CN112652548A - 半导体处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种半导体处理装置，包括净化区域和设置于所述净化区域侧边的晶圆暂存区，所述净化区域包括进气装置和排气装置，所述晶圆暂存区包括排气端、压力监测装置及气体控制装置；所述压力监测装置设置在所述排气端，用于检测所述排气端的排气压力；所述气体控制装置连接所述晶圆暂存区，并与所述压力监测装置通信连接，用于根据所述压力监测装置的信号控制输入所述晶圆暂存区的气体。上述的半导体处理装置，使得气体的流动能够带走晶圆表面残留的气体，从而能够防止晶圆暂存区的晶圆发生凝结现象。

Description

半导体处理装置
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种半导体处理装置。
背景技术
晶圆制造包括多道不同的工艺，在每道工艺完成后，晶圆表面容易残留反应气体，晶圆由上一道工艺站点传送至下一道工艺站点的过程中，晶圆表面残留的反应气体将会与大气中的气体产生反应，在晶圆表面产生凝结现象。
现有的解决方法为将完成当下工艺的晶圆移出工艺区域，进入净化系统进行净化处理，净化系统中设置有存放晶圆的暂存区，由于净化系统固有设计的缺陷，使得位于暂存区的晶圆由于气流不足，容易产生凝结现象。
发明内容
基于此，有必要针对现有的净化系统由于固有设计的缺陷，使得位于暂存区的晶圆由于气流不足，容易产生凝结现象，提供一种半导体处理装置。
一种半导体处理装置，包括净化区域和设置于所述净化区域侧边的晶圆暂存区，所述净化区域包括进气装置和排气装置，所述晶圆暂存区包括排气端，所述处理装置还包括：
压力监测装置，所述压力监测装置设置在所述排气端，用于检测所述排气端的排气压力；及
气体控制装置，所述气体控制装置连接所述晶圆暂存区，并与所述压力监测装置通信连接，用于根据所述压力监测装置的信号控制输入所述晶圆暂存区的气体。
在其中一个实施例中，所述气体控制装置包括气体输入单元和控制单元，所述控制单元与所述压力监测装置通信连接，控制所述气体输入单元的送气流量和送气角度。
在其中一个实施例中，所述晶圆暂存区包括暂存室，所述暂存室包括暂存室顶面、与所述暂存室顶面相对的暂存室底面及连接所述暂存室顶面与所述暂存室底面的暂存室侧面；所述气体输入单元设置在所述暂存室侧面。
在其中一个实施例中，所述气体输入单元与所述暂存室侧面可转动地连接。
在其中一个实施例中，所述暂存室包括多个侧储层，所述多个侧储层在所述暂存室内自所述暂存室底面向所述暂存室顶面依次排布，所述气体输入单元设置于每个侧储层靠近所述暂存室顶面的一端对应的所述暂存室侧面上。
在其中一个实施例中，所述气体输入单元距离每个所述侧储层顶面的水平高度是每个所述侧储层水平高度的10％～20％。
在其中一个实施例中，每个所述侧储层侧面上开设有辅进气口，所述气体输入单元与各所述辅进气口连通，并通过各所述辅进气口向各所述侧储层内通入气体。
在其中一个实施例中，所述气体控制装置还包括流量监测单元，所述流量监测单元与所述气体输入单元通信连接，用于实时监测所述气体输入单元的流量。
在其中一个实施例中，还包括与所述压力监测装置或/和所述气体控制装置通信连接的报警装置。
在其中一个实施例中，所述暂存室的一侧面区域暴露在所述净化区域的所述进气装置提供的气流中。
本申请的半导体处理装置，通过在晶圆暂存区设置暂存室、排气端、气体控制装置及在排气端设置压力监测装置，压力监测装置检测排气端的排气压力，气体控制装置根据压力监测装置的信号控制输入晶圆暂存区的气体从而加强晶圆暂存区的气体层流，使得气体的流动能够带走晶圆表面残留的气体，从而能够防止晶圆暂存区的晶圆发生凝结现象。
附图说明
图1为一实施例中的半导体处理装置的结构示意图；
图2为另一实施例中的半导体处理装置的结构示意图；
图3为一实施例中的晶圆暂存区的结构示意图；
图4为另一实施例中的晶圆暂存区的结构示意图；
图5为另一实施例中的晶圆暂存区的结构示意图；
