半导体元件制造系统及操作半导体元件制造系统的方法与流程

本揭露部分实施例是关于一种半导体元件制造系统及其操作方法。

背景技术：

随着半导体技术的进步，对具有更高效能和更低成本的半导体元件的需求不断增长。为了满足这些需求，半导体工业继续对元件制造产率和可靠性施加严格要求。这些要求驱使进一步优化半导体元件制造系统的设计和架构的需求。

技术实现要素：

根据本揭露的部分实施例，一种半导体元件制造系统可以包括：加工腔；狭缝阀，狭缝阀配置为提供通往加工腔的通路；夹盘，夹盘设置在加工腔中并配置为保持基板；以及气幕装置，气幕装置设置在夹盘与狭缝阀之间并配置为使惰性气体流动以形成气幕。

根据本揭露的部分实施例，一种操作半导体元件制造系统的方法可包括：将基板装载到半导体元件制造系统的传送模组中；在半导体元件制造系统的加工腔中形成气幕，以阻挡从传送模组到加工腔的气流；以及将基板从传送模组传送至加工腔。

根据本揭露的部分实施例，一种操作半导体元件制造系统的方法可包括通过调节在传送模组与加工腔之间的狭缝阀的位置来形成开口，将气流从加工腔朝向开口吹扫，将加工腔中的残留气体特征与基线要求进行比较，以及基于比较来调节气流强度。

附图说明

当结合附图阅读时，从以下详细描述可以最好地理解本揭露的各方面。应注意，根据行业中的常规实践，各种特征未按比例绘制。实际上，为了论述的清楚性，可以任意地增大或缩小各种特征的尺寸。

图1是根据一些实施例的半导体元件制造系统的平面图；

图2是根据一些实施例的半导体元件制造系统的侧视图；

图3是根据一些实施例的用于操作半导体元件制造系统的方法的流程图；

图4是根据一些实施例的用于操作半导体元件制造系统的方法的流程图；

图5显示了根据一些实施例的计算机系统。

【符号说明】

100半导体元件制造系统

101a加工模组

101b加工模组

102a加工腔

102b加工腔

105传送模组

107装载端口

108晶圆储存装置

109a气体供应系统

109b气体供应系统

110a气体提取系统

110b气体提取系统

113机器人臂

115晶圆定向台

117a狭缝阀

117b狭缝阀

120a气幕装置

120a-1气幕装置

120a-2气幕装置

120b气幕装置

122a气体出口端口

122b气体出口端口

124控制系统

126通讯连结

131前侧

133后侧

200半导体元件制造系统

201加工模组

202加工腔

203底部侧壁

204夹盘

205顶部侧壁

206温度计

208辐射源

210气体提取系统

214气体侦测器

215空间

216加工气体入口端口

217狭缝阀

218加工气体供应系统

2201气幕装置

2202气幕装置

2221气体导管

2222气体导管

2231锐角

2232锐角

2241开口

2242开口

2251出口

2252出口

231前侧

233后侧

235方向

241流入物

2431气幕

2432气幕

245气体流出物

250真空泵

252气体导管

254阀

291基板

300方法

310操作

320操作

330操作

340操作

350操作

400方法

410操作

420操作

430操作

440操作

500计算机系统

502使用者输入/输出接口

503输入/输出装置

504处理器

506通讯基础设施

508主记忆体

510辅助记忆体

512硬盘驱动器

514可移式储存驱动器

518可移式储存单元

520接口

522可移式储存单元

524通讯接口

526通讯路径

528远程装置、网络、实体

d1水平距离

d2水平距离

d3水平距离

d4水平距离

d5水平距离

d6水平距离

具体实施方式

以下揭露内容提供了用于实施所提供标的的不同特征的不同实施例或实例。以下描述组件和布置的特定示例以简化本揭露。当然，这些仅仅是实例，而并且旨在为限制性的。例如，在以下描述中在第二特征上方形成第一特征可以包括第一特征和第二特征形成为直接接触的实施例，并且亦可以包括在第一特征与第二特征之间设置额外特征，使得第一特征和第二特征不直接接触的实施例。另外，本揭露可以在各种实例中重复参考数字及/或字母。该重复本身并不表示所论述的各种实施例及/或配置之间的关系。

此外，其与空间相关用词，例如“在…下方”、“下方”、“较低的”、“上方”、“较高的”及类似的用词，是为了便于描述显示中一个元件或特征与另一个(些)元件或特征之间的关系。除了在附图中绘示的方位外，这些空间相关用词意欲包含使用中或操作中的装置的不同方位。装置可能被转向不同方位(旋转90度或其他方位)，则在此使用的空间相关词也可依此相同解释。再者，此用词“由…制成”可指“包括”或“由…组成”。

如本文所用的术语“名义”(nominal)是指在产品或加工的设计阶段期间设定的部件或加工操作的特征或参数的所需值或目标值，以及高于和/或低于所需值的值范围。值的范围通常是由于制造制程或公差的微小变化。

在一些实施例中，术语“约”和“大体上”可以指示在该值的5％(例如，该值的±1％、±2％、±3％、±4％、±5)内变化的给定量的值。

如本文所用，术语“竖直”是指名义上垂直于表面(诸如基板表面或平台表面)。

在半导体元件的制造期间，半导体基板(例如，半导体晶圆)在半导体元件制造系统的加工模组的不同加工腔中经受不同的元件制造制程(例如，湿式蚀刻、干式蚀刻、电浆清洗、剥离、金属镀覆、磊晶和/或化学机械抛光)。可以将不同的加工模组布置在围绕中央自动加工单元的群集中。此类加工模组的群集通常称为群集工具。中央自动加工单元可包括传送模组，所述传送模组可配置为在不同的加工腔之间和/或在加工腔与晶圆储存装置之间传送晶圆。晶圆通常经由传送模组(有时称为负载锁定模组)传输，并在不同过程之间的时间间隔内分批临时储存在晶圆储存装置中。

