TW201639068A - 半導體工藝設備 - Google Patents

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加納基拉曼卡希克
波奈康提哈利Ｋ
羅莎亞凡利斯君卡洛斯
史瑞尼凡生慕庫德
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應用材料股份有限公司
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    • H02K41/02—Linear motors; Sectional motors
    • H02K41/03—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors
    • H02K41/031—Synchronous motors; Motors moving step by step; Reluctance motors of the permanent magnet type
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Abstract

提供了一種用於處理基材的系統，所述系統包括第一平面電動機、基材載件、第一處理腔室以及第一升降器。第一平面電動機包括沿第一水準方向設置的第一線圈佈置、平行於第一水準方向的頂表面、第一側和第二側。基材載件具有平行於第一水準方向的基材支撐表面。第一處理腔室具有用於接收設置在基材載件上的基材的開口。第一升降器包括第二平面電動機，所述第二平面電動機具有沿第一水準方向設置的第二線圈佈置。第二平面電動機的頂表面平行於第一水準方向。第一升降器配置成用於在第一豎直位置與第二豎直位置之間移動第二平面電動機的頂表面。

Description

半導體工藝設備
本文公開的實施例總體涉及用於傳遞半導體基材的半導體工藝設備。
半導體器件是典型地使用許多工藝腔室而形成在半導體基材上的，其中，每一個工藝腔室用於完成用於形成半導體器件(諸如，記憶體晶圓)的各種步驟(例如，沉積)中的一個或多個步驟。基材傳遞系統典型地用於在工藝腔室中的每一個腔室之間移動基材。工藝腔室以及基材傳遞系統各自可保持在真空下。用於基材傳遞系統的兩種常見的佈置包括群集佈置和直線佈置。
使用群集佈置的基材傳遞系統包括由不同的工藝腔室圍繞的中央區域。中央區域可連接到負載鎖定腔室，以便當供應基材且從基材傳遞系統中移除基材時在基材傳遞系統內維持真空環境。中央區域或傳遞腔室還典型地包括固定的機器人，所述固定的機器人圍繞中心軸旋轉，以便往返於負載鎖定腔室以及在工藝腔室之間移動基材。由於需要機器人在所述機器人的手臂不幹擾機器人所駐留在的中央區域腔室 的壁的情況下旋轉並延伸到工藝腔室中，常規的機器人通常限於每次僅傳遞一個或兩個基材，並且可能導致中央區域的占位面積(footprint)過大。這些類型的常規的機器人也可能是顆粒的來源，這是不期望的。
使用直線佈置的基材傳遞系統典型地包括傳送裝置，所述傳送裝置具有矩形頂表面，並且工藝腔室在傳送裝置的一側或相對的諸側上。傳送裝置可連接到負載鎖定腔室，以便當供應基材並且從基材傳遞系統中移除基材時在基材傳遞系統內維持真空環境。一個或多個機器人可定位在工藝腔室中的每一個工藝腔室附近以在傳送裝置與工藝腔室之間傳遞基材。在這些直線型基材傳遞系統中使用的傳送裝置可能是顆粒生成的源，並且需要定期和有關的維護活動以確保傳送裝置正在正確地執行。此外，傳送裝置可能每次僅在一個方向上移動，這可能限制基材在傳送裝置上的運動，從而降低了產量。
因此，對於具有減少的顆粒生成和占位面積以及增加的產量的改進的基材傳遞系統具有需求。
本公開的實施例總體上提供了用於處理基材的系統。在一個實施例中，所述系統包括第一平面電動機、基材載件、第一處理腔室和第一升降器。第一平面電動機包括沿第一水準方向設置的第一線圈佈置、與第一水準方向平行的頂表面、第一側、第二側、第一端以及第二端。基材載件具有與第一水準方向平行的基材支撐表面，並且基材載件設置在 頂表面上方。第一處理腔室具有設置在第一平面電動機的第一側上的開口，且所述開口配置成用於接收設置在基材載件的基材支撐表面上的基材。第一升降器包括第二平面電動機，所述第二平面電動機具有沿第一水準方向設置的第二線圈佈置。第二平面電動機的頂表面平行於第一水準方向。第一升降器進一步包括第一端和第二端。第一升降器配置成用於在第一豎直位置與第二豎直位置之間移動第二平面電動機的頂表面。當第一升降器處於第一豎直位置時，第一平面電動機的頂表面與第二平面電動機的頂表面基本上共面。
在另一實施例中，提供了一種用於處理基材的系統，所述系統包括第一平面電動機、多個基材載件以及多個工藝站。第一平面電動機包括沿第一水準方向設置的第一線圈佈置以及與第一水準方向平行的頂表面。多個基材載件各自都具有平行於第一水準方向的基材支撐表面。每一個基材載件都配置成用於支撐基材，並且每一個基材載件設置在頂表面上方。多個工藝站圍繞第一平面電動機而設置，並且每一個工藝站都包括工藝腔室和傳遞支撐件。傳遞支撐件包括配置成用於在工藝腔室外部的第一傳遞位置與工藝腔室內部的第二傳遞位置之間移動基材的部分。
在另一實施例中，提供了一種用於處理基材的系統，所述系統包括第一平面電動機、第二平面電動機、基材載件以及多個工藝腔室。第一平面電動機包括跨第一平面設置的第一線圈佈置。第一平面電動機包括第一表面、第一端和第二端。第二平面電動機包括跨第二平面設置的第二線圈佈 置。第二平面電動機包括第二表面、第一端和第二端。第一平面基本上垂直於第二平面。基材載件包括基座和支撐表面。基材載件進一步包括在基座中以第一磁體佈置來設置的第一組多個磁體。第一磁體佈置基本上平行於基材載件的支撐表面來對準。基材載件進一步包括在基座中以第二磁體佈置來設置的第二組多個磁體。第二磁體佈置基本上垂直於第一磁體佈置來對準。所述多個工藝腔室跨第三平面而設置，並且所述第三平面基本上垂直於第一平面。
在另一實施例中，提供了一種用於在基材傳遞系統中移動基材的方法。所述方法包括以下步驟：將基材放置在基材載件的基材支撐表面上；通過調整由第一平面電動機中的線圈生成的磁場，在第一平面電動機的頂表面上方使基材載件懸浮並移動所述基材載件；以及通過調整由第一平面電動機中的線圈生成的磁場，使基材載件的基材支撐表面懸浮並將基材載件的基材支撐表面移動到第一工藝腔室中，其中，所述基材放置在第一工藝腔室中。
在另一實施例中，提供了一種用於在基材傳遞系統中移動基材的方法。所述方法包括以下步驟：(a)通過調整由一個或多個平面電動機中的線圈生成的磁場，在所述一個或多個平面電動機的頂表面上方的環路中使多個基材載件懸浮並移動所述多個基材載件，其中，所述基材設置在第一基材載件的基材支撐表面上；(b)通過將由一個或多個平面電動機中的線圈中的每一個線圈生成的磁場保持為基本上恒定，在環路上的多個傳遞位置處停止多個基材載件達延遲期，每一 個傳遞位置設置成用於將基材從基材載件傳遞到腔室，其中，在不同的傳遞位置處停止每一個基材載件，並且傳遞位置中的至少兩個傳遞位置定位在多個工藝站處，每一個工藝站都包括工藝腔室和傳遞支撐件；(c)當在第一基材載件的目的地工藝站處停止第一基材載件時，使用目的地工藝站的傳遞支撐件將基材從第一基材載件傳遞至目的地工藝站的工藝腔室；以及(d)重複步驟(a)至步驟(c)。
在另一實施例中，提供了一種用於在基材傳遞系統中移動基材的方法。所述方法包括以下步驟：將基材放置在基材載件的基材支撐表面上；通過調整由第一平面電動機中的線圈生成的磁場，在第一平面電動機的第一表面上方使基材載件浮動並移動所述基材載件，所述第一平面電動機具有跨水平面設置的第一線圈佈置；以及通過調整由第二平面電動機中的線圈生成的磁場，使基材載件的基材支撐表面上的基材懸浮，並且將基材載件的基材支撐表面上的基材從第一豎直位置移動到第二豎直位置，所述第二平面電動機具有面向基材載件的第二表面，其中，所述第二平面電動機具有跨豎直平面設置的第二線圈佈置，並且所述基材載件沿從第二表面移位的路徑，從第一豎直位置移動到第二豎直位置。
50‧‧‧基材
75‧‧‧控制器
100‧‧‧基材傳遞系統
110‧‧‧基材載件
