CN115274518A - 晶圆转移方法以及晶圆装载系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供了一种晶圆转移方法以及晶圆装载系统。该方法包括在烘箱室的装载端口上设置晶圆盒。晶圆盒包含一个或多个带有半导体晶圆的晶舟。晶舟通过晶圆盒的壁槽支撑在晶圆盒中。使用推杆，转移一个或多个晶舟离开晶圆盒并且进入设置在装载端口上的晶圆盒夹具中。转移的一个或多个晶舟通过晶圆盒夹具的壁槽支撑在晶圆盒夹具中。在转移期间，当一个或多个晶舟通过插入在晶圆盒和晶圆盒夹具之间的舟桥的壁槽穿过晶圆盒和晶圆盒夹具之间的间隙时，支撑一个或多个晶舟。在转移和使用机器人后，将晶圆盒夹具中的一个或多个晶舟移动到烘箱室中。

Description

晶圆转移方法以及晶圆装载系统
技术领域
本发明的实施例涉及晶圆转移方法以及晶圆装载系统。
背景技术
以下涉及半导体制造技术、半导体晶圆处理技术、半导体加工炉技术以及相关技术。
发明内容
根据本发明的实施例的一个方面，提供了一种晶圆转移方法，用于将晶圆转移到烘箱室，方法包括：在烘箱室的装载端口上设置晶圆盒，晶圆盒包含一个或多个带有半导体晶圆的晶舟，其中晶舟通过晶圆盒的壁槽支撑在晶圆盒中；使用推杆，转移一个或多个晶舟离开晶圆盒并且进入设置在装载端口上的晶圆盒夹具中，其中转移的一个或多个晶舟通过晶圆盒夹具的壁槽支撑在晶圆盒夹具中；在转移期间，当一个或多个晶舟通过插入在晶圆盒和晶圆盒夹具之间的舟桥的壁槽穿过晶圆盒和晶圆盒夹具之间的间隙时，支撑一个或多个晶舟；以及在转移和使用机器人后，将晶圆盒夹具中的一个或多个晶舟移动到烘箱室中。
根据本发明的实施例的另一个方面，提供了一种晶圆装载系统，用于将储存在相关联的晶圆盒中的晶舟装载到相关联的烘箱室，晶圆装载系统包括：晶圆盒夹具；装载端口，具有配置成安置相关联的晶圆盒的晶圆盒座和配置成安置晶圆盒夹具的晶圆盒夹具座；双向推杆，构造成在安置在晶圆盒座中的相关联的晶圆盒和安置在晶圆盒夹具座中的晶圆盒夹具之间推动晶舟；以及舟桥，设置在晶圆盒座和晶圆盒夹具座之间的间隙中，并且配置成支撑在安置在晶圆盒座中的相关联的晶圆盒和安置在晶圆盒夹具座中的晶圆盒夹具之间推动的晶舟。
根据本发明的实施例的又一个方面，提供了一种晶圆转移方法，用于将晶圆转移到烘箱室，晶圆转移方法包括：在烘箱室的装载端口上设置晶圆盒，晶圆盒包含带有半导体晶圆的晶舟；将晶舟推出晶圆盒并且推入设置在装载端口上的晶圆盒夹具中；在推动期间，当晶舟使用舟桥穿过晶圆盒和晶圆盒夹具之间的间隙时，支撑晶舟；以及将晶圆盒夹具中的晶舟移入烘箱室中。
附图说明
当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制并且仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
图1和图2示意性地示出了用于将晶圆转移到烘箱室和从烘箱室转移晶圆的装载端口的不同透视图。
图3示意性地示出了图1和图2的装载端口的部分的放大视图，包括两个晶圆转移子组件，其中一个具有位于其晶圆盒座中的晶圆盒而另一个没有。
图4示意性地示出了适合与图1和图2的装载端口结合使用的晶圆盒和晶圆盒夹具以及插入其间的舟桥的透视图。
图5示意性地示出了图3的晶圆盒夹具和舟桥的透视图。
图6示意性地示出了适合与图1和图2的装载端口结合使用的晶圆盒、晶圆盒夹具和插入的舟桥的侧截视图。
图7示意性地示出了适合与图1和图2的装载端口结合使用的舟桥的侧截视图。
图8示出了使用烘箱室及其装载端口执行的热加工方法的流程图。
具体实施方式
以下公开内容提供了许多用于实现本发明的不同特征不同的实施例或实例。下面描述了组件和布置的具体实施例或实例以简化本发明。当然，这些仅是实例而不旨在限制。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可以在各个示例中重复参考数字和/或字母。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指示讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…上面”、“上部”等的间隔关系术语，以描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，间隔关系术语旨在包括器件在使用或操作工艺中的不同方位。装置可以以其它方式定位(旋转90度或在其它方位)，并且在本文中使用的间隔关系描述符可以同样地作相应地解释。