例如，传送模组可以包括晶圆固持件，所述晶圆固持件可以保持多个单独的晶圆；以及机械传送机构(例如，机器人臂)，以将晶圆移入和移出加工腔。在传送晶圆之前，可以打开传送模组与加工腔之间的狭缝阀。随后可以使用例如传送模组的机器人臂将一个或多个晶圆机械地传送到加工腔。在晶圆传送之后，加工腔可配置为提供充满加工气体的环境或真空环境以在晶圆上进行不同的处理。

然而，在晶圆传送期间，来自传送模组的残留气体(例如，氧气或湿气)可流入加工腔。此类残留气体可破坏所需的真空程度或损害加工腔中加工气体的纯度，从而危及所制造的半导体元件的总产量和可靠性。

本揭露提供用于提高制造半导体元件的产量和可靠性的示例系统和方法。在一些实施例中，半导体元件制造系统的加工模组的加工腔可配置为提供气幕以阻挡或减少残留气体从加工腔外部流入。在一些实施例中，加工腔可包括狭缝阀和与狭缝阀相邻设置的气孔。从气孔输出的惰性气体可以形成与狭缝阀相邻的局部气流(例如，气幕)，以阻止残留气体流入加工腔。在一些实施例中，可通过气幕将流入加工腔中的残留气体的量减少约85％至约99％。因此，可以大幅度减少流入加工腔中的残留气体的量，从而确保在加工腔中进行的半导体制造制程的产率和可靠性。

图1显示根据一些实施例的半导体元件制造系统100的平面图。半导体元件制造系统100可以包括加工模组101a-101b、传送模组105、装载端口107，以及控制系统124。

每个装载端口107可容纳基板储存装置108(有时称为前开式晶圆传送盒(foup))。基板储存装置108可配置为在加工模组101a-101b中的不同制程之间的间隔时间期间在受控环境中暂时储存一批晶圆。基板储存装置108可以包括净化系统(未显示)以降低来自环境的湿度和污染。净化系统可以包括一个或多个进气管(未显示)，该一个或多个进气管配置为将净化气体供应到基板储存装置108中。净化系统亦可以包括一个或多个出口(未显示)，该一个或多个出口配置为从基板储存装置108提取净化气体。

传送模组105可配置为提供传送通道以在装载端口107与加工模组101a-101b之间传送基板。即使图1显示了耦接到两个加工模组101a和101b的共用传送模组(例如，传送模组105)，系统100亦可以具有多个传送模组105，该多个传送模组105分别连接到加工模组101a和101b中的每一者。传送模组105可配置为在大气压下传送基板。例如，传送模组105可配置为在装载端口107与加工模组101a-101b之间传送基板，而装载端口107、传送模组105和加工模组101a-101b可以处于大气压下。在一些实施例中，传送模组105可配置为在真空环境下传送基板。例如，传送模组105可配置为提供与加工腔102a-102b中类似的压力程度(例如，10-2托)。回应于传送模组105和加工腔102a-102b具有相似的压力程度(例如10-2托或760托)，传送模组105可以将基板传输进入或离开加工腔102a-102b。

传送模组105可以包括机器人臂113，所述机器人臂113配置为在装载端口107与加工模组101a-101b之间传送基板。例如，机器人臂113可配置为将一个或多个基板从晶圆储存装置108传送到加工模组101a和/或101b。在一些实施例中，机器人臂113可配置为基板固持件以暂时固持基板。在一些实施例中，传送模组105亦可包括基板转向台115，所述基板转向台115配置为朝着有利于要在基板上执行的半导体制造制程的方向调节每个基板的面向方位，其中半导体制造制程的结果(例如，磊晶生长层的形状和基板退火均匀性)取决于基板的结晶度或方向性。在一些实施例中，机器人臂113可配置为在基板转向台115、装载端口107和加工模组101a-101b之间传送基板。例如，晶圆储存装置108中的一批基板中的一个或多个基板可以在被传送到加工模组101a和/或101b之前被机器人臂113传送到基板转向台115。

加工模组101a和101b可分别包括加工腔102a-102b和狭缝阀117a-117b。尽管显示了两个加工模组101a-101b，但是系统100亦可以具有少于或多于两个加工模组，类似于加工模组101a-101b。加工腔102a-102b中的每一者可配置为提供工作环境以在基板(未显示)上进行半导体制造制程，其中工作环境可以是真空环境或填充有加工气体的环境。例如，加工腔102a-102b可配置为填充有组成气体(例如，氮气/氢气的混合物)以在基板上进行退火处理。作为另一实例，加工腔102a-102b可配置为经由真空泵(图1中未显示)提供真空压力低于10-4托的环境，以在基板上进行电浆蚀刻制程。

在一些实施例中，在加工腔102a-102b中进行的半导体制造制程可以包括热处理，诸如快速热退火(rapidthermalannealing，rta)；氧化加工，诸如热氧化或臭氧辐射加工；沉积加工，诸如分子束磊晶(molecularbeamepitaxy，mbe)、化学气相沉积(chemicalvapordeposition，cvd)、电浆增强化学气相沉积(plasma-enhancedchemicalvapordeposition，pecvd)，低压化学气相沉积(low-pressurechemicalvapordeposition，lpcvd)、电化学沉积(electrochemicaldeposition，ecd)、物理气相沉积(physicalvapordeposition，pvd)、原子层沉积(atomiclayerdeposition，ald)、金属有机化学气相沉积(metalorganicchemicalvapordeposition，mocvd)、溅射、热蒸发、电子束蒸发，或其他沉积加工；蚀刻加工，例如干式蚀刻、反应性离子蚀刻(reactiveionetching，rie)、电感耦合电浆蚀刻(inductivelycoupledplasmaetching，icp)，或离子铣削；显微镜，诸如扫描电子显微镜(scanningelectronmicroscopy，sem)和透射电子显微镜(transmissionelectronmicroscopy，tem)；或其任何组合。

