襯底運(yùn)送器的制造方法
【專利說明】襯底運(yùn)送器
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
本申請是2013年1月22日提交的美國臨時專利申請N0.61/755，156的非臨時申請，并且本申請要求其優(yōu)先權(quán)，該申請的公開內(nèi)容通過弓I用而整體地結(jié)合在本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]公開的實施例的各方面大體涉及襯底運(yùn)送器，并且更特別地，涉及襯底載體和它們的工具接口(一個或多個)。
【背景技術(shù)】
[0003]諸如半導(dǎo)體晶片的襯底大體承載在工具之間，并且存放在某種形式的載體中，使得襯底不暴露于半導(dǎo)體工廠中的不受控制的周圍環(huán)境，并且得到保護(hù)免受污染物的影響。大體上，所使用的載體保持處于大氣壓力和大氣化學(xué)性質(zhì)，以便將襯底運(yùn)送到各種處理裝備。其它襯底運(yùn)送器解決方案包括可填充有惰性氣體(諸如氮)的載體，但這些載體最終可使晶片暴露于污染，因為它們未密閉地密封，而且載體的內(nèi)部空間可暴露于處理裝備上的不受控制的環(huán)境。傳統(tǒng)載體由可吸收水分和氧的材料構(gòu)建而成，而且在水分或氧是污染物的情況下，在晶片運(yùn)送或存放期間的載體內(nèi)部環(huán)境很可能會導(dǎo)致晶片被污染。即使在傳統(tǒng)載體填充有惰性氣體的情況下，載體內(nèi)部的水濃度可升高，因為水分從內(nèi)部載體表面進(jìn)入惰性氣體空間，而且這個水可污染晶片表面。注意到對于一些工藝，在從一個工具運(yùn)送到下一個工具時，襯底暴露于諸如水分、氧和空氣攜帶的顆粒的任何類型的污染物是不合需要的。
【附圖說明】
[0004]在結(jié)合附圖得到的以下描述中說明公開的實施例的前述方面和其它特征，其中: 圖1A-1D是根據(jù)公開的實施例的各方面的處理工具的示意圖；
圖2A-2E是根據(jù)公開的實施例的各方面的處理工具的一部分的示意圖；
圖3A-3D是根據(jù)公開的實施例的各方面的襯底載體的示意圖；
圖4A-4B是根據(jù)公開的實施例的各方面的載體的一部分的示意圖；
圖5A-5C是根據(jù)公開的實施例的各方面的處理工具的一部分的示意圖；
圖6A和6B是根據(jù)公開的實施例的各方面的處理工具的一部分的示意圖；
圖7是根據(jù)公開的實施例的各方面的處理工具的一部分的示意圖；
圖8A-8D是根據(jù)公開的實施例的各方面的處理工具的一部分的示意圖；
圖9A-9F是根據(jù)公開的實施例的各方面的處理工具的一部分的示意圖；
圖10是根據(jù)公開的實施例的各方面的流程圖；
圖11-30是根據(jù)公開的實施例的各方面的處理工具的示意圖；
圖31和32是根據(jù)公開的實施例的各方面的處理工具的示意圖；
圖33和34是根據(jù)公開的實施例的各方面的處理工具的一部分的示意圖； 圖35A和35B是根據(jù)公開的實施例的各方面的處理工具的一部分的示意圖；
圖36是根據(jù)公開的實施例的各方面的流程圖；
圖37是根據(jù)公開的實施例的各方面的生產(chǎn)設(shè)施的示意圖；
圖38A和38B是根據(jù)公開的實施例的各方面的處理工具的一部分的示意圖；以及圖39和40是根據(jù)公開的實施例的各方面的流程圖。
【具體實施方式】
[0005]雖然將參照附圖來描述公開的實施例的各方面，但應(yīng)當(dāng)理解的是，公開的實施例的各方面可體現(xiàn)為許多形式。另外，可使用任何適當(dāng)大小、形狀或類型的元件或材料。
[0006]參照圖1A-1D，顯示了結(jié)合公開的實施例的各方面的襯底處理設(shè)備或工具的示意圖，如本文進(jìn)一步公開的那樣。
