CN117524932A - 载入腔室、载入腔室控制方法及晶圆处理系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种载入腔室、载入腔室控制方法及晶圆处理系统，该载入腔室包括腔体；基座，位于腔体内，基座用于承载晶圆；进气装置，与腔体相连，用于向腔体内通入气体；排气装置，与腔体相连，用于将腔体内的气体排出；其中，进气装置分别与第一气源、第二气源和第三气源相连，在保护层生成阶段内，第一气源提供的第一反应气体与第二气源提供第二反应气体进入未置入晶圆的腔体，并发生反应以至少在腔体的部分内表面上形成保护层；在清洗阶段内，第三气源提供的第三反应气体用于清洁腔体并去除保护层；通过保护层将污染物与晶圆隔离，并定期去除重新生成保护层，避免污染物的积累，可显著提升产品良率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，更具体地，涉及一种载入腔室、载入腔室控制方法及晶圆处理系统。
背景技术
随着集成电路技术的不断提高，电子元器件逐渐向着小型化、集成化及精细化的方向发展，这就对电子元器件相关的制备技术提出了更高的要求，在当代半导体集成电路制造工艺中，金属等杂质污染物已经成为影响产品良率的重要因素，在不同制程中，金属污染物含量超标，会对晶体管性能或其他结构造成影响，例如在逻辑电路生产过程中，当栅极附近的绝缘层中金属含量过高会导致电路断路；在图像传感器领域，过多的金属污染会导致最终产品的白点过高，影响产品成像。
在现有的半导体制造工艺中，其载入腔室通常只具有预加热和抽真空的功能，在晶圆传输过程中，某些晶圆背面的杂质不可避免的会落在载入腔的基座上，又或者腔室壁产生的杂质落在晶圆上，这些都会给晶圆带来污染物的污染，从而影响产品质量。
为了减少此类污染的影响，通常在载入腔室传输成千上万片晶圆以上时，才会对载入腔室进行一次人工清洁，但其清洁过程不仅耗时耗力，稍不注意还会带来新的污染物，且清洁过程中需要对整个系统进行断电，严重影响生产效率。
因此，急需设计一种新型的载入腔以及对应的控制方法，以解决上述的污染物问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种载入腔室、载入腔室控制方法及晶圆处理系统，其中，为载入腔室添加了进气装置，该进气装置与多个气源相连，通过进气装置使第一反应气体和第二反应气体在腔室内发生反应，并在腔室内部形成面向晶圆放置位置的保护层，通过该保护层将污染物与晶圆隔离；当载入腔室需要清洗时，由进气装置向腔室内通入第三反应气体，所述第三反应气体在遥控等离子产生器的作用下被电离，电离后的第三气体可以清洗腔室并去除所述旧的保护层，之后再通入第一反应气体和第二反应气体形成新的保护层。
根据本发明的一方面，提供一种载入腔室，包括：腔体；基座，位于所述腔体内，所述基座用于承载晶圆；进气装置，与所述腔体相连，用于向所述腔体内通入气体；排气装置，与所述腔体相连，用于将所述腔体内的气体排出；其中，所述进气装置分别与第一气源、第二气源和第三气源相连，在保护层生成阶段内，所述第一气源提供的第一反应气体与所述第二气源提供第二反应气体进入未置入所述晶圆的所述腔体，并发生反应以至少在所述腔体的部分内表面上形成保护层；在清洗阶段内，所述第三气源提供的第三反应气体用于清洁所述腔体并去除所述保护层。
可选地，所述基座包括加热器，所述加热器用于根据预设温度对所述基座上的晶圆进行加热。
可选地，还包括射频电源，所述射频电源与所述腔体相连，使所述第一反应气体与所述第二反应气体之间发生等离子增强化学气相反应。
可选地，还包括遥控等离子产生器，所述遥控等离子产生器，使所述第三反应气体电离，用于去除所述保护层。
可选地，所述腔体的内侧壁设置有保护板，在所述保护层生成阶段，所述保护层覆盖所述保护板。
可选地，所述进气装置位于所述基座上方，所述保护板环绕所述基座和所述进气装置。
可选地，所述保护板的材料包括陶瓷，所述保护板上还设置有气孔，所述气孔与所述排气装置相连。
可选地，所述保护层覆盖所述基座用于承载所述晶圆的承载面和/或所述进气装置面向所述基座的表面。
可选地，所述进气装置为包括多个气孔的通气面板，所述通气面板的各气孔的直径大于所述保护层的厚度。
