專利名稱：自動(dòng)排序的流水線處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于在清潔環(huán)境中處理諸如用于半導(dǎo)體、太陽(yáng)能電池和其它應(yīng)用的硅 晶圓的襯底的系統(tǒng)架構(gòu)、設(shè)備以及的方法。所述清潔環(huán)境可以是在真空或大氣壓下。所述 系統(tǒng)也可以與諸如用于LCD和太陽(yáng)能應(yīng)用的玻璃、用于薄膜太陽(yáng)能應(yīng)用的不銹鋼襯底等的 其它襯底一起使用。
背景技術(shù)：
可以將光伏(PV)太陽(yáng)能電池工業(yè)大致分為兩部分薄膜基和硅晶圓基PV電池。 隨著近來(lái)對(duì)太陽(yáng)能面板的需求量猛增，當(dāng)前正在對(duì)各種系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)，以使得能夠?qū)崿F(xiàn)在 硅晶圓和薄膜兩者表現(xiàn)形式中各種類型的太陽(yáng)能電池的高產(chǎn)量制造。當(dāng)前技術(shù)用于制造半導(dǎo)體晶圓的系統(tǒng)通常利用圍繞其安裝有幾個(gè)處理室的主機(jī) (mainframe)。這種主機(jī)保持在真空中并且裝有機(jī)械臂。機(jī)械臂經(jīng)由預(yù)真空室(Ioadlock) 移動(dòng)單個(gè)晶圓進(jìn)出每個(gè)處理室以及移出主機(jī)。已使用了相同的架構(gòu)來(lái)制造用于平板顯示器 的面板，盡管對(duì)于平板顯示器襯底來(lái)說(shuō)，主機(jī)和處理室要大的多。近來(lái)，已經(jīng)修改了這種平 板制造系統(tǒng)，以制造薄膜太陽(yáng)能電池，盡管只是有限的成功。開發(fā)用于薄膜的另一系統(tǒng)是卷 對(duì)卷(roll-to-roll)系統(tǒng)，其中從一個(gè)卷軸提供柔性襯底，經(jīng)過(guò)制造系統(tǒng)，并在另一側(cè)收 集進(jìn)入繞線軸上。系統(tǒng)架構(gòu)的另一種形式是線性傳送系統(tǒng)。對(duì)于薄膜，這些系統(tǒng)通常在滾軸上以線 性方式移動(dòng)大玻璃襯底，從一端作為純凈玻璃進(jìn)入系統(tǒng)，并作為制造的太陽(yáng)能電池在另一 端離開系統(tǒng)。另一方面，對(duì)于硅基制造，該線性系統(tǒng)移動(dòng)托盤，托盤上放置了多個(gè)硅晶圓。該 托盤以線性方式從一個(gè)室移動(dòng)到另一個(gè)室，使得在每個(gè)室中同時(shí)處理在單個(gè)托盤上的許多 硅晶圓，例如，64個(gè)125mmX 125mm的襯底。該托盤從系統(tǒng)一側(cè)進(jìn)入并從另一側(cè)出來(lái)，然后需 要被帶回到入口一側(cè)，例如，利用設(shè)置在一系列制造室下面的傳送系統(tǒng)。主機(jī)構(gòu)架的優(yōu)點(diǎn)之一是如果一個(gè)室發(fā)生故障或需要中斷，系統(tǒng)仍然可以利用剩余 的室繼續(xù)操作。另外，系統(tǒng)是模塊化的，使得用戶可以根據(jù)其產(chǎn)量要求或其它考慮因素，運(yùn) 行具有任意數(shù)量的處理室的系統(tǒng)。相反地，在線性構(gòu)架中，當(dāng)一個(gè)室發(fā)生故障時(shí)，整個(gè)系統(tǒng) 就會(huì)中斷并且不能使用。同樣地，線性系統(tǒng)不是模塊化的，因?yàn)橐坏┫到y(tǒng)建立起來(lái)，處理室 的數(shù)目就不容易改變。線性系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)之一是能夠以高產(chǎn)量處理襯底。也就是說(shuō)，襯底直接從一個(gè)處理 室移動(dòng)到下一個(gè)處理室，在處理中間沒有主機(jī)機(jī)械人的操作開銷。相反地，在主機(jī)架構(gòu)中， 在一個(gè)室中每次完成處理，襯底都必須由機(jī)械臂拾取并移動(dòng)到另一個(gè)室，這增加了傳送開 銷并降低了產(chǎn)量。而且，對(duì)于沒有用托盤移動(dòng)晶圓的系統(tǒng)，晶圓的破損可能導(dǎo)致中斷整個(gè)系 統(tǒng)以用于清洗和恢復(fù)。如果托盤能夠保持破碎的晶圓并將碎片帶出系統(tǒng)，則使用托盤的系 統(tǒng)就可以避免這種問(wèn)題。隨著太陽(yáng)能電池制造系統(tǒng)的要求持續(xù)增加，需要一種架構(gòu)，其能夠利用線性系統(tǒng) 的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)，還能提供主機(jī)架構(gòu)的靈活性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各實(shí)施例提供了一種獨(dú)特的線性系統(tǒng)架構(gòu)，其能夠處理各種尺寸的硅晶 圓，并且具有高產(chǎn)量。系統(tǒng)的各實(shí)施例提供用來(lái)以高精度和高產(chǎn)量同時(shí)處理幾個(gè)襯底、同時(shí) 能夠檢測(cè)和恢復(fù)破損的襯底的設(shè)備和方法。該系統(tǒng)使用新穎的架構(gòu)，雖然是線性的，但是其 可以自主地排序處理，并且根據(jù)需要可以在不同的方向上移動(dòng)襯底。該系統(tǒng)同時(shí)移動(dòng)幾個(gè) 襯底；然而，與現(xiàn)有技術(shù)不同，其不使用托盤。而且，該系統(tǒng)還可用于處理各種材料構(gòu)成的單 個(gè)大襯底。根據(jù)主題發(fā)明的各實(shí)施例，提供了一種線性系統(tǒng)，其可以用于在一側(cè)或兩側(cè)上處 理晶圓。該系統(tǒng)能夠在一側(cè)上處理晶圓，倒裝該晶圓，然后利用針對(duì)晶圓的每個(gè)單獨(dú)側(cè)相同 或不同的工藝方法處理另一側(cè)。根據(jù)主題發(fā)明的各實(shí)施例，提供了一種線性架構(gòu)，其可以從系統(tǒng)的兩側(cè)或任一側(cè) 饋送晶圓。該系統(tǒng)自主地對(duì)其處理和晶圓傳送進(jìn)行排序，以便其連續(xù)操作和處理晶圓，而與 晶圓是從一側(cè)還是兩側(cè)饋送的無(wú)關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種計(jì)算機(jī)化的方法，該方法是在用于雙負(fù)載處理 系統(tǒng)的自動(dòng)排序操作的控制器中執(zhí)行的，其中真空處理系統(tǒng)包括具有兩個(gè)加載端口的真空 處理室和兩個(gè)預(yù)真空室，每個(gè)預(yù)真空室經(jīng)由真空閥耦合到兩個(gè)端口之一，其中所述方法如 下進(jìn)行當(dāng)將新的工件引入到一個(gè)預(yù)真空室時(shí)，在那個(gè)預(yù)真空室啟動(dòng)真空；當(dāng)在一個(gè)預(yù)真 空室實(shí)現(xiàn)所期望的真空水平時(shí)，將準(zhǔn)備信號(hào)發(fā)送給控制器，表明預(yù)真空室為工件交換做好 準(zhǔn)備；當(dāng)在真空處理室中完成處理時(shí)，使控制器來(lái)確定哪個(gè)預(yù)真空室發(fā)送準(zhǔn)備信號(hào)并且啟 動(dòng)與那個(gè)預(yù)真空室的工件交換。在這一點(diǎn)上，工件可以指一個(gè)大襯底，例如用于制造平板顯 示器或太陽(yáng)電池板的玻璃襯底，保持諸如硅晶圓的多個(gè)襯底的托盤，或者保持諸如硅晶圓 的多個(gè)襯底的支架(hanger)。根據(jù)這里描述的各實(shí)施例的描述，本發(fā)明的其它方面和特征將變得顯而易見，并 且其都在所附權(quán)利要求中所要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。


