專利名稱：負載鎖設(shè)計及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
無
背景技術(shù)：
使用不同類型的工具來在半導體裝置制造期間執(zhí)行數(shù)百種處理操作。這些操作大多 數(shù)在非常低的壓力下在真空腔室中執(zhí)行。用以機械方式耦合到處理腔室的晶片處置系統(tǒng) 將晶片引入到處理腔室。晶片處置系統(tǒng)將晶片從工廠地面轉(zhuǎn)移到處理腔室。這些系統(tǒng)包 括用以將晶片從大氣條件帶到非常低的壓力條件并返回的負載鎖，以及用以將晶片轉(zhuǎn)移 到各種位置的機械手。處理量一一某一時段中所處理的晶片的數(shù)目一一受處理時間、某 一時間所處理的晶片的數(shù)目以及用以將晶片引入到真空處理腔室中的步驟的定時影響。 需要增加處理量的改進的方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本文所揭示的設(shè)備和方法關(guān)于晶片的并行處理。特定實施例包括將晶片從存儲盒轉(zhuǎn) 移到處理模塊并返回的雙晶片處置系統(tǒng)及其各方面。提供堆疊式獨立負載鎖，其允許排 氣和抽氣操作并行工作且可經(jīng)優(yōu)化以減少微粒。還提供環(huán)形設(shè)計以在負載鎖排氣和抽氣 期間產(chǎn)生徑向上下流動。
本發(fā)明的一個方面涉及一種用于在大氣環(huán)境與真空轉(zhuǎn)移模塊之間轉(zhuǎn)移襯底的堆疊 式負載鎖組合件。所述組合件包括下部負載鎖，其具有一個或一個以上腔室，每一腔 室具有襯底支撐件和可密封門，所述可密封門可選擇性地打開以用于在腔室與轉(zhuǎn)移模塊 機械手之間轉(zhuǎn)移襯底；以及上部負載鎖，其安置在所述下部負載鎖上方，所述上部負載 鎖具有一個或一個以上腔室，每一腔室具有襯底支撐件和可密封門，所述可密封門可選
擇性地打開以用于在腔室與轉(zhuǎn)移模塊機械手之間轉(zhuǎn)移晶片。上部負載鎖與下部負載鎖隔 離開，且上部與下部襯底轉(zhuǎn)移平面之間的垂直距離不大于100 mm，并且在某些實施例 中，不大于70mm。在某些實施例中，從下部負載鎖腔室的底部測量到上部負載鎖腔室 的頂部，堆疊式負載鎖組合件的高度不大于10"。腔室容積通常在約3L到約20L的范 圍內(nèi)。在某些實施例中，堆疊式負載鎖組合件中的每一負載鎖具有雙襯底腔室。
在某些實施例中，堆疊式負載鎖組合件中的至少一個負載鎖經(jīng)配置以進行徑向排氣 和/或徑向抽氣。在某些實施例中，上部負載鎖經(jīng)配置以進行徑向抽氣，且下部負載鎖經(jīng)配置以進行徑向排氣。而且，在某些實施例中，每一負載鎖經(jīng)配置以進行徑向抽氣和徑 向排氣中的至少一者。在某些實施例中，負載鎖組合件不具有中心抽氣或排氣端口。
本發(fā)明的另一方面涉及一種用于將襯底從第一環(huán)境轉(zhuǎn)移到第二環(huán)境的堆疊式負載 鎖組合件，所述組合件包括上部負載鎖，其包含一個或一個以上襯底腔室；下部負載 鎖，其包含一個或一個以上襯底腔室，每一上部負載鎖襯底腔室安置在下部負載鎖襯底 腔室上方；以及一個或一個以上中心板，其用于使每一下部負載鎖襯底腔室與上覆的上 部負載鎖腔室隔離，其中每一中心板界定上部負載鎖腔室的底板和下部負載鎖腔室的頂 板。
在某些實施例中，每一中心板具有數(shù)個環(huán)形凹槽，其中一個環(huán)形凹槽至少部分界定 用于將氣體從上部負載鎖腔室中抽出的流動路徑，且另一環(huán)形凹槽至少部分界定用于將 氣體排入下部負載鎖腔室中的流動路徑。
在某些實施例中，堆疊式負載鎖組合件具有用于將襯底轉(zhuǎn)移進入和/或離開上部負載 鎖的至少一個上部孔徑和用于將襯底轉(zhuǎn)移進入/離開下部負載鎖的至少一個下部孔徑。所 述至少一個上部孔徑與所述至少一個下部孔徑分離開不大于約100 mm的垂直距離。在
某些實施例中，組合件的高度不大于IO"腔室高度。而且，在某些實施例中，堆疊式負 載鎖組合件具有一個或一個以上上部負載鎖蓋以用于覆蓋所述一個或一個以上上部負 載鎖腔室，其中每一蓋具有至少部分界定用于將氣體排入下部負載鎖腔室的流動路徑的 環(huán)形凹槽。
本發(fā)明的另一方面涉及一種使用負載鎖設(shè)備在大氣環(huán)境與真空環(huán)境之間轉(zhuǎn)移襯底 的方法，所述負載鎖設(shè)備根據(jù)各種實施例可具有以下特征中的一者或一者以上下部負 載鎖，其具有一個或一個以上腔室，每一腔室具有襯底支撐件和可密封門，所述可密封 門可選擇性地打開以用于在腔室與轉(zhuǎn)移模塊機械手之間轉(zhuǎn)移襯底；上部負載鎖，其安置 在所述下部負載鎖上方，所述上部負載鎖具有一個或一個以上腔室，每一腔室具有襯底 支撐件和可密封門，所述可密封門可選擇性地打開以用于在腔室與轉(zhuǎn)移模塊機械手之間 轉(zhuǎn)移晶片。所述方法包括在上部負載鎖襯底水平轉(zhuǎn)移平面上在大氣環(huán)境與所述一個或一 個以上上部負載鎖腔室之間轉(zhuǎn)移一個或一個以上襯底；在下部負載鎖襯底水平轉(zhuǎn)移平面 上在真空環(huán)境與所述一個或一個以上負載鎖腔室之間轉(zhuǎn)移一個或一個以上襯底；其中上 部負載鎖與下部負載鎖隔離開，且上部與下部襯底水平轉(zhuǎn)移平面之間的垂直距離不大于 100 mm。
本發(fā)明的另一方面涉及一種用于對含有晶片的負載鎖腔室進行徑向排氣的負載鎖 設(shè)備。所述設(shè)備包括晶片支撐件，其位于所述負載鎖腔室中；側(cè)入口端口，所述側(cè)入口端口開放到位于所述負載鎖腔室上方的環(huán)形腔室中，所述環(huán)形腔室連接到環(huán)形階梯式 窄通道以平行于支撐件上的晶片而引導流動。根據(jù)各種實施例，負載鎖設(shè)備可包括以下 特征中的一者或一者以上負載鎖外殼，其界定所述側(cè)入口端口；以及上部板，其界定 負載鎖腔室和負載鎖外殼的頂板，其中所述環(huán)形通道由負載鎖外殼和所述上部板的凹入 部分界定。在某些實施例中，上部板和負載鎖外殼的環(huán)形區(qū)段為階梯式的，其中所述板 的階梯式區(qū)段的外徑小于負載鎖外殼的階梯式區(qū)段的內(nèi)徑以進而界定環(huán)形階梯式通道。 在某些實施例中，環(huán)形階梯式窄通道的寬度介于約0.005到0.050英寸之間。階梯式通 道可包括平行于晶片表面的外部區(qū)段、垂直區(qū)段和內(nèi)部平行區(qū)段。在某些實施例中，環(huán) 形腔室的矩形橫截面的尺寸在約0.25到1.5英寸的范圍內(nèi)。而且，在某些實施例中，側(cè) 入口端口、環(huán)形腔室和環(huán)形階梯式窄通道界定用于將氣體排入負載鎖腔室的流動路徑。 在某些實施例中，環(huán)形階梯式窄通道扼制排放的氣體流動。
本發(fā)明的又一方面涉及用于對含有晶片的負載鎖腔室進行徑向抽氣的負載鎖設(shè)備。 所述設(shè)備包括晶片支撐件，其位于所述負載鎖腔室中；側(cè)出口端口，其開放到環(huán)形腔 室中，所述環(huán)形腔室位于所述晶片支撐件下方；窄環(huán)形通道，其將負載鎖腔室連接到環(huán) 形腔室以將流動引導到環(huán)形腔室中。環(huán)形通道的內(nèi)徑大于晶片支撐件直徑。負載鎖設(shè)備 還可包括界定側(cè)出口端口的負載鎖外殼。在某些實施例中，所述設(shè)備包括下部板，其界 定負載鎖腔室和負載鎖外殼的底板，其中環(huán)形通道由負載鎖外殼和下部板的凹入部分界 定。所述設(shè)備還可包括負載鎖外殼，其中所述板的區(qū)段的外徑小于負載鎖外殼的區(qū)段的 內(nèi)徑以進而界定環(huán)形通道。在某些實施例中，窄環(huán)形通道的寬度介于約0.005到0.050 英寸之間，且環(huán)形腔室的矩形橫截面的尺寸在約0.25到1.5英寸的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的又一方面涉及一種堆疊式負載鎖設(shè)備，所述堆疊式負載鎖設(shè)備包括下部 負載鎖腔室，其具有位于所述上部負載鎖腔室中的晶片支撐件、側(cè)入口端口，所述側(cè)入 口端口開放到位于所述上部負載鎖腔室上方的上部環(huán)形腔室中，所述環(huán)形腔室連接到環(huán) 形階梯式窄通道以平行于支撐件上的晶片而引導流動；以及上部負載鎖腔室，其包含位 于所述上部負載鎖腔室中的晶片支撐件、開放到環(huán)形腔室中的側(cè)出口端口、位于所述晶 片支撐件下方的環(huán)形腔室、窄環(huán)形通道，所述窄環(huán)形通道將負載鎖腔室連接到環(huán)形腔室 以將流動引導到環(huán)形腔室中，環(huán)形通道的內(nèi)徑大于晶片支撐件直徑。