可选地，所述第一反应气体包括硅烷(SiH4)、正硅酸乙酯(TEOS)中的至少一种；所述第二反应气体包括一氧化二氮(N2O)、氨气(NH3)、臭氧(O3)、氧气(O2)中的至少一种；所述第三反应气体包括三氟化氮(NF3)；所述保护层包括氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiN)中的至少一种。
根据本发明的另一方面，提供一种载入腔室的控制方法，其中，包括：在所述载入腔室未置入晶圆的情况下，将第一反应气体与第二反应气体输入至所述载入腔室内，使得所述第一反应气体与所述第二反应气体发生反应以至少在所述载入腔体的部分内表面上形成保护层；以及在清洗阶段内，向所述载入腔体内通入第三反应气体，以清洗所述载入腔体并去除所述保护层。
可选地，在所述清洗阶段内，在去除所述保护层后，向所述载入腔室通入所述第一反应气体与所述第二反应气体，以至少在所述载入腔体的部分内表面上重新形成所述保护层。
可选地，在所述载入腔室内未放置晶圆的情况下，腔体保持真空状态，真空度在1mtorr～100mtorr之间。
可选地，通过控制所述第一反应气体与所述第二反应气体的反应时间控制所述保护层的厚度。
可选地，所述保护层为氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiN)中的至少一种，所述第三反应气体包括三氟化氮(NF3)。
可选地，所述第一反应气体和所述第二反应气体之间的反应为等离子增强化学气相反应，所述第一反应气体包括硅烷(SiH4)或正硅酸乙酯(TEOS)，所述第二反应气体包括一氧化二氮(N2O)、氨气(NH3)、臭氧(O3)、氧气(O2)中的至少一种。
可选地，所述第一反应气体和所述第二反应气体之间的反应为热化学气相反应，所述第一反应气体包括正硅酸乙酯(TEOS)，所述第二反应气体包括氧气(O2)和/或臭氧(O3)。
可选地，所述载入腔室每传递预设数量的晶圆后，进入所述清洗阶段。
根据本发明的再一方面，还提供一种晶圆处理系统，包括：晶舟，用于承载晶圆；载入腔室，所述载入腔室的一侧与所述晶舟相连；传送腔，与所述载入腔室的另一侧相连；反应腔，与所述传送腔相连，所述反应腔用于对晶圆进行加工；其中，所述传送腔为真空传送腔，所述晶舟中的晶圆依次经过所述载入腔室和所述传送腔进入至所述反应腔中进行加工，所述载入腔室中的保护层可通过清洗阶段进行去除并重新生成。
本发明提供的载入腔室、载入腔室控制方法及晶圆处理系统，该腔室的进气装置与多个气源相连，可向腔体内通入第一反应气体和第二反应气体，第一反应气体和第二反应气体可在腔体内部形成面向晶圆放置位置的保护层，以避免晶圆与腔体内部表面的直接接触，减少污染物对晶圆的影响；在传输预设数量的晶圆后，该保护层还可以在清洗阶段中被除去并重新生成，有效阻断了污染物的长期累积，显著提升了产品良率。
进一步地，在该载入腔室中，晶圆并不直接与基座接触，通过保护层的设计可以有效将晶圆与污染物隔离；该载入腔室的设计还使得其可以进行自动化清洗，载入腔室进入清洗阶段时并不会对工艺过程中的其他腔室造成影响，相比于现有的需要关停整个系统，人工进行清洁而言，该控制方法及晶圆处理系统避免了系统的整体关停，提升了清洁效率和生产效率，还避免了人工清洁可能额外带来污染物的问题，可以有效提高产品良率和产品质量。
附图说明
通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了现有技术的载入腔室的示意图；
图2示出了晶圆处理系统的示意图；
图3示出了本发明第一实施例的载入腔室的示意图；
图4示出了本发明第一实施例的载入腔室中放入晶圆的示意图；
图5a示出了本发明第一实施例的载入腔室的控制方法的流程图；
图5b示出了本发明第一实施例的载入腔室的控制方法中清洗阶段的流程图；
图6a至图6c分别示出了与图5b中各步骤对应的载入腔室的状态示意图；
图7示出了本发明第二实施例的载入腔室的示意图；
图8a至图8e分别示出了本发明各实施例的晶圆处理系统的示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
