專利名稱：晶片處理系統(tǒng)及制造晶片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明必定涉及晶片制造，尤其涉及用于晶片制造的通用加工 工具中的才莫塊系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
晶片過去是成批處理的。例如， 一批晶片在箱中經(jīng)過處理步驟。 之后，從裝置中移除它們，進而該裝置循環(huán)用于下一批次。循環(huán)涉 及延遲和費用，這是因為一旦處理室打開并且暴露于大氣條件中的 話，在下一批次能夠;陂循環(huán)或者通過系統(tǒng)處理之前需要進^f亍抽空
(pump down )。然后該批次才能4皮運載通過下一工藝步驟。幾年后， 批系統(tǒng)(batch system )發(fā)展成單一晶片處理單元。這些發(fā)展的歷史 在美國專利4,756,815中有描述，該專利還描述了以單個晶片才莫式 而不是成批模式工作的濺射涂覆系統(tǒng)。實際上，在單個晶片上工作 所產(chǎn)生的價值使得，從成批處理變?yōu)閱蝹€晶片處理經(jīng)濟且可靠?，F(xiàn) 今典型的是將處理室成串地設(shè)置在中心晶片處理系統(tǒng)周圍并將晶 片從中心區(qū)域轉(zhuǎn)移到用于進行處理的處理室中，進而返回該中心區(qū) 域，在該中心區(qū)域，晶片或許被運載到聚集地設(shè)置在中心區(qū)域四周 的另一室，用于進一步處理。這些i殳備可以包4舌額外步艱《。例如， U.S. 4,756,815所述的設(shè)備的實例還包括除賊射之外的加熱和/或冷 卻步驟。然而，這些處理組合趨向于與設(shè)備的主要或關(guān)鍵步驟相關(guān)， 其中，加熱和/或冷卻步驟對裝置中執(zhí)行的'減射步驟進行了補充。
US 5,186,718和5,855,681中描述了專用裝置的實例。因為通常用于 現(xiàn)今工業(yè)中的這些設(shè)備趨向于是單一功能單元，即，它們執(zhí)行賊射
或物理汽相沉積，或者它們"^M于^^學汽相沉積(VCD)、或蝕刻、 或離子注入等，所以制造者被迫購買用于各工藝步驟的單獨設(shè)備， 以便用于制造最終的半導體器件。由于晶片轉(zhuǎn)移以及晶片在從設(shè)備 到設(shè)備的過程中的其它與晶片處理有關(guān)的操作，產(chǎn)生了對于超凈清 潔室的需求，并且這種需求加上在該清潔室中操作的多種機器或工 具所占用的4艮大的占用面積進 一 步地增加了對于昂貴專用工具的 需求，這進而又增加了在晶片制造領(lǐng)域的制造費用。Applied Materials,例如，半導體制造設(shè)備的主要制造商在其網(wǎng)站的Product Overview中列舉了 10多種不同才幾器。各機器的目的在于用在生產(chǎn) 線上，該生產(chǎn)線的各單元用來實施不同處理。另外，這些單元每套 將花掉幾百萬美圓，并且不必說還有其它的半導體制造設(shè)備的制造 商，它們提供也用于制造線上的用于處理晶片的不同工藝的其它i殳 備?，F(xiàn)今建造新的生產(chǎn)線可能花費二十多億美圓，這對于任何企業(yè) 都是重大投資。
通常，現(xiàn)今使用的單個晶片處理系統(tǒng)基于將處理室成串地i殳置 在中心晶片處理系統(tǒng)周圍。象討i侖的一樣，該系統(tǒng)在利用制造i也面 (manufacturing floor )上的空間效率4氐，尤其在清潔室中。在實雙L 處理晶片的目標中的j氐歲文率還在于，在這些單元中，與處理子系鄉(xiāng)克 相對的晶片搬運子系統(tǒng)占系統(tǒng)的50%以上，其占地面積也是同樣。 另外，在裝置搬運部分中的晶片通常使用機器人來處理而且機器人 會妨礙系統(tǒng)的凈生產(chǎn)量。而且從生產(chǎn)率觀點看，晶片從一個室到達 另 一 個室的順序不是理想的。而且還存在對于增加處理工位的限 制。 一方面，這可能由于中心部4立上的開口lt量，而另一方面，這 可能由于在該中心區(qū)段周圍的物理空間的限制。相關(guān)室趨向于4皮此 獨立動作的這個事實，使得它們難以共享諸如泵、質(zhì)量流控制器、 或者能量發(fā)生器的輔助部件。而且因為所有的室都連于中心隔室， 因而有交叉污染的實際危險，乂人而需要對可以結(jié)合到單一工具的處 理步驟數(shù)量進行限制。

發(fā)明內(nèi)容
所述的本發(fā)明解決了這些問題。其減小了晶片傳送子系統(tǒng)所需 的空間，,人而^f吏其不會占據(jù)處理子系統(tǒng)所占的之外的其它物理地面 空間或占地面積。實際上，晶片拍i運才幾構(gòu)處于處理工位通常所占才居 的空間內(nèi)。該系統(tǒng)包:fe多個室，并且晶片是,人一室向另一室以串-并耳關(guān)方式轉(zhuǎn)移，這在后面將會詳細描述。在起初位置，例如在晶片
