CN115966490A

CN115966490A - 晶圆传送腔及半导体处理系统

Info

Publication number: CN115966490A
Application number: CN202211643334.1A
Authority: CN
Inventors: 刘超
Original assignee: Jiangsu Tianxin Micro Semiconductor Equipment Co ltd
Current assignee: Jiangsu Tianxin Micro Semiconductor Equipment Co ltd
Priority date: 2022-12-20
Filing date: 2022-12-20
Publication date: 2023-04-14
Also published as: TW202407857A

Abstract

本发明提供一种晶圆传送腔及半导体处理系统。所述晶圆传送腔包括：本体，所述本体包括上顶和下底，所述上顶置于所述下底上方，所述上顶和所述下底之间形成用于在传送路径上传送晶圆的传送空间；所述本体还包括进气口和至少一个吹气口，所述进气口和所述吹气口连通，用于通入吹扫气体对所述晶圆在所述传送路径上进行吹扫和降温。本发明用于解决现有晶圆冷却过程中的机械运动结构多、传送复杂、传送腔空间大、冷却步骤多、晶圆降温耗时长、晶圆背面划伤等问题。

Description

晶圆传送腔及半导体处理系统

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，特别涉及一种晶圆传送腔及半导体处理系统。

背景技术

当前大部分半导体晶圆制造设备均采用真空传送腔作为真空负载腔与工艺腔的中转站。当真空传送腔的真空机械手将高温晶圆从工艺腔取出来后，必须放置于专门的冷却盘进行一定时间的冷却，才能传进真空负载腔。

然而，冷却盘大大占用了传送腔的空间，并且需要通入冷却水，冷却水管有老化和泄露的风险，冷却盘上的晶圆升降机构增加了故障和维护的成本，当晶圆与冷却盘上的升降销(Pin)接触时，可能会刮伤晶圆背面，导致在后续的工艺过程中更加容易破裂或污染，而且将晶圆转移到冷却盘上冷却需要花费时间，这对产量影响很大。

发明内容

本发明的目的是提供一种晶圆传送腔及半导体处理系统，用于解决现有晶圆冷却过程中的机械运动结构多、传送复杂、传送腔空间大、冷却步骤多、晶圆降温耗时长、晶圆背面划伤等问题。

为了实现以上目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种晶圆传送腔，包括：

本体，所述本体包括上顶和下底，所述上顶置于所述下底上方，所述上顶和所述下底之间形成用于在传送路径上传送晶圆的传送空间；

所述本体还包括进气口和至少一个吹气口，所述进气口和所述吹气口连通，用于通入吹扫气体对所述晶圆在所述传送路径上进行吹扫和降温。

可选的，所述吹气口包括第一吹气口和第二吹气口，用于在晶圆的传送路径上分别对晶圆上的第一区域和第二区域进行吹扫和降温。

可选的，所述吹扫和降温实施于所述晶圆在所述传送路径上的传送过程中。

可选的，所述第一吹气口和第二吹气口流出的吹扫气体垂直于所述晶圆的表面。

可选的，所述本体还包括：

第一进气道，连通所述进气口和所述第一吹气口；

第二进气道，连通所述第一进气道和所述第二吹气口。

可选的，所述第一进气道的形状与所述传送路径至少部分地对应。

可选的，所述第一进气道为环形，所述第一吹气口的数量为多个，沿所述第一进气道均匀分布。

可选的，所述第二进气道的数量为多个，并沿所述第一进气道均匀分布。

可选的，所述第二进气道沿水平方向上垂直于所述第一进气道。

可选的，所述第二进气道沿水平方向向所述晶圆传送腔的本体的中心延伸，所述晶圆传送腔还包括一导流板，设于所述第二进气道末端，用于将所述吹扫气体引导为沿竖直方向经所述第二吹气口流出。

可选的，所述本体还包括第三进气道，用于连通所述进气口和所述第一进气道。

可选的，所述进气口和至少一个吹气口设置于所述上顶或所述下底。

可选的，所述进气口的数量为至少两个，沿所述晶圆传送腔的本体的周向均匀分布。

可选的，所述本体的上顶和下底均为六边形或八边形。

可选的，所述本体的上顶和下底之间还设置有多个晶圆传输口。

可选的，所述吹扫气体为氮气。

可选的，所述吹扫气体的温度和/或流量可调节。

一种半导体处理系统，其特征在于，包括如上任一项所述的晶圆传送腔。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

