用于半导体基板处理系统的先进的原位粒子检测系统的制作方法

在本文中公开的方面涉及：用于半导体制造的系统和方法，且更具体地涉及：用于原位粒子检测的系统和方法。

先前技术

在半导体制造中，干净的、无污染的处理环境有助于将整体的工艺良率最大化。当基板电路和几何形状缩小至纳米(nm)尺度时，这是特别真实的(因为粒子变得更可能导致缺陷和良率损失)。在位于处理系内统的处理环境(其中包括工厂接口(factoryinterface，fi))中的每一个中的粒子检测有助于减少或消除系统中的粒子污染物。用于fi的常规的粒子检测方法包括手持的粒子检测设备的使用。

使用手持的粒子检测设备的一个问题为：检测仅当fi为开放时(例如在进行初始的安装时或在预防性的维护期间)发生。此外，因为不频繁地进行粒子检测读数，所以识别出粒子污染的来源和对问题进行故障排除耗用大量的时间，其中在所述期间系统关闭并且在fi中的其他的传感器可能并不进行操作。

因而，需要用于在fi中的粒子监测的改进的系统和方法。

技术实现要素：

提供了一种具有原位粒子检测器的fi和一种用于所述fi中的粒子检测的方法。在一个方面中，所述fi包括：风扇、基板支撑件、粒子检测器、以及排气出口。风扇、基板支撑件、以及粒子检测器经布置以使得：在操作中，所述风扇将空气引导朝向所述排气出口并将所述空气引导至在位于所述基板支撑件上的基板的上方以产生层流。被定位在所述基板支撑件的下游处且在所述排气出口的上游处的所述粒子检测器在粒子被排出之前对空气进行分析并且检测粒子浓度。收集的粒子检测数据可与来自在所述fi中的其他的传感器的数据相组合并且被使用以识别出粒子污染的来源以便进行更为有效的故障排除。粒子检测器还可被并入其他的系统部件(包括但不限于：装载锁定腔室或缓冲腔室)以检测其中的粒子浓度。

在一个方面中，公开了一种工厂接口。所述工厂接口包括：风扇；基板支撑件，所述基板支撑件被定位在所述风扇的下游处；粒子检测器，所述粒子检测器耦接至所述工厂接口的内表面并被定位在所述基板支撑件的下游处；粒子检测器管，所述粒子检测器管耦接至所述粒子检测器并且向在所述工厂接口内的位置开放；以及排气出口，所述排气出口被设置在所述粒子检测器的下游处。

在另一方面中，公开了一种粒子检测系统。所述粒子系统包括：粒子检测器，所述粒子检测器被定位于在工厂接口中的风扇和基板支撑件的下游处；服务器，所述服务器连接至所述粒子检测器，所述服务器连接至被定位在所述工厂接口中的一个或多个额外的传感器并且经配置以收集来自所述粒子检测器和在所述工厂接口中的所述一个或多个额外的传感器的粒子浓度数据；以及网络，所述网络耦接至所述服务器，所述网络经配置以将粒子浓度数据传递至一个或多个装备操作者。

在又一方面中，公开了一种用于在半导体制造系统中的原位粒子检测的方法。所述方法包括以下步骤：经由工厂接口门在工厂接口中接收基板；经由装载锁定狭缝门将所述基板从所述工厂接口传送至传送腔室或工艺腔室；经由所述装载锁定狭缝门将所述基板从所述传送腔室或所述工艺腔室传送至在所述工厂接口中的基板支撑件；和在经由所述装载锁定狭缝门将所述基板从所述工厂接口传送至所述传送腔室或所述工艺腔室并且经由所述装载锁定狭缝门将所述基板从所述传送腔室或所述工艺腔室传送至在所述工厂接口中的所述基板支撑件期间，连续地监测在所述工厂接口中的粒子浓度。

附图简单说明

为了使得可详细地理解前文引述的本公开文本的特征的方式，对本公开文本的更为具体的描述(本公开文本在前文中简短地概括)可通过参考方面来获得，所述方面中的一些被示出在附图中。然而，应注意到：附图仅示出了示例性的方面，因而不被认为是对范围作出限制(因为本公开文本可允许其他的等效的方面)。

