CN208853380U - 半导体处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体加工设备技术领域，公开了一种半导体处理设备，包括工艺腔室、基座、传动轴以及波纹管，还包括：作业抽气组件，与工艺腔室相连通，作业抽气组件设置成能够自工艺腔室抽出气体；清洁抽气组件，与波纹管的底部相连通，清洁抽气组件设置成能够自波纹管抽出气体。在停止对晶圆的加工后，清洁抽气组件开始工作，自波纹管抽气，及时抽走工艺腔室和波纹管内的粉尘，避免粉尘堆积和附着在波纹管内，从而避免在后续对工艺腔室进行抽真空等操作时、底部的粉尘被抽入工艺腔室内部而污染工艺腔室，从而维持半导体处理设备的正常运行，提高产品良率。

Description

半导体处理设备

技术领域

本实用新型涉及半导体加工设备技术领域，特别涉及一种半导体处理设备。

背景技术

在现有的半导体处理设备中，如图1所示，位于工艺腔室内的基座上放置有晶圆，在特定的条件(真空、适当的温度等)下对晶圆进行加工。在晶圆的加工的过程中，会产生颗粒状的加工副产品(以下简称粉尘)，粉尘在重力等的影响下会掉到基座下方，进而掉落到存在大量褶皱的波纹管的内部，粉尘容易堆积在波纹管的内壁及底部。此外，粉尘在温度降低等的影响下也会冷凝并附着到波纹管的内壁及底部。现有的解决附着在波纹管上的粉尘的方法为，采用RPS清洗(Remote Plasma Source Cleaning，远程等离子源清洗)工艺，在工艺腔室外连接一个NF₃等离子体室(图中未示出)，先在等离子体室内解离NF₃产生氟离子，氟离子与粉尘反应生成气体，并使用抽气泵将生成的气体抽走，对波纹管内的粉尘进行清除。

但是，RPS清洗工艺清除波纹管内粉尘的能力有限，仍然会有少量粉尘无法被清除而附着在波纹管内。随着粉尘在波纹管内的积累，粉尘逐步演化为缺陷源，从而吸附更多的粉尘堆积与附着在波纹管内。在后续对工艺腔室进行抽真空等操作时，波纹管内的粉尘又会被抽入工艺腔室内部，污染工艺腔室内部环境(也即影响晶圆加工的环境)，从而大大影响半导体处理设备的正常运行以及产品良率。

实用新型内容

本实用新型是为了解决上述技术问题而提出，目的在于提供一种半导体处理设备。本实用新型的半导体处理设备利用清洁抽气组件自波纹管的底部向外抽气，对工艺腔室以及波纹管内部进行清洁，清除工艺腔室以及波纹管内的粉尘，维持半导体处理设备的正常运行，提高产品良率。

具体来说，本实用新型提供了一种半导体处理设备，包括工艺腔室、基座、传动轴以及波纹管，所述基座位于所述工艺腔室内，所述传动轴的一端与所述基座连接、另一端伸出所述工艺腔室外并贯穿所述波纹管，所述波纹管与所述工艺腔室的底部相连通。

所述半导体处理设备还包括：作业抽气组件，与所述工艺腔室相连通，所述作业抽气组件设置成能够自所述工艺腔室抽出气体；清洁抽气组件，与所述波纹管的底部相连通，所述清洁抽气组件设置成能够自所述波纹管抽出气体。

相较于现有技术而言，本实用新型提供的半导体处理设备设置有清洁抽气组件，在停止对晶圆的加工后，利用清洁抽气组件自波纹管抽气，及时抽走工艺腔室和波纹管内的粉尘，避免后续在对工艺腔室进行抽真空等操作时、波纹管底部的粉尘被抽入工艺腔室内部而污染腔室，从而维持半导体处理设备的正常运行，提高产品良率。