圖1是描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)架構(gòu)的主要部件的概括示意圖，其示出了雙 向襯底流。圖2是描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)架構(gòu)的主要部件的概括示意圖，其示出了回 路襯底流。圖3是描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)架構(gòu)的主要部件的概括示意圖，其示出了具 有襯底倒裝功能的回路襯底流。圖3A是示出了揭示本發(fā)明的自動(dòng)排序特征的簡(jiǎn)化工藝流程的流程圖。圖4. 1-4. 66是示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的工藝序列的示意圖。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的下支架的頂視圖。圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的上支架。圖7示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的上支架的細(xì)節(jié)。圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基座移走(susc印tor removal)特征。
圖9是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，具有上支架和下支架的預(yù)真空室組件的示意 圖。圖10-12示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的襯底倒裝或倒置組件的實(shí)施例。圖13-19示出了處于各個(gè)加載/卸載位置的處理室的截面圖。圖20-21示出了處于各個(gè)基座加載/卸載位置的處理室的截面圖。圖22示出了處理室的截面圖，其示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的對(duì)準(zhǔn)特征。圖23示出了根據(jù)本發(fā)明的基座的實(shí)施例。圖M示出了可以在本發(fā)明的各實(shí)施例的加載室中使用的托盤。圖25示出了能夠檢測(cè)處理室內(nèi)部的晶圓破損的本發(fā)明的另一特征。這里參考附圖中例示的特定實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明。然而，應(yīng)該理解的是，附圖中描 述的各實(shí)施例僅僅是示例性的，并且本發(fā)明可以不限于所附權(quán)利要求中所限定的實(shí)施例。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的各實(shí)施例提供了用于制造例如用于半導(dǎo)體集成電路、太陽(yáng)能電池、平板 顯示器、LED和其它應(yīng)用的襯底的設(shè)備和方法。系統(tǒng)架構(gòu)對(duì)于硅-襯底太陽(yáng)能電池的制造 尤其有利，因此，出于例示的目的將參考這些應(yīng)用來(lái)描述。該系統(tǒng)自主地對(duì)襯底的傳送和制 造進(jìn)行排序，在系統(tǒng)饋送中提供靈活性。該特征將首先參考圖1-3概括解釋。在下面將進(jìn) 一步伴隨著更詳細(xì)的解釋。在圖1中，單個(gè)處理室100位于線性系統(tǒng)的中央。在該實(shí)施例中，處理室是例如 PECVD處理室的等離子體處理室。在室100的每一側(cè)上設(shè)置一個(gè)真空閥102、104。在室100 的一側(cè)設(shè)置預(yù)真空室110，并且在室100的另一側(cè)設(shè)置類似的預(yù)真空室115。在預(yù)真空室 110的入口處設(shè)置真空閥112，并且在預(yù)真空室115的入口側(cè)設(shè)置類似的閥114。在預(yù)真空 室110的入口側(cè)設(shè)置加載室120，并且在預(yù)真空室115的入口側(cè)設(shè)置加載室125。箭頭標(biāo)記 L表明從系統(tǒng)的左側(cè)饋送的晶圓流，而箭頭標(biāo)記R表明從系統(tǒng)的右側(cè)饋送的晶圓流?，F(xiàn)在將更詳細(xì)地描述圖1中示出的晶圓流，從系統(tǒng)的右側(cè)加載的晶圓開始。將具 有襯底的托盤加載至加載室120中。例如，所述托盤可以承載以二維陣列排列的64個(gè)襯 底。在加載室120中，晶圓從托盤移走并且加載到晶圓支架上(雖然其在圖1中沒有示出， 但是將在后面描述)。支架移動(dòng)至預(yù)真空室110中，然后關(guān)閉閥112。然后在預(yù)真空室110 中抽真空。一旦達(dá)到適當(dāng)?shù)恼婵账剑y102打開并且晶圓支架移動(dòng)到處理室100中，其中 將晶圓從晶圓支架移走并且放置到基座上。然后晶圓支架從處理室100移走，回到預(yù)真空 室110，并且閥102關(guān)閉。然后對(duì)處理室進(jìn)行激勵(lì)以處理位于該室中的襯底。其間，與上述處理同時(shí)發(fā)生的，如上所述加載在支架上的、裝滿新襯底的晶圓支 架，從加載室125傳送到預(yù)真空室115，并在預(yù)真空室115中抽真空。預(yù)真空室115還具有 其它的晶圓支架，其是空的(如預(yù)真空室110那樣的)，位于分離的水平面上，定義為上和下 晶圓支架。當(dāng)室100中的處理完成后，閥104打開，并且兩個(gè)晶圓支架都從預(yù)真空室115移 動(dòng)到室100中。下支架從預(yù)真空室115移動(dòng)進(jìn)入室100，以收集處理過(guò)的襯底，并且上支架 從預(yù)真空室115移動(dòng)進(jìn)入室100，以存放在室100中用以處理的新襯底。當(dāng)兩個(gè)支架都移動(dòng) 回到預(yù)真空室115時(shí)，閥104關(guān)閉，并且對(duì)室100進(jìn)行激勵(lì)以用于處理新晶圓，并且使預(yù)真 空室115通風(fēng)以達(dá)到大氣壓。然后閥114打開，上支架移動(dòng)到加載室125中，以將新襯底加
6載到上支架上，然后下支架移動(dòng)到加載室125以卸載處理過(guò)的襯底。應(yīng)該注意，上支架和下 支架的功能可以交替，下支架用于新襯底，而上支架用于處理過(guò)的襯底，然而這里描述的結(jié) 構(gòu)提供較高的系統(tǒng)產(chǎn)量。應(yīng)該意識(shí)到，從右側(cè)加載至系統(tǒng)的襯底將在系統(tǒng)的左側(cè)被移走，從而以線性方式 進(jìn)行操作。相反地，從左側(cè)加載的襯底將從其右側(cè)被移走，從而也能對(duì)這些襯底以線性方式 進(jìn)行操作。因此，所公開的系統(tǒng)實(shí)際上是雙向線性系統(tǒng)。這種架構(gòu)允許充分利用處理室，以 便加載和卸載晶圓的機(jī)械不成為限制因素，就像其處在主機(jī)系統(tǒng)中一樣。同樣地，如下面將 要描述的，在上支架和下支架的每次移動(dòng)期間，都設(shè)置傳感器以識(shí)別每個(gè)襯底位置處襯底 的存在或不存在，并識(shí)別每個(gè)支架的行程和位置，以便可以自主地保持系統(tǒng)的操作。雖然圖1示出了從兩側(cè)饋送的系統(tǒng)的操作，但是在僅從一側(cè)饋送時(shí)該系統(tǒng)也能夠 操作。例如，系統(tǒng)可以購(gòu)買為沒有預(yù)真空室110、閥112和加載室120。