CN109716498B - 用于工件处理的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了用于处理工件例如半导体工件的系统和方法。一个示例实施例涉及一种用于处理多个工件的处理系统。等离子体处理系统可包括负荷固定室。负荷固定室可包括工件柱，该工件柱构造成以堆叠布置支撑多个工件。该系统还可包括至少两个处理室。至少两个处理室可以具有至少两个处理站。每个处理站可以具有用于在处理室中的处理期间支撑工件的工件支撑件。该系统还包括与负荷固定室和处理室工艺流程连通的传送室。传送室包括旋转式机器人。旋转式机器人可以构造成将多个工件从负荷固定室中的堆叠布置传送到至少两个处理站。

Description

用于工件处理的系统和方法
技术领域
本公开总体涉及处理工件，并且更具体地涉及用于处理工件(例如半导体工件)的系统。
背景技术
将工件(例如半导体晶片或其他合适的衬底)暴露于用于形成半导体器件或其他器件的整体处理方案的处理系统可以执行多个处理步骤，例如等离子体处理(例如，剥离、刻蚀等)、热处理(例如退火)、沉积(例如，化学气相沉积)等。为了执行这些处理步骤，系统可能包括一个或多个机器人，以便多次移动工件，例如，移动到系统中、在各个处理室之间移动、以及移动到系统之外。任何半导体处理系统的重要考虑因素是系统的占地面积(footprint size)。增加的占地面积可能在处理设施中占用更多空间，从而导致吞吐量降低和成本增加。
用于半导体工件的处理系统的示例构造可以包括簇式工具、旋转木马式(carousel-style)工具等。在簇式工具中，多个半导体处理模块可以布置在用于在多个处理室之间移动工件的中央机器人周围。簇式工具可以具有大的占地面积(例如，占用大量空间)并且仅能够支持有限数量的处理室。在旋转木马式工具中，工件可以在多个处理站之间旋转。旋转木马式工具可能会遭受降低的处理集成灵活性，并且很难与簇状构造结合实现。
发明内容
本公开实施例的方面和优点将部分地在以下说明书中阐述，或者可以从说明书中学习，或者可以通过实施例的实践来学习。
本公开的一个示例方面涉及一种用于处理多个工件的处理系统。处理系统可包括负荷固定室。负荷固定室可包括工件柱，该工件柱构造成以堆叠布置支撑多个工件。该系统还可包括至少一个处理室，例如两个处理室。至少一个处理室可以具有至少两个处理站。每个处理站可以具有用于在处理室中的处理期间支撑工件的工件支撑件。该系统还包括与负荷固定室以及至少一个处理室处理流连通(process flow communication)的传送室。传送室包括旋转式机器人。旋转式机器人可以构造成将多个工件从负荷固定室中的堆叠布置传送到处理室中的至少两个处理站。
本公开的其他示例方面涉及用于处理半导体工件的系统、方法和设备。
参考以下说明书和所附权利要求，将更好地理解各种实施例的这些和其他特征、方面和优点。包含在本申请文件中并构成其一部分的附图示出了本公开的实施例，并且与说明书一起用于解释相关原理。
附图说明
参考附图，针对本领域普通技术人员在申请文件中阐述了实施例的详细讨论，其中：
图1描绘了根据本公开示例实施例的示例处理系统的平面图；
图2描绘了根据本公开示例实施例的示例性工件柱；
图3描绘了根据本公开示例实施例的示例处理方法的流程图；
图4描绘了根据本公开示例实施例的示例处理系统的平面图；
图5描绘了根据本公开示例实施例的示例传送位；
图6A和6B描绘了根据本公开示例实施例的示例处理方法的流程图；
图7A，7B，7C和7D描绘了根据本公开示例实施例的处理系统中工件的示例性传送；和
图8A和8B描绘了根据本公开示例实施例的使用剪式运动将多个工件从工件柱传送到处理室中的至少两个处理站的示例性旋转式机器人。
具体实施方式
现在将详细参考实施例，其一个或多个示例在附图中示出。通过解释实施例来提供每个示例，而不是限制本公开。实际上，对于本领域技术人员来讲显而易见的是，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，可以对实施例进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起利用，以产生又一个实施例。因此，意图在于本公开的方面涵盖这些修改和变化。
本公开的示例性方面涉及用于处理工件的系统，例如半导体工件、光电工件、平板显示器或其他合适的工件。工件材料可包括例如硅、硅锗、玻璃、塑料或其他合适的材料。在一些实施例中，工件可以是半导体晶片。该系统可用于实现各种工件制造工艺，包括但不限于真空退火工艺、表面处理工艺、干法剥离工艺、干法刻蚀工艺、沉积工艺和其他工艺。
更具体地，该系统可包括多个用于处理工件的处理室。每个处理室可以包括使用共同处理压力(例如，真空)环境的多个处理站(例如，成对架构的两个处理站)。在一些实施例中，一个或多个处理室可以是等离子体处理室，其具有基于等离子体的处理源，例如电感耦合等离子体源、微波源、表面波等离子体源、ECR等离子体源、电容耦合(例如，平行板)等离子体源等。
在示例实施例中，处理系统可包括负荷固定室。负荷固定室可以构造成，在将工件传送到处理室之前，使工件经受处理压力(例如，真空压力)。负荷固定室可包括具有多个搁架的工件柱，以将工件保持在堆叠布置中。该系统还可包括传送室，用于将工件从负荷固定室传送到处理室和/或用于在不同处理室之间传送工件。在一些实施例中，传送室可以保持在真空压力或其他合适的处理压力下。传送室可以设置为与负荷固定室和至少一个处理室之间处理流连通。
