用于傳送晶片的設(shè)備前端模塊以及傳送晶片的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及晶片處理系統(tǒng)，并可發(fā)現(xiàn)在晶片處理系統(tǒng)的設(shè)備前端模塊內(nèi)的特定用途。
【背景技術(shù)】
[0002]不同類型的工具用于在晶片處理系統(tǒng)內(nèi)在晶片(即半導(dǎo)體襯底)處理期間執(zhí)行數(shù)百個(gè)處理操作。這些操作中的大多數(shù)是在晶片處理系統(tǒng)的真空室(即，處理室)內(nèi)在非常低的壓力下進(jìn)行。其他操作是在過濾空氣或惰性氣體的受控環(huán)境內(nèi)在大氣壓下進(jìn)行。晶片被利用晶片處理系統(tǒng)引入到處理室，該晶片處理系統(tǒng)被機(jī)械地耦合到相應(yīng)的處理室。晶片處理系統(tǒng)從工廠地面?zhèn)魉途教幚硎?。晶片處理系統(tǒng)可以包括例如設(shè)備前端模塊(EFEM)以及裝載鎖，該設(shè)備前端模塊可操作以從正面開口標(biāo)準(zhǔn)箱(FOUP)傳送晶片到晶片處理系統(tǒng)用于處理并且將晶片帶回到F0UP，裝載鎖將晶片從大氣條件帶至非常低的壓力條件下(例如，真空條件)并返回到大氣條件，其中機(jī)械手將晶片傳送到晶片處理系統(tǒng)中的不同位置。吞吐量(即，在一時(shí)間段內(nèi)處理的晶片數(shù)量)是受以下影響:晶片處理時(shí)間、在給定時(shí)間進(jìn)行處理的晶片數(shù)量以及引入晶片進(jìn)入真空室內(nèi)的步驟時(shí)序。因此，需要增加吞吐量的改進(jìn)的方法和裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明公開了一種設(shè)備前端模塊(EFEM)，其用于往來(lái)于半導(dǎo)體晶片處理模塊傳送半導(dǎo)體晶片。所述EFEM包括:外殼，其適于具有在其中的受控環(huán)境，其中所述外殼由前壁、后壁、介于所述前壁和所述后壁之間的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁、頂壁和底壁限定。所述第一側(cè)壁、所述第二側(cè)壁、所述頂壁或所述底壁包括兩個(gè)或多個(gè)晶片裝載端口，其中每個(gè)晶片裝載端口適于從晶片傳送系統(tǒng)接收正面開口標(biāo)準(zhǔn)箱(FOUP)，所述晶片傳送系統(tǒng)被配置成傳送FOUP到相應(yīng)的晶片裝載端口。所述前壁包括第一前壁晶片端口和第二前壁晶片端口。所述第一和第二前壁晶片端口被配置成附連到相應(yīng)的第一和第二前壁裝載鎖，所述第一和第二前壁裝載鎖能操作以允許晶片被從所述EFEM的所述受控環(huán)境傳送到前壁集群處理工具的真空環(huán)境或從所述前壁集群處理工具的所述真空環(huán)境傳送到所述EFEM的所述受控環(huán)境。所述后壁包括第一后壁晶片端口，所述后壁晶片端口適于與后壁集群處理工具成操作關(guān)系。在所述EFEM的所述外殼中的至少一個(gè)機(jī)械手能操作以傳送晶片通過所述晶片裝載端口、所述第一前壁晶片端口、所述第二前壁晶片端口、以及所述后壁晶片端口。
[0004]本發(fā)明還公開了一種設(shè)備前端模塊(EFEM)，其用于往來(lái)于處理模塊傳送半導(dǎo)體晶片。所述EFEM包括外殼，其適于具有在其中的受控環(huán)境，其中所述外殼由前壁、后壁、介于所述前壁和所述后壁之間的第一側(cè)壁和第二側(cè)壁、頂壁和底壁限定。所述第一側(cè)壁、所述第二側(cè)壁、所述頂壁或所述底壁包括兩個(gè)或更多個(gè)晶片裝載端口，其中每個(gè)晶片裝載端口適于從晶片傳送系統(tǒng)接收正面開口標(biāo)準(zhǔn)箱(FOUP)，所述晶片傳送系統(tǒng)被配置成傳送FOUP到相應(yīng)的晶片裝載端口。所述前壁包括第一前壁晶片端口和第二前壁晶片端口。所述第一和第二前壁晶片端口被配置成附連到相應(yīng)的第一和第二前壁裝載鎖，所述第一和第二前壁裝載鎖能操作以允許晶片被從所述EFEM的所述受控環(huán)境傳送到前壁集群處理工具的真空環(huán)境或從所述前壁集群處理工具的所述真空環(huán)境傳送到所述EFEM的所述受控環(huán)境。所述第一側(cè)壁包括至少兩個(gè)第一側(cè)壁晶片端口，所述第二側(cè)壁包括至少兩個(gè)第二側(cè)壁晶片端口，其中，所述至少兩個(gè)第一側(cè)壁晶片端口和所述至少兩個(gè)第二側(cè)壁晶片端口各自被配置成附連到相應(yīng)的半導(dǎo)體晶片處理模塊。在所述EFEM的所述外殼中的至少一個(gè)機(jī)械手能操作以傳送晶片通過所述晶片裝載端口、所述第一前壁晶片端口、所述第二前壁晶片端口、所述至少兩個(gè)第一側(cè)壁晶片端口以及所述至少兩個(gè)第二側(cè)壁晶片端口。