在一些实施例中，加工腔102a-102b中的每一者亦可包括端口(图1中未显示)，以用于安装辅助制造设备(图1中未显示)或用于连接至其他真空腔室(图1中未显示)。在半导体制造制程中，加工腔102a-102b的端口可以用配备有刀口或o形环的真空边缘密封，以确保维持加工腔的真空压力程度。

狭缝阀117a-117b可配置为提供加工腔102a-102b与传送模组105之间的通道。例如，当传送模组105和加工腔102a-102b处于相似的压力程度(例如，大气环境或真空环境)下时，狭缝阀117a-117b可以打开以提供传送模组105与加工腔102a-102b之间的通路。狭缝阀117a-117b亦可配置为在加工腔102a-102b中进行的半导体制造制程期间将加工腔102a-102b与传送模组105隔离(例如，狭缝阀117a-117b可以闭合)。

在一些实施例中，加工模组101a-101b亦可分别包括气幕装置120a-120b、气体出口端口122a-122b、气体供应系统109a-109b，以及气体提取系统110a-110b。气幕装置120a-120b可配置为在附近的空间中形成局部气流(例如，气幕)。例如，气幕装置120a-120b可邻近狭缝阀117a-117b放置以使惰性气体(例如，氮气或氩气)流动以分别在狭缝阀117a-117b处或附近形成气幕。此类气幕能够阻碍在传送模组105与加工腔102a-102b之间的基板传送操作期间残留气体(例如，氧气或湿气)从传送模组105流入加工腔102a-102b中。为了有效地阻止残留气体的此类流入，气幕装置120a-120b需要配置为使惰性气体以高于阈值流率的流率流动(例如，以形成强气幕)。亦即，在基板传送操作期间，以阈值流率以下的流率流动的惰性气体(例如，弱气幕)无法充分地阻挡残留气体的流入。在一些实施例中，由气幕装置120a-120b提供的阻止残留气体流入所需的阈值流速可以等于或大于大约1标准升/分钟(slm)、等于或大于约5slm、等于或大于约10slm、等于或大于约25slm、等于或大于约50slm。

在一些实施例中，加工模组101a-101b中的每一者可包括多个气幕装置120a-120b。例如，如图1所示，加工模组101a可以包括放置在加工腔102a的不同部分处的气幕装置120a-1和120a-2。在一些实施例中，气幕装置120a-1和120a-2可以被放置在加工腔102a的不同内部部分处。在一些实施例中，气幕装置120a-1可邻近加工腔102a的前侧131放置，并且气幕装置120a-2可邻近加工腔102a的后侧133放置，其中前侧131邻近狭缝阀117a，并且后侧133与前侧131相对并且远离狭缝阀117a。在一些实施例中，气幕装置120a-1可邻近加工腔102a的前侧131放置，其中水平距离d1(例如，气幕装置120a-1与狭缝阀117a之间在y方向上的距离)与水平距离d3(例如，狭缝阀117a与后侧133之间在y方向上的距离)的比率可以在约0.02与约1.00之间。在一些实施例中，气幕装置120a-2可邻近加工腔102a的后侧133放置，其中水平距离d2(例如，气幕装置120a-2与后侧133之间在y方向上的距离)与水平距离d3的比率可以在约0.03与约1.00之间。在一些实施例中，气幕装置120a-120b可以放置在加工模组101a-101b的任何部分中。在一些实施例中，气幕装置120a-120b可以放置在加工腔102a-102b的任何部分处。

气体供应系统109a-109b可以连接到气幕装置120a-120b，并且可配置为作为气幕装置120a-120b的惰性气体供应以形成气幕。在一些实施例中，气体供应系统109a-109b可包括惰性气体源(例如，储存惰性气体的气缸)、气体导管，以及气流控制器，诸如质量流量控制器(均未在图1中显示)。气体导管可以连接到气幕装置120a-120b以输送惰性气体，并且气流控制器可以调节气体导管中的惰性气体流率。在一些实施例中，气流控制器可配置为控制由气幕装置120a-120b提供的惰性气体流率。

在一些实施例中，气幕装置120a-120b可以是穿过加工腔102a-102b的侧壁的开口，其中气体供应系统109a-109b可以连接到上述开口以提供惰性气体以形成气幕。

气体出口端口122a-122b可以是穿过加工腔102a-102b的侧壁的开口。在一些实施例中，气体出口端口122a-122b可以形成在加工腔102a-102b的后侧(例如，加工腔102a的后侧133)处。气体出口端口122a-122b可配置为在加工腔102a-102b内部排出气体。例如，气体出口端口122a-122b可以连接到气体提取系统110a-110b，其中加工腔102a-102b中的气体可以由气体提取系统110a-110b经由气体出口端口122a-122b排出。在一些实施例中，气体提取系统110a-110b可配置为经由气体出口端口122a-122b将加工腔102a-102b抽空，以在加工腔102a-102b中产生真空环境。气体提取系统110a-110b可包括：真空泵，所述真空泵配置为从加工腔102a-102b提取气体；气体导管，所述气体导管配置为传输从加工腔102a-102b提取的气体；以及气流控制器，所述气流控制器配置为控制气体导管中的流率，其中所述流率可以与从加工腔102a-102b(均未在图1中显示)提取气体的排气速率相关联。气体导管可以连接到真空泵和/或气体出口端口122a-122b。在一些实施例中，气体提取系统110a-110b亦可包括阀(图1中未显示)以允许/阻止气体提取系统110a-110b从加工腔102a-102b排出气体。

