负载锁定腔、半导体加工设备、传输方法及存储介质与流程

1.本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种负载锁定腔、一种半导体器件的加工设备、一种半导体器件的传输方法以及一种计算机可读存储介质。


背景技术：

2.在半导体加工领域中，负载锁定腔对于半导体的加工至为重要。本领域目前的负载锁定腔的结构包括负载腔室本体以及传片口。该负载腔室本体包括至少一对腔室用于承载一或多个晶圆基板。该至少一对腔室支持晶圆传片、取片独立操作。然而，现有负载腔室的传片口普遍根据固定的传片方式，被设置为垂直传片口或倾斜传片口，无法兼容垂直传片与倾斜传片的两种传片模式，存在产品适配性差的缺陷。
3.为了克服现有技术存在的上述缺陷，本领域亟需一种负载锁定腔，用于提供兼容垂直传片与倾斜传片两种模式的传片口结构，以提升负载锁定腔在不同传片模式的半导体加工设备的产品适配性，从而提高负载锁定腔的经济性以及可靠性。


技术实现要素：

4.以下给出一个或多个方面的简要概述以提供对这些方面的基本理解。此概述不是所有构想到的方面的详尽综览，并且既非旨在指认出所有方面的关键性或决定性要素亦非试图界定任何或所有方面的范围。其唯一的目的是要以简化形式给出一个或多个方面的一些概念以为稍后给出的更加详细的描述之前序。
5.为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种负载锁定腔及一种半导体器件的加工设备，能够提供同时兼容垂直传片与倾斜传片两种模式的传片口结构，以提升负载锁定腔在不同传片模式的半导体加工设备的产品适配性，从而提高负载锁定腔的经济性以及可靠性。此外，本发明还提供了一种半导体器件的传输方法以及一种计算机可读存储介质，能够自动平衡负载锁定腔与外部的压力，以改善晶圆的粒子表现，并提供压力保护功能，以防止异常的高低压对半导体器件的加工设备等造成损坏，从而进一步提高负载锁定腔的经济性以及可靠性。
6.具体来说，根据本发明的第一方面提供的上述负载锁定腔包括至少一个腔室本体，其中，所述腔室本体包括：晶圆托盘，用于承载待加工的晶圆；以及传片口，包括垂直侧壁及倾斜侧壁，其中，所述垂直侧壁用于引导所述晶圆从外界沿垂直方向传输到所述晶圆托盘，所述倾斜侧壁用于引导所述晶圆从外界沿倾斜方向传输到所述晶圆托盘。
7.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述腔室本体还包括：回填口，设置于所述垂直侧壁和/或所述倾斜侧壁，用于向所述负载锁定腔提供侧向的回填气体。
8.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述回填口的进气口的第一口径小于其出气口的第二口径，以减小回填气体在所述负载锁定腔内的流速。
9.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述的负载锁定腔包括多个所述腔室本体，其中，侧向相邻的腔室本体的垂直侧壁被集成于一体，所述回填口被设置于各所述腔室本
体的倾斜侧壁；或者侧向相邻的腔室本体的倾斜侧壁被集成于一体，所述回填口被设置于各所述腔室本体的垂直侧壁。
10.进一步地，在本发明的一些实施例中，包括多层所述腔室本体，其中，每层所述腔室本体中配置有至少一个所述回填口。
11.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述负载锁定腔包括至少一个机械手，其中，所述机械手从外部抓取所述晶圆，并沿所述垂直侧壁或所述倾斜侧壁，向所述传片口传输抓取的所述晶圆。
12.此外根据本发明的第二方面提供的半导体器件的加工设备包括，本发明的第一方面提供的任一项所述的负载锁定腔；回填装置，用于向所述负载锁定腔提供回填气体；压力平衡装置，在所述负载锁定腔开始回填时开启，以平衡所述负载锁定腔内外的压力；以及压力控制及保护装置，用于控制所述负载锁定腔内部的压力，并提供压力保护。
13.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述加工设备被配置为：经由所述回填装置向所述负载锁定腔提供回填气体；经由所述压力控制及保护装置，监测所述负载锁定腔内部的压力；响应于所述负载锁定腔内部的压力达到预设的第一压力阈值以上，开启所述压力平衡装置排出多余的回填气体，以平衡所述负载锁定腔内外的压力；以及响应于所述负载锁定腔内外的压力平衡，关闭所述压力平衡装置，并开启所述负载锁定腔的大气门阀，以进行所述负载锁定腔与外界之间的晶圆传片，其中，所述回填装置在开启所述大气门阀的过程中持续向所述负载锁定腔提供所述回填气体，以避免外部物质进入所述负载锁定腔。