進入裝載鎖(load lock)位置，晶片和支撐卡盤結(jié)合在一起，并且 晶片行進通過該系統(tǒng)，回到卡盤適當位置處的裝載鎖。這具有的效 果是，降低成本以及防止薄基片處理中呈現(xiàn)損壞。晶片在室間的傳 送以串聯(lián)和并聯(lián)方式進行，在串聯(lián)意義上，晶片從一處理室傳遞到 下一個相鄰的處理室，在并寫關(guān)意義上，通過爿奪所有晶片一次i也乂人室 移動到室使得在一排室中的所有晶片同時移動，同時晶片在室之間 的轉(zhuǎn)移不會以其它方式發(fā)生。此外，室處理時間對每個室是相同的。 另外，裝置可以;故構(gòu)造成用于相同處理，或用于多于單個處理的處 理，或用于隔離室以完全隔離操作處理。而且還能夠獲得分享諸如 泵的輔助設(shè)備以及多個室間的氣體供應的好處，并且這些單元可以 同時或分別用于多個室中。還能夠建立系統(tǒng)，從而在各處理室之間 分享電力供應、氣體控制。例如，該設(shè)備能夠僅進行濺射或物理汽 相沉積，或諸如4叉化學汽相沉積，^f又蝕刻，4叉金屬化，^f又離子注入 等的其它處理，或者所有這些處理同時在同一系統(tǒng)的同一才匡架上。 這些處理可以具有獨立支撐或者具有基于共享i殳置的支撐。該"i殳備
可以具有用于單個處J里的多個室，并且這些室可以一個4妄一個或者 在中間間隔有其它4喿作。這都可以在沒有晶片或處理室污染的情況 下荻得。室可以利用室之間的閥彼此隔開，該閥在晶片離開室時或 者另 一個晶片進入時進行動作。還可以供給晶片使其連續(xù)通過順序 的室，并且通過控制用于裝置的中心控制系統(tǒng)的壓力，在系統(tǒng)的處 理步驟之間，通過4交少抽空，在后續(xù)室中獲得4交低真空。在沒有后 續(xù)限制的情況下，還可以增加室，以便于進行額外的處理。對拓展
的限制趨向于是在裝置的整個長度方面。其實， 一些觀點是需要考 慮第二設(shè)備。
盡管本發(fā)明整個描述的重點會是通過所述各種工藝對待處理 晶片進行處理，應該理解，這照樣能在其它基板上實施，例如切割
晶片，帶載切割晶片(diced wafers on tape )、帶載整體晶片(whole wafers on tape )、光盤、平^反顯示屏(flat panel )、以及太陽能電;也，
還有其它這樣的薄基4反層。因而，雖然以晶片的名義描述，應該理 解，根據(jù)本發(fā)明，其它這些基板中的任何一個可代替此晶片來進行 處理。


為了更好地理解本發(fā)明，參照結(jié)合于作為參考的附圖，附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的20工位系統(tǒng)的示意圖。
圖2是示出了系統(tǒng)的室的圖1的20工位系統(tǒng)的示意性俯3見圖。
圖3是才艮據(jù)本發(fā)明的示例性四工位系統(tǒng)的示意圖。
圖4A-4J是四工位系統(tǒng)的操作的示例。
圖5是濺射工位的示意圖。
圖6是賊射室的斷面圖。
圖7是將晶片升入處理工位的示意性示圖，例如，可以是金屬 化室。
圖8A、 8B和8C示意性示出了盤狀拍殳運才幾構(gòu)。圖9是穿梭(shuttle)室的示意性示圖。
具體實施例方式
現(xiàn)參照圖l，其示出了 20工位系統(tǒng)，作為本發(fā)明實施例的實例。 雖然在這個圖中，示出了特定凄t量的工位，-f旦應該理解，本發(fā)明可 以應用在才艮據(jù)安裝需要而具有或多或少工位的系統(tǒng)中。并且左側(cè)和 右側(cè)示出不同的工位(該左側(cè)和右側(cè)在圖中分別出現(xiàn)在后方或前 方)。然而，可以不同于所示的情況來選4奪工4立，并且該單元將才艮 據(jù)其預期目而發(fā)揮作用。在圖中，11表示20工位系統(tǒng)。系統(tǒng)12的 前端是裝載鎖13所處的i也方。在相對端是4黃向室(傳，lr室)15以 及用于處理室的電源16、傳送系統(tǒng)、和系統(tǒng)的其它才幾構(gòu)。在該圖中， 同樣出現(xiàn)的處理才莫塊17沿著從前端12看的左側(cè)而出現(xiàn)。雖然4叉有 幾個標注了凄t字，^f旦整個側(cè)部可以再次才艮據(jù)客戶需要而包括相同的 處理模塊，如在該圖中所示。在另一側(cè)部，示出了不同組的處理才莫 塊18。在此，又一次示出了同樣出現(xiàn)的模塊，并且僅僅一些標有數(shù) 字18。然而，它們可以全包4舌同才羊類型的才莫塊，因此可以用于同才羊 形式的處理，或者它們可包括用于不同處理步驟的不同模塊，這又 取決于客戶對安裝的要求。在該圖中，示出的處理模塊僅僅是為了 示例目的的。其實，處理才莫塊17是可用于賊射清洗或々蟲刻的才莫塊 的典型〗戈表?？梢钥吹?，用在才莫塊中的氣體室19定位在各濺射或 清洗處理室17的上方。所示的處理才莫塊18作為典型的物理汽相沉^ 積處理才莫塊。然而，應該理解，這些示圖僅4又打算作為代表，并4又 ^又為了示例的目的，并且取決于每個用戶，可以或并有可能將用于 其它處理的模塊包括到系統(tǒng)中。系統(tǒng)中的模塊也可以由使用者不時 地用其它才莫塊^,換，以改變系統(tǒng)中的處理配置。
在才喿作過程中，晶片會在位于前端12的裝載鎖13處進入系統(tǒng)。 這也在本說明書的其它圖中示出了。在此，晶片乂人大氣條件移入真 空環(huán)境中。晶片沖妻下來移動到處理室17,在此，它將^f皮清洗、刻蝕
以及經(jīng)受其它所期望的處理。它將從室到室有規(guī)則地移動，直至它
到達轉(zhuǎn)移室15 ，在轉(zhuǎn)移室，晶片沿此新路徑/人用于處理的一4亍進3各 徑(左側(cè))移動到用于處理的其它行進路徑(右側(cè))。這樣，在進 入系統(tǒng)ll后，晶片會移動穿過處理室17，根據(jù)系統(tǒng)的說明，例如， 該處理室17可再次才艮才居客戶要求而包4舌濺射;冗積子系統(tǒng)或類4以處 理子系統(tǒng)。然后，晶片在傳專餘室(shuttle chamber) 15中轉(zhuǎn)移，并 沿系鄉(xiāng)克其它路4圣返回且通過處5里室18，例如，在該處J里室18中， 晶片經(jīng)過沉積處理，諸如(例如)物理汽相沉積、離子注入、或例 如化學汽相沉積。然后，它將移入預裝載鎖室9，為進入裝載鎖13 做準備，從裝載鎖13處，該晶片將退出系統(tǒng)。電源子系統(tǒng)16提供 系統(tǒng)11各個室的才喿作所需的以及將晶片移入并穿過系統(tǒng)所需的電 力?？刂坪?4 (在本圖中僅僅有一些被標注了 )提供了鄰接室中的 操作，包括控制在室中所進行的處理的各種參數(shù)以及室中的真空條 件、晶片的移動等等，而且連接至電腦控制器24并由其操控。
