半导体加工站的制作方法

本发明涉及一种半导体加工站、半导体工艺以及操作半导体加工站的方法。

背景技术：

近年来，半导体加工站是半导体制造中的重大进步。多个衬底(例如，芯片)通常由运输载具成批地共同存储并运输遍布在不同芯片处理工具或设备的装载端口之间的半导体制造设施(“制造(fab)”)。此类工具一般执行各种光刻、刻蚀、材料/薄膜沉积、固化、退火、检查或用于ic芯片制造的其它工艺。一个此类运输载具为前开式芯片盒(frontopeningunifiedpod,foup)，所述前开式芯片盒为经设计以将多个衬底保持于经控制环境中的塑料外壳。

技术实现要素：

本发明实施例提供一种半导体加工站，包括平台及装载端口，其中平台包含进气/出气端口及多个处理模块。装载端口包含装载室、可移动盖板及载具传送模块。装载室与进气/出气端口连通且在其顶端处具有用于接收装载室内的运输载具的装载开口。可移动盖板安置于装载开口处且经配置以密封装载开口。载具传送模块经配置以将运输载具传送到进气/出气端口。

附图说明

当结合附图阅读时，从以下详细描述最好地理解本发明的各方面。应注意，根据行业中的标准惯例，各种特征未按比例绘制。实际上，为了论述清楚起见，可以任意增大或减小各种特征的尺寸。

图1为根据本发明的一些实施例的半导体加工站的平面示意图。

图2为根据本发明的一些实施例的图1的半导体加工站的侧视示意图。

图3至图9为根据本发明的一些实施例的图1中的说明运输载具的装载工艺的半导体加工站的前视示意图。

图10为根据本发明的一些实施例的表示半导体工艺的步骤的流程图。

图11为根据本发明的一些实施例的表示半导体工艺的步骤的流程图。

图12为根据本发明的一些实施例的表示半导体工艺的步骤的流程图。

图13为根据本发明的一些实施例的表示半导体工艺的步骤的流程图。

图14为根据本发明的一些实施例的表示半导体工艺的步骤的流程图。

附图标号说明：

10：半导体加工站；

12：衬底；

100：平台；

110：进气/出气端口；

120：处理模块；

130：中央传送模块；

132：中央传送机构；

200：装载端口；

210：装载室；

210a：第一装载室；

210b：第二装载室；

212：装载开口；

214：顶端；

216：底端；

220：载具传送模块；

230：可移动盖板；

230a：可移动盖板；

230b：可移动盖板；

240：真空泵；

300：运输载具；

300a：运输载具；

300b：运输载具；

300c：运输载具；

300d：运输载具；

300e：运输载具；

300f：运输载具；

400：载具运输轨道；

410：顶侧；

420：底侧；

500：自动材料处置系统；

600a：第一缓冲端口；

600b：第二缓冲端口；

1010-1040：步骤；

1110-1150：步骤；

1210-1250：步骤；

1310-1350：步骤；

1410-1470：步骤。

具体实施方式

以下公开内容提供用于实施所提供的标的物的不同特征的许多不同实施例或实例。下文描述组件和布置的特定实例以简化本发明。当然，这些只是实例且并不旨在进行限制。举例来说，在以下描述中，第一特征在第二特征上方或上的形成可包含第一特征和第二特征直接接触地形成的实施例，且还可包含额外特征可在第一特征与第二特征之间形成使得第一特征和第二特征可不直接接触的实施例。另外，本发明可以在各种实例中重复参考标号和/或字母。这种重复是出于简化和清楚的目的并且本身并不指示所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。

此外，为易于描述，可使用例如“在…下方”、“在…之下”、“下部”、“在…之上”、“上部”及类似者等的空间相对术语，以描述如图中所说明的一个组件或特征相对于另一组件或特征的关系。除图中所描绘的定向以外，空间相对术语旨在涵盖在使用或操作中的装置的不同定向。设备可以其它方式定向(旋转90度或处于其它定向)，且本文中所使用的空间相关描述词也可同样地进行解释。

