CN109994401B - 半导体设备前端模块、半导体设备及晶圆处理方法 - Google Patents

半导体设备前端模块、半导体设备及晶圆处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109994401B
CN109994401B CN201711474162.9A CN201711474162A CN109994401B CN 109994401 B CN109994401 B CN 109994401B CN 201711474162 A CN201711474162 A CN 201711474162A CN 109994401 B CN109994401 B CN 109994401B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wafer
opening
box
module
reaction chamber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711474162.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109994401A (zh
Inventor
不公告发明人
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changxin Memory Technologies Inc
Original Assignee
Changxin Memory Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Changxin Memory Technologies Inc filed Critical Changxin Memory Technologies Inc
Priority to CN201711474162.9A priority Critical patent/CN109994401B/zh
Publication of CN109994401A publication Critical patent/CN109994401A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109994401B publication Critical patent/CN109994401B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67259—Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection
    • H01L21/67265—Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection of substrates stored in a container, a magazine, a carrier, a boat or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67763—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations the wafers being stored in a carrier, involving loading and unloading
    • H01L21/67772—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations the wafers being stored in a carrier, involving loading and unloading involving removal of lid, door, cover
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67763—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations the wafers being stored in a carrier, involving loading and unloading
    • H01L21/67775—Docking arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67763—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations the wafers being stored in a carrier, involving loading and unloading
    • H01L21/67778—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations the wafers being stored in a carrier, involving loading and unloading involving loading and unloading of wafers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