14.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述压力控制及保护装置中包括压力控制器组件、压力释放阀组件及组件安装座，其中，所述压力控制器组件及所述压力释放阀组件经由所述组件安装座连接所述加工设备，所述压力控制及保护装置经由所述压力控制器组件，控制所述负载锁定腔内部的压力，所述压力释放阀组件在所述负载锁定腔内部的压力高于预设的第二压力阈值时开启，以对所述负载锁定腔提供压力保护。
15.进一步地，在本发明的一些实施例中，所述加工设备还包括抽真空装置及压力检测装置，所述加工设备被配置为：经由所述抽真空装置，对所述负载锁定腔进行抽真空；响应于所述负载锁定腔内部的压力达到预设的第三压力阈值以下，关闭所述抽真空装置，并经由所述压力检测装置校验所述负载锁定腔内的实际压力；响应于所述实际压力达到预设的第四压力阈值以下，开启所述负载锁定腔的真空门阀，以进行所述负载锁定腔与真空腔之间的晶圆传片，其中，所述第四压力阈值大于或等于所述第三压力阈值。
16.此外根据本发明的第三方面提供的半导体传输方法包括以下步骤：向负载锁定腔提供回填气体；监测所述负载锁定腔内部的压力；响应于所述负载锁定腔内部的压力达到预设的第一压力阈值以上，开启压力平衡装置排出多余的回填气体，以平衡所述负载锁定腔内外的压力；以及响应于所述负载锁定腔内外的压力平衡，关闭所述压力平衡装置，持续向所述负载锁定腔提供所述回填气体，并开启所述负载锁定腔的大气门阀，以进行所述负载锁定腔与外界之间的晶圆传片，并避免外部物质进入所述负载锁定腔。
17.此外，根据本发明的第四方面提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。所述计算机指令被处理器执行时，实施本发明的第三方面提供的上述半导体传输方法。
附图说明
18.在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，能够更好地理解本发明的上述特征和优点。在附图中，各组件不一定是按比例绘制，并且具有类似的相关特性或特征的组件可能具有相同或相近的附图标记。
19.图1示出了根据本发明的一些实施例提供的半导体器件的加工设备的示意图。
20.图2示出了根据本发明的一些实施例提供的负载锁定腔的示意图。
21.图3示出了根据本发明的一些实施例提供的多层负载锁定腔的示意图。
22.图4示出了根据本发明的一些实施例提供的负载锁定腔的示意图。
23.图5示出了根据本发明的一些实施例提供的半导体器件的传输方法的流程示意图。
24.图6示出了根据本发明的一些实施例提供的半导体器件的加工装置的结构示意图。
25.图7示出了根据本发明的一些实施例提供的压力控制及保护装置的结构示意图。
26.图8示出了根据本发明的一些实施例提供的半导体器件的传输方法的流程示意图。
具体实施方式
27.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，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。
29.另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本发明的限制。
30.能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本发明一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。
31.如上所述，在半导体加工领域中，负载锁定腔对于半导体的加工至为重要。本领域目前的负载锁定腔的结构包括负载腔室本体以及传片口。该负载腔室本体包括至少一对腔室用于承载一或多个晶圆基板。该至少一对腔室支持晶圆传片、取片独立操作。然而，现有
负载腔室的传片口普遍根据固定的传片方式，被设置为垂直传片口或斜边传片口，无法兼容垂直传片与倾斜传片的两种传片模式，存在产品适配性差的缺陷。
32.为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种负载锁定腔及一种半导体器件的加工设备，能够提供同时兼容垂直传片与倾斜传片两种模式的传片口结构，以提升负载锁定腔在不同传片模式的半导体加工设备的产品适配性，从而提高负载锁定腔的经济性以及可靠性。此外，本发明还提供了一种半导体器件的传输方法以及一种计算机可读存储介质，用于自动平衡负载锁定腔与外部的压力，以改善晶圆的粒子表现，并提供压力保护功能，以防止异常的高低压对半导体器件的加工设备等造成损坏，从而进一步提高负载锁定腔的经济性以及可靠性。