根据本公开示例实施例，传送室可包括旋转式机器人。旋转式机器人可以包括主要构造成通过围绕固定点或区域处的轴线旋转来传送工件的机器人。旋转式机器人可以构造成将多个工件(例如，两个工件)从负荷固定室中的工件柱传送到处理室中的两个或更多个处理站。每个处理站可包括用于在处理期间支撑工件的工件支撑件。在一些实施例中，旋转式机器人可以利用例如剪式运动来传送多个工件，该剪式运动同时将多个工件传送到处理室中的两个或更多个处理站。如本文所使用的，剪式运动是指两个或更多个机器人臂的类似于剪刀的打开或关闭的运动。例如，在一个示例剪式运动中，多个机器人臂的第一端比这些机器人臂的相对的第二端彼此分离得更快。在另一个示例剪式运动中，多个机器人臂的第一端彼此分离，而这些机器人臂的第二端或其他部分保持在固定位置。
在一个示例性实施方式中，旋转式机器人可包括多个机器人臂，该多个机器人臂构造成围绕固定枢轴点旋转。每个机器人臂可以与一个或多个工件叶片相关联。每个工件叶片可以具有构造成支撑工件的末端操作器。旋转式机器人可以构造成控制多个机器人臂以使用剪式运动将多个工件从工件柱传送到处理室中的至少两个处理站，其中多个机器人臂彼此分离以传送工件叶片到处理站。
在另一示例实施方式中，旋转式机器人可包括围绕枢轴点或枢转区域旋转的单个主臂。单个主臂可以耦合到多个辅助臂。辅助臂可以各自耦合到至少一个工件叶片。每个工件叶片可包括用于支撑工件的末端操作器。在一些实施例中，旋转式机器人可构造成使用剪式运动将至少两个工件从负荷固定室中的工件柱传送到处理室中的两个处理站。在剪式运动期间，多个辅助臂可以以类似剪刀的方式分离，使得与一个辅助臂相关联的工件叶片将工件传送到第一处理站，并且使得与另一个辅助臂相关联的工件叶片将工件传送到第二处理站。
在一些实施例中，可以使用单个电机操作多个辅助臂的剪式运动和单个主臂。在一些实施例中，旋转式机器人可具有耦合到多个辅助臂的第二主臂。为了例如工件交换的目的，第二主臂可以以类似于另一个主臂的方式操作。在一些实施例中，主臂可以不同时操作，使得可以使用单个电机来控制两个主臂的操作。
在一些实施例中，处理系统可包括多个处理室。每个处理室可包括至少两个处理站。传送室中的旋转式机器人可以在多个处理室和负荷固定室之间传送工件。
例如，在一个示例实施方式中，处理系统可包括两个处理室，该两个处理室包括第一处理室和第二处理室。第一处理室和第二处理室可以设置在传送室的相对侧上。旋转式机器人可以构造成(例如，使用剪式运动)将多个工件从负荷固定室中的工件柱传送到第一处理室的两个或更多个处理站和/或第二处理室的两个或更多个处理站。另外，旋转式机器人可以构造成将多个工件从第一处理室的两个或更多个处理站传送到第二处理室的两个或更多个处理站。
在另一实施方式中，处理系统可包括四个处理室，该四个处理室包括第一处理室、第二处理室、第三处理室和第四处理室。第一处理室和第二处理室可以设置在传送室的相对侧上。第三处理室可以与第一处理室直线布置。第四处理室可以与第二处理室直线布置，使得第三处理室和第四处理室设置在传送室的相对侧上。
在这个特定实施方式中，该系统可包括在传送室中的两个旋转式机器人，该两个旋转式机器人包括第一旋转式机器人和第二旋转式机器人。该系统还可以包括第一旋转式机器人和第二旋转式机器人之间的传送位。传送位可以允许第一旋转式机器人(例如，具有进入负荷固定室能力的旋转式机器人)将工件传送到第二旋转式机器人。传送位可包括工件柱，该工件柱构造成以堆叠布置(例如，在多个搁架上)支撑多个工件。
第一旋转式机器人可以构造成将多个工件从负荷固定室中的工件柱传送到第一处理室的两个或更多个处理站和/或第二处理室的两个或更多个处理站和/或传送位的工件柱。另外，第一旋转式机器人可以构造成在第一处理室的两个或更多个处理站、第二处理室的两个或更多个处理站以及传送位的工件柱之间传送多个工件。
第二旋转式机器人可以构造成将多个工件从传送室中的工件柱传送到第三处理室的两个或更多个处理站和/或第四处理室的两个或更多个处理站。另外，第二旋转式机器人可以构造成在第三处理室的两个或更多个处理站、第四处理室的两个或更多个处理站以及传送位的工件柱之间传送多个工件。
通过以直线方式添加传送位、旋转式机器人和处理室，处理系统可以进一步扩展到包括更多处理室，以提供用于执行工件处理的任何数量的处理室。通过这种方式，可以在所提出的系统上集成多个处理模块，而无需真空或处理压力中断，从而实现多工艺集成方案，包括干法刻蚀和干法剥离工艺、表面预清洁/处理、然后是薄膜沉积工艺、以及连续的薄膜沉积工艺的组合等。此外，在所提出的系统结构中，工件可以在构造在每个旋转真空机器人的相对侧的两种类型的处理室之间来回交换，从而实现独特的循环处理能力(例如，原子层刻蚀工艺)。
根据本公开示例实施例的处理系统可以提供具有小占地面积的高生产率系统。相对于与簇式工具相关联的占地面积来讲，本公开示例实施例的处理系统的占地面积可以更小。此外，处理系统可以处理多个工件(例如，4个工件、8个工件或更多)，并且在处理系统效率度量方面具有显著改进，例如占地面积/吞吐量、成本/吞吐量和其他度量方面。
本公开的一个示例实施例涉及一种用于处理多个工件的处理系统。处理系统包括负荷固定室。负荷固定室可包括工件柱，该工件柱构造成以堆叠布置支撑多个工件。处理系统包括至少两个处理室。至少两个处理室具有至少两个处理站。每个处理站与用于在处理室中的处理期间支撑工件的工件支撑件相关联。处理系统包括与负荷固定室和至少两个处理室在处理流上连通的传送室。传送室包括至少一个旋转式机器人。旋转式机器人具有至少一个臂，该臂构造成绕轴线旋转。旋转式机器人构造成(例如，使用剪式运动)将多个工件从负荷固定室中的工件柱传送到至少两个处理室中的至少两个处理站。
在一些实施例中，所述至少两个处理室包括第一处理室和第二处理室，第一处理室和第二处理室中的每一个包括至少两个处理站。第一处理室和第二处理室设置在传送室的相对侧上，使得旋转式机器人可以在第一处理室和第二处理室之间传送多个工件。
