CN220731469U - 用于晶圆处理设备的吹扫装置及晶圆处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于晶圆处理设备的吹扫装置及晶圆处理系统，所述晶圆处理设备包括晶圆存储单元和晶圆处理单元，所述晶圆存储单元用于存储晶圆，所述晶圆处理单元用于对所述晶圆进行加工处理；所述吹扫装置包括：气源，所述气源用于提供惰性气体；流量控制阀，所述流量控制阀的进气口与所述气源连通，所述流量控制阀的出气口与所述晶圆存储单元连通；检测单元，所述检测单元用于对所述晶圆加工处理的进度进行检测；控制器，所述控制器与所述检测单元连接，用于根据所述检测单元的检测结果控制所述流量控制阀的开闭。根据本实用新型的用于晶圆处理设备的吹扫装置及晶圆处理系统能够显著降低惰性气体消耗，降低成本。

Description

用于晶圆处理设备的吹扫装置及晶圆处理系统

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，更为具体地，涉及一种用于晶圆处理设备的吹扫装置及晶圆处理系统。

背景技术

目前，在半导体产品制造过程中，晶圆处理设备通常需要从晶圆存储单元中取出未处理的晶圆进行工艺处理(例如扩散处理等)，再将处理后的晶圆放回晶圆存储单元中。在此过程中，通过吹扫装置持续使用惰性气体对晶圆存储单元进行吹扫，以使其保持低氧环境，避免晶圆长时间暴露在氧气中生成氧化膜。

然而，由于晶圆处理通常需要较长时间，此时晶圆存储单元中可能没有晶圆，持续对其进行吹扫无实际作用且会造成惰性气体的浪费，成本较高。

因此，需要进行改进，以至少部分地解决上述问题。

实用新型内容

在实用新型内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本实用新型的实用新型内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了至少部分地解决上述问题，根据本实用新型的第一方面，提供了一种用于晶圆处理设备的吹扫装置，所述晶圆处理设备包括晶圆存储单元和晶圆处理单元，所述晶圆存储单元用于存储晶圆，所述晶圆处理单元用于对所述晶圆进行加工处理；

所述吹扫装置包括：

气源，所述气源用于提供惰性气体；

流量控制阀，所述流量控制阀的进气口与所述气源连通，所述流量控制阀的出气口与所述晶圆存储单元连通；

检测单元，所述检测单元用于对所述晶圆加工处理的进度进行检测；

控制器，所述控制器与所述检测单元和所述流量控制阀连接，用于根据所述检测单元的检测结果控制所述流量控制阀的开闭。

示例性地，所述晶圆处理单元包括扩散炉和机械手；

所述扩散炉用于对晶圆进行扩散处理，所述机械手用于在所述晶圆存储单元和所述扩散炉之间传送扩散前和扩散后的晶圆。

示例性地，所述检测单元包括第一传感器、第二传感器和第三传感器；

所述第一传感器用于检测所述晶圆存储单元中的吹扫阀的开闭状态；

所述第二传感器用于检测所述扩散炉中的第一盖板的开闭状态，其中，所述第一盖板用于在扩散处理开始前封闭所述扩散炉的炉体；

所述第三传感器用于检测所述扩散炉中的真空开关阀的开闭状态。

示例性地，所述第一传感器为压力传感器或霍尔传感器，所述第二传感器为压力传感器、接近传感器或接触传感器，所述第三传感器为压力传感器或霍尔传感器。

示例性地，所述检测单元还包括第四传感器；

所述第四传感器用于检测所述扩散炉中的第二盖板的开闭状态，其中，所述第二盖板用于在所述扩散炉处于闲置状态时封闭所述扩散炉的炉体。

示例性地，所述第四传感器为压力传感器、接近传感器或接触传感器。

示例性地，所述检测单元还包括第五传感器；

所述第五传感器用于检测所述扩散炉中的晶舟的旋转状态。

示例性地，所述第五传感器为压力传感器。

示例性地，所述流量控制阀为电磁阀。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种晶圆处理系统，所述系统包括如上所述的吹扫装置。