另外，作为优选，所述作业抽气组件包括作业泵以及将所述作业泵与所述工艺腔室连通的作业管，所述清洁抽气组件包括清洁泵以及将所述清洁泵与所述波纹管的底部连通的清洁管。

使用泵作为动力源，作业泵以及清洁泵的抽吸力强，可以有效对工艺腔室以及波纹管的内部进行抽气，提高抽气效率。

进一步地，作为优选，所述作业泵与所述清洁泵为同一泵。

将作业泵与清洁泵设置为同一泵，可以减少工件数量、降低成本。

另外，作为优选，在所述作业管和/或所述清洁管上设置有调节阀。

利用调节阀可以调节作业管和/或清洁管的通断以及流通量，从而可以灵活控制作业抽气组件以及清洁抽气组件的工作与否以及抽气速率，作业泵与清洁泵的抽气工作灵活多变。

进一步地，作为优选，所述半导体处理设备还包括控制器，所述作业抽气组件、清洁抽气组件以及调节阀均与所述控制器通信连接。

根据本方案，控制器的控制精准、快速，利用控制器来控制作业抽气组件、清洁抽气组件以及调节阀的动作，有利于提高作业抽气组件和清洁抽气组件的抽气效率以及提高调节阀的调节精度。

另外，作为优选，所述工艺腔室和/或所述波纹管内设置有用于检测粉尘浓度的粉尘浓度传感器，所述粉尘浓度传感器与所述控制器通信连接。

根据本方案，利用粉尘浓度传感器及时检测工艺腔室和/或波纹管内的粉尘的浓度并将检测结果反馈给控制器，控制器根据检测结果控制作业抽气组件和清洁抽气组件的通断以及抽气速率，提高作业抽气组件和清洁抽气组件的抽气效率。

另外，作为优选，所述清洁管中与所述波纹管连通的一端设置为不从所述波纹管的内底壁突出。

根据本方案，将清洁管与波纹管连通的一端设置为不从波纹管的内底壁突出，减少粉尘堆积，清洁泵得以有效清除波纹管内的粉尘，提高清洁抽气组件的清洁效率。

另外，作为优选，所述半导体处理设备还包括加热机构，所述加热机构构成为能够对所述波纹管进行加热。

根据本方案，利用加热机构对波纹管进行加热，提高波纹管的温度，减小波纹管与工艺腔室内部之间的温差，粉尘难以因冷凝而附着在波纹管内，而是以悬浮状态存在。悬浮的粉尘容易被抽离波纹管，进一步减少粉尘在波纹管内的堆积与附着，提高产品良率。

另外，作为优选，所述加热机构包括环绕所述波纹管设置的热循环部件，所述热循环部件包括用于通入热媒的进液口以及用于供热媒流出的出液口，所述进液口与热质源相连通。

根据本方案，热质源提供热媒，热媒进入热循环部件并进行流通，也即热媒环绕波纹管进行流通，热媒通过热辐射将热量传递给波纹管，提高波纹管的温度，避免粉尘因冷凝而附着在波纹管内。

附图说明

图1是现有技术中半导体处理设备的结构示意图；

图2是第一实施方式中作业抽气组件抽气时的结构示意图；

图3是第一实施方式中清洁抽气组件抽气时的结构示意图；

图4是第二实施方式中作业抽气组件抽气时的结构示意图；

图5是第二实施方式中清洁抽气组件抽气时的结构示意图；

图6是第三实施方式中加热机构与波纹管的结构示意图。

附图标记说明：

1、工艺腔室；11、基座；12、传动轴；13、波纹管；2、作业抽气组件；21、作业泵；22、作业管；3、清洁抽气组件；31、清洁泵；32、清洁管；4、调节阀；5、控制器；6、粉尘浓度传感器；7、加热机构；711、热循环部件；712、进液口；713、出液口；714、热质源。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本实用新型进行进一步的详细说明。附图中示意性地简化示出了半导体处理设备的结构等。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施方式一

本实用新型的第一实施方式提供了一种半导体处理设备，参见图2和图3所示，包括工艺腔室1、基座11、传动轴12、波纹管13以及作业抽气组件2，基座11位于工艺腔室1内。传动轴12的一端与基座11连接、另一端伸出工艺腔室1外并在贯穿波纹管13后与外部的驱动件(图中未示出)连接，驱动件驱动传动轴12进行上下运动或转动。在本实施方式中，驱动件可以是丝杠组件或者气缸组件，驱动件驱动传动轴12进行上下运动，丝杠组件和气缸组件均为现有技术，在此不做过多赘述。波纹管13与工艺腔室1的底部相连通，作业抽气组件2与工艺腔室1相连通，作业抽气组件2设置成能够自工艺腔室1抽出气体。