本发明提供一种半导体设备前端模块、半导体设备及晶圆处理方法。半导体设备前端模块与反应腔室模块相连接并包括缓冲腔室、至少两个晶圆装载端口、至少一个机械手臂、开盒装置及控制装置。本发明的半导体设备前端模块的控制装置能够依据工艺需要将放置于晶圆装载端口的前端开口晶圆盒分别置于工作状态及待机状态，且确保一前端开口晶圆盒处于工作状态时，其他前端开口晶圆盒均处于待机状态并使得处于待机状态的前端开口晶圆盒处于关闭状态以减少污染。采用本发明的半导体设备，能够保证待处理的晶圆保持良好的清洁度，有利于工艺处理的正常进行；采用本发明的晶圆处理方法，能够有效提高晶圆处理过程中的洁净度，有效提高生产良率，降低生产成本。

Description

半导体设备前端模块、半导体设备及晶圆处理方法
技术领域
本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种半导体设备前端模块、半导体设备及晶圆处理方法。
背景技术
随着半导体芯片集成度的不断增加，晶圆的制造工序也越来越多。在晶圆制造过程中，晶圆需通过自动物料搬送系统(Automatic Material Handling System,简称AMHS)在不同的工艺模块之间进行传送，更具体的，晶圆被装载于晶舟内或是前端开口晶圆盒(Front Opening Unified Pod，即FOUP)内通过AMHS系统在不同的工艺模块之间进行传送。为尽量减少晶圆在传送过程中的污染，除尽力提高晶圆传送路径中的洁净度外，晶圆传送路径中的各种设备的恰当使用也非常重要。半导体设备前端模块(equipment front-endmodule)作为晶圆从AMHS系统进入反应腔室前的最后一站，其重要性不言而喻。
现有的半导体设备前端模块通常包括至少两个放置前端开口晶圆盒的晶圆装载端口(loadport)。当装载有待处理晶圆的前端开口晶圆盒从AMHS系统上被卸下后被放置于半导体设备前端模块的晶圆装载端口，待其前端开口打开后，由机械手臂从前端开口晶圆盒内取出待处理晶圆并传送至相应的反应腔室内，待晶圆完成工艺处理后，再由机械手臂将晶圆送回前端开口晶圆盒中。
通常，一个前端开口晶圆盒能同时容纳一个批次(25片)甚至两个批次(50片)的晶圆，只有当整个前端开口晶圆盒内的所有晶圆都完成工艺处理后，该前端开口晶圆盒内的晶圆才会一起被传送至下一个工艺模块。在单片式半导体设备中，晶圆在逐片进行工艺处理的过程中，其他晶圆在前端开口晶圆盒内处于等待状态。由于单片晶圆的工艺处理时间相对来说不是很长且更重要的是为避免对前端开口晶圆盒反复进行开盒和关闭操作会给设备带来损伤，因此在等待过程中前端开口晶圆盒一直处于打开状态，且在现有半导体设备前端模块的设置中，其他处于待机状态的前端开口晶圆盒也一直处于打开状态。
这个等待过程中隐藏诸多风险。比如，完成工艺处理后的晶圆可能携带有颗粒杂质或者晶圆从反应腔室传出的过程中可能携带出氧气或水汽，因此当晶圆被传送回半导体设备前端模块后，颗粒杂质及水汽等可能对处于待机过程中的晶圆造成污染；尽管一些半导体设备前端模块中有净化装置一直对其内部环境进行净化，但这种净化仍然无法完全避免类似污染问题，且如果设备突然停电的话，杂质颗粒的扩散会更加严重。待处理晶圆如果被污染，那在后续的工艺处理中就可能出现诸如不刻蚀(Unetch)或是不灰化(Unashing)等各种不良，这些不良很可能引发芯片失效，导致产品良率下降并最终造成生产成本提高。
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设备前端模块、半导体设备及晶圆处理方法，用于解决现有技术中因处于待机中的前端开口晶圆盒(FOUP)一直处于打开状态导致晶圆被污染，造成不刻蚀(Unetch)或是不灰化(Unashing)等各种工艺不良并引发芯片失效，导致产品良率下降并最终造成生产成本增加等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种半导体设备前端模块，所述半导体设备前端模块与反应腔室模块相连接，用于对待处理晶圆进行加工处理，所述半导体设备前端模块包括缓冲腔室、至少两个晶圆装载端口、至少一个机械手臂、开盒装置及控制装置。其中，所述缓冲腔室具有顶壁、前壁、后壁、第一侧壁及第二侧壁，所述顶壁与所述前壁、后壁、第一侧壁及第二侧壁均连接以形成缓冲腔室的密闭空间，其中，所述前壁经由加载互锁模块与所述反应腔室模块相连接；所述晶圆装载端口位于所述缓冲腔室内且位于所述第一侧壁及所述第二侧壁中的至少一侧，用于放置装载晶圆的前端开口晶圆盒；所述机械手臂位于所述缓冲腔室内，用于在所述前端开口晶圆盒和所述反应腔室模块之间传送晶圆；所述开盒装置与所述晶圆装载端口对应设置且与所述晶圆装载端口相连接，用于对放置于所述晶圆装载端口上的所述前端开口晶圆盒进行打开及关闭操作；所述控制装置与所述开盒装置电性连接，用于依据工艺需要将放置于所述晶圆装载端口的所述前端开口晶圆盒分别置于工作状态及待机状态，且确保一所述前端开口晶圆盒处于工作状态时，其他所述前端开口晶圆盒均处于待机状态；并控制所述开盒装置使得处于工作状态的所述前端开口晶圆盒在对待处理晶圆进行加工处理的过程中处于打开状态，并使得处于待机状态的所述前端开口晶圆盒处于关闭状态。
优选地，所述晶圆装载端口的数量在4个或4个以上，位于所述缓冲腔室内的所述晶圆装载端口皆位于所述第一侧壁及所述第二侧壁中的至少一侧。
优选地，所述半导体设备前端模块还包括至少一个过滤单元，所述过滤单元位于所述缓冲腔室内且位于所述顶壁，用于对所述缓冲腔室进行净化。
优选地，所述开盒装置包括开盒块和气缸，所述开盒块与所述气缸相连接，通过所述气缸的上下移动带动所述开盒块上下移动，以实现对所述前端开口晶圆盒的打开及关闭操作。
