CN111524841B - 可实时检测机械微颗粒的半导体工艺设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可实时检测机械微颗粒的半导体工艺设备和方法。设备包括中转腔室、传送腔室、工艺腔室、第一机械手臂、第二机械手臂、供气模块、排气模块、控制模块、第一压力计、第二压力计、光学检测模块及信号处理模块；中转腔室一端与晶圆装载台相连接，另一端与传送腔室相连接；第一机械手臂位于晶圆装载台内，第二机械手臂位于传送腔室内；晶圆装载台和中转腔室之间设置有第一阀门，中转腔室和传送腔室之间设置有第二阀门，传送腔室和工艺腔室之间设置有第三阀门，控制模块与第一阀门、第二阀门及第三阀门相连接；光学检测模块与排气管路相连通；信号处理模块与控制模块、压力计及光学检测模块相连接。本发明有助于提高生产良率。

Description

可实时检测机械微颗粒的半导体工艺设备及方法

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，尤其是涉及一种集成电路制造设备，特别是涉及一种可实时检测机械微颗粒的半导体工艺设备及方法。

背景技术

在化学气相沉积等半导体工艺生产过程中，经常会有一些微小的颗粒物质掉落在晶圆的表面。这些颗粒物质为形状各异，特征尺寸通常在微米级别和数十纳米之间，在本发明中统称为微颗粒（particle）。

在集成电路芯片的生产制造中，微颗粒是非常有害的，因此对于每片晶圆上微颗粒的大小和数量都有严格的规定。随着集成电路芯片上器件特征尺寸的日益缩小和器件集成度的日益提高，品质管控标准也越来越高，单片晶圆上允许的微颗粒数量减少，微颗粒尺寸减小。因此完成工艺生产后，比如完成薄膜沉积后的晶圆表面上的微颗粒数量是衡量半导体工艺设备的一个非常关键的技术指标。

微颗粒的来源大致可以分为2种。一种是与工艺过程有关的，通常简称为“工艺微颗粒”。工艺微颗粒可能是原本附着在工艺腔体内壁上的沉积物掉落到晶圆表面而形成，也有可能是工艺生产过程中发生了不希望的气相反应而生成的杂质颗粒。另一种颗粒是晶圆在设备内传送过程中发生的污染。微颗粒在晶圆传送路径中掉落到晶圆上，它可能是设备自身产生（比如因设备零件磨损产生的粉屑），也可能是从外部输入后附着在设备上，这类微颗粒在这里简称为“机械微颗粒”。现有技术中通常是通过定期的设备维修保养（保养过程通常包括清洗）以提高设备洁净度，从而减少机械微颗粒污染问题。但是半导体制造厂内的环境是动态变化的，定期的维修保养作业并不能确保设备实时处在最佳状态，需要一套更行之有效的措施来实时监测机械微颗粒的情况，以将机械微颗粒污染风险降到最低。

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可实时检测机械微颗粒的半导体工艺设备及方法，通过实时监测设备内的机械微颗粒的情况，以将机械微颗粒污染风险降到最低。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种可实时检测机械微颗粒的半导体工艺设备，所述半导体工艺设备包括中转腔室、传送腔室、工艺腔室、第一机械手臂、第二机械手臂、供气模块、排气模块、控制模块、第一压力计、第二压力计、光学检测模块及信号处理模块；所述中转腔室一端与晶圆装载台相连接，另一端与所述传送腔室相连接，所述传送腔室未与所述中转腔室相连接的一端与所述工艺腔室相连接；所述第一机械手臂位于所述晶圆装载台内，用于在晶圆盒和所述中转腔室之间传送晶圆；所述第二机械手臂位于所述传送腔室内，用于在所述中转腔室和所述工艺腔室之间传送晶圆；所述晶圆装载台和所述中转腔室之间设置有第一阀门，所述中转腔室和所述传送腔室之间设置有第二阀门，所述传送腔室和所述工艺腔室之间设置有第三阀门，所述控制模块与所述第一阀门、第二阀门及第三阀门相连接，用于控制所述第一阀门、第二阀门及第三阀门中的一个或多个的打开或闭合；所述第一压力计与所述中转腔室相连接，用于测量所述中转腔室内的压力，所述第二压力计与所述传送腔室相连接，用于测量所述传送腔室内的压力；所述供气模块和排气模块与所述中转腔室和所述传送腔室分别连接；所述光学检测模块与所述排气模块的排气管路相连通，用于检测所述排气管路中的颗粒数；所述信号处理模块与所述控制模块、第一压力计、第二压力计及光学检测模块相连接，用于根据所述光学检测模块的检测结果、所述控制模块的控制时点、第一压力计和第二压力计的检测结果判断所述中转腔室和传送腔室内的机械微颗粒污染情况。