图6为一实施例中的晶圆暂存区的气流示意图。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的较佳实施方式。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本申请的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。
请参阅图1，晶圆101在执行工艺制程过程中，往往会在表面残留反应气体，因此，在晶圆101完成当下工艺，传送进入下一个站点时，尤其是由真空传送到大气区时，晶圆101表面残留的反应气体容易与大气中气体结合产生反应，在反应过程中会生成凝结现象，将对硅片表面产生不良作用，此现象将直接性的对硅片的良率产生影响。生产中，通常需要对晶圆101进行净化处理。
通常采用的净化系统包括净化区域100和设置于净化区域100侧边、且与净化区域100连通的晶圆暂存区400。净化区域100包括位于承载台上的晶圆101，净化区域100的顶面设置有进气装置200，净化区域100的底面设置排气装置300；晶圆暂存区400包括暂存室401和独立于排气装置300的排气端402，排气端402用于排出暂存室401气体。净化系统还包括传送装置(图未示)，用于将晶圆101从净化区域100传送到暂存室401。
净化系统工作时，空气由进气装置200进入净化区域100，由于排气装置300的作用，空气在净化区域100内形成由净化区域100顶面向净化区域100底面流动的气体层流，利用气体层流带走晶圆101表面的残留气体。即使将净化区域100内的气压设置为大于大气压，但由于净化区域100内的气体层流过度集中在中间区域，使得位于净化区域100侧边的晶圆暂存区400相对风速容易不足，暂存于晶圆暂存区400的晶圆101表面容易因残留气体清除不干净而产生凝结现象。
请参阅图2，图2为一实施例中的半导体处理装置的结构示意图。半导体处理装置包括净化区域100和设置于净化区域100侧边的晶圆暂存区400，净化区域100包括进气装置200和排气装置300。
进气装置200用于抽取空气并对空气进行过滤，得到清洁空气，还将清洁空气通入净化区域100，清洁空气流经晶圆101表面，冲走晶圆101表面残留的反应气体，从而对晶圆101进行净化。排气装置300用于排出净化晶圆101后的气体。进气装置200与排气装置300设置于工艺区域100相对的两侧，从而能够加强清洁空气的流动。进气气装置200可以包括风扇及滤芯。
具体的，净化区域100顶面开设有主进气口，进气装置200设置于主进气口。净化区域100底面开设有主排气口，排气装置300设置于主排气口。
晶圆暂存区400包括暂存室401及排气端402。本实施例的半导体处理装置还包括压力监测装置20、气体控制装置30以及报警装置50。
暂存室401用于暂时存放晶圆101。暂存室401的一侧面区域暴露在净化区域100的进气装置200提供的气流中。
排气端10设置于暂存室401，用于排放流经暂存室401的晶圆101的气体。暂存室401包括暂存室顶面4011、与暂存室顶面4011相对的暂存室底面4012及连接暂存室顶面4011与暂存室底面4012的暂存室侧面4013。排气端10设置于暂存室401的暂存室底面4012。暂存室底面4012与工艺区域100底面位于同一侧。
压力监测装置20设置在排气端402与暂存室401连接的一端，用于检测排气端402的排气压力。压力监测装置20包括压力计。
气体控制装置30连接晶圆暂存区400，并与压力监测装置20通信连接，用于根据压力监测装置20的信号控制输入晶圆暂存区400的气体。气体控制装置30可以设置在晶圆暂存区400的侧边。气体控制装置30包括气体输入单元31和控制单元32，控制单元32与压力监测装置20通信连接，控制气体输入单元31的送气流量和送气角度，根据暂存室401的空间大小、晶圆101表面残留的气体量改变气体输入单元31的送气流量和送气角度，可以改变暂存室401的气体层流，使得气体输入单元31通入的气体能够冲走晶圆101表面的残留气体。
气体输入单元31与暂存室侧面4013可转动地连接，因此，气体输入单元31的送气角度可以根据实际需要进行调节。
优选的，气体输入单元31的送气角度为朝向所述暂存室顶面4011，从而气体输入单元31吹出的气体向上后可均匀往下流，能够防止晶圆101表面工艺图型被吹倒。