本发明提供的晶圆传送腔，不需要额外的机械传送机构，无需将晶圆传送至特殊的冷却盘进行冷却，而是在晶圆高温工艺后的传输过程中实现快速降温，减少了冷却步骤，耗时短，大大提高了整个设备的产能输出，不仅如此，还可以在工艺之前对晶圆清扫，减少颗粒物；另外，由于无需特殊的可升降的冷却盘，传送腔的体积将大大缩小，降低了晶圆被划伤的风险，节约物料成本以及冷却水损耗及带来的泄露风险。

本发明采用自顶部和/或底部通入吹扫气体，多喷嘴非接触式快速降低晶圆温度，晶圆表面不会被划伤；

本发明中吹扫气体能够均匀地流入传送腔，可以改善整个传送腔的内部环境；

本发明通过改变吹扫气体的流量大小及温度，可以改善晶圆表面的水汽及颗粒状态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对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个实施例，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为本发明一实施例提供的晶圆传送腔的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的晶圆传送腔的俯视图；

图3为本发明一实施例提供的晶圆传送腔的局部放大图。

图4为本发明一实施例提供的晶圆传送腔的局部剖视图；

图5为本发明一实施例提供的晶圆传送腔的轴向截面图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明提出的方案作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需要说明的是，附图采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施方式的目的。为了使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，请参阅附图。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能涵盖的范围内。

半导体处理系统一般包括依次连接的晶圆前端模块(EFEM)、真空负载腔(LoadLock)、晶圆传送腔(TM)、工艺腔(PM)；晶圆前端模块将晶圆搬送至真空负载腔，进行抽负压的动作，然后在晶圆传送腔内机械手的作用下，将晶圆移动至晶圆传送腔内，然后转送至工艺腔，晶圆在工艺腔内完成工艺处理，根据半导体工艺的不同，可以分为刻蚀、热处理、预清洁、外延等工艺，不同的工艺对应选用对应的工艺腔。

如图1～5所示，本发明一实施例提供的晶圆传送腔包括本体100，所述本体100包括上顶和下底，所述上顶置于所述下底上方，所述上顶和所述下底之间形成用于在传送路径上传送晶圆102的传送空间。所述晶圆传送腔内还设有真空机械手101，用于在真空负载腔与工艺腔之间传送晶圆102，所述真空机械手101传送晶圆102时的运动轨迹即为所述传送路径S，对于传送路径S，具体的，如图2所示，晶圆102从真空负载腔被真空机械手101取出到达第一位置S1，然后真空机械手101旋转带动晶圆102移动至第二位置S2，晶圆被送入工艺腔，当工艺处理结束后，真空机械手101将晶圆102从工艺腔取出到第二位置S2，然后真空机械手101旋转带动晶圆102移动至第一位置S1，晶圆被送入真空负载腔，形成完整的传送路径S。

所述本体100还包括进气口103和至少一个吹气口，所述进气口103和所述吹气口连通，用于通入吹扫气体对所述晶圆102在所述传送路径S上进行吹扫和降温。由此，当所述真空机械手101承载晶圆102在所述传送路径S上运动的过程中，从所述进气口103通入的吹扫气体可以从吹气口流出，对晶圆102进行吹扫，达到在工艺处理之前对晶圆表面的颗粒物进行清除，在工艺处理之后对晶圆进行降温和清除表面颗粒物的目的，即本发明实现了在晶圆传送过程中进行吹扫和降温，不需要将晶圆放入专门的冷却盘进行降温，从而解决了现有晶圆冷却过程中的机械运动结构多、传送复杂、传送腔空间大、冷却步骤多、晶圆降温耗时长、晶圆背面划伤等问题。

所述吹扫和降温实施于所述晶圆102在所述传送路径S上的传送过程中。具体的，可以在晶圆由第一位置S1传送到第二位置S2(或由第二位置S2传送到第一位置S1)的过程中，在这过程中增加由第一位置S1传送到第二位置S2(或由第二位置S2传送到第一位置S1)的时间来增加吹扫和降温的效果，所述时间为40-70S，可以将晶圆温度从500-700℃降到60-80℃。当然可选的，可以先将晶圆停留在第一位置S1(或第二位置S2)进行大部分的吹扫和降温工作，然后再将晶圆传送至第二位置S2(或第一位置S1)，在传送过程中完成剩下的吹扫和降温工作。这样可以将时间成本降低到最小。