在半导体制造设施中，使用诸如自动材料处理系统(AMHS)的自动传输系统将成批的半导体晶圆移动通过制造设施，自动传输系统可以例如包括用于移动半导体晶圆的架空运输(overhead transport，OHT)台车以沿着预定的工作流程在不同的加工工具之间进行批处理。作为非限制性说明性示例，各种加工工具可以包括光刻系统、沉积系统、蚀刻系统等。
一些加工工具包括用于对半导体晶圆进行热加工的烘箱室，诸如用于退火、在包括氧气和/或含氧物质的环境中进行热氧化、进行作为光刻工艺的部分的曝光后烘烤(PEB)、掺杂剂扩散等。在高温下进行的加工可能会导致半导体晶圆污染的可能性增加，由于来自加热的材料的脱气。此外，高温会给制造设施人员带来安全隐患，例如燃烧危险或爆炸危险(当热加工采用易燃环境时)。
为了在保持高晶圆吞吐量的同时解决这些问题，用于将半导体晶圆批次装载/卸载到烘箱室中/从烘箱室中取出的晶圆处理使用专用晶圆转移部件自动化。值得注意的是，将半导体晶圆放置在由石英、碳化硅等材料制成的晶舟上，这些材料可以承受烘箱室内的高温而不会产生不可接受的脱气。多轴机器人可用于将晶圆移入/移出烘箱室，提高晶圆生产效率，减少晶圆污染的可能性，并减少工人的烧伤危险。
虽然这样的方法是有益的，但在烘箱室装载/卸载期间合适的晶圆处理仍然具有挑战性，尤其是在半导体晶圆尺寸继续增加的情况下。例如，半导体晶圆和/或支撑晶舟的加热和冷却会产生晶圆和/或晶舟的翘曲，这会干扰自动晶圆处理。
本文公开了用于将晶圆转移到烘箱室的改进的晶圆转移方法，以及用于将储存在晶圆盒中的晶舟装载到烘箱室的改进的晶圆装载系统。
值得注意的是，在本文所公开的实施例中，晶圆被转移到布置在晶舟上的晶圆盒中的烘箱的装载端口。在本文公开的实施例中，晶舟是平面的并且水平定向。装载端口包括用于将晶舟从晶圆盒转移到可以放置到烘箱中的晶圆盒夹具的机构。在晶舟的转移期间，晶圆盒和晶圆盒夹具之间存在间隙。该间隙放宽了晶圆盒和晶圆盒夹具在装载端口上的定位精度公差；然而，间隙会带来问题，因为下垂或翘曲会导致晶舟在晶圆盒和晶圆盒夹具之间的不可靠转移。如本文所公开的，在晶舟的转移期间，舟桥置于晶圆盒和晶圆盒夹具之间。舟桥为间隙中的晶舟提供支撑。此外，在间隙中支撑晶舟的晶舟桥的壁槽可以具有进一步引导晶舟转移的展开端部。
参考图1和图2，炉子或烘箱10包括一个或多个炉子或烘箱室12，以及相应的装载端口14。术语“炉子”和“烘箱”在本文中可互换使用，并且用于通常使用典型的“烘箱”和“烘箱室”。烘箱10用于对半导体晶圆进行热加工。热加工可以包括退火、热氧化(例如以在半导体晶圆或层上形成热氧化物)、作为光刻工艺的部分的曝光后烘烤(PEB)、热驱动掺杂剂扩散、结合含有在由烘箱10建立的温度下与半导体晶圆或层的表面结合的分子的沉积，等。烘箱10将烘箱室12中的温度控制为适合正在执行的特定热加工的温度，例如用于氧化硅的一些热氧化工艺热加工的700℃至1300℃的范围内，用于一些掺杂剂扩散工艺的800℃至1500℃的范围内或更高，用于一些PEB工艺的50℃至150℃的范围内，等。这些仅仅是非限制性示例。此外，烘箱10可以可选地包括执行热循环配方的可编程电子控制器。作为非限制性说明，热循环可以在晶圆装载期间在低温开始，以编程的斜坡速率(例如，以度/分钟指定)升温到停留温度，在停留温度保持固定时间间隔，并且然后以编程的斜降速率斜降到较低的卸载温度。尽管在图1和图2中未示出，但烘箱10可以可选地包括用于在热加工期间供应烘箱室12内的受控环境的管道，诸如氧气气氛、湿氧气气氛(例如，通过使氧气流过起泡器)、合成气体气氛(例如氢和氮的混合物)、包含用于掺杂剂扩散工艺的掺杂剂前体的气氛等。在提供受控气氛的情况下，可编程电子控制器(如果提供)可以与热循环配方同时执行流动循环配方，以便例如“活性”气体(例如氧化期间的氧气、含掺杂剂前体在掺杂剂扩散过程等情况下的气体)仅在热循环的停留时间内存在。
