TWI579946B - 設備、半導體晶圓製程系統及半導體晶圓製造方法 - Google Patents

設備、半導體晶圓製程系統及半導體晶圓製造方法 Download PDF

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許家偉
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吳建承
王藍海
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Description

設備、半導體晶圓製程系統及半導體晶圓製造方法
本揭露係關於製程系統與製造方法,更特別地係關於半導體晶圓製程系統及製造方法。
在半導體晶圓的製造中,製造裝置包含進行不同製程的許多系統。每一系統具有對應的操作環境,例如,富含氧氣、缺氧、無氧、以及高真空環境。若操作環境有偏差,則會因而發生不想要的缺陷。例如,在薄膜製程中,非預期的氧化作用所造成的粒子可實質破壞半導體晶圓的量率。因此,需要受控良好的工作環境,以確保高品質產品的一致性。
相較於過往,現在的植球室(ball room)變得更大以容納更多裝置,因而工作環境控制對於現代半導體製造裝置極富挑戰。為了節省成本,通常將植球室維持在固定溫度與濕度,然而這對於在一些階段的半導體晶圓而言可能並不恰當。因此,在運送過程中通常將半導體晶圓容置在空間微小的容器中,或是排列整齊以防止任何的交互汙染。然而,無可避免的是在一些製程過程中,特別是在從開放容器轉移至製造裝置的過程中,半導體晶圓暴露於周遭環境或是空氣。因此,半導體晶圓上可能會形成非預期的缺陷,而通常難以追蹤其源 頭。在一些情況下,半導體晶圓停留在一環境超過預定的時間期間,亦即排列時間(queue time,Q-time),亦會增加非預期缺陷的機會。
綜上所述,特別是當需要打破氣密密封的容器時或是當晶圓已經在一環境中超過一段時間時,非常需要發展防止半導體晶圓缺陷的裝置或方法。
本申請案揭示內容的一些實施例係提供一種設備。設備包括本體、噴嘴、通氣孔、感測器以及控制器。本體包含表面。表面係用於接收半導體晶圓載體。噴嘴係位於表面上。噴嘴係經由氣體管線連接至氣體來源。噴嘴係用於將來自氣體來源的氣體輸出提供至半導體晶圓載體。半導體晶圓載體的表面包含覆蓋開口用於耦合噴嘴,而將氣體輸出提供至半導體晶圓載體,因而在半導體晶圓載體內產生實質無氧環境。通氣孔係位於該表面上。通氣孔使得氣體流出半導體晶圓載體。感測器係位於該本體內。感測器係用以監視半導體晶圓載體中的環境狀況。控制器係位於本體內。控制器係連接至感測器與控制閥。控制器係用於接收感測器所偵測的環境狀況並且基於環境狀況而調節控制閥,因而控制來自噴嘴的氣體輸出。
本申請案揭示內容的一些實施例係提供一種半導體晶圓製程系統。半導體晶圓製程系統包括負載埠以及介面裝置。負載埠係用於在負載埠的上表面接收半導體晶圓載體。介面裝置係位於負載埠與半導體製造裝置之間。負載埠與半導體製造裝置係連接至介面裝置的不同側壁。介面裝置係用於藉由自動機在半導體晶圓載體與半導體製造裝置之間傳送半導體晶圓。當半導體晶圓載體連結負載埠時,負載埠係用於經由噴嘴以氮氣清理半導體晶圓載體,因而在半導體晶圓載體內產生實質無氧環境。噴嘴係連接至介面裝置中的氣體來源。
本申請案揭示內容的一些實施例係提供一種製造半導體晶圓的方法。該方法包括裝載半導體晶圓載體至負載埠;監視該半導體晶圓載體中的氧氣濃度;以及藉由提供氮氣至該半導體晶圓載體中而將氧氣導離該半導體晶圓載體。
10‧‧‧半導體晶圓製程系統
100‧‧‧負載埠
101‧‧‧本體
102‧‧‧表面
104‧‧‧噴嘴
106‧‧‧通氣孔
108‧‧‧氣體來源
110‧‧‧氣體管線
112‧‧‧控制閥
114‧‧‧控制器
116‧‧‧感測器
118‧‧‧排氣管
120‧‧‧排氣緩衝器
122‧‧‧前方管線
124‧‧‧散射器
126‧‧‧過濾器
128‧‧‧抽吸單元
130‧‧‧負載埠門
200‧‧‧半導體晶圓載體
202‧‧‧門
204‧‧‧第一覆蓋開口
206‧‧‧第二覆蓋開口
208‧‧‧覆蓋開口
2082‧‧‧振片
300‧‧‧介面裝置
302‧‧‧自動機
304‧‧‧排氣開口
308‧‧‧門開啟器
400‧‧‧半導體製造裝置
402‧‧‧腔室
404‧‧‧門
以下附隨圖式係說明一或多個實施例,其係作為例示而非用以限制本發明,在全文中,相同的元件具有相同的元件符號。除非特別聲明,本申請案中的圖式並非依比例繪示。
圖1係根據本揭露揭示內容的一些實施例說明具有設備之半導體晶圓製程系統的部分橫切面圖式。
圖2係根據本揭露揭示內容的一些實施例說明具有設備之半導體晶圓製程系統的部分橫切面圖式。
圖3A至圖3D係根據本揭露揭示內容的一些實施例說明具有設備之半導體晶圓製程系統的部分圖式。
圖4係根據本揭露揭示內容的一些實施例說明設備之操作方法的流程圖。
圖5A至圖5C係根據本揭露揭示內容的一些實施例說明設備在不同階段進行方法的橫切面圖式。
