專利名稱：用于處理工具中低顆粒數(shù)的氣流管理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及半導(dǎo)體處理領(lǐng)域，并在特定的示例性實(shí)施方式中，涉及在處理室中控制顆粒數(shù)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的制造中，經(jīng)常將一些處理室進(jìn)行連接以容許晶片或襯底例如在連接室之間的傳輸。通常利用使晶片移動(dòng)例如通過槽或端口的傳輸模塊執(zhí)行該傳輸，該槽或端口設(shè)置在連接室的相鄰壁中。傳輸模塊通常結(jié)合各種晶片處理模塊(PM)使用，PM可包括半導(dǎo)體蝕刻系統(tǒng)、材料沉積系統(tǒng)和平板顯示器蝕刻系統(tǒng)。由于這些半導(dǎo)體器件幾十年前就開始推行，其幾何(S卩，集成電路設(shè)計(jì)規(guī)則)尺寸·已經(jīng)顯著減小。在處理室中制作的集成電路(IC)一般都遵循著“摩爾定律”，其意指裝入單個(gè)集成電路芯片的器件的數(shù)量每兩年增加一倍。當(dāng)代IC制造設(shè)施(“工廠”)常規(guī)地制作65納米(O. 065微米)特征尺寸的器件和更小特征尺寸的器件。未來的工廠將生產(chǎn)更小特征尺寸的器件。污染和顆粒的預(yù)期數(shù)量隨著減小的特征尺寸相應(yīng)地減少，甚至單個(gè)的30納米的顆粒會(huì)對(duì)給定的IC造成致命缺陷。也許更重要的是，從基于產(chǎn)率和成本的角度來看，在制造工藝中使用的設(shè)備類型(例如，處理工具)正成為主要的技術(shù)驅(qū)動(dòng)力。制造工藝必須是有效的，但它也必須是快速的且沒有增加總顆?；蛭廴镜念A(yù)期數(shù)量。在許多應(yīng)用中對(duì)當(dāng)代的300毫米晶片的當(dāng)代產(chǎn)量需求是每小時(shí)360片晶片或者更多。目前，系統(tǒng)只使用單載體線性晶片運(yùn)動(dòng)，其要求非生產(chǎn)時(shí)間周期，在該周期晶片載體返回到在處理工具中的出發(fā)點(diǎn)。因此，晶片處理很慢。提高吞吐量的建議解決方案已集中在添加多個(gè)平行的處理工具。雖然這種解決方案會(huì)增加晶片產(chǎn)量，但這樣做的代價(jià)是損失工具占用空間、增加設(shè)備成本、降低可靠性，并在許多情況下，增加了從工具內(nèi)的晶片傳輸機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的顆粒。因此，半導(dǎo)體加工領(lǐng)域需要特別強(qiáng)調(diào)設(shè)備可靠性、吞吐量和效率的改進(jìn)。


任何各種的附圖僅僅是本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，并不能被認(rèn)為是限制本發(fā)明的范圍。圖IA是示例性的襯底處理工具的分解透視圖，襯底處理工具包括器件前道模塊(EFEM)、處理模塊、以及電子器件外殼，并入了本文描述的本發(fā)明的主題的至少一些方面；圖IB是圖IA的包括處理室的處理模塊的透視圖；圖2是示例性鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)的透視圖，該機(jī)構(gòu)用于圖IB的處理室；圖3是示例性襯底橫移件機(jī)構(gòu)的透視圖，該機(jī)構(gòu)用于與圖2的鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)結(jié)合，在圖IB的處理室內(nèi)；圖4是圖2的在示例性實(shí)施方式中結(jié)合圖3的襯底橫移件機(jī)構(gòu)使用的鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)的俯視圖5A是處理室的下部的透視圖，顯示出與圖4的示例性鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)和襯底橫移件機(jī)構(gòu)一起使用并位于圖IB內(nèi)的處理模塊內(nèi)的示例性處理室排氣和排水位置；圖5B是示出在圖IB所示的處理模塊內(nèi)使用的示例性處理室排氣和排水系統(tǒng)的透視圖；圖6是示例性的空氣處理示意圖，顯示了在EFEM和圖IA的處理模塊中進(jìn)和出的體積流率；圖7A是使用于計(jì)算流體動(dòng)力(CFD)建模中的圖IB的處理室的整體組件的示例性的透視圖和示例性的俯視圖；圖7B是在利用圖7A的整體組件的計(jì)算流體動(dòng)態(tài)建模中使用的圖IB的處理室中的流體域透視圖和側(cè)視圖(兩個(gè)視圖都在對(duì)稱線的一側(cè));圖7C是在圖IB的處理室內(nèi)的總體空氣流的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算出的顆粒軌跡的透視圖、 俯視圖、和側(cè)視圖(所有的三個(gè)視圖在對(duì)稱線的一側(cè));圖7D是確認(rèn)負(fù)壓在圖IB的處理室內(nèi)的位置的計(jì)算出的壓強(qiáng)場(chǎng)的透視圖和俯視圖(兩個(gè)視圖在對(duì)稱線的一側(cè));圖7E是來自在圖IB的處理室內(nèi)的高效率顆?？諝膺^濾器(HEPA)的入口的總體空氣流的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算出的速度流量場(chǎng)的透視圖(在對(duì)稱線的一側(cè));圖7F是關(guān)于從圖IB的處理室內(nèi)的室入口中的防護(hù)罩狹縫到圖5A和圖5B表明的出口位置的總體空氣流的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算出的速度流量場(chǎng)的透視圖(在對(duì)稱線的一側(cè));圖7G是關(guān)于來自HEPA入口和在圖IB的處理室內(nèi)的室電離發(fā)生器桿的周圍的防護(hù)罩的狹縫的總體的空氣流的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算出的速度流量場(chǎng)的側(cè)視圖(在對(duì)稱線的一側(cè))；圖7H是關(guān)于來自HEPA入口和圖IB的處理室內(nèi)的防護(hù)罩的狹縫的壓強(qiáng)梯度的計(jì)算出的壓強(qiáng)場(chǎng)的側(cè)視圖(在對(duì)稱線的一側(cè))。
具體實(shí)施例方式下面的說明中包括體現(xiàn)本文所討論的本發(fā)明的主題的各個(gè)方面的示例性的系統(tǒng)、方法和技術(shù)。為了解釋的目的，在以下的說明中，詳細(xì)闡述了許多具體細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的主題的各種實(shí)施方式的理解。然而，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，顯而易見，在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下也可實(shí)施本發(fā)明的主題的實(shí)施方式。此外，公知的操作、結(jié)構(gòu)和技術(shù)并沒有被詳細(xì)示出。如本文所用的術(shù)語“或”，可以解釋為包容的意義或排他的意義。類似地，術(shù)語“示例性”可以僅僅解釋為事物的示例或典型，而不一定是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的優(yōu)選的或理想的方式。此夕卜，雖然下面討論的各種示例性實(shí)施方式集中在襯底傳輸機(jī)構(gòu)和相關(guān)的有關(guān)污染減少的技術(shù)，但在本公開中給出這些實(shí)施方式僅是基于清晰的目的。因此，任何類型的襯底傳輸機(jī)構(gòu)可以采用本文所描述的系統(tǒng)的各種實(shí)施方式，并且被視為是在本發(fā)明的主題的范圍內(nèi)。此外，如本文所用的術(shù)語“襯底”僅僅被選為指代任何在半導(dǎo)體和相關(guān)工業(yè)中使用的各種襯底類型的適當(dāng)?shù)男g(shù)語。因此，襯底類型可包括硅晶片、化合物晶片、薄膜磁頭組件、聚乙二醇對(duì)苯二甲酸酯(PET)膜、空白光掩模和光罩、或本領(lǐng)域中公知的許多其他類型的襯
