TW202214908A - 批量晶圓脫氣室以及對工廠介面和基於真空的主機架的整合 - Google Patents

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Abstract

基板處理系統包括耦合到基於真空的主機的設備前端模塊(EFEM)，EFEM具有多個介面開口。系統進一步包含批量脫氣室，批量脫氣室在多個介面開口中的一介面開口處附接到EFEM。批量脫氣室包括密封到EFEM的介面開口的外殼。在外殼內放置匣，匣被配置為保持多個基板。附接到外殼的反應器室用於接收匣並對多個基板執行主動脫氣處理。主動脫氣處理從多個基板的表面去除濕氣和污染物。排氣管線附接到反應器室以為濕氣和污染物提供出口。

Description

批量晶圓脫氣室以及對工廠介面和基於真空的主機架的整合
本案涉及電子裝置製造，更具體地涉及設備前端模塊(EFEM)的批量晶圓脫氣室，以及將其整合到基於真空的主機中。
半導體部件製造中的基板處理是在多個處理工具中進行的，其中基板在基板載具（例如前開式晶圓移送盒（FOUP））中在處理工具之間移動。FOUP可以對接到EFEM的前壁，EFEM包括裝載/卸載機器人，機器人可操作以在各自的基板載具和與EFEM的與前壁相對的後壁耦合的一個或多個目的地（例如加載鎖或處理室）之間移送基板。基板處理系統（例如包括這些多個處理工具所附接的基於真空的主機）努力具有較低的污染位準、較高的真空位準和更好的生產率，以滿足許多沉積處理的容差和高產量。
在一些具體實施例中，提供了一種基板處理系統。基板處理系統可包括耦合到基於真空的主機的設備前端模塊(EFEM)，EFEM具有多個介面開口。批量脫氣室可以在多個介面開口中的一介面開口處附接到EFEM。批量脫氣室可包括密封到EFEM的介面開口的外殼。在外殼內可放置匣，匣被配置為保持多個基板。可將反應器室附接到外殼，匣可被插入反應器室，反應器室對多個基板執行主動脫氣處理。主動脫氣處理從多個基板的表面去除濕氣和污染物。排氣管線可附接到反應器室以為濕氣和污染物提供出口。在一個具體實施例中，EFEM是惰性EFEM。
在一些具體實施例中，提供了一種處理基板的方法。方法可包含：將多個基板從前開式晶圓移送盒（FOUP）移送到批量脫氣室的匣，批量脫氣室附接到設備前端模塊（EFEM）或位於EFEM和基板處理系統的基於真空的主機之間。方法可進一步包含：將包括批量脫氣室的匣的匣提昇機從外殼提升到批量脫氣室的反應器室中。方法可進一步包含：藉由反應器室對多個基板執行主動脫氣處理，其中主動脫氣處理從多個基板的表面去除濕氣和污染物以產生脫氣基板。方法可進一步包含：從反應器室藉由排氣管線排出濕氣和污染物。方法可進一步包含：將具有匣的匣提昇機降低到脫氣室的外殼中。
在一些具體實施例中，提供批量脫氣室。外殼可密封到設備前端模塊(EFEM)的介面開口和基板處理系統的基於真空的主機上的小面兩者。批量脫氣室還可包括附接到外殼的反應器室，匣可插入到反應器室中。匣用於保持多個基板，且反應器室用於對多個基板進行主動脫氣處理。主動脫氣處理從多個基板的表面去除濕氣和污染物。批量脫氣室可進一步包含匣提昇機，匣提昇機定位在外殼內並且適於將匣從外殼移動到反應器室中以進行處理，並且在處理之後將匣回送到外殼。批量脫氣室可進一步包含排氣管線，排氣管線附接到反應器室以為濕氣和污染物提供出口。
根據本揭示內容的這些和其他具體實施例，提供了許多其他態樣和特徵。根據以下所述實施方式、申請專利範圍和附圖，將可更加瞭解本揭示內容的具體實施例的其他特徵和態樣。
在各種具體實施例中，本揭示內容描述了一種基板處理系統，與現有的基板處理系統相比，此系統實現了更低的污染位準、更高的真空位準和更好的生產率，以便滿足沉積處理的容差和產出良率。當基板透過大氣工廠介面 (FI) 並且在附接到基於真空的主機的緩衝室的小面的脫氣室中對受污染的基板進行脫氣時，這些結果很難實現。當受污染的基板在進行脫氣之前通過加載鎖和脫氣室之間時，緩衝室中的壓力會顯著升高。當基板脫氣時，此緩衝壓力略微恢復，但當脫氣室打開並將基板從脫氣室中取出時，由於殘留的污染物而再次升高。較高的壓力導致顯著的延遲，因為緩衝室等待直到壓力達到可接受的沉積移送壓力以將基板移送到附接到緩衝室或移送室的沉積室中。在處理過程中，殘留的污染物還會導致基板表面出現缺陷。
為了解決這些和其他缺陷，在本揭示內容的具體實施例中在設備前端模塊(EFEM)處附接批量脫氣室，EFEM也被稱為工廠介面(FI)。在一些具體實施例中，批量脫氣室對多個基板（例如25和75個基板之間）執行主動脫氣處理，以從多個基板的表面去除濕氣和污染物。主動脫氣處理可以是例如基於電漿的處理或加熱的惰性氣體處理中的至少一種。一旦脫氣，FI機器人可將脫氣後的基板從脫氣室通過FI移送到加載鎖，然後再將基板移送到諸如沉積室的處理室（例如，經由移送室中的真空機器人）。