【附圖說明】
[0005]圖1示出了根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)。
[0006]圖2示出了根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)。
[0007]圖3A-C示出了根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)的EFEM。
[0008]圖4示出了根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)。
[0009]圖5示出了根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)。
[0010]圖6示出了根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)。
[0011]圖7示出了根據(jù)本文所公開的實(shí)施例的晶片處理系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0012]在下面的詳細(xì)描述中，闡述了許多具體的實(shí)施例，以便提供對(duì)本文所公開的系統(tǒng)、設(shè)備和方法的充分理解。然而，如對(duì)于那些本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的，本文的實(shí)施例可以在沒有這些特定細(xì)節(jié)的情況下或通過使用替代元件或處理來(lái)實(shí)施。在其他情況下，公知的處理、步驟、和/或組件沒有被詳細(xì)描述，以免不必要地模糊本文所公開的實(shí)施例的方面。類似標(biāo)記在圖中指代類似元件。如本文所用的術(shù)語(yǔ)“約”是指±10%。
[0013]本文所公開的實(shí)施例包括晶片處理系統(tǒng)，該晶片處理系統(tǒng)包括設(shè)備前端模塊(EFEM)，該設(shè)備前端模塊用于將半導(dǎo)體晶片傳送到以與其成操作性關(guān)系的半導(dǎo)體晶片處理模塊和從該半導(dǎo)體晶片處理模塊傳送半導(dǎo)體晶片。參考圖1，根據(jù)本文所公開的實(shí)施例，半導(dǎo)體晶片(襯底)處理系統(tǒng)10可以定位在清潔室12內(nèi)，其中晶片處理系統(tǒng)10內(nèi)部的氣氛被控制以在晶片處理之前、期間和之后最小化(如果未防止)晶片相對(duì)于清潔室12的周圍環(huán)境的暴露。晶片處理系統(tǒng)10包括EFEM 100。EFEM 100包括適于在內(nèi)部具有受控環(huán)境的外殼110，其中外殼110由前壁120、后壁121、在前壁120和后壁121之間延伸的第一側(cè)壁122、在前壁120和后壁121之間延伸的第二側(cè)壁123、頂壁(未示出)和底壁(未示出)所限定。本文所公開的受控環(huán)境可包括經(jīng)過濾的空氣環(huán)境(例如周圍的過濾空氣)或如氮之類的惰性氣體環(huán)境，其中所述受控環(huán)境可以是在大氣壓下或在比大氣壓更大或更小(例如真空壓)的壓強(qiáng)下。
[0014]第一側(cè)壁122、第二側(cè)壁123、頂壁或底壁可以包括兩個(gè)或更多個(gè)晶片裝載口 130，其中每個(gè)晶片裝載端口 130適于從高架式晶片傳送系統(tǒng)(未示出)接收正面開口標(biāo)準(zhǔn)箱(FOUP) 135，該高架式晶片傳送系統(tǒng)被配置成將FOUP 135傳送到相應(yīng)的晶片裝載端口 130。FOUP 135是一種塑料外殼類型，其設(shè)計(jì)成保持半導(dǎo)體晶片(例如，通常為硅晶片(Si)，但也可包括由如鍺(Ge)之類的元素半導(dǎo)體材料、或如砷化鎵(GaAs)或砷化銦(InAs)之類的化合物半導(dǎo)體材料所形成的各種其它晶片類型)。FOUP 135將晶片(未示出)牢固且安全地保持在其受控環(huán)境中。每個(gè)晶片裝載端口 130可包括附接到其上的相應(yīng)的FOUP 135，但并非每個(gè)晶片裝載端口 130都必需具有附接到其上的相應(yīng)的FOUP 135 (即僅某些晶片裝載端口 130可包括連接到其上的相應(yīng)的FOUP 135) ο在一個(gè)實(shí)施例中，EFEM 100的受控環(huán)境可以是在真空壓下，其中附接到晶片裝載端口 130的FOUP 135同樣是在真空壓下。