另一方面，在一些实施例中，烘箱10可以包括很少或不包括复杂的电子设备。例如，烘箱10可以包括单个温度设定点控制，用于将烘箱室12中的温度设置为固定恒定温度，以及用于提供环境的可选的气体入口和排气或出口。
放置在晶舟上的半导体晶圆被单独或(更常见地)成批地运送到装载端口14，储存在晶圆盒20中。晶圆盒20通过自动化材料处理系统(AMHS)21被运送到装载端口14，仅在图1或一些其他机器人输送系统中示意性地表示。例如，AMHS 21可以包括架空运输(OHT)系统，该系统包括多分支架空轨道系统，其具有通向装载端口14的分支、其中装载有晶圆盒沿轨道系统运行的载具或吊舱、以及用于自动将晶圆盒从载具或吊舱转移到包括说明性烘箱10的装载端口14的装载端口。虽然在图1中未示出，但是在使用烘箱10对包含在交付的晶圆盒20中的晶圆进行热加工之后，AMHS21适当地根据设计的集成电路(IC)制造工作流程，检索晶圆盒20，然后可以将其运送到制造设施的下一个加工工具。虽然AMHS系统在大型半导体制造设施中很常见，但在预期的替代手动方法中，晶圆盒可以手动运送，例如由制造设施工人运送到装载端口14。
继续参考图1和图2并进一步参考图3，装载端口14包括具有一个或多个晶圆转移子组件的桌面。两个这样的晶圆转移子组件在图3中以放大视图示出。每个晶圆转移子组件包括被配置为安置由AMHS 21转移的晶圆盒20的晶圆盒座22、被配置为安置晶圆盒夹具26的晶圆盒夹具座和双向推杆，双向推杆包括第一推杆30和第二推杆32，第一推杆30布置成将晶舟(其上设置有半导体晶圆)推出晶圆盒20并推入晶圆盒夹具26，第二推动杆32布置成将半导体晶圆推出晶圆盒夹具26并推入晶圆盒20。注意到，图1-图3中的每一个都有一个晶圆转移子组件，使得晶圆盒座22显露出来用于晶圆转移子组件。其中没有放置一个晶圆盒，因此对于那个晶圆转移子组件，晶圆盒座22是显露出来的。图1-图3中的所有晶圆转移子组件都具有就位的晶圆盒夹具26，因此未示出晶圆盒夹具座的示例，但可以理解为位于下方并为所示的就位的晶圆盒夹具26提供座。一般而言，晶圆盒座22包括与晶圆盒20的对应部件相匹配的部件，以防止就位的晶圆盒20滑动或以其他方式在桌面上移动。例如，晶圆盒座22可以包括向上延伸的销，这些销装配到晶圆盒20底部上的开口中，反之亦然。晶圆盒夹具座类似地包括与晶圆盒夹具26的对应部件相配合的部件，以防止就位的晶圆盒夹具26滑动或以其他方式移动穿过桌面。
因此，AMHS 21将晶圆盒20输送到装载端口14并将其安置在晶圆盒座22中，与对应的就位晶圆盒夹具26相对。第一推杆30是机动的并且包括接合表面31(仅在图3中标出)移向和进入晶圆盒20(例如，在图3的透视图中向右)，以接合并推动包含在晶圆盒20中的晶舟(带有半导体晶圆)离开晶圆盒20。晶圆盒20的端部朝向晶圆转移子组件的就位晶圆盒夹具26，并继续推动晶舟直到晶舟被推入就位晶圆盒夹具26。然后第一推杆30缩回。(注意，图1-图3显示了所有推杆处于其各自的完全缩回位置)。
值得注意的是，虽然该工艺可用于转移少至承载单个半导体晶圆的单个晶舟，但更典型地，晶圆盒20承载具有相应多个半导体晶圆的多个晶舟以实现高晶圆产量，例如五个、十个、十五个、二十个或更多个晶舟作为一些非限制性说明性示例。为了处理多个晶舟，第一推杆30的接合表面31适当地具有延伸的接触面积，足以接合和推动晶圆盒20中的所有晶舟，以将它们从晶圆盒20转移到晶圆盒夹具26。为简单起见，承载多个半导体晶圆的多个晶舟在本文中被称为示例。此外，由于将不承载半导体晶圆的晶舟放入烘箱10中通常是没有用的(因为目标是执行半导体晶圆的热加工，而不是晶舟)，因此有时在此不作说明。为简洁起见，晶舟通常承载半导体晶圆。
