具有虚拟伪晶片功能的衬底处理设备和衬底处理方法与流程

1.描述了涉及衬底处理设备和衬底处理方法的示例。


背景技术：

2.当从处理室不工作的空闲状态执行作业时，首先在处理室的状态没有完全准备好的状态下处理待处理晶片，因此在首先待处理晶片和之后待处理晶片之间产生处理质量的差异。为了减小这种差异，有必要在预先准备好室的状态之后处理晶片。


技术实现要素：

3.本文描述的一些示例可以解决上述问题。这里描述的一些示例可以提供衬底处理设备和衬底处理方法，其可以在实际晶片被引入室之前准备室的状态，并且减少或避免由于晶片的处理顺序而出现的处理质量的差异。
4.在一些示例中，衬底处理设备包括室、位于室内的衬底支撑台、上下移动衬底支撑台的升降装置、设置在室和与室相邻的相邻室之间的闸阀以及室状态控制器，该室状态控制器包括处理器和存储器，该存储器配置成使处理器执行存储在存储器中的程序，或者包括专用电路，以在室中没有衬底的状态下，在室中执行下一衬底处理之前移动升降装置和闸阀。
附图说明
5.图1是示出衬底处理设备的配置示例的视图；
6.图2示出了反应器室的配置示例；
7.图3是与vdw的使用示例相关的流程图；
8.图4是示出vdw的具体示例的流程图；
9.图5示出了室内温度、压力和气氛随时间变化的示例；
10.图6是控制器的功能框图；
11.图7a是示出当处理电路是专用硬件电路时的处理电路的图；
12.图7b示出了在处理电路是cpu的情况下控制器的配置示例；
13.图8示出了衬底处理设备的另一示例；以及
14.图9示出了衬底处理设备的另一示例。
具体实施方式
15.下面将参照附图描述衬底处理设备和衬底处理方法。相同或相应的构成部件用相同的附图标记表示，并且在某些情况下省略对其的重复描述。
16.实施例
17.图1是示出衬底处理设备10的配置示例的视图。该衬底处理设备10包括多个加载端口。在图1的示例中，提供了加载端口12、14和16。这里，加载端口的数量设定为三个，但可
以是两个或四个或更多个。前端模块18邻近多个加载端口12、14和16设置。前端模块18包括例如风扇过滤器单元(ffu)，并且设置为在大气压力下传送衬底。在前端模块18中有第一晶片传送装置19。根据一示例，第一晶片传送装置19是用于传送晶片的机器人。加载端口12、14和16、前端模块18和第一晶片传送装置19统称为设备前端模块(efem)或外壳。
18.第一加载锁定室(第一llc)20和第二加载锁定室(第二llc)30邻近前端模块18设置。第一llc20和第二llc30连接到真空装置，并且可被设定为大气压或真空。根据一示例，第一llc20和第二llc30是两个独立的室，并且防止气体从一个室移动到另一个室。作为参考，在图1中，提供了两个加载锁定室，但可以提供三个或更多个加载锁定室。
19.闸阀22设置在第一llc 20和前端模块(fem)18之间。闸阀32设置在第二llc30和fem18之间。
20.晶片处理室(whc)40邻近第一llc20和第二llc30设置。在whc40中有第二晶片传送装置41。根据一示例，第二晶片传送装置41是用于传送晶片的机器人。闸阀24设置在第一llc20和whc40之间。闸阀34设置在第二llc30和whc40之间。反应器室42、44、46和48分别通过闸阀42a、44a、46a和48a与whc40相邻。
21.whc40经由通过室50与whc60接触。根据一示例，通过室50包括在whc60侧具有闸阀的上通过室，以及在whc40侧具有闸阀的下通过室。换句话说，在上通过室以及下通过室中，在whc40和whc60之间有一个闸阀。因此，可以使whc40和whc60的压力彼此不同。第三晶片传送装置62设置在whc60中。根据一示例，第二晶片传送装置41和第三晶片传送装置62中的每个都具有垂直布置的两个臂。根据另一示例，臂的数量可以是任何数量。
22.反应器室64、66、68和70分别通过闸阀64a、66a、68a和70a与whc60相邻。根据一示例，反应器室42、44、46和48以及反应器室64、66、68和70可以被提供作为用于通过单晶片处理在晶片上形成外延生长膜的设备。
