CN115216749A - 一种基片处理系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基片处理系统及其控制方法，该基片处理系统包括：第一腔体；第二腔体；第一隔离阀，其位于所述第一腔体和所述第二腔体之间，控制所述第一腔体和所述第二腔体之间的通断；第一驱动部，其驱动所述第一隔离阀打开，以使所述第一腔体和所述第二腔体之间连通；第一真空泵，其抽取所述第一腔体内的气体，使所述第一腔体达到第一预定真空度；以及控制器，其在检测到所述第一真空泵的运行状态异常时，向所述第一驱动部发送第一控制信号，所述第一控制信号禁止所述第一驱动部驱动所述第一隔离阀打开。

Description

一种基片处理系统及其控制方法

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其涉及一种基片处理系统及其控制方法。

背景技术

在半导体制造薄膜设备里，不同工艺制程所使用的机型设备往往不同。比如，物理溅射(PVD)工艺需要使用A类高真空机型，气体化学沉积(CVD)工艺需要使用B类低真空机型。

图1是A类高真空机型的一个示意图，图2是B类第真空机型的一个示意图。如图1和图2所示，此两种机型构造不同，不仅取决于反应腔的数量差异和腔体真空度的差异，并且设备价格上差异巨大，A类机型其成本为3倍的B类机型价格。

在半导体制造薄膜物理溅射工艺里，不同的材质的靶材稳定性能也不同，常用的靶材材料有铝、铜、钛、钽等，这些材质的靶材在工艺溅射方面稳定性高，对真空要求高，较容易做到均匀性溅射。而另一些材质的靶材稳定性差，对真空要求极高，很难做到均匀性溅射，如多种混合材质的靶材和特殊材质的钒靶材。

例如，在特殊钒靶材工艺里，因特殊材料的材质特性，需要通过注入一定含量的氧气、直流功率轰击、靶材磁极均匀旋转，使钒靶面均匀的溅射在晶圆表面并沉积形成一层薄膜。但这个钒靶工艺对真空度要求较高，在低真空条件下无法做到晶圆表面均匀溅射沉膜，会影响晶圆电阻率和均匀度，从而影响晶圆的良率。因此在特殊材质的钒靶工艺里，一定要满足高真空要求并保证真空度的稳定性。

图3是A类机型中晶圆在真空腔体内传送顺序示意图，图4是B类机型中晶圆在真空腔体内传送顺序示意图。在图3中，物理气相沉积腔体对应于图1中的物理溅射腔。如图3和图4所示，A类机型设备比B类机型设备结构上多了一个缓冲传送腔和附属工艺腔体(附属工艺腔体例如是预先刻蚀腔、对角/烘烤腔等)，缓冲传送腔的作用可以使晶圆在设备传送过程中得到真空度的缓和，晶圆经过了多个腔体真空环境的粗抽后再进入物理溅射腔，保证了晶圆在高真空环境的作业，因此在进行特殊材质钒靶工艺的情况下更易稳定。

应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

发明内容

B类机型的真空环境条件低于A类机型，且晶圆进入物理溅射腔体的过程更早到达。为了提高B类机型的真空度，可以在B类机型的上货腔体外部额外增加分子泵，控制该新增分子泵的运转，使晶圆在上货后通过分子泵增加来提升上货腔体真空度，优先提升了真空度等级，来满足氧化钒工艺真空度需求。

本申请的发明人认为，在B类机型中增加分子泵的结构中，存在一些局限性，例如：

1.分子泵为机台新添外部设备，异常状态时，机台无法接收到报警信息。

2.若晶圆在生产过程中，分子泵因异常原因导致停止工作，此时机台无法停止当前传送动作，晶圆仍然会继续传送并对其进行作业，将导致晶圆表面生长不均匀且电阻率异常，影响氧化钒工艺的良率。

本申请提供一种基片处理系统及其控制方法，在机台中增加安全控制系统，在分子泵发生异常状态后停止机台对晶圆的传送处理，能够避免在低真空度环境下对晶圆继续处理导致的工艺良率下降问题。

