晶圆传送装置、晶圆传送装置的控制方法及晶圆加工设备与流程

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其是涉及一种晶圆传送装置、晶圆传送装置的控制方法及晶圆加工设备。

背景技术：

刻蚀是半导体制造工艺中的重要步骤，在对晶圆进行刻蚀前后，需要对晶圆进行传送，然而现有的机台传送技术对在晶圆的传送过程中，例如从大气与真空的传送转换路径上，经常会有水汽及微尘颗粒进入机台的腔体，晶圆在腔体做抽真空的时候，根据水的三相图原理，由于水汽在真空状态下会瞬间结冻在产生气化导致晶圆在刻蚀前后会产生腐蚀作用。而且机台运行时间越长，水汽及微尘颗粒掉落在传送的晶圆上，对晶圆的腐蚀更严重。由于水汽及微尘颗粒(particle)会掉落在传送的晶圆上，影响晶圆的产品良率。此外，在传送的时间上会因为水汽的增加导致抽气效率变慢，影响晶圆的产出。

综上所述，传统的机台传送技术存在水汽及微尘颗粒掉落在晶圆上导致产品良率下降的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种晶圆传送装置，以缓解现有技术中传统的机台传送技术中存在的水汽及微尘颗粒掉落在晶圆上导致晶圆的产品良率下降的技术问题，能够改善产品的良率。

第一方面，本发明实施例提供了一种晶圆传送装置，包括：

传送腔，作为大气与真空的转换通道，连接大气空间和真空空间，用于临时放置待传送的晶圆；

氮气输出器，连接氮气供应装置以及所述传送腔，用于向所述传送腔充入氮气；以及

密闭闸门，设置在所述传送腔的入口处；

其中，在晶圆进入所述传送腔的过程中，至所述密闭闸门关闭之前，所述氮气输出器向所述传送腔充入氮气，使所述传送腔内的气压高于所述传送腔外的气压。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，该晶圆传送装置还包括抽真空器，所述抽真空器的抽气口设置在所述传送腔的内部，用于在所述密闭闸门关闭之后，抽取所述传送腔内的气体，使所述传送腔内处于真空状态。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，该晶圆传送装置还包括机械手臂，所述机械手臂设置在所述传送腔的外部，用于将晶圆置入所述传送腔。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，该晶圆传送装置还包括驱动器，所述驱动器设置在所述传送腔的内部，用于将所述传送腔内的晶圆传送至所述传送腔的出口。

结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，该晶圆传送装置还包括传感器，所述传感器设置在所述传送腔的内部，用于检测所述传送腔内的晶圆。