23.控制器28控制衬底处理设备中的衬底传输和衬底处理。根据一示例，控制器28管理作业列表，发出用于传输晶片的命令，并发出用于晶片处理的命令。作为参考，晶片可以沿着由控制作业指定的晶片传输路径传输。
24.图1的衬底处理设备10可以不同地配置。根据一示例，可以省略通过室50、whc60和反应器室64、66、68和70。根据另一示例，用于单晶片处理的反应器室可以由双室模块(dcm)或四室模块(qcm)代替，或者由另一批量处理室代替。
25.图2是示出反应器室的配置示例的截面图。在反应器室42中有衬底支撑台80。根据一示例，衬底支撑台80是基座，其设置有用于升高衬底温度的温度升高装置。根据另一示例，这种温度升高可以省略。衬底支撑台80由轴84支撑。轴84和衬底支撑台80可以通过升降装置86上下移动。根据一示例，升降装置86还具有旋转衬底支撑台80的功能。
26.基座销82固定到反应器室42的底面。至少三个基座销82可以设置在一个反应器室42中。当衬底支撑台80下降时，基座销82从衬底支撑台80的上表面突出。在这种状态下，例如，可以通过第二晶片传输装置41将衬底设置在基座销82上。随着衬底支撑台80下降，基座销82的上端位于衬底支撑台80的上表面下方，并且衬底由衬底支撑台80保持。
27.原料供应管线94a、辅助气体供应管线94b和排气管线94c连接到反应器室42。原料供应管线94a是通过其向晶片供应液体原料的管线。辅助气体供应管线94b是通过其将例如氢气供应到室中的管线。排气管线94c是通过其排出室中的气体的管线。原料供给管线94a
和前述升降装置86使得能够进行旋涂，该旋涂将液体原料均匀地涂敷到衬底上。
28.根据一示例，灯加热器92设置在反应器室42上方。作为灯加热器92，例如，24个氙闪光灯可以栅格图案或平行方式布置。室窗口90设置在反应器室42的上部。室窗口90由透射灯加热器92的光的材料形成。室窗口90的材料例如是石英。从灯加热器92发射的光穿过室窗口90，并加热衬底支撑台80上的衬底。作为用于升高室内温度的加热器，可以采用除灯加热器之外的另一种加热器。例如，也可以在室的内壁上设置加热器，或者在衬底支撑台上设置加热器。
29.闸阀42a设置在反应器室42的侧面上。当闸阀42a设定在打开状态时，可以通过使用第二晶片传输装置41将衬底从whc40和反应器室42中的一个传输到另一个。以这种方式，闸阀可以设置在室和与该室相邻的相邻室之间。应当注意，根据一示例，图2的配置可以应用于所有前述的反应器室。
30.该衬底处理设备具有称为虚拟伪晶片(vdw)的功能，用于在反应器室中进行衬底处理之前准备室状态。根据用户的设定执行vdw。
31.图3是与vdw的使用示例相关的流程图。首先，在步骤s1中，vdw设定在处理作业中。例如，用户通过计算机设置vdw的内容，并设置vdw的使用。
32.接下来，该过程进行到步骤s2。在步骤s2中，控制器确定是否存在空闲状态，在该空闲状态下，在室中不执行衬底处理。例如，控制器监控作业列表以执行确定。通常，作业被顺序地添加到作业列表，并且作业被顺序地执行。控制器监控作业列表，并检测何时将没有使用某个室的作业，或者在作业之间将有一段空闲时间段。然后，在这种情况下，控制器确定室将进入空闲状态。根据一示例，控制器确定室已经处于空闲状态。根据另一示例，控制器确定室将在未来进入空闲状态。当在步骤s2中发现室处于空闲状态时，过程进行到步骤s3。
33.在步骤s3中，控制器确定空闲状态是否超过预定时间。当室的空闲状态的时间段短时，由于空闲状态引起的室状态的变化很小，并且控制器不执行vdw。另一方面，当空闲状态超过预定时间段时，由于空闲状态持续了某个长时间段，室的状态发生了很大变化，并且在首先待处理晶片和之后待处理晶片之间的处理质量出现了差异。为了减少或消除差异，控制器确定vdw的执行。这里，室的状态可以是对晶片过程产生影响的任何因素。具体地，包括室的温度、压力和气氛中的至少一个。
