专利名称：用于装载和卸载半导体基板的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及特别是在微电子元件的不同制造阶段之间的半导体基板(晶圆)的传 送、存储和转移的领域，所述微电子元件例如用于创建微电子机械系统(MEMQ或微光电机 械系统(MOEMS)。本发明具体地涉及一种用于装载和卸载这种基板的装置，该装置能够耦合 到专用于制造和处理这种基板的系统。
背景技术：
在当前使用的设备中，在不同的制造阶段之间，基板是在免受存在于清洁室大气 内的特定污染的传送箱中以大气压力被传送和存储的。一种传送箱包括具有出入口的防漏 外周壁，该出入口能够被具有防漏装置的外壳门关闭。基板特别地采取方形掩膜或圆形片 的形式，其使用例如硅的半导体材料。在传送箱中，基板彼此接近地被堆放成机架的形式， 也称作盒子或筐。目前，使用由缩写SMIF (标准机械接口)指定的第一种传送箱。所述传送箱包括 位于底板上的钟形壳体，该底板用于关闭其下开口并构成门。该筐通常被设置于或保持于 底板上。基板被水平地堆放在该筐中。也使用由缩写FOUP (前开式标准晶圆盒)指定的第二种传送箱，其包括有侧开口 的壳体。传送箱必须能够与半导体元件制造或基板处理设备的出入接口相连。传送箱经由 用于确保相对于清洁室内外部大气具有永久密封性的装置耦合至设备。接口是一种能定位传送箱、打开其外壳门并且夹持并传送基板以在传送箱与设备 之间转移的系统。有时也称为微环境的所述接口在下文中将称作前设备模块或简单地称作 模块，其缩写是EFEM(设备前端模块)。在大气压力下，EFEM模块包括用于将每个基板从传送箱传送到与位于处理室之前 的转移室相通的装载和卸载室(用术语“加载互锁(Ioadlock) ”表示)的自动装置。在装 载过程期间，基板在大气压力下从传送箱被转移到所述装载和卸载室。该装载室然后被施 以非常低的压力。然后，所述转移室的自动装置将基板从所述装载室传送到在其中进行处 理的真空处理室。当处理完成时，将基板从处理室卸载至传送箱的逆向操作必须在借助于 自动装置将基板转移至EFEM模块和传送箱之前使得该装载室回升至大气压力。气压变化需要泵送和恢复至大气压力的操作，其使得气流容易造成装载室和基板 的微粒污染。因此特别需要限制可能的污染从而增加半导体制造设备的生产率。因此，致 力于在以下阶段期间最小化基板的氧化和腐蚀现象处理阶段、两步处理之间在传送箱中 的等待阶段、或从一个半导体处理设备至另一个的转移阶段。一种解决方案是在处理结束时实施清除方案，但是对于某些新的技术而言，氧化 或腐蚀现象是在对一整批基板的处理结束之前发生的。这迫使制造商划分该批基板并且连 续地处理每一部分，这造成该批基板的总处理时间的增加。另一种解决方案在于减少两步处理之间的等待阶段，但是这需要增加设备量并且带来成本问题。然而，包括关联于传送箱的EFEM模块的系统的缺点在于它不能同时耦合至两个 设备以实现基板从一个设备至另一个设备的直接转移，如文件W0-2007/141447中所描述 的传送箱的情形那样。设备是指用于连接到传送箱以进行基板转移的任何结构。这种设备可以例如是 EFEM模块、装载/卸载室或转移室。
发明内容
本发明因而旨在通过允许传送箱同时连接到多个设备以实现基板从一个设备至 另一个设备的直接转移而不会从传送箱断开或拔出，来减少在基板处理过程中的基板转移 操作数目。本发明的另一个目的是提供一种包括用于促进所述转移的装置的传送箱。本发明的又一个目的是提供一种能够与当前存在于半导体元件制造设备中的设 备相配合的装置。