在一些实施例中，第一处理室和第二处理室以直线布置设置。该系统包括传送位，该传送位构造成以堆叠布置支撑多个工件。旋转式机器人可以构造成将多个工件从第一处理室中的至少两个处理站传送到处于传送位中的堆叠布置。第二旋转式机器人可以构造成将多个工件从处于传送位中的堆叠布置传送到第二处理室中的至少两个处理站。传送位可位于传送室中。
在一些实施例中，所述至少两个处理室包括设置在传送室的相对侧上的第一处理室和第二处理室。所述至少两个处理室还包括：与第一处理室直线布置的第三处理室和与第二处理室直线布置的第四处理室，使得第三处理室和第四处理室设置在传送室的相对侧上。第一处理室、第二处理室、第三处理室和第四处理室中的每一个可包括至少两个处理站。
在一些实施例中，该系统还包括传送位，该传送位构造成以堆叠布置支撑多个工件。所述至少一个旋转式机器人包括：第一旋转式机器人以及第二旋转式机器人，该第一旋转式机器人构造成将多个工件从负荷固定室中的堆叠布置传送到第一处理室中的至少两个处理站，该第二旋转式机器人构造成将多个工件从传送位的堆叠布置传送到第三处理室中的至少两个处理站。
在一些实施例中，旋转式机器人具有至少一个主臂，该主臂构造成围绕枢轴点旋转。主臂可以耦合到多个辅助臂。每个辅助臂可以与至少一个工件叶片相关联，该工件叶片构造成支撑多个工件中的一个工件。
在一些实施例中，旋转式机器人可以构造成使臂伸展并且剪式打开多个工件叶片以将多个工件传送到处理室中的至少两个处理站。在一些实施例中，旋转式机器人可构造成使用单个电机伸展臂并剪式打开多个工件叶片。
在一些实施例中，旋转式机器人包括具有一个或多个工件叶片的第一臂和包括一个或多个工件叶片的第二臂。第一臂可以构造成将多个工件中的一个工件从负荷固定室中的柱传送到处理室中的第一处理站，并且第二臂可以构造成将多个工件中的一个工件从负荷固定室的柱传送到处理室中的第二处理站。
本公开的另一示例方面涉及一种用于在半导体处理系统中处理工件的方法。该方法包括将多个工件传送到负荷固定室中的工件柱。工件柱构造成以堆叠布置支撑多个工件。该方法包括利用位于传送室中的旋转式机器人将多个工件从工件柱传送到第一处理室中的至少两个处理站(例如，使用剪式运动)。该方法包括对第一处理室中的多个工件执行第一处理工艺。该方法包括利用旋转式机器人将多个工件传送到第二处理室中的至少两个处理站。该方法包括对第二处理室中的多个工件执行第二处理工艺。在一些实施例中，第二处理工艺不同于第一处理工艺。
在一些实施例中，该方法可以包括利用旋转式机器人将多个工件传送到传送位。该方法可以包括利用设置在传送室中的第二旋转式机器人将多个工件从传送位传送到第三处理室中的至少两个处理站。第三处理室可以与第一处理室直线布置。该方法可以包括对第三处理室中的多个工件执行第三处理工艺。该方法可以包括利用第二旋转式机器人将多个工件传送到第四处理室中的至少两个处理站。第四处理室可以与第二处理室直线布置。该方法可以包括对第四处理室中的多个工件执行第四处理工艺。
本公开的又一示例方面涉及一种用于处理工件的处理系统。该系统包括工件柱。该系统包括第一旋转式机器人。该系统包括第二旋转式机器人。该系统包括第一处理室。该系统包括第二处理室。第二处理室与第一处理室直线布置。该系统包括传送站。该系统包括第一旋转式机器人，该第一旋转式机器人构造成将工件从工件柱传送到第一处理室中的至少两个处理站。第一旋转式机器人可以构造成将工件从第一处理室传送到传送位。该系统包括第二旋转式机器人，该第二旋转式机器人构造成将工件从传送位传送到第二处理室。
可以对本公开的这些示例实施例进行变化和修改。如申请文件中所利用的，单数形式“一”，“一个”和“该”包括复数的含义，除非上下文另有明确规定。使用“第一”，“第二”，“第三”和“第四”作为标识符并且指向处理顺序。出于说明和讨论的目的，可以参考“衬底”、“晶片”或“工件”讨论示例的方面。利用本文提供的公开内容，本领域普通技术人员将理解，本公开的示例方面可以与任何合适的工件一起利用。所使用的术语“约”与数值的结合是指所述数值的20％以内。
现在参考附图，现在将详细讨论本公开示例实施例。图1描绘了根据本公开示例实施例的处理系统100。处理系统100可包括前端部分112、负荷固定室114、传送室115和多个处理室，该多个处理室包括第一处理室120和第二处理室130。
前端部分112可以构造成保持在大气压力下并且可以构造成接合工件输入装置118。工件输入装置118可以包括例如盒子(cassette)、前开口统一荚(front openingunified pods)或用于支撑多个工件的其他装置。工件输入装置118可用于向处理系统100提供预处理工件或从处理系统100接收后处理工件。
前端部分112可包括一个或多个机器人(未示出)，所述机器人用于将工件从工件输入装置118传送到例如负荷固定室114，例如传送到位于负荷固定室114中的工件柱110和从工件柱110传送出。在一个示例中，前端部分112中的机器人可以将预处理工件传送到负荷固定室114，并且可以将后处理工件从负荷固定室114传送到一个或多个工件输入装置118。在不脱离本公开范围的情况下，可以在前端部分112中使用任何合适的机器人来传送工件。工件可以通过合适的狭缝、开口或孔传送到负荷固定室114和/或从负荷固定室114传送出。
负荷固定室114可包括工件柱110，工件柱110构造成以堆叠布置支撑多个工件。工件柱110可包括例如多个搁架。每个搁架可以构造成支撑一个或多个工件。在一个示例性实施方式中，工件柱110可包括用于支撑预处理工件的一个或多个搁架和用于支撑后处理工件的一个或多个搁架。
图2描绘了根据本公开示例实施例的示例性工件柱110的侧视图。如图所示，工件柱可包括多个搁架111。每个搁架111可构造成支撑工件113，使得多个工件113可以垂直/堆叠布置方式布置在工件柱110上。