現(xiàn)參照圖2，晶片在前端12-皮裝載(通常將^f吏用相同^:字來確 定元件)。晶片可從晶片盒中被放入系統(tǒng)11,該晶片盒被置放在如 29所表示的位置處。然后，晶片一個接一個地被供給到系統(tǒng)中。新 晶片在前端12進入并且被移入裝載鎖13,接下來，它順序地通過 處理室17。簡單起見，將整個左側(cè)室(本圖中如上面線所示出的室) 看成用于同一類處理的同一類型的室，并且每個都用17標識。晶 片/人前端12移動穿過室17并最后到達橫向室(傳輸室)15，在該 4黃向室中，晶片從系統(tǒng)的左側(cè)向右側(cè)(如本圖中下排所示的室)移 動。再次為使說明簡單，右側(cè)的室(本圖中下部位置)全都由18 指示，但是應該理解，假如使用者需要的話，各室可以支持不同的 處理。無i侖如^T，晶片在沿左側(cè)的室17 (圖2中上^t非所示的)移動 后，通過穿過沖黃向或穿才炎轉(zhuǎn)移室15而移動到系統(tǒng)11的右側(cè)(圖2 中下排所示的)的室。然后晶片返回順序地穿過由18指示的室， 到達預裝載鎖室9，在該預裝載鎖室處，該晶片停留直到它轉(zhuǎn)移到
裝載鎖13中。當晶片移出裝載鎖13并通過進入系統(tǒng)左側(cè)室或由17 指示的室而移入系統(tǒng)時，發(fā)生該轉(zhuǎn)移。此時，裝載鎖是空的，進而 晶片乂人預裝載鎖室9進入裝載鎖13，并進而在前端12退出才幾器， 且從真空到大氣中。這時，新晶片可以并確實地進入裝載鎖13，進 而進入處理室中。室17和18的^各徑是并排的，/人而本系統(tǒng)的占地 面積基本不大于室自身的占地面積。以下材料將描述晶片的傳送， 其中該傳送通常發(fā)生在處理室、傳輸室、以及裝載鎖的占地面積中。 在該圖某些位置處所包括的箭頭表示該循環(huán)中晶片在那個位置處 的牙多^力方向。
圖3示出了四工位系統(tǒng)的示意圖。由于這樣或那樣的原因，一 些用戶可能希望系統(tǒng)處理有限的晶片工藝，因而本圖在理解小尺寸 系統(tǒng)的才喿作方面是有用的。然而重要的是，該系統(tǒng)也示出了大系統(tǒng) 的基本上所有的關(guān)鍵部件以及傳送路徑，從而也能夠更完全地理解 大系統(tǒng)，并且與討i侖專交大單元(unit)所涉及的情況相比，其復雜 性確實4交小。在圖3中，前端部用12表示。2(M氣表蝕刻處理室而 21代表賊射清洗處理室。22代表物理汽相沉積室而23包括廢氣口 。 入氣口可以臨近廢氣口 23而定位。這些口獨立地連接于各個氣盒 25。 13代表裝載鎖而15代表穿梭或橫向室。27代表真空泵。該泵 用于在裝載鎖13中抽真空。處理器電源16示出在系統(tǒng)的后部并處 于轉(zhuǎn)移一發(fā)子15下方，并且計算才幾容納在示為24的隔間里。
圖4A-J (在組A-J中，'T，被省略了 )示出了晶片的經(jīng)過系統(tǒng) 的按步驟的移動。應該理解，在這一組圖中， 一組晶片同時移動， 但不是所有的都同時移動。當對這些圖進行描述時，將對此進行討 論。
在圖4A中，示出了四工位系統(tǒng)，其中，所示出的晶片占據(jù)了 裝載鎖13、處J里室26、以及處理室27、 28、 30。 A匕圖中還示出了 前端12。用于將晶片。畏入系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)在本領(lǐng)域中 >知為FOUP。它
4戈表前開口結(jié)合部件(l"rontQpeningunified』art),其包4舌夕卜殼，晶 片容納在該外殼中并且在等待進入處理^操作的同時保持清潔。該單 元也可包括喂入機構(gòu)(在本實例中就是這樣的)，以將晶片放入系 統(tǒng)中進行處理，而且在處理后將晶片從系統(tǒng)中取出以暫時存儲。晶 片盒29^皮置》文在該前端結(jié)構(gòu)或FOUP 31中，其中晶片處于水平^f立 置。然后，晶片一片一片地,人盒中由小片(blade) 32移出，該小 片32在盒中^fe晶片舉起并且載著晶片進入裝載鎖隔室13中。
圖4A示出了循環(huán)的開始。裝載鎖13中的晶片處于進入系統(tǒng)的 過程中。此時它處于裝載鎖13中系統(tǒng)的真空中。正在處理室26中 的晶片。實例是，室26中的晶片正在受到蝕刻處理。室27中，已 經(jīng)穿過了蝕刻室的另一晶片正在凈皮清洗，例如，以1更于進4亍下一步 的處理。室28中的晶片正在第一金屬沉積室中^皮涂J丈金屬，并且 室30中的晶片正在凈皮涂J丈其它金屬。