[0015]如圖1所示，第一側(cè)壁122包括適于各自接收相應(yīng)的FOUP 135的兩個(gè)晶片裝載端口 130，第二側(cè)壁123包括適于各自接收相應(yīng)的FOUP 135的兩個(gè)晶片裝載端口 130。前壁120包括第一前壁晶片端口 140和第二前壁晶片端口 145。第一和第二前壁晶片端口 140、145能夠各自附接到(即交互于)相應(yīng)的第一和第二前壁裝載鎖141、146，該第一和第二前壁裝載鎖141、146可操作以允許晶片被從EFEM 100的受控環(huán)境傳送到前壁集群處理工具160的前壁真空傳送模塊148的真空環(huán)境或者從前壁集群處理工具160的前壁真空傳送模塊148的真空環(huán)境傳送到EFEM 100的受控環(huán)境。
[0016]在EFEM 100的外殼110內(nèi)的至少一個(gè)機(jī)械手(未示出)可操作以從附接到相應(yīng)晶片裝載端口 130的FOUP 135傳送晶片到第一或第二前壁裝載鎖141、146。第一和/或第二前壁裝載鎖141、146可包括與其流體連接的真空栗(未示出)，使得真空栗可降低相應(yīng)裝載鎖141、146內(nèi)的壓強(qiáng)，進(jìn)而允許晶片隨后被傳送到前壁真空傳送模塊148。前壁真空傳送模塊148的真空傳送機(jī)械手(未示出)可操作以將晶片從相應(yīng)的第一或第二前壁裝載鎖141、146傳送到前壁集群處理工具160的一個(gè)或者多個(gè)前壁處理模塊200，其中一個(gè)或多個(gè)處理操作可以在相應(yīng)的晶片上執(zhí)行。
[0017]在一個(gè)或多個(gè)處理操作已經(jīng)在晶片上執(zhí)行之后，晶片可以通過前壁真空傳送模塊148的真空傳送機(jī)械手穿過第一或第二前壁裝載鎖141、146往回傳送，其中在相應(yīng)的前壁裝載鎖141、146內(nèi)部的壓強(qiáng)可以升高，從而使EFEM 100的至少一個(gè)機(jī)械手可以將晶片從相應(yīng)的第一或第二前壁裝載鎖141、146傳送回到EFEM 100的受控環(huán)境。在優(yōu)選的實(shí)施例中，第一前壁裝載鎖141可專用于從EFEM 100的受控環(huán)境傳送晶片到前壁真空傳送模塊148的真空環(huán)境，而第二前壁裝載鎖146專用于從前壁真空傳送模塊148的真空環(huán)境傳送晶片到EFEM 100的受控環(huán)境，或反之亦然。包括裝載鎖、真空傳送模塊、處理模塊以及關(guān)聯(lián)的機(jī)械手的集群處理工具的示例性實(shí)施例可在共同轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利N0.6321134和7682462中找到，通過引用將這些美國(guó)專利全部并入本文。
[0018]EFEM 100的后壁121包括第一后壁晶片端口 170。第一后壁晶片端口 170適于與后壁集群處理工具190成操作關(guān)系。后壁集群處理工具190可以包括在內(nèi)部具有受控環(huán)境的后壁傳送模塊198，如經(jīng)過濾的空氣或如氮之類的惰性氣體的受控環(huán)境，其中所述傳送模塊198與一個(gè)或多個(gè)后壁處理模塊205為操作關(guān)系。在EFEM 100的外殼內(nèi)的至少一個(gè)機(jī)械手可操作以傳送晶片通過后壁晶片端口 170到后壁轉(zhuǎn)送模塊198的受控環(huán)境，其中所述后壁傳送模塊198可操作以傳送晶片到一個(gè)或多個(gè)后壁處理模塊205，其中一個(gè)或多個(gè)處理操作可在相應(yīng)的晶片上執(zhí)行。在一個(gè)實(shí)施例中，該至少一個(gè)機(jī)械手可包括線性機(jī)械手，該線性機(jī)械手可操作以傳送晶片沿著延伸的長(zhǎng)度路徑(參照?qǐng)D4)通過第一后壁晶片端口 170到后壁轉(zhuǎn)送模塊198，以往來(lái)于后壁集群處理工具190的后壁處理模塊205傳送晶片。
[0019]前壁處理模塊20