优选地，所述半导体设备前端模块还包括扫描装置，所述扫描装置位于所述开盒装置上且与所述开盒装置对应设置；所述控制装置还与所述扫描装置电性连接，用于在所述前端开口晶圆盒加载至所述晶圆装载端口后，控制所述开盒装置将所有所述前端开口晶圆盒打开的同时，控制所述扫描装置对所有所述前端开口晶圆内部进行扫描，以确定所有所述前端开口晶圆盒内所述待处理晶圆的水平状态及数量，并在扫描完毕后控制所述开盒装置将处于待机状态的所述前端开口晶圆盒关闭。
本发明还提供一种半导体设备，用于对待处理晶圆进行工艺处理，所述半导体设备包括反应腔室模块及如上述任一项所述的半导体设备前端模块，所述半导体设备前端模块经由加载互锁模块与所述反应腔室模块相连接，用于将所述待处理晶圆传送至所述反应腔室模块内，并将完成工艺处理的晶圆移出所述反应腔室模块。
优选地，所述反应腔室模块包括至少一个反应腔室，所述反应腔室选自于由刻蚀腔室、溅射腔室及曝光腔室组成的群组之一。
优选地，所述加载互锁模块位于所述反应腔室模块和所述半导体设备前端模块之间且分别与所述反应腔室模块及所述半导体设备前端模块相连接，以对在所述半导体设备前端模块和所述反应腔室模块之间传送的晶圆进行加热、放热及缓冲功能。
本发明还提供一种晶圆处理方法，所述晶圆处理方法包括如下步骤：
1)将至少两个装载待处理晶圆的前端开口晶圆盒装载于半导体设备前端模块的晶圆装载端口上，其中，所述半导体设备前端模块用于将不同的所述前端开口晶圆盒分别置于工作状态及待机状态，且确保一所述前端开口晶圆盒处于工作状态时，其他所述前端开口晶圆盒均处于待机状态，以对不同所述前端开口晶圆盒中的所述待处理晶圆依次进行加工处理；
2)将处于工作状态的所述前端开口晶圆盒的盒盖打开，并使处于待机状态的所述前端开口晶圆盒的盒盖关闭；
3)将处于工作状态的所述前端开口晶圆盒内的所述待处理晶圆依次传送至反应腔室模块内进行加工处理，并在加工处理完毕后传回处于工作状态的所述前端开口晶圆盒内；及
4)将处于工作状态的所述前端开口晶圆盒的盒盖关闭，并将该前端开口晶圆盒由工作状态调整为待机状态，同时将另一所述前端开口晶圆盒调整为工作状态；
5)重复所述步骤2)至所述步骤4)至少一次直至将装载的待处理晶圆处理完毕。
优选地，所述步骤2)中，将处于工作状态的所述前端开口晶圆盒的盒盖打开的同时，对所述前端开口晶圆盒内部进行扫描，以确定所述前端开口晶圆盒内所述待处理晶圆的水平状态及数量。
优选地，所述步骤2)包括如下步骤：
2-1)将所有所述前端开口晶圆盒的盒盖同时打开，同时对所有所述前端开口晶圆盒内部进行扫描，以确定所有所述前端开口晶圆盒内所述待处理晶圆的水平状态及数量；
2-2)扫描完毕后，将处于待机状态的所述前端开口晶圆盒的盒盖关闭。
如上所述，本发明的半导体设备前端模块、半导体设备及晶圆处理方法，具有以下有益效果：本发明的半导体设备前端模块，在对放置于晶圆装载端口的多个前端开口晶圆盒进行扫描后，将处于待机状态的前端开口晶圆盒关闭以避免杂质颗粒、水汽及氧气等不利因子进入前端开口晶圆盒内，避免对前端开口晶圆盒内的晶圆造成污染而导致晶圆在后续的工艺中发生不刻蚀或不灰化等不良使得生产良率下降及生产成本上升；采用本发明的半导体设备，能够保证待处理的晶圆保持良好的清洁度，有利于工艺处理的正常进行；采用本发明的晶圆处理方法，能够有效提高晶圆处理过程中的洁净度，有效提高生产良率，降低生产成本。
附图说明
图1显示为本发明实施例一的半导体设备前端模块的俯视图。
图2显示为本发明实施例一的变化例的另一半导体设备前端模块的俯视图。
图3显示为图1沿箭头A方向的侧视图。
图4显示为图3中的模块B的放大示意图。
图5显示为本发明实施例二的半导体设备的俯视图。
图6显示为本发明实施例二的变化例的另一半导体设备的俯视图。
图7显示为本发明实施例三的晶圆处理方法的流程示意图。
元件标号说明
1 半导体设备前端模块
11 晶圆装载端口
12 机械手臂
13 缓冲腔室
131 顶壁
132 前壁
133 后壁
134 第一侧壁
135 第二侧壁
14 前端开口晶圆盒
141 晶圆
15 开盒装置
151 开盒块
152 气缸
16 控制装置
17 过滤单元
18 扫描装置
181 连动杆
2 反应腔室模块
21 反应腔室
3 加载互锁模块
4 主控制系统
S1～S5 步骤
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7。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所能涵盖的范围内。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，在无实质技术内容的变更下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例一
如图1至图4所示，本发明提供一种半导体设备前端模块1。所述半导体设备前端模块1与反应腔室模块2相连接，用于对待处理晶圆进行加工处理，所述半导体设备前端模块1包括缓冲腔室13、至少两个晶圆装载端口11、至少一个机械手臂12、开盒装置15及控制装置16。其中，所述缓冲腔室13具有顶壁131、前壁132、后壁133、第一侧壁134及第二侧壁135，所述顶壁131与所述前壁132、后壁133、第一侧壁134及第二侧壁135均连接以形成缓冲腔室13的密闭空间，其中，所述前壁132经由加载互锁模块3与所述反应腔室模块2相连接；所述晶圆装载端口11位于所述缓冲腔室13内且位于所述第一侧壁134及所述第二侧壁135中的至少一侧，用于放置装载晶圆的前端开口晶圆盒14。