相反地，在需要服務(wù) 時(shí)，其可以是預(yù)真空室110、閥112和加載室120中的任一個(gè)，或者由于某種原因系統(tǒng)的右側(cè) 處于空閑。如將在后面所說(shuō)明的，系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)沒有襯底被加載到右側(cè)并且以圖2所示的 方式獨(dú)立操作。也就是說(shuō)，承載襯底的托盤加載到加載室125中。在加載室125中，晶圓從 托盤移走并加載到上支架上。該支架移動(dòng)到預(yù)真空室115中，然后關(guān)閉閥114。然后在預(yù) 真空室115和處理室100中抽真空。閥104打開，然后上支架移動(dòng)到處理室100中，其中晶 圓從上支架移走并且被放置到基座上。然后上支架從處理室100中移走，閥104關(guān)閉。然 后對(duì)處理室進(jìn)行激勵(lì)以處理位于該室中的襯底。當(dāng)完成處理時(shí)，閥104。如將在后面描述 的，預(yù)真空室115具有已經(jīng)加載有要被處理的襯底的上支架。其還具有為空的下支架。下 支架從預(yù)真空室115移動(dòng)到室100中，以收集處理過(guò)的襯底，并且上支架從預(yù)真空室115移 動(dòng)到室100中，以存放在室100中處理的襯底。當(dāng)兩個(gè)支架移動(dòng)返回到預(yù)真空室115中時(shí)， 閥104關(guān)閉，對(duì)室100進(jìn)行激勵(lì)以用于處理，并且對(duì)預(yù)真空室115進(jìn)行通風(fēng)以達(dá)到大氣壓。 閥114打開并且兩個(gè)支架移動(dòng)到加載室125中，以從下支架移走處理過(guò)的襯底，并將新的襯 底加載到上支架上。可以意識(shí)到，在本示例中，從左側(cè)加載至系統(tǒng)的襯底也從系統(tǒng)的左側(cè)移 走，從而以線性回路方式進(jìn)行操作。應(yīng)該意識(shí)到，在圖1和2示出的示例中，僅在一側(cè)處理襯底。圖3示出了利用該系 統(tǒng)在兩側(cè)處理襯底的示例。除了一個(gè)加載室之外，圖3的系統(tǒng)與圖1和2的系統(tǒng)類似，這里 加載室120安裝有晶圓倒裝機(jī)構(gòu)以形成倒裝室130，其可以是有空氣或基于真空的。在該系 統(tǒng)中，承載襯底的托盤加載到加載室125中。在加載室125中，晶圓從托盤上移走并且加載 到上支架上。上支架移動(dòng)到預(yù)真空室115中，然后關(guān)閉閥114。然后在預(yù)真空室115和處理 室100中抽真空。閥104打開，然后上支架移動(dòng)到處理室100中，其中晶圓從上支架移走并 且放置到基座上。然后上支架從處理室100移走，閥104關(guān)閉。然后對(duì)處理室進(jìn)行激勵(lì)以 處理位于該室中的襯底。當(dāng)處理完成時(shí)，閥102打開。如將在后面所說(shuō)明的，預(yù)真空室110 預(yù)先已被抽為真空，并且已經(jīng)具有加載有要被處理的倒裝襯底的上支架。其還具有為空的 下支架。下支架從預(yù)真空室110移動(dòng)到室100中以收集處理過(guò)的襯底，并且上支架從預(yù)真空 室110移動(dòng)到室100中以存放用于在室100中處理的倒裝襯底。當(dāng)兩個(gè)支架都移動(dòng)回到預(yù) 真空室110時(shí)，閥102關(guān)閉，對(duì)室100進(jìn)行激勵(lì)以用于處理，并且預(yù)真空室110通風(fēng)達(dá)到大 氣壓。閥112打開，并且兩個(gè)支架都移動(dòng)到倒裝室120中，以從下支架移走處理過(guò)的襯底， 倒裝它們，并且將它們加載回(但是被倒裝)到上支架上。在下一個(gè)循環(huán)中，上支架將被移動(dòng)到處理室100中，以便處理襯底的另一側(cè)。然后將從系統(tǒng)的左側(cè)移走襯底，在加載室125 中。應(yīng)該意識(shí)到，在本示例中，從左側(cè)加載至系統(tǒng)的襯底也從系統(tǒng)的左側(cè)移走，從而以線性 回路方式進(jìn)行操作。圖1-3的實(shí)施例和這里描述的其它實(shí)施例的一個(gè)有利特征是系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)其操作 進(jìn)行排序。該特征可以從下面的描述中了解到。參考圖1，控制器140與系統(tǒng)的各元件進(jìn)行 通信并且操作它們。然而，與常規(guī)的系統(tǒng)控制器不同，控制器140不需要具有在其中編程的 處理系統(tǒng)的序列以引導(dǎo)整個(gè)處理流程。相反地，根據(jù)本發(fā)明的特征，每個(gè)階段執(zhí)行其功能， 并且向控制器傳送任務(wù)的完成。然后控制器發(fā)送命令以執(zhí)行下一個(gè)任務(wù)。例如，當(dāng)加載室 120向控制器傳送準(zhǔn)備發(fā)送用于處理的襯底時(shí)，控制器140打開閥112，并且引導(dǎo)移動(dòng)機(jī)構(gòu) 將上支架從加載室120移動(dòng)到預(yù)真空室110。這可以完成，與系統(tǒng)的狀態(tài)以及由系統(tǒng)的任意 其它部分執(zhí)行的任意其它操作無(wú)關(guān)。當(dāng)支架在預(yù)真空室110內(nèi)時(shí)，控制器關(guān)閉閥112并且 將預(yù)真空室110抽為真空氣壓。然后，當(dāng)室110指示控制器140準(zhǔn)備向室100傳送新的襯 底并且移走處理過(guò)的襯底時(shí)，控制器140控制打開閥102以使得能夠交換襯底。參考圖1的實(shí)施例，如果新的襯底被加載到加載室120和125兩者中，首先對(duì)襯底 進(jìn)行處理取決于預(yù)真空室Iio或115中的哪一個(gè)首先向控制器發(fā)送信息，指示其處于大氣 壓下，并且準(zhǔn)備交換處理過(guò)的襯底和新襯底?？刂破?40不在意哪一個(gè)加載室正在進(jìn)行操 作以及加載有襯底?？刂破餍枰赖娜烤褪悄囊粋€(gè)預(yù)真空室準(zhǔn)備交換襯底。因此，對(duì) 于圖2，如果右側(cè)加載太慢且預(yù)真空室115首先準(zhǔn)備好，則預(yù)真空室115首先進(jìn)行襯底的交 換，而與處理過(guò)的襯底來(lái)自哪里無(wú)關(guān)。而且，如果右手側(cè)持續(xù)故障或者甚至從系統(tǒng)中移走， 控制器140則完全可以對(duì)此不在意?？刂破?40將簡(jiǎn)單地準(zhǔn)備好僅來(lái)自預(yù)真空室115的信 號(hào)，并且將因此對(duì)僅來(lái)自左側(cè)的襯底進(jìn)行處理自動(dòng)排序。在圖3A中示出了略微簡(jiǎn)單化的處理流程，以示出本發(fā)明的自動(dòng)排序特征。然而， 下面提供了更詳細(xì)的處理示例。重復(fù)步驟300直至控制器識(shí)別該室完成了在其內(nèi)的晶圓的 處理。在這一點(diǎn)上控制器檢查預(yù)真空室A還是預(yù)真空室B已經(jīng)準(zhǔn)備好，即，已被抽空并且準(zhǔn) 備傳送新的晶圓。如果預(yù)真空室A準(zhǔn)備好，則在步驟315控制器啟動(dòng)打開使室與預(yù)真空室 A隔開的真空閥。然后在步驟320控制器激活驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以將上支架和下支架從預(yù)真空室A 驅(qū)動(dòng)進(jìn)室中。在步驟325步驟325系統(tǒng)執(zhí)行晶圓交換以及在步驟330處理器將支架驅(qū)趕出 室。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，以下列方式執(zhí)行晶圓交換并且將支架驅(qū)趕出室。