第二方面，本发明实施例还提供一种如第一方面及其可能的实施方式中任一项所述的晶圆传送装置的控制方法，包括：

提供第一方面所述的晶圆传送装置；

开启所述氮气输出器，向所述传送腔充入氮气，使所述传送腔内的气压高于所述传送腔外的气压；

在所述传送腔内的气压高于所述传送腔外的气压的状态下，将晶圆置入所述传送腔；

关闭所述密闭闸门；

关闭所述氮气输出器。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，该晶圆传送装置的控制方法还包括：

在关闭所述密闭闸门后，开启抽真空器，抽取所述传送腔内的气体，使所述传送腔内处于真空状态。

结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，该晶圆传送装置的控制方法还包括：

当所述传送腔内处于真空状态，开启驱动器，将所述传送腔内的晶圆传送至所述传送腔的出口。

第三方面，本发明实施例还提供了一种晶圆加工设备，包括：晶圆存储装置、真空传送装置，以及如第一方面及其可能的实施方式中任一项所述的晶圆传送装置；

所述晶圆传送装置设置在所述晶圆存储装置与所述真空传送装置之间。

结合第三方面，本发明实施例提供了第三方面的第一种可能的实施方式，其中，该晶圆加工设备还包括干式刻蚀装置，与所述真空传送装置连接。

本发明实施例带来了以下有益效果：

本发明实施例提供了一种晶圆传送装置、晶圆传送装置的控制方法及晶圆加工设备，其中，该晶圆传送装置包括传送腔、氮气输出器，以及设置在传送腔入口处的密闭闸门；氮气输出器用于在晶圆进入传送腔的过程中，至密闭闸门关闭之前，向传送腔充入氮气，且使传送腔内的气压高于所述传送腔外的气压。因此，本发明实施例提供的技术方案涉及半导体干式刻蚀设备的晶圆传送方式的改良，通过氮气输出器在晶圆进入传送腔的过程中，至密闭闸门关闭之前，向传送腔内充入氮气，且使传送腔内的气压高于传送腔外的气压，而且将传送腔保持在纯氮气的环境下，使传送腔保持在无水汽状态，从而避免了晶圆由于传统的传送方式引入的水汽与晶圆产生反应，能够有效降低晶圆因传统传送方式而造成的水汽及微尘颗粒进入腔体附着在晶圆上，避免晶圆在做腔体抽真空时因为水汽在真空状态下会瞬间结冻在产生气化导致晶圆在刻蚀前后产生的腐蚀，从而改善半导体机台对于晶圆刻蚀前后水汽的腐蚀作用，杜绝因传送而造成的腐蚀，同时能够增加晶圆传送效率，该装置一方面可完全防堵水汽和微尘颗粒，有效杜绝晶圆真空与大气传送转换的损失，同时能够改善晶圆的洁净度，提高制程良率。另一方面，减少晶圆抽真空的时间，进而增加晶圆的产出。

此外，该晶圆传送装置能够降低设备维护人员对机台的维护，减轻其工作负担，减少机台保养大量的额外费用，延长零件的使用寿命，减少零件的更换，提高机台稼动率，还可以减少拆装过程中造成的零件的损坏率，节省成本。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。

图1为本发明实施例提供的晶圆传送装置的结构示意图。

图2为本发明实施例提供的另一种晶圆传送装置的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的晶圆传送装置的控制方法的流程示意图。

图4为本发明实施例提供的另一种晶圆传送装置的控制方法的流程示意图。

图5为本发明实施例提供的晶圆加工设备的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

目前现行的晶圆传送中在蚀刻前后水汽及微尘颗粒掉落在制程所定义的范围上，导致晶圆在量测线宽(cd，criticaldimension)及外形轮廓(profile)会有腐蚀(erosion)的状况，使晶圆良率降低，基于此，本发明实施例提供的一种晶圆传送装置、晶圆传送装置的控制方法及晶圆加工设备，可以有效的降低甚至杜绝在蚀刻前后产生的水汽及微尘颗粒，有效改善晶圆腐蚀的几率，提高晶圆的良率，以及提升晶圆出货的效率。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种晶圆传送装置进行详细介绍。

实施例一：

图1示出了本发明实施例提供的晶圆传送装置的结构示意图，该晶圆传送装置可应用于半导体干式刻蚀领域。

下面结合图1对该晶圆传送装置进行介绍。

该晶圆传送装置包括传送腔100、氮气输出器200，以及设置在上述传送腔入口处的密闭闸门300。

在晶圆进入上述传送腔的过程中，至上述密闭闸门关闭之前，上述氮气输出器向上述传送腔充入氮气，使上述传送腔内的气压高于上述传送腔外的气压。

具体的，上述晶圆为待刻蚀的晶圆，上述晶圆上包括由下至上依次设置的衬底层、薄膜层和光刻胶层。其中，上述衬底层采用硅衬底，上述薄膜层为采用分子束外延法、化学气相沉积法或者磁控溅射法等生长在硅衬底上的薄膜，上述光刻胶层采用负性光刻胶。

上述传送腔作为大气与真空的转换通道，连接大气空间和真空空间，用于临时放置待传送的晶圆；上述传送腔包括入口和出口，上述密闭闸门设置于上述传送腔的入口处，上述密闭闸门用于当晶圆完全进入传送腔后关闭，以使上述传送腔呈密闭状态，上述密闭闸门的启闭可以通过程序实现自动控制也可以通过人工手动控制。