。在本文詳細(xì)描述的各種示例性實(shí)施方式中，公開了一種提供過濾的空氣的方法和系統(tǒng)，其減少因與在處理工具中運(yùn)輸或處理的襯底接觸而產(chǎn)生的顆粒污染，該工具諸如，例如，在半導(dǎo)體工業(yè)中使用的晶片清洗工具。該方法和系統(tǒng)還保持在襯底直通設(shè)計(jì)中的化學(xué)品和氣相密閉度，同時(shí)容許工具內(nèi)處理室的化學(xué)區(qū)域的需求變化。過濾器單元提供來自襯底上方的空氣。該過濾器單元可以移動(dòng)以進(jìn)行維護(hù)，并在襯底運(yùn)輸和處理區(qū)域上方有間隙以使得該單元容易移動(dòng)，同時(shí)減少振動(dòng)傳遞。在示例性實(shí)施方式中，空氣通過槽進(jìn)入處理室的化學(xué)部分，該槽設(shè)計(jì)成提供化學(xué)部分和襯底傳輸部分之間的壓強(qiáng)差。襯底通過槽退出化學(xué)區(qū)以最大限度地減少來自室的下部區(qū)域的氣流。進(jìn)入化學(xué)區(qū)的占主導(dǎo)地位的氣流通過上部槽，其減少了從該室的下部表面清掃上來的顆粒。在襯底傳輸機(jī)構(gòu)通過室的化學(xué)區(qū)域的地方，襯底通過兩個(gè)狹縫，在該兩個(gè)狹縫中保持壓強(qiáng)差以使顆粒移動(dòng)遠(yuǎn)離化學(xué)區(qū)域，而使非化學(xué)區(qū)域沒有化學(xué)氣相。因此，當(dāng)襯底通過將室內(nèi)各區(qū)域分離的槽時(shí)，本文所描述的示例性實(shí)施方式中的每一種使在襯底表面上的空氣速度低。不例性實(shí)施方式中的每一種進(jìn)一步減少或防止化學(xué)氣相離開化學(xué)區(qū)域，并對(duì)到達(dá)襯底的多顆粒區(qū)域提供空氣清掃。在另一種示例性實(shí)施方式中，設(shè)計(jì)的壓強(qiáng)差所產(chǎn)生的氣流減少或防止顆粒從具有暴露的線性傳送帶的多個(gè)線性襯底運(yùn)輸器遷移。如本文所述，由于摩擦和移動(dòng)機(jī)械部件，因 此由線性傳送帶驅(qū)動(dòng)器滑軌驅(qū)動(dòng)的多個(gè)襯底載體往往是顆粒產(chǎn)生器。從滑軌或傳送帶產(chǎn)生的顆粒理想地可防止落在襯底上。使用顆粒終端速度的控制方程，確定穿過讓襯底穿越的水平槽的氣流的條件，以將這些襯底銜接到線性滑軌上。對(duì)于尺寸小于約50微米的顆粒，確定其所需的氣流速度以使其比相關(guān)的尺寸范圍的顆粒的終端速度流動(dòng)快。大于50微米的顆粒會(huì)以足夠高的速率落下，以致他們不能穿越水平槽。設(shè)計(jì)了擋板使槽流量均勻，即使槽的一端具有抽吸力時(shí)也如此。因此，在一種示例性實(shí)施方式中，公開了在襯底生產(chǎn)工具中提供氣流管理的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括外殼，其將襯底生產(chǎn)工具耦合連接到風(fēng)機(jī)過濾器單元以提供過濾的空氣到該外殼；將該襯底生產(chǎn)工具耦合連接到減壓排放機(jī)構(gòu)的設(shè)備連接件；耦合連接到外殼的下方并與設(shè)施連接件氣流連通的襯底傳輸部分；以及通過一個(gè)或多個(gè)襯底傳輸槽耦合連接到襯底傳輸部分的襯底處理區(qū)域。將基本上含有襯底傳輸部分和襯底處理區(qū)域的室耦合連接到外殼以接收過濾的空氣，并耦合連接到設(shè)施連接件，以給過量的氣體流提供排放通道。該室在襯底處理區(qū)域相對(duì)于襯底傳輸部分保持低的壓強(qiáng)。在另一種示例性實(shí)施方式中，公開了在晶片處理工具中提供氣流管理的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括提供過濾的空氣給晶片處理工具的風(fēng)機(jī)過濾器單元，將晶片處理工具耦合連接到晶片制造設(shè)施的減壓排放機(jī)構(gòu)的設(shè)施連接件，耦合連接到風(fēng)機(jī)過濾器單元的下方并與設(shè)施連接件氣流連通的晶片傳輸部分，以及具有化學(xué)處理部分的晶片處理區(qū)域。通過一個(gè)或多個(gè)晶片傳輸槽將晶片處理區(qū)域耦合連接到晶片傳輸部分。處理室基本上包含晶片傳輸部分和晶片處理區(qū)域，該處理室耦合連接到風(fēng)機(jī)過濾器單元以接收過濾空氣，且將其與設(shè)施連接件耦合連接以給過量的氣體流量提供排放通道。處理室在晶片處理區(qū)域相對(duì)于晶片傳輸部分保持低的壓強(qiáng)。在另一種示例性實(shí)施方式中，公開了在襯底生產(chǎn)工具中提供氣流管理系統(tǒng)的方法。該方法包括提供第一機(jī)構(gòu)以將襯底生產(chǎn)工具耦合連接到風(fēng)機(jī)過濾器單元，以給襯底生產(chǎn)工具提供過濾空氣，并提供第二機(jī)構(gòu)以將襯底生產(chǎn)工具耦合連接到減壓排放機(jī)構(gòu)，以給在襯底生產(chǎn)工具中的過量的氣體流量提供排放通道。將襯底生產(chǎn)工具的襯底處理區(qū)域保持在比襯底生產(chǎn)工具的襯底傳輸部分的壓強(qiáng)更低的壓強(qiáng)，而將襯底處理區(qū)域保持在比減壓排放機(jī)構(gòu)的壓強(qiáng)更高的壓強(qiáng)。將襯底傳輸部分保持在比減壓排放機(jī)構(gòu)的壓強(qiáng)更高的壓強(qiáng)。參照?qǐng)D1A，顯示了用于處理襯底的設(shè)備的部件的分解透視圖，該襯底如半導(dǎo)體晶片。顯示了處理工具100 (通常稱作處理工具或其他襯底生產(chǎn)工具)，其包括設(shè)備前道模塊(EFEM) 110、處理模塊130、和電子器件外殼150。在操作中，EFEM 110、處理模塊130、和電子器件外殼150統(tǒng)一為單個(gè)的單元。處理模塊130包括處理室131 (或其他的其中放置襯底的室類型，諸如，例如，原位計(jì)量室)。處理室可包括襯底傳輸部分和襯底處理區(qū)域，詳細(xì)定義如下，其中在成批的襯底上執(zhí)行各種處理。該處理可包括各種類型的，例如，在半導(dǎo)體和相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域獨(dú)立地公知的襯底清洗和濕法蝕刻(例如，化學(xué)蝕刻)步驟。此外，處理模塊130通常是封閉的，以減少在處理模塊130和處理室131內(nèi)的襯底的任何顆粒、有機(jī)、或其他污染。另外，外殼(圖中未示出)使設(shè)備操作者和在處理模塊130內(nèi)的移動(dòng)機(jī)構(gòu)之間的危險(xiǎn)的相互作用的風(fēng)險(xiǎn)最小化，從而增加了操·作者的安全性。工作功率通過電子器件外殼150供給到EFEM 110和處理模塊130。EFEM 110顯示出包括一些加載襯底臺(tái)111、第一操作者控制接口 115A和第二操作者控制接口 115B。操作者可以從這些控制接口中的一個(gè)輸入和運(yùn)行，例如，特定批次的襯底的處理配方。EFEM 110還示出包括放置在加載襯底臺(tái)111中的一個(gè)上的前端開啟式統(tǒng)一規(guī)格片盒(F0UP)113。F0UP113是特定類型的塑料盒，該盒設(shè)計(jì)成容納半導(dǎo)體晶片(例如，通常是硅晶片(Si)，但也可以包括由基本半導(dǎo)體材料或化合物半導(dǎo)體材料形成的其他各種晶片類型，基本半導(dǎo)體材料例如鍺(Ge)，化合物半導(dǎo)體材料如砷化鎵(GaAs)或砷化銦(InAs))。FOUP 113在受控環(huán)境中可靠地和安全地容納晶片(未顯示)。