多个单片晶片气塞晶片处理装置及其装卸方法制造方法及图纸

多个非真空多片运载器２５中的晶片在一晶片处理机３０的一大气前端３２中装卸，经多个单片晶片气塞３７传入一晶片制作组件机３０的一传递模件３３的高真空室３１和从中传出。最好是，在这整个过程中呈水平的晶片经一气塞３７ａ传到高真空环境，经另一气塞３７ｂ传出，该输出气塞还用来冷却晶片。在大气和高真空环境中，传递臂３５、４２在其他气塞密封时在这两个气塞中尽可能多次传入传出晶片，而在所有气塞密封时在这两个环境中传递晶片。晶片最好在输出气塞３７ｂ中冷却。晶片在从一运载器２５中取出后、在置于一气塞前最好通过一晶片校准器４１。当在一运载器与气塞之间来回传递晶片时，用一装有未处理晶片的运载器更换另一装有经处理晶片的运载器。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及晶片处理机的装卸，特别涉及在大气压和高真空环境之间传递成批的大半导体基片中的基片。
技术介绍
在半导体晶片的真空处理中，在把晶片装入晶片处理设备和从晶片处理设备卸下晶片时要求大气不污染处理设备中的高真空环境或晶片。此外，为了尽可能提高晶片处理量，装卸晶片所化时间应尽可能短。此外，随着晶片尺寸日益变大，例如当前的趋势是晶片直径从150mm和200mm增加到300mm，要同时满足不受污染和提高处理量这两个要求变得越来越难，结果只能在这两者之间取得折衷，而这种折衷常常离理想情况甚远。此外，由于晶片比方说在处理的较后阶段价值提高，加上晶片尺寸越来越大，晶片上的电子器件越来越多、越来越复杂，晶片价值相应提高，因此设备万一发生故障，造成晶片报废，就会带来很大经济损失，这就要求提高晶片传递装置的可靠性。在当前所使用的大多数现有半导体晶片真空处理装置中，使用用于直径为200mm晶片的真空盒升降机(VCE)。附图说明图1例示出一装有VCE的现有晶片处理装置10。该装置10包括至少一个VCE11，该VCE由一可抽成高真空的气塞室(loadlock chamber)12构成；位于该室12中的一升降组件13；一前门14，以便操作员在室12处于大气压下时装卸一多片晶片盒15；以及一由开口阀隔离的接口端口16，该端口连接VCE11与某种晶片传递模件17，从而在室12处于高真空时在其中逐个传递晶片。主要使用一VCE11的晶片处理装置10的一般工作情况如下，操作员打开VCE11的门14后把一装有未处理晶片18的盒15放置在升降机13顶面上，然后把门14关上，然后在VCE11中抽成合适真空。达到给定真空气压的抽气时间一般与VCE11的体积、VCE11的赤露内表面面积和其中的晶片18成正比。在达到合适的VCE真空值后，打开VCE11与传递室17之间的隔离开口阀端口16，以便晶片传递模件17中的一机械手19可进入VCE11。然后升降机13使盒15处于机械手19可获取盒15中一晶片18的位置上。机械手19然后经开口阀端口16伸入VCE11中，抓取该晶片18后退回传递模件17中，以便把晶片18传送到装置10的一合适处理模件20。当反过来进行上述步骤时，晶片回到盒15中后VCE抽真空步骤被VCE11放气至大气压的步骤代替。如果使用大小相配的开口晶片盒，图1现有装置10可用于300mm晶片。但是，出于若干原因，作为该晶片处理装置的最终用户的半导体器件制造商宁可使用一种有待标准化的不兼容高真空的晶片运载器，而不使用一活动盒15。图2示出这样一个运载器25。该运载器25包括装在运载器25中的一垂直阵列水平晶片支撑导轨26，这些导轨一般分隔出13或25个等距格。该运载器25有一前门27，该前门在不同处理设备之间传送晶片18时通常关闭。由于运载器25不兼容高真空，其中没有晶片盒或晶片盒升降机，因此晶片必须在大气压下从运载器25传入晶片处理设备中。现有技术所设想的该笔直向前方法是要把晶片28从运载器25传入图1装置之类晶片处理装置中。当要把其中一般装有13或25片晶片的整个运载器25置入一大VCE11中时，必须设计出一种可迅速把晶片从运载器25移入VCE11中的方法。如果采用逐个传递晶片的方法，晶片的装卸周期就会大大加长，因此不符合要求。同时传递多片晶片的方法是分一批或两批把晶片从运载器25传给VCE11。但是，这一平行传递方法存在着多片晶片因设备发生故障而报废的风险，而这一风险是要避免的。此外，同时传递晶片时很难避免位于未处理晶片上方的晶片的背面受到机械接触，而这会发生粒子污染问题。