111‧‧‧基座
112‧‧‧基材支撐表面
114‧‧‧磁體
115‧‧‧平面電動機
120‧‧‧線圈佈置
120A‧‧‧線圈
121‧‧‧第一距離
125‧‧‧板材件
200‧‧‧基材傳遞系統
201‧‧‧工藝腔室
202‧‧‧工藝腔室
203‧‧‧工藝腔室
204‧‧‧工藝腔室
205‧‧‧工藝腔室
211‧‧‧外殼
215‧‧‧平面電動機
216‧‧‧外邊緣
300‧‧‧基材傳遞系統
301‧‧‧第一工藝腔室佈置
302‧‧‧第二工藝腔室佈置
303‧‧‧工藝腔室
303A‧‧‧工藝腔室對
304‧‧‧外殼
306‧‧‧第一距離
307‧‧‧負載鎖定腔室
308‧‧‧門
309‧‧‧開口
310‧‧‧第一平面電動機
312‧‧‧第一線圈佈置
3121‧‧‧第一線圈
3122‧‧‧第二線圈
3123‧‧‧第三線圈
3124‧‧‧第四線圈
314‧‧‧頂表面
315‧‧‧第一側
316‧‧‧第二側
317‧‧‧第一端
318‧‧‧第二端
320‧‧‧升降器
321‧‧‧第二平面電動機
322‧‧‧第二線圈佈置
3223‧‧‧第三線圈
3224‧‧‧第四線圈
324‧‧‧頂表面
325‧‧‧接地區域
326‧‧‧接地彎曲部
327‧‧‧第一端
328‧‧‧第二端
330‧‧‧第三平面電動機
332‧‧‧第三線圈佈置
334‧‧‧頂表面
337‧‧‧第一端
338‧‧‧第二端
340‧‧‧第二升降器
341‧‧‧第四平面電動機
342‧‧‧第四線圈佈置
344‧‧‧頂表面
347‧‧‧第一端
348‧‧‧第二端
351‧‧‧第一豎直位置
352‧‧‧第二豎直位置
390‧‧‧工廠介面
391‧‧‧內部
400‧‧‧工藝序列
402‧‧‧方塊
404‧‧‧方塊
406‧‧‧方塊
408‧‧‧方塊
410‧‧‧方塊
412‧‧‧方塊
414‧‧‧方塊
416‧‧‧方塊
418‧‧‧方塊
420‧‧‧方塊
422‧‧‧方塊
424‧‧‧方塊
426‧‧‧方塊
500‧‧‧基材傳遞系統
504‧‧‧外殼
505‧‧‧第一水準方向
507‧‧‧負載鎖定腔室
508‧‧‧門
509‧‧‧開口
510‧‧‧第一平面電動機
512‧‧‧第一線圈佈置
514‧‧‧頂表面
520‧‧‧工藝站
530‧‧‧工藝腔室
540‧‧‧傳遞支撐件
541‧‧‧部分
551‧‧‧第一傳遞位置
552‧‧‧第二傳遞位置
553‧‧‧位置
560‧‧‧環路
600‧‧‧工藝序列
602‧‧‧方塊
604‧‧‧方塊
606‧‧‧方塊
608‧‧‧方塊
620‧‧‧工藝序列
622‧‧‧方塊
624‧‧‧方塊
626‧‧‧方塊
628‧‧‧方塊
640‧‧‧工藝序列
642‧‧‧方塊
644‧‧‧方塊
646‧‧‧方塊
648‧‧‧方塊
700‧‧‧基材傳遞系統
710‧‧‧第一平面電動機
712‧‧‧第一線圈佈置
714‧‧‧第一表面
715‧‧‧第一端
716‧‧‧第二端
720‧‧‧第二平面電動機
722‧‧‧第二線圈佈置
724‧‧‧第二表面
725‧‧‧第一端
726‧‧‧第二端
730‧‧‧致動器
750‧‧‧基材載件
751‧‧‧基座
752‧‧‧基材支撐表面
755‧‧‧磁體
756‧‧‧第一磁體佈置
757‧‧‧磁體
758‧‧‧第二磁體佈置
760‧‧‧處理支架
770‧‧‧工藝腔室
778‧‧‧門
779‧‧‧開口
800‧‧‧方法
802‧‧‧方塊
804‧‧‧方塊
806‧‧‧方塊
808‧‧‧方塊
810‧‧‧方塊
812‧‧‧方塊
814‧‧‧方塊
816‧‧‧方塊
因此，為了可詳細地理解本公開的上述特徵的方式，可參考實施例來獲得對上文簡要概述的本公開的更特定描述，所述實施例中的一些實施例在附圖中示出。然而，應注意的是，附圖僅示出本公開的典型實施例，並且因此不將附 圖視為限制本公開的範圍，因為本公開可允許其他同等有效的實施例。
圖1是根據一個實施例的、磁懸浮式基材載件的部分側面剖視圖。
圖2是根據一個實施例的、使用工藝腔室的群集佈置的基材傳遞系統的俯視圖。
圖3A是根據一個實施例的、使用工藝腔室的直線佈置的基材傳遞系統的等距視圖。
圖3B是根據圖3A的實施例的基材傳遞系統的剖面俯視圖。
圖3C是根據圖3A和圖3B中所示的實施例的基材傳遞系統的側面剖視圖。
圖3D是在圖3A至圖3C中所示的實施例中使用的第一平面電動機和第二平面電動機的部分側面剖視圖。
圖4是用於移動基材通過圖3A至圖3C中所示的基材傳遞系統的工藝流程圖。
圖5A是根據一個實施例的基材傳遞系統的俯視圖。
圖5B是根據圖5A的實施例的基材傳遞系統的部分側面剖視圖。
圖6A是用於移動基材通過圖5A至圖5B中所示的基材傳遞系統的工藝流程圖。
圖6B是用於將基材供應至圖5A至圖5B中所示的基材傳遞系統中的工藝腔室的工藝流程圖。
圖6C是用於將基材從圖5A至圖5B中所示的基材傳 遞系統中的工藝腔室中移除的工藝流程圖。
圖7A是根據一個實施例的基材傳遞系統的側視圖。
圖7B是根據圖7A的實施例的基材傳遞系統的側視圖。
圖7C是將與圖7A和圖7B的基材傳遞系統一起使用的基材載件的側面剖視圖。
圖8是用於將基材傳遞至圖7A至圖7C中所示的基材傳遞系統中的工藝腔室中的工藝流程圖。
為了便於理解，在可能的情況下，已使用共同的詞來指定諸圖所共有的完全相同的元件。構想了在一個實施例中公開的元件可有益地用於其他實施例而無需特別陳述。
本公開總體涉及用於在工藝腔室之間傳遞半導體基材的半導體工藝設備。更具體而言，本文公開的實施例涉及用於使用傳送裝置在工藝腔室之間傳遞半導體基材的系統，所述傳送裝置採用一個或多個磁懸浮元件。
使用磁懸浮在工藝腔室之間輸送基材提供了許多優點。首先，磁懸浮實現了具有減小的占位面積的設計，因為在一些實施例中，可移除典型地用於將基材傳遞進和傳遞出工藝腔室的機器人。減小基材傳遞系統的占位面積可減少基材傳遞系統的資本成本以及系統的操作和維護成本，並且減少與工具將在半導體工廠中佔據的占位面積相關聯的成本。
其次，與具有移動部件和真空相容油脂的機械系統相比，當使用磁懸浮裝置來輸送基材時，將生成更少的顆粒 和更少的污染，所述機械系統可能在真空環境中生成顆粒和放氣。例如，中央傳送裝置為了在工藝腔室之間輸送基材的運動可能從傳送裝置相對於所述傳送裝置的支撐元件之間運動中生成顆粒，並且從基材與傳送裝置之間的接觸中生成顆粒。所生成的顆粒和污染可能不利地影響產品品質，並且在一些情況下降低生產良率。
另一方面，使用磁懸浮裝置將使基材載件與基材傳遞系統的其餘部分之間的接觸量最小化。參見圖1，示出了使用磁懸浮的基材傳遞系統100的部分側面剖視圖。基材傳遞系統100包括基材載件110，所述基材載件110具有基座111和基材支撐表面112。基座111包括多個磁體114。在一些配置中，多個磁體114可佈置成使得所述多個磁體形成海爾貝克(Halbach)陣列或其他類似的配置。基材50可放置在基材載件110的基材支撐表面112上。基材載件110可在基材傳遞系統100內的不同的工藝腔室(未示出)之間以及往返於負載鎖定腔室(未示出)輸送基材50，所述負載鎖定腔室用於供應基材以及從基材傳遞系統100中移除基材。基材載件110可由諸如鋁的非磁性材料形成。在基材傳遞系統100的一些配置中，將支撐基材載件110的材料選擇為包括也可承受高處理溫度的材料是有益的。在一個示例中，基材載件110由陶瓷材料(例如，氧化鋁、石英、氧化鋯，等等)製成。在一些情況下，能以導電塗層塗覆基材載件110以解決在基材傳遞系統100內的處理期間的基材載件110中的任何電荷積聚問題，這將在下文中討論。