根据本实用新型的用于晶圆处理设备的吹扫装置及晶圆处理系统，控制器可以根据晶圆的处理进度，适时地控制流量控制阀的开启以对晶圆存储单元进行吹扫或控制流量控制阀关闭以停止吹扫，无需在整个晶圆加工处理过程中持续保持吹扫状态，可以有效减少惰性气体的消耗，降低成本。

附图说明

通过结合附图对本实用新型实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中，相同的参考标号通常代表相同部件或步骤。

图1为本申请一实施例的晶圆处理设备的结构示意图；

图2为本申请一实施例的用于晶圆处理设备的吹扫装置的结构示意图。

附图标记说明：

100-晶圆存储单元；

200-晶圆处理单元，210-机械手，220-扩散炉；

310-气源，320-流量控制阀，330-检测单元，331-第一传感器，332-第二传感器，333-第三传感器，334-第四传感器，335-第五传感器，340-控制器。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本实用新型能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本实用新型的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在...上”、“与...相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在...上”、“与...直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本实用新型教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在...下”、“在...下面”、“下面的”、“在...之下”、“在...之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在...下面”和“在...下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本实用新型的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

为了彻底理解本实用新型，将在下列的描述中提出详细的结构，以便阐释本实用新型提出的技术方案。本实用新型的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本实用新型还可以具有其他实施方式。

下面参阅图1、2对本申请一实施例的用于晶圆处理设备的吹扫装置进行示例性说明。

参见附图1，在本申请实施例中，晶圆处理设备包括晶圆存储单元100和晶圆处理单元200，晶圆存储单元100用于存储晶圆，晶圆处理单元200用于对晶圆进行加工处理。晶圆存储单元100可以晶盒存放单元(Cassette Stock Unit，CSU)或其它合适的能够对处理前和处理后的晶圆进行存储的储存设备。在本申请实施例中，晶圆处理单元200包括扩散炉220和机械手210。扩散炉220用于对晶圆进行扩散处理，也即，在高温条件下对晶圆进行掺杂，即将元素磷、硼扩散入晶圆，从而改变和控制晶圆内杂质的类型、浓度和分布，以便建立起不同的电特性区域。机械手210用于在晶圆存储单元100和扩散炉220之间传送扩散前和扩散后的晶圆，也即，从晶圆存储单元100中取出扩散前的晶圆，并将其传送至扩散炉220(例如传送至扩散炉220的晶舟上)，扩散炉220完成扩散处理后，机械手210可以从扩散炉220(例如从扩散炉220的晶舟上)取出扩散处理后的晶圆，并将其传送至晶圆存储单元100。目前，常规的吹扫装置通常配置为在机械手210从晶圆存储单元100中取出扩散前的晶圆到机械手210将扩散处理后的晶圆传送至晶圆存储单元100的这段时间内，持续使用惰性气体(如氮气等)对晶圆存储单元100进行吹扫，以使其保持低氧状态。然而，在扩散炉220对晶圆进行处理的这段时间内，晶圆存储单元100中不存在晶圆，持续对其进行吹扫以使其保持低氧状态显然没有必要且会造成惰性气体的浪费。

