专利名称：用于集成电路制造的对准系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于使工件支承物对准制造集成电路的工具的方法和设备。
背景技术：
Axcelis Technologies，本发明的受让人，销售用于在IC制造期间处理硅晶片的产品。一个这样的产品或工具以名称HE-3被销售。所述工具产生离子束，该离子束修改放置到离子束中的晶片的物理性质。这种工艺举例来说可用于掺杂硅，其中未被处理的晶片由硅制成，以产生半导体材料。在离子注入之前通过用抗蚀剂材料掩盖(mask)进行的受控使用以及在晶片内不同掺杂剂图样的分层产生用在无数应用之一中的集成电路。
多种其它工具在集成电路制造期间使用。这些工具包括晶片在受控条件下的快速热处理，以使晶片退火。其它工具用于将受控图样中的光致抗蚀剂涂覆到晶片上。工具用于在灰化工艺期间从晶片去除光致抗蚀剂材料。其它工具用于将被处理的晶片切割成单独的集成电路。
例如型号HE-3注入机等离子束注入机的离子注入室保持在减压。在沿离子束线加速后，离子束中的离子进入注入室，并撞击晶片。为了将晶片设置在离子注入室内，通过机器人将它们从通过传送器系统传送到注入机的盒或存储装置移入真空交换室(load lock)。
前端开口晶片盒已经变成用于将硅晶片从一个工作站移动到集成电路(IC)制造设备中的另一工作站的通用机构。这些晶片盒的不同版本可从包括Technologies和Brooks Automation在内的不同制造商获得。所述晶片盒的使用已经造成需要自动传送晶片盒到集成电路制造期间与处理硅晶片的工具有关的位置。
包含大量层叠晶片的前端开口晶片盒(或FOUP)通过例如高架运输装置等自动传送装置从一个工具传送到下一个随后的工具。高架运输装置将晶片盒放置到机器人所能及的范围内，使得机械手能从晶片盒取出一个或多个硅晶片来进行处理。本发明涉及使晶片传送装置与例如离子注入机等晶片处理工具以精确的方式配合的装置。
发明内容
利用本发明的一个实施例构造的设备具有用于关于集成电路制造工具放置工件的结构。在一个典型的应用中，工件是用于制造集成电路中的硅晶片。关于工具安装的机械手将工件移入和移出工具。隔离片(spacer)具有背离工具的暴露表面。所述被暴露的隔离片表面的相对位置可关于工具调整。可移动的盒支承物(cassete supprot)支持一个或多个工件，且放置为与隔离片表面靠接。例如高架运输装置等传送器系统将晶片或类似物传送到此盒支承物表面上，用于被工具随后处理。
隔离片的使用允许例如高架传送器系统等传送器系统精确传送晶片盒或盒存储装置到用于处理的工具或由晶片盒承载的工件。隔离片的使用也允许工具与来自多个不同制造商的多个晶片盒开门器设计(pod door opener design)连接。根据以下结合附图描述的本发明的示范性实施例的纤细描述，将更好地理解本发明的这些和其它目的、优点和特性。
图1是离子注入机的概图，用于说明本发明的一个应用；图1A是在真空注入室中处理例如硅晶片等工件的注入机终端站(endstation)的放大的顶部视图(overhead desription)；图2是例如注入机框架、四个晶片盒开门器、有助于允许晶片被传送到图1A的离子注入机终端站的隔离片组件的透视图；图3是用于将晶片支承物定位在离子注入机的区域中的隔离片组件的部分分解透视图；图4是图3的隔离片组件的正面平面图；图5是从图4的平面5-5看到的图4的隔离片组件的图示；图6是从图4的平面6-6看到的图4的图示；图7是焊接到图3和4中看到的隔离片组件的正面构件的第一细长件的平面图；图8是从图7的平面8-8看到的第一细长件的图示；
图9是焊接到图3和4中看到的隔离片组件的正面构件的第二细长件的平面图；图10是从图9的平面10-10看到的图9中描述的第二细长件的图示；图11是焊接到图3和4中看到的隔离片组件的正面构件的第三细长件的平面图；图12是从图11的平面12-12看到的图11中描述的第三细长件的图示；图13是介于隔离片组件的前面部分和在图7中描述的细长件之间的第一隔离片块(block)的透视图；图14是介于隔离片组件的前面部分和在图7中描述的细长件之间的第二隔离片块的透视图；图15是示出焊接到前面部分以形成焊接件的细长件之一的区域的隔离片组件的放大透视图；图16是从图15的平面16-16看到的图15中描述的焊接件的区域的截面图；以及图17是从图15的平面17-17看到的图15中描述的焊接件的区域的截面图。
具体实施例方式