盡管沒有在圖IA中明確示出，熟練的技術(shù)人員將容易地認(rèn)識(shí)到，F(xiàn)OUP可同時(shí)存在于加載襯底臺(tái)111中的每一個(gè)上。一個(gè)或多個(gè)自動(dòng)操作裝置(未顯示)可以與每個(gè)FOUP相關(guān)聯(lián)。當(dāng)FOUP 113放置在加載襯底臺(tái)111中的一個(gè)上時(shí)，EFEM 110內(nèi)的自動(dòng)操作裝置(未顯示)可以直接獲取容納在FOUP 113內(nèi)的晶片。因此EFEM 110使操作者能夠通過，例如，兩葉刀片或四葉刀片自動(dòng)操作裝置(未顯示，但在本技術(shù)領(lǐng)域中獨(dú)立地公知)從FOUP113到處理室131將襯底加載和卸載?？梢允褂靡环N自動(dòng)操作裝置，例如，模型FC06N，由美國密歇根威克瑟姆的川崎公司(Kawasaki Inc. ) (USA)制造,但并不局限于特定類型的自動(dòng)操作裝置。在一種特定的示例性實(shí)施方式中，自動(dòng)操作裝置可以包括具有四個(gè)3. 8毫米刀片且相鄰刀片之間的間距大約為10毫米的可折疊末端執(zhí)行器。10毫米間距與典型FOUP中的晶片與晶片之間的間距相匹配。下面參考圖4A、4B和5更詳細(xì)地介紹在處理室131中發(fā)生的各種傳輸處理的細(xì)節(jié)?，F(xiàn)參照?qǐng)DIB同時(shí)參考圖1A，襯底(未顯示)通過自動(dòng)操作裝置從FOUP 113運(yùn)輸?shù)揭恍┮r底載體135中的一個(gè)上(即,旋轉(zhuǎn)安裝式襯底載體),襯底載體135位于鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)上(在圖IA和圖IB未明確顯示，但在下文中參考圖2詳細(xì)描述)。襯底通過襯底傳輸槽133被加載進(jìn)入處理室131或卸載出處理室131。放置在風(fēng)機(jī)過濾器單元(FFU) 137中的高效顆?？諝?HEPA)過濾器向處理室131內(nèi)提供基本清潔的空氣。FFU 137位于處理室131的上方以向該室內(nèi)提供空氣流和顆粒壓強(qiáng)梯度以減少襯底上和襯底周圍的顆粒污染。通過在襯底的上方產(chǎn)生小顆粒無法通行的邊界層，該氣流部分地減少顆粒污染。如下所述，然后大顆粒和小顆粒從處理室131掃出并進(jìn)入排氣系統(tǒng)。通過使用所產(chǎn)生的壓強(qiáng)梯度(下文更詳細(xì)的描述)也實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)的化學(xué)密閉度。雖然本文所描述的FFU 137使用HEPA過濾器，熟練的技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)，過濾器的其他類型(例如，超低顆?？諝?ULPA)過濾器)可以容易地替換HEPA過濾器，可利用添加的所需要的風(fēng)機(jī)容量解決穿過例如ULPA過濾器的較高的壓降。下面參考圖6-7H討論通過FFU 137產(chǎn)生的空氣流和壓強(qiáng)梯度的計(jì)算。處理室131還顯示包括平行于FFU 137的長軸運(yùn)行的離子發(fā)生器棒139。離子發(fā)生器棒139減少由從FFU 137穿過襯底的氣流產(chǎn)生的摩擦所造成的靜電電荷，否則靜電電荷積累在處理室131內(nèi)的襯底上。帶電荷的襯底更容易吸引電荷相反的顆粒。如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知的，離子發(fā)生器減少任何表面(例如，襯底)的電荷的能力是與時(shí)間相關(guān)的。因此，離子發(fā)生器棒139可以相對(duì)于襯底(位于離子發(fā)生器桿的下方)放置，其中相對(duì)長的停留時(shí)間(如I秒到5秒，但至少部分依賴于局部的氣流)有助于預(yù)期產(chǎn)生在襯底上的靜電電荷減少。離子發(fā)生器棒139可位于處理室131內(nèi)的其他位置，可以是單極(即，生產(chǎn)陰離子或陽離子)或雙極性(即，平衡離子發(fā)生器)，可以具 有其他的尺寸和形狀，并可以示例在處理室131內(nèi)在襯底的上方的多個(gè)位置。在特定的示例性實(shí)施方式中，離子發(fā)生器棒139的長度約64英寸(約1.63米)。在特定的示例性實(shí)施方式中，F(xiàn)FU 137具有約910立方英尺每分鐘(cfm，或25. 8立方米每分鐘)的體積流率，具有相對(duì)于HEPA過濾器的出口側(cè)的大約90英尺每分鐘(fpm，或大約27. 4米每分鐘)的表面速度。在其他的實(shí)施方式中，F(xiàn)FU 137具有約1300立方英尺每分鐘(大約36. 8立方米每分鐘)的體積流率。HEPA過濾器可以由四氟乙烯(TFE)材料制成，具有在O. 3微米的99. 99995%的過濾率。如上所述，熟練的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到ULPA過濾器可以有更高的效率(在O. 12微米測(cè)得)。設(shè)計(jì)FFU 137和處理室131，使得由于襯底運(yùn)輸而增加的大小為55納米尺寸或更小尺寸的顆粒少于五個(gè)。繼續(xù)參考圖1B，第一室排氣管141和第二室排氣管143將顆粒和液體(例如，多余的處理氣體，如FFU 137產(chǎn)生的空氣，和多余的處理液體)從處理室131的相對(duì)的兩側(cè)抽吸到橫管組件145。在示例性實(shí)施方式中，室排氣管147提供組成氣流使進(jìn)入橫管組件145的顆粒和液體能容易地被抽吸到生產(chǎn)設(shè)施內(nèi)的排氣/排水系統(tǒng)(未顯示)中。在其他的示例性實(shí)施方式中，室排氣管147可以可選地與在生產(chǎn)設(shè)施內(nèi)的排氣連接件耦合連接以提供空氣抽吸力。下文參考圖5 A和5B對(duì)排氣系統(tǒng)進(jìn)行更詳細(xì)的描述。圖2顯示了鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)200的示例性實(shí)施方式。鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)200顯示包括一些旋轉(zhuǎn)臂201,旋轉(zhuǎn)臂201的每一端具有襯底載體135中的相關(guān)的一個(gè)、內(nèi)軌道部203、外軌道部205、和襯底升降器207。旋轉(zhuǎn)臂201中的每一個(gè)可以是獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的，并且，因此，可以獨(dú)立于旋轉(zhuǎn)臂201中的其余的臂啟動(dòng)、停止、并加速。此外，雖然只顯示旋轉(zhuǎn)臂201中的四個(gè)，但鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)200可適于裝載任何數(shù)量的臂。這些臂將至少部分地取決于例如外軌道部205的直徑和每個(gè)襯底載體135的物理尺寸等物理尺寸。旋轉(zhuǎn)臂201和襯底載體135可根據(jù)需要進(jìn)行縮放以適應(yīng)給定的襯底尺寸。例如，襯底載體135可以設(shè)計(jì)為容納300毫米的硅晶片、100毫米砷化鎵(GaAs)晶片，或下一代450毫米的晶片。在特定的示例性實(shí)施方式中，通過物理方式對(duì)外軌道部205進(jìn)行布置以適應(yīng)從旋轉(zhuǎn)臂201的中點(diǎn)到襯底載體135的中心的30英寸(約760毫米)的半徑。如上所述,外導(dǎo)軌部205可依靠采用的旋轉(zhuǎn)臂的數(shù)量和所處理的襯底的尺寸合適地設(shè)定尺寸。
