CN109686677A - 一种半导体加工设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半导体加工设备，包括：传送腔，设有位移调节器及用于传送晶圆的传送手臂，位移调节器与传送手臂相连，用于调节传送手臂的位置；工艺腔，设有位移传感器及工艺组件，其中，工艺组件用于承载传送手臂送入的晶圆，并驱动晶圆旋转，位移传感器用于探测工艺组件的偏移量；数据控制器，用于接收位移传感器发送的偏移量，并根据偏移量调控位移调节器；本发明可提高制备的晶圆质量；工作人员能及时发现问题降低失效率；避免由于偏移量的不断增大造成机台部件的损坏；减少由工艺组件位置偏移导致的机台停机排查率以及减少维修时间及降低维修难度的问题。

Description

一种半导体加工设备
技术领域
本发明涉及半导体加工领域，特别是涉及一种半导体加工设备。
背景技术
半导体薄膜制造工艺中使用最为广泛的制造技术包括物理气相沉积技术(Physical Vapor Deposition，PVD)及化学气相沉积技术(Chemical Vapor Deposition，CVD)，半导体薄膜制造工艺即在衬底表面上进行化学反应或沉积生成薄膜，以及半导体快速高温热退火工艺(Rapid Thermal Process，RTP)。
现有的一种半导加工设备如图1所示，该设备主要由传送腔101及工艺腔102组成。其工艺腔102中具有带动晶圆旋转的工艺组件103，该工艺组件103促使晶圆在反应腔102内均匀受热从而形成良好的薄膜。但由于其工艺组件103是依靠机械传动方式带动晶圆旋转，因此工艺组件会发生位置的偏移，而此偏移会导致后续传送腔101所传送的晶圆与位于工艺腔102中的工艺组件103产生偏移。
图2所示为现有的一种半导体加工工艺流程图。当设备开始生产后，晶圆是按照批次进行量产，每个批次完成后，会进行抽检以检测产品质量。若抽检的产品没有质量问题则继续生产，若抽检的产品存在质量问题则停止生产，调查原因，而后对机台进行维修。
因此，现有半导体加工设备具有以下缺点：晶圆与工艺组件会发生位置的偏移，该偏移使得晶圆厚度不均及产生微尘粒子从而影响晶圆质量；工作人员不能及时发现问题造成失效率的提升；偏移量的不断增大造成机台部件损伤；工作人员调查原因耗时长浪费机台有效利用率；以及造成机台维修时难度大的问题。
基于以上所述，提供一种可制备高质量晶圆及具有高生产效率的半导体加工设备实属必要。
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半导体加工设备，用于解决现有技术中所制备的晶圆厚度不均及产生微尘粒子从而影响晶圆质量；工作人员不能及时发现问题造成失效率的提升；偏移量的不断增大造成机台部件损伤；工作人员调查原因耗时长浪费机台有效利用率；以及造成机台维修时难度大的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种半导体加工设备，包括：
传送腔，所述传送腔设有位移调节器及用于传送晶圆的传送手臂，所述位移调节器与所述传送手臂相连，用于调节所述传送手臂的位置；
工艺腔，所述工艺腔设有位移传感器及工艺组件，其中，所述工艺组件用于承载所述传送手臂送入的晶圆，并驱动所述晶圆旋转，所述位移传感器用于探测所述工艺组件的偏移量；
数据控制器，所述数据控制器用于接收所述位移传感器发送的所述偏移量，并根据所述偏移量调控所述位移调节器。
优选地，所述传送手臂的调节方向包括X方向及与所述X方向垂直的Y方向，所述X方向与所述Y方向位于同一水平面。以便所述传送手臂可在同一水平面内自由调试位于其上方的晶圆位置。
优选地，所述传送手臂的位置调节范围在所述X方向与所述Y方向构成的水平面上的最大位移值小于2mm。该调节范围足以补偿所述工艺组件的所述偏移量。
优选地，所述工艺腔还设有加热装置，所述加热装置位于所述工艺组件上方。
优选地，所述加热装置面积为所述工艺组件面积的N倍，N＞1。以满足工艺组件在具有微量偏移时，所述加热装置依然可覆盖位于其上方的晶圆，使得晶圆受热均匀。
优选地，所述位移传感器、所述工艺组件、所述加热装置及所述工艺腔的中心位于一条直线上。
优选地，所述工艺组件采用磁悬浮方式驱动所述晶圆旋转。该方式具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点。
优选地，所述数据控制器具有显示器。该显示器可直观地显示出所述偏移量的平面位移坐标，方便工作人员对机台的调试。