现在参看附图，图1是离子注入机10的概述。AxcelisTechnologies，本发明的受让人，销售用于在集成电路制造期间对硅晶片进行离子束处理的注入机(名称为HE-3)。尽管本发明的示范性实施例是就与离子注入机一起使用进行描述的，但本发明可与任何用于在制造集成电路期间处理工件的工具一起使用。
离子注入机10包括用于将离子射入到注入机的真空区14中的离子源12。离子源12发射选择类型(基于在离子源中离子化的离子源材料)的离子用于特定应用。离子是带电粒子，且由于其电荷通过真空区14被加速。当它们被加速时，它们也保持离子束20的形式。组成束20的离子进入磁体21，该磁体弯曲束20，使其到达注入终端站22。
束内的平均离子具有为不同离子注入应用而控制的特定靶能。当离子束撞击在位于注入室24内的工件(典型地为硅晶片)上时，组成撞击工件的束的离子注入工件中。图1的离子注入机能用于注入硅晶片，以在晶片的被注入区中产生半导体材料。在注入之前通过用抗蚀剂材料掩盖进行的受控应用以及晶片内不同掺杂图样的分层产生用于无数应用中的其中之一的集成电路。
例如型号为HE-3的注入机等离子束注入机的离子注入室24保持在减压。为了将晶片定位在离子注入室内，将晶片移动到真空交换室(未示出)内。真空交换室从具有机械手的机器人50接收晶片，其中机械手将晶片移入和移出真空交换室。通过另一机器人(未示出)将晶片从真空交换室移动到支承物上，其中支承物被移入和移出注入室24。根据本发明的HE-3注入机设计，晶片支承在旋转盘支承物(未示出)上，旋转盘支承物向上倾斜到离子束20的路径中，且使晶片转动通过束20。
将晶片移入和移出真空交换室的机器人50关于注入机20定位在具有大气压力的区域40中。机器人50在轨道52(图1A)上以大体线性的行进路径来回移动。在图中示出的本发明的示范性实施例中，机器人50安装在由限制机器人50移动通过的区域40的多个框架件60(图2)形成的外壳(enclosure)中。当机器人从一个或多个前端装载晶片盒(front loading unified pod)收集晶片时，框架件60充当用于机器人50和机器人轨道52的刚性支承物。
参看图2，四个这样的前端装载晶片盒62可关于多个晶片盒开门器70设置在离子注入机外部。图中示出的本发明的示范性实施例包括四个这样的晶片盒开门器70。这些开门器70可从Asyst或BrooksAutomation买得到。机器人50具有用于通过门72将例如硅晶片74等工件移入和移出注入机10的机械手54，其中门72用来打开和关闭，以允许接近支承在盒62内的晶片。
如图2中所示，粒子注入机10也包括中间框架或具有背离注入机10的暴露隔离片表面112的隔离片组件110。在将离子注入机安装在制造设备内期间，通过使晶片盒门打开器70靠接表面112和使它们连附到隔离片组件110，可将晶片盒门打开器70耦合到注入机。如下面更完整地描述的，暴露的隔离片表面112的位置关于离子注入机10可移动，从而可调整暴露的隔离片表面112的位置。当移动成与隔离片组件110邻接时，晶片盒门打开器70相对传送晶片到注入机10的高架运输精确定位。由于可调整表面112的位置，所以可调整四个晶片盒门打开器70的位置，以精确定位这些晶片盒门打开器。每个晶片盒门打开器都包括在精确定位放置晶片盒或盒62的位置时由高架传送器使用的一个或多个定位销113。在一些系统中，这种定位由使用激光束定位销113的光学传感系统实现。本发明的晶片传输系统要求将销113设置在将被传送的晶片盒的标称位置的+/-3毫米内。
四个晶片盒门打开器70的每个都能在大体平坦的可移动支承面114上支承相关的装载晶片盒62。前端装载晶片盒62反过来支承例如硅晶片74等一个或多个平行定位的工件。一旦已经将晶片盒62放置在支承面114上，晶片盒门打开器向前移动晶片盒，并打开门72，使盒或晶片盒进入用于去除盒内的晶片的位置。当用注入机处理晶片时，通过将晶片晶片盒关于面向外的隔离片表面112定位在已知位置中，机械手54能精确地将晶片移入和移出晶片盒。
图3-16更清楚地描述了隔离片组件110。如图3的部件分解透视图中所描述的，隔离片组件110是由焊接在一起形成隔离片组件的多个金属片(例如被机械加工或冲压的钢部分)组成的焊接件。在图4的平面图中的焊接件的前部构件120限定通过细长的大体为矩形的开口隔开且通过两个十字形构件132、134在顶部和底部连接的五个直立构件122、124、126、128、130。与增厚块一起限定隔离片组件110的厚度T的五个直立构件焊接到前部构件120。在图3的透视图中可看到，隔离片组件110的焊接件包括在图9的平面图中描述的左直立件140。该焊接件也包括在图7的平面图中描述的内部直立件142。右直立件144在图11的平面图中被描述。直立件140、142、144的每个都通过隔离片块150、152与前部构件120隔开。第一隔离片块150配合在前部构件120的侧直立构件122、130以及右和左直立件140、144之间。较宽的隔离片块152配合在前部构件120的内部直立件142和内部构件124、126、128之间。