本发明的目的是一种能够与至少一个基板处理设备配合的装置，其包括防漏壁， 该防漏壁还包括-第一开口，其包括用于连接到从转移室和处理室之中选出的第一设备的装置，-第二开口，其包括用于连接到包含筐的基板传送箱的装置，所述筐包括每个都适 于存放基板的一组平行堆叠的托盘，该筐适于在所述装置内被传送，-用于从和向所述传送箱移动所述筐的装置，-用于固定托盘的装置，其特征在于，还包括-第三开口，其包括用于连接到从EFEM模块和转移室之中选出的第二设备的装 置，和-用于向所述设备转移基板的装置，其确保了基板的放置和支撑以及用于移动基 板以使其通过所述第二开口和/或第三开口的装置的运转。本发明因而提出了一种能同时连接到多个设备的装置。该装置也实现了与它相连 的传送箱从一个处理设备向另一个的传送而不必使得基板返回大气压力。根据本发明的装 置在后文中将称作“活动加载互锁”。根据本发明的第一实施例，所述装置能够同时连接到转移室、EFEM大气压基板转 移模块和传送箱，该传送箱可以被设为真空。在这种情况下，所述装置因而可以被使用，而 不是使用半导体制造设备中的传统的装载/卸载室。根据第二实施例，所述装置能够同时连接到第一转移室、第二转移室和传送箱。根据第三实施例，所述装置能够同时连接到处理室、转移室和传送箱。根据第四实施例，所述装置能够同时连接到处理室、EFEM模块和传送箱。根据本发明的第一变型，所述装置还包括用于打开和关闭分别封闭每个开口的门 的门驱动装置。所述装置也可以包括用于通过机械或磁性装置将传送箱的门与第三开口的 门相联结的装置。封闭第三开口的门驱动装置也可以确保筐移动装置的运转。根据第二变型，所述装置还包括位于开口与设备的耦合区域中的密封装置。
根据第三变型，所述装置还可以包括能够对传送箱的门施加轴向压力以压紧所述 密封装置的顶推装置。该顶推装置优选地被置于所述装置的防漏壁的外部以最小化基板污 染的风险。根据本发明的一个实施例，所述用于固定托盘的装置包括与用于驱动棘爪的装置 配合的紧固棘爪。优选地，这种紧固棘爪配备有与所述托盘接合的凹口。根据另一个实施例，所述用于放置和支撑基板的装置包括与用于驱动放置臂的装 置配合的放置臂。有利地，这种驱动装置是大气压驱动器。根据又另一个实施例，所述用于放置和支撑基板的装置包括垫块，基板借助于该 垫块而停留在托盘上。有利地，所述用于放置和支撑基板的装置包括与用于驱动放置臂的装置配合的放 置臂以及设于托盘与基板之间的垫块的组合。垫块使得基板能够与托盘脱离并且安排放置 臂插入其中的间隙。所述基板移动装置优选地是包含于与根据本发明的装置相连的设备中的机动戽 斗。为了从SMIF型传送箱向一个设备转移基板，传送箱被放置在根据本发明的装置 上。该箱的下门被打开并且筐和包含于其中的所有基板被降低直到它们到达所述装置内 部。托盘因而借助于所述固定装置而被分成两组以使得支撑装置能够前移以将自己定位到 基板下面，而支撑它的托盘继续下降。当这两组托盘彼此隔开足够远时，所选基板的夹持以 及其从支撑件的脱离可以由自动装置来执行。基板因而被自动戽斗一次移除一个从而被引 入相连的设备中的任一个。本发明的优点是实现了在大气压力下以及真空下的传送箱的装载。根据本发明的 装置使之能够在真空下装载大量基板，这因而避免了针对每个基板的泵送和恢复至大气压 力的操作，从而大大降低了污染的风险。转移是完全在真空下执行的，以便不造成氧化问题。本发明的另一个目的是提供一种用于处理基板的系统，其包括与第一转移室连通 的处理室、以及至少一个如上所述的装置，该装置与第一转移室、EFEM模块或第二转移室以 及传送箱相连通。根据本发明的第一实施例，所述系统包括至少一个如上所述的装置，该装置与第 一转移室、EFEM模块或第二转移室以及传送箱相连通。根据本发明的第二实施例，所述系统包括至少一个如上所述的装置，该装置与第 一转移室、第二转移室以及传送箱相连通。本发明的又另一个目的是提供一种用于处理基板的系统，其包括处理室以及至少 一个如上所述的装置，该装置与该处理室、EFEM模块或转移室以及传送箱相连通。