在附加或替代具體實施例中，為了保護基板在藉由EFEM傳輸時免受污染/腐蝕，EFEM內的環境可以被控制為惰性。可以控制EFEM，例如藉由在其中注入適量的非反應性或惰性氣體（例如N 2）以置換氧氣並降低濕氣含量。這種包括惰性環境的惰性EFEM保護脫氣後的基板免受進一步污染物或濕氣的影響。在具體實施例中，EFEM包括用於偵測EFEM中的濕氣、壓力、溫度和/或氧氣位準的感測器。藉由控制一個或多個閥，可以基於偵測到的濕氣、壓力、溫度和/或氧氣位準來調節流入EFEM的惰性氣體的量。此外，EFEM可包括排氣管道。排氣管道可包括用於濕氣、顆粒等的過濾器。排氣管道可包括再循環管道，再循環管道連接回到入口管道，惰性氣體供應藉由入口管道將惰性氣體輸送到EFEM中。經由排氣管道從 EFEM 排出的惰性氣體可以被過濾並再循環回EFEM。
在所描述的具體實施例中，EFEM中的FI機器人從一個或多個基板載具移送基板，基板載具對接至其前壁上的裝載端口（例如，對接至配置在EFEM主體的前壁上的裝載端口）。位於至少部分由EFEM主體形成的EFEM室中的FI機器人的端效器將基板移送到脫氣室以進行脫氣，如將更詳細地解釋的。一旦脫氣，FI機器人將脫氣後的基板移送到一個或多個加載鎖，以由緩衝室或移送室內的機器人取回。一個或多個加載鎖可以耦接在EFEM的另一表面（例如，EFEM後表面）上以用於移送到包含移送室、緩衝室和/或通過室的主機中。移送室可以連接到多個處理室。
以這種方式，脫氣後的基板通過加載鎖並進入一個或多個處理室進行處理，而無需在附接到基於真空的主機的脫氣室中進一步脫氣（例如，沒有耦接到移送室或緩衝器的脫氣室）。這種從工廠介面處的脫氣開始的處理順序可能涉及許多好處，包括保持緩衝室和/或主機的移送室內的壓力（例如，真空）。這是因為無需排出主機內攜帶污染物的氣體。在跳過移送到緩衝室或移送室和移送到處理室之間的脫氣步驟中，還存在更有效地將基板移動到主機的移送室中。此外，藉由在緩衝室和/或移送室內保持更恆定的壓力位準，使基板的移送更加有效，這減少了與調節室內壓力相關的任何等待時間。
此外，習知的脫氣室處理單個基板並且使用主機的小面耦合到主機的緩衝室和/或移送室。在本文所述的具體實施例中，作為進一步的優點，先前附接脫氣室的主機上的小面被釋放而可用於其他用途，包括但不限於另一個沉積室，例如電漿晶圓沉積（PVD）或化學晶圓沉積 (CVD) 室。其他優點包括防止主機的室和/或連接到主機的室（例如移送室、處理室和/或緩衝室）之間的交叉污染，並減少處理室、緩衝室、通過室和/或移送室之間的主機內去污染處理的負荷。
圖1圖示了根據具體實施例的具有EFEM 114（在此也稱為工廠介面(FI)）的基板處理系統100的示意性俯視圖，EFEM 114包括耦合到EFEM主體的側壁的批量脫氣室120。基板處理系統100可以包括主機101（例如基於真空的主機），主機壁限定緩衝室102和移送室104。在具體實施例中，緩衝室102可以是一種移送室。緩衝機器人103可以至少部分地容納在緩衝室102內。緩衝機器人103可以被配置為經由緩衝機器人103的機械臂的操作，將基板放置到各個目的地以及從各個目的地提取基板。移送機器人105可以至少部分地容納在移送室104內。移送機器人105可以被配置為經由移送機器人105的機器人臂的操作，將基板放置到各個目的地以及從各個目的地提取基板。本文所述基板，是指用於製造電子裝置或電路組件的製品，例如半導體晶圓、含矽晶圓、圖案化或未圖案化晶圓、玻璃板等。
在揭示的具體實施例中，緩衝室102經由一個或多個（例如，兩個）通過室112C、112D耦接到移送室104。在具體實施例中，通過室112C、112D類似於加載鎖定室112A、112B。例如，通過室112C、112D可以包括用於緩衝機器人103和/或移送機器人105拾取和放置基板的站。通過室112C、112D可包括或可不包括使通過室112C、112D能夠與移送室104和/或緩衝室102密封的狹縫閥。在具體實施例中，通過室112C、112D用作冷卻站。
可以藉由控制器106對驅動組件（未示出）送出適當的指令以控制緩衝機器人103和移送機器人105的各種機械臂部件的運動，驅動組件包含複數個驅動馬達。來自控制器106的信號可以引起緩衝機器人103和移送機器人105的各種機械臂的運動。可以藉由諸如位置編碼器之類的各種感測器，為一個或多個機械臂提供合適的反饋機構。
控制器106可以控制移送機器人105、緩衝機器人103、FI機器人117、批量脫氣室120和/或進一步控制基板處理系統的操作。控制器106可以控制基板119在基板處理系統中和通過基板處理系統的處理和移送。控制器106可以是例如電腦和/或可以包括微處理器或其他合適的CPU（中央處理單元）、用於存儲控制電子裝置製造系統的軟體例程的記憶體、輸入/輸出周邊設備和支援電路，例如電源、時脈電路、快取記憶體等等。控制器106可以被編程，以例如透過附接到主機101的每個處理室和/或藉由批量脫氣室120循序處理一個或多個基板。在其他具體實施例中，控制器106可以被編程以透過處理室和/或批量脫氣室120以任何順序處理基板。在其他具體實施例中，控制器106可以被編程為跳過和/或重複一個或多個處理室和/或批量脫氣室120中的一個或多個基板的處理。控制器106可替代地被編程為以任何合適的方式在基板處理系統中處理一個或多個基板。