34.在该示例中，当确定空闲状态超过预定时间段时，控制器确定vdw的执行。根据另一示例，在步骤s3中，控制器可以确定vdw的执行，并且还确定vdw的执行定时。可以调整vdw的执行定时，使得vdw正好在执行下一衬底处理之前结束。由于正在实施vdw，室的状态被准备成与处理时的状态基本相同，并且紧接着，下一衬底的处理开始。根据一示例，vdw用于室干燥和热调节。因此，第一衬底处理和第二衬底处理的质量可以基本相等。
35.步骤s2和s3可以不在单独的步骤中处理，而是可以在一个步骤中处理。当在步骤s3中确定空闲状态超过预定时间段时，过程进行到步骤s4。
36.在s4步骤中，控制器执行vdw。根据一示例，在室中不存在衬底的状态下，在室中执行下一衬底处理之前，vdw是移动提升装置和移动闸阀的功能。衬底支撑台通过升降装置的操作上下移动。例如，通过闸阀的打开和关闭，室42和whc40在空间上彼此连接，或者彼此隔开。
37.根据一示例，在室中不存在衬底的状态下，控制器28以与和下一衬底处理相关的升降装置的移动和和下一衬底处理相关的闸阀的移动“相同的方式”移动升降装置并移动闸阀。因此，室的状态可以接近处理状态下的室的状态。例如，当移动衬底支撑台时，已经停留在室中的某个位置的气体扩散，并且气氛接近处理状态中的气氛，或者当闸阀打开和关闭时，室的空间和whc的空间彼此连通，从而，室的温度、压力或气氛接近处理状态中的这些相应元素。
38.图4是示出步骤s4的具体示例的流程图。在该具体示例的处理中，首先，在步骤s41中执行基于伪预配方的处理。根据一示例，伪预配方是在衬底处理之前，在处理时使室的温度接近高温的配方。换句话说，在该示例中，预配方是用于预加热的配方。根据另一示例，伪预配方可以具有与下一衬底处理中使用的预配方相同的内容。在这种情况下，例如，伪预配方可以执行预涂覆处理或清洁处理。预涂覆是一种处理，其中在清洁后，在反应器室的内表面上沉积sio2等薄膜，并密封清洁过程中产生的产物。
39.接下来，在步骤s42中，在室中不存在衬底的状态下，控制器移动升降装置并移动闸阀。根据一示例，升降装置和闸阀的运动可以与晶片实际被送入室时的运动相匹配。
40.接下来，过程进行到步骤s43。在步骤s43中，执行基于伪主配方的处理。根据一示例，可以将伪主配方设定为与在下一衬底处理中使用的主配方中相同的内容。例如，当主配方是在衬底上形成外延膜的配方时，伪主配方也是具有类似内容的配方。在该示例中，在伪主配方的执行中，通过例如灯加热器加热室，将液体原料提供到衬底支撑台上，并且提供辅助气体。根据另一示例，伪主配方可以具有这样的内容，即仅提取了主配方中的加热过程。在这种情况下，通过执行伪主配方来加热衬底支撑台，但液体原料、辅助气体等不被供应到室。
41.接下来，在步骤s44中，在室中不存在衬底的状态下，控制器移动升降装置并移动闸阀。根据一示例，升降装置和闸阀的运动可以与晶片实际从室中取出时的运动相匹配。
42.接下来，在步骤s45中，执行基于伪后配方的处理。根据一示例，伪后配方可以具有与在下一衬底处理中使用的后配方相同的内容。根据另一示例，伪后配方可以是不同于后配方的内容。在任何情况下，伪后配方的内容可以设定为处理之后的室中的清洁处理、用于保持室中的温度的操作或任何其他内容。
43.这样，控制器在室中不存在衬底的状态下执行vdw。根据一示例，当执行vdw时，禁止在室中不存在晶片的状态下移动晶片传输机器人。这主要是防止传输机器人故障的措施。
44.当图3中的步骤s4的处理已经完成时，处理进行到图3中的步骤s5。在步骤s5中，控制器确定vdw是否继续。根据一示例，基于是否已经发生例如尽管已经确定在步骤s3中执行vdw两次，但随后已经进入新的衬底处理作业或者已经取消预定的衬底处理作业，来确定是否继续vdw。当已经进入新的衬底处理作业并且不能确保用于执行第二vdw的时间段时，确定vdw不继续。另一方面，当预定的衬底处理作业已经被取消时，确定继续vdw。当确定vdw不继续时，停止vdw。以这种方式，可以多次执行vdw。多次执行vdw有助于使室的状态接近处理时的状态。
45.在vdw结束后，基于具有预配方、主配方和后配方的过程配方来处理衬底。通过主配方的处理可以是例如外延膜形成、pecvd、peald或热ald。用于在热ald中加热衬底的装置
例如是设置在基座中或基座下方的加热器。这种加热器被称为台加热器。