图15和16描述了焊接件允许隔离片组件110的前表面112关于离子注入机的终端站被调整的方式。如图4和15中所示，前部构件120的前表面包括具有规则间隔的开口160。在这些开口160的区域中，直立件142具有凹口161，其中凹口容纳焊接到隔离片组件的螺纹嵌入件163。这些开口160允许连接器(未示出)通过与嵌入件163的螺纹啮合将晶片盒门打开器70连附到隔离片组件110的焊接件。如图7中所示，直立件142具有三个隔开的孔图样第一图样162；第二图样164；和第三图样166。在这三个图样162、164、166的每个处具有梯级171的中心孔170容纳用于将焊接件牢固地连附到终端站的框架件60的螺纹连接器172。如图2中所示，直立框架件60a、60b、60c的每个都在孔图样162的区域中具有面对焊接件的螺纹开口。其它开口关于孔图样164、166沿框架件60a、60b、60c设置。
螺纹连接器172具有啮合梯级171的放大头和通过开口170且螺纹拧入框架件60(框架件60a、60b、60c)中的开口的细长部。当被牢固地拉紧时，隔离片组件110的焊接件关于离子注入机牢固设置，且准备借助于通过开口160接合嵌入件163的连接器连接晶片盒门打开器。
离子注入机10安装在关于高架盒传送器的精确位置处，其中高架盒传送器将盒或晶片盒从一个工作站移动到制造设备中的下一工作站。在实践上，注入机10可稍微错位。可调整隔离片110的使用允许以理想的精度重新定位晶片盒门打开器70，从而传送器能通过定位销113精确放置晶片盒。在本发明的示范性实施例中，前表面112可在“y”方向上(参看图2的坐标系统)来回移动1/4和1/2英寸的距离。
如图7中所示，孔图样162、164、166也包括两个侧开口180、182，以容纳穿过焊接件厚度的两个定位螺钉184。隔离片块150、152的两个开口180a、182a螺纹连接(thread)，使得定位螺钉可通过在螺钉184的暴露端的六角开口关于焊接件转动和移进移出。定位螺钉184的相对端延伸通过焊接件，且面对离子注入机终端站。定位螺钉的此暴露端邻接框架件(例如60a、60b、60c)，并限定焊接件的前表面112关于离子注入机的位置。通过转动定位螺钉184，可调整前表面112的位置。定位螺钉184延伸超过焊接件厚度T的距离D在约四分之一到二分之一英寸的范围内可调节。在一末稍，定位螺钉完全固定在焊接件中，使得定位螺钉一端离焊接件的后表面186的距离最大。在其调整范围的相对末端，螺钉184的端部与后表面186共面。
在建立离子注入机期间，一旦已经固定了离子注入机终端站，则通过绕框架件60a、60b、60c对定位螺钉的调整，可调整晶片盒门打开器70的位置，直到定位螺钉113在高架传送器的期望容差内。隔离片组件110接着通过穿过开口170的连接器172紧固到终端站。这些连接器172比定位螺钉长，且螺纹接合框架的开口，以将隔离片焊接件牢固地固定到框架件60。
在本发明的示范性实施例中，定位螺钉是长度为5/8英寸的1/4英寸六角头定位螺钉。这些定位螺钉中的两个位于焊接件的直立件的每个的顶部、中部、和底部。其它图样和尺寸调整也是可能的。尽管已经结合离子注入机描述了本发明，但用于集成电路制造中使用的其它工件制造工具可得益于本发明的使用。
应理解，尽管已经就一定的细节描述了本发明，但本发明的目的在于包含在所附权利要求书的精神或范围内对所公开的图样作出的所有修改和改变。
权利要求
1.一种用于关于集成电路制造工具定位可移动工件支承物的方法，包括定位用于接收一个或多个工件的工具，以在工件上执行制造步骤；关于所述工具的处理区安装机械手，以关于处理区移动工具；将具有隔离片表面的隔离片耦合到所述工具，以关于所述工具可调整地定位隔离片表面；以及通过靠着隔离片表面移动可移动工件支承物和关于离子注入机在机械手所能及的范围内将一个或多个工件放置在支承物上，将一个或多个工件定位在机械手所能及的范围内。
2.根据权利要求1所述的方法，其中一个或多个工件被支承在包含多个工件的盒内。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述盒通过传送器系统移动到机械手所能及的范围内。
