衬底运送器的制造方法
【专利说明】衬底运送器
[0001]相关申请的交叉引用
本申请是2013年1月22日提交的美国临时专利申请N0.61/755，156的非临时申请，并且本申请要求其优先权，该申请的公开内容通过弓I用而整体地结合在本文中。
技术领域
[0002]公开的实施例的各方面大体涉及衬底运送器，并且更特别地，涉及衬底载体和它们的工具接口(一个或多个)。
【背景技术】
[0003]诸如半导体晶片的衬底大体承载在工具之间，并且存放在某种形式的载体中，使得衬底不暴露于半导体工厂中的不受控制的周围环境，并且得到保护免受污染物的影响。大体上，所使用的载体保持处于大气压力和大气化学性质，以便将衬底运送到各种处理装备。其它衬底运送器解决方案包括可填充有惰性气体(诸如氮)的载体，但这些载体最终可使晶片暴露于污染，因为它们未密闭地密封，而且载体的内部空间可暴露于处理装备上的不受控制的环境。传统载体由可吸收水分和氧的材料构建而成，而且在水分或氧是污染物的情况下，在晶片运送或存放期间的载体内部环境很可能会导致晶片被污染。即使在传统载体填充有惰性气体的情况下，载体内部的水浓度可升高，因为水分从内部载体表面进入惰性气体空间，而且这个水可污染晶片表面。注意到对于一些工艺，在从一个工具运送到下一个工具时，衬底暴露于诸如水分、氧和空气携带的颗粒的任何类型的污染物是不合需要的。
【附图说明】
[0004]在结合附图得到的以下描述中说明公开的实施例的前述方面和其它特征，其中: 图1A-1D是根据公开的实施例的各方面的处理工具的示意图；
图2A-2E是根据公开的实施例的各方面的处理工具的一部分的示意图；
图3A-3D是根据公开的实施例的各方面的衬底载体的示意图；
图4A-4B是根据公开的实施例的各方面的载体的一部分的示意图；
图5A-5C是根据公开的实施例的各方面的处理工具的一部分的示意图；
图6A和6B是根据公开的实施例的各方面的处理工具的一部分的示意图；
图7是根据公开的实施例的各方面的处理工具的一部分的示意图；
图8A-8D是根据公开的实施例的各方面的处理工具的一部分的示意图；
图9A-9F是根据公开的实施例的各方面的处理工具的一部分的示意图；
图10是根据公开的实施例的各方面的流程图；
图11-30是根据公开的实施例的各方面的处理工具的示意图；
图31和32是根据公开的实施例的各方面的处理工具的示意图；
图33和34是根据公开的实施例的各方面的处理工具的一部分的示意图； 图35A和35B是根据公开的实施例的各方面的处理工具的一部分的示意图；
图36是根据公开的实施例的各方面的流程图；
图37是根据公开的实施例的各方面的生产设施的示意图；
图38A和38B是根据公开的实施例的各方面的处理工具的一部分的示意图；以及图39和40是根据公开的实施例的各方面的流程图。
【具体实施方式】
[0005]虽然将参照附图来描述公开的实施例的各方面，但应当理解的是，公开的实施例的各方面可体现为许多形式。另外，可使用任何适当大小、形状或类型的元件或材料。
[0006]参照图1A-1D，显示了结合公开的实施例的各方面的衬底处理设备或工具的示意图，如本文进一步公开的那样。
[0007]参照图1A和1B，显示了根据公开的实施例的各方面的处理设备，诸如例如半导体工具站1090。虽然在图中显示了半导体工具，但本文描述的公开的实施例的各方面可应用于采用机器人操纵器的任何工具站或应用。在此示例中，工具1090显示为群集工具，但公开的实施例的各方面可应用于任何适当的工具站，诸如例如线性工具站，诸如图1C和1D中显不，以及在2006年5月26日提交的名称为“Linearly Distributed SemiconductorWorkpiece Processing Tool (线性分布式半导体工件处理工具)”的美国专利申请N0.11/442,511中描述的那样，该申请的公开内容通过引用而整体地结合在本文中。工具站1090大体包括气氛前端1000、真空加载锁1010和真空后端1020。在其它方面，工具站可具有任何适当的构造。前端1000、加载锁1010和后端1020中的各个的构件可连接到控制器1091上，控制器1091可为任何适当的控制架构的一部分，诸如例如，群集架构控制器。控制系统可为闭环控制器，其具有主控制器、群集控制器和自治远程控制器，诸如2005年7月11日提交的名称为“Scalable Mot1n Control System(可缩放的运动控制系统)”的美国专利申请N0.11/178,615中公开的那些，该申请的公开内容通过引用而整体地结合在本文中。在其它方面，可使用任何适当的控制器和/或控制系统。
