與半導體處理設備相關的方法和系統的製作方法
2023-08-03 04:47:06
與半導體處理設備相關的方法和系統的製作方法
【專利摘要】本發明總體上涉及半導體製造領域，具體涉及與半導體處理設備相關的方法和系統。至少一些示例性的實施方式是系統，該系統包括：前端機械手，其被配置為從至少一個晶片載具拿取單個的晶片；線性機械手，其與所述前端機械手有業務關係，所述線性機械手被配置為沿延伸的長度路徑移動晶片；以及第一處理集群，其與所述線性機械手有業務關係。所述第一處理集群可以包括：第一處理室；第二處理室；和第一集群機械手，其設置在所述第一處理室和所述第二處理室之間。所述第一集群機械手被配置成將晶片從所述線性機械手傳送至所述處理室，並被配置為將晶片從所述處理室傳送至所述線性機械手。
【專利說明】與半導體處理設備相關的方法和系統
【技術領域】
[0001]本發明總體上涉及半導體製造領域，具體涉及與半導體處理設備相關的方法和系統。
【背景技術】
[0002]隨著半導體器件的關鍵尺寸不斷變小，用於創建半導體器件的處理步驟的數量已經增加，同樣，處理時間也已經增加。此外，客戶對於執行與晶片的主處理(例如，蝕刻、化學氣相沉積)有關的晶片的預處理和後處理的能力的要求越來越高，這進一步增加了配置的數量，而配置是處理工具必須簡化的。
[0003]為了保持製造設施的產能，可能需要更多的處理室。為了滿足預處理和後處理的要求，對於給定的工具，可能需要變化更廣泛的室的類型。然而，設計並製造合格的具有額外的處理室的新的半導體處理設備是漫長而複雜的工作。
【發明內容】
[0004]為了解決上述問題，在本發明的一種實施方式中，提供了一種系統，其包括:前端機械手，其被配置為從至少一個晶片載具拿取單個的晶片；線性機械手，其與所述前端機械手有業務關係(operational relationship),所述線性機械手被配置為沿延伸的長度路徑移動晶片，所述延伸的長度路徑和所述線性機械手定義進行所述線性機械手和其他機械手之間的晶片交換的第一位置、第二位置和第三位置；第一處理集群(processing cluster),其與所述線性機械手在所述第一位置處有業務關係，所述第一處理集群包括:第一處理室；第二處理室；和第一集群機械手，其設置在所述第一處理室和所述第二處理室之間；其中，所述第一集群機械手被配置成將晶片從所述線性機械手傳送至所述處理室，並被配置成將晶片從所述處理室傳送至所述線性機械手。優選地，所述系統還包括:第二處理集群，其與所述線性機械手在所述第二位置處有業務關係，所述第二處理集群包括:第三處理室;第四處理室；和第二集群機械手，其設置在所述第三處理室和所述第四處理室之間；其中，所述第二集群機械手被配置成將晶片從所述線性機械手傳送至所述第三處理室和所述第四處理室，並且所述第二集群機械手被配置成將晶片從所述第三處理室和所述第四處理室傳送至所述線性機械手。
[0005]在本發明的另一種實施方式中，提供了一種方法，該方法包括:安裝半導體處理設備，所述半導體處理設備包括第一處理集群，所述第一處理集群包括至少兩個處理室和設置在所述至少兩個處理室之間的第一集群機械手，所述第一處理集群能操作地耦合到線性機械手；通過所述線性機械手傳送晶片到所述第一處理集群；並且接著設置第二處理集群為與所述半導體處理設備有業務關係，所述第二處理集群包括至少兩個處理室和設置在所述第二處理集群的所述至少兩個處理室之間的第二集群機械手，所述第二處理集群能操作地耦合到所述線性機械手；並且接著通過所述線性機械手傳送晶片到所述第一處理集群以及所述第二處理集群。優選地，其中傳送晶片到所述第一處理集群和所述第二處理集群進一步包括:通過所述線性機械手移動晶片至接近所述第一集群機械手；通過所述第一集群機械手從所述線性機械手移走所述晶片，並將所述晶片放置在所述第一處理集群中的選定的處理室內；通過所述第一集群機械手從所述選定的處理室中移走所述晶片，並將所述晶片放置到所述線性機械手上；並且接著通過所述線性機械手移動所述晶片到接近所述第二處理集群；並且通過所述第二集群機械手將所述晶片從所述線性機械手移走，並將所述晶片放置在所述第二處理集群中的選定的處理室內。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0006]為了詳細描述本發明的示例性實施方式，現在參考附圖，附圖中:
[0007]圖1示出了根據至少一些實施方式所述的半導體處理設備的立體圖；
[0008]圖2示出了根據至少一些實施方式所述的半導體處理設備的俯視圖；
[0009]圖3示出了根據至少一些實施方式所述的半導體處理設備的俯視圖；