基材傳遞系統100進一步包括平面電動機115，所述平面電動機115具有設置在板材件125下方的線圈佈置120，所述板材件125諸如包含非磁性材料的板材件，例如，鋁板材件。板材件125將線圈佈置120與基材傳遞系統100的內部體積分開，同時允許由線圈佈置120產生的磁場使用多個磁體114來與基材載件110的位置相互作用並控制基材載件110的位置。至線圈佈置120中的每一個線圈的控制器75和功率連接件(未示出)可用於調整由每一個線圈生成的磁場。在一些實施例中，每一個線圈可與線圈佈置120中的其他線圈分開第一距離121，以便提供對懸浮的基材載件110相對於平面電動機115的運動和取向的一致的控制。在基材載件110的基座111中的多個磁體114可以是永久磁體的陣列或矩陣，所述永久磁體的陣列或矩陣以相對於線圈佈置120的互補的佈置來定位。永久磁體的陣列或矩陣以及線圈佈置120可在XY平面中以互補的取向排成陣列。在一個示例中，線圈佈置120內的多個單獨的線圈120A被纏繞，使得當施加功率至所述線圈時所生成的磁場與由在磁體114中的每一個磁體內發現的永久磁體建立的所生成磁場相互作用。可使用基材載件110中的特定圖案的磁體114來控制基材載件110相對於固定的線圈佈置120的運動和取向。多個單獨的線圈120A可設計成具有在圖1中Z軸方向上的橫截面，所述橫截面為圓形、正方形、矩形、橢圓形或其他形狀。
此外，在一些實施例中，多個感測器可設置在平面電動機115或其他適當位置中以檢測基材傳遞系統100中的基 材載件110的位置。例如，在一個實施例中，多個霍爾效應感測器或磁性編碼器可定位在平面電動機115中的各個位置處以檢測基材載件110的三維位置。感測器可連接到控制器75以將對基材載件110的位置的回饋提供至控制器75。控制器75可使用來自回饋控制環路中的感測器的信號，以便在需要時對提供至不同的單獨的線圈120A的功率位準進行調整，使得可改變或維持基材載件110的位置。
本公開中描述的以下實施例中的許多實施例使用與圖1中所示的那些特徵類似或相同的特徵(諸如，線圈佈置120)以定位基材載件110。這些特徵允許基材載件在與基材傳遞系統的其他部分幾乎不接觸或不接觸的情況下貫穿基材傳遞系統移動，這使顆粒生成最小化。
用於工藝腔室的群集佈置的示例性基材傳遞系統
圖2是根據本公開的一個實施例的工藝腔室201至205的群集佈置的基材傳遞系統200的俯視圖。基材傳遞系統200包括中央平面電動機215，所述中央平面電動機215由工藝腔室201至205圍繞。基材傳遞系統200可進一步包括外殼211，以在操作期間在基材傳遞系統200的內部中包含真空。基材傳遞系統200還包括如上所述的控制器75。
平面電動機215可包括與在基材傳遞系統100中使用的線圈佈置120類似的線圈佈置。此外，在基材傳遞系統100中使用的多個基材載件110可用於基材傳遞系統200中，以將基材50輸送至不同工藝腔室201至205。因此，由在X-Y平面中排成陣列的平面電動機215中的線圈(未示出)生成的磁場可 用於移動並控制基材載件110在基材傳遞系統200中的位置和取向。
平面電動機215中的線圈可用於在X-Y平面內同時移動基材載件110中的每一個基材載件。例如，在一種方法中，控制器75可用於調整由平面電動機215中的線圈生成的磁場，使得基材載件110中的每一個基材載件可沿平面電動機215的外邊緣216移動，並且隨後在工藝腔室201至205中的一個工藝腔室處停止，以便向那個工藝腔室或從那個工藝腔室傳送基材。
在另一方法中，基材載件110中的每一個基材載件能以隨機運動的方式獨立地受控制。例如，一個基材載件110可採用跨平面電動機215的中心的路徑，將基材50從工藝腔室202傳遞至工藝腔室205。同時，另一基材載件110可採用沿平面電動機215的外邊緣216的路徑，將另一基材50從工藝腔室204傳遞至工藝腔室203，而另一基材載件110可在工藝腔室201前方的固定的位置處保持是懸浮的。為了實現對不同的基材載件110的隨機運動控制，可在不同的基材載件110之間維持最小距離，使得控制一個基材載件110的位置的線圈不幹擾對另一基材載件110的控制。例如，控制器75可在基材載件110中的每一個基材載件之間維持最小數量的線圈，諸如，在基材載件110之間的最接近點處的每一個基材載件110之間保持至少一個線圈或兩個線圈，或甚至至少三個線圈、四個或五個線圈。
使用豎直的提升器的示例性基材傳遞系統
圖3A是根據一個實施例的基材傳遞系統300的等距視圖。圖3B是沿圖3A的線3B獲取的基材傳遞系統300的剖面俯視圖。圖3C是沿圖3A的線3C獲取的基材傳遞系統300的側面剖視圖。基材傳遞系統300包括第一平面電動機310、具有第二平面電動機321的第一升降器320、第三平面電動機330、具有第四平面電動機341的第二升降器340、多個工藝腔室303以及如上所述的控制器75。圖3B是當第一升降器320和第二升降器340處於降低的位置(即，Z軸方向上的最低位置)時從第三平面電動機330的下方看的俯視圖。此外，圖3C示出為不具有工藝腔室303，以免使附圖過於混淆。在圖3D中示出一些工藝腔室303中的一些工藝腔室的側視圖。
參見圖3A至圖3C，基材傳遞系統300包括外殼304以在基材傳遞系統300的內部391中包含真空。基材傳遞系統300進一步包括第一平面電動機310，所述第一平面電動機310具有第一側315、第二側316、第一端317以及第二端318。第一平面電動機310包括設置在X-Y平面中的陣列中的第一線圈佈置312。第一平面電動機310的頂表面314平行於X-Y平面。
基材傳遞系統300進一步包括如上所述的基材載件110。儘管在圖3A和圖3B中僅示出一個基材載件110，但是可在基材傳遞系統300中同時使用許多基材載件110。每一個基材載件110配置成用於支撐基材50。基材載件110的基材支撐表面112平行於X-Y平面。可由控制器75和功率連接件(未示出)激勵第一線圈佈置312中的多個單獨的線圈(未示出)以生成磁場，從而在頂表面314上方移動基材載件110並使基材 載件110懸浮。當基材載件110被磁性地懸浮時，基材載件110被設置在頂表面314上方。多個磁體114按相對於第一線圈佈置312互補的方式來定位。如本文中所使用，互補的佈置意味著可利用不同的功率位準選擇性地激勵和去激勵平面電動機的線圈佈置中的線圈，從而在所述平面電動機的頂表面上方使基材載件懸浮並輸送所述基材載件。
在一些實施例中，基材傳遞系統300進一步包括設置在第一平面電動機310的第一側315上的第一工藝腔室佈置301。第二工藝腔室佈置302可設置在第一平面電動機310的第二側316上。第一和第二工藝腔室佈置301、302各自包括多個工藝腔室303。每一個工藝腔室303可包括開口309(見圖3D)，所述開口配置成用於接收設置在基材載件110的基材支撐表面112上的基材50。在處理期間，由門308覆蓋開口309。儘管多個工藝腔室303在圖3B中示出為是相同的，但是每一個工藝腔室可與其他工藝腔室不同。在一些實施例中，基材傳遞系統300可包含多個工藝腔室對303A，每一個工藝腔室對包括兩個工藝腔室303。在一個示例中，工藝腔室對303A各自都是可從加利福尼亞州的聖克拉拉市的應用材料公司獲得的Producer®腔室。也可在基材傳遞系統300中包括一個或多個負載鎖定腔室307，從而允許往返於基材傳遞系統300的內部391傳遞基材50。負載鎖定腔室307可附加地連接到工廠介面390。
在一些處理序列中，也使用不同的基材載件110，以基材50來載入工藝腔室對303A內的相鄰的工藝腔室303，使得 可同時處理兩個基材50。在一個示例中，在工藝腔室對303A中執行的工藝可包括電漿增強化學氣相沉積(PECVD)工藝(例如，PECVD電介質沉積工藝)、蝕刻工藝或其他有用的半導體器件形成工藝。人們將注意到，在處理期間生成電漿，使用靜電夾盤，和/或將使基材偏置的工藝可能在基材50中生成並陷捕大量電荷，隨後，在工藝序列400的基材傳遞步驟期期間，所述基材被傳遞至基材載件110。此外，人們相信，由線圈120在基材載件110內產生的感應場也可能在由電介質材料形成的基材載件110的相對表面上生成固定的電荷(即，在基材載件的一個面上的正電荷以及在相對面上的負電荷)。由於基材載件110因磁懸浮元件的使用而通常將不接觸基材傳遞系統100的任何表面或部件，且由此陷捕的電荷沒有接地路徑，因此基材載件110中被陷捕的電荷將無限期地保持，或者直到所生成的電荷變得足夠大以產生接地電弧，或被陷捕的電荷例如通過基材載件110不期望地撞到壁而變得意外地放電為止。由於在基材載件110中被陷捕的電荷可能不期望地將在基材傳遞系統100內發現的帶電粒子吸引至基材載件110(所述帶電粒子隨後可能被傳遞至基材50)，因此在工藝序列400期間執行的基材傳遞步驟之前或期間使此被陷捕的電荷放電是有益的。在一些實施例中，接地帶、柔性導電線元件或其他導電接地元件可電耦接至系統中的接地表面或至基材載件110的部分，使得所述接地帶、柔性線元件或其他接地元件的相對端可在基材傳遞系統100內的各個點或位置處形成接地路徑。在一個示例中，具有接地彎曲部(flexure)326的接地 區域325(見圖3D)可被包括在升降器320上，所述升降器320可經定位以當基材載件進入或離開升降器320時來接觸基材載件110的表面。也可在基材傳遞系統300中的其他位置處包括接地彎曲部326，所述其他位置諸如，在第二升降器340上或在第一平面電動機310上。此外，基材傳遞系統300可包括用於將電荷從基材載件110中去除的多個接地彎曲部326或其他接地裝置。另外，在本公開中描述的其他基材傳遞系統也可包括諸如接地彎曲部326之類的接地裝置，從而去除在那些基材傳遞系統中使用的基材載件上的電荷。