在一些实施例中，气体供应系统109a-109b和气体提取系统110a-110b可以是组合系统(图1中未显示)，而不是图1中所示的分开系统。

控制系统124可包括配置为储存/执行用于执行/监测装载端口107、传送模组105和加工模组101a-101b的各种操作的程序的任何合适计算机系统(例如，工作站和便携式电子装置)。在一些实施例中，控制系统124可以控制/指示传送模组105来传送基板。在一些实施例中，控制系统124可以控制/指示加工模组101a-101b提供加工气体、调节加工腔102a-102b的压力，以及调节狭缝阀117a-117b的位置。在一些实施例中，控制系统124可以控制/指示气体供应系统109a-109b和气幕装置120a-120b在加工腔102a-102b中形成气幕。控制系统124的上述操作是说明性的，而并非旨在为限制性的。

控制系统124可配置为经由通讯连结126与系统100的其他部件(例如，装载端口107、传送模组105，以及加工模组101a-101b)进行通讯(例如，发送指令和接收数据)。通讯连结126可包括任何合适的网络连接机制，诸如通讯总线、区域域网(lan)，和/或wifi网络。在一些实施例中，控制系统124可以基于经由通讯连结126从系统100的其他部件接收的数据来更新指令或所储存的程序。

图2显示了根据一些实施例的半导体元件制造系统200的侧视图。半导体元件制造系统200可以是半导体元件制造系统100的实施例。除非另外提及，否则对半导体元件制造系统100的论述适用于半导体元件制造系统200。半导体元件制造系统200可包括传送模组105和加工模组201。除非另有说明，否则对加工模组101a(和/或加工模组101b)的论述适用于加工模组201。此外，除非另有说明，否则对图1和图2中具有相同注释的元件的论述彼此适用。

加工模组201可包括加工腔202、狭缝阀217、一个或多个气幕装置(例如，2201、2202、2203)、连接到气幕装置2201、2202、2203的气体供应系统109a、气体出口端口122a，以及连接到气体出口端口122a的气体提取系统210。除非另有说明，否则对加工腔102a、狭缝阀117a、气幕装置120a和气体提取系统110a的论述分别适用于加工腔202、狭缝阀217、气幕装置2201、2202、2203和气体提取系统210。加工腔202可经由狭缝阀217连接至传送模组105。如图2所示，狭缝阀217可配置为沿竖直方向235(例如，±z方向)移动以允许进入加工腔202。例如，狭缝阀217可配置为打开以形成空间215，以允许基板沿着水平方向(例如，y方向)从传送模组105被传输到加工腔202。在一些实施例中，回应于狭缝阀217被打开以允许将基板传输到加工腔202中，残留气体的流入物241(例如，在大气环境下来自传送模组105的氧气)可穿过空间215流入加工腔202中。

气幕装置220可配置为形成局部气流(例如，气幕2431、2432)以阻止流入物241进入加工腔202。气幕装置220可放置在加工腔202的任何部分中。例如，参考图2，半导体元件制造系统200可包括两个气幕装置(例如，气幕装置2201和2202)，其中气幕装置2201可邻近加工腔202的前侧231(例如，邻近狭缝阀217)放置以形成气幕2431，并且气幕装置2202可以邻近加工腔202的后侧233(例如，与前侧相背，远离狭缝阀217)放置231以形成气幕2432。尽管图2显示了两个气幕装置(例如，气幕装置2201和2202)以产生两个气幕(例如，气幕2431和2432)，但是半导体元件制造系统200可包括任何数量的气幕装置220以产生任意数量的气幕243。在一些实施例中，水平距离d4(例如，气幕装置2201的出口2251与狭缝阀217之间在y方向上的距离)与水平距离d6(例如，狭缝阀217与后侧233之间在y方向上的距离)的比率可在约0.02与约1.00之间。在一些实施例中，水平距离d5(例如，气幕装置2202的出口2252与后侧233之间在y方向上的距离)与水平距离d6的比率可在约0.03与约1.00之间。

气幕装置2201和2202可以包括穿过加工腔202的侧壁形成的开口2241和2242。在一些实施例中，开口2241和2242可以分别表示气幕装置的出口(图2中未显示)。气体供应系统109a可以连接到开口2241和2242以提供惰性气体(例如，氮气或氩气)以在加工腔202中形成气幕2431和2432。从气体供应系统109a到开口2241和2242的黑色虚线显示了气体供应线路。在一些实施例中，气体供应系统109a可包括气流控制器(例如，质量流量控制器；图2中未显示)以控制用于形成气幕2431和2432的气体供应线路中的惰性气体的供应(例如，流率)。即使如图2所示，开口2241和2242共享一个气体供应系统109a，气幕装置2201和2202中的每一者亦可以通过开口(例如，开口2241和2242)单独连接到单独的气体供应系统109a。

在一些实施例中，参考图2，开口2241和2242可以分别与狭缝阀217和加工腔202的后侧233邻近地水平(例如，在y方向上)形成。在此可以应用对水平距离d4-d6之间的比率的上述论述。例如，水平距离d4可表示开口2241与狭缝阀217之间的间隔，水平距离d5可表示开口2242与后侧233之间的间隔，并且水平距离d6可表示狭缝阀217与后侧233之间的间隔。在一些实施例中，d4与d6的比率可以在约0.02与约1.00之间。在一些实施例中，d5与d6的比率可以在约0.03与约1.00之间。在一些实施例中，开口2241和2242均可以形成在底部侧壁203处。在一些实施例中，开口2241和2242均可以形成在顶部侧壁205处。在一些实施例中，开口2241和2242中的一者可以形成在底部侧壁203处，而另一个开口可以形成在顶部侧壁205处。在一些实施例中，开口2241和2242中的每一者可以形成在加工腔202的任何侧壁部分处。

在一些实施例中，为了有效地阻止流入物241，开口2241和2242的尺寸大于阈值，以允许足够量的惰性气体穿过以形成强气幕2431和2432。在一些实施例中，开口2241和2242的尺寸可以等于或大于3mm，以形成能够阻挡流入物241进入加工腔202的气幕2431和2432。