参见图1，在将工件传送到处理室(例如第一处理室120和/或第二处理室130)之前，负荷固定室114可用于将工件周围的压力从与前端部分112相关联的压力调节到处理压力，例如真空或其他处理压力。在一些实施例中，可以与负荷固定室114和其他腔室一起提供适当的阀，以适当地调节用于处理工件的过程压力。在一些实施例中，负荷固定室114和传送室115可以保持在相同的压力下。在该实施例中，不需要将负荷固定室114与传送室115之间阻隔。实际上，在一些实施例中，负荷固定室114和传送室115可以是同一室的一部分。
第一处理室120和第二处理室130可用于对工件执行多种工件处理，例如真空退火处理、表面处理、干法剥离处理、干法刻蚀处理、沉积处理和其他处理中的任何工件处理。在一些实施例中，第一处理室120和第二处理室130中的一个或多个可包括基于等离子体的处理源，例如，电感耦合等离子体(ICP)源、微波源、表面波等离子体源、ECR等离子体源、和电容耦合(平行板)等离子体源。
如图所示，第一处理室120和第二处理室130中的每一个包括并排布置的一对处理站，使得一对工件可以同时暴露于同一处理。更具体地，第一处理室120可以包括并排布置的第一处理站122和第二处理站124。第二处理室130可以包括并排布置的第一处理站132和第二处理站134。每个处理站可包括用于在处理期间支撑工件的工件支撑件(例如，基座)。在一些实施例中，每个处理站可以共用共同基座，该共同基座具有用于支撑工件的两个部分。第一处理室120和/或第二处理室130可以选择性地与传送室115阻隔以进行处理。
根据本公开的特定方面，传送室115可包括旋转式机器人150。旋转式机器人150可构造成将工件从负荷固定室112中的工件柱110传送到第一处理室120和/或第二处理室130中的处理站。旋转式机器人150还可以在第一处理室120和第二处理室130之间传送工件。例如，旋转式机器人150可以利用例如剪式运动同时将工件从负荷固定室114的工件柱传送到第一处理室120中的两个并排处理站122和124。类似地，旋转式机器人150可以利用例如剪式运动同时将工件从负荷固定室112中的工件柱110传送到第二处理室130中的两个并排处理站132和134。将参考图7A至7D和图8A和8B讨论关于示例性旋转式机器人150的操作的细节。
根据本公开示例实施例，旋转式机器人150可以具有各种构造以支持工件的传送。在一个实施例中，旋转式机器人150可包括一对臂，其构造成围绕枢轴点旋转。每个机器人臂可以与一对工件叶片相关联。每个工件叶片可以具有构造成支撑工件的末端操作器。与每个臂相关联的一对工件叶片可用于在处理室的处理站处完成工件交换。该对臂可以构造成使用剪式运动将工件传送到每个处理室的两个处理站。
在另一示例实施方式中，旋转式机器人150可包括至少一个绕枢轴点或枢转区域旋转的主臂。主臂可以耦合到多个辅助臂。辅助臂可以各自耦合到至少一个工件叶片。每个工件叶片可包括用于支撑工件的末端操作器。在一些实施例中，旋转式机器人150可构造成使用剪式运动将至少两个工件从负荷固定室112中的工件柱110传送到例如第一处理室120中的两个并排处理站122和124。在一些实施例中，剪式运动可以使用单个电机来实现。
图3描绘了用于在处理系统中处理工件的示例方法(300)的流程图。可以利用图1的处理系统100来实现方法(300)。图3描绘了出于说明和讨论的目的以特定顺序执行的步骤。本领域普通技术人员将理解，利用本文提供的公开内容，在不偏离本公开范围的情况下，本文提供的任何方法的各个步骤可以以各种方式进行适应调整、重新排列、同时执行、省略和/或修改。
在(302)处，该方法包括将多个工件传送到负荷固定室中的工件柱。例如，多个工件可以从处理室100的前端部分传送到负荷固定室114中的工件柱110。例如，可以使用与处理室100的前端部分相关的一个或多个机器人将工件传送到工件柱110。
在(304)处，该方法包括利用位于传送室中的旋转式机器人将多个工件从工件柱传送到第一处理室中的至少两个处理站。例如，旋转式机器人150可以分别在处理室120中将两个工件传送到处理站122和处理站124。在一些实施例中，旋转式机器人150可以利用剪式运动将工件传送到处理室120中的处理站122和处理站124。
在(306)处，该方法包括对第一处理室中的多个工件执行第一处理工艺。第一处理工艺可包括例如退火工艺、热处理工艺、表面处理工艺、干法剥离工艺、干法刻蚀工艺、沉积工艺或其他工艺。
在(308)处，该方法包括利用旋转式机器人将多个工件传送到第二处理室中的至少两个处理站。例如，旋转式机器人150可以将两个工件分别传送到处理室130中的处理站132和处理站134。在一些实施例中，旋转式机器人150可以利用剪式运动将工件传送到处理室130中的处理站132和处理站134。
在一些实施例中，旋转式机器人可以将多个工件从第一处理室传送到第二处理室中的至少两个处理站。在一些实施例中，旋转式机器人可以将多个工件从例如下面详细讨论的传送位(例如，从传送位的工件柱)传送到第二处理室中的至少两个处理站。
在(310)处，该方法包括对第二处理室中的多个工件执行第二处理工艺。第二处理工艺可包括例如退火工艺、热处理工艺、表面处理工艺、干法剥离工艺、干法刻蚀工艺、沉积工艺或其他工艺。在一些实施例中，第二处理工艺可以与第一处理工艺相同或不同。
在(312)处，该方法可以包括将处理过的工件传送回负荷固定室中的工件柱。例如，旋转式机器人150可以从第一处理室120和/或第二处理室130传送两个工件。位于处理系统前端的一个或多个机器人然后可以将处理过的工件传送到例如盒子。