移送機器人105和緩衝機器人103可各自包括可繞肩軸旋轉的一個或多個機械臂，機械臂可分別大致位於移送室和緩衝室的中心。移送機器人105和緩衝機器人103可以各自包括基座（未示出），基座被配置為附接到分別形成移送室104和緩衝室102的下部的室壁（例如，室底）。然而，在一些具體實施例中，緩衝機器人103和/或移送機器人105可以附接到頂板。可以使用其他類型的處理室定向（例如徑向定向的處理室），以及其他類型的移送機器人（例如選擇性合規性鉸接機械臂（SCARA）機器人）。如圖所示，單個處理室連接到每個小面。然而，在一些具體實施例中，多個處理室耦合到單個小面。
所描繪的具體實施例中的緩衝室102和移送室104中的每一個在形狀上可以是大致正方形、矩形、六邊形、八邊形或圓形並且可以包括複數個小面。緩衝機器人103和移送機器人105可以擅長從移送機器人103可存取的處理室或其他室移送和/或收回基板119。
在圖示的具體實施例中，主機101包括緩衝室102和移送室104，每個都具有具有八個小面的徑向設計。緩衝室102和移送室104藉由它們各自的兩個小面連接在一起。在其他具體實施例中，主機可以具有其他配置。例如，移送室104和緩衝室102可具有具有更多或更少小面的其他配置。小面可以都具有相同的尺寸（例如，相同的寬度和/或長度），或者不同的小面可以具有不同的尺寸。此外，緩衝室102可具有與移送室104不同數量的小面。在一個具體實施例中，主機101包括連接到加載鎖定室112A、112B的單個移送室，並且省略了緩衝室104和通過室112C、112D。單個移送室可以是具有五個、六個、七個、八個或更多個小面的徑向移送室。替代地，單個移送室可以包括四個小面，並且可以具有正方形或矩形形狀。
緩衝機器人103的目的地可以是一個或多個處理室，例如第一處理室108A、第二處理室108B、第三處理室108C和第四處理室108D。此外，緩衝機器人103可以將基板放置在通過室112C、112D中並且從通過室112C、112D取回基板。在包括脫氣室的習知配置中，第一處理室108A和第四處理室108D可以是脫氣室。然而，在所揭示的具體實施例中處理室改為連接到通常會連接到脫氣室的那些小面，因為批量脫氣室120定位在工廠介面處。在一些具體實施例中，配接器位於小面與處理室108A和108D之間，以使得緩衝室102能夠與全尺寸的處理室介接。在此配置中，基板處理系統100可包括數量增加的處理室，因此與使用連接到批量處理室和/或移送室的習知脫氣室的基板處理系統相比，可進行更多的處理步驟。
為了在一個或多個另外的處理室中處理基板，例如第五處理室108E、第六處理室108F、第七處理室108G、第八處理室108H和第九處理室108I，緩衝機器人103可以將基板放置在通過室112C、112D中。移送機器人105然後可以從通過室112C、112D取回基板，並將基板放置在第五處理室108E、第六處理室108F、第七處理室108G、第八處理室108H和/或第九處理室108I中的任一個中。
基板處理系統100還可以包括第一加載鎖定室112A和第二加載鎖定室112B，但是可以設想額外的加載鎖定室。加載鎖定室112A、112B可以是單晶圓加載鎖定(SWLL)室、多晶圓室、批量加載鎖定室或它們的組合。例如，某些加載鎖，例如第一加載鎖112A，可用於基板119流入緩衝室102，而其他加載鎖室，例如第二加載鎖室112B，可用於移動基板出緩衝室102。類似地，通過室112C可用於使基板119流入移送室104，而通過室112D可用於將基板移出移送室104並返回緩衝室102。
各種處理室108A-108I可經配置且可操作以對基板119進行任何適當的處理，例如電漿氣相沉積（PVD）或化學氣相沉積（CVD）、蝕刻、退火、預清潔、金屬或金屬氧化物的去除等等。可以在其中所包含的基板119上執行其他沉積、去除或清潔處理。
基板119可以從設備前端模塊(EFEM)114被接收到緩衝室102中，並且還離開緩衝室102，藉由耦合到EFEM 114的表面（例如後壁）的第一和第二加載鎖定室112A和112B到達EFEM 114。EFEM 114可以是具有設備前端模塊主體的任何外殼，具有形成EFEM室114C的室壁（例如前壁114F、後壁114R、側壁114S和上壁（頂板）和下壁（底板）（未標記））。側壁114S之一可以包括介面開口114D，可以透過介面開口114D進入EFEM室114C。
在各種具體實施例中，批量脫氣室120在介面開口114D處附接到EFEM 114（例如，附接到側壁114S之一）。批量脫氣室120可替代地位於EFEM 114和基於真空的主機（例如主機101）之間。在這樣的具體實施例中，批量脫氣室120還可以被配置為執行加載鎖定室的功能。例如，批量脫氣室可以包括在批量脫氣室和EFEM 114之間的第一狹縫閥組件，並且可以包括在批量脫氣室和主機101之間的第二狹縫閥組件。批量脫氣室120的相應介面開口可包括密封件122，以便在一些具體實施例中允許在批量脫氣室120和EFEM 114之間形成真空密封。密封件122可以是任何合適的密封件，例如O形環密封件、矩形密封件或墊圈密封件、球狀密封件等。密封件122的材料可以是丙烯二烯單體、含氟彈性體等。