图1示出了现有技术的载入腔室的结构示意图，如图1所示，载入腔室100包括：腔体101和位于腔体101中的基台110，其中，基台110还包括加热器111，通过加热器111可对位于其上的晶圆210进行预加热，该腔室100还包括进气口102和排气口103，其进气口102用于向腔体101内通入惰性气体，例如氩气、氦气、氮气等，排气口102与真空泵相连，用于将腔体101内的气体排出，通过进气和排气平衡腔体101内的气压，实现晶圆的运输。载入腔室100在封闭状态下通常为低压状态，腔体101内的气压通常为1mtorr至1torr。
具体地，参见图2所示的晶圆处理系统的示意图，如图2所示，晶圆210在该处理系统中通常包括两条传输路径，一条如图中实线箭头所示，将晶舟200中的晶圆210经过载入腔室100、传送腔300送入反应腔400中进行加工处理；另一条如图中虚线箭头所示，将加工处理后的晶圆210从反应腔400中取出，依次经过传送腔300、载入腔室100后放入晶舟200中。
晶舟200通常处于常压环境中，为了减少污染物及杂质，传送腔300通常为低压真空状态，传送腔300内的气压例如为1mtorr至1torr，载入腔室100位于晶舟200与传送腔300之间，载入腔室100在晶舟200一侧及传送腔300一侧分别设置有一道密封门，载入腔室100在传送晶圆时，需先通过进气和排气将腔体101内的气压调整至与待连通区的气压平衡后再打开密封门进行连通。
如图1所示的载入腔室，其晶圆210的背面直接与基台110的承载面相接触，在多次运输晶圆210后，晶圆210及腔室内壁的碎屑、金属等杂质会落在新放入的晶圆210上或积攒于基台110的承载面粘附于晶圆210的背面，对晶圆210造成污染。故上述载入腔室100在传递若干次晶圆210后需要进行人工清洗，以去除其内积攒的污染物，保证腔体101内的清洁，减少污染物对晶圆210的影响。
图3示出了本发明第一实施例的载入腔室的示意图，该载入腔室100包括腔体101、基座110、进气装置120、排气装置130和保护板140，其中，基座110位于腔体101的底部，用于承载晶圆，基座110还包括加热器111，通过加热器111可对位于基座110上的晶圆210进行预加热；保护板140例如环绕基座110设置，保护板140用于保护腔室100的内侧壁，保护板140例如采用陶瓷材质；进气装置120例如包括通气面板，该通气面板的材质例如为铝，其设置于腔体101的顶面且与基座110相对的位置，进气装置120例如也位于保护板140的环绕之中，进一步地，进气装置120还分别与第一气源11、第二气源12和第三气源13相连，三条与气源相连的管路上也分别设置有阀门P1、阀门P2和阀门P3，以及用于控制各管路中气体流量的气体流量控制器MFC1～MFC3。第一气源11可通过进气装置120向腔体101内提供第一反应气体121，类似地，第二气源12可提供第二反应气体122，第三气源可提供第三反应气体123。排气装置130例如包括与腔体101相连的真空泵131，通过排气装置130将腔体101内的气体排出。
进一步地，第一反应气体121和第二反应气体122可在腔体101中发生反应，在腔体101中形成面向晶圆210放置位置的保护层150，保护层150至少覆盖基座110的承载面，从而避免晶圆210与基座110承载面的直接接触，减少污染物的沾染；第三反应气体123可去除腔体101中的杂质金属等污染物，且第三反应气体123还可与腔体101中形成的保护层150发生反应，并去除该保护层150。
具体地，如图4所示，该载入腔室100在进行晶圆210传递之前，先向腔体101中通入一定量的第一反应气体121和第二反应气体122，第一反应气体121和第二反应气体122通过进气装置120进入至腔体101中并发生化学气相反应，在持续预设的时间后在腔体101中形成保护层150，保护层150的厚度例如为20nm至100nm。由于保护层150的厚度远小于进气装置120和排气装置130的通道孔径，故保护层150并不会影响进气装置120和排气装置130的正常运行。进一步地，保护板140上还可设置有与排气装置130连通的气孔，腔体101内的气体可透过保护板140上的气孔从排气装置130排出。
进一步地，由于采用气相沉积的方式形成保护层150，形成的保护层150例如覆盖基座110的承载面，保护板140朝向基座110的侧面，以及腔体101的顶面(进气装置120朝向基座110的一侧表面)。在形成保护层150后，通过排气装置130将残余的反应气体排出后，该载入腔室即可进行晶圆210的传输。