首先從基座卸載處 理過(guò)的晶圓并且放置到下支架上，然后將下支架驅(qū)趕出室回到預(yù)真空室。然后從上支架卸 載新晶圓并且放置在基座上，然后控制器再次激活驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)以將上支架驅(qū)趕出室。在步驟 335控制器在處理室中啟動(dòng)晶圓的處理。緊接著進(jìn)行完全相同的工藝，在步驟310中在預(yù)真 空室A之前準(zhǔn)備好預(yù)真空室B。因此，控制器不需要具有預(yù)編程的處理次序。在處理完從預(yù) 真空室A加載的晶圓之后，如果預(yù)真空室A準(zhǔn)備好，則它們將被卸載到預(yù)真空室A，即，最初 它們從那加載。另一方面，如果預(yù)真空室B準(zhǔn)備好，則它們將經(jīng)由預(yù)真空室B卸載，即，卸載 到與加載相反的方向。下面提供了本發(fā)明實(shí)施例的自動(dòng)排序特征的進(jìn)一步說(shuō)明，進(jìn)一步描述了系統(tǒng)的各 特征。應(yīng)該意識(shí)到，雖然提供了關(guān)于系統(tǒng)兩側(cè)全面操作的以下說(shuō)明，但僅用一側(cè)進(jìn)行操作也 可以實(shí)現(xiàn)同樣的處理。在圖4. 1中，處理室400再次示于中心，加載室和預(yù)真空室在左右手側(cè)。晶圓放置到加載室420、425中的托盤上，而上支架416、418和下支架417和419 “位于”預(yù)真空室 410和415中。這是系統(tǒng)的初始狀態(tài)，一旦系統(tǒng)工作，晶圓將一直位于系統(tǒng)內(nèi)并且在處理室 內(nèi)部進(jìn)行處理，這一點(diǎn)從下面緊跟著的處理序列的說(shuō)明將變得很清楚。這確保了以最大的 處理能力來(lái)利用處理室并且在加載晶圓時(shí)不空閑，如同具有主機(jī)架構(gòu)的情形一樣。該實(shí)施例的一個(gè)特征是由移動(dòng)和/或引導(dǎo)支架416-419的滾軸的陰影示出。在圖 4. 1中，實(shí)線陰影中所示的滾軸是電動(dòng)滾軸，即，耦合到諸如直接驅(qū)動(dòng)、鏈條、傳動(dòng)帶等的電 動(dòng)機(jī)的滾軸。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，同步激勵(lì)一個(gè)水平面的所有電動(dòng)滾軸。例如，這可以通過(guò)使 用單個(gè)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)經(jīng)由鏈環(huán)、傳動(dòng)帶、鏈條等在一個(gè)水平面中的所有電動(dòng)滾軸來(lái)實(shí)現(xiàn)。在 這種配置中，僅利用兩個(gè)電動(dòng)機(jī)(例如，參見圖9)使整個(gè)系統(tǒng)電動(dòng)化。另一方面，被示出為 兩個(gè)同心圓的滾軸是空閑的滾軸并且沒有連接到電動(dòng)機(jī)。如可以看到的，在處理室400內(nèi) 沒有設(shè)置電動(dòng)滾軸。這樣做目的是避免在等離子體室400內(nèi)的污染以及在侵略性和高溫的 位置中可能導(dǎo)致的機(jī)械損傷的任何可能性。如下面可以進(jìn)一步詳細(xì)闡述的，該特征能夠通 過(guò)在每個(gè)支架上設(shè)置延伸部413來(lái)實(shí)現(xiàn)。在圖4. 1中示出的另一特征為照相機(jī)442和444。在該實(shí)施例中，在每個(gè)預(yù)真空室 上設(shè)置線性照相機(jī)陣列442和444以檢驗(yàn)在支架上每個(gè)晶圓位置中的晶圓的存在和狀態(tài)。 盡管這里討論的是照相機(jī)，但是也可以使用穿束叉式傳感器(thru beam sensor)。如隨后 將描述的，支架具有在支架處于特定位置時(shí)激活照相機(jī)的觸發(fā)器，使得每次在支架被定位 成使一行晶圓暴露到線性照相機(jī)陣列時(shí)拍取圖像。當(dāng)可以使用二維照相機(jī)陣列來(lái)使整個(gè)支 架成像時(shí)，將需要更多的元件和光學(xué)器件。因此，根據(jù)來(lái)自支架的觸發(fā)器激活，在該實(shí)施例 中使用線性陣列以一次僅對(duì)一行晶圓成像。處理這些圖像以檢驗(yàn)每個(gè)晶圓在支架上的存在 和狀態(tài)，如下面將進(jìn)一步解釋的。處理室400裝備有升降機(jī)構(gòu)406和被設(shè)計(jì)用于在處理期間支撐襯底的熱處理基座 408。升降機(jī)構(gòu)406被設(shè)計(jì)為從支架和基座408加載/卸載晶圓。在加載室425中設(shè)置升 降機(jī)構(gòu)426以升高和降低托盤422，以便從托盤加載/卸載晶圓。為加載室420設(shè)置類似的 布置。在圖4. 1中描述的特定情形下，示出真空門414和412為打開的，使得加載室和預(yù)真 空室的大氣均衡并且有助于晶圓傳送。另一方面，關(guān)閉真空門402和404，使得處理室400 與大氣隔離。在圖4. 2中，在將晶圓放置到托盤上之后，升降機(jī)構(gòu)會(huì)在稱為上部交換的位置使 托盤降低到加載室中。在圖4. 3中，升降機(jī)構(gòu)從托盤升高襯底并且在圖4. 4中上支架被移 動(dòng)到加載室中，以及在圖4. 5中降低升降機(jī)構(gòu)以將襯底存放在支架上。在圖4. 6中，上支架 移回到預(yù)真空室中，以及在圖4. 7中關(guān)閉加載室和預(yù)真空室之間的閥。然后升降機(jī)構(gòu)可以 升高托盤以接收更多襯底，如圖4. 8所示。如可以看到的，與在整個(gè)處理系統(tǒng)中移動(dòng)托盤的常規(guī)線性系統(tǒng)不同，在該實(shí)施例 中，襯底從托盤移走并且放置到用于傳送到處理室中的支架上。托盤僅用于將襯底引導(dǎo)到 加載室中，但從不與襯底移進(jìn)系統(tǒng)中。通過(guò)這種方式，可以重新使用托盤而不擔(dān)心在處理室 中引起的污染和損傷。而且，在利用承載襯底的托盤的系統(tǒng)中，存在托盤的加熱和冷卻的問(wèn) 題。也就是說(shuō)，對(duì)于需要加熱襯底的處理，托盤也需要加熱，由于它的質(zhì)量而需要更多的能 量。然后，在處理之后，托盤需要冷卻，有時(shí)需要專門的冷卻臺(tái)或室。這里，由于處理襯底不 需要托盤，所以消除了這個(gè)問(wèn)題。最重要地是，在將托盤移動(dòng)到處理室中的常規(guī)線性系統(tǒng)
9中，條件、制造和先前的存放都能夠改變處理性能，因此在該實(shí)施例中在處理室中不使用托 盤提供了更穩(wěn)定和可重復(fù)的工藝性能以及成品率。向控制器表明準(zhǔn)備好抽真空操作的第一預(yù)真空室被抽至真空狀態(tài)。在該實(shí)施例 中，使用單個(gè)泵并且控制器操作管道系統(tǒng)中的閥來(lái)控制哪一個(gè)預(yù)真空室被抽氣。在圖4. 9 中，首先是右手側(cè)預(yù)真空室并被抽氣。同時(shí)，新的襯底可以加載到兩側(cè)的托盤上。當(dāng)在右側(cè) 預(yù)真空室中實(shí)現(xiàn)真空水平時(shí)，如圖4. 10所示打開到室的門或真空門402。同樣，現(xiàn)在可以對(duì) 左側(cè)上的預(yù)真空室進(jìn)行抽氣。然而，注意，如果使用兩個(gè)泵，則可以同時(shí)對(duì)兩個(gè)預(yù)真空室進(jìn) 行抽氣。該實(shí)施例中的雙向架構(gòu)允許僅使用1個(gè)真空泵服務(wù)兩個(gè)預(yù)真空室來(lái)實(shí)現(xiàn)工具的全 輸出。在圖4. 11中上支架移動(dòng)到處理室中，并且在圖4. 