在各種具體實施例中，批量脫氣室120還包括匣124及反應器室126，匣124可容納多個基板119（例如，在具體實施例中多達25個和多達75個基板之間），反應器室126中可插入匣124。反應器室126可以與EFEM 114環境和脫氣室外殼（如將說明的）分開密封以用於對基板119脫氣，例如，使用基於電漿的脫氣或用於脫氣的加熱惰性氣體。批量脫氣室120還可包括排氣處理設備150和風扇152以將濕氣和污染物拉出和排出批量脫氣室120。將參照圖3A-3B和圖4A-4B詳細討論批量脫氣室120。
在附加或替代具體實施例中，一個或多個加載端口115（例如，附加介面開口）設置在EFEM主體114B的表面（例如前壁114F）上，並且可以被配置為接收一個或多個基板載具116（例如FOUP）。示出了三個基板載具116，但可將更多或更少數目的基板載具116與EFEM 114對接。在替代具體實施例中，批量脫氣室120附接在這些FOUP位置之一處或在所示批量脫氣室120的相對側，所有這些都以虛線示出。
EFEM 114還可包括在EFEM 114的EFEM腔室114C內的合適的加載/卸載機器人117（例如FI機器人）。裝載/卸載機器人117可以包括端效器，並且可以被配置和操作以在基板載具116的門被打開時（例如藉由開門機構（未示出）），從基板載具116中取出基板119並且將基板119供給到批量脫氣載體120的匣124中。裝載/卸載機器人117可以進一步被配置和操作以在匣124下降到已經脫氣的反應器室126之外時，從匣124中取出基板119、通過EFEM室114C、並進入一個或多個第一和第二加載鎖定室112A、112B。
此外，裝載/卸載機器人117可以被配置和操作以從第一和第二裝載鎖定室112A、112B中的一個或兩個中取出基板119，並且將基板119供給到基板載具116中的一個或多個中。在一些具體實施例中，側存儲艙(SSP)連接到EFEM 114，並且在已經被處理之後，例如在處理室108A-108I中的一個或多個中處理基板119之後，可以將處理過的基板放置在SSP中。
另外參照圖1，EFEM室114C還可包括環境控制系統118，環境控制系統118向EFEM室114C提供環境受控的氣氛。特定而言，環境控制系統118耦合到EFEM 114並且可操作以監測和/或控制EFEM室114C內的環境條件。在一些具體實施例中，並且在某些時間，例如在基板119的脫氣期間，EFEM室114C可以在其中接收非反應性（例如惰性）氣體。非反應性氣體可以是惰性氣體，例如氬氣（Ar）、氮氣（N 2）、氦氣（He）等，並且可以由惰性氣體供應源118S提供。可選地或附加地，例如，插入氣體供應源118S可以包括在室溫(RT)下具有小於5％相對濕度(RH)的潔淨乾燥空氣。
在具體實施例中，EFEM 114包括一個或多個感測器128，用於偵測EFEM 114中的濕氣、壓力、溫度和/或氧氣位準。可基於偵測到的濕氣、壓力、溫度和/或氧氣位準，藉由控制一個或多個閥來調節由環境控制系統118流入EFEM 114的惰性氣體的量。此外，EFEM 114可以包括排氣管道（未示出）。排氣管道可包括用於濕氣、顆粒等的過濾器。排氣管道可包括再循環管道，再循環管道連接回入口管道，惰性氣體供應源118S藉由入口管道將惰性氣體輸送到EFEM 114中。經由排氣管道從EFEM 114排出的惰性氣體可以被過濾並再循環回到 EFEM 114。
惰性氣體供應源118S可以透過控制閥118V連接到EFEM 114的上氣室。以此方式，非反應性氣體（或淨化氣體）流可透過一個或多個過濾器從上氣室流至EFEM室114C，過濾器可為化學過濾器、顆粒過濾器或兩者兼備。在一個或多個具體實施例中，非反應性氣體也流過批量脫氣室120，如將詳細討論的，使得存儲在批量脫氣室120中的基板119暴露於非反應性環境。在一些具體實施例中，非反應性（或惰性）氣體對基板119進行脫氣。
在一些具體實施例中，如果批量脫氣室120附接到大氣EFEM並且因此EFEM 114不是惰性的和/或不包含如上所述的環境受控的氣氛，則在進一步處理之前基板可以先被發送通過清潔室（例如處理室108A-108D之一）以進行預清潔。在一些具體實施例中，除了藉由批量脫氣室120處理基板之外，還可以執行此預清潔。使用清潔室執行的預清潔可以是退火預控制 (APC) 或電漿反應預清潔 (RPC) 中的一種。APC預清潔可以使用化學物質和溫度來執行昇華處理，而RPC可以是RF電漿清潔處理。與晶圓的完全脫氣相比，在這種情況下執行的預清潔是一個簡單、快速的步驟。因此，即使批量脫氣室120附接到大氣EFEM並且在將基板119送上以進行沉積處理之前執行預清潔，也存在處理效率增益，並降低了壓力變化和主機101的腔室內交叉污染的風險。