襯底升降器207可以是在例如半導(dǎo)體工業(yè)等中通常公知和通常使用的通用類型。如圖所示，兩個(gè)示例化的升降器207彼此間隔分開約180°。在其他實(shí)施方式(未顯示)中，可以有更多數(shù)量的所使用的襯底升降器207。此外，襯底升降器207中的一個(gè)或兩個(gè)可旋轉(zhuǎn)180°以通過鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)200對(duì)襯底做180°旋轉(zhuǎn)的校正。因此，如下文所討論的，當(dāng)在鐘臂狀載體和線性載體之間移動(dòng)襯底時(shí)，旋轉(zhuǎn)事件將發(fā)生。當(dāng)襯底升降器207中的僅一個(gè)旋轉(zhuǎn)180°時(shí)，在襯底從鐘臂狀載體到線性載體的移動(dòng)中和在襯底從線性載體到鐘臂狀載體的移動(dòng)中產(chǎn)生180°旋轉(zhuǎn)。在通常的操作中，當(dāng)襯底載體135中的特定的一個(gè)定位在襯底升降器207中的一個(gè)的上方時(shí)，外部自動(dòng)控制裝置(未顯示)可以放置晶片在襯底載體上(例如，晶片舟或FOUP113)或?qū)⒕瑥囊r底載體放置到襯底升降器207上。然后襯底升降器207中所選定的一個(gè)將襯底降低到襯底載體135中特定的一個(gè)上，且該升降器繼續(xù)降低其本身足夠遠(yuǎn)，以避免與包含在鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)200內(nèi)的任何旋轉(zhuǎn)臂201或任何其他移動(dòng)機(jī)構(gòu)碰撞。
繼續(xù)參照?qǐng)D2，鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)200還包括所放置的上部化學(xué)品釋放頭211和底部化學(xué)品釋放頭213，以便當(dāng)襯底經(jīng)過并靠近上部化學(xué)品釋放頭211和底部化學(xué)品釋放頭213時(shí)噴射或施加化學(xué)品(例如，如清潔化學(xué)品或蝕刻化學(xué)品的各種組合)。利用至少兩個(gè)頭使得化學(xué)品能夠在單次通過時(shí)施加到晶片的兩個(gè)面而不需要翻轉(zhuǎn)襯底。替代地，可安排上部化學(xué)品釋放頭211和底部化學(xué)品釋放頭213同時(shí)施加化學(xué)品在襯底的兩邊。熟練的本領(lǐng)域技術(shù)人員將領(lǐng)會(huì)到可利用任何數(shù)量的化學(xué)品釋放頭。在特定的示例性實(shí)施方式中，上部化學(xué)品釋放頭211和底部化學(xué)品釋放頭213設(shè)計(jì)成每一個(gè)呈“扇形”形狀，其具有在鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)200的外周緣的比其內(nèi)周緣更寬的橫截面寬度。與內(nèi)部相比，該扇形形狀在襯底的最外部分具有較高的角速度。因此，例如通過增加數(shù)量的指向襯底的噴嘴，更多的化學(xué)品可被運(yùn)送到襯底的靠外的部分，從而保證在襯底的每面上均勻的化學(xué)品覆蓋。作為本文所描述的各種特征的結(jié)果，鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)200可以用于連續(xù)流程制造，并適用于在連續(xù)襯底之間沒有顯著時(shí)間間隔的處理。如上文所指出的，濕法化學(xué)清洗或蝕刻會(huì)涉及許多不同的步驟。開始和停止?jié)穹ɑ瘜W(xué)過程既難以控制，又浪費(fèi)，還沒有效率。通過使襯底載體135中的每一個(gè)以完整的360°弧形行進(jìn)，鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)200以連續(xù)模式處理襯底。與其中沒有晶片清洗或處理發(fā)生的只提供需要180°返回的線性系統(tǒng)的各種現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)不同的是，鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)200可以同時(shí)在相對(duì)的兩側(cè)平行進(jìn)行清洗處理。因此，化學(xué)品控制可以合用，從而減少系統(tǒng)額外和冗余電路。因此，相比于現(xiàn)代線性系統(tǒng)，化學(xué)品可以節(jié)省高達(dá)300% (即，使用的化學(xué)品減少到四分之一)。在處理室131 (見圖1B)內(nèi)，至少兩個(gè)并行的處理同時(shí)發(fā)生化學(xué)品控制和襯底運(yùn)動(dòng)。如下參照?qǐng)D3所更詳細(xì)描述的，襯底載體135的速度和加速度的獨(dú)立控制使得能夠有退出步驟，以及能夠基本同時(shí)地裝載和卸載一個(gè)或多個(gè)襯底。又如下文所更詳細(xì)描述的，當(dāng)載體已裝載或卸載時(shí)，襯底載體135的獨(dú)立控制進(jìn)一步使載體能夠加速以跟上工藝流程?，F(xiàn)在參考圖3，其顯示了襯底橫移件機(jī)構(gòu)300的示例性實(shí)施方式，襯底橫移件機(jī)構(gòu)300包括上部軌道對(duì)301、底部軌道對(duì)303、右置襯底載體對(duì)305、和左置襯底載體對(duì)307。如圖所示，襯底載體在互相平行的不同的平面是可移動(dòng)的，并且其位于平行于鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)200的旋轉(zhuǎn)臂201的平面中。下面還顯示了載體中的每一個(gè)容納半導(dǎo)體襯底311，其僅為了幫助描繪襯底的整體運(yùn)動(dòng)和傳輸。在圖3中還顯示了相對(duì)于襯底傳輸槽133，襯底橫移件機(jī)構(gòu)300坐落的位置的標(biāo)示。右置襯底載體對(duì)305和左置襯底載體對(duì)307中的每一個(gè)由電機(jī)309獨(dú)立地以線性方式驅(qū)動(dòng)。該電機(jī)可以從多種電機(jī)類型中選擇。例如，在特定的示例性實(shí)施方式中，電機(jī)309中的每個(gè)可以是標(biāo)準(zhǔn)NEMA 23框架尺寸，如具有積分編碼器的SM231 伺服電機(jī)(可從美國加利福尼亞圣克拉拉帕特里克3200的動(dòng)畫公司(Animatics Corporation)獲得)。雖然沒有明確示出，載體由馬達(dá)309驅(qū)動(dòng)，馬達(dá)309通過線性驅(qū)動(dòng)器(例如，線性帶驅(qū)動(dòng)系統(tǒng))與特定載體相關(guān)聯(lián)。這種線性驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)在本領(lǐng)域中是獨(dú)立地公知的。例如，可采用Festc/EGC-50帶驅(qū)動(dòng)線性驅(qū)動(dòng)器(由聯(lián)邦德國埃斯林根魯伊特大街82的FESTO KG制造)作為用于襯底橫移件機(jī)構(gòu)300的載體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。如本文在各種示例性實(shí)施方式所描述的，顯示襯底橫移件機(jī)構(gòu)300只有特定數(shù)量的軌道、襯底載體、電機(jī)、以及相關(guān)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本文所 描述的構(gòu)思可以很容易推廣到任何數(shù)量的軌道和襯底載體?，F(xiàn)參照?qǐng)D4，示例性實(shí)施方式顯示了與襯底橫移件機(jī)構(gòu)300 (見圖3)結(jié)合在一起的鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)200 (見圖2)的俯視圖400。在該示例性實(shí)施方式中，襯底橫移件機(jī)構(gòu)300在鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)200上方運(yùn)行?