图1为根据本发明的一些实施例的半导体加工站的平面示意图。图2为根据本发明的一些实施例的图1的半导体加工站的侧视示意图。

参考图1及图2，半导体加工站10经配置以处理衬底12，例如芯片。衬底12可包含一或多个半导体、导体和/或绝缘层。半导体层可包含基本半导体，例如，具有结晶、多晶、非晶和/或其它合适的结构的硅或锗；包含碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟和/或锑化铟的化合物半导体；包含sige、gaasp、alinas、algaas、gainas、gainp和/或gainasp的合金半导体；任何其它合适的材料；和/或其组合。在一些实施例中，半导体的组合可呈混合物或梯度的形式，例如，其中si与ge的比率随位置的变化而变化的衬底。在一些实施例中，衬底12可包含层状半导体。实例包含半导体层在(例如)用于产生绝缘体上硅(“silicon-on-insulator,soi”)衬底、蓝宝石上硅衬底或绝缘体上硅锗衬底的绝缘体上分层，或半导体在玻璃上分层从而产生薄膜晶体管(“thinfilmtransistor,tft”)。

半导体加工站10包含平台100及装载端口200。平台100包含进气/出气端口110、多个处理模块120以及具有中央传送机构132的中央传送模块130。进气/出气端口110及多个处理模块120布置于中央传送模块130的周边。这种配置允许中央传送机构132运输处理模块120与进气/出气端口110之间的衬底12。

处理模块120可经配置以对衬底12执行任何制造程序。衬底制造程序包含沉积工艺，例如，物理气相沉积(“physicalvapordeposition,pvd”)、化学气相沉积(“chemicalvapordeposition,cvd”)、等离子增强化学气相沉积(“plasma-enhancedchemicalvapordeposition,pecvd”)、电化学沉积(“electrochemicaldeposition,ecd”)、分子束外延法(“molecularbeamepitaxy,mbe”)、原子层沉积(“atomiclayerdeposition,ald”)和/或其它沉积工艺；刻蚀工艺，其包含湿式及干式刻蚀以及离子束研磨；光刻曝光；离子植入；热工艺，例如，退火和/或热氧化；清洗工艺，例如，冲洗和/或等离子灰化；化学机械抛光或化学机械平坦化(统称为“chemicalmechanicalpolishing/chemicalmechanicalplanarizing,cmp”)工艺；测试；涉及衬底12的处理的任何程序；和/或程序的任何组合。

密封由包含进气/出气端口110、多个处理模块120以及中央传送模块130的平台100定义的半导体加工站10的区域。大气控制(包含过滤)提供具有极低水平的颗粒及空气分子污染(“airbornemolecularcontamination,amc”)的环境。通过在半导体加工站10内创建微环境，处理模块120可在比周围设施更清洁的环境中操作。这允许在衬底处理期间以减小的成本对污染进行更紧密地控制。

装载端口200包含装载室210及装载室210中的载具传送模块220。装载室210与平台100的进气/出气端口110连通。装载室210在其顶端214处具有用于接收装载室210内的运输载具300的装载开口212。此外，可移动盖板230安置于装载开口212处且可经配置以打开或密封装载室210的装载开口212。在一些实施例中，运输载具300可为前开式芯片盒(“foup”)、前开式装运箱(“front-openingshippingbox,fosb”)、标准机械接口(“standardmechanicalinterface,smif”)盒和/或其它合适的容器。运输载具300可通过装载室210的顶端214处的装载开口212装载到装载室210内。随后，载具传送模块220可将运输载具300传送到进气/出气端口110。本文中，运输载具300的位置可由载具传送模块220调节以将运输载具300有效地耦合到进气/出气端口110。举例来说，运输载具300可在特定距离内移动并以较小角度转动从而恰好面对进气/出气端口110。

在一些实施例中，装载开口212可由可移动盖板230密封从而形成用于容纳运输载具300的真空环境。真空泵240可安置于装载室的底端216处从而形成真空环境。装载室210连同进气/出气端口110通过密封装载室210而与外界环境隔离以将大气保存于中央传送模块130及处理模块120内。