可选地，所述排气管路包括主管路和支路，所述支路的管径小于所述主管路的管径；所述主管路一端与所述中转腔室的排气模块及传送腔室的排气模块相连接，另一端与真空泵相连接；所述支路的两端与所述主管路相连接，所述光学检测模块连接于所述支路上。

可选地，所述支路上设置有隔离阀，所述隔离阀位于所述光学检测模块的一侧或两侧。

可选地，所述排气模块包括第一排气模块和第二排气模块，所述第一排气模块与所述中转腔室相连接，所述第二排气模块与所述传送腔室相连接；所述光学检测模块包括第一光学检测模块及第二光学检测模块，所述第一光学检测模块与所述第一排气模块的第一排气管路相连通，所述第二光学检测模块与所述第二排气模块的第二排气管路相连通。

可选地，所述第一排气模块和所述第二排气模块连接到同一真空泵。

可选地，所述工艺腔室包括CVD腔室、PVD腔室、退火腔室及刻蚀腔室中的一种或多种。

可选地，所述工艺腔室包括多个，多个工艺腔室与同一所述传送腔室相连接。

可选地，所述信号处理模块基于所述控制模块的控制时点、所述第一压力计、第二压力计的检测结果得到所述排气管路中的排气流速，基于不同的排气流速将所述光学检测模块检测到的颗粒数进行转换以和所述信号处理模块内预存的多个标准值进行比对，以判断所述中转腔室和传送腔室内的机械微颗粒污染情况。

可选地，所述半导体工艺设备还包括报警模块，所述报警模块与所述信号处理模块相连接，用于在检测到所述中转腔室和/或传送腔室内的机械微颗粒污染情况超过标准值时触发报警。

本发明还提供一种半导体工艺方法，所述半导体工艺方法基于上述任一方案中所述的可实时检测机械微颗粒的半导体工艺设备实现对机械微颗粒的实时在线检测。

如上所述，本发明的可实时检测机械微颗粒的半导体工艺设备经改善的结构设计，可以实时在线检测晶圆传送过程中的机械微颗粒污染情况，便于工作人员基于检测结果及时采取应对措施以确保设备持续维持在较高等级的洁净度，有助于减少晶圆的微颗粒污染，有助于提高生产良率。且检测过程完全自动化、无需设备停机，使用非常简单，有助于降低生产成本，提高设备产出率。基于本发明的可实时检测机械微颗粒的半导体工艺设备进行的半导体工艺方法，可以有效提高生产良率。

附图说明

图1显示为本发明实施例一的半导体工艺设备的结构示意图。

图2显示为本发明的半导体工艺设备的传送腔室和中转腔室的气体流速示意图。

图3显示为本发明的半导体工艺设备的传送腔室和中转腔室的气体流速合成示意图。

图4显示为图3合成的气体流速分两个流速区间的示意图。

图5显示为图3合成的气体流速分三个流速区间的示意图。

图6显示为本发明实施例二的半导体工艺设备的结构示意图。

图7显示为本发明实施例三的半导体工艺设备的结构示意图。

图8显示为本发明实施例四的半导体工艺设备的结构示意图。

元件标号说明

11-中转腔室；12-传送腔室；13-工艺腔室；14-第一机械手臂；15-第二机械手臂；16-供气模块；17-排气模块；171-第一排气模块；172-第二排气模块；18-排气管路；18a-第一排气管路；18b-第二排气管路；181-主管路；182-支路；19-第一压力计；20-第二压力计；21-光学检测模块；211-第一光学检测模块；212-第二光学检测模块；22-信号处理模块；23-晶圆装载台；24-晶圆盒；25-第一阀门；26-第二阀门；27-第三阀门；28-隔离阀；29-真空泵；291-第一真空泵；292-第二真空泵。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员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与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图8。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