在一些实施例中，气体幕装置2201和2202亦可包括连接到开口2241和2242的气体导管2221和2222。气体供应系统109a提供的惰性气体可以从气体导管2221的出口2251和气体导管2222的出口2252输出，以在加工腔202中分别形成气幕2431和2432。气体导管2221和2222可配置为将惰性气体引导到期望位置以有效地阻止流入物241(例如，与狭缝阀217邻近)。气体导管2221和2222亦配置为引导惰性气体流向期望的方向。例如，惰性气体可以由气体导管2221和2222引导以形成竖直气幕2431和2432，这些气幕从加工腔202的底部侧壁203流向加工腔202的顶部侧壁205。在一些实施例中，惰性气体可以由气体导管2221和2222引导以形成竖直气幕2431和2432，从而从空间215的下部部分流动到空间215的上部部分。在一些实施例中，出口2251和2252可以平行于加工腔202的底部侧壁。在一些实施例中，气体导管2221和2222可以是倾斜的气体导管，其中加工腔202的底部侧壁与出口2251和2252之间的锐角2231和2232可以在约0度与约45度之间或在约0度与约90度之间。在一些实施例中，锐角2231和2232可以彼此不同。

在一些实施例中，气体导管2221和2222可以由金属材料、塑胶材料、聚合材料(例如，聚碳酸酯)、橡胶或铁氟龙制成。在一些实施例中，为了有效地阻止流入物241，出口2251和2252的尺寸需要大于阈值，以允许足够的惰性气体穿过以形成强气幕2431和2432。在一些实施例中，出口2251和2252的尺寸可以等于或大于3mm，以形成能够阻挡流入物241进入加工腔202的气幕2431和2432。

气体提取系统210可配置为从加工腔202排出气体。例如，气体提取系统210可配置为经由气体出口端口122a从加工腔202中提取气体流出物245，其中气体流出物245可包括加工腔202中的任何气体(例如，与流入物241相关的加工气体、惰性气体，或残留气体，诸如氧气或湿气)。在一些实施例中，气体出口端口122a可以形成在后侧233(例如，与前侧231相对、与狭缝阀217相对)处。气体提取系统210可包括连接到气体出口端口122a的气体导管252，以及连接到气体导管252的真空泵250。真空泵250可配置为从加工腔202中提取气体流出物245。气体提取系统210亦可包括阀254，该阀254配置为允许或阻止真空泵250提取气体流出物245。例如，阀254可被打开以允许真空泵从加工腔202提取气体流出物245。在一些实施例中，阀254可以闭合以防止气幕2431、2432朝着气体出口端口122a泄漏。在一些实施例中，气体提取系统210亦可包括气流控制器(图2中未显示)，其中气流控制器可控制气体导管252中气体流出物245的流率。

如先前关于加工腔102a-102b所论述的，加工腔202可配置为提供工作环境以进行各种半导体制造制程，其中气幕243可阻挡/减少流入物241以改善在加工腔202中进行的半导体制造制程的产率及可靠性。例如，如图2所示，加工腔202可配置为提供工作环境以在基板291上进行热退火制程。由于流入物241可以被气幕243阻挡或减少，所以在加工腔中进行的热退火制程202可以更少地经由流入物241引入的污染，从而导致改进的产率和可靠性。上面提到的实例是为了说明由气幕装置220产生的气幕243的益处，而非旨在限制可以在加工腔202中执行的半导体制造制程。

在一些实施例中，参考图2，可以在加工腔202中对基板291进行热退火制程，其中加工模组201可包括夹盘204；温度计206，该温度计配置为监测夹盘204的温度；加工气体入口端口216，该加工气体入口端口穿过加工腔202的侧壁形成；加工气体供应系统218，该加工气体供应系统连接到加工气体入口端口216；辐射源208，该辐射源配置为提供热源；以及反射器230，该反射器配置为反射来自辐射源208的辐照。夹盘204可配置为固持基板291，并且可放置在加工腔202的任何部分中。在一些实施例中，夹盘204可定位在狭缝阀217与气体出口端口122a之间。在一些实施例中，气幕装置2201可定位在狭缝阀217与夹盘204之间，并且气幕装置2202可定位在夹盘204与气体出口端口122a之间。基板291可放置在夹盘204上，其一侧面向辐射源208，另一侧面向反射器230。由辐射源208产生并由反射器230反射的辐照可以加热基板291以进行热退火制程。加工气体供应系统218可配置为经由加工气体入口端口216向加工腔202提供加工气体(例如，氮气或组成气体)。连接加工气体入口端口216和加工气体供应系统218的黑色虚线可以表示加工气体的供应路线。在一些实施例中，加工气体入口端口216可穿过加工腔202在夹盘204的竖直以下的侧壁部分形成。在一些实施例中，气幕装置220的开口2241和2242可以穿过加工腔202的在夹盘204的竖直以下(例如，沿z方向)的侧壁部分形成。

在一些实施例中，加工模组201亦可包括气体侦测器214，该气体侦测器214配置为侦测加工腔202中的残留气体变量。例如，气体侦测器214可配置为在约0.1百万分率(ppm)至10,000ppm的范围内监测加工腔202中的氧气变量(trace)。在一些实施例中，气体侦测器214亦可配置为在约0.1ppm至约10,000ppm的范围内监测加工腔中的湿气变量。气体侦测器214可以放置在加工腔202的任何部分中。例如，如图2所示，气体侦测器214可定位为邻近狭缝阀217。此外，气体侦测器214可配置为与控制系统124或其他计算机系统通讯以报告侦测到的残留气体变量。基于本文的揭示内容，对于气体侦测器214而言的残留气体的其他物质和侦测范围在本揭露的范畴和精神内。

在一些实施例中，除了热退火制程之外，亦可以在加工腔202中对基板291进行其他半导体制造制程，其中一个或多个先前描述的夹盘204、温度计206、加工气体入口端口216、加工气体供应系统218、辐射源208和反射器230可以包括在加工模组202中以进行其他半导体制造制程。

