CN1985350A - 加工工具中晶片的处理系统 - Google Patents

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CN1985350A CNA2005800194684A CN200580019468A CN1985350A CN 1985350 A CN1985350 A CN 1985350A CN A2005800194684 A CNA2005800194684 A CN A2005800194684A CN 200580019468 A CN200580019468 A CN 200580019468A CN 1985350 A CN1985350 A CN 1985350A
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Abstract

一种具有成双的带角度的负荷闭锁系统的半导体加工工具，其中穿过每个负荷闭锁室的基板路径具有角度，并通过闸门阀偏向一侧。晶片处理室选择性地连通负荷闭锁室。晶片处理室具有能够进入两个负荷闭锁室中的衬垫的自动装置。闸门阀包括壁中的插入物，将晶片处理室与其中一个负荷闭锁室分离开，和安装在插入物中并突向晶片处理室的衬垫。

Description

加工工具中晶片的处理系统
技术领域
本发明总的来说涉及一种半导体制造技术，更具体地说，涉及一种改进的晶片处理系统。
背景技术
半导体晶片或其它这样的基板通常到达加工工具的输入端，因为在晶片载体中被承载的并来自该输入端的组必须在加工工具的内部工作站之间进行传输。在推进该任务时，晶片处理系统方便了晶片从一个工作站到另一个工作站的传输。在该过程中，晶片必须隔离以防止被污染是非常重要的。晶片表面上污染颗粒的存在可能会导致制造过程中形成缺陷。因此，晶片必须在加工工具的隔离内部腔室之间移动，其移动的方式要使晶片本身的污染以及腔室的交叉污染的可能性达到最小化。
在推进晶片污染最小化时，希望使晶片暴露于污染物的时间最小化。一种使污染最小化的方式就是使用标准化的正面开口统一箱(FOUPs)。
另一种使晶片暴露于周围环境(即，洁净室)最小化的方法就是使用能够接收晶片的整个盒子或FOUP的大容量负荷闭锁室(例如，25个晶片)。但是，大容量负荷闭锁室会产生许多问题，包括需要复杂的升降机构，该升降机构需要具有较大的容积。为了具有升高和降低晶片负荷的空间，这些升降机构要有附加的腔室“净空高度”，以允许单个晶片机器人进入。由于大容量的负荷闭锁腔室的较大内部容积，就需要较长的清洗周期来去除潜在的晶片损伤性物质，如氧气和湿气。在这些清洗周期过程中，在等待清洗完成时，会延迟晶片处理。在使用两个负荷闭锁腔室的系统中，由于对更宽的制造工具的需求，实质上也能够增强了制造工具的覆盖区域(footprint)。此外，升降机构的使用减少了正常工作时间和系统可用性，并且进一步加大了由于移动升降部件而引起的产生颗粒的危险性。
为了有效地在工作站之间传输晶片，晶片处理系统通常使用机械手。在这些机械手的每个端部，端部执行器通常设置成能够在第一工作站进入晶片，升高晶片，传输晶片，进入第二工作站，然后将晶片沉积在第二工作站。
加工半导体晶片的成本，一直是首要考虑的问题，通常使用成本的单位加工量进行评估。另一种成本测算是设备所占单位面积的加工量，其中希望减小所使用装置的覆盖区域。关于上述两个方面，重要的是减少设备的基本费用。另外重要的是能够将市场上易于利用的标准化设备加装到在加工工具中使用的各种特定模块中。因此，非常希望具有能够通过每种测算提高竞争优势的优点。
发明内容
根据本发明的一种方案，提供一种负荷闭锁系统，它包括：具有第一端口和第二端口的第一负荷闭锁室，其中第一轴线垂直于第一端口，第二轴线垂直于第二端口。第一轴和第二轴形成钝角。该负荷闭锁系统还包括具有第三端口和第四端口的第二负荷闭锁室，其中第三轴线垂直于第三端口，第四轴线垂直于第四端口。第三轴线和第四轴线形成钝角。负荷闭锁系统还设有从第一端口到第二端口的第一晶片通道，其中穿过第一和第二端口至少其中之一的第一晶片通道相对于第一和第二端口至少其中之一的侧壁是偏离中心的；和从第三端口到第四端口的第二晶片通道，其中穿过第三和第四端口至少其中之一的第二晶片通道相对于第三和第四端口至少其中之一的侧壁是偏离中心的。