46.图5是示出室内的温度、压力和气氛随时间变化的示例的图。在该示例中，在空闲状态下，室在任意时刻被加热多次，但温度随着时间的流逝而下降。然而，通过执行vdw，室温度被升高到与晶片处理时相同的温度，并且第一晶片处理与第二和后续晶片处理之间的温度差可以被减小或消除。
47.关于压力，在这个示例中，因为没有供应气体，所以在空闲状态下压力下降。然而，通过执行vdw，压力变得基本等于晶片处理时的压力，并且可以减小或消除第一晶片处理与第二和后续晶片处理之间的压力差。
48.关于气氛，在该示例中，因为没有供应气体，所以在怠速状态下气体浓度降低。然而，通过执行vdw，气氛变得等同于晶片处理时的气氛，并且可以减少或消除第一晶片处理与第二和后续晶片处理之间的气氛差异。
49.图5中温度、压力和气氛的转变是说明性的。根据其他示例，这些因素遵循其他转变，从而第一晶片处理中的室状态和第二及后续晶片处理中的室状态可以基本匹配。
50.图6是上述控制器的处理的功能框图。例如，信息获取单元b1是获取作业列表的信息的部分。计算单元b2是执行图3中的步骤s2、s4、s5和s6的处理的部分。vdw执行单元b3是执行图3中的步骤s4的处理的部分。
51.图7a和7b是示出控制器28的配置示例的图。控制器28具有处理电路。在控制器28中执行的每个上述功能由处理电路实现。具体地，由于处理电路，在室的空闲状态之后，控制器在室中上下移动室中的衬底支撑台，并且在室中没有衬底的状态下打开和关闭设置在室中的闸阀。然后，处理电路多次重复这样的操作，以便将衬底传输到室中，处理衬底，并将衬底抽出到室的外部。
52.处理电路可以被提供为专用硬件(专用电路)，或者可以是执行存储在存储器中的程序的cpu(中央处理单元、处理设备、算术设备、微处理器、微型计算机、处理器或dsp)。
53.图7a是图示当处理电路是专用硬件(专用电路)时的处理电路28x的图。处理电路28x对应于例如单个电路、复合电路、编程处理器、并行编程处理器、asic、fpga或其组合。由控制器执行的每个处理可以由单独的处理电路实现，或者可以由处理电路共同实现。
54.图7b示出了在处理电路是cpu的情况下控制器28的配置示例。在这种情况下，控制器28的每个功能由软件或软件和固件的组合来实现。软件或固件被描述为程序，并存储在存储器28z中。处理器28y读出并执行存储在存储器28z中的程序，从而实现每个功能。换句话说，控制器包括存储程序的存储器28z，当程序由处理电路执行时，该程序导致执行每个上述步骤。也可以说，这些程序使计算机执行步骤s1至s6和s41至s45的过程和方法。这里，存储器对应于例如非易失性或易失性半导体存储器，比如ram、rom、闪存、eprom和eeprom磁盘；软盘；压缩盘；光盘；迷你磁盘；或者dvd。当然，也可以通过硬件来实现上述每个功能的一部分，并且通过软件或固件来实现一部分功能。
55.以这种方式，通过处理器执行存储在存储器中的程序，或者通过专用电路的处理，来执行上述每个功能。控制器28用作控制室状态的室状态控制器。
56.图8是示出根据修改示例的衬底处理设备的图。该衬底处理设备包括与whc40接触并具有四个室的qcm23。衬底处理设备包括可以上下移动的衬底支撑台80a、80b、80c和80d。衬底处理设备还包括设置在qcm23中的旋转臂25。旋转臂25包括轴25a和附接到轴20a的臂
25b、25c、25d和25e。旋转臂25b、25c、25d和25e围绕轴25a旋转，并且可以在qcm中移动衬底。在上述示例中，控制器执行vdw，从而上下移动衬底支撑台，并打开和关闭闸阀。除了vdw的这种操作之外，作为vdw功能的一部分，在室中执行下一衬底处理之前，图8的衬底处理设备旋转并上下移动旋转臂25。根据一示例，衬底处理设备可以与下一衬底处理相关的旋转臂的移动相同的方式旋转并上下移动旋转臂25。当执行vdw时，旋转臂移动，这使得可以使室的状态接近处理时的室状态。
57.图9是根据另一修改示例的衬底处理设备。衬底处理设备包括四个dcm96，其与whc40接触并具有两个室。同样在这种dcm96中，上述效果可以通过vdw的功能获得，该vdw移动衬底支撑台并打开和关闭闸阀。