TWM538045U - 多室化學氣相沉積系統 - Google Patents

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TWM538045U
TWM538045U TW105213315U TW105213315U TWM538045U TW M538045 U TWM538045 U TW M538045U TW 105213315 U TW105213315 U TW 105213315U TW 105213315 U TW105213315 U TW 105213315U TW M538045 U TWM538045 U TW M538045U
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喬治 帕布朱利爾斯
米格雷 索爾達那
布雷特 斯諾登
由里 拉什科夫斯基
邁可 潘西爾
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維克儀器公司
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Description

多室化學氣相沉積系統
本揭示一般而言關於半導體製造技術。更具體地，本揭示關於一種化學氣相沉積系統，其具有多個被配置成在襯底上外延層的生長中獨立操作的反應室。
用於製造半導體的某些工藝可能需要複雜的工藝以使外延層生長來創建多層半導體結構以用於製造高性能裝置，如發光二極管、激光二極管、光檢測器、電力電子器件和場效應晶體管。在該工藝中，外延層是透過被稱之為化學氣相沉積（CVD）的一般工藝而生長的。一種類型的CVD工藝被稱之為金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）。在MOCVD中，將反應氣體導入使反應氣體沉積在襯底（通常被稱之為晶片）上以生長薄外延層的受控環境內的密封的反應室中。用於這種製造設備的當前的產品線的實例包括MOCVD系統的TurboDisc®、MaxBright®、EPIK®家族以及PROPEL®電力GaN MOCVD系統，全部都是由位於紐約普萊恩維尤（Plainview）的威科精密儀器公司（Veeco Instruments Inc.）所製造的。
在外延層生長期間，控制若干個工藝參數，如溫度、壓力和氣體流量，從而在外延層中實現所需的品質。不同的層使用不同材料和工藝參數生長。例如，由化合物半導體，如III-V族半導體製成的裝置通常是透過使一系列不同的層生長而形成的。在該工藝中，晶片被暴露於氣體的組合，典型地包括作為III族金屬來源的金屬有機化合物且還包括晶片被保持在升高的溫度上時在晶片上方流動的V族元素源。通常，金屬有機化合物和V族源與不明顯參與反應的載氣，例如氮氣或氫氣相組合。III-V族半導體的一個實例是氮化鎵，其可以透過在具有合適的晶格間距的襯底，例如藍寶石或矽晶片上的有機鎵化合物和氨的反應而形成。在氮化鎵和/或相關的化合物的沉積期間，晶片通常被保持在700-1200℃量級的溫度上。III-V族半導體的另一個實例是可透過銦和磷化氫的反應形成的磷化銦（InP），或可透過鋁、鎵和胂的反應而形成的砷化鋁鎵（AlGa 1- xAs x），化合物的反應在合適的襯底上形成了半導體層。
通常，III-V族化合物可具有In XGa YAl ZN AAs BP CSb D的通式，其中X+Y+Z約等於1，A+B+C+D約等於1，且X、Y、Z、A、B、C和D中的每一個可位於零和1之間。在一些情況下，可使用鉍代替其他III族金屬中的一些或全部。合適的襯底可以是金屬、半導體或絕緣襯底且可包括藍寶石、氧化鋁、矽（Si）、碳化矽（SiC）、砷化鎵（GaAs）、磷化銦（InP）、砷化銦（InAs）、磷化鎵（GaP）、氮化鋁（AlN）、二氧化矽（SiO 2）等。
另一種類型的CVD工藝關於在襯底上的碳化矽層的生長以形成電力電子器件。碳化矽層是使用作為活性種的矽烷和烴與作為載氣的氫氣的反應而生長的。在沉積期間，晶片通常被保持在800-2000℃量級的溫度上。
在CVD工藝室中，一個或多個半導體晶片被定位在托盤，通常被稱之為晶片載體內以暴露每個晶片的頂表面，從而使晶片的頂表面均勻暴露於在用於半導體材料沉積的反應室內的大氣。晶片載體通常按約100至1500RPM或更高量級的旋轉速度旋轉。晶片載體通常是從高導熱材料，如石墨機加工獲得的且通常塗覆有材料，如碳化矽的保護層。每個晶片載體具有一組圓形凹口或口袋，並且各個晶片被置於其頂表面中。在美國專利申請公開號2007/0186853和2012/0040097以及美國專利號6,492,625；6,506,252；6,902,623；8,021,487；和8,092,599中描述了相關技術的一些實例，其公開的內容透過引用併入本文。其他晶片載體具有其中置有單個晶片的單個口袋。
在一些情況下，晶片載體被支撑在反應室內的主軸上以使具有晶片暴露表面的晶片載體的頂表面向上面向氣體分配裝置。當主軸旋轉時，氣體被向下引導至晶片載體的頂表面上且流過頂表面並流向晶片載體的周邊。所使用的氣體可透過被設置在晶片載體下面的端口從反應室抽出。晶片載體可透過加熱元件，通常為被設置在晶片載體底表面下的電阻加熱元件而被保持在所需的升高的溫度上。這些加熱元件被保持在晶片表面所需溫度以上的溫度，其中氣體分配裝置通常被保持在所需反應溫度以下的溫度以便防止氣體的過早反應。因此，熱量從加熱元件被轉移至晶片載體的底表面且向上流過晶片載體至一個或多個晶片。
在一些情況下，晶片載體可由不需要主軸的旋轉系統進行支撑和旋轉。在美國專利申請公開號2015/0075431中描述了這種旋轉系統，其內容透過引用併入本文。在其他情況下，晶片載體可面朝下地（倒置地）置於反應室中且氣體噴射器被安裝在晶片載體下面，從而使氣體混合物向上流向一個或多個晶片。在美國專利申請公開號2004/0060518和2004/0175939以及美國專利號8,133,322中描述了這種倒置的氣體噴射系統的實例，其內容透過引用併入本文。
在CVD工藝中，晶片必須被個別地對齊並裝載至晶片載體中。隨後，晶片載體必須被小心地置於反應室內。當化學反應完成時，必須小心地將晶片載體從反應室移走。隨後，反應室必須裝載另外的晶片載體以進行加工。對晶片和晶片載體進行的這種處置可使全部的MOCVD工藝增加大量的時間。此外，要求操作者將他或她的手放在反應室內會具有風險，特別是在反應室正常操作的高溫下。
因此，本揭示的申請人已經認識到需要某種程度的自動化以減少加工時間且同時保持在高性能半導體裝置的生產中所需要的品質標準。此外，本揭示的申請人已經認識到需要一種具有多個室的化學氣相沉積系統以減少加工時間。
本揭示的實施例滿足了對一種具有多個反應室以在反應室中的每一個內在晶片上外延層的生長中進行獨立操作的化學氣相沉積系統的需要，以減少加工時間且同時保持品質。
在本揭示的一個實施例中，化學氣相沉積系統包括自動化前端界面、第一裝載鎖定室、第二裝載鎖定室和真空轉移模塊。自動化前端界面可具有第一輸出和第二輸出，且可包括被配置成容納兩個以上加工托盤的加工托盤殼體、被配置成容納兩個以上晶片的晶片盒、被配置成將第一晶片對齊在第一加工托盤上並將第二晶片對齊在第二加工托盤上的對位器以及界面機械臂，其被配置成轉移：（i）第一晶片和第一加工托盤至將所述第一晶片對齊在所述第一加工托盤上的所述對位器，（ii）第二晶片和第二加工托盤至將所述第二晶片對齊在所述第二加工托盤上的對位器，（iii）所對齊的第一晶片和加工托盤至第一輸出，以及（iv）所對齊的第二晶片和加工托盤至第二輸出。
第一裝載鎖定室可包括能夠保持可控環境的室。第一裝載鎖定室可具有第一門和第二門，其中第一門與自動化前端界面的第一輸出進行連通。在一個實施例中，第一裝載鎖定室可被配置成通過第一門從第一輸出接收所對齊的第一晶片和加工托盤。
第二裝載鎖定室可包括能夠保持可控環境的室。第二裝載鎖定室可具有第一門和第二門，其中第一門與自動化前端界面的第二輸出進行連通。在一個實施例中，第二裝載鎖定室被配置成通過第一門從第二輸出接收所對齊的第二晶片和加工托盤。