本發(fā)明的再一方面涉及一種對含有晶片的負載鎖腔室進行排氣的方法，所述負載鎖 腔室包含晶片支撐件，其位于所述負載鎖腔室中；側(cè)入口端口，所述側(cè)入口端口開放 到位于所述負載鎖腔室上方的環(huán)形腔室中，所述環(huán)形腔室連接到環(huán)形階梯式窄通道以平 行于支撐件上的晶片而引導流動。所述方法可包括使氣體穿過環(huán)形腔室進入，使得氣體流動到環(huán)形階梯式窄通道中以進而平行于晶片將氣體的徑向流動引導到負載鎖腔室中。 一種對含有晶片的負載鎖腔室進行抽氣的方法，所述負載鎖腔室包含晶片支撐件， 其位于所述負載鎖腔室中；側(cè)出口端口，其開放到環(huán)形腔室中，所述環(huán)形腔室位于所述 晶片支撐件下方；窄環(huán)形通道，其將負載鎖腔室連接到環(huán)形腔室以將流動引導到環(huán)形腔 室中。所述方法可包括通過穿過側(cè)出口端口抽吸氣體來從晶片中心徑向向外抽吸氣體， 使得通過環(huán)形通道扼制氣體進入環(huán)形腔室。
在以下具體實施方式
中描述本發(fā)明的這些和其它方面及優(yōu)點。


圖1是根據(jù)各種實施例雙晶片處置設(shè)備及其組件的外觀的示意圖。 圖2a和2b是根據(jù)各種實施例雙晶片處置設(shè)備的示意圖，其展示大氣環(huán)境和轉(zhuǎn)移模 塊的內(nèi)部視圖。
圖3a到3e是展示根據(jù)某些實施例執(zhí)行將一對晶片從存儲盒輸送到晶片轉(zhuǎn)移模塊并 返回的雙晶片輸送中的某些操作的雙晶片輸送設(shè)備的俯視圖的圖形表示。
圖3f展示根據(jù)本文所描述的方法和設(shè)備的某些實施例一對晶片可能在處理模塊中 經(jīng)歷的動作序列的實例。
圖3g展示兩臂雙端操縱器轉(zhuǎn)移模塊機械手的示意圖，其中一個雙端操縱器臂處于 延伸位置且另一雙端操縱器臂處于縮回位置。
圖4a和4b是根據(jù)某些實施例堆疊式負載鎖的示意圖。
圖5a和5b是根據(jù)某些實施例堆疊式負載鎖的示意圖。
圖6a和6b是說明根據(jù)某些實施例用于上部負載鎖的抽氣和排氣設(shè)計的示意圖。 圖7a和7b是說明根據(jù)某些實施例用于下部負載鎖的抽氣和排氣設(shè)計的示意圖。
具體實施方式
概述
圖1展示根據(jù)本發(fā)明各方面的雙晶片處置設(shè)備及其組件的外觀。圖1所示的設(shè)備可 用于將晶片從大氣條件(例如，進入和離開存儲單元)轉(zhuǎn)移到一個或一個以上處理腔室 (例如，PECVD腔室)并再次返回。圖1所示的設(shè)備具有三個主要組件大氣環(huán)境102、 負載鎖104和轉(zhuǎn)移模塊106。圖中未展示存儲單元(例如，前開式統(tǒng)集箱或FOUP)和 處理腔室。大氣環(huán)境102通常處于大氣壓力下且可與FOUP和/或外部設(shè)施的零件交互。 轉(zhuǎn)移模塊106通常處于亞大氣壓力下且可與負載鎖和經(jīng)常在真空或低壓力下運行的各種 處理腔室連通。將晶片放置在負載鎖104中以當在大氣環(huán)境與亞大氣環(huán)境之間轉(zhuǎn)變時進行抽氣或排氣操作。
大氣環(huán)境102 (也稱為"小型環(huán)境")含有大氣機械手(未圖示)，其將晶片轉(zhuǎn)移進 入和離開FOUP及負載鎖104。箱加載器108接納并支撐FOUP，使得其可由大氣機械 手接取。大氣環(huán)境102通常含有上置式扇形過濾器單元(例如，HEPA過濾器單元)以 防止污染物進入大氣環(huán)境。圖1展示所述扇形過濾器單元的空氣入口 no。大氣或小型 環(huán)境的下部邊界可以是假底板，例如圖1中在112處描繪的。
負載鎖104接納來自大氣環(huán)境102的待轉(zhuǎn)移到處理腔室的入站(未經(jīng)處理)晶片以 及來自轉(zhuǎn)移模塊106的待轉(zhuǎn)移回到FOUP的出站(經(jīng)處理)晶片。負載鎖可為雙向的(保 持入站晶片和出站晶片)或單向的(僅保持入站晶片或出站晶片)。在某些實施例中， 負載鎖是單向的。入站晶片在本文中也稱為傳入或未經(jīng)處理的晶片；出站晶片在本文中 也稱為傳出或經(jīng)處理的晶片。
在圖1中，存在兩個獨立負載鎖上部負載鎖，其堆疊在下部負載鎖之上，每一負 載鎖具有兩個連接的腔室。在某些實施例中，上部負載鎖是入站負載鎖，且下部負載鎖 是出站負載鎖。板114是入站負載鎖的蓋，每一板覆蓋所述兩個連接的腔室中的一者。 負載鎖真空泵116用于在操作期間視需要對負載鎖進行抽氣。
大氣閥門U8提供從大氣環(huán)境102到負載鎖的接入。在所展示的實施例中，使用外 部安裝到小型環(huán)境的四門縫閥，但可使用任何類型的門或閥，其中包括閘閥、滑動門、 旋轉(zhuǎn)門等。
轉(zhuǎn)移模塊經(jīng)配置以附接到一個或一個以上處理模塊(例如，單工作臺或多工作臺 PECVD腔室、UV固化腔室等)。處理模塊可在轉(zhuǎn)移模塊的多個界面位置/側(cè)處附接到轉(zhuǎn) 移模塊106?？p閥122提供從轉(zhuǎn)移模塊到處理模塊的接入?？墒褂萌魏吻‘?shù)拈y或門系 統(tǒng)。在圖1中，每側(cè)具有兩個閥一一允許在負載鎖與處理模塊之間(例如，在負載鎖的 兩個腔室與處理模塊的兩個鄰近工作臺之間)或在兩個處理模塊之間轉(zhuǎn)移兩個晶片。轉(zhuǎn) 移模塊提升組合件120用于升高和降低轉(zhuǎn)移模塊的蓋罩128。在圖1中，蓋罩128降下 (即，圖中未展示轉(zhuǎn)移模塊的內(nèi)部)。真空轉(zhuǎn)移機械手位于轉(zhuǎn)移模塊的內(nèi)部以在負載鎖與 處理模塊之間或在處理模塊之間轉(zhuǎn)移晶片。
轉(zhuǎn)移模塊106維持在亞大氣壓力下，且在本文中有時稱為真空轉(zhuǎn)移模塊。轉(zhuǎn)移模塊 壓力通常介于760托到1毫托之間，但在某些實施例中，所述工具可用于更加低的壓力 范圍。 一旦入站晶片在負載鎖中處于恰當位置，便使用負載鎖真空泵116將負載鎖抽氣 到亞大氣壓力，使得可隨后將晶片轉(zhuǎn)移到真空轉(zhuǎn)移模塊。負載鎖縫閥130提供從轉(zhuǎn)移模 塊106到負載鎖的接入。轉(zhuǎn)移模塊真空泵124連同氣體質(zhì)量流量控制器(MFC)、節(jié)流閥和壓力計一起用于獲得并維持轉(zhuǎn)移模塊的所需壓力。 一般來說，工具上或工具外真空 泵均可用于轉(zhuǎn)移模塊。如此項技術(shù)中已知的，存在各種用于控制轉(zhuǎn)移模塊中的壓力的方 法。在一個實例中，MFC將恒定流量的N2氣體提供到轉(zhuǎn)移腔室中。壓力計提供關(guān)于轉(zhuǎn) 移模塊腔室的壓力的反饋。真空泵每單位時間移除恒定體積的氣體，以每分鐘立方英尺 為單位進行測量。節(jié)流閥通過使用閉路控制系統(tǒng)而主動地維持壓力設(shè)定點。節(jié)流閥讀取 壓力計的壓力反饋，且基于來自閥的控制系統(tǒng)的命令，調(diào)節(jié)有效孔對真空泵的打開度。 接入板126提供對電子器件機架的接入，所述電子器件機架含有控制系統(tǒng)以控制晶 片處置操作，其中包括機械手移動、壓力、定時等?？刂葡到y(tǒng)還可控制處理模塊中所執(zhí) 行的處理的一些或全部操作。根據(jù)各種實施例，控制器、開關(guān)或其它相關(guān)電子硬件可位 于其它地方。