圖6係根據本揭露揭示內容的一些實施例說明半導體晶圓製程系統的圖式。
圖7係根據本揭露揭示內容的一些實施例說明設備的操作方法之流程圖。
圖8A至圖8C係根據本揭露揭示內容的一些實施例說明裝設備在不同階段進行方法的橫切面圖式。
圖9係根據本揭露揭示內容的一些實施例說明設備之操作方法的 流程圖。
在不同的圖式中,相同的元件符號係代表相同的元件。
以下詳細說明本申請案揭示內容之實施例的製作與使用。然而,應理解實施例提供許多可應用的發明概念,其可實施於廣泛的特定內容中。本申請案所討論的特定實施例僅係用以說明製作與使用實施例的特定方式,並非用於限制本申請案揭示內容的範圍。
在本申請案的實施例中,相同的元件符號係用以表示相同的元件。實施例與附隨圖式係用以詳細說明本申請案揭示內容。在圖式與說明中,相同的元件符號係用以代表相同的部分。在圖式中,將形狀與厚度誇大用以清楚說明與便於理解。此說明內容特別係關於形成部分本申請案之裝置的元件、或是與本申請案之裝置更直接合作的元件。應理解未特別顯示或是描述的元件可為各種形式。在本申請案的說明書中,「一實施例」係指與實施例相關之所描述的特定特徵、結構或是特性係包含於至少一實施例中。因此,在本申請案的說明書中,「一實施例」並非皆指相同的實施例。再者,可在一或多個實施例中,用任何合適的方式結合特定的特徵、結構或是特性。應理解以下的圖式並非依比例繪示,這些圖式僅係用作為說明之用。
在圖式中,在不同圖式中,相同的元件符號係用以表示相同或是相似的元件,以及本申請案的實施例係例示與說明本發明之內容。圖式並非依比例繪示,在一些例子中,誇大與/或簡化的圖式係僅作為說明之用。該技藝中具有通常技術者可理解基於以下說明之本發明的實施例,本發明可有許多可能的應用與變化。
應理解當指稱元件係在另一元件「上」時,其可為直接在另一元件上,或是可有其他中間元件存在。相對地,當指稱元件係「直 接」在另一元件上時,則無任何中間元件存在。
應理解若非清楚表示,則單數「一」亦包含複數。再者,本申請案所使用之相對語詞例如「底部」與「頂部」可描述圖式所示之一元件與另一元件的關係。
應理解描述元件位在其他元件「下方」或「之下」,該元件之位向可在該其他元件「上方」或「之上」。因此,例示語詞「下方」或「之下」可包括上方與下方之位向。
除了特別定義之外,本申請案使用的所有語詞(包含技術與科學用語)具有與本申請案揭示內容所屬之該技藝中具有一般技術者通常理解的相同意義。可更理解的是例如一般所使用的字典中定義的語詞應解讀為與本申請案揭示內容中具有一致的意義,除非特別定義於本申請案中,否則不應解讀為理想化或是過度正式的意思。
圖1係根據本揭露揭示內容的一些實施例說明具有設備之半導體晶圓製程系統的部分橫切面圖式。
參閱圖1,提供負載埠100。負載埠100具有本體101與表面102,用以接收半導體晶圓載體200。藉由例如懸吊式升降運送(overhead hoist transfer,OHT)系統(未繪示),半導體晶圓載體200在不同的負載埠或是半導體晶圓製程系統之間移動。例如,OHT系統係用以從一負載埠的上表面抓住與升起半導體晶圓載體,並且將半導體晶圓載體移動至另一載體埠的上表面而被接收。在一些實施例中,用中央控制單元遙控OHT系統,因而兩個半導體晶圓載體可同時抵達一台或站。
參閱圖1,半導體晶圓載體200係用以接收與容置半導體晶圓W,而使得半導體晶圓W在不同的負載埠或半導體晶圓製程系統(未繪示)之間移動。在本揭露揭示內容的一些實施例中,該半導體晶圓載體200係晶圓盒(pod)。在一些實施例中,半導體晶圓載體200係設計為前開式介面機械標準(Front-Opening Interface Mechanical Standard, FIMS)系統所操作的前開式晶圓盒(Front Opened Unified Pod,FOUP)。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,負載埠100在表面102上具有噴嘴104以及通氣孔106或是通氣埠。噴嘴104係用以提供氣體,該氣體從氣體來源108輸出並經由氣體管線110至半導體晶圓載體200中。此外,通氣孔106係用以引導氣體離開半導體晶圓載體200。在一些實施例中,提供至半導體晶圓載體200中的氣體係鈍氣。鈍氣用以降低半導體晶圓載體200容置的半導體晶圓W上發生不想要的缺陷之可能性。在一些實施例中,所提供的氣體為氮氣。在噴嘴104提供氣體至半導體晶圓載體200之前,半導體晶圓載體200中的氧氣濃度在某一程度。在噴嘴104提供氣體之後,藉由提供至或流通至半導體晶圓載體200中的氣體,淨化或是置換半導體晶圓載體200中的空氣及/或氣體,並且在半導體晶圓載體200中產生實質無氧環境。本揭露揭示內容所使用的「實質無氧環境」一詞係定義氧氣濃度低於約5.0%至約10.0%的環境。在特定實施例中,本揭露揭示內容所使用的「實質無氧環境」一詞係定義氧氣濃度低於約3.0%的環境。在一些實施例中,「缺氧(oxygen poor)」一詞係本揭露揭示內容中取代「實質無氧環境」的另一定義。