本申请实施例提供一种基片处理系统，包括：

第一腔体；

第二腔体；

第一隔离阀，其位于所述第一腔体和所述第二腔体之间，控制所述第一腔体和所述第二腔体之间的通断；

第一驱动部，其驱动所述第一隔离阀打开，以使所述第一腔体和所述第二腔体之间连通；

第一真空泵，其抽取所述第一腔体内的气体，使所述第一腔体达到第一预定真空度；以及

控制器，其在检测到所述第一真空泵的运行状态异常时，向所述第一驱动部发送第一控制信号，所述第一控制信号禁止所述第一驱动部驱动所述第一隔离阀打开。

在另一个实施例中，所述基片处理系统还包括：

操作部，其与所述控制器连接，接收用户操作。

在另一个实施例中，所述操作部还显示报警信息，以指示所述第一真空泵的运行状态发生异常。

在另一个实施例中，所述第一驱动部包括：

气体输送管路，其连接到所述第一隔离阀，用于输送驱动所述第一隔离阀打开的气体；以及

电磁阀，其设置于所述气体输送管路，控制所述气体向所述第一隔离阀的输送，

其中，当所述第一驱动部接收到所述第一控制信号时，所述电磁阀使所述气体输送管路关闭，停止向所述第一隔离阀输送所述气体。

在另一个实施例中，所述基片处理系统还包括：

第二真空泵，其抽取所述第一腔体内的气体，使所述第一腔体达到第二预定真空度，

所述第二预定真空度低于所述第一预定真空度。

本申请另一方面的实施例提供一种基片处理系统的控制方法，该控制方法包括：

在检测到所述第一真空泵的运行状态异常时，禁止所述第一驱动部驱动所述第一隔离阀打开。

本申请另一方面的实施例中，所述方法还包括：

在检测到所述第一真空泵的运行状态异常时，发出报警信息，以指示所述第一真空泵的运行状态发生异常。

本申请的有益效果在于：在机台中增加安全控制系统，在分子泵发生异常状态后停止机台对晶圆的传送处理，能够避免在低真空度环境下对晶圆继续处理导致的工艺良率下降问题。

参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本申请的实施方式包括许多改变、修改和等同。

针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。

应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。

附图说明

所包括的附图用来提供对本申请实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本申请的实施方式，并与文字描述一起来阐释本申请的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1是A类高真空机型的一个示意图；

图2是B类第真空机型的一个示意图；

图3是A类机型中晶圆在真空腔体内传送顺序示意图；

图4是B类机型中晶圆在真空腔体内传送顺序示意图；

图5是基片处理系统的一个示意图；

图6是基片处理系统的控制方法的一个示意图。

具体实施方式

参照附图，通过下面的说明书，本申请的前述以及其它特征将变得明显。在说明书和附图中，具体公开了本申请的特定实施方式，其表明了其中可以采用本申请的原则的部分实施方式，应了解的是，本申请不限于所描述的实施方式，相反，本申请包括落入所附权利要求的范围内的全部修改、变型以及等同物。

实施例1

本申请实施例1提供一种基片处理系统。

图5是基片处理系统的一个示意图。如图5所示，实施例1的基片处理系统5包括：第一腔体51，第二腔体52，第一隔离阀53，第一驱动部54，第一真空泵55以及控制器56。

其中，第一腔体51例如可以是B类机型的上货腔体。

第二腔体52例如是B类机型的传送腔体。

第一隔离阀53位于第一腔体51和第二腔体52之间，控制第一腔体51和第二腔体52之间的通断，例如：当第一隔离阀53打开时，第一腔体51和第二腔体52连通，基片能够从第一腔体51被传送到第二腔体52中；当第一隔离阀53关闭时，第一腔体51和第二腔体52之间被第一隔离阀53隔断，基片无法从第一腔体51被传送到第二腔体52中。

第一驱动部54驱动第一隔离阀53打开，以使第一腔体51和第二腔体52之间连通。此外，在第一隔离阀53处于打开的状态下，第一驱动部54也可以驱动第一隔离阀53关闭；此外，第一隔离阀53也可以在第一驱动部54停止驱动的情况下自动关闭。

如图5所示，在一个具体实施方式中，第一驱动部54可以包括：气体输送管路541和电磁阀542。

其中，气体输送管路541连接到第一隔离阀53，用于输送驱动第一隔离阀53打开的气体；电磁阀542设置于气体输送管路541，控制气体向第一隔离阀53的输送。例如，当电磁阀542打开时，允许气体输送管路541向第一隔离阀53输送气体，当电磁阀542关闭时，气体输送管路541中的气体无法被输送到第一隔离阀53，由此，第一隔离阀53无法被打开。