[0008]要注意的是，工具模块中的一个或多个可包括用于在工具中转移工件(一个或多个)的工件运送器或机器人。
[0009]在公开的实施例的各方面，前端1000大体包括加载端口模块1005和微环境1060，诸如例如微环境/装备前端模块(EFEM)。加载端口模块1005可为开箱器/装箱器与工具标准(BOLTS)接口，其符合关于300mm的加载端口、前开口或底部开口的箱子/吊舱(pod)和盒子的SEMI标准E15.1、Ε47.1、Ε62、Ε19.5或Ε1.9。在其它方面，加载端口模块和工具的其它构件如本文描述的那样可构造成与200mm、300mm或450mm的晶片或任何其它适当大小和形状的衬底(诸如例如更大或更小的晶片、长方形或正方形晶片，或者用于平板显示器的平板、发光二极管或太阳能电池阵列)交接，或者以别的方式对其进行操作。在其它方面，工具的构件(包括例如衬底运送器)如本文描述的那样，可构造成搬运来自本文描述的制造半导体工艺中的任何一种或多种的热晶片。虽然图1A中显示了两个加载端口模块，但在其它方面，可将任何适当数量的加载端口模块结合到前端1000中。加载端口模块1005可构造成接收来自架空运送系统、自引导车辆、人引导车辆、轨道引导车辆或者任何其它适当的运送方法的衬底载体或盒1050。加载端口模块1005可通过加载端口 1040与微环境1060交接。加载端口 1040可允许衬底在衬底盒1050和微环境1060之间传送。微环境1060大体包括转移机器人1013。在公开的实施例的一方面，机器人1013可为轨道安装式机器人，诸如例如美国专利6，002, 840中描述的那个，该专利的公开内容通过引用而整体地结合在本文中。微环境1060可提供受控清洁区，以在多个加载端口模块之间转移衬底。
[0010]真空加载锁1010可位于微环境1060和后端1020之间且与它们连接。加载锁1010大体包括气氛和真空槽阀。槽阀可提供环境隔离，环境隔离用来在从气氛前端加载衬底之后排空加载锁，以及用来在排空锁的诸如氮的惰性气体时在转移腔室中保持真空。要注意的是，本文所使用的用语排空对应于从通过排出气体(例如通过打开阀，或者通过将气体栗出空间)来完成移除的空间中移除气体。在一方面，在排空期间，可更换气体(例如吹扫)，以便在该空间内保持预定压力，或者可不更换气体，或者仅部分地更换，使得在该空间内形成真空。加载锁1010还可包括对准器1011，以使衬底的基准对准用于处理的期望位置。在其它方面，真空加载锁可位于处理设备的任何适当位置上，并且具有任何适当的构造。
[0011]真空后端1020大体包括转移腔室1025、一个或多个处理站(一个或多个)1030和转移机器人1014。将在下面描述转移机器人1014，而且它可位于转移腔室1025内，以在加载锁1010和各种处理站1030之间运送衬底。处理站1030可通过各种淀积、蚀刻或其它类型的工艺对衬底进行操作，以在衬底上形成电路或其它期望结构。典型的工艺包括但不限于使用真空的薄膜工艺，诸如等离子蚀刻或其它蚀刻工艺、化学蒸气淀积(CVD)、等离子蒸气淀积(PVD)、注入(诸如离子注入)、计量、快速热处理(RTP)、干带原子层淀积(ALD)、氧化/扩散、形成氮化物、真空平版印刷、取向生长(EPI)、引线接合器和蒸发或其它使用真空压力的薄膜工艺。处理站1030连接到转移腔室1025上，以允许衬底从转移腔室1025传送到处理站1030，并且反之亦然。
[0012]现在参照图1C，显示了线性衬底处理系统2010的示意性平面图，其中，工具接口区段2012安装到转移腔室模块3018上，使得接口区段2012大体面向(例如向内)转移腔室3018的纵向轴线X，但相对于其偏移开。转移腔室模块3018可通过将其它转移腔室模块3018A、30181、3018J附连到接口 2050、2060、2070上而沿任何适当的方向延伸，如在之前通过引用而结合在本文的美国专利申请N0.11/442,511中描述的那样。各个转移腔室模块3018、3019A、30181、3018J包括衬底运送器2080，以在处理系统2010中运送衬底，以及将衬底传送到例如处理模块PM中，以及从其中传送出。如可认识到的那样，各个腔室模块可能能够保持隔开的、受控制或密封的气氛(例如N2、清洁干燥空气、真空)。