上述氮气输出器，连接氮气供应装置以及所述传送腔，用于向所述传送腔充入氮气；上述氮气输出器设置在上述传送腔上，具体位置可以根据实际需求设置，本实施例采用将氮气输出器设置在传送腔的上部，上述氮气输出器包括喷气口和进气管道，上述喷气口通过上述进气管道与氮气供应装置相连接，上述氮气供应装置可以是氮气瓶，上述喷器口包括多个喷气孔，氮气通过上述喷气孔进入上述传送腔，以保持传送腔的气压高于传送腔外的气压。

本发明实施例提供的晶圆传送装置，包括传送腔、氮气输出器，以及设置在上述传送腔入口处的密闭闸门；上述氮气输出器用于在晶圆进入上述传送腔的过程中，至上述密闭闸门关闭之前，向上述传送腔充入氮气，且使上述传送腔内的气压高于上述传送腔外的气压。该晶圆传送装置能够有效的降低甚至杜绝晶圆传送途中(例如晶圆在真空与大气传送转换路径中)的水汽和微尘颗粒，避免在晶圆传送路径上水汽及微尘颗粒掉落在传送的晶圆上对晶圆造成的不利影响(例如腐蚀晶圆)，从而改善晶圆产品的良率，提升晶圆的出货效率，增加晶圆的产出。

本实施例中的密闭闸门呈关闭状态。

进一步的是，密闭闸门包括前闸门和后闸门，其中，前闸门设置在靠近氮气输出器的一侧。通过设置前闸门和后闸门两道闸门，以提高传送腔的密闭性能，有利于提高传送腔的抽真空速率，进而提高产品产出。

实施例二：

如图2所示，在实施例一的基础上，本发明实施例提供了另一种晶圆传送装置，与实施例一的区别在于，图2中示出了密闭闸门300呈开启状态。该晶圆传送装置还包括：机械手臂400。

其中，该机械手臂设置在传送腔的外部，上述机械手臂用于将晶圆置入上述传送腔。

进一步的，上述机械手臂可以采用单臂机械手或者双臂机械手。

作为本发明的优选实施方式，上述机械手臂采用单臂机械手。

进一步的，该晶圆传送装置还包括抽真空器，用于在上述密闭闸门关闭之后，抽取上述传送腔内的气体，使上述传送腔内处于真空状态。

具体的，上述抽真空器设置在上述传送腔上，主要作用是对传送腔执行抽真空操作，上述抽真空器的具体位置可以根据实际需求设置。本实施例采取将抽真空器设置在传送腔的上部，上述抽真空器包括抽气口、抽气管道以及真空机组，该抽真空器的抽气口设置在传送腔的内部，上述抽气口通过上述抽气管道与真空机组相连接。

上述真空机组包括前级泵和真空泵，前级泵用于对上述传送腔进行初抽，以使上述传送腔的真空度满足真空泵的启动条件，真空泵用于对上述传送腔进行高真空度的抽取，其中，前级泵可以是机械泵、水环式真空泵、旋片式真空泵，立式无油真空泵、往复式真空泵、滑阀式真空泵的任意一种，真空泵可以是涡轮分子泵或者罗茨泵，具体的，本实施例的真空机组采用机械泵和涡轮分子泵或者滑阀式真空泵和罗茨泵的任意一种组合，从而实现将传送腔抽至预设的真空度或者需要的真空度，以满足晶圆的传送条件。

优选的，该晶圆传送装置还包括驱动器，用于将上述传送腔内的晶圆传送至上述传送腔的出口。

具体的，上述驱动器设置在传送腔的内部，上述驱动器包括传送带和电机，进一步的是，驱动器的电机采用微型马达。

进一步的是，该晶圆传送装置还包括传感器，该传感器设置在传送腔的内部，用于检测上述传送腔内的晶圆。

优选的是，上述传感器为多个，均设置在上述传送腔的内部。上述传感器的数量以及设置位置可以根据实际需求设置，例如根据晶圆的尺寸条件设置在传送腔的相应位置，以检测晶圆是否完全进入传送腔，当监测到晶圆完全进入传送腔，控制上述密闭闸门关闭。

具体的，上述传感器为两个，分别设置在上述传送腔的入口处和出口处，用于检测晶圆是否完全进入传送腔，当且仅当入口处的传感器和出口处的传感器均检测到晶圆时，认为晶圆完全进入传送腔，进而关闭密闭闸门。