优选地，所述位移传感器将所述偏移量转变为数字值发送到所述数据控制器。
优选地，所述半导体加工设备还包括报警装置，所述报警装置连接于所述数据控制器。该报警装置可及时提醒工作人员设备异常，以便及时采取相应措施减少损失，提高产品质量。
优选地，所述报警装置包括声光报警器，所述声光报警器根据所述偏移量的不同具有不同的光的颜色及声音。所述声光报警器可同时发出声及光提醒工作人员，具有比较直观的效果。
优选地，当所述偏移量大于预设值时，所述数据控制器启动所述声光报警器。
优选地，当所述偏移量在第一范围时，所述位移调节器自动调节所述传送手臂的相应位置；当所述偏移量在第二范围时，所述位移调节器促使所述传送手臂停止工作；所述第二范围的下限值大于所述第一范围的上限值。当所述偏移量在第一范围时，位于所述传送手臂上方的晶圆会随所述传送手臂的自动调整而调整，因此，所述晶圆中心与所述工艺组件中心重合且位于所述加热装置的有效范围内。当所述偏移量在第二范围时，所述传送手臂上方的晶圆随所述传送手臂自动调整后，所述晶圆位置超出所述加热装置有效范围，使得所述晶圆受热不均匀；所述工艺组件的位置超出其安全运行范围。因此，需停止所述传送手臂的工作。
如上所述，本发明的半导体加工设备，具有以下有益效果：本发明在工艺腔内装设位移传感器，通过位移传感器检测工艺组件偏移量，将偏移量转换为数字值发送到数据控制器同时显示于数据控制器的显示器上，数据控制器将接收到的数字值传输发送给位于传送手臂上的位移调节器从而调节或停止传送手臂的工作，并同时启动报警装置，以警示工作人员及时采取相应措施。上述半导体加工设备可制备厚度均匀的晶圆及减少工艺腔中微尘粒子从而提高晶圆质量；工作人员能及时发现问题降低失效率；避免由于偏移量的不断增大造成机台部件的损坏；减少由工艺组件位置偏移导致的机台停机时间长提高机台有效利用率；以及降低维修难度的问题。
附图说明
图1显示为现有技术中的一种半导体加工设备的结构示意图。
图2显示为现有技术中的一种半导体加工工艺流程示意图。
图3显示为本发明的半导体加工设备的结构示意图。
图4显示为本发明的半导体加工设备的部分结构侧视图。
图5显示为本发明的半导体加工工艺流程示意图。
元件标号说明
101、201 传送腔
102、202 工艺腔
103、203 工艺组件
204 腔体门
205 传送手臂
206 位移调节器
207 晶圆
208 加热装置
209 位移传感器
210 数据控制器
211 显示器
212 报警装置
具体实施方式
以下通过特定的具体实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露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图3-图5。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图3所示，本发明提供一种半导体加工设备，包括：传送腔201、工艺腔202及数据控制器210，其中：所述传送腔201设有位移调节器206及用于传送晶圆207的传送手臂205，所述位移调节器206与所述传送手臂205相连，用于调节所述传送手臂205的位置；所述工艺腔202设有位移传感器209及工艺组件203，其中，所述工艺组件203用于承载所述传送手臂205送入的所述晶圆207，并驱动所述晶圆207旋转，所述位移传感器209用于探测所述工艺组件203的偏移量；所述传送腔201及所述工艺腔202之间具有腔体门204，所述传送手臂205将位于其上方的所述晶圆207经所述腔体门204传送至所述工艺腔202中的所述工艺组件203中；所述数据控制器210用于接收所述位移传感器209发送的所述偏移量，并根据所述偏移量调控所述位移调节器206。
作为示例，所述传送手臂205的调节方向包括X方向及与所述X方向垂直的Y方向，所述X方向与所述Y方向位于同一水平面。以便所述传送手臂205可在同一水平面内自由调试位于其上方的所述晶圆207的位置。
作为示例，所述工艺腔202装设有加热装置208，所述加热装置208位于所述工艺组件203上方。如图4所示，显示为本发明的半导体加工设备的部分结构侧视图。
作为示例，所述加热装置208的面积为所述工艺组件203面积的N倍，N＞1。本实施例中，所述加热装置208的面积为所述工艺组件203面积的2倍。所述加热装置208的面积可有效覆盖所述工艺组件203及其所述偏移量所覆盖的范围，以满足位于所述工艺组件203上方的所述晶圆207在所述偏移量范围内依然可接收足够的热量，使得所述晶圆207受热均匀，保障所述晶圆207的质量。
