CN114256048B - 一种等离子体反应装置、方法及机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种等离子体反应装置，包含：传输腔和反应腔；通过第一输气管路输送至所述反应腔的反应气体经耦合到反应腔内的射频能量激发形成等离子体，用来对放置在反应腔内底部基座上的晶圆进行处理；基座下方包括用于抽出反应腔内气体维持反应腔内低压的第一压力调节装置；传输腔内设有第一机械臂，用于通过反应腔侧壁上的开口在反应腔和传输腔之间传输晶圆；所述第一机械臂上设置有检测单元，用于检测传输腔内反应副产物的种类及浓度；控制单元，根据检测单元的检测结果调节传输腔与反应腔的气压差，防止反应副产物进入传输腔。本发明还提供一种防止反应副产物进入传输腔内的方法及一种夹取晶圆的机械臂。

Description

一种等离子体反应装置、方法及机械臂

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种防止反应副产物进入传输腔的等离子体反应装置、方法及机械臂。

背景技术

随着半导体技术的蓬勃发展，芯片尺寸越做越低，为了保证芯片质量，对半导体的工艺要求也要求越来越严格。正常的一片晶圆从硅片到最后的封装，需要上千道工艺流程。然而，晶圆在生产中由于工厂的环境、FOUP(晶圆盒)的磨损、人体因素、工艺步骤等等，或多或少都会使晶圆产生不同的缺陷，这些缺陷所造成的不良后果可能是巨大的。假如一片晶圆在工艺流程中由于某一种因素而产生了缺陷，这种缺陷就会会跟随着晶圆累积在工艺机台的任何地方，影响后续很多工艺，造成大量晶圆报废。

如图1所示，在半导体的制造工序中，机台通常配置有Load Port(LP晶圆装卸机)、FOUP(前开式晶圆传送盒)、EFEM(设备前端模块、Equipment front end module)、气锁室(Load Lock Chamber)、传输腔(Transmission Machine，简称TM)、反应腔(PM)。

FOUP放置在Load Port上，通过EFEM的机械臂实现晶圆在FOUP和气锁室之间传输。传输腔设置在气锁室和反应腔之间，通过设置在传输腔内的机械臂实现晶圆在气锁室和反应腔之间传输。(晶圆常因为制程的关系需要在真空状态下进行加工，因此半导体机台就必须在真空与一大气压力之间不断地进行压力转换。为了使机台内的反应腔能保持在一个稳定的状态，由气锁室进行真空与一大气压力之间的压力转换，防止晶圆在真空环境突然进入大气压力环境造成破损)。

反应腔内通常设有放置晶圆的基座，通过输气管路向反应腔输送反应气体，并通过向反应腔施加射频电源，使得反应腔内的反应气体被电离产生等离子体，反应腔内的晶圆在等离子体的作用下进行沉积或刻蚀。反应腔侧壁上设置一开口用于容纳晶圆进出。同时反应腔与传输腔之间还设有能够上下运动的遮挡板，只有在反应腔与传输腔之间进行晶圆传输时，遮挡板才避让反应腔侧壁的开口；否则通过遮挡板遮挡反应腔侧壁的开口，阻挡由传输腔流向反应腔或反应腔流向传输腔的气体中的污染颗粒。反应腔底部设有抽真空装置，用于将反应副产物排出反应腔。

通常，反应腔内的温度高达几百度，而传输腔的温度接近于室温，因此反应腔与传输腔之间存在非常大的温差。在一些工艺中(刻蚀或者薄膜沉积等)在化学反应的过程中会产生副产物，如果这些副产物不能及时排到反应腔以外，或者由于传输腔与反应腔的气压差异将副产物从反应腔(高温)扩散到了传输腔(低温)内，由于高低温的急剧变化，副产物会快速凝聚在传输腔的各个位置(包括传输腔内的机械臂上)，经过长时间的积累，这些被凝聚的颗粒物易于剥落并掉落在晶圆表面，产生颗粒缺陷。若这种颗粒缺陷形成在晶圆表面，它会在高温产生气泡(bubble)，而气泡又是晶圆良率的重大克星之一(破环率killratio:100％)。如果这种颗粒缺陷形成在晶圆背面，那么一定会污染机台，甚至可以造成机台宕机。