[0013]参照图1D，显示了诸如可沿着线性转移腔室416的纵向轴线X得到的示例性处理工具410的示意性立视图。在一方面，如图1D中显示的那样，工具接口区段12可代表性地连接到转移腔室416上。在这方面，接口区段12可限定工具转移腔室416的一个端部。如在图1D中看到的那样，转移腔室416可具有例如在与接口区段12相反的端部处的另一个工件进入/离开站412。在其它方面，可在诸如工具转移腔室416的端部之间提供用于插入工件/从转移腔室中移除工件的其它进入/离开站。在公开的实施例的一方面，接口区段12和进入/离开站412可允许加载工件，以及从工具上卸下工件。在其它方面，可从一端将工件加载到工具中，以及从另一端移除工件。在一方面，转移腔室416可具有一个或多个转移腔室模块(一个或多个)18B、181各个腔室模块可能能够保持隔开的、受控制或密封的气氛(例如N2、清洁干燥空气、真空)。如前面注意到的那样，转移腔室模块18B、181、加载锁模块56A、56B和形成图1D中显示的转移腔室416的工件站的构造/布置仅是示例性，而在其它方面，转移腔室可具有设置成任何期望的模块化布置的更多或更少的模块。在一方面，站412可为加载锁。在其它方面，加载锁模块可位于端部进入/离开站(类似于站412)之间，或者邻近的转移腔室模块(类似于模块18i)可构造成起加载锁的作用。如也在前面注意的那样，转移腔室模块18B、18i具有位于其中的一个或多个对应的运送设备26B、261相应的转移腔室模块18B、18i的运送设备26B、26i可协作，以在转移腔室中提供线性分布式工件运送系统420。在其它方面，转移腔室模块18B可构造成允许任何适当的运送小车(未显示)沿着线性转移腔室416的长度的至少一部分在转移腔室模块18B之间行进。如可认识到的那样，运送小车900可包括安装到其上的任何适当的运送设备，并且基本类似于本文描述的那些运送设备。如图1D中显示的那样，在一方面，运送设备26B的臂可布置成提供所谓的快速交换布置，从而允许运送器从选取/放置位置迅速交换晶片，如也将在下面更详细地描述的那样。运送臂26B可具有适当的驱动器区段，以从比传统驱动器系统简化的驱动器系统对各个臂提供三个(3)(例如围绕台肩和肘关节的独立旋转，以及Z轴线运动)自由度。在其它方面，驱动器区段可对臂提供超过或不到三个自由度。如在图1D中看到的那样，在一方面，模块56A、56、30i可有空隙地位于转移腔室模块18B、18i之间，而且可限定适当的处理模块、加载锁(一个或多个)、缓冲站(一个或多个)、计量站(一个或多个)或任何其它期望的站(一个或多个)。例如空隙模块，诸如加载锁56A、56和工件站30?可各自具有固定工件支持件/搁架56S、56S1、56S2、30S1、30S2，它们可与运送臂协作，以实现使工件沿着转移腔室的线性轴线X运送通过转移腔室的长度。以示例的方式，可通过接口区段12将工件(一个或多个)加载到转移腔室416中。工件(一个或多个)可通过接口区段的运送臂15定位在加载锁模块56A的支持件(一个或多个)上。加载锁模块56A中的工件(一个或多个)可通过模块18B中的运送臂26B在加载锁模块56A和加载锁模块56之间移动，而且通过移动臂26i (模块18i中)以类似且连续的方式在加载锁56和工件站30i之间，并且通过模块18i中的臂26i在站30i和站412之间移动。这个工艺可在整体上或部分地反过来，以沿相反的方向移动工件(一个或多个)。因而，在一方面，工件可沿任何方向沿着轴线X移动，以及沿着转移腔室移动到任何位置，而且可加载到与转移腔室连通的任何期望模块中(进行处理或其它)，以及从任何期望模块中卸下工件。在其它方面，可不在转移腔室模块18B、18i之间提供具有静态工件支持件或搁架的空隙转移腔室模块。在公开的实施例的这样的方面，邻近的转移腔室模块的运送臂可将工件从端部执行器或一个运送臂直接(或者通过使用缓冲站)传送到另一个运送臂的端部执行器，以移动工件通过转移腔室。处理站模块可通过各种淀积、蚀刻或其它类型的工艺对衬底起作用，以在衬底上形成电路或其它期望的结构。处理站模块连接到转移腔室模块上，以允许衬底从转移腔室传送到处理站，并且反之亦然。具有与图1D中描绘的处理设备类似的一般特征的处理工具的适当示例在之前通过引用而整体地结合的美国专利申请N0.11/442,511中有描述。