[0007]參照圖1A和1B，顯示了根據(jù)公開的實施例的各方面的處理設(shè)備，諸如例如半導(dǎo)體工具站1090。雖然在圖中顯示了半導(dǎo)體工具，但本文描述的公開的實施例的各方面可應(yīng)用于采用機(jī)器人操縱器的任何工具站或應(yīng)用。在此示例中，工具1090顯示為群集工具，但公開的實施例的各方面可應(yīng)用于任何適當(dāng)?shù)墓ぞ哒?，諸如例如線性工具站，諸如圖1C和1D中顯不，以及在2006年5月26日提交的名稱為“Linearly Distributed SemiconductorWorkpiece Processing Tool (線性分布式半導(dǎo)體工件處理工具)”的美國專利申請N0.11/442,511中描述的那樣，該申請的公開內(nèi)容通過引用而整體地結(jié)合在本文中。工具站1090大體包括氣氛前端1000、真空加載鎖1010和真空后端1020。在其它方面，工具站可具有任何適當(dāng)?shù)臉?gòu)造。前端1000、加載鎖1010和后端1020中的各個的構(gòu)件可連接到控制器1091上，控制器1091可為任何適當(dāng)?shù)目刂萍軜?gòu)的一部分，諸如例如，群集架構(gòu)控制器。控制系統(tǒng)可為閉環(huán)控制器，其具有主控制器、群集控制器和自治遠(yuǎn)程控制器，諸如2005年7月11日提交的名稱為“Scalable Mot1n Control System(可縮放的運(yùn)動控制系統(tǒng))”的美國專利申請N0.11/178,615中公開的那些，該申請的公開內(nèi)容通過引用而整體地結(jié)合在本文中。在其它方面，可使用任何適當(dāng)?shù)目刂破骱?或控制系統(tǒng)。
[0008]要注意的是，工具模塊中的一個或多個可包括用于在工具中轉(zhuǎn)移工件(一個或多個)的工件運(yùn)送器或機(jī)器人。
[0009]在公開的實施例的各方面，前端1000大體包括加載端口模塊1005和微環(huán)境1060，諸如例如微環(huán)境/裝備前端模塊(EFEM)。加載端口模塊1005可為開箱器/裝箱器與工具標(biāo)準(zhǔn)(BOLTS)接口，其符合關(guān)于300mm的加載端口、前開口或底部開口的箱子/吊艙(pod)和盒子的SEMI標(biāo)準(zhǔn)E15.1、Ε47.1、Ε62、Ε19.5或Ε1.9。在其它方面，加載端口模塊和工具的其它構(gòu)件如本文描述的那樣可構(gòu)造成與200mm、300mm或450mm的晶片或任何其它適當(dāng)大小和形狀的襯底(諸如例如更大或更小的晶片、長方形或正方形晶片，或者用于平板顯示器的平板、發(fā)光二極管或太陽能電池陣列)交接，或者以別的方式對其進(jìn)行操作。在其它方面，工具的構(gòu)件(包括例如襯底運(yùn)送器)如本文描述的那樣，可構(gòu)造成搬運(yùn)來自本文描述的制造半導(dǎo)體工藝中的任何一種或多種的熱晶片。雖然圖1A中顯示了兩個加載端口模塊，但在其它方面，可將任何適當(dāng)數(shù)量的加載端口模塊結(jié)合到前端1000中。加載端口模塊1005可構(gòu)造成接收來自架空運(yùn)送系統(tǒng)、自引導(dǎo)車輛、人引導(dǎo)車輛、軌道引導(dǎo)車輛或者任何其它適當(dāng)?shù)倪\(yùn)送方法的襯底載體或盒1050。加載端口模塊1005可通過加載端口 1040與微環(huán)境1060交接。加載端口 1040可允許襯底在襯底盒1050和微環(huán)境1060之間傳送。微環(huán)境1060大體包括轉(zhuǎn)移機(jī)器人1013。在公開的實施例的一方面，機(jī)器人1013可為軌道安裝式機(jī)器人，諸如例如美國專利6，002, 840中描述的那個，該專利的公開內(nèi)容通過引用而整體地結(jié)合在本文中。微環(huán)境1060可提供受控清潔區(qū)，以在多個加載端口模塊之間轉(zhuǎn)移襯底。