在圖4B中，系統(tǒng)中左側(cè)(在該圖中如上^^非所示)的晶片^皮示 出為移向下一站。更確切的說，裝載鎖13中的晶片被示出為正在 移動進入蝕刻處理室26，并且室27中正在進4亍清洗的那一個,皮示 出為正在進入4爭移才炎子15。兩個未^皮處J里的晶片35、 36,皮示出為 正等待-故移動進入系統(tǒng)。為示例的目的將這些晶片示出在這些位置 中，其唯一原因是，通常利用FOUP或一些等效喂入裝置使晶片進 入系統(tǒng)。室30、 28中受到處理的晶片^皮示出為是固定的。如示出 的，沒有晶片出現(xiàn)在橫向室15中。用于左側(cè)室(本圖中上部所示 的)和右側(cè)室(30、 28)的用來進行晶片移動的系統(tǒng)可彼此獨立地 設(shè)置。這樣，右側(cè)(下排)晶片被處理的時間可以是對于左側(cè)(本 圖上排)所i殳定的時間的兩倍，或者右側(cè)(下排)晶片可以以晶片 在該系統(tǒng)中— 皮處理的順序而移動，或者可以以用戶希望的4壬^f可速度 而移動，以獲得用戶自己選4奪或確定的最終產(chǎn)品。
在圖4C中，裝載鎖13被示出為空的，這是因為曾在該室中的 晶片現(xiàn)已進入蝕刻室26。通常，晶片在支撐件上從室開始移動并穿 過室。晶片被置放在裝載鎖13中的支撐件或晶片載體上。 一旦支 撐件附著晶片，則在其行進并通過系統(tǒng)期間該支撐件就與晶片保持 在一起。
先前已經(jīng)/人蝕刻室26中移出的晶片at匕時已移動至室27，在該 室中進4亍清洗或表面處理。已經(jīng)乂人清洗室中移出的晶片此時已移動 至神黃向轉(zhuǎn)移或傳輸室15,在該轉(zhuǎn)移或傳輸室中，晶片從一側(cè)轉(zhuǎn)移至 另一側(cè)，即，在該情況下，該晶片/人系統(tǒng)的左側(cè)到右側(cè)。在晶片進 入轉(zhuǎn)移梭子15時，更換晶片支撐件或載體是可行的。例如，可以 進行這樣的更換，以避免由于晶片移動穿過系統(tǒng)時支撐件在先暴露 而帶來的處理室污染。然而，在晶片處理期間，通過4￡/[壬4可污染的 表面置于處理室之外而基本得以避免。在支撐系統(tǒng)中更換元件的主 要原因是，這些元件已經(jīng)到達其使用壽命。在本圖中，晶片在傳輸 室15中,人系統(tǒng)的左側(cè)移動到系統(tǒng)的右側(cè)。
在圖4D中，室26、 27中的晶片正在被處理。而且，空載體 37 #1示出為,人裝載室13移到可以叫估文預裝載室(pre-load chamber ) 9的室中，與此同時，在系統(tǒng)左側(cè)的室(在室26、 27中)中已處理 的晶片被示出為在橫向轉(zhuǎn)移或傳輸室15中從系統(tǒng)的左側(cè)移向右側(cè)。 在圖4E中，空載體37已經(jīng)到達預裝載鎖室38并且4黃向轉(zhuǎn)移室15 中的晶片已經(jīng)到達系統(tǒng)的右側(cè)。而且，在此同時，在系統(tǒng)右側(cè)(下 才非)的處理室中的晶片處理已經(jīng)完成。
在圖4F中，在系統(tǒng)右側(cè)(下排)的晶片^L示出為處于運動中。 更確切的i兌，此時已經(jīng)過了所有處理室的且在第二金屬化室30中 :帔最后處理的已處理晶片一皮示出為正在移動進入預裝載鎖室9。在 橫向轉(zhuǎn)移或傳輸室15中已轉(zhuǎn)移的晶片^皮示出為正在移動進入第一金屬化室28，并且先前已經(jīng)處于第一金屬化室28中的晶片^皮示出 為正在移動進入第二金屬化室30。
在圖4G中，在橫向轉(zhuǎn)移或傳輸室15中的支撐件或載體40被 示出為正在朝向系統(tǒng)的左側(cè)移動，并且在預裝載鎖室9的完成晶片 -陂示出為正在移動進入裝載鎖室13。(參見圖6和9對載體40的進 一步描述)。在圖4H中，在沖黃向轉(zhuǎn)移或傳輸室15中，用于載體的 支撐件已經(jīng)到達系統(tǒng)的左側(cè)(在本圖中示為頂部)，并且完全處理 的晶片已經(jīng)完成其乂人預裝載室9到裝載鎖室13的移動。
在圖4J中，在需要填充盒體的其它晶片受到處理并進而被供 給到同 一盒體的同時，當成品晶片被放置到它將保留于其內(nèi)的 FOUP內(nèi)的盒體中時，成品晶片移出裝載鎖室13并到達FOUP的它 所放置于其上的小片上(圖4A中示出)。隨后將盒體移出前端12。 在晶片的完全處理之后以及在它回到盒體之后，將晶片返回盒體的 小片被用來將另 一未被處理的晶片從盒體抬起并把它喂入系統(tǒng)中， 以在室到室的路徑上開始處理它，并將其返回盒體，作為完全處理 的晶片。這樣，已闡述的且從圖4A開始的循環(huán)被重復用于進入該 系統(tǒng)每個晶片。
圖5是濺射工位21的示意圖。濺射工位可以用作本發(fā)明的系 統(tǒng)中的處理室，以把沉積材料濺射到待處理的晶片表面上。為示例 的目的示出這才羊的工位，這是因為包4舌在系統(tǒng)中的具體工藝將取決 于用戶予貞期的用途。因此，在#合定系統(tǒng)中，可以包4舌或不包4舌物理 汽相沉積處理室。如果包括，其可以非常類似于濺射工位21。在本 工^f立中示出的是濺射室52。馬區(qū)動才幾構(gòu)53 4立于凈爭移室47的基部，該 驅(qū)動機構(gòu)可包括磁力傳動系統(tǒng)，該磁力傳動系統(tǒng)包括輥子、輪子、 以及驅(qū)動電才幾或等歲文裝置，以驅(qū)動載體40(參見圖6)，晶片在移 入該室以及之后移出該室進入下 一 室的期間停留在該載體上。標識 為49的開口用作載體進入濺射室21的入口 (或可替換地為出口 )。 在本圖中向下延伸位于轉(zhuǎn)移室47之下的是臂架底座41 (在圖8中 更清晰地示出)，其包括「乂人底座41向下延伸的臂。該底座用于在基 本密封地處理賊射室52的過程中將晶片向上舉起，其中，該濺射 室位于4黃過頂部的濺射源51與基本沖黃過底部的晶片43之間(參見 圖8)。這種結(jié)構(gòu)在濺射操作時將支持在濺射室中所需的條件?？傮w 上，這意味著，如現(xiàn)有技術(shù)公知的那樣，保持合適真空并且將引晶 氣體(seeding gas )供給到室中，以方便濺射。