此外，当VCE的尺寸大到容纳直径在300mm以上的晶片时，VCE的抽气和/放气时间会长到无法接受的程度，使得气塞周期在该处理装置的工作过程中成为晶片生产量的一个限制因素。如用缩短抽气或放气时间的方法提高生产量，就会加重传递室的大气污染或晶片的粒子污染或既加重传递室的大气污染又加重晶片的粒子污染。对于大直径晶片，由于晶片直径加大，所使用的VCE也大，从而对VCE抽真空的泵也须大。这类大泵很难与VCE机械隔离，因此这类泵会把振动传给VCE，从而造成粒子从上方晶片落到下方晶片上。同样，VCE中升降机的上下运动也会造成振动而使粒子从上方晶片落到下方晶片上。振动还会使晶片在盒中的位置发生偏移，从而传递臂无法正确拾取晶片。因此，这就需要用非VCE运载器对晶片处理装置进行晶片装卸，而该处理装置中不造成高真空环境的大气污染或晶片的粒子污染；该装置的晶片生产量不受限制，特别在晶片直径加大的情况下，例如直径为300mm或300mm以上的晶片；不会发生多片晶片因该装置发生故障而报废从而造成经济损失的情况，从而无需提高该晶片传递装置的可靠性。本专利技术概述本专利技术的一个主要目的是在半导体晶片处理机和处理工艺中不再使用大真空盒升降机模件。本专利技术的另一个目的是大大缩短半导体晶片处理机中气塞抽真空和放气所需时间，特别防止气塞成为生产量限制因素。本专利技术的另一个目的是在晶片传入和传出晶片处理机时减轻或避免粒子污染。特别是，本专利技术目的包括不再使用升降机，从而消除会造成粒子污染问题的振动；减小高真空泵的大小和泵运行时发生的振动；无需使用大的高真空泵。本专利技术的另一个目的是提高晶片处理机的生产量，特别在晶片为小批量的情况下，例如晶片鉴定过程中所使用的晶片。本专利技术的一个特别目的是消除大VCE和气塞成为晶片处理装置生产量的限制因素的可能性。本专利技术的另一个目的是无需同时或平行处理晶片，从而特别减小多片晶片报废的风险和粒子落在晶片上的可能性。本专利技术的一个具体目的是使晶片处理机的晶片生产量不受晶片冷却和校准的影响。根据本专利技术的原理，提供了一种晶片处理组件机，包括其中有一高真空传递机构的一传递模件，该传递模件经多个单片晶片气塞与其中也有一传递机构的一大气压前端模件(AFE)连接。在高真空环境下，该传递模件中的传递机构在气塞与处理模件之间以及各处理模件之间逐个移动晶片，这些处理模件经隔离阀与该传递模件连接。前端模件中的传递机构在大气压环境中在气塞与多个多片晶片运载器之间逐个移动晶片。AFE传递臂或各运载器可在垂直方向上运动，从而靠传递臂水平平移晶片对运载器装卸选定晶片。AFE与传递模件之间经多个单片晶片气塞实现连接，气塞最好为上下型，其顶部可为真空侧或大气侧。按照本专利技术优选实施例，AFE包括一晶片校准器和与两个或三个多片晶片运载器连接的装置。至少一个气塞、最好是所有气塞可用作把晶片传入真空的输入气塞。同样，至少一个气塞、最好是所有气塞可用作把晶片传出真空的输出气塞。可用作输出气塞的所有气塞还装有冷却件，在气塞放气过程中对经处理、但尚未装回运载器的晶片进行冷却。这些装有冷却件的输出气塞可支撑仍为处理温度或接近处理温度的热晶片。因此，这类输出气塞最好装有比方说用金属制成的高温晶片支撑件。最好是，多个气塞同时用作输入晶片和输出晶片用于最佳生产量，每个气塞都装有冷却件，从而如有一个气塞发生故障而可继续工作，从而尽可能提高生产量。在本专利技术另一实施例中输入气塞与输出气塞分开。此时，输入气塞不装冷却件，从而成本降低，其中的晶片支撑件不必支撑高温晶片。因此，可使用高摩擦高弹体晶片支撑结构，减小支撑其上的晶片发生振动或偏离其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在多片晶片运载器与一晶片处理组件机的传递室的高真空环境之间传递晶片的方法，该方法包括下列步骤： 把第一多片晶片运载器置于与一自动传递装置周围洁净大气环境连通的位置上，该自动传递装置位于该晶片处理组件机的大气前端中；然后 用自动传递装置把第一运载器中的第一独立晶片传递到第一单片晶片气塞中，该第一气塞用作输入气塞，其与大气环境相通并与传递室的高真空环境密封隔绝；然后 密封第一气塞与大气环境隔绝；然后 将第一气塞抽气到一真空压力；然后 使第一气塞与高真空环境相通；然后 用位于传递室中的一传递臂从第一气塞移出第一晶片，并在一真空处理室与高真空环境连通时把第一晶片置于该真空处理室中；然后 用传递臂从与高真空环境连通的一真空处理室中取出第一晶片后把它置于用作一输出气塞的第一或第二单片晶片气塞，其与高真空环境相通并与大气环境密封隔绝；然后 使输出气塞与高真空环境密封隔绝；然后 把输出气塞放气成大气环境的压力水平；然后 打开输出气塞与大气环境相通；然后 把第一晶片从该输出气塞传递到该运载器。