根据本发明的另一种方案，提供一种负荷闭锁系统，它包括：具有彼此形成一定角度的入口闸门阀和出口闸门阀的第一负荷闭锁室；和具有彼此形成一定角度的入口闸门阀和出口闸门阀的第二负荷闭锁室，其中第一负荷闭锁室的闸门阀直接邻近第二负荷闭锁室的闸门阀。
根据本发明的又一种方案，提供一种经此传输半导体基板的负荷闭锁室，它包括：具有左侧壁和右侧壁的入口，具有左侧壁和右侧壁的出口，和从入口到出口穿过负荷闭锁室的通道，基板沿着该通道通过。该通道形成的角度要使穿过入口的该通道和穿过出口的该通道形成钝角，并且该通道相对于入口和出口至少其中之一的左侧壁和右侧壁是偏离中心的。
根据本发明的还一种方案，提供一种用于处理基板的半导体加工工具，它包括：具有自动装置的大气压前端室，和至少一个结合至气压前端室的负荷闭锁室。该负荷闭锁室设有入口和出口，第一轴线垂直于入口，第二轴线垂直于出口。第一轴线和第二轴线形成钝角，穿过入口和出口至少其中之一的基板通道相对于入口和出口至少其中之一的宽度是偏离的。该加工工具还包括具有自动装置的晶片处理室。该晶片处理室结合至负荷闭锁室，而且至少一个基板处理室结合至晶片处理室。
根据本发明的再一种方案，提供一种传输半导体基板的方法。该基板从盒式装载支架通过第一闸门阀传输给负荷闭锁室。然后该基板从负荷闭锁室通过第二闸门阀传输给传输室，其中负荷闭锁室设有基板通道，基板沿着该基板通道从第一闸门阀到达第二闸门阀。穿过闸门阀至少其中之一的基板通道相对于闸门阀的开口宽度是偏离中心的。
根据本发明的另外一种方案，提供一种半导体加工工具。该加工工具包括具有第一自动装置的传输室，传输室能够传输至少一个基板。负荷闭锁室邻接并选择性地连通传输室。使负荷闭锁室分离传输室的壁在其中设有开口，插入物在壁开口中进行准直。闸门阀衬安装到插入物中，并从插入物延伸到传输室中。
附图说明
本发明的这些和其它方面对于本领域的技术人员来说根据下面的描述、所附权利要求和附图将会是显而易见的，这些附图是用于解释本发明的，不是用于限制本发明的，其中：
图1是根据本发明一个优选实施例构成的半导体加工工具的截面的简要顶平面视图。
图2是图1中FOUPs、气压前端室和负荷闭锁室的简要俯视图，示出了机器手进入其中一个负荷闭锁室。
图3A是根据一个优选实施例的负荷闭锁室中的盒式支架的简要俯视图和前透视图，其中未显示FOUP的门。
图3B是根据一个优选实施例的使用具有支撑支架的负荷闭锁室的实施例的简要俯视图和前透视图。
图4是根据本发明一个优选实施例的图1中右负荷闭锁室的俯视图。
图5是根据一个优选实施例的闸门阀密封垫的前透视图。
图6是根据一个优选实施例的有关负荷闭锁室和晶片处理室的闸门阀密封垫的截面侧视图。
图7A是根据一个优选实施例的晶片处理自动装置的贝努里(Bernolli)杆端部执行器的俯视透视图。
图7B是根据一个优选实施例的晶片处理自动装置的贝努里(Bernolli)杆端部执行器的俯视图。
图7C是根据一个优选实施例的晶片处理自动装置的贝努里(Bernolli)杆端部执行器的侧视图。
图8是根据本发明一个优选实施例的制造集成电路的优选方法的加工流程图。
具体实施方式
下面优选实施例和方法的详细描述表示一种对某些具体实施例的描述，有助于理解权利要求。但是，人们可采用许多如权利要求所限定和覆盖的不同实施例和方法实施本发明。
为了解释作用，更具体地说参考附图，本发明体现在附图中通常所示的设备中。应该明白在不脱离本文所公开的基本概念的情况下，对于这些装置就结构和部件的细节来说是可以改变的，对于这些方法的具体步骤和顺序来说是可以改变的。
为了解释作用，更具体地说参考附图，本发明体现在附图中通常所示的设备中。应该明白在不脱离本文所公开的基本概念的情况下，这些装置就结构和部件的细节来说是可以改变的。
参考图1-6解释根据本发明一个优选实施例构成的半导体加工工具5的一个实例。图1是根据本发明一个优选实施例构成的半导体加工工具5的截面的大致顶平面视图。现在参考图1，传输盒，优选FOUP10，可移动地对接装载口14。在如图1所示的优选实施例中，设有两个FOUPs10，分别对接装载口14。
如图3A所示，FOUP10的内部最好是具有单个槽17的盒式支架16。每个槽17能够容设25个晶片20。在一个优选实施例中，盒式支架容设晶片20。每个FOUP10连接第一晶片处理室，优选的是如图1所示的气压前端(AFE)室22。AFE室22被构成成能被更高纯度地净化，但是大致在标准大气压下工作。优选的是，FOUP10通过FOUP门(未显示)也可选择性地与室22相分离。熟练的技术人员将会明白在其它的结构中，AFE可用对洁净室打开的简单平台进行替换。