[0010]真空加載鎖1010可位于微環(huán)境1060和后端1020之間且與它們連接。加載鎖1010大體包括氣氛和真空槽閥。槽閥可提供環(huán)境隔離，環(huán)境隔離用來在從氣氛前端加載襯底之后排空加載鎖，以及用來在排空鎖的諸如氮的惰性氣體時在轉(zhuǎn)移腔室中保持真空。要注意的是，本文所使用的用語排空對應(yīng)于從通過排出氣體(例如通過打開閥，或者通過將氣體栗出空間)來完成移除的空間中移除氣體。在一方面，在排空期間，可更換氣體(例如吹掃)，以便在該空間內(nèi)保持預(yù)定壓力，或者可不更換氣體，或者僅部分地更換，使得在該空間內(nèi)形成真空。加載鎖1010還可包括對準(zhǔn)器1011，以使襯底的基準(zhǔn)對準(zhǔn)用于處理的期望位置。在其它方面，真空加載鎖可位于處理設(shè)備的任何適當(dāng)位置上，并且具有任何適當(dāng)?shù)臉?gòu)造。
[0011]真空后端1020大體包括轉(zhuǎn)移腔室1025、一個或多個處理站(一個或多個)1030和轉(zhuǎn)移機(jī)器人1014。將在下面描述轉(zhuǎn)移機(jī)器人1014，而且它可位于轉(zhuǎn)移腔室1025內(nèi)，以在加載鎖1010和各種處理站1030之間運(yùn)送襯底。處理站1030可通過各種淀積、蝕刻或其它類型的工藝對襯底進(jìn)行操作，以在襯底上形成電路或其它期望結(jié)構(gòu)。典型的工藝包括但不限于使用真空的薄膜工藝，諸如等離子蝕刻或其它蝕刻工藝、化學(xué)蒸氣淀積(CVD)、等離子蒸氣淀積(PVD)、注入(諸如離子注入)、計量、快速熱處理(RTP)、干帶原子層淀積(ALD)、氧化/擴(kuò)散、形成氮化物、真空平版印刷、取向生長(EPI)、引線接合器和蒸發(fā)或其它使用真空壓力的薄膜工藝。處理站1030連接到轉(zhuǎn)移腔室1025上，以允許襯底從轉(zhuǎn)移腔室1025傳送到處理站1030，并且反之亦然。
[0012]現(xiàn)在參照圖1C，顯示了線性襯底處理系統(tǒng)2010的示意性平面圖，其中，工具接口區(qū)段2012安裝到轉(zhuǎn)移腔室模塊3018上，使得接口區(qū)段2012大體面向(例如向內(nèi))轉(zhuǎn)移腔室3018的縱向軸線X，但相對于其偏移開。轉(zhuǎn)移腔室模塊3018可通過將其它轉(zhuǎn)移腔室模塊3018A、30181、3018J附連到接口 2050、2060、2070上而沿任何適當(dāng)?shù)姆较蜓由?，如在之前通過引用而結(jié)合在本文的美國專利申請N0.11/442,511中描述的那樣。各個轉(zhuǎn)移腔室模塊3018、3019A、30181、3018J包括襯底運(yùn)送器2080，以在處理系統(tǒng)2010中運(yùn)送襯底，以及將襯底傳送到例如處理模塊PM中，以及從其中傳送出。如可認(rèn)識到的那樣，各個腔室模塊可能能夠保持隔開的、受控制或密封的氣氛(例如N2、清潔干燥空氣、真空)。
[0013]參照圖1D，顯示了諸如可沿著線性轉(zhuǎn)移腔室416的縱向軸線X得到的示例性處理工具410的示意性立視圖。在一方面，如圖1D中顯示的那樣，工具接口區(qū)段12可代表性地連接到轉(zhuǎn)移腔室416上。在這方面，接口區(qū)段12可限定工具轉(zhuǎn)移腔室416的一個端部。如在圖1D中看到的那樣，轉(zhuǎn)移腔室416可具有例如在與接口區(qū)段12相反的端部處的另一個工件進(jìn)入/離開站412。