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,噴嘴104係經由氣體管線110連接至氣體來源108。氣體來源108係於負載埠內。在特定實施例中,氣體來源108係位於負載埠的外部,並且用於經由氣體管線110而連接至噴嘴104。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,氣體來源108係用以持續提供氣體經由噴嘴104至半導體晶圓載體200中。在一些實施例中,負載埠100包含控制閥112,用於操控提供至半導體晶圓載體200的氣體。例如,控制閥112係用以控制所提供氣體之流速或流量。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,負載埠100包含連接至控制閥112的控制器114。控制器114係用以控制控制閥112,因而操控噴嘴104的輸出。例如,將控制器114編程,使得當負載埠100接收半導體晶圓載體200時,氣體輸出一段預定期間。在一些實施例中,手動調節控制器114,因而操控從噴嘴104輸出的不同形式之氣體。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,負載埠100包含連接至控制器114的感測器116。感測器116係位於接近通氣孔106,用以監視半導體晶圓載體200內的環境狀況。在一些實施例中,感測器116係連接至排氣管118,其連接通氣孔106與排氣緩衝器120。而後,排氣緩衝器120連接至前方管線122,用以將從半導體晶圓載體200排出的氣體導引離開負載埠100。據此,感測器116係用以偵測從半導體晶圓載體200排出的氣體之環境狀況。在一些實施例中,感測器116係連接至偵測管,其延伸至半導體晶圓載體200的內部空間中。在一些實施例中,感測器116係設置接近噴嘴104,用以偵測噴嘴104輸出之氣體的環境狀況。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,控制器114接收感測器116所偵測的環境狀況。而後,控制器114基於該環境狀況而調節控制閥112,因而操控噴嘴104所提供的輸出。換言之,載接收來自感測器116的環境狀況之後,控制器114比較該環境狀況與記憶體中所儲存的預定值。當環境狀況達到、通過或是低於特定值時,控制器114係用於反應且調節控制閥112,因而操控噴嘴104的輸出。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,感測器116係包含位於噴嘴104附近的流體計。流體計係用以監視從噴嘴104輸出的氣體之流速。流速超過預定值的氣體可能影響半導體晶圓載體200中的晶圓W之穩定性。例如,超過預定限制的流速可能造成晶圓W晃動,其可能造成晶圓W的缺陷,因而影響最終量率。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,感測器116係包含濕度感測器,其係設置接近通氣孔106。在一些實施例中,感測器116係位在氣體流經通氣孔106的方向上之通氣孔106的下游。濕度感測器係用於監視半導體晶圓載體200中的溼度程度。在一些實施例中,當半導體晶圓載體200中的溼度程度大於約20%時,控制器114係用以調節控制閥112,以提供氣體輸出,因而依需要清理半導體晶圓載體200,以維持半導體晶圓載體200內所欲之狀況。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,感測器116係包含氧氣感測器,其係設置接近通氣孔106。在一些實施例中,感測器116係位於氣體流經通氣孔的方向上之通氣孔106的下游。氧氣感測器係用以監視半導體晶圓載體200中的氧氣濃度。氧氣感測器為化學氧氣感測器或式光學氧氣感測器。在一些實施例中,當半導體晶圓載體200中的氧氣濃度大於約2%時,控制器114係用於調節控制閥112,以提供氣體輸出因而清理半導體晶圓載體200。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,感測器116為壓力感測器。壓力感測器係用於監視半導體晶圓載體200中的壓力程度或是半導體晶圓載體200的內部空間與外部氣壓之間的壓力差。在一些實施例中,半導體晶圓載體200的內部空間與外部氣壓之間的壓力差約為500帕(Pa)至約-500Pa。
圖2係根據本揭露揭示內容的一些實施例說明具有設備之半導體晶圓製程系統的部分橫切面圖。