在其它实施例中，取决于运输载具300经调度为下一载具的位置，装载室210能够产生与外界环境或中央传送室14相容的大气。这可需要通过例如添加纯化气体或产生真空的机构连同用于调节装载锁定室大气的其它合适的装置来更改装载室210的气体含量。当已达到校正大气时，可打开运输载具300，且运输载具300中的衬底12可经进入并由中央传送模块130传送到处理模块120；或者，具有经处理衬底12的运输载具300可通过装载开口212从装载室210去除。

在一些实施例中，中央传送模块130与进气/出气端口110及多个处理模块120连通。衬底传送机构132经配置于中央传送模块130中以将多个衬底12按顺序抓取并从运输载具300横向传送到处理模块120。此外，在一些实施例中，载具传送模块220可包含载具升降机构222，所述载具升降机构经配置以在装载室210中向上及向下移动运输载具300。通过此配置，载具升降机构222可经配置以按照与衬底传送机构132的抓取顺序同步的步进移动而移动运输载具300。在运输载具300中的衬底12中的一者由衬底传送机构132抓取之后，运输载具300以一间距向上或向下移动。并且，重复上述步骤直到运输载具300中的全部衬底12被抓取为止。类似地，经处理衬底12可通过反演上述步骤而装载到运输载具300中。

传统的设备前端模块(equipmentfrontendmodule,efem)侧面没有额外的装载端口，运输载具300可通过装载室210的顶端214处的装载开口212直接装载到经密封装载室210中。因此，相较于传统的半导体加工站，半导体加工站10的总覆盖面积大大减小，且半导体加工站10的工具不那么复杂以便降低工具成本并增大工具产量。

参考图2，在一些实施例中，半导体加工站10进一步包括用于运输装载室210外侧的运输载具300的载具运输轨道400且有助于将运输载具300装载到装载室210中。更确切地说，载具运输轨道400具有经配置以装载并移动运输载具300的顶侧410及经配置以推动可移动盖板230从而打开装载室210的底侧420。在下文中进一步说明伴有载具运输轨道400的装载运输载具300的详细操作。

图3至图9为根据本发明的一些实施例的图1中的说明运输载具的装载工艺的半导体加工站的前视示意图。

首先，如图3中所示，装载室210包括第一装载室210a及第二装载室210b。载具运输轨道400安置在第一装载室210a及第二装载室210b上。自动材料处置系统(automatedmaterialhandlingsystem,amhs)500用于将运输载具300运输到载具运输轨道400。本文中，具有经处理衬底的运输载具300a及300b分别从第一装载室210a及第二装载室210b去除到载具运输轨道400的顶侧410。在一些实施例中，半导体加工站10进一步包括一或多个缓冲端口(例如，第一缓冲端口600a及第二缓冲端口600b)，所述缓冲端口安置于第一装载室210a及第二装载室210b的侧面，并且经配置以将具有经处理衬底的运输载具300a及300b排出。具有未处理衬底的运输载具300c及300d通过amhs500分别装载到第一缓冲端口600a及第二缓冲端口600b。

随后，如图4中所示，具有未处理衬底的运输载具300d从载具运输轨道400的顶侧410到底侧420进入第二缓冲端口600b的缓冲空间。因此，释放最初由在载具运输轨道400的顶侧410处的具有未处理衬底的运输载具300d占据的空间。

随后，如图5所示，具有未处理衬底的运输载具300c及具有经处理衬底的运输载具300a及300b沿载具运输轨道400向左移动。此时，第一装载室210a的可移动盖板230a由载具运输轨道400的底侧420去除从而通过(例如)电磁力或其它可适用方式打开第一装载室210a。具有未处理衬底的运输载具300c现对应于第一装载室210a。