[0014]现在参照图2A-2E，示出处理工具200 (例如诸如上面描述的那些处理工具)的一部分。处理工具200可包括受控环境接口模块201 (在本文称为“接口模块”)、转移腔室202、加载锁203和加载端口模块204。加载端口模块可为任何适当的加载端口模块，诸如在美国专利申请 N0.6641348、Νο.6501070、Νο.6815661、Νο.6784418、N0.6765222、Νο.6281516和2005年7月11日提交的美国专利申请N0.11/178,836(美国公开N0.2007/0009345)中描述的那些，它们的公开内容通过引用而整体地结合在本文中。在一方面，加载端口模块可构造成支持和联接到前部开口统一吊舱(F0UP)、标准机械接口(SMIF)箱，或者构造成如上面描述的那样保持任何适当大小和形状的衬底(一个或多个)的任何其它适当的便携式衬底转移/存储容器211。
[0015]转移腔室202可为构造成保持任何适当的内部气氛的任何适当的转移腔室。在一方面，转移腔室202可构造成在腔室内保持真空，其中，衬底转移/存储容器211也构造成在其中保持真空，并且基本直接与转移腔室202的真空环境交接。在其它方面，转移腔室202可构造成使在转移腔室202内的气氛在例如气氛环境和真空环境之间循环。转移腔室202可包括一个或多个可密封开口 202S，以将转移腔室联接到任何适当的半导体处理模块，诸如例如接口模块201、另一个转移腔室、加载锁203和/或加载端口模块204。转移腔室202还可包括任何适当的衬底运送器，诸如衬底运送器202T，以在联接到转移腔室202上的一个或多个衬底处理模块之间运送衬底。在一方面，衬底运送器202T可为选择性顺从关节式机器人臂(SCARA)，其具有例如至少一个上臂202TU、至少一个前臂202TF和构造成保持至少一个衬底220的至少一个衬底保持器或端部执行器202TE。在其它方面，衬底运送器可为青蛙腿式臂、双对称运送臂、滑动连杆运送臂、不等连杆衬底运送器臂，或者构造成将一个或多个衬底从一个衬底保持位置运送到另一个衬底保持位置的任何其它适当的运送器。
[0016]加载锁203可为构造成使加载锁的内部环境在任何两个环境(诸如例如转移腔室202的内部环境和联接到加载锁203上的处理模块(未显示)或另一个转移腔室(未显示))之间循环的任何适当的加载锁。如可认识到的那样，加载锁可包括一个或多个可密封开口 203S，其构造成以类似于上面描述的方式将加载锁203联接到任何适当的衬底处理模块上。
[0017]还参照图5A-8C，接口模块201可构造成与任何适当的衬底载体交接，诸如受控环境衬底吊舱210(在本文称为“衬底吊舱”)，这将在下面更详细地描述。接口模块201可包括如将在下面描述的那样，与衬底吊舱210对接、打开和关闭衬底吊舱210的特征。要注意的是，虽然衬底吊舱210被示为底部开口吊舱，并且接口模块201被显示为构造成打开和关闭底部开口吊舱，但在其它方面，吊舱可为包括本文描述的特征的前部/侧部开口吊舱或顶部开口吊舱，而且接口模块可适当地构造成(且包括本文描述的特征)打开和关闭吊舱。接口模块201可包括框架，其具有形成一个或多个内部腔室的壳体201H。要注意的是，虽然接口模块201被显示为单衬底吊舱接口模块，但在其它方面，如将在下面描述的那样，接口模块可为多端口接口模块，其可具有用于各个吊舱接口端口的公共的内部腔室或用于各个吊舱接口端口的单独内部腔室。在一方面，内部腔室可为真空腔室，但在其它方面，内部腔室可构造成保持任何适当的环境。壳体可包括构造成将接口模块201联接到其它半导体处理模块上的一个或多个可密封开口 201S(诸如本文描述的那些)，以及/或者用于允许在视觉上检查壳体201H的内部的一个或多个观察孔201VP。如可认识到的那样，壳体201H和本文描述的其它半导体处理模块可在壳体201H的单个侧部上具有成沿竖向堆叠和/或水平的并排布置的多个开口，以将任何适当数量的处理模块联接到壳体201H上，以及允许有将接口模块结合到多个装备构造的灵活性。
[0018]在一方面，接口模块201包括可构造成打开衬底吊舱210的端口板209和升降机730。升降机730可联接到端口板209的至少一部分上(诸如例如接口模块门209D)，以沿例如箭头799的方向移动接口模块门209D，以打开和关闭衬底吊舱210。升降机可包括任何适当的线性促动器530A，其可按任何适当的方式(诸如通过波纹管730B)与壳体201H的内部隔开，以基本防止微粒和有机污染物进入壳体201H的内部。在一方面，接口模块门209D可包括可相对于彼此移动的吊舱接口 209DP和升降机接口 209DE。例如，吊舱接口 209DP可按任何适当的方式与升降机接口 209DE保持间隔开的关系，诸如通过弹性部件752。升降机730可联接到吊舱接口