33.在一些非限制性的实施例中，本发明的第三方面提供的上述半导体器件的传输方法可以经由本发明第二方面提供的上述半导体加工设备来实施。本发明第一方面提供的上述负载锁定腔可以被配置于本发明的第二方面提供的上述半导体器件的加工设备。进一步地，该加工设备中可以配置有存储器及处理器。该存储器包括但不限于本发明第四方面提供的上述计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令。该处理器连接存储器，并被配置用于执行该存储器上存储的计算机指令，以实施本发明的第三方面提供的上述半导体器件的传输方法。
34.首先请参考图1，图1示出了根据本发明的一些实施例提供的半导体器件的加工设备的示意图。
35.如图1所示，在本发明的一些实施例中，本发明的第二方面提供的半导体器件的加工设备包括负载锁定腔102、回填装置106、压力平衡装置101以及压力控制及保护装置103。该负载锁定腔102用于接收并传输待加工的晶圆。该回填装置106被设置于负载锁定腔102左右两侧，用于向负载锁定腔102提供回填气体。该压力平衡装置101被设于负载锁定腔102的上侧或下侧，其在负载锁定腔102开始回填时开启，以平衡负载锁定腔102内外的压力。该压力控制及保护装置103也被设于负载锁定腔102的上侧或下侧，用于控制负载锁定腔102内部的压力，并提供压力保护。
36.具体请参考图2，图2示出了根据本发明的一些实施例提供的负载锁定腔的示意图。在图2所示的实施例中，该负载锁定腔102包括至少一个腔室本体。在此，该腔室本体包括晶圆托盘25及传片口。该晶圆托盘25用于承载待加工的晶圆。该传片口包括垂直侧壁23、24及倾斜侧壁21、22。在此，该垂直侧壁23、24用于引导该晶圆从外界沿垂直方向传输到该晶圆托盘25。该倾斜侧壁21、22用于引导该晶圆从外界沿倾斜方向传输到该晶圆托盘25。
37.进一步地，上述腔室本体还可以优选的包括回填口26、27。该回填口26、27可以被设置于上述垂直侧壁23、24和/或上述倾斜侧壁21上，用于向该负载锁定腔102提供侧向的回填气体。相比于传统的底面回填的方案，该侧面回填的方案能够有效避免晶圆对回填气体的遮挡作用，从而有效地缩短回填时间，并提高半导体器件的加工产能。
38.更进一步地，上述回填口26、27的进气口的第一口径可以优选地小于其出气口的第二口径，从而使该回填口26、27呈喇叭口形状。如此，本发明可以进一步降低回填气体流速，以改善晶圆的为微粒(particle)表现。
39.此外，如图1及图2所示，上述负载锁定腔可以包括多个该腔室本体。该多个腔室本体可以被相邻地设置于同一层框架中。在一些实施例中，侧向相邻的腔室本体的垂直侧壁
23、24可以被集成于一体。此时，上述回填口26、27可以被对应地设置于该腔室本体的上述倾斜侧壁21、22。
40.可选地，在另一些实施例中，侧向相邻的腔室本体的倾斜侧壁可以被集成于一体。此时，上述回填口可以被对应地设置于上述各腔室本体的垂直侧壁，以达到相同的效果。
41.请进一步参考图3，图3示出了根据本发明的一些实施例提供的多层负载锁定腔的示意图。
42.在图3所示的实施例中，负载锁定腔102还可以包括多层腔室本体。每层上述腔室本体中配置有至少一个回填口31、32、33、34。具体来说，该负载锁定腔102可以包括四个腔室本体。该四个腔室本体可以被分别设置于两层框架中，其中，每层框架的每个腔室本体中可以分别配置有一个回填口31、32、33、34，以进一步提升回填气体的效率，并缩短回填时间，以提高半导体器件的加工产能。
43.请进一步参考图4，图4示出了根据本发明的一些实施例提供的负载锁定腔的示意图。
44.在图4所示的实施例中，上述负载锁定腔102还可以包括至少一个机械手42。该机械手42从外部抓取待加工晶圆43，并沿垂直侧壁46、47或倾斜侧壁44、45将晶圆推入负载锁定腔41的晶圆托盘中，以进行后续的半导体加工。
45.例如，针对垂直传片的半导体加工装置，该机械手42可以从外部抓取待加工晶圆43，通过机械的转动将抓取的晶圆43抵靠到传片口的垂直侧壁46、47，再沿垂直侧壁46、47将晶圆43垂直推入负载锁定腔41的晶圆托盘中，以进行后续的半导体加工。
46.又例如，针对倾斜传片的半导体加工装置，该机械手42可以从外部抓取待加工晶圆43，通过机械的转动将抓取的晶圆43抵靠到传片口的倾斜侧壁44、45，再沿倾斜侧壁44、45将晶圆推入负载锁定腔41的晶圆托盘中，以进行后续的半导体加工。
47.如此，本发明提供的该负载锁定腔41可以同时兼容垂直传片与倾斜传片两种模式，以提升负载锁定腔在不同传片模式的半导体加工设备的产品适配性。
48.以下将结合一些半导体器件的传输方法的实施例来描述上述半导体器件的加工设备的工作原理。本领域的技术人员可以理解，这些半导体器件的传输方法的实施例只是本发明提供的一些非限制性的实施方式，旨在清楚地展示本发明的主要构思，并提供一些便于公众实施的具体方案，而非用于限制半导体器件的加工设备的全部功能或全部工作方式。同样地，该半导体器件的加工设备也只是本发明提供的一种非限制性的实施方式，不对这些半导体器件的传输方法中各步骤的执行主体构成限制。