圖2示出了基板處理系統200的替代具體實施例的俯視圖，其中第一批量脫氣室120A耦合到EFEM 114並且第二批量脫氣室120C附接到主機101的小面。為簡單起見，未示出處理室和一些機器人。在一個具體實施例中，第一批量脫氣室120A附接到EFEM 114的右側，如圖所示。在替代具體實施例中，不同的批量脫氣室120B附接到工廠介面的左側，如虛線所示。如所討論的，主機101可以創建真空環境以在其中移送和處理基板119。批量脫氣室120A或120B和批量脫氣室120C可以具有相同或相似的設計，或者可以具有彼此不同的設計。例如，在一個具體實施例中，批量脫氣室120C具有緊湊的構造並且批量脫氣室120A具有非緊湊的構造。
在其他具體實施例中，沒有批量脫氣室連接到EFEM 114，並且如本文具體實施例中所述的批量脫氣室120C連接到主機101的小面。在各種具體實施例中，密封件122定位在批量脫氣室120C的外殼與具體實施例中的主機101的小面的介面開口之間。密封件122可以允許真空環境也存在於批量脫氣室120C內，儘管匣124也可以與反應器室126形成密封件，如將更詳細地解釋的。在一個具體實施例中，端口和/或狹縫閥組件將批量脫氣室120C與主機101分開。
圖2還示出了附接到EFEM 114的批量脫氣室120A的俯視圖，並且進一步示出了排氣管道228，批量脫氣室120A可以透過排氣管道228排出作為脫氣處理的副產物的濕氣和污染物。排氣管道228可以附接到反應器126。在批量脫氣室的緊湊構造的具體實施例中，如針對批量脫氣室120C所示，排氣管道可以與批量脫氣室120C的框架或主體成為一體。
圖3A示出了根據各種具體實施例的批量脫氣室320的前透視圖。根據各種具體實施例，批量脫氣室320包括但不限於外殼302、交流(AC)控制器304、介面開口314、匣提昇機321、匣324、反應器室326、排氣管線328，以及氣體和排氣入口蓋330。在具體實施例中，匣提昇機321包括升降機334（例如機械升降機、磁力升降機、氣動升降機等）和反應器門338，匣324附接到反應器門338。外殼302的介面開口314可以密封到EFEM 114（圖1-2）的介面開口和基板處理系統100的基於真空的主機上的小面（圖2）。如所討論的，可以提供密封件122以在批量脫氣室320內產生真空環境。在具體實施例中，狹縫閥組件耦接到介面開口314。狹縫閥組件可以包括開口，開口適於允許位準定向的基板通過。狹縫閥組件可包括閘門和用於打開和關閉閘門的致動器。或者，批量脫氣室320不包括狹縫閥組件。
反應器室326可以附接到外殼302。匣324可以插入到反應器室326中並且適於保持多個基板119。匣324可以是批量脫氣室320的可更換部件。如在圖3B中更詳細地示出，匣324可適於保持多個基板119，例如25至75個基板119、20至60個基板等。
如所討論的，匣提昇機321可包括升降機334和反應器門338，匣324附接到反應器門338。在這些具體實施例中，升降機334可以附接到反應器門338的底部。升降機可以是機械升降機，例如。或者，升降機可以是氣動升降機（例如，可以包括或可以是氣動致動器）或電磁升降機或其他類型的升降機。升降機334可以將承載匣324的匣提昇機321升降進入或離開反應器室326。此外，升降機334可以將匣324升高或降低到機械臂可到達的高度。例如，一些機械臂的垂直運動受到限制或無法進行垂直運動。對於這樣的具體實施例，機械臂可以將基板定位到匣324的槽中，並且升降機334可以提升匣324以將基板從機械臂的端效器提升到槽的指狀物或支座上。或者，升降機324可以將匣升高或降低到機械臂的垂直運動範圍內，並且機械臂可以升高和/或降低，以從匣324移除基板或將基板放置在匣324上。
反應器門338可以定位在匣324和升降機334之間。在具體實施例中，反應器門338被配置為在處理期間在外殼302和反應器室326之間產生密封。在一個具體實施例中，密封件也是真空密封件。升降機334可以將反應器門338和保持在其上的匣324升高進入反應器室326中。反應器門338可包括在反應器門338的頂表面上圍繞匣324的O形環或墊圈。升降機334可以將反應器門338的頂面壓靠在反應器室326的底面上，壓縮墊圈或O形環並且將反應器室326與EFEM或主機的內部密封，批料脫氣室320被連接至EFEM或主機。
反應器室326可以對多個基板119進行主動脫氣處理。例如，主動脫氣處理經由加熱的惰性氣體處理或基於電漿的處理或加熱的惰性氣體處理中的一種或組合從多個基板的表面去除濕氣和污染物。
匣提昇機321可以定位在外殼302內並且適於將匣324從外殼302移動到反應器室326中以進行處理，並且在處理之後將匣324回送到外殼302，如上所述。
在各種具體實施例中，氣體和排氣入口蓋330提供用於輸入氣體管線和排氣管線的介面，例如至少附接到反應器室326的排氣管線328，以提供濕氣和污染物的出口。排氣管線可被引導至排氣管228、328或428，至基板處理系統100的外部。
圖3B示出了根據各種具體實施例的批量脫氣室的反應器室326中的匣324的橫截面圖。如圖所示，匣324包括支座的棚架（scaffolding），每個支座限定了可以將基板插入和取出的狹槽。支座和狹槽可以根據匣324可以保持的基板的數量來編號，並且可以規則地間隔開，使得基板的表面暴露於處理氣體和/或電漿。