进一步的是，本发明实施例中，上述传感器采用光线传感器或者红外传感器。

实施例三：

图3示出了本发明实施例提供的晶圆传送装置的控制方法的流程示意图，该晶圆传送装置的控制方法，提供前述实施例中所述的晶圆传送装置；包括以下步骤：

步骤s301：开启氮气输出器，向传送腔充入氮气，且使上述传送腔内的气压高于上述传送腔外的气压。

具体的，打开氮气瓶，开启氮气输出器，通过控制调节阀调节氮气的流量至预设流量值，以预设流量值向传送腔充入氮气，以使传送腔内的气压高于传送腔的气压，且使传送腔保持在纯氮气的环境。需要指出的是，传送腔内的气压的具体值可以根据技术人员的实际需求设置，本实施例对此不作限定。

步骤s302：将晶圆置入上述传送腔。

具体的，在传送腔内的气压高于传送腔外的气压的状态下，利用单臂机械手将待传送或者待刻蚀的晶圆置入传送腔。

步骤s303：判断晶圆是否完全进入传送腔。

这里采用设置在传送腔入口和出口的预设位置处的光线传感器分别采集入口处和出口处的光线信息，根据光线信息判断晶圆是否完全进入传送腔。

当判断晶圆是完全进入传送腔时，执行步骤s304。

需要说明的是，上述预设位置是与晶圆的尺寸相适应，从而能够实现对晶圆的检测。

步骤s304：关闭密闭闸门。

本实施例中采用程序自动控制密闭闸门的关闭，有利于实现设备的自动化控制。

步骤s305：关闭上述氮气输出器。

本发明实施例提供的晶圆传送装置的控制方法是一种新型的传送方式，通过该方式可以有效的杜绝晶圆传送路径(包括大气到真空的传送路径以及真空到大气的传送路径)上水汽及微尘颗粒进入腔体掉落并附着在晶圆上，防止水汽以及微尘颗粒对晶圆造成的不利影响，提高了晶圆产品的良率和产出。

实施例四：

如图4所示，基于实施例三，本发明实施例提供了另一种晶圆传送装置的控制方法，与实施例三的区别在于，该控制方法还包括：

步骤s401：开启抽真空器，抽取上述传送腔内的气体，使上述传送腔内处于真空状态。

具体实施时，在关闭所述密闭闸门后，开启抽真空器，抽取传送腔内的气体，使传送腔内处于真空状态。

步骤s402：开启驱动器，将上述传送腔内的晶圆传送至上述传送腔的出口。

在一个实施例中，当传送腔内处于真空状态，开启驱动器，将上述传送腔内的晶圆传送至上述传送腔的出口。

具体的，开启抽真空器，抽取传送腔内的气体，将传送腔抽至需要的真空度，开启驱动器，将上述传送腔内的晶圆传送至上述传送腔的出口，以实现与其他真空设备(例如真空传送装置)的对接传送。

由于该传送腔内的气体环境为纯氮气环境，不含水汽和微尘颗粒，能够提高抽真空的效率，节省时间成本，从而增加晶圆的产出。

实施例五：

图5示出了本发明实施例提供的晶圆加工设备的结构示意图，该晶圆加工设备包括：晶圆存储装置50、真空传送装置70以及如前述实施例上述的晶圆传送装置60。

其中，上述晶圆传送装置设置在上述晶圆存储装置与上述真空传送装置之间。

进一步的是，该晶圆加工设备还包括干式刻蚀装置80。上述干式刻蚀装置与上述真空传送装置相连接。

需要说明的是，机械手臂可以放置在晶圆传送装置60的机台内，也可以放置在晶圆存储装置50的机台内，图5中经机械手臂放置在晶圆存储装置50的机台内，以方便抓取晶圆，进行传送。

本发明实施例所提供的设备，其实现原理及产生的技术效果和前述方法、装置实施例相同，为简要描述，设备实施例部分未提及之处，可参考前述方法以及装置实施例中的相应内容。

本发明实施例提供的晶圆传送装置的控制方法及晶圆加工设备，与上述实施例提供的晶圆传送装置具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，上述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

另外，在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。