參閱圖2,在一些實施例中,負載埠100包含在噴嘴104上的散射器124。散射器124係用於提供更均勻的氣體輸出至半導體晶圓載體200中。散射器124亦提供另一功能,調節噴嘴104輸出氣體之氣流方向、速度或是速率。據此,維持半導體晶圓載體200中的晶圓W之穩定性。在一些實施例中,散射器124係位於噴嘴104上方。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,負載埠100包含噴嘴104中的過濾器126。過濾器126係用於減少氣體輸出中的粒子或汙染。在一些實施例中,過濾器126為化學過濾器,用於移除從氣體來源108導入之氣體中所含有的化學汙染。在一些實施例中,過濾器126包含活性碳過濾器。在一些實施例中,過濾器係位於氣體流經噴嘴的方向之噴嘴的上游。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,負載埠100包含在通氣孔106的抽吸單元128。抽吸單元128係用於藉由提供吸力將半導體晶圓載體200的氣體抽出而將半導體晶圓載體200抽真空。在一些實施例中,抽吸單元128為幫浦。在一些實施例中,抽吸單元為風扇。
圖3A至圖3D係根據本揭露揭示內容的一些實施例說明具有設備之半導體晶圓製程系統的部分圖式。
參閱圖3A與圖3B,根據本揭露揭示內容的一些實施例,提供負載埠100與對應的半導體晶圓載體200。在圖3A與圖3B中,提供負載埠100的俯視圖以及半導體晶圓載體200的仰視圖。
參閱圖3A,根據本揭露揭示內容的一些實施例,負載埠100的表面102包含噴嘴104與通氣孔106。半導體晶圓載體200的底部表面包含對應於噴嘴104的第一覆蓋開口204以及對應於通氣孔106的第二覆蓋開口206。通常,覆蓋開口提供半導體晶圓載體200的內部空間與外部氣壓之間的障蔽。在一些實施例中,覆蓋開口204、206包含自動回復機制,其可允許噴嘴104或通氣孔106穿過,以及當噴嘴104或通氣孔106不存在時,返回至其先前狀況以密封半導體晶圓載體200。換言之,當負載埠100接收半導體晶圓載體200時,噴嘴104與通氣孔106可使用覆蓋開口。據此,形成通道,而通道用於將氣體經由例如噴嘴104而導入半導體晶圓載體200中,以及經由例如通氣孔106而將氣體導出半導體晶圓載體200外。換言之,藉由噴嘴104將氣體經由第一覆 蓋開口204導入至半導體晶圓載體200中,以及藉由通氣孔106將氣體經由第二覆蓋開口206導出半導體晶圓載體200外。
參閱圖3B,根據本揭露揭示內容的一些實施例,負載埠100的表面102包含兩個噴嘴104與兩個通氣孔106。半導體晶圓載體200的底部表面包含覆蓋開口208,其係對應於噴嘴104與通氣孔106。當負載埠100接收半導體晶圓載體200時,噴嘴104係用於提供氣體至半導體晶圓載體200中,以及通氣孔106係用於將氣體導出半導體晶圓載體200。
圖3C係半導體晶圓載體200固定在負載埠100上的俯視圖,負載埠100被半導體晶圓載體200擋住而未繪示。在本揭露揭示內容的一些實施例中,當被負載埠100接收時,負載埠的噴嘴104與通氣孔106可使用半導體晶圓載體200的覆蓋開口208。據此,氣體經由噴嘴104而被導入至半導體晶圓載體200中,以及氣體經由通氣孔106而被導出半導體晶圓載體200。在一些實施例中,噴嘴104設置在氣體輸出的路徑不會直接被晶圓W擋住的位置。
根據本揭露揭示內容,圖3D的上部係說明固定在負載埠100上的半導體晶圓載體200之部分側視圖。根據本揭露揭示內容,圖3D的下部係說明固定在負載埠100上的半導體晶圓載體200之部分俯視圖(負載埠100係在半導體晶圓載體200下方,因而被擋住)。僅繪示一個覆蓋開口208與噴嘴104。為了清楚表達,省略其他覆蓋開口208與通氣孔106。
參閱圖3D,覆蓋開口208具有至少兩個振片2082。在一些實施例中,覆蓋開口208具有四個振片2082。當負載埠100接收半導體晶圓載體200時,振片2082經配置以可被噴嘴104進入。當半導體晶圓載體200未放置在負載埠100上時,振片2082係彼此緊密(例如,氣密)接觸。據此,振片2082關閉覆蓋開口208,防止半導體晶圓載體200外部 的空氣或是氣體進入半導體晶圓載體200的內部容積或是空間。當半導體晶圓載體200被放在負載埠100上時,噴嘴104係用於推進與分離振片2082。當半導體晶圓載體200放置在負載埠100上時,噴嘴104推進穿過振片2082,在半導體晶圓載體200與負載埠100之間建立通道或是流徑。經由噴嘴104,提供鈍器或氮氣,以於半導體晶圓載體200中產生實質無氧環境。在一些實施例中,覆蓋開口208包含用於密封半導體晶圓載體200的膜。膜通常是無法被進入的,但當提供壓力時,氣體可穿過該膜。例如,當噴嘴104提供之對抗該膜的氣體壓力達到特定值時,該氣體可流過或是經由該膜至半導體晶圓載體200中。
圖4係根據本揭露揭示內容說明設備之操作方法的流程圖。
參閱圖4,在操作S102中,半導體晶圓載體裝載於負載埠。在操作S104中,監視半導體晶圓載體中的氧氣濃度。在操作S106中,藉由提供氮氣至半導體晶圓載體中,而除去氧氣。對應於流程圖中的操作之作用圖式,以下將更詳細討論圖4的各種操作。
圖5A至圖5C係根據本揭露揭示內容的一些實施例說明設備在進行方法之不同階段的橫切面圖式。