根据本公开的特定方面，可以以线性方式将额外的处理室添加到处理系统，以提供处理另外的工件的能力。例如，图4描绘了根据本公开示例实施例的具有四个处理室的示例处理系统200。
类似于图1的处理系统。图4的处理系统200可以包括前端部分112、负荷固定室114、传送室115和多个处理室，该多个处理室包括第一处理室120和第二处理室130。该系统可包括第一旋转式机器人150，用于向负荷固定室中的工件柱110传送工件和从中传送出工件、向第一处理室120和第二处理室130传送工件和从中传送出工件、和/或在第一处理室120和第二处理室130之间传送工件。
另外，处理系统200可以包括另外的处理室，包括第三处理室170和第四处理室180。第三处理室170与第一处理室120直线布置，第四处理室180与第二处理室130直线布置，使得第三处理室170和第四处理室180设置在传送室115的相对侧上。
第三处理室170和第四处理室180可用于在工件上执行任何各种工件处理工艺，例如真空退火工艺、热处理工艺、表面处理工艺、干法剥离工艺、干法刻蚀工艺、沉积工艺和其他工艺。在一些实施例中，第三处理室170和第四处理室180中的一个或多个可包括基于等离子体的处理源，例如，电感耦合等离子体(ICP)源、微波源、表面波等离子体源、ECR等离子体源、和电容耦合(平行板)等离子体源。
如图所示，第三处理室170和第四处理室180中的每一个包括并排布置的一对处理站，使得一对工件可以同时暴露于相同的处理。更具体地，第三处理室170可以包括并排布置的第一处理站172和第二处理站174。第四处理室180可以包括并排布置的第一处理站182和第二处理站184。每个处理站可包括用于在处理期间支撑工件的工件支撑件(例如，基座)。在一些实施例中，第三处理室170和/或第四处理室180可以选择性地与传送室115阻隔以进行处理。
为了将工件传送到第三处理室170和第二处理室180，系统200还可包括传送位162和第二旋转式机器人190。传送位162可以是传送室162的一部分或是一个单独的室。传送位162可包括工件柱160，用于以堆叠布置支撑多个工件。例如，工件柱160可包括多个搁架，这些搁架构造成以堆叠的垂直布置支撑工件。第一旋转式机器人150可构造成将工件从工件柱110、第一处理室120或第二处理室130传送到在传送位162处的工件柱160。
图5描绘了根据本公开示例实施例的处于传送位162的示例性工件柱160的侧视图。如图所示，工件柱可包括多个搁架161。每个搁架161可构造成支撑工件163，使得多个工件163可以垂直/堆叠布置方式布置在工件柱160上。
第二旋转式机器人190可以构造成将工件从传送位162中的工件柱160传送到第三处理室170和/或第四处理室180中的处理站。旋转式机器人190也可以将工件从第三处理室170传送到第四处理室180。例如，旋转式机器人190可以利用例如剪式运动将工件从传送器处的工件柱160同时传送到第三处理室170处的两个并排处理站172和174。类似地，旋转式机器人190可以利用例如剪式运动同时将工件从传送位162处的工件柱160传送到第四处理室130中的两个并排处理站182和184。
根据本公开示例实施例，旋转式机器人190可以具有各种构造以支持工件的传送。在一个实施例中，旋转式机器人150可包括一对臂，其构造成围绕枢轴点旋转。每个机器人臂可以与一对工件叶片相关联。每个工件叶片可以具有构造成支撑工件的末端操作器。与每个臂相关联的一对工件叶片可用于在处理室的处理站处完成工件交换。该对臂可以构造成使用剪式运动将工件传送到每个处理室的两个处理站。
在另一示例实施方式中，旋转式机器人190可包括围绕枢转点或枢转区域旋转的至少一个主臂。主臂可以耦合到多个辅助臂。辅助臂可以各自耦合到至少一个工件叶片。每个工件叶片可包括用于支撑工件的末端操作器。在一些实施例中，旋转式机器人190可构造成使用剪式运动在传送位162中将至少两个工件从工件柱160传送到例如第三处理室170中的两个并排处理站172和174。在一些实施例中，剪式运动可以使用单个电机来实现。
处理系统200包括四个处理室120、130、170和180，并且可以构造成一次同时处理多达八个工件。可以以线性方式添加附加处理站以提供额外的处理能力。例如，可以添加第五处理室以与第三处理室170直线布置。可以添加第六处理室以与第四处理室180直线布置。可以使用另外的传送位和旋转式机器人来向第五和第六处理室传送工件和从第五和第六处理室传送出工件。通过这种方法以直线方式扩展处理系统，可以包括附加的处理室。
图6A和6B描绘了用于在处理系统中处理工件的示例方法(400)的流程图。可以使用图4的处理系统200来实现方法(400)。出于说明和讨论的目的，图6A和6B描绘了以特定顺序执行的步骤。本领域普通技术人员将理解，使用本文提供的公开内容，在不偏离本公开范围的情况下，这里提供的任何方法的各个步骤可以以各种方式进行适应调整、重新排列、同时执行、省略和/或修改。
在(402)处，该方法包括将多个工件传送到负荷固定室中的工件柱。例如，多个工件可以从处理室100的前端部分传送到负荷固定室114中的工件柱110。例如，可以使用与处理室100的前端部分相关联的一个或多个机器人将工件传送到工件柱110。
在(404)，该方法包括使用位于传送室中的旋转式机器人将多个工件从工件柱传送到第一处理室中的至少两个处理站。例如，旋转式机器人150可以分别在处理室120中将两个工件传送到处理站122和处理站124。在一些实施例中，旋转式机器人150可以使用剪式运动将工件传送到处理室120中的处理站122和处理站124。
在(406)处，该方法包括对第一处理室中的多个工件执行第一处理工艺。第一处理工艺可包括例如退火工艺、热处理工艺、表面处理工艺、干法剥离工艺、干法刻蚀工艺、沉积工艺或其他工艺。
