CN111557042B - 桥接前开式标准舱(foup) - Google Patents

Abstract

本文中提供了一种桥接前开式标准舱(FOUP)。在一些实施例中，所述桥接FOUP包括：底部底板、侧壁、顶壁、及背壁，形成具有前开口的包壳容积；多个支撑件，被耦接到所述侧壁且延伸到所述包壳容积中，其中所述多个支撑件被配置为支撑基板载具；基部板组件，包括：基部板，被耦接到所述底部底板；一对L形托座，被耦接到所述基部板，其中每个L形托座包括短升降杆；长升降杆，被耦接到所述基部板，其中所述短升降杆及所述长升降杆的高度被选定为使得所述基板在被设置在所述短升降杆及所述长升降杆上时保持水平；以及对接支撑件，被设置在基部板组件附近且被配置为支撑基板载具。

Description

桥接前开式标准舱(FOUP)

技术领域

本公开内容的实施例总体上涉及桥接前开式标准舱(FOUP)，所述前开式标准舱用来在受控的环境中牢固地且安全地固持及储存基板并允许在处理工具之间传输基板以供进行处理或测量。

背景技术

硅基板固有地是脆性的、敏感的、且需要小心搬运。在工艺期间及之前，它们需要用污染不影响基板的品质的方式储存。这主要是通过利用FOUP(前开式标准舱)及FOSB(前开式装运箱)来完成的。FOUP是专门的塑胶包壳，被设计为在受控的环境中牢固地且安全地固持基板并允许在机器之间传输基板以供进行处理或测量。

FOUP固有地具有提供众多功能的能力，诸如基板储存、保护免于环境污染、光敏度、及提供使用者自动化的选项。因为半导体工业已经将其焦点从200mm的基板转移到300mm的基板以增加来自单个基板的芯片产量，大多数的FOUP制造商已经为了FOUP及FOSB的开发而量身定制所述制造商的资源而仅专用于服务300mm的基板，所述基板与工业中现有的绝大多数的工艺及计量配备相符。

尽管焦点从200mm转移到300mm的基板，芯片制造商的阶段划分并没有中断200mm基板的使用。为了进一步提升它们的生产能力，芯片制造商应该能够在它们方便时交替地运行多种基板尺寸而没有昂贵且耗时的硬件改变而因此影响了它们的整体生产量。如先前所述，大多数可用的工具具体是专用于300mm的基板的。

因此，发明人已经提供了一种创新的解决方案来用自动化的方式协助较大的基板载具(例如300mm或450mm)与较小的基板(例如200mm或300mm)之间的桥接工艺。

发明内容

本文中提供了一种桥接前开式标准舱(FOUP)。在一些实施例中，所述桥接FOUP包括：底部底板、侧壁、顶壁、及背壁，形成具有前开口的包壳容积；多个支撑件，被耦接到所述侧壁且延伸到所述包壳容积中，其中所述多个支撑件被配置为支撑基板载具；基部板组件，包括：基部板，被耦接到所述底部底板；一对L形托座，被耦接到所述基部板，其中每个L形托座包括短升降杆；长升降杆，被耦接到所述基部板，其中所述短升降杆及所述长升降杆的高度被选定为使得所述基板在被设置在所述短升降杆及所述长升降杆上时保持水平；以及对接支撑件，被设置在基部板组件附近且被配置为支撑基板载具。

本公开内容的其他及另外的实施例被描述于下文中。

附图说明

可以通过参照描绘于附图中的本公开内容的说明性实施例来理解本公开内容的实施例，所述实施例在上文被简要概述且于下文被更详细地论述。然而，附图仅示出本公开内容的典型实施例且因此不被视为对本公开内容的范围的限制，因为本公开内容可以允许其他同等有效的实施例。

图1A描绘根据本公开内容的一些实施例的桥接FOUP的透视图。

图1B描绘根据本公开内容的一些实施例的桥接FOUP的正视图。

图2A描绘根据本公开内容的一些实施例的桥接FOUP的透视图，所述桥接FOUP包括设置在基部板组件上的基板及基板载具。

图2B描绘根据本公开内容的一些实施例的桥接FOUP的正视图，所述桥接FOUP包括设置在基部板组件上的基板及基板载具。

图3描绘根据本公开内容的一些实施例的桥接FOUP的俯视图。

图4是根据本公开内容的一些实施例的适于执行用于处理基板的方法的多腔室群集工具的平面图。

为了促进了解，已尽可能使用相同的参考标号来标注所述附图共有的相同元件。所述附图并不是按比例绘制的，并且可以为了明确起见而简化所述附图。可有益地将一个实施例的元件及特征并入其他的实施例而不另外叙述。