在AFE室22中，机器手24最好具有端部执行器。该端部执行器包括至少一个基板支架，并能够容设晶片20以便从FOUP10传输给其中一个负荷闭锁室40。机器手24被构造成要能够通过其中一个装载口14进入位于盒式支架16中的晶片20。
在一个实施例中，机器手24的端部执行器是真空桨叶(paddle)，如图2所示。真空口26位于端部执行器上马蹄形截面的基部上，如图2所示。在另一种结构中，端部执行器可能是叉状物、桨叶、边缘手柄、真空或贝努里(Bernolli)杆，在这些其它的结构中，本领域的技术人员来说是显而易见的。
优选的是，机器手24在AFE室22中沿中心线12居中，如图2所示。中心线12在系统的长度方向上停止在半导体加工工具5的中心上，如图1和2所示。机器底部优选地固定在AFE室22中，而且机器手24的端部执行器可沿着轨迹移动以能从FOUPs10传输晶片给负荷闭锁室40，如图1所示。优选的是，机器手24的端部执行器的轨迹为弧形。图2表示机器手24将晶片20加载到右负荷闭锁室40中时其典型的位置。通常，端部执行器在端部上设有支架衬垫28，如图2所示。支架衬垫28的设置要使在端部执行器和晶片20之间具有有限的接触点以防止对晶片20的背侧产生伤害。
如图2所示，机器手24优选的是多接合臂。本领域的技术人员将会明白其它类型的机器手或传输臂可用于代替多接合臂。另一种可选方案是，例如，可使用青蛙腿式的臂。在一种可选择的结构中，机器手24的端部执行器包括贝努里(Bernolli)杆，它根据贝努里原理(将在下面做更加详细的描述)进行操作。
机器手24被构造成允许进入负荷闭锁室40。参考图1，在一个优选实施例中，两个负荷闭锁室40也可邻接AFE室22。负荷闭锁室40优选地以彼此形成一定角度并排布置，如图1所示。每个负荷闭锁室40通过闸门阀或门42能利用机器手24的端部执行器进入。闸门阀42关闭时，它将负荷闭锁室40与AFE室22隔离以防止室之间的交叉污染。在一个优选实施例中，机器手24沿着弧形路径或轨迹移动以能从AFE室22将晶片20传输至闸门阀42，然后是沿着线形路径通过闸门阀42到达负荷闭锁室42，如图1所示。
负荷闭锁室40的定位成用作AFE室22和第二晶片处理室(WHC)44之间的选择性靠近通路，其中闸门阀或门42位于负荷闭锁室40的每个端部上，如图1和4所示。因此，负荷闭锁室40能够有选择地在前端部与AFE室22隔离，AFE室22通常处于大气压下，在后端部与WHC室44隔离。为了方便起见，前端部的闸门阀42可称之为入口，后端部的闸门阀42可称之为出口，但是，实践上应该明白晶片可在两个方向上通过。负荷闭锁室40通过闸门阀42连接并且内部地连通AFE室22和WHC室44，这样能够防止室在关闭时产生室之间的交叉污染。负荷闭锁室40也可与，例如通过负副压吸引机构排空的大气环境气体隔离，负荷闭锁室40例如使用供气机构能够填充有惰性气体，如氮气。
负荷闭锁室40通常用于实现大气压下的AFE室22和通常为真空环境的WHC44之间的晶片传输。即使没有工作压力差，使用负荷闭锁和净化也有助于保持后端处理环境的纯度。还应该明白：在处理气体的加热/冷却机构和/或连接添加到负荷闭锁室上时，负荷闭锁室40能够优选地用作预处理站或后处理站，以此排除对缓冲站的需求，并使加工工具5的覆盖区域尺寸最小化。
图1表示进入负荷闭锁室40中负荷闭锁支架的操作中机器手24的典型相对位置。如图1所示，机器手24优选地沿着弧形通道移动进入负荷闭锁支架。虽然机器手如图1所示进入右负荷闭锁室40的负荷闭锁支架中，但是本领域技术人员将会明白机器手24能够存取任何一个负荷闭锁室40中的晶片20。同样，机器手24优选地沿着弧形通道移动进入左负荷闭锁室40的负荷闭锁支架46。
在一个优选实施例中，包括两个侧梳形件60的负荷闭锁支架46位于每个负荷闭锁室40的内部。参考图3B，负荷闭锁支架46优选地由单个槽19或搁板组成，每个能够容设单个晶片20。在一个优选实施例中，单个槽19被间隔以允许贝努里杆进入，从而传输单个晶片20给槽19，并从槽19传输单个晶片20。优选地是，负荷闭锁支架46设计成保持25个晶片20。此外，虽然FOUP10优选地设计成保持25个晶片的标准FOUP负荷，在其它实施例中，梳形件60可设计成保持超过或不足25个晶片。图3B还表示设计成通过闸门阀42的最小开口允许自动装置进入每个槽19的升降机构47。