从图4中可见，在晶圆210在该载入腔室100的传输过程中，晶圆210处于保护层150的环绕之中，晶圆210的背面与基座110的承载面之间由保护层150进行隔离，避免了晶圆210与基座110的直接接触，通过在腔体101中形成面向晶圆210放置位置的保护层150，有效将污染物与晶圆210进行了隔离，降低了载入腔室100中污染物对晶圆210的影响。
当然地，如保护层150仅覆盖基座110的承载面或承载面及墙体101顶面其也可起到一定的隔离效果。当载入腔室100传输过若干片晶圆210后，其污染物同样可能会在保护层150上累积，此时可根据需要对载入腔室100进行清洗，清空载入腔室100(取出晶圆)，由第三气源13通过进气装置120向腔体101内通入第三反应气体123，具体地，利用遥控等离子产生器使第三气源13中的气体电离，形成第三反应气体123第三反应气体123用于去除腔体101中的污染物并与之前由第一反应气体121和第二反应气体122形成的保护层150进行反应，通过第三反应气体123，去除掉旧的保护层150以及其上的污染物；之后再重复之前形成保护层150的步骤，在腔体101内形成新的保护层150。
图5a示出了本发明第一实施例的载入腔室的控制方法流程图；该载入腔室的控制方法包括如下步骤：
在步骤S1中在载入腔室未置入晶圆的情况下，将第一反应气体与第二反应气体输入至载入腔室内，使得第一反应气体与第二反应气体发生反应以在腔体的部分内表面上形成保护层；具体地，保护层例如为氧化硅保护层，该保护层例如覆盖腔体的内表面以将腔体内表面的污染物等进行隔离，避免晶圆与其进行直接接触。
在步骤S2中，向载入腔室中载入晶圆；由于在步骤S1中已经在载入腔室内形成了保护层，保护层可以避免晶圆与腔体内表面直接接触，减少污染物对晶圆的污染。
在载入腔室传递过若干个晶圆后，判断载入腔室是否需要进行清洁，如不需要进行清洁，则继续向载入腔室中载入晶圆；如需要进行清洁，则进行步骤S3，进入清洗阶段。
图5b示出了本发明第一实施例的载入腔室的控制方法中清洗阶段的流程图；以第三反应气体包括三氟化氮(NF3)，第一反应气体包括正硅酸乙酯TEOS(又名四乙氧基硅烷Si(OC2H5)4，Tetraethoxysilane)，第二反应气体包括臭氧(O3)和/或氧气(O2)，保护层包括氧化硅(SiO2)为例。图6a至图6c分别示出了与清洗阶段各步骤对应的载入腔室的状态示意图，该清洗阶段包括以下步骤：
在步骤S10中，向腔体内通入第三反应气体，清洗腔体并去除保护层；具体地，如图6a所示，关闭阀门P1和P2，打开阀门P3，并由流量控制器MFC3控制流量，由第三气源13通过进气装置120向腔体101内通入第三反应气体123，第三反应气体123清洗腔体101内部并与保护层150发生反应，从而去除旧的保护层150，第三反应气体123与保护层150的反应式：4NF3+3SiO2→2N2+3SiF4+3O2。具体地，该第三气源13通过远程等离子体源(Remote PlasmaSource)离化，然后参加化学反应。
在步骤S20中，开启排气装置，将腔体内的气体排出；具体地，如图6b所示，关闭阀门P1至P3，开启真空泵131，通过排气装置130将腔体101内的气体抽出，抽出的气体包括部分未反应的第三反应气体123以及第三反应气体123与保护层150的反应产物如N2、SiF4、O2等。
在步骤S30中，向腔体内通入第一反应气体和第二反应气体，形成保护层；具体地，如图6c所示，保持阀门P3关闭，开启阀门P1和P2，由并分别由流量控制器MFC1和MFC2控制流量，将第一反应气体121和第二反应气体122通入至腔体101中并持续预设的时间，第一反应气体121与第二反应气体122的反应式例如为：Si(OC2H5)4+2O2→SiO2+4C2H5OH；O3具有强氧化性，其反应式相类似，以O3替代O2可以大大降低反应温度；生成的SiO2覆盖腔体101中面向晶圆放置的位置，形成新的保护层150，之后类似于步骤S20，再由排气装置将腔体101中残余的气体排出即可，在此不再赘述。