在圖5A中,負載埠100接收半導體晶圓載體200。氣體來源108中的氮氣尚未提供至半導體晶圓載體200中。在一些實施例中,感測器116偵測半導體晶圓載體100中的環境狀況,並且將所偵測的環境狀況傳送至控制器114。
在圖5B中,控制器114調節控制閥112,因而操控噴嘴104,以提供氮氣至半導體晶圓載體200中。提供氮氣而將半導體晶圓載體200中的氧氣排出,或是半導體晶圓載體200中的氧氣經由通氣孔106而移除並且進入排氣緩衝器120。在一些實施例中,每當半導體晶圓載體200固定在負載埠100上時,控制器114將氮氣流入或是排入半導體晶圓載體200達一段預定期間。在一些實施例中,控制器114係用於接收感測 器116所偵測的環境狀況。控制器114比較該環境狀況與預定值,並且判斷是否發生特定事件。例如,特定事件為氧氣濃度超過2%或是濕度超過20%。響應特定事件的發生,控制器114藉由操控控制閥112而調節氣體來源108提供的氮氣。
在圖5C中,持續提供氮氣至半導體晶圓載體200中。藉由提供氮氣,排除半導體晶圓載體200中的氧氣或是經由通氣孔106移除半導體晶圓載體200中的氧氣。所排出的氣體包含氧氣與氮氣,其進入排氣緩衝器並且經由前方管線122引導至負載埠100外。據此,在半導體晶圓載體200中,產生實質無氧環境。在一些實施例中,實質無氧環境的氧氣濃度低於約3%。在一些實施例中,實質無氧環境的氧氣濃度係接近約0.0%。
圖6係根據本揭露揭示內容的一些實施例說明半導體晶圓製程系統。
參閱圖6,提供在負載埠100與半導體製造裝置400之間具有介面裝置300的半導體晶圓製程系統10。負載埠100與半導體製造裝置400連接介面裝置300的不同側壁。在一些實施例中,負載埠100與半導體製造裝置400係連接或是附接至介面裝置300的對立側壁。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,半導體製造裝置400係代表半導體晶圓製造工具的負載鎖定室(load lock chamber)。雖然未詳細繪示,負載鎖定室400包含可被完全密封的腔室402以及位在腔室402背部的門404,使得半導體晶圓或是半導體晶圓匣被導入腔室402中。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,介面裝置300係設計用於進行各種製程,例如,半導體晶圓負載製程以及半導體晶圓傳輸製程。例如,介面裝置300係藉由自動機(robot)302,將從負載埠100上半導體晶圓載體200的半導體晶圓W載至半導體製造裝置400。介面裝置300的底部表面包含排氣開口304,用於排出來自介面裝置300的內部 空間的氣體(例如氧氣或氮氣)。排氣開口304係連接至前方管線306,其係用以將氣體導離介面裝置300。在一些實施例中,在排氣開口304上設置幫浦,以提供抽吸力用於將介面裝置300的內部空間抽真空。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,負載埠100係用以在負載埠100的上表面102接收半導體晶圓載體200。半導體晶圓載體200的側壁具有門202。負載埠100支撐半導體晶圓載體200,並且使半導體晶圓載體200的門202與負載埠門130緊密接觸。在一些實施例中,門202係與負載埠門130閂在一起。在接近負載埠100處,提供用於開與關半導體晶圓載體200的門之門開啟器308。由於門202與負載埠門130緊密連結,因而門開啟器308同時開啟半導體晶圓載體200的門202與負載埠門130。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,當連結負載埠100時,半導體晶圓製程系統10包含噴嘴104,噴嘴104於連結負載埠100時清理半導體晶圓載體200。噴嘴104係連接填充氮氣的氣體來源108。當經由噴嘴101將氮氣導入半導體晶圓載體200時,在半導體晶圓載體200中產生實質無氧環境。在一些實施例中,氣體來源108係設置於負載埠100。在一些實施例中,氣體來源108係設置於介面裝置300。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,負載埠100包含通氣孔106,用於將氣體導出半導體晶圓載體200。在通氣孔106下方,負載埠的本體包含排氣緩衝器120。據此,從半導體晶圓載體200導出的氣體流入排氣緩衝器120,其係連接至前方管線122。前方管線122係用於將氣體導離半導體晶圓製程系統10。在一些實施例中,前方管線122係連接至介面裝置300的前方管線306。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,半導體晶圓製程系統10包含連接噴嘴104與氣體來源108的氣體管線110。噴嘴104係用於接收來自氣體來源108的氮氣。在噴嘴104與氣體來源108之間,提供控制閥 112。控制器114連接至控制閥112,用於調節控制閥112。據此,控制器114係用於控制經由噴嘴104提供的氮氣流動。例如,每當負載埠100接收半導體晶圓載體200時,控制器114使得噴嘴104提供氮氣達一段預定期間。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,半導體晶圓製程系統10包含連接至控制器114的感測器116。感測器116係設置於接近通氣孔106的負載埠110,並且用於監視半導體晶圓載體200中的環境狀況。感測器116進一步用於將該環境狀況傳送至控制器114。控制器114比較該環境狀況與預定值,並且判斷是否已經發生特定事件。例如,該特定事件為氧氣濃度超過2%或是濕度超過20%。根據該判斷,控制器114調節控制閥112,以操控噴嘴104所提供的氮氣。