虽然在这些优选实施例中，盒式支架和负荷闭锁支架使用槽支撑单个晶片，但是应该明白选择的的实施例使用搁板或其它的合适晶片支撑结构，这些晶片支撑结构能够易于实现晶片之间所需的相对间隔。虽然大气压机器手24的端部执行器被描述为用于固定在负荷闭锁支架46的支撑梳形件之间，并从下面升高单个晶片的桨叶，但是本领域的技术人员将会理解其它类型的执行器，例如边缘手柄和贝努里杆等可与可变的俯仰机构一起使用。
图4表示右负荷闭锁室40的放大俯视图，并表示一个优选实施例中从AFE室22通过负荷闭锁室40到WHC室44的晶片20的传输通道。负荷闭锁室40的后壁连接WHC 44的前端壁。如图1和4所示，负荷闭锁室40通过闸门阀42连通WHC 44。
如图1所示，负荷闭锁室40关于中心线12对称分布，左负荷闭锁室40优选地基本上是右负荷闭锁室40的镜像，其构造类似。因此，右负荷闭锁室40的描述也适用于左负荷闭锁室40。虽然在本发明的一个优选实施例中描述了两个负荷闭锁室40，但是本领域的技术人员将会理解可以使用一个或三个或多个负荷闭锁室。
图4还表示负荷闭锁室40中的负荷闭锁支架46的晶片梳形件60的结构。晶片梳形件60的位置要设置成允许晶片20通过负荷闭锁室40跟踪带有角度或弯曲晶片通道58。优选地是，设有两个晶片梳形件60，一个位于负荷闭锁室40的左侧，一个位于右侧。在一个优选实施例中，晶片梳形件60在25个槽中堆叠分布，并且能够存储25个晶片20。
晶片梳形件60优选地位于与晶片通道58成角度的负荷闭锁室中的点，如图4所示。晶片通道58形成的角度要使晶片20沿着前闸门阀轴55从AFE室20进入负荷闭锁室40，并沿着后闸门阀轴50退出负荷闭锁室40进入WHC室44。如图4所示，两个轴形成合适的钝角θ，其中它们满足半导体加工工具5能够具有所需的总宽度Wt的要求。
如图1所示，左负荷闭锁室40和右负荷闭锁室40彼此是镜像的，相互以一定角度分布，如图1所示。有利地是负荷闭锁室40形成的角度要使它们被AFE室22中的相同机器手24以及WHC44中相同的WHC自动装置56进入。在一个优选实施例中，负荷闭锁室40之间的角度用WHC44和负荷闭锁室40之间的闸门阀42的宽度限定。因此，负荷闭锁室40之间的角度和闸门阀42的宽度限定了半导体加工工具5的总宽度。如上所述，有利的是加工工具5的总宽度最小化。
在一个优选实施例中，角度θ介于15°和30°之间。更具体地说，角度θ介于18°和25°之间。在一个优选实施例中，闸门阀42的宽度介于12英寸和15英寸之间。更具体地说，闸门阀42的宽度介于13英寸和13.5英寸之间。甚至更优选地是，闸门阀的宽度大致为13.2英寸。优选地是工具的总宽度介于30英寸和45英寸之间，更加优选地是介于32英寸和38英寸之间。
在具有宽度为13.2英寸和角度θ大约为22°的闸门阀42的优选实施例中，半导体加工工具5的总宽度小于36英寸。在加工工具5中具有这样宽度的负荷闭锁室40可被构造成结合至模块，例如具有处理12英寸(300mm)晶片的预定宽度的AFE室。
参考图4，一个优选实施例，负荷闭锁室40之间的距离L3利用一些减小半导体加工工具5的总宽度的方法进行减小。例如，闸门阀42能够设置成尽可能地彼此靠近，由此最小化间隙L3。如图4所示，两个负荷闭锁室40的内壁52在闸门阀42附近彼此邻接，以使间隙L3为零或基本上为零。
另一种减小负荷闭锁室40之间角度的方式是通过负荷闭锁室40改变晶片传输通道58。晶片传输通道58布置成要使晶片20通过闸门阀42时偏向闸门阀42开口的一侧。换句话说，晶片20穿过闸门阀42时晶片20的中心比外壁54更接近于内壁52。
闸门阀42开口的中心线50在图4中被标记成使显示出晶片传输通道58相对于负荷闭锁室40的内壁52和外壁54没有位于负荷闭锁室40的中心。如图4所示，晶片通道58在图示的实施例中平行偏离闸门阀42开口的中心线50。如图4所示，内壁52侧上的晶片20/闸门阀42间隙L1小于外壁54侧上的晶片20/闸门阀42间隙L2。在一个优选实施例中，内壁52侧上的晶片20/闸门阀42间隙L1介于0.15英寸和0.35英寸之间。更优选地是，内壁52侧上的晶片20/闸门阀42间隙L1大约为0.25英寸。优选地是，外壁54侧上的晶片20/闸门阀42间隙L2介于0.8英寸和1.2英寸之间。更优选地是，外壁54侧上的晶片20/闸门阀42间隙L2大约为1.06英寸，其是内壁52侧上的间隙的4倍多。间隙L2优选地是至少为间隙L1长度的两倍。