所述缓冲腔室13作为晶圆在AMHS系统和反应腔室之间的中转站，其内部的洁净度对晶圆工艺影响极大，但作为一个中转端口又不可避免地需要反复打开与关闭以使得所述前端开口晶圆盒14能够进出，故为维持所述缓冲腔室13内的洁净度，可以向所述缓冲腔室13内通入清洁气体。作为示例，如图3所示，在所述半导体设备前端模块1内设置至少一个过滤单元17，所述过滤单元17位于所述缓冲腔室13内且一般设置在所述顶壁131，通过所述过滤单元17对所述缓冲腔室13进行净化。具体的，所述过滤单元17可以是一个带高效空气过滤器(HEPA)的装置，清洁气体被所述过滤单元17进一步净化后被送入所述缓冲腔室13内。所述过滤单元17一般有多个，比如，在每一个所述晶圆装载端口11的对应的所述顶壁131位置均设置一个所述过滤单元17可以更有效地维持晶圆的洁净度。所述过滤单元17需定期进行保养，及时更换滤芯以保证过滤效果。
所述缓冲腔室13的具体设置依不同的半导体厂的规划不同而不同。比如，如果无尘室空间比较大，所述缓冲腔室13可以设置地大一些以保证其内部能够设置多个所述晶圆装载端口11；如果无尘室空间比较小而挑高比较高，可以将缓冲腔室13设置地高一些，相应地，所述晶圆装载端口11可以设置成多层立体结构以充分利用空间。根据所述缓冲腔室13的空间大小不同，当然更重要的是根据所述半导体设备前端模块1的具体结构不同，所述晶圆装载端口11的数量可以不止2个，比如包括4个，5个，6个甚至更多个，4个所述晶圆装载端口11位于所述缓冲腔室13内。具体的，如图1所示，所述晶圆装载端口11可以分别位于所述第一侧壁134及所述第二侧壁135两侧，且两侧的数量相等，这种对称设置可以使整个空间布局更合理并且更便于晶圆的传送；当然，如图2所示，所述晶圆装载端口11也可以全部位于所述第一侧壁134或所述第二侧壁135中的一侧，这种设置有利于利用无尘室内的一些狭长空间。根据所述缓冲腔室13的空间布局不同以及所述晶圆装载端口11的数量不同，所述机械手臂12的数量也可能有差异。虽然所述机械手臂12一般是可以自动伸缩使得所述机械手臂12足以在所述前端开口晶圆盒14和所述反应腔室模块2之间传送晶圆，但如果所述缓冲腔室13的通道过长且两侧都连接有反应腔室的情况下，一般在两侧分别各设置一个机械手臂12。需要说明的是，所述前壁132、后壁133、第一侧壁134及第二侧壁135只是相对的概念以便于描述所述缓冲腔室13的结构而非具体的限定。
当装载有晶圆141的前端开口晶圆盒14放置于所述晶圆装载端口11上后，通过所述开盒装置15可以对所述前端开口晶圆盒14进行打开及关闭操作。所述开盒装置15一般与所述晶圆装载端口11对应设置且与所述晶圆装载端口11相连接。
作为示例，所述开盒装置15包括开盒块151和气缸152，所述开盒块151与所述气缸152相连接，通过所述气缸152的上下移动带动所述开盒块151上下移动，以实现对所述前端开口晶圆盒14的打开及关闭操作。具体的，当前端开口晶圆盒14被放置于所述晶圆装载端口11上后，所述气缸152在竖直方向向上运动并将所述开盒块151移动至所述前端开口晶圆盒14的盒盖位置，所述开盒块151抓附住所述前端开口晶圆14盒的盒盖后，在所述气缸152的带动下向下移动以完成所述前端开口晶圆盒14的开盒操作；当需要关闭所述前端开口晶圆盒14时，通过所述气缸152的向上移动带动所述开盒块151向上移动以将之前抓附的所述前端开口晶圆盒14的盒盖重新盖于所述前端开口晶圆盒14上。当然，在其他示例中，所述开盒装置15也可以通过电动马达等方式驱动，所述前端开口晶圆盒14的开盒装置15也可有其他设计，比如说带锁装置，具体不做限制。
作为示例，请参阅图4，所述半导体设备前端模块1(如图1所示)还包括扫描装置18，所述扫描装置18位于所述开盒装置15上且与所述开盒装置15对应设置，即每一个开盒装置15上都设置有一个所述扫描装置18。具体的，所述扫描装置18通过连动杆181与所述开盒装置15相连接，该连动杆181可以在水平方向和竖直方向上灵活收缩及移动，所述扫描装置18包括至少一个传感器，在所述开盒装置15对所述前端开口晶圆盒4进行开盒操作的同时，所述扫描装置18对所述前端开口晶圆盒14内进行扫描以确认晶圆141的水平状态和数量，通过扫描操作，可以及时确认晶圆141的状态以避免因晶圆倾斜而在传送过程中发生碎片等事故。
所述开盒装置15的具体工作通过所述控制装置16的控制来实现。所述控制装置16可以设置于所述晶圆装载端口11的下方，当然，所述控制装置16还可以设置于其他位置，具体不做限定，但重要的是，所述控制装置16需与开盒装置15及所述扫描装置18电性连接，该控制装置16用于在所述前端开口晶圆盒14加载至所述晶圆装载端口11后，控制所述开盒装置15将所有所述前端开口晶圆盒14打开的同时，控制所述扫描装置18对所有所述前端开口晶圆14内部进行扫描，以确定所有所述前端开口晶圆盒14内所述待处理晶圆的水平状态及数量，并在扫描完毕后控制所述开盒装置15将处于待机状态的所述前端开口晶圆盒14关闭，由此能有效避免杂质颗粒、水汽及氧气等不利因子进入所述前端开口晶圆盒14内对位于所述前端开口晶圆盒14内的晶圆造成污染，从而能极大减少晶圆在后续的工艺处理中发生刻蚀不良或不灰化等不良导致的生产良率下降，生产成本上升等问题。一般地，所述控制装置16的具体操作程序需依据工艺生产参数(recipe)而设定，故所述控制装置16一般与整个主控制系统4(请配合参阅图5)电连接。
实施例二