圖2a和2b是雙晶片處置設(shè)備的額外示意圖，其展示大氣環(huán)境102和轉(zhuǎn)移模塊106 的內(nèi)部視圖。圖2a和2b所示的設(shè)備大致類似于圖1所示的設(shè)備，不同之處只是圖2a 和2b的設(shè)備的轉(zhuǎn)移模塊的形狀為梯形的，以便允許較大接入238區(qū)域服務(wù)于轉(zhuǎn)移模塊。 圖2a中未展示轉(zhuǎn)移模塊提升組合件和蓋以及大氣環(huán)境機殼的一部分。
大氣環(huán)境或小型環(huán)境102含有大氣機械手232。轉(zhuǎn)移模塊106含有真空機械手236。 在圖2a所描繪的實施例中，大氣機械手232具有一個臂，其具有兩個鉸接腕，每一鉸 接腕具有能夠攜載晶片的葉板或其它端操縱器。真空轉(zhuǎn)移機械手236具有兩個臂，其每 一者具有兩個能夠攜載晶片的葉板。大氣機械手能夠同時處置兩個晶片，且真空機械手
可同時攜載多達四個晶片。(本文所描述的設(shè)備和方法不限于這些特定機械手設(shè)計，但 一般來說，所述機械手中的每一者能夠同時處置和/或轉(zhuǎn)移和/或交換至少兩個晶片。)
圖2a還提供從歧管通向真空泵116的導管244 (也稱為負載鎖泵前級管線)的局部 視圖。雙真空泵116協(xié)力工作且用于對兩個負載鎖進行抽氣。根據(jù)各種實施例，雙泵可 充當單個泵資源或可專用于特定負載鎖以進行并行抽氣。圖2b從相反側(cè)展示圖2a所示 的設(shè)備的示意圖。在右上位置中展示轉(zhuǎn)移模塊提升組合件120和轉(zhuǎn)移模塊蓋128。
圖3a到3f是展示將一對晶片從FOUP輸送到晶片轉(zhuǎn)移模塊并返回的雙晶片輸送中 的某些操作的圖形表示。圖3a展示具有轉(zhuǎn)移模塊106、上部(入站)負載鎖104a、下 部(出站)負載鎖104b和大氣環(huán)境102的設(shè)備。還展示了處理模塊330a和330b。此時， 在晶片進入大氣環(huán)境102之前，晶片位于例如FOUP 334中，所述FOUP 334與大氣環(huán) 境102介接。大氣環(huán)境102含有大氣機械手332;轉(zhuǎn)移模塊106含有真空機械手336。
如上文所指示，所述設(shè)備能夠并行輸送和處理兩個晶片。大氣機械手和轉(zhuǎn)移模塊真 空機械手兩者能夠同時處置至少兩個晶片。大氣機械手332具有一個臂，其具有兩個鉸接腕，每一鉸接腕具有能夠攜載晶片的 抓爪或葉片。真空轉(zhuǎn)移機械手336具有兩個臂，其每一者具有兩個能夠攜載晶片的葉片 或抓爪。
大氣機械手從FOUP中取出兩個晶片。(機械手從例如FOUP、負載鎖或處理工作臺 等位置取出晶片的動作在本文中有時稱為"拾取"動作，而機械手將晶片放置到某一位 置的動作在本文中有時稱為"放置"動作。這些動作在本文中也分別稱為"取"和"放" 動作。)依據(jù)機械手以及FOUP或其它晶片存儲裝置的布置而定，所述兩個晶片可同時 或逐個取出。在圖3a所描繪的實施例中，舉例來說，大氣機械手具有---個帶有兩個鉸 接腕的臂，且能夠同時轉(zhuǎn)移兩個堆疊晶片，例如同時從FOUP拾取兩個堆疊晶片。圖3b 展示在從FOUP轉(zhuǎn)移到上部負載鎖104a期間的具有兩個晶片335鄰335"的大氣機械手 332。大氣機械手接著將所述晶片放置到上部負載鎖104a中以供減壓。這在圖3c中展 示。每一腔室中具有一個晶片。 一旦將晶片放置在上部負載鎖中，便關(guān)閉上部負載鎖的 大氣門118a且對負載鎖進行抽氣。當達到所需壓力時，轉(zhuǎn)移模塊側(cè)上的上部負載鎖門 120a打開且轉(zhuǎn)移模塊機械手106從上部負載鎖拾取晶片。圖3d展示具有晶片335鄰335" 的轉(zhuǎn)移模塊機械手106。圖3a到3e中所描繪的轉(zhuǎn)移模塊機械手具有兩個臂(每一者具 有兩個端操縱器)且能夠同時保持四個晶片。在所展示的實施例中，上部負載鎖沒有被 動晶片居中，每一晶片的負載鎖中也不存在獨立的z驅(qū)動。在某些實施例中，真空機械 手同時拾取晶片，且如果在傳入負載鎖中存在兩個晶片，那么無法選擇性地拾取一個晶 片。然而，依據(jù)機械手和系統(tǒng)而定，轉(zhuǎn)移模塊機械手可同時或連續(xù)拾取每一晶片。而且， 依據(jù)機械手和系統(tǒng)而定，機械手可使用一個帶有兩個端操縱器的臂來拾取兩個晶片，或 每一晶片可由不同臂拾取。在從入站負載鎖中拾取未經(jīng)處理的晶片之后，轉(zhuǎn)移模塊機械 手通過旋轉(zhuǎn)晶片并將其放置在處理模塊中而將晶片轉(zhuǎn)移到處理模塊，即處理模塊330a 或處理模塊330b。雖然圖3a到3e中未描繪，但還可存在第三處理模塊，其連接到轉(zhuǎn)移 模塊。所述晶片接著在處理模塊中經(jīng)受處理。圖3f展示晶片可能在處理模塊330a中經(jīng) 受的動作序列的實例。首先，將晶片335'放置在處理模塊330a的工作臺338中，且將 晶片335"放置在處理模塊330a的工作臺340中。晶片接著在這些工作臺處經(jīng)受處理。 晶片335"從工作臺340移動到工作臺344，且晶片335'從工作臺338移動到工作臺342' 以供進一步處理。晶片接著返回到其原始工作臺以由轉(zhuǎn)移模塊機械手拾取以供轉(zhuǎn)移到出 站負載鎖或轉(zhuǎn)移到處理模塊330b以供進一步處理。為了清楚起見，當工作臺未由晶片 335'和335"占據(jù)時，圖中將工作臺描繪為"空"的，在操作中，所有工作臺通常由晶片 填充。圖3f中說明的序列僅僅是可與本文所描述的設(shè)備一起使用的可能序列的實例。轉(zhuǎn)移模塊機械手拾取兩個晶片以供同時轉(zhuǎn)移到負載鎖。拾取動作可同時或連續(xù)發(fā)生。機械 手接著旋轉(zhuǎn)以將經(jīng)處理的晶片放置在負載鎖中。同樣，根據(jù)各種實施例，這些動作可同 時或連續(xù)發(fā)生。圖3e展示經(jīng)由下部負載鎖門120b而放置在出站(下部)負載鎖104b 中的現(xiàn)經(jīng)處理的晶片335'和335"。在放置到那里之后，關(guān)閉所有負載鎖閥或門且將出站 負載鎖排氣(增壓)到大氣壓力。晶片也可在此處冷卻。接著打開出站負載鎖的大氣門 118b，且大氣機械手拾取經(jīng)處理的晶片并將其轉(zhuǎn)移到FOUP中的恰當位置。
應(yīng)注意，本文中論述的具有多個處理腔室的雙晶片處理設(shè)備和方法可用于進行并行 或循序處理。在并行處理方案中， 一組晶片在一個處理模塊中進行處理且接著返回到 FOUP，同時其它組晶片并行地在其它處理模塊中進行處理。在循序處理方案中， 一組 晶片在一個處理模塊中進行處理，且接著轉(zhuǎn)移到另一處理模塊以供在返回到大氣條件之 前進行進一步處理?；旌系牟⑿?循序序列也是可能的，例如其中使用兩個處理模塊(PMl 和PM2)來進行并行處理且接著將來自這些處理模塊的所有晶片轉(zhuǎn)移到第三處理模塊 (PM3)以供進一步處理。同樣，第一處理模塊可處理所有晶片，所述晶片接著被傳送 到第二或第三模塊以供并行處理。
單向流動
在某些實施例中，在單向操作模式下使用負載鎖。以下表1中給出單向流動方案中 的入站和出站負載鎖、大氣機械手和轉(zhuǎn)移模塊機械手動作的實例。
表l:單向流動操作中的機械手和負載鎖動作
ATM機械手傳入LL (上部)傳出LL (下部)TM機械手
FOUP拾取(1)排氣(空)TM機械手下部LL放置(臂2)
上部LL放置(2)ATM機械手(2)排氣/冷卻(晶片)PM拾取(臂2)
下部LL拾取抽氣(晶片)(3)ATM機械手PM放置(臂1)
FOUP放置TM機械手(4)抽氣(空)上部LL拾取(臂l) (4)
FOUP拾取排氣(空)TM機械手下部LL放置(臂2)
上部LL放置ATM機械手排氣/冷卻(晶片)PM拾取(臂2) (l')
下部LL拾取抽氣(晶片)ATM機械手PM放置(臂1) (5)
訓P放置TM機械手抽氣(空)上部LL拾取(臂l)
FOUP拾取排氣(空)TM機械手下部LL放置(臂2) (2')
上部LL放置ATM機械手排氣/冷去(晶片)(3')PM拾取(臂2)
下部LL拾取(4')抽氣(晶片)ATM機械手(4')PM放置(臂1)
FOUP放置(5')TM機械手抽氣(空)上部LL拾取(臂1)