现有技术在晶圆的传输过程中，对于这种无法避免进入传输腔的反应副产物没有一个很好的监控及围堵措施，只能通过调节传输腔体和工艺腔体的气压差来达到预期的目的，但是这种气压调节完全基于预先设置的压力值，无法根据反应腔内反应副产物实际泄漏的情况进行调整。传输腔与反应腔的气压差是由压力计处理，因为压力计零点的稳定性不确定，这就造成这种压力调节的方法失去了第三方的保证。另外，若传输腔和反应腔之间的气压差过大不仅容易损坏晶圆，也易于损坏遮挡板，因此不能一味的通过增大传输腔与反应腔的气压差，防止反应副产物进入传输腔。

发明内容

本发明的目的是提供一种等离子体反应装置、方法及机械臂。本发明中，传输腔的机械臂在取出晶圆的工作过程中，通过设置在该机械臂夹爪上的检测单元实时检测传输腔内的反应副产物浓度，控制单元根据检测结果及时调整传输腔与反应腔的气压差，防止反应副产物进入传输腔。相比于现有技术中的反应副产物检测方式，本发明的检测单元能够更早、更快的获取反应腔内反应副产物的检测结果，控制单元也可以更加及时、准确的调整传输腔与反应腔的气压差，有效的防止反应副产物进入传输腔。同时，本发明还能够根据反应腔的工艺改变检测单元的位置，实现调整报警灵敏度。

为了达到上述目的，本发明提供一种等离子体反应装置，包含：

传输腔和反应腔；通过第一输气管路输送至所述反应腔的反应气体经耦合到反应腔内的射频能量激发形成等离子体，用来对放置在反应腔内底部基座上的晶圆进行处理；基座下方包括用于抽出反应腔内气体维持反应腔内低压的第一压力调节装置；

传输腔内设有第一机械臂，用于通过反应腔侧壁上的开口在反应腔和传输腔之间传输晶圆；

所述第一机械臂上设置有检测单元，用于检测传输腔内反应副产物的种类及浓度；

控制单元，根据检测单元的检测结果调节传输腔与反应腔的气压差，防止反应副产物进入传输腔。

优选的，所述检测单元包含光谱检测仪。

优选的，所述检测单元在第一机械臂上移动。

优选的，所述第一机械臂设有用于夹取晶圆的夹爪，所述夹爪设有导轨，所述导轨的长度方向平行于夹爪的长度方向；所述光谱检测仪设置在导轨上，并能够沿导轨运动。

优选的，所述检测单元还包含设置在传输腔内的驱动机构，其根据控制单元的定位指令驱动所述光谱检测仪到达预定的位置。

优选的，所述预定的位置与反应腔内进行的工艺相匹配。

所述等离子体反应装置，还包含：

第一压力计，设置在反应腔内，用于测量反应腔内气压；

第二压力计，设置在传输腔内，用于测量传输腔内气压；

其中，控制单元根据第一压力计、第二压力计的测量值获取传输腔与反应腔的气压差。

优选的，所述第一压力调节装置包含第一气流调节阀和第一排气泵；所述第一排气泵通过第一抽气通道与反应腔下方的第一抽气口连通，用于将反应副产物排出反应腔；所述第一气流调节阀设置在排气泵上方的第一抽气通道内，通过控制单元调整第一气流调节阀的阀板开度，实现调整反应腔内的气压。

优选的，所述传输腔还包含第二输气管路；所述第二输气管路包含质量流量控制器；质量流量控制器的进气端连接第二气体源，质量流量控制器的出气端通过管道将第二气体输送至传输腔；控制单元通过调整质量流量控制器的流量，实现调整传输腔内的气压。

