一种炉管的氮气冷却系统及晶圆和晶舟的冷却方法技术方案

技术编号:14773863 阅读:5 留言:0更新日期:2017-03-09 11:43
本发明专利技术公开了一种炉管的氮气冷却系统及晶圆和晶舟的冷却方法,通过在氮气冷却系统中设置两路冷却管路,每路冷却管路分别采用质量流量控制器控制氮气流量,并通过在两路冷却管路中设置不同的氮气流量,使从冷却晶舟的第一冷却管每个出气孔中喷射出的氮气流量小于从冷却晶圆的第二冷却管每个出气孔中喷射出的氮气流量,以在晶舟舟脚部位产生的颗粒被第一冷却管喷射出的较小流量氮气吹落时,通过第二冷却管喷射出的较大流量氮气吹走,从而既能够很好地冷却晶舟及晶舟上的晶圆,又可防止将晶舟舟脚上的颗粒吹到晶圆上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体集成电路加工
,更具体地,涉及一种炉管的氮气冷却系统及使用该系统对晶圆和晶舟进行冷却的方法。
技术介绍
集成电路持续往高密度方向发展,在一块越来越小的芯片上,整合了越来越多的组件,使得芯片对缺陷的容忍度越来越低,更多更小尺寸的缺陷也逐渐成为了良率杀手。集成电路的缺陷即晶圆上存在的有形污染与瑕疵,主要包括:晶圆上的异物(微尘,工艺残留物,不良反应生成物等),图形缺陷(光刻或刻蚀造成的异常成像,机械性刮伤变形,厚度不均匀造成的颜色异常等),化学污染(残留化学药品,有机溶剂等),材质缺陷(晶圆自身或制造过程中引起的晶格缺陷)。集成电路制造工艺是在无尘室中进行的,缺陷的主要来源包括:1)机台设备:零件老化与设备异常在运行中产生的缺陷;2)工艺方法:工艺最终优化之前在制程反应中所产生的副生成物;3)生产环境:包含洁净室颗粒水平,温湿度,静电程度,有机物含量;4)材料本身:包括晶圆材料,工艺气体,工艺纯水,化学药品;5)操作人员:包含无尘衣,手套。其中,约80%的缺陷是工艺优化工程中产生的,约15%的缺陷来自机台设备,而这些缺陷大部分会影响晶圆的良率。炉管用于对晶圆进行高温作业。将多枚晶圆以水平方式装载于晶舟中的舟脚上,晶舟可以从炉管下方的预装载区垂直进入炉管,使晶圆在炉管内接受工艺,并在工艺后将晶圆再传输到预装载区进行冷却。炉管的氮气冷却系统(NBS)设置在炉管下方的预装载区,用于对作业完成但仍处于高温的晶圆和晶舟进行冷却。请参阅图1,图1是现有的一种炉管的氮气冷却系统结构示意图。如图1所示,炉管的氮气冷却系统20设置在炉管下方的预装载区,并位于下降到预装载区时的晶舟10一侧。氮气冷却系统20设有一个冷却管路23,冷却管路23连接供气系统,并在其末端并列垂直设有两个不同长度的冷却管22、25;沿每个冷却管22、25的管壁分别设有多个出气孔21、26,可通过这些出气孔喷射氮气,对晶圆和晶舟10进行冷却。其中一个较短的冷却管22用于对晶舟10进行冷却;另一个较长的冷却管25用于对晶舟10中放置的各层晶圆进行冷却。冷却管路23设有质量流量控制器(MFC)24,用于控制冷却管路中的氮气总流量。在上述现有的氮气冷却系统结构中,氮气是经同一个质量流量控制器流向两个不同长度的冷却管、并通过两个冷却管上不同数量的出气孔喷射出的。因此,从较短的冷却管每个出气孔喷射出的氮气流量将明显大于从较长的冷却管每个出气孔喷射出的氮气流量。晶圆在高温作业中会发生变形。作业完成后,晶舟下降到预装载区,在通过上述氮气冷却系统冷却的过程中,晶圆将恢复原状,并与晶舟舟脚发生摩擦而产生颗粒。由于从较短的冷却管每个出气孔喷射出的氮气流量大于从较长的冷却管每个出气孔喷射出的氮气流量,因而会将晶舟舟脚部位摩擦产生的颗粒吹到晶圆上,而难以再被从较长的冷却管喷射出的较小流量的氮气吹走,从而影响了晶圆的良率。