表l呈現(xiàn)單向操作模式的序列的實例，其中轉(zhuǎn)移模塊機械手移交序列為處理模塊(晶 片交換)">傳出負載鎖(放置經(jīng)處理的晶片)今傳入負載鎖(拾取未經(jīng)處理的晶片)。這是一個可能序列的實例，且其它序列也可與本文描述的雙晶片處置設(shè)備一起使用。在 特定實例中，轉(zhuǎn)移模塊機械手移交序列為處理模塊(晶片交換)^傳入負載鎖(拾取未 經(jīng)處理的晶片)今傳出負載鎖(放置經(jīng)處理的晶片)。
各行可看作大致同時發(fā)生或重疊的操作。各列展示機械手或負載鎖執(zhí)行的操作序 列。當然，在任何系統(tǒng)中，這些操作不能完全重疊，且所述模塊中的一者或一個者以上 可閑置或者稍后開始或結(jié)束。另外，應(yīng)注意，未展示某些操作。未展示機械手必須執(zhí)行 以到達箱、負載鎖和處理模塊的旋轉(zhuǎn)和平移動作。描述"TM機械手"或"ATM機械手" 可指代負載鎖經(jīng)受的動作_一打開和關(guān)閉恰當?shù)拈T一一以及準許機械手端操縱器拾取 或放置晶片。
在所述表中步驟1到5中追蹤一對未經(jīng)處理的晶片從FOUP通往處理模塊的路徑。
1. ATM機械手FOUD拾取
2. ATM機械手上部負載鎖放置
3. 上部LL抽氣(見圖3c)
4. TM機械手拾取
5. TM機械手處理模塊放置
在所述表中步驟l'到5'中追蹤一對經(jīng)處理的晶片從處理模塊通往FOUP的路徑。
l'. TM機械手處理模塊拾取
2'. TM機械手下部LL放置
3'.下部LL排氣/冷卻(見圖3e)
4'. ATM機械手下部LL拾取
5'. ATM機械手FOUP放置
如從表l中可見，舉例來說， 一旦將傳出晶片移交到大氣機械手，便接著可將負載 鎖進行抽氣一一其不必等到大氣機械手完成其動作才進行抽氣。這區(qū)別于雙向操作，在 雙向操作中，當大氣機械手將經(jīng)處理的晶片放置在FOUP或其它盒中并從盒中取出兩個 未經(jīng)處理的晶片以供放置到負載鎖中時，負載鎖是閑置的。下文描述根據(jù)某些實施例各 種機械手和負載鎖動作。
傳入LL
抽氣使上部負載鎖中的壓力從大氣壓力降低到預定的亞大氣壓力。如下文參看圖
6a和6b描述，通過穿過基座周圍的窄隙吸出氣體來對負載鎖進行抽氣。將氣體抽吸到 基座下方的較大橫截面環(huán)中，且接著將其從側(cè)面抽出。這保持流動從晶片向外(從晶片 中心徑向流動)和向下一一以避免將任何微粒向上汲取到晶片上。此抽氣操作是快速的。排氣將上部負載鎖從亞大氣壓力排氣到大氣壓力。不存在任何晶片。如下文參看
圖6a描述，可快速地對上部負載鎖進行排氣。如同抽氣操作，排氣操作是非?？焖俚?。 傳入LL動作的定時的實例(秒) 打開/關(guān)閉VAT閥(通往大氣環(huán)境的閥)0.5
打開/關(guān)閉縫閥(通往轉(zhuǎn)移模塊的閥)0.5
檢驗縫闊是否關(guān)閉、排氣、檢驗是否處于大氣壓力若干秒 檢驗VAT門是否關(guān)閉、抽氣和轉(zhuǎn)移模塊壓力匹配若干秒
傳出LL
排氣/冷卻將下部負載鎖從亞大氣壓力排氣到大氣壓力。排氣是通過使例如氦氣和
/或氮氣等氣體流動到腔室中來進行。氦氣穿過晶片上方的8英寸直徑的環(huán)形間隙進入。
流動在晶片上方從上到下且徑向向外以避免將微粒向上汲取到晶片上。晶片進入下部負 載鎖，其需要從處理冷卻。在一個實施例中，首先將氦氣作為熱量轉(zhuǎn)移氣體排入腔室內(nèi) 到達中間壓力。接著當晶片冷卻時停止氣體流動。接著使氮氣流動以使壓力上升到大氣 壓力。
抽氣將下部負載鎖從大氣壓力抽氣到預定的亞大氣壓力。腔室為空的。 傳出LL動作的定時的實例(秒)
打開/關(guān)閉VAT閥(通往大氣環(huán)境的閥)0.5
打開/關(guān)閉縫閥(通往轉(zhuǎn)移模塊的閥)0.5
檢驗縫閥是否關(guān)閉、He排氣、檢驗是否處于大氣壓力若千秒
檢驗VAT門是否關(guān)閉、抽氣和轉(zhuǎn)移模塊壓力匹配若干秒
ATM機械手
FOUP拾取大氣機械手從FOUP或其它盒拾取兩個堆疊的未經(jīng)處理的晶片。在一 個實施例中，端操縱器以一者在另一者頂部的方式堆疊且同時拾取堆疊的晶片。在拾取 晶片之后，端操縱器相對于彼此旋轉(zhuǎn)，且臂旋轉(zhuǎn)以將晶片放置在上部負載鎖中(見圖3b, 其展示保持兩個晶片準備就緒以將其放置到上部負載鎖中的單臂雙端操縱器機械手)。
上部LL放置大氣機械手將晶片放置到上部負載鎖腔室中。在某些實施例中，第 一一端操縱器延伸到上部負載鎖的腔室中且將晶片下降到支架上。所述端操縱器接著從 負載鎖縮回，且第二端操縱器延伸到上部負載鎖的另一腔室中且將晶片下降到支架上。 機械手因此以任何次序連續(xù)放置左晶片和右晶片。
下部LL拾取大氣機械手從下部負載鎖腔室拾取晶片。在某些實施例中，第一一
端操縱器延伸到下部負載鎖的腔室中且從基座拾取晶片。所述端操縱器接著從負載鎖縮回，且第二端操縱器延伸到下部負載鎖的另一腔室中且從基座拾取晶片。機械手因此以 任何次序連續(xù)拾取左晶片和右晶片。在某些實施例中，機械手使用關(guān)于下部負載鎖中每 一晶片的放置的信息來在拾取動作期間校正晶片位置。接著旋轉(zhuǎn)大氣機械手臂以將晶片 放置在FOUP中。
FOUP放置大氣機械手將晶片在FOUP中放置到堆疊位置中。在一個實施例中， 同時放置兩個晶片。
ATM機械手動作的定時的實例(秒) 從傳入LL轉(zhuǎn)到傳出LL: 0.5 從傳出LL取出晶片5.9 從傳出LL轉(zhuǎn)到盒1
將晶片放入盒中3
縮回并在Z方向上移動以準備從盒中"取出"0.3 從盒中取出晶片2.5
從盒轉(zhuǎn)到傳入LL: 1.3 將晶片放入傳入LL中6.5
轉(zhuǎn)移模塊機械手
上部LL拾取轉(zhuǎn)移模塊機械手將一個雙端操縱器臂延伸到上部負載鎖中且將晶片
從支架提升到端操縱器上。在某些實施例中，當一個臂延伸到負載鎖中時，另一個臂移
動到縮回位置。圖3g展示雙臂雙端操縱器機械手，其中一個臂延伸(例如，到負載鎖
或處理模塊中以進行拾取或放置動作)且一個臂縮回。在表l所示的方案中， 一個臂專 用于從上部負載鎖取出未經(jīng)處理的晶片并將其放置在處理模塊中(臂1)，且另一臂專用
于從處理模塊取出經(jīng)處理的晶片并將其放置在下部負載鎖中(臂2)。在其它實施例中，
兩個臂均可用于經(jīng)處理和未經(jīng)處理的晶片。在表l所示的方案中，在上部負載鎖拾取動
作之后，臂l縮回且臂2延伸到下部負載鎖中以將經(jīng)處理的晶片放置在那里。
下部LL放置轉(zhuǎn)移模塊機械手將臂2——在每一端操縱器上具有一處理晶片一一
延伸到下部負載鎖中并將晶片放置在那里。在某些實施例中，這同時進行。可測量每一 晶片負載鎖的位置信息并將其進行存儲以供大氣機械手在拾取晶片時使用。接著定位機 械手以進行處理模塊拾取動作。
處理模塊拾取轉(zhuǎn)移模塊機械手將臂2延伸到處理模塊中且拾取兩個經(jīng)處理的晶片。
在某些實施例中，這同時進行。在表l所示的方案中，在處理模塊拾取之后，轉(zhuǎn)移模塊 機械手將未經(jīng)處理的晶片放置到處理模塊中。處理模塊放置轉(zhuǎn)移模塊機械手將臂1一一具有兩個未經(jīng)處理的晶片一一延伸到處 理模塊中且通過使晶片下降到工作臺上或通過工作臺中的晶片支撐件將晶片提離端操 縱器而將晶片放置在工作臺處(如圖4中)。在某些實施例中，循序進行放置動作以允 許在每一放置動作中進行位置校正。
各種轉(zhuǎn)移模塊機械手動作的定時的實例(秒)
從傳出LL轉(zhuǎn)到傳入LL: 1.2
從LL轉(zhuǎn)到腔室1 (處理模塊)且轉(zhuǎn)到LL (90°): 1.8 從LL轉(zhuǎn)到腔室2且轉(zhuǎn)到LL (180°): 2.8 傳入LL "取出"(拾取)4.3 傳出LL "放入"(放置)4.3
晶片交換(在處理模塊或腔室處將經(jīng)處理的換成未經(jīng)處理的)8.5 圖1到3g和相關(guān)聯(lián)論述提供對本文論述的雙晶片處理設(shè)備和方法的廣泛概述。根 據(jù)各種實施例的轉(zhuǎn)移方法的細節(jié)已被省略且在下文中作進一步詳細論述，其中包括晶片 拾取和放置動作、晶片對準、增壓和減壓循環(huán)等。下文還論述根據(jù)各種實施例的設(shè)備的 額外細節(jié)。