实施例一

如图1所示，本发明提供一种可实时检测机械微颗粒的半导体工艺设备，所述半导体工艺设备包括中转腔室11、传送腔室12、工艺腔室13、第一机械手臂14、第二机械手臂15、供气模块16、排气模块17、控制模块、第一压力计19、第二压力计20、光学检测模块21及信号处理模块22；所述中转腔室11一端与晶圆装载台23相连接，另一端与所述传送腔室12相连接，所述传送腔室12未与所述中转腔室11相连接的一端与所述工艺腔室13相连接；所述晶圆装载台23上设置有放置晶圆盒24的载台，所述晶圆盒24用于装载晶圆；所述第一机械手臂14位于所述晶圆装载台23内，用于在晶圆盒24和所述中转腔室11之间传送晶圆；所述第二机械手臂15位于所述传送腔室12内，用于在所述中转腔室11和所述工艺腔室13之间传送晶圆；所述晶圆装载台23和所述中转腔室11之间设置有第一阀门25，所述中转腔室11和所述传送腔室12之间设置有第二阀门26，所述传送腔室12和所述工艺腔室13之间设置有第三阀门27，所述控制模块与所述第一阀门25、第二阀门26及第三阀门27相连接，用于控制所述第一阀门25、第二阀门26及第三阀门27中的一个或多个的打开或闭合（优选第一阀门25、第二阀门26及第三阀门27的打开和闭合均通过所述控制模块进行控制）；所述第一压力计19与所述中转腔室11相连接，用于测量所述中转腔室11内的压力，所述第二压力计20与所述传送腔室12相连接，用于测量所述传送腔室12内的压力；所述供气模块16和排气模块17与所述中转腔室11和所述传送腔室12分别连接（即供气模块16和排气模块17既均与所述中转腔室11相连接，又均与传送腔室12相连接），用于根据需要对所述中转腔室11和/或所述传送腔室12进行供气或排气，由此将所述中转腔室11和传送腔室12维持在所需的压力；所述光学检测模块21与所述排气模块17的排气管路18相连通，用于检测所述排气管路18中的颗粒数；所述信号处理模块22与所述控制模块、第一压力计19、第二压力计20及光学检测模块21相连接，用于根据所述光学检测模块21的检测结果、所述控制模块的控制时点、第一压力计19和第二压力计20的检测结果判断所述中转腔室11和传送腔室12内的机械微颗粒污染情况。本发明经改善的结构设计，可以实时在线检测晶圆传送过程中的机械微颗粒污染情况，便于工作人员基于检测结果及时采取应对措施以确保设备持续维持在较高等级的洁净度，有助于减少晶圆的机械微颗粒污染，有助于提高生产良率。且检测过程完全自动化、无需设备停机，使用非常简便，有助于降低生产成本，提高设备产出率。

所述供气模块16具体可以包括供气管路，流量控制器和开/关控制阀等结构，本说明书中出于简洁的目的未完全一一展开说明。所述排气模块17包括排气管路，流量控制器和开/关控制阀等结构，本实施例中同样并未完全一一展开说明。所述控制模块可以是设备的总控制器的一个功能单元（即所述控制模块和设备的总控制器在实体上是一个整体），由总控制器根据预设的工艺生产参数（recipe）控制第一阀门25、第二阀门26及第三阀门27的打开和关闭，由于工艺生产参数包含每一个工艺步骤的时序，因此本说明书中在提及所述控制模块的控制时点时，实质是指第一阀门25、第二阀门26和第三阀门27的打开和关闭情况。当然，在其他示例中，所述控制模块也可以是独立的控制器，比如为PLC控制器等。

作为示例，所述供气模块16连接至惰性气体源，比如氮气源，通过所述供气模块16向所述中转腔室11或传送腔室12内注入一定量的惰性气体，以将所述中转腔室11和/或所述传送腔室12维持在所需的压力环境。