具体地，在步骤S30中，腔体101内的气压例如为0.1torr至600torr，腔体101内的温度为10℃至1250℃，第一反应气体121(TEOS)的流量例如为1mg/m-40000mg/m，其中，TEOS常温下为液态，其气体传输系统和管道一般需要加热，保持在110℃至170℃，再通过喷射阀Injection valve，作为第一反应气体经过流量控制器MFC1后通入腔体101中。第二反应气体122(O3和/或O2)的流量例如为1sccm-40000sccm。
进一步地，载入腔室可以每传递25片晶圆后自动进行一次上述的清洁，及时去除旧的保护层150，减少污染物累积，并在腔体内形成新的保护层150对腔体进行保护。通过控制步骤S30的工艺时间来控制保护层150的厚度，保护层150的厚度通常为20nm至100nm，保护层150太厚会容易脱落，保护层150太薄则可能无法完全覆盖面向晶圆放置位置的表面，无法起到隔离保护作用。同时，该保护层150的翘曲度也无能过大，否则将导致保护层150脱落。
当然地，该载入腔体的清洁频次可以根据实际情况进行调整，可以手动启动清洁；该载入腔体的进气装置还可与一惰性气体气源相连，通过向腔体内通入惰性气体来调整腔体101内的气压以及气体浓度。
图7示出了本发明第二实施例的载入腔室的示意图；该第二实施例与第一实施例相类似，其相同部分在此不再赘述，该第二实施例的不同之处在于，其还包括射频电源160，通过射频电源160，第一反应气体与第二反应气体可发生等离子增强化学气相反应，相较于第一实施例中的热化学气相反应，其所需的反应温度更低。
相应地，如采用射频电源160，则第一反应气体121还可以选用SiH4，第二反应气体122可以选用N2O或NH3，对应地，其反应式包括：
SiH4+N2O→SiO2(+H2+N2)
SiH4+NH3→SiN(+H2)
图8a至图8e分别示出了本发明各实施例的晶圆处理系统的示意图，各示意图例如均为俯视的布局示意图，由于反应腔并非本发明的重点，且反应腔仅与传送腔相连，故部分图示中未描绘反应腔。
如图8a所示，该实施例的晶圆处理系统中，载入腔室100例如为长条状，其内部划分为多个子空间，每个子空间中均可放置一片晶圆，该载入腔室100通过左侧的机械手与晶舟200之间进行晶圆210的传递，载入腔室100的右侧为传送腔300，传送腔300内设置有机械手进行晶圆210的抓取和传递。
如图8b所示，在该实施例的晶圆处理系统中，其载入腔室100例如同样为长条状，晶舟200例如分别位于载入腔室100的上下两侧，传送腔300位于载入腔室100的右侧。
类似地，在图8c中，载入腔室100横向设置，晶舟200位于载入腔室100的左侧，晶舟200与载入腔室100之间设置有机械手，载入腔室100的右侧与传送腔300相连。在图8d中，载入腔室100例如为圆形，其内部可进行转动，从而转移其内的晶圆210，载入腔室100的中间还设置有机械手以拾取和移动晶圆，同样地，载入腔室100的左侧包括多个晶舟200以及对应的机械手，载入腔室100的右侧为传送腔300。
在图8e中，该实施例的晶圆处理系统包括位于中间的六边形的传送腔300，以及位于传送腔300下方的两个载入腔室100，传送腔300的右侧为加热腔40，传送腔300剩余的三个侧边分别与第一反应腔401、第二反应腔402和第三反应腔403相连。
当然地，本申请提供的晶圆处理系统不限于上述5种，载入腔室100的容量和尺寸位置均可根据需要进行调整。
本发明提供的载入腔室、载入腔室控制方法及晶圆处理系统，该腔室的进气装置与多个气源相连，可向腔体内通入第一反应气体和第二反应气体，第一反应气体和第二反应气体可在腔体内部形成面向晶圆放置位置的保护层，以避免晶圆与腔体内部表面的直接接触，减少污染物对晶圆的影响；在传输预设数量的晶圆后，该保护层还可以在清洗阶段中被除去并重新生成，有效阻断了污染物的长期累积，显著提升了产品良率。
进一步地，在该载入腔室中，晶圆并不直接与基座接触，通过保护层的设计可以有效将晶圆与污染物隔离；该载入腔室的设计还使得其可以进行自动化清洗，载入腔室进入清洗阶段时并不会对工艺过程中的其他腔室造成影响，相比于现有的需要关停整个系统，人工进行清洁而言，该控制方法及晶圆处理系统避免了系统的整体关停，提升了清洁效率和生产效率，还避免了人工清洁可能额外带来污染物的问题，可以有效提高产品良率和产品质量。