参见附图2，在本申请实施例中，吹扫装置包括气源310、流量控制阀320、检测单元330和控制器340。气源310用于提供惰性气体，其可以为惰性气体储罐或其它合适的能够提供惰性气体的设备，该惰性气体可以为氮气或其它合适的惰性气体。流量控制阀320的进气口与气源310连通，流量控制阀320的出气口与晶圆存储单元100连通。流量控制阀320处于打开状态时，来自气源310的惰性气体可以通过流量控制阀320输入晶圆存储单元100，以对晶圆存储单元100进行吹扫，使其处于低氧状态；流量控制阀320处于关闭状态时，来自气源310的惰性气体无法通过流量控制阀320输入晶圆存储单元100。检测单元330用于对晶圆加工处理的进度进行检测。流量控制阀320可以为电磁阀或其它能够控制开闭的阀门。在本申请实施例中，晶圆加工处理的进度可以包括机械手210传送晶圆的进度和扩散炉220对晶圆进行扩散处理的进度。控制器340与检测单元330和流量控制阀320连接，用于根据检测单元330的检测结果控制流量控制阀320的开闭。也即，控制器340可以根据晶圆加工处理的进度适时地控制流量控制阀320的开启以对晶圆存储单元100进行吹扫(例如在机械手210传送晶圆的阶段控制流量控制阀320开启)或控制流量控制阀320关闭以停止吹扫(例如在扩散炉220对晶圆进行扩散处理的阶段控制流量控制阀320关闭)，而非在整个晶圆加工处理过程中持续保持吹扫状态，可以有效减少惰性气体的消耗，降低成本。控制器340可以为可编程逻辑控制器(PLC)、单片机或其它合适的控制器件。

参见附图2，在本申请实施例中，检测单元330包括第一传感器331、第二传感器332和第三传感器333。第一传感器331用于检测晶圆存储单元100中的吹扫阀(High PurgeValve)开闭状态。该吹扫阀为晶圆存储单元100中自带的吹扫阀，其进气口与气源310连通，其出气口与晶圆存储单元100连通，其用于通过惰性气体(如氮气等)对晶圆存储单元100进行吹扫。该吹扫阀被配置在晶圆加工处理过程开始时开启，也即，该吹扫阀打开后，机械手210才开始从将晶圆存储单元100中的扩散前的晶圆传送至扩散炉220。该吹扫阀的开启可以表征晶圆(未扩散的晶圆)传送过程的开始。该吹扫阀配置为工作预设时间后关闭或配置为在机械手210完成扩散前的晶圆的传送后关闭。该吹扫阀还配置为在扩散处理后的晶圆从扩散炉220传送至晶圆处理单元200时再次开启。第一传感器331可以为设置于吹扫阀上的压力传感器、霍尔传感器或其它合适的能够检测阀门开闭或阀门开度的传感器。第二传感器332用于检测扩散炉220中的第一盖板(Cap)的开闭状态，其中，第一盖板用于在扩散处理开始前封闭扩散炉220的炉体。具体地，扩散炉220的炉体具有用于对晶圆进行扩散处理的腔室和与该腔室连通的晶舟进口，第一盖板处于打开状态时，晶舟可以通过该晶舟进口进出该腔室。第一盖板在晶舟进入该腔室后处于关闭状态，封闭该晶舟进口，使该腔室处于封闭状态。第一盖板封闭扩散炉220的炉体后，扩散炉220才开始对晶舟上的晶圆进行扩散处理。也即，第一盖板的关闭可以表征扩散处理过程的开始，也即，表征晶圆传送过程的结束。第二传感器332可以为设置于第一盖板和/或炉体上的压力传感器、接近传感器、接触传感器或其它合适的能够检测盖板开闭状态的传感器。第三传感器333用于检测扩散炉220中的真空开关阀(Gate Valve)的开闭状态。真空开关阀的进气口与扩散炉220炉体的腔室连通，真空开关阀的出气口与诸如真空泵(或其它合适的用于抽真空的设备)连通。真空开关阀在扩散处理过程中处于打开状态，此时真空泵可以通过其对腔室抽真空；真空开关阀在扩散处理结束时处于关闭状态。真空开关阀的关闭可以表征扩散处理过程的结束。第三传感器333可以为设置于真空开关阀上的压力传感器、霍尔传感器或其它合适的能够检测阀门开闭或阀门开度的传感器。

