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半导体工艺方法和半导体工艺设备与流程

发布时间：

2023-04-14

在自动化半导体生产线上，半导体工艺设备(如，立式热处理炉)的控制系统通常以任务(job)为单位控制半导体工艺组件(例如，可包括反应腔室、机械手等)完成半导体工艺，即，控制系统逐个任务地执行半导体工艺，每一晶圆加工任务的任务信息均包括晶圆传入反应腔室至完成工艺后传出工艺腔室的整个加工工序的流程信息。
例如，晶圆加工任务信息可以包含传输配方(load map recipe)和工艺配方(process recipe)，其中，传输配方包含晶圆(wafer)的传输路径以及各工位的位置分布情况等，工艺配方为涉及晶圆加工工艺的指令集合，用户可以通过编辑工艺配方中的各工艺步(step)来设置加工晶圆的必要控制条件，如温度、气体、压力、时间等，使晶圆的表面上形成所需的薄膜。
随着半导体工艺设备所执行的晶圆加工任务逐渐增加，反应腔室(如，立式热处理炉的炉管)内部沉积的薄膜厚度也随之增加，因此为避免该薄膜影响半导体工艺的正常进行，通常需每隔一段时间对反应腔室内部进行清洁，以保证晶圆成膜的合格率和设备的使用寿命。
具体地，工作人员在观测到反应腔室内部沉积的薄膜厚度较厚时，对控制系统进行手动操作，使控制系统在完成当前晶圆加工任务后，控制半导体工艺组件执行腔室清洁任务，而后再手动操作控制系统，使之继续控制半导体工艺组件执行下一晶圆加工任务。
该腔室清洁任务的信息可包含清洁工艺配方(purge recipe)，具体可包含将晶舟(boat)升至炉管(tube)的顶端，使炉管处于封闭状态，并向封闭的炉管环境中通入特殊气体，进而通过物理或化学方式将炉管内壁和晶舟表面的杂质去除并排出的一系列指令集合。
然而，在现有技术中，不仅反应腔室内部沉积的薄膜厚度需要人工观测、记录，腔室清洁任务前后也需要操作人员手动操作控制系统改变任务状态，不仅容易存在较大的人为记录误差，还需要耗费大量人力及人工操作时间，延长了停工时间(downtime)和维护保养时间(maintenancetime)，影响半导体工艺生产线的生产节奏。
因此，如何提供一种能够实现自动化清洁反应腔室的半导体工艺方法及半导体工艺设备，成为本领域亟待解决的技术问题。

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