真空轉移模塊可與第一和第二裝載鎖定室的第二門進行連通。真空轉移模塊可具有雙葉片機械臂，其被配置成將對齊的第一晶片和加工托盤以及對齊的第二晶片和加工托盤從各自的第一和第二裝載鎖定室操控至一個或多個反應室對（pair）。一個或多個反應室對可與真空轉移模塊連通。
在本揭示的另一個實施例中，化學氣相沉積系統可具有自動化前端界面，其具有第一輸出和第二輸出。自動化前端界面可包括加工托盤、晶片盒、對位器、界面機械臂、裝載鎖定室和真空轉移模塊。
加工托盤殼體可被配置成容納兩個以上加工托盤。晶片盒可被配置成容納兩個以上晶片。對位器可被配置成將第一晶片對齊在第一加工托盤上並將第二晶片對齊在第二加工托盤上。界面機械臂可被配置成轉移晶片和加工托盤至對位器、轉移所對齊的第一晶片和加工托盤至第一輸出以及轉移所對齊的第二晶片和加工托盤至第二輸出。
裝載鎖定室能夠保持受控環境並與自動化前端界面進行連通，具有與第一輸出進行連通的第一門、與第二輸出進行連通的第二門、與第一門相對的第三門以及與第二門相對的第四門。裝載鎖定室可被配置成通過第一門從第一輸出接收對齊的第一晶片和加工托盤並通過第二門從第二輸出接收對齊的第二晶片和加工托盤。裝載鎖定室可包括一個或多個隔板。
真空轉移模塊可與裝載鎖定室的第三和第四門進行連通。真空轉移模塊可具有雙葉片機械臂，其被配置成將對齊的第一晶片和加工托盤以及對齊的第二晶片和加工托盤從裝載鎖定室操控至與真空轉移模塊連通的一個或多個反應室對。
在本揭示的另一個實施例中，化學氣相沉積系統可具有自動化前端界面、裝載鎖定室和真空轉移模塊。自動化前端界面可包括第一輸出和第二輸出，其包括加工托盤殼體、晶片盒、對位器和界面機械臂。加工托盤殼體可被配置成容納兩個以上加工托盤。晶片盒可被配置成容納兩個以上晶片。對位器可被配置成將第一晶片對齊在第一加工托盤上並將第二晶片對齊在第二加工托盤上。界面機械臂可被配置成（1）轉移晶片和加工托盤至對位器，（2）轉移所對齊的第一晶片和加工托盤至第一輸出，以及（3）轉移所對齊的第二晶片和加工托盤至第二輸出。
裝載鎖定室能夠保持受控環境且與自動化前端界面連通，裝載鎖定室具有第一室、第二室、與第一輸出和第二輸出進行連通的第一門以及與第一門相對的第二門，第一室與第一輸出相對齊且第二室與第二輸出相對齊，其中裝載鎖定室被配置成通過第一門將對齊的第一晶片和加工托盤從第一輸出以及將對齊的第二晶片和加工托盤從第二輸出接收入各自的第一和第二室中。裝載鎖定室可包括一個或多個隔板。
真空轉移模塊可與裝載鎖定室的第二門進行連通。真空轉移模塊可具有雙葉片機械臂，其被配置成將對齊的第一晶片和加工托盤以及對齊的第二晶片和加工托盤從各自的第一和第二室操控至與真空轉移模塊連通的一個或多個反應室對。
在本揭示的另一個實施例中，化學氣相沉積系統可包括前端界面、裝載鎖定室和真空轉移模塊。前端界面可具有第一輸出和第二輸出。第一輸出可被配置成連續提供裝有晶片的第一加工托盤和裝有晶片的第三加工托盤。第二輸出可被配置成連續提供裝有晶片的第二加工托盤和裝有晶片的第四加工托盤。
裝載鎖定室能夠保持受控環境且與前端界面連通，裝載鎖定室具有第一室、第二室、與第一輸出進行連通的第一門以及與第一門相對的第二門，第一室與第一輸出相對齊且第二室與第二輸出相對齊，其中裝載鎖定室被配置成通過第一門連續地將裝有晶片的第一加工托盤和裝有晶片的第三加工托盤從第一輸出以及將裝有晶片的第二加工托盤和裝有晶片的第四加工托盤從第二輸出接收入各自的第一和第二室中。裝載鎖定室可包括一個或多個隔板。
真空轉移模塊可與裝載鎖定室的第二門進行連通。真空轉移模塊可具有雙葉片機械臂，其被配置成將裝有晶片的第一加工托盤和裝有晶片的第二加工托盤從各自的第一和第二室操控至與真空轉移模塊進行連通的第一反應室對以及將裝有晶片的第三加工托盤和裝有晶片的第四加工托盤從各自的第一和第二室操控至可與真空轉移模塊進行連通的第二反應室對。
在本揭示的另一個實施例中，化學氣相沉積系統可包括前端界面、裝載鎖定室和真空轉移模塊。前端界面可具有第一輸出和第二輸出。第一輸出可被配置成連續提供裝有晶片的第一加工托盤、裝有晶片的第三加工托盤和裝有晶片的第五加工托盤。第二輸出可被配置成連續提供裝有晶片的第二加工托盤、裝有晶片的第四加工托盤和裝有晶片的第六加工托盤。
裝載鎖定室能夠保持受控環境且與前端界面連通，裝載鎖定室具有第一室、第二室、與第一輸出和第二輸出進行連通的第一門。第一室可與第一輸出相對齊且第二室可與第二輸出相對齊。第二門可與第一門相對，其中裝載鎖定室被配置成通過第一門連續地將裝有晶片的第一加工托盤、裝有晶片的第三加工托盤和裝有晶片的第五加工托盤從第一輸出以及將裝有晶片的第二加工托盤、裝有晶片的第四加工托盤和裝有晶片的第六加工托盤從第二輸出接收入各自的第一和第二室中。裝載鎖定室可包括一個或多個隔板。
真空轉移模塊可與裝載鎖定室的第二門進行連通。真空轉移模塊可具有雙葉片機械臂，其被配置成將裝有晶片的第一加工托盤和裝有晶片的第二加工托盤從各自的第一和第二室操控至與真空轉移模塊進行連通的第一反應室對，將裝有晶片的第三加工托盤和裝有晶片的第四加工托盤從各自的第一和第二室操控至與真空轉移模塊進行連通的第二反應室對以及將裝有晶片的第五加工托盤和裝有晶片的第六加工托盤從各自的第一和第二室操控至與真空轉移模塊進行連通的第三反應室對。
在本揭示的另一個實施例中，化學氣相沉積系統可包括前端界面、裝載鎖定室、真空轉移模塊和一個或多個反應室對。前端界面可具有第一輸出和第二輸出。第一輸出可被配置成提供裝有晶片的第一加工托盤。第二輸出可被配置成提供裝有晶片的第二加工托盤。
裝載鎖定室能夠保持受控環境且與前端界面連通，裝載鎖定室具有第一室、第二室、與第一輸出和第二輸出進行連通的第一門以及與第一門相對的第二門，第一室與第一輸出相對齊且第二室與第二輸出相對齊，其中裝載鎖定室被配置成通過第一門將裝有晶片的第一加工托盤從第一輸出以及將裝有晶片的第二加工托盤從第二輸出接收入各自的第一和第二室中。裝載鎖定室可包括一個或多個隔板。
真空轉移模塊可與裝載鎖定室的第二門進行連通。真空轉移模塊可具有雙葉片機械臂，其被配置成將裝有晶片的第一加工托盤和裝有晶片的第二加工托盤從各自的第一和第二室進行操控。
一個或多個反應室對可與真空轉移模塊進行連通。一個或多個反應室能夠接收裝有晶片的第一加工托盤和裝有晶片的第二加工托盤，其中一個或多個反應室可被配置成進行選自金屬有機化學氣相沉積、化學氣相沉積、物理氣相沉積、等離子體增强氣相沉積、等離子體增强化學氣相沉積、原子層沉積、等離子體增强原子層沉積和原子層外延的工藝。
在本揭示的另一個實施例中，化學氣相沉積系統可包括前端界面、裝載鎖定室、真空轉移模塊和一個或多個反應室對。前端界面可具有第一輸出和第二輸出。第一輸出可被配置成提供裝有晶片的第一加工托盤。第二輸出可被配置成提供裝有晶片的第二加工托盤。
裝載鎖定室能夠保持受控環境且與前端界面連通，裝載鎖定室具有第一室、第二室、與第一輸出和第二輸出進行連通的第一門以及與第一門相對的第二門，第一室與第一輸出相對齊且第二室與第二輸出相對齊，其中裝載鎖定室被配置成通過第一門將裝有晶片的第一加工托盤從第一輸出以及將裝有晶片的第二加工托盤從第二輸出接收入各自的第一和第二室中。裝載鎖定室可包括一個或多個隔板。
真空轉移模塊可與裝載鎖定室的第二門進行連通。真空轉移模塊可具有雙葉片機械臂，其被配置成將裝有晶片的第一加工托盤和裝有晶片的第二加工托盤從各自的第一和第二室進行操控。
一個或多個反應室對可與真空轉移模塊進行連通且能夠接收裝有晶片的第一加工托盤和裝有晶片的第二加工托盤，其中一個或多個反應室設有一個或多個計量工具。
在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，化學氣相沉積系統可包括一對獨立操作的反應室（兩個獨立操作的反應室）。在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，化學氣相沉積系統可包括兩對獨立操作的反應室（四個獨立操作的反應室）。在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，化學氣相沉積系統可包括三對獨立操作的反應室（六個獨立操作的反應室）。