具体实施方式

本公开内容的实施例有助于促进单个工具上的多种基板尺寸的处理。更具体而言，本公开内容的实施例用自动化的方式有利地协助较大的基板载具(例如300mm或450mm)与较小的基板载具(例如200mm或300mm)之间的桥接工艺。本文中所述的具有发明性的桥接FOUP与专用于较大基板(例如300mm或450mm的基板)的工具相容。例如，APPLIED(一种包括用于不同工艺功能(诸如金属沉积、预清洁等等)的数个腔室的工具)将能够在没有对工厂界面(FI)装载端口的任何外部改变的情况下容易容纳桥接FOUP。利用FI内的机器人叶片的固有准确度，一旦执行了必要的校准，载具与200mm基板(或450mm的FOUP中所使用的200mm或300mm的基板)的对接就将是以最小限度到零的误差来完成(与人工地如此对接相比来说)。此外，本公开内容的实施例有利地消除了人类与基板的接触，因此大大减少了污染的可能性。因此，本文中所述的具有发明性的FOUP有利地增加了整体生产量，因而增加了效率。

与本文中所述的本公开内容相一致的实施例是就在原本设计为固持300mm的基板的FOUP中使用200mm的基板的角度而言来论述的。然而，也可以将与本公开内容相一致的实施例应用于在450mm的FOUP及相关联的450mm的基板处理工具中使用200mm和/或300mm的基板。

图1A及图1B描绘根据本公开内容的一些实施例的桥接FOUP的透视图及正视图。类似地，图2A及图2B描绘桥接FOUP的相同的透视图及正视图，所述桥接FOUP包括设置在基部板组件上的基板及基板载具。图3描绘其中没有设置基板载具或基板的FOUP的俯视横截面图。桥接FOUP 102的实施例包括了下文针对图1A至图3一起描述的数个部分。

如图1A至图3中所示，FOUP 102包括底部底板103、侧壁104、及背壁，这形成了具有前开口107的包壳容积105。FOUP 102可以是由铝、铝合金、钢、聚醚醚酮(PEEK)、复合材料等制造的。在一些实施例中，FOUP 102包括耦接到侧壁104的一对把手106。在其他的实施例中，FOUP 102可以不包括任何把手，或者可以将一个或多个把手106耦接在FOUP 102的顶部上。

FOUP 102包括被配置为固持基板或基板载具的多个狭槽108。例如，300mm的FOUP的每个狭槽可以固持300mm的基板或300mm的基板载具(例如基板载具132)，所述基板载具可以固持200mm的基板(例如基板130)。类似地，450mm的FOUP的每个狭槽可以固持450mm的基板、或200mm或300mm的基板载具(例如基板载具132)，所述基板载具可以固持200mm或300mm的基板(例如基板130)。每个狭槽108包括一对支撑件108a、108b(左支撑件108a及右支撑件108b)。每个支撑件108a、108b被附接到FOUP 102的侧壁104。在一些实施例中，支撑件108a、108b牢固地配合到被机械加工到侧壁104中的沟槽中。在其他的实施例中，也可以经由紧固件、焊接、胶水等将支撑件108a、108b耦接/粘附到侧壁104。支撑件108a、108b可以是由铝、铝合金、钢、聚醚醚酮(PEEK)、复合材料等制造的。在一些实施例中，支撑件108a、108b是可移除的，且可以依需要单独地替换/回收。

在一些实施例中，面向每个支撑件108a、108b的边缘的基板载具可以是弧形的和/或可以包括支撑凸部(ledge)109，所述支撑凸部109沿着基板载具132的外直径的一部分支撑基板载具132。在一些实施例中，FOUP 102可以包括彼此等距隔开的约10-15个狭槽108。狭槽108的数量及狭槽之间的垂直距离被选定为容纳较厚的基板载具132并且使得在移动期间存在足够的用于基部板组件112的空间及用于机器人末端执行器的余隙。在一些实施例中，狭槽之间的垂直距离为约12mm到约15mm。在一些实施例中，FOUP 102包括15个狭槽，所述15个狭槽彼此垂直隔开约12mm。