在其它方面，可在諸如工具轉(zhuǎn)移腔室416的端部之間提供用于插入工件/從轉(zhuǎn)移腔室中移除工件的其它進(jìn)入/離開站。在公開的實施例的一方面，接口區(qū)段12和進(jìn)入/離開站412可允許加載工件，以及從工具上卸下工件。在其它方面，可從一端將工件加載到工具中，以及從另一端移除工件。在一方面，轉(zhuǎn)移腔室416可具有一個或多個轉(zhuǎn)移腔室模塊(一個或多個)18B、181各個腔室模塊可能能夠保持隔開的、受控制或密封的氣氛(例如N2、清潔干燥空氣、真空)。如前面注意到的那樣，轉(zhuǎn)移腔室模塊18B、181、加載鎖模塊56A、56B和形成圖1D中顯示的轉(zhuǎn)移腔室416的工件站的構(gòu)造/布置僅是示例性，而在其它方面，轉(zhuǎn)移腔室可具有設(shè)置成任何期望的模塊化布置的更多或更少的模塊。在一方面，站412可為加載鎖。在其它方面，加載鎖模塊可位于端部進(jìn)入/離開站(類似于站412)之間，或者鄰近的轉(zhuǎn)移腔室模塊(類似于模塊18i)可構(gòu)造成起加載鎖的作用。如也在前面注意的那樣，轉(zhuǎn)移腔室模塊18B、18i具有位于其中的一個或多個對應(yīng)的運(yùn)送設(shè)備26B、261相應(yīng)的轉(zhuǎn)移腔室模塊18B、18i的運(yùn)送設(shè)備26B、26i可協(xié)作，以在轉(zhuǎn)移腔室中提供線性分布式工件運(yùn)送系統(tǒng)420。在其它方面，轉(zhuǎn)移腔室模塊18B可構(gòu)造成允許任何適當(dāng)?shù)倪\(yùn)送小車(未顯示)沿著線性轉(zhuǎn)移腔室416的長度的至少一部分在轉(zhuǎn)移腔室模塊18B之間行進(jìn)。如可認(rèn)識到的那樣，運(yùn)送小車900可包括安裝到其上的任何適當(dāng)?shù)倪\(yùn)送設(shè)備，并且基本類似于本文描述的那些運(yùn)送設(shè)備。如圖1D中顯示的那樣，在一方面，運(yùn)送設(shè)備26B的臂可布置成提供所謂的快速交換布置，從而允許運(yùn)送器從選取/放置位置迅速交換晶片，如也將在下面更詳細(xì)地描述的那樣。運(yùn)送臂26B可具有適當(dāng)?shù)尿?qū)動器區(qū)段，以從比傳統(tǒng)驅(qū)動器系統(tǒng)簡化的驅(qū)動器系統(tǒng)對各個臂提供三個(3)(例如圍繞臺肩和肘關(guān)節(jié)的獨立旋轉(zhuǎn)，以及Z軸線運(yùn)動)自由度。在其它方面，驅(qū)動器區(qū)段可對臂提供超過或不到三個自由度。如在圖1D中看到的那樣，在一方面，模塊56A、56、30i可有空隙地位于轉(zhuǎn)移腔室模塊18B、18i之間，而且可限定適當(dāng)?shù)奶幚砟K、加載鎖(一個或多個)、緩沖站(一個或多個)、計量站(一個或多個)或任何其它期望的站(一個或多個)。例如空隙模塊，諸如加載鎖56A、56和工件站30?可各自具有固定工件支持件/擱架56S、56S1、56S2、30S1、30S2，它們可與運(yùn)送臂協(xié)作，以實現(xiàn)使工件沿著轉(zhuǎn)移腔室的線性軸線X運(yùn)送通過轉(zhuǎn)移腔室的長度。以示例的方式，可通過接口區(qū)段12將工件(一個或多個)加載到轉(zhuǎn)移腔室416中。工件(一個或多個)可通過接口區(qū)段的運(yùn)送臂15定位在加載鎖模塊56A的支持件(一個或多個)上。加載鎖模塊56A中的工件(一個或多個)可通過模塊18B中的運(yùn)送臂26B在加載鎖模塊56A和加載鎖模塊56之間移動，而且通過移動臂26i (模塊18i中)以類似且連續(xù)的方式在加載鎖56和工件站30i之間，并且通過模塊18i中的臂26i在站30i和站412之間移動。這個工藝可在整體上或部分地反過來，以沿相反的方向移動工件(一個或多個)。