通过向内调节外梳形件，以使晶片通道58从后闸门阀轴50向内偏移，进一步地相对于闸门阀中心线或轴50向内调节晶片通道58，负荷闭锁室40的宽度能被减小以能连接标准化的WHC44，同时仍然使用两个负荷闭锁室40。与此同时，也可以减少加工工具5的覆盖区域。虽然用平行于后闸门阀轴57的晶片通道58进行了说明，但是应该明白通道58和轴57除了偏移外，彼此可形成角度。
因此，所选择的梳形件60的定位和因此而产生的晶片通道58能够安装右负荷闭锁室40和左负荷闭锁室40以使闸门阀42之间的间隙L3最小化，如图3所示。间隙L3越小，负荷闭锁室40的安装就越靠近。最小化的间隙L3对于减小半导体加工工具5的总宽度是非常重要的。减小间隙L3对于将负荷闭锁室40与可用的AFE室20和具有预定宽度的WHC’s44一起固定也是非常重要的。
参考图5和6，在一个实施例中，闸门阀衬垫68用于闸门阀42。图5表示Wobum，MA的VAT有限公司制造的闸门阀衬垫68的正透视图。一个这样的衬垫68优选地设置在每个闸门阀42开口中。
通常，闸门阀位于负荷闭锁室40和WHC之间。使用闸门阀衬垫通常提供一种室之间可易于替换的保护密封表面，该密封表面是由被选择为用于防止颗粒产生于闸门阀打开和关闭的材料形成的，并使用闸门阀衬垫擦去偶然的晶片脱落和破损。但是，在图示的实施例中，闸门阀衬垫68通过闸门阀插入物78定位的方式要能够减小加工工具5的总尺寸。因为闸门阀衬垫68和闸门阀插入物78位于WHC44和其壁的边界中，而不是负荷闭锁室40和WHC44之间，所以加工工具5的总长度减小了，如图6所示，因为WHC44能够直接邻接负荷闭锁室40。同样，使用插入式闸门阀允许加工工具5的总宽度被减小，也是因为间隙L3更能被最小化。
闸门阀衬垫68一侧上的端面76从WHC内部是可见的。在一个优选实施例中，闸门阀衬垫68开口的内部宽度w大致为13.2英寸，高度h大致为2英寸。具有这种尺寸的闸门阀开口允许12英寸(300mm)的晶片20穿过甚至具有该优选实施例的偏移晶片通道的开口。闸门阀衬垫68的外形尺寸优选地宽度大约为14.6英寸，高度大致为3.4英寸。因此，闸门阀衬垫68的厚度t大致为1.4英寸。
图6表示有关负荷闭锁室40和WHC44的闸门阀衬垫68的截面视图。如图6所示，闸门阀衬垫68设置成临近WHC44的壁。如图6所示，设有闸门阀插入物78，用于将闸门阀衬垫68与WHC44壁相连接。图6还表示优选实施例中闸门阀插入物78被密封到闸门阀衬垫68以及WHC44上的密封口82。正如本领域的技术人员所明白：WHC44壁优选地具有容设密封结构的特征。
如图5所示，在一个优选实施例中，插入式闸门阀衬垫68的端面76优选地设有大约16个盲螺纹孔70。螺钉80穿过孔70以能将闸门阀衬垫68与插入物78相连接，如图6所示，插入物78位于WHC44的壁内。优选地还设有销钉定位孔72，每个定位孔都分布在相应的端角，如图5所示。销钉定位孔72用于将闸门阀衬垫68与插入物78准直。
在一个优选实施例中，插入物78设有许多螺纹孔，这些螺纹孔分别构造成成容设螺钉80。插入物78的截面大致为L型，如图6所示，安装在WHC44壁开口中限定的配合台阶中。插入物78优选地是由不锈钢制成。插入物78能够包括与衬垫68形状匹配的单个矩形环，或者能够包括分离的上下部件。
插入物78允许插入式闸门阀68更加容易地固定于WHC44壁上。如图6所示，插入物78位于WHC44壁内。使用插入物78还提供了制造的方便。插入物78能够保持闸门阀衬垫68具有很好的紧密度容限。而且，在闸门阀衬垫68遭受任何损坏的情况下，能够简单地替换闸门阀衬垫68。本领域的技术人员将会明白：在组装过程中，插入物从外部安装在WHC44壁内；同时闸门阀衬垫68优选地从WHC44内进行安装。
下面将详细地描述从FOUP 10将晶片20传输到WHC44的操作过程。图1所示的实施例操作过程优选地从到达AFE室22的装载口14的晶片20的FOUP 10开始。位于AFE室22内部的机器手24优选地通过弧形路径移动端部执行器到装载口14，并使端部执行器的位置接近于包含在FOUP 10中的盒式支架16。然后机器手24从盒式支架16中去除晶片20，并且为了使污染最小化而关闭AFE室22。在一个优选实施例中，卸载后，为了从FOUP 10把所有晶片20到工具5所需的循环次数，机器手24就返回盒式支架16，如上所述。