气体输入单元31可以是氮气源或者其他惰性气体源。控制单元32可以是单片机。
暂存室401包括多个侧储层，多个侧储层在暂存室401内自暂存室底面4012向暂存室顶面4011依次排布，气体输入单元31设置于每个侧储层靠近暂存室顶面4011的一端对应的暂存室侧面4013上。气体输入单元31设置于每个侧储层靠近暂存室顶面4011的一端对应的暂存室侧面4013上，可以使得气体输入单元31通入的气体从每个侧储层顶面向每个侧储层底面流动，从而对收容于每个侧储层的晶圆101进行清洗。
每个侧储层包括多个沿暂存室侧面4013依次排布的收容槽(图未示)，每个收容槽用于收容一个晶圆101。气体输入单元31距离每个侧储层顶面的水平高度是每个侧储层水平高度的10％～20％，该位置使得气体输入单元31在每个侧储层吹出的气体可以均匀往下分布于每个侧储层的晶圆表面，使得吹出的气体的分布效果更佳。
请参阅图3，在一实施例中，每个侧储层包括25个沿暂存室侧面4013依次排布的收容槽，每个侧储层侧面上设置有1个气体输入单元31，每个气体输入单元31设置于每个侧储层的自每个侧储层顶面算起的第3个收容槽与第4个收容槽之间的侧面上。由于晶圆101在每个侧储层中的存放顺序为自侧储层底面的收容槽向侧储层顶面的收容槽，在每个侧储层侧面上设置有1个气体输入单元31并且每个气体输入单元31设置于每个侧储层的自每个侧储层顶面算起的第3个收容槽与第4个收容槽之间的侧面上可以确保每个晶圆101表面有足够的气体流过，以带走晶圆101表面的残留气体。
进一步的，每个气体输入单元31的气体流量为13～15标准升每分钟。每个气体输入单元31的气体流量控制为13～15标准升每分钟，可以使得增加的气体流量足够带走晶圆101表面的残留气体而不至于吹倒晶圆101表面工艺图型。
请参阅图4，在一实施例中，每个侧储层包括25个沿暂存室侧面4013依次排布的收容槽，每个侧储层侧面43上设置有3个气体输入单元31，每个气体输入单元31设置于每个侧储层的自每个侧储层顶面算起的第2个收容槽与第3个收容槽之间的侧面上。当每个侧储层侧面上设置的气体输入单元31的数量较多时，如果多个气体输入单元31的总气体流量维持不变，每个气体输入单元31的气体流量降低，为了维持每个侧储层靠近顶面一端的晶圆101也有足够的气体流量，气体输入单元31在每个侧储层侧面上的安装位置需要上移。
请参阅图5，图5为在晶圆暂存区400设置气体输入单元31后，晶圆暂存区400气流示意图，此时，晶圆暂存区400的气流较强，通入的气体能够带走晶圆101表面的残留气体。
报警装置50可以与压力监测装置20通信连接，在一个实施例中报警装置50也可以与气体控制装置30通信连接，在另一个实施例中报警装置50可以同时与压力监测装置20和气体控制装置30通信连接。
具体的，报警装置50还用于当压力监测装置20的压力值小于预设压力值时，发出警报。当压力监测装置20的压力值小于预设压力值时，则晶圆暂存区400的气体层流不足，位于晶圆暂存区400的晶圆101表面的残留气体清洗不充分，容易导致晶圆101表面发生凝结现象，影响晶圆101的后续工艺制程。此时，报警装置50发出警报，可以提示用户及时解决晶圆暂存区400的气体层流不足的问题，避免晶圆暂存区400的晶圆101表面发生凝结现象。报警装置50可以是喇叭或蜂鸣器，也可以是结合先进工业自动的监控系统，给相关人员发送相关邮件(Mail)或联通相关人员的电话(Phone call)，也可以在报警后由系统自动关闭机台。
请参阅图6，在一实施例中，每个侧储层侧面上开设有辅进气口431，气体输入单元31与各辅进气口431连通，并通过各辅进气口431向各侧储层内通入气体。气体输入单元31通过辅进气口431与暂存室401连接，使得气体输入单元31与暂存室401的连接更牢固、可靠。
气体控制装置30还包括喷气管51、进气管52、第一流量计53、第二流量计54、主流量阀55及流量监测单元56。
喷气管51与辅进气口431连接且设置在晶圆暂存区400内，喷气管51与辅进气口431可转动地连接，因此，喷气管51的角度可以调节，从而气体输入单元31的送气角度可以调节。