为了传送晶圆，所述中转腔室11需要在真空压力和大气压力之间进行转换。比如要将晶圆自所述中转腔室11传至所述晶圆装载台23时，需要将所述中转腔室11从真空压力转换成大气压力，实现该转换的方法是通过供气模块16向中转腔体内注入洁净惰性气体，如氮气；而要将晶圆自所述中转腔室11传送至传送腔室12时，中转腔室11要从大气压力转换到真空压力，实现该转换的方法是通过排气模块17把气体从中转腔体内抽出。通过供气模块16向中转腔室11内注入一定流量的洁净惰性气体，同时通过排气模块17把一定量的气体从中转腔室11内抽出，通过平衡充入气体的流量与抽出气体的流量，以动态地把中转腔室11内的压力维持在设定的真空压力范围内。

在设备正常运行过程中，中转腔室11每传送一片晶圆都要通过排气模块17把气体从腔体内抽出，达到真空压力后结束抽气，排出气体要经过排气管路18。排出气体量是由腔体的容积决定的，每个循环排出的气体量是固定的，经过排气管路18的气体流量每次都是一样的。因此通过在排气管路18上设置光学检测模块21就可以检测到中转腔室11内在正常工作时的机械微颗粒情况。另外，在定期的设备维修保养作业完成后要对中转腔室11进行多个循环的气体冲/抽清洗直至达到腔体清洗效果，以往通常依靠作业人员的目检判断清洁是否达标，准确性低，或者向腔体内放入裸片（bare wafer），通过检测裸片上的颗粒数以判断清洁是否达标，检测过程非常复杂。本发明通过在排气管路18上设置可以检测微颗粒的光学检测模块21，还可以实时检测中转腔室11在冲/抽清洗作业中的机械微颗粒情况，准确性高，操作非常方便。

在设备正常运行过程中，为了把传送腔室12的压力维持在比工艺腔室13略高的真空压力，即正压状态，可以向所述传送腔室12内通入惰性气体，如氮气，同时打开所述第二阀门26，用压差保证气流的方向是从传送腔室12流向中转腔室11，或者打开所述第三阀门27，用压差来保证气流的方向是从传送腔室12流向工艺腔室13，且此过程中通过排气模块17把一定量的气体从所述传送腔室12内抽出，通过平衡充入气体的流量与抽出气体的流量，动态地使传送腔室12内的压力维持在设定的真空压力范围内。同样地，因为抽出的气体都要经过排气管路18，因此把测量气流中微颗粒的光学检测模块21设置在排气管路18上就可以实时监控传送腔室12内在正常工作时的微颗粒情况。且同样地，通过设置所述光学检测模块21，可以实时检测传送腔室12在冲/抽清洗作业中的机械微颗粒情况，准确性高，操作非常方便。

作为示例，所述光学检测模块21的工作原理是光散射法检测原理，微颗粒经过光探测区域时会产生光的散射，此信号由光学检测模块21中的传感器接收，并经光电信号转换为微颗粒的数据，包括微颗粒的尺寸和数量等。采用基于光散射法检测原理的光学检测模块21除具有实时性外，还具有测量范围宽、测量精度高、重复性好、测量速度快等优点。

作为示例，所述工艺腔室13包括CVD腔室、PVD腔室、退火腔室及刻蚀腔室中的一种或多种，即所述工艺腔室13的数量可以为一个或多个，腔室类型可以为一种或多种。在一示例中，所述工艺腔室13包括多个同类型腔室，比如多个CVD腔室，多个CVD腔室与同一所述传送腔室12相连接。在另一示例中，所述工艺腔室13同时包括两种或两种以上的腔室，比如同时包括多个CVD腔室和至少一个退火腔室，多个CVD腔室和退火腔室与同一所述传送腔室12相连。

作为示例，所述中转腔室11可以为单个或多个，比如为两个，一个用于将晶圆自所述晶圆装载台23的晶圆盒24传送至所述传送腔室12，而另一个则用于将晶圆自所述传送腔室12传送至所述晶圆装载台23的晶圆盒24内，两个所述中转腔室11可以上下叠置或水平平行设置。在设置有两个所述中转腔室11的情况下，所述光学检测模块21可以对两个中转腔室11内的微颗粒污染情况进行统一检测或分开检测，本实施例中对此并不严格限制。