图3是根据一些实施例的用于操作参考图1和图2描述的半导体元件制造系统的方法300。本揭示不限于该操作描述。应了解，可执行额外操作。此外，执行本文提供的揭示内容可能不需要所有的操作。此外，操作中的一些操作可以同时执行，或者以与图3中所示不同的顺序执行。在一些实施方式中，作为当前描述的操作的补充或代替当前描述的操作，可以执行一个或多个其他操作。出于说明性目的，参考图1和图2来描述方法300。然而，方法300不限于这些实施例。

在操作310中，将基板从装载端口传送到半导体元件制造系统的传送模组。例如，参考图1，可以将基板从装载端口107传送到传送模组105。基板传送操作可以包括从个基板储存装置108中取出基板，以及将基板从装载端口107传送到传送模组105。在一些实施例中，在装载端口107到传送模组105之间的基板传送操作可以包括通过机器人臂113将基板从装载端口107传送到晶圆定向台115。在一些实施例中，装载端口107与传送模组105之间的基板传送操作可包括在传送模组105中吹扫惰性气体(例如，氮气)，以减少传送模组105中的氧气/湿气程度。在一些实施例中，在半导体元件制造系统的操作之前传送模组105最初可以处于真空环境中，其中在装载端口107与传送模组105之间的基板传送操作可包括将传送模组105排气至大气压(例如，760毫托)。

参考图3，在操作320中，在半导体元件制造系统的加工模组中形成气幕。气幕可以是定向且局部惰性气流，其阻止残留气体(例如，氧气或湿气)进入加工模组。例如，参考图2，可以在加工腔202中形成气幕2431、2432以阻止流入物241进入加工腔202。在一些实施例中，气幕2431、2432可以形成在加工腔202与传送模组105之间。在一些实施例中，气幕2431、2432可以邻近狭缝阀217形成。在一些实施例中，气幕可形成为远离狭缝阀217(例如，在加工腔202的后侧233处或附近)。形成气幕2431、2432的过程可包括通过气幕装置220产生局部惰性气流(例如，氮气或氩气)。在一些实施例中，惰性气流可以通过使惰性气体定向地(例如，沿z方向)从加工腔202的底部侧壁203朝向加工腔202的顶部侧壁205流动而产生。在一些实施例中，惰性气流可以通过使惰性气体从加工腔202朝向传送模组105流动而产生。在一些实施例中，可以产生惰性气体流，以使该惰性气体流向狭缝阀217。在一些实施例中，为了使气幕2431、2432有效地阻止残留气体流入加工腔202，可以通过使惰性气体定向地流过倾斜的气体导管2221和2222来产生惰性气体流，其中气体导管的出口2251和2252可以朝狭缝阀217和/或传送模组105倾斜。在一些实施例中，为了使气幕2431、2432有效地阻止残留气体进入加工腔202，可以产生惰性气流以使该惰性气流流动超过阈值流率，诸如等于或大于约1slm、等于等于或大于约5slm、等于或大于约10slm、等于或大于约20slm、等于或大于约50slm。在一些实施例中，形成气幕2431、2432的过程亦可包括闭合加工腔202的气体出口端口122a(例如，通过闭合阀254)以避免气幕243流向气体出口端口。在一些实施例中，形成气幕2431、2432的过程可包括通过控制气体提取系统210的气体流量计(图2中未显示)来降低从加工腔202的气体出口端口122a的气体排出速率。

参考图3，在操作330中，将基板从传送模组传送到加工模组。例如，参照图1，可以将基板从传送模组105a传送到加工腔102a的加工模组101a。传送操作可包括打开狭缝阀117a，使用机器人臂113将基板从传送模组105传输至加工腔102a，以及闭合狭缝阀117a。在一些实施例中，参考图2，狭缝阀217可在加工腔202中形成气幕2431、2432的同时打开。在一些实施例中，可以在打开狭缝阀117a之后形成气幕2431、2432。可以在形成气幕2431、2432之后执行从传送模组105到加工腔102的基板传输。例如，基板传输可以在形成气幕2431、2432之后的某一时间延迟(例如，5秒)之后执行。在一些实施例中，可以基于由气体侦测器214侦测到的残留气体(例如，氧气；湿气)程度来确定时间延迟。结果，从传送模组105到加工腔102的基板传输可以包括传输基板穿过气幕2431、2432。在闭合狭缝阀117a之后，可以禁用气幕。在一些实施例中，在闭合狭缝阀117a之后，加工腔102a可以由加工气体净化以用于随后的制造制程。在一些实施例中，在闭合狭缝阀117a之后，可以将加工腔102a抽空至真空压力程度，以用于后续的半导体制造制程。

参考图3，在操作340中，在加工模组中对晶圆执行一个或多个半导体制造制程。例如，参考图1，可以在加工腔102a中对基板执行一个或多个半导体制造制程。该一个或多个半导体制造程序可包括沉积制程，诸如mbe、cvd、pecvd、lpcvd、ecd、pvd、ald、mocvd、溅射、热蒸发、电子束蒸发或其他沉积制程；蚀刻制程，诸如干式蚀刻、rie、icp，以及离子铣削；热处理，诸如rta；显微镜，诸如sem和tem；或其任何组合。在一些实施例中，在一个或多个制造制程期间，在加工腔102a内建立高真空(例如，在约1毫托与约10毫托之间)。

参考图3，在操作350中，将经加工的基板从加工模组传送到传送模组。例如，参考图1，可以将经加工的基板从加工腔102a传送到传送模组105。传送操作可包括打开狭缝阀117a，使用机器人臂113将基板从加工腔102a传送至传送模组105，以及闭合狭缝阀117a。在一些实施例中，在打开狭缝阀117a之前，传送操作亦可包括使加工腔102a中的压力与传送模组105中的压力匹配。