优选的，所述传输腔还包含第二压力调节装置；所述第二压力调节装置包含第二气流调节阀和第二排气泵；所述第二排气泵通过第二抽气通道与传输腔下方的第二抽气口连通，用于将传输腔内的气体排出传输腔；所述第二气流调节阀设置在第二排气泵上方的第二抽气通道内，控制单元还通过调整第二气流调节阀的阀板开度，实现调整传输腔内的气压。

优选的，所述第二气体包含：惰性气体、净化空气、氮气中的任意一种或多种。

通过调整传输腔的气压高于反应腔的气压，并且传输腔与反应腔的气压差不超过设定的气压差阈值，实现调节传输腔与反应腔的气压差。

所述等离子体反应装置，还包含报警模块，其信号连接控制单元；当传输腔与反应腔的气压差超过所述气压差阈值，通过控制单元驱动所述报警模块进行报警；或者当传输腔与反应腔的气压差达到所述气压差阈值，同时检测单元检测到传输腔内至少有一种反应副产物的浓度超过该反应副产物的浓度警报阈值，通过控制单元驱动所述报警模块进行报警。

优选的，反应腔与传输腔之间还设有能够上下运动的遮挡板，用于遮挡所述开口；在反应腔与传输腔之间进行晶圆传输时，通过控制单元驱动遮挡板避让所述开口。

本发明还提供一种防止反应副产物进入传输腔内的方法，采用本发明所述的等离子体反应装置实现的，包含步骤：

控制单元根据反应腔内进行的工艺，驱动传输腔内第一机械臂上的检测单元到达预定的位置；

晶圆在等离子体反应装置的反应腔内处理完毕，通过传输腔内的第一机械臂将晶圆从反应腔传送至传输腔；检测单元检测传输腔内反应副产物的种类及浓度；

控制单元根据检测单元的检测结果调节传输腔与反应腔的气压差，防止反应副产物进入传输腔。

优选的，所述防止反应副产物进入传输腔内的方法还包含：通过控制单元调整传输腔质量流量控制器的流量、第一气流调节阀的阀板开度、第二气流调节阀的阀板开度中的一种或多种使得传输腔的气压高于反应腔的气压，实现防止反应副产物进入传输腔，并且传输腔与反应腔的气压差不超过设定的气压差阈值。

优选的，所述防止反应副产物进入传输腔内的方法还包含：当检测单元检测到传输腔内至少有一种反应副产物的浓度超过该反应副产物的浓度警报阈值，通过控制单元增大传输腔与反应腔的气压差。

优选的，所述防止反应副产物进入传输腔内的方法还包含：当传输腔与反应腔的气压差超过所述气压差阈值，通过报警模块进行报警；或者当传输腔与反应腔的气压差达到所述气压差阈值，且检测单元检测到传输腔内至少有一种反应副产物的浓度超过该反应副产物的浓度警报阈值，通过报警模块进行报警。

本发明还提供一种夹取晶圆的机械臂，用于本发明所述等离子体反应装置的传输腔，所述机械臂设有一可移动的检测单元，用于检测传输腔内反应副产物的种类及浓度；

所述检测单元信号连接一控制单元，该控制单元根据检测单元的检测结果调节传输腔与反应腔的气压差，防止反应副产物进入传输腔。

优选的，所述机械臂设有夹取晶圆的夹爪；检测单元包含设置在所述夹爪的光谱检测仪和导轨；所述光谱检测仪用于检测传输腔内反应副产物的种类及浓度；所述夹爪设有导轨，所述导轨的长度方向平行于夹爪的长度方向；所述光谱检测仪设置在导轨上，并能够沿导轨运动。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)本发明的机械臂结构简单，与传输腔内现有元件无干涉，不影响反应腔的工艺流程；设置在机械臂夹爪上的检测单元的易于调整，操作性强；