作为示例，所述传送手臂的位置调节范围在所述X方向与所述Y方向构成的水平面上的最大位移值小于2mm。该调节范围足以补偿所述工艺组件203的所述偏移量。
作为示例，根据制造出的所述晶圆207的质量，将所述偏移量范围划分为不同范围，所述数据控制器210将根据所述不同偏移量范围等级实施不同指令，启动所述位移调节器206及所述报警装置212。
作为示例，当所述偏移量在第一范围时，所述位移调节器206自动调节所述传送手臂205的相应位置；当所述偏移量在第二范围时，所述位移调节器206促使所述传送手臂205停止工作；所述第二范围的下限值大于所述第一范围的上限值。本实施例中，所述偏移量的第一范围为所述偏移量的值在小于2mm的区域，所述偏移量的第二范围为所述偏移量的值在大于等于2mm的区域。当所述偏移量在第一范围时，位于所述传送手臂205上方的所述晶圆207会随所述传送手臂205的自动调整而调整，因此，所述晶圆207的中心与所述工艺组件203的中心重合且位于所述加热装置208的有效范围内，使得所述晶圆207受热均匀，所述工艺腔202中无微尘粒子，从而提高所述晶圆207的质量，制备满足质量要求的所述晶圆207；当所述偏移量在第二范围时，所述传送手臂205上方的所述晶圆207随所述传送手臂205自动调整后，所述晶圆207的位置超出所述加热装置208有效范围，使得所述晶圆207受热不均匀，所述工艺组件203的位置超出其安全运行范围，可能造成机台部件的损伤，因此，需停止所述传送手臂205的工作。
作为示例，所述工艺组件203采用磁悬浮方式驱动所述晶圆207旋转。该方式具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点。本实施例中，所述工艺组件203包括边缘环、支撑油缸及磁悬浮转子。所述边缘环位于所述工艺组件203上表面且具有凹陷，所述凹陷将所述晶圆207装载至所述边缘环中。所述磁悬浮转子带动所述支撑油缸及边缘环旋转，因此，所述工艺组件203可装载所述晶圆207以恒定速度均匀地旋转。由于所述晶圆207不能采用固定装置装设于所述工艺组件203中，且所述工艺组件203在长期进行旋转时，会产生偏移量，所述偏移量不利于所述晶圆207的质量。
作为示例，所述位移传感器206、所述工艺组件203、所述加热装置208及所述工艺腔202的中心位于一条直线上。
具体的，所述位移传感器209可以设置于所述工艺组件203中心下方位置或所述工艺腔202侧壁。本实施例中，所述位移传感器209位于所述工艺组件203中心下方位置。所述位移传感器209为非接触式位移传感器，优选地，所述位移传感器209采用光电式位移传感器，根据被测对象阻挡光通量的多少来测量对象的位移或几何尺寸。
作为示例，所述数据控制器210具有显示器211。所述位移传感器209连接于所述数据控制器210。所述显示器211可显示出所述偏移量的偏移数据。
作为示例，所述位移传感器209将所述工艺组件203的偏移量转变为数字值发送到数据控制器210中。
本实施例中，所述显示器211可直观地显示出所述偏移量的偏移数据平面位移坐标，方便工作人员对机台的调试。所述数据控制器210的装设位置不作限定。所述显示器211装设于方便工作人员查看的部位即可，具***置不作限制。
作为示例，所述半导体加工设备还包括报警装置212，所述报警装置212连接于所述数据控制器210。所述报警装置212可及时提醒工作人员设备异常，以便及时采取相应措施减少损失提高产品质量。
作为示例，所述报警装置212包括声光报警器、声报警器及光报警器中的任意一种。本实施例中，所述报警装置212优选采用声光报警器，所述声光报警器根据所述偏移量的不同具有不同的报警信号，例如(1)不同颜色的光及不同音量、频率、声效的声音(2)不同颜色的光与相同音量、频率、声效的声音(3)相同颜色的光与不同音量、频率、声效的声音。所述声光报警器可同时发出声及光提醒工作人员，具有比较直观的效果。
作为示例，当所述偏移量大于预设值时，所述数据控制器210启动所述声光报警器。本实施例中，所述预设值为0，即当所述偏移量在所述第一范围的下限值时，所述数据控制器210即启动所述声光报警器，起到预提醒的作用。本领域技术人员也可根据实际生产需求更改所述预设值至所述第二范围的下限值，即所述偏移量在所述第二范围时，所述声光报警器才应用，从而起到警告作用。实施例中，所述声光报警器在所述第一范围与所述第二范围中发出不同的光及不同声音，具体的声光种类不作限制。
