CN109979867B - 一种晶片传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种晶片传输方法，在进行传输之前，进行第一腔室和第二腔室的气压的控制，使得当前放置腔室的气压值大于目的的气压值，进而，打开门阀，将晶片从当前放置腔室传输至目的腔室。该方法中，晶片所在的腔室中的气压高于待传送的腔室，在传送过程中，晶片处于高压一侧，使得晶片始终位于气流的上方位，这样，气密门阀的密封结构与反应腔室摩擦产生小的悬浮颗粒，不会随着气流流向晶片，避免了悬浮颗粒流向晶片，降低传输中的颗粒对晶片的污染。

Description

一种晶片传输方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种晶片传输方法。

背景技术

在半导体制造工艺中，经常需要将晶片从处理腔室中传出或传入，对于一些半导体加工设备，例如刻蚀设备，包括处理腔室和传输腔室，在处理腔室和传输腔室之间进行晶片的传输。

参考图1所示，为多腔室的半导体设备的结构示意图，其具有处理腔室100和传输腔室110，处理腔室100和传输腔室110之间设置有气密门阀130，并通过气密门阀上的密封结构将两个腔室的密封连接，实现两个腔室的隔离，密封结构例如为O型密封圈。在晶片传输时，气密门阀打开的瞬间，气密门阀的密封结构与处理腔室存在硬接触，二者摩擦会产生小的悬浮颗粒，例如COF(碳氧氟)颗粒，这些颗粒进入到腔室中后，会污染晶片，影响晶片的良率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种晶片传输方法，降低传输中的颗粒对晶片的污染。

为实现上述目的，本发明有如下技术方案：

一种晶片传输方法，在半导体加工设备中进行晶片的传输，所述半导体加工设备包括相互连接的第一腔室和第二腔室、以及所述第一腔室和所述第二腔室连接口处的气密门阀，所述第一腔室或所述第二腔室中的一个为晶片的当前放置腔室，另一个为目的腔室，所述气密门阀处于关闭状态，所述传输方法包括：

进行所述第一腔室和所述第二腔室的气压的控制，使得所述当前放置腔室的气压值大于所述目的腔室的气压值；

打开所述气密门阀，等待预设时间之后，将晶片从所述当前放置腔室传送至所述目的腔室，然后关闭所述气密门阀。

可选地，所述第一腔室为处理腔室，所述第二腔室为传输腔室，所述晶片传输方法用于晶片出片过程，在晶片出片过程中所述处理腔室为所述当前放置腔室且具有第一气压，所述进行所述第一腔室和所述第二腔室的气压的控制包括：

所述传输腔室的气压不变，调节所述处理腔室的气压使处理腔室具有第二气压。

可选地，所述第一气压为处理腔室进行加工工艺时的反应气压值。

可选地，所述第一腔室为处理腔室，所述第二腔室为传输处理腔室，所述晶片传输方法用于晶片进片过程，在晶片进片过程中所述传输腔室为所述当前放置腔室，所述进行所述第一腔室和所述第二腔室的气压的控制包括：

所述传输腔室的气压不变，调节所述处理腔室的气压使处理腔室具有第三气压。

可选地，还包括：

对所述处理腔室进行气压校准，使得所述处理腔室的气压值为基准气压；

以所述基准气压为基准，将所述处理腔室通入反应气体，以达到反应气压值。

可选地，所述打开所述气密门阀，将晶片从所述当前放置腔室传送至所述目的腔室，包括：

打开所述气密门阀，并在预设时间后，将晶片从所述当前放置腔室传送至所述目的腔室。

可选地，所述预设时间为1-10s。

可选地，所述处理腔室中还设置有可伸缩的挡板，所述挡板在伸出状态时遮挡所述连接口，所述挡板在缩回状态时避让所述连接口；则，在所述预设时间内，所述挡板先处于伸出状态，而后将所述挡板置于缩回状态。