特别返回参考图1和图2，在使用刚刚描述的第一推杆30将晶舟从晶圆盒20转移到晶圆盒夹具26中之后，使用多轴机器人40自动将晶圆盒夹具26中的晶舟移动到烘箱室12中。示例性多轴机器人40是六轴机器人，然而，可以酌情采用其他关节机器人以提供必要的铰接灵活性以执行转移。机器人40包括夹持组件42，夹持组件42的形状和尺寸设计成接合晶圆盒夹具26并将其抬离装载端口14并将其转移到烘箱室12。夹持组件42可以是被动组件，例如具有与晶圆盒夹具26的唇缘等接合的槽；或者夹持组件42可以是具有电动夹爪的主动组件，该电动夹爪靠近晶圆盒夹具26以夹持它。在一些实施例中，多轴机器人40将整个组件(即，包含在晶圆盒夹具26中的晶舟)放置到烘箱室12中。或者，夹持组件42可以包括推杆(例如，类似的到第一和第二推杆30、32)以将包含在晶圆盒夹具26中的晶舟推入烘箱室12中的接收槽中。在示例性实施例中，假设机器人40放置包括晶圆盒夹具26的整个组件进入烘箱室12。
在将带有承载的半导体晶圆的晶舟放入烘箱室12中之后，使用烘箱室12对半导体晶圆进行所需的热加工。在一些实施例中，烘箱室12保持在固定常数温度并且热加工在半导体晶圆保留在烘箱室12中的时间间隔内执行。在其他实施例中，烘箱10包括执行热循环配方和/或流程的可编程电子控制器(未示出)循环配方以执行更复杂和/或严格控制的热加工。如前所述，作为非限制性说明性示例，热加工可以包括退火、热氧化、作为光刻工艺的部分的曝光后烘烤(PEB)、掺杂剂扩散、材料沉积、它们的各种组合等。
在热加工完成之后，基本上反向过程以卸载承载半导体晶圆的晶舟。机器人40使用其夹持组件42拾起晶圆盒夹具26并将其放回装载端口14的晶圆盒夹具座上，晶圆盒夹具座与对应的就位晶圆盒20相对。第二推杆32是机动的并且包括接合表面33(仅在图3中标出)移向并进入晶圆盒夹具26(例如，在图3的透视图中向左)，以接合和推动所包含的晶舟(带有热加工的半导体晶圆)将晶圆盒夹具26从晶圆盒夹具26的面向晶圆转移子组件的就位晶圆盒20的端部移出，并继续推动晶舟直到晶舟被推入就位的晶圆盒20中。然后第二推杆30缩回。(再次注意，图1-图3显示了所有推杆处于其各自的完全缩回位置)。此后，AMHS21(见图1)从装载端口14移除晶圆盒夹具20，并且通常将其移入AMHS 21的载具或吊舱中，以便运输到集成电路(IC)制造工作流程的下一个加工工具。
继续参考图3并进一步参考图4，图4显示了分离的晶圆转移子组件的就位晶圆盒夹具20和就位晶圆盒夹具26。在一些非限制性的说明性实施例中，晶圆盒20和晶圆盒夹具26之间的间隙G大于或等于0.1mm并且小于或等于20mm，尽管考虑其他值。
图5示出了晶圆盒夹具26的部分，其靠近处于各自就位位置的晶圆盒，以及被转移到晶圆盒夹具26(或从晶圆盒夹具26转移)的晶舟50。图5示出了一批10个晶舟50；然而，如前所述，被转移的晶舟的数量可以是一、二、三、五、十、更多或基本上任何数量。如图5所示，晶舟50通常是平面的，即具有平板等的形状因子，并且在水平位置被转移。因此，向下的重力作用在穿过间隙G的晶舟50上。这会导致晶舟在穿过间隙G时由于缺乏底部支撑而下垂。另外，晶舟50上的半导体晶圆(未示出)由于由沉积在晶圆上的材料层引入的压缩或拉伸净应变，可能具有一些晶圆弯曲。更进一步，不同的热膨胀会引起晶舟和/或半导体晶圆的翘曲。
此外，为了使晶圆产量最大化，对于给定尺寸的晶圆盒20，通常希望将尽可能多的晶舟50装入晶圆盒20(并因此装入晶圆盒夹具26)。这导致到相邻晶舟50(在图5中表示)之间的垂直间距ΔH被有利地制成尽可能小。
图6显示了晶圆转移子组件的晶圆盒20和晶圆盒夹具26的侧截视图。如图6所示，晶圆盒20具有壁槽52，并且同样地，晶圆盒夹具26具有与面对的晶圆盒20的壁槽52垂直对准的壁槽54。注意图6的侧截视图被放大并且仅显示了三个壁槽52和三个壁槽54。返回参考图5，水平定向的晶舟50在它们位于晶圆盒夹具26的壁槽54中时由它们的边缘支撑。类似地(尽管未示出)，当晶舟50在晶圆盒20中时，晶舟50由它们的边缘支撑在晶圆盒20的壁槽52中。注意，图6示意性地示出了单个晶舟50，然而如图5所示，通常可以有由晶圆盒20的每个壁槽52或晶圆盒夹具26的每个壁槽54支撑的晶舟。