在(408)处，该方法可以包括利用旋转式机器人将多个工件传送到传送位。旋转式机器人150可以将两个工件分别传送到处理室120中的处理站122和处理站124。在一些实施例中，旋转式机器人150可以将工件传送到位于传送位162处的工件柱160。
在(410)处，该方法可以包括利用设置在传送室中的第二旋转式机器人将多个工件从传送位传送到第三处理室中的至少两个处理站。第三处理室可以与第一处理室直线布置。例如，旋转式机器人190可以将两个工件从传送位162中的工件柱160分别传送到处理室170中的处理站172和处理站174。在一些实施例中，旋转式机器人190可以使用剪式运动将工件传送到处理室170中的处理站172和处理站174。
在(412)处，该方法可以包括对第三处理室中的多个工件执行第三处理工艺。第三处理工艺可包括例如退火工艺、热处理工艺、表面处理工艺、干法剥离工艺、干法刻蚀工艺、沉积工艺或其他工艺。
在(414)处，该方法可以包括利用第二旋转式机器人将多个工件传送到第四处理室中的至少两个处理站。第四处理室可以与第二处理室直线布置。例如，旋转式机器人190可以将两个工件从传送位162处的工件柱160分别传送到处理室180中的处理站182和处理站184。例如，旋转式机器人190可以使用剪式运动将工件传送到处理室180中的处理站182和处理站184。在一些实施例中，旋转式机器人190可以将两个工件从处理室170传送到处理室180处的处理站182和处理站184。例如，旋转式机器人190可以使用剪式运动将工件传送到处理室180中的处理站182和处理站184。
在(416)处，该方法可以包括对第四处理室中的多个工件执行第四处理工艺。第四处理工艺可包括例如退火工艺、热处理工艺、表面处理工艺、干法剥离工艺、干法刻蚀工艺、沉积工艺或其他工艺。
在(418)处，该方法可以包括由第二旋转式机器人将多个工件传送回传送位。例如，旋转式机器人190可以将工件从处理室170和/或处理室180传送到位于传送位162处的工件柱160。
在(422)处，该方法包括利用旋转式机器人将多个工件传送到第二处理室中的至少两个处理站。例如，旋转式机器人150可以将两个工件分别传送到处理室130中的处理站132和处理站134。在一些实施例中，旋转式机器人150可以使用剪式运动将工件传送到处理室130处的处理站132和处理站134。
在一些实施例中，旋转式机器人可以将多个工件从第一处理室120传送到第二处理室中的至少两个处理站。在一些实施例中，旋转式机器人可以将多个工件从例如位于传送位162处的工件柱160传送到第二处理室120处的至少两个处理站。
在(424)，该方法包括对第二处理室中的多个工件执行第二处理工艺。第二处理工艺可包括例如退火处理、热处理、表面处理、干法剥离处理、干法刻蚀处理、沉积处理或其他处理。在一些实施例中，第二处理工艺可以与第一处理工艺、第三处理工艺和/或第四处理工艺相同或不同。
在(426)处，该方法可以包括将处理过的工件传送回负荷固定室中的工件柱。例如，旋转式机器人150可以从第一处理室120和/或第二处理室130传送出两个工件。位于处理系统前端的一个或多个机器人然后可以传送处理过的工件到例如盒子。
参照图7A至7D，将阐述根据示例实施例的旋转式机器人150的示例的操作。图7A-7D的旋转式机器人150包括两个主机器人臂152和154，其构造成围绕固定点旋转。每个机器人臂152和154可包括至少一个工件叶片。例如，机器人臂152可以包括工件叶片156。机器人臂154可以包括工件叶片158。每个工件叶片156和158可以构造成使用例如合适的末端操作器来抓取、保持和释放工件。在一些实施例中，机器人臂152和154中的每一个可包括一对工件叶片。附加的工件叶片可用于例如工件更换。每个机器人臂152和154可以使用例如电机独立地操作。
如图7A所示，旋转式机器人150的两个机器人臂152和154都可以伸展，以使用工件叶片从负荷固定室112中的工件柱110抓取工件。例如，机器人臂152可以伸展以使用工件叶片156从工件柱110抓取工件。机器人臂154可以伸展以使用工件叶片158从工件柱110抓取工件。然后，如图7B所示，旋转式机器人150可以被操作以将机器人臂152和154缩回到缩回位置。
图7C示出了根据本公开示例实施例将工件传送到处理室130中的并排处理站132和134。第一机器人臂152可以旋转和伸展，使得工件叶片可以将工件传送到第一处理站132。在将工件实际传送到第一处理站之前，与第一机器人臂152相关联的第二工件叶片可以抓住已经位于第一处理站132上的工件。第二机器人臂154可以旋转和伸展，使得工件叶片可以传送到第二处理站134。在将工件实际传送到第一处理站之前，与第二机器人臂154相关联的第二工件叶片可以抓住已经位于第二处理站134上的工件。在特定实施例中，第一机器人臂152和第二机器人臂154可以以剪式运动方式操作，使得第二机器人臂154与第一机器人臂152分离。在一些实施例中，机器人臂152和154可以同时分别传送工件到第一处理站132和第二处理站134。
一旦先前位于处理站132和134处的工件已被抓取并且新工件已被传送到处理站132和134，则可操作旋转式机器人150以将机器人臂152和154缩回到缩回位置。然后可旋转和操作旋转式机器人150以将工件输送到系统的其他部分，例如负荷固定室112中的工件柱110、处于传送位162中的工件柱160、或处于处理室120中的处理站122和124。