圖6是濺射處理室21的部分剖浮見圖。載體40 4巴轉(zhuǎn)移室47中 的晶片移入并移出濺射處理室21,在該濺射處理室中，晶片凈皮運載 經(jīng)過物理汽相沉積工藝。如所示的，載體40的中心部位在傳送通 過系統(tǒng)期間支撐晶片。在諸如圖6中所示工位的工位中，底座41 將晶片43升起離開載體40，且使得它與隔離環(huán)42緊貼接觸，如圖 8中更詳細示出。被制成為可替換形式的罩45覆蓋在進行濺射的室 的側(cè)壁上。該罩變?yōu)橥扛灿幸黄べ\射的物質(zhì)，并且不時地被更換，以 避免室壁上的老沉積物質(zhì)污染到室中新濺射的層。濺射源51 (參見 圖5)置靠在濺射座架46上，從而對室進行密封。
在圖7中，晶片43被示出處于抬起位置，在為了進行處理而 將晶片43定位在處理室內(nèi)的過程中，該晶片升起以與隔離環(huán)42緊 密接觸(圖6)。該處理室可以包括濺射室，但也可以包括蝕刻、 CVD或清洗室、或系統(tǒng)的其它室。在晶片43之下是底座41和載體 40。通道或開口 49允許載體進入或離開轉(zhuǎn)移室47。該才莫塊在相對 側(cè)上包括類似的開口 (在該圖中看不見)。在這個圖中還示出了升 降裝置55,它對巴底座41抬到一位置，以向上按壓晶片，以〗更密封 濺射室，如圖8中更全面的討論。底座41穿過中心開口 54 (在圖 6中示出)，并且把晶片43從其載體40上抬起，以將晶片43放置 到室中，進而4氐靠著處理室的隔離環(huán)42而密佳t底座，如所示的和 結(jié)合圖8的更全面的刮S侖。
所討i侖的具體的處理室^U又是為了示例的目的。應該明白，作
為本領(lǐng)域/>知的用于半導體晶片制造的各種各樣處理中的任何一 種可用于本發(fā)明的系統(tǒng)。
在圖8A、 8B、和8C中，示出了與處理室中晶片處理相聯(lián)系的 用于晶片拍《運的才幾構(gòu)。在圖8A中示出，供系統(tǒng):捧作的三個處理區(qū) i或位于一^f立置處，在該位置處，晶片43已^亍進穿過載體40上的室 傳送通道49,并到達新處理室18，進4亍處理。晶片43自身定位于 子載體或卡盤60上，該載體或卡盤又定位于載體40上。這些在圖 8C中專交清晰。在優(yōu)選實施例中，晶片在裝載鎖工位處進入系統(tǒng)后 附著于這樣的卡盤或子載體，其中，該卡盤被提升至并附著在晶片 的位于自動初4成轉(zhuǎn)移平面處載體上方的位置中?？ūP在所有處理步 驟中保持附著狀態(tài)，并且當晶片與系統(tǒng)分離時，該卡盤在裝載鎖工 位與晶片分離。進而，在子載體上的晶片在載體上移動通過系統(tǒng)。 處于載體和卡盤下方的是底座57，該底座容納在真空管58內(nèi)，以 維持真空條件并允許底座上升到晶片進入用于處理的處理室的位 置。轉(zhuǎn)移室15^皮示出為處于所示系統(tǒng)的處理室的端部。
在圖8B中，本圖中左側(cè)兩室中滯留的操作時間是，底座57已 經(jīng)進入并經(jīng)過載體40的開口并將晶片43 l是升到處理室18的用于 處理的位置的時間。載體40置于驅(qū)動機構(gòu)53上，在本實施例中， 該驅(qū)動機構(gòu)被示出作為優(yōu)選磁力驅(qū)動系統(tǒng)(其中使用了磁力連動 4侖)。與也可用于乂人室到室傳送待處理基^^反的才幾器人相比，本傳送 系統(tǒng)趨向于較不昂貴。
圖8B示出了室是如何被密封以在其中進行處理操作的細節(jié)。 在圖8A和圖8C中，晶片43被示出為定位在靜電卡盤60上。密封 件61安裝在卡盤60的邊緣中，并且在晶片被提升到用于處理的室 18 (參見圖8B)時，室邊緣62壓靠并安裝到密封件61中。在圖 8B中，卡盤60上的晶片43S皮示為處于(所示為左手側(cè)的)兩處
理室中的4是升位置處。在圖8B中的第三所示處理室18中，底座 57被示出為處于較低位置，并且真空管58延伸以保持區(qū)域密封。 圖8C示出了晶片43置于載體40上的靜電卡盤60上，也示出了密 封件61。在載體40之下示出了驅(qū)動才幾構(gòu)53的部分，其用于當晶片 移動經(jīng)過系統(tǒng)時室到室地驅(qū)動載體。
圖9示出了一黃向或傳輸室15。在本室中，從與一排處理室對齊 的位置到與下一排室對齊的位置，晶片在載體40中^皮移動。可以 包括定位在室間的閥，以〗吏晶片在這些室中與一4非處理室中正在進 行的處理相分開。與其它排中正在處理的相比，這可以確保在一排 中進行的處理的純度。從一室到另一室移動的載體移動穿過槽63。 在本單元的基座中示出了驅(qū)動電機53,該驅(qū)動電才幾驅(qū)動載體從一室 到另一個。在單元后部的4炎子中，兩室處于高真空狀態(tài)。
類似的室能夠用于系統(tǒng)的入口和出口。在那種情況下，在左側(cè) 的室通常將是裝載鎖，并且將包括晶片在進入系統(tǒng)后#皮》文置于其中 的室以及供晶片引入真空條件的室。在離開系統(tǒng)的途中，裝載鎖將 是晶片離開真空到達大氣條件途中穿過的最后一個室。在梭子中， 在這種情況下，晶片將從室30 (例如參見圖4A和4B )進入保持室 或預裝載鎖室(諸如圖1中的室9)，進而從保持室移動到裝載鎖， 從此處晶片退出系統(tǒng)。晶片將保留在保持室或預裝載鎖室中直到裝 載鎖為空(在晶片從裝載鎖移入室26之后)，此時，它將移入裝載 鎖中的退出系統(tǒng)的位置。