在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，一個或多個反應室可進行選自金屬有機化學氣相沉積、化學氣相沉積、物理氣相沉積、等離子體增强物理氣相沉積、等離子體增强化學氣相沉積、原子層沉積、等離子體增强原子層沉積和原子層外延的工藝。在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，一個或多個反應室可包括一個或多個計量工具。
在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，化學氣相沉積系統可包括位置鄰近多個反應室中至少一個的源輸送組件。在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，源輸送組件可被配置成：為兩個反應室（一對反應室）提供載氣、一種或多種反應氣體、冷却系統和通風系統。
在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，裝載鎖定室可包括一個或多個室。在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，包括第一和/或第二裝載鎖定室的裝載鎖定室可包括至少一個隔板，從而將裝載鎖定室分成兩個以上隔間。在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，一個或多個隔間和/或室可以是獨立受控制的環境室和/或隔間。在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，在兩個以上隔間內的可控環境可被配置成獨立進行調節的。在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，在兩個以上隔間內的可控環境被配置成為相同的。在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，在兩個以上隔間內的可控環境被配置成建立負壓。在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，在兩個以上隔間內的可控環境被配置成建立大氣壓環境。在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，在兩個以上隔間內的可控環境被配置成保持惰性氣體環境。在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，在兩個以上隔間內的可控環境被配置成保持受控濕度環境。在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，在兩個以上隔間內的可控環境被配置成保持含低粒子的環境。在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，在兩個以上隔間內的可控環境被配置成保持受控溫度環境。
在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，界面機械臂可同時轉移第一晶片、第一加工托盤、第二晶片和第二加工托盤中的至少任意兩個。在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，界面機械臂可同時將對齊的第一晶片和加工托盤以及對齊的第二晶片和加工托盤轉移至各自的第一輸出和第二輸出。在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，自動化前端界面可包括兩個界面機械臂，其中兩個界面機械臂可被配置成彼此獨立且同時地進行操作。
在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，真空轉移模塊可包括被配置成在真空轉移模塊的內室和多個反應室之間選擇性地提供接入的多個門。在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，真空轉移模塊可包括一個或多個隔板。
在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，每個加工托盤可被配置成接收直徑在6和8英寸之間的單個晶片。在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，每個加工托盤可被配置成接收直徑在8和10英寸之間的單個晶片。在前述化學氣相沉積系統的實施例中的一些中，每個加工托盤可被配置成接收直徑在10和12英寸之間的單個晶片。
在本揭示的另一個實施例中，揭示了一種準備多個晶片以在多個反應室內實現外延層生長的方法。在一個實施例中，該方法可包括下列步驟：
提供自動化前端界面，其被配置具有（i）被配置成容納兩個以上晶片的晶片盒，以及（ii）被配置成容納兩個以上加工托盤的加工托盤殼體；
經對位器將來自晶片盒的第一晶片對齊在來自加工托盤殼體的第一加工托盤上；
經界面機械臂將對齊的第一晶片和第一加工托盤從對位器轉移至第一裝載鎖定室；
經對位器將來自晶片盒的第二晶片對齊在來自加工托盤殼體的第二加工托盤上；以及
經界面機械臂將對齊的第二晶片和第二加工托盤從對位器轉移至第二裝載鎖定室。
在一些實施例中，本方法還包括下列步驟：
密封第一裝載鎖定室和第二裝載鎖定室並控制其中的環境，其中環境是透過建立負壓環境、保持惰性氣體環境、保持受控濕度環境和保持含低粒子環境中的至少一個而進行控制的；
打開在第一裝載鎖定室和第二裝載鎖定室上各自的門，從而使第一裝載鎖定室和第二裝載鎖定室與真空轉移模塊成流體連通；
經雙葉片機械臂同時將對齊的第一晶片和第一加工托盤從第一裝載鎖定室進行轉移，使其通過真空轉移模塊並進入第一反應室中，並將對齊的第二晶片和第二加工托盤從第二裝載鎖定室進行轉移，使其通過真空轉移模塊並進入第二反應室中；
在第一反應室中加工所對齊的第一晶片和第一加工托盤並在第二反應室中加工所對齊的第二晶片和第二加工托盤；
同時經雙葉片機械臂將加工過的第一晶片和第一加工托盤從第一反應室轉移至第一裝載鎖定室並將第二晶片和第二加工托盤從第二反應室轉移至第二裝載鎖定室。
在本揭示的另一個實施例中，揭示了一種準備多個晶片以在多個反應室內生長外延層的方法。在另一個實施例中，該方法可包括下列步驟：
提供自動化前端界面，其被配置具有（i）被配置成容納兩個以上晶片的晶片盒，（ii）被配置成容納兩個以上加工托盤的加工托盤殼體，以及（iii）界面機械臂；
提供與自動化前端界面進行連通的真空轉移室；
經界面機械臂將第一晶片從晶片盒轉移至晶片對位器，晶片對位器將晶片對齊；
經界面機械臂將第一加工托盤從加工托盤殼體轉移至加工托盤對位器，加工托盤對位器將加工托盤對齊；
將對齊的第一晶片從晶片對位器轉移至對齊的加工托盤以將第一晶片對齊在第一加工托盤上；
經界面機械臂將對齊的第一晶片和第一加工托盤從對位器轉移入裝載鎖定室；
經界面機械臂將第二晶片從晶片盒轉移至晶片對位器，晶片對位器將晶片對齊；
經界面機械臂將第二加工托盤從加工托盤殼體轉移至加工托盤對位器，加工托盤對位器將加工托盤對齊；
將對齊的第二晶片從晶片對位器轉移至對齊的加工托盤以將第二晶片對齊在第二加工托盤上；
經界面機械臂將對齊的第二晶片和第二加工托盤從對位器轉移入裝載鎖定室；以及
經雙葉片機械臂同時將對齊的第一晶片和第一加工托盤從裝載鎖定室進行轉移，使其通過真空轉移模塊並進入第一反應室中，並將對齊的第二晶片和第二加工托盤從裝載鎖定室進行轉移，使其通過真空轉移模塊並進入第二反應室中。
在本揭示的另一個實施例中，揭示了一種準備多個晶片以在多個反應室內生長外延層的方法。在另一個實施例中，該方法可包括下列步驟：
提供自動化前端界面，其被配置具有（i）被配置成容納兩個以上晶片的晶片盒，以及（ii）被配置成容納兩個以上加工托盤的加工托盤殼體；
提供與自動化前端界面進行連通的真空轉移室；
經界面機械臂將第一晶片從晶片盒轉移至晶片對位器，晶片對位器將晶片對齊；
經界面機械臂將第一加工托盤從加工托盤殼體轉移至加工托盤對位器，加工托盤對位器將加工托盤對齊；
將對齊的第一晶片從晶片對位器轉移至對齊的加工托盤以將第一晶片對齊在第一加工托盤上；