12中室內(nèi)的基座408通過(guò)升降 機(jī)構(gòu)406上升至它的上部加載位置，如圖4. 13所示。這是本發(fā)明的另一有利的特征，其中 基座408可以從它的基部上升(未示出)。基部保持加熱元件和基座接地硬件，并且如有 需要基座可以通過(guò)支架移出使用的處理室。在圖4. 14中升降銷(lift pins)409上升以從 支架418移走襯底，在圖4. 15中上支架418移回到預(yù)真空室410。在圖4. 16中上支架418 位于預(yù)真空室410內(nèi)并且真空閥402關(guān)閉。如將從以下描述意識(shí)到的，當(dāng)襯底經(jīng)由支架418 從右手側(cè)預(yù)真空室410饋送到室400中時(shí)，支架418返回到預(yù)真空室410，而襯底將經(jīng)由左 側(cè)預(yù)真空室415從室400移走。在圖4. 17中，預(yù)真空室410通風(fēng)，而調(diào)節(jié)處理室400適于處理壓力。而且，降低升 降銷409以將襯底存放到基座408上。在圖4. 18中，基座408已被進(jìn)一步上升至它的處理 位置。在圖4. 19中，在處理室400中執(zhí)行處理，而右手加載室中的托盤被降低到加載室中。 現(xiàn)在可以繼續(xù)進(jìn)行將新的襯底引導(dǎo)至上支架以及預(yù)真空室中的處理，如圖4. 20所示。其間，一旦完成了處理，就將基座移動(dòng)到它的卸載位置并且將室抽氣至它的基準(zhǔn) 壓力，如圖4. 21和4. 22所示。在圖4. 23中，左側(cè)預(yù)真空室被抽氣，并且升高室中的升降銷 以從基座移走襯底。在圖4. 24中，室左側(cè)上的閥是打開的，以及在圖4. 25和4. 26中上支 架和下支架都移動(dòng)到處理室中。在圖4. 27中降低升降銷以將處理過(guò)的襯底存放到下支架 上，以及在圖4. 28中將下支架從室移回到預(yù)真空室中。如可以理解的，在該示例中移進(jìn)系 統(tǒng)左側(cè)中的處理過(guò)的襯底，實(shí)際上從其右側(cè)加載到系統(tǒng)中。然后將基座移動(dòng)到它的加載位置，并且利用升降銷將新的襯底從上托盤移走并且 將它們放置到基座上，圖4. 29-4. 31。然后該序列可以繼續(xù)處理新加載的襯底，從系統(tǒng)移走 處理過(guò)的襯底，并將新的襯底加載到系統(tǒng)左側(cè)的上支架上，圖4. 32-4. 47。當(dāng)完成了處理 時(shí)，該序列繼續(xù)卸載處理過(guò)的襯底，這一次到達(dá)系統(tǒng)右側(cè)(記得這些襯底是從系統(tǒng)左側(cè)加 載的)，參見圖4. 48-4. 66。我們現(xiàn)在轉(zhuǎn)向增強(qiáng)其優(yōu)點(diǎn)和多用性的系統(tǒng)的各元件和特征的描述。圖5示出了根 據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的下支架500的頂視圖。在這點(diǎn)上，應(yīng)該意識(shí)到在這里將下支架和上支架 描述為一個(gè)特定的實(shí)施例，但是它們的角色可以對(duì)換并且該系統(tǒng)可以設(shè)計(jì)為從下支架加載 新的晶圓并且用上支架移走處理過(guò)的晶圓。支架通常包括傳動(dòng)軌道505和510以及用于保 持襯底的板/結(jié)構(gòu)515。如圖5所示，孔或窗口 520定位于下支架500的板/結(jié)構(gòu)515上，每個(gè)襯底位置有 一個(gè)窗口 520。這樣做的目的是使得光學(xué)系統(tǒng)能夠確定襯底是否位于每個(gè)位置以及識(shí)別有遺漏或損壞的襯底。而且，在放大圖中示出傳感器窗口以及驅(qū)動(dòng)軌道和用于傳感器定時(shí)的 觸發(fā)器。觸發(fā)器能夠確定支架在系統(tǒng)內(nèi)的位置。觸發(fā)器522用于驅(qū)動(dòng)控制并且是在軌道510 中鉆的孔的形式。針對(duì)每行襯底在軌道510上設(shè)置一個(gè)觸發(fā)器524，以使得系統(tǒng)能夠定時(shí)每 行襯底的位置。例如，無(wú)論何時(shí)系統(tǒng)檢測(cè)到來(lái)自一個(gè)觸發(fā)器5M的信號(hào)，都操作光學(xué)襯底檢 測(cè)系統(tǒng)以檢驗(yàn)?zāi)且恍兄械乃形恢枚加芯A(參見圖4. 1)。另外，設(shè)置終點(diǎn)觸發(fā)器526以 指示支架軌道的終點(diǎn)的位置。系統(tǒng)的控制器進(jìn)行系統(tǒng)的溫度測(cè)量以計(jì)算它的熱膨脹，其可 以是5mm及以上。利用該計(jì)算和終點(diǎn)觸發(fā)器，控制器決定托盤在每個(gè)位置移動(dòng)多少。圖6示出了也被稱作上傳送載體組件(upper transport carrier assenbly)的 上支架。上支架不同于下支架，因?yàn)樯现Ъ馨ㄓ糜诖_保襯底與基座對(duì)準(zhǔn)的設(shè)備。如圖6 所示，上支架包括兩個(gè)固定部件600和610，以及定位于軌道615和625之間的一個(gè)“浮置” 托盤/結(jié)構(gòu)605。上支架還包括用于光學(xué)系統(tǒng)的窗口 630以檢測(cè)襯底在每個(gè)位置的存在。 插圖的編號(hào)中所示的是截面的細(xì)節(jié)，示出了升高位置中的浮置托盤605和晶圓座(wafer neSt)635。晶圓座將排列的每個(gè)晶圓保持在適當(dāng)?shù)奈恢?，使得?dāng)上托盤與基座對(duì)準(zhǔn)時(shí)，每個(gè) 晶圓都與它在基座上的位置對(duì)準(zhǔn)。使用支架對(duì)準(zhǔn)器645使整個(gè)上支架在適當(dāng)位置對(duì)準(zhǔn)。圖7示出了上支架的細(xì)節(jié)以示出用于對(duì)準(zhǔn)的特征。在圖7中，支架對(duì)準(zhǔn)孔740與 支架對(duì)準(zhǔn)銷745配合，以使上支架的浮置托盤705與基座750對(duì)準(zhǔn)。這在托盤傳送機(jī)構(gòu)中 允許減小的容限。傳送機(jī)構(gòu)僅需要帶來(lái)托盤使得孔740位于對(duì)準(zhǔn)銷可達(dá)到的距離范圍內(nèi)， 使得當(dāng)升高基座時(shí)，銷抓住孔并且居于孔中心，使得浮置托盤705與基座對(duì)準(zhǔn)。而且，設(shè)置 襯底座730以將每個(gè)襯底準(zhǔn)確地放在上支架的浮置部分內(nèi)。而且圖7中示出的是用于使基 座750與加熱器760對(duì)準(zhǔn)的基座對(duì)準(zhǔn)銷755。通過(guò)這種方式，所有的三個(gè)部分，加熱器、基座 和托盤相互“自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)”。因此，當(dāng)晶圓從托盤移走并且放置到基座上時(shí)，它們都與它們的適 當(dāng)位置對(duì)準(zhǔn)。圖8示出了本發(fā)明的另一個(gè)特征，用于從處理室內(nèi)移走和更換基座。特別地，在現(xiàn) 有技術(shù)中沒有從室移走基座的設(shè)備，而是通過(guò)打開室的蓋并且手動(dòng)移走基座。這需要系統(tǒng) 脫機(jī)，冷卻到室溫并且打開，“破壞真空”以使室暴露到周圍環(huán)境并且在替換基座之后需要 系統(tǒng)重新加熱和穩(wěn)定以及抽空至真空壓力。相反地，根據(jù)本發(fā)明的特征，可以移走基座而不 使系統(tǒng)冷卻以及打開室并且將室暴露到周圍環(huán)境。如圖8所示，在該實(shí)施例中的一個(gè)支架，在該示例中為下支架800，包括用于從處 理室移走基座并且移到加載室外的設(shè)備。