如图5所示，本发明还提供一种半导体设备，用于对待处理晶圆进行工艺处理。所述半导体设备包括反应腔室模块2及实施例一中的半导体设备前端模块1，所述半导体设备前端模块1经由所述加载互锁模块3与所述反应腔室模块2相连接，用于将所述待处理晶圆传送至所述反应腔室模块2内，并将完成工艺处理的晶圆移出所述反应腔室模块2。所述反应腔室模块2包括至少一个反应腔室21。需要说明的是，在只有一个反应腔室的情况下，所述反应腔室模块2可视为一个所述反应腔室21。当然，为充分利用无尘室内的空间，所述反应腔室21一般有多个，比如3个，4个，5个甚至更多个。依据不同的需要及不同的设备结构，所述半导体设备前端模块1和所述反应腔室模块2的具体设置位置可以不同。比如，如图5所示，多个所述反应腔室21位于所述半导体设备前端模块1的同一侧，此时所述半导体设备前端模块1内的多个晶圆装载端口11宜分别设置于缓冲腔室13内的两侧，这样可以缩短机械手臂12在所述反应腔室21和所述缓冲腔室13之间的传送路径，减少晶圆传输时间，提高生产效率；在另一变化例中，如图6所示，当无尘室内空间比较狭长时，所述反应腔室21可以连接于所述半导体设备前端模块1的两侧，所述半导体设备前端模块1内的多个晶圆装载端口11可设置于缓冲腔室13内的其中一侧，此情况下，所述机械手臂12一般设置有两个以分别负责两侧的晶圆传送。
所述半导体设备前端模块1尤其适用于单片式工艺处理的反应腔室，比如刻蚀腔室、溅射腔室及曝光腔室，因为这些工艺处理都对晶圆有较高的清洁度要求。比如，如果有杂质污染的晶圆进入刻蚀腔室，则杂质颗粒可能阻挡刻蚀液对需进行刻蚀部位的刻蚀操作导致刻蚀不良；污染的晶圆进入溅射腔室，不仅可能污染反应腔室，也可能导致有杂质的部位无法沉积所需的离子；而杂质颗粒导致晶圆表面的不平坦，极易导致曝光不良。利用本发明的半导体设备前端模块1，能提供一个相对洁净的晶圆暂存区间，能对进入所述反应腔室内的晶圆进行最后一次净化并保证晶圆在待机过程中不会被污染以保持良好的清洁度，有利于晶圆的后续工艺处理的正常进行。
作为示例，所述加载互锁模块3位于所述反应腔室模块2和所述半导体设备前端模块1之间且分别与所述反应腔室模块2及所述半导体设备前端模块1相连接，以对在所述半导体设备前端模块1和所述反应腔室模块2之间传送的晶圆进行加热、放热及缓冲功能。尤其是在多个所述反应腔室21位于所述半导体设备前端模块1的同一侧的情况下，所述加载互锁模块3能对刚从所述反应腔室21内传出的晶圆进行放热，避免瞬时间的温差对晶圆造成损害，且放热过程中也能让完成工艺处理的晶圆携带的杂质颗粒沉淀以避免进入所述半导体设备前端模块1中造成污染；而待处理的晶圆进入所述加载互锁模块3中进行预热，可以缩短所述反应腔室21的工艺加热时间，提高设备生产率；在所述反应腔室21出现故障的情况下，所述加载互锁模块3可以提供给晶圆提供暂存空间。所述加载互锁模块3可以设置为多个独立的区域，比如，设置专门的加热区域以对待处理的晶圆进行预热；设置放热区域以对完成工艺处理的晶圆进行放热，且为待处理晶圆和完成工艺处理的晶圆设置独立的区域能够有效避免在传送过程中发生碰撞。
实施例三
请参阅图7，本发明还提供一种晶圆处理方法，所述晶圆处理方法采用如实施例一中的半导体设备前端模块1进行，所述晶圆处理方法包括：
步骤S1，将至少两个装载待处理晶圆的前端开口晶圆盒14装载于半导体设备前端模块1的晶圆装载端口11上，其中，所述半导体设备前端模块1用于将不同的所述前端开口晶圆盒14分别置于工作状态及待机状态，且确保一所述前端开口晶圆盒14处于工作状态时，其他所述前端开口晶圆盒14均处于待机状态，以对不同所述前端开口晶圆盒14中的所述待处理晶圆依次进行加工处理；
步骤S2，将处于工作状态的所述前端开口晶圆盒14的盒盖打开，并使处于待机状态的所述前端开口晶圆盒14的盒盖关闭；
步骤S3，将处于工作状态的所述前端开口晶圆盒14内的所述待处理晶圆依次传送至反应腔室模块2内进行加工处理，并在加工处理完毕后传回处于工作状态的所述前端开口晶圆盒14内；及
步骤S4，将处于工作状态的所述前端开口晶圆盒14的盒盖关闭，并将该前端开口晶圆盒14由工作状态调整为待机状态，同时将另一所述前端开口晶圆盒14调整为工作状态；
步骤S5，重复所述步骤S2至所述步骤S4至少一次直至将所有的晶圆处理完毕。
具体的，所述步骤S1中，因为一个所述晶圆装载端口11只能放置一个前端开口晶圆盒14，故所述前端开口晶圆盒14的数量一般与所述晶圆装载端口11的数量一致，比如为2个，4个或者更多个。一个所述前端开口晶圆盒14装载有一个批次(25片)甚至两个批次(50片)的待处理晶圆141。由于每个所述反应腔室21每次只能进行一片晶圆的处理，通常除一个所述前端开口晶圆盒14设置为工作状态外，其他所述前端开口晶圆盒14均处于待机状态。当然，如果所述半导体设备前端模块1的两侧均连接有所述反应腔室模块2，为避免过长的晶圆传送路径带来的不便，也可以使两个所述前端开口晶圆盒14处于工作状态以分别给位于两侧的所述反应腔室内传送晶圆。
当所述前端开口晶圆盒14被放置于所述晶圆装载端口11后，与所述晶圆装载端口11连接的开盒装置15对所述前端开口晶圆盒14进行开盒操作，且在开盒操作的同时，对所述前端开口晶圆盒14内部进行扫描，以确定所述前端开口晶圆盒14内的所述待处理晶圆141的水平状态及数量。扫描结束后，所述控制装置16将设置为工作状态的所述前端开口晶圆盒14的盒盖控制在打开状态，将设置为待机状态的所述前端开口晶圆盒14的盒盖控制在关闭状态。