可选地，在打开所述气密门阀之前，所述挡板处于伸出状态，所述挡板处于伸出状态的时间为所述预设时间。

可选地，所述处理腔室还设置有气压控制阀，通过气压控制阀调节所述处理腔室的气压。

可选地，所述当前放置腔室与所述目的腔室的气压值的差值大于5Mtorr。

本发明实施例提供的晶片传输方法，在进行传输之前，进行第一腔室和第二腔室的气压的控制，使得当前放置腔室的气压值大于目的的气压值，进而，打开气密门阀，在预设时间之后，将晶片从当前放置腔室传输至目的腔室。该方法中，晶片所在的腔室中的气压高于待传送的腔室，在传送过程中，晶片处于高压一侧，使得晶片始终位于气流的上方位，在预设时间之后，腔室两边的气流趋于平稳，这样，气密门阀的密封结构与反应腔室摩擦产生小的悬浮颗粒，不会随着气流流向晶片，避免了悬浮颗粒流向晶片，降低传输中的颗粒对晶片的污染。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了多腔室的结构示意图；

图2示出了根据本发明实施例的晶片传输方法的流程示意图；

图3示出了根据本发明实施例的晶片传输方法两腔室气压变化曲线图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

正如背景技术中的描述，在半导体制造工艺中，很多半导体设备具有多个腔室，例如包括处理腔室和传输腔室，晶片在处理腔室和传输腔室之间传输。处理腔室和传输腔室的连接口处设置有气密门阀，并通过气密门阀上的密封结构将两个腔室密封连接，实现两个腔室的隔离，密封结构例如为O型密封圈。在晶片传输时，气密门阀打开的瞬间，气密门阀的密封结构与处理腔室存在硬接触，二者摩擦会产生小的悬浮颗粒，例如COF(碳氧氟)颗粒，这些颗粒进入到腔室中后，会污染晶片，影响晶片的良率。

为此，本申请提供了一种晶片传输方法，应用于半导体加工设备中多腔室之间的晶片传输，降低传输中的颗粒对晶片的污染。参考图1所示，为多腔室的半导体加工设备的结构示意图，该半导体加工设备包括相互连接的第一腔室100和第二腔室110、以及所述第一腔室100和所述第二腔室110连接口120处的气密门阀130，所述第一腔室100或所述第二腔室110中的一个为晶片的当前放置腔室，另一个为目的腔室，晶片放置于当前放置腔室中，在晶片传输前，气密门阀处于关闭状态。

该半导体加工设备可以为具有多个相互连接的任意设备，例如可以为刻蚀设备、沉积设备等，多个相互连接的腔室之间的连接口用于晶片的传输，连接口通过气密门阀密封连接起来，气密门阀上设置有密封结构，密封结构例如可以为O型密封圈，当气密门阀关闭时，连接口被密闭起来，第一腔室100和第二腔室110为独立的两个腔室，当气密门阀130打开时，连接口120连通第一腔室和第二腔室，通过连接口120可以进行晶片相互传输。

第一腔室和第二腔室可以为半导体加工设备中具有气密连接的任意腔室，晶片在两腔室之间传输，为了便于描述，在本申请中，其中，当前放置有晶片的腔室记做当前放置腔室，另一个腔室为晶片的传送的目的腔室，记做目的腔室。参考图2所示，该方法包括：进行所述第一腔室和所述第二腔室的气压的控制，使得当前放置腔室的气压值大于所述目的腔室的气压值；打开所述气密门阀，等待预设时间之后，将晶片从所述当前放置腔室传送至所述目的腔室，然后关闭所述气密门阀。

在具体进行气压控制时，基于不同腔室的特性，可以进行不同的控制，可以同时进行两个腔室的气压调节或仅调节其中一个腔室的气压，例如可以调高当前放置腔室的气压，同时调低目的腔室的气压；还可以仅调高当前放置腔室的气压，或者仅调低目的腔室的气压。可以根据具体的需要，调节两边腔室的气压，更优地，所述当前放置腔室的气压值与所述目的腔室的气压值的差值大于5Mtorr。

在一些具体的应用中，第一腔室可以为处理腔室，第二腔室可以为传输腔室，处理腔室为用于进行晶片加工工艺的腔室，传输腔室为用于晶片传输的腔室，该晶片传输方法可以应用于晶片出片过程和/或晶片进片过程，进片过程通常在进行晶片加工工艺前，需要将晶片从传输腔室传送到处理腔室中，在晶片进片过程中所述传输腔室为所述当前放置腔室，所述处理腔室为目的腔室；晶片出片过程通常在处理腔室中完成晶片加工工艺之后，再次将晶片从处理腔室传送至传输腔室中处理腔室，在晶片出片过程中，所述处理腔室为当前放置腔室，所述传输腔室为目的腔室。