經界面機械臂將對齊的第一晶片和第一加工托盤從對位器轉移入裝載鎖定室；
經界面機械臂將第二晶片從晶片盒轉移至晶片對位器，晶片對位器將晶片對齊；
經界面機械臂將第二加工托盤從加工托盤殼體轉移至加工托盤對位器，加工托盤對位器將加工托盤對齊；
將對齊的第二晶片從晶片對位器轉移至對齊的加工托盤以將第二晶片對齊在第二加工托盤上；以及
經界面機械臂將對齊的第二晶片和第二加工托盤從對位器轉移入裝載鎖定室。
上面的概述並不旨在描述本揭示的每個所闡明的實施例或每個實施方案。下面的附圖及具體實施方式更具體地舉例說明了這些實施例。
參照圖1，其示出了根據本揭示的一個實施例的一種化學氣相沉積系統100。化學氣相沉積系統100可包括多個反應室102A-F。在一個實施例中，反應室102A-F可被配置成在每個反應室102A-F內晶片上外延層的生長中獨立以及同時進行操作以減少晶片處理時間並同時保持生產高性能半導體裝置所需的品質標準。例如，在一個實施例中，化學氣相沉積系統100可包括三對反應室（六個反應室102A-F）。在其他實施例中，系統100可包括另外數量的反應室。例如，系統100可包括兩對反應室（四個反應室102A-D）（如在圖2中所示）或一對反應室（兩個反應室102A-B）（如在圖3中所示）。
在一些實施例中，系統100可以是模塊化的，從而可根據需要添加偶數個反應室102。反應室102A-F中的每一個可相互隔離。當在系統100上安裝有小於全部數量的反應室102的情況下，例如可在一個或多個反應室對102A/102B的位置上添加緩衝區104。在一個實施例中，緩衝區104可包括被保持在大致等於多個反應室102的壓力的負壓下的室和/或集中於中央的真空轉移模塊108。緩衝區104可包括一個或多個基架，一個或多個加工托盤可被定位在基架上。基架可具有冷却功能。
在一些實施例中，反應室102A-F可操作性地被連接至一個或多個源輸送組件106A-C。每個源輸送組件106A-C可包括一種或多種反應氣體、冷却系統和通風系統。在一個實施例中，多個反應室，例如反應室102A-B可被連接至單個源輸送組件106A，從而使源輸送組件106A提供反應室102A-B所需的一種或多種反應氣體、冷却系統和通風系統。
多個反應室102A-F可操作性地透過真空轉移模塊108被連接在一起。真空轉移模塊108可包括限定室112的內壁110。內壁110可包括多個門114A-F，其被配置成選擇性地提供在真空轉移模塊108的室112和反應室102A-F中的一個或多個的內部之間的接入。多個門114A-D可被配置成當根據需要在室112和一個或多個反應室對102A/B、102C/102D和/或102E/F的內部之間進行接入時打開，例如，當一個或多個反應室對102A/B、102C/102D和/或102E/F進行裝載或卸載時。多個門114A-D可被配置成當不再需要接入時關閉在室112和一個或多個反應室對102A/102B、102C/102D和/或102E/F的內部之間的接入，例如，在一個或多個反應室對102A/102B、102C/102D和/或102E/F中進行化學反應過程期間。
在一個實施例中，多個門114A-F為被配置成關閉在內壁110上限定的孔的滑動或滾動構件。真空轉移模塊108的內壁110可進一步地包括第一裝載鎖定室接入116A和第二裝載鎖定室接入116B，其被配置成使得能夠從真空轉移模塊108的外部接入至室112內。在其他實施例中，內壁110可包括多個裝載鎖定室接入，其被配置成使得能夠從真空轉移模塊108的外部接入至室112內。
真空轉移模塊108可包括轉移模塊機械臂118。在一個實施例中，轉移模塊機械臂118可包括可樞轉肩部、第一臂段、可樞轉肘部、第二臂段、可樞轉腕部和一個或多個夾持部。在一個實施例中，轉移模塊機械臂118是雙葉片的，這表示其可額外地包括第二可樞轉肩部、第二第一臂段、第二可樞轉肘部、第二第二臂段、第二可樞轉腕部和第二一個或多個夾持部中的至少一個。轉移模塊機械臂118可大致位於室112內的中央且可被配置成在室112內以及通過門114A-F和裝載鎖定室接入門116A-B操控加工托盤和晶片。
在一個實施例中，第一裝載鎖定室120可在裝載鎖定室接入門116A處可操作性地被連接至真空轉移模塊108，且第二裝載鎖定室130可在裝載鎖定室接入門116B處可操作性地被連接至真空轉移模塊108。第一裝載鎖定室120和第二裝載鎖定室130可各自包括第一門122、132、室124、134和第二門128、138。第一和第二裝載鎖定室120、130的每一個可被配置成接收加工托盤和晶片通過其各自的第一門122、132並進入室124、134中。第一門122、132可被配置成關閉，從而在室124、134內提供受控的環境。例如，壓力調節器（未示出）可被連接至室124、134以創建壓力密封的環境。壓力調節器可隨後排空在室124、134內的氣體以創建相對於大氣壓的負壓。第二門128、138可隨後打開以選擇性地提供至真空轉移模塊108的室112的接入，從而允許從內壁110外的區域接入真空轉移模塊108，且同時在真空轉移模塊108內保持恒定的壓力。可控環境還可包括對大氣環境、惰性氣體環境、受控濕度環境、含低粒子環境、溫度環境等中的至少一種或多種的控制。
同樣地，第一和第二裝載鎖定室120、130可被配置成接收加工托盤和晶片通過第二門128、138並進入室124、134中。壓力調節器可隨後用氣體部分地填充室124、134以使室124、134內的壓力大致等於大氣壓。第一門122、132可隨後被打開以選擇性地提供從室124、134內接入，從而允許從真空轉移模塊108內接入內壁110外的區域，且同時在真空轉移模塊108內保持恒定的壓力。
在一個實施例中，第一和第二裝載鎖定室120、130中的每一個可包括至少一個隔板，從而將第一和第二裝載鎖定室120、130分成兩個以上隔間。在一個實施例中，在兩個以上隔間內的壓力被配置成獨立地進行調節。在另一個實施例中，在第一裝載鎖定室120中的一個隔間，例如，其頂部隔間以及在第二裝載鎖定室130中的一個隔間，例如，其頂部隔間被進行配置以使壓力和大氣壓可進行調節，從而在卸載和裝載動作期間使壓力和/或大氣壓是相同的。在其他實施例中，在兩個以上隔間內的環境可包括對負壓環境、大氣環境、惰性氣體環境、受控濕度環境、含低粒子環境、溫度環境（包括加熱和/或冷却）等中至少一種或多種的控制。
參照圖4A，其示出了第一和第二裝載鎖定室120、130的一種配置。在該實施例中，第二裝載鎖定室130可位於鄰近第一裝載鎖定室120處，其是透過壁（在頂部的壁部分171和在底部的壁部分172）所進行分離的。隔斷173可被用於將第一裝載鎖定室120分成兩個單獨的隔間或室124A和124B。隔斷174可被用於將第二裝載鎖定室130分成兩個單獨的隔間或室134A和134B。在一些實施例中，在所有隔間上有單獨的門，從而使各室124A/B和134A/B可單獨地進行接入和密封。在一個實施例中，在兩個以上隔間內的壓力被配置成獨立地進行調節。在另一個實施例中，在兩個以上隔間內的壓力可一起進行調節，例如，室124A和124B或134A和134B。
參照圖4B，其示出了用於第一和第二裝載鎖定室120、130的另一種配置。在該實施例中，第二裝載鎖定室130可被定位在第一裝載鎖定室120的頂部。隔斷121可被用於將第一裝載鎖定室120分成兩個單獨的隔間或室120A和120B。隔斷131可被用於將第二裝載鎖定室130分成兩個單獨的隔間或室130A和130B。在一些實施例中，在所有隔間上有單獨的門，從而使各室124A/B和134A/B可單獨地進行接入和密封。在一個實施例中，在兩個以上隔間內的壓力被配置成獨立地進行調節。在另一個實施例中，在兩個以上隔間內的壓力可一起進行調節，例如，室124A和124B，134A和134B。隔間還可具有可控環境，如大氣環境、惰性氣體環境、受控濕度環境、含低粒子環境、溫度環境等。