基材傳遞系統300進一步包括第一升降器320，所述第一升降器320具有定位在所述第一升降器320的頂部的第二平面電動機321。第二平面電動機321具有第一端327和第二端328。第二平面電動機321包括沿X-Y平面設置的第二線圈佈置322。第二平面電動機321的頂表面324平行於X-Y平面。第一升降器320配置成用於在第一豎直位置351(圖3C)與第二豎直位置352(圖3C)之間移動第二平面電動機321的頂表面324。當第一升降器320處於第一豎直位置351時，第一平面電動機310的頂表面314與第二平面電動機321的頂表面324基本上共面。
基材傳遞系統300進一步包括具有第一端337和第二端338的第三平面電動機330。第三平面電動機330包括沿X-Y平面設置的第三線圈佈置332。第三平面電動機330的頂表面334平行於X-Y平面。第一平面電動機310的頂表面314位於第一豎直位置351處，並且第三平面電動機330的頂表面334位於 第二豎直位置352處。在此，第一平面電動機310示出為在第三平面電動機330下方，但是在一些實施例中，第三平面電動機330可設置在第一平面電動機310下方，從而允許基材載件110在第一平面電動機310下方返回到負載鎖定腔室307(+X軸方向)。當第二平面電動機321的頂表面324處於第二豎直位置352時，第三平面電動機330的頂表面334與第二平面電動機321的頂表面324基本上共面。
基材傳遞系統300進一步包括具有第四平面電動機341的第二升降器340。第四平面電動機341具有第一端347和相對的第二端348。第四平面電動機341包括沿X-Y平面設置的第四線圈佈置342。第四平面電動機341的頂表面344平行於X-Y平面。第二升降器340配置成用於在第一豎直位置351與第二豎直位置352之間移動第二升降器340的頂表面344。當第四平面電動機341的頂表面344處於第一豎直位置351時，第一平面電動機310的頂表面314與第四平面電動機341的頂表面344基本上共面。當第四平面電動機341的頂表面344處於第二豎直位置352時，第三平面電動機330的頂表面334與第四平面電動機341的頂表面344基本上共面。
基材載件110中的多個磁體114(圖1)也以相對於第二、第三和第四線圈佈置322、332和342互補的佈置來定位。與上文所討論的類似，線圈佈置322、332和342內的單個的線圈被纏繞，使得當功率施加到所述線圈時所生成的磁場與由磁體114生成的磁場相互作用。
圖3D是在圖3A和圖3B中所示的配置中使用的第一 平面電動機310和第二平面電動機321的部分側面剖視圖。第一線圈佈置312包括第一線圈3121和第二線圈3122，並且第二線圈佈置322包括第三線圈3223，其中，當第一升降器320處於第一豎直位置351時，第二線圈3122和第三線圈3223各自與第一線圈3121相距第一距離306。第一距離306可以是從約0.1英寸至約1.2英寸，諸如，從約0.25英寸至約0.6英寸。使第二線圈3122和第三線圈3223各自與第一線圈3121相距相同的距離允許基材載件110從第一平面電動機310上方到第二平面電動機321上方進行平滑的過渡。第四線圈3224也與第三線圈3223相距第一距離。儘管未示出，但是也可類似地佈置在其他平面電動機330、341中的線圈以確保當基材載件110從第二平面電動機321移動到第三平面電動機330，從第三平面電動機330移動到第四平面電動機341，以及從第四平面電動機341移動到第一平面電動機310時的平滑的過渡。
參見圖3A至圖3C以及圖4，描述了用於移動基材50通過基材傳遞系統300的工藝序列400。儘管結合對圖3A至圖3C的系統的參考描述了所述方法，但是本領域技術人員將理解，配置成以任何循序執行方法步驟的任何基材傳遞系統在本文所公開的實施例的範圍內。工藝序列400可由可控制設備的控制器75來執行，所述設備諸如，供應至平面電動機310、321、330和341中的線圈的電源、升降器320、340、工藝腔室303上的門308，等等。在一些實施例中，在工藝序列400內執行的傳遞工藝(在內部391內執行)在亞大氣壓力(例如，真空)環境中或含有惰性氣體的大氣壓力環境中執行。
在方塊402處，基材50被放置在基材載件110的基材支撐表面112上。當基材載件110定位在第二升降器340的第四平面電動機341上方時，當例如第二升降器定位在第二豎直位置352時，基材50可被放置在基材載件110上。在一個實施例中，在負載鎖定腔室307中的一個負載鎖定腔室中的機器人(未示出)將基材50從負載鎖定腔室307的一個負載鎖定腔室傳遞至基材載件110的基材支撐表面112。如果基材載件110位於第四平面電動機341上方，則基材載件110被懸浮和移動，使得通過調整由第四平面電動機341和第一平面電動機310中的線圈生成的磁場而使所述基材載件110位於第一平面電動機310的頂表面314上方。如本文中所使用，被懸浮和移動是指將基材載件放置或維持在懸浮的狀態，並且隨後移動處於懸浮狀態的基材載件。
在方塊404處，基材載件110被懸浮和移動，使得通過調整由第一平面電動機310中的線圈生成的磁場而使所述基材載件110位於第一平面電動機310的頂表面314上方。
在方塊406處，基材載件110和所述基材載件110上的基材50被懸浮和移動至目的地工藝腔室(第一工藝腔室)以將基材50放置在目的地工藝腔室中。在基材進入目的地工藝腔室之前，所述目的地工藝腔室的門308被打開。工藝腔室的門308配置成用於允許當所述門308被打開時對基材50的傳遞。通過調整由第一平面電動機310中的線圈生成的磁場，基材載件110的基材支撐表面112被移動至目的地工藝腔室中。在一個實施例中，通過使用在目的地工藝腔室內可移動的升舉 銷(未示出)而從基材載件110中移除基材50。
在方塊408處，從目的地工藝腔室中移除基材載件110，並且關閉至目的地工藝腔室的門308。
在方塊410處，對目的地工藝腔室303內的基材50執行工藝，諸如，沉積工藝。
在方塊412處，基材載件110進入目的地工藝腔室，並且諸如通過使用如上所述的升舉銷將基材50放置在基材載件110的基材支撐表面112上。可使用相同的基材載件110或不同的基材載件110。例如，在一個實施例中，可使用定位在第一平面電動機310上方的最接近的空基材載件110。通過調整由第一平面電動機310中的線圈生成的磁場以使基材載件110懸浮並移動基材載件110而將基材載件110和所述基材載件110上的基材50從目的地工藝腔室中移除。
在判定操作414處，控制器75判定是否將在工藝腔室303中的一個工藝腔室中進行對基材50的附加處理。如果將在工藝腔室303中的一個腔室中進行對基材50的附加處理，則以方塊404開始重複如上所述的方塊以允許基材50在下一個目的地工藝腔室中被處理。方塊404至414可重複如所需的許多次。如果沒有附加的處理將在工藝腔室303中的一個腔室中進行，則工藝序列400繼續進行至方塊416。
在方塊416處，通過調整由第一平面電動機310和第二平面電動機321中的線圈生成的磁場，基材載件110和所述基材載件110的基材支撐表面112上的基材50被懸浮，並且從第一平面電動機310的頂表面314上方的位置處被移動至第二 平面電動機321的頂表面324上方的位置處。第二平面電動機321耦接至第一升降器320，並且在方塊416期間，第二平面電動機321的頂表面324處於第一豎直位置351。