，F(xiàn)在同時(shí)參考圖2和圖4，對(duì)結(jié)合的鐘臂狀機(jī)構(gòu)和橫移件機(jī)構(gòu)的示例性操作進(jìn)行描述。在處理室131中對(duì)襯底進(jìn)行處理之后(見圖1B)，旋轉(zhuǎn)臂201中的一個(gè)在襯底升降器207中的一個(gè)的上方暫時(shí)停止(例如,升降器位于襯底傳輸槽133的對(duì)面)。襯底升降器207將半導(dǎo)體襯底311從位于旋轉(zhuǎn)臂201上的襯底載體135升高。如果沒有到位，襯底橫移件機(jī)構(gòu)300上的襯底載體中的一個(gè)，例如，右置襯底載體305中的一個(gè)，橫向移動(dòng)到襯底升降器207后面的位置(即，在襯底傳輸槽133另一側(cè)的橫梁端極限位置或其附近)。然后襯底升降器207將半導(dǎo)體襯底311升得足夠高以清理右置襯底載體305的最上的載體表面。接著載體橫向移動(dòng)以接收(即，使載體在載有襯底的升降器下方居中)半導(dǎo)體襯底311，且襯底升降器207降低，從而使襯底放置到右置襯底載體305上。襯底升降器207繼續(xù)降低到由襯底載體135的最低的部分形成的平面以下。在這時(shí)間點(diǎn)上，先前停止的旋轉(zhuǎn)臂201可以被移動(dòng)到另一個(gè)位置。當(dāng)半導(dǎo)體襯底311安置到右置襯底載體305上時(shí)，通過自動(dòng)操作裝置(未顯示)可以將襯底線性運(yùn)輸?shù)揭r底運(yùn)輸槽133并轉(zhuǎn)移回到在FOUP 113內(nèi)的槽上(見圖1A)。與剛才所描述的襯底移除過程基本同時(shí)發(fā)生，未經(jīng)處理的襯底可以通過自動(dòng)操作裝置從FOUP 113移除，或放置在例如左置襯底載體307中的一個(gè)上。(注意，再次參照?qǐng)D3，左置襯底載體307可被視為臟襯底的載體而右置襯底運(yùn)載305可被視為干凈襯底的載體)。使用襯底升降器207中的一個(gè)，可在現(xiàn)在停止的旋轉(zhuǎn)臂201中的一個(gè)上的襯底載體上放置未經(jīng)處理的襯底。例如，未經(jīng)處理的襯底可以放置在如上所述處理好的襯底剛被移除的同一襯底載體135上。(注意,繼續(xù)參照?qǐng)D3,橫移件機(jī)構(gòu)300上的襯底載體中的每一個(gè)在彼此不同的海拔高度上橫向移動(dòng)，從而避免從處理室131移除的處理好的襯底和進(jìn)入處理室131的未經(jīng)處理的襯底之間的干擾。)替代地，未經(jīng)處理的襯底可以放置在已處理的晶片被移除的旋轉(zhuǎn)臂201的另一端的襯底載體上。在另一種替代方式中，未經(jīng)處理的襯底可以放置在任何旋轉(zhuǎn)臂201的任意一端的襯底載體上。作為本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可以添加另外的旋轉(zhuǎn)臂、襯底升降器和線性襯底載體以進(jìn)一步提高襯底吞吐量。此外，所描述的鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)200和襯底橫移件機(jī)構(gòu)300的設(shè)計(jì)使每個(gè)襯底的傳遞能夠是單軸(single axis)運(yùn)動(dòng)。例如，傳遞需要兩部分，需要第一機(jī)構(gòu)以傳輸襯底和第二機(jī)構(gòu)以接收襯底。然而，如上所述，兩個(gè)機(jī)構(gòu)中的一個(gè)是不動(dòng)的(即，它是固定的)，由于兩個(gè)機(jī)構(gòu)之間的通信問題顯著減少(例如，由于機(jī)構(gòu)不動(dòng)沒有那么嚴(yán)格的時(shí)序問題)，從而提高了襯底轉(zhuǎn)移操作的可靠性。因此，自動(dòng)操作裝置總是有相對(duì)固定的位置，其通過該位置移動(dòng)襯底。該固定位置與充足的時(shí)間間隔(緣于鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)200的旋轉(zhuǎn)臂201之間互相是彼此獨(dú)立的)耦合。因此，可以很容易地實(shí)現(xiàn)每小時(shí)500個(gè)襯底以上的高吞吐量。此外，除了自動(dòng)操作裝置，這里討論的所有的運(yùn)動(dòng)是單軸的以使鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)200和襯底橫移件機(jī)構(gòu)300能夠相對(duì)便宜地制造。注意，右置襯底載體305和左置襯底載體307的C形結(jié)構(gòu)使襯底升降器207中的任一個(gè)能夠升高或降低而不干擾襯底載體。當(dāng)垂直抬高襯底升降器207時(shí)，襯底升降器207的觸手可在襯底載體135中的孔中橫向移動(dòng)。當(dāng)襯底升降器207繼續(xù)抬高時(shí)，左置襯底載體307可以橫向移動(dòng)，直到其與襯底升降器207的觸手同心(即，居中)以及，因此，與半導(dǎo)體·襯底311同心。然后，襯底升降器207降低且半導(dǎo)體襯底311隨后由左置襯底載體307獲得并支承。雖然此處所述的發(fā)明主題的方案不需要C形結(jié)構(gòu)來運(yùn)行，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到C形載體的一些操作優(yōu)勢(shì)。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，因?yàn)樗械男D(zhuǎn)臂201可以相互獨(dú)立地移動(dòng)，所以，當(dāng)這些臂中的一個(gè)停止以加載或卸載時(shí)，其他臂可以繼續(xù)移動(dòng)，從而大大提高整體系統(tǒng)的效率和吞吐量?，F(xiàn)在參照?qǐng)D5A，處理室131 (參照?qǐng)D1B)的下部室部分500的透視圖，其示出了與圖4的示例性鐘臂狀襯底載體機(jī)構(gòu)和襯底橫移件機(jī)構(gòu)一起使用的示例性的處理室的排氣和排水位置。雖下部室部分500示出包括用于襯底升降器207 (參照?qǐng)D2)的成對(duì)的開口501，但其實(shí)際上并不是排氣或排水系統(tǒng)的一部分。由于成對(duì)的開口 501不是排氣或排水系統(tǒng)的一部分，所以它們示出主要是為了圖5A的完整性，但是，例如約50cfm (約I. 4立方米每分鐘)的空氣流可以被抽吸通過成對(duì)的開口 501中的每一個(gè)，以進(jìn)一步減少對(duì)襯底的潛在污染。還示出了下部室部分500包括一些外部橫移件排氣口 503A、503B，一些處理排氣口 505A、505B，一些內(nèi)部橫移件排氣口 507A、507B和成對(duì)的處理排水口 509。各種排氣口和排水口布置為使來自FFU 137 (參照?qǐng)D1B)氣流能夠減少在處理室131內(nèi)的顆粒數(shù)以及提供化學(xué)品密閉性能。下面參照?qǐng)D7A-7G，提供關(guān)于在處理室131內(nèi)的氣流和壓強(qiáng)梯度的分析的另外的細(xì)節(jié)。圖5B示出了示例性的處理室的排氣和排水系統(tǒng)550的透視圖，安置系統(tǒng)550與圖5A的下部室部分500下方機(jī)械地耦合連接。因而圖5B使熟練的技術(shù)人員更好地理解圖5A的不同的排氣口和排水口與圖IB的處理模塊130如何互連的關(guān)系。處理室的排氣和排水系統(tǒng)550還示出包括入口處理排水系統(tǒng)歧管551、橫排式管(p-trap) 553和第二容納托盤555。入口處理排水系統(tǒng)歧管551在橫管組件145的下方與處理排水口中的每一個(gè)耦合連接。橫排式管553提供了基本上氣密的密封，該密封由在橫排式553的最下面部分內(nèi)的固定存在的液體產(chǎn)生。該固定存在的液體防止從連接處到生產(chǎn)設(shè)施的任何氣體回流進(jìn)入處理室131，從而減少來自回流氣體的任何化學(xué)污染或其他的污染。