图8A和8B描绘了根据本公开另一示例实施例的旋转式机器人150的示例的操作。图8A和4B的旋转式机器人150包括单个主机器人臂252和两个辅助机器人臂253和254，两个辅助机器人臂253和254在主机器人臂252上的枢转点处附接到主臂252。每个辅助机器人臂253和254可包括至少一个工件叶片。例如，辅助机器人臂253可以包括工件叶片255。辅助机器人臂254可以包括工件叶片256。每个工件叶片255和256可以构造成使用例如合适的末端操作器来抓取、保持和释放工件。在一些实施例中，每个辅助机器人臂253和254可包括一对工件叶片。附加的工件叶片可用于例如工件交换。
参考图8A，可以操作旋转式机器人150以使主机器人臂和辅助机器人臂伸展，以使用工件叶片从工件柱110抓取工件。每个辅助机器人臂可以使用合适的工件叶片抓住工件。然后，机器人150可以将主机器人臂和辅助机器人臂缩回到缩回位置。然后，机器人150可以将主机器人臂和辅助机器人臂旋转到将工件输送到例如第一处理室120的位置。
如图8B所示，旋转式机器人150可以伸展主机器人臂252。可以使辅助机器人臂253和254以剪式运动260(例如，彼此分离)移动，以同时将工件传送到处理室120中的第一处理站122和第二处理站124。
可以使用各种机构以剪式运动操作辅助臂253和254。例如，在一个示例中，当旋转式机器人伸展主臂252时，可以定位机构(例如，分隔构件)以在剪式运动中分离辅助机器人臂253和254。以这种方式，根据示例实施例，主机器人臂252和辅助机器人臂253和254的伸展可以使用单个电机来操作。在另一示例中，旋转式机器人150可包括与操作主机器人臂252的电机不同的一个或多个附加电机，以便以剪式运动独立地操作辅助机器人臂253和254以将工件输送到处理站122和124。在一些其他实施例中，可以定位机构以通过旋转式机器人150的旋转角度使辅助机器人臂253和254进行剪式运动。如图4A和4B所示，当旋转式机器人150朝向处理室120旋转时而不是当旋转式机器人150朝向工件柱110旋转时，可以使辅助机器人臂253和254以剪式运动260移动。
在另一示例实施方式中，旋转式机器人150可包括第二主臂(未示出)。第二主臂可具有两个辅助机器人臂。每个辅助机器人臂可包括至少一个工件叶片。在通过附接到第一主机器人臂252的辅助机器人臂253和254将新工件实际传送到处理室120之前，可以使附接到第二主机器人臂的辅助机器人臂以剪式运动(例如，彼此分离)移动，并且工件叶片可以同时抓住已经位于处理室120处的处理站122和124上的工件。在另一个示例中，两个主臂从不同时伸展并且可以使用单个电机进行操作。
出于说明和讨论的目的，提供了用于在处理系统中传送工件的旋转式机器人操作的上述示例。本领域普通技术人员将理解的是，使用本文提供的公开内容，在不偏离本公开范围的情况下可以使用许多不同的模式操作旋转式机器人。
尽管已经针对本发明的具体示例实施例详细描述了本主题，但是应当理解的是，本领域技术人员在获得对前述内容的理解之后可以容易地得到这些实施例的改变、变化和等同物。因此，本公开的范围是示例性的而不是限制性的，并且本公开内容并不排除包含了对本主题的这些修改、变化和/或添加，这一点对于本领域普通技术人员来讲是显而易见的。

Claims (18)

1.一种用于处理多个工件的处理系统，所述处理系统包括：
负荷固定室，所述负荷固定室包括工件柱，所述工件柱构造成以堆叠布置支撑多个工件；
至少两个处理室，所述至少两个处理室具有至少两个处理站，每个处理站与用于在所述处理室中的处理进行期间支撑工件的工件支撑件相关联，其中所述至少两个处理室包括第一处理室和第二处理室，所述第一处理室和所述第二处理室中的每一个包括至少两个处理站；和
传送室，与所述负荷固定室和所述至少两个处理室工艺流程连通；
位于所述传送室中的传送位，所述传送位构造成以堆叠布置支撑多个工件；
其中所述传送室包括至少一个旋转式机器人，所述旋转式机器人包括第一机器人臂和第二机器人臂，所述第一机器人臂和第二机器人臂中的每一者具有一对工件叶片，其中所述旋转式机器人被配置为将所述第一机器人臂和第二机器人臂同时延伸至所述工件柱，以使所述第一机器人臂抓取所述工件柱中的第一工件、并且所述第二机器人臂抓取所述工件柱中的第二工件，其中所述旋转式机器人还被配置为将所述第一工件和第二工件两者同时传送至所述第一处理室中的所述至少两个处理站；
其中在抓取所述第一工件之后、以及在传送所述第一工件和第二工件至所述第一处理室中的所述至少两个处理站之前，所述旋转式机器人被配置为：利用所述第一机器人臂的所述一对工件叶片中的一个工件叶片抓取已经就位于所述第一处理室中的所述至少两个处理站中的一个处理站上的工件；以及
其中所述处理系统被配置为能够以直线方式添加传送位、旋转式机器人以及处理室，以进一步扩展所述处理系统。
2.根据权利要求1所述的处理系统，其中所述旋转式机器人构造成使用剪式运动将所述多个工件从所述负荷固定室中的所述工件柱传送到所述处理室中的所述至少两个处理站。
3.根据权利要求1所述的处理系统，其中所述第一处理室和所述第二处理室设置在所述传送室的相对侧上，使得所述旋转式机器人能够在所述第一处理室和所述第二处理室之间传送所述多个工件。
4.根据权利要求1所述的处理系统，其中所述第一处理室和所述第二处理室设置成直线布置。
5.根据权利要求1所述的处理系统，其中所述旋转式机器人构造成将多个工件从所述第一处理室中的所述至少两个处理站传送到所述传送位中的所述堆叠布置。
6.根据权利要求1所述的处理系统，其中所述系统包括第二旋转式机器人，所述第二旋转式机器人构造成将多个工件从所述传送位的所述堆叠布置传送到所述第二处理室中的所述至少两个处理站。
