[发明专利]可实时检测机械微颗粒的半导体工艺设备及方法

说明书

本发明提供一种可实时检测机械微颗粒的半导体工艺设备和方法。设备包括中转腔室、传送腔室、工艺腔室、第一机械手臂、第二机械手臂、供气模块、排气模块、控制模块、第一压力计、第二压力计、光学检测模块及信号处理模块；中转腔室一端与晶圆装载台相连接，另一端与传送腔室相连接；第一机械手臂位于晶圆装载台内，第二机械手臂位于传送腔室内；晶圆装载台和中转腔室之间设置有第一阀门，中转腔室和传送腔室之间设置有第二阀门，传送腔室和工艺腔室之间设置有第三阀门，控制模块与第一阀门、第二阀门及第三阀门相连接；光学检测模块与排气管路相连通；信号处理模块与控制模块、压力计及光学检测模块相连接。本发明有助于提高生产良率。

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，尤其是涉及一种集成电路制造设备，特别是涉及一种可实时检测机械微颗粒的半导体工艺设备及方法。

背景技术

在化学气相沉积等半导体工艺生产过程中，经常会有一些微小的颗粒物质掉落在晶圆的表面。这些颗粒物质为形状各异，特征尺寸通常在微米级别和数十纳米之间，在本发明中统称为微颗粒（particle）。

在集成电路芯片的生产制造中，微颗粒是非常有害的，因此对于每片晶圆上微颗粒的大小和数量都有严格的规定。随着集成电路芯片上器件特征尺寸的日益缩小和器件集成度的日益提高，品质管控标准也越来越高，单片晶圆上允许的微颗粒数量减少，微颗粒尺寸减小。因此完成工艺生产后，比如完成薄膜沉积后的晶圆表面上的微颗粒数量是衡量半导体工艺设备的一个非常关键的技术指标。

微颗粒的来源大致可以分为2种。一种是与工艺过程有关的，通常简称为“工艺微颗粒”。工艺微颗粒可能是原本附着在工艺腔体内壁上的沉积物掉落到晶圆表面而形成，也有可能是工艺生产过程中发生了不希望的气相反应而生成的杂质颗粒。另一种颗粒是晶圆在设备内传送过程中发生的污染。微颗粒在晶圆传送路径中掉落到晶圆上，它可能是设备自身产生（比如因设备零件磨损产生的粉屑），也可能是从外部输入后附着在设备上，这类微颗粒在这里简称为“机械微颗粒”。现有技术中通常是通过定期的设备维修保养（保养过程通常包括清洗）以提高设备洁净度，从而减少机械微颗粒污染问题。但是半导体制造厂内的环境是动态变化的，定期的维修保养作业并不能确保设备实时处在最佳状态，需要一套更行之有效的措施来实时监测机械微颗粒的情况，以将机械微颗粒污染风险降到最低。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可实时检测机械微颗粒的半导体工艺设备及方法，通过实时监测设备内的机械微颗粒的情况，以将机械微颗粒污染风险降到最低。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种可实时检测机械微颗粒的半导体工艺设备，所述半导体工艺设备包括中转腔室、传送腔室、工艺腔室、第一机械手臂、第二机械手臂、供气模块、排气模块、控制模块、第一压力计、第二压力计、光学检测模块及信号处理模块；所述中转腔室一端与晶圆装载台相连接，另一端与所述传送腔室相连接，所述传送腔室未与所述中转腔室相连接的一端与所述工艺腔室相连接；所述第一机械手臂位于所述晶圆装载台内，用于在晶圆盒和所述中转腔室之间传送晶圆；所述第二机械手臂位于所述传送腔室内，用于在所述中转腔室和所述工艺腔室之间传送晶圆；所述晶圆装载台和所述中转腔室之间设置有第一阀门，所述中转腔室和所述传送腔室之间设置有第二阀门，所述传送腔室和所述工艺腔室之间设置有第三阀门，所述控制模块与所述第一阀门、第二阀门及第三阀门相连接，用于控制所述第一阀门、第二阀门及第三阀门中的一个或多个的打开或闭合；所述第一压力计与所述中转腔室相连接，用于测量所述中转腔室内的压力，所述第二压力计与所述传送腔室相连接，用于测量所述传送腔室内的压力；所述供气模块和排气模块与所述中转腔室和所述传送腔室分别连接；所述光学检测模块与所述排气模块的排气管路相连通，用于检测所述排气管路中的颗粒数；所述信号处理模块与所述控制模块、第一压力计、第二压力计及光学检测模块相连接，用于根据所述光学检测模块的检测结果、所述控制模块的控制时点、第一压力计和第二压力计的检测结果判断所述中转腔室和传送腔室内的机械微颗粒污染情况。