在晶片20已经从盒式支架16传输给AFE室22后，位于AFE室22和其中一个负荷闭锁室40之间的闸门阀42打开，机器手24将晶片20放置在负荷闭锁支架46上，在此晶片20维持在惰性环境中。优选地是，处理所需的晶片20通过机器手24在负荷闭锁支架46中卸载，而已经处理过的那些晶片优选地在机器手的返程中返回盒式支架16。在一个实施例中，处理过的晶片存储在负荷闭锁室40中，而未处理过的晶片存储在分离的负荷闭锁室40中。机器手24优选地安排成继续在盒式支架16和负荷闭锁支架46之间循环，负荷闭锁室40是充满的。关闭进气阀42，而负荷闭锁室40进行净化和/或抽气至低压。负荷闭锁室40优选地通过抽气口抽空到大致等于WHC44的真空能级。真空的负荷闭锁室40和WHC44壁之间的进入通过打开两个室之间的闸门阀42而实现的，同时负荷闭锁室40和AFE室22之间的闸门阀42仍保持关闭。
参考图1，在负荷闭锁室40后面的是晶片处理室(WHC)44。WHC自动装置56位于WHC44中以能有效地进入负荷闭锁室40和加工室62的内部。对于本领域的技术人员来说是显而易见的，一个以上的加工室62可以邻接WHC44，WHC自动装置56可设置成有效地进入所有单个加工室62的内部。加工室62用于执行晶片的相同处理。另一种可选方案是，对于本领域的技术人员来说是显而易见的，加工室62会分别执行晶片的不同处理。处理过程包括，但不局限于，溅射、化学气相淀积(CVD)、蚀刻、灰化、氧化、离子注入、平版印刷和漫射等。每个加工室62通常包含基座或其它基板支撑，用于支撑在加工室62中处理的晶片20。加工室62通常提供有与真空泵、处理气体注入机构、排气和加热机构的连接。加工过程通常在千分之托到250托的低压加工室62中执行。
在未加工的晶片20通过机器手24装载到负荷闭锁室40中时，负荷闭锁室40和AFE室22之间的闸门阀42就关闭以隔离该室。
WHC自动装置56优选地单独通过打开的闸门阀42从负荷闭锁室40中的负荷闭锁支架46传输未加工的晶片20到通过WHC处理的加工室62。一个以上的晶片未卸载到WHC44中，并且暂时存储在补给站61中，为了提高生产能力，该补给站能够作为冷却站进行加倍。然后处理过的晶片20从加工室62通过WHC自动装置56移动，并返回到负荷闭锁室40中的负荷闭锁支架46。负荷闭锁室40优选地开孔排气，以大致等于负荷闭锁室40和AFE室22之间的压力，即为大气压。然后，如上所述，机器手24优选地从负荷闭锁支架46将晶片20传输返回给盒式支架16。
在一个实施例中，洁净室壁63限定了晶片没有被暴露的“灰色室”环境，同时箱10位于壁63的洁净室，即洁净器的侧壁上。在另一个实施例中，洁净室壁63可放置靠近于加工室62或完全不在制造工具装置中。
在一个优选实施例中，WHC自动装置56的端部执行器是贝努里杆。在另一个实施例中，例如，端部执行器可以是叉状物、桨叶、边缘手柄、真空杆。
设置贝努里杆的优点在于热晶片通常不接触传感器杆，除了可能在位于杆下侧上的一个或多个较小边缘定位器上之外，这样的贝努里杆显示在Goodwin的美国专利No.5,080,549中等，其在此作为参考引用。图7A表示透视图，图7B是顶平面视图，和图7C是优选实施例的贝努里杆90的侧视图。
贝努里杆根据贝努里原理操作；它在杆下侧上通过槽92提供晶片之上的许多相对较高速度的气流量，在晶片上产生压降以使晶片向上拉向杆。惰性气体的喷射在端部执行器和晶片20之间产生低压区。喷流通常在垂直和水平之间形成角度以能产生低压区和产生气垫而防止晶片和杆之间的直接接触。在贝努里杆中使用的典型气体是N2。如图7C所示，贝努里杆90包括底杆脚94，它防止晶片20侧向流动离开杆。杆脚94通常在晶片的底表面之下向下延伸。贝努里杆通常位于加工室62中的晶片保持架(未图示)上面的晶片20的中心上，然后或者降低晶片20在晶片保持架上或者允许晶片20下降。晶片保持架可包括设计成容设晶片20的凹穴或凹槽。晶片保持架的凹穴的上表面可包括允许晶片和晶片保持架之间的气体沿着晶片20的边缘泄漏的槽。这些槽有助于防止晶片相对于晶片保持架水平滑动。
在一个优选实施例中，贝努里杆的宽度基本上等于被传输晶片20的宽度。在一个实施例中，贝努里杆的宽度Wb为12英寸，大致为300.228mm，或者略微大于300mm的晶片。贝努里杆被构造成使它能够在负荷闭锁支架46的梳形件60限定的槽中的晶片上移动，以使贝努里杆从上面拾取晶片20。贝努里杆优选地是由石英制成。