需要说明的是，所述信号处理模块22和所述控制模块可以仅是功能上的区分而非实体上的区分，比如所述信号处理模块22和所述控制模块可以均是设备的总控制器（比如计算机）的一部分，或者说所述信号处理模块22和所述控制模块可以集成在同一器件中。

作为示例，所述信号处理模块22基于所述控制模块的控制时点、所述第一压力计19、第二压力计20的检测结果得到所述排气管路18中的排气流速，基于不同的排气流速将所述光学检测模块21检测到的颗粒数进行转换以和所述信号处理模块22内预存的多个标准值进行比对，以判断所述中转腔室11和传送腔室12内的机械微颗粒污染情况。本发明采用基于光散射法检测原理的光学检测模块把光信号转换为颗粒物的尺寸和数量，传感器探测到的光信号与颗粒物经过探测区域的速度有关，即与气体的流速有关。中转腔室在传送晶圆的正常抽真空作业过程中，气体流动是间断重复的，每次抽真空时气流速度变化很大，这是因为抽真空通常是从大气压力开始，开始气体流量很大，随着气体的流出，腔体内压力快速降低，气流很快就趋近于零，如图2中的曲线①所示，完成抽真空以后流速接近为零，一直到开始下一次的抽真空循环，在进行冲/抽清洗作业时也是重复这样的循环，气体流速亦如图2中的曲线①所示。传送腔室在传送晶圆的正常抽真空作业过程中，气流是持续性的，由于传送腔室的压力一直保持在一个很低的压力范围，维持平衡的气流量很小，如图2中的曲线②所示。综合以上两种气流情况，排气管路中的气流是①和②这两个气流的合成，合成的气流速度如图3中的曲线③所示。

发明人发现，在微颗粒大小和浓度相同的情况下，流速不同得到的光测量信号差别会很大。因而在进一步的示例中，本发明将流速分为几个大小不同的区间，比如图4所示，以虚线处为界分为上下2个区间；或者如图5所示，分为3个区间等。当气体流速在不同的区间时，采用不同的信号转换计算，得到最接近实际的微颗粒数据。分成多个流速区间的基础在于，抽真空过程中，真空泵29抽速是一定的，而中转腔室11和传送腔室12的容积是固定的，气体流量与腔体内的压力有明确的对应关系，由此确定了腔体抽真空时压力与抽真空时流量的对应关系。用腔体的压力值加上阀门开/关情况（注：腔体总是处于某个压力转态，所以首先用阀门的开或者关来判断是否在进行对于腔体的抽气，再用压力值来划分气体流速所在的区间），由此可判定气体流速所在的区间。比如对于中转腔室11，所述排气模块17中的阀门打开对应抽真空在进行，第一压力计19读数值对应不同的气体流速区间。确定了气体流速的区间，就可以根据相应的转换关系，把测量到的光信号转换为对应的微颗粒信号，由此就可以得到准确的、实时的、动态的微颗粒数据，可以作为判断设备内机械微颗粒污染情况的依据。实时测量到的微颗粒数据被传送至所述信号处理模块22进入下一步的处理。所述信号处理模块22内通常已经存储了正常工作状态时的微颗粒模型，对比分析实测微颗粒数据与模型就可以知道设备目前的颗粒情况。如果出现了设备的微颗粒状况超标，就要进行预警，如果超标非常严重就要暂停相应的工艺作业（比如薄膜沉积工艺、刻蚀工艺、退火工艺等）以对设备进行清洗作业，比如进行循环的充气/抽气排气清洗作业，同时根据清洗作业时测量到的微颗粒情况判断腔体是否恢复到正常的洁净状态。如果微颗粒情况回到正常范围内，则结束充气/抽气清洗作业流程，设备恢复工艺作业。如果设定的充气/抽气清洗作业结束后微颗粒不能恢复到正常范围，则需要把设备停机后进行相关的维护，维修，清理等。完成设备修理后进入设备恢复作业，恢复作业时先进行充气/抽气清洗，同时检测排气管路18中的微颗粒情况，以此数据来判断设备的洁净状况，判断设备是否满足复机要求。如果实测的微颗粒状况正常，设备的维护作业结束，恢复到正常工作状态。如果实测的微颗粒状况不正常，就要进行下一步的设备维修作业。由于所述光学检测模块21的检测作业过程都是全自动的，无需人工干预，检测过程快速准确。通过实时监测设备内的微颗粒污染情况，可以及时排除机械微颗粒污染风险，有助于提高生产良率。当然，在其他示例中，所述标准值也可以是在所述中转腔室11和传送腔室12在一个工作周期内（比如传送一片晶圆的周期内）的微颗粒标准分布图，而所述信号处理模块22在所述光学检测模块21实时检测到所述中转腔室11和传送腔室12的微颗粒情况后实时生成分布图并与微颗粒标准分布图在横向上进行比对（即非数据的比对而是图形的比对），本实施例中对此不做严格限制。