以对晶圆进行化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)处理为例，在工艺腔室1内的工艺过程的步骤具体为：将晶圆置于基座11上；驱动件驱动传动轴12上下运动，进而带动基座11以及基座11上的晶圆上下运动或者在其他实施方式中的驱动件驱动传动轴12转动，进而带动基座11以及基座11上的晶圆转动；波纹管13上下弹性伸缩，对工艺腔室1的底部进行密封；向工艺腔室1内通入工艺气体，对晶圆进行处理；作业抽气组件2自工艺腔室1向外抽气，实现工艺腔室1内工艺气体的流通；在对晶圆的加工处理结束后，作业抽气组件2继续自工艺腔室1向外抽气，清理工艺腔室1内残留的工艺气体以及工艺腔室1和波纹管13内的粉尘。

但是，作业抽气组件2清除波纹管13内粉尘的能力有限，仍然会有少量粉尘无法被清除而附着在波纹管13内。在下一次对工艺腔室1进行抽真空时，波纹管13内的粉尘又会被抽入工艺腔室1内部，污染工艺腔室1内部环境，影响半导体处理设备的正常运行，降低产品良率。

因此，本发明的半导体处理设备还包括与波纹管13的底部相连通的清洁抽气组件3，清洁抽气组件3设置成能够自波纹管13抽出气体。在停止对晶圆的加工后，清洁抽气组件3开始自波纹管13抽气，及时抽走工艺腔室1和波纹管13内的粉尘。由于粉尘集中堆积在波纹管13的底部附近，因此，设置清洁抽气组件3自波纹管13的底部抽气，可以更大程度地抽走波纹管13内的粉尘，减少粉尘的堆积与附着。堆积和附着在波纹管13内的粉尘减少，可以避免残留在波纹管13内的粉尘被抽入工艺腔室1内部而污染腔室，从而可以维持半导体处理设备的正常运行，提高产品良率。

具体参见图2所示，作业抽气组件2包括作业泵21以及将作业泵21与工艺腔室1连通的作业管22。在晶圆处理过程中，启动作业泵21，通过作业管22自工艺腔室1进行抽气，实现晶圆加工过程中的工艺气体的循环。清洁抽气组件3的构成和动作具体参见图3所示，清洁抽气组件3包括清洁泵31以及将清洁泵31与波纹管13的底部连通的清洁管32。在晶圆处理结束之后，停止作业泵21的工作，关闭作业管22，启动清洁泵31，通过清洁管32自波纹管13的底部进行抽气，抽出残留在工艺腔室1以及波纹管13内的粉尘。特别地，使用泵作为动力源，作业泵21以及清洁泵31的抽吸力强，可以有效对工艺腔室1以及波纹管13的内部进行抽气，提高作业泵21以及清洁泵31的抽气效率。此外，泵为常见产品，还具有易于获取、降低成本的优点。

若清洁管32与波纹管13连通的一端设置为从波纹管13的内底壁突出，在清洁管32突出的一端的外壁与波纹管13的内底壁之间容易堆积粉尘，该处的粉尘无法在负压抽气的作用下被有效清除。此时，将清洁管32与波纹管13连通的一端设置为不从波纹管13的内底壁突出，减少粉尘堆积，清洁泵31得以有效清除波纹管13内的粉尘，提高清洁抽气组件3的清洁效率。

在作业管22和/或清洁管32上还设置有调节阀4，利用调节阀4调节作业管22和/或清洁管32的通断，还能够通过对调节阀4的开度进行调整而对作业管22和/或清洁管32中气体的流通量进行调节，从而灵活控制作业抽气组件2以及清洁抽气组件3的工作与否以及抽气速率，提高抽气效率。

优选地，半导体处理设备还包括控制器5，作业抽气组件2、清洁抽气组件3以及调节阀4均与控制器5通信连接。控制器5具有控制精准、快速等优点，利用控制器5控制作业抽气组件2、清洁抽气组件3以及调节阀4的工作，可以提高作业抽气组件2和清洁抽气组件3的抽气效率以及提高调节阀4的调节精度。

优选地，工艺腔室1和/或波纹管13内设置有用于检测粉尘浓度的粉尘浓度传感器6，粉尘浓度传感器6与控制器5通信连接。在本实施方式中，粉尘浓度传感器6设置在波纹管13的底部，但也可以根据需要而设置在其他位置。粉尘浓度传感器6可以及时检测工艺腔室1和/或波纹管13内的粉尘的浓度并将测得的粉尘浓度以电信号的形式反馈给控制器5，控制器5根据该电信号来控制作业抽气组件2、清洁抽气组件3的通断以及抽气速率，提高作业抽气组件2和清洁抽气组件3的抽气效率。