堆疊式負載鎖
在某些實施例中，提供堆疊式獨立負載鎖。這些負載鎖可在所描述的雙晶片處置系 統(tǒng)中使用。具有多個負載鎖的單晶片處置器可并排放置負載鎖，從而允許負載鎖上方和 下方的空間用于多種效用和機制。雙晶片處置器通常使用一個具有多個支架的負載鎖。 這限制了系統(tǒng)的處理量，因為排氣、冷卻、抽氣和機械手交換對于所有傳入和傳出晶片 均必須依次發(fā)生。系統(tǒng)的整個負載鎖必須等到在真空和大氣兩者下完成多個晶片交換才 能進入下一個操作。舉例來說，通過使用單個具有多個支架的負載鎖，在排氣/冷卻之后
具有出站晶片時
1. 大氣門打開
2. 大氣機械手從負載鎖拾取兩個出站晶片
3. 大氣機械手將出站晶片移動到存儲盒
4. 大氣機械手將出站晶片放置在存儲盒中
5. 大氣機械手從存儲盒拾取兩個入站晶片
6. 大氣機械手將入站晶片移動到負載鎖
7. 大氣機械手將入站晶片放置在負載鎖中
8. 大氣門關(guān)閉并抽氣在以上序列期間，當大氣機械手執(zhí)行晶片轉(zhuǎn)移步驟2到7時，負載鎖閑置。負載鎖 在真空側(cè)進行晶片交換期間也必須閑置。多支架負載鎖還在抽氣和排氣/冷卻期間使傳入 和傳出晶片暴露于交叉污染。 一些負載鎖設(shè)計要求分度器上下移動晶片，從而增加.復雜 性。
根據(jù)某些實施例的晶片處置設(shè)備包括堆疊式獨立負載鎖。圖3a到3e中的負載鎖 104a和104b是堆疊式獨立負載鎖。通過以一者在另一者頂部的方式堆疊獨立負載鎖， 系統(tǒng)操作(例如，抽氣、排氣/冷卻、晶片交換)得以去耦，從而允許并行執(zhí)行各種操作， 進而允許增加處理量。
因為常規(guī)的負載鎖在負載鎖腔室上方和下方具有多種效用和機制，所以將需要較大 的垂直空間來堆疊常規(guī)的獨立負載鎖。這將需要較大的z方向轉(zhuǎn)移模塊機械手，以及較 大容積的轉(zhuǎn)移模塊和負載鎖。堆疊式獨立負載鎖設(shè)計緊湊地隔離上部負載鎖和下部負載 鎖，且經(jīng)配置以用于抽氣和排氣。根據(jù)各種實施例，堆疊式獨立負載鎖距每一負載鎖移 交平面具有較小距離，例如大約65mm。這允許一轉(zhuǎn)移模塊機械手臂(或兩個轉(zhuǎn)移模塊 機械手臂，如果存在兩個的話)到達上部和下部負載鎖兩者。
根據(jù)各種實施例，本文描述的堆疊式負載鎖組合件具有以下特征中的一者或一者以
上
雙晶片容量負載鎖可保持雙晶片(并排)容量。因此對于雙處理量很重要，因為 兩個晶片并排經(jīng)歷晶片處置和處理。(見圖3a到3f)。
獨立循環(huán)的堆疊式負載鎖上部負載鎖與下部負載鎖彼此隔離，且在必要時獨立循 環(huán)(例如，上部負載鎖處于真空條件下，而下部負載鎖處于大氣條件下)。
緊湊型設(shè)計負載鎖組合件經(jīng)緊湊設(shè)計，從而與常規(guī)的多負載鎖系統(tǒng)相比降低了高
度。另外，移交平面之間的距離較小，從而不需要具有較大z方向自由度的機械手。腔
室容積也可較小，使得可使用小泵。舉例來說，在組合負載鎖的兩個腔室的情況下，上
部和下部負載鎖容積可為約6.0到IOL。在一個實例中，上部負載鎖容積為6.5L，且下 部負載鎖容積為約7.3L。
單個中心板堆疊的腔室由單個中心板分隔開。在雙晶片容量負載鎖中，左上負載 鎖腔室與左下負載鎖腔室由單個板分隔開，右上腔室與右下腔室也是如此。在某些實施 例中，除了隔離腔室以外，單個中心板還可具有額外的功能性，包括提供用于徑向抽氣 和排氣的環(huán)帶。
針對單向流動而優(yōu)化單向負載鎖處置僅在一個方向上轉(zhuǎn)移的晶片一_入站(大氣
環(huán)境到轉(zhuǎn)移模塊)或出站(轉(zhuǎn)移模塊到大氣環(huán)境)。入站負載鎖的機械設(shè)計針對抽氣而
18優(yōu)化，且出站負載鎖的機械設(shè)計針對排氣和冷卻而優(yōu)化。在某些實施例中，上部負載鎖 針對入站晶片而優(yōu)化，且下部腔室針對出站晶片而優(yōu)化。
徑向抽氣和/或排氣負載鎖采用徑向抽氣和/或排氣來減少微粒污染。在某些實施 例中，入站負載鎖抽氣流動向量從晶片中心處徑向且均勻發(fā)出。類似地，出站負載鎖排 氣流動向量從晶片中心處徑向且均勻發(fā)出。因為所述流動從晶片中心處發(fā)出，所以外來 物質(zhì)不會從負載鎖腔室的其它區(qū)域輸送到晶片。如果用于單向流動，那么晶片的微粒污 染只需在入站負載鎖中進行抽氣期間和在出站負載鎖中進行排氣期間考慮。在某些實施 例中，負載鎖組合件具有環(huán)形凹槽以通過扼制抽氣或排氣流動來促進徑向抽氣或排氣。
圖4a和4b展示具有堆疊式獨立負載鎖的負載鎖組合件的實例。在圖4a和4b中， 負載鎖組合件的轉(zhuǎn)移模塊側(cè)面向前方。如上文所描述，每一負載鎖具有兩個連接的腔室。 蓋114每一者覆蓋上部負載鎖的一個腔室?？p閥120展示允許在負載鎖的左側(cè)從負載鎖 接入轉(zhuǎn)移模塊的閥。圖中未展示位于右側(cè)的閥以提供外殼450和位于外殼450中的負載 鎖組合件開口 452的視圖。在某些實施例中，縫閥可獨立控制，但以氣動方式系在一起。 通往負載鎖泵的隔離歧管454用于均衡和抽氣操作。側(cè)端口 456允許觀看到負載鎖的內(nèi) 部。下部負載鎖提升機制458用于將晶片從冷卻板處升高和降低以允許機械手端操縱器 穿過空隙拾取和放置晶片。這允許冷卻板不針對端操縱器切割出較大空隙。
整個堆疊式獨立負載鎖組合件是緊湊的一一對于腔室具有約5英寸的高度，其中閥 致動器高于所描繪的實施例。開口 452充分地靠近在一起，使得不需要具有較大z方向 自由度的機械手。晶片移交平面是機械手從負載鎖拾取襯底或?qū)⒁r底放置到負載鎖中所 在的平面。上部與下部移交平面之間的距離是重要的，因為其界定將晶片轉(zhuǎn)移到達或離 開上部和下部負載鎖兩者的機械手臂必須具有的垂直自由度的最小量。
圖5a展示根據(jù)某些實施例的堆疊式負載鎖組合件的正視圖。上部負載鎖具有兩個 腔室502a和502b，且下部負載鎖具有兩個腔室504a和504b。負載鎖外殼505提供用 于界定負載鎖的頂板和底板的板的框架或支撐件。外殼還具有用于供晶片進出的開口。 在圖5a描繪的實施例中，外殼還界定上部和下部負載鎖兩者的側(cè)壁且含有用于兩個負 載鎖的排氣和抽氣通道。外殼可為單片式或多片式。上部負載鎖腔室502a通過中心板 506a而與下部負載鎖腔室504a分隔開；負載鎖腔室502b通過中心板506b而與下部負 載鎖腔室504b分隔開。除了分隔上部與下部真空腔室之外，中心板還經(jīng)設(shè)計以用于兩 側(cè)上的真空和大氣壓力在兩個方向上循環(huán)。在圖5a描繪的實施例中，堆疊式負載鎖具 有分隔每一對堆疊腔室的單個中心板(即， 一個中心板分隔右側(cè)上的上部與下部腔室且 另一個中心板分隔左側(cè)上的上部與下部腔室)。除了分隔上部與下部腔室之外，中心板還是上部負載鎖的晶片基座。圖5b展示上部板514、中心板506、下部板516和外殼505 的分解圖。使用單個中心板允許晶片移交平面之間的距離較小一一在圖5a描繪的實施 例中，移交平面之間的距離為約65mm。
在圖5a描繪的實施例中，中心板為單個整體式可移除板，其經(jīng)配置以允許下文描 述的抽氣和排氣；然而，在其它實施例中，多個薄板可用于隔離上部與下部負載鎖。上 部板或蓋514a和514b覆蓋上部腔室，且底部板515a和515b形成下部腔室的底板。底 部板515a和515b還可具有冷卻機制。上部腔室502a和502b是流體連通的，下部腔室 504a和504b也是如此。
通道508a和508b是用于上部負載鎖腔室的排氣通道。氣體通過入口 512引入，并 通過這些通道排入上部負載鎖腔室中。通道510a和510b是用于上部負載鎖腔室的抽氣 通道。氣體通過負載鎖真空泵(未圖示)抽吸并通過歧管514離開到達出口 516。根據(jù) 某些實施例的抽氣和排氣設(shè)計在下文中進一步描述。用于下部負載鎖的抽氣和排氣通道 位于上部負載鎖通道后方，且未在圖5a中展示，但在下文中進一步描述。圖5a還展示 提升機制518和真空縫閥外殼520。
