CN109390247A - 半导体生产设备及其水分去除方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体生产设备及其水分去除方法，半导体生产设备包括：晶圆加载区，具有加载互锁真空装置；供气系统，具有供气管路，供气管路包括进气口及出气口，供气管路经由出气口与晶圆加载区内部相连通；及水分去除装置，位于供气管路内，水分去除装置包括至少一个第一水分过滤器和至少一个加热器，加热器位于第一水分过滤器靠近供气管路的进气口的一侧。本发明的半导体生产设备能够预先排除外溢的晶圆处理残留气体并改善晶圆加载区为无水气环境；本发明的半导体生产设备具有结构简单、使用方便、成本低廉及水分去除效果显着等优点。

Description

半导体生产设备及其水分去除方法
技术领域
本发明涉及半导体制作领域，特别是涉及一种具有供气系统的半导体生产设备。
背景技术
随着全球电子智能产品的消费需求持续升温，对半导体芯片的需求也与日俱增，然而以此相对的是终端产品激烈的价格竞争倒逼上游芯片制作厂要不断在提升工艺良率和降低生产成本上做努力。传统的半导体前段制作工艺中，纯氮气或氩气等惰性气体常用来清洁设备腔体，但此类气体价格较高，而整个生产过程中气体的用量又非常大，导致用气成本非常高。因此降低用气成本是很多晶圆制作厂面对的紧迫问题。在非特定要求工艺中使用净化后的空气或其他大宗气体替代氮气或氩气等惰性气体是降低用气成本的有效方法，但目前普遍采用的通过高纯水清洁的方式对气体进行净化，净化后的气体中含有很高的水分，此水分随着气体进入半导体设备腔体内时，可能对刚完成某些特定工艺后的腔体造成污染和腐蚀，比如如果工艺生产完成后有氯气(Cl2)残留在腔体内，此时如果对腔体通入含有水分的气体进行清洁，不仅残留的氯气会与水分反应生成颗粒物污染腔体并最终导致晶圆的颗粒污染，而且在有水分的环境中，氯气或者通入气体中的氧气会与腔体发生氧化反应，严重腐蚀腔体，所以必须在气体通入腔体前对气体中的水分进行去除。传统技术中常采用在厂务端的主供气系统中对气体进行水分去除，但这样一来设备改造较大，成本高，二来水分对部分工艺后的设备腔体的清洁效果有积极作用，若将水分去除，反而影响腔体的清洁效果。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种半导体生产设备及其水分去除方法，用于解决现有技术中使用高纯水净化的清洗气体对有些特定工艺后的半导体设备腔体进行清洁时存在的清洁气体中的水分会与残留的气体发生反应而对晶圆造成污染，并对腔体造成腐蚀损伤的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种半导体生产设备及其水分去除方法，所述半导体生产设备包括：晶圆加载区，具有加载互锁真空装置；供气系统，具有供气管路，所述供气管路包括进气口及出气口，所述供气管路经由所述出气口与所述晶圆加载区内部相连通；及水分去除装置，位于所述供气管路内，用于去除所述供气管路内气体的水分，所述水分去除装置包括至少一个第一水分过滤器和至少一个加热器，所述加热器位于所述第一水分过滤器靠近所述供气管路的进气口的一侧。
优选地，所述晶圆加载区连接至批次型扩散处理腔室。
优选地，所述第一水分过滤器包括第一滤芯，所述第一滤芯为包括若干微通孔的多孔吸水材料结构，所述第一水分过滤器还包括第一壳体，所述第一壳体为具有通孔的筒状结构；所述第一滤芯位于所述第一壳体的通孔内。
优选地，所述第一壳体的外径与所述供气管路的内径相同；所述第一滤芯的直径与所述第一壳体内的通孔的直径相同。
优选地，所述水分去除装置还包括至少一个第二水分过滤器，所述第二水分过滤器位于所述供气管路内，且位于所述加热器远离所述第一水分过滤器的一侧。
优选地，所述第二水分过滤器包括第二滤芯，所述第二滤芯为包括若干个微通孔的多孔吸水材料结构，所述第二水分过滤器还包括第二壳体，所述第二壳体为具有通孔的筒状结构；所述第二滤芯位于所述第二壳体的通孔内。