控制器340与第一传感器331、第二传感器332和第三传感器333连接，控制器340可以在第一传感器331检测到吹扫阀打开(由关闭状态切换为打开状态)时，也即晶圆(扩散前的晶圆)传送过程开始时，控制流量控制阀320打开，以对晶圆存储单元100进行吹扫，以使其保持低氧状态；在第二传感器332检测到第一盖板关闭(由打开状态切换为关闭状态)时，也即晶圆传送过程结束扩散处理开始时，控制流量控制阀320关闭，以停止吹扫；在第三传感器333检测到真空开关阀关闭时，也即扩散处理结束时，控制流量控制阀320打开，以对晶圆存储单元100进行吹扫，以使其保持低氧状态；在第一传感器331再次检测到吹扫阀打开时，也即扩散后的晶圆传送至晶圆存储单元100时，控制流量控制阀320关闭，以停止吹扫。从而，本申请的吹扫装置可以在扩散炉220对晶圆进行扩散处理的过程中，通过控制流量控制阀320关闭停止吹扫，可以有效减少惰性气体的消耗，降低成本。

参见附图2，在本申请实施例中，检测单元330还包括第四传感器334，第四传感器334用于检测扩散炉220中的第二盖板的开闭状态，其中，第二盖板用于在扩散炉220处于闲置(idle)状态时封闭扩散炉220的炉体，也即，在扩散炉220处于闲置状态时，第二盖板(Shutter)处于关闭状态，封闭该晶舟进口，使该腔室处于封闭状态。第一盖板和第二盖板分别用于在对晶圆进行扩散处理和扩散炉220处于闲置状态时晶舟进口进行封闭。第二盖板处于打开状态时，第一盖板可以打开或封闭晶舟进口，以打开或封闭炉体。第二传感器332可以为设置于第二盖板和/或炉体上的压力传感器、接近传感器、接触传感器或其它合适的能够检测盖板开闭状态的传感器。控制器340与第四传感器334连接，控制器340可以在第一传感器331检测到吹扫阀打开(由关闭状态切换为打开状态)时，也即晶圆(扩散前的晶圆)传送过程开始时，控制流量控制阀320打开，以对晶圆存储单元100进行吹扫，以使其保持低氧状态；在第一传感器331检测到吹扫阀关闭后开始计时，计时达到预设时间(例如90分钟或其它合适的时间)后，若第四传感器334检测到第二盖板处于关闭状态(也即扩散炉220处于闲置状态，未正常对晶圆进行扩散处理)，则控制流量控制阀320关闭，停止吹扫，以避免不必要的氮气消耗。从而，本申请的吹扫装置可以在扩散炉220未正常对晶圆进行扩散处理时，通过控制流量控制阀320关闭停止吹扫，减少惰性气体的消耗，降低成本。

参见附图2，在本申请实施例中，检测单元330还包括第五传感器335，第五传感器335用于检测扩散炉220中的晶舟的旋转状态。在扩散炉220进行扩散处理时，晶舟处于旋转状态，扩散处理结束后，晶舟停止旋转，晶舟停止旋转后，晶舟上扩散后的晶圆即将进入传送状态，由机械手210传送至晶圆存储单元100。需要说明的，晶舟在真空开关阀关闭后，才会停止旋转。第五传感器335可以为设置于晶舟上的压力传感器或其它合适的能够对晶舟是否处于旋转状态进行检测的传感器。控制器340与第五传感器335连接，控制器340可以在第三传感器333检测到真空开关阀关闭时，也即扩散处理结束时，控制流量控制阀320打开，以对晶圆存储单元100进行吹扫，以使其保持低氧状态；当第五传感器335检测到晶舟旋转时，控制器340开始计时，计时达到预设时间(例如150分钟或其它合适的时间)后，控制器340控制流量控制阀320关闭，以停止吹扫。该预设时间大于扩散后的晶圆完全从扩散炉220传送至晶圆存储单元100的时间。在控制器340计时未达到该预设时间时，若第一传感器331检测到吹扫阀打开，则控制器340直接控制流量控制阀320关闭并停止吹扫。从而，本申请的吹扫装置通过在晶舟停止旋转且计时达到预设时间后控制流量控制阀320关闭停止吹扫，可以在晶圆完成扩散处理后且吹扫阀未正常开启(或第一传感器331异常)的情况下，及时关闭流量控制阀320，减少惰性气体的消耗，降低成本。