[0010]圖4示出了根據至少一些實施方式所述的半導體處理設備的俯視圖；
[0011]圖5示出了根據至少一些實施方式所述的線性傳送機械手及相關設備的立體局部剖視圖；
[0012]圖6示出了根據至少一些實施方式所述的線性傳送機械手(基本上是沿圖5中6-6線截取的)的正視圖；
[0013]圖7示出了根據至少一些實施方式所述的處理集群的立體局部剖視圖；
[0014]圖8示出了根據至少一些實施方式所述的處理集群的立體圖；
[0015]圖9示出了根據至少一些實施方式所述的處理集群的立體局部剖視圖；
[0016]圖10示出了根據至少一些實施方式的方法。
【具體實施方式】
[0017]貫穿下面的描述和權利要求書使用某些術語來指稱特定的系統部件。正如本領域技術人員將會理解的，不同的企業可能用不同的名稱來指稱部件。本文件並不打算來區分名稱不同的部件，而是區分功能不同的部件。
[0018]在下面的討論和權利要求書中，術語「包括」和「包含」是以開放式的方式使用的，因此應被解釋為意指「包括，但不限於....此外，術語「耦合」或「耦連」意在指間接或直接的連接。因此，如果第一設備耦合到第二設備，則該連接可以是直接連接或是通過其它器件和連接件的間接連接。
[0019]「線性機械手」是指運輸晶片使得晶片的移動有兩個自由度(例如，沿著限定的軌道水平平移，以及與重力相關的高度變化)或更少自由度的機械手系統。然而，線性機械手不應理解為必須沿直線平移。
[0020]「集群機械手」是指運輸晶片使得晶片的移動有三個自由度或者更多自由度的機械手系統。
[0021]「延伸的長度路徑」是指一個路徑，其中移動的晶片所掃過的區域在長度上為至少6個晶片直徑，但在寬度上不超過兩個晶片直徑。
[0022]「處理室」是指在其中進行半導體處理(例如，蝕刻、沉積或清潔)的室，其中，所述室限定8立方英尺或更小的內部容積。[0023]「在大氣壓下操作」不得被理解為包括被設計用於在大氣壓以下操作的結構在大氣壓下操作。
[0024]下面的討論是針對本發明的各種實施方式。雖然這些實施方式中的一個或多個可能是優選的，但所公開的實施方式不應該被解釋為或被用來限制本公開(包括權利要求書)的範圍。此外，本領域技術人員會明白，以下的說明具有廣闊的應用，並且任何實施方式的討論僅僅意指該實施方式是示例性的，且並不意圖表示包括權利要求書在內的本公開的範圍限於該實施方式。
[0025]各種示例性實施方式針對半導體處理設備，更具體地說，針對不僅在設計階段而且在實施階段容易擴展的半導體處理設備。也就是說，半導體處理設備的各種實施方式可以被設計為不僅容納最初所需的處理室數目，而且還被設計為容納在初始安裝後的設備的未來的擴張。本說明書首先從示例性系統中的半導體處理設備的高度概括開始。
[0026]圖1示出了根據示例性系統的半導體處理設備100的簡化的局部剖開的立體圖。特別地，圖1顯示半導體處理設備100包括前端機械手102和相關的櫥櫃(cabinetry)。前端機械手102被設計和構造為從至少一個晶片載具拿取(pull)單個的半導體晶片(以下只稱「晶片」)。不例性的如端機械手102被顯不為與兩個晶片載具104和106有業務關係，但在其他的示例性系統中，前端機械手102可與一個或多個晶片載具對接(interface)。從晶片載具拿取晶片後，前端機械手102可將晶片提供到下遊設備(例如，在圖1中不可見的機械手200，以及線性機械手108)以便運輸到處理室或室。此外，當晶片從處理室返回(例如，由線性機械手108送回)時，前端機械手102可視情況將晶片放回到晶片載具中。在一些示例性的系統中，前端機械手系統102可以被稱為設備前端模塊(EFEM)。在一些示例性系統中，前端機械手102在大氣壓下操作，但前端機械手102可以通過加載鎖系統與在處於大氣壓以下的室中操作的下遊系統交換晶片。
[0027]所述的半導體處理系統100還包括線性機械手108 (設置在真空室109之內)，線性機械手108與前端機械手系統102有業務關係。雖然在下面將更詳細討論線性機械手，但在所示的示例性系統中，線性機械手108與前端機械手102在一端對接(通過圖2中機械手200)，並且線性機械手108被配置為沿延伸的長度路徑移動晶片(如剖開部分中的晶片110和箭頭112及114所示的)。線性機械手108限定了與處理集群進行晶片交換的多個位置。在圖1所示的示例性系統中，線性機械手定義了可以進行晶片交換的四個位置，即圖1中視線上最近側的位置116、線性機械手系統108的遠端上的位置118、與位置116相對的位置120、以及與傳送機械手關聯的在圖1中不可見的位置121。儘管有四個進行晶片傳送的示例性位置，但其中線性機械手108每「側」上一個位置僅僅是示例。沿任何特定的一側可存在多個晶片傳送位置，並根據需要，遠端的晶片傳送位置可以被包括或省去。
