用于改善的晶片装卸的微结构的制作方法_4

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,或相对于范德华基结构的其他部分可以是倾斜的。通过引用并入本文的文献“Zhou et al., Carbon 50 (2012) 5372-5379” 公开了倾斜结构的形成。在文献“Zhou etal.,Carbon 50 (2012) 5372-5379”中,明确定义的多壁碳纳米管(MWCNT)阵列通过催化CVD在硅衬底上制备。该MWCNT阵列的特点是:MWCNT直径为10-15毫微米,长度为约400微米,以及密度为1ltl至10 nMWCNT/cm2。在使用滑动压缩机压缩所述MWCNT阵列后,利用静电吸附膜使所述MWCNT阵列脱离硅衬底,从而导致碳纳米管阵列倾斜。除了包括双壁碳纳米管(DffCNT)的MWCNT外,还可使用单壁碳纳米管(SWCNT)。在这种方式下,碳纳米管可用于形成在松弛状态具有一定倾斜角的挠性构件和/或接触构件。
[0065]碳纳米管的纤维可用于多个分层的层,包括挠性构件和/或接触构件。通过引用并入本文的文献“Behabtu et al.,Science 339,182 (2013) ”公开了具有高的拉伸强度、模量和伸长率的CNT纤维的制造。
[0066]在纳米结构不是直接生长在端部执行器垫的另一部件上的实施方案中,可以使用多种转移方法。这些措施包括使用吸附措施使纳米结构阵列脱离和使用弹性体进行转移印刷。例如,金属层可利用用于将金属/SWNT层转移到所期望的表面上的聚二甲基硅氧烷(PDMS)沉积在SWNT的顶部,利用化学蚀刻剂去除金属层。
[0067]通过引用并入本文的文献“Leeat al., Nano Lett.2011,11,3435 - 3439” 公开了一种转印方法,该方法利用水渗透到纳米结构和供体衬底之间的界面的现象,从而使纳米结构从供体衬底脱离并粘合到目标表面上。除了 CVD沉积外,诸如印刷之类的技术可用于形成本文所公开的结构。例如,通过引用并入本文的文献“Park etal.Nanoscale,2013,5,1727 - 1752”公开了单壁纳米管(SWNT)的喷墨和气雾印刷。
[0068]除了使用多种方法来分开制造多层分层结构的不同层外,还可执行用于共同制造多层的技术。下面给出这样的方法的实例。通过引用并入本文的文献“Ge et al.,Proc.Natl.Acad.Sc1.2007, 104, 10792 - 10795”公开了将碳纳米管集束成柱,这些柱虽然单独露出尖端(tip)但会一起变形。以这种方式,可以形成分裂成匙突(露出的尖端)的类似壁虎刚毛的结构(束状柱)。这样的柱然后可结合到基部或嵌入在基部中,基部如挠性构件或例如端部执行器垫基部。
[0069]另外的共同制造不同分层的多个层的方法可以包括使用各种材料的激光图案化、光刻和压印技术。类似壁虎的薄片的挠性构件可以通过膜的激光图案化制造;通过引用并入本文的文献 “Lee et al., Langmuir 2009,25 (21),12449 - 12453” 公开了使用高密度聚乙烯(HDPE)在薄片状结构上形成纳米纤维阵列的合成多层结构的方法。薄片的厚度、宽度和长度分别为15微米、0.8毫米和1.3毫米,该薄片结构上共同制造有600纳米直径、18微米长的纳米纤维的阵列。这样的方法可延伸到其它的尺寸和材料。
[0070]通过引用并入本文的文献“Murphy et al.Applied Materials and InterfacesVol.1, N0.4,849 - 8552009”公开了形成具有受控尖端形状的多层分层结构的方法,包括那些具有加宽的形状的、类似于壁虎的匙突的结构的结构。具有蘑菇形倾斜部的基部纤维被浸入液态聚合物中,然后放置到经蚀刻的模具上,该模具具有经阴性蚀刻的所需的尖端端部。将在基部纤维上的聚合物液体吸入到模具的凹陷特性中并固化,在固化后蚀刻掉模具。碳纳米管可以被嵌入到用于制造进一步的层的尖端。
[0071]在一些实施方案中,挠性构件可以由碳微结构形成。通过引用并入本文的文献“Daicho et al., Optical Materials Express, Vol.3, Issue 6,pp.875-883 (2013),,描述了用于制造复杂的碳微结构的技术,包括直接激光写入和微转移成型技术。通过引用并入本文的文献“Wang et al.,ACS Macro Lett.2012,1,1176-1179”描述了从碳纳米管网络形成微结构的技术,该微结构具有可调的机械性能。
[0072]虽然上述技术提供了制造方法的实例,但也可以使用本技术领域已知的其他技术。
[0073]垫一旦形成,就可以附着到端部执行器以供使用。图8示出了包括四个端部执行器接触垫14的端部执行器12。环形区域示意性地表示在端部执行器接触垫14上,但是这些区域一般会太小而不能在宏观水平上看到。根据各种实施方案,端部执行器接触垫14是可移动的并且在一定量的使用时间之后是可更换的。
[0074]端部执行器接触垫14的数量和大小可以依赖于衬底的尺寸以及所期望的最大加速度。在一个实例中,接触构件的10nm宽的尖端可以具有0.4 μΝ的范德华吸引力。垫上2500万个尖端或四个垫中的每个垫上625万个尖端将提供总计10Ν的力或总计约I千克的力。对于450mm的0.342千克的半导体晶片,这将提供近3倍的等效的Cf。