优选地，所述第一滤芯中的微通孔的孔径与所述第二滤芯中的微通孔的孔径相同；所述第一滤芯的孔隙率与所述第二滤芯的孔隙率相同。
优选地，所述第一滤芯中的微通孔的孔径与所述第二滤芯中的微通孔的孔径不同或/和所述第一滤芯的孔隙率与所述第二滤芯的孔隙率不同。
本发明还提供一种半导体生产设备的水分去除方法，所述半导体生产设备的水分去除方法包括：
提供如上述方案中所述的半导体生产设备；
在晶圆处理之后，装载晶圆在所述晶圆加载区中；及
进行一气氛净化作业，经由所述水分去除装置，将去除水分的气体导入至所述晶圆加载区中，以预先排除外溢的晶圆处理残留气体并改善所述晶圆加载区为无水环境。
优选地，所述晶圆加载区连接至批次型扩散处理腔室，所述水分去除方法还包含：
在气氛净化作业之后，经由所述互锁真空装置的开启，载出所述晶圆至晶圆传送装置。
如上所述，本发明的半导体生产设备及其水分去除方法，具有以下有益效果：本发明的半导体生产设备包括晶圆加载区，具有加载互锁真空装置；供气系统，具有供气管路，所述供气管路包括进气口及出气口，所述供气管路经由所述出气口与所述晶圆加载区内部相连通；及水分去除装置，位于所述供气管路内，所述水分去除装置包括至少一个第一水分过滤器和至少一个加热器，所述加热器位于所述第一水分过滤器靠近所述供气管路的进气口的一侧。本发明的半导体生产设备及其水分去除方法通过在与晶圆加载区内部相连通的供气管路内增设水分去除装置，能够预先排除外溢的晶圆处理残留气体并改善所述晶圆加载区为无水环境；本发明的半导体生产设备具有结构简单、使用方便、成本低廉及水分去除效果显着等优点。
附图说明
图1显示为本发明实施例中提供的半导体生产设备的局部结构示意图。
图2显示为本发明实施例中提供的水分去除装置位于供气系统的供气管路内的示意图。
图3至图5显示为本发明实施例中提供的半导体生产设备中的水分去除装置的结构示意图。
组件标号说明
1 半导体生产设备
11 晶圆加载区
111 加载互锁真空装置
112 晶舟
113 晶舟升降机
12 批次型扩散处理腔室
13 晶圆传送装置
2 供气系统
21 供气管路
211 进气口
212 出气口
22 进气口阀门
23 排气阀门
3 水分去除装置
31 加热器
32 第一水分过滤器
321 第一滤芯
322 微通孔
323 第一壳体
33 第二水分过滤器
331 第二滤芯
332 微通孔
333 第二壳体
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图5。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例一
如图1及图2所示，本发明提供一种半导体生产设备1，所述半导体生产设备1包括晶圆加载区11，所述晶圆加载区11具有加载互锁真空装置111；供气系统2，具有供气管路21，所述供气管路21包括进气口211及出气口212，所述供气管路21经由所述出气口212与所述晶圆加载区11内部相连通，用于通过所述供气管路21向所述晶圆加载区11提供清洁气体；及水分去除装置3，位于所述供气管路21内，用于去除所述供气管路21内气体的水分，所述水分去除装置3包括至少一个第一水分过滤器32和至少一个加热器31，所述加热器31位于所述第一水分过滤器32靠近所述供气管路21的进气口211的一侧。
作为示例，所述晶圆加载区11连接至批次型扩散处理腔室12。
请参阅图3至图5。所述第一水分过滤器32包括第一滤芯321，所述第一滤芯321为包括若干微通孔322的多孔吸水材料结构，所述第一水分过滤器32还包括第一壳体323，所述第一壳体323为具有通孔的筒状结构；所述第一滤芯321位于所述第一壳体323的通孔内。
作为示例，所述第一水分过滤器32可以贴置于所述加热器31的表面，也可以与所述加热器31具有一定的间距。