实施方式二

本实用新型的第二实施方式提供了一种半导体处理设备，第二实施方式是对第一实施方式的进一步改进，未做特别说明的部分包括附图标记及文字描述，均与第一实施方式相同，在此不再赘述。

第二实施方式相对于第一实施方式的主要改进之处在于，在本实用新型的第二实施方式中，结合图4和图5来看，作业泵21与清洁泵31为同一泵(附图中，该泵使用21作为附图标记)，可以减少工件数量，降低成本。将作业泵21与清洁泵31设置为同一泵，还可以将通过作业管22以及清洁管32抽出的气体进行集中处理，简化后续工作。

实施方式三

本实用新型的第三实施方式提供了一种半导体处理设备，第三实施方式是对第一或第二实施方式的进一步改进，未做特别说明的部分包括附图标记及文字描述，均与第一或第二实施方式相同，在此不再赘述。

第三实施方式相对于第一或第二实施方式的主要改进之处在于，在本实用新型的第二实施方式中，结合图6来看，半导体处理设备还包括加热机构7，加热机构7构成为能够对波纹管13进行加热。在本实施方式中，加热机构7包括热循环部件711以及热质源714，热循环部件711环绕波纹管13设置，优选地，热循环部件711环绕在波纹管13的下半部分。热循环部件711包括用于通入热媒的进液口712以及用于供热媒流出的出液口713，进液口712与热质源714相连通。优选地，热质源714为热水源，易于获取、节能环保。

热质源714提供热媒，热媒进入热循环部件711并进行流通，也即热媒环绕波纹管13进行流通，热媒通过热辐射将热量传递给波纹管13，提高波纹管13内部的温度，从而减小波纹管13与工艺腔室1内部之间的温差，避免粉尘因冷凝而附着在波纹管13的内壁或者底壁，位于波纹管13内的粉尘以悬浮状态存在。悬浮在波纹管13内的粉尘容易在清洁抽气组件3的作用下被抽离波纹管13，进一步减少波纹管13内的粉尘，提高产品良率。

对于本领域技术人员来说，在本实用新型技术思想的范围内能够根据需要而对于上述控制方法的各个步骤进行删减或者顺序调整。

本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。

Claims (9)

1.一种半导体处理设备，包括工艺腔室、基座、传动轴以及波纹管，所述基座位于所述工艺腔室内，所述传动轴的一端与所述基座连接、另一端伸出所述工艺腔室外并贯穿所述波纹管，所述波纹管与所述工艺腔室的底部相连通，其特征在于，所述半导体处理设备还包括：

作业抽气组件，与所述工艺腔室相连通，所述作业抽气组件设置成能够自所述工艺腔室抽出气体；

清洁抽气组件，与所述波纹管的底部相连通，所述清洁抽气组件设置成能够自所述波纹管抽出气体。

2.根据权利要求1所述的半导体处理设备，其特征在于，所述作业抽气组件包括作业泵以及将所述作业泵与所述工艺腔室连通的作业管，所述清洁抽气组件包括清洁泵以及将所述清洁泵与所述波纹管的底部连通的清洁管。

3.根据权利要求2所述的半导体处理设备，其特征在于，所述作业泵与所述清洁泵为同一泵。

4.根据权利要求2或3所述的半导体处理设备，其特征在于，在所述作业管和/或所述清洁管上设置有调节阀。

5.根据权利要求4所述的半导体处理设备，其特征在于，所述半导体处理设备还包括控制器，所述作业抽气组件、清洁抽气组件以及调节阀均与所述控制器通信连接。

6.根据权利要求5所述的半导体处理设备，其特征在于，所述工艺腔室和/或所述波纹管内设置有用于检测粉尘浓度的粉尘浓度传感器，所述粉尘浓度传感器与所述控制器通信连接。

7.根据权利要求2、3、5或6中的任一项所述的半导体处理设备，其特征在于，所述清洁管中与所述波纹管连通的一端设置为不从所述波纹管的内底壁突出。

8.根据权利要求2、3、5或6中的任一项所述的半导体处理设备，其特征在于，所述半导体处理设备还包括加热机构，所述加热机构构成为能够对所述波纹管进行加热。

9.根据权利要求8所述的半导体处理设备，其特征在于，所述加热机构包括环绕所述波纹管设置的热循环部件，所述热循环部件包括用于通入热媒的进液口以及用于供热媒流出的出液口，所述进液口与热媒源相连通。