在方塊418處，通過使用第一升降器320，第二平面電動機321的頂表面324從第一豎直位置351被移動到第二豎直位置352。
在方塊420處，通過調整由第二平面電動機321和第三平面電動機330中的線圈生成的磁場，基材載件110和所述基材載件110的基材支撐表面112上的基材50被懸浮，並且從第二平面電動機321的頂表面324上方的位置處被移動至第三平面電動機330的頂表面334上方的位置處。在方塊420期間，第三平面電動機330的頂表面334設置在第二豎直位置352處。
在方塊422處，通過調整由第三平面電動機330和第四平面電動機341中的線圈生成的磁場，基材載件110和所述基材載件110的基材支撐表面112上的基材50被懸浮，並且從第三平面電動機330的頂表面334上方的位置處被移動至第四平面電動機341的頂表面344上方的位置處。第四平面電動機341耦接至第二升降器340，並且在方塊422期間，第四平面電動機341的頂表面344位於第二豎直位置352處。
在方塊424處，任選地，通過使用第二升降器340，第四平面電動機341的頂表面344從第二豎直位置352被移動至第一豎直位置351。
在方塊426處，基材50從基材載件110的基材支撐表面112被傳遞至負載鎖定腔室307中的一個負載鎖定腔室。在 一個實施例中，負載鎖定腔室307中的一個負載鎖定腔室中的機器人(未示出)將基材50從基材載件110的基材支撐表面112傳遞至負載鎖定腔室307中的一個負載鎖定腔室。
基材傳遞系統300和工藝序列400允許高效地處理基材50，同時使顆粒生成最小化。在不同的豎直位置處使用兩個平面電動機310和330以及兩個豎直提升器320和340允許基材載件110在一個方向上行進，這使與將在相反的方向上移動的基材載件110之間的任何潛在的幹擾最小化，這將增加產量和傳遞效率。此外，基材傳遞系統300中的基材載件110可在不接觸基材傳遞系統300內的任何表面的情況下，將基材50直接地從負載鎖定腔室307中的一個負載鎖定腔室的移動至工藝腔室303中的一個腔室內部，這使顆粒生成最小化並改善了產品品質和器件良率。缺乏除用於將基材50移動至工藝腔室303中的一個工藝腔室中的第一平面電動機310和基材載件110之外的附加的設備也使得能夠減少基材傳遞系統的占位面積，這允許更多基材在給定的區域內被處理，從而增加了效率。
儘管基材傳遞系統300和工藝序列400被描述為使用多個平面電動機和升降器來移動基材50通過基材傳遞系統，但是其他實施例可包括更少的平面電動機(諸如，僅一個平面電動機)以及更少的升降器(諸如，無升降器)。在此類實施例中，基材載件110可在處理之前在第一方向上將基材50從負載鎖定腔室輸送到工藝腔室中的一個工藝腔室，並且隨後在處理之後，在相反方向上將基材50往回輸送到所述負載鎖 定腔室。即使進一步相對於如上所述的基材傳遞系統300，僅包括一個平面電動機的實施例允許減小基材傳遞系統的占位面積。
此外，儘管本文中討論的基材傳遞系統300和其他基材傳遞系統被描述為使用諸如第一平面電動機310之類的平面電動機，使用多個線圈以產生磁場以移動基材載件110通過相應的基材傳遞系統，但是其他設計是可能的。例如，在一些實施例中，與基材載件110類似的基材載件可磁性地耦合至可移動物體，所述可移動物體位於基材傳遞系統的工藝環境外部的環境中(例如，基材載件所在的真空環境)。傳遞系統和外部環境可通過含有非磁性材料的壁彼此分開，所述壁用於將這兩個區域物理地分開。在一個實施例中，磁車(magnetic cart)可置於外部環境中的軌道中，並且傳送裝置(conveyor)可用於移動所述磁車。由磁車中的線圈(例如，線圈120)生成的磁場可與設置在基材載件中的互補的磁體佈置相互作用以控制基材載件在基材傳遞系統內的位置。在一個實施例中，基材載件可置於對應的軌道上，使得由軌道例如在兩個維度上對準基材載件的運動，並且磁車的運動可導致基材載件在第三個維度(例如，從負載鎖定腔室到工藝腔室)上的運動。儘管基材載件和用於所述基材載件的軌道之間的接觸可能導致相對於使用平面電動機的基材傳遞系統的增加的顆粒生成，但是此類基材傳遞系統的資本成本可能顯著地低於使用平面電動機的基材傳遞系統。此外，使用磁性地耦合至外部的可移動物體的基材載件的基材傳遞系統(諸如，如上 所述的磁車)將導致比使用位於基材載件的環境中的常規的傳遞設備(例如，傳送裝置)的基材傳遞系統顯著更少的顆粒生成。
使用工藝站的示例性基材傳遞系統
圖5A是根據一個實施例的基材傳遞系統500的俯視圖。圖5B是根據圖5A的實施例的基材傳遞系統500的部分剖面側視圖。參見圖5A和圖5B，基材傳遞系統500包括外殼504，用於在基材傳遞系統500的內部包含真空。基材傳遞系統500進一步包括第一平面電動機510，所述第一平面電動機510具有沿第一水準方向505設置的第一線圈佈置512。第一平面電動機510的頂表面514平行於第一水準方向505。儘管僅使用第一平面電動機510來描述系統500，但是在一些實施例中，可以使用多於一個的平面電動機。基材傳遞系統500進一步包括如上所述的控制器75。
基材傳遞系統500進一步包括多個基材載件，所述多個基材載件全部可以是如上所述的基材載件110。每一個基材載件110配置成用於支撐基材50。基材載件110的基材支撐表面112平行於X-Y平面。可由控制器75激勵第一線圈佈置512以生成磁場，從而使基材載件110在頂表面514上方懸浮。當基材載件110被磁性地懸浮時，所述基材載件110設置在頂表面514上方。設置在基材載件110中的每一個基材載件中的多個磁體114以相對於第一線圈佈置512的互補的佈置來定位。
基材傳遞系統500進一步包括圍繞第一平面電動機510設置的多個工藝站520。圖5A中的虛線指示在基材傳遞系 統500內的一個工藝站520的位置。每一個工藝站520都包括工藝腔室530和傳遞支撐件540。每一個工藝腔室530可包括開口509(見圖5B)，所述開口509配置成用於接收設置在傳遞支撐件540上的基材50。在處理期間，開口509由門508覆蓋。傳遞支撐件540包括部分541，所述部分541配置成用於在工藝腔室530外部的第一傳遞位置551與工藝腔室530內部的第二傳遞位置552之間移動基材50。第一傳遞位置551通常定位成使得傳遞支撐件540可從基材載件110拾取基材50，或將基材卸載到基材載件110上，所述基材載件110定位在工藝站520外部。第二傳遞位置552通常定位成使得傳遞支撐件540可從工藝腔室530內的基材支撐元件拾取基材50，或可將基材卸載到工藝腔室530內的基材支撐元件上。當不傳遞基材50時，傳遞支撐件540也可移動到不活動的位置553。在一個實施例中，每一個傳遞支撐件540是在第一傳遞位置551與第二傳遞位置552之間可旋轉的臂。除了旋轉運動之外，基材支撐件540還可在豎直方向(Z軸方向)上移動以輔助往返於基材載件110以及往返於工藝腔室530傳遞基材50。在一個實施例中，部分541包括端受動器(end effector)(未示出)以提升基材50遠離基材載件110。例如，包括終端受動器的部分541可朝基材載件110的基材支撐表面112旋轉，並且隨後可提升包括所述端受動器的部分541的豎直位置以圍繞基材50的邊緣升起基材50，從而將基材50從基材載件110中移除。隨後，可旋轉傳遞支撐件540以將基材50放置到工藝站520的工藝腔室530中。可升高工藝腔室530中的升舉銷(未示出)以將基材50從傳遞支撐 件540中移除。或者，可降低傳遞支撐件540以將基材50放置到工藝腔室530內的支撐件上。
控制器75可配置成用於通過調整由第一佈置512中的線圈生成的磁場而在第一平面電動機510的頂表面514上方移動多個基材載件110。控制器75可進一步配置成用於通過將由第一佈置512中的線圈中的每一個線圈生成的磁場保持為基本上恒定而在多個工藝站520處停止多個基材載件110，並且可在不同的工藝站520處停止每一個基材載件110。控制器75可進一步配置成用於在第一平面電動機510的頂表面514上方的環路560中移動每一個基材載件110，其中，環路560通過每一個工藝站520的第一傳遞位置551。環路560也可通過其他腔室(諸如，負載鎖定腔室507)的傳遞位置。如本文中所使用，環路是指包圍中心區域的路徑，其中，所述路徑可包括或可不包括彎曲部分和/或直線部分。例如，環路可採用常見的形狀，諸如，橢圓的形狀或矩形形狀，或環路可採用不規則的形狀。