在晶片进片之前，气密门阀处于关闭状态，晶片放置在传输腔室中，需要将晶片传送至处理腔室，也就是说，传输腔室为当前放置腔室，目的腔室为处理腔室。在晶片进片传输时，首先，通过控制传输腔室和处理腔室的气压，使得传输腔室的气压值高于处理腔室的气压值。而后，打开气密门阀，将晶片从传输腔室传送至处理腔室。由于传输腔室的气压值高于传输腔室的气压值，打开气压门阀后，晶片处于气流的上方位，避免气流将悬浮颗粒吹至晶片，降低传输中的颗粒对晶片的污染。

该实施例中，当前放置腔室为传输腔室，通常地，传输腔室具有较为恒定的气压，因此，在进行气压控制时，保持传输腔室的气压不变，调节处理腔室的气压，使得处理腔室的气压值低于传输腔室的气压值。更优地，在处理腔室进行加工工艺时，若加工工艺中所需的气压值低于传输腔室的气压值，此时，可以将处理腔室的气压值调节到反应时的反应气压值。在一个具体的示例中，传输腔室的气压大概维持在40Mtorr，那么，可以将处理腔室的气压调整到30Mtorr，这样，传输腔室的气压值高于处理腔室的气压值，打开门阀，晶片处于气流的上方位，此时，将晶片从传输腔室传送至处理腔室，避免气流将悬浮颗粒吹至晶片，降低传输中的颗粒对晶片的污染。

在打开气密门阀之后，并不立即进行晶片的传送，而是在等待一个预设时间之后，再进行晶片的传输。由于两个腔室之间存在气压差，气密门阀打开之后，会有气流存在，该气流可以将门阀开关引起的污染颗粒带走，同时，气流的存在会导致晶片传输不平稳，有破片的风险，此时，等待一个预设时间之后，两边腔室的气压差逐渐缩小，直到基本达到相同或相近的气压，此时，处理腔室和反应腔室的气压达到平衡，气流基本稳定，达到稳态，进行晶片传输，利于晶片的传输。可以根据具体的气压设置情况，来设置该预设时间，优选地，该预设时间可以为1-10s。

在将晶片传输至处理腔室之后，进行加工工艺之前，还可以进行以下步骤：对所述处理腔室进行气压校准，使得所述处理腔室的气压值为基准气压；以所述基准气压为基准，将所述处理腔室通入反应气体，直到达到反应气压值。关闭气密门阀之后，先进行气压校准，通常地，可以通过对处理腔室进行抽真空处理，使得处理腔室中的气压值快速下降到一个接近0mt的气压值，该降低后的气压值作为基准气压，可以理解的是，该基准气压与处理腔室的硬件结构相关，不会受到其他因素干扰，适合作为基准气压，进行处理腔室气压的精确校准。在校准之后，将处理腔室中通入加工工艺所需的反应气体，直到达到加工工艺所需的反应气压值。

而后，可以进行具体的加工工艺，在完成加工工艺之后，进行晶片出片传输前，气密门阀处于关闭状态，处理腔室为当前放置腔室，目的腔室为传输腔室，此时，处理腔室具有一定气压，该气压通常为加工工艺时的反应气压值。在传送时，首先，通过控制传输腔室和处理腔室的气压，使得处理腔室的气压值高于传输腔室的气压值。而后，打开气密门阀，将晶片从处理腔室传送至传输腔室。由于处理腔室的气压值高于传输腔室的气压值，打开气压门阀后，晶片处于气流的上方位，避免气流将悬浮颗粒吹至晶片，降低传输中的颗粒对晶片的污染。

在该实施例中，目的腔室为传输腔室，通常地，传输腔室具有较为恒定的气压，因此，在进行气压控制时，保持传输腔室的气压不变，调节处理腔室的气压，使得处理腔室的气压值高于传输腔室的气压值。而处理腔室刚完成加工工艺，气压值通常为反应气压值，此时，需要将反应气压值调整到高于传输腔室气压的气压值。在一个具体的示例中，传输腔室的气压大概维持在40Mtorr，处理腔室的反应气压值为30Mtorr，此时，可以将处理腔室的气压拉高到50Mtorr。

同上述描述，更为优选地，在打开气密门阀之后，并不立即进行晶片的传送，而是等待一个预设时间之后，再进行晶片的传输。这样，在预设时间内，两边腔室的气压差逐渐缩小，直到基本达到相同或相近的气压，此时，气流基本稳定，达到稳态，而后进行晶片传输。