在另一個實施例中，可以有坐落在裝載鎖定室120和130所占位置上的單個裝載鎖定室。單個裝載鎖定室可具有各個室，其具有一個或多個隔板、與第一門122和132相關聯的第一門（其可以是單個門或兩個獨立門）以及與第二門128和138相關聯的第二門（其可以是單個門或兩個獨立門）。單個裝載鎖定室還可具有一個或多個壓力調節器，其類似於對裝載鎖定室120和130所描述的那些。單個裝載鎖定室的第一門或第二門的操作可類似於裝載鎖定室120和裝載鎖定室130的第一門122和132以及裝載鎖定室120和裝載鎖定室130的第二門128和138的操作。單個裝載鎖定室還可具有可控環境，如大氣環境、惰性氣體環境、受控濕度環境、含低粒子環境、溫度環境等。
在具有多個裝載鎖定室和/或隔間的實施例中，某些室和/或隔間可被指定用於接收未加工的晶片和加工托盤，而其他室和/或隔間則可被指定用於接收加工過的晶片和加工托盤，從而使晶片僅沿指定的方向通過某些室和/或隔間。
在另一個實施例中，某些室和/或隔間可始終向真空轉移模塊108開放，從而充當緩衝區。在一個實施例中，一個或多個緩衝區可被保持在大致等於中央真空轉移模塊108的壓力的負壓下且可包括基架，在其上可定位有一個或多個晶片。在一個實施例中，基架可具有冷却功能以對定位在其上的加工晶片產生受控的冷却效果。一個或多個緩衝區104也可位於裝載鎖定室120和130、自動化前端界面140或手動前端界面中的一個或多個中。
在一個實施例中，裝載鎖定室120、130的每個室或隔間可配置有基架，在其上面可定位有對齊的晶片和加工托盤。在一些實施例中，基架可具有冷却功能。
在一個實施例中，自動化前端界面140可操作地被連接至第一裝載鎖定室120或第二裝載鎖定室130中的至少一個。自動化前端界面140可包括一個或多個加工托盤殼體142、一個或多個晶片盒144、對位器146和一個或多個界面機械臂148。
在一個實施例中，加工托盤殼體142A可被配置成在用於化學氣相沉積工藝前容納一個或多個加工托盤，同時加工托盤142B可被配置成在用於化學氣相沉積工藝後容納一個或多個加工托盤。加工托盤殼體142可被配置成根據需要從自動化前端界面140進行移除並用其他加工托盤殼體142進行替換，例如，用於補充對未使用加工托盤的供給或移除已使用的加工托盤。
在一個實施例中，晶片盒144A可被配置成在化學氣相沉積工藝加工前容納一個或多個晶片，同時晶片盒144B可被配置成在化學氣相沉積工藝加工後容納一個或多個晶片。替代地，在化學氣相沉積工藝後，加工晶片可被置於其原始的晶片盒中。晶片盒144可被配置成根據需要從自動化前端界面進行移除並用其他晶片盒144進行替換。
界面機械臂148可被配置成從晶片盒144抓住一個或多個晶片並將其置於晶片對位器152上。在一個實施例中，晶片包含在其外徑上的凹口或扁平部分且晶片對位器152使晶片旋轉直到凹口或扁平部分到達某個位置為止。界面機械臂148可被配置成從加工托盤殼體142抓住一個或多個加工托盤（有時被稱為晶片載體）並將其置於加工托盤對位器152上，從而可對加工托盤進行合適地定向。
界面機械臂148可被配置成從晶片對位器152抓住一個或多個晶片並將其置於對位器146上。界面機械臂148可被配置成從加工托盤對位器152抓住一個或多個加工托盤並將其置於對位器146上。對位器146可被配置成有助於在一個或多個加工托盤上進行一個或多個晶片的對位。
在一些實施例中，界面機械臂148被用於進行至少一部分的對位。界面機械臂148可被配置成抓住對齊的晶片和加工托盤以轉移通過自動化前端界面140的第一輸出154或第二輸出156並進入第一或第二裝載鎖定室120、130。在一個實施例中，多個界面機械臂148A/B（如在圖3中所示）可被配置成抓住所對齊的晶片和加工托盤以進行獨立和/或同時轉移，使其通過自動化前端界面140的第一和/或第二輸出154、156並進入第一和/或第二裝載鎖定室120、130中。例如，前端界面140可包括兩個界面機械臂148，其中一個界面機械臂148A被配置成在裝載鎖定室120、130內裝載和卸載第一室或第一組室且第二界面機械臂148B被配置成在裝載鎖定室120、130內裝載和卸載第二室或第二組室。
在一個實施例中，第一裝載鎖定室120可操作性地被連接至第一輸出154，同時第二裝載鎖定室130可操作性地被連接至第二輸出156。在第一和/或第二裝載鎖定室120、130被分成多個隔間的實施例中，每個隔間可具有與各個第一輸出154和第二輸出156進行連通的單獨的門。額外地，界面機械臂148可被配置成抓住晶片和加工托盤以通過各自的第一和第二輸出154、156從第一或第二裝載鎖定室120、130轉移至自動化前端界面140中。
參照圖5，其示出了根據本揭示的一個實施例的一個實例反應室102。反應室102限定了加工環境空間，其中氣體分配裝置202可被布置在環境空間的一端上。氣體分配裝置202可被連接至源204A-C以供給要用於晶片加工工藝中的加工氣體，如載氣和反應氣體，如金屬有機化合物和V族典型來源，所有的這些均可被併入源輸送組件106中（在圖1-3中所示）。氣體分配裝置202可進行布置以接收各種氣體和引導組合的加工氣體的流動。氣體分配裝置202也可被連接至冷却劑系統206，其被配置成使液體透過氣體分配裝置202循環，從而在操作期間將氣體分配裝置202的溫度保持在所需的溫度。可提供類似的冷却劑布置（未示出）以冷却反應室102的壁。
反應室102也可設有排氣系統208。排氣系統208可被配置成透過在通常位於氣體分配裝置202遠側區域中的加工環境空間內的一個或多個端口（未示出）從加工環境空間移除廢氣。
主軸210可被布置在反應室102內，從而使主軸210能圍繞中心接入旋轉。主軸210可包括適於可釋放地接合加工托盤214的配件。加熱元件216可被安裝在反應室102內位於加工托盤214的下面。在一些實施例中，提供溫度監控器218以監控在反應室102內的環境空間的溫度。
參照圖6，其示出了根據本揭示的一個實施例的另一個實例反應室102。在該實施例中，轉盤222被定位在反應室102的冷却區中。轉盤222的底部可包括能進行旋轉的軸承或導輪系統。可以是中空圓筒的旋轉介電支撑224可被連接至轉盤222的頂部。加工托盤214可被定位在旋轉介電支撑224的頂部上。加工托盤214可被機械性地附接至旋轉介電支撑224或可被自由地定位在旋轉介電支撑224的頂面上並透過摩擦而保持在位。
可替代地被稱為晶片載體的加工托盤214可具有大致為關於中心接入對稱形成的圓盤形式的本體。本體可包括用於保持晶片220的一個或多個口袋。在一些實施例中，加工托盤214可包括被配置成保持單個晶片220的單個口袋。例如，在一個實施例中，加工托盤214可被配置成接收具有直徑在6和12英寸之間的單個晶片220。
單個襯底加工托盤214可提供許多加工優勢。例如，單個襯底加工托盤214可提供在晶片上更大的溫度均勻性，其能夠提供更高的生產量和對關鍵組件的針對反應過程的化學作用的更大的保護，其能夠提供改善的氣體效率，其能夠允許多晶片加工托盤具有更少的接觸點，其能夠用更短的時間段實現所需的旋轉速度且其比生產多晶片加工托盤更加便宜。
在操作中，一個或多個加工托盤殼體142和一個或多個晶片盒144被裝載至自動化前端界面140上。一個或多個加工托盤殼體142A/B和晶片盒144A/B可透過用戶進行裝載，隨後用戶則可映射其各個位置。在一些實施例中可具有末端執行器的界面機械臂148可轉移一個或多個晶片220，例如從晶片盒144A至晶片對位器150。晶片對位器150可被配置成對齊並暫時容納晶片220。界面機械臂148可額外地轉移一個或多個加工托盤214，例如從加工托盤殼體142A至加工托盤對位器152。加工托盤對位器152可被配置成對齊並暫時容納加工托盤214。
界面機械臂148可將晶片220從晶片對位器154移除並將晶片220轉移至對位器146。在一個實施例中，對位器146具有非接觸型末端執行器以及加工托盤定心環。在一個實施例中，界面機械臂148可將晶片220定位在對位器146中，從而使非接觸型末端執行器將晶片220從界面機械臂148的末端執行器移除並將晶片220固定到位。界面機械臂148可隨後將加工托盤214從加工托盤對位器152轉移至對位器146，在該對位器146上，定心環可將加工托盤214與晶片220對齊。界面機械臂148可隨後從對位器146轉移對齊的加工托盤214和晶片220以使其通過第一輸出154並進入第一裝載鎖定室120。在一些實施例中，重複該過程以將第二晶片220對齊到第二加工托盤214上，其隨後可經界面機械臂148被轉移通過第二輸出156並進入第二裝載鎖定室130。