如图5所示，显示为本发明的半导体加工工艺流程示意图。生产过程中，当所述半导体加工设备开始工作时，所述位移传感器209首先检测所述工艺组件203的所述偏移量，并将所述偏移量转换为数字值传输给所述数据控制器210，所述数据控制器210将所述偏移量化分为所述第一范围及所述第二范围。
当所述偏移量范围为所述第一范围时，所述数据控制器210启动所述报警装置212，并进入报警装置程序1或所述数据控制器210直接启动所述位移调节器206，调节所述传送手臂205，继续进行生产。
当所述偏移量范围为所述第二范围时，所述数据控制器210启动所述报警装置212，并进入报警装置程序2，同时，启动所述位移调节器206，停止所述传送手臂205的工作，所述技术人员根据所述数据控制器210传输给所述显示器211的数据进行机台维修。
综上所述，本发明的半导体加工设备，在工艺腔内装设位移传感器，通过位移传感器检测工艺组件偏移量，将偏移量转换为数字值发送到数据控制器同时显示于数据控制器显示器上，数据控制器将接收到的数字值传输发给位于传送手臂上的位移调节器从而调节或停止传送手臂的工作，并同时启动报警装置，以警示工作人员及时采取相应措施。上述半导体加工设备可制备厚度均匀的晶圆及减少工艺腔中微尘粒子从而提高晶圆质量；工作人员能及时发现问题降低失效率；避免由于偏移量的不断增大造成机台部件的损坏；减少由工艺组件位置偏移导致的机台停机时间长提高机台有效利用率；以及降低维修难度的问题，所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (13)

1.一种半导体加工设备，其特征在于，包括：
传送腔，所述传送腔设有位移调节器及用于传送晶圆的传送手臂，所述位移调节器与所述传送手臂相连，用于调节所述传送手臂的位置；
工艺腔，所述工艺腔设有位移传感器及工艺组件，其中，所述工艺组件用于承载所述传送手臂送入的晶圆，并驱动所述晶圆旋转，所述位移传感器用于探测所述工艺组件的偏移量；
数据控制器，所述数据控制器用于接收所述位移传感器发送的所述偏移量，并根据所述偏移量调控所述位移调节器。
2.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于：所述传送手臂的调节方向包括X方向及与所述X方向垂直的Y方向，所述X方向与所述Y方向位于同一水平面。
3.根据权利要求2所述的半导体加工设备，其特征在于：所述传送手臂的位置调节范围在所述X方向与所述Y方向构成的水平面上的最大位移值小于2mm。
4.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于：所述工艺腔还设有加热装置，所述加热装置位于所述工艺组件上方。
5.根据权利要求4所述的半导体加工设备，其特征在于：所述加热装置面积为所述工艺组件面积的N倍，N＞1。
6.根据权利要求5所述的半导体加工设备，其特征在于：所述位移传感器、所述工艺组件、所述加热装置及所述工艺腔的中心位于一条直线上。
7.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于：所述工艺组件采用磁悬浮方式驱动所述晶圆旋转。
8.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于：所述数据控制器具有显示器。
9.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于：所述位移传感器将所述偏移量转变为数字值发送到所述数据控制器。
10.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于：所述半导体加工设备还包括报警装置，所述报警装置连接于所述数据控制器。
11.根据权利要求10所述的半导体加工设备，其特征在于：所述报警装置包括声光报警器。
12.根据权利要求11所述的半导体加工设备，其特征在于：当所述偏移量大于预设值时，所述数据控制器启动所述声光报警器。
13.根据权利要求1所述的半导体加工设备，其特征在于：当所述偏移量在第一范围时，所述位移调节器自动调节所述传送手臂的相应位置；当所述偏移量在第二范围时，所述位移调节器促使所述传送手臂停止工作；所述第二范围的下限值大于所述第一范围的上限值。
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