如上所述，支架800包括具有確保每個(gè)襯底準(zhǔn)確 定位的襯底“座”或“底座” 810的多個(gè)襯底鉤805(出于說(shuō)明用虛線示出了一個(gè)襯底802)。 支架800位于滾軸820上，其一些可以被激勵(lì)以及一些閑置，如關(guān)于上述的圖4. 1所述。加 熱器850包括基座對(duì)準(zhǔn)銷852和支架對(duì)準(zhǔn)銷854以對(duì)準(zhǔn)基座和支架，如上面關(guān)于圖7所述。 支架800包括基座鉤840，用于鉤住和承載基座860。對(duì)于該操作，下支架800被引入處理 室中，然后加熱器850與基座860 —起移動(dòng)到基座移出位置，其中基座與設(shè)置在下支架800 中的鉤840嚙合。然后加熱器850下降，留下基座860懸掛在鉤840上。然后下支架800 則可以傳送回加載室以便可以移走基座以用于清洗或替換。清洗過(guò)的或新的基座可以加載 到下支架上，并且下支架可以傳送回到室以將新基座存放到加熱器上。圖9是示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例具有上和下支架905和907的預(yù)真空室組件的 示意圖。預(yù)真空室組件包括具有開口 902和開口 904的預(yù)真空室主體900，開口 902被構(gòu)造成連接到處理室，開口 904被構(gòu)造成連接到加載室。真空門(未示出)將開口 902與室 分離，門932將開口 904與加載室分離并且由驅(qū)動(dòng)器934操作。示出了從主體900移走的 蓋906，以使得能夠觀察預(yù)真空室組件的內(nèi)部部分。下支架907具有軌道延伸部909，而上 支架905的類似延伸部通過(guò)固定托盤908看起來(lái)模糊。驅(qū)動(dòng)延伸部使得能夠?qū)⒅Ъ茉谔幚?室內(nèi)外驅(qū)動(dòng)而不必在處理室內(nèi)提供有源驅(qū)動(dòng)器以避免污染。也就是說(shuō)，通過(guò)具有驅(qū)動(dòng)滾軸 910(由驅(qū)動(dòng)組件930驅(qū)動(dòng)的)與延伸部嚙合從預(yù)真空室提供驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。為了與支架的運(yùn)動(dòng) 同步，使用單個(gè)電動(dòng)機(jī)，其利用鏈和/或直接驅(qū)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)各驅(qū)動(dòng)滾軸。圖9還示出了上傳感器陣列922和下傳感器陣列924，其用于檢測(cè)上或下任一支架 上的每個(gè)襯底位置上襯底的存在或不存在。在該實(shí)施例中，設(shè)置線性傳感器陣列，其被激活 以在每次檢測(cè)傳感器觸發(fā)器時(shí)檢測(cè)晶圓，如關(guān)于圖5所解釋的。圖10-12示出了可以與這里公開的系統(tǒng)無(wú)關(guān)設(shè)置的襯底倒裝或倒轉(zhuǎn)組件的實(shí)施 例。在圖10-12中所示的實(shí)施例中，在加載室1000中之一的上方設(shè)置倒裝組件1005。在圖 10中，示出了倒裝組件1005而沒有支架，而圖11示出了具有支架1110的系統(tǒng)。而且，圖 11示出了用于實(shí)施例的加載托盤1125，其中晶圓也從具有倒裝器的加載室加載/卸載。在 這種情況下，倒裝機(jī)構(gòu)1105耦合到ζ-驅(qū)動(dòng)組件1130，其在需要引入加載托盤1125時(shí)升高 倒裝機(jī)構(gòu)1105，并且降低倒裝機(jī)構(gòu)1105以用于倒裝操作。也可以在圖10的實(shí)施例中設(shè)置 ζ-驅(qū)動(dòng)組件，并且其被用作“壓碎避免”機(jī)構(gòu)，即，如果在完成倒裝之前該序列有些偏離并且 柱1010被升高，則Z驅(qū)動(dòng)器可以升高倒裝機(jī)構(gòu)以避免柱和倒裝機(jī)構(gòu)或晶圓之間的碰撞。返回圖10，升降柱1010用于從支架升高晶圓并且將它們存放到倒裝機(jī)構(gòu)上，以及 相反地從倒裝機(jī)構(gòu)移走晶圓并且將它們存放到支架上。通過(guò)升降機(jī)構(gòu)1015致動(dòng)升降柱。倒 裝組件1005包括多個(gè)單獨(dú)的晶圓固定器(holder) 1020，每個(gè)都利用真空保持一個(gè)晶圓，盡 管可以提供其它方式用于保持晶圓，例如機(jī)械夾持。如圖10所示，將氣壓供應(yīng)到把空氣傳 送給每個(gè)柱1010的進(jìn)氣管(manifold)中。每個(gè)柱1010都有孔1025，當(dāng)晶圓從其倒裝固定 器1020的真空釋放時(shí)，空氣通過(guò)所述孔1025流動(dòng)形成用于晶圓的襯墊。通過(guò)這種方式，可 以很細(xì)致地將晶圓釋放到柱上以避免破損。這可以是按順序的以便在倒裝晶圓之后，升高 柱并且激活氣墊。然后終止真空以便晶圓落到襯墊上。氣壓則慢慢減小直至消失，以使晶 圓安全地落在它的柱上。圖12更詳細(xì)地示出了倒裝組件1200。倒裝組件1200包括幾行倒裝樞軸 (pivots) 1210可旋轉(zhuǎn)附接到其上的框架1205。所有的樞軸都一起連接到同步鏈條1235以 便它們都通過(guò)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器1240 —起旋轉(zhuǎn)。在每個(gè)樞軸1210上附接幾個(gè)襯底固定器1215， 每個(gè)固定器1215都具有用于適當(dāng)保持和對(duì)準(zhǔn)晶圓的底座1220。圖12中的細(xì)節(jié)示出了用 于每個(gè)襯底的底座1220，在這種情況下為正方形或矩形襯底，擁有具有輔助對(duì)準(zhǔn)的真空孔 1225和保持襯底的嵌套機(jī)構(gòu)。每個(gè)襯底固定器還具有接觸端口以提供到升降柱的接觸，從 而使得能夠從襯底固定器升高襯底。圖13示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的處理室1300的部分截面，其示出了具有噴灑板 1304、側(cè)壁1306和底面1308的噴灑組件1302。在室內(nèi)部的位置示出了具有襯底1310的 上支架1305。注意，為了說(shuō)明的目的僅在支架1305上可用的兩個(gè)位置上示出了晶圓1310， 但通常所有的可用位置都將填有晶圓。在設(shè)置在每個(gè)懸掛位置的懸掛柱1344上的對(duì)準(zhǔn)袋 1342內(nèi)設(shè)置晶圓。這確保了每個(gè)晶圓被正確地對(duì)準(zhǔn)并且位于它在支架上的位置內(nèi)。圖13示出了當(dāng)新的晶圓正好進(jìn)入處理室中時(shí)的位置，或者處理過(guò)的晶圓正好將被取出處理室的 位置。如上所提到的，支架1305位于空閑的滾軸1315上并且使用與驅(qū)動(dòng)滾軸(圖13中未 示出)嚙合的延伸部來(lái)驅(qū)動(dòng)?；?320定位于基架1325上，其在該實(shí)施例中還包括對(duì)基 座進(jìn)行加熱并且從而加熱襯底的加熱器?；哂卸丝?，端口在每個(gè)晶圓位置處，和托架 (puck) 1330，托架設(shè)置在每個(gè)端口內(nèi)。而且，如圖13所示，使用托架1330定位升降銷1335 以用于升高每個(gè)襯底。也就是說(shuō)，在該實(shí)施例中，升降銷1335不與襯底直接嚙合，而是從基 座升高托架1330以與襯底嚙合。通過(guò)升降機(jī)構(gòu)1336 —起致動(dòng)升降銷1335。注意在這個(gè)和 以下的說(shuō)明中僅示出了兩個(gè)升降銷1335，但實(shí)際上每個(gè)晶圓位置都將具有升降銷。圖14示出了處理室的截面，其中示出了上升的基座1420以使得接觸到上支架的 懸掛延伸部1442。