一旦晶片220和加工托盤214位於第一和第二裝載鎖定室120、130的各室124、134內且界面機械臂150已撤出室124、134，第一門122、132則能關閉，從而在室124、134內創建隔離的可控環境，例如，壓力環境。隨著第一門122、132和第二門128、138都關閉，壓力調節器可排空在室124、134內的一部分氣體以創建大致等於在真空轉移模塊108內的操作壓力的負壓。一旦已在室124、134內建立所需壓力，則可打開第二門128、138。在一個實施例中，第一裝載鎖定室120和第二裝載鎖定室130是完全獨立於彼此而進行操作的。室124和134的環境也可透過其他調節器（未示出）進行控制以具有惰性環境（例如，氮氣或氬氣）、低的或以其他方式受控的濕度等。
在真空轉移模塊108內的轉移模塊機械臂118可隨後從各自的第一和第二裝載鎖定室124、134抓住晶片220和加工托盤214並將其轉移至，例如，反應室102A和102B中以進行加工。在一個實施例中，轉移模塊機械臂118是雙葉片的，從而獨立和同時轉移兩組晶片220和加工托盤214。門114A和114B可相應地打開和關閉以使晶片220和加工托盤214從其通過並進入反應室102A和102B中。
在反應室102A和102B內已發生所需加工後，門114A和114B可被打開且晶片220和加工托盤214可透過轉移模塊機械臂118從反應室102A和102B移除且被轉移至第一或第二裝載鎖定室120、130。
一旦晶片220和加工托盤214位於第一和第二裝載鎖定室120、130的各室124、134內且轉移模塊機械臂118已撤出室124、134，第二門128、138則能關閉，從而在室124、134內創建隔離的受控環境，例如，壓力環境。隨著第一門122、132和第二門128、138的關閉，壓力調節器可使室124、134內的壓力均衡以創建大致等於大氣壓的壓力。一旦已建立在室124、134內的所需壓力，則可打開第一門122、132且可移除晶片220和加工托盤214。
晶片220可隨後透過界面機械臂148被轉移至最終的晶片盒144B或晶片220可被轉移至其最初位於的晶片盒144A。加工托盤214可透過界面機械臂148轉移至加工托盤殼體142B或142A。
用於化學氣相沉積系統100的MOCVD的反應室102A-F中的一個或多個可用其他類型的加工室進行替換。在外延晶片加工側上，反應室102A-F中的一個或多個可以是用於外延生長紅色、橙色和黃色（ROY）發光二極管（例如，砷化鎵、磷砷化鎵、磷化鋁鎵銦和砷化鋁鎵基器件）的CVD反應器、等離子體增强CVD反應器（PECVD）、分子束外延（MBE）沉積室、原子層沉積（ALD）反應器、低壓CVD反應器（LPCVD）、物理氣相沉積（PVD）反應器、等離子體增强物理氣相沉積（PEPVD）室、熱退火器、摻雜室、等離子體增强ALD反應器（PEALD）、等離子體增强ALE反應器（PEALE）、高密度等離子體增强化學氣相沉積（HDPECVD）、原子層外延（ALE）室或蝕刻室。使用不同類型的反應室可增加化學氣相沉積系統100的效率和產率。
一個或多個反應室對102A/102B、102C/102D和/或102E/102F、裝載鎖定室120和130、真空轉移室108和/或自動化前端界面/手動前端界面140中的每一個可設有被安裝在這種室的內部或外部的計量工具；例如，在反應室102A-F中的一個或多個的視口上。計量工具的實例包括現場測溫儀/反射計、多點測溫儀、撓度計和/或反射計、現場測溫儀/撓度計/反射計、橢圓偏光儀、光致發光光譜儀、電致發光光譜儀、表面聲波發生器、鏡頭、用於測量薄膜厚度的感測器、電阻率/摻雜感測器、晶片級的電氣特徵以及表面缺陷，如粒子、裂縫、滑移、外延生長缺陷等。在LED外延過程期間這種計量工具可被用於，例如，測試LED波長。
除了上面提及的外延晶片加工室，反應室102A-F中的一個或多個可由晶片清洗加工室或晶片預清洗或晶片清洗室替換。晶片預清洗或晶片清洗室可被用於在反應室102A-F中進行外延沉積工藝前從晶片220表面移除天然氧化物（例如，氧化矽）、離子、金屬、有機物（例如，碳）、油脂和其它雜質（例如，矽、藍寶石、碳化矽等）。預清洗室可替換化學氣相沉積系統100的反應室 102A-F中的一個或可與自動化前端界面/設備前端模塊/手動前端界面140進行連通。
在清洗期間，晶片可從晶片盒144進行移動並被送至預清洗室102。清洗氣體，如氯氣（Cl 2）、氯化氫（HCl）、三氟化氮（NF 3）或較佳為氟化氫（HF）用惰性載氣，如氫氣（H 2）、氮氣（N 2）、氦氣或氬氣進行稀釋以形成工藝清洗氣體。工藝清洗氣體被導入預清洗室以接觸要被清洗的晶片220的表面。蝕刻劑化學組成物與天然氧化物和其他雜質在晶片220的表面上起反應，形成揮發性副產物，如四氟化矽（SiF 4）和水蒸氣。副產物可與任何剩餘的工藝清洗氣體一起從預清洗室102A-F排出。清洗工藝可透過將工藝清洗氣體加熱至從約20至500°C的範圍中的溫度來實施。加熱器也可被置於預清洗室中以調整清洗工藝的溫度。在清洗後，清洗後的晶片220可被移動至乾淨晶片盒114以等候其要進行外延生長工藝的序列或被移至化學氣相沉積系統100的反應室102以進行外延生長工藝。
本系統的另一組件可以是加工托盤清洗室。在外延生長工藝期間，外延反應材料（例如，AlGaN、GaN、Mg等）和其他材料可被沉積在加工托盤214（也被稱之為晶片載體）上。當把新的晶片220裝載至加工托盤214上以進行新一輪的外延生長工藝時未移除這些材料，則有更大的可能性減少化學氣相沉積系統100的產率和性能。在一些情況下，使晶片載體清洗加工室被附至工藝系統將加速整個外延過程，這是因為清洗的加工托盤214將無需被手動或機械地帶至加工托盤清洗系統所位於的受控環境（工廠）中。例如，代替加工托盤殼體142A或除其以外，晶片載體清洗室可被附至自動化前端界面/設備前端模塊/手動前端界面140。
在外延加工後，加工的晶片220通常位於加工托盤214上，且加工後的晶片220可手動移除或透過界面機械臂148移除並被裝載至晶片盒114中。該晶片盒114可在工廠內移動以被進一步加工成最終的半導體裝置。一旦從加工托盤214移除外延加工晶片220，則可將加工托盤214移動至晶片載體清洗加工室142。一個或多個加工托盤214可被置於晶片載體清洗加工室142中。一旦室142A裝載有一個或多個加工托盤214，則向室142A施加真空，將室內部加熱至從約400至1800°C的範圍中的溫度，並將乾燥氣體，例如氯化氫、氯氣、氫氣、氮氣及其混合物導入室中以蝕刻來自加工托盤214的外延反應材料。一旦從加工托盤214移除外延材料，清洗過的加工托盤214則可隨後被置於晶片載體殼體142B中以在化學氣相沉積系統100中連續使用或被返回至自動化前端界面140並被安裝在晶片對位器152上，從而可將新的晶片220置於其上以在化學氣相沉積系統100中進行外延生長。
在一個實施例中，晶片載體清洗加工室可替換化學氣相沉積系統100的反應室102A-F中的一個，而不是將其附至自動化前端界面/設備前端模塊/手動前端界面140。其他類型的清洗加工托盤的方法是衆所周知的，包括在升高的溫度下使用酸洗液（例如，硫酸、檸檬酸、氫氟酸、鹽酸）或其它類型的清洗流體（例如，過氧化氫、氨/水）以及上述物質的混合物。
在化學氣相沉積系統100的其他實施例中，可將額外的側/面添加至室108中，從而至外延晶片加工室和/或晶片清洗加工室和/或晶片載體清洗加工室。
在一些情況下，自動化前端界面140可被手動前端界面取代。在這種情況下，晶片220可被手動裝載或卸載至加工托盤214上。手動前端界面可以是具有：具備用於移除粒子的合適的過濾器的向下流動單元的機櫃。機櫃可與裝載鎖定室120和130進行連通並使用升降系統通過裝載鎖定室120、130中的每一個的門122、132放置裝載有晶片220的加工托盤214並將其定位在裝載鎖定室120、130中的每一個內的基架上。在真空轉移模塊108內的轉移模塊機械臂118可隨後接載裝載有晶片220的加工托盤214並將其裝載至反應室102A-F中。可根據裝載鎖定室120/130是正裝載有要加工的晶片220還是移除了已被加工過的晶片220而打開或關閉裝載鎖定室120、130的門122、128、132、138。可在手動前端界面中設有晶片220和加工托盤214存儲器且手動或機器人推車可被用於將晶片220和/或加工托盤214移至化學氣相沉積系統100內的各個工具。