FOUP 102进一步地包括对接支撑件110a、110b。对接支撑件110a、110b与支撑件108a、108b相同，但是被设置在基部板组件112附近且用于将基板130对接到基板载具132。支撑对接支撑件110a、110b也包括支撑凸部111，所述支撑凸部111沿着基板载具132的外直径的一部分支撑基板载具132。可以如上文针对支撑件108a、108b所述地将对接支撑件110a、110b耦接到侧壁104。此外，在一些实施例中，对接支撑件110a、110b是可移除的，且可以依需要单独地替换/回收。

FOUP 102包括基部板组件112，所述基部板组件112用于将基板130对接到基板载具132。基部板组件112包括基部板114，所述基部板114被固定到FOUP 102的底部底板103。在一些实施例中，基部板114可以是由铝、铝合金、钢、聚醚醚酮(PEEK)、复合材料等制作的。在一些实施例中，可以经由紧固件116将基部板114固定到底部底板103，这允许依需要移除/回收基部板114。也可以使用其他的紧固技术，诸如胶合、焊接等等。

一对L形托座118被附接到基部板114。在一些实施例中，L形托座118被可移除地耦接到基部板114。每个L形托座118包括短升降杆120，所述短升降杆120被耦接到L形托座118的上表面。在一些实施例中，短升降杆120被可移除地耦接到L形托座118。基部板组件112进一步包括附接到基部板114的长升降杆122。类似地，在一些实施例中，可以将长升降杆122可移除地耦接到基部板114。在一些实施例中，升降杆120、122具有180mm的支撑圆周，且彼此隔开120°，因此200mm的基板可以容易地搁置在升降杆120、122上。L形托座118、短升降杆120、及长升降杆122的独特设计及安置允许机器人叶片末端执行器用充足的余隙来安置基板130及基板载具132。短升降杆120及长升降杆122的高度被选定为使得基板130在被设置在所述升降杆上时保持水平。在一些实施例中，短升降杆120及长升降杆122中的每一者包括顶部上的圆形凸部，使得每个升降杆120、122与基板130的背侧用点接触提供支撑。

在一些实施例中，由于PEEK材料的高强度、耐久性、及可以忽视的重量，L形托座118、短升降杆120、及长升降杆122是由PEEK材料制作的。在其他的实施例中，L形托座118、短升降杆120、及长升降杆122可以是由铝或提供与PEEK类似的材料性质的其他材料制作的。在一些实施例中，将在于基部板组件112处固定到桥接FOUP 102的底部底板103之前组装L形托座118及升降杆120、122。

上述的FOUP 102被配置为与配置为支撑基板130的基板载具132一起使用。例如，如上文的非限制性示例中所述，可以使用300mm的基板载具132来固持200mm的基板130，然而本领域中的技术人员会认识到，可以使用其他尺寸的基板/载具。在一些实施例中，基板载具132可以是包括载具及遮蔽环的基板载具组件。载具的主要目的是模仿300mm的基板的尺寸，使得它可以用在基板处理工具中。一个额外的特征是袋部，所述袋部允许200mm的基板在被输送以供处理之前搁置在所述载具上。可以利用遮蔽环来在处理期间防止污染，这基本上充当了屏障以保护基板载具132免于任何形式的沉积。

基板载具132包括了与短升降杆120及长升降杆122对准的三个升降杆孔。如图2B中所示，在基板载具132被对接在对接支撑件110a、110b上时，短升降杆120及长升降杆122穿过基板载具132中的升降杆孔。

图4示意性地示出根据本公开内容的整合式多腔室基板处理工具400的非限制性示例的平面图，所述整合式多腔室基板处理工具400具有用于搬运不同尺寸的基板的装置。工具400的示例包括可从加州圣克拉拉市的应用材料公司取得的APPLIED及整合式基板处理工具生产线。多腔室基板处理工具400包括多个处理腔室，所述多个处理腔室耦接到包括两个传输腔室408及433的主框架。

