[发明专利]前端模块及其控制方法、半导体加工设备

说明书

本申请实施例提供一种前端模块及其控制方法、半导体加工设备。该前端模块包括：模块主体、整流板组件、调节板组件及排气管；模块主体上部设置有进气口；整流板组件设置于模块主体的底部，且整流板组件上开设多个排气口，经由进气口进入模块主体的气体仅通过排气口排出；多个调节板组件均设置于模块主体内，并且各调节板组件分别对应设置于各排气口处，用于通过调节各排气口的开合状态以调整模块主体内的气压；多个排气管均设置于模块主体的外侧，且各排气管的进气端分别与各排气口对应连接，流经排气口的气体通过排气管导出。本申请实施例实现了有效保持前端模块内外具有压差，进而有效避免前端模块因内部压力及气流紊乱造成颗粒污染。

技术领域

本申请涉及半导体加工技术领域，具体而言，本申请涉及一种前端模块及其控制方法、半导体加工设备。

背景技术

目前，等离子体刻蚀设备广泛地应用于集成电路(IC)或微机电系统(MicroElectro Mechanical System，MEMS)的制造工艺中，刻蚀工艺是芯片制造中形成图形图案的关键工艺，工艺气体通射频产生等离子体，等离子体中含有大量的电子、离子、激发态的原子、分子和自由基等活性粒子，这些活性粒子和衬底相互作用使材料表面发生各种物理和化学反应,从而使材料表面性能发生变化以完成刻蚀工艺。在刻蚀前或刻蚀过程中，由于传输模块或工艺模块不洁净造成的颗粒掉落，就会在刻蚀中形成掩膜，影响原有光刻图形转移，降低产品良率，颗粒污染问题已经严重制约集成电路领域向更低技术节点的延伸。刻蚀结束后会有卤素气体或化合物残留于晶圆(Wafer)表面，这些残留的卤素气体及其化合物在空气中的水汽作用下，会发生冷凝反应，在晶圆(Wafer)表面形成冷凝颗粒(Condensation defect)。冷凝颗粒一般呈水滴状，且不规则的分布在晶圆表面，严重影响刻蚀产品的良率。同时，卤素气体及其化合物在空气中在水汽作用下形成的化合物对晶圆传输系统形成腐蚀，导致前端模块(Equipment Front-End Module，EFEM)内相关零部件失效。

进一步的，晶圆除传输过程中容易污染外，晶圆在晶圆片盒中也存在颗粒污染的风险。当晶圆片盒在扫描(mapping)过程中，晶圆片盒后移一小段距离再开始扫描，使晶圆片盒与前端模块间有较大缝隙，致使晶圆暴露存在风险。如果前端模块内部内外压差(前端模块内部压力与外部压力之差，以下简称前端模块压差)为负压或正压不够。部分气体将倒灌进晶圆片盒，未执行工艺的晶圆即有可能受到颗粒污染，极大地降低产品良率。因此，要保证前端模块内部具有源源不断气体流动，保持前端模块内外压差，外部气体不会溢流至前端模块内部。

现有刻蚀设备采用多腔室并联的结构，主要分为三个部分：工艺腔室、传输模块及半导体加工设备前端模块(Equipment Front-End Module，EFEM)，其中工艺腔室用于完成等离子体刻蚀工艺；传输模块用于完成晶圆的传递，其包括两个预载工位(LOADLOCK)，预载工位完成晶圆在大气与真空状态之间的转换，半导体加工设备前端模块为晶圆提供微环境，前端模块内部产生从上到下的均匀气流，以确保晶圆片盒的洁净环境，从而避免颗粒对晶圆的影响。目前标准的前端模块在顶部装有风扇和过滤网，将厂房中的空气通过过滤网后吸入EFEM中，从而在EFEM中形成从上到下的气流，将完成工艺的晶圆上残留的腐蚀性气体从EFEM底部排出。风扇和过滤网保证了EFEM内部的正压，外部低压的气体无法进到EFEM内部。

当EFEM内部压力未在规定范围内时，首先通过调节EFEM底部整流板来减少来自风扇和过滤网气流的损失，从而增大EFEM内部正压。当整流板调节达到极限，可通过调节风扇转速改善EFEM内部压力环境。因此，EFEM内部具备源源不断的洁净气流同时保持内外一定压差，隔绝了外部颗粒进入。但是现有技术中，由于整流板的体积较大，并且由于机械手坦克链下部整流板存在调节难度。因此，在调节EFEM内部压力过程中，难以整体调节底部整流板，如只调节部分整流板，将造成EFEM内部压力及气流紊乱造成颗粒污染。

发明内容