4.根据权利要求3所述的方法，其中通过感测定位销的位置和根据所述销的感测将所述盒放到可移动工件支承物上，执行定位工件的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述隔离片是具有厚度和具有限定所述隔离片的暴露表面的外表面的焊接件，且包括通过调整一端接合所述工具的表面的定位螺钉调整外表面关于所述工具的位置。
6.根据权利要求5所述的方法，其中在调整定位螺钉后，通过使工件支承物靠接所述焊接件的外表面，将工件支承物连附到工具上。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在使工件支承物靠接所述外表面后，通过接合隔离片的连接器将工件支承物固定到适当位置。
8.根据权利要求7所述的方法，其中工件支承物包括晶片盒门打开器，还包括可移动地支承盒的步骤，所述盒包含用于在机器人所能及的范围内移动的平行定位的工件。
9.根据权利要求1所述的方法，另外，其中机械手将工件传送到真空交换室，以减少工具内的工件所经受的压力。
10.一种设备，包括集成电路制造工具，具有用于放置工件的处理区，以处理所述工件；机械手，关于制造工具安装，用于将工件移动到所述工具的处理区；隔离片，具有暴露的隔离片表面，用于可调整地关于工具移动，从而可调整暴露的隔离片表面的位置；以及工件支承物，用于靠着暴露的隔离片表面放置，以将工件定位在机器人所能及的范围内。
11.根据权利要求10所述的设备，其中隔离片包括焊接件，所述焊接件具有限定所述焊接件的厚度的隔离片块。
12.根据权利要求10所述的设备，其中所述隔离片包括a)一个或多个隔离片块，具有延伸通过所述一个或多个隔离片块的螺纹开口；b)框架件，支承隔离片块；c)一个或多个隔离片定位螺钉，接合隔离片块的螺纹开口，且从隔离片表面向外延伸可调整的距离，以通过与制造工具的接触关于制造工具定位隔离片；以及d)一个或多个连接器，一旦已经通过所述定位螺钉的调整固定了所述隔离片关于所述制造工具的位置，则将所述隔离片连附到制造工具。
13.根据权利要求10所述的设备，其中所述隔离片包括a)一个或多个隔离片块，具有延伸通过所述一个或多个隔离片块的螺纹开口；b)框架件，隔离片块焊接到所述框架件，以固定隔离片块，且其中隔离片块与框架件的组合限定具有焊接件厚度的焊接件；c)一个或多个隔离片定位螺钉，接合隔离片块的螺纹开口，且从隔离片表面向外延伸可调整的距离，以通过与制造工具的接触关于定位焊接件；以及d)一个或多个连接器，一旦已经通过所述定位螺钉的调整固定了所述焊接件关于所述制造工具的位置，则将所述隔离片连附到制造工具。
14.根据权利要求10所述的设备，其中所述工件支承物包括具有可移动支承物的晶片盒门打开器，所述可移动支承物支承包含用于关于工具移动的多个工件的盒。
15.一种用于关于集成电路制造工具定位一个或多个工件的隔离片，包括a)一个或多个隔离片块，具有延伸通过所述一个或多个隔离片块的开口；b)框架，支承隔离片块；c)一个或多个隔离片定位销，位于隔离片块的开口内，且从隔离片表面向外延伸可调整的距离，以通过所述销和制造工具之间的接触关于所述制造工具定位隔离片；以及d)一个或多个连接器，一旦已经通过所述定位销的调整固定了所述隔离片关于所述制造工具的位置，则将所述隔离片连附到制造工具。
16.一种用于关于集成电路制造工具定位一个或多个工件的设备，包括a)一个或多个隔离片块，具有延伸通过所述一个或多个隔离片块的螺纹开口；b)框架件，隔离片块焊接到所述框架件，以固定隔离片块，且其中隔离片块与框架件的组合限定具有焊接件厚度的焊接件；c)一个或多个隔离片定位螺钉，接合隔离片块的螺纹开口，且从焊接件表面向外延伸可调整的距离，以通过与制造工具之间的接触定位所述焊接件；以及d)一个或多个连接器，一旦已经通过所述定位螺钉的调整固定了所述焊接件关于所述制造工具的位置，则将所述隔离片连附到制造工具。
全文摘要
本发明提供了用于关于集成电路制造工具放置例如硅晶片等工件的设备和方法。关于该工具安装的机械手将工件移入和移出该工具。隔离片具有背离工具的暴露表面。所述暴露的隔离片表面的相对位置关于工具可调整。可移动盒支承物支承一个或多个工件，且放置为与隔离片表面邻接。例如高架运输装置将包含例如工件的盒传送到所述盒支承表面上，以供工具的随后处理。
文档编号H01L21/677GK1757094SQ200480006092
公开日2006年4月5日 申请日期2004年3月5日 优先权日2003年3月7日
发明者S·D·维德, A·D·维德 申请人:艾克塞利斯技术公司