[0028]示例性線性機械手108在處於低於大氣壓的壓強下的真空室109內運行，並因此通過加載鎖120和122與前端機械手系統102對接。即，前端機械手102可將晶片放置在加載鎖122或124中的一個中，而加載鎖是處於大氣壓下。然後可以將加載鎖抽空，並將晶片放置到位於真空室109內的線性機械手108上(通過圖2的機械手200)，以便沿延伸的長度路徑傳送。同樣，為了返回晶片，可以將返回的晶片放置在加載鎖中(通過圖2的機械手200)，加載鎖向大氣通風，然後前端機械手102可以取回晶片，並將晶片放置在晶片載具中。在圖1的示例性系統中，線性機械手108通過兩個加載鎖與前端機械手102對接；然而，可以根據系統的晶片產能，使用單個加載鎖。應注意，雖然圖1中所示為線性機械手108在真空下操作，但在其他情況下，線性機械手系統108可以在大氣壓下(即不使用真空室)操作。
[0029]仍然參照圖1，示例性的半導體處理系統100還包括三個處理集群130、132和134。示例性系統中的處理集群可包含一個或多個與集群機械手有業務關係的處理室。將處理集群130作為示例，處理集群130包括支撐第一處理室138、第二處理室140和設置在處理室138和140之間的集群機械手142的框架136。集群機械手142被配置為往來於線性機械手108傳送晶片，並被配置為傳輸晶片進出處理集群的處理室。在某些情況下，如果各種處理順序上相關的話，那麼集群機械手142可將晶片從處理室138傳送到處理室140 (或反之亦然)。此外，為了與線性機械手108交換晶片，也為了向處理室中放置晶片和從處理室中取回晶片，集群機械手142具有關於晶片運動的至少三個自由度(例如，在水平面上兩個自由度以及z軸上的相應地將來自線性機械手108的晶片升高和降低和將晶片升高和降低以放置到線性機械手108的能力)。然而，應當注意，在各種系統中，集群機械手需要只運送將在與該集群相關聯的處理室中進行處理的晶片，於是集群機械手不運送或接觸往來於其他集群移動的晶片(除非這些晶片將在與該集群機械手直接相關的該集群進行處理)。因此，例如，處理集群130的集群機械手142不必運送或接觸歸處理集群132或處理集群134的晶片。
[0030]示例性處理室138和140可採取任何適當的形式。在某些情況下，處理集群的處理室可被設計和構造來執行相同的任務(例如，基於等離子體的金屬蝕刻、基於等離子體的聚蝕刻、基於等離子體的灰化處理、溼法或幹法晶片清潔、化學氣相沉積(CVD))。在其他情況下，處理室可被設計和構造來執行不同的、有時是互補的任務。例如，在集群中的第一處理室可以執行晶片的處理步驟，並且在該集群中的第二處理室可以執行該晶片的下一個處理步驟。處理室可以被設計和構造成在真空下操作(例如，蝕刻工藝、化學氣相沉積)，或處理室可被設計為在大氣壓下進行操作(例如，清潔處理)。在大多數情況下，處理室要麼全部被設計和構造成在真空下操作，要麼全部被設計和構造成在大氣壓下操作。
[0031]在圖1的示例處理集群中，每個處理集群只有在一個「水平」的處理室。例如，處理室138與處理室140在同一高度。然而，在其他情況下，處理室在高度上可以是有位移的，並且因此集群機械手142可具有z軸上的平移能力，以能與每個處理室互動。此外，一些處理集群(特別是在大氣壓下操作的通過任何合適的清潔材料洗滌或清洗晶片的「清潔」集群)可以被堆疊。例如，處理集群可以具有四個或更多個處理室一在集群機械手的一側上的兩個堆疊的室，和在集群機械手的另一側上的兩個堆疊的室。另外，不需要象單個半導體處理系統的處理集群之間那樣有對應關係。例如，處理集群130可以被設計成執行一定的任務，並有兩個處理室，而處理集群132可被設計為執行不同的任務，並有不同數目的處理室。
[0032]圖2示出了半導體處理系統100的俯視圖，為了便於說明各種變化，引入速記符號。特別地，圖2示出了半導體處理系統100，其包括通過兩個示例的加載鎖122和124可操作地耦合到線性機械手108的前端機械手102。傳送機械手200在圖2中是可見的，其被配置為將晶片從加載鎖122和124(分別通過門123和125)移動至線性機械手系統108，以便傳遞到處理集群。傳送機械手200被配置為將晶片從線性機械手108移動到加載鎖122和124，以便放回到晶片載具中。在某些情況下，傳送機械手200駐留在它自己的室內，通過門201將傳送機械手200與線性機械手108分離。在其他情況下，物理上分離的室可被限定來用於傳送機械手200和線性機械手108，但沒有門。最後，在其他情況下，傳送機械手200和線性機械手108可以駐留在相同的室中。在示例性系統中，線性機械手108被設計和構造為在真空下操作，使用加載鎖122和124與前端機械手系統102對接；然而，在線性機械手是在大氣壓下操作的示例性系統中，加載鎖122和124以及傳送機械手200可被省去。