根据本申请实施例的吹扫装置，能够通过传感器单元有效检测晶圆加工处理的进度，并在晶圆传送过程中开启流量控制阀320对晶圆存储单元100进行吹扫，在扩散炉220对晶圆进行扩散处理时控制流量控制阀320关闭以停止吹扫，从而可以有效减少惰性气体的消耗，降低成本。本申请实施例的吹扫装置结构简单，成本较低，能够便捷地设置到现有的晶圆处理设备中。

本申请实施例还提供一种晶圆处理系统，晶圆处理系统包括如上所述的晶圆处理设备和吹扫装置。

尽管这里已经参考附图描述了示例实施例，应理解上述示例实施例仅仅是示例性的，并且不意图将本申请的范围限制于此。本领域普通技术人员可以在其中进行各种改变和修改，而不偏离本申请的范围和精神。所有这些改变和修改意在被包括在所附权利要求所要求的本申请的范围之内。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本申请的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本申请并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在对本申请的示例性实施例的描述中，本申请的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该本申请的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本申请要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如相应的权利要求书所反映的那样，其发明点在于可以用少于某个公开的单个实施例的所有特征的特征来解决相应的技术问题。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本申请的单独实施例。

本领域的技术人员可以理解，除了特征之间相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

应该注意的是上述实施例对本申请进行说明而不是对本申请进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。

Claims (10)

1.一种用于晶圆处理设备的吹扫装置，其特征在于，

所述晶圆处理设备包括晶圆存储单元和晶圆处理单元，所述晶圆存储单元用于存储晶圆，所述晶圆处理单元用于对所述晶圆进行加工处理；

所述吹扫装置包括：

气源，所述气源用于提供惰性气体；

流量控制阀，所述流量控制阀的进气口与所述气源连通，所述流量控制阀的出气口与所述晶圆存储单元连通；

检测单元，所述检测单元用于对所述晶圆加工处理的进度进行检测；

控制器，所述控制器与所述检测单元和所述流量控制阀连接，用于根据所述检测单元的检测结果控制所述流量控制阀的开闭。

2.根据权利要求1所述的吹扫装置，其特征在于，

所述晶圆处理单元包括扩散炉和机械手；

所述扩散炉用于对晶圆进行扩散处理，所述机械手用于在所述晶圆存储单元和所述扩散炉之间传送扩散前和扩散后的晶圆。

3.根据权利要求2所述的吹扫装置，其特征在于，

所述检测单元包括第一传感器、第二传感器和第三传感器；

所述第一传感器用于检测所述晶圆存储单元中的吹扫阀的开闭状态；

所述第二传感器用于检测所述扩散炉中的第一盖板的开闭状态，其中，所述第一盖板用于在扩散处理开始前封闭所述扩散炉的炉体；

所述第三传感器用于检测所述扩散炉中的真空开关阀的开闭状态。

4.根据权利要求3所述的吹扫装置，其特征在于，

所述第一传感器为压力传感器或霍尔传感器；

所述第二传感器为压力传感器、接近传感器或接触传感器；

所述第三传感器为压力传感器或霍尔传感器。

5.根据权利要求3所述的吹扫装置，其特征在于，所述检测单元还包括第四传感器；

所述第四传感器用于检测所述扩散炉中的第二盖板的开闭状态，其中，所述第二盖板用于在所述扩散炉处于闲置状态时封闭所述扩散炉的炉体。

6.根据权利要求5所述的吹扫装置，其特征在于，所述第四传感器为压力传感器、接近传感器或接触传感器。

7.根据权利要求3所述的吹扫装置，其特征在于，所述检测单元还包括第五传感器；

所述第五传感器用于检测所述扩散炉中的晶舟的旋转状态。

8.根据权利要求7所述的吹扫装置，其特征在于，所述第五传感器为压力传感器。

9.根据权利要求1所述的吹扫装置，其特征在于，所述流量控制阀为电磁阀。

10.一种晶圆处理系统，其特征在于，所述晶圆处理系统包括如权利要求1-9中任意一项所述的吹扫装置。