應注意雖然像是氣體來源108、氣體管線110、控制閥112、控制器114、感測器116、排氣緩衝器112等的元件是提供於負載埠110內,但並不以此為限。在一些實施例中,一或多個前述元件係位於介面裝置300中。在一些實施例中,部分的元件係位於負載埠100中,剩餘的元件係位於介面裝置300中。此外,前述元件可為該技藝中具有通常技術者認為適合的任何配置。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,感測器116為濕度感測器。濕度感測器係用於監視半導體晶圓載體200中的溼度程度。在一些實施例中,當半導體晶圓載體200中的溼度程度係高於約20%時,控制器114係用於調節控制閥112而經由噴嘴104提供氮氣至半導體晶圓載體200中。據此,在半導體晶圓載體200中,產生實質無氧環境。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,感測器116為氧氣感測器。氧氣感測器係用於監視半導體晶圓載體200中的氧氣濃度。氧氣感測器為化學氧氣感測器或是光學氧氣感測器。在一些實施例中,當半導體晶圓載體200中的氧氣濃度超過約2%時,控制器114係用於調節控 制閥112而經由噴嘴104提供氮氣至半導體晶圓載體200中。據此,在半導體晶圓載體200中,產生實質無氧環境。
在本揭露揭示內容的一些實施例中,當門開啟器308開啟門202時,氮氣被導入至半導體晶圓載體200中。換言之,當半導體晶圓載體200內的微小環境破壞時,控制器114接收來自感測器116之環境狀況的改變,並且據以操控噴嘴104之氮氣輸出。在一些實施例中,當門202關閉且關緊時,氮氣被導入至半導體晶圓載體200中。例如,控制器接收來自半導體製程階段的半導體晶圓載體200之Q-時間資訊而非目前的時間資訊。如果Q-時間達到預定值,會產生警告訊息,以及控制器114操控噴嘴104之氮氣輸出。據此,在半導體晶圓載體200中維持實質無氧環境。
圖7係根據本揭露揭示內容的一些實施例說明設備的操作方法之流程圖。
參閱圖7,在操作S202中,半導體晶圓載體係裝載於負載埠。在操作S204中,監視半導體晶圓載體中的環境狀況。在操作S206中,基於該環境狀況而判斷是否已經發生特定事件。例如,如果判斷出半導體晶圓載體100中的氧氣濃度超過預定值,則藉由提供氮氣至半導體晶圓載體中而排出氧氣。對應於流程圖中的操作之作用圖式,以下將更詳細討論圖7的各種操作。
圖8A與圖8B係根據本揭露的一些實施例說明設備於進行方法之不同階段的橫切面圖式。
參閱圖8,半導體晶圓載體200放下或定位在負載埠100上。初始時,氣體來源108中的氮氣未供應至半導體晶圓載體200中。在一些實施例中,感測器116監視半導體晶圓載體200中的環境狀況,並且傳送所偵測的環境狀況至控制器114。
參閱圖8B,控制器114提供氮氣至半導體晶圓載體200中。例 如,在一些實施例中,每當半導體晶圓載體200裝載或定位在負載埠100上時,控制器114係用於提供氮氣。或者,在本揭露揭示內容的一些實施例中,控制器114比較環境狀況資訊與預定值,並且判斷是否已經發生特定事件。例如,特定事件為氧氣濃度超過2%或是濕度程度超過20%。響應特定事件的發生,控制器114藉由操控控制閥112而調節氣體來源108提供的氮氣。因此,經由噴嘴104將氮氣提供至半導體晶圓載體200中。經由通氣孔106將氧氣排出半導體晶圓載體200。在一些實施例中,藉由門開啟器308開啟半導體晶圓載體200的門202。據此,經由開啟的門202,排除或是排出半導體晶圓載體200中的氧氣。
在圖8C中,持續提供氮氣至半導體晶圓載體200中。藉由將氮氣導入半導體晶圓載體200中,經由通氣孔106排除或是移除半導體晶圓載體200中的氧氣。在一些實施例中,通氣孔106並非位於半導體晶圓載體200的底部。例如,通氣孔106係位在半導體晶圓載體200的側邊上。排出的氣體包含氧氣與氮氣,其進入排氣緩衝器並且經由前方管線122而流出負載埠100。在一些實施例中,排出的氣體經由開啟的門202從半導體晶圓載體200散出或是釋出。據此,在半導體晶圓載體200中產生或是形成實質無氧環境。在一些實施例中,實質無氧環境的氧氣濃度低於約3%。在一些實施例中,實質無氧環境的氧氣濃度係接近約0.0%。除此之外,半導體晶圓載體200中產生的環境濕度程度係在約5%至10%之間。在產生實質無氧環境之後,只要門202未關閉,則持續提供氮氣至半導體晶圓載體200中。或者,響應於感測器116偵測之更新的環境狀況,控制器114係用於調節控制閥112以及停止噴嘴104進一步提供氮氣至半導體晶圓載體200中。因此,在一些實施例中,當控制器114判斷出有特定事件發生時,重新再導入氮氣至半導體晶圓載體200中,因而在半導體晶圓載體200中維持實質無氧環 境。