作为示例，所述半导体工艺设备还包括报警模块（未图示），所述报警模块与所述信号处理模块22相连接，用于在检测到所述中转腔室11和/或传送腔室12内的机械微颗粒污染情况超过标准值时触发报警。所述报警模块可以是声光报警器或者是具有通信功能的报警器，以在检测到所述中转腔室11和/或传送腔室12内的机械微颗粒污染情况超过标准值时推送报警信息到电子设备上，比如工作人员的值班手机上，以提醒工作人员尽快做出改善措施。

实施例二

如图6所示，本发明还提供另一种结构的半导体工艺设备。本实施例的半导体工艺设备与实施例一的主要区别在于：实施例一中，排气管路18是单一管路，所述光学检测模块21直接连接在排气管路18上，这种结构的优点是设备结构简单，但问题点是由于排气管路18的管径通常比较大，与光学检测模块21的进气端和检测室内的规格不匹配，如果减小所述排气管路18的管径，就会影响到设备的正常排气，因而本实施例中对此问题提出了改进。具体地，本实施例中，所述排气管路18包括主管路181和支路182，所述支路182的管径小于所述主管路181的管径（比如所述支路182的管径小于等于所述主管路181管径的二分之一，比如主管路181的管径为40mm及以上而支路182的管径为20mm及以下）；所述主管路181一端与所述中转腔室11的排气模块及传送腔室12的排气模块相连接，另一端与真空泵29相连接；所述支路182的两端与所述主管路181相连接，所述光学检测模块21连接于所述支路182上。在设置有所述支路182的情况下，还可以在所述支路182上设置隔离阀28，比如在所述光学检测模块21的一侧或两侧设置所述隔离阀28，以通过打开或关闭所述隔离阀28开启或关闭所述光学检测模块21的检测功能。除该区别外，本实施例的其他结构均与实施例一相同，具体请参考实施例一，出于简洁的目的不赘述。

实施例三

如图7所示，本发明提供另一种结构的半导体工艺设备，本实施例的半导体工艺设备与实施例一的区别在于：实施例一中，所述中转腔室11和所述传送腔室12连接至同一真空泵29，相应地所述光学检测模块21也仅有一个；而本实施例中，所述排气模块17包括第一排气模块171和第二排气模块172，所述第一排气模块171与所述中转腔室11相连接，配置有独立的所述第一真空泵291，所述第二排气模块172与所述传送腔室12相连接，配置有独立的所述第二真空泵292；所述光学检测模块21包括第一光学检测模块211及第二光学检测模块212，所述第一光学检测模块211连接于所述中转腔室11和第一排气模块171之间的第一排气管路18a上，所述第二光学检测模块212连接于所述传送腔室12和所述第二排气模块172之间的第二排气管路18b上，所述第一光学检测模块211和第二光学检测模块212可与同一个或不同的信号处理模块22相连接，即所述中转腔室11和所述传送腔室12分别通过不同的排气模块进行排气，并通过不同的光学检测模块进行微颗粒的检测，由此可以实现对所述中转腔室11和传送腔室12内的微颗粒污染情况的实时监测，便于快速排查出微颗粒的源头。需要特别说明的是，所述第一光学检测模块211的信号处理模块22和第二光学检测模块212的信号处理模块22可以仅是功能上的区分而在实体上属于同一装置，比如位于总控制器的同一芯片中。除该区别外，本实施例的其他结构均与实施例一相同，具体请参考实施例一，出于简洁的目的不赘述。