2)当晶圆处理完毕，反应腔与传输腔之间的阀门打开，遮挡板避让反应腔侧壁的开口，机械臂带动夹爪朝向反应腔侧壁的开口运动，因此设置在夹爪上的检测单元与所述开口具有一个较近的距离，所以本发明能够更早的检测出从反应腔泄露至传输腔的反应副产物的浓度，控制器也能够更早的根据获取检测结果及时调整反应腔与输腔的气压差，有效降低副产物所带来的腔体污染，降低晶圆上的颗粒物缺陷；

3)本发明的防止反应副产物进入传输腔的方法，通过快速的实时检测传输腔内的反应副产物浓度自动调整传输腔与反应腔的气压差，提高了等离子体反应装置的工作效率并保证每一片晶圆不受工艺腔体影响，提高了晶圆成品率；

4)本发明能够根据反应腔的不同工艺调整检测单元的光谱检测仪在夹爪上的位置，当工艺本身产生的反应副产物浓度越高时，光谱检测仪离夹爪的开口端更远；当工艺本身产生的反应副产物浓度越低时，光谱检测仪离夹爪的开口端更近；通过结合反应腔的工艺调整光谱检测仪的位置，控制报警模块的工作灵敏度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

图1为现有技术的机台结构示意图；

图2为本发明的反应腔与传输腔结构示意图；

图3为本发明的反应腔与传输腔的信号流连接框图；

图4A为本发明的第一个实施例中第一机械臂的夹爪结构示意图；

图4B为本发明的第二、第三个实施例中第一机械臂的夹爪结构示意图；

图5为本发明中通过机械臂夹取的晶圆时，晶圆位于反应腔示意图；

图6为本发明中通过机械臂夹取的晶圆时，晶圆位于传输腔示意图；

图7为本发明的防止反应副产物进入传输腔内的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图5、图6所示，晶圆4在反应腔1内处理完毕，在将晶圆4从反应腔1传输至传输腔2的过程中，难以避免的会有少量反应副产物进入传输腔2，反应副产物的污染颗粒会快速凝聚在传输腔2的各个位置，经过长时间的积累，这些被凝聚的颗粒物易于剥落并掉落在晶圆表面，产生颗粒缺陷。

通常只能通过调节传输腔2和反应腔1的气压差来达到预期的目的。但是这种气压调节完全基于预先设置的压力值，无法根据反应腔1内反应副产物实际泄漏的情况进行调整。若气压差过大不仅容易损坏晶圆4，也易于损坏遮挡板13；若气压差过小则不能达到防止反应副产物进入传输腔2的目的。有的工艺产生的反应副产物浓度较高，即使将气压差设置在晶圆4能够承受的最大气压差，也不能够有效阻止大量反应副产物进入传输腔2，由于这一问题不能被及时发现，造成晶圆4的良率大大降低，如图2所示。

若能够根据传输腔2内实测的反应副产物浓度实时调节反应腔1与传输腔2气压差，必将有效的减少传输腔2内反应副产物，同时也更有利于保护生产设备。然而，当反应腔1工艺结束后，如何在最短的时间内检测到进入到传输腔2的反应副产物浓度，且尽量避免对现有工艺及装置的影响，是另一个必须要解决的问题。

本发明提供一种等离子体反应装置，包含：反应腔1、传输腔2、检测单元24、控制单元3、报警模块5。

如图2、图3所示，所述反应腔1包含第一输气管路14和第一压力计11。通过所述第一输气管路14输送至所述反应腔1的反应气体经耦合到反应腔内的射频能量激发形成等离子体，用来对放置在反应腔内底部基座15上的晶圆4进行处理。所述第一压力计设置在反应腔内，用于测量反应腔内的气压；反应腔侧壁上设有开口，用于在反应腔1和传输腔2之间传输晶圆4。反应腔1与传输腔2之间还设有能够上下运动的遮挡板13，用于遮挡所述开口。在反应腔1与传输腔2之间进行晶圆4传输时，通过控制单元3驱动遮挡板13避让所述开口。