7.根据权利要求1所述的处理系统，其中所述至少两个处理室包括设置在所述传送室的相对侧上的第一处理室和第二处理室，所述至少两个处理室还包括设置成与所述第一处理室直线布置的第三处理室和设置成与所述第二处理室直线布置的第四处理室，使得所述第三处理室和第四处理室设置在所述传送室的相对侧上，其中所述第一处理室、第二处理室、第三处理室和第四处理室中的每一个包括至少两个处理站。
8.根据权利要求7所述的处理系统，其中所述系统还包括传送位，所述传送位构造成以堆叠布置支撑多个工件，其中所述至少一个旋转式机器人包括第一旋转式机器人和第二旋转式机器人，所述第一旋转式机器人构造成将多个工件从所述负荷固定室中的堆叠布置传送到所述第一处理室中的至少两个处理站，所述第二旋转式机器人构造成将多个工件从所述传送位的堆叠布置传送到所述第三处理室中的至少两个处理站。
9.根据权利要求1所述的处理系统，其中所述旋转式机器人具有至少一个主臂，所述主臂构造成围绕枢轴点旋转，所述主臂耦合到多个副臂，每个副臂与至少一个工件叶片相关联，所述至少一个工件叶片构造成支撑多个工件中的一个工件。
10.根据权利要求1所述的处理系统，其中所述旋转式机器人构造成伸展所述臂并且剪式打开所述多个工件叶片，以将所述多个工件传送到所述处理室中的所述至少两个处理站。
11.根据权利要求10所述的处理系统，其中所述旋转式机器人构造成使用单个电机伸展所述臂，并剪式打开所述多个工件叶片。
12.根据权利要求1所述的处理系统，其中所述旋转式机器人包括具有一个或多个工件叶片的第一臂和包括一个或多个工件叶片的第二臂。
13.根据权利要求12所述的处理系统，其中所述第一臂构造成将所述多个工件中的一个工件从所述负荷固定室中的所述工件柱传送到所述处理室中的第一处理站，并且所述第二臂构造成将所述多个工件中的一个工件从负荷固定室中的所述工件柱传送到所述处理室中的第二处理站。
14.根据权利要求8所述的处理系统，其中所述第一旋转式机器人包括第一主臂和第一辅助臂，其中所述第一主臂和第一辅助臂在枢转点耦合，并且其中所述第一主臂和第一辅助臂构造成在未使用时折叠以节省所述传送室中的空间。
15.一种用于在半导体处理系统中处理工件的方法，所述方法包括：
将多个工件传送到负荷固定室中的工件柱，所述工件柱构造成以堆叠布置支撑多个工件；
利用位于传送室中的旋转式机器人将多个工件从所述工件柱传送到第一处理室中的至少两个处理站；
对所述第一处理室中的所述多个工件执行第一处理工艺；
利用所述旋转式机器人将所述多个工件传送到第二处理室中的至少两个处理站；
对所述第二处理室中的所述多个工件执行第二处理工艺；以及
利用所述旋转式机器人将所述多个工件传送至位于所述传送室中的传送位，所述传送位构造成以堆叠布置支撑多个工件；
利用位于所述传送室中的第二旋转式机器人将所述多个工件从所述传送位传送至位于第三处理室中的至少两个处理站，所述第三处理室和所述第一处理室直线布置；
在所述第三处理室中对所述多个工件执行第三处理工艺；
利用所述第二旋转式机器人将所述多个工件传送至位于第四处理室中的至少两个处理站，所述第四处理室和所述第二处理室直线布置；以及
在所述第四处理室中对所述多个工件执行第四处理工艺；
其中所述旋转式机器人包括第一机器人臂和第二机器人臂，所述第一机器人臂和第二机器人臂中的每一者具有一对工件叶片，其中所述旋转式机器人被配置为将所述第一机器人臂和第二机器人臂同时延伸至所述工件柱，以使所述第一机器人臂抓取所述工件柱中的第一工件、并且所述第二机器人臂抓取所述工件柱中的第二工件，其中所述旋转式机器人还被配置为将所述第一工件和第二工件两者同时传送至所述第一处理室中的所述至少两个处理站；
其中在抓取所述第一工件之后、以及在传送所述第一工件和第二工件至所述第一处理室中的所述至少两个处理站之前，所述旋转式机器人被配置为：利用所述第一机器人臂的所述一对工件叶片中的一个工件叶片抓取已经就位于所述第一处理室中的所述至少两个处理站中的一个处理站上的工件；以及
其中所述处理系统被配置为能够以直线方式添加传送位、旋转式机器人以及处理室，以进一步扩展所述处理系统。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第二处理工艺不同于所述第一处理工艺。
17.根据权利要求15所述的方法，其中使用剪式运动将所述多个工件传送到所述第一处理室中的至少两个处理站。
18.一种用于处理工件的处理系统，包括：
工件柱；
第一旋转式机器人；
第二旋转式机器人；
第一处理室；
第二处理室，所述第二处理室与所述第一处理室直线布置；
位于传送室中的传送站，所述传送站构造成以堆叠布置支撑多个工件；
所述第一旋转式机器人构造成将工件从所述工件柱传送到所述第一处理室中的至少两个处理站，所述第一旋转式机器人构造成将所述工件从所述第一处理室传送到传送位；
第二旋转式机器人构造成将所述工件从所述传送位传送到所述第二处理室；
其中所述第一旋转式机器人包括第一机器人臂和第二机器人臂，所述第一机器人臂和第二机器人臂中的每一者具有一对工件叶片，其中所述第一旋转式机器人被配置为将所述第一机器人臂和第二机器人臂同时延伸至所述工件柱，以使所述第一机器人臂抓取所述工件柱中的第一工件、并且所述第二机器人臂抓取所述工件柱中的第二工件，其中所述第一旋转式机器人还被配置为将所述第一工件和第二工件两者同时传送至所述第一处理室中的所述至少两个处理站；
其中在抓取所述第一工件之后、以及在传送所述第一工件和第二工件至所述第一处理室中的所述至少两个处理站之前，所述第一旋转式机器人被配置为：利用所述第一机器人臂的所述一对工件叶片中的一个工件叶片抓取已经就位于所述第一处理室中的所述至少两个处理站中的一个处理站上的工件；以及
其中所述处理系统被配置为能够以直线方式添加传送位、旋转式机器人以及处理室，以进一步扩展所述处理系统。
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