作为示例，所述第一水分过滤器32及所述加热器31可以均为一个；也可以为所述第一水分过滤器32为一个，且所述加热器31的数量为两个或多个；也可以为所述第一水分过滤器32为两个或多个，且所述加热器31的数量为一个；还可以为所述第一水分过滤器32及所述加热器31均为多个。
作为示例，所述第一滤芯321的截面形状及所述供气管路21的截面形状可以根据实际需要进行设定，譬如，可以为圆形、正方形、六边形等等；所述第一滤芯321的横向尺寸可以与所述供气管路21内侧的横向尺寸相同，也可以小于所述供气管路21内侧的横向尺寸。优选地，本实施例中，所述第一滤芯321的截面形状及所述供气管路21的截面形状均可以为圆形，所述第一滤芯321的直径与所述供气管路21的内径相同；当然，在其他示例中，所述第一滤芯321的直径也可以小于所述供气管路21的内径。
作为示例，所述微通孔322的长度方向与所述供气管路21的长度方向一致。需要说明的是，此处所述的“供气管路21的长度方向”是指所述水分去除装置3所在的所述供气管路21呈直管部分的长度方向。
作为示例，所述加热器31可以为电磁加热器、电阻加热器或红外线加热器。
作为示例，所述加热器31的内部还可以形成有若干个气流通道(未示出)，所述气流通道的延伸方向与所述供气管路21的长度方向一致。需要说明的是，此处所述的“供气管路21的长度方向”是指所述水分去除装置3所在的所述供气管路21呈直管部分的长度方向。
作为示例，如图4所示，所述第一水分过滤器32还包括第一壳体323，所述第一壳体323为具有通孔的筒状结构；所述第一滤芯321位于所述第一壳体323的通孔内。
在另一示例中，所述第一水分过滤器32还可以为内置有干燥剂颗粒、且两端设有开口的中空壳体结构。
作为示例，所述第一壳体323的外径可以与所述供气管路21的内径相同，且所述第一滤芯321的直径可以与所述第一壳体323的通孔的直径相同。在其他示例中，所述第一壳体323的外径也可以小于所述供气管路21的内径，且所述第一滤芯321的直径小于所述第一壳体323内的通孔的直径。
在另一实施例中，如图5所示，所述水分去除装置3还包括至少一个第二水分过滤器33，所述第二水分过滤器33位于所述供气管路21内，且位于所述加热器31远离所述第一水分过滤器32的一侧。
作为示例，所述第二水分过滤器33可以贴置于所述加热器31的表面，也可以与所述加热器31具有一定的间距。
作为示例，所述第二水分过滤器33包括第二滤芯331，所述第二滤芯331为包括若干个微通孔332的多孔吸水材料结构。
作为示例，所述第二滤芯331的截面形状及所述供气管路21的截面形状可以根据实际需要进行设定，譬如，可以为圆形、正方形、六边形等等；所述第二滤芯331的横向尺寸可以与所述供气管路21内侧的横向尺寸相同，也可以小于所述供气管路21内侧的横向尺寸。优选地，本实施例中，所述第二滤芯331的截面形状及所述供气管路21的截面形状均可以为圆形，所述第二滤芯331的直径与所述供气管路21的内径相同；当然，在其他示例中，所述第二滤芯331的直径也可以小于所述供气管路21的内径。
在一示例中，所述第一滤芯321中的微通孔322的孔径与所述第二滤芯331中的微通孔332的孔径相同，且所述第一滤芯321的孔隙率与所述第二滤芯331的孔隙率相同。
在另一示例中，所述第一滤芯321中的微通孔322的孔径与所述第二滤芯331中的微通孔332的孔径可以不同，且所述第一滤芯321的孔隙率与所述第二滤芯331的孔隙率相同。
在又一示例中，所述第一滤芯321中的微通孔322的孔径与所述第二滤芯331中的微通孔332的孔径相同，且所述第一滤芯321的孔隙率与所述第二滤芯331的孔隙率可以不同。
在又一示例中，所述第一滤芯321中的微通孔322的孔径与所述第二滤芯331中的微通孔332的孔径可以不同，且所述第一滤芯321的孔隙率与所述第二滤芯331的孔隙率可以不同。
作为示例，所述第二水分过滤器33还包括第二壳体333，所述第二壳体333为具有通孔的筒状结构；所述第二滤芯331位于所述第二壳体333的通孔内。