根据本发明的第三实施例，所述系统包括至少一个如上所述的装置，该装置与处 理室、转移室以及传送箱相连通。根据本发明的第四实施例，所述系统包括至少一个如上所述的装置，该装置与处 理室、EFEM模块以及传送箱相连通。根据第一方面，根据本发明的系统可以被用作基板的中间存放处而无须使得所述装置从该系统脱离。根据第二方面，根据本发明的系统可以被用来鉴定一种处理。根据第三方面，根据本发明的系统可以被用来从一组基板中挑选或混合来自不同 组的基板。根据本发明的装置能够实现基板转移和操纵的多个应用，这将在下文详细说明， 特别是基板挑选、基板真空存放而不必从包括处理室的所述系统脱离、处理设备鉴定或处 理设备除污染而不会污染其他基板。由于本发明，可以在不停止处理系统的情况下执行维 护操作，这可以为半导体元件制造商节约时间和成本。此外，这个解决方案与现有系统相容，以使得不必对现有系统进行大量更改。
参考附图，通过阅读下面对作为非限制性实例而给出的一个实施例的描述，本发 明的其他特征和优点将变得明显，其中-图1示意性地示出了根据本发明第一实施例的基板处理系统；-图2是根据本发明一个实施例的装置的示意性侧视图；-图3是图2的装置的示意性顶视图；-图4是托盘固定装置的一个实施例的示意性侧视图；-图5是基板支撑装置的一个实施例的示意性侧视图；-图6是图5的基板支撑装置的示意性顶视图；-图7a至7d示出了借助于根据本发明一个实施例的装置卸载基板的连续步骤；-图8示意性地示出了根据本发明第二实施例的基板处理系统；-图9示意性地示出了根据本发明的特定实施例的基板处理系统。
附图中的箭头指示了各部件移动的方向。
具体实施例方式图1示出了根据本发明第一实施例的基板处理系统。它包括处理室1，该处理室保 持为真空并且在其中执行基板制造或处理操作，特别是半导体基板。经由开口 2，处理室1 与也保持为真空的转移室3连通，并且基板在处理室1中的处理之前和之后被立即置于该 转移室中。经由开口 4，转移室3与装载/卸载室5连通，在该室5中交替进行真空下放置 和恢复至大气压力的阶段。所述室4可以通过开口 6实现转移室3与其中在大气压下保存 基板的EFEM模块7的连接，并且例如FOUP型的一个或多个传送箱8可以通过开口 9连至 该模块7。基板因而可以经由室5 —个接一个地从转移室3转移至EFEM模块7。基板然后 可以被置于可拆卸传送箱8中，该传送箱用于在大气压下存储基板或特别是在两个制造阶 段之间或两个不同的处理设备之间传送基板。根据本发明的这个实施例，装载/卸载室MLL 5还经由开口 10连至例如SMIF型 的传送箱11。由于它是可拆卸的，活动的装载/卸载室MLL 6使得传送箱11能够从所述设 备脱离，这因而实现了在真空下包含基板的传送箱至另一个处理设备的传送。优选地，活动 的装载/卸载室6和传送箱11的壁应当由金属制成从而能够支持、耐受和维持真空。根据本发明的装置20的实施例在图2和3中显示。活动的装载/卸载室20包括三个进入开口 21、22和23。室MLL 20例如通过开口 21连接到系统的转移室M并且通过 开口 22连接到EFEM模块25，其中开口 21和22被安排在其中一个侧壁上。它还经由其开 口 23连接到传送箱(未显示)，该开口 23被设置在装置20的下壁或优选地上壁上。室MLL 20被设计成接收包含位于传送箱中的基板的框，并且确保基板被移至各 种设备。为此，室MLL 20包括用于将所述框的一些托盘固定在设定位置上的装置沈，从而 使得其他托盘跟随它们移动。它还包括用于当所选基板位于其上的托盘继续下降时放置和 支撑所选基板的装置27。最终，它与EFEM模块25的自动装置观和转移室M的自动装置 29配合以穿过开口 21和23将基板移至所述设备。