辅进气口431的数量为多个，进气管52包括主进气管521及多个与多个辅进气口431一一对应的支进气管522。主进气管521一端与气体输入单元31连接，另一端与每个支进气管522均连接。每个支进气管522远离主进气管521的一端分别与对应一个辅进气口431连接。当辅进气口431的数量为多个时，通过支进气管522可以将主进气管521中的气体传送至每个喷气管51，便于控制每个喷气管51的气体流量。
第一流量计53设置于主进气管521且与控制单元32电连接，第一流量计53用于检测主进气管521的主管流量并将主管流量传输至控制单元32。第二流量计54的数量为多个，多个第二流量计54与多个支进气管522一一对应。每个第二流量计54设置于对应一个支进气管522且与控制单元32电连接，用于检测对应一个支进气管522的支管流量并将支管流量传输至控制单元32。
主流量阀55设置于主进气管521且与控制单元32电连接。流量监测单元56的数量为多个，多个流量监测单元56与多个支进气管522一一对应。流量监测单元56与气体输入单元31通信连接，且与各辅进气口431连接，用于实时监测气体输入单元31的流量。
控制单元32还根据压力监测装置20的压力值、主管流量及支管流量控制主流量阀55的开度，以使得晶圆暂存区400的气流根据实际需要进行控制，避免位于晶圆暂存区400的晶圆101发生凝结现象。
排气端10及排气装置300均与厂务气管连接。
本申请的半导体处理装置，通过在晶圆暂存区400设置暂存室401、排气端402、气体控制装置30及在排气端402设置压力监测装置20，压力监测装置20检测排气端402的排气压力，气体控制装置30根据压力监测装置20的信号控制输入晶圆暂存区400的气体从而加强晶圆暂存区400的气体层流，使得气体的流动能够带走晶圆101表面残留的气体，从而能够防止晶圆暂存区400的晶圆101发生凝结现象。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种半导体处理装置，包括净化区域和设置于所述净化区域侧边的晶圆暂存区，所述净化区域包括进气装置和排气装置，所述晶圆暂存区包括排气端，其特征在于，所述处理装置还包括：
压力监测装置，所述压力监测装置设置在所述排气端，用于检测所述排气端的排气压力；及
气体控制装置，所述气体控制装置连接所述晶圆暂存区，并与所述压力监测装置通信连接，用于根据所述压力监测装置的信号控制输入所述晶圆暂存区的气体。
2.根据权利要求1所述的半导体处理装置，其特征在于，所述气体控制装置包括气体输入单元和控制单元，所述控制单元与所述压力监测装置通信连接，控制所述气体输入单元的送气流量和送气角度。
3.根据权利要求2所述的半导体处理装置，其特征在于，所述晶圆暂存区包括暂存室，所述暂存室包括暂存室顶面、与所述暂存室顶面相对的暂存室底面及连接所述暂存室顶面与所述暂存室底面的暂存室侧面；所述气体输入单元设置在所述暂存室侧面。
4.根据权利要求3所述的半导体处理装置，其特征在于，所述气体输入单元与所述暂存室侧面可转动地连接。
5.根据权利要求3所述的半导体处理装置，其特征在于，所述暂存室包括多个侧储层，所述多个侧储层在所述暂存室内自所述暂存室底面向所述暂存室顶面依次排布，所述气体输入单元设置于每个侧储层靠近所述暂存室顶面的一端对应的所述暂存室侧面上。
6.根据权利要求5所述的半导体处理装置，其特征在于，所述气体输入单元距离每个所述侧储层顶面的水平高度是每个所述侧储层水平高度的10％～20％。
7.根据权利要求5所述的半导体处理装置，其特征在于，每个所述侧储层侧面上开设有辅进气口，所述气体输入单元与各所述辅进气口连通，并通过各所述辅进气口向各所述侧储层内通入气体。
8.根据权利要求7所述的半导体处理装置，其特征在于，所述气体控制装置还包括流量监测单元，所述流量监测单元与所述气体输入单元通信连接，用于实时监测所述气体输入单元的流量。
9.根据权利要求1所述的半导体处理装置，其特征在于，还包括与所述压力监测装置或/和所述气体控制装置通信连接的报警装置。
10.根据权利要求3-9任一所述的半导体处理装置，其特征在于，所述暂存室的一侧面区域暴露在所述净化区域的所述进气装置提供的气流中。
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