[0075]还提供了包括如本文所述的范德华基端部执行器的高吞吐量真空传送模块以及包括高吞吐量真空传送模块的半导体工具。图9示出了包括高吞吐量真空传送模块的半导体工具的一个例子。在图9所示的半导体加工工具52可被用于处理衬底,例如任何尺寸的半导体晶片,包括300mm直径的半导体晶片和450mm直径的半导体晶片。真空传送模块58被连接到装载锁56和处理模块54。虽然只描绘了一个处理模块,但是根据多种实施方案,可以存在与真空传送模块58连接的任何数目的处理模块。处理模块的实例可以包括沉积室、蚀刻室以及类似物。真空传送模块58包含真空传送模块(VTM)机械手,该机械手包括双机械手臂部66和连接到每个机械手臂部66的双范德华基端部执行器12。两个端部执行器12显示为被半导体晶片10覆盖。处理模块54包含多个晶片支撑件70。图9的真空传送模块58被配置为在装载锁56和处理模块54之间传送衬底。装载锁56可以被连接到包括大气压(ATM)机械手的大气传送模块(未示出),大气压(ATM)机械手进而可以连接到晶片存储位置,例如一个或多个前段开口片盒(FOUP)。晶片从FOUP到处理模块54进行处理的路径的示例给出如下:
1—ATM机械手从FOUP拾取
2—ATM机械手移动到装载锁
3—ATM机械手在装载锁放置 4一装载锁抽空
5—VTM机械手从装载锁拾取
6—VTM机械手移动到处理模块
7—VTM机械手在处理模块放置
经处理的晶片从处理模块54到FOUP的路径在实例中给出如下:
I' -VTM机械手从处理模块拾取 2’ -VTM机械手移动到装载锁 3’ -VTM机械手在装载锁放置 4’ 一装载锁通风/冷却 5’ —ATM机械手从装载锁拾取 6’ —ATM机械手移动到FOUP 7’ —ATM机械手在FOUP放置
[0076]对于移动步骤2,2’,6和6’中的每个的定时受最大摩擦系数限制。例如,最大加速度和减速度可以被限制为基于所述端部执行器的摩擦系数的值,使用安全系数5,以使得步骤中的最大加速度不超过最大允许加速度的1/5。而真空致动端部执行器可以增加ATM机械手步骤2和6’的加速度,真空致动不能用于步骤2’和6的VTM机械手。本文所公开的范德华基端部执行器使这些步骤加速度显著更高。此外,本文所公开的范德华基端部执行器可以使用没有致动的无源系统来实现ATM机械手步骤2和6’的高加速度。在一些实施方案中,可以使用至少0.5g、至少lg、至少2g、或至少3g的加速度。
[0077]所述的半导体处理工具52还可以包括用于控制半导体处理工具52的工艺条件和硬件状态的控制器。图10示出了控制系统的示例的方框图。应该理解的是,也可以使用其它的方案和布置。在一些实施方示中,控制器53 (其可以包括一个或更多个物理或逻辑控制器)控制处理工具的操作的部分或全部。用于执行适当的控制操作的指令在处理器上执行。这些指令可以存储在与控制器相关联的存储器设备,或者它们可以通过网络提供。在某些实施方案中,控制器执行系统控制软件。
[0078]举例来说,控制器可控制从装置外部接收晶片、拾取和放置晶片和/或晶片从一个位置到另一个位置的传送。控制器53可以包括一个或多个控制软件59、一个或多个存储设备57和一个或多个处理器59。处理器59可以包括CPU或计算机、模拟和/或数字输入/输出连接、步进电机控制器板等。
[0079]在一些实施方式中,控制器53控制真空传递模块58的所有活动。在一些实施方式中,控制器53是控制处理工具52的所有活动的系统控制器。在一些实施方式中,控制器53执行存储在存储设备57中并在处理器59上执行的机器可读的控制软件59,使得装置将执行根据本发明的实施方式所述的方法。替代地,控制逻辑可以被硬编码在控制器中。专用集成电路、可编程逻辑器件(例如,现场可编程门阵列、或FPGA)等可用于这些目的。在下面的讨论中,无论“软件”在什么情况下使用,在功能上相当的硬编码逻辑可以取代“软件”来使用。术语“代码”可以指软件或硬编码逻辑。
[0080]控制软件59可以包括用于控制以下事项的指令:拾取和位置移动、阀门和门的打开、机械手的包括旋转运动的运动、机械手的包括垂直、θ (旋转)和x-y方向运动的运动的时序;机械手臂部的加速和减速;衬底支座、卡盘和/或基座的定位;以及半导体处理工具的特定传送过程用途的其他参数。控制软件可以以任何合适的方式进行配置。例如,各种处理工具组件子程序或控制的对象可以被写入,以控制用于执行各种处理工具的处理的处理工具部件的操作。控制软件59可以以任何合适的计算机可读编程语言编码。
[0081]在一些实施方式中,控制软件59可以包括用于控制上述的各种参数的输入/输出控制(1C)测序指令。例如,传送过程的每个阶段可以包括由控制器53执行的一个或多个指令。在一些实施方式中,可以采用与控制器53相关的存储在大容量存储设备57上的其它的计算机软件和/或程序。用于此目的的程序或程序段的实例包括衬底定位程序、机械手控制程序、处理模块门或阀门定时程序以及装载锁门或阀门定时程序。
[0082]在图10所示的例子中,控制器53可以发送命令给处理模块控制器63和64,处理模块控制器63和64经由开关68控制处理模块PMl和P
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