图1是根据本公开文本的一个方面的基板处理系统。

图2是根据本公开文本的一个方面的具有原位粒子检测能力的fi的横截面图。

图3是根据本公开文本的一个方面的在半导体制造系统的fi中的连续的原位粒子检测的过程流程。

图4是由在fi中的粒子检测器检测到的粒子浓度相对于时间的图表。

图5是根据本公开文本的一个方面的粒子检测系统。

为了促进理解，在可能的情况中已经使用相同的元件符号以指定附图中共用的相同的元件。考虑到一个方面的元件和特征可被有利地并入于其他的方面中，而无需进一步的叙述。

具体实施方式

提供了一种具有原位粒子检测器的fi和一种用于其中的粒子检测的方法。在一个方面中，所述fi包括：风扇、基板支撑件、粒子检测器、和排气出口。风扇、基板支撑件、和粒子检测器经布置以使得：在操作中，风扇将空气引导朝向所述排气出口并将所述空气引导至在位于所述基板支撑件上的基板的上方以产生层流。被定位在所述基板支撑件的下游处且在所述排气出口的上游处的粒子检测器在粒子被排出之前对空气进行分析并检测粒子浓度。收集的粒子检测数据可与来自在所述fi中的其他的传感器的数据相组合，并且被使用以识别出粒子污染的来源以便进行更为有效的故障排除。粒子检测器还可被并入其他的系统部件(包括但不限于：装载锁定腔室或缓冲腔室)以检测其中的粒子浓度。

图1是根据本公开文本的一个方面的基板处理系统100。如同在图1中所示，一对前开式晶片传送盒(frontopeningunifiedpods，foup)102供应基板，所述基板由机器人臂104从工厂接口103接收并且在被放置到基板处理腔室108a-108f中的一个之前被放置到低压保持区域106。第二机器人臂110可被使用以将基板从低压保持区域106传送至基板处理腔室108a-108f以及将基板从基板处理腔室108a-108f传送回低压保持区域106。基板处理腔室108a-108f可包括：用于沉积、退火、固化和/或蚀刻在基板上形成的膜的一个或多个系统部件。

图2是具有原位粒子检测能力的fi203的横截面图。可使用fi203以代替在图1中的fi103。fi203包括：风扇210；过滤器220；基板支撑件230；装载锁定狭缝门240a、240b；fi门250；粒子检测器260；粒子检测器管270；第一基板保持器和执行器机器人280a；第二基板保持器和执行器机器人280b；以及排气出口290。fi203可选择地进一步包括传感器，所述传感器包括但不限于：风扇速度传感器和/或压力传感器(未被示出)。前述的部件中的每一个通常是通过任何的适当的耦接方式被耦接至fi203的一个或多个壁。例如，可通过被制造为将粒子检测器260耦接至特定的fi的支架将粒子检测器260耦接至fi203的一个或多个壁。fi203还可包括另外的部件，诸如在基板支撑件230下方的冷却站。

在图2的方面中，风扇210、基板支撑件230、和粒子检测器260以垂直配置来布置。更为具体地，风扇210被设置在fi203的上部分中并且经配置以引导空气向下而经过被定位在风扇210(未被示出)下方的开口、经过过滤器220到fi203的下部分，基板支撑件230被定位于风扇210的下方，且粒子检测器260被定位于基板支撑件230的下方。基板支撑件230包括多叶片的支撑结构，所述多叶片的支撑结构于其间具有开口以在fi内在垂直方向上促进气流。粒子检测器260可被定位在基板支撑件230的下方的任何的适当的距离处(诸如：在基板支撑件230下方的几英寸处(例如：在大约1英寸与大约24英寸之间(诸如：在大约5英寸与大约15英寸之间)))。基板支撑件230还被定位在第一基板保持器和执行器机器人280a与第二基板保持器和执行器机器人280b的附近处并且被设置于第一基板保持器和执行器机器人280a与第二基板保持器和执行器机器人280b之间。虽然图2示出垂直配置，但是在此也考虑到其他的配置(其中在所述其他的配置中基板支撑件230被定位在风扇210的下游处且粒子检测器260被定位在基板支撑件230的下游处)(诸如：水平配置)。其他的配置包括如下的布置：其中风扇210、基板支撑件230、粒子检测器260和排气出口290的相对位置提供适当的结果。