因此,需要对现有氮气冷却系统进行改善,以避免将舟脚部位的颗粒吹到晶圆上。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷,提供一种炉管的氮气冷却系统及晶圆和晶舟的冷却方法,既能够很好地冷却晶舟上的晶圆,又可防止将晶舟舟脚上的颗粒吹到晶圆上。为实现上述目的,本专利技术的技术方案如下:一种炉管的氮气冷却系统,设置在炉管下方的预装载区,并位于下降到预装载区时的晶舟侧部,所述晶舟通过舟脚水平装载有若干层晶圆,所述氮气冷却系统包括:第一、第二冷却管路,其分别设有质量流量控制器;第一、第二冷却管,分别垂直设于第一、第二冷却管路末端,沿第一、第二冷却管的管壁分别设有多个出气孔,用于喷射氮气分别从侧部对晶舟及晶舟中的晶圆进行冷却;其中,由供气系统导入的氮气,经第一、第二冷却管路各自质量流量控制器的调节,以不同的设定流量流向第一、第二冷却管,使从第一冷却管每个出气孔喷射出的氮气流量小于从第二冷却管每个出气孔喷射出的氮气流量,以在晶舟舟脚部位产生的颗粒被第一冷却管喷射出的较小流量氮气吹落时,通过第二冷却管喷射出的较大流量氮气吹走,从而防止颗粒落到晶圆上。优选地,所述第一、第二冷却管设于晶舟同侧的不同横向位置。优选地,所述第一、第二冷却管路分别设置一至若干个,并分别设有质量流量控制器,每个第一冷却管路设有一至若干个第一冷却管,每个第二冷却管路设有一至若干个第二冷却管,所述第一、第二冷却管在晶舟侧部成对设置。优选地,所述第二冷却管的长度大于第一冷却管,所述第二冷却管上的出气孔与晶舟中晶圆的位置一一对应。优选地,还包括一控制单元,其连接第一、第二冷却管路上的质量流量控制器,用于通过质量流量控制器设定及调节流经第一、第二冷却管路中的氮气流量。优选地,还包括第一、第二温度感测单元,用于分别感测晶舟和晶圆的温度,所述第一、第二温度感测单元分别连接控制单元。一种晶圆和晶舟的冷却方法,使用上述的炉管的氮气冷却系统,包括以下步骤:步骤S01:设定流经第一、第二冷却管路中的不同氮气流量;步骤S02:在晶舟下降到预装载区时,打开氮气冷却系统,通过第一、第二冷却管的出气孔分别从侧部向晶舟和晶圆喷射氮气进行冷却,并使从第一冷却管每个出气孔喷射出的氮气流量小于从第二冷却管每个出气孔喷射出的氮气流量,防止晶舟舟脚上的颗粒吹到晶圆上;步骤S03:将晶舟和晶圆冷却至设定温度后,关闭氮气冷却系统,完成对晶舟和晶圆的冷却。优选地,步骤S02中,使晶舟处于旋转状态进行冷却。优选地,步骤S02中,对晶舟和晶圆的温度进行检测,以控制冷却时间。优选地,根据检测的晶舟和晶圆温度,调整使不同冷却阶段中流经第一、第二冷却管路中的氮气具有不同大小的流量,以增强冷却效果。从上述技术方案可以看出,本专利技术通过在氮气冷却系统中设置两路冷却管路,每路冷却管路分别采用质量流量控制器控制氮气流量,并通过在两路冷却管路中设置不同的氮气流量,使从冷却晶舟的第一冷却管每个出气孔中喷射出的氮气流量小于从冷却晶圆的第二冷却管每个出气孔中喷射出的氮气流量,以在晶舟舟脚部位产生的颗粒被第一冷却管喷射出的较小流量氮气吹落时,通过第二冷却管喷射出的较大流量氮气吹走,从而既能够很好地冷却晶舟及晶舟上的晶圆,又可防止将晶舟舟脚上的颗粒吹到晶圆上。附图说明图1是现有的一种炉管的氮气冷却系统结构示意图;图2是本专利技术一较佳实施例的一种炉管的氮气冷却系统结构示意图。具体实施方式下面结合附图,对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。