反應器室326可包括但不限於壁340，壁340包括沿壁340間隔開的分區加熱器342。反應器室326可以包括附接到壁340的頂部的頂部加熱器344和附接到壁340的底部的底部加熱器346。這些分區加熱器342、頂部加熱器344和底部加熱器346可以提供輻射熱以產生快速升高的溫度，以用於執行從基板119的表面去除濕氣和污染物的主動處理。
反應器室326還可包括附接到頂部加熱器344的多個氣體輸入閥352和多個氣體輸出閥356。反應器室326還可包括附接到多個氣體輸入閥352的多個氣體輸入管線362。多個氣體輸入閥352可以迫使加熱的惰性氣體均勻地通過多個氣體輸入管線362。多個氣體輸入管線362的數量可以在例如四到八條管線之間，並且垂直地定向在匣324的高度上。多個氣體輸入管線362可以包括一系列孔363，這些孔363被編號並垂直排列以迫使加熱氣體（例如惰性或非反應性氣體）穿過匣324中的多個基板119中的每一個基板。來自多個輸入氣體管線362的氣體也可以被加熱（例如熱流動的惰性氣體），提供除了由分區加熱器342、頂部加熱器344和底部加熱器346產生的熱量之外的傳導熱量。
例如，由於輻射熱和傳導熱導致的反應器室326內部環境的溫度範圍可以在80和450℃之間的範圍內。在150°C時，熱量上升可以是每分鐘約5-7°C。
將基板暴露於這種加熱的惰性氣流中，可以防止或減少暴露於污染物或其他不需要的條件（例如高濕度位準），並且當存在足夠的流速V時，可使某些不需要的化學成分從基板119的表面脫氣。例如，不需要的化學成分可以是含溴成分、含氯成分、含氟成分等等中的一種或多種。由於清潔氣流的合適流速V和/或反應器室326內合適的溫度位準，這些不需要的化學成分可以從基板119的表面分離並去除。太小的速度V或溫度可能無法有效地分離不需要的化學成分。如果流速V太大，則可能導致大壓力、高操作成本以及通過批量脫氣室326的不均勻或非層流。
反應器室326還可包括連接到多個輸出閥356的多個氣體輸出管線366。例如，多條氣體輸出管線366的數量可以在四到八條之間，並且還可以垂直地定向在匣324的高度上。多個氣體輸出管線366可以包括一系列孔367，這些孔367被編號並且垂直排列，以從附接到多個氣體輸出閥356的排氣管線328（圖3A）去除帶有多個基板119中的每一個基板的濕氣和污染物的加熱氣體。在替代具體實施例中，多條氣體輸入管線362可以攜帶電漿，電漿可以被施加到基板119的表面以供後續去除。電漿可在基板119的表面產生化學反應以從基板119的表面去除污染物。
圖4A-4B是描繪根據各種具體實施例的在基板處理系統100內採用批量脫氣室120、520的方法400的流程圖。方法400可以由上文討論和說明的批量脫氣室120和520以及EFEM 114執行。在一些具體實施例中，控制器106控制批量脫氣室120，並使批量脫氣室120致動升降機534、選擇批量脫氣配方、執行批量脫氣配方等等，以控制基板的處理。
在操作405，方法400可以開始於將多個基板從前端開口艙（例如FOUP）移送到批量脫氣室的匣。批量脫氣室連接到設備前端模塊（EFEM），或位於EFEM和基板處理系統的基於真空的主機之間。
在操作410，方法400可以繼續將包括批量脫氣室的匣的匣提昇機從外殼提升到批量脫氣室的反應器室中。可致動升降機構以將匣提升進入反應器室中並密封反應器門抵靠反應器室，從而為反應器室創造封閉且密封的環境，此環境與批量脫氣室所連接的EFEM或主機的環境不同。
在操作415，方法400可繼續由反應器室在多個基板上執行主動脫氣處理。主動脫氣處理從多個基板的表面去除濕氣和污染物以產生脫氣基板。在一個具體實施例中，主動脫氣處理是加熱的惰性氣體過程，其中反應器室用反應器室壁中的分區加熱器加熱，例如以產生輻射熱，並且其中反應器室強制吹掃（或加壓）惰性氣體穿過各基板。加熱的惰性氣體的熱量和流速的組合引起化學反應，清除基板表面的化學污染物和其他顆粒。在另一個具體實施例中，主動脫氣處理是基於電漿的處理，其中電漿沉積在基板的表面上，然後經由化學反應去除。還可以施加熱量以促進和加速化學反應，以清除基板表面的化學污染物和其他顆粒。
在操作420，方法400可以繼續，在主動脫氣處理期間和/或在主動脫氣處理完成之後，從反應器室藉由排氣管線排出濕氣和污染物。在操作425，方法400可以繼續將匣提昇機連同匣一起降低到脫氣室的外殼中，然後FI機器人117可以取回基板。
繼續參照圖4B，在操作430，方法400可以繼續將多個脫氣基板中的脫氣基板移送到與基於真空的主機介接的加載鎖定室以進行處理。
在操作435，方法400可以繼續等待一段時間，以便壓力在基於真空的主機的緩衝室內升高。這段時間可以比基板沒有首先脫氣所需的時間更短。在操作440，方法400可以繼續將脫氣的基板從加載鎖定室移送到緩衝室。
在操作445，方法400可以繼續將脫氣的基板從緩衝室移送到清潔室以對脫氣的基板執行預清潔，產生清潔的基板。如所討論的，清潔室可以是基於APC或RPC的預清潔室之一。
在操作450，方法400可以繼續將清潔的基板移送到處理室中進行處理。處理可以是基於電漿氣相沉積（PVD）的處理、基於化學氣相沉積（CVD）的處理等。