作为示例，所述第二水分过滤器33还可以为内置有干燥剂颗粒、且两端设有开口的中空壳体结构。
作为示例，所述第二壳体333的外径可以与所述供气管路21的内径相同，且所述第二滤芯331的直径可以与所述第二壳体333内的通孔的直径相同。在其他示例中，所述第二壳体333的外径也可以小于所述供气管路21的内径，且所述第二滤芯331的直径小于所述第二壳体333内的通孔的直径。
在此示例中，所述半导体生产设备1的工作流程可以按如下步骤进行：位于晶舟112中的一个批次的晶圆完成工艺生产后，经由晶舟升降机113的操作将装有晶圆的所述晶舟112从所述批次型扩散处理腔室12中移动到位于所述晶圆加载区11内的具有所述加载互锁真空装置111的区域，此时该区域的互锁功能启动，所述晶舟112处于密闭环境中等待降温冷却。同时，在确定需要对所供应的气体进行水分去除的情况下，让所述加热器31和所述第一水分过滤器32和所述第二水分过滤器33处于工作状态并打开进气口阀门22和排气阀门23，则带有水分的气体按图1中所示箭头方向通过所述供气管路21的所述进气口211进入所述水分去除装置3的所述第二水分过滤器33进行水分的初步去除，进行了初步水分去除操作的气体继续流动进入到所述加热器31，经过所述加热器31加热的气体分子和其中残余的水分子活性增强并一同进入到所述第一水分过滤器32，其中残余的水分子被所述第一水分过滤器32完全过滤。进行了水分去除的气体经所述供气管路21的所述出气口212进入所述晶圆加载区11，对所述晶圆加载区11进行清洁，清洁后产生的废气经由所述排气阀门23处排出。待所述晶舟112温度下降后，所述加载互锁真空装置111打开，所述晶舟112被移送到晶圆传送装置13中并最终被移送到所述半导体生产设备1以外的区域保管。
在所述晶舟112中无晶圆的情况下，所述真空互锁装置111处于打开状态，由所述供气系统2提供的气体在经所述水分去除装置3去除水分后经由所述供气管路21进入所述晶圆加载区11对包含具有所述真空互锁装置111的区域在内的所述晶圆加载区11的所有区域进行清洁作业。在其他示例中，在所述晶舟112中无晶圆的情况下，由所述供气系统2提供的气体也可以不经所述水分去除装置3的去除水分操作而对包含具有所述真空互锁装置111的区域在内的所述晶圆加载区11的所有区域进行清洁作业。
位于所述半导体生产设备1以外的未进行工艺生产的晶圆被传送至所述晶圆传送装置13中时，由所述供气系统2提供的气体在经所述水分去除装置3去除水分后经由所述供气管路21进入所述晶圆加载区11对所述晶圆进行清洁，经清洁后的晶圆最终被送至所述批次型扩散处理腔室12中进行工艺生产。在其他示例中，位于所述半导体生产设备1以外的未进行工艺生产的晶圆也可以不经清洁操作而被送至所述批次型扩散处理腔室12中进行工艺生产。
作为示例，所述半导体生产设备1的所述供气系统2还可以包括气体源，所述气体源与所述供气管路21的一端相连通。
作为示例，所述供气系统2还可以包括动力泵，所述动力泵与所述气体源相连，用于在工作时驱动所述气体源的气体进入所述供气管路21。
作为示例，所述供气系统2还可以包括进气口阀门22，所述进气口阀门22与所述供气管路21相连。具体的，如图1所示，所述进气口阀门22可以部分位于所述供气管路21内，用于控制所述供气管路21的导通与关闭。
实施例二
请继续参阅图1至图5。本发明提供一种半导体生产设备的水分去除方法，所述水分去除方法包括：提供如上述实施例一中所述的半导体生产设备1；在晶圆处理之后，装载所述晶圆在所述晶圆加载区11中；及进行一气氛净化作业，经由所述水分去除装置3，将去除水分的气体导入至所述晶圆加载区11中，以预先排除外溢的晶圆处理残留气体并改善所述晶圆加载区11为无水环境。