[0033]圖2還示出了線性機械手108。在各種示例性系統中，線性機械手108沿延伸的長度路徑傳運晶片。在圖2的例子中，該路徑從一端的傳送機械手200延伸到第二端的處理集群132。因此，在一些示例性系統中，線性機械手系統108的線性機械手被確定為只有一個自由度——平移僅是沿延伸的長度路徑的來回移動。在其他情況下，與線性機械手系統108相關的線性機械手可以具有改變在機械手上的晶片的高度的能力(B卩，z軸上的平移)，並因此在這樣的實施方式中，線性機械手系統108可以被認為具有兩個自由度。一般地，然後，在示例性系統中，線性機械手系統108的線性機械手具有兩個或更少的自由度。
[0034]示例的線性機械手系統定義了與處理集群進行晶片交換的三個示例性位置。特別是，線性機械手108定義了與處理集群130相關聯的第一位置116、與處理集群132相關聯的第二位置、以及與第三處理集群134相關聯的第三位置120。將第一位置116視為所有位置的說明性示例，在線性機械手系統108是在真空下操作的系統中，第一位置116其特徵可以在於能使集群機械手142到達晶片位置204的門202(雖然在圖2中，集群機械手142被示出為與其處理室中的一個有業務關係)。在示例性系統中，集群機械手142可同樣在操作在真空下的室中操作，但該室在圖2中未明確示出，以便不使圖進一步複雜化。若該室是處於真空下，則壓強水平與線性機械手108操作於其中的室中的壓強可以是相同的，在連續的操作中，門202可以長時間保持開放。門202可以被關閉，以隔離包含機械手142的室，因此該室可以獨立於線性機械手108進行通風和維修。因而，當晶片將被傳送到集群機械手142時，線性機械手108移動並放置晶片到位置204處，並且集群機械手142延伸通過開著的門202，並將晶片從線性機械手移走。同樣地，當晶片將被從集群機械手142轉移時，線性機械手108將空的載具放置在位置204處，集群機械手142延伸通過開著的門202，將晶片放在線性機械手上。關於集群機械手142的討論對於與處理集群132相關的集群機械手206以及與處理集群134相關的集群機械手208的操作同樣有效。
[0035]仍然參照圖2，由於各個部件的物理排布，可能很容易地進入所有的處理集群進行維護。例如，維護區域210可以被設置在處理集群130的相對於線性機械手108的相對側。維護區域212可以被設置在處理集群132的相對於線性機械手108的相對側。最後，維護區域214可以被設置在處理集群134的相對於線性機械手108的相對側。
[0036]圖3顯示了在不同配置中的半導體處理系統的俯視圖。特別地，圖3示出了半導體處理系統100，其包括通過兩個示例的加載鎖122和124可操作地耦合到線性機械手108的前端機械手102。在圖2中，在其自己的室203中的傳送機械手200是可見的，其被配置為將晶片從加載鎖122和124移動至線性機械手108。同樣，將傳送機械手200配置成將晶片從線性機械手108移動到加載鎖122和124，以便放回到晶片載具中。如同圖2的系統，圖3的線性機械手108沿延伸的長度路徑傳送晶片。然而，與圖2的示例不同，線性機械手108是與單一的處理集群130關聯。然而，示例的線性機械手108還定義了可以與處理集群進行晶片交換的三個示例性位置。特別是，線性機械手108定義了第一位置116(與處理集群130相關聯)、第二位置118和第二位置120。
[0037]因此，圖3代表初始安裝的半導體處理系統，其中，所述前端機械手102和線性機械手108被設計為最終與預定數目的處理集群對接，但在最初，系統具有小於預定數量的處理集群。以這種方式，在一段時間內，半導體處理設備100可以是可操作的，往來於處理集群130傳送晶片。之後(例如，數天、數周、數月、甚至數年後)，可以添加額外的處理集群，而不需要購買新的整件設備。雖然圖3的系統顯示了三個位置，在該三個位置，處理集群可以與線性機械手108交換晶片，但是預定數目的位置可以更少(例如兩個位置)，或更多(例如，五個位置)。