在处于工作状态的所述前端开口晶圆盒14的盒盖被打开后，机械手臂14将从打开的所述前端开口晶圆盒14内取出所述待处理晶圆141并依次传送至所述反应腔室模块2内进行加工处理，并在加工处理完毕后传回处于工作状态的所述前端开口晶圆盒14内。当该盒内的晶圆都完成工艺处理后，所述控制装置16将控制对应所述前端开口晶圆盒14的所述开盒装置15将所述前端开口晶圆盒14的盒盖关闭，同时将另一所述前端开口晶圆盒14调整为工作状态并将其盒盖打开，之后将会继续进行所述步骤S3及所述步骤S4中的操作，直至所有的晶圆都完成工艺处理。为尽量减小等待时间，所述控制装置16的控制程序还可以进一步优化，比如，根据单片晶圆工艺处理的时间不同，可以在处于工作状态的所述前端开口晶圆盒14内的最后一片晶圆被传送至所述反应腔室模块2的同时将其中一个处于待机状态的所述前端开口晶圆盒14设定为工作状态并执行开盒操作。通过这样的紧密衔接，能够使晶圆尽量处于封闭的空间内，避免杂质颗粒、水汽及氧气等不良因子的影响，从而有效提高晶圆处理过程中的洁净度以达到提高生产良率，降低生产成本等目的。
综上所述，本发明提供一种半导体设备前端模块，所述半导体设备前端模块与反应腔室模块相连接，用于对待处理晶圆进行加工处理，所述半导体设备前端模块包括缓冲腔室、至少两个晶圆装载端口、至少一个机械手臂、开盒装置及控制装置；其中，所述缓冲腔室具有顶壁、前壁、后壁、第一侧壁及第二侧壁，所述顶壁与所述前壁、后壁、第一侧壁及第二侧壁均连接以形成缓冲腔室内的密闭空间，其中，所述前壁经由加载互锁模块与所述反应腔室模块相连接；所述晶圆装载端口位于所述缓冲腔室内且位于所述第一侧壁及所述第二侧壁中的至少一侧，用于放置装载晶圆的前端开口晶圆盒；所述机械手臂位于所述缓冲腔室内，用于在所述前端开口晶圆盒和所述反应腔室模块之间传送晶圆；所述开盒装置与所述晶圆装载端口对应设置且与所述晶圆装载端口相连接，用于对放置于所述晶圆装载端口上的前端开口晶圆盒进行打开及关闭操作；所述控制装置与所述开盒装置电性连接，用于依据工艺需要将放置于所述晶圆装载端口的所述前端开口晶圆盒分别置于工作状态及待机状态，且确保一所述前端开口晶圆盒处于工作状态时，其他所述前端开口晶圆盒均处于待机状态；并控制所述开盒装置使得处于工作状态的所述前端开口晶圆盒在对待处理晶圆进行加工处理的过程中处于打开状态，并使得处于待机状态的所述前端开口晶圆盒处于关闭状态。本发明的半导体设备前端模块能够在对放置于晶圆装载端口的多个前端开口晶圆盒进行扫描后，将处于待机状态的前端开口晶圆盒关闭以避免杂质颗粒、水汽及氧气等不利因子进入前端开口晶圆盒内对前端开口晶圆盒内的晶圆造成污染，导致晶圆在后续的工艺中发生不刻蚀或不灰化等不良使得生产良率下降，生产成本上升；采用本发明的半导体设备，能够保证待处理的晶圆保持良好的清洁度，有利于工艺处理的正常进行；采用本发明的晶圆处理方法，能够有效提高晶圆处理过程中的洁净度，有效提高生产良率，降低生产成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
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。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所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 (11)

1.一种半导体设备前端模块，与反应腔室模块相连接，用于对待处理晶圆进行加工处理，其特征在于，所述半导体设备前端模块包括：
缓冲腔室，具有顶壁、前壁、后壁、第一侧壁及第二侧壁，所述顶壁与所述前壁、后壁、第一侧壁及第二侧壁均连接以形成缓冲腔室的密闭空间，其中，所述前壁经由加载互锁模块与所述反应腔室模块相连接；
至少两个晶圆装载端口，位于所述缓冲腔室内且位于所述第一侧壁及所述第二侧壁中的至少一侧，用于放置装载晶圆的前端开口晶圆盒；
至少一个机械手臂，位于所述缓冲腔室内，用于在所述前端开口晶圆盒和所述反应腔室模块之间传送晶圆；
开盒装置，与所述晶圆装载端口对应设置且与所述晶圆装载端口相连接，用于对放置于所述晶圆装载端口上的所述前端开口晶圆盒进行打开及关闭操作；及，
控制装置，与所述开盒装置电性连接，用于依据工艺需要将放置于所述晶圆装载端口的所述前端开口晶圆盒分别置于工作状态及待机状态，且确保一所述前端开口晶圆盒处于工作状态时，其他所述前端开口晶圆盒均处于待机状态，在处于工作状态的所述前端开口晶圆盒内的最后一片晶圆被传送至所述反应腔室模块的同时将其中一个处于待机状态的所述前端开口晶圆盒设定为工作状态并执行开盒操作；并控制所述开盒装置使得处于工作状态的所述前端开口晶圆盒在对待处理晶圆进行加工处理的过程中处于打开状态，并使得处于待机状态的所述前端开口晶圆盒处于关闭状态。
2.根据权利要求1所述的半导体设备前端模块，其特征在于：所述晶圆装载端口的数量在4个或4个以上，位于所述缓冲腔室内的所述晶圆装载端口皆位于所述第一侧壁及所述第二侧壁中的至少一侧。
3.根据权利要求1所述的半导体设备前端模块，其特征在于：所述半导体设备前端模块还包括至少一个过滤单元，位于所述缓冲腔室内且位于所述顶壁，用于对所述缓冲腔室进行净化。
4.根据权利要求1所述的半导体设备前端模块，其特征在于：所述开盒装置包括开盒块和气缸，所述开盒块与所述气缸相连接，通过所述气缸的上下移动带动所述开盒块上下移动，以实现对所述前端开口晶圆盒的打开及关闭操作。
5.根据权利要求1至4任一项所述的半导体设备前端模块，其特征在于：所述半导体设备前端模块还包括扫描装置，位于所述开盒装置上且与所述开盒装置对应设置；所述控制装置还与所述扫描装置电性连接，用于在所述前端开口晶圆盒加载至所述晶圆装载端口后，控制所述开盒装置将所有所述前端开口晶圆盒打开的同时，控制所述扫描装置对所有所述前端开口晶圆内部进行扫描，以确定所述前端开口晶圆盒内所述待处理晶圆的水平状态及数量，并在扫描完毕后控制所述开盒装置将处于待机状态的所述前端开口晶圆盒关闭。
6.一种半导体设备，用于对待处理晶圆进行工艺处理，其特征在于：
反应腔室模块；