晶舟50在晶圆盒20中时通过其边缘接合到壁槽52中或通过它们的边缘接合到晶圆盒夹具26的壁槽54中来支撑的这种布置具有显著优势。首先，它使晶圆盒20的大部分内部敞开(对于晶圆盒夹具26也是如此)中空，这允许相应的第一和第二推杆30和32(见图3)的竖直延伸表面31和33装配并穿过晶圆盒20的开口中心孔和晶圆盒夹具26的开口中心孔，同时由它们设置在相应壁槽52、54中的边缘支撑。当具有中心孔时，晶圆盒20可以可选地具有远离面向晶圆盒夹具26的端部的封闭端部。类似地，虽然具有中心孔，但晶圆盒夹具26可以可选地具有远离面向晶圆盒20的端部的封闭端部。
晶舟50由其边缘支撑的这种布置的第二个优点是，通过仅通过晶舟50的边缘接触晶圆，降低了半导体晶圆在晶舟50上的污染可能性。相反，如果晶舟滑过更大的表面积，这会产生空气中的微粒，这些微粒可能会污染设置在晶舟50上的半导体晶圆的表面。
晶舟50由它们的边缘支撑的这种布置的第三个优点是，这种边缘支撑的布置能够适应由于烘箱室12中晶舟50的加热而引起的晶舟50的热膨胀，并且还提供了用于传热的有限导热路径。
晶圆转移子组件的就位晶圆盒20和就位晶圆盒夹具26之间的间隙G(在图3、图4和图6中表示)有利地放宽了AMHS 21和机器人40将晶圆盒20和晶圆盒夹具26分别放置在装载端口14上的精度公差。然而，间隙G会引入一些问题。例如由于具有外延失配外延层的半导体晶圆中的晶格失配、不同的热膨胀、加热时可能膨胀引起的应力或应变，晶舟50和/或承载的半导体晶圆可能翘曲，由于被跨过间隙G转移时的重力，晶舟50和/或承载的半导体晶圆可能下垂，或者可以经历这样的组合效果。这会导致晶圆盒20和晶圆盒夹具26之间的晶舟50的不可靠转移。在装载期间，离开晶圆盒20的壁槽52的晶舟可能无法与相应的晶圆盒夹具26的壁槽54对准和配合。类似地，在卸载期间，离开晶圆盒夹具26的壁槽54的晶舟可能无法与晶圆盒20的相应壁槽52对准和配合。垂直相邻的晶舟50之间的小间距ΔH是为了使晶圆盒20中的晶舟50的数量最大化，以及晶舟50在壁槽52和/或54中的边缘支撑，晶舟50在晶圆盒20和晶圆盒夹具26之间的不可靠转移的可能性会增加。
为了解决这个问题，参考图1-图6并且特别参考图3-图6，舟桥60插入在就位的晶圆盒20和就位的晶圆盒夹具26之间。等效地，可以说晶舟桥60夹在晶圆盒座22和晶圆盒夹具座之间。如图5和图6中所见，舟桥60包括壁槽62，如图6中最佳所示，与就位晶圆盒20的壁槽52对准并且与就位晶圆的壁槽54对准。因此，当晶舟50在就位的晶圆盒20和就位的晶圆盒夹具26之间转移时，它们被舟桥60的壁槽62支撑在间隙G中。与晶圆盒20和晶圆盒夹具26一样，舟桥60是中空的，具有开放的中心孔，晶舟通过该孔，同时由它们的边缘支撑在壁槽62中。
返回参考图3，在一些实施例中，每个晶圆转移子组件的舟桥60在不使用时缩回到烘箱10的装载端口14的凹部中。图3示出了一个从凹部中升起的舟桥60，以及另一个缩回到装载端口14的凹部中的舟桥60R。在一些实施例中，这可以如下自动进行。在AMHS 21将晶圆盒20设置在装载端口14上(即就位到晶圆盒座22中)之后，在转移之前，操作马达或气压缸或液压缸等来提升舟桥60至其装载端口14的凹部的至少部分外的操作位置中，使其壁槽62与相应的晶圆盒20和晶圆盒夹具26的壁槽52、54对准。在一种合适的方法中，晶圆盒座22包括向上延伸的柱塞，并且当晶圆盒20就位到晶圆盒座22中时被晶圆盒20压下，并且柱塞的压下产生触发晶舟桥60提升的致动信号。相反地，当晶圆盒20从晶圆盒座22移除时，柱塞弹回，从而提供用于将晶舟桥60降低回到装载端口14的凹部中的致动信号。
舟桥60在不使用时存放在装载端口14的凹部中的这种布置具有一些优点。它提供了装载端口14的更紧凑和减小的轮廓。它还可以使舟桥60的高度能够被调整以将舟桥60的壁槽62与相应的就位晶圆盒20和就位晶圆盒夹具26壁槽52、54精确对准。这可以手动完成，或者在变体实施例中可以使用光学传感器——例如，舟桥60可以升高直到激光束穿过所有壁槽52，54、62撞击光电探测器从而指示对准。
另一方面，在一些实施例中，舟桥60没有升高并缩回到装载端口14的凹部中。相反，在这些实施例中，舟桥60是静止的并且始终处于适当的高度，以便舟桥60的壁槽62与相应的就位晶圆盒20和就位晶圆盒夹具26的壁槽52、54对准。