相關領域的普通技術人員將認識到實施例可包括比在上述任何個別的實施例中所示特性更少的特徵。本文所揭示的實施例不意味著是其中可組合各種特徵的方式的詳盡介紹。因此，如本領域的普通技術人員所理解的，實施例並不是相互排斥的特徵組合；相反地，實施例可包括從不同的個別實施例所選的不同的個別特徵的組合。此外，即使當未在這種實施例中進行描述時，關於一個實施例所描述的元件也可在其他實施例中實施，除非另有說明外。雖然附屬項可能在請求項中參照了與一個或多個其他請求項的特定組合，但其他實施例也可包括附屬項與每一個其他附屬項的標的的組合或一個或多個特徵與其他附屬或獨立項的組合。在本文中提出了這樣的組合，除非指出本揭示不意指特定的組合外。此外，本揭示還旨在包括在任何其他獨立項中的請求項的特徵，即使該請求項並不直接附屬該獨立項。
透過上述文獻引用所進行的任何併入是受到限制的，從而使與本文所揭示內容的明確表示相反的標的不會併入本文。透過上述文獻引用所進行的任何併入是進一步受到限制的，從而不會透過引用將包括在文獻中的請求項併入本文。透過上述文獻引用所進行的任何併入仍是進一步受到限制的，從而不會透過引用將文獻中提供的任何定義併入本文，除非在本文中明確包括的以外。
應理解的是可按任何順序和/或同時進行在根據本教示的方法中所使用的各個步驟，只要教示保持是可操作的即可。此外，應理解的是根據本教示的器械和方法可包括任何數量或全部所述的實施例，只要教示保持是可操作的即可。
100‧‧‧化學氣相沉積系統
102‧‧‧反應室
102A-F‧‧‧反應室
104‧‧‧緩衝區
106A-C‧‧‧源輸送組件
108‧‧‧真空轉移模塊
110‧‧‧內壁
112‧‧‧室
114A-F‧‧‧門
116A-B‧‧‧裝載鎖定室接入門
118‧‧‧轉移模塊機械臂
120‧‧‧第一裝載鎖定室
120A-B‧‧‧隔間/室
121‧‧‧隔斷
122、132‧‧‧第一門
124、134‧‧‧室
124A-B‧‧‧隔間/室
128、138‧‧‧第二門
130‧‧‧第二裝載鎖定室
130A-B‧‧‧隔間/室
131‧‧‧隔斷
134A-B‧‧‧隔間/室
140‧‧‧自動化前端界面/設備前端模塊/手動前端界面
142A-B‧‧‧加工托盤殼體
144A-B‧‧‧晶片盒
146‧‧‧對位器
148‧‧‧界面機械臂
148A-B‧‧‧界面機械臂
150‧‧‧晶片對位器
152‧‧‧加工托盤對位器
154‧‧‧第一輸出
156‧‧‧第二輸出
171‧‧‧壁部分
172‧‧‧壁部分
173‧‧‧隔斷
174‧‧‧隔斷
202‧‧‧氣體分配裝置
204A-C‧‧‧源
206‧‧‧冷却劑系統
208‧‧‧排氣系統
210‧‧‧主軸
214‧‧‧加工托盤
216‧‧‧加熱元件
218‧‧‧溫度監控器
220‧‧‧晶片
222‧‧‧轉盤
224‧‧‧旋轉介電支撑。
結合附圖考慮下述有關本揭示的各種實施例的詳細描述可更完全地理解本揭示，其中：
圖1為描繪根據本揭示的一個實施例的具有六個反應室（三對反應室）的化學氣相沉積系統的示意圖。
圖2為描繪根據本揭示的一個實施例的具有四個反應室（兩對反應室）的化學氣相沉積系統的示意圖。
圖3為描繪根據本揭示的一個實施例的具有兩個反應室（一對反應室）的化學氣相沉積系統的示意圖。
圖4A為根據本揭示的一個實施例的第一和第二裝載鎖定室的等距視圖。
圖4B為根據本揭示的一個實施例的第一和第二裝載鎖定室的等距視圖。
圖5為根據本揭示的一個實施例的具有包括適於可釋放地接合加工托盤的配件的主軸的反應室的平面圖。
圖6為根據本揭示的一個實施例的具有旋轉介電支撑的反應室的平面圖。
雖然本揭示的實施例可被修正成各種修改和替代形式，但是在附圖中以示例方式示出的細節仍將進行詳細描述。然而，應理解的是本揭示並不旨在將本揭示限制為所述的特定實施例。相反地，本揭示旨在涵蓋透過所附請求項所限定的落在本揭示的精神和範圍內的所有修改、等同物和替代方案。
100‧‧‧化學氣相沉積系統
102A-F‧‧‧反應室
106A-C‧‧‧源輸送組件
108‧‧‧真空轉移模塊
110‧‧‧內壁
112‧‧‧室
114A-F‧‧‧門
116A-B‧‧‧裝載鎖定室接入門
118‧‧‧轉移模塊機械臂
120‧‧‧第一裝載鎖定室
122、132‧‧‧第一門
124、134‧‧‧室
128、138‧‧‧第二門
130‧‧‧第二裝載鎖定室
140‧‧‧自動化前端界面/設備前端模塊/手動前端界面
142A-B‧‧‧加工托盤殼體
144A-B‧‧‧晶片盒
146‧‧‧對位器
148‧‧‧界面機械臂
150‧‧‧晶片對位器
152‧‧‧加工托盤對位器
154‧‧‧第一輸出
156‧‧‧第二輸出

Claims (21)

  1. 一種化學氣相沉積系統，其包括： 具有第一輸出和第二輸出的自動化前端界面，其包括 加工托盤殼體，其被配置成容納兩個以上的加工托盤； 晶片盒，其被配置成容納兩個以上的晶片； 對位器，其被配置成將第一晶片對齊在第一加工托盤上並且將第二晶片對齊在第二加工托盤上；以及 界面機械臂，其被配置成轉移： 所述第一晶片和所述第一加工托盤至所述對位器以將所述第一晶片對齊在所述第一加工托盤上， 所述第二晶片和所述第二加工托盤至所述對位器以將所述第二晶片對齊在所述第二加工托盤上， 所述對齊的第一晶片和加工托盤至所述第一輸出，以及 所述對齊的第二晶片和加工托盤至所述第二輸出； 能夠保持受控環境的第一裝載鎖定室，所述第一裝載鎖定室具有第一門和第二門，所述第一門與所述自動化前端界面的所述第一輸出連通，其中所述第一裝載鎖定室被配置成通過所述第一門從所述第一輸出接收所述對齊的第一晶片和加工托盤； 能夠保持受控環境的第二裝載鎖定室，所述第二裝載鎖定室具有第一門和第二門，所述第一門與所述自動化前端界面的所述第二輸出連通，其中所述第二裝載鎖定室被配置成通過所述第一門從所述第二輸出接收所述對齊的第二晶片和加工托盤；以及 與所述第一和第二裝載鎖定室的所述第二門進行連通的真空轉移模塊，所述真空轉移模塊具有雙葉片機械臂，其被配置成操控所述對齊的第一晶片和加工托盤以及所述對齊的第二晶片和加工托盤從各自的第一和第二裝載鎖定室至與所述真空轉移模塊連通的一個或多個反應室對（pair）。
  2. 如請求項1所述的化學氣相沉積系統，其中一個或多個反應室可進行選自金屬有機化學氣相沉積、化學氣相沉積、物理氣相沉積、等離子體增强物理氣相沉積、等離子體增强化學氣相沉積、原子層沉積、等離子體增强原子層沉積和原子層外延的工藝。
  3. 如請求項1所述的化學氣相沉積系統，其中一個或多個反應室設有一個或多個計量工具。
  4. 如請求項1所述的化學氣相沉積系統，其中所述系統包括一對、兩對或三對反應室，其中每個反應室都是獨立操作的。
  5. 如請求項1所述的化學氣相沉積系統，其還包括位置鄰近每對反應室的源輸送組件。
  6. 如請求項5所述的化學氣相沉積系統，其中所述源輸送組件被配置成：為每對反應室提供載氣、一種以上反應氣體、冷却系統和通風系統。
  7. 如請求項1所述的化學氣相沉積系統，其中所述第一裝載鎖定室和第二裝載鎖定室中的至少一個包括至少一個隔板，從而將所述第一裝載鎖定室和第二裝載鎖定室中的至少一個分成兩個以上的隔間。
  8. 如請求項7所述的化學氣相沉積系統，其中在所述兩個以上隔間內的可控環境被設置成單獨地進行調節。
  9. 一種化學氣相沉積系統，其包括： 具有第一輸出和第二輸出的自動化前端界面，其包括 加工托盤殼體，其被配置成容納兩個以上的加工托盤； 晶片盒，其被配置成容納兩個以上的晶片； 對位器，其被配置成將第一晶片對齊在第一加工托盤上並將第二晶片對齊在第二加工托盤上；以及 界面機械臂，其被配置成將晶片和加工托盤轉移至對位器、將所述對齊的第一晶片和加工托盤轉移至所述第一輸出且將所述對齊的第二晶片和加工托盤轉移至所述第二輸出； 裝載鎖定室，其能夠保持受控環境且與所述自動化前端界面連通，所述裝載鎖定室具有與所述第一輸出連通的第一門、與所述第二輸出連通的第二門、與所述第一門相對的第三門以及與所述第二門相對的第四門，其中所述裝載鎖定室被配置成通過所述第一門從所述第一輸出接收所述對齊的第一晶片和加工托盤並通過所述第二門從所述第二輸出接收所述對齊的第二晶片和加工托盤，所述裝載鎖定室包括一個或多個隔板；以及 與所述裝載鎖定室的所述第三和第四門連通的真空轉移模塊，所述真空轉移模塊具有雙葉片機械臂，其被配置成操控所述對齊的第一晶片和加工托盤以及所述對齊的第二晶片和加工托盤從所述裝載鎖定室至與所述真空轉移模塊連通的一個或多個反應室對。