根据一个实施例，WHC自动装置56的端部执行器优选地在笔直的路径上移动，以能通过闸门阀42从任何一个负荷闭锁室40传输晶片20，并传输给WHC44。在一个实施例的操作过程中，贝努里杆拾取负荷闭锁室40中的单个晶片20，并在优选的笔直路径58中从负荷闭锁室40通过闸门阀42传输晶片20，并传输给WHC44，如图1所示。然后WHC自动装置56直接或通过补给站61将晶片20传输到加工室62，用于进行处理。在晶片20经过处理后，然后WHC自动装置56从加工室62中拾取处理过的晶片20，并直接通过WHC 44或经过补给站61返回晶片20，经过闸门阀42传输给负荷闭锁室40。
一种将晶片传输给加工室用于制造集成电路的优选方法如图8的流程图所示，其中包括具有加工工具的前装载口的基板箱的第一装载支架S100。
然后至少一个基板从前端接口通过AFE室中的机器手传输给负荷闭锁室S110。优选地是，多个晶片顺序地传输给负荷闭锁室。负荷闭锁室的前端或入口优选地通过关闭闸门阀进行密封，负荷闭锁室与AFE室中的气压环境气体隔离S120。负荷闭锁室利用真空吸气机构抽成真空和/或使用惰性气体，如氮气通过供气机构进行净化。
然后在负荷闭锁室的后侧或出口侧上的闸门阀打开，以使负荷闭锁室和WHC连通。然后基板从负荷闭锁室通过WHC中的WHC自动装置传输给WHC S130。在闸门阀关闭之前和之后，WHC优选地继续被抽成真空，并使用惰性气体进行净化S140。
然后，在WHC和加工室之间的闸门阀打开后，单个基板通过WHC自动装置传输给加工工具的加工室S150。在闸门阀关闭以使加工室与WHC隔离后，基板就在加工室中进行处理(如，沉积和蚀刻等)。
本发明某些优选实施例的特征在于半导体加工工具的总尺寸能够最小化。能减小负荷闭锁室的宽度以能连接具有预定宽度的AFE室。设计用于将可用的闸门阀衬垫与WHC壁连接的插入物提供了制造的便利性，并且减小了加工工具总长度。
虽然本发明已经在某些优选实施例和例子中进行了公开，但是本领域的技术人员将会明白：如果对本发明进行明显的修改，那么本发明就会超出这些特定公开的实施例而延伸到其它的实施例和/或使用中。因此，可以认为这里公开的本发明的保护范围不应该受到上述具体公开的实施例的限制，而是仅由下面权利要求的合理解释所确定。

Claims (32)

1.一种负荷闭锁系统，它包括：
具有第一端口和第二端口的第一负荷闭锁室，其中第一轴线垂直于第一端口，而第二轴线垂直于第二端口，其中第一轴线和第二轴线形成钝角；
具有第三端口和第四端口的第二负荷闭锁室，其中第三轴线垂直于第三端口，而第四轴线垂直于第四端口，其中第三轴和第四轴形成钝角；
从第一端口到第二端口的第一晶片通道，其中穿过至少第一和第二端口其中之一的第一晶片通道相对于第一和第二端口至少其中之一的侧壁是偏离中心的；和
从第三端口到第四端口的第二晶片通道，其中穿过第三和第四端口至少其中之一的第二晶片通道相对于第三和第四端口至少其中之一的侧壁是偏离中心的。
2.如权利要求1所述的负荷闭锁系统，其中第一负荷闭锁室邻接第二负荷闭锁室。
3.如权利要求2所述的负荷闭锁系统，进一步包括晶片处理室，所述晶片处理室连接第一和第二负荷闭锁室，该晶片处理室具有能够进入第一和第二负荷闭锁室内的基板的自动装置。
4.如权利要求3所述的负荷闭锁系统，其中晶片处理室邻接第一和第二负荷闭锁室。
5.如权利要求3所述的负荷闭锁系统，进一步包括安装在晶片处理室壁上的闸门阀，用于有选择地从第一和第二负荷闭锁室密封晶片处理室。
6.如权利要求5所述的负荷闭锁系统，其中每个闸门阀包括：
至少一个插入物，所述插入物安装在晶片处理室的壁上；和
阀衬垫，所述阀衬垫位于晶片处理室中，并具有选择性的密封口，阀衬垫安装在至少一个插入物上。
7.一种负荷闭锁系统，它包括：
具有彼此形成一定角度的入口闸门阀和出口闸门阀的第一负荷闭锁室；和
具有彼此形成一定角度的入口闸门阀和出口闸门阀的第二负荷闭锁室，其中第一负荷闭锁室的闸门阀直接邻近第二负荷闭锁室的闸门阀。
8.如权利要求7所述的负荷闭锁系统，其中穿过至少一个闸门阀的晶片通道相对于至少一个闸门阀的宽度是偏离中心的。
9.如权利要求7所述的负荷闭锁系统，进一步包括晶片处理室，其中该晶片处理室具有能够通过第一和第二负荷闭锁室二者的出口闸门阀进入基板的自动装置。