[0038]圖4示出了根據進一步的示例性系統的半導體處理設備的俯視圖。特別地，圖4示出了半導體處理系統100，其包括與線性機械手108可操作地耦合的前端機械手102。在圖4的示例性系統中，前端機械手102可被設計和構造為用於更大的吞吐量，從而可以對接更大數量的晶片載具400 (在該示例性系統中，有五個這樣的晶片載具)。圖4的前端機械手102通過兩個加載鎖122和124可操作地耦合到線性機械手108。在示例性系統中，提供了兩個傳送機械手402和404,每一個相應地用於加載鎖122和124。每個傳送機械手402和404被配置為將晶片分別從加載鎖122和124移動至線性機械手108。同樣，每個傳送機械手402和404被配置為將晶片從線性機械手108相應地移動到加載鎖122和124，以便放回晶片載具中。但應注意，圖1-3所示的單個傳送機械手200和雙加載鎖系統同樣可以根據處理室的吞吐能力安裝在五個處理集群系統中。也就是說，如果處理室執行相對緩慢的處理，那麼單個傳送機械手可能已足夠。相反，圖4的雙傳送機械手系統並不限於五個處理集群系統，並且可以安裝在具有較少的處理集群的其中所實施的處理是短暫或快速的系統中。
[0039]如同前面的示例性系統，圖4的線性機械手108沿延伸的長度路徑傳送晶片。特別是，在圖4中，線性機械手108定義了與處理集群進行晶片交換的多個位置，並且特別是線性機械手定義了可以與處理集群進行晶片交換的五個位置，即位置406、408、412、414和416。具有進行晶片交換的五個示例性位置，使得系統100能夠與多達五個的處理集群對接，但如前面所述，並不嚴格要求所有五個處理集群在任一時刻都存在。例如，當整個製造設施需要額外的處理室時，可以增加處理集群。
[0040]如同前面一樣，示例性線性機械手108在處於低於大氣壓的壓強下的真空室內操作，並因此通過加載鎖122和124與前端機械手系統102對接。即，前端機械手102可將晶片放置在加載鎖122或124中的一個內，同時加載鎖處於大氣壓下。然後抽空加載鎖，並通過傳送機械手402和404中的一個將晶片放置到線性機械手108上。同樣地，為了返回晶片，可以通過相應的傳送機械手將返回的晶片放置在加載鎖內，加載鎖向大氣通風，然後前端機械手102可以取回晶片，並將晶片放置在晶片載具內。雖然未相對於處理集群具體示出，但是當線性機械手108在真空下操作時，集群機械手也這樣操作。在某些情況下，進行晶片交換的每一個位置可以有穿梭柵或穿梭門以便將集群機械手所在的容積與線性機械手所在的容積流體隔離。在圖4的示例性系統中，交換位置406與門407關聯，交換位置408與門409關聯，交換位置412與門413關聯，交換位置414與門415關聯，且交換位置416與門417關聯。在每一種情況下，門與穿過定義傳送室的結構的孔相關聯，但圖4中未示出孔，以免使圖過分複雜化。同樣，雖然圖4的線性機械手108被描述為在真空下操作，但在其他情況下，線性機械手系統108可以在大氣壓(即不使用真空室)下操作。
[0041]仍然參照圖4，示例性的半導體處理設備100包括五個處理集群418、420、422、424和426。圖5的處理集群可採用與前面的處理集群所討論的形式、結構和選項相同的形式、結構和選項，並因此將不再相對於圖4進行描述。然而，應注意，從工程的角度看，與圖1-3中的系統相比，不必對處理集群進行重新設計以用於例如圖4的系統中。事實上，在某些情況下，從工程的角度看，處理集群是模塊化的，並且處理集群可用任何線性傳遞機械手操作。因此，設計具有示例性的五個處理集群的系統可能只意味著設計長度適當的線性機械手108和若干進行晶片傳送的位置。
[0042]在一些示例性的系統中，半導體處理設備100可以執行一系列的處理步驟。例如，晶片開始可以通過處理集群418的一個或者兩個處理室處理。即，晶片由線性機械手放置在靠近與處理集群418相關聯的集群機械手430處，而集群機械手430可以將晶片從線性機械手移走，並將晶片放置在晶片處理集群418的處理室的一個中。處理後，集群機械手430可以將晶片從處理室中移走，並將晶片放回到線性機械手108上。線性機械手可以將晶片移動到接近處理集群420處，並且集群機械手432可將晶片從線性機械手108移走，並將晶片放置到處理室中，以進行進一步的處理。本說明書現在將就線性機械手108進行進一步的詳細描述。
[0043]圖5示出了與線性機械手108相關的系統的立體局部剖視圖。特別是，圖5示出了在示例性系統中，線性機械手可以與傳送室109相關聯。示例性的傳送室109限定駐留線性機械手108的內部容積500 (如圖所示位於剖開部分502的後面)。在示例性系統中，真空室109被設計為在低於大氣壓的壓強下操作，以便可以減少晶片顆粒汙染。圖5中也示出了與室203內的傳送機械手200 (如圖所示位於剖開部分504的後面)有業務關係的加載鎖122和124。例如，傳送機械手200可以通過孔506與加載鎖124交換晶片，同樣地可以通過孔550與線性機械手交換晶片。