因而，在一方面，工件可沿任何方向沿著軸線X移動，以及沿著轉(zhuǎn)移腔室移動到任何位置，而且可加載到與轉(zhuǎn)移腔室連通的任何期望模塊中(進(jìn)行處理或其它)，以及從任何期望模塊中卸下工件。在其它方面，可不在轉(zhuǎn)移腔室模塊18B、18i之間提供具有靜態(tài)工件支持件或擱架的空隙轉(zhuǎn)移腔室模塊。在公開的實施例的這樣的方面，鄰近的轉(zhuǎn)移腔室模塊的運(yùn)送臂可將工件從端部執(zhí)行器或一個運(yùn)送臂直接(或者通過使用緩沖站)傳送到另一個運(yùn)送臂的端部執(zhí)行器，以移動工件通過轉(zhuǎn)移腔室。處理站模塊可通過各種淀積、蝕刻或其它類型的工藝對襯底起作用，以在襯底上形成電路或其它期望的結(jié)構(gòu)。處理站模塊連接到轉(zhuǎn)移腔室模塊上，以允許襯底從轉(zhuǎn)移腔室傳送到處理站，并且反之亦然。具有與圖1D中描繪的處理設(shè)備類似的一般特征的處理工具的適當(dāng)示例在之前通過引用而整體地結(jié)合的美國專利申請N0.11/442,511中有描述。
[0014]現(xiàn)在參照圖2A-2E，示出處理工具200 (例如諸如上面描述的那些處理工具)的一部分。處理工具200可包括受控環(huán)境接口模塊201 (在本文稱為“接口模塊”)、轉(zhuǎn)移腔室202、加載鎖203和加載端口模塊204。加載端口模塊可為任何適當(dāng)?shù)募虞d端口模塊，諸如在美國專利申請 N0.6641348、Νο.6501070、Νο.6815661、Νο.6784418、N0.6765222、Νο.6281516和2005年7月11日提交的美國專利申請N0.11/178,836(美國公開N0.2007/0009345)中描述的那些，它們的公開內(nèi)容通過引用而整體地結(jié)合在本文中。在一方面，加載端口模塊可構(gòu)造成支持和聯(lián)接到前部開口統(tǒng)一吊艙(F0UP)、標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口(SMIF)箱，或者構(gòu)造成如上面描述的那樣保持任何適當(dāng)大小和形狀的襯底(一個或多個)的任何其它適當(dāng)?shù)谋銛y式襯底轉(zhuǎn)移/存儲容器211。
[0015]轉(zhuǎn)移腔室202可為構(gòu)造成保持任何適當(dāng)?shù)膬?nèi)部氣氛的任何適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)移腔室。在一方面，轉(zhuǎn)移腔室202可構(gòu)造成在腔室內(nèi)保持真空，其中，襯底轉(zhuǎn)移/存儲容器211也構(gòu)造成在其中保持真空，并且基本直接與轉(zhuǎn)移腔室202的真空環(huán)境交接。在其它方面，轉(zhuǎn)移腔室202可構(gòu)造成使在轉(zhuǎn)移腔室202內(nèi)的氣氛在例如氣氛環(huán)境和真空環(huán)境之間循環(huán)。轉(zhuǎn)移腔室202可包括一個或多個可密封開口 202S，以將轉(zhuǎn)移腔室聯(lián)接到任何適當(dāng)?shù)陌雽?dǎo)體處理模塊，諸如例如接口模塊201、另一個轉(zhuǎn)移腔室、加載鎖203和/或加載端口模塊204。轉(zhuǎn)移腔室202還可包括任何適當(dāng)?shù)囊r底運(yùn)送器，諸如襯底運(yùn)送器202T，以在聯(lián)接到轉(zhuǎn)移腔室202上的一個或多個襯底處理模塊之間運(yùn)送襯底。在一方面，襯底運(yùn)送器202T可為選擇性順從關(guān)節(jié)式機(jī)器人臂(SCARA)，其具有例如至少一個上臂202TU、至少一個前臂202TF和構(gòu)造成保持至少一個襯底220的至少一個襯底保持器或端部執(zhí)行器202TE。在其它方面，襯底運(yùn)送器可為青蛙腿式臂、雙對稱運(yùn)送臂、滑動連桿運(yùn)送臂、不等連桿襯底運(yùn)送器臂，或者構(gòu)造成將一個或多個襯底從一個襯底保持位置運(yùn)送到另一個襯底保持位置的任何其它適當(dāng)?shù)倪\(yùn)送器。