如上文所指示，堆疊式負載鎖組合件是緊湊的。組合件的大小可由以下各項中的一 者或一者以上表征高度(下部負載鎖板的底部到上部負載鎖板的頂部)；上部與下部 負載鎖晶片移交平面之間的距離；上部與下部負載鎖開口之間的中心到中心距離；腔室 容積；左腔室與右腔室之間的中心到中心距離；板直徑孔；以及腔室的總深度。在圖5a 描繪的實施例中，尺寸如下高度6.2英寸
上部與負載鎖移交平面之間的距離65 mm 上部與下部負載鎖開口之間的中心到中心距離2.4英寸
腔室容積6.5L上部負載鎖(兩個腔室)；7.3L下部負載鎖
左腔室與右腔室之間的中心到中心距離19英寸 所有板的直徑孔13.2英寸
腔室的總深度14.75英寸
根據(jù)各種實施例，這些尺寸的范圍如下 高度約4到10英寸
上部與下部負載鎖移交平面之間的距離約30 mm到100 mm 上部與下部負載鎖開口之間的中心到中心距離約30mm到100 mm
腔室容積約3.0 L到20.0 L左腔室與右腔室之間的中心到中心距離約12到30英寸 所有板的直徑孔約12到15英寸 腔室的總深度約12到20英寸
在某些實施例中，所述雙晶片負載鎖中的一者或一者以上沒有活動零件。舉例來說， 在某些實施例中，傳入或上部負載鎖沒有活動零件，而只有用于使機械手將晶片設(shè)置在 上面的支架，其中在支架下方具有用于端操縱器的空隙。在圖5a描繪的實施例中，下 部負載鎖具有提升機制，其實現(xiàn)較好的冷卻性能。然而，根據(jù)各種實施例，如果在移動 穿過傳出負載鎖之前或之后在負載鎖外部進行冷卻或者如果不必要進行冷卻，那么傳出 負載鎖將不需要活動零件。
在某些實施例中，所述負載鎖的一者或兩者中的晶片支撐件是一對支架。晶片的大 部分下方的空間允許機械手臂在下方滑動以拾取或放置晶片。下部負載鎖中的提升機制 形成此支架以獲得機械手空隙，同時還允許通過到達晶片的較小間隙將晶片放置在冷卻 板上。
用于徑向均勻上下流動的環(huán)形設(shè)計
在常規(guī)的負載鎖系統(tǒng)中，負載鎖上方和下方的空間通常用于多種效用和機制一一多 個獨立負載鎖可并排放置，或需要具有較大z方向運動的機械手以拾取和放置晶片(或 垂直平移的負載鎖)。所期望的是，對于機械手(且尤其對于轉(zhuǎn)移模塊機械手)不要求 具有較大z方向自由度。
每一負載鎖需要用于抽氣(以在開放到轉(zhuǎn)移模塊之前降低壓力)和排氣(以在開放 到大氣環(huán)境之前升高壓力)的機制?？焖俪闅饪僧a(chǎn)生穿過負載鎖腔室的高速度湍流。如 果未謹慎管理流動向量，那么可能在抽氣期間將外來物質(zhì)輸送到晶片表面。類似地，排 氣可產(chǎn)生高速度湍流，其可能會將微粒輸送到晶片表面。常規(guī)的負載鎖經(jīng)常具有用以對 負載鎖腔室進行抽氣的中心抽氣端口和/或用以對負載鎖腔室進行排氣的中心排氣端口。 常規(guī)的負載鎖還可使用在腔室上由燒結(jié)金屬制成的排氣擴散器。
根據(jù)各種實施例，本文描述的負載鎖每一者具有排氣和抽氣端口以及準許緊湊型設(shè) 計的流動通道。值得注意的是，根據(jù)各種實施例，所述設(shè)計不需要中心抽氣/排氣端口來 確保徑向流動。根據(jù)各種實施例，負載鎖組合件具有用于在抽氣期間提供均勻的徑向上 下流動的抽氣環(huán)帶和/或用于在排氣期間提供均勻的徑向上下流動的排氣環(huán)帶。流動向量 經(jīng)管理以使得流動均勻地從晶片中心發(fā)出。流動也是從上向下的，使得在抽氣期間向下 載送任何微粒并離開腔室。圖6a到7b展示用于如圖4a到5a所示的堆疊式負載鎖組合 件的抽氣和排氣設(shè)計，其中圖6a和6b展示用于上部負載鎖的抽氣和排氣設(shè)計，且圖7a和7b展示用于下部負載鎖的抽氣和排氣設(shè)計。
圖6a和6b說明用于負載鎖的抽氣環(huán)帶設(shè)計。在圖6a和6b描繪的實施例中，所述 抽氣環(huán)帶設(shè)計是用于上部負載鎖的。如上文所描述，上部負載鎖腔室602通過中心板606 而與下部負載鎖腔室604分隔開。在抽氣期間，穿過晶片位置的外側(cè)邊緣周圍(在此情 況下在中心板606與負載鎖外殼605之間)的環(huán)形間隙664 (也稱為環(huán)形通道)抽吸氣 體。在氣體下方，還展示環(huán)形腔室660和出口端口 610，其中環(huán)形腔室660在腔室周圍 延伸。環(huán)形腔室由中心板606中的環(huán)形凹槽形成。出口端口 610通往堆疊式組合件下方 的歧管。中心板606與負載鎖外殼605之間的通往抽氣環(huán)帶和出口端口的間隙664是緊 密的。通過穿過此緊密間隙抽氣，扼制流動傳導性以迫使在晶片周圍的所有徑向點處形 成平穩(wěn)抽氣。虛線箭頭展示從晶片中心徑向向外延伸到環(huán)帶且接著到達出口端口的流動 路徑。(下文在圖7a和7b中論述的下部負載鎖流動通道在圖6a中不可見)。
圖6b展示抽氣環(huán)形間隙和環(huán)形腔室的近視圖，其中包括上部負載鎖腔室602、中心 板606、環(huán)形間隙或通道664和環(huán)形腔室660。還展示0形環(huán)676。環(huán)形間隙的高度和 寬度在環(huán)帶周圍是均勻的且經(jīng)優(yōu)化。環(huán)形間隙的確切尺寸取決于包括流動速率、腔室容 積、腔室直徑等的因素。在圖6b描繪的實施例中，寬度為約0.03英寸，且高度為約0.25 英寸。使用緊密環(huán)形間隙來扼制流動迫使流動為徑向的。間隙下方的環(huán)形腔室提供用于 維持均勻且平穩(wěn)的流動的緩沖區(qū)。在特定實施例中，環(huán)形間隙位于晶片表面下方，使得 抽氣流動為從上向下的，以便增強微粒控制。
緊密環(huán)形間隙的寬度足夠小以迫使流動為均勻且徑向的，同時保持間隙上的壓降處 于制造容差內(nèi)。如果間隙過大，那么所有氣體在最靠近抽氣端口的那側(cè)向下流動。非常 小的間隙(例如，大約5到IO密耳)可形成可能難以管理的壓降。在某些實施例中， 間隙的大小經(jīng)設(shè)計以使得流動為徑向的且向下朝向各處移動，從而降低或最小化微粒風 險(如果不足夠小以致完全均勻的話)。
回到圖6a，上部板614中的環(huán)形腔室668用于對上部負載鎖進行排氣——來自入口 端口 608的氣體從環(huán)形腔室668穿過環(huán)形間隙674且到達上部負載鎖腔室602中。環(huán)形 腔室和環(huán)形間隙促進徑向排氣。環(huán)形間隙扼制流動，從而致使氣體穿過環(huán)形腔室并徑向 排放到腔室中。在僅入站負載鎖(如單向流動中所使用)中，徑向排氣并沒有徑向抽氣 那么關(guān)鍵，因為在排氣期間在負載鎖中沒有晶片，但仍可能有利的是，當ATM門打開 時，向水蒸汽提供均勻的流動幕簾。在排氣期間，在傳入負載鎖中沒有晶片，因此較少 需要流動控制。然而，當傳入負載鎖ATM門打開時，氣體流動接通到負載鎖，其在門 處形成幕簾以防止空氣傳入。小型環(huán)境中的空氣相對較清潔，但含有氧氣、水和可能在負載鎖(在抽氣期間)、轉(zhuǎn)移模塊和處理腔室中不合需要的其它成分。通過提供清潔惰 性氣體(例如氮氣或氬氣)的幕簾，防止大部分不良氣體進入負載鎖。因為當ATM機 械手將晶片放置在負載鎖中時晶片穿過此幕簾，所以如所描述管理此幕簾處的流動向量 意味著一股氣流并不直接指向晶片。在其它實施例中，入站負載鎖排氣流動并不是徑向 的。
在某些實施例中，環(huán)形間隙寬度在約0.005到0.050英寸的范圍內(nèi)。在某些實施例 中，環(huán)形腔室的矩形橫截面可具有介于約0.25到1.5英寸之間的尺寸。舉例來說，在特 定實施例中，環(huán)形腔室具有1.5X0.5英寸的矩形橫截面。
圖7a和7b說明用于負載鎖，特別是用于圖7a和7b描繪的實施例中的下部負載鎖 的排氣擴散器設(shè)計。上部負載鎖腔室702通過中心板706而與下部負載鎖腔室704分隔 開。中心板706含有上文描述用于對上部負載鎖腔室702進行抽氣的環(huán)形凹槽。氣體供 應(yīng)端口 711位于負載鎖的側(cè)面上。氣體穿過環(huán)形腔室784排放且接著穿過位于負載鎖腔 室的頂板周圍的間隙786 (也稱為環(huán)形通道)引入到下部負載鎖腔室704。此間隙的幾 何形狀將流體向量從頂板引入并使其朝向晶片中心，在晶片中心處所述氣體向量向下朝 向晶片的頂部表面彎曲。這些流動向量在圖中通過虛線指示。通過穿過緊密間隙進行排 氣，扼制流動傳導性以在晶片頂部周圍的所有徑向點處形成平穩(wěn)排氣。流動從晶片頂部 發(fā)出，從而將微?；蚱渌鈦砦镔|(zhì)推離晶片并防止將外來物質(zhì)從負載鎖腔室的其它區(qū)域 輸送到晶片。(上文論述的上部負載鎖入口和出口端口在圖7a中不可見)。