如权利要求1所述的半导体设备前端模块，所述半导体设备前端模块经由加载互锁模块与所述反应腔室模块相连接，用于将所述待处理晶圆传送至所述反应腔室模块内，并将完成工艺处理的晶圆移出所述反应腔室模块。
7.根据权利要求6所述的半导体设备，其特征在于：所述反应腔室模块包括至少一个反应腔室，所述反应腔室选自于由刻蚀腔室、溅射腔室及曝光腔室所组成群组的其中之一。
8.根据权利要求6或7所述的半导体设备，其特征在于：所述加载互锁模块位于所述反应腔室模块和所述半导体设备前端模块之间且分别与所述反应腔室模块及所述半导体设备前端模块相连接，以对在所述半导体设备前端模块和所述反应腔室模块之间传送的晶圆进行加热、放热及缓冲功能。
9.一种晶圆处理方法，其特征在于，所述晶圆处理方法包括如下步骤：
1)将至少两个装载待处理晶圆的前端开口晶圆盒装载于如权利要求1所述的半导体设备前端模块的晶圆装载端口上，其中，所述半导体设备前端模块用于将不同的所述前端开口晶圆盒分别置于工作状态及待机状态，且确保一所述前端开口晶圆盒处于工作状态时，其他所述前端开口晶圆盒均处于待机状态，以对不同所述前端开口晶圆盒中的所述待处理晶圆依次进行加工处理；
2)将处于工作状态的所述前端开口晶圆盒的盒盖打开，并使处于待机状态的所述前端开口晶圆盒的盒盖关闭；
3)将处于工作状态的所述前端开口晶圆盒内的所述待处理晶圆依次传送至反应腔室模块内进行加工处理，并在加工处理完毕后传回处于工作状态的所述前端开口晶圆盒内；及
4)将处于工作状态的所述前端开口晶圆盒的盒盖关闭，并将该前端开口晶圆盒由工作状态调整为待机状态，同时将另一所述前端开口晶圆盒调整为工作状态；
5)重复所述步骤2)至所述步骤4)至少一次直至将装载的待处理晶圆处理完毕。
10.根据权利要求9所述的晶圆处理方法，其特征在于：所述步骤2)中，将处于工作状态的所述前端开口晶圆盒的盒盖打开的同时，对所述前端开口晶圆盒内部进行扫描，以确定所述前端开口晶圆盒内所述待处理晶圆的水平状态及数量。
11.根据权利要求9或10所述的晶圆处理方法，其特征在于：所述步骤2)包括如下步骤：
2-1)将所有所述前端开口晶圆盒的盒盖同时打开，同时对所有所述前端开口晶圆盒内部进行扫描，以确定所有所述前端开口晶圆盒内所述待处理晶圆的水平状态及数量；
2-2)扫描完毕后，将处于待机状态的所述前端开口晶圆盒的盒盖关闭。
CN201711474162.9A 2017-12-29 2017-12-29 半导体设备前端模块、半导体设备及晶圆处理方法 Active CN109994401B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711474162.9A CN109994401B (zh) 2017-12-29 2017-12-29 半导体设备前端模块、半导体设备及晶圆处理方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711474162.9A CN109994401B (zh) 2017-12-29 2017-12-29 半导体设备前端模块、半导体设备及晶圆处理方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109994401A CN109994401A (zh) 2019-07-09
CN109994401B true CN109994401B (zh) 2021-07-23

Family

ID=67109322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711474162.9A Active CN109994401B (zh) 2017-12-29 2017-12-29 半导体设备前端模块、半导体设备及晶圆处理方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109994401B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114623862B (zh) * 2020-12-11 2024-04-16 中国科学院微电子研究所 半导体量测设备及清洁方法
CN114038772A (zh) * 2022-01-07 2022-02-11 广州粤芯半导体技术有限公司 半导体机台的上料方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11251421A (ja) * 1998-02-27 1999-09-17 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板収納容器の蓋開閉装置および基板搬入搬出装置
JP2006269810A (ja) * 2005-03-24 2006-10-05 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
CN201601119U (zh) * 2010-01-18 2010-10-06 北京七星华创电子股份有限公司 一种晶圆存储盒存储及传输系统
TW201330144A (zh) * 2011-09-20 2013-07-16 Tokyo Electron Ltd 基板處理裝置及基板處理方法以及記憶基板處理程式之電腦可讀取的記憶媒體
CN105529293A (zh) * 2014-10-17 2016-04-27 朗姆研究公司 用于传送晶片的设备前端模块以及传送晶片的方法
CN106384724A (zh) * 2016-11-23 2017-02-08 北京亿微纳科技有限公司 一种晶圆自动装载设备
