晶片处理系统及制造晶片的方法

专利名称：晶片处理系统及制造晶片的方法
技术领域：
本发明必定涉及晶片制造，尤其涉及用于晶片制造的通用加工 工具中的才莫块系统。
背景技术：
晶片过去是成批处理的。例如， 一批晶片在箱中经过处理步骤。 之后，从装置中移除它们，进而该装置循环用于下一批次。循环涉 及延迟和费用，这是因为一旦处理室打开并且暴露于大气条件中的 话，在下一批次能够;陂循环或者通过系统处理之前需要进^f亍抽空
(pump down )。然后该批次才能4皮运载通过下一工艺步骤。几年后， 批系统(batch system )发展成单一晶片处理单元。这些发展的历史 在美国专利4,756,815中有描述，该专利还描述了以单个晶片才莫式 而不是成批模式工作的溅射涂覆系统。实际上，在单个晶片上工作 所产生的价值使得，从成批处理变为单个晶片处理经济且可靠。现 今典型的是将处理室成串地设置在中心晶片处理系统周围并将晶 片从中心区域转移到用于进行处理的处理室中，进而返回该中心区 域，在该中心区域，晶片或许被运载到聚集地设置在中心区域四周 的另一室，用于进一步处理。这些i殳备可以包4舌额外步艰《。例如， U.S. 4,756,815所述的设备的实例还包括除賊射之外的加热和/或冷 却步骤。然而，这些处理组合趋向于与设备的主要或关键步骤相关， 其中，加热和/或冷却步骤对装置中执行的'减射步骤进行了补充。
US 5,186,718和5,855,681中描述了专用装置的实例。因为通常用于 现今工业中的这些设备趋向于是单一功能单元，即，它们执行賊射
或物理汽相沉积，或者它们"^M于^^学汽相沉积(VCD)、或蚀刻、 或离子注入等，所以制造者被迫购买用于各工艺步骤的单独设备， 以便用于制造最终的半导体器件。由于晶片转移以及晶片在从设备 到设备的过程中的其它与晶片处理有关的操作，产生了对于超净清 洁室的需求，并且这种需求加上在该清洁室中操作的多种机器或工 具所占用的4艮大的占用面积进 一 步地增加了对于昂贵专用工具的 需求，这进而又增加了在晶片制造领域的制造费用。Applied Materials,例如，半导体制造设备的主要制造商在其网站的Product Overview中列举了 10多种不同才几器。各机器的目的在于用在生产 线上，该生产线的各单元用来实施不同处理。另外，这些单元每套 将花掉几百万美圆，并且不必说还有其它的半导体制造设备的制造 商，它们提供也用于制造线上的用于处理晶片的不同工艺的其它i殳 备。现今建造新的生产线可能花费二十多亿美圆，这对于任何企业 都是重大投资。
通常，现今使用的单个晶片处理系统基于将处理室成串地i殳置 在中心晶片处理系统周围。象讨i仑的一样，该系统在利用制造i也面 (manufacturing floor )上的空间效率4氐，尤其在清洁室中。在实双L 处理晶片的目标中的j氐岁文率还在于，在这些单元中，与处理子系乡克 相对的晶片搬运子系统占系统的50%以上，其占地面积也是同样。 另外，在装置搬运部分中的晶片通常使用机器人来处理而且机器人 会妨碍系统的净生产量。而且从生产率观点看，晶片从一个室到达 另 一 个室的顺序不是理想的。而且还存在对于增加处理工位的限 制。 一方面，这可能由于中心部4立上的开口lt量，而另一方面，这 可能由于在该中心区段周围的物理空间的限制。相关室趋向于4皮此 独立动作的这个事实，使得它们难以共享诸如泵、质量流控制器、 或者能量发生器的辅助部件。而且因为所有的室都连于中心隔室， 因而有交叉污染的实际危险，乂人而需要对可以结合到单一工具的处 理步骤数量进行限制。

发明内容
所述的本发明解决了这些问题。其减小了晶片传送子系统所需 的空间，,人而^f吏其不会占据处理子系统所占的之外的其它物理地面 空间或占地面积。实际上，晶片拍i运才几构处于处理工位通常所占才居 的空间内。该系统包:fe多个室，并且晶片是,人一室向另一室以串-并耳关方式转移，这在后面将会详细描述。在起初位置，例如在晶片