第一真空泵55可以抽取第一腔体51内的气体，使第一腔体51达到第一预定真空度。例如，第一真空泵55可以是分子泵。此外，如图5所示，第一真空泵55和第一腔体51之间可以具有隔绝阀57，隔绝阀57能够控制第一真空泵55和第一腔体51之间是否连通，例如，当隔绝阀57打开时，第一真空泵55和第一腔体51之间连通，第一真空泵55可以抽取第一腔体51的气体。

控制器56可以检测第一真空泵55的运行状态，并根据检测到的第一真空泵55的运行状态控制第一驱动部54。

例如，在检测到第一真空泵55的运行状态发生异常时，向第一驱动部54发送第一控制信号，该第一控制信号能够禁止第一驱动部54驱动第一隔离阀53打开，其中，第一真空泵55的运行状态发生异常例如可以是第一真空泵55发生故障或停机等。具体地，第一控制信号能够控制电磁阀542关闭，从而使气体输送管路541关闭，使得气体输送管路541中的用于驱动第一隔离阀53打开的气体无法被输送到第一隔离阀53，由此，能够禁止第一驱动部54驱动第一隔离阀53打开。

此外，如果控制器56没有检测到第一真空泵55的运行发生异常，则不向第一驱动部54发送第一控制信号，由此，第一驱动部54能够按照基片处理系统5的正常运行流程，在预定的时机驱动第一隔离阀53打开，从而允许将基片从第一腔体51传送到第二腔体52。

在本实施例中，控制器56检测第一真空泵55的运行状态的方法例如是：检测第一真空泵55的运行参数，或者，检测第一腔体51中的真空度等，其中，如果第一真空泵55的运行参数发生异常，或者，第一腔体51中的真空度在预定时间内没有达到预定的真空度(例如，第一预定真恐怖)等，则判断为第一真空泵55的运行状态发生异常。此外，本实施例不限于此，控制器56检测第一真空泵55的运行状态的方法也可以是其它方法。

在本实施例中，控制器56可以是可编程逻辑控制器(PLC)。控制器56可以通过信号电缆线561与第一驱动部54连接，从而传递第一控制信号。

在本实施例中，控制器56还可以控制第一真空泵55的运行，例如，第一真空泵55可以在控制器56的控制下进行正常的运行。

在本实施例中，在检测到第一真空泵55的运行发生异常时，控制器56还可以停止在第一腔体51内进行的针对基片的处理。从而进一步降低在低真空度环境下对基片进行处理的风险。

如图5所示，基片处理系统5还可以包括：操作部58。操作部58可以与控制器56连接，接收用户操作，由此，用户可以对操作部58进行操作，使控制器56向第一真空泵56发出控制信号，从而对第一真空泵56进行处理和修复。

在一个具体实施方式中，操作部58可以具有显示屏。在第一真空泵55的运行状态发生异常时，该显示屏可以显示图像或文字形式报警信息，以指示该第一真空泵55的运行状态发生异常。

此外，报警信息也可以具有其它的表现方式，例如，报警信息也可以是声音或振动等。

如图5所示，基片处理系统5还可以包括：第二真空泵59。第二真空泵59可以抽取第一腔体51内的气体，使第一腔体51达到第二预定真空度，第二预定真空度低于第一预定真空度。例如，第二真空泵59可以是干泵。

在第二真空泵59和第一腔体51之间，可以设置有粗抽阀591，由此，第二真空泵59可以经由粗抽阀591抽取第一腔体51内的气体。

在本实施例中，第二真空泵59可以抽取第一腔体51中的气体，使第一腔体51到达第二预定真空度；在第一腔体51到达第二预定真空度之后，由第一真空泵55继续对第一腔体51进行抽真空处理，使第一腔体51到达第一预定真空度。

根据本申请的实施例，在基片处理系统5中，控制器56根据第一真空泵55的运行状态控制第一驱动部54，由此，在第一真空泵55发生异常状态后，第一腔体51内的真空度可能无法达到第一预定真空度，因此，使第一隔离阀53不被打开，从而基片不会从第一腔体51被传送到第二腔体52，能够避免在低真空度环境下对基片继续处理导致的工艺良率下降问题。

在本实施例中，基片可以是半导体制造领域中常用的晶圆，例如硅晶圆、绝缘体上的硅(SOI:Silicon On Insulator)晶圆、锗硅晶圆、锗晶圆或氮化镓晶圆、碳化硅(SiC)晶圆等，也可以是石英、蓝宝石、玻璃等绝缘性晶圆。另外，在基片的表面上可以进一步具有半导体器件、微机电系统(MEMS)器件所需的各种薄膜以及各种构造。本实施例对此并不限制。