参考图5和图6并进一步参考图7，除了在晶舟50通过间隙G时为晶舟50提供支撑之外，舟桥60还可以可选地提供对晶舟50的引导。为此，舟桥60的示例性壁槽62具有向外展开的端部62E。如果晶舟50接近进入舟桥60且晶舟50的翘曲足以导致其错过舟桥60的对准槽62，则展开端部62E可操作以将翘曲的舟桥引导至通过展开端部62E的表面的凸轮作用对准槽62，凸轮作用推动翘曲的晶舟50的边缘向下(在舟向上翘曲的情况下)或向上(在舟向下翘曲的情况下)以便滑入对准的槽62中。
在一些非限制性说明性实施例中，向外展开的端部62E的展开角θ展开为60度或更小，但也可以设想更大的展开角。展开角的较大值会降低凸轮作用的有效性，因为它接近向进入的晶舟边缘呈现垂直壁。在一些非限制性说明性实施例中，向外展开的端部62E的展开角θ展开为至少15度。较小的展开角值会减小向外展开的垂直范围，这会导致翘曲的晶舟无法进入向外展开的端部。如图7所示，向外展开的端部可以等效地用指示的角度θ2来量化，其中θ2＝180°-θ展开。
图6和图7示出了显示舟桥60的壁槽62的侧截视图，其示出了在垂直方向上向外展开的向外展开的端部62E。展开角θ展开(或等效地θ2)是指在垂直方向上向外展开。如图5的透视图所示，向外展开的端部62E也可以可选地在水平方向上向外展开。在晶舟50从舟桥60的开口横向偏移的情况下，这种水平展开可以将晶舟50引导到舟桥60中。
特别参考图6，晶圆盒20的壁槽52的端部和/或晶圆盒夹具26的壁槽54的端部也可以可选地具有向外展开的端部。在图6中，晶圆盒20的壁槽52的向外展开的端部具有角度θ1，并且晶圆盒夹具26的壁槽54的向外展开的端部具有如图6所示的角度θ3。在一个非限制性示例性实施例中,θ1＝θ3并且θ1＞θ2并且θ3＞θ2。在一些这样的实施例中，θ2≥120°。在一些实施例中，晶圆盒20的壁槽52和/或晶圆盒夹具26的壁槽54具有向外展开的端部，其展开角小于舟桥的壁槽的向外展开端部的展开角。在一些实施例中，晶圆盒20的壁槽52和/或晶圆盒夹具26的壁槽54不具有向外展开的端部。这些仅仅是说明性示例。此外，尽管未示出，但是可以设想晶圆盒20的壁槽52和/或晶圆盒夹具26的壁槽54的端部可选地也具有向外展开的端部，其在水平方向上向外展开。
参考图8，描述了使用舟桥60将晶圆转移到烘箱室12和从烘箱室12转移晶圆的说明性方法。在操作70中，将晶圆盒20设置在烘箱室12的装载端口14上，即晶圆盒20位于晶圆盒座22中。例如，这可以由AMHS 21完成(见图1)。在操作72中，凹入的舟桥60R通过马达、液压缸、气压缸或其他动力机构从其在装载端口14中的凹部升高到其升高位置(见图3和相关讨论)。操作72可以被触发，例如，通过将晶圆盒20放置到晶圆盒座22上，按下按钮或以其他方式激活致动器，该致动器产生控制信号，触发马达、汽缸等以提升舟皿。在舟桥60没有升高/凹部的实施例中，适当地省略操作72。
在操作74中，操作第一推杆30以将晶舟50(通常其上装载有半导体晶圆)从安放的晶圆盒20通过舟桥60转移到晶圆盒夹具26中。在操作76中，操作多轴机器人40(例如被编程为)将带有晶舟的晶圆盒夹具26从装载端口14运送到烘箱室12中(见图1和图2以及相关讨论)。在一些实施例中，包括晶圆盒夹具26和其中装载有半导体晶圆的晶舟50的整个单元由机器人40放置到烘箱室12中。在这种情况下，晶圆盒夹具26适当地由可以承受烘箱室12中的高温和环境而不会分解或不可接受的脱气的材料制成。在其他实施例中，夹持组件42包括推杆(例如，类似于推杆30、32)将晶舟50推出晶圆盒夹具26并进入烘箱室12，例如由烘箱室12中的壁槽或平坦表面(细节未示出)支撑。
在操作78中，烘箱10用于对在操作76中装载到烘箱室12中的半导体晶圆执行热加工。如前所述，热加工可以包括但不限于说明性示例退火、热氧化、作为光刻工艺的部分的PEB、掺杂剂扩散、材料沉积、它们的各种组合等，并且可能涉及预编程的温度上升/停留/下降、环境气体成分的循环和/或环境压力等。.