在以上实施例中，可以通过处理腔室中的气压控制装置进行气压调节，气压控制装置例如可以为气压控制阀，设置于处理腔室中，可以气压控制阀调节所述处理腔室的气压。

此外，参考图1所示，还可以在处理腔室中设置可伸缩的挡板，该挡板在伸出状态时挡板遮挡住处理腔室中的通道口，此处的遮挡可以是部分或完全遮挡，使得流入或流出腔室的气流得到阻挡，该挡板在缩回状态时挡板避让开处理腔室中的通道口，使得晶片可以顺利从通道口进出处理腔室。通过该挡板，在晶片传送前，打开气密门阀时，在上述预设时间内，将挡板置于伸出状态，之后，再将挡板置于缩回状态，而后将晶片从第一腔室传输至第二腔室中。预定时间的范围例如可以为1-10s，由于在通道口处设置有该挡板，在打开门阀的时候，气流中的颗粒会先吹到挡板上，而不会进入到两个腔室中，减少了进入到腔室中的颗粒，进一步减少可能对晶片造成的污染。

更优地，在打开气密门阀之前，就使得挡板处于伸出状态，并且使得保持伸出状态的时间为预设时间，这样，当打开门阀的整个期间，挡板都处于伸出状态，这样，在打开门阀之后，气流有流动的期间，挡板都对气流中的颗粒具有阻挡作用，避免颗粒由于气流流动进入腔室，最大限度减少颗粒对腔室及晶片的污染。

为了更好地理解本发明的技术方案和技术效果，以下以等离子体加工设备为例，将在该设备中进行整个晶片的传输及处理过程的气压变化进行描述。参考图3所示，为等离子体加工设备中处理腔室气压变化曲线P100和传输腔室气压变化曲线P110的示意图。可以看到，第一阶段从t11至t12，为将晶片从传输腔室传送至处理腔室的阶段，在进行传输之前，传输腔室的气压为40mT，处理腔室气压为30mT，在t11时刻打开气密门阀，在打开气密门阀之后，两腔室之间的气压差使得气流从传输腔室快速流向处理腔室，同时气流带走了在处理腔室和传输腔室之间的气密门阀上产生的污染物颗粒，并进入了传输腔室。但是经过很短时间后，在t12时刻，两个腔室之间的气压差缩小到接近相同，气流也基本停止，达到稳态，由于没有气流，污染物颗粒也被带走，此时，可以将晶片通过传输腔室内设置的机械臂传输进入处理腔室，随后关闭上述气密门阀。

第二阶段从t12至t13，该阶段进行处理腔室的气压校准，在关闭气密门阀之后，将处理腔内的气压全力抽真空，使处理腔内气压快速下降到接近0mT，由于这个最低气压只与处理腔的硬件结构相关，该气压值不会受其它因素干扰，可以作为基准气压值进行处理腔室气压值的校准。而后，以该最低气压为基准，向处理腔室内通入反应气体，直到处理腔室内的气压值达到反应气压值，例如为30mT。同时在气密门阀关闭后，气密门阀外传输腔室中的气压可以快速恢复到40mt。

第三阶段从t13至t20，该阶段在处理腔室中进行晶片的加工工艺，通入反应气体、点燃等离子体，处理腔开始利用等离子体对晶片进行处理直到工艺完成。

第四阶段从t20至t22，该阶段中将晶片从处理腔室传送至传输腔室，在完成对晶片的等离子处理后，需要将晶片从处理腔室重新传输回传输腔室，由于需要再次开关一次气密门阀，所以再次经过气密门阀区域时会再次面临污染危险。因此，在打开气密门阀前，首先提升处理腔室内的气压，在t21时刻，使得处理腔室气压达到50mt左右，然后再打开气密门阀，从处理腔室向传输腔室流动的高速气流会将新产生的污染物颗粒带到传输腔室，并被传输腔下部的抽真空泵带走。气流持续很短时间后，在t22时刻，两个腔室之间气压接近，再次达到稳态，此时可以传输晶片到传输腔室。在t22时刻之后，完成传输后就可以关闭气密门阀，随后处理腔室的气压会在处理腔室下方抽真空泵的作用下逐渐降低压力，直到恢复到初始的30mt压力，同时传输腔室的压力也会恢复到40mt。