用于固定托盘的装置可以例如是如图4所示的机动紧固棘爪40，其适于有选择 地阻止所选托盘的下降运动，从而防止所述托盘和高出它的部分下降到活动装载/卸载室 MLL的内部。在这个例子中，有两个紧固棘爪40。它们由大气压力致动器或风动汽缸41来 驱动，其使得它们在水平平面上移向托盘或远离托盘。每个紧固棘爪40的末端包括与托盘 接合的凹口 42从而支撑该托盘。大气压力致动器41位于活动装载/卸载室MLL外部从而 防止微粒污染。防漏通道43提供了紧固棘爪与致动器之间的连接。位于防漏通道43、致动 器41和装载/卸载室之间的接触区域中的防漏装置44将该装载/卸载室的内部与外部大 气隔离开。用于放置和支撑基板的装置包括例如可移动放置臂50，如图5和6所示。在这种 情况下，活动装载/卸载室MLL包括两个放置臂50，这两个臂在基板51下滑动并且在托盘 52的下降运动期间支撑该基板。用于放置和支撑基板的装置还包括垫块53，基板借助于该 垫块而停留于托盘上，并且该垫块使得臂能够通过。因此应当理解，当静止时，放置臂50在 活动装载/卸载室中处于撤回位置从而使得框能够通过。放置臂50包括能够确保对基板 的侧向支撑的挡块M。在活动装载/卸载室MLL中，放置臂50分别在与开口 21、23所位于的壁相垂直的 两个壁上被设置成彼此相对，优选地位于与图2中的通过开口 21或23的中心相对应的高度。根据一个有利的实施例，为了避免基板的微粒污染，所述臂上的旨在与基板接触 的部分是用防微粒污染的材料制成的，例如聚醚醚酮(PEEK)或四氟乙烯和全氟乙烯或全 氟烷氧基树脂(PFA)共聚物。在图7a至7d中所示的本发明的实施例中，说明了借助于根据本发明一个实施例 的装置MLL 71将基板从传送箱70卸载到转移室的各步骤。室MLL 71通过其上开口 72连 接到传送箱70。它还经由开口 73连接到例如设备的转移室并经由开口 74连接到EFEM模 块。这里显示的传送箱70是SMIF类型的传送箱，其包括能够被门75封闭的下开口， 该门配备有防漏装置，例如垫片。传送箱70包括其中安排有要传送的基板78的框77。框 77包括适于每个存放一个基板78的一组平行托盘79。根据本发明的这个实施例的活动装载/卸载室71被设计成同时接收多个基板78， 然后在真空下一个接一个地将它们转移到转移室内。从传送箱70开始，包含基板78的框 77通过开口 72被转移到室71中。为此，装置71包括用于移动框77的装置和用于将托盘79固定在设定位置中的装置。用于固定托盘的装置例如是适于有选择地阻止所选托盘的下降运动的紧固棘爪80，从 而防止所述托盘以及高出它的部分下降到装置71内部。用于放置和支撑基板的装置78包 括例如增高基板的垫块81，以及在基板78下滑动并在该基板位于其上的托盘的下降运动 期间支撑该基板的放置臂82。用于移动基板78的装置包括例如机动戽斗83，该戽斗能抬 高位于放置臂82上的基板78并且通过开口 74将它移至EFEM模块。下面说明基板向设备的转移。一旦传送箱70已经停靠于装置MLL 71的开口 72上，就借助于垫片76密封住连 接。箱70的门75被打开(如果它具有锁定装置的话)。箱70的门75和装置MLL 71的门 84借助于可能是磁性的或机械的系统而相连。当装置71的门84被驱动时，箱70的门75 与活动装载/卸载室MLL 71的门84和构成框77的整组托盘79 —起下降。在框77的下降期间，室MLL 71的门不动以使得紧固棘爪80能够前进从而阻止承 载要转移的基板78且位于其上的托盘的下降，这因而放置了位于紧固棘爪80之上的第一 组托盘79a继续下降。位于紧固棘爪80下面的一组托盘79b继续下降直到期望的基板78 位于放置臂82之上几毫米的位置。放置臂82然后向前移动，而第二组托盘79b继续下降， 并且基板因而被置于臂82上。