多腔室基板处理工具400包括与装载锁定腔室404选择性连通的前端环境工厂界面(FI)402。上述的桥接FOUP 102被配置为固持300mm的基板载具及200mm的基板且被耦接到FI装载端口402。伴随桥接FOUP 102的将是两个常规FOUP(包含300mm基板载具132的第一常规FOUP 401a及包含200mm基板130的第二常规FOUP 401b)。工厂界面机器人403被设置在FI 402中。工厂界面机器人403被配置为从/向桥接FOUP 102向/从2个常规FOUP 401a及401b传输基板，并接着从/向桥接FOUP 102向/从装载锁定腔室404传输基板。一旦所有FOUP102、401a、及401b都已被安置到装载端口上，机器人403就将接着从FOUP 401a取出基板载具132，对准它，并且将它安置在桥接FOUP 102中的对接支撑件110a、110b上。基部板组件112上的升降杆120、122适于通过基板载具132上的三个升降杆孔。在完成之后，机器人403的机器人叶片就将接着从FOUP 401b取出200mm的基板130，并且在将它安置在三个升降杆120、122上之前重复相同的工艺。在基板130及基板载具132被对接在对接支撑件110a、110b、及基部板组件112上之后，机器人403将在把载具及200mm的基板两者储存在上述的狭槽108中之前捡取载具及200mm的基板两者。

装载锁定腔室404在FI 402与第一传输腔室组件410之间提供真空界面。第一传输腔室组件410的内部区域通常被维持在真空条件下，并且提供中间区域以在其中使基板或固持基板130的基板载具132从一个腔室向另一个腔室和/或向装载锁定腔室来回移动。

在一些实施例中，第一传输腔室组件410被分成两个部分。在本公开内容的一些实施例中，第一传输腔室组件410包括传输腔室408及真空延伸腔室407。传输腔室408及真空延伸腔室407被耦接在一起且彼此流体连通。第一传输腔室组件410的内容积在工艺期间通常被维持在低压或真空条件下。可以分别经由狭缝阀405及406来将装载锁定腔室404连接到FI 402及真空延伸腔室407。

在一些实施例中，传输腔室408可以是具有多个侧壁、底部、及盖的多边形结构。所述多个侧壁可以具有形成通过所述多个侧壁的开口，且被配置为与处理腔室、真空延伸腔室、和/或穿过腔室(pass through chamber)连接。图4中所示的传输腔室408具有方形或矩形形状，且被耦接到处理腔室411、413、穿过腔室431、及真空延伸腔室407。传输腔室408可以分别经由狭缝阀416、418、及417来与处理腔室411、413、及穿过腔室431选择性连通。

在一些实施例中，可以在形成于传输腔室408的底部上的机器人端口处将中央机器人409安装在传输腔室408中。中央机器人409被设置在传输腔室408的内部容积420中，且被配置为在处理腔室411、413、穿过腔室431、及装载锁定腔室404之间使基板或固持基板130的基板载具132来回移动。在一些实施例中，中央机器人409可以包括两个叶片，所述叶片用于固持基板或固持基板130的基板载具132，每个叶片被安装在可独立控制的机械臂上，所述机械臂被安装在相同的机器人基部上。在另一个实施例中，中央机器人409可以具有垂直移动叶片的能力。

真空延伸腔室407被配置为向第一传输腔室组件410提供通往真空系统的界面。在一些实施例中，真空延伸腔室407包括底部、盖子、及侧壁。可以将压力更改端口形成于真空延伸腔室407的底部上，且配置为适应于真空泵系统。开口被形成于侧壁上，使得真空延伸腔室407与传输腔室408流体连通，且与装载锁定腔室404选择性连通。

在一些实施例中，真空延伸腔室407包括搁架(未示出)，所述搁架被配置为储存一个或多个基板或固持基板130的基板载具132。直接或间接连接到传输腔室408的处理腔室可以将它们的基板或固持基板130的基板载具132储存在搁架上且使用中央机器人409来传输它们。

真空多腔室基板处理工具400可以进一步包括第二传输腔室组件430，所述第二传输腔室组件430通过穿过腔室431连接到第一传输腔室组件410。在一些实施例中，穿过腔室431(与装载锁定腔室类似)被配置为在两个处理环境之间提供界面。在此类实施例中，穿过腔室431在第一传输腔室组件410与第二传输腔室组件430之间提供真空界面。