图4是根据一些实施例的用于操作参考图1和图2描述的半导体元件制造系统的方法400。方法400中所示的操作可以是方法300中的操作320和330的实施例。本揭示不限于该操作描述。应了解，可执行额外操作。例如，可以在方法400中描述的任何操作之间添加或插入方法300中描述的一个或多个操作。此外，执行本文提供的揭示内容可能不需要所有的操作。此外，操作中的一些操作可以同时执行，或者以与图4中所示不同的顺序执行。在一些实施方式中，作为当前描述的操作的补充或代替当前描述的操作，可以执行一个或多个其他操作。出于说明性目的，参考图1和图2来描述方法400。然而，方法400不限于这些实施例。

方法400以操作410开始，在操作410中，通过调节狭缝阀的位置而在传送模组与加工腔之间形成开口。例如，参考图2，可以将位于传送模组105与加工腔202之间的狭缝阀217调节为竖直移动(例如，沿着方向235；±z方向)以在传送模组105与加工腔202之间形成空间215。此类空间215可以允许基板在传送模组105与加工腔202之间传送。在一些实施例中，空间215可以使残留气体流入物241能够从传送模组105朝向加工腔202流动。

参照图4，在操作420中，形成从加工腔朝向开口流动的气流。例如，参考图2，形成从加工腔202朝向空间215流动的气幕2431、2432。因此，气流(例如，气幕2431、2432)可以逆着流入物241流动，从而阻止流入物241进入加工腔202。可以通过以大于阈值(例如，1.0slm)的流率经由气幕装置在加工腔202中吹扫惰性气体来形成气流。在一些实施例中，可以通过使惰性气体从加工腔202的底部侧壁203朝向加工腔202的顶部侧壁205流动而形成气流。换言之，气体流可以通过使惰性气体从空间215的下部部分朝向空间215的上部部分流动而形成。在一些实施例中，可以通过使惰性气体同时在加工腔202中的多个位置(例如，邻近狭缝阀217和/或后侧233)中流动来形成气流。在一些实施例中，狭缝阀217可在形成气幕2431、2432的同时打开。在一些实施例中，上文参考图1和图2以及操作320描述了形成气流(例如气幕)的一个或多个过程。

参照图4，在操作430中，将在加工腔中关联的残留气体程度与参考特征进行比较。残留气体程度可以例如由气体侦测器214侦测。参考特征可以是预定的残留气体变量。此类参考特征可以与期望的制造产率目标或所要求的制造可靠性度量相关联。例如，该参考特征可以是配置为进行rta处理的加工腔202中的氧气变量的上限。回应于氧气变量程度低于参考特征，伴随rta制程的意外氧化可最小化，由此确保所得元件效能的变化在所需范围内。加工腔的残留气体程度与参考特征之间的比较可包括测量加工腔中的残留气体(例如，氧气或湿气)的浓度，以及从参考特征中减去测得的残留气体浓度。在一些实施例中，比较可包括从参考特征中减去平均残留气体浓度(例如，经过加工腔的多个位置的平均残留气体；或一段时间内的平均残留气体)。

参照图4，在操作440中，基于残留气体特征与参考特征(基线)的比较来调节气幕。如上所述，残留气体流入物可以被气幕阻挡或减少。因此，回应于加工腔中的残留气体程度高于参考特征，可以进行调节，该调节包括增加气幕的强度和/或延长气幕流动的时间。在一些实施例中，可以通过(i)增大与气流(例如，在操作430中论述的气幕)相关联的惰性气体流率，以及(ii)减小与加工腔的气体出口端口相关联的抽空速率来调节气幕的强度。例如，参考图2，可以闭合阀254以避免所产生的气流朝向气体出口端口122a泄漏，从而使气幕243聚焦朝向狭缝阀217流动，以阻止流入物241。在一些实施例中，可以通过控制气体提取系统210中的气流控制器(图2中未显示)来降低与气体出口端口122a相关联的抽空速率。

在操作430之后，半导体元件制造系统可以继续在基板上进行半导体制造制程，诸如方法300中所论述地传送和/或加工基板。

图5是根据一些实施例的可以在其中实施本揭露的各种实施例的计算机系统500的显示。计算机系统500可以例如在图1的控制器单元170中使用。计算机系统500可以是能够执行本文描述的功能和操作的任何公知的计算机。例如而非限于，计算机系统500可以能够处理和传送信号。计算机系统500可以用于例如执行半导体元件制造系统100、方法300和/或方法400的一个或多个操作。

计算机系统500包括一个或多个处理器(亦称为中央加工单元，或cpu)，诸如处理器504。处理器504连接到通讯基础设施或总线506。计算机系统500亦包括输入/输出装置403，诸如监测器、键盘、指示装置等，这些装置经由使用者输入/输出接口502与通讯基础设施或总线506通讯。控制工具可以接收指令以经由输入/输出装置503来实施本文描述的功能和操作，例如图1中描述的半导体元件制造系统100的功能以及图3和图4中描述的方法/制程。计算机系统500亦包括主记忆体或主记忆体508，诸如随机存取记忆体(ram)。主记忆体508可包括一或多个级别的快取。主记忆体508中储存有控制逻辑(例如，计算机软件)和/或数据。在一些实施例中，控制逻辑(例如，计算机软件)和/或数据可以包括以上关于半导体元件制造系统100描述的功能中的一或多种功能。在一些实施例中，处理器504可配置为执行在主记忆体508中储存的控制逻辑。

计算机系统500亦可以包括一或多个辅助储存装置或辅助记忆体510。辅助记忆体510可包括例如硬盘驱动器512和/或可移式储存装置或可移式驱动器514。可移式储存驱动器514可以是软盘驱动器、磁带驱动器、光盘驱动器、光学储存装置、磁带备份装置，和/或任何其他储存装置/驱动器。

可移式储存驱动器514可以与可移式储存单元518交互。可移式储存单元518包括上面储存有计算机软件(控制逻辑)和/或数据的计算机可用或可读取储存装置。可移式储存单元518可以是软盘、磁带、光盘、dvd、光学储存盘，和/或任何其他计算机数据储存装置。可移式储存驱动器514以众所周知的方式从可移式储存单元518读取和/或写入可移式储存单元518。