接下来，如图6中所示，将具有未处理衬底的运输载具300c装载到第一装载室210a中。并且，可移动盖板230a返回以密封第一装载室210a。

随后，如图7中所示，具有经处理衬底的运输载具300a及300b沿载具运输轨道400向右移动。因此，释放最初由在载具运输轨道400的顶侧410处的具有经处理衬底的运输载具300b占据的空间。此时，第二装载室210b的可移动盖板230b由载具运输轨道400的底侧420去除从而通过(例如)电磁力或其它可适用方式打开第二装载室210b。并且，在载具运输轨道400的底侧420处的第二缓冲端口600b的缓冲空间中的具有未处理衬底的运输载具300d现移动返回到载具运输轨道400的顶侧410。

此后，如图8中所示，具有未处理衬底的运输载具300d现可装载到第二装载室210b中。并且接着，可移动盖板230b返回以密封第二装载室210b。

在上述图3至图8的步骤之后，具有未处理衬底的运输载具300c及300d完全装载到经密封第一装载室210a及经密封第二装载室210b中。随后，未处理衬底可由平台100及装载端口200的机构传送到如图1及图2中所提到的处理模块120以对未处理衬底执行制造程序。另外，具有经处理衬底的运输载具300a及300b可由amhs500抓取并运输远离半导体加工站10。

此外，如图9中所示，在运输载具300c及300d的衬底经处理之后，具有经处理衬底的运输载具300c及300d分别从第一装载室210a及第二装载室210b去除到载具运输轨道400的顶侧410。并且，具有未处理衬底的运输载具300e及300f通过amhs500分别装载到第一缓冲端口600a及第二缓冲端口600b。工艺现传回到如图3中所示的状态。遵从平台100及装载端口200的操作的自动化载具装载及运输工艺可通过重复如图3至图9中所示的步骤来完成。

伴随图1至图9，在下文中进一步说明如上文所提到的操作半导体加工站10的方法。相关组件或步骤的详细描述可参考前述实施例，且将不在下文中重复。

图10为根据本发明的一些实施例的表示半导体工艺的步骤的流程图。首先，通过装载室210的顶端214处的装载开口212将运输载具300装载到装载端口200的装载室210中(步骤1010)。随后，将运输载具300传送到平台100的进气/出气端口110(步骤1020)。接下来，将运输载具300中的多个衬底12按顺序抓取并从运输载具300横向传输到平台100的多个处理模块120(步骤1030)。随后，对处理模块中的每一者中的衬底12执行工艺(步骤1040)。

处理模块120可经配置以对衬底12执行任何制造程序。衬底制造程序包含沉积工艺，例如，物理气相沉积(“pvd”)、化学气相沉积(“cvd”)、等离子增强化学气相沉积(“pecvd”)、电化学沉积(“ecd”)、分子束外延法(“mbe”)、原子层沉积(“ald”)以和/或其它沉积工艺；刻蚀工艺，其包含湿式及干式刻蚀以及离子束研磨；光刻曝光；离子植入；热工艺，例如，退火和/或热氧化；清洗工艺，例如，冲洗和/或等离子灰化；化学机械抛光或化学机械平坦化(统称为“cmp”)工艺；测试；涉及衬底12的处理的任何程序；和/或程序的任何组合。

图11为根据本发明的一些实施例的表示半导体工艺的步骤的流程图。首先，通过装载室210的顶端214处的装载开口212将运输载具300装载到装载端口200的装载室210中(步骤1110)。随后，装载室210可由可移动盖板230密封且真空环境可形成于装载室210中(步骤1120)。随后，运输载具300由(例如)配置于装载室210中的载具传送模块220传送到平台100的进口/出口端口110(步骤1130)。接下来，运输载具300中的多个衬底12由(例如)配置于与进口/出口端口110及平台100的多个处理模块120连通的中央传送模块130中的衬底传送机构132按顺序抓取并从运输载具300横向传送到平台100的多个处理模块120(步骤1140)。随后，对处理模块中的每一者中的衬底12执行上文所提到的工艺(步骤1150)。