进入装载锁(load lock)位置，晶片和支撑卡盘结合在一起，并且 晶片行进通过该系统，回到卡盘适当位置处的装载锁。这具有的效 果是，降低成本以及防止薄基片处理中呈现损坏。晶片在室间的传 送以串联和并联方式进行，在串联意义上，晶片从一处理室传递到 下一个相邻的处理室，在并写关意义上，通过爿夺所有晶片一次i也乂人室 移动到室使得在一排室中的所有晶片同时移动，同时晶片在室之间 的转移不会以其它方式发生。此外，室处理时间对每个室是相同的。 另外，装置可以;故构造成用于相同处理，或用于多于单个处理的处 理，或用于隔离室以完全隔离操作处理。而且还能够获得分享诸如 泵的辅助设备以及多个室间的气体供应的好处，并且这些单元可以 同时或分别用于多个室中。还能够建立系统，从而在各处理室之间 分享电力供应、气体控制。例如，该设备能够仅进行溅射或物理汽 相沉积，或诸如4叉化学汽相沉积，^f又蚀刻，4叉金属化，^f又离子注入 等的其它处理，或者所有这些处理同时在同一系统的同一才匡架上。 这些处理可以具有独立支撑或者具有基于共享i殳置的支撑。该"i殳备
可以具有用于单个处J里的多个室，并且这些室可以一个4妄一个或者 在中间间隔有其它4喿作。这都可以在没有晶片或处理室污染的情况 下荻得。室可以利用室之间的阀彼此隔开，该阀在晶片离开室时或 者另 一个晶片进入时进行动作。还可以供给晶片使其连续通过顺序 的室，并且通过控制用于装置的中心控制系统的压力，在系统的处 理步骤之间，通过4交少抽空，在后续室中获得4交低真空。在没有后 续限制的情况下，还可以增加室，以便于进行额外的处理。对拓展
的限制趋向于是在装置的整个长度方面。其实， 一些观点是需要考 虑第二设备。
尽管本发明整个描述的重点会是通过所述各种工艺对待处理 晶片进行处理，应该理解，这照样能在其它基板上实施，例如切割
晶片，带载切割晶片(diced wafers on tape )、带载整体晶片(whole wafers on tape )、光盘、平^反显示屏(flat panel )、以及太阳能电;也，
还有其它这样的薄基4反层。因而，虽然以晶片的名义描述，应该理 解，根据本发明，其它这些基板中的任何一个可代替此晶片来进行 处理。


为了更好地理解本发明，参照结合于作为参考的附图，附图中
图1是根据本发明的20工位系统的示意图。
图2是示出了系统的室的图1的20工位系统的示意性俯3见图。
图3是才艮据本发明的示例性四工位系统的示意图。
图4A-4J是四工位系统的操作的示例。
图5是溅射工位的示意图。
图6是賊射室的断面图。
图7是将晶片升入处理工位的示意性示图，例如，可以是金属 化室。
图8A、 8B和8C示意性示出了盘状拍殳运才几构。图9是穿梭(shuttle)室的示意性示图。
具体实施例方式
现参照图l，其示出了 20工位系统，作为本发明实施例的实例。 虽然在这个图中，示出了特定凄t量的工位，-f旦应该理解，本发明可 以应用在才艮据安装需要而具有或多或少工位的系统中。并且左侧和 右侧示出不同的工位(该左侧和右侧在图中分别出现在后方或前 方)。然而，可以不同于所示的情况来选4奪工4立，并且该单元将才艮 据其预期目而发挥作用。在图中，11表示20工位系统。系统12的 前端是装载锁13所处的i也方。在相对端是4黄向室(传，lr室)15以 及用于处理室的电源16、传送系统、和系统的其它才几构。在该图中， 同样出现的处理才莫块17沿着从前端12看的左侧而出现。虽然4叉有 几个标注了凄t字，^f旦整个侧部可以再次才艮据客户需要而包括相同的 处理模块，如在该图中所示。在另一侧部，示出了不同组的处理才莫 块18。在此，又一次示出了同样出现的模块，并且仅仅一些标有数 字18。然而，它们可以全包4舌同才羊类型的才莫块，因此可以用于同才羊 形式的处理，或者它们可包括用于不同处理步骤的不同模块，这又 取决于客户对安装的要求。在该图中，示出的处理模块仅仅是为了 示例目的的。其实，处理才莫块17是可用于賊射清洗或々虫刻的才莫块 的典型〗戈表。可以看到，用在才莫块中的气体室19定位在各溅射或 清洗处理室17的上方。所示的处理才莫块18作为典型的物理汽相沉^ 积处理才莫块。然而，应该理解，这些示图仅4又打算作为代表，并4又 ^又为了示例的目的，并且取决于每个用户，可以或并有可能将用于 其它处理的模块包括到系统中。系统中的模块也可以由使用者不时 地用其它才莫块^,换，以改变系统中的处理配置。
在才喿作过程中，晶片会在位于前端12的装载锁13处进入系统。 这也在本说明书的其它图中示出了。在此，晶片乂人大气条件移入真 空环境中。晶片冲妻下来移动到处理室17,在此，它将^f皮清洗、刻蚀
以及经受其它所期望的处理。它将从室到室有规则地移动，直至它