第二容納托盤555接收可能會(huì)從處理模塊130泄漏或滴出的液體。在示范性實(shí)施方式中，聚偏二氟乙烯(PVDF)材料可以用于化學(xué)排水管線，而氯化聚氯乙烯(CPVC)材料可被用于各種氣流管線。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到也可以采用在本領(lǐng)域中獨(dú)立地公知的其他的材料。在具體的示例性實(shí)施方式中，約120cfm (約3. 4立方米每分鐘)的體積氣體流量從處理室131中的化學(xué)區(qū)中的每一個(gè)引出，加上來自處理室131兩者的非化學(xué)區(qū)的額外的160cfm (約4. 5立方米每分鐘)(合并)共約400cfm (約11立方米每分鐘)來自室。氣流除了減少處理室131內(nèi)的在襯底上的顆粒污染外，還有助于減少化學(xué)品從一個(gè)室到另一個(gè)室時(shí)的溢出，并從而降低了否則可能會(huì)泄露到生產(chǎn)設(shè)施中的化學(xué)氣相的量。在這個(gè)特定的示例性實(shí)施方式中，總的氣流可以至少部分地分解如下。外部橫移件排氣口 503A中的每一個(gè)引入約24cfm (約O. 68立方米每分鐘)和外部橫移件排氣口 503B每個(gè)引入26cfm (約O. 74立方米每分鐘)。內(nèi)部橫移件排氣口 507A中的每一個(gè)引入約12. 5cfm (約O. 35立方米每分鐘)以及內(nèi)部橫移件排氣口 507B每個(gè)引入約25cfm (約O. 71立方米每分鐘)。處理排氣
口 505A每個(gè)引入約48cfm (約I. 4立方米每分鐘)，處理排氣口 505B每個(gè)引入約52cfm (約
I.5立方米每分鐘)。在第一室排氣管141中的處理排氣口 505A中的每一個(gè)的附近存在約O. 5英寸H2O(約O. 9托)的負(fù)表壓，并且第二室的排氣管143中，具有稍微更高的約O. 6英寸(約I. I托)H2O的負(fù)表壓存在于處理排氣口 505B中的每一個(gè)的附近的排氣管中。從第一室排氣管141進(jìn)入橫管組件145的排氣壓為約O. 8英寸H2O (約I. 5托)，而從第二室排氣管143進(jìn)入橫管組件145的排氣壓為約I. 2英寸H2O (約2. 2托)的稍微更高的負(fù)壓。處理排水端口 509每個(gè)引出約6cfm (約O. 17立方米每分鐘)。室排氣管147到設(shè)施接口的連接處的負(fù)排氣壓強(qiáng)為約I. 7英寸H2O (約3. 2托)，體積抽吸率為約400cfm (約11立方米每分鐘)。雖然沒有明確示出，可以在室排氣管147內(nèi)利用壓強(qiáng)傳感器驗(yàn)證室的氣流。例如，如果負(fù)排氣壓強(qiáng)低于預(yù)定水平，壓強(qiáng)傳感器可以硬連接到處理工具100的第一操作員控制接口 115A (參見圖Ia)處，以防止系統(tǒng)啟動(dòng)或繼續(xù)操作?，F(xiàn)在同時(shí)參考圖IB和圖6，示例性的空氣處理示意圖顯示了從圖IA的EFEM 110和處理模塊130流入和流出的空氣體積流率。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到所有的體積流率僅僅是近似的，并且給出這些體積流率作為了解系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)的輔助。可以采用其他的流率。在示例性實(shí)施方式中，910cfm(約25. 8立方米每分鐘)的體積流率通過一個(gè)或多個(gè)風(fēng)機(jī)601產(chǎn)生而進(jìn)入到HEPA過濾器603 (兩者都在FFU 137內(nèi))。最初的910cfm的流率中，約590cfm (約16. 7立方米每分鐘)直接流過橫移件空間607，176cfm (約4. 98立方米每分鐘)流入室空間609，且145cfm (約4. 10立方米每分鐘)干凈的多余的氣流通過耦合到FFU137下方的防護(hù)罩的下面的周緣縫隙753 (參照下面的圖7B)返回到設(shè)施環(huán)境中。在示例性實(shí)施例中，周緣縫隙753為大約12毫米的高度，并圍繞防護(hù)罩的周邊形成。如果一個(gè)或多個(gè)風(fēng)機(jī)601具有減小的空氣體積輸出，通過周緣縫隙753的多余的氣流具有約I米每秒的出口速度，并有助于確保在所有時(shí)間提供足夠的氣流到橫移件和室空間。繼續(xù)參考圖IB和圖6，EFEM端口 605添加另外90cfm (約2. 5立方米每分鐘)到橫移件空間607中，從而保持位于襯底加載臺(tái)(參照?qǐng)DI)上的任何半導(dǎo)體襯底311上(參照?qǐng)D3)的壓強(qiáng)比橫移件空間607的壓強(qiáng)更高，并減少或防止任何化學(xué)品或顆粒污染從處理室131倒流入EFEM 110，并且，因此進(jìn)而減少或防止其進(jìn)入生產(chǎn)設(shè)施。參照室空間609，橫移件空間607保持在正壓強(qiáng)。通過橫移件壓強(qiáng)計(jì)619A對(duì)壓強(qiáng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。橫移件壓強(qiáng)計(jì)619A可與操作員控制接口(例如，圖IA的操作員控制接口 115A)電子耦合連接。由于橫移件空間607內(nèi)的正壓強(qiáng)，64cfm (約I. 8立方米每分鐘)的空氣流量從橫移件空間607進(jìn)入室空間609，且60cfm (約I. 7立方米每分鐘)的空氣流量進(jìn)入到導(dǎo)軌槽空間611 (含有內(nèi)軌道部分203和外軌道部分205，參閱圖2)。64cfm的體積氣流通常是在與載體相同的平面上并保持在防止室內(nèi)產(chǎn)生湍流的速度，但保持在比載體速度更大的速度以防止帶出化學(xué)氣相，其介于約3英尺每秒和10英尺每秒(約I米每秒和3米每秒)之間。由于內(nèi)軌道部分203和外軌道部分205機(jī)械地弓I導(dǎo)旋轉(zhuǎn)臂201，在滑動(dòng)部件的各自的表面會(huì)合的地方會(huì)產(chǎn)生一些顆粒污染。因此，60cfm的氣流提供氣流以將顆粒從導(dǎo)軌槽空間611洗刷到清洗排放裝置617。保持清洗排放裝置617相對(duì)于系統(tǒng)的其余部分在約I至2英寸的H2O (約I. 9至3. 7托)的負(fù)壓。橫移件空間607從成對(duì)的橫移件排氣風(fēng)機(jī)411產(chǎn)生另外的120cfm (參見圖4B)。圖6標(biāo)明了該120cmf (約3. 4立方米每分鐘)分散到周圍環(huán)境。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到成對(duì)的橫移件排氣風(fēng)機(jī)411的排氣可選地定向到地漏系統(tǒng)空間613。所產(chǎn)生的到橫移件空間607的剩余的436cmf (約12. 3立方米每分鐘)直接定向到地漏系統(tǒng)空間613。