【技术特征摘要】
US 1997-5-8 08/853,1721.一种在多片晶片运载器与一晶片处理组件机的传递室的高真空环境之间传递晶片的方法，该方法包括下列步骤把第一多片晶片运载器置于与一自动传递装置周围洁净大气环境连通的位置上，该自动传递装置位于该晶片处理组件机的大气前端中；然后用自动传递装置把第一运载器中的第一独立晶片传递到第一单片晶片气塞中，该第一气塞用作输入气塞，其与大气环境相通并与传递室的高真空环境密封隔绝；然后密封第一气塞与大气环境隔绝；然后将第一气塞抽气到一真空压力；然后使第一气塞与高真空环境相通；然后用位于传递室中的一传递臂从第一气塞移出第一晶片，并在一真空处理室与高真空环境连通时把第一晶片置于该真空处理室中；然后用传递臂从与高真空环境连通的一真空处理室中取出第一晶片后把它置于用作一输出气塞的第一或第二单片晶片气塞，其与高真空环境相通并与大气环境密封隔绝；然后使输出气塞与高真空环境密封隔绝；然后把输出气塞放气成大气环境的压力水平；然后打开输出气塞与大气环境相通；然后把第一晶片从该输出气塞传递到该运载器。2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括下列步骤在第一气塞抽真空的同时，用自动传递装置在一运载器与第二气塞之间传递第二片晶片，该第二气塞与大气环境相通而与该传递室相密封隔绝。3.按权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括下列步骤在第一气塞抽真空的同时，用自动传递装置在第一运载器与第二气塞之间传递第二片晶片，该第二气塞与大气环境相通而与该传递室相密封隔绝；以及用传递室中的传递臂把第三晶片从一真空处理室经传递室传递到另一真空处理室。4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，输出气塞的放气步骤包括下列步骤在输出气塞中冷却晶片。5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括下列步骤当第一和第二气塞同时与大气环境和高真空环境密封隔绝时，在大气环境中用自动传递装置移动一晶片，在高真空环境中用传递臂移动一晶片。6.按权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括下列步骤从大气环境中的自动传递装置旁移走第一运载器，用移到自动传递装置旁与大气环境连通的第二多片晶片运载器更换第一运载器，同时用一自动传递装置在第三运载器与气塞之间来回传递晶片。7.按权利要求1所述的方法，其特征在于，把第一运载器中的第一片晶片传入第一单片晶片气塞的步骤包括下列步骤在大气环境中把晶片传入传出一校准站。8.按权利要求1所述的方法，其特征在于，处理步骤以晶片处于水平位置进行实施；使晶片传入气塞和使晶片传出气塞时晶片以大致水平运动来实现；该方法还包括下列步骤晶片在各气塞中时，垂直移动晶片。9.按权利要求1所述的方法，其特征在于，处理步骤以晶片处于水平位置进行实施；高真空环境中晶片在气塞传入传出和在处理室传入传出时在第一水平面中大致作水平运动；大气环境中晶片传入传出气塞时在第二水平面中大致作水平运动，第二水平面在垂直方向上与第一水平面相间距；而且该方法还包括下列步骤晶片在各气塞中时在第一与第二水平面之间垂直移动晶片。10.一种制造半导体晶片的方法，包括下列步骤把第一运载器置于与一自动传递装置周围洁净大气环境连通的位置上，该自动传递装置位于该晶片处理组件机的大气前端中；然后用自动传递装置把第一运载器中的第一独立晶片传递到第一单片晶片气塞中，该气塞与大气环境相通并与传递室的高真空环境密封隔绝；然后密封第一气塞与大气环境隔绝；然后将第一气塞抽气到一真空压力；然后使第一气塞与高真空环境相通；然后用位于传递室中的一传递臂从第一气塞移出第一晶片，并在一真空处理室与高真空环境连通时把第一晶片置于该真空处理室中；然后在处理室中处理晶片；然后用传递臂从...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德C爱德华兹已故，玛丽安杰伦斯凯，
申请(专利权)人：东京电子株式会社，
类型：发明
国别省市：US[美国]