49.请结合参考图1、图5与图6。图5示出了根据本发明的一些实施例提供的半导体器件的传输方法的流程示意图。图6示出了根据本发明的一些实施例提供的半导体器件的加工装置的结构示意图。
50.如图1、图5及图6所示，在半导体器件的加工装置的运行过程中，该加工装置可以开启回填装置106的回填阀65，以经由该回填装置106向该负载锁定腔102提供回填气体。在回填气体的同时，本发明可以经由压力控制及保护装置103监测上述负载锁定腔102内部的压力。当上述负载锁定腔102内部的压力达到预设的第一压力阈值以上之后，加工装置可以开启压力平衡装置101的平衡阀64排出多余的回填气体，以平衡该负载锁定腔102内外的压力。具体来说，第一压力阈值可以为大气压力760torr。当多余的回填气体通过压力平衡装
置101排除之后，该负载锁定腔102内外的压力平衡。此时，加工装置可以关闭该压力平衡装置101的平衡阀64，并持续向该负载锁定腔102提供回填气体，同时开启该负载锁定腔102的大气门阀63，以进行该负载锁定腔102与外界之间的晶圆传片。当持续向该负载锁定腔102提供回填气体时，该负载锁定腔102内部气体持续向外流，从而使得外部大气不会进入该负载锁定腔102内部，以避免外部物质进入该负载锁定腔102，从而改善晶圆的粒子表现。
51.请进一步参考图7，图7示出了根据本发明的一些实施例提供的压力控制及保护装置的结构示意图。
52.在图7所示的实施例中，上述压力控制及保护装置103中包括压力控制器组件72、压力释放阀组件71及组件安装座73。在此，该压力控制器组件72及该压力释放阀组件71由该组件安装座73连接上述半导体加工设备。该压力控制及保护装置103经由该压力控制器组件72，控制该负载锁定腔102内部的压力。当压力控制及保护装置103中的压力控制组件72因某种原因失效，系统持续回填时，该负载锁定腔102内部的压力将高于预设的第二压力阈值。此时，该压力释放阀组件71将自动开启，以对该负载锁定腔102提供压力保护，从而避免因为回填压力过大而对加工设备或人员造成损伤。
53.此外，在图1所示的实施例中，上述半导体加工设备还可以包括抽真空装置105及压力检测装置104。该压力检测装置104被设于负载锁定腔102的上侧或下侧，用于校验负载锁定腔102内的实际压力。该抽真空装置104被设置于负载锁定腔102下侧的中间，用于对该负载锁定腔102进行抽真空。
54.请进一步参考图8，图8示出了根据本发明的一些实施例提供的半导体器件的传输方法的流程示意图。
55.如图1、图6及图8所示，在半导体器件的加工装置的运行过程中，加工装置还可以经由该抽真空装置104，对该负载锁定腔102进行抽真空。当该负载锁定腔102内部的压力达到预设的第三压力阈值以下时，加工装置可以关闭该抽真空装置105，并经由该压力检测装置61(即图1中的104)校验该负载锁定腔102内的实际压力，并根据该实际压力来判断是否可以开启负载锁定腔102的真空门阀62，以进行负载锁定腔102与真空腔之间的晶圆传片。具体来说，若该实际压力达到预设的第四压力阈值以下时，加工装置可以开启该负载锁定腔102的真空门阀62，以进行该负载锁定腔102与真空腔之间的晶圆传片。反之，若该实际压力大于预设的第四压力阈值，加工装置可以判定抽真空功能故障，从而拒绝开启该负载锁定腔102的真空门阀62，并及时进行故障报警。
56.在一些实施例中，上述第四压力阈值应当大于或等于上述第三压力阈值。具体来说，该第三压力阈值可以根据加工装置的目标真空条件来确定(例如0.05torr)，而该第四压力阈值可以根据真空门阀62的开启条件来确定(例如0.1torr)。如此，压力控制及保护装置103及压力检测装置104可起双重保护的作用，以避免真空腔被污染或损坏。
57.综上，相比于本领域目前的反应腔清洁方法，本发明提供的上述负载锁定腔及半导体器件的加工设备，能够提供同时兼容垂直传片与倾斜传片两种模式的传片口结构，以提升负载锁定腔在不同传片模式的半导体加工设备的产品适配性。进一步地，通过实施上述半导体器件的传输方法，或配置上述计算机可读存储介质，本发明还能够自动平衡负载锁定腔与外部的压力，以改善晶圆的粒子表现，并提供压力保护功能，以防止异常的高低压对半导体器件的加工设备等造成损坏，从而提高负载锁定腔的经济性以及可靠性。
58.尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。
59.提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。