這是新的晶圓正好將要從支架向基座傳送時(shí)的位置，或是處理過(guò)的晶圓 剛好從基座傳送到支架中的位置。如圖所示，墊或托架1430處在晶圓1410的正下方。在圖15中，上支架的浮置部分1540通過(guò)基座1520略微上升，以便使用如上所述 的對(duì)準(zhǔn)銷與基座1520對(duì)準(zhǔn)。然后基座1520返回到圖13示出的位置，如圖16所示，在升高 襯底1610之前，升降銷1635移動(dòng)到上部位置，升高升降墊1630并且接觸襯底1610。圖17 示出了升降銷1735在它們的延伸位置，升高襯底1710脫離上支架1740。然后將上支架從 處理室移走，如圖18所示，基座1820上升到其上面的處理位置，襯底1810存放在其上面。 如圖所示，升降銷1835的升降頂部1837下降一點(diǎn)，使得托架1830停留在晶圓下面的它們 的位置中。圖19示出了在其卸載位置的基座1920，其中延伸升降銷1935，使得與升降墊1930 嚙合并從基座1920移走襯底1910。然后升降銷1935下降，以將晶圓1910存放到下支架 1945上，以用于從處理室移走襯底1910。如圖所示，下支架1945位于下部空閑的滾軸1915上。圖20-21示出了在各基座加載/卸載位置中的處理室的截面。如上所述，主題發(fā) 明的特征是能夠移走基座而無(wú)需將室打開并且暴露至周圍空氣。無(wú)論何時(shí)基座需要服務(wù)都 可以執(zhí)行該操作。而且，當(dāng)晶圓在處理室內(nèi)部損壞時(shí)這種操作也是有益的。可以意識(shí)到，當(dāng) 晶圓在處理室內(nèi)部損壞時(shí)，其部分將被存放在基座上。使用下面的操作，可以移走基座，以 便能夠清理?yè)p壞的碎片并且返回到室內(nèi)。通過(guò)這種方式，當(dāng)晶圓損壞時(shí)，不需要打開室。在圖20中，下支架2045已被引入到處理室，位于空閑的滾軸2015上?；?020 下降到設(shè)置在下支架2045上的基座鉤2050上。在圖21中，基架2125降低以使得從基座 2120脫離。如圖所示，升降墊或托架2130與基座2120相伴，雖然基座2120被鉤2150掛 起。然后下支架2145可以被驅(qū)趕出室以用于移走基座。這樣就能夠無(wú)需打開處理室來(lái)置換 或清理基座。而且，置換基座可以從系統(tǒng)的另一側(cè)加載，使得系統(tǒng)可以繼續(xù)操作。實(shí)際上， 根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，為了需要時(shí)使用，置換基座可以位于一個(gè)或兩個(gè)加載室中。當(dāng)處理室相當(dāng)大時(shí)，需要確保將基座精確地定位成平行于噴灑頭。當(dāng)為了加載/ 卸載和為了處理而垂直移動(dòng)基座時(shí)，這一點(diǎn)尤其重要。圖22示出了處理室的截面，示出了 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的對(duì)準(zhǔn)特征。在圖22中，球形底座2210附接到室的底面2220上。底座 2210在給定直徑的部分球形外形中具有切口。支撐基座的升降機(jī)構(gòu)具有匹配的球芯2205， 其“位于”球狀底座2210上。這使得升高組件2215能夠略微傾斜，直到基座精確平行于噴 灑頭，如由雙頭彎曲箭頭所示。然后緊固錨定螺栓2225，以便將升高組件錨定在期望的傾斜位置。圖23示出了根據(jù)本發(fā)明的基座的實(shí)施例。如圖23所示，基座2320通常是具有多 個(gè)襯底座2305的矩形板。每個(gè)襯底座2305具有升降銷通道(access opening) 2310,以用 于升降銷進(jìn)入和嚙合襯底墊或托架2330。每個(gè)托架位于形成在銷通道2310外側(cè)的基座中 的托架座2335中。升降銷用來(lái)升高襯底墊2330，并由此升高每個(gè)單獨(dú)的襯底脫離基座。而 且在圖23中還示出用于對(duì)準(zhǔn)基座到基架的孔2360，以及其使得支架能夠?qū)?zhǔn)銷穿過(guò)并且 與上支架的對(duì)準(zhǔn)孔嚙合的槽口 2365。圖M示出了托盤M00，其可以用于本發(fā)明的各實(shí)施例的加載室。托盤MOO通常 是具有用于每個(gè)襯底位置的襯底座對(duì)05、2415的盤。座包括被構(gòu)造成使襯底在其座中心的 四個(gè)座元件對(duì)15。從圖M應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，除設(shè)置在托盤M05邊緣處的那些之外，每個(gè)座元 件M15用于四個(gè)晶圓位置。在托盤MOO邊緣處的座元件M05可以用于一個(gè)或兩個(gè)晶圓 位置。在圖M的詳細(xì)說(shuō)明中，示出了位于其座中的襯底M10。而且，在每個(gè)襯底底座的中 間有進(jìn)入孔M70以允許升降銷從托盤升高襯底。圖25示出了本發(fā)明的另一個(gè)特征，其能夠?qū)崿F(xiàn)在處理室內(nèi)檢測(cè)晶圓破損。根據(jù)該 特征，使用數(shù)字照相機(jī)來(lái)拍攝在處理室內(nèi)的晶圓的圖像，然后處理圖像以檢查晶圓的破損。 在圖25中以輪廓的形式示意性地示出了處理室2500。也以輪廓的形式示意性地示出了真 空門組件2505。將照相機(jī)2510定位于真空門組件2505內(nèi)，使得當(dāng)門打開時(shí)，照相機(jī)可以拍 攝室內(nèi)部的圖像。虛線示出了每個(gè)照相機(jī)的視野。當(dāng)在處理室2500內(nèi)完成處理時(shí)，打開門 以移走晶圓。在托盤移入之前，激活照相機(jī)以拍攝室內(nèi)的晶圓的圖像，以確定室內(nèi)部是否存 在破損的晶圓。如果存在，則可以如上所述移入下支架以移走基座。應(yīng)該意識(shí)到，在真空門組件內(nèi)放置兩個(gè)照相機(jī)僅僅是一個(gè)示例，并且照相機(jī)的數(shù) 量和它們的位置可以改變。這里主要的思想是在晶圓從室移走之前抓拍晶圓的圖像，以確 定晶圓是否破損。在圖25中示出了另一示例，其中三個(gè)照相機(jī)2510'放置在室主體一側(cè)， 并且經(jīng)由窗口 2515觀察其內(nèi)部?？梢栽谑业牧硪粋?cè)設(shè)置類似的布置。將來(lái)自照相機(jī)的圖像發(fā)送給處理器2520以進(jìn)行處理。處理器2520首先將圖像從 照相機(jī)視角調(diào)換和/或校正到法線坐標(biāo)，因?yàn)閳D像具有由照相機(jī)的視角指示的透視圖。在 該操作中，處理器可以移除透鏡畸變并且校準(zhǔn)恒定尺寸和取向的圖像。處理器則識(shí)別所預(yù) 期的晶圓位置，然后檢測(cè)在所預(yù)期的位置是否實(shí)際存在晶圓。然后處理器檢查每個(gè)被識(shí)別 過(guò)的晶圓以將它分類為是否是破損的。處理器可以重復(fù)該過(guò)程用于陣列中的N個(gè)照相機(jī)， 并且還可以重復(fù)該過(guò)程用于M個(gè)照相機(jī)位置?？蛇x地，來(lái)自照相機(jī)的圖像可以僅發(fā)送給顯 示器2530用于操作員觀察且確定是否存在破損晶圓。當(dāng)然，可以將圖像發(fā)送給處理器和顯 示器兩者，以便操作員用作處理器的控制或驗(yàn)證確定是否存在破損晶圓。此外，還可以在室 內(nèi)處理開始之前使用照相機(jī)拍攝圖像，以確保所有的晶圓都恰當(dāng)?shù)匚挥诨稀?yīng)該意識(shí) 到，如果晶圓沒有恰當(dāng)?shù)匚挥诨希瑒t可能導(dǎo)致等離子體成拱(arching)。而且，設(shè)置了照明機(jī)構(gòu)2535，在拍攝圖像時(shí)對(duì)處理室的內(nèi)部進(jìn)行照明。照明機(jī)構(gòu) 2535可以是諸如LED、閃光燈等的獨(dú)立光源的形式，其設(shè)置有其自身的窗口。可選地，照明 機(jī)構(gòu)可以是LED的形式，其設(shè)置在每個(gè)照相機(jī)周圍并且具有與照相機(jī)類似的視場(chǎng)。在再一 實(shí)施例中，將照明引導(dǎo)至室的頂部，以從噴灑頭反射。通過(guò)這種方式，光被均勻地分布在室 的內(nèi)部。