实施例四

如图8所示，本实施例提供另一种结构的半导体工艺设备，本实施例的半导体工艺设备与实施例三的区别在于：本实施例中，在设置有所述第一排气模块171和第二排气模块172的情况下，与所述第一排气模块171相连接的第一排气管路18a包括主管路181和支路182，所述第一光学检测模块211相应设置在支路182上，且在第一光学检测模块211的单侧或两侧的支路182上可以设置隔离阀28；与所述第二排气模块172相连接的第二排气管路18b包括主管路181和支路182，所述第二光学检测模块212相应设置在支路182上，且在第二光学检测模块212的单侧或两侧的支路182上可以设置隔离阀28；即本实施例的半导体工艺设备同时结合了实施例二和三的优点，有助于进一步提高检测准确性，更有利于追溯机械微颗粒的源头。除该区别外，本实施例的其他结构均与实施例三相同，具体请参考实施例三，出于简洁的目的不赘述。

本发明还提供一种半导体工艺方法，所述半导体工艺方法基于实施例一至四中任一方案所述的可实时检测机械微颗粒的半导体工艺设备实现对机械微颗粒的实时在线检测。具体地，所述半导体工艺方法既可以在晶圆传送过程中对中转腔室和传送腔室内的机械微颗粒情况进行实时检测，还可以在对中转腔室和传送腔室的充气/抽气清洁作业过程中对中转腔室和传送腔室内的机械微颗粒情况进行实时检测，并且在检测到中转腔室和/或传送腔室内的机械微颗粒污染情况超过标准值时还可以发出报警信息以提醒工作人员尽快采取应对措施。本发明的半导体工艺方法，通过实时检测中转腔室和传送腔室内的机械微颗粒污染情况，可以有效降低晶圆的机械微颗粒污染风险，提高生产良率。

综上所述，本发明提供一种可实时检测机械微颗粒的半导体工艺设备及工艺方法。所述半导体工艺设备包括中转腔室、传送腔室、工艺腔室、第一机械手臂、第二机械手臂、供气模块、排气模块、控制模块、第一压力计、第二压力计、光学检测模块及信号处理模块；所述中转腔室一端与晶圆装载台相连接，另一端与所述传送腔室相连接，所述传送腔室未与所述中转腔室相连接的一端与所述工艺腔室相连接；所述晶圆装载台上设置有放置晶圆盒的载台，所述晶圆盒用于装载晶圆；所述第一机械手臂位于所述晶圆装载台内，用于在晶圆盒和所述中转腔室之间传送晶圆；所述第二机械手臂位于所述传送腔室内，用于在所述中转腔室和所述工艺腔室之间传送晶圆；所述晶圆装载台和所述中转腔室之间设置有第一阀门，所述中转腔室和所述传送腔室之间设置有第二阀门，所述传送腔室和所述工艺腔室之间设置有第三阀门，所述控制模块与所述第一阀门、第二阀门及第三阀门相连接，用于控制所述第一阀门、第二阀门及第三阀门的打开和闭合；所述第一压力计与所述中转腔室相连接，用于测量所述中转腔室内的压力，所述第二压力计与所述传送腔室相连接，用于测量所述传送腔室内的压力；所述供气模块和排气模块与所述中转腔室和所述传送腔室均相连接，用于根据需要对所述中转腔室和所述传送腔室进行供气或排气；所述光学检测模块与所述排气模块的排气管路相连通，用于检测所述排气管路中的颗粒数；所述信号处理模块与所述控制模块、第一压力计、第二压力计及光学检测模块相连接，用于根据所述光学检测模块的检测结果、所述控制模块的控制时点、第一压力计和第二压力计的检测结果判断所述中转腔室和传送腔室内的机械微颗粒污染情况。本发明经改善的结构设计，可以实时在线检测晶圆传送过程中的机械微颗粒污染情况，便于工作人员基于检测结果及时采取应对措施以确保设备持续维持在较高等级的洁净度，有助于减少晶圆的微颗粒污染，有助于提高生产良率。且检测过程完全自动化、无需设备停机，使用非常方便，有助于降低生产成本，提高设备产出率。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 (7)