在一些实施例中，第二传输腔室组件430被分成两个部分以最小化真空多腔室基板处理工具400的占地面积。在本公开内容的一些实施例中，第二传输腔室组件430包括彼此流体连通的传输腔室433及真空延伸腔室432。第二传输腔室组件430的内容积在处理期间通常被维持在低压或真空条件下。可以分别经由狭缝阀417及438将穿过腔室431连接到传输腔室408及真空延伸腔室432，使得传输腔室408内的压力可以被维持在不同的真空水平下。

在一些实施例中，传输腔室433可以是具有多个侧壁、底部、及盖的多边形结构。所述多个侧壁可以具有形成在所述多个侧壁中的开口，且被配置为与处理腔室、真空延伸腔室、和/或穿过腔室连接。图4中所示的传输腔室433具有方形或矩形形状，并且与处理腔室435、436、437、及真空延伸腔室432耦接。传输腔室433可以分别经由狭缝阀441、440、439与处理腔室435、436选择性连通。

中央机器人434在形成于传输腔室433的底部上的机器人端口处被安装在传输腔室433中。中央机器人434被设置在传输腔室433的内部容积449中，并且被配置为在处理腔室435、436、437、及穿过腔室431之间使基板或固持基板130的基板载具132来回移动。在一些实施例中，中央机器人434可以包括两个叶片，所述叶片用于固持基板或用于固持对基板130进行固持的基板载具132，每个叶片被安装在可独立控制的机械臂上，所述机械臂被安装在相同的机器人基部上。在另一个实施例中，中央机器人434可以具有垂直移动叶片的能力。

在一些实施例中，真空延伸腔室432被配置为在真空系统与第二传输腔室组件430之间提供界面。在一些实施例中，真空延伸腔室432包括底部、盖子、及侧壁。可以将压力更改端口形成于真空延伸腔室432的底部上，并配置为适应于真空系统。开口形成通过侧壁，使得真空延伸腔室432与传输腔室433流体连通，且与穿过腔室431选择性连通。

在本公开内容的一些实施例中，真空延伸腔室432包括搁架(未示出)，所述搁架与关于上述的真空延伸腔室407所描述的搁架类似。直接或间接连接到传输腔室433的处理腔室可以将基板或固持基板130的基板载具132储存在搁架上。

通常，基板是在密封腔室中处理的，所述密封腔室具有基座，所述基座用于支撑设置在所述基座上的基板。基座可以包括基板支撑件，所述基板支撑件具有设置在所述基板支撑件中的电极以在处理期间抵靠基板支撑件静电地固持基板或固持对基板130进行固持的基板载具132。对于耐受较高腔室压力的工艺，基座可以替代地包括具有与真空源连通的开口的基板支撑件，以供在处理期间抵靠基板支撑件牢固地固持基板。

可以在腔室411、413、435、436、或437中的任一个中执行的工艺包括沉积、植入、及热处理工艺等等。在一些实施例中，诸如为腔室411、413、435、436、或437中的任一个的腔室被配置为在基板上或同时在多个基板上执行溅射工艺。在一些实施例中，腔室411是脱气腔室。在一些实施例中，腔室413是预金属化清洁腔室。预金属化清洁腔室可以使用包括惰性气体(例如氩)的溅射清洁工艺。在一些实施例中，腔室435是沉积腔室。与本文中所述的实施例一起使用的沉积腔室可以是任何已知的沉积腔室。

虽然上文针对本公开内容的实施例，但可以在不脱离本公开内容的基本范围的情况下，设计其他及另外的实施例。

Claims (15)

1.一种桥接前开式标准舱FOUP，包括：

底部底板、第一侧壁、第二侧壁、顶壁和背壁，形成具有前开口的包壳容积；

多个第一支撑件和对应的多个第二支撑件，所述多个第一支撑件被耦接到所述第一侧壁并且延伸到所述包壳容积中，所述对应的多个第二支撑件被耦接到所述第二侧壁并且延伸到所述包壳容积中，其中第一支撑件和第二支撑件中的每个对应对形成储存狭槽，所述储存狭槽被配置为在基板载具被设置在所述储存狭槽上时支撑所述基板载具；