需要说明的是,在下述的具体实施方式中,在详述本专利技术的实施方式时,为了清楚地表示本专利技术的结构以便于说明,特对附图中的结构不依照一般比例绘图,并进行了局部放大、变形及简化处理,因此,应避免以此作为对本专利技术的限定来加以理解。在以下本专利技术的具体实施方式中,请参阅图2,图2是本专利技术一较佳实施例的一种炉管的氮气冷却系统结构示意图。如图2所示,本专利技术的一种炉管的氮气冷却系统30,设置在炉管(图略)下方的预装载区,并位于下降到预装载区时的晶舟10侧部。所述晶舟通过舟脚水平装载有若干层晶圆(图略,可参考现有技术加以理解)。请参阅图2。所述氮气冷却系统30包括第一、第二冷却管路33、35,分别连接第一、第二冷却管路33、35的第一、第二冷却管32、37,以及第一、第二冷却管路33、35上各自安装的质量流量控制器(MFC)34、3本文档来自技高网
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一种炉管的氮气冷却系统及晶圆和晶舟的冷却方法

【技术保护点】
一种炉管的氮气冷却系统,设置在炉管下方的预装载区,并位于下降到预装载区时的晶舟侧部,所述晶舟通过舟脚水平装载有若干层晶圆,其特征在于,所述氮气冷却系统包括:第一、第二冷却管路,其分别设有质量流量控制器;第一、第二冷却管,分别垂直设于第一、第二冷却管路末端,沿第一、第二冷却管的管壁分别设有多个出气孔,用于喷射氮气分别从侧部对晶舟及晶舟中的晶圆进行冷却;其中,由供气系统导入的氮气,经第一、第二冷却管路各自质量流量控制器的调节,以不同的设定流量流向第一、第二冷却管,使从第一冷却管每个出气孔喷射出的氮气流量小于从第二冷却管每个出气孔喷射出的氮气流量,以在晶舟舟脚部位产生的颗粒被第一冷却管喷射出的较小流量氮气吹落时,通过第二冷却管喷射出的较大流量氮气吹走,从而防止颗粒落到晶圆上。

【技术特征摘要】
1.一种炉管的氮气冷却系统,设置在炉管下方的预装载区,并位于下降到预装载区时的晶舟侧部,所述晶舟通过舟脚水平装载有若干层晶圆,其特征在于,所述氮气冷却系统包括:第一、第二冷却管路,其分别设有质量流量控制器;第一、第二冷却管,分别垂直设于第一、第二冷却管路末端,沿第一、第二冷却管的管壁分别设有多个出气孔,用于喷射氮气分别从侧部对晶舟及晶舟中的晶圆进行冷却;其中,由供气系统导入的氮气,经第一、第二冷却管路各自质量流量控制器的调节,以不同的设定流量流向第一、第二冷却管,使从第一冷却管每个出气孔喷射出的氮气流量小于从第二冷却管每个出气孔喷射出的氮气流量,以在晶舟舟脚部位产生的颗粒被第一冷却管喷射出的较小流量氮气吹落时,通过第二冷却管喷射出的较大流量氮气吹走,从而防止颗粒落到晶圆上。2.根据权利要求1所述的炉管的氮气冷却系统,其特征在于,所述第一、第二冷却管设于晶舟同侧的不同横向位置。3.根据权利要求1所述的炉管的氮气冷却系统,其特征在于,所述第一、第二冷却管路分别设置一至若干个,并分别设有质量流量控制器,每个第一冷却管路设有一至若干个第一冷却管,每个第二冷却管路设有一至若干个第二冷却管,所述第一、第二冷却管在晶舟侧部成对设置。4.根据权利要求1-3任意一项所述的炉管的氮气冷却系统,其特征在于,所述第二冷却管的长度大于第一冷却管,所述第二冷却管上的出气孔与晶舟中晶圆的位置一一对应。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员:祁鹏王智苏俊铭
申请(专利权)人:上海华力微电子有限公司
类型:发明
国别省市:上海;31

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