圖7b中展示間隙和環(huán)形腔室的近視圖，其中虛線箭頭指示流動向量。排放的氣體 從供應(yīng)或入口端口 711進入并穿過通道713引導到環(huán)形腔室784。接著穿過環(huán)形間隙786 將氣體引入到負載鎖。間隙是階梯式的，使得流平行于晶片進入腔室，所得的流動向量 在圖7a中展示。因為緊密間隙扼制流動，從而用排放的氣體填充環(huán)形腔室784，所以在 晶片上方徑向并均勻地引入氣體。間隙可在晶片上方延伸，使得氣體進入腔室的進入點 在晶片的邊緣與中心之間。在一個實例中，對于300 mm晶片來說，進入點處于約8英 寸(~200mm)直徑。
在圖7b描繪的實施例中，下部負載鎖針對單向流動中的出站晶片而優(yōu)化。在出口 端口 780處從側(cè)面對下部負載鎖進行抽氣一一因為所述負載鎖針對出站晶片而優(yōu)化，所 以通常在抽氣操作期間不存在晶片且因而流動向量對于管理污染并不是關(guān)鍵的。
在以上各圖描繪的堆疊式負載鎖組合件中，如上文論述的單個中心板用于分隔上部 與下部腔室。此板還形成上部負載鎖抽氣環(huán)帶和下部負載鎖排氣環(huán)帶的環(huán)形體積。中心 板還形成用于抽氣流動扼制的間隙且充當排放氣體流動扼制路徑和機械擴散器。上文已經(jīng)在具有針對入站晶片而優(yōu)化的上部負載鎖和針對出站晶片而優(yōu)化的下部 負載鎖的堆疊式負載鎖組合件的上下文中描述了在抽氣和排氣期間用于均勻徑向流動 的環(huán)形設(shè)計。根據(jù)各種實施例，在其它類型的負載鎖組合件中使用排氣和/或抽氣的環(huán)形 設(shè)計。舉例來說，單個堆疊式或非堆疊式負載鎖可具有兩個環(huán)形間隙和腔室來在抽氣和 排氣期間管理流動向量(一個此類實施例上文在圖6a中展示，其具有抽氣環(huán)帶和排氣 環(huán)帶)。所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還將從以上描述中了解到如何針對出站晶片而優(yōu)化堆疊式 負載鎖組合件的上部負載鎖和針對入站晶片而優(yōu)化下部負載鎖。
為了形成上下流動以將微粒推離晶片，環(huán)形間隙通常位于晶片支撐件下方以用于抽 氣，且環(huán)形氣隙通常位于晶片支撐件上方以用于排氣。然而，在某些實施例中，環(huán)形氣 隙可以其它方式放置(例如，由于其它設(shè)計考慮因素的緣故)。在另一實例中，在某些 實施例中，負載鎖可具有環(huán)形間隙和腔室以供與用于另 一 操作的中心端口組合進行抽 氣。所述設(shè)計可與單向負載鎖和雙向負載鎖兩者一起使用。
在以上各圖中，環(huán)形間隙由板和負載鎖外殼或側(cè)壁界定圖6a和6b中的上部負載 鎖抽氣間隙664由中心板和外殼或側(cè)壁界定，圖7a和7b中的下部負載鎖排氣間隙786 也由中心板和側(cè)壁界定，且圖6a中的上部負載鎖排氣間隙674由上部板和外殼或側(cè)壁 界定。環(huán)形腔室由中心板或上部板中的環(huán)形凹槽形成。根據(jù)各種實施例，環(huán)形間隙和腔 室可由任何恰當結(jié)構(gòu)(例如，負載鎖外殼中的環(huán)形凹槽)形成，所述結(jié)構(gòu)可用于形成如 上文描述的流動路徑?？墒褂萌魏味笾拼┻^環(huán)形間隙的流動的結(jié)構(gòu)。
在某些實施例中，環(huán)形間隙(環(huán)形通道寬度)在約0.005到0.050英寸的范圍內(nèi)。 在某些實施例中，環(huán)形腔室的矩形橫截面可具有介于約0.25到1.5英寸之間的尺寸。舉 例來說，在特定實施例中，環(huán)形腔室具有0.5X0.5英寸的矩形橫截面。
權(quán)利要求
1. 一種用于在大氣環(huán)境與真空轉(zhuǎn)移模塊之間轉(zhuǎn)移襯底的堆疊式負載鎖組合件，其包含下部負載鎖，其具有一個或一個以上腔室，每一腔室具有襯底支撐件和可密封門，所述可密封門可選擇性地打開以用于在所述腔室與轉(zhuǎn)移模塊機械手之間轉(zhuǎn)移襯底；上部負載鎖，其安置在所述下部負載鎖上方，所述上部負載鎖具有一個或一個以上腔室，每一腔室具有襯底支撐件和可密封門，所述可密封門可選擇性地打開以用于在所述腔室與轉(zhuǎn)移模塊機械手之間轉(zhuǎn)移晶片；其中所述上部負載鎖與所述下部負載鎖隔離開，且所述上部與下部襯底轉(zhuǎn)移平面之間的垂直距離不大于100mm。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆疊式負載鎖組合件，其中從所述下部負載鎖腔室的底部測 量到所述上部負載鎖腔室的頂部，所述堆疊式負載鎖組合件的高度不大于10"。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的堆疊式負載鎖組合件，其中腔室容積介于約3與20L之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆疊式負載鎖組合件，其中每一負載鎖具有雙襯底腔室。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆疊式負載鎖組合件，其中至少一個負載鎖經(jīng)配置以進行徑 向抽氣。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆疊式負載鎖組合件，其中至少一個負載鎖經(jīng)配置以進行徑 向排氣。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆疊式負載鎖組合件，其中每一負載鎖經(jīng)配置以進行徑向抽 氣和徑向排氣中的至少一者，且其中所述負載鎖組合件不具有中心抽氣或排氣端 PI。
8. —種用于將襯底從第一環(huán)境轉(zhuǎn)移到第二環(huán)境的堆疊式負載鎖組合件，其包含上部負載鎖，其包含一個或一個以上襯底腔室； 下部負載鎖，其包含一個或一個以上襯底腔室； 每一上部負載鎖襯底腔室安置在下部負載鎖襯底腔室上方；以及 一個或一個以上中心板，其用于使每一下部負載鎖襯底腔室與所述上覆的上部負載鎖腔室隔離，其中每一中心板界定所述上部負載鎖腔室的底板和所述下部負載鎖腔室的頂板。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的堆疊式負載鎖組合件，其中每一中心板包含第一和第二環(huán)形 凹槽，所述第一環(huán)形凹槽至少部分界定用于將氣體從所述上部負載鎖腔室中抽出的流動路徑，且所述第二環(huán)形凹槽至少部分界定用于將氣體排入所述下部負載鎖腔室 中的流動路徑。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的堆疊式負載鎖組合件，其迸一步包含用于將襯底轉(zhuǎn)移進入和 /或離開所述上部負載鎖的至少一個上部孔徑和用于將襯底轉(zhuǎn)移進入和/或離開所述 下部負載鎖的至少一個下部孔徑，其中所述至少一個上部孔徑與所述至少一個下部孔徑分離開不大于約100 mm的 垂直距離
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆疊式負載鎖組合件，其中所述組合件的高度不大于IO"腔室咼度°
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的堆疊式負載鎖組合件，其進一步包含一個或一個以上上部負 載鎖蓋以用于覆蓋所述一個或一個以上上部負載鎖腔室，其中每一蓋包含至少部分 界定用于將氣體排入所述下部負載鎖腔室的流動路徑的環(huán)形凹槽