如图2所示，基座15的下方包括用于抽出反应腔内气体维持反应腔内低压的第一压力调节装置12。在本发明的实施例中，所述第一压力调节装置12包含第一气流调节阀121和第一排气泵122。所述第一排气泵122通过第一抽气通道与反应腔下方的第一抽气口连通，用于将反应副产物排出反应腔1；所述第一气流调节阀121设置在排气泵上方的第一抽气通道内，通过调整第一气流调节阀121的阀板开度，实现调整反应腔内的气压。

所述传输腔2还包含第二输气管路。所述第二输气管路包含质量流量控制器22，质量流量控制器22的进气端连接第二气体源，质量流量控制器22的出气端通过管道将第二气体输送至传输腔2。如图3所示，控制单元3通过调整质量流量控制器22的流量，实现调整传输腔2内的气压。在本发明的实施例中，所述第二气体包含：惰性气体、净化空气、氮气中的任意一种或多种。

如图3所示，传输腔2还包含第二压力计21，所述第二压力计21设置在传输腔内，用于测量传输腔内气压。

回到图2，传输腔2还包含第二压力调节装置23。所述第二压力调节装置23包含第二气流调节阀231和第二排气泵232；所述第二排气泵232通过第二抽气通道与传输腔下方的第二抽气口连通，用于将传输腔内的气体排出传输腔2；所述第二气流调节阀231设置在第二排气泵232上方的第二抽气通道内，通过调整第二气流调节阀231的阀板开度，实现调整传输腔2内的气压。

如图5、图6所示，在传输腔2内还设置有第一机械臂25。所述第一机械臂25设有所述检测单元和用于夹取晶圆4的夹爪251。第一机械臂25通过反应腔侧壁上的开口在反应腔1和传输腔2之间传输晶圆4。所述检测单元用于检测传输腔内反应副产物的种类及浓度。

在本发明的一个实施例中，所述检测单元24包含设置在所述夹爪251上的光谱检测仪，通过调整光谱检测仪设置在夹爪251上的位置，使其不会随夹爪251的运动位于反应腔内。光谱检测仪所采集的数据为传输腔2内的反应副产物浓度。

在本发明的第一个实施例中，如图4A所示，检测单元24的光谱检测仪2411固定设置在夹爪251上。

在本发明的第二个实施例中，如图4B、图5、图6所示，第一机械臂25的夹爪251上还设有导轨252，导轨252的长度方向平行于夹爪251的长度方向。检测单元24的光谱检测仪2412设置在导轨252上，并能够沿导轨252移动。可以通过手动调整的方式，改变光谱检测仪2412在导轨252的位置。

在本发明的第三个实施例中，如图3所示，所述检测单元24还包含设置在传输腔内的驱动机构242，用于驱动所述光谱检测仪2412沿导轨252运动并到达预定的位置。

如图4B、图5、图6所示，对于第二个实施例和第三个实施例，需要强调的是，尽管光谱检测仪2412能够改变其在导轨252的位置，但仍不会在夹爪251的运动过程中伴随夹爪251位于反应腔1中。

所述预定的位置与反应腔内进行的工艺相匹配。当反应腔1工艺本身产生的反应副产物浓度越高时，检测单元24的光谱检测仪离夹爪251的开口端越远；当工艺本身产生的反应副产物浓度越低时，光谱检测仪离夹爪251的开口端越近。

如图3所示，所述控制单元3信号连接所述第一压力计11、第二压力计21、驱动机构242、光谱检测仪2412、报警单元5、传输腔2的质量流量控制器22。晶圆4在反应腔内还未处理完毕时，反应腔1与传输腔2之间的阀门并未打开(此时遮挡板13遮蔽反应腔侧壁的开口)，驱动机构242根据控制单元3的定位指令驱动光谱检测仪2412到达预定的位置。晶圆4处理完毕，遮挡板13避让反应腔侧壁的开口(此时传输腔2与反应腔1的气压值近似相等，如压差过大则遮挡板13会紧紧压合在反应腔侧壁上，无法驱动遮挡板13运动)。控制单元3根据第二压力计21、第一压力计11的测量值获取传输腔2与反应腔1的气压差(第二压力计21的测量值减第一压力计11的测量值)，并通过光谱检测仪获取传出腔内反应副产物的浓度。当至少有一种反应副产物的浓度超过该反应副产物的浓度警报阈值，控制单元3通过调整传输腔2的质量流量控制器22的流量、第一气流调节阀121的阀板开度、第二气流调节阀231的阀板开度中的一种或多种增加传输腔2与反应腔1的气压差(传输腔2的气压高于反应腔1的气压)，防止反应副产物进入传输腔2。

进一步的，本发明的控制单元3内存储有一个气压差阈值，为了保护等离子体反应装置及晶圆4，当控制单元3获取的气压差达到该气压差阈值，即使仍然至少有一种反应副产物的浓度超过该反应副产物的浓度警报阈值，控制单元3不再继续增加传输腔2与反应腔1的气压差，传输腔2与反应腔1的气压差保持在该气压差阈值，此时控制单元3驱动报警模块5进行报警，例如声光报警。

或者，当出现传输腔2与反应腔1的气压差超过设定的气压差阈值，此时控制单元3也驱动报警模块5进行报警。一般情况下，若质量流量控制器22、第一压力调节装置12、第二压力调节装置23故障，易于造成传输腔2与反应腔1的气压差超过设定的气压差阈值。

需要强调的是，本发明中通过结合反应腔1的工艺预先调整光谱检测仪在夹爪251的位置，实现了控制报警模块5的工作灵敏度。

本发明还提供一种防止反应副产物进入传输腔内的方法，采用本发明所述的等离子体反应装置实现的，如图7所示，所述方法包含：

步骤101：控制单元3根据反应腔1内进行的工艺，驱动传输腔内第一机械臂25上的光谱检测仪到达预定的位置；

在本发明的实施例中，若反应腔内进行的工艺产生的反应副产物浓度越高，该光谱检测仪距离夹爪开口端的距离越近；光谱检测仪不会随着夹爪251的运动进入到反应腔内；

步骤102：晶圆4在等离子体反应装置的反应腔内处理完毕，如图5、图6所示，通过传输腔内的第一机械臂25将晶圆4从反应腔1传送至传输腔2；夹爪251上的光谱检测仪检测传输腔内反应副产物的种类及浓度；

步骤103：控制单元根据检测单元的检测结果调节传输腔与反应腔的气压差，防止反应副产物进入传输腔；

在本发明的实施例中，当检测单元24的光谱检测仪检测到传输腔内至少有一种反应副产物的浓度超过该反应副产物的浓度警报阈值，通过控制单元3增大传输腔2与反应腔1的气压差：控制单元3通过调整传输腔质量流量控制器的流量、第一气流调节阀121的阀板开度、第二气流调节阀231的阀板开度中的一种或多种调节传输腔2与反应腔1的气压差，使得传输腔2的气压高于反应腔1的气压，防止反应副产物进入传输腔2；

同时，控制单元3还根据分别设置在反应腔1、传输腔2内的第一压力计11、第二压力计21实时监测反应腔1与传输腔2的气压差，因而在控制单元3调整气压差的同时，该气压差不会超过设定的气压差阈值；

当传输腔2与反应腔1的气压差超过所述气压差阈值，报警模块5进行报警；或者光谱检测仪2412检测到传输腔内至少有一种反应副产物的浓度超过该反应副产物的浓度警报阈值，且气压差达到气压差阈值，报警模块5进行报警。为了保护等离子体反应装置及晶圆4，一旦气压差达到气压差阈值，控制单元3不再继续增大该气压差。

本发明还提供一种夹取晶圆4的机械臂，用于本发明所述等离子体反应装置的传输腔2，所述机械臂设有可移动的光谱检测仪2412，用于检测传输腔内反应副产物的种类及浓度；

所述检测单元24信号连接控制单元3，该控制单元3根据检测单元24的检测结果调节传输腔2与反应腔1的气压差，防止反应副产物进入传输腔2。

优选的，所述机械臂设有夹取晶圆4的夹爪251；检测单元24包含设置在所述夹爪251的光谱检测仪和导轨252；所述光谱检测仪用于检测传输腔内反应副产物的种类及浓度；所述夹爪251设有导轨252，所述导轨252的长度方向平行于夹爪251的长度方向；所述光谱检测仪设置在导轨252上，并能够沿导轨252运动。

本发明中，晶圆4在反应腔1处理完毕，反应腔1与传输腔2之间的阀门打开，遮挡板13避让反应腔侧壁的开口，机械臂带动夹爪251朝向反应腔侧壁的开口运动，由于夹爪251与反应腔侧壁的开口具有一个较近的距离，因此设置在夹爪251上的光谱检测仪能够以最快的速度获取传输腔内的反应副产物浓度。因此，本发明与现有技术相比，能够通过控制器更早一步的调整传输腔2与反应腔1的气压差。同时，本发明还能够根据反应腔1的工艺调整光谱检测仪在夹爪251的位置，控制报警模块5的工作灵敏度。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (20)

1.一种等离子体反应装置，其特征在于，包含：

传输腔和反应腔；通过第一输气管路输送至所述反应腔的反应气体经耦合到反应腔内的射频能量激发形成等离子体，用来对放置在反应腔内底部基座上的晶圆进行处理；基座下方包括用于抽出反应腔内气体维持反应腔内低压的第一压力调节装置；

传输腔内设有第一机械臂，用于通过反应腔侧壁上的开口在反应腔和传输腔之间传输晶圆；

所述第一机械臂上设置有检测单元，用于检测传输腔内反应副产物的种类及浓度；

控制单元，根据检测单元的检测结果调节传输腔与反应腔的气压差，防止反应副产物进入传输腔，在调节所述气压差时所述开口处于打开状态，所述气压差不超过设定的气压差阈值。

2.如权利要求1所述的等离子体反应装置，其特征在于，所述检测单元包含光谱检测仪。

3.如权利要求1所述的等离子体反应装置，其特征在于，所述检测单元在第一机械臂上移动。

4.如权利要求3所述的等离子体反应装置，其特征在于，所述第一机械臂设有用于夹取晶圆的夹爪，所述夹爪设有导轨，所述导轨的长度方向平行于夹爪的长度方向；所述检测单元设置在导轨上，并能够沿导轨运动。

5.如权利要求3所述的等离子体反应装置，其特征在于，所述检测单元还包含设置在传输腔内的驱动机构，其根据控制单元的定位指令驱动所述检测单元到达预定的位置。

6.如权利要求5所述的等离子体反应装置，其特征在于，所述预定的位置与反应腔内进行的工艺相匹配。

7.如权利要求1所述的等离子体反应装置，其特征在于，还包含：

第一压力计，设置在反应腔内，用于测量反应腔内气压；

第二压力计，设置在传输腔内，用于测量传输腔内气压；

其中，控制单元根据第一压力计、第二压力计的测量值获取传输腔与反应腔的气压差。

8.如权利要求1所述的等离子体反应装置，其特征在于，所述第一压力调节装置包含第一气流调节阀和第一排气泵；所述第一排气泵通过第一抽气通道与反应腔下方的第一抽气口连通，用于将反应副产物排出反应腔；所述第一气流调节阀设置在排气泵上方的第一抽气通道内，通过控制单元调整第一气流调节阀的阀板开度，实现调整反应腔内的气压。

9.如权利要求1所述的等离子体反应装置，其特征在于，所述传输腔还包含第二输气管路；所述第二输气管路包含质量流量控制器；质量流量控制器的进气端连接第二气体源，质量流量控制器的出气端通过管道将第二气体输送至传输腔；控制单元通过调整质量流量控制器的流量，实现调整传输腔内的气压。

10.如权利要求1所述的等离子体反应装置，其特征在于，所述传输腔还包含第二压力调节装置；所述第二压力调节装置包含第二气流调节阀和第二排气泵；所述第二排气泵通过第二抽气通道与传输腔下方的第二抽气口连通，用于将传输腔内的气体排出传输腔；所述第二气流调节阀设置在第二排气泵上方的第二抽气通道内，控制单元还通过调整第二气流调节阀的阀板开度，实现调整传输腔内的气压。

11.如权利要求9所述的等离子体反应装置，其特征在于，所述第二气体包含：惰性气体、净化空气、氮气中的任意一种或多种。

12.如权利要求1所述的等离子体反应装置，其特征在于，通过调整传输腔的气压高于反应腔的气压，实现调节传输腔与反应腔的气压差。

13.如权利要求12所述的等离子体反应装置，其特征在于，还包含报警模块，其信号连接控制单元；当传输腔与反应腔的气压差超过所述气压差阈值，通过控制单元驱动所述报警模块进行报警；或者当传输腔与反应腔的气压差达到所述气压差阈值，同时检测单元检测到传输腔内至少有一种反应副产物的浓度超过该反应副产物的浓度上限阈值，通过控制单元驱动所述报警模块进行报警。

14.如权利要求1所述的等离子体反应装置，其特征在于，反应腔与传输腔之间还设有能够上下运动的遮挡板，用于遮挡所述开口；在反应腔与传输腔之间进行晶圆传输时，通过控制单元驱动遮挡板避让所述开口。

15.一种防止反应副产物进入传输腔内的方法，采用如权利要求1至14任一所述的等离子体反应装置实现的，其特征在于，包含步骤：

控制单元根据反应腔内进行的工艺，驱动传输腔内第一机械臂上的检测单元到达预定的位置；

晶圆在等离子体反应装置的反应腔内处理完毕，通过传输腔内的第一机械臂将晶圆从反应腔传送至传输腔；检测单元检测传输腔内反应副产物的种类及浓度；

控制单元根据检测单元的检测结果调节传输腔与反应腔的气压差，防止反应副产物进入传输腔。

16.如权利要求15所述的防止反应副产物进入传输腔内的方法，其特征在于，还包含：通过控制单元调整传输腔质量流量控制器的流量、第一气流调节阀的阀板开度、第二气流调节阀的阀板开度中的一种或多种使得传输腔的气压高于反应腔的气压，实现防止反应副产物进入传输腔，并且传输腔与反应腔的气压差不超过设定的气压差阈值。

17.如权利要求16所述的防止反应副产物进入传输腔内的方法，其特征在于，还包含：当检测单元检测到传输腔内至少有一种反应副产物的浓度超过该反应副产物的浓度警报阈值，通过控制单元增大传输腔与反应腔的气压差。

18.如权利要求17所述的防止反应副产物进入传输腔内的方法，其特征在于，还包含：当传输腔与反应腔的气压差超过所述气压差阈值，通过报警模块进行报警；或者当传输腔与反应腔的气压差达到所述气压差阈值，且检测单元检测到传输腔内至少有一种反应副产物的浓度超过该反应副产物的浓度警报阈值，通过报警模块进行报警。

19.一种夹取晶圆的机械臂，用于如权利要求1至14任一所述等离子体反应装置的传输腔，其特征在于，所述机械臂设有一可移动的检测单元，用于检测传输腔内反应副产物的种类及浓度；

所述检测单元信号连接一控制单元，该控制单元根据检测单元的检测结果调节传输腔与反应腔的气压差，防止反应副产物进入传输腔。

20.如权利要求19所述的夹取晶圆的机械臂，其特征在于，所述机械臂设有夹取晶圆的夹爪；检测单元包含设置在所述夹爪的光谱检测仪和导轨；所述光谱检测仪用于检测传输腔内反应副产物的种类及浓度；所述夹爪设有导轨，

所述导轨的长度方向平行于夹爪的长度方向；所述光谱检测仪设置在导轨上，

并能够沿导轨运动。