前面的描述闡述了許多特定細節，例如特定系統、組件、方法等的示例，以便提供對本揭示內容的若干具體實施例的良好理解。然而，對於本領域的技術人員將顯而易見的是，可以在沒有這些具體細節的情況下實踐本揭示內容的至少一些具體實施例。在其他情況下，未詳細描述公知的組件或方法，或者以簡單的框圖格式呈現公知的組件或方法，以避免不必要地混淆本揭示內容。因此，闡述的具體細節僅是示例性的。特定實施方式可以與這些示例性細節不同，並且仍然可以預期在本揭示內容的範圍內。
本說明書中對於「一個具體實施例」或「一具體實施例」的參照，表示所說明的相關聯於此具體實施例的特定特徵、結構或特性，係被包含在至少一個具體實施例中。因此，在整個說明書中各處出現的短語「在一個具體實施例中」或「在一具體實施例中」不一定都指的是同一具體實施例。此外，術語「或」旨在表示包含性的「或」而不是排他性的「或」。當在本文中使用術語「約」或「大約」時，這意在表示所給出的標稱值精確在±10％以內。
儘管以特定順序示出和描述了本文方法的操作，但是可以改變每種方法的操作順序，從而可以以相反的順序執行某些操作，從而可以至少部分地執行某些操作，與其他操作同時進行。在另一個具體實施例中，不同操作的指令或子操作可以以間歇和/或交替的方式進行。
應當理解，以上描述旨在說明而不是限制。在閱讀與瞭解前述說明之後，在本發明技術領域中具有通常知識者將顯然明瞭許多其他的具體實施例。因此，揭示內容範圍應參照附加申請專利範圍來判定，並涵蓋這些申請專利範圍的完整均等範圍。
100:基板處理系統 101:主機 102:緩衝室 103:緩衝機器人 104:移送室 105:移送機器人 106:控制器 114:設備前端模塊(EFEM) 115:加載端口 116:基板載具 117:加載/卸載機器人 118:環境控制系統 119:基板 120:批量脫氣室 122:密封件 124:匣 126:反應器室 128:感測器 150:排氣處理設備 152:風扇 200:基板處理系統 228:排氣管道 302:外殼 304:交流(AC)控制器 314:介面開口 320:氣體和排氣入口蓋 321:匣提昇機 324:匣 326:反應器室 328:排氣管線 330:氣體和排氣入口蓋 334:升降機 338:反應器門 340:壁 342:分區加熱器 344:頂部加熱器 346:底部加熱器 352:氣體輸入閥 356:氣體輸出閥 362:氣體輸入管線 363:孔 366:氣體輸出管線 367:孔 400:方法 108A:第一處理室 108B:第二處理室 108C:第三處理室 108D:第四處理室 108E:第五處理室 108F:第六處理室 108G:第七處理室 108H:第八處理室 108I:第九處理室 112A:第一加載鎖定室 112B:第二加載鎖定室 112C:通過室 112D:通過室 114C:EFEM室 114D:介面開口 114F:前壁 114R:後壁 114S:側壁 118S:惰性氣體供應源 118V:控制閥 120A:第一批量脫氣室 120B:批量脫氣室 120C:第二批量脫氣室 405-450:步驟
下文描述的附圖僅用於說明目的，不一定按比例繪製。附圖無意以任何方式限制本案的範圍。
圖1圖示了根據具體實施例的具有EFEM的基板處理系統的示意性俯視圖，EFEM包括耦合到EFEM主體的側壁的批量脫氣室。
圖2示出了基板處理系統的替代具體實施例的俯視圖，其中第一批量脫氣室耦合到EFEM並且第二批量脫氣室附接到主機的小面。
圖3A示出了根據各種具體實施例的批量脫氣室的前透視圖。
圖3B示出了根據各種具體實施例的批量脫氣室的反應器室中的匣的橫截面圖。
圖4A-4B是描繪根據各種具體實施例的在基板處理系統內採用批量脫氣室的方法的流程圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
302:外殼
304:交流(AC)控制器
314:介面開口
320:氣體和排氣入口蓋
321:匣提昇機
324:匣
326:反應器室
328:排氣管線
330:氣體和排氣入口蓋
334:升降機
338:反應器門
363:孔
366:氣體輸出管線
367:孔
119:基板

Claims (20)

  1. 一種基板處理系統，包含： 一設備前端模塊(EFEM)，該EFEM耦合到一基於真空的主機，該EFEM包含多個介面開口；以及 一批量脫氣室，該批量脫氣室在該多個介面開口的一介面開口處附接到該EFEM，該批量脫氣室包含： 一外殼，該外殼密封到該EFEM的該介面開口； 一匣，該匣位於該外殼內，該匣被配置為保持多個基板； 一反應器室，該反應器室附接到該外殼，該匣可插入該反應器室中，該反應器室對該多個基板執行一主動脫氣處理，其中該主動脫氣處理從該多個基板的表面去除濕氣和污染物；和 一排氣管線，該排氣管線附接到該反應器室以為該等濕氣和污染物提供一出口。
  2. 如請求項1所述之基板處理系統，其中該EFEM是一惰性EFEM，該惰性EFEM包括對穿過該EFEM的基板的一惰性環境。
  3. 如請求項1所述之基板處理系統，其中該匣被配置為保持25至75個基板。