CN206711878U (zh) * 2017-03-14 2017-12-05 上海大族富创得科技有限公司 晶圆盒输送装载系统

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040026036A1 (en) * 2001-02-23 2004-02-12 Hitachi Kokusai Electric Inc. Substrate processing apparatus and substrate processing method

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11251421A (ja) * 1998-02-27 1999-09-17 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 基板収納容器の蓋開閉装置および基板搬入搬出装置
JP2006269810A (ja) * 2005-03-24 2006-10-05 Hitachi Kokusai Electric Inc 基板処理装置
CN201601119U (zh) * 2010-01-18 2010-10-06 北京七星华创电子股份有限公司 一种晶圆存储盒存储及传输系统
TW201330144A (zh) * 2011-09-20 2013-07-16 Tokyo Electron Ltd 基板處理裝置及基板處理方法以及記憶基板處理程式之電腦可讀取的記憶媒體
CN105529293A (zh) * 2014-10-17 2016-04-27 朗姆研究公司 用于传送晶片的设备前端模块以及传送晶片的方法
CN106384724A (zh) * 2016-11-23 2017-02-08 北京亿微纳科技有限公司 一种晶圆自动装载设备
CN206711878U (zh) * 2017-03-14 2017-12-05 上海大族富创得科技有限公司 晶圆盒输送装载系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN109994401A (zh) 2019-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9305818B2 (en) Substrate processing apparatus
US8702365B2 (en) Substrate processing apparatus and method for transferring substrate for the apparatus
JP5543318B2 (ja) 基板搬送方法
US20110135428A1 (en) Substrate-processing apparatus and method of transferring substrate in the same
JPH04190840A (ja) 真空処理装置
JP7211716B2 (ja) ハロゲン除去モジュールならびに関連のシステムおよび方法
US11600503B2 (en) High-throughput, multi-chamber substrate processing system
CN109994401B (zh) 半导体设备前端模块、半导体设备及晶圆处理方法
JP5610009B2 (ja) 基板処理装置
KR101106803B1 (ko) 반도체 웨이퍼 처리용 반도체 제조 시스템, 대기중 로봇핸들링 장비 및 반도체 웨이퍼의 반송 방법
US20200098613A1 (en) Wafer pod handling method
WO2012003715A1 (zh) 具有多个外延反应腔的mocvd系统及其操作方法
US9048271B2 (en) Modular semiconductor processing system
US7934898B2 (en) High throughput semiconductor wafer processing
JPH07335711A (ja) 減圧・常圧処理装置
JP2002203892A (ja) 基板処理装置、基板処理方法および半導体装置の製造方法
TW201546941A (zh) 基板處理方法及基板處理裝置
US9786535B2 (en) Wafer transport system and method for operating the same
JP2006253483A (ja) 基板処理装置
KR100803562B1 (ko) 기판 처리 장치
US20090022574A1 (en) Workpiece loading system
US20230386870A1 (en) Wet processing system and system and method for manufacturing semiconductor structure
US20230144896A1 (en) Substrate treating apparatus and semiconductor manufacturing equipment including the same
KR20110016642A (ko) 기판처리장치
JP2023530972A (ja) バッチ式ウエハガス抜きチャンバとファクトリインターフェース及び真空下のメインフレームへの統合

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant