[发明专利]半导体设备前端模块、半导体设备及晶圆处理方法

说明书

本发明提供一种半导体设备前端模块、半导体设备及晶圆处理方法。半导体设备前端模块与反应腔室模块相连接并包括缓冲腔室、至少两个晶圆装载端口、至少一个机械手臂、开盒装置及控制装置。本发明的半导体设备前端模块的控制装置能够依据工艺需要将放置于晶圆装载端口的前端开口晶圆盒分别置于工作状态及待机状态，且确保一前端开口晶圆盒处于工作状态时，其他前端开口晶圆盒均处于待机状态并使得处于待机状态的前端开口晶圆盒处于关闭状态以减少污染。采用本发明的半导体设备，能够保证待处理的晶圆保持良好的清洁度，有利于工艺处理的正常进行；采用本发明的晶圆处理方法，能够有效提高晶圆处理过程中的洁净度，有效提高生产良率，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别是涉及一种半导体设备前端模块、半导体设备及晶圆处理方法。

背景技术

随着半导体芯片集成度的不断增加，晶圆的制造工序也越来越多。在晶圆制造过程中，晶圆需通过自动物料搬送系统(Automatic Material Handling System,简称AMHS)在不同的工艺模块之间进行传送，更具体的，晶圆被装载于晶舟内或是前端开口晶圆盒(Front Opening Unified Pod，即FOUP)内通过AMHS系统在不同的工艺模块之间进行传送。为尽量减少晶圆在传送过程中的污染，除尽力提高晶圆传送路径中的洁净度外，晶圆传送路径中的各种设备的恰当使用也非常重要。半导体设备前端模块(equipment front-endmodule)作为晶圆从AMHS系统进入反应腔室前的最后一站，其重要性不言而喻。

现有的半导体设备前端模块通常包括至少两个放置前端开口晶圆盒的晶圆装载端口(loadport)。当装载有待处理晶圆的前端开口晶圆盒从AMHS系统上被卸下后被放置于半导体设备前端模块的晶圆装载端口，待其前端开口打开后，由机械手臂从前端开口晶圆盒内取出待处理晶圆并传送至相应的反应腔室内，待晶圆完成工艺处理后，再由机械手臂将晶圆送回前端开口晶圆盒中。

通常，一个前端开口晶圆盒能同时容纳一个批次(25片)甚至两个批次(50片)的晶圆，只有当整个前端开口晶圆盒内的所有晶圆都完成工艺处理后，该前端开口晶圆盒内的晶圆才会一起被传送至下一个工艺模块。在单片式半导体设备中，晶圆在逐片进行工艺处理的过程中，其他晶圆在前端开口晶圆盒内处于等待状态。由于单片晶圆的工艺处理时间相对来说不是很长且更重要的是为避免对前端开口晶圆盒反复进行开盒和关闭操作会给设备带来损伤，因此在等待过程中前端开口晶圆盒一直处于打开状态，且在现有半导体设备前端模块的设置中，其他处于待机状态的前端开口晶圆盒也一直处于打开状态。

这个等待过程中隐藏诸多风险。比如，完成工艺处理后的晶圆可能携带有颗粒杂质或者晶圆从反应腔室传出的过程中可能携带出氧气或水汽，因此当晶圆被传送回半导体设备前端模块后，颗粒杂质及水汽等可能对处于待机过程中的晶圆造成污染；尽管一些半导体设备前端模块中有净化装置一直对其内部环境进行净化，但这种净化仍然无法完全避免类似污染问题，且如果设备突然停电的话，杂质颗粒的扩散会更加严重。待处理晶圆如果被污染，那在后续的工艺处理中就可能出现诸如不刻蚀(Unetch)或是不灰化(Unashing)等各种不良，这些不良很可能引发芯片失效，导致产品良率下降并最终造成生产成本提高。

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设备前端模块、半导体设备及晶圆处理方法，用于解决现有技术中因处于待机中的前端开口晶圆盒(FOUP)一直处于打开状态导致晶圆被污染，造成不刻蚀(Unetch)或是不灰化(Unashing)等各种工艺不良并引发芯片失效，导致产品良率下降并最终造成生产成本增加等问题。