基部板组件，所述基部板组件被耦接到所述底部底板并且包括多个升降杆，所述多个升降杆被配置为在基板被设置在所述多个升降杆上时支撑所述基板；以及

对接狭槽，所述对接狭槽被设置在所述基部板组件附近并且被配置为在基板载具被设置在所述对接狭槽上时支撑所述基板载具。

2.如权利要求1所述的桥接FOUP，其中所述储存狭槽和所述对接狭槽被配置为支撑300mm的基板载具，并且其中所述基板载具被配置为固持200mm的基板。

3.如权利要求1所述的桥接FOUP，其中所述储存狭槽和所述对接狭槽被配置为支撑450mm的基板载具，并且其中所述基板载具被配置为固持200mm或300mm的基板。

4.如权利要求1所述的桥接FOUP，其中所述储存狭槽和所述对接狭槽被配置为支撑200mm的基板、300mm的基板或450mm的基板中的至少一个。

5.如权利要求1至4中任一项所述的桥接FOUP，其中所述桥接FOUP包括15个储存狭槽，所述15个储存狭槽被配置为在15个基板载具被设置在所述15个储存狭槽上时支撑所述15个基板载具。

6.如权利要求5所述的桥接FOUP，其中所述储存狭槽彼此等距隔开。

7.如权利要求5所述的桥接FOUP，其中储存狭槽之间的垂直距离为12mm到15mm。

8.如权利要求1至4中任一项所述的桥接FOUP，其中所述对接狭槽包括第一对接支撑件和第二对接支撑件，所述第一对接支撑件被耦接到所述第一侧壁并且延伸到所述包壳容积中，所述第二对接支撑件被耦接到所述第一侧壁并且延伸到所述包壳容积中。

9.如权利要求8所述的桥接FOUP，其中所述多个第一支撑件、所述多个第二支撑件、和所述第一对接支撑件及所述第二对接支撑件中的每一个包括支撑凸部，所述支撑凸部在所述基板载具被设置在所述支撑凸部上时沿着所述基板载具的外直径的一部分支撑所述基板载具。

10.如权利要求8所述的桥接FOUP，其中所述多个第一支撑件、所述多个第二支撑件、和所述第一对接支撑件及所述第二对接支撑件中的每一个是由铝、铝合金、钢、聚醚醚酮PEEK或铝、铝合金、钢、PEEK中的至少两者的组合中的一者制造的。

11.如权利要求8所述的桥接FOUP，其中所述多个第一支撑件、所述多个第二支撑件、和所述第一对接支撑件及所述第二对接支撑件中的每一个是可移除的并且能被单独地替换。

12.一种桥接前开式标准舱FOUP，包括：

底部底板、第一侧壁、第二侧壁、顶壁和背壁，形成具有前开口的包壳容积；

多个储存狭槽，所述多个储存狭槽被配置为在基板载具被设置在所述多个储存狭槽上时支撑所述基板载具；

基部板组件，所述基部板组件包括：

基部板，所述基部板被耦接到所述底部底板；

一对L形托座，所述一对L形托座被耦接到所述基部板，其中每个L形托座包括第一升降杆；

第二升降杆，所述第二升降杆被耦接到所述基部板，其中所述第一升降杆和所述第二升降杆中的每一个的高度被选定为使得所述基板在被设置在所述升降杆上时被支撑在水平位置中；以及

对接狭槽，所述对接狭槽被设置在基部板组件附近并且被配置为在基板载具被设置在所述对接狭槽上时支撑所述基板载具。

13.如权利要求12所述的桥接FOUP，其中所述第一升降杆比所述第二升降杆要短，并且其中所述第一升降杆和所述第二升降杆是静止的升降杆，

其中所述第一升降杆被可移除地耦接到所述L形托座，并且其中所述第一升降杆和所述第二升降杆形成180mm的支撑圆周且彼此隔开120°。

14.如权利要求12至13中任一项所述的桥接FOUP，其中所述L形托座、所述第一升降杆和所述第二升降杆的安置被选定为允许机器人叶片末端执行器用充足的余隙来将基板安置在所述第一升降杆和所述第二升降杆上和将基板载具安置在所述对接狭槽上。

15.如权利要求12至13中任一项所述的桥接FOUP，其中所述第一升降杆和所述第二升降杆中的每一个包括顶部部分上的圆形凸部，以使得所述第一升降杆和所述第二升降杆中的每一个在基板被设置在所述升降杆上时对所述基板的背侧提供点接触支撑。