进一步的，如图3、4、5所示，所述吹气口包括第一吹气口105和第二吹气口108，用于在晶圆102的传送路径S上分别对晶圆102上的第一区域和第二区域进行吹扫和降温。由此，通过设置所述第一吹气口105和第二吹气口108，可以增大晶圆102上被吹扫到的区域，从而提高晶圆102的冷却速度，减少颗粒污染。可选的，所述第一吹气口105和所述第二吹气口108流出的吹扫气体垂直于所述晶圆102的表面，由此，所述吹扫气体可最大限度的吹扫到晶圆102，进一步提高晶圆102的冷却速度，减少颗粒污染。

进一步的，如图1～5所示，所述本体100还包括：第一进气道106，连通所述进气口103和所述第一吹气口105；第二进气道107，连通所述第一进气道106和所述第二吹气口108。通过设置第一进气道106，可将吹扫气体由进气口103流入第一吹气口105对晶圆102表面的第一区域进行吹扫和降温，通过设置第二进气道107，开将吹扫气体由第一进气道106流入第二吹气口108，对晶圆102表面的第二区域进行吹扫和降温。可选的，所述第一进气道106的形状与所述传送路径S至少部分地对应。

如图2所示，所述传送路径S为以所述真空机械手101为中心的多个圆弧形，基于此，可将所述第一进气道106设计为环形，与圆弧形的所述传送路径S对应。所述第一吹气口105开设于所述第一进气道106中，由此所述第一进气道106中的吹扫气体可直接由各个第一吹气口105流出，对所述晶圆102的第一区域进行吹扫和降温。同时所述第一吹气口105的数量为多个，沿所述第一进气道106均匀分布，使得在所述传送路径S上均匀分布有经所述第一吹气口105流出的吹扫气体，从而可以在所述传送路径上持续对晶圆102的第一区域进行吹扫。此外，所述第二进气道107的数量也可以为多个，并沿所述第一进气道106均匀分布，由此通过均匀分布的第二进气道107，可将所述第一进气道106中的吹扫气体导入到第二吹气口108，使得在所述传送路径上均匀分布有经所述第二吹气口108流出的吹扫气体，从而可以在所述传送路径S上持续对晶圆102的第二区域进行吹扫和降温，所述第二进气道107整体排列成环形。

进一步的，所述第二进气道107沿水平方向上垂直于所述第一进气道106。如图3、4、5所示，所述第二进气道107沿水平方向向所述晶圆传送腔的本体100的中心延伸，所述晶圆传送腔还包括一导流板104，所述导流板104整体为环形，横截面为“L”形，设于所述第二进气道107末端，用于将所述吹扫气体引导为沿竖直方向经所述第二吹气口108流出。由此，所述第二进气道107中水平方向的吹扫气体气流被所述导流板104改变方向，沿竖直方向吹扫晶圆102，可最大限度的吹扫到晶圆102，提高晶圆102的冷却速度，减少颗粒污染。

进一步的，所述本体100还包括第三进气道109，用于连通所述进气口103和所述第一进气道106。通过设置所述第三进气道109，可使所述进气口103的吹扫气体均匀的流入所述第一进气道106，提高各吹气口处气流的均匀性。

图1所示的实施例中，所述进气口103和至少一个吹气口设置于所述上顶，通过位于所述上顶的吹气口对晶圆102的上表面进行吹扫和降温，其效果在于：吹气口可以提供晶圆上表面一个下压力，保证晶圆的稳定性，不易滑落。在其他实施例中，所述进气口103和至少一个吹气口也可以设置于所述下底或同时设置于上顶和下底，通过位于所述下顶的吹气口对晶圆102的下表面进行吹扫和降温。

进一步的，所述进气口103的数量为至少两个，优选的，为3个；沿所述晶圆传送腔的本体100的周向均匀分布。由于第一进气道106是环形的，因此进气口103之间可以通过第一进气道106连通，通过在所述本体100上设置均匀分布的多个进气口103，减小了第一进气道106内的压降，可保证所述晶圆传送腔中各个吹气口的吹扫气体流量一致，使得吹扫气体均匀流入传送腔，提高晶圆的冷却效果，同时改善整个传送腔的内部环境。