關(guān)于所述系統(tǒng)的獨特性在于，半導體晶片或其它基板同時移動 通過任一排裝置的不同工位。進一步地，在晶片出現(xiàn)的間隔期間進 行的處理中，工位與臨近工位之間可以不同，這是因為工位可通過 室間的閥而彼此隔絕， 一旦晶片或其它基板從室到下一室或工位移 動之后，對每個室進行密封。這樣，第一工位可進行刻蝕工藝，第 二工位可進行離子注入工藝，第三工位可進行化學汽相沉積工藝，
等等，以便于執(zhí)行晶片或其它基板在形成最終產(chǎn)品的過程中所要求 的所有處理工藝。在一些例子中，這可以包括完成同一處理的一連 串的室。這將會是這種情況，即，當室中的停留時間小于執(zhí)行晶片 上所進4亍的全部處理需要的時間室時的情況。例如，如果在室中的
4f留時間i殳定成期間t而處理(例如蝕刻)需要4t，那么蝕刻可以
#:安排成在繼續(xù)進入其它處理室之前順序地在四個室中進行。 -假如 不需要順序;也完成所有的蝕刻，那么蝕刻室可以間4悉其它室，,人而 晶片最終經(jīng)過4丸4亍蝕刻的四個室。由于每個處理室均處于真空下， 所以基板從一室到其它室的移動將基本上不需要完全抽空任一室， 因為每個室均為其下一個操作進行準備。
本配置的意義在于，由于系統(tǒng)中可進行多個處理，因此制造者 不需要要求裝置的多個不同單元。而且，通過在一體裝置中包括多 種處理，消除了在用于不同處理步 -驟的分立裝置之間進4亍傳送的需 要。而且，因為可以進4亍所有處理的單一單元中可以完成各種處5里， 所以不會遇到以下情況中存在的延遲，該情況是，在一個機器中晶 片受到處理(例如蝕刻)，然后^v那個i殳備移動到另一才幾器(比如 賊射系統(tǒng))，在該濺射系統(tǒng)中，晶片處于庫存中，這作為正常延遲 的一部分，該延遲在晶片凈皮循環(huán)至受到第二處理之前有可能/人兩小 時延長到更多小時。顯然，假如現(xiàn)有工廠中使用第三處，則需要更
多的i殳備、更多的占地空間、更多的清潔室，進而在單元之間轉(zhuǎn)移
晶片的延遲都記在制造過程的成本上。另外，對于一些基板有利的
是在各處理之間不暴露于大氣條件下，而這也可以在本系統(tǒng)中獲 得，但在基板裝置的獨立單元之間進行移動的情況下是不可能的。 利用所描述的本發(fā)明的系統(tǒng)克服了現(xiàn)有做法的這些缺點。
雖然已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的典型實施例，《旦本領(lǐng)域才支術(shù)人 員可以理解，在不背離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的保護范圍的
情況下，可以使用半導體層制造中常用的各種處理，并且可以對所 討i侖的4喿作和系統(tǒng)才幾構(gòu)進行各種改變及^f務改。
權(quán)利要求
1. 一種處理系統(tǒng)，包括裝載鎖室，用于使基板進入真空環(huán)境，載體，支撐將在所述處理系統(tǒng)中被處理的基板，第一排室，包括第一處理室，連接于所述裝載鎖并與所述裝載鎖水平對齊，以在其室中的基板上進行處理步驟；至少第二處理室，連接于所述第一處理室并與所述第一處理室水平對齊，以在其室中的基板上進行第二處理步驟；至少第二排室，包括處理室，鄰近所述第一排處理室并定位在其側(cè)部，以進一步處理基板；至少一轉(zhuǎn)移室，連接于一排處理室并在其端部與之對齊，并且連接于另一排處理室并在其端部與之對齊，以將基板從一排處理室轉(zhuǎn)移到另一排處理室，以及傳送系統(tǒng)，移動基板載體通過所述第一排處理室、通過所述轉(zhuǎn)移室、然后通過所述第二排處理室，所述處理系統(tǒng)占據(jù)與所述排處理室及所述至少一個轉(zhuǎn)移室基本相同的占地面積。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理系統(tǒng)，包括機械手裝置，以 把基板從盒體中提起并將基板供給到所述裝載鎖中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的晶片處理系統(tǒng)，包括所述機械手被設(shè) 置成，將晶片從所述盒體中提起并將所述晶片供給到所述裝載 鎖中且將已處理的晶片,人所述裝載鎖返回到所述盒體中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理系統(tǒng)，其中，所述基板沿水平 位置纟皮傳送和處理。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，所述第一排室包 括將沉積材料濺射到晶片表面的室。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，所述第 一排室包 括從所述晶片表面蝕刻材料的室。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理系統(tǒng)，其中，所述載體在其中 心區(qū)域具有孔，并且其中沖是升件移動穿過所述孔，進而提升所 述基板以進行處理。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，所述基板包括晶 片，-猙電卡盤附著其表面，所述才是升件與所述表面相4妻觸。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理系統(tǒng)，其中，閥密封所迷轉(zhuǎn)移 室，從而可將與 一排室相對齊的轉(zhuǎn)移室的部分保持為不同的環(huán)境。