[0016]加載鎖203可為構(gòu)造成使加載鎖的內(nèi)部環(huán)境在任何兩個環(huán)境(諸如例如轉(zhuǎn)移腔室202的內(nèi)部環(huán)境和聯(lián)接到加載鎖203上的處理模塊(未顯示)或另一個轉(zhuǎn)移腔室(未顯示))之間循環(huán)的任何適當(dāng)?shù)募虞d鎖。如可認(rèn)識到的那樣，加載鎖可包括一個或多個可密封開口 203S，其構(gòu)造成以類似于上面描述的方式將加載鎖203聯(lián)接到任何適當(dāng)?shù)囊r底處理模塊上。
[0017]還參照圖5A-8C，接口模塊201可構(gòu)造成與任何適當(dāng)?shù)囊r底載體交接，諸如受控環(huán)境襯底吊艙210(在本文稱為“襯底吊艙”)，這將在下面更詳細(xì)地描述。接口模塊201可包括如將在下面描述的那樣，與襯底吊艙210對接、打開和關(guān)閉襯底吊艙210的特征。要注意的是，雖然襯底吊艙210被示為底部開口吊艙，并且接口模塊201被顯示為構(gòu)造成打開和關(guān)閉底部開口吊艙，但在其它方面，吊艙可為包括本文描述的特征的前部/側(cè)部開口吊艙或頂部開口吊艙，而且接口模塊可適當(dāng)?shù)貥?gòu)造成(且包括本文描述的特征)打開和關(guān)閉吊艙。接口模塊201可包括框架，其具有形成一個或多個內(nèi)部腔室的殼體201H。要注意的是，雖然接口模塊201被顯示為單襯底吊艙接口模塊，但在其它方面，如將在下面描述的那樣，接口模塊可為多端口接口模塊，其可具有用于各個吊艙接口端口的公共的內(nèi)部腔室或用于各個吊艙接口端口的單獨內(nèi)部腔室。在一方面，內(nèi)部腔室可為真空腔室，但在其它方面，內(nèi)部腔室可構(gòu)造成保持任何適當(dāng)?shù)沫h(huán)境。殼體可包括構(gòu)造成將接口模塊201聯(lián)接到其它半導(dǎo)體處理模塊上的一個或多個可密封開口 201S(諸如本文描述的那些)，以及/或者用于允許在視覺上檢查殼體201H的內(nèi)部的一個或多個觀察孔201VP。如可認(rèn)識到的那樣，殼體201H和本文描述的其它半導(dǎo)體處理模塊可在殼體201H的單個側(cè)部上具有成沿豎向堆疊和/或水平的并排布置的多個開口，以將任何適當(dāng)數(shù)量的處理模塊聯(lián)接到殼體201H上，以及允許有將接口模塊結(jié)合到多個裝備構(gòu)造的靈活性。
[0018]在一方面，接口模塊201包括可構(gòu)造成打開襯底吊艙210的端口板209和升降機(jī)730。升降機(jī)730可聯(lián)接到端口板209的至少一部分上(諸如例如接口模塊門209D)，以沿例如箭頭799的方向移動接口模塊門209D，以打開和關(guān)閉襯底吊艙210。升降機(jī)可包括任何適當(dāng)?shù)木€性促動器530A，其可按任何適當(dāng)?shù)姆绞?諸如通過波紋管730B)與殼體201H的內(nèi)部隔開，以基本防止微粒和有機(jī)污染物進(jìn)入殼體201H的內(nèi)部。在一方面，接口模塊門209D可包括可相對于彼此移動的吊艙接口 209DP和升降機(jī)接口 209DE。例如，吊艙接口 209DP可按任何適當(dāng)?shù)姆绞脚c升降機(jī)接口 209DE保持間隔開的關(guān)系，諸如通過彈性部件752。升降機(jī)730可聯(lián)接到吊艙接口