进一步的，所述本体100的上顶和下底之间还可以设置有多个晶圆传输口201，晶圆传输口201与传送空间连通，由此，所述晶圆传送腔可连接多个真空负载腔和工艺腔，提高晶圆处理效率。可选的，所述本体100的上顶和下底均为五边形、六边形或八边形，这种结构便于设置上述的多个晶圆传输口及与工艺腔连接；如图1、5，所述上顶中间为圆形通孔，所述通孔通过顶盖密封，所述顶盖(图中未示出)为圆形，顶盖和上顶之间通过密封圈200密封，所述导流板104设置于通孔边缘四周，通过顶盖固定在上顶上。所述第一进气道106通过设置横截面为倒“凸”形的槽，然后再在槽上固定密封盖板形成。第一吹气口105通过在所述槽的底部开设竖直孔形成。第二进气道107通过在所述槽的侧壁开设水平延伸的通道形成，所述通道最终穿透上顶的所述通孔的内壁。

可选的，所述吹扫气体为氮气。所述吹扫气体的温度和/或流量可调节。当提高吹扫气体的流量时，可以提高对所述晶圆102的吹扫效率以及冷却速度；当提高吹扫气体的温度时，还可以有效减少所述晶圆102表面的水雾，提升工艺性能。

晶圆传送腔还包括泵，用于抽负压及将吹扫气体排出晶圆传送腔。

基于同一发明构思，本发明还提供一种半导体处理系统，包括如上文所述的晶圆传送腔。

综上所述，本发明提供的晶圆传送腔，不需要额外的机械传送机构，无需将晶圆传送至特殊的冷却盘进行冷却，而是在晶圆高温工艺后的传输过程中实现快速降温，减少了冷却步骤，耗时短，大大提高了整个设备的产能输出，不仅如此，还可以在工艺之前对晶圆清扫，减少颗粒物；另外，由于无需特殊的可升降的冷却盘，传送腔的体积将大大缩小，降低了晶圆被划伤的风险，节约物料成本以及冷却水损耗及带来的泄露风险。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims

1.一种晶圆传送腔，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的晶圆传送腔，其特征在于，所述吹气口包括第一吹气口和第二吹气口，用于在晶圆的传送路径上分别对晶圆上的第一区域和第二区域进行吹扫和降温。

3.如权利要求1所述的晶圆传送腔，其特征在于，所述吹扫和降温实施于所述晶圆在所述传送路径上的传送过程中。

4.如权利要求2所述的晶圆传送腔，其特征在于，所述第一吹气口和第二吹气口流出的吹扫气体垂直于所述晶圆的表面。

5.如权利要求2所述的晶圆传送腔，其特征在于，所述本体还包括：

第一进气道，连通所述进气口和所述第一吹气口；

第二进气道，连通所述第一进气道和所述第二吹气口。

6.如权利要求5所述的晶圆传送腔，其特征在于，所述第一进气道的形状与所述传送路径至少部分地对应。

7.如权利要求6所述的晶圆传送腔，其特征在于，所述第一进气道为环形，所述第一吹气口的数量为多个，沿所述第一进气道均匀分布。

8.如权利要求7所述的晶圆传送腔，其特征在于，所述第二进气道的数量为多个，并沿所述第一进气道均匀分布。

9.如权利要求8所述的晶圆传送腔，其特征在于，所述第二进气道沿水平方向上垂直于所述第一进气道。

10.如权利要求8所述的晶圆传送腔，其特征在于，所述第二进气道沿水平方向向所述晶圆传送腔的本体的中心延伸，所述晶圆传送腔还包括一导流板，设于所述第二进气道末端，用于将所述吹扫气体引导为沿竖直方向经所述第二吹气口流出。

11.如权利要求5所述的晶圆传送腔，其特征在于，所述本体还包括第三进气道，用于连通所述进气口和所述第一进气道。

12.如权利要求1所述的晶圆传送腔，其特征在于，所述进气口和至少一个吹气口设置于所述上顶或所述下底。

13.如权利要求1所述的晶圆传送腔，其特征在于，所述进气口的数量为至少两个，沿所述晶圆传送腔的本体的周向均匀分布。

14.如权利要求1所述的晶圆传送腔，其特征在于，所述本体的上顶和下底均为六边形或八边形。

15.如权利要求1所述的晶圆传送腔，其特征在于，所述本体的上顶和下底之间还设置有多个晶圆传输口。

16.如权利要求1所述的晶圆传送腔，其特征在于，所述吹扫气体为氮气。

17.如权利要求1所述的晶圆传送腔，其特征在于，所述吹扫气体的温度和/或流量可调节。

18.一种半导体处理系统，其特征在于，包括如权利要求1-17任一项所述的晶圆传送腔。