  4. 如請求項1所述之基板處理系統，其中該批量脫氣室進一步包括一匣提昇機，該匣提昇機包括： 該外殼內的一反應器門，該匣附接到該反應器門上；和 一升降機，該升降機附接到該反應器門的一底部，該升降機使該匣移出該外殼並進入該反應器室，並且其中該反應器門在該反應器室和該外殼之間形成一真空密封。
  5. 如請求項1所述之基板處理系統，其中該反應器室包含： 一壁，該壁包括沿該壁間隔開的多個分區加熱器； 一頂部加熱器，該頂部加熱器附接到該壁的一頂部； 一底部加熱器，該底部加熱器附接到該壁的一底部； 複數條氣體輸入管線，該複數條氣體輸入管線包括一系列孔，該系列孔被編號和排列成迫使加熱氣體穿過該匣中的該多個基板；和 複數個氣體輸出管線，該複數個氣體輸出管線耦合到該排氣管線，該複數個氣體輸出管線包括一系列孔，該系列孔被編號和排列以經由該排氣管線將具有濕氣和污染物的該加熱氣體從該多個基板移除到該批量脫氣室之外。
  6. 如請求項1所述之基板處理系統，其中該主動脫氣處理包括一基於電漿的處理或一加熱惰性氣體處理中的至少一種。
  7. 一種方法，包含以下步驟： 將多個基板從一前開式晶圓移送盒（FOUP）移送到一批量脫氣室的一匣，該批量脫氣室附接到一設備前端模塊（EFEM）或位於該EFEM和一基板處理系統的一基於真空的主機之間； 將包括該批量脫氣室的該匣的一匣提昇機從一外殼提升到該批量脫氣室的一反應器室中； 該反應器室對該多個基板執行一主動脫氣處理，其中該主動脫氣處理從多個基板的表面去除濕氣和污染物以產生脫氣基板； 從該反應器室藉由一排氣管線排出該等濕氣和污染物；和 將具有該匣的該匣提昇機降低到該脫氣室的該外殼中。
  8. 如請求項7所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：將該等脫氣基板中的一脫氣基板移送到與該基於真空的主機介接的一加載鎖定室以進行處理。
  9. 如請求項8所述之方法，該方法進一步包含以下步驟： 等待一段時間，以便壓力在該基於真空的主機的一緩衝室內升高； 將該脫氣基板從該加載鎖定室移送到該緩衝室； 將該脫氣基板從該緩衝室移送到一清潔室以對該脫氣基板執行一預清潔，產生一清潔基板；以及 將該清潔基板移送到一處理室中進行處理。
  10. 如請求項7所述之方法，其中移送該脫氣基板之步驟包括以下步驟：移送該脫氣基板通過該EFEM的一惰性環境。
  11. 如請求項7所述之方法，其中執行該主動脫氣處理之步驟包括以下步驟： 在該EFEM和該批量脫氣室之間形成一密封；和 在該反應器室內的該多個基板上執行一基於電漿的處理或一加熱的惰性氣體處理中的至少一種。
  12. 如請求項7所述之方法，其中將該多個基板移送到該批量脫氣室的該匣之步驟包括以下步驟：將25至75個基板移送到該匣。
  13. 一種批量脫氣室，包括： 一外殼，該外殼可密封到一設備前端模塊 (EFEM) 的一介面開口和一基板處理系統的一基於真空的主機上的一小面兩者； 一反應器室，該反應器室附接到該外殼，一匣可插入該反應器室中，該匣用於保持多個基板，且該反應器室對該多個基板執行一主動脫氣處理，其中該主動脫氣處理從該多個基板的表面去除濕氣和污染物； 一匣提昇機，該匣提昇機定位在該外殼內並且適於將該匣從該外殼移動到該反應器室中以進行處理，並且在處理之後將該匣回送到該外殼；以及 一排氣管線，該排氣管線附接到該反應器室以為該等濕氣和污染物提供一出口。
  14. 如請求項13所述之批量脫氣室，該批量脫氣室進一步包括該匣，其中該匣被配置為保持25至75個基板。
  15. 如請求項13所述之批量脫氣室，該批量脫氣室進一步包含： 該外殼的一第二介面開口，與該EFEM的該介面開口配合；和 一密封件，附接到一第二介面開口，其中該密封件能夠在該外殼和該反應器室內產生一真空。
  16. 如請求項13所述之批量脫氣室，其中該匣提昇機包含： 一反應器門，該匣附接至該反應器門，該反應器門在處理期間在該外殼和該反應器室之間產生一密封；以及 一升降機，該升降機附接至該反應器門的一底部，該升降機用於將該匣升降進入或離開該反應器室。
  17. 如請求項13所述之批量脫氣室，其中該主動脫氣處理包括一基於電漿的處理或一加熱惰性氣體處理中的至少一種。
  18. 如請求項13所述之批量脫氣室，其中該反應器室包含： 一壁，該壁包括沿該壁間隔開的多個分區加熱器； 一頂部加熱器，該頂部加熱器附接到該壁的一頂部； 一底部加熱器，該底部加熱器附接到該壁的一底部； 複數條氣體輸入管線，該複數條氣體輸入管線包括一系列孔，該系列孔被編號和排列成迫使加熱氣體穿過該匣中的該多個基板；和 複數個氣體輸出管線，該複數個氣體輸出管線耦合到該排氣管線，該複數個氣體輸出管線包括一系列孔，該系列孔被編號和排列以將具有濕氣和污染物的該加熱氣體從該多個基板移除到該排氣管線之外。
  19. 如請求項18所述之批量脫氣室，其中該加熱氣體包括一惰性氣體或清潔乾燥空氣中的一種。
  20. 如請求項18所述之批量脫氣室，其中該複數條氣體輸入管線和該複數條氣體輸出管線各包括四到八條管線。
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