參見圖5A、圖5B以及圖6A至圖6C，描述了用於移動基材50通過基材傳遞系統500的工藝序列600、620和640。工藝序列600提供了用於在第一平面電動機510上方(例如，圍繞如上所述的環路560)移動基材載件110的細節。工藝序列620提供了用於將基材50從基材載件110傳遞至工藝腔室530的細節。工藝序列640提供了用於將基材50從工藝腔室530傳遞至基材載件110的細節。儘管結合對圖5A和圖5B的系統的參照來描述工藝序列600、620、640，但是本領域技術人員將理 解，配置成用於以任何順序來執行方法步驟的任何基材傳遞系統在本文所公開的實施例的範圍內。工藝序列600、620和640中的每一個都可由可控制設備的控制器75來執行，所述設備諸如供應至第一平面電動機510中的線圈的電源、傳遞支撐件540、工藝腔室530上的門508，等等。
在方塊602處，控制器75檢查全部清除(all clear)狀態。全部清除狀態可包括各種狀態，諸如，無故障、至工藝腔室530的所有的門508(圖5B)被關閉或在基材傳遞系統500中的各種部件的其他有益的狀態。控制器75也可檢查以查看是否存在移動基材載件110的理由。例如，如果所有的基材載件110都是空的(即，不承載基材50)，並且在每一個工藝站520處存在基材載件110，則移動基材載件110將是不必要的。
在方塊604處，通過調整由第一平面電動機510中的線圈生成的磁場，多個基材載件110被懸浮，並且沿在第一平面電動機510的頂表面514上方的環路560被移動。每一個基材載件110可能或可能不是正在承載基材50。例如，基材50中的一個基材可設置在第一基材載件110的基材支撐表面112上。在一些實施例中，能以協調的方式同時移動基材載件110，其中，所有的基材載件110可同時開始移動，並且可同時到達下一個傳遞位置(例如，工藝站520)。此類協調可延伸至打開和關閉工藝腔室530的門508，以及將基材50傳遞到工藝腔室530中以及傳遞出工藝腔室530。儘管具有基材載件110之間的協調的運動的選項，但是也可使用基材載件110的獨立的運動 。例如，如果在特定的基材載件110內檢測到故障，則可能有益的是，使有故障的基材載件110懸浮，並且將所述有故障的基材載件110從環路560移動至負載鎖定腔室507中的一個負載鎖定腔室，並且獨立地供應另一基材載件110以填充環路560上的空的傳遞位置。作為另一示例，可能有益的是，使不同的基材載件110的運動略微交錯以減少電流中的浪湧，所述電流中的浪湧可能源自為了產生基材載件110的運動而對不同的線圈進行的同時的激勵。
在方塊606處，通過將由第一平面電動機510中的線圈中的每一個線圈生成的磁場保持為基本上恒定，使多個基材載件110各自在環路560上的工藝站520外部的傳遞位置551處的懸浮的位置被停止達延遲期。每一個傳遞位置配置成用於將基材50從基材載件110傳遞至腔室(例如，工藝腔室530或負載鎖定腔室507)。在不同的傳遞位置551處停止每一個基材載件110。傳遞位置中的至少兩個傳遞位置被定位在工藝站520處。例如，可在第一工藝站520處停止第一基材載件110。在一些實施例中，環路560上的所有的傳遞位置都被定位在工藝站520處。在其他實施例中，環路560上的傳遞位置中的至少一些傳遞位置包括其他位置，所述其他位置諸如，用於向負載鎖定腔室507或從負載鎖定腔室507傳遞基材50的位置。在一些實施例中，可能有在每一個傳遞位置處被停止的基材載件110。例如，在一個實施例中，如果存在12個傳遞位置，則可以存在12個基材載件，並且一個基材載件在每一個傳遞位置處被停止。在其他實施例中，可能存在更多或更少的傳 遞位置，以及更多或更少的基材載件110。
在方塊608處，控制器等待在方塊606中開始的延遲期期滿。延遲期允許將在工藝站520中的每一個工藝站處執行的工藝序列620和640的時間，從而允許在基材載件110與不同的工藝站的工藝腔室530之間傳遞基材50。當延遲期期滿後，在控制器等待如上所述的全部清除條件時，工藝序列600從方塊602開始重複。全部清除條件可用於確保最近可能已開始的工藝序列620和640已經完成。
參見圖6B，描述了用於將基材50從基材載件110傳遞至工藝腔室530的工藝序列620。雖然工藝序列600是在系統級別執行的(即，用於基材傳遞系統500的一種方法)，但是工藝序列620是在工藝站級別執行的(即，用於每一個工藝站520的單獨的方法)。
在方塊622處，控制器75檢查用於判定是否將基材50傳遞至給定的工藝站520的工藝腔室530中的條件。首先，控制器75檢查以確保工藝站520處的基材載件110處於被停止的位置。控制器75可通過接收來自基材傳遞系統500內的感測器或來自啟動方塊606的工藝序列600的狀態的資料來檢查基材載件110的被停止的位置，所述方塊606在工藝站520處停止基材載件110。其次，控制器75也檢查工藝站520處的基材載件110是否是滿的(即，承載基材)。第三，控制器75還檢查基材載件110的目的地是否為當前的工藝站520中基材載件110所在的工藝腔室530。第四，控制器檢查以確保工藝站520的工藝腔室530準備好接受基材50。如果所有這四個條件都為真 ，則工藝序列620繼續進行至方塊624。如果這四個條件中的任一條件不為真或相關的故障存在，則工藝序列620保持在方塊622處。控制器75檢查這四個條件的順序並不重要。
在方塊624處，打開工藝腔室530的門508。工藝腔室530的門508配置成用於當被打開時允許對基材50的傳遞。
在方塊626處，使用工藝站520的傳遞支撐件540將基材50從基材載件110傳遞至工藝站520的工藝腔室530。如上所述，傳遞支撐件540可以是可旋轉臂，所述可旋轉臂可將基材50從基材載件110中移除，並且將基材50放置到工藝腔室530中。
在方塊628處，當將傳遞支撐件540從工藝腔室530中移除時，關閉工藝腔室530的門508。在方塊628之後，工藝序列620返回至方塊622以確定何時執行基材50至工藝腔室530中的另一傳遞。
參見圖6C，描述了用於將基材50從工藝腔室530傳遞至基材載件110的工藝序列640。雖然工藝序列600是在系統級別執行的(即，用於基材傳遞系統500的一種方法)，但是工藝序列640是在工藝站級別執行的(即，用於每一個工藝站520的單獨的方法)。
在方塊642處，控制器75檢查用於判定是否將基材50從給定的工藝站520的工藝腔室530傳遞至位於工藝站520處的基材載件110的條件。首先，控制器75檢查以確保工藝站520處的基材載件110處於被停止的位置。控制器75可通過接收來自基材傳遞系統500內的感測器或來自啟動方塊606的工藝序 列600的狀態的資料來檢查基材載件110的被停止的位置，所述方塊606在工藝站520處停止基材載件110。其次，控制器75還檢查工藝站520處的基材載件110是否是空的(即，不承載基材)。第三，控制器檢查以確保工藝站520的工藝腔室530準備好移除基材50(例如，對工藝腔室530中的基材50執行的工藝是完成的)。如果所有這三個條件為真，則工藝序列640繼續進行至方塊644。如果這三個條件中的任一條件不為真或相關的故障存在，則工藝序列640保持在方塊642處。控制器75檢查這四個條件的順序並不重要。
在方塊644處，打開工藝腔室530的門508。工藝腔室530的門配置成用於在被打開時允許對基材50的傳遞。
在方塊646處，使用工藝站520的傳遞支撐件540將基材50從工藝站520的工藝腔室530傳遞至基材載件110。如上所述，傳遞支撐件540可以是可旋轉臂，所述可旋轉臂可將基材50從工藝腔室530中移除，並且將基材50放置到基材載件110上。
