半导体设备及其操作方法与流程

1.本发明涉及半导体设备领域，特别是涉及一种半导体设备及其操作方法。


背景技术：

2.在现有的显影设备中，显影单元的空间有限，一般会采用一个显影液喷涂手臂同时对两个显影单元内的晶圆进行显影。然而，此方法虽然节省了空间，但在实际运作中两个显影单元会存在一定的干扰：一种是相邻显影单元在作业时可能存在显影液飞溅的问题，从而会导致缺陷的产生；另一种是显影液喷涂手臂在移动和作业过程中可能会破坏显影单元当中的风速流向平衡，从而导致晶圆表面的均匀性较差，进而影响显影的关键尺寸(cd)。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种半导体设备及其操作方法。
4.一种半导体设备，包括：
5.至少两个处理单元，各所述处理单元内均设有用于放置待处理晶圆的承载盘；
6.处理液喷涂手臂，位于所述处理单元上方，可在相邻所述处理单元之间移动，以向各所述处理单元内的所述待处理晶圆表面喷涂处理液；
7.固定挡板，位于相邻所述处理单元之间，所述固定挡板上设有开口，所述开口将相邻所述处理单元相连通；所述处理液喷涂手臂经由所述开口在相邻所述处理单元之间移动；
8.移动挡板，至少位于所述固定挡板一侧；
9.第一驱动装置，与所述移动挡板相连接，用于在所述处理液喷涂手臂停止于所述处理单元内时驱动所述移动挡板移动完全遮挡所述开口，以将相邻所述处理单元隔离，并用于在所述处理液喷涂手臂在相邻所述处理单元之间移动时驱动所述移动挡板移动以打开所述开口。
10.在其中一个实施例中，所述第一驱动装置包括：
11.气缸，包括缸体及驱动杆；所述缸体内设有容纳腔；所述驱动杆一端位于所述容纳腔内，另一端与所述移动挡板相连接；
12.气体管路，一端与所述容纳腔相连接，另一端与气体源相连接；
13.电磁阀，位于所述气体管路上，用于控制所述气体管路的通断。
14.在其中一个实施例中，所述半导体设备还包括第二驱动装置，所述第二驱动装置与所述处理液喷涂手臂相连接，用于驱动所述处理液喷涂手臂移动。
15.在其中一个实施例中，所述半导体设备还包括控制装置，所述控制装置与所述处理液喷涂手臂及所述移动挡板相连接，用于在控制所述第二驱动装置驱动所述处理液喷涂手臂在相邻所述处理单元之间移动时控制所述第一驱动装置驱动所述移动挡板移动以打开所述开口，并在所述处理液喷涂手臂移动至目标的所述处理单元后控制所述第一驱动装置驱动所述移动挡板移动以完全遮挡所述开口。
16.在其中一个实施例中，所述固定挡板及所述移动挡板均为金属挡板。
17.在其中一个实施例中，所述移动挡板至少位于所述固定挡板一侧时，所述移动挡板与所述固定挡板之间具有间距。
18.在其中一个实施例中，所述移动挡板与所述固定挡板之间的间距为0.5mm～2mm。
19.在其中一个实施例中，所述半导体设备还包括机台腔室，所述处理单元、所述处理液喷涂手臂、所述固定挡板及所述移动挡板均位于所述机台腔室内，所述固定挡板与所述机台腔室通过固定螺丝固定连接。
20.本技术还提供一种如上述任一方案中所述的半导体设备的操作方法，包括以下步骤：
21.所述处理液喷涂手臂自一所述处理单元向相邻的另一放置有待处理晶圆的所述处理单元移动的同时驱动所述移动挡板移动以打开所述开口；
22.所述处理液喷涂手臂移动至放置有所述待处理晶圆的所述处理单元后，驱动所述移动挡板移动至完全遮挡所述开口。
23.在其中一个实施例中，所述处理液喷涂手臂自一所述处理单元向相邻的另一放置有待处理晶圆的所述处理单元移动之前还包括使用所述处理液喷涂手臂向位于其下方的所述待处理晶圆的表面喷涂所述处理液的步骤；
24.驱动所述移动挡板移动至完全遮挡所述开口之后还包括使用所述处理液喷涂手臂向位于其下方的所述待处理晶圆的表面喷涂所述处理液的步骤；
25.驱动所述移动挡板移动至完全遮挡所述开口之后且使用所述处理液喷涂手臂向位于其下方的所述待处理晶圆的表面喷涂所述处理液之后，还包括重复上述步骤至少一次的步骤。
26.本技术中的半导体设备通过在相邻处理单元之间设置固定挡板及移动挡板，在不改变半导体设备自身内部的前提下，可以保证相邻处理单元作业的独立性，从而降低缺陷产生的几率，确保显影关键尺寸的均匀性。