[0044]為了定義與處理集群進行晶片交換的位置，傳送室109定義了多個孔。在圖5的視圖中，兩個孔是可見的，即與側壁511關聯的孔510，以及與端壁513關聯的孔512 (端壁513垂直於側壁511和側壁515)。圖5的線性機械手108類似於圖1_3的系統，並因此，孔510可被認為與處理集群134相關聯，而孔512可被視為與處理集群132相關聯。在許多情況下，每個孔與門相關聯，該門在晶片交換要發生時選擇性地打開和關閉。這些門在圖2-4中圖解性地示出。在某些情況下，這些門是與傳送室系統相關聯的系統的一部分，而在其他情況下，這些門是處理集群的一部分。在另一些情況下，沒有使用門，並且集群機械手在所有時間都暴露於傳送室109的真空中。
[0045]在一些系統中，根據系統中所使用的晶片產能，線性機械手108可僅包括單個晶片往復運送件，如晶片往復運送件520 ;然而，在其它系統中，兩個或更多個晶片往復運送件可以由線性機械手108(例如，第二晶片往復運送件522)實現。各晶片往復運送件可以沿軌道或直線軸承移動，並通過使每個晶片往復運送件在高度上不同而實現同時操作，如圖6所示。
[0046]圖6示出了基本上沿圖5中6-6線截取的傳送室和線性機械手的正視圖。特別是，圖6示出了側壁511以及平行的側壁515。在某些情況下，傳送室109可以由基本上透明的蓋部件600 (垂直於每個側壁)定義，使得晶片往復運送件的運動可視，但蓋部件600的透明不是絕對必需的。在圖6的示例性系統內，兩個軌道或線性軸承602和604位於內部容積500內。第一晶片往復運送件520可與第一線性軸承602關聯，而第二晶片往復運送件522可與第二線性軸承604關聯。如圖所示，晶片往復運送件520和522之間的高度不同，使得晶片往復運送件520可以沿由所述系統定義的延伸的長度路徑獨立地移動。另外，雖然示出了具有兩個晶片往復運送件的線性機械手，但可以使用一個或更多的晶片往復運送件和相關的系統(例如，三個晶片往復運送件)作為線性機械手108的一部分。
[0047]圖7示出了示例性系統的處理集群的立體局部剖視圖。特別是，圖7示出了處理集群700，該處理集群可示例性說明前述的任何處理集群。處理集群700包括第一處理室702和第二處理室704，該些室可以被設計和構造成執行任何合適的單晶片或多晶片處理(例如，基於等離子體的金屬蝕刻、基於等離子體的聚蝕刻、基於等離子體的灰化處理、溼法或幹法晶片清潔、CVD室)。圖7還示出了與集群機械手708相關聯的集群室706。S卩，在其中線性機械手(未示出在圖7中)駐留在操作在真空下的傳送室內的系統中，集群機械手708可同樣被放置在集群室706內，並在真空下進行操作。
[0048]在圖7中的示例集群機械手708也可以與緩衝區域710有業務關係。緩衝區域710可以是能放置晶片以便與處理室和/或線性機械手進行晶片交換的單個位置。例如，當目前的晶片處理完成之前、新的要被處理的晶片到達時，晶片可被暫時存儲在緩衝區域710中。在其他情況下，緩衝區域可以存儲用於其他目的的晶片，如在清潔過程中放置在室中以保護上面放置晶片的電極的「蓋晶片」。另一個例子是量測晶片，晶片可被放置在室中，以測試工藝參數，如顆粒數和蝕刻速率。
[0049]在一些系統中，緩衝區域710僅僅設有用於臨時存儲晶片的單個位置；然而，在其他情況下，如圖所示，緩衝區域可以包括具有存儲多個晶片的若干位置的機架構件712。示例性的機架構件712有兩層，層714和716，在這些層可以放置晶片。在某些情況下，機架構件712可被設計和構造為如雙箭頭718所示的向上和向下移動(沿z軸)。然而，在其它系統中，機架構件712可以保持靜止，並且集群機械手708可具有足夠的z軸上的能力以與機架的每個層交換晶片。
[0050]圖8示出了示例性系統的處理集群的立體圖。特別地，圖8示出了處理集群800，該處理集群可以示例性說明前面的任何處理集群。在該示例性處理集群800中，設置有四個處理室，在一側上的兩個堆疊處理室802和804，在集群機械手(沒有專門示出)對面一側上的兩個堆疊處理室802和804。圖8的處理集群800更趨於在處理室被設計和構造為在大氣壓下操作的情況下(如溼法晶片清潔工藝、溼法蝕刻工藝)被實施，但堆疊系統也可以被實施用於等離子體刻蝕處理。
[0051]與圖8相關聯的集群機械手未示出，但可以是與前面討論的任何集群機械手有類似的設計和構造的集群機械手，不同之處在於這裡集群機械手可以有足夠的z軸平移能力，以便與所有四個處理室交換晶片。此外，圖8的處理集群更趨於利用在大氣壓下操作的線性機械手操作，並且，因此在處理室之間沒有設置集群室。