  10. 如請求項9所述的化學氣相沉積系統，其中一個或多個反應室可進行選自金屬有機化學氣相沉積、化學氣相沉積、物理氣相沉積、等離子體增强物理氣相沉積、等離子體增强化學氣相沉積、原子層沉積、等離子體增强原子層沉積和原子層外延的工藝。
  11. 如請求項9所述的化學氣相沉積系統，其中一個或多個反應室設有一個或多個計量工具。
  12. 如請求項9所述的化學氣相沉積系統，其中所述系統包括一對、兩對或三對反應室，其中每個反應室都是獨立操作的。
  13. 一種化學氣相沉積系統，其包括： 具有第一輸出和第二輸出的自動化前端界面，其包括 加工托盤殼體，其被配置成容納兩個以上的加工托盤； 晶片盒，其被配置成容納兩個以上的晶片； 對位器，其被配置成將第一晶片對齊在第一加工托盤上並將第二晶片對齊在第二加工托盤上；以及 界面機械臂，其被配置成將晶片和加工托盤轉移至對位器、將所述對齊的第一晶片和加工托盤轉移至所述第一輸出且將所述對齊的第二晶片和加工托盤轉移至所述第二輸出； 裝載鎖定室，其能夠保持受控環境且與所述自動化前端界面連通，所述裝載鎖定室具有第一室、第二室、與所述第一輸出和所述第二輸出連通的第一門以及與所述第一門相對的第二門，所述第一室與所述第一輸出相對齊且所述第二室與所述第二輸出相對齊，其中所述裝載鎖定室被配置成通過所述第一門將所述對齊的第一晶片和加工托盤從所述第一輸出以及將所述對齊的第二晶片和加工托盤從所述第二輸出接收至各自的第一和第二室中，所述裝載鎖定室包括一個或多個隔板；以及 與所述裝載鎖定室的所述第二門連通的真空轉移模塊，所述真空轉移模塊具有雙葉片機械臂，其被配置成操控所述對齊的第一晶片和加工托盤以及所述對齊的第二晶片和加工托盤從其各自的第一和第二室至與所述真空轉移模塊連通的一個或多個反應室對。
  14. 如請求項13所述的化學氣相沉積系統，其中一個或多個反應室可進行選自金屬有機化學氣相沉積、化學氣相沉積、物理氣相沉積、等離子體增强物理氣相沉積、等離子體增强化學氣相沉積、原子層沉積、等離子體增强原子層沉積和原子層外延的工藝。
  15. 如請求項13所述的化學氣相沉積系統，其中一個或多個反應室設有一個或多個計量工具。
  16. 如請求項13所述的化學氣相沉積系統，其中所述系統包括一對、兩對或三對反應室，其中每個反應室都是獨立操作的。
  17. 如請求項13所述的化學氣相沉積系統，其中所述真空轉移模塊包含適於保持所對齊的晶片和加工托盤的一個或多個隔板。
  18. 一種化學氣相沉積系統，其包括： 具有第一輸出和第二輸出的前端界面，所述第一輸出被配置成連續提供裝有晶片的第一加工托盤和裝有晶片的第三加工托盤，且所述第二輸出被配置成連續提供裝有晶片的第二加工托盤和裝有晶片的第四加工托盤； 能夠保持受控環境且與所述前端界面連通的裝載鎖定室，其具有第一室、第二室、與所述第一輸出和所述第二輸出進行連通的第一門以及與所述第一門相對的第二門，所述第一室與所述第一輸出相對齊且所述第二室與所述第二輸出相對齊，其中所述裝載鎖定室被配置成通過所述第一門連續地將裝有晶片的所述第一加工托盤和裝有晶片的所述第三加工托盤從所述第一輸出以及將裝有晶片的所述第二加工托盤和裝有晶片的所述第四加工托盤從所述第二輸出接收入各自的第一和第二室中，所述裝載鎖定室包括一個或多個隔板；以及 與所述裝載鎖定室的所述第二門進行連通的真空轉移模塊，所述真空轉移模塊具有雙葉片機械臂，其被配置成將裝有晶片的所述第一加工托盤和裝有晶片的所述第二加工托盤從其各自的第一和第二室操控至與所述真空轉移模塊進行連通的第一反應室對以及將裝有晶片的所述第三加工托盤和裝有晶片的所述第四加工托盤從其各自的第一和第二室操控至與所述真空轉移模塊進行連通的第二反應室對。
  19. 一種化學氣相沉積系統，其包括： 具有第一輸出和第二輸出的前端界面，所述第一輸出被配置成連續提供裝有晶片的第一加工托盤、裝有晶片的第三加工托盤和裝有晶片的第五加工托盤，且所述第二輸出被配置成連續提供裝有晶片的第二加工托盤、裝有晶片的第四加工托盤和裝有晶片的第六加工托盤； 能夠保持受控環境且與所述前端界面連通的裝載鎖定室，其具有第一室、第二室、與所述第一輸出和所述第二輸出進行連通的第一門以及與所述第一門相對的第二門，所述第一室與所述第一輸出相對齊且所述第二室與所述第二輸出相對齊，其中所述裝載鎖定室被配置成通過所述第一門連續地將裝有晶片的所述第一加工托盤、裝有晶片的所述第三加工托盤和裝有晶片的所述第五加工托盤從所述第一輸出以及將裝有晶片的所述第二加工托盤、裝有晶片的所述第四加工托盤和裝有晶片的所述第六加工托盤從所述第二輸出接收入所述各自的第一和第二室中，所述裝載鎖定室包括一個或多個隔板；以及 與所述裝載鎖定室的所述第二門進行連通的真空轉移模塊，所述真空轉移模塊具有雙葉片機械臂，其被配置成將裝有晶片的所述第一加工托盤和裝有晶片的所述第二加工托盤從其各自的第一和第二室操控至與所述真空轉移模塊連通的第一反應室對，將裝有晶片的所述第三加工托盤和裝有晶片的所述第四加工托盤從其各自的第一和第二室操控至與所述真空轉移模塊連通的第二反應室對以及將裝有晶片的所述第五加工托盤和裝有晶片的所述第六加工托盤從其各自的第一和第二室操控至與所述真空轉移模塊連通的第三反應室對。
  20. 一種化學氣相沉積系統，其包括： 具有第一輸出和第二輸出的前端界面，所述第一輸出被配置成提供裝有晶片的第一加工托盤且所述第二輸出被配置成提供裝有晶片的第二加工托盤； 能夠保持受控環境且與所述前端界面連通的裝載鎖定室，其具有第一室、第二室、與所述第一輸出和所述第二輸出進行連通的第一門以及與所述第一門相對的第二門，所述第一室與所述第一輸出相對齊且所述第二室與所述第二輸出相對齊，其中所述裝載鎖定室被配置成通過所述第一門將裝有晶片的所述第一加工托盤從所述第一輸出以及將裝有所述晶片的所述第二加工托盤從所述第二輸出接收入所述各自的第一和第二室中，所述裝載鎖定室包括一個或多個隔板； 與所述裝載鎖定室的所述第二門進行連通的真空轉移模塊，所述真空轉移模塊具有雙葉片機械臂，其被配置成將裝有晶片的所述第一加工托盤和裝有晶片的所述第二加工托盤從其各自的第一和第二室進行操控；以及 與所述真空轉移模塊進行連通的一個或多個反應室對，所述反應室能夠接收裝有晶片的所述第一加工托盤和裝有晶片的所述第二加工托盤，其中所述一個或多個反應室可進行選自金屬有機化學氣相沉積、化學氣相沉積、物理氣相沉積、等離子體增强物理氣相沉積、等離子體增强化學氣相沉積、原子層沉積、等離子體增强原子層沉積和原子層外延的工藝。
  21. 一種化學氣相沉積系統，其包括： 具有第一輸出和第二輸出的前端界面，所述第一輸出被配置成提供裝有晶片的第一加工托盤且所述第二輸出被配置成提供裝有晶片的第二加工托盤； 能夠保持受控環境且與所述前端界面連通的裝載鎖定室，其具有第一室、第二室、與所述第一輸出和所述第二輸出進行連通的第一門以及與所述第一門相對的第二門，所述第一室與所述第一輸出相對齊且所述第二室與所述第二輸出相對齊，其中所述裝載鎖定室被配置成通過所述第一門將裝有晶片的所述第一加工托盤從所述第一輸出以及將裝有晶片的所述第二加工托盤從所述第二輸出接收入所述各自的第一和第二室中，所述裝載鎖定室包括一個或多個隔板； 與所述裝載鎖定室的所述第二門進行連通的真空轉移模塊，所述真空轉移模塊具有雙葉片機械臂，其被配置成將裝有晶片的所述第一加工托盤和裝有所述晶片的所述第二加工托盤從其各自的第一和第二室進行操控；以及 與所述真空轉移模塊進行連通的一個或多個反應室對，所述反應室能夠接收裝有晶片的所述第一加工托盤和裝有晶片的所述第二加工托盤，其中所述一個或多個反應室設有一個或多個計量工具。
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