到达转移室15 ，在转移室，晶片沿此新路径/人用于处理的一4亍进3各 径(左侧)移动到用于处理的其它行进路径(右侧)。这样，在进 入系统ll后，晶片会移动穿过处理室17，根据系统的说明，例如， 该处理室17可再次才艮才居客户要求而包4舌溅射;冗积子系统或类4以处 理子系统。然后，晶片在传專餘室(shuttle chamber) 15中转移，并 沿系乡克其它路4圣返回且通过处5里室18，例如，在该处J里室18中， 晶片经过沉积处理，诸如(例如)物理汽相沉积、离子注入、或例 如化学汽相沉积。然后，它将移入预装载锁室9，为进入装载锁13 做准备，从装载锁13处，该晶片将退出系统。电源子系统16提供 系统11各个室的才喿作所需的以及将晶片移入并穿过系统所需的电 力。控制盒14 (在本图中仅仅有一些被标注了 )提供了邻接室中的 操作，包括控制在室中所进行的处理的各种参数以及室中的真空条 件、晶片的移动等等，而且连接至电脑控制器24并由其操控。
现参照图2，晶片在前端12-皮装载(通常将^f吏用相同^:字来确 定元件)。晶片可从晶片盒中被放入系统11,该晶片盒被置放在如 29所表示的位置处。然后，晶片一个接一个地被供给到系统中。新 晶片在前端12进入并且被移入装载锁13,接下来，它顺序地通过 处理室17。简单起见，将整个左侧室(本图中如上面线所示出的室) 看成用于同一类处理的同一类型的室，并且每个都用17标识。晶 片/人前端12移动穿过室17并最后到达横向室(传输室)15，在该 4黄向室中，晶片从系统的左侧向右侧(如本图中下排所示的室)移 动。再次为使说明简单，右侧的室(本图中下部位置)全都由18 指示，但是应该理解，假如使用者需要的话，各室可以支持不同的 处理。无i仑如^T，晶片在沿左侧的室17 (图2中上^t非所示的)移动 后，通过穿过冲黄向或穿才炎转移室15而移动到系统11的右侧(图2 中下排所示的)的室。然后晶片返回顺序地穿过由18指示的室， 到达预装载锁室9，在该预装载锁室处，该晶片停留直到它转移到
装载锁13中。当晶片移出装载锁13并通过进入系统左侧室或由17 指示的室而移入系统时，发生该转移。此时，装载锁是空的，进而 晶片乂人预装载锁室9进入装载锁13，并进而在前端12退出才几器， 且从真空到大气中。这时，新晶片可以并确实地进入装载锁13，进 而进入处理室中。室17和18的^各径是并排的，/人而本系统的占地 面积基本不大于室自身的占地面积。以下材料将描述晶片的传送， 其中该传送通常发生在处理室、传输室、以及装载锁的占地面积中。 在该图某些位置处所包括的箭头表示该循环中晶片在那个位置处 的牙多^力方向。
图3示出了四工位系统的示意图。由于这样或那样的原因，一 些用户可能希望系统处理有限的晶片工艺，因而本图在理解小尺寸 系统的才喿作方面是有用的。然而重要的是，该系统也示出了大系统 的基本上所有的关键部件以及传送路径，从而也能够更完全地理解 大系统，并且与讨i仑專交大单元(unit)所涉及的情况相比，其复杂 性确实4交小。在图3中，前端部用12表示。2(M气表蚀刻处理室而 21代表賊射清洗处理室。22代表物理汽相沉积室而23包括废气口 。 入气口可以临近废气口 23而定位。这些口独立地连接于各个气盒 25。 13代表装载锁而15代表穿梭或横向室。27代表真空泵。该泵 用于在装载锁13中抽真空。处理器电源16示出在系统的后部并处 于转移一发子15下方，并且计算才几容纳在示为24的隔间里。
图4A-J (在组A-J中，'T，被省略了 )示出了晶片的经过系统 的按步骤的移动。应该理解，在这一组图中， 一组晶片同时移动， 但不是所有的都同时移动。当对这些图进行描述时，将对此进行讨 论。
在图4A中，示出了四工位系统，其中，所示出的晶片占据了 装载锁13、处J里室26、以及处理室27、 28、 30。 A匕图中还示出了 前端12。用于将晶片。畏入系统的结构在本领域中 >知为FOUP。它
4戈表前开口结合部件(l"rontQpeningunified』art),其包4舌夕卜壳，晶 片容纳在该外壳中并且在等待进入处理^操作的同时保持清洁。该单 元也可包括喂入机构(在本实例中就是这样的)，以将晶片放入系 统中进行处理，而且在处理后将晶片从系统中取出以暂时存储。晶 片盒29^皮置》文在该前端结构或FOUP 31中，其中晶片处于水平^f立 置。然后，晶片一片一片地,人盒中由小片(blade) 32移出，该小 片32在盒中^fe晶片举起并且载着晶片进入装载锁隔室13中。