13. —種使用負載鎖設(shè)備在大氣環(huán)境與真空環(huán)境之間轉(zhuǎn)移襯底的方法，所述負載鎖設(shè)備包含下部負載鎖，其具有一個或一個以上腔室，每一腔室具有襯底支撐件和可密封門，所述可密封門可選擇性地打開以用于在所述腔室與轉(zhuǎn)移模塊機械手之間轉(zhuǎn)移襯底；上部負載鎖，其安置在所述下部負載鎖上方，所述上部負載鎖具有一個或一 個以上腔室，每一腔室具有襯底支撐件和可密封門，所述可密封門可選擇性地打開 以用于在所述腔室與轉(zhuǎn)移模塊機械手之間轉(zhuǎn)移晶片，所述方法包含在上部負載鎖襯底水平轉(zhuǎn)移平面上在所述大氣環(huán)境與所述一個或一個以上上部 負載鎖腔室之間轉(zhuǎn)移一個或一個以上襯底；在下部負載鎖襯底水平轉(zhuǎn)移平面上在所述真空環(huán)境與所述一個或一個以上負載 鎖腔室之間轉(zhuǎn)移一個或一個以上襯底；其中所述上部負載鎖與所述下部負載鎖隔離開，且所述上部與下部襯底水平轉(zhuǎn)移 平面之間的垂直距離不大于100mm。
14. 一種用于對含有晶片的負載鎖腔室進行徑向排氣的負載鎖設(shè)備，所述負載鎖設(shè)備包 含晶片支撐件，其位于所述負載鎖腔室中；側(cè)入口端口，所述側(cè)入口端口開放到 位于所述負載鎖腔室上方的環(huán)形腔室中，所述環(huán)形腔室連接到環(huán)形階梯式窄通道以 平行于所述支撐件上的晶片而引導流動。
15. 根據(jù)權(quán)利要求H所述的負載鎖設(shè)備，其進一步包含負載鎖外殼，所述負載鎖外殼 界定所述側(cè)入口端口。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的負載鎖設(shè)備，其進一步包含上部板，所述上部板界定所述負載鎖腔室和負載鎖外殼的頂板，其中所述環(huán)形通道由所述負載鎖外殼和所述上部 板的凹入部分界定。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的負載鎖設(shè)備，其中所述上部板和所述負載鎖外殼的環(huán)形區(qū) 段為階梯式的，所述板的所述階梯式區(qū)段的外徑小于所述負載鎖外殼的所述階梯式 區(qū)段的內(nèi)徑以進而界定所述環(huán)形階梯式通道。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的負載鎖設(shè)備，其中所述環(huán)形階梯式窄通道的寬度介于約 0.005到0.050英寸之間。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的負載鎖設(shè)備，其中所述階梯式通道包含平行于晶片表面的 外部區(qū)段、垂直區(qū)段和內(nèi)部平行區(qū)段。
20. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的負載鎖設(shè)備，其中所述環(huán)形腔室的矩形橫截面的尺寸在約 0.25到1.5英寸的范圍內(nèi)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的負載鎖設(shè)備，其中所述側(cè)入口端口、所述環(huán)形腔室和環(huán)形 階梯式窄通道界定用于將氣體排入所述負載鎖腔室的流動路徑。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的負載鎖設(shè)備，其中所述環(huán)形階梯式窄通道扼制排放的氣體 流動。
23. —種用于對含有晶片的負載鎖腔室進行徑向抽氣的負載鎖設(shè)備，所述負載鎖設(shè)備包 含晶片支撐件，其位于所述負載鎖腔室中；側(cè)出口端口，其開放到環(huán)形腔室中， 所述環(huán)形腔室位于所述晶片支撐件下方；窄環(huán)形通道，其將所述負載鎖腔室連接到 所述環(huán)形腔室以用于將流動引導到所述環(huán)形腔室中，其中所述環(huán)形通道的內(nèi)徑大于 晶片支撐件直徑。 .
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的負載鎖設(shè)備，其進一步包含負載鎖外殼，所述負載鎖外殼 界定所述側(cè)出口端口。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的負載鎖設(shè)備，其進一步包含下部板，所述下部板界定所述 負載鎖腔室和負載鎖外殼的底板，其中所述環(huán)形通道由所述負載鎖外殼和所述下部 板的凹入部分界定。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的負載鎖設(shè)備，其進一步包含負載鎖外殼，其中所述板的區(qū) 段的外徑小于所述負載鎖外殼的區(qū)段的內(nèi)徑以進而界定所述環(huán)形通道。
27. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的負載鎖設(shè)備，其中所述窄環(huán)形通道的寬度介于約0.005到 0.050英寸之間
28. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的負載鎖設(shè)備，其中所述環(huán)形腔室的矩形橫截面的尺寸在約 0.25到1.5英寸的范圍內(nèi)。
29. —種堆疊式負載鎖設(shè)備，其包含下部負載鎖腔室，其包含位于所述上部負載鎖腔室中的晶片支撐件、側(cè)入口端口，所述側(cè)入口端口開放到位于所述上部負載鎖腔室上方的上部環(huán)形腔室中，所述環(huán)形腔室連接到環(huán)形階梯式窄通道以平行于所述支撐件上的晶片而引導流動；以及 上部負載鎖腔室，其包含位于所述上部負載鎖腔室中的晶片支撐件、開放到環(huán)形 腔室中的側(cè)出口端口、位于所述晶片支撐件下方的環(huán)形腔室、窄環(huán)形通道，所述窄 環(huán)形通道將所述負載鎖腔室連接到所述環(huán)形腔室以用于將流動引導到所述環(huán)形腔 室中，所述環(huán)形通道的內(nèi)徑大于晶片支撐件直徑。
30. —種對含有晶片的負載鎖腔室進行排氣的方法，所述負載鎖腔室包含晶片支撐件， 其位于所述負載鎖腔室中；側(cè)入口端口，所述側(cè)入口端口開放到位于所述負載鎖腔 室上方的環(huán)形腔室中，所述環(huán)形腔室連接到環(huán)形階梯式窄通道以平行于所述支撐件上的晶片而引導流動，所述方法包含使氣體穿過所述環(huán)形腔室進入，使得所述氣體流入所述環(huán)形階梯式窄通道以進而 平行于所述晶片將所述氣體的徑向流動引導到所述負載鎖腔室中。
31. —種對含有晶片的負載鎖腔室進行抽氣的方法，所述負載鎖腔室包含晶片支撐件， 其位于所述負載鎖腔室中；側(cè)出口端口，其開放到環(huán)形腔室中，所述環(huán)形腔室位于 所述晶片支撐件下方；窄環(huán)形通道，其將所述負載鎖腔室連接到所述環(huán)形腔室以用 于將流動引導到所述環(huán)形腔室中，所述方法包含通過穿過所述側(cè)出口端口抽吸氣體來從所述晶片的中心徑向向外抽吸氣體，使得 通過所述環(huán)形通道扼制所述氣體進入所述環(huán)形腔室。
全文摘要
本發(fā)明提供經(jīng)揭示用于晶片處理的設(shè)備和方法。特定實施例包括將晶片從存儲盒轉(zhuǎn)移到處理模塊并返回的雙晶片處置系統(tǒng)及其各方面。本發(fā)明提供堆疊式獨立負載鎖，其允許排氣和抽氣操作并行工作且可經(jīng)優(yōu)化以減少微粒。本發(fā)明還提供環(huán)形設(shè)計以在負載鎖排氣和抽氣期間產(chǎn)生徑向上下流動。
文檔編號H01L21/00GK101447406SQ20081017849
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者克里斯·蓋奇, 凱特·伍德, 戴蒙·格內(nèi)蒂, 肖恩·漢密爾頓, 謝爾登·坦普爾頓 申請人:諾發(fā)系統(tǒng)有限公司