图12为根据本发明的一些实施例的表示半导体工艺的步骤的流程图。首先，通过装载室210的顶端214处的装载开口212将运输载具300装载到装载端口200的装载室210中(步骤1210)。随后，运输载具300由(例如)配置于装载室210中的载具传送模块220传送到平台100的进气/出气端口110(步骤1220)。接下来，运输载具300可通过载具传送模块220以步进移动在装载室210中向上及向下移动(步骤1230)。并且，同时，运输载具300中的多个衬底12按与运输载具300的步进移动同步的顺序由(例如)经配置于与平台100的进气/出气端口110及多个处理模块120连通的中央传送模块130中的衬底传送机构132抓取并从运输载具300横向传送到平台100的多个处理模块120(步骤1240)。随后，对处理模块中的每一者中的衬底12执行上文所提到的工艺(步骤1250)。

图13为根据本发明的一些实施例的表示半导体工艺的步骤的流程图。首先，通过装载室210的顶端214处的装载开口212将运输载具300装载到装载端口200的装载室210中(步骤1310)。随后，将运输载具300传送到平台100的进气/出气端口110(步骤1320)。接下来，将运输载具300中的多个衬底12按顺序抓取并从运输载具300横向传输到平台100的多个处理模块120(步骤1330)。随后，对处理模块中的每一者中的衬底12执行上文所提到的工艺(步骤1340)。本文中，将运输载具300装载到装载室210的步骤1310可由具有经配置以装载并移动运输载具300的顶侧410及经配置以打开装载室210的底侧420的载具运输轨道400执行。随后，在运输载具300中的多个衬底12经处理之后，可将运输载具300从装载室210排出到缓冲端口600a或600b(步骤1350)。并且，在步骤1350中，装载室210可随着将运输载具300从装载室210排出到缓冲端口600a或600b而打开。

图14为根据本发明的一些实施例的表示半导体工艺的步骤的流程图。首先，通过装载室210的顶端214处的装载开口212将运输载具300装载到装载端口200的装载室210(步骤1410)。随后，装载室210可由可移动盖板230密封且真空环境可形成于装载室210中(步骤1420)。随后，运输载具300由(例如)配置于装载室210中的载具传送模块220传送到平台100的进气/出气端口110(步骤1430)。接下来，运输载具300可通过载具传送模块220以步进移动而在装载室210中向上及向下移动(步骤1440)。并且，同时，运输载具300中的多个衬底12按与运输载具300的步进移动同步的顺序由(例如)经配置于与平台100的进气/出气端口110及多个处理模块120连通的中央传送模块130中的衬底传送机构132抓取并从运输载具300横向传送到平台100的多个处理模块120(步骤1450)。随后，对处理模块中的每一者中的衬底12执行上文所提到的工艺(步骤1460)。本文中，将运输载具300装载到装载室210的步骤1310可由具有经配置以装载并移动运输载具300的顶侧410及经配置以打开装载室210的底侧420的载具运输轨道400执行。随后，在运输载具300中的多个衬底12经处理之后，可将运输载具300从装载室210排出到缓冲端口600a或600b(步骤1470)。并且，在步骤1470中，装载室210可随着将运输载具300从装载室210排出到缓冲端口600a或600b而打开。

根据一些实施例，半导体加工站包括平台及装载端口，其中平台包含进气/出气端口及多个处理模块。装载端口包含装载室、可移动盖板及载具传送模块。装载室与进气/出气端口连通且在其顶端处具有用于接收装载室内的运输载具的装载开口。可移动盖板安置于装载开口处且经配置以密封装载开口。载具传送模块经配置以将运输载具传送到进气/出气端口。

在进一步的实施例中，所述装载开口由所述可移动盖板密封从而形成容纳所述运输载具的真空环境。

在进一步的实施例中，所述平台进一步包括：中央传送模块，与所述进气/出气端口以及所述多个处理模块连通；以及，衬底传送机构，经配置于所述中央传送模块中以将多个衬底按顺序抓取并从所述运输载具横向传送到所述多个处理模块。