图4A示出了循环的开始。装载锁13中的晶片处于进入系统的 过程中。此时它处于装载锁13中系统的真空中。正在处理室26中 的晶片。实例是，室26中的晶片正在受到蚀刻处理。室27中，已 经穿过了蚀刻室的另一晶片正在净皮清洗，例如，以1更于进4亍下一步 的处理。室28中的晶片正在第一金属沉积室中^皮涂J丈金属，并且 室30中的晶片正在净皮涂J丈其它金属。
在图4B中，系统中左侧(在该图中如上^^非所示)的晶片^皮示 出为移向下一站。更确切的说，装载锁13中的晶片被示出为正在 移动进入蚀刻处理室26，并且室27中正在进4亍清洗的那一个,皮示 出为正在进入4争移才炎子15。两个未^皮处J里的晶片35、 36,皮示出为 正等待-故移动进入系统。为示例的目的将这些晶片示出在这些位置 中，其唯一原因是，通常利用FOUP或一些等效喂入装置使晶片进 入系统。室30、 28中受到处理的晶片^皮示出为是固定的。如示出 的，没有晶片出现在横向室15中。用于左侧室(本图中上部所示 的)和右侧室(30、 28)的用来进行晶片移动的系统可彼此独立地 设置。这样，右侧(下排)晶片被处理的时间可以是对于左侧(本 图上排)所i殳定的时间的两倍，或者右侧(下排)晶片可以以晶片 在该系统中— 皮处理的顺序而移动，或者可以以用户希望的4壬^f可速度 而移动，以获得用户自己选4奪或确定的最终产品。
在图4C中，装载锁13被示出为空的，这是因为曾在该室中的 晶片现已进入蚀刻室26。通常，晶片在支撑件上从室开始移动并穿 过室。晶片被置放在装载锁13中的支撑件或晶片载体上。 一旦支 撑件附着晶片，则在其行进并通过系统期间该支撑件就与晶片保持 在一起。
先前已经/人蚀刻室26中移出的晶片at匕时已移动至室27，在该 室中进4亍清洗或表面处理。已经乂人清洗室中移出的晶片此时已移动 至神黄向转移或传输室15,在该转移或传输室中，晶片从一侧转移至 另一侧，即，在该情况下，该晶片/人系统的左侧到右侧。在晶片进 入转移梭子15时，更换晶片支撑件或载体是可行的。例如，可以 进行这样的更换，以避免由于晶片移动穿过系统时支撑件在先暴露 而带来的处理室污染。然而，在晶片处理期间，通过4￡/[壬4可污染的 表面置于处理室之外而基本得以避免。在支撑系统中更换元件的主 要原因是，这些元件已经到达其使用寿命。在本图中，晶片在传输 室15中,人系统的左侧移动到系统的右侧。
在图4D中，室26、 27中的晶片正在被处理。而且，空载体 37 #1示出为,人装载室13移到可以叫估文预装载室(pre-load chamber ) 9的室中，与此同时，在系统左侧的室(在室26、 27中)中已处理 的晶片被示出为在横向转移或传输室15中从系统的左侧移向右侧。 在图4E中，空载体37已经到达预装载锁室38并且4黄向转移室15 中的晶片已经到达系统的右侧。而且，在此同时，在系统右侧(下 才非)的处理室中的晶片处理已经完成。
在图4F中，在系统右侧(下排)的晶片^L示出为处于运动中。 更确切的i兌，此时已经过了所有处理室的且在第二金属化室30中 :帔最后处理的已处理晶片一皮示出为正在移动进入预装载锁室9。在 横向转移或传输室15中已转移的晶片^皮示出为正在移动进入第一金属化室28，并且先前已经处于第一金属化室28中的晶片^皮示出 为正在移动进入第二金属化室30。
在图4G中，在横向转移或传输室15中的支撑件或载体40被 示出为正在朝向系统的左侧移动，并且在预装载锁室9的完成晶片 -陂示出为正在移动进入装载锁室13。(参见图6和9对载体40的进 一步描述)。在图4H中，在沖黄向转移或传输室15中，用于载体的 支撑件已经到达系统的左侧(在本图中示为顶部)，并且完全处理 的晶片已经完成其乂人预装载室9到装载锁室13的移动。
在图4J中，在需要填充盒体的其它晶片受到处理并进而被供 给到同 一盒体的同时，当成品晶片被放置到它将保留于其内的 FOUP内的盒体中时，成品晶片移出装载锁室13并到达FOUP的它 所放置于其上的小片上(图4A中示出)。随后将盒体移出前端12。 在晶片的完全处理之后以及在它回到盒体之后，将晶片返回盒体的 小片被用来将另 一未被处理的晶片从盒体抬起并把它喂入系统中， 以在室到室的路径上开始处理它，并将其返回盒体，作为完全处理 的晶片。这样，已阐述的且从图4A开始的循环被重复用于进入该 系统每个晶片。