再參考室空間609，室空間609還由室壓強(qiáng)計(jì)619B監(jiān)測(cè)。如上文所指出的，橫移件壓強(qiáng)計(jì)619A和室壓強(qiáng)計(jì)619B確保了顆粒污染和化學(xué)污染完全從橫移件空間607和室空間609分別掃除。在進(jìn)入室空間609的240cmf (約6. 8立方米每分鐘)中，氣流的可調(diào)節(jié)的部分被引導(dǎo)到化學(xué)品頭空間615 (涉及到圖2的化學(xué)品釋放頭)和導(dǎo)軌槽空間611，多余的被引導(dǎo)到清洗排放裝置617?；舅衅渌麣饬?該氣流潛在地被化學(xué)物質(zhì)或顆粒污染)通過地漏系統(tǒng)(FDS) 613回流到設(shè)施或清洗排放裝置617內(nèi)，這不同于145cfm的干凈過量的氣流通過周邊縫隙753返回到該設(shè)施的周圍環(huán)境。現(xiàn)在參照?qǐng)D7A并繼續(xù)參照?qǐng)D6，示出了圖IB的處理室131的整體組件的示例性透視圖700 (部分剖開)和示例性的俯視圖730。如在上文參照?qǐng)D5B和圖6所述，各種氣流和壓強(qiáng)梯度測(cè)定的計(jì)算流體動(dòng)態(tài)(CFD)建模中使用該整體組件。如示例性透視圖700所示，其包括用于FFU 137 (參見圖1B)的外殼區(qū)域703，F(xiàn)FU 137包括一個(gè)或多個(gè)風(fēng)機(jī)601和HEPA過濾器603。保護(hù)罩701將來自外殼區(qū)域703的氣流耦合連接到襯底橫移件機(jī)構(gòu)(為保留清晰度未明確不出)并進(jìn)入處理室131。載體臂通道槽705有助于相對(duì)于室空間609在橫移件空間607中保持較高的壓強(qiáng)，從而幫助保持在處理室131的外部的化學(xué)品密閉度。在操作過程中，圖2的旋轉(zhuǎn)臂201通過載體臂通道槽705移動(dòng)。示例性俯視圖730被示為包括化學(xué)區(qū)域731，圖2的化學(xué)品頭可以位于化學(xué)區(qū)域731中。現(xiàn)在參考圖7B，透視圖750和側(cè)視圖770 (這兩個(gè)視圖都在對(duì)稱線的一側(cè))顯示圖IB的處理室的流體域，該流體域在利用圖7A的整體組件的計(jì)算流體動(dòng)態(tài)建模中使用。圖7B提供了對(duì)隨后的各種CFD模型流程圖和壓強(qiáng)圖表的全面理解。通常而言，來自FFU 137的主進(jìn)氣口 751和來自EFEM 110的次級(jí)空氣入口 757的組合將氣流傳輸進(jìn)入圖IB的處理室131。如上文參照?qǐng)D6所述的周緣狹縫753使干凈多余的氣流755回到生產(chǎn)設(shè)施中。示出上部化學(xué)品釋放頭211和處理排氣口 505A、505B以協(xié)助本領(lǐng)域技術(shù)人員理解這里所描述(例如，圖1B-5B)的各種圖中的組件之間的關(guān)系。如參照?qǐng)D6所討論的，上面描述的各種排氣氣流中的每個(gè)最終基本上發(fā)送到FDS出口，進(jìn)而提供給排氣氣流出口 759。圖7C至圖7H列為輔助手段以協(xié)助CFD建模技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員更全面地了解和領(lǐng)會(huì)參考圖5B和圖6所描述的發(fā)明主題的各個(gè)方面。例如，圖7C示出了在圖IB的處理容器內(nèi)的總體氣流運(yùn)動(dòng)的流體域中的計(jì)算出的顆粒軌跡的透視圖750、俯視圖790，和側(cè)視圖770 (所有的三個(gè)視圖都在對(duì)稱線的一側(cè))。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，關(guān)于圖6的空氣處理概略圖，所計(jì)算的顆粒軌跡確證了上面給出的概括描述。圖7D示出了計(jì)算出的壓強(qiáng)場(chǎng)的透視圖750和俯視圖790 (這兩個(gè)視圖都在對(duì)稱線的一側(cè))，以驗(yàn)證在處理室131內(nèi)的相對(duì)的壓強(qiáng)差的位置。例如，計(jì)算出的壓強(qiáng)場(chǎng)驗(yàn)證了顆粒和化學(xué)限制區(qū)域。化學(xué)氣相以及更小的顆粒(例如，小于50微米)基本上包含在具有降低的壓強(qiáng)(即，相對(duì)于其他周圍空間更高的負(fù)壓強(qiáng))的區(qū)域。圖7E顯示了來自在處理容器內(nèi)的HEPA入口的總的空氣流的運(yùn)動(dòng)的計(jì)算出的壓強(qiáng)場(chǎng)的透視圖(在對(duì)稱線的一側(cè))，而圖7F同樣顯示從在室入口的保護(hù)罩狹縫到各個(gè)出口的總空氣流的運(yùn)動(dòng)。 圖7G示出了來自HEPA入口和周邊縫隙753 (參照?qǐng)D7B)的圍繞在處理室的一部分內(nèi)的離子發(fā)生器棒139中的一個(gè)的總的空氣流的計(jì)算出的速度流量場(chǎng)的側(cè)視圖(在對(duì)稱線的一側(cè))。同樣，圖7H示出了來自HEPA入口和在處理室內(nèi)的周邊縫隙753的壓強(qiáng)梯度的計(jì)算出的壓強(qiáng)場(chǎng)的側(cè)視圖(在對(duì)稱線的一側(cè)，且沒有離子發(fā)生器棒139)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到由圖7B至7H的流量和壓強(qiáng)圖所示的每一個(gè)計(jì)算出的流量和壓強(qiáng)的場(chǎng)被認(rèn)為是根據(jù)圖5B的示例性處理室排氣和排水系統(tǒng)和圖6的示例性空氣處理示意圖的物理布局，以更充分地理解本文所描述的各種示例性實(shí)施方式。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，本文所提供的各種描述中，處理工具中的氣流管理的示例性系統(tǒng)可以在各種工具和在工藝線中的多個(gè)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到，該系統(tǒng)可以容易地納入在典型的生產(chǎn)設(shè)施的各部分(例如，前道生產(chǎn)線、后道生產(chǎn)線、和測(cè)試操作)中的多個(gè)處理和測(cè)量工具中。此外，雖然已經(jīng)參照特定的示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明的主題的概貌，但是在不脫離本發(fā)明主題方案的更廣義的主旨和范圍的情況下，可以對(duì)這些實(shí)施方案做出各種修改和改變。如果有一個(gè)以上的發(fā)明實(shí)際上是公開的情況下，那么僅僅是為了方便起見，而可能使用術(shù)語“發(fā)明”單獨(dú)地或集體地指稱在本文中本發(fā)明主題的這些實(shí)施方案，但并不意圖主動(dòng)將本申請(qǐng)的范圍限制到任何單個(gè)的發(fā)明或發(fā)明的構(gòu)思。本文所示出的實(shí)施方式以足夠的細(xì)節(jié)進(jìn)行描述，以使本領(lǐng)域技術(shù)人員能實(shí)踐所公開的教導(dǎo)。也可以使用其它的實(shí)施方式和從其中衍生其他的實(shí)施方式，以使在不脫離本公開的范圍下可以做出結(jié)構(gòu)的和邏輯的替代和變化。因此，本具體實(shí)施方式
部分，不應(yīng)被認(rèn)為具有限制意義，并且各種實(shí)施方式的范圍僅由所附權(quán)利要求限定，以及由這些權(quán)利要求有權(quán)包含的等同方案的全部范圍限定。此外，多個(gè)實(shí)例可以作為單個(gè)實(shí)例提供給本文所描述的結(jié)構(gòu)元素或操作。功能的其他配置是能設(shè)想到的。其他配置會(huì)落入本發(fā)明的主題的各種實(shí)施方式的范圍內(nèi)。在一般情況下，作為示例性配置中的分開的資源展示的結(jié)構(gòu)和功能可以實(shí)現(xiàn)為組合的結(jié)構(gòu)或資源。同樣，作為單個(gè)的資源展示的結(jié)構(gòu)和功能可以作為分開的資源被實(shí)現(xiàn)。此外，與半導(dǎo)體工業(yè)關(guān)聯(lián)的許多行業(yè)可以使用本文所描述的系統(tǒng)和技術(shù)。例如，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)行業(yè)中的薄膜頭(Tra)工藝、在平板顯示器行業(yè)的有源矩陣液晶顯示器(AMIXD)、或微機(jī)電(MEM)行業(yè)可容易地利用所描述的系統(tǒng)和技術(shù)。因此，術(shù)語“半導(dǎo)體”應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為包括上述及相關(guān)行業(yè)。這些和其他的變化、修改、增加和改進(jìn)落入如所附的權(quán)利要求所提出的本發(fā)明的范圍內(nèi)。本說明書和附圖，相應(yīng)地，應(yīng)被視為用作說明性的而不是 限制的意義。