在方塊648處，當將傳遞支撐件540從工藝腔室530中移除時，關閉工藝腔室530的門508。在方塊648之後，工藝序列640返回至方塊642以確定何時執行基材50從工藝腔室530至基材載件110的另一傳遞。
基材傳遞系統500和工藝序列600、620和640允許高效地處理基材50。通過將基材載件放置在環路560中的眾多或所有的傳遞位置處，可高效地移動基材50通過基材傳遞系統500，因為每一個基材載件在上述的延遲期之後移動至下一個 傳遞位置。此外，當完成了處理基材時，特定的基材載件110發送至被完成的基材50正在等待的工藝站520通常是不必要的，因為在環路560中可能已有在途中的空的基材載件110。在許多實例中，當基材50完成處理時，將已有在工藝站520處等待的空的基材載件110。例如，在各個時間點處，可能不存在等待被添加到工藝腔室530的基材50。在這些時間點處，每一個基材載件110都是空的，並且空的基材載件可被放置在每一個傳遞位置處。如果在基材載件110上存在至少一個基材50，則基材載件110可在如上所討論的延遲期(參見工藝序列600的方塊606至608)之後移動至下一個傳遞位置。可調整此延遲期以減少在工藝腔室530中的處理完成之後任何一個基材50保持在所述工藝腔室530中的時間量。
使用傳遞支撐件540也能夠減小基材傳遞系統500的占位面積，因為將基材載件110旋轉至工藝腔室530中是不必要的。此外，使用第一平面電動機510而非傳送裝置系統允許減少顆粒生成。
用於豎直佈置的工藝腔室的示例性基材傳遞系統
圖7A是根據一個實施例的基材傳遞系統700的側視圖。圖7B是在基材傳遞系統700中使用的處理支架760的側視圖。參見圖7A和圖7B，基材傳遞系統700包括第一平面電動機710，所述第一平面電動機710具有跨第一平面設置的第一線圈佈置712。第一平面可以是基本上水準的，並且在圖7A中示出為X-Y平面。第一平面電動機710包括第一表面714、第一端715以及相對的第二端716。第一表面714平行於X-Y平面。基 材傳遞系統700還包括如上所述的控制器75。
基材傳遞系統700進一步包括第二平面電動機720，所述第二平面電動機720具有跨第二平面設置的第二線圈佈置722。第二平面可以是如圖7A中所示的Y-Z平面。第二平面電動機720包括第二表面724、第一端725以及相對的第二端726。第一平面可基本上垂直於第二平面。第二平面電動機720的第二端726面向第一平面電動機710的第一表面714。第二平面電動機720的第二端726與第一平面電動機710的第一表面714之間的間隙在約0.2mm與2mm之間。
基材傳遞系統700進一步包括處理支架760，所述處理支架760包括跨第三平面設置的多個工藝腔室770，所述第三平面基本上垂直於第一平面。第三平面可以是基本上豎直的。處理支架760通常包含一組或多組豎直地堆疊的處理腔室770，所述處理腔室770適於對基材50執行工藝(例如，沉積處理、蝕刻處理和熱處理)。工藝腔室770中的每一個工藝腔室包括開口779，所述開口779允許當工藝腔室770上的門778是打開的時，將基材50傳遞進或傳遞出工藝腔室770。儘管僅示出處理支架760，但是在一些實施例中，可在基材傳遞系統700中包括兩個或更多個處理支架。在這些實施例中，附加的處理支架中的一個或多個可設置成使得附加的處理支架中的開口779平行於處理支架760的第三平面(諸如，X-Z平面)。
基材傳遞系統700進一步包括耦接至第二平面電動機720的致動器730。致動器730可操作以改變第二平面電動機720的第二表面724與多個工藝腔室770之間的距離。基材傳遞 系統700進一步包括外殼(未示出)以在基材傳遞系統200的內部中包含真空。
圖7C是基材載件750的剖面側視圖。基材傳遞系統700包括基材載件750，所述基材載件750包括基座751以及用於承載基材50的基材支撐表面752。基座751包括設置在第一磁體佈置756中的第一組多個磁體755。第一磁體佈置756基本上平行於基材支撐表面752而對準。基座751進一步包括設置在第二磁體佈置758中的第二組多個磁體757。第二磁體佈置758基本上垂直於第一磁體佈置756而對準。第二磁體佈置758也可相對於X-Z平面和Y-Z平面以非平面佈置來佈置。在一個示例中，第二磁體佈置758可基本上以U形形狀來形成，所述U形形狀允許圍繞Z軸旋轉基材載件750，並且基材載件750由此在X-Y平面內。在一些配置中，多個磁體755和757可佈置成使得所述多個磁體形成海爾貝克陣列或其他類似的配置。
參見圖7A至圖7C以及圖8，描述了用於將基材50從基材載件750傳遞至工藝腔室770的方法800。儘管結合對圖7A至圖7C的系統的參照描述了方法800，但是本領域技術人員將理解，配置成用於以任何循序執行方法步驟的任何基材傳遞系統在所公開的實施例的範圍內。方法800可由可控制設備的控制器75來執行，所述設備諸如，供應至平面電動機710、720中的線圈的電源、致動器730、工藝腔室770上的門778或基材傳遞系統700內的其他裝置。
在方塊802處，基材50被放置在基材載件750的基材支撐表面752上。當基材50被放置在基材載件750上時，基材 載件750可處於懸浮的位置。在一個示例中，負載鎖定腔室中的機器人(未示出)可用於將基材50放置在基材載件750上。在一些情況下，基材載件750可從另一支撐腔室(未示出)(諸如，負載鎖定裝置)拾取基材。
在方塊804處，在第一平面電動機710的第一表面714上方使基材載件750懸浮並移動基材載件750。第一平面電動機710包括跨如上所述的X-Y平面設置的第一線圈佈置712。通過調整由第一平面電動機710中的線圈生成的磁場來使基材載件750浮動並移動基材載件750。在方塊804期間，基材載件750被移動至將在相距第二平面電動機720的可操作距離之內，這意味著當基材載件750在可操作距離之內時，第二平面電動機720能以可控的方式來移動基材載件750。
在方塊806處，通過調整由第二平面電動機720中的線圈生成的磁場，基材載件750的基材支撐表面752上的基材50從第一豎直位置被移動至第二豎直位置。第二平面電動機包括面向基材載件750的第二表面724。第二平面電動機720具有跨如上所述的豎直平面設置的第二線圈佈置722。基材載件750沿從第二表面724移位的路徑，從第一豎直位置被移動至第二豎直位置。
在方塊808處，任選地，旋轉基材載件750的基材支撐表面752上的基材50遠離第二表面724。如果基材載件750支撐基材50的端部不面向工藝腔室770，則使用此旋轉。如果在第二平面電動機720的第二表面724與工藝腔室770之間存在其他基材載件750，則此旋轉可能是有用的，使得當移動第二 平面電動機720時，不傳遞基材50的基材載件750在下文中所述的方塊812期間不與工藝腔室770碰撞。否則，諸如當在第二平面電動機720的第二表面724與工藝腔室770之間僅存在一個基材載件750時，可省略此旋轉。
在方塊810處，打開工藝腔室770的門778。工藝腔室770的門778配置成用於允許當被打開時對基材50的傳遞。
在方塊812處，通過使用致動器730將第二平面電動機720的第二表面724移動到更接近於第一工藝腔室770，基材載件750的基材支撐表面752上的基材50被移動到指定的工藝腔室770中。來自第二平面電動機720中的線圈的磁場保持基材載件750並將所述基材載件750推向工藝腔室770。例如，通過使用腔室內的升舉銷，可將基材50從基材載件750中移除。
在方塊814處，使用致動器730將第二平面電動機720的第二表面724移離第一工藝腔室770，基材載件750被移離工藝腔室770。來自第二平面電動機720中的線圈的磁場將基材載件750拉離工藝腔室770。
在方塊816處，可關閉至工藝腔室770的門778，從而實現在工藝腔室770中對基材50的處理。
使用具有一組或多組豎直地佈置的工藝腔室770的處理支架760允許在較小的區域中放置大數量的工藝腔室770。通過使用第一和/或第二平面電動機710、720以使基材載件750懸浮，從而將基材50傳遞至工藝腔室770，使基材載件750與基材傳遞系統700中的其他部件之間的接觸最小化，從而減少了顆粒生成。總之，基材傳遞系統700提供了具有低占位面 積和減少的顆粒生成的高效的系統。