[0052]圖9示出了進一步的示例性系統的處理集群的立體局部剖視圖。特別是，圖9顯示了處理集群900，該處理集群可以示例性說明前面的任何處理集群。處理集群900包括第一處理室902和第二處理室904，該些室可以被設計和構造成執行任何合適的單晶片或多晶片處理(例如，基於等離子體的金屬蝕刻、基於等離子體的聚蝕刻、基於等離子體的灰化處理、溼法或幹法晶片清潔、CVD室)。圖9沒有特意顯示與集群機械手908相關聯的室，以免使圖過分複雜化，但可能會存在這樣的室。
[0053]在圖7中的示例性集群機械手708也可與附加室910有業務關係。附加室910可定義孔912，通過該孔，集群機械手908可以與室910的內部容積914交換晶片。示例性的附加室910被示出與室902和904有相同的物理尺寸，但這種附加室910根據需要可更大或更小。在一些示例性的系統中，附加室910可以執行晶片的預處理或後處理(與在室902和/或904中進行的處理相關的預處理或後處理)。例如，當要被處理的新晶片到達處理集群900時，集群機械手908可以將晶片放置在附加室910中，以便在放置到室902和/或室904中之前進行預處理。同樣地，當在室902和/或904中的處理完成時，晶片可能被置於附加室910中，以便在被放置到線性機械手上之前進行後處理。在還有的其他情況下，附加室可以既執行晶片的預處理，又執行晶片的後處理。任何合適的預處理和/或後處理可以在附加室中實施(例如，溼法清潔、幹法清潔、灰化處理)。
[0054]圖10示出了根據示例性實施方式所述的方法。特別是，該方法開始(方框1000)並包括:安裝包含第一處理集群的半導體處理設備，該第一處理集群包括至少兩個處理室和設置在所述至少兩個處理室之間的第一集群機械手，該第一處理集群可操作地耦合到線性機械手(方框1002);通過線性機械手將晶片傳送到第一處理集群(方框1004);以及將第二處理集群設置成與半導體處理設備有業務關係，該第二處理集群包括至少兩個處理室和設置在該第二處理集群的所述至少兩個處理室之間的第二集群機械手，該第二處理集群可操作地耦合到線性機械手(方框1006);以及通過線性機械手將晶片傳送到第一處理集群和第二處理集群(方框1008)。之後，該方法結束(方框1010)。
[0055]上面的討論意在示例性說明本發明的原理和各種實施方式。對於本領域技術人員而言，一旦完全理解上述公開內容，多種變化和修改方案將顯而易見。意在將下面的權利要求解釋為包含所有這些變化和修改方案。
【權利要求】
1.一種系統，其包括: 前端機械手，其被配置為從至少一個晶片載具拿取單個的晶片； 線性機械手，其與所述前端機械手有業務關係，所述線性機械手被配置為沿延伸的長度路徑移動晶片，所述延伸的長度路徑和所述線性機械手定義進行所述線性機械手和其他機械手之間的晶片交換的第一位置、第二位置和第三位置； 第一處理集群，其與所述線性機械手在所述第一位置處有業務關係，所述第一處理集群包括: 第一處理室； 第二處理室；和 第一集群機械手，其設置在所述第一處理室和所述第二處理室之間； 其中，所述第一集群機械手被配置成將晶片從所述線性機械手傳送至所述處理室，並被配置成將晶片從所述處理室傳送至所述線性機械手。
2.根據權利要求1所述的系統，其還包括: 第二處理集群，其與所述 線性機械手在所述第二位置處有業務關係，所述第二處理集群包括: 第三處理室； 第四處理室；和 第二集群機械手，其設置在所述第三處理室和所述第四處理室之間； 其中，所述第二集群機械手被配置成將晶片從所述線性機械手傳送至所述第三處理室和所述第四處理室，並且所述第二集群機械手被配置成將晶片從所述第三處理室和所述第四處理室傳送至所述線性機械手。
3.根據權利要求2所述的系統，其還包括: 第三處理集群，其與所述線性機械手在所述第三位置處有業務關係，所述第三處理集群包括: 第五處理室； 第六處理室；和 第三集群機械手，其設置在所述第五處理室和所述第六處理室之間； 其中，所述第三集群機械手被配置成將晶片從所述線性機械手傳送至所述第五處理室和所述第六處理室，並且所述第三集群機械手被配置成將晶片從所述第五處理室和所述第六處理室傳送至所述線性機械手。
4.根據權利要求1所述的系統，其中所述第一處理集群還包括: 緩衝區域，其與所述第一集群機械手有業務關係； 所述第一集群機械手進一步被配置為執行選自下述操作中的至少一個:將晶片從所述線性機械手傳送至所述緩衝區域；將晶片從所述緩衝區域傳送至所述線性機械手；將晶片從所述緩衝區域傳送至所述第一處理室；將晶片從所述第一處理室傳送至所述緩衝區域；將晶片從所述緩衝區域傳送至所述第二處理室；以及將晶片從所述第二處理室傳送至所述緩衝區域。