在操作80中，在完成热加工78后，操作机器人40(例如，预编程)以将晶圆盒夹具26拉出烘箱室12并将其设置回晶圆盒夹具座上。(在仅将晶舟插入烘箱室的变体实施例中，操作80最初需要使用拉臂或集成到夹持组件42中的其他机构来将晶舟取回晶圆盒夹具中)。在操作82中，操作第二推杆32以将其上装载有半导体晶圆(现在经热加工的)的晶舟50从就位的晶圆盒夹具26中转移出来，通过舟桥60，并返回到就位的晶圆盒20中。在操作84中，晶圆盒20再次由AMHS 21从装载端口14中取出，例如从装载端口14中取出。
如果执行操作72以将舟桥60从装载端口14中的凹部中升起，那么在操作86中，舟桥60通过电机、液压缸、气压缸或其他动力机构的操作缩回到装载端口14的凹部中。操作86可以被触发，例如，通过从晶圆盒座22移除晶圆盒20释放触发操作72的按钮或其他致动器。在省略操作72的实施例中，由此得出操作86也被省略了。
在下文中，描述了一些进一步的实施例。
在非限制性说明性实施例中，公开了一种晶圆转移方法，用于将晶圆转移到烘箱室。在烘箱室的装载端口上设置晶圆盒。晶圆盒包含一个或多个带有半导体晶圆的晶舟。晶舟通过晶圆盒的壁槽支撑在晶圆盒中。使用推杆，转移一个或多个晶舟离开晶圆盒并且进入设置在装载端口上的晶圆盒夹具中。转移的一个或多个晶舟通过晶圆盒夹具的壁槽支撑在晶圆盒夹具中。转移包括当一个或多个晶舟通过插入在晶圆盒和晶圆盒夹具之间的舟桥的壁槽穿过晶圆盒和晶圆盒夹具之间的间隙时，支撑一个或多个晶舟。在转移和使用机器人后，将晶圆盒夹具中的一个或多个晶舟移动到烘箱室中。
在一些实施例中，上述方法还包括：在将晶圆盒放置在烘箱室的装载端口上之后并且在转移之前，操作马达或气压缸或液压缸以将舟桥至少部分地提升到装载端口的凹部之外。
在一些实施例中，上述方法还包括：使用第二推杆，第二次转移一个或多个晶舟离开晶圆盒夹具并且进入晶圆盒中，其中转移的一个或多个晶舟通过晶圆盒的壁槽支撑在晶圆盒中；在第二次转移期间，当一个或多个晶舟通过插入在晶圆盒和晶圆盒夹具之间的舟桥的壁槽穿过晶圆盒和晶圆盒夹具之间的间隙时，支撑一个或多个晶舟；以及从烘箱室的装载端口移除晶圆盒。
在一些实施例中，晶圆盒的壁槽与晶圆盒夹具的相应壁槽垂直对准，并且晶圆盒的壁槽与舟桥相应的壁槽垂直对准。
在一些实施例中，舟桥的壁槽具有向外展开的端部。
在一些实施例中，向外展开的端部具有60度或更小的展开角。
在一些实施例中，晶圆盒的壁槽和晶圆盒夹具的壁槽不具有向外展开的端部或者具有向外展开的端部，向外展开的端部的展开角小于舟桥的壁槽的向外展开的端部的展开角。
在一些实施例中，晶圆盒和晶圆盒夹具之间的间隙大于或等于0.1mm并且小于或等于20mm。
在非限制性说明性实施例中，公开了一种晶圆装载系统，用于将储存在相关联的晶圆盒中的晶舟装载到相关联的烘箱室。晶圆装载系统包括晶圆盒夹具、装载端口、双向推杆和舟桥。装载端口具有配置成安置相关联的晶圆盒的晶圆盒座和配置成安置晶圆盒夹具的晶圆盒夹具座。双向推杆构造成在安置在晶圆盒座中的相关联的晶圆盒和安置在晶圆盒夹具座中的晶圆盒夹具之间推动晶舟。舟桥设置在晶圆盒座和晶圆盒夹具座之间的间隙中，并且配置成支撑在安置在晶圆盒座中的相关联的晶圆盒和安置在晶圆盒夹具座中的晶圆盒夹具之间推动的晶舟。
在一些实施例中，相关联的晶圆盒具有用于支撑储存在相关联的晶圆盒中的晶舟的壁槽；晶圆盒夹具具有用于支撑晶圆盒夹具中的晶舟的壁槽；以及舟桥具有用于支撑在安置在晶圆盒座中的相关联的晶圆盒和安置在晶圆盒夹具座中的晶圆盒夹具之间推动的晶舟的壁槽。
在一些实施例中，安置在晶圆盒座中的相关联的晶圆盒的壁槽和安置在晶圆盒夹具座中的晶圆盒夹具的壁槽相互对准。
在一些实施例中，上述晶圆装载系统还包括：马达或气压缸或液压缸，可操作地连接以将舟桥从装载端口的凹部提升至舟桥的壁槽与安置在晶圆盒座中的相关联的晶圆盒的壁槽和安置在晶圆盒夹具座中的晶圆盒夹具的壁槽相互对准的位置处。
在一些实施例中，舟桥的壁槽具有向外展开的端部。
在一些实施例中，向外展开的端部具有60度或更小的展开角。
在一些实施例中，晶圆盒的壁槽和晶圆盒夹具的壁槽不具有向外展开的端部或者具有向外展开的端部，向外展开的端部的展开角小于舟桥的壁槽的向外展开的端部的展开角。
在一些实施例中，上述晶圆装载系统还包括多轴机器人，配置成将晶圆盒夹具从装载端口的晶圆盒夹具座移开并且将晶圆盒夹具中的晶舟转移到相关联的烘箱室。