權(quán)利要求
1.一種襯底生產(chǎn)工具中的氣流管理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 外殼，其將所述襯底生產(chǎn)工具耦合連接到風(fēng)機(jī)過濾器單元，所述風(fēng)機(jī)過濾器單元給所述外殼提供過濾空氣； 設(shè)施連接件，其將所述襯底生產(chǎn)工具耦合連接到減壓排放機(jī)構(gòu)； 襯底傳輸部分，其耦合連接在所述外殼下方，并與所述設(shè)施連接件氣流連通； 襯底處理區(qū)域，其由一個(gè)或多個(gè)襯底傳輸槽耦合連接到所述襯底傳輸部分； 室，其基本含有所述襯底傳輸部分和所述襯底處理區(qū)域，所述室耦合連接到所述外殼以接收所述過濾空氣，并耦合連接到所述設(shè)施連接件以給過量氣體流量提供排放通道，所述室配置成在所述襯底處理區(qū)域中相對(duì)于所述襯底傳輸部分保持低的壓強(qiáng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，布置所述一個(gè)或多個(gè)襯底傳輸槽以使得相對(duì)于所述襯底傳輸部分在所述襯底處理區(qū)域中能有所述低的壓強(qiáng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述室進(jìn)一步配置為相對(duì)于所述設(shè)施連接件在所述襯底傳輸部分中保持高的壓強(qiáng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述室進(jìn)一步配置為在所述襯底處理區(qū)域中相對(duì)于所述設(shè)施連接件保持高的壓強(qiáng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng),其中，所述室還包括襯底端口以從襯底盒接收進(jìn)出所述室的多個(gè)襯底，所述襯底端口相對(duì)于所述襯底盒保持在低的壓強(qiáng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述襯底處理區(qū)域包括化學(xué)處理部分。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述室配置成在所述襯底處理區(qū)域中相對(duì)于所述襯底傳輸部分保持低的壓強(qiáng)以基本控制化學(xué)氣相在所述化學(xué)處理部分內(nèi)而不進(jìn)入所述襯底傳輸部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的系統(tǒng),進(jìn)一步包括基本包含在所述襯底傳輸部分內(nèi)的線性襯底橫移件機(jī)構(gòu)，所述線性襯底橫移件機(jī)構(gòu)具有安裝在其上的多個(gè)線性襯底載體，所述多個(gè)線性襯底載體中的每一個(gè)配置成在基本互相平行的平面上傳輸襯底,所述多個(gè)線性襯底載體中的每一個(gè)在互相不同的平面。
9.一種晶片處理工具的氣流管理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 風(fēng)機(jī)過濾器單元，所述風(fēng)機(jī)過濾器單元將過濾空氣提供給所述晶片處理工具； 設(shè)施連接件，其將所述晶片處理工具耦合連接到晶片生產(chǎn)設(shè)施的減壓排放機(jī)構(gòu)； 襯底傳輸部分，其耦合連接在所述風(fēng)機(jī)過濾器單元下方，并與所述設(shè)施連接件氣流連通； 晶片處理區(qū)域，其具有化學(xué)處理部分，所述晶片處理區(qū)域通過一個(gè)或多個(gè)晶片傳輸槽耦合連接到所述晶片傳輸部分； 處理室，其基本含有所述晶片傳輸部分和所述晶片處理區(qū)域，所述處理室耦合連接到所述風(fēng)機(jī)過濾器單元以接收所述過濾空氣，并耦合連接到所述設(shè)施連接件以給過量氣體流量提供排放通道，所述處理室配置成在所述晶片處理區(qū)域中相對(duì)于所述晶片傳輸部分保持低的壓強(qiáng)。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，所述處理室配置成在所述晶片處理區(qū)域中相對(duì)于所述晶片傳輸部分保持低的壓強(qiáng)以基本控制化學(xué)氣相在所述化學(xué)處理部分內(nèi)而不進(jìn)入所述晶片傳輸部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中，布置所述一個(gè)或多個(gè)晶片傳輸槽以使得相對(duì)于所述晶片傳輸部分在所述晶片處理區(qū)域內(nèi)能夠有所述低的壓強(qiáng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括基本包含在所述晶片傳輸部分內(nèi)的線性晶片橫移件機(jī)構(gòu)，所述線性晶片橫移件機(jī)構(gòu)具有安裝在其上的多個(gè)線性晶片載體，所述多個(gè)線性晶片載體中的每一個(gè)配置成在基本互相平行的平面上傳輸晶片，所述多個(gè)線性的晶片載體中的每一個(gè)在互相不同的平面。
13.—種在襯底生產(chǎn)工具中提供氣流管理系統(tǒng)的方法，所述方法包括 提供第一機(jī)構(gòu)以將所述襯底生產(chǎn)工具耦合連接到風(fēng)機(jī)過濾器單元，所述風(fēng)機(jī)過濾器單元提供過濾空氣給所述襯底生產(chǎn)工具； 提供第二機(jī)構(gòu)以將所述襯底生產(chǎn)工具耦合連接到減壓排放機(jī)構(gòu)，所述減壓排放機(jī)構(gòu)給所述襯底生產(chǎn)工具內(nèi)的過量氣體流量提供排放通道； 保持所述襯底生產(chǎn)工具的襯底處理區(qū)域在比所述襯底生產(chǎn)工具的襯底傳輸部分的壓強(qiáng)更低的壓強(qiáng)； 保持所述襯底處理區(qū)域在比所述減壓排放機(jī)構(gòu)的壓強(qiáng)更高的壓強(qiáng)；以及 保持所述襯底傳輸部分在比所述減壓排放機(jī)構(gòu)的壓強(qiáng)更高的壓強(qiáng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括在所述襯底處理區(qū)域和所述襯底傳輸部分之間提供一個(gè)或多個(gè)襯底傳輸槽，以使在所述襯底處理區(qū)域中能夠相對(duì)于所述襯底傳輸部分有所述低的壓強(qiáng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括相對(duì)于彼此基本水平地安置所述襯底傳輸部分和所述襯底處理區(qū)域以減少所述襯底傳輸部分和所述襯底處理區(qū)域之間的顆粒傳輸。
全文摘要
在本文所描述的各種示例性實(shí)施方式中，一種在襯底生產(chǎn)工具中提供氣流管理系統(tǒng)的系統(tǒng)和相關(guān)的方法，其包括外殼，該外殼將襯底生產(chǎn)工具耦合連接到風(fēng)機(jī)過濾器單元以提供過濾空氣給該外殼；將襯底生產(chǎn)工具耦合連接到減壓排放機(jī)構(gòu)的設(shè)施連接件；耦合連接在外殼下方并與設(shè)施連接氣流連通的襯底傳輸部；以及通過一個(gè)或多個(gè)襯底傳輸槽耦合連接到襯底傳輸部的襯底處理區(qū)域。室基本上包括襯底傳輸部和襯底處理區(qū)域，該室耦合連接到外殼上以接受過濾的空氣，并與設(shè)施連接件相連接以造成過剩氣體流的排出。相對(duì)于襯底傳輸部該室在襯底處理區(qū)域保持相對(duì)低的壓強(qiáng)。
文檔編號(hào)H01L21/677GK102906855SQ201180025217
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者艾瑞克·H·倫茲 申請(qǐng)人:朗姆研究公司