5.根據權利要求4所述的系統，其中，所述緩衝區域還包括被配置為存儲至少兩個晶片的機架構件。
6.根據權利要求1所述的系統，其還包括: 具有內部容積的傳送室，所述內部容積定義所述延伸的長度路徑，並且所述傳送室被設計為在所述內部容積的壓強低於大氣壓的條件下操作； 所述線性機械手的至少一部分駐留在所述傳送室內； 第一門，其與定義在所述傳送室內的第一孔有業務關係，所述第一門和所述第一孔定義所述第一位置； 第二門，其與定義在所述傳送室內的第二孔有業務關係，所述第二門和所述第二孔定義所述第二位置；以及 第三門，其與定義在所述傳送室內的第三孔有業務關係，所述第三門和所述第三孔定義所述第三位置。
7.根據權利要求6所述的系統，其中，所述傳送室還包括: 第一側壁； 平行於所述第一側壁的第二側壁； 與所述第一側壁和所述第二側壁都垂直的端壁； 其中，所述第一門和所述第一孔定義在所述第一側壁中； 其中，所述第二門和所述第二孔定義在所述第二側壁中；以及 其中，所述第三門和所述第三孔定義在所述端壁中。
8.根據權利要求6所述的系統，其中，所述傳送室還包括: 第一側壁； 平行於所述第一側壁的第二側壁； 與所述第一側壁和所述第二側壁都垂直的端壁； 其中，所述第一門和所述第一孔定義在所述第一側壁中，與所述端壁間隔第一距離； 其中，所述第二門和所述第二孔定義在所述第一側壁中，與所述端壁間隔第二距離；以及 其中，所述第三門和所述第三孔定義在所述第二側壁中。
9.根據權利要求6所述的系統，其還包括: 具有內部容積的集群室，所述集群室的所述內部容積被設計為在低於大氣壓的壓強下操作； 所述集群室通過所述第一門和所述第一孔選擇性地流體耦合到所述傳送室的所述內部容積；並且 所述第一集群機械手至少部分地設置在所述集群室內。
10.根據權利要求1所述的系統，其中，所述延伸的長度路徑被設計為在大氣壓下操作。
11.一種方法，其包括: 安裝半導體處理設備，所述半導體處理設備包括第一處理集群，所述第一處理集群包括至少兩個處理室和設置在所述至少兩個處理室之間的第一集群機械手，所述第一處理集群能操作地耦合到線性機械手； 通過所述線性機械手傳送晶片到所述第一處理集群；並且接著 設置第二處理集群為與所述半導體處理設備有業務關係，所述第二處理集群包括至少兩個處理室和設置在所述第二處理集群的所述至少兩個處理室之間的第二集群機械手，所述第二處理集群能操作地耦合到所述線性機械手；並且接著 通過所述線性機械手傳送晶片到所述第一處理集群以及所述第二處理集群。
12.根據權利要求11所述的方法，其中傳送晶片還包括通過所述線性機械手傳送，其中，所述線性機械手的至少一部分設置在真空室中。
13.根據權利要求11所述的方法，其中傳送晶片還包括通過所述線性機械手沿著處於大氣壓下的路徑傳送。
14.根據權利要求11所述的方法，其中安裝進一步包括:安裝包括定義兩個蝕刻室的所述第一處理集群的所述半導體處理設備。
15.根據權利要求14所述的方法，設置所述第二處理集群還包括將包含僅僅至少兩個清潔室的所述第二處理集群設置為有業務關係。
16.根據權利要求11所述的方法，其中安裝進一步包括:安裝包括定義兩個沉積室的所述第一處理集群的所述半導體處理設備。
17.根據權利要求11所述的方法，其中傳送晶片到所述第一處理集群和所述第二處理集群進一步包括: 通過所述線性機械手移動晶片至接近所述第一集群機械手； 通過所述第一集群機械手從所述線性機械手移走所述晶片，並將所述晶片放置在所述第一處理集群中的選定的處理室內； 通過所述第一集群機械手從所述選定的處理室中移走所述晶片，並將所述晶片放置到所述線性機械手上；並且接著` 通過所述線性機械手移動所述晶片到接近所述第二處理集群；並且 通過所述第二集群機械手將所述晶片從所述線性機械手移走，並將所述晶片放置在所述第二處理集群中的選定的處理室內。
18.根據權利要求11的方法，其中傳送晶片到所述第一處理集群進一步包括: 通過所述線性機械手移動晶片至接近所述第一集群機械手，並且接著 通過所述第一集群機械手將所述晶片從所述線性機械手移走，並將所述晶片放置到所述處理室的至少一個中。
【文檔編號】H01L21/00GK103681419SQ201310416017
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月12日 優先權日:2012年9月12日
【發明者】班傑明·W·莫瑞 申請人:朗姆研究公司