此外，本申请还提供了传输后晶片上的颗粒数量的实验数据，以便更好地说明本申请技术方案的技术效果，实验数据参见表一。

表一

参见表一中的实验数据，一共进行了三组实验，在第1和第3组实验中，采用本申请的传输方法，动态调整处理腔室的气压条件，从处理腔室传出时，处理腔室气压调节到50mT，传入处理腔室时，处理腔室调节到30mT，传输腔室气压保持37mT；在第2组实验中，采用现有技术的传输方法，处理腔室和传输腔室的气压维持不变，分别为30mT和37mT；每组实验进行四批次，每批次中对一个晶片盒中的10片晶片进行传输，而后，检测粒径分别为45nm和0.6um的颗粒数量。如表一中所示，采用本申请的传输方法，第1组实验中，4个批次检测到的颗粒总数量分别为10/2、5/1、13/0、3/1，平均值为8/1，每片的平均颗粒数量为0.8/0.1，第3组实验中，4个批次检测到的颗粒总数量分别为0/1、16/2、17/3、12/1，平均值为12/2，每片的平均颗粒数量为1.1/0.2，而采用现有技术的传输方法，在第2组实验中，4个批次检测到的颗粒总数量分别为42/3、23/4、67/8、21/1，平均值为38/4，每片的平均颗粒数量为3.8/0.4。可以看到，本申请的传输方法，较现有技术的方法，可以更为有效地控制颗粒数量，降低传输中的颗粒对晶片的污染。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种晶片传输方法，在半导体加工设备中进行晶片的传输，所述半导体加工设备包括相互连接的第一腔室和第二腔室、以及所述第一腔室和所述第二腔室连接口处的气密门阀，所述第一腔室或所述第二腔室中的一个为晶片的当前放置腔室，另一个为目的腔室，所述气密门阀处于关闭状态，其特征在于，所述传输方法包括：

进行所述第一腔室和所述第二腔室的气压的控制，使得所述当前放置腔室的气压值大于所述目的腔室的气压值；

打开所述气密门阀，等待预设时间之后，所述放置腔室和目的腔室的气压达到平衡，将晶片从所述当前放置腔室传送至所述目的腔室，然后关闭所述气密门阀；

其中，所述当前放置腔室为处理腔室，所述目的腔室为传输腔室或所述当前放置腔室为传输腔室，所述目的腔室为处理腔室。

2.根据权利要求1所述的晶片传输方法，其特征在于，所述第一腔室为处理腔室，所述第二腔室为传输腔室，所述晶片传输方法用于晶片出片过程，在晶片出片过程中所述处理腔室为所述当前放置腔室且具有第一气压，所述进行所述第一腔室和所述第二腔室的气压的控制包括：

所述传输腔室的气压不变，调节所述处理腔室的气压使处理腔室具有第二气压。

3.根据权利要求2所述的晶片传输方法，其特征在于，所述第一气压为处理腔室进行加工工艺时的反应气压值。

4.根据权利要求1所述的晶片传输方法，其特征在于，所述第一腔室为处理腔室，所述第二腔室为传输腔室，所述晶片传输方法用于晶片进片过程，在晶片进片过程中所述传输腔室为所述当前放置腔室，所述进行所述第一腔室和所述第二腔室的气压的控制包括：

所述传输腔室的气压不变，调节所述处理腔室的气压使处理腔室具有第三气压。

5.根据权利要求4所述的晶片传输方法，其特征在于，还包括：

对所述处理腔室进行气压校准，使得所述处理腔室的气压值为基准气压；

以所述基准气压为基准，将所述处理腔室通入反应气体，以达到反应气压值。

6.根据权利要求1所述的晶片传输方法，其特征在于，所述预设时间为1-10s。

7.根据权利要求2-5任意一项所述的晶片传输方法，其特征在于，所述处理腔室中还设置有可伸缩的挡板，所述挡板在伸出状态时遮挡所述连接口，所述挡板在缩回状态时避让所述连接口；在打开所述气密门阀后的预设时间内，所述挡板先处于伸出状态，而后将所述挡板置于缩回状态。

8.根据权利要求7所述的晶片传输方法，其特征在于，在打开所述气密门阀之前，所述挡板处于伸出状态，所述挡板处于伸出状态的时间为所述预设时间。

9.根据权利要求2-5任意一项所述的晶片传输方法，其特征在于，所述处理腔室还设置有气压控制阀，通过气压控制阀调节所述处理腔室的气压。

10.根据权利要求1所述的晶片传输方法，其特征在于，所述当前放置腔室与所述目的腔室的气压值的差值大于5Mtorr。

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