附图说明
27.为了更清楚地说明本技术实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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。
28.图1为本技术一个实施例中的半导体设备的局部俯视结构示意图；
29.图2为本技术一个实施例中的半导体设备中移动挡板完全遮挡开口的示意图；
30.图3为本技术一个实施例中的半导体设备中的处理液喷涂手臂从一个处理单元移动向另一个移动单元移动时移动挡板移动打开开口的示意图；
31.图4为本技术一个实施例中的半导体设备中的处理液喷涂手臂在处理单元内作业及在相邻处理单元之间移动的示意图；
32.图5为本技术另一个实施例中的半导体设备的操作方法的流程图。
33.附图标记：
34.10、处理单元；11、晶圆载盘；12、处理液喷涂手臂；121、手臂主体；122、喷头；13固
定挡板；131、开口；14、移动挡板；15、第一驱动装置；151、气缸；1511、缸体；1512、驱动杆；152、气体管路；153、电磁阀；16控制装置；17、待处理晶圆。
具体实施方式
35.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的首选实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容更加透彻全面。
36.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。
37.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，在这里可以用于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，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。此外，器件也可以包括另外地取向(譬如，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。
38.在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白，当术语“组成”和/或“包括”在该说明书中使用时，可以确定所述特征、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。同时，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。
39.如图1至图4所示，本技术提供一种半导体设备，包括：至少两个处理单元10，各处理单元10内均设有用于放置待处理晶圆17的承载盘11；处理液喷涂手臂12，处理液喷涂手臂12位于处理单元10上方，可在相邻处理单元10之间移动，以向各处理单元10内的待处理晶圆17表面喷涂处理液；固定挡板13，固定挡板13位于相邻处理单元10之间，固定挡板13上设有开口131，开口131将相邻处理单元10相连通；处理液喷涂手臂12经由开口131在相邻处理单元之间10移动；移动挡板14，移动挡板14至少位于固定挡板13一侧或位于固定挡板13内；第一驱动装置15，第一驱动装置15与移动挡板14相连接，用于在处理液喷涂手臂12停止于处理单元10内时驱动移动挡板14移动完全遮挡开口131，以将相邻处理单元10隔离，并用于在处理液喷涂手臂12在相邻处理单元10之间移动时驱动移动挡板14移动以打开所述开口131。
40.在一个示例中，半导体设备还包括机台腔室，处理单元10、处理液喷涂手臂12、固定挡板13及移动挡板14均位于机台腔室内，固定挡板13与机台腔室通过固定螺丝固定连接。从而可以实现固定挡板13简单稳固安装于机台腔室中，避免对机台腔室进行额外改造。
41.本技术中的半导体设备通过在相邻处理单元10之间设置固定挡板13及移动挡板14，在不改变半导体设备自身内部的前提下，可以保证两个处理单元10作业的独立性，从而降低缺陷产生的几率，确保显影关键尺寸的均匀性。