在本实施例中，基片处理系统5可以是薄膜设备(即，用于在基片表面生长薄膜的设备)，该薄膜设备例如是氧化钒薄膜生长设备，靶材材质可以是钒靶材。或者，该薄膜设备也可以是用于生长其它薄膜的设备，其中，靶材可以是其它靶材，该其它靶材例如是，金属靶材(例如，锰、铁、镍、锌、铅、锡等)、合金靶材、混合靶材(例如，钽铝氮、铝钛硅等)、特殊靶材氧化物类等。

本实施例不限于此，该薄膜设备也可以是薄膜CVD设备。此外，基片处理系统5也可以是半导体制造工艺中涉及的其它需要在腔体内具备真空环境的设备，例如，刻蚀(ETCH)等，由此，能够使用低真空度的设备代替高真空度的设备来减少成本支出，并且，避免由于第一真空泵的运行异常而导致对基片进行不当处理从而降低良率。

实施例2

实施例2提供一种基片处理系统的控制方法。该控制方法用于控制实施例1所述的基片处理系统5。有关基片处理系统5的说明可以参考实施例1，此处不再重复。

图6是实施例2的控制方法的一个示意图，如图6所示，该控制方法包括：

S601、在检测到第一真空泵的运行状态异常时，禁止第一驱动部驱动第一隔离阀打开。

如图6所示，该控制方法还可以包括：

S602、在检测到第一真空泵的运行状态异常时，发出报警信息，以指示该第一真空泵的运行状态发生异常。

根据本申请的实施例，能够避免在低真空度环境下对基片继续处理导致的工艺良率下降问题。

以上结合具体的实施方式对本申请进行了描述，但本领域技术人员应该清楚，这些描述都是示例性的，并不是对本申请保护范围的限制。本领域技术人员可以根据本申请的精神和原理对本申请做出各种变型和修改，这些变型和修改也在本申请的范围内。

Claims (7)

1.一种基片处理系统，包括：

第一腔体；

第二腔体；

第一隔离阀，其位于所述第一腔体和所述第二腔体之间，控制所述第一腔体和所述第二腔体之间的通断；

第一驱动部，其驱动所述第一隔离阀打开，以使所述第一腔体和所述第二腔体之间连通；

第一真空泵，其抽取所述第一腔体内的气体，使所述第一腔体达到第一预定真空度；以及

控制器，其在检测到所述第一真空泵的运行状态异常时，向所述第一驱动部发送第一控制信号，所述第一控制信号禁止所述第一驱动部驱动所述第一隔离阀打开。

2.如权利要求1所述的基片处理系统，其中，

所述基片处理系统还包括：

操作部，其与所述控制器连接，接收用户操作。

3.如权利要求2所述的基片处理系统，其中，

所述操作部还显示报警信息，以指示所述第一真空泵的运行状态发生异常。

4.如权利要求1所述的基片处理系统，其中，

所述第一驱动部包括：

气体输送管路，其连接到所述第一隔离阀，用于输送驱动所述第一隔离阀打开的气体；以及

电磁阀，其设置于所述气体输送管路，控制所述气体向所述第一隔离阀的输送，

其中，当所述第一驱动部接收到所述第一控制信号时，所述电磁阀使所述气体输送管路关闭，停止向所述第一隔离阀输送所述气体。

5.如权利要求1所述的基片处理系统，其中，

所述基片处理系统还包括：

第二真空泵，其抽取所述第一腔体内的气体，使所述第一腔体达到第二预定真空度，

所述第二预定真空度低于所述第一预定真空度。

6.一种基片处理系统的控制方法，所述基片处理系统包括：

第一腔体；

第二腔体；

第一隔离阀，其位于所述第一腔体和所述第二腔体之间，控制所述第一腔体和所述第二腔体之间的通断；

第一驱动部，其驱动所述第一隔离阀打开，以使所述第一腔体和所述第二腔体之间连通；

第一真空泵，其抽取所述第一腔体内的气体，使所述第一腔体达到第一预定真空度；以及

控制器，其检测所述第一真空泵的运行状态，并控制所述第一驱动部，

所述基片处理系统的控制方法包括：

在检测到所述第一真空泵的运行状态异常时，禁止所述第一驱动部驱动所述第一隔离阀打开。

7.如权利要求6所述的方法，其中，所述方法还包括：

在检测到所述第一真空泵的运行状态异常时，发出报警信息，以指示所述第一真空泵的运行状态发生异常。

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