10. 沖艮據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理系統(tǒng)，其中，所述基板在所述 第 一排室的所述處理工位中均與其它的同時移動到所述第一 排中的4安次序的下 一 個室中。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理系統(tǒng)，其中，所述基板在所述 第二排室的所述處理工位中全都同時地移動到所述第二排中的按次序的下 一個室中。
12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，所述基4反包括 晶片，并且當所述傳送系統(tǒng)將所述裝載鎖中的晶片移入第 一處 理室時，所述傳動系統(tǒng)將所述第 一排室中的晶片同時順次送往 所述4非中的下一室。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，所述基板包括 晶片，并且所述傳送系統(tǒng)將晶片^^所述第二排室中的處理室移 向預裝載鎖室，并同時將所述第二排室中的其它晶片移動到所 述排中按次序的下一個室中。
14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的基板處理系統(tǒng)，其中，所述第一排室 中的其它晶片被順序移往所述排的下一室，同時基板從所述第 一排室的處理室 一皮送往傳輸室。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，所述基板包括 晶片，并且所述傳送系統(tǒng)將所述傳輸室中的晶片 一黃向傳送至4妻 近所述第二排室的位置。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板處理系統(tǒng)，其中，在濺射工位的載 體中的基板在其中進行賊射操作期間被提升到密封處理室的位置。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的處理系統(tǒng)，其中，所述基板包括晶片， 并且通過由臂進行提升，所述晶片被升起，所述臂壓在處于載 體中適當位置處的所述晶片的背面并向上延伸通過所迷載體 中的開口 ，將所述晶片的另 一表面放置在所述處理室的基部的被密封位置上。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，所述傳輸室中 的所述晶片^皮傳送到所述第二排處理室中的鄰接處理室，并且 所述第二排室中的所述其它晶片均被移動至相鄰的室。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的基板處理系統(tǒng)，其中，當所述第二排 中的基才反;故順次送往所述相鄰的處理室時，所述預裝載鎖工位 中的所述基板移入所述裝載鎖。
20. —種晶片處理系統(tǒng)，包^r:自動的晶片運載裝置，將晶片從盒體中供給到裝載鎖室， 裝載鎖室，將晶片從大氣條件下轉(zhuǎn)移到真空環(huán)境中， 晶片載體，對通過處理室一皮;故入所述裝載鎖中的以及返 回到所述裝載鎖的晶片進行支撐，第一排室，包括第一處理室，附于所述裝載鎖并與所述裝載鎖水平對 齊，以在其室中的晶片上進4亍晶片處理步驟；至少第二處理室，附于所述第一處理室并與所述第一 處理室水平對齊，以在其室中的晶片上進^f亍第二處理步 驟；第二排處理室，包4舌至少第三處理室，鄰接所述至少第二處理室并且定位 在它的4則部；至少第四處理室，附于所述至少第三處理室并與其水平對齊；轉(zhuǎn)移室，附于所述第一4非處理室并在其端部與之水平 對齊，而且附于所述第二排處理室并在其端部與之水平對齊，以將晶片從所述第 一排處理室轉(zhuǎn)移到所述第二排處理 室，以及傳送系統(tǒng)，將所述晶片載體從所述裝載鎖中移動并通 過所述第一排處理室、通過所述轉(zhuǎn)移室、然后通過所述第 二排處理室，并回到所述裝載鎖，以退出到大氣條件中， 所述晶片處理系統(tǒng)占據(jù)與所述對齊的裝載鎖、所述第 一和 第二排處理室、以及所述轉(zhuǎn)移室基本相同的占地面積。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，當晶片被放置 到所述載體中時，所述卡盤附在所述晶片的背面。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的晶片處理系統(tǒng)，包括預裝載鎖室，所 述預裝載鎖室在所述排上的最后處理室與所述第 一 排中的用 于已處理晶片的運送的所述裝載鎖之間的路徑中與所述第二 排室相對齊，以等待被運送到所述裝載鎖中。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，所述第一排的 至少兩個相鄰處理室4丸4亍相同的處理。
24. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，所述第一排中 的兩個相鄰處理室在真空下執(zhí)行不同的處理。
25. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，所述第二排中 的兩個相鄰處理室批一f亍相同的處理。
26. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，所述傳送系統(tǒng) 同時將所述第 一排中的晶片沿相同方向移動到所述第 一排中 的才目4卩室。
27. 根據(jù)據(jù)權(quán)利要求20所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，所述傳送系統(tǒng) 同時將所述第二排中的晶片沿相同方向移動到所述第二排中 的^目4卩室。
28. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，所述傳送系統(tǒng) 在所述第 一排中相等時間間隔之后，將晶片順次移入相鄰的處 理室。
29. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，所述傳送系統(tǒng) 在所述第二排中相等時間間隔之后，將晶片順次移入相鄰的處 理室。
30. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，在所述室內(nèi)進 4亍處理期間，至少兩個相鄰室4皮此隔離。
31. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，在串聯(lián)的三個 室中，中間室是處于兩個邊纟彖室之間的隔離室。
32. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，所述室中的一個 包括用于晶片金屬化的室。
33. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，所述室中的一個 包括用于晶片離子注入的室。
34. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，所述室中的一個 包括清洗晶片表面的室。
35. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，所述室中的一個 包括熱處理晶片的室。
36. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，所述4是升件包括 底座，所述底座位于密封在所述系統(tǒng)內(nèi)的桿上，并且其中，所 述底座壓靠在支撐所述晶片的所述卡盤上。
37. 才艮據(jù)權(quán)利要求8所述的晶片處理系統(tǒng)，其中，所述提升件將所 述晶片升高至接近隔離環(huán)的位置，進而通過接觸抵靠在所述卡 盤上的密封件來對所述室進行密封。
38. —種通過4吏晶片受到相同時間間隔的 一 系列處理l喿作而將所 述晶片制成制成品的方法，包括將待處理的晶片移入具有多 個處理室的系統(tǒng)中，以相同的時間間隔在處理室中同時處理至 少兩個晶片，將晶片傳送至待處理的室中并進而在處理之后將 其從所述室中取出，在新室中重復處理所述晶片的步驟，并在 其中進4亍處理后將所述晶片從所述新室中移出，在真空環(huán)境中 才丸4亍傳送和處理，在所述處理室中進行處理期間〗呆持所述晶片 處于水平位置，以及將所述晶片制成制成品，所述制成品的實 際面積基本是所述處理室的尺寸。
39. 才艮據(jù)^f又利要求38所述的方法，其中，通過多于單一晶片處理 的技術(shù)進行晶片處理。
40. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，包括使得所述晶片經(jīng)受蝕刻處 理和清洗處理。
41. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，包括使得所述晶片經(jīng)受蝕刻處 理和金屬化處理。
42. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，包括使得所述晶片至少經(jīng)受離 子注入處理。
43. 根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，包括使得所述晶片至少經(jīng)受濺 射處理。
44. 才艮據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，還包括使得所述晶片經(jīng)受熱處 理工藝。
45. 根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，還包括使得所述晶片經(jīng)受熱處 理工藝。
46. 才艮據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，包括通過至少使得所述晶片經(jīng) 受化學汽相沉積處理而在所述晶片的表面上沉積材泮牛。
全文摘要
所描述的是制造晶片的方法和制造系統(tǒng)(11)，其中，占地面積基本包含在處理室(17、18)的近似尺寸中。單個晶片水平移動通過系統(tǒng)，并且在成組的處理室中同時進行處理。將制造半導體晶片中用到的各種制造工藝包括進來作為系統(tǒng)中的處理室。
文檔編號C23C16/00GK101208454SQ200580039598
公開日2008年6月25日 申請日期2005年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月18日
發(fā)明者伊恩·拉奇福特, 克里斯托弗·萊恩, 凱文·P·費爾貝恩, 哈里·蓬內(nèi)坎蒂, 特里·布盧克, 羅伯特·愛德華·韋斯 申請人:因特維克有限公司