根据一些实施例，辅助记忆体510可包括用于允许计算机程序和/或其他指令和/或数据被计算机系统500存取的其他机制、工具或其他方法。此类机制、工具或其他方法可包括例如可移式储存单元522和接口520。可移式储存单元522和接口520的实例可以包括程序盒和盒接口(诸如在视频游戏装置中找到的接口)、可移式记忆体晶片(诸如eprom或prom)和相关联的插槽、记忆体棒和usb端口、记忆体卡和关联的记忆体卡插槽，和/或任何其他可移式储存单元和关联的接口。在一些实施例中，辅助记忆体510、可移式储存单元518和/或可移式储存单元522可包括以上关于湿式工作台结构描述的功能中的一或多种。

计算机系统500亦可包括通讯接口或通讯接口524。通讯接口524使计算机系统500能够与远程装置、网络、实体等(单独地和共同地标示为528)的任何组合进行通讯并与之交互。例如，通讯接口524可以允许计算机系统500经由通讯路径526与远程装置、网络、实体528通讯，该通讯路径可以是有线和/或无线的，并且可以包括lan、wan、互联网等的任何组合。可以经由通讯路径526向和从计算机系统500发送控制逻辑和/或数据。

前述实施例中的功能/操作可以以多种配置和架构来实施。因此，前述实施例中的一些或全部操作，例如图1中描述的半导体元件制造系统100的功能、图2中描述的半导体元件制造系统200的功能，以及图3和图4中描述的方法/制程—可以在硬件、软件或两者中执行。在一些实施例中，包括上面储存有控制逻辑(软件)的有形计算机可用或可读取媒体的有形设备或制品在本文中亦称为计算机程序产品或程序储存装置。此包括但不限于计算机系统500、主记忆体508、辅助记忆体510和可移式储存单元518和522，以及体现上述的任意组合的有形制品。此类控制逻辑当由一个或多个数据处理装置(诸如计算机系统500)执行时，使此类数据处理装置如本文所述地操作。例如，硬件/设备可以连接到计算机系统500的远程装置、网络、实体528或作为其一部分。

在一些实施例中，一种设备可以包括：加工腔；狭缝阀，狭缝阀配置为提供通往加工腔的通路；夹盘，夹盘设置在加工腔中并配置为保持基板；以及气幕装置，气幕装置设置在夹盘与狭缝阀之间并配置为使惰性气体流动以形成气幕。

在一些实施例中，气幕装置设置在夹盘下方。

在一些实施例中，气幕装置包括：一开口，开口穿过加工腔的一侧壁形成；以及一气体导管，气体导管包括一出口并且连接到开口，其中出口朝向狭缝阀倾斜。

在一些实施例中，系统还包括一气体出口端口，气体出口端口穿过加工腔的一侧壁形成并且用以使加工腔排气；以及另一气幕装置，另一气幕装置用以使另一惰性气体流动以形成气幕，其中：夹盘设置在狭缝阀与气体出口端口之间；以及其他气幕装置设置在夹盘与气体出口端口之间。

在一些实施例中，系统还包括一气体侦测器，气体侦测器用以侦测加工腔中的一氧气变量或一湿气变量。

在一些实施例中，一种方法可包括：将基板装载到半导体元件制造系统的传送模组中；在半导体元件制造系统的加工腔中形成气幕，以阻挡从传送模组到加工腔的气流；以及将基板从传送模组传送至加工腔。

在一些实施例中，将基板装载到传送模组中包括使用一机器人臂从一基板储存装置传送基板。

在一些实施例中，形成气幕包括：在传送模组与加工腔之间形成一第一局部惰性气流；以及在加工腔远离传送模组与加工腔之间的一边界的一后侧处形成一第二局部惰性气流，其中第一和第二局部惰性气流中的每一者的一流率大于约1.0slm。

在一些实施例中，形成气幕包括形成从加工腔的一底部侧壁朝向加工腔的一顶部侧壁流动的一定向惰性气流。

在一些实施例中，形成气幕包括：形成经由一倾斜的气体导管从加工腔朝向传送模组流动的一惰性气流。

在一些实施例中，形成气幕包括减小与加工腔的一气体出口端口相关的一气体抽空流率。

在一些实施例中，形成气幕包括闭合加工腔的一气体出口端口。

在一些实施例中，将基板从传送模组传送到加工腔包括传输基板穿过气幕。

在一些实施例中，方法还包括禁用气幕；提供一制程气体；以及在加工腔中用加工气体对基板进行退火。

在一些实施例中，一种方法可包括通过调节在传送模组与加工腔之间的狭缝阀的位置来形成开口，将气流从加工腔朝向开口吹扫，将加工腔中的残留气体特征与基线要求进行比较，以及基于比较来调节气流强度。

在一些实施例中，形成开口包括在吹扫气流的同时形成开口。

在一些实施例中，吹扫气流包括使一惰性气体从开口的一下部部分流向开口的一上部部分。

在一些实施例中，吹扫气流包括使一惰性气体以大于或等于约1.0slm的流率从加工腔朝向传送模组流动。

在一些实施例中，比较残留气体特征包括测量加工腔中的氧气或湿气的浓度。

在一些实施例中，调节气流的强度包括增大与气流相关的流率。

前述揭示内容概述了若干实施例的特征，使得本领域技艺人士可以更好地理解本揭露的各方面。本领域技艺人士应当理解，他们可以容易地使用本揭露作为设计或修改其他制程和结构的基础，以实现与本文介绍的实施例相同的目的及/或实现与本文介绍的实施例相同的优点。本领域技艺人士亦应当认识到，此类等同构造不脱离本揭露的精神和范围，并且在不脱离本揭露的精神和范围的情况下，他们可以在本文中进行各种改变、替换和变更。