在进一步的实施例中，所述载具传送模块包括经配置以使所述运输载具在所述装载室中向上及向下移动的载具升降机构。

在进一步的实施例中，所述载具升降机构经配置以按照与所述衬底传送机构的抓取顺序同步的步进移动来移动所述运输载具。

在进一步的实施例中，所述半导体加工站进一步包括具有经配置以装载并移动所述运输载具的顶侧以及经配置以推动所述可移动盖板以打开所述装载室的底侧的载具运输轨道。

在进一步的实施例中，所述半导体加工站进一步包括安置于所述装载室的侧面以及经配置以排出所述运输载具的缓冲端口。

根据一些实施例，提供一种适合于具有平台及装载端口的半导体加工站的半导体工艺，其中所述半导体工艺包括：通过装载室的顶端处的装载开口将携载多个衬底的运输载具装载到装载端口的装载室中；将运输载具传送到平台的进气/出气端口；将多个衬底按顺序抓取并从运输载具横向传送到平台的多个处理模块；以及对处理模块中的每一者中的衬底执行工艺。

在进一步的实施例中，所述半导体工艺进一步包括在将所述运输载具装载到所述装载室中之后以及在将所述运输载具传送到所述平台的进气/出气端口之前密封所述装载室，并在所述装载室中形成真空环境。

在进一步的实施例中，所述多个衬底由经配置于与所述平台的所述进气/出气端口以及所述多个处理模块连通的中央传送模块中的衬底传送机构抓取并从所述运输载具横向传送到所述平台的所述多个处理模块。

在进一步的实施例中，将所述运输载具装载到所述装载室包括使所述运输载具在所述装载室中向上及向下移动。

在进一步的实施例中，所述运输载具以与将所述多个衬底抓取并从所述运输载具横向传送到所述多个处理模块的顺序同步的步进移动在所述装载室中向上及向下移动。

在进一步的实施例中，所述运输载具由具有经配置以装载并移动所述运输载具的顶侧以及经配置以打开所述装载室的底侧的载具运输轨道装载到所述装载室中。

在进一步的实施例中，所述半导体工艺进一步包括提供安置于所述装载室的侧面处的缓冲端口，并在所述运输载具中的所述多个衬底经处理之后将所述运输载具从所述装载室排出到所述缓冲端口。

在进一步的实施例中，所述装载室随着所述运输载具从所述装载室排出到所述缓冲端口而打开。

根据一些实施例，提供一种操作具有平台及装载端口的半导体加工站的方法，其中所述方法包括：通过装载室的顶端处的装载开口将运输载具装载到装载端口的装载室中；将运输载具传送到平台的进气/出气端口；以及将多个衬底按顺序抓取并从运输载具横向传送到平台的多个处理模块。

在进一步的实施例中，所述多个衬底由经配置于与所述平台的所述进气/出气端口以及所述多个处理模块连通的中央传送模块中的衬底传送机构抓取并从所述运输载具横向传送到所述平台的所述多个处理模块。

在进一步的实施例中，将所述运输载具装载到所述装载室中包括以与将所述多个衬底抓取并从所述运输载具横向传送到所述多个处理模块的顺序同步的步进移动在所述装载室中使所述运输载具向上及向下移动。

在进一步的实施例中，所述运输载具由具有经配置以装载并移动所述运输载具的顶侧以及经配置以打开所述装载室的底侧的载具运输轨道装载到所述装载室中。

在进一步的实施例中，所述方法进一步包括提供安置于所述装载室的侧面处的缓冲端口，并在所述运输载具中的所述多个衬底经处理之后将所述运输载具从所述装载室排出到所述缓冲端口。

前文概述若干实施例的特征，使得本领域技术人员可以更好地理解本发明的各方面。本领域技术人员应理解，其可易于使用本发明作为用于设计或修改用于实现本文中所引入的实施例的相同目的和/或获得相同优点的其它工艺和结构的基础。所属领域的技术人员还应认识到，此类等效构造并不脱离本发明的精神和范围，且其可在不脱离本发明的精神和范围的情况下在本文中进行各种改变、取代和更改。