戽斗83被设置在放置臂82之间从而将它自己定位在基板78之下。然后，该戽斗 83抬高已位于臂82上的基板。戽斗83然后可以携带基板78移动从而通过开口 74将它带 入EFEM模块中。尽管图7d示出了基板78通过开口 74转移到EFEM模块中，然而基板78 通过开口 73向转移室中的转移也可以以相同的方式对称地执行，而无需重新定位框77或 更改其定向。图8示出了根据本发明第四实施例的基板处理系统。它包括其中处理基板的第一 处理室90，该室与第一转移室91连通，在第一处理室90中的处理之前和之后立即将基板置 于该第一转移室91中。转移室91与装置MLL 92连通，装置92还与第二转移室93连通，该 第二转移室还连接到其中对基板进行进一步处理的第二处理室94。装载/卸载室MLL 92 还与例如SMIF型的传送箱95连通。基板因而可以一个接一个地从第一处理室90通过室 MLL 92而被转移至第二处理室94。基板在被载入任一处理室之前可以被临时置于传送箱 95中等待。因此，关联于与它相连的传送箱的根据本发明的装置或活动装载/卸载室MLL可 以被用在涉及基板处理的若干应用中。图9示出了适合于其中一些应用的系统。处理室100与转移室102连通，转移室102又与连接到传送箱104的第一装载/ 卸载室103连通。室103可以实现与EFEM模块105的连接，一个或多个传送箱106可以与 该模块相连。转移室102也与第二装载/卸载室107相连，该室107又连接到传送箱108， 传送箱108也连接到EFEM模块105。将第二装载/卸载室同时连接到转移室102的选项使 之能够创建并联电路或通过使得另一批等待而对紧急批次进行处理，例如鉴定基板。根据本发明的装置的第一应用是对基板进行中间存放而无须从包括处理室100 的系统的室103、107断开。如果处理需要相对较长的时间，则包括多个待处理基板的一整 批基板必须被分成两部分。每半批被分别置于例如FOUP型的传送箱106中，该传送箱可能 同时连接到EFEM模块105，该EFEM模块还连接到活动装载/卸载室MLL 103、107。基板然后借助于EFEM模块105的自动装置的戽斗，从传送箱106通过EFEM模块105 —个接一个地被转移到安排在第一室MLL 103中的框上。然后，每个基板借助于转移 室102的自动装置的戽斗，从第一室MLL103通过转移室102被转移到处理室100以进行处 理。只要处理室100中的处理完成，基板就被转移到也连至转移室102的第二室MLL 107， 这也实现了对已处理基板的真空存放而不会与仍位于第一室MLL 103中的还未处理的基 板接触，这因而避免了任何污染。第二应用是处理的鉴定(“热批”)从而检验处理系统是否已保存同样的规范，并 且因而鉴定参与了不同处理步骤的处理设备链。连接到第一活动装载/卸载室MLL 103并包含一整批待处理基板的第一传送箱 104在真空下等待并且连接到所述设备。仅包含一个基板的第二传送箱108连接到第二活 动装载/卸载室MLL 107。鉴定基板被转移到处理室100以进行处理。然后它通过与传送 箱108相连的室MLL 107被带回第二传送箱108中。第二传送箱108然后传送至另一个处 理系统以执行与上面描述的相同的操作序列，等等，直到基板经历了在所有专用设备上鉴 定的所有处理步骤。当这些不同的步骤结束时，分析基板；该分析的结果使之能够验证在用 于实现该处理的制造链中所应用的处理设备，以及要实施的处理。在这个特定应用(“聚集”)中使用的除污染基板可以被连续转移到处理系统的不 同处理室并且在每个处理室中停留一段时间。这个操作能够对每个室除污染。只要基板已 经过了处理系统的所有室，传送箱108就从室MLL 107断开从而恢复基板以分析或丢弃它。一些处理升高基板温度。