圖9係根據本揭露揭示內容的一些實施例說明設備的操作方法之流程圖。
參閱圖9,在操作S302中,從先前的半導體晶圓製程階段查詢Q-時間。在先前的半導體晶圓製程階段處理半導體晶圓並且半導體晶圓離開該先前半導體晶圓製程階段之後,將Q-時間分配至半導體晶圓。Q-時間資訊記錄在中央控制系統的記憶體中。Q-時間代表半導體晶圓已經持續未被處理的期間。定期地,半導體晶圓需要被處理,重設Q-時間。在一些實施例中,如果Q-時間超過特定值,則半導體晶圓製造製成的最終產物的量率會受到影響。
在操作S304中,控制器比較Q-時間並且判斷Q-時間是否大於預定值。例如,高Q-時間係指半導體晶圓已經持續在某環境狀況太長時間,並且很可能在半導體晶圓上形成不想要的缺陷。
在操作S306中,如果控制器判斷Q-時間係大於預定值,則控制器操控噴嘴提供氮氣至半導體晶圓載體中,因而重設Q-時間。藉由導入氮氣,在半導體晶圓載體中,產生實質無氧環境。據此,降低半導體晶圓上形成不想要的缺陷之機會。在一些實施例中,控制器控制噴嘴與氣體來源之間的控制閥,以操控氮氣輸出。在一些實施例中,控制器接收多重資訊,作為是否起始導入氮氣至半導體晶圓載體中的多參數之判斷。此資訊包含Q-時間、氧氣濃度、壓力程度、濕度程度以及其他。
在一些實施例中,提供具有本體與表面用於接收半導體晶圓載體的設備。在該表面上提供噴嘴,該噴嘴經由氣體管線連接至氣體來源。半導體晶圓載體的底部具有覆蓋開口,用於供噴嘴使用。換言之,當該設備接收半導體晶圓載體時,形成將氣體導入半導體晶圓載體中的通道或是流徑。噴嘴係用於將氣體來源的氣體輸出提供至導體 晶圓載體,因而清理半導體晶圓載體。因此,在半導體晶圓載體內產生實質無氧環境。在該設備的該表面上提供通氣孔,用於將氣體導離半導體晶圓載體。
在一些實施例中,在設備的本體內提供感測器,該感測器係用於監視半導體晶圓載體中的環境狀況。在該本體內提供控制器。控制器係連接至感測器與控制閥。控制器係基於來自感測器所接收的環境狀況而調整控制閥,而操控噴嘴提供的氣體輸出。
在一些實施例中,氣體輸出為鈍氣。在一些實施例中,氣體輸出為氮氣。
在一些實施例中,在噴嘴處提供散射器。散射器係用於調整流向、流速或是噴嘴輸出氣體的速度。在一些實施例中,散射器使得噴嘴提供更均勻的氣體輸出。在一些實施例中,過濾器係位於噴嘴中。
在一些實施例中,在通氣孔處或是其下游,提供抽吸單元。抽吸單元係用於將半導體晶圓載體抽真空。在一些實施例中,抽吸單元係連接至控制閥,該控制閥基於感測器所偵測的環境狀況而操控該抽吸單元。
在一些實施例中,感測器為流體計,其係接近噴嘴或是位於噴嘴的上游,用於監視氣體輸出的流速。在一些實施例中,感測器為濕度感測器,其係接近通氣孔或是位於通氣孔的下游,用於監視半導體晶圓載體中的溼度程度。在一些實施例中,感測器為氧氣感測器,其係接近通氣孔或是位於通氣孔的下游,用於監視半導體晶圓載體中的氧氣濃度。在一些實施例中,感測器為壓力感測器,用於監視半導體晶圓載體中的壓力程度。
在一些實施例中,提供具有負載埠的半導體晶圓系統。在一些實施例中,負載埠係連接至介面裝置的側壁,以及負載埠的表面係用於接收半導體晶圓載體,其中該表面係水平或是實質水平表面。介面 裝置係位於負載埠與半導體製造裝置之間。半導體製造裝置係連接至介面裝置的側壁,該側壁係不同於負載埠的側壁。介面裝置包含自動機(robot),用於在半導體晶圓載體與半導體製造裝置之間轉移半導體晶圓。負載埠包含噴嘴,其係連接至位於介面裝置內或外部的氣體來源,並且用於當半導體晶圓載體連結負載埠或是位於負載埠十,以氮氣清理半導體晶圓載體。據此,在半導體晶圓載體內產生或形成實質無氧環境。
在一些實施例中,介面裝置具有門開啟器,其係接近負載埠。門開啟器對應於半導體晶圓載體之側壁上的門,並且當負載埠接收導體晶圓載體時,用於開啟該門。除此之外,當門開啟器連結且開啟半導體晶圓載體的門時,負載埠係用於將氮氣導入半導體晶圓載體中。
在一些實施例中,負載埠的表面具有通氣孔。此外,負載埠包含本體,其係位於上表面的下方。該本體係用於接收經由通氣孔從半導體晶圓載體排出的氮氣。
在一些實施例中,介面裝置包含氣體管線,用於連接噴嘴與氣體來源。在噴嘴與氣體來源之間提供控制閥。在負載埠提供感測器,用於監視半導體晶圓載體中的環境狀況。控制器係連接至控制閥與感測器,並且用於接收感測器所偵測的環境狀況以及基於該環境狀況而調整控制閥,因而操控噴嘴提供的氮氣輸出。
在一些實施例中,感測器為氧氣感測器,用於監視半導體晶圓載體中的氧氣濃度。在一些實施例中,感測器為濕度感測器,用於監視半導體晶圓載體中的溼度程度。