42.在一个示例中，处理液喷涂手臂12可以包括：手臂主体121及喷头122；手臂主体
121内设有处理液输送管路(未示出)；喷头122位于手臂主体121一端，且与处理液输送管路相连通。当然，在其他示例中，处理液输送管路也可以位于手臂主体121的表面。具体的，喷头122可以为一个，也可以为多个，当喷头122的数量为多个时，喷头的具体数量可以根据实际需要进行设定，此处不做限制。
43.在一个可选的实施例中，开口131的大小与形状与喷头122的大小形状相适配，恰好满足喷头122于开口131出入，以最大化减小开口131的面积。
44.在一个示例中，固定挡板13的底部与腔室底部密封结合，固定挡板13的顶部与机台腔室顶部留有一第二开口。处理液喷涂手臂12在相邻处理单元10间移动，具体可以为，所述喷头122能自由地从第一开口移动，同时所述手臂主体121能够自由的在第二开口移动，以使处理液喷涂手臂12在移动过程中不会受到外物阻挡。且第二开口的大小可以根据手臂主体121的尺寸进行设置，以确保处理液不会从第二开口飞溅到相邻处理单元10。
45.在一个示例中，半导体设备可以为显影设备，处理单元10包括显影单元；处理液喷涂手臂12为显影液喷涂手臂；处理液为显影液。当然，在其他示例中，半导体设备也可以其它工艺设备，如为湿法刻蚀设备，此时，处理单元10可以为湿法腐蚀单元，处理液喷涂手臂12可以为湿法腐蚀液喷涂手臂，处理液可以为湿法腐蚀液。
46.在一个示例中，第一驱动装置15包括：气缸151，气缸151包括缸体1511及驱动杆1512；缸体1511内设有容纳腔(未标示出)；驱动杆1512一端位于容纳腔内，另一端与移动挡板14固定连接；气体管路152，气体管路152一端与容纳腔相连接，另一端与气体源(未示出)相连接；电磁阀153，电磁阀153位于气体管路152上，电磁阀153用于控制气体管路152的通断。第一驱动装置15的工作原理为：当需要推动驱动杆1512向外运动时，可以打开电磁阀153，此时气体管路152向容纳腔内提供气体以推动驱动杆1512向外运动，此时就可以带动移动挡板14向右运动，如图3所示；当需要驱动杆1512回到初始位置时，可以关闭电磁阀153，不向容纳腔内提供气体即可实现驱动杆1512向回运动(具体可以通过弹簧回弹实现驱动杠1512向回运动)。当然，在其他示例中，第一驱动装置15还可以为其他任意一种可以驱动移动挡板14移动的驱动装置，此处不做限定。
47.在一个示例中，气缸151可以固定在固定挡板13上，第一驱动装置15还可以包括气缸固定支架(未示出)，移动挡板14可以设置于气缸固定支架上。当然，在其他示例中，气缸151也可以在确保可以正常实现其功能且不影响半导体设备正常工作的前提下固定于处理单元10内的任意位置；移动挡板14也可以在确保可以正常实现其功能且不影响半导体设备正常工作的前提下设置于固定挡板13一侧的处理单元10内的任意位置。
48.在一个示例中，半导体设备还包括第二驱动装置(未示出)，第二驱动装置与处理液喷涂手臂12相连接，用于驱动处理液喷涂手臂12移动；具体的，第二驱动装置在处理液喷涂手臂12需要在相邻处理单元10之间移动时驱动处理液喷涂手臂12在相邻处理单元10之间移动。第二驱动装置的结构可以与第一驱动装置的结构相同。
49.在一个示例中，半导体设备还包括控制装置16，控制装置16与处理液喷涂手臂12及移动挡板14相连接，用于在控制第二驱动装置驱动处理液喷涂手臂12在相邻处理单元10之间移动时控制第一驱动装置15驱动移动挡板14移动以打开开口131，并在处理液喷涂手臂12移动至目标的处理单元10后控制第一驱动装置15驱动移动挡板14移动以完全遮挡开口131。
50.具体的，控制装置16可以包括可编程逻辑控制器(plc)，可以实现上述信号分配功能的可编程逻辑控制器的具体结构为本领域技术人员所知晓，此处不再累述。
51.在一个示例中，固定挡板13及移动挡板14均为金属挡板，如不锈钢材质挡板；具体的，固定挡板13的材料及移动挡板14的材料可以与半导体设备壳体的材料相同。当然，在其他示例中，固定挡板13及移动挡板14的材料还可以为其他的材质，此处不做限定。