在一些实施例中，上述晶圆装载系统还包括多轴机器人，配置成将晶圆盒夹具从装载端口的晶圆盒夹具座转移到相关联的烘箱室中。
在非限制性说明性实施例中，公开了一种晶圆转移方法，用于将晶圆转移到烘箱室。该方法包括：在烘箱室的装载端口上设置晶圆盒，晶圆盒包含带有半导体晶圆的晶舟；将晶舟推出晶圆盒并且推入设置在装载端口上的晶圆盒夹具中；在推动期间，当晶舟使用舟桥穿过晶圆盒和晶圆盒夹具之间的间隙时，支撑晶舟；将晶圆盒夹具中的晶舟移入烘箱室中。
在一些实施例中，支撑包括：使用舟桥的壁槽引导晶舟通过舟桥。
在一些实施例中，上述方法还包括：使用舟桥的壁槽的向外展开的端部引导晶舟进入舟桥。
上述概述了几个实施例的特征，以便本领域技术人员可以更好地理解本公开的各个方面。本领域技术人员应当理解，他们可以容易地使用本公开作为设计或修改用于实现本文所介绍的实施例的相同目的和/或实现其相同优点的其它过程和结构的基础。本领域技术人员还应当认识到，此类等效结构不背离本发明的精神和范围，并且它们可以在不背离本发明的精神和范围的情况下在本发明中进行各种改变、替换以及改变。

Claims (10)

1.一种晶圆转移方法，用于将晶圆转移到烘箱室，所述晶圆转移方法包括：
在烘箱室的装载端口上设置晶圆盒，所述晶圆盒包含一个或多个带有半导体晶圆的晶舟，其中所述晶舟通过所述晶圆盒的壁槽支撑在所述晶圆盒中；
使用推杆，转移所述一个或多个晶舟离开所述晶圆盒并且进入设置在所述装载端口上的所述晶圆盒夹具中，其中转移的所述一个或多个晶舟通过所述晶圆盒夹具的壁槽支撑在所述晶圆盒夹具中；
在所述转移期间，当所述一个或多个晶舟通过插入在所述晶圆盒和所述晶圆盒夹具之间的舟桥的壁槽穿过所述晶圆盒和所述晶圆盒夹具之间的间隙时，支撑所述一个或多个晶舟；以及
在所述转移和使用机器人后，将所述晶圆盒夹具中的所述一个或多个晶舟移动到所述烘箱室中。
2.根据权利要求1所述的晶圆转移方法，还包括：
在将所述晶圆盒放置在所述烘箱室的所述装载端口上之后并且在所述转移之前，操作马达或气压缸或液压缸以将所述舟桥至少部分地提升到所述装载端口的凹部之外。
3.根据权利要求2所述的晶圆转移方法，还包括：
使用第二推杆，第二次转移所述一个或多个晶舟离开所述晶圆盒夹具并且进入所述晶圆盒中，其中转移的所述一个或多个晶舟通过所述晶圆盒的壁槽支撑在所述晶圆盒中；
在所述第二次转移期间，当所述一个或多个晶舟通过插入在所述晶圆盒和所述晶圆盒夹具之间的所述舟桥的壁槽穿过所述晶圆盒和所述晶圆盒夹具之间的间隙时，支撑所述一个或多个晶舟；以及
从所述烘箱室的装载端口移除所述晶圆盒。
4.根据权利要求1所述的晶圆转移方法，其中：
所述晶圆盒的所述壁槽与所述晶圆盒夹具的相应壁槽垂直对准，并且
所述晶圆盒的所述壁槽与所述舟桥相应的壁槽垂直对准。
5.根据权利要求1所述的晶圆转移方法，其中，所述舟桥的所述壁槽具有向外展开的端部。
6.根据权利要求5所述的晶圆转移方法，其中，所述向外展开的端部具有60度或更小的展开角。
7.根据权利要求5所述的晶圆转移方法，其中，所述晶圆盒的壁槽和所述晶圆盒夹具的所述壁槽不具有向外展开的端部或者具有向外展开的端部，所述向外展开的端部的展开角小于所述舟桥的所述壁槽的所述向外展开的端部的所述展开角。
8.根据权利要求1所述的晶圆转移方法，其中，所述晶圆盒和所述晶圆盒夹具之间的间隙大于或等于0.1mm并且小于或等于20mm。
9.一种晶圆装载系统，用于将储存在相关联的晶圆盒中的晶舟装载到相关联的烘箱室，所述晶圆装载系统包括：
晶圆盒夹具；
装载端口，具有配置成安置所述相关联的晶圆盒的晶圆盒座和配置成安置所述晶圆盒夹具的晶圆盒夹具座；
双向推杆，构造成在安置在所述晶圆盒座中的所述相关联的晶圆盒和安置在所述晶圆盒夹具座中的所述晶圆盒夹具之间推动晶舟；以及
舟桥，设置在所述晶圆盒座和所述晶圆盒夹具座之间的间隙中，并且配置成支撑在安置在所述晶圆盒座中的所述相关联的晶圆盒和安置在所述晶圆盒夹具座中的所述晶圆盒夹具之间推动的晶舟。
10.一种晶圆转移方法，用于将晶圆转移到烘箱室，所述晶圆转移方法包括：
在所述烘箱室的装载端口上设置晶圆盒，所述晶圆盒包含带有半导体晶圆的晶舟；
将所述晶舟推出所述晶圆盒并且推入设置在所述装载端口上的晶圆盒夹具中；
在所述推动期间，当所述晶舟使用舟桥穿过所述晶圆盒和所述晶圆盒夹具之间的间隙时，支撑所述晶舟；以及
将所述晶圆盒夹具中的所述晶舟移入所述烘箱室中。
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