图5是溅射工位21的示意图。溅射工位可以用作本发明的系 统中的处理室，以把沉积材料溅射到待处理的晶片表面上。为示例 的目的示出这才羊的工位，这是因为包4舌在系统中的具体工艺将取决 于用户予贞期的用途。因此，在#合定系统中，可以包4舌或不包4舌物理 汽相沉积处理室。如果包括，其可以非常类似于溅射工位21。在本 工^f立中示出的是溅射室52。马区动才几构53 4立于净争移室47的基部，该 驱动机构可包括磁力传动系统，该磁力传动系统包括辊子、轮子、 以及驱动电才几或等岁文装置，以驱动载体40(参见图6)，晶片在移 入该室以及之后移出该室进入下 一 室的期间停留在该载体上。标识 为49的开口用作载体进入溅射室21的入口 (或可替换地为出口 )。 在本图中向下延伸位于转移室47之下的是臂架底座41 (在图8中 更清晰地示出)，其包括「乂人底座41向下延伸的臂。该底座用于在基 本密封地处理賊射室52的过程中将晶片向上举起，其中，该溅射 室位于4黄过顶部的溅射源51与基本冲黄过底部的晶片43之间(参见 图8)。这种结构在溅射操作时将支持在溅射室中所需的条件。总体 上，这意味着，如现有技术公知的那样，保持合适真空并且将引晶 气体(seeding gas )供给到室中，以方便溅射。
图6是溅射处理室21的部分剖浮见图。载体40 4巴转移室47中 的晶片移入并移出溅射处理室21,在该溅射处理室中，晶片净皮运载 经过物理汽相沉积工艺。如所示的，载体40的中心部位在传送通 过系统期间支撑晶片。在诸如图6中所示工位的工位中，底座41 将晶片43升起离开载体40，且使得它与隔离环42紧贴接触，如图 8中更详细示出。被制成为可替换形式的罩45覆盖在进行溅射的室 的侧壁上。该罩变为涂覆有一皮賊射的物质，并且不时地被更换，以 避免室壁上的老沉积物质污染到室中新溅射的层。溅射源51 (参见 图5)置靠在溅射座架46上，从而对室进行密封。
在图7中，晶片43被示出处于抬起位置，在为了进行处理而 将晶片43定位在处理室内的过程中，该晶片升起以与隔离环42紧 密接触(图6)。该处理室可以包括溅射室，但也可以包括蚀刻、 CVD或清洗室、或系统的其它室。在晶片43之下是底座41和载体 40。通道或开口 49允许载体进入或离开转移室47。该才莫块在相对 侧上包括类似的开口 (在该图中看不见)。在这个图中还示出了升 降装置55,它对巴底座41抬到一位置，以向上按压晶片，以〗更密封 溅射室，如图8中更全面的讨论。底座41穿过中心开口 54 (在图 6中示出)，并且把晶片43从其载体40上抬起，以将晶片43放置 到室中，进而4氐靠着处理室的隔离环42而密佳t底座，如所示的和 结合图8的更全面的刮S仑。
所讨i仑的具体的处理室^U又是为了示例的目的。应该明白，作
为本领域/>知的用于半导体晶片制造的各种各样处理中的任何一 种可用于本发明的系统。
在图8A、 8B、和8C中，示出了与处理室中晶片处理相联系的 用于晶片拍《运的才几构。在图8A中示出，供系统:捧作的三个处理区 i或位于一^f立置处，在该位置处，晶片43已^亍进穿过载体40上的室 传送通道49,并到达新处理室18，进4亍处理。晶片43自身定位于 子载体或卡盘60上，该载体或卡盘又定位于载体40上。这些在图 8C中專交清晰。在优选实施例中，晶片在装载锁工位处进入系统后 附着于这样的卡盘或子载体，其中，该卡盘被提升至并附着在晶片 的位于自动初4成转移平面处载体上方的位置中。卡盘在所有处理步 骤中保持附着状态，并且当晶片与系统分离时，该卡盘在装载锁工 位与晶片分离。进而，在子载体上的晶片在载体上移动通过系统。 处于载体和卡盘下方的是底座57，该底座容纳在真空管58内，以 维持真空条件并允许底座上升到晶片进入用于处理的处理室的位 置。转移室15^皮示出为处于所示系统的处理室的端部。
在图8B中，本图中左侧两室中滞留的操作时间是，底座57已 经进入并经过载体40的开口并将晶片43 l是升到处理室18的用于 处理的位置的时间。载体40置于驱动机构53上，在本实施例中， 该驱动机构被示出作为优选磁力驱动系统(其中使用了磁力连动 4仑)。与也可用于乂人室到室传送待处理基^^反的才几器人相比，本传送 系统趋向于较不昂贵。
图8B示出了室是如何被密封以在其中进行处理操作的细节。 在图8A和图8C中，晶片43被示出为定位在静电卡盘60上。密封 件61安装在卡盘60的边缘中，并且在晶片被提升到用于处理的室 18 (参见图8B)时，室边缘62压靠并安装到密封件61中。在图 8B中，卡盘60上的晶片43S皮示为处于(所示为左手侧的)两处