10.如权利要求7所述的负荷闭锁系统，其中第一负荷闭锁室具有从入口闸门阀到出口闸门阀的晶片通道，其中穿过入口闸门阀的晶片通道处于沿第一轴线的第一方向上，而且穿过出口闸门阀的晶片通道处于沿第二轴线的第二方向上，其中第一轴线和第二轴线形成钝角。
11.如权利要求7所述的负荷闭锁系统，限定两个负荷闭锁室的宽度介于32英寸和38英寸之间。
12.一种用于传输半导体基板的负荷闭锁室，它包括：
具有左侧壁和右侧壁的入口；
具有左侧壁和右侧壁的出口；和
从入口到出口穿过负荷闭锁室的通道，基板沿着该通道通过，该通道形成的角度要使穿过入口的该通道和穿过出口的该通道形成钝角，其中该通道相对于至少入口和出口的其中之一的左侧壁和右侧壁是偏离中心的。
13.如权利要求12所述的负荷闭锁系统，其中入口和出口有选择地密封以隔离负荷闭锁室。
14.如权利要求12所述的负荷闭锁系统，其中入口和出口分别包括闸门阀。
15.如权利要求12所述的负荷闭锁系统，其中该通道被设置成穿过基板，所述基板具有相对于左、右侧壁其中之一介于0.15英寸和0.35英寸之间的间隙、和相对于左、右侧壁中的另一个介于0.8英寸和1.2英寸之间的间隙。
16.一种用于处理基板的半导体加工工具，它包括：
具有自动装置的大气压前端室；
和至少一个连接大气压前端室的负荷闭锁室，其中至少一个负荷闭锁室设有入口和出口，第一轴垂直于入口，第二轴垂直于出口，其中第一轴和第二轴形成钝角，并且其中穿过入口和出口至少其中之一的基板通道相对于入口和出口至少其中之一的宽度是偏离的；
具有自动装置的晶片处理室，该晶片处理室结合至负荷闭锁室，和
至少一个结合至晶片处理室的基板处理室。
17.如权利要求16所述的半导体加工工具，包括两个负荷闭锁室，其中两个负荷闭锁室彼此并排邻接布置。
18.如权利要求16所述的半导体加工工具，进一步包括有选择地从负荷闭锁室密封晶片处理室的闸门阀，其中该闸门阀安装到晶片处理室的壁上。
19.如权利要求18所述的半导体加工工具，所述晶片处理室直接邻接负荷闭锁室，并包括环绕用于闸门阀开口的衬垫，该衬垫突向晶片处理室。
20.如权利要求19所述的半导体加工工具，其中所述衬垫直接安装到插入物中，固定在壁中的插入物使晶片处理室与负荷闭锁室隔离。
21.一种传输半导体基板的方法，它包括：
从盒式装载支架通过第一闸门阀将基板传输至负荷闭锁室；和
从负荷闭锁室通过第二闸门阀将基板传输至给传输室，其中负荷闭锁室设有基板通道，基板沿着该基板通道从第一闸门阀到达第二闸门阀，其中穿过闸门阀至少其中之一的基板通道相对于闸门阀的开口宽度是偏离中心的。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述基板沿着弧形路径从大气压前端室传输至负荷闭锁室。
23.如权利要求21所述的方法，其中所述基板沿着笔直路径从负荷闭锁室传输至传输室。
24.如权利要求21所述的方法，其中所述基板路径被设置成使该基板路径沿通过第一闸门阀的第一轴线与沿通过第二闸门阀的第二轴线的基板路径形成钝角。
25.一种半导体加工工具，包括：
具有第一自动装置的传输室，所述传输室能够传输至少一个基板；
负荷闭锁室，所述负荷闭锁室邻接并选择性地连通传输室；
壁，所述壁使负荷闭锁室与传输室分离，该壁内设有开口；
插入物，所述插入物在壁开口中进行准直；和
闸门阀衬，所述闸门阀衬安装到插入物中并从插入物延伸到传输室中。
26.如权利要求25所述的半导体加工工具，其中负荷闭锁室具有穿过负荷闭锁室形成角度的基板路径。
27.如权利要求25所述的半导体加工工具，其中所述插入物和衬垫限定了闸门阀开口，并包括入口闸门阀壁和出口闸门阀壁，并具有经此穿过的基板路径，该基板路径偏向内壁和外壁其中之一。
28.如权利要求27所述的半导体加工工具，其中所述基板路径部分是由与负荷闭锁室连通的前端口中的第一自动装置和第二自动装置限定的。
29.如权利要求28所述的半导体加工工具，其中所述基板路径包括位于前端接口和负荷闭锁室之间的第一支脚和位于负荷闭锁室和传输室之间的第二支脚，第一支脚相对于第二支脚形成角度。
30.如权利要求29所述的半导体加工工具，进一步包括与负荷闭锁室邻接和连通传输室的第二负荷闭锁室，该第二负荷闭锁室是负荷闭锁室的镜像。
31.如权利要求25所述的半导体加工工具，其中插入物充满壁。
32.如权利要求25所述的半导体加工工具，其中插入物具有与壁开口中的台阶相匹配的L型截面。
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