过滤器220作为第一阻挡物以防止在fi203中的粒子污染。过滤器220通常为任何的适当的过滤器(例如：以塑胶材料制成的多孔板，所述多孔板具有多个孔，所述孔的尺寸经设计以限制粒子被向下地引导而流入fi203)。过滤器220促进从被风扇210向下引导的空气或其他的气体中移除粒子。

粒子检测器260为用于检测小如约50nm的粒子、大至如约25微米(μm)的粒子的远程检测器。粒子检测器260的一个示例为散射激光检测器。粒子检测器260通常包括：泵，所述泵用于将空气从在fi203内的环境抽取至粒子检测器260；传感器，所述传感器用于分析样本空气；激光器；和散射激光的检测器。粒子检测器260进一步包括用于将空气引入粒子检测器260的至少一个粒子检测器管270。图2示出了单个粒子检测器管270；然而，粒子检测器260通常包括：以任何的适当的配置来设置的任何适当数目的粒子检测器管270。在图2中示出的示例中，粒子检测器管从粒子检测器260的上表面朝风扇210向上延伸。激光器和检测器被定位在粒子检测器管270的下游处。通常地，当空气经过由激光所产生的激光束时，粒子造成激光散射。粒子检测器260分析散射的激光发射以识别出粒子浓度。在进一步的示例中，粒子检测器260包括：多通道系统(例如：6个通道)，其中每一通道经配置以检测在特定的尺寸范围内的粒子。所述通道中的每个通道的特定的尺寸范围中的一些可与其他的通道重叠。虽然图2的方面包括一个粒子检测器260，但是其他的方面可包括：位于整个工厂接口的多个检测器。此外，考虑到粒子检测器260通常是任何的适当的粒子检测器。

如在前文中所描述，作为示例，图2的粒子检测器管270为具有任何的长度的直管。在一个方面中，管并不弯曲以为了与经过fi203的空气流的方向对齐并增加检测灵敏度。粒子检测器管270可包括位于管的顶部(即，远离粒子检测器260的端部)处的开口和/或沿着被引导朝向在fi203内的某一位置的管的长度的开口。在一个方面中，开口被引导朝向装载锁定狭缝门240a、240b中的一个以监测来自于装载锁定狭缝门240a或240b的区域的粒子。在另一方面中，开口位于基板支撑件230的下方以监测来自于fi203的顶部的粒子(诸如：经过过滤器220的粒子)。在又一方面中，开口被引导朝向fi门250以监测来自于fi门250的粒子。虽然一个粒子检测器管270被示出，但是粒子检测器260可包括多个粒子检测器管270，所述多个粒子检测器管270被设置在位于fi203内的不同的位置内并且向位于fi203内的所述不同的位置开放(或是以其他方式被引导朝向位于fi203内的所述不同的位置)。

如在前文中所讨论，在图2的示例中，粒子检测器管270或多个粒子检测器管270)通常在被连接至粒子检测器260的端部与位于用于进行粒子检测的位置处的开口之间基本上是直的。然而，为了向在fi203内的不同的位置开放，多个粒子检测器管可包括各种弯曲和转弯以为了到达相应位置；然而，开口将保持在经配置以与空气移动经过fi203的方向对齐的位置处。用于进行检测的在fi203内的不同的位置通常被选择为可用于基于程序和硬件考量最为有效地捕捉在fi203内的全部的粒子污染和移动的那些位置。

在图2中示出的示例中，排气出口290包括挡板，所述挡板具有多个孔，其中粒子经由所述孔被引导经过气体出口并离开fi203。排气出口的板和孔配置允许空气流从其中流过而同时捕捉到较大的污染物(例如：碎裂的基板或破碎的基板)以避免其非期望地进入排放系统。

图3是在半导体制造系统(例如：处理系统100)的fi中的连续的原位粒子检测的过程流程300。过程流程300通过经由fi狭缝门在fi中接收基板来开始(在操作310处)。在操作320处，基板经由装载锁定狭缝门从fi被传送至在半导体制造系统中的传送腔室或工艺腔室。接着，在操作330处，基板经由装载锁定狭缝门从传送腔室或工艺腔室被传送至在fi中的基板支撑件。更具体地，基板从传送腔室或工艺腔室被传回至fi以用于进行基板的后处理冷却(post-processingcooldown)。经常，基板在位于fi中的基板支撑件上花费最长的时间来进行后处理冷却。如在操作340处所示，在基板传送操作期间连续地监测在fi中的粒子浓度。连续的粒子监测允许：存在的或因打开狭缝阀门而进入的粒子(或是当抓取基板时在机器人上携带的粒子)的检测。因此，除了在冷却期间监测由风扇从基板吹走的粒子之外，本公开文本还提供：用于在其他的时间处(所述其他的时间发生于现有的基板不存在的情况下)监测粒子的系统和方法。