理室中的4是升位置处。在图8B中的第三所示处理室18中，底座 57被示出为处于较低位置，并且真空管58延伸以保持区域密封。 图8C示出了晶片43置于载体40上的静电卡盘60上，也示出了密 封件61。在载体40之下示出了驱动才几构53的部分，其用于当晶片 移动经过系统时室到室地驱动载体。
图9示出了一黄向或传输室15。在本室中，从与一排处理室对齐 的位置到与下一排室对齐的位置，晶片在载体40中^皮移动。可以 包括定位在室间的阀，以〗吏晶片在这些室中与一4非处理室中正在进 行的处理相分开。与其它排中正在处理的相比，这可以确保在一排 中进行的处理的纯度。从一室到另一室移动的载体移动穿过槽63。 在本单元的基座中示出了驱动电机53,该驱动电才几驱动载体从一室 到另一个。在单元后部的4炎子中，两室处于高真空状态。
类似的室能够用于系统的入口和出口。在那种情况下，在左侧 的室通常将是装载锁，并且将包括晶片在进入系统后#皮》文置于其中 的室以及供晶片引入真空条件的室。在离开系统的途中，装载锁将 是晶片离开真空到达大气条件途中穿过的最后一个室。在梭子中， 在这种情况下，晶片将从室30 (例如参见图4A和4B )进入保持室 或预装载锁室(诸如图1中的室9)，进而从保持室移动到装载锁， 从此处晶片退出系统。晶片将保留在保持室或预装载锁室中直到装 载锁为空(在晶片从装载锁移入室26之后)，此时，它将移入装载 锁中的退出系统的位置。
关于所述系统的独特性在于，半导体晶片或其它基板同时移动 通过任一排装置的不同工位。进一步地，在晶片出现的间隔期间进 行的处理中，工位与临近工位之间可以不同，这是因为工位可通过 室间的阀而彼此隔绝， 一旦晶片或其它基板从室到下一室或工位移 动之后，对每个室进行密封。这样，第一工位可进行刻蚀工艺，第 二工位可进行离子注入工艺，第三工位可进行化学汽相沉积工艺，
等等，以便于执行晶片或其它基板在形成最终产品的过程中所要求 的所有处理工艺。在一些例子中，这可以包括完成同一处理的一连 串的室。这将会是这种情况，即，当室中的停留时间小于执行晶片 上所进4亍的全部处理需要的时间室时的情况。例如，如果在室中的
4f留时间i殳定成期间t而处理(例如蚀刻)需要4t，那么蚀刻可以
#:安排成在继续进入其它处理室之前顺序地在四个室中进行。 -假如 不需要顺序;也完成所有的蚀刻，那么蚀刻室可以间4悉其它室，,人而 晶片最终经过4丸4亍蚀刻的四个室。由于每个处理室均处于真空下， 所以基板从一室到其它室的移动将基本上不需要完全抽空任一室， 因为每个室均为其下一个操作进行准备。
本配置的意义在于，由于系统中可进行多个处理，因此制造者 不需要要求装置的多个不同单元。而且，通过在一体装置中包括多 种处理，消除了在用于不同处理步 -骤的分立装置之间进4亍传送的需 要。而且，因为可以进4亍所有处理的单一单元中可以完成各种处5里， 所以不会遇到以下情况中存在的延迟，该情况是，在一个机器中晶 片受到处理(例如蚀刻)，然后^v那个i殳备移动到另一才几器(比如 贼射系统)，在该溅射系统中，晶片处于库存中，这作为正常延迟 的一部分，该延迟在晶片净皮循环至受到第二处理之前有可能/人两小 时延长到更多小时。显然，假如现有工厂中使用第三处，则需要更
多的i殳备、更多的占地空间、更多的清洁室，进而在单元之间转移
晶片的延迟都记在制造过程的成本上。另外，对于一些基板有利的
是在各处理之间不暴露于大气条件下，而这也可以在本系统中获 得，但在基板装置的独立单元之间进行移动的情况下是不可能的。 利用所描述的本发明的系统克服了现有做法的这些缺点。
虽然已经示出并描述了本发明的典型实施例，《旦本领域才支术人 员可以理解，在不背离由所附权利要求限定的本发明的保护范围的
情况下，可以使用半导体层制造中常用的各种处理，并且可以对所 讨i仑的4喿作和系统才几构进行各种改变及^f务改。
权利要求
1. 一种处理系统，包括装载锁室，用于使基板进入真空环境，载体，支撑将在所述处理系统中被处理的基板，第一排室，包括第一处理室，连接于所述装载锁并与所述装载锁水平对齐，以在其室中的基板上进行处理步骤；至少第二处理室，连接于所述第一处理室并与所述第一处理室水平对齐，以在其室中的基板上进行第二处理步骤；至少第二排室，包括处理室，邻近所述第一排处理室并定位在其侧部，以进一步处理基板；至少一转移室，连接于一排处理室并在其端部与之对齐，并且连接于另一排处理室并在其端部与之对齐，以将基板从一排处理室转移到另一排处理室，以及传送系统，移动基板载体通过所述第一排处理室、通过所述转移室、然后通过所述第二排处理室，所述处理系统占据与所述排处理室及所述至少一个转移室基本相同的占地面积。