依照本发明的实施例如上文所述，图示中为突出本发明技术方案的细节，各部件比例并非按照真实比例绘制，其附图中所示的比例及尺寸并不应限制本发明的实质技术方案，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本发明以及在本发明基础上的修改使用。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (19)
1.一种载入腔室，其特征在于，包括：
腔体；
基座，位于所述腔体内，所述基座用于承载晶圆；
进气装置，与所述腔体相连，用于向所述腔体内通入气体；
排气装置，与所述腔体相连，用于将所述腔体内的气体排出；
其中，所述进气装置分别与第一气源、第二气源和第三气源相连，在保护层生成阶段内，所述第一气源提供的第一反应气体与所述第二气源提供第二反应气体进入未置入所述晶圆的所述腔体，并发生反应以至少在所述腔体的部分内表面上形成保护层；在清洗阶段内，所述第三气源提供的第三反应气体用于清洁所述腔体并去除所述保护层。
2.根据权利要求1所述的载入腔室，其特征在于，所述基座包括加热器，所述加热器用于根据预设温度对所述基座上的晶圆进行加热。
3.根据权利要求2所述的载入腔室，其特征在于，还包括射频电源，所述射频电源与所述腔体相连，使所述第一反应气体与所述第二反应气体之间发生等离子增强化学气相反应。
4.根据权利要求2所述的载入腔室，其特征在于，还包括遥控等离子产生器，所述遥控等离子产生器，使所述第三反应气体电离，用于去除所述保护层。
5.根据权利要求1所述的载入腔室，其特征在于，所述腔体的内侧壁设置有保护板，在所述保护层生成阶段，所述保护层覆盖所述保护板。
6.根据权利要求5所述的载入腔室，其特征在于，所述进气装置位于所述基座上方，所述保护板环绕所述基座和所述进气装置。
7.根据权利要求5所述的载入腔室，其特征在于，所述保护板的材料包括陶瓷，所述保护板上还设置有气孔，所述气孔与所述排气装置相连。
8.根据权利要求1所述的载入腔室，其特征在于，所述保护层覆盖所述基座用于承载所述晶圆的承载面和/或所述进气装置面向所述基座的表面。
9.根据权利要求1所述的载入腔室，其特征在于，所述进气装置为包括多个气孔的通气面板，所述通气面板的各气孔的直径大于所述保护层的厚度。
10.根据权利要求1所述的载入腔室，其特征在于，所述第一反应气体包括硅烷(SiH4)、正硅酸乙酯(TEOS)中的至少一种；所述第二反应气体包括一氧化二氮(N2O)、氨气(NH3)、臭氧(O3)、氧气(O2)中的至少一种；所述第三反应气体包括三氟化氮(NF3)；所述保护层包括氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiN)中的至少一种。
11.一种载入腔室的控制方法，其中，包括：
在所述载入腔室未置入晶圆的情况下，将第一反应气体与第二反应气体输入至所述载入腔室内，使得所述第一反应气体与所述第二反应气体发生反应以至少在所述载入腔体的部分内表面上形成保护层；以及
在清洗阶段内，向所述载入腔体内通入第三反应气体，以清洗所述载入腔体并去除所述保护层。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其中，在所述清洗阶段内，在去除所述保护层后，向所述载入腔室通入所述第一反应气体与所述第二反应气体，以至少在所述载入腔体的部分内表面上重新形成所述保护层。
13.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，在所述载入腔室内未放置晶圆的情况下，腔体保持真空状态，真空度在1mtorr～100mtorr之间。
14.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，通过控制所述第一反应气体与所述第二反应气体的反应时间控制所述保护层的厚度。
15.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述保护层为氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiN)中的至少一种，所述第三反应气体包括三氟化氮(NF3)。
16.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述第一反应气体和所述第二反应气体之间的反应为等离子增强化学气相反应，所述第一反应气体包括硅烷(SiH4)或正硅酸乙酯(TEOS)，所述第二反应气体包括一氧化二氮(N2O)、氨气(NH3)、臭氧(O3)、氧气(O2)中的至少一种。