在一些實施例中,提供製造半導體晶圓的方法。半導體晶圓載體係裝載於負載埠。半導體晶圓載體中的氧氣濃度受到監視。提供氮氣至半導體晶圓載體中,用以將氧氣排出半導體晶圓載體。在一些實施例中,將氧氣排出半導體晶圓載體的操作係用以將半導體晶圓載體 中的溼度程度維持在約5%至約10%之間。
在一些實施例中,當半導體晶圓載體的門開啟時,提供氮氣至半導體晶圓載體中。
在一些實施例中,查詢並且處理來自先前半導體晶圓製程階段的Q-時間。判斷該Q-時間是否大於預定值。基於該判斷,提供或導入不同濃度、流速以及壓力的氮氣至半導體晶圓載體中。
雖然已經詳述本發明及其優點,然而應理解可有各種變化、取代或改變而不脫離本揭露之申請專利範圍所定義的本發明之範圍與精神。例如,上述許多製程可於不同方式中實施或置換成其他製程或其組合。
再者,本揭露的範圍並不受限於說明書中所描述之製程、機器、製造、物質組合物、手段、方法與步驟的特定實施例。熟知此技藝之人士可從本申請案揭示內容,輕易理解根據本申請案揭示內容,可使用進行與本申請案所述對應實施例實質相同的功能或是達到實質相同的結果之現存的或是未來發展的製程、機器、製造、物質的組合物、手段、方法或步驟。據此,申請專利範圍包含例如製程、機器、製造、物質的組合物、手段、方法或是步驟。
W‧‧‧半導體晶圓
100‧‧‧負載埠
101‧‧‧本體
102‧‧‧表面
104‧‧‧噴嘴
106‧‧‧通氣孔
108‧‧‧氣體來源
110‧‧‧氣體管線
112‧‧‧控制閥
114‧‧‧控制器
116‧‧‧感測器
118‧‧‧排氣管
120‧‧‧排氣緩衝器
122‧‧‧前方管線
200‧‧‧半導體晶圓載體

Claims (9)

  1. 一種設備,其包括:本體,該本體包含表面,其中該表面係用於接收半導體晶圓載體;噴嘴,其係位於該表面上,其中該噴嘴係經由氣體管線連接至氣體來源,以及該噴嘴係用於將來自該氣體來源的氣體輸出提供至該半導體晶圓載體,其中該半導體晶圓載體的表面包含覆蓋開口用於耦合該噴嘴,而將該氣體輸出提供至半導體晶圓載體,因而在該半導體晶圓載體內產生實質無氧環境;通氣孔,其係位於該表面上,其中該通氣孔使得氣體流出該半導體晶圓載體;感測器,其係位於該本體內,其中該感測器係用以監視該半導體晶圓載體中的環境狀況,並用以監視從該噴嘴輸出的氣體之流速;以及控制器,其係位於該本體內,其中該控制器係連接至該感測器與控制閥,其中該控制器係用於接收該感測器所偵測的該環境狀況及該氣體之該流速並且基於該環境狀況及該氣體之該流速而調節該控制閥,因而控制來自噴嘴的該氣體輸出,以調整該氣體的流速。
  2. 如請求項1所述之設備,進一步包括在該噴嘴中的過濾器。
  3. 如請求項1所述之設備,進一步包括:抽吸單元,其係位在該通氣孔,其中該抽吸單元係用於將該半導體晶圓載體抽真空。
  4. 一種半導體晶圓製程系統,其包括:負載埠,其係用於在該負載埠的上表面接收半導體晶圓載 體;以及介面裝置,其係位於該負載埠與半導體製造裝置之間,其中該負載埠與該半導體製造裝置係連接至該介面裝置的不同側壁,其中該介面裝置係用於藉由自動機在該半導體晶圓載體與該半導體製造裝置之間傳送半導體晶圓,其中當該半導體晶圓載體連結該負載埠時,該負載埠係用於經由噴嘴以氮氣清理該半導體晶圓載體,因而在該半導體晶圓載體內產生實質無氧環境,其中該噴嘴係連接至該介面裝置中的氣體來源;其中當藉由打開該半導體晶圓載體的側壁上的門以排除該半導體晶圓載體中的氧氣時,該負載埠係用於提供氮氣至該半導體晶圓載體中。
  5. 如請求項4所述之半導體晶圓製程系統,其中該介面裝置包括門開啟器,該門開啟器係接近該負載埠,用於在該半導體晶圓載體的側壁上開門,其中當該門開啟器不在開啟位置時,該負載埠係用於將氮氣導入該半導體晶圓載體中。
  6. 如請求項4所述之半導體晶圓製程系統,其中該負載埠包括在該上表面下方的本體,其中該本體係用於經由該負載埠的通氣孔而接收從該半導體晶圓載體排出的氮氣。
  7. 如請求項4所述之半導體晶圓製程系統,其中該介面裝置進一步包括:氣體管線,其係連接該噴嘴與該氣體來源;控制閥,其係位於該噴嘴與該氣體來源之間;控制器,其係連接至該控制閥與感測器,其中該感測器係位 於該負載埠並且用於監視該半導體晶圓載體中的環境狀況,其中該控制器係用於接收該感測器所偵測的該環境狀況並且基於該環境狀況而調節該控制閥,因而控制來自該噴嘴的氮氣。
  8. 一種製造半導體晶圓的方法,其包括:裝載半導體晶圓載體至負載埠;監視該半導體晶圓載體中的氧氣濃度;以及藉由提供氮氣至該半導體晶圓載體中而將氧氣導離該半導體晶圓載體,其中當藉由打開該半導體晶圓載體的門以排除該半導體晶圓載體中的氧氣時,提供氮氣至半導體晶圓載體中。
  9. 如請求項8所述之製造半導體晶圓的方法,其中藉由提供氮氣至該半導體晶圓載體中而將氧氣導離該半導體晶圓載體係用於將該半導體晶圓載體中的溼度程度維持在約5%至約10%之間。
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