1.一种可实时检测机械微颗粒的半导体工艺设备，其特征在于，所述半导体工艺设备包括：中转腔室、传送腔室、工艺腔室、第一机械手臂、第二机械手臂、供气模块、排气模块、控制模块、第一压力计、第二压力计、光学检测模块、信号处理模块及报警模块；所述中转腔室一端与晶圆装载台相连接，另一端与所述传送腔室相连接，所述传送腔室未与所述中转腔室相连接的一端与所述工艺腔室相连接；所述第一机械手臂位于所述晶圆装载台内，用于在晶圆盒和所述中转腔室之间传送晶圆；所述第二机械手臂位于所述传送腔室内，用于在所述中转腔室和所述工艺腔室之间传送晶圆；所述晶圆装载台和所述中转腔室之间设置有第一阀门，所述中转腔室和所述传送腔室之间设置有第二阀门，所述传送腔室和所述工艺腔室之间设置有第三阀门，所述控制模块与所述第一阀门、第二阀门及第三阀门相连接，用于控制所述第一阀门、第二阀门及第三阀门中的一个或多个的打开或闭合；所述第一压力计与所述中转腔室相连接，用于测量所述中转腔室内的压力，所述第二压力计与所述传送腔室相连接，用于测量所述传送腔室内的压力；所述供气模块和排气模块既均与所述中转腔室相连接，又均与所述传送腔室相连接；所述光学检测模块与所述排气模块的排气管路相连通，用于检测所述排气管路中的颗粒数；所述信号处理模块与所述控制模块、第一压力计、第二压力计及光学检测模块相连接，用于根据所述光学检测模块的检测结果、所述控制模块的控制时点、第一压力计和第二压力计的检测结果判断所述中转腔室和传送腔室内的机械微颗粒污染情况，其中，所述控制时点是指第一阀门、第二阀门和第三阀门的打开和关闭情况；所述报警模块与所述信号处理模块相连接，用于在检测到所述中转腔室和/或传送腔室内的机械微颗粒污染情况超过标准值时触发报警，所述报警模块为具有通信功能的报警器，以在检测到所述中转腔室和/或传送腔室内的机械微颗粒污染情况超过标准值时推送报警信息到电子设备上；

所述排气管路包括主管路和支路，所述支路的管径小于所述主管路的管径；所述主管路一端与所述中转腔室的排气模块及所述传送腔室的排气模块相连接，另一端与真空泵相连接；所述支路的两端与所述主管路相连接，所述光学检测模块连接于所述支路上，所述支路上设置有隔离阀，所述隔离阀位于所述光学检测模块的两侧。

2.根据权利要求1所述的半导体工艺设备，其特征在于：所述排气模块包括第一排气模块和第二排气模块，所述第一排气模块与所述中转腔室相连接，所述第二排气模块与所述传送腔室相连接；所述光学检测模块包括第一光学检测模块及第二光学检测模块，所述第一光学检测模块与所述第一排气模块的第一排气管路相连通，所述第二光学检测模块与所述第二排气模块的第二排气管路相连通。

3.根据权利要求2所述的半导体工艺设备，其特征在于：所述第一排气模块和所述第二排气模块连接到同一真空泵。

4.根据权利要求1所述的半导体工艺设备，其特征在于：所述工艺腔室包括CVD腔室、PVD腔室、退火腔室及刻蚀腔室中的一种或多种。

5.根据权利要求1所述的半导体工艺设备，其特征在于：所述工艺腔室包括多个，多个工艺腔室与同一所述传送腔室相连接。

6.根据权利要求1-5任一项所述的半导体工艺设备，其特征在于：所述信号处理模块基于所述控制模块的控制时点、所述第一压力计、第二压力计的检测结果得到所述排气管路中的排气流速，基于不同的排气流速将所述光学检测模块检测到的颗粒数进行转换以和所述信号处理模块内预存的多个标准值进行比对，以判断所述中转腔室和传送腔室内的机械微颗粒污染情况。

7.一种半导体工艺方法，其特征在于，所述半导体工艺方法基于权利要求1-6任一项所述的可实时检测机械微颗粒的半导体工艺设备实现对机械微颗粒的实时在线检测。

Images