雖然前述內容針對本公開的實施例，但是可設計本公開的其他和進一步的實施例而不背離本公開的基本範圍，並且本公開的範圍由所附權利要求書來確定。
50‧‧‧基材
75‧‧‧控制器
110‧‧‧基材載件
300‧‧‧基材傳遞系統
304‧‧‧外殼
310‧‧‧第一平面電動機
312‧‧‧第一線圈佈置
314‧‧‧頂表面
317‧‧‧第一端
318‧‧‧第二端
320‧‧‧升降器
321‧‧‧第二平面電動機
322‧‧‧第二線圈佈置
324‧‧‧頂表面
327‧‧‧第一端
328‧‧‧第二端
330‧‧‧第三平面電動機
332‧‧‧第三線圈佈置
334‧‧‧頂表面
337‧‧‧第一端
338‧‧‧第二端
341‧‧‧第四平面電動機
342‧‧‧第四線圈佈置
344‧‧‧頂表面
347‧‧‧第一端
348‧‧‧第二端
351‧‧‧第一豎直位置
352‧‧‧第二豎直位置
390‧‧‧工廠介面

Claims (17)

  1. 一種用於處理一基材的系統，該系統包含：一第一平面電動機，該第一平面電動機包含沿一第一水準方向設置的一第一線圈佈置、與該第一水準方向平行的一頂表面、一第一側、一第二側、一第一端以及一第二端；一基材載件，該基材載件具有平行於該第一水準方向的一基材支撐表面，其中，該基材載件設置在該第一平面電動機的頂表面上；一第一處理腔室，該第一處理腔室具有設置在該第一平面電動機的第一側上的一開口，其中，該開口配置成用於接收設置在該基材載件的該基材支撐表面上的一基材；以及一第一升降器，該第一升降器包括一第二平面電動機，該第二平面電動機包含沿該第一水準方向設置的一第二線圈佈置、平行於該第一水準方向的一頂表面、一第一端和一第二端，其中，該第一升降器配置成用於在一第一豎直位置與一第二豎直位置之間移動該第二平面電動機的頂表面，並且其中，當該第二平面電動機的頂表面處於該第一豎直位置時，該第一平面電動機的頂表面與該第二平面電動機的頂表面基本上共面。
  2. 如請求項1所述的系統，其特徵在於，進一步包含：一第二處理腔室，該第二處理腔室具有設置在該第一平面電動機的第二側上的一開口，其中，該開口配置成用於接收設置在該基材載件的該基材支撐表面上的一基材。
  3. 如請求項1所述的系統，其特徵在於，該第一線圈佈置包括一第一線圈和一第二線圈，並且該第二線圈佈置包括一第三線圈，其中，當該第一升降器處於該第一豎直位置時，該第二線圈和該第三線圈各自都與該第一線圈相距一第一距離。
  4. 如請求項1所述的系統，其特徵在於，該基材載件進一步包含一基座，該基座包括多個磁體，該多個磁體以相對於該第一線圈佈置互補的佈置來定位。
  5. 如請求項4所述的系統，其特徵在於，進一步包含：一第三平面電動機，該第三平面電動機包含沿該第一水準方向設置的一第三線圈佈置、平行於該第一水準方向的一頂表面、一第一端和一第二端，其中，該第一平面電動機的頂表面位於該第一豎直位置處，並且該第三平面電動機的頂表面位於該第二豎直位置處。
  6. 如請求項4所述的系統，其特徵在於，進一步包含一第二升降器，該第二升降器包括一第四平面電動機，該第四平面電動機包含沿該第一水準方向設置的一第四線圈佈置、平行於該第一水準方向的一頂表面、一第一端和一第二端，其中，該第二升降器配置成用於在該第一豎直位置與該第二豎直位置之間移動該第四平面電動機的頂表面，並且其中，當該 第四平面電動機的頂表面處於該第一豎直位置時，該第一平面電動機的頂表面與該第四平面電動機的頂表面基本上共面。
  7. 如請求項6所述的系統，其特徵在於，當該第一升降器和該第二升降器各自都處於該第二豎直位置時，該第二平面電動機的頂表面以及該第四平面電動機的頂表面與該第三平面電動機的頂表面基本上共面。
  8. 一種用於處理基材的系統，該系統包含：一第一平面電動機，該第一平面電動機包含沿一第一水準方向設置的一第一線圈佈置以及平行於該第一水準方向的頂表面；多個基材載件，每一個基材載件都具有平行於該第一水準方向的一基材支撐表面，其中，每一個基材載件配置成用於支撐一基材，並且每一個基材載件設置在該頂表面上方且包含一基座，該基座包括多個磁體，該多個磁體以相對於該第一線圈佈置一互補的佈置來定位；以及多個工藝站，該多個工藝站圍繞該第一平面電動機而設置，每一個工藝站都包含：一工藝腔室；以及一傳遞支撐件，該傳遞支撐件包括配置成用於在該工藝腔室外部的一第一傳遞位置與該工藝腔室內部的一第二傳遞位置之間移動一基材的部分。
  9. 如請求項8所述的系統，其特徵在於，每一個傳遞支撐件是在該第一傳遞位置與該第二傳遞位置之間一可旋轉的臂。
  10. 如請求項8所述的系統，其特徵在於，進一步包含一控制器，該控制器配置成用於：通過調整由該第一佈置中的線圈生成的磁場，在該第一平面電動機的頂表面上方移動該多個基材載件；以及通過將該第一佈置中的線圈中的每一個線圈生成的磁場保持為基本上恒定，在該多個工藝站處停止該多個基材載件，其中，在一不同的工藝站處停止每一個基材載件。
  11. 如請求項10所述的系統，其特徵在於，該控制器配置成用於在該第一平面電動機的頂表面上方的一環路中移動每一個基材載件，其中，該環路通過每一個工藝站的該第一傳遞位置。
  12. 一種用於在一基材傳遞系統中移動一基材的方法，該方法包含以下步驟：將該基材放置在基材載件的一基材支撐表面上；通過調整由該第一平面電動機中的線圈生成的磁場，在一第一平面電動機的一頂表面上方使該基材載件懸浮並且移動該基材載件；通過調整由該第一平面電動機中的線圈生成的磁場，使 該基材載件的該基材支撐表面懸浮並將該基材載件的該基材支撐表面移動到一第一工藝腔室中，其中，該基材放置在該第一工藝腔室中；通過調整由該第一平面電動機和第二平面電動機中的線圈生成的磁場，使該基材載件的該基材支撐表面上的該基材懸浮，並且將該基材載件的該基材支撐表面上的該基材從該第一平面電動機的頂表面上方的一位置移動到該第二平面電動機的一頂表面上方的一位置，其中，該第二平面電動機耦接至一第一升降器，並且該第二平面電動機的頂表面在一第一豎直位置處；以及通過使用該第一升降器將該第二平面電動機的頂表面從該第一豎直位置移動到一第二豎直位置。
  13. 如請求項12所述的方法，其特徵在於，進一步包含以下步驟：通過調整由該第一平面電動機中的線圈生成的磁場，將該基材載件和該基材載件上的該基材從該第一工藝腔室中移除。
  14. 如請求項12所述的方法，其特徵在於，進一步包含以下步驟：通過調整由該第二平面電動機和該第三平面電動機中的線圈生成的磁場，使該基材載件的該基材支撐表面上的該基材懸浮，並且將該基材載件的該基材支撐表面上的該基材從 該第二平面電動機的頂表面上方的一位置移動到第三平面電動機的頂表面上方的一位置，其中，該第三平面電動機的頂表面設置在該第二豎直位置處。
  15. 一種用於在一基材傳遞系統中移動一基材的方法，該方法包含以下步驟：(a)通過調整由一個或多個平面電動機中的線圈生成的磁場，在該一個或多個平面電動機的一頂表面上方的一環路中使多個基材載件懸浮並且移動該多個基材載件，其中，該基材設置在一第一基材載件的一基材支撐表面上；(b)通過將由該一個或多個平面電動機中的該線圈中的每一個線圈生成的磁場保持為基本上恒定，在該環路上的多個傳遞位置處停止該多個基材載件達延遲期，每一個傳遞位置配置成用於將一基材從一基材載件傳遞到一腔室，其中，在一不同的傳遞位置處停止每一個基材載件，並且該傳遞位置中的至少兩個傳遞位置定位在多個工藝站處，每一個工藝站都包括一工藝腔室和一傳遞支撐件；(c)當在該第一基材載件的一目的地工藝站處停止該第一基材載件時，使用該目的地工藝站的該傳遞支撐件將該基材從該第一基材載件傳遞至該目的地工藝站的該工藝腔室；以及(d)重複步驟(a)至步驟(c)。
  16. 如請求項15所述的方法，其特徵在於，進一步包含以下 步驟：當在具有準備好將從一工藝站的工藝腔室中被去除的、一經處理的基材的該工藝站處停止一空的基材載件時，使用該傳遞支撐件將該經處理的基材從該工藝腔室傳遞至該空的基材載件。
  17. 如請求項16所述的方法，其特徵在於，每一個傳遞支撐件都是一可旋轉的臂。
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