2. 根据权利要求1所述的基板处理系统，包括机械手装置，以 把基板从盒体中提起并将基板供给到所述装载锁中。
3. 根据权利要求2所述的晶片处理系统，包括所述机械手被设 置成，将晶片从所述盒体中提起并将所述晶片供给到所述装载 锁中且将已处理的晶片,人所述装载锁返回到所述盒体中。
4. 根据权利要求1所述的基板处理系统，其中，所述基板沿水平 位置纟皮传送和处理。
5. 根据权利要求3所述的晶片处理系统，其中，所述第一排室包 括将沉积材料溅射到晶片表面的室。
6. 根据权利要求3所述的晶片处理系统，其中，所述第 一排室包 括从所述晶片表面蚀刻材料的室。
7. 根据权利要求1所述的基板处理系统，其中，所述载体在其中 心区域具有孔，并且其中冲是升件移动穿过所述孔，进而提升所 述基板以进行处理。
8. 根据权利要求7所述的晶片处理系统，其中，所述基板包括晶 片，-狰电卡盘附着其表面，所述才是升件与所述表面相4妻触。
9. 根据权利要求1所述的基板处理系统，其中，阀密封所迷转移 室，从而可将与 一排室相对齐的转移室的部分保持为不同的环境。
10. 冲艮据权利要求1所述的基板处理系统，其中，所述基板在所述 第 一排室的所述处理工位中均与其它的同时移动到所述第一 排中的4安次序的下 一 个室中。
11. 根据权利要求1所述的基板处理系统，其中，所述基板在所述 第二排室的所述处理工位中全都同时地移动到所述第二排中的按次序的下 一个室中。
12. 根据权利要求10所述的晶片处理系统，其中，所述基4反包括 晶片，并且当所述传送系统将所述装载锁中的晶片移入第 一处 理室时，所述传动系统将所述第 一排室中的晶片同时顺次送往 所述4非中的下一室。
13. 根据权利要求11所述的晶片处理系统，其中，所述基板包括 晶片，并且所述传送系统将晶片^^所述第二排室中的处理室移 向预装载锁室，并同时将所述第二排室中的其它晶片移动到所 述排中按次序的下一个室中。
14. 根据权利要求10所述的基板处理系统，其中，所述第一排室 中的其它晶片被顺序移往所述排的下一室，同时基板从所述第 一排室的处理室 一皮送往传输室。
15. 根据权利要求14所述的晶片处理系统，其中，所述基板包括 晶片，并且所述传送系统将所述传输室中的晶片 一黄向传送至4妻 近所述第二排室的位置。
16. 根据权利要求1所述的基板处理系统，其中，在溅射工位的载 体中的基板在其中进行賊射操作期间被提升到密封处理室的位置。
17. 根据权利要求16所述的处理系统，其中，所述基板包括晶片， 并且通过由臂进行提升，所述晶片被升起，所述臂压在处于载 体中适当位置处的所述晶片的背面并向上延伸通过所迷载体 中的开口 ，将所述晶片的另 一表面放置在所述处理室的基部的被密封位置上。
18. 根据权利要求15所述的晶片处理系统，其中，所述传输室中 的所述晶片^皮传送到所述第二排处理室中的邻接处理室，并且 所述第二排室中的所述其它晶片均被移动至相邻的室。
19. 根据权利要求14所述的基板处理系统，其中，当所述第二排 中的基才反;故顺次送往所述相邻的处理室时，所述预装载锁工位 中的所述基板移入所述装载锁。
20. —种晶片处理系统，包^r:自动的晶片运载装置，将晶片从盒体中供给到装载锁室， 装载锁室，将晶片从大气条件下转移到真空环境中， 晶片载体，对通过处理室一皮;故入所述装载锁中的以及返 回到所述装载锁的晶片进行支撑，第一排室，包括第一处理室，附于所述装载锁并与所述装载锁水平对 齐，以在其室中的晶片上进4亍晶片处理步骤；至少第二处理室，附于所述第一处理室并与所述第一 处理室水平对齐，以在其室中的晶片上进^f亍第二处理步 骤；第二排处理室，包4舌至少第三处理室，邻接所述至少第二处理室并且定位 在它的4则部；至少第四处理室，附于所述至少第三处理室并与其水平对齐；转移室，附于所述第一4非处理室并在其端部与之水平 对齐，而且附于所述第二排处理室并在其端部与之水平对齐，以将晶片从所述第 一排处理室转移到所述第二排处理 室，以及传送系统，将所述晶片载体从所述装载锁中移动并通 过所述第一排处理室、通过所述转移室、然后通过所述第 二排处理室，并回到所述装载锁，以退出到大气条件中， 所述晶片处理系统占据与所述对齐的装载锁、所述第 一和 第二排处理室、以及所述转移室基本相同的占地面积。