在操作中，连续地监测在fi中的粒子浓度通过经由风扇210将空气引导朝向排气出口290以产生层流来开始。如在图2的垂直配置中所示，风扇210将空气向下引导至基板支撑件230和粒子检测器260的上方并且朝向排气出口290引导。在其他的配置中，风扇210可以以水平方向将空气引导至基板支撑件230和粒子检测器260的上方。首先引导环境空气(例如：在位于制造设施内的周围环境中接收的空气)经过过滤器220以在进入位于过滤器220下方的fi之前从空气流中去除任何的粒子。当基板被定位在基板支撑件230上时，在基板的表面上的粒子将被夹带在空气流中并且离开基板表面。随着空气流被引导朝向排气出口290，空气流和夹带的粒子接着被引导至粒子检测器260的上方。空气流由管270来接收并且由粒子检测器260来进行分析。

图4是示出由在fi中的粒子检测器所检测到的粒子浓度相对于时间的图表400的幻灯片。y轴对应于粒子计数或浓度，且x轴对应于时间，以使得图表400示出在一段时间中的在fi中的粒子浓度。数据线402示出由粒子检测器(诸如：图2的粒子检测器260)所检测到的粒子浓度。在第一时间段404中，数据线402为线性并示出在fi203中几乎无粒子浓度。换句话说，在第一时间段404中的数据线402示出fi203在几乎无粒子污染的情况下正在运行。在第二时间段406中，粒子浓度增加，如由数据线402的峰值所示的那样。在fi203中的粒子浓度可以是许多事件(包括但不限于：减小的风扇速度、压力差、fi门的打开或有缺陷的密封)的结果。

由粒子检测器260收集的数据(诸如：在图4中所示的数据)可被传递至系统监测服务器并与由在工厂接口中的其他的传感器(诸如：风扇速度和压力传感器)所收集的其他的数据相组合以识别出粒子污染的来源。例如，若来自粒子检测器260的数据示出粒子浓度在一段时间中增加，那么服务器将此数据与从传感器(诸如：风扇速度传感器)所收集的数据作比较，以查看风扇速度在相同的时间段内是否减小并且造成粒子污染的增加。然后可使用组合的数据来快速识别出粒子污染的根本原因并缩短有效地解决半导体处理系统的故障的时间。

此外，连续收集的粒子检测数据可被整合至粒子检测系统500(如在图5中所示的那样)，并被使用以向装备操作者提供粒子污染警示。粒子检测系统500包括在fi203中的粒子检测器260，所述粒子检测器260连接至电源510和服务器520。服务器520通常被连接至网络530以向例如设备操作者通信。其他的fi检测器也可被连接至粒子检测系统500以有助于当在fi203内的粒子浓度过高时实现快速故障排除。例如，在一个方面中，一个或多个额外的检测器可被定位在fi203中并且连接至粒子检测系统500。在另一方面中，一个或多个额外的检测器可被定位在第二fi中并且连接至粒子检测系统500。此外，在另外的方面中，粒子检测系统500经配置以当在fi203中的粒子浓度超过预定的阈值时经由网络530来发送警告消息。警告消息可指示粒子污染的严重性或潜在的问题。考虑到可依据粒子污染的严重性来利用不同的警告和/或警告消息。

所描述的用于连续的原位粒子检测的系统和方法的益处包括但不限于：在进行粒子检测期间的系统停机时间的减小或消除和故障排除效率的增加(由于将粒子检测器所收集的数据与其他的传感器数据相组合以识别出对于fi的粒子污染的来源)。此外，在此描述的系统和方法得到增加的工艺良率和降低的基板的废品率。

虽然前述者考虑到将粒子检测器定位在fi内，但是粒子检测器也可被并入其他的系统部件(包括但不限于：装载锁定腔室或缓冲腔室)中。

虽然前述针对本公开的方面，但是可在不偏离本公开文本的基本范围的情况下设计本公开文本的其他的和进一步的方面，并且本公开文本的范围由所附的权利要求所确定。