52.在一个示例中，移动挡板14至少位于固定挡板13一侧时，具体的，移动挡板14可以位于固定挡板13的一侧，如图1所示，此时，移动挡板14与固定挡板13之间具有间距。通过在移动挡板14与固定挡板13之间设置间距，可以确保移动挡板14与固定挡板13不直接接触，在移动挡板14移动时不会与固定挡板13摩擦产生颗粒，避免对处理单元10及处理单元10内的晶圆造成污染，避免颗粒缺陷的产生。
53.具体的，移动挡板14与固定挡板13之间的间距可以根据实际需要设定，；本实施例中，移动挡板14与固定挡板13之间的间距可以为0.5mm～2mm；更为具体的，移动挡板14与固定挡板13之间的间距可以为0.5mm、1mm、1.5mm或2mm等等。
54.本技术的半导体设备的工作原理：首先，处理液喷涂手臂12位于一放置有待处理晶圆17的处理单元10内，使用处理液喷涂手臂12向位于其下方的待处理晶圆17的表面喷涂处理液，此时移动挡板14完全覆盖开口131，以将相邻处理单元10隔离，如图1及图2所示；喷涂完毕后，控制装置16控制第二驱动装置驱动处理液喷涂手臂12自一处理单元10向相邻的另一放置有待处理晶圆17的处理单元10移动，处理液喷涂手臂12移动的同时控制装置16控制第一驱动装置15驱动移动挡板14移动以打开开口131，如图3所示；处理液喷涂手臂12移动至放置有待处理晶圆17的处理单元10后，控制装置16控制第一驱动装置15驱动移动挡板14移动至完全遮挡开口131，以将相邻两处理单元10相隔离；处理液喷涂手臂12向位于其下方的待处理晶圆17表面喷涂处理液；喷涂完毕后，重复上述处理液喷涂手臂12移动的步骤，即可实现处理喷涂手臂12在相邻处理单元10之间移动，并实现在各处理单元10内的待处理晶圆17表面喷涂显影液。
55.如图5所示，本技术还提供一种半导体设备的操作方法，操作方法基于上述实施例中如图1至图4中任一实施例中提供的半导体设备而执行，半导体设备的具体结构请参阅图1至图4及上述实施例的文字描述，此处不再累述；操作方法可以包括如下步骤：
56.s11：处理液喷涂手臂12自一处理单元10向相邻的另一放置有待处理晶圆17的处理单元10移动的同时驱动移动挡板14移动以打开开口131；
57.s12：处理液喷涂手臂12移动至放置有待处理晶圆17的处理单元10后，驱动移动挡板14移动至完全遮挡开口131。
58.具体的，步骤s11中，控制装置16控制第二驱动装置驱动处理液喷涂手臂12自一处理单元10向相邻的另一放置有待处理晶圆17的处理单元10移动，处理液喷涂手臂12移动的同时控制装置16控制第一驱动装置15驱动移动挡板14移动以打开开口131。
59.具体的，步骤s12中，处理液喷涂手臂12移动至放置有待处理晶圆17的处理单元10后，控制装置16控制第一驱动装置15驱动移动挡板14移动至完全遮挡开口131，以将相邻两处理单元10相隔离。
60.在一个示例中，步骤s11之前还包括使用处理液喷涂手臂12向位于其下方的待处理晶圆17的表面喷涂处理液的步骤；具体的，处理液喷涂手臂12位于一放置有待处理晶圆
17的处理单元10内，使用处理液喷涂手臂12向位于其下方的待处理晶圆17的表面喷涂处理液，此时移动挡板14完全覆盖开口131，以将相邻处理单元10隔离。
61.在一个示例中，步骤s12之后还包括使用处理液喷涂手臂12向位于其下方的待处理晶圆17的表面喷涂处理液的步骤。
62.在一个示例中，驱动移动挡板移动14至完全遮挡开口131之后且使用处理液喷涂手臂14向位于其下方的待处理晶圆17的表面喷涂处理液之后，还包括重复上述步骤至少一次的步骤，以实现处理喷涂手臂12在相邻处理单元10之间移动，并实现在各处理单元10内的待处理晶圆17表面喷涂显影液。
63.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
64.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。