具体地，所述气氛净化作业的步骤为：由所述半导体设备1中的所述供气系统2提供的带有水分的气体，经由所述水分去除装置3的水分去除操作后成为无水气体并经所述供气管路21的出气口212进入所述晶圆加载区11中，对所述晶圆加载区11进行清洁作业，以预先排除外溢的晶圆处理残留气体并改善所述晶圆加载区11为无水环境。
作为示例，所述半导体生产设备的水分去除方法中，所述晶圆加载区11连接至所述批次型扩散处理腔室12，所述水分去除方法还包含在气氛净化作业之后，经由所述加载互锁真空装置111的开启，载出晶圆至所述晶圆传送装置13。
综上所述，本发明提供一种半导体生产设备及其水分去除方法，所述半导体生产设备包括：晶圆加载区，具有加载互锁真空装置；供气系统，具有供气管路，所述供气管路包括进气口及出气口，所述供气管路经由所述出气口与所述晶圆加载区内部相连通；及水分去除装置，位于所述供气管路内，所述水分去除装置包括至少一个第一水分过滤器和至少一个加热器，所述加热器位于所述第一水分过滤器靠近所述供气管路的进气口的一侧。本发明的半导体生产设备能够预先排除外溢的晶圆处理残留气体并改善所述晶圆加载区为无水环境。本发明的半导体生产设备具有结构简单、使用方便、成本低廉及水分去除效果显着等优点。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种半导体生产设备，其特征在于，所述半导体生产设备包括：
晶圆加载区，具有加载互锁真空装置；
供气系统，具有供气管路，所述供气管路包括进气口及出气口，所述供气管路经由所述出气口与所述晶圆加载区内部相连通，用于通过所述供气管路向所述晶圆加载区提供清洁气体；及
水分去除装置，位于所述供气管路内，用于去除所述供气管路内气体的水分，所述水分去除装置包括至少一个第一水分过滤器和至少一个加热器，所述加热器位于所述第一水分过滤器靠近所述供气管路的进气口的一侧。
2.根据权利要求1所述的半导体生产设备，其特征在于，所述晶圆加载区连接至批次型扩散处理腔室。
3.根据权利要求2所述的半导体生产设备，其特征在于，所述第一水分过滤器包括第一滤芯，所述第一滤芯为包括若干微通孔的多孔吸水材料结构，所述第一水分过滤器还包括第一壳体，所述第一壳体为具有通孔的筒状结构；所述第一滤芯位于所述第一壳体的通孔内。
4.根据权利要求3所述的半导体生产设备，其特征在于，所述第一壳体的外径与所述供气管路的内径相同；所述第一滤芯的直径与所述第一壳体内的通孔的直径相同。
5.根据权利要求3所述的半导体生产设备，其特征在于，所述水分去除装置还包括至少一个第二水分过滤器，所述第二水分过滤器位于所述供气管路内，且位于所述加热器远离所述第一水分过滤器的一侧。
6.根据权利要求5所述的半导体生产设备，其特征在于，所述第二水分过滤器包括第二滤芯，所述第二滤芯为包括若干个微通孔的多孔吸水材料结构，所述第二水分过滤器还包括第二壳体，所述第二壳体为具有通孔的筒状结构；所述第二滤芯位于所述第二壳体的通孔内。
7.根据权利要求6所述的半导体生产设备，其特征在于，所述第一滤芯中的微通孔的孔径与所述第二滤芯中的微通孔的孔径相同；所述第一滤芯的孔隙率与所述第二滤芯的孔隙率相同。
8.根据权利要求6所述的半导体生产设备，其特征在于，所述第一滤芯中的微通孔的孔径与所述第二滤芯中的微通孔的孔径不同或/和所述第一滤芯的孔隙率与所述第二滤芯的孔隙率不同。
9.一种半导体生产设备的水分去除方法，其特征在于，所述方法包括：
提供如权利要求1所述的半导体生产设备；
在晶圆处理之后，装载晶圆在所述晶圆加载区中；及
进行一气氛净化作业，经由所述水分去除装置，将去除水分的气体导入至所述晶圆加载区中，以预先排除外溢的晶圆处理残留气体并改善所述晶圆加载区为无水环境。
10.根据权利要求9所述的半导体生产设备的水分去除方法，其特征在于，所述晶圆加载区连接至批次型扩散处理腔室，所述水分去除方法还包含：
在气氛净化作业之后，经由所述互锁真空装置的开启，载出所述晶圆至晶圆传送装置。
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