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已經(jīng)參考具體實(shí)施例描述了本發(fā)明。特別地，在不偏離由所附權(quán)利要求所限定的 本發(fā)明的精神和范圍的情況下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)嵤└鞣N變化和變型。
權(quán)利要求
1.一種流水線處理系統(tǒng)，包括真空處理室；預(yù)真空室，耦合到所述室的一側(cè)；交換臺(tái)，耦合到所述預(yù)真空室的與所述室相對(duì)的一側(cè)；其特征在于上支架，被構(gòu)造成支撐至少一個(gè)襯底；下支架，被構(gòu)造成支撐至少一個(gè)襯底；以及，傳送機(jī)構(gòu)，被構(gòu)造成在所述交換臺(tái)、所述預(yù)真空室和所述處理室之間移動(dòng)所述上支架 和下支架。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，還包括基座，定位于所述處理室內(nèi)；以及，交換機(jī)構(gòu)，被構(gòu)造成在所述上支架和所述基座之間以及在所述下支架和所述基座之間 交換襯底。
3.如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，還包括加載機(jī)構(gòu)，所述加載機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成將襯底加載 到所述上支架和下支架中的一個(gè)上，以及從所述上支架和下支架中的一個(gè)卸載晶圓。
4.如權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)，還包括升降機(jī)構(gòu)，所述升降機(jī)構(gòu)被構(gòu)造成以垂直運(yùn) 動(dòng)來(lái)移動(dòng)所述基座并且將所述基座定位于如下至少三個(gè)位置之一用于支架傳送的下部位 置、用于襯底交換的中間位置以及用于襯底處理的上部位置。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，還包括定位于所述基座下面的加熱器。
6.如權(quán)利要求2至5中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述下支架還包括用于與所述基座嚙 合并且從所述處理室移走所述基座的鉤。
7.如權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包括真空門，定位于所述預(yù)真空室和所述真空處理室之間；以及，至少一個(gè)照相機(jī)，定位于所述處理室的外部并且經(jīng)由所述真空門在室內(nèi)部具有視場(chǎng)。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包括傳感器陣列，所述傳感器陣列被定位 成檢測(cè)所述上支架和下支架中的至少一個(gè)上存在/不存在襯底。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述上支架或下支架中的至少一個(gè)包括用于激活所 述傳感器陣列的觸發(fā)機(jī)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述預(yù)真空室中包括有源驅(qū)動(dòng)器，并 且其中所述上和下支架包括驅(qū)動(dòng)延伸部，使得所述上和下支架能夠通過(guò)與所述驅(qū)動(dòng)延伸部 嚙合的所述有源驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)到所述真空處理室中。
11.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述處理室包括加熱器以及自由地定位于所述加 熱器頂部上的基座。
12.如權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，還包括被定位成使所述基座與所述加熱器對(duì)準(zhǔn)的對(duì)準(zhǔn)銷。
13.如權(quán)利要求2、5或11所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步地其中所述基座包括多個(gè)襯底座，所述襯 底座中的每一個(gè)都具有定位于其中的升降墊。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述真空處理室還包括具有多個(gè)升降銷的升降銷 機(jī)構(gòu)，每個(gè)升降銷被構(gòu)造成與所述升降墊中的一個(gè)嚙合。
15.如權(quán)利要求1、2、5、11或13所述的系統(tǒng)，其中所述處理室還包括附接到所述處理室 底部的球形座以及耦合到所述球形座的基座升降機(jī)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求1至15中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述上支架或下支架中的一個(gè)包括 浮置板，并且其中所述處理室還包括被構(gòu)造成嚙合且升降所述浮置板的升降機(jī)構(gòu)。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，還包括對(duì)準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)，以在由所述升降機(jī)構(gòu)嚙合時(shí)使 所述浮置板對(duì)準(zhǔn)。
18.如權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述上支架或下支架中的一個(gè)被構(gòu) 造成專門將新的襯底引入所述真空處理室中，而所述上支架或下支架中的另一個(gè)被構(gòu)造成 專門從所述真空處理室移走處理過(guò)的襯底。
19.如權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包括控制器，所述控制器被編程為將所 述上支架和下支架引入所述真空處理室中以用于襯底交換，以及在在所述真空處理室內(nèi)處 理所述襯底之前將所述上支架和下支架移出所述真空處理室。
20.如權(quán)利要求1至19中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，還包括定位于所述交換臺(tái)內(nèi)的加載托盤。
全文摘要
一種自動(dòng)排序的流水線處理系統(tǒng)。所述系統(tǒng)采用新的架構(gòu)，其在為線性時(shí)，可自主地排序處理并且如有需要在不同的方向上移動(dòng)襯底。所述系統(tǒng)同時(shí)移動(dòng)幾個(gè)襯底；然而，與現(xiàn)有技術(shù)不同的是所述系統(tǒng)不利用托盤。
文檔編號(hào)H01L21/683GK102122610SQ201010625048
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月10日
發(fā)明者C·L·史蒂文斯, D·E·伯克斯特里瑟, K·S·洛, S·克萊因克, W·T·布洛尼甘, 十島正人 申請(qǐng)人:奧博泰克Lt太陽(yáng)能公司