如果基板在处理后仍然较热，则它可以在室MLL或传送 箱中在真空下被冷却，这防止了氧化问题。这在传统系统中是不可能实现的。MLL装置也可以被用来将包含于连至室MLL 103、107的传送箱104、108中的一批 基板和源自与EFEM模块105连通的传送箱106的基板相混合或使它们完整。这些操纵目 前是通过称为“分拣器”或“暂存盒”的机器来执行的。装载/卸载室MLL 103的维护非常容易并且不会中断制造过程。首先，传送箱104 从装载/卸载室MLL 103断开。然后，室MLL 103返回大气压力。室103的门然后被打开， 这使之能够进入其内部空间从而进行维护。设备能够继续处理通过装载/卸载室MLL 107 源自传送箱108的基板。与必须完全停止设备的当前情形相比，这能够为半导体元件制造 节约大量的时间和成本。实际上，转移室和EFEM模块目前必须从装载/卸载室断开从而进 入其内部。
权利要求
1.一种能够与至少一个基板处理设备配合的装置，其包括防漏壁，该防漏壁还包括 -第一开口，其包括用于连接到从转移室和处理室之中选出的第一设备的装置，-第二开口，其包括用于连接到包含框的基板传送箱的装置，该框包括每个都适于存放 一个基板的一组平行堆叠的托盘，该框容易被传送到所述装置内部， -用于从和向所述传送箱移动所述框的装置， -用于固定所述托盘的装置， 其特征在于，还包括-第三开口，其包括用于连接到从EFEM模块和转移室之中选出的第二设备的装置，和 -用于在给定的位置中放置和支撑基板的装置，其能够与用于移动基板的装置配合从 而使得该基板通过所述第二和/或第三开口。
2.根据权利要求1所述的装置，还包括用于打开和关闭分别封闭每个开口的门的门驱动装置。
3.根据权利要求1所述的装置，还包括位于开口与设备相耦合的区域中的密封装置。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述用于固定所述托盘的装置包括紧固棘爪，该 紧固棘爪与用于驱动该棘爪的装置配合。
5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述紧固棘爪配备有与所述托盘接合的凹口。
6.根据权利要求1所述的装置，其中，用于放置和支撑基板的所述装置包括放置臂和 垫块的组合，该放置臂与用于驱动该臂的装置配合，所述垫块被安排在所述托盘与所述基 板之间。
7.一种用于处理基板的系统，其包括与第一转移室连通的处理室，和至少一个根据权 利要求1的装置，所述装置与所述第一转移室、EFEM模块或第二转移室以及传送箱连通。
8.一种用于处理基板的系统，其包括处理室和至少一个根据权利要求1的装置，所述 装置与所述处理室、EFEM模块或转移室以及传送箱连通。
9.一种对根据权利要求8的系统的使用，从而对基板进行中间存放而不必从所述系统 的装置断开并且挑选一批基板或源自不同批次的基板的混合。
全文摘要
本发明的目的是提供一种能与至少一个基板处理设备配合的装置，该装置包括防漏壁，该防漏壁还包括第一开口，其包括用于连接到从转移室和处理室之中选出的第一设备的装置；第二开口，其包括用于连接到包含框的基板传送箱的装置，该框包括每个都适于存放一个基板的一组平行堆叠的托盘，该框容易被传送到所述装置内部；用于从和向所述传送箱移动所述框的装置；和用于固定所述托盘的装置。该装置还包括第三开口，其包括用于连接到从EFEM模块和转移室之中选出的第二设备的装置；和用于放置和支撑基板的装置，其能够与用于移动基板的装置配合从而使得该基板通过所述第二和/或第三开口。
文档编号H01L21/00GK102089855SQ200980126903
公开日2011年6月8日 申请日期2009年7月6日 优先权日2008年7月11日
发明者E·戈多, E·韦兰 申请人:阿尔卡特朗讯公司