17.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，所述第一反应气体和所述第二反应气体之间的反应为热化学气相反应，所述第一反应气体包括正硅酸乙酯(TEOS)，所述第二反应气体包括氧气(O2)和/或臭氧(O3)。
18.根据权利要求12所述的控制方法，其特征在于，所述载入腔室每传递预设数量的晶圆后，进入所述清洗阶段。
19.一种晶圆处理系统，包括：
晶舟，用于承载晶圆；
载入腔室，所述载入腔室的一侧与所述晶舟相连；
传送腔，与所述载入腔室的另一侧相连；
反应腔，与所述传送腔相连，所述反应腔用于对晶圆进行加工；
其中，所述传送腔为真空传送腔，所述晶舟中的晶圆依次经过所述载入腔室和所述传送腔进入至所述反应腔中进行加工，所述载入腔室中的保护层可通过清洗阶段进行去除并重新生成。
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Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080044593A1 (en) * | 2006-08-17 | 2008-02-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of forming a material layer |
| CN104752142A (zh) * | 2013-12-31 | 2015-07-01 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 调控等离子体反应腔室环境的方法 |
| CN105097485A (zh) * | 2014-05-05 | 2015-11-25 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 腔室环境调控方法 |
| CN105448634A (zh) * | 2014-08-28 | 2016-03-30 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种腔室环境的控制方法 |
| CN107958851A (zh) * | 2016-10-14 | 2018-04-24 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 传输腔室及半导体加工设备 |
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20080044593A1 (en) * | 2006-08-17 | 2008-02-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of forming a material layer |
| CN104752142A (zh) * | 2013-12-31 | 2015-07-01 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 调控等离子体反应腔室环境的方法 |
| CN105097485A (zh) * | 2014-05-05 | 2015-11-25 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 腔室环境调控方法 |
| CN105448634A (zh) * | 2014-08-28 | 2016-03-30 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 一种腔室环境的控制方法 |
| CN107958851A (zh) * | 2016-10-14 | 2018-04-24 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 传输腔室及半导体加工设备 |
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