21.根据权利要求20所述的晶片处理系统，其中，当晶片被放置 到所述载体中时，所述卡盘附在所述晶片的背面。
22. 根据权利要求20所述的晶片处理系统，包括预装载锁室，所 述预装载锁室在所述排上的最后处理室与所述第 一 排中的用 于已处理晶片的运送的所述装载锁之间的路径中与所述第二 排室相对齐，以等待被运送到所述装载锁中。
23. 根据权利要求20所述的晶片处理系统，其中，所述第一排的 至少两个相邻处理室4丸4亍相同的处理。
24. 根据权利要求20所述的晶片处理系统，其中，所述第一排中 的两个相邻处理室在真空下执行不同的处理。
25. 根据权利要求20所述的晶片处理系统，其中，所述第二排中 的两个相邻处理室批一f亍相同的处理。
26. 根据权利要求20所述的晶片处理系统，其中，所述传送系统 同时将所述第 一排中的晶片沿相同方向移动到所述第 一排中 的才目4卩室。
27. 根据据权利要求20所述的晶片处理系统，其中，所述传送系统 同时将所述第二排中的晶片沿相同方向移动到所述第二排中 的^目4卩室。
28. 根据权利要求20所述的晶片处理系统，其中，所述传送系统 在所述第 一排中相等时间间隔之后，将晶片顺次移入相邻的处 理室。
29. 根据权利要求20所述的晶片处理系统，其中，所述传送系统 在所述第二排中相等时间间隔之后，将晶片顺次移入相邻的处 理室。
30. 根据权利要求20所述的晶片处理系统，其中，在所述室内进 4亍处理期间，至少两个相邻室4皮此隔离。
31. 根据权利要求20所述的晶片处理系统，其中，在串联的三个 室中，中间室是处于两个边纟彖室之间的隔离室。
32. 根据权利要求3所述的晶片处理系统，其中，所述室中的一个 包括用于晶片金属化的室。
33. 根据权利要求3所述的晶片处理系统，其中，所述室中的一个 包括用于晶片离子注入的室。
34. 根据权利要求3所述的晶片处理系统，其中，所述室中的一个 包括清洗晶片表面的室。
35. 根据权利要求3所述的晶片处理系统，其中，所述室中的一个 包括热处理晶片的室。
36. 根据权利要求8所述的晶片处理系统，其中，所述4是升件包括 底座，所述底座位于密封在所述系统内的杆上，并且其中，所 述底座压靠在支撑所述晶片的所述卡盘上。
37. 才艮据权利要求8所述的晶片处理系统，其中，所述提升件将所 述晶片升高至接近隔离环的位置，进而通过接触抵靠在所述卡 盘上的密封件来对所述室进行密封。
38. —种通过4吏晶片受到相同时间间隔的 一 系列处理l喿作而将所 述晶片制成制成品的方法，包括将待处理的晶片移入具有多 个处理室的系统中，以相同的时间间隔在处理室中同时处理至 少两个晶片，将晶片传送至待处理的室中并进而在处理之后将 其从所述室中取出，在新室中重复处理所述晶片的步骤，并在 其中进4亍处理后将所述晶片从所述新室中移出，在真空环境中 才丸4亍传送和处理，在所述处理室中进行处理期间〗呆持所述晶片 处于水平位置，以及将所述晶片制成制成品，所述制成品的实 际面积基本是所述处理室的尺寸。
39. 才艮据^f又利要求38所述的方法，其中，通过多于单一晶片处理 的技术进行晶片处理。
40. 根据权利要求38所述的方法，包括使得所述晶片经受蚀刻处 理和清洗处理。
41. 根据权利要求38所述的方法，包括使得所述晶片经受蚀刻处 理和金属化处理。
42. 根据权利要求38所述的方法，包括使得所述晶片至少经受离 子注入处理。
43. 根据权利要求38所述的方法，包括使得所述晶片至少经受溅 射处理。
44. 才艮据权利要求43所述的方法，还包括使得所述晶片经受热处 理工艺。
45. 根据权利要求42所述的方法，还包括使得所述晶片经受热处 理工艺。
46. 才艮据权利要求38所述的方法，包括通过至少使得所述晶片经 受化学汽相沉积处理而在所述晶片的表面上沉积材泮牛。
全文摘要
所描述的是制造晶片的方法和制造系统(11)，其中，占地面积基本包含在处理室(17、18)的近似尺寸中。单个晶片水平移动通过系统，并且在成组的处理室中同时进行处理。将制造半导体晶片中用到的各种制造工艺包括进来作为系统中的处理室。
文档编号C23C16/00GK101208454SQ200580039598
公开日2008年6月25日 申请日期2005年10月31日 优先权日2004年11月18日
发明者伊恩·拉奇福特, 克里斯托弗·莱恩, 凯文·P·费尔贝恩, 哈里·蓬内坎蒂, 特里·布卢克, 罗伯特·爱德华·韦斯 申请人:因特维克有限公司