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真空處理設(shè)備和制造方法與流程

文檔序號:12041532閱讀:196來源:國知局
真空處理設(shè)備和制造方法與流程
本發(fā)明涉及真空處理設(shè)備和用于制造的方法。

背景技術(shù):
這樣的真空處理設(shè)備例如用于薄膜太陽能電池生產(chǎn)、或者用于半導(dǎo)體生產(chǎn)的領(lǐng)域。例如,WO2010/105967A2示出了一種用于處理用作太陽能電池的基體的硅晶片的設(shè)備。該設(shè)備包括不同的處理腔室或工位,用于處理基板,例如用于濺射/濺鍍、蝕刻或加熱。為了在這些處理腔室之間轉(zhuǎn)移基板,該設(shè)備包括一種圓形轉(zhuǎn)移腔室,被稱作真空處理受體,其包括與處理腔室中每一個相鄰而定位的個別搬運區(qū)。在操作中,一種被稱作運輸布置的旋轉(zhuǎn)載體在不同的搬運區(qū)之間轉(zhuǎn)移所述基板并且在另一步驟中,基板搬運器在搬運區(qū)與相鄰的處理腔室之間移動所述基板。

技術(shù)實現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提出一種改進的真空處理設(shè)備和用于制造的方法。由包括了在權(quán)利要求1中所規(guī)定的特征的一種真空處理設(shè)備來實現(xiàn)這個目的。在另外的權(quán)利要求中規(guī)定了真空處理設(shè)備以及用于制造的方法的另外的實施例。本發(fā)明提出一種真空處理設(shè)備,包括:-多個處理腔室,用于處理工件,特別地硅晶片;-轉(zhuǎn)移腔室,附連到處理腔室,處理腔室經(jīng)由相應(yīng)開口而與轉(zhuǎn)移腔室連通、并且包括與處理腔室中每一個相鄰定位的搬運區(qū),-工件載體,布置于轉(zhuǎn)移腔室中,轉(zhuǎn)移腔室被配置成用以在搬運區(qū)之間轉(zhuǎn)移工件;以及-一個或多個搬運器,用于在搬運區(qū)與處理腔室之間移動工件。由此,轉(zhuǎn)移腔室為繞一種軸線的環(huán)形,并且開口具有基本上平行于所述軸線的開口軸線。這允許將轉(zhuǎn)移腔室上的力再導(dǎo)向至較大支承結(jié)構(gòu),特別地環(huán)形轉(zhuǎn)移腔室的內(nèi)側(cè)壁。因而,可實現(xiàn)一種具有成本效益、較輕并且仍剛性的機械構(gòu)造。在整個說明書中,術(shù)語“環(huán)形”或“環(huán)”也被稱作“圓環(huán)(torus)形”或“圓環(huán)”,理解為一種包括通孔的基本上平坦的主體。由此,通孔提供了在這個環(huán)中并且沿著這個環(huán)的開放的空間。在一種轉(zhuǎn)移腔室的上下文中,術(shù)語“環(huán)形”指這樣的環(huán)的內(nèi)部空間或殼體。因而,轉(zhuǎn)移腔室由與通孔相鄰的第一環(huán)套(annulus)形壁、與第一環(huán)套形壁相對著的第二環(huán)套形壁、由環(huán)的周圍邊緣所形成的外側(cè)壁、以及由通孔所形成的內(nèi)側(cè)壁而約束。如果這樣的轉(zhuǎn)移腔室水平地定位,向上定向的環(huán)套形壁為頂壁,而向下定向的環(huán)套形壁為底壁。另外,環(huán)的高度為在環(huán)套形壁之間的距離,而徑向?qū)挾葹樵趦?nèi)側(cè)壁與外側(cè)壁之間的距離。通孔提供開放的空間,在本描述中,也被稱作除去/省略掉的空間,其可用作安裝空間,例如用作管的通路,或者用作用于輔助維修和維護的空間。并不限制這個定義,這樣的環(huán)形轉(zhuǎn)移腔室的示例在圖6b中適宜性地示出并且在相對應(yīng)的描述中解釋。特別地,下列中的至少一個適用于環(huán)形轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移腔室:-環(huán)套形壁為平行的;-開放的空間或除去的空間被布置于轉(zhuǎn)移腔室的中心;-環(huán)套形壁中的至少一個或二者為圓形的;-側(cè)壁中的至少一個或二者為圓柱形;-側(cè)壁中的至少一個或兩個都垂直于環(huán)套形壁中的至少一個;-側(cè)壁中的至少一個限定對稱軸線;-內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁具有共同對稱軸線;-內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁為同心的;-形狀與墊圈等同或相似。這樣的環(huán)形轉(zhuǎn)移腔室的示例在圖6b中示意性地示出,并且在相對應(yīng)的描述中解釋。貫穿本文的描述,轉(zhuǎn)移腔室也被稱作轉(zhuǎn)移真空腔室、主真空腔室或運輸腔室,而處理腔室也被稱作過程腔室、過程工位、處理工位或簡單地稱作工位。另外,接口腔室,例如,鎖柜(locker),諸如輸入腔室或排出腔室,以及中間腔室,也被認為是處理腔室。也被稱作“基板”的“工件”為待處理(例如涂布、蝕刻或加熱)的固體材料的主體。在一示例中,工件為圓盤形或晶片形,具有至少一個基本上為平面的表面,特別地兩個相對的基本上平面的表面。另外,如果通過旋轉(zhuǎn)移動將工件轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移腔室中,則它們的路徑限定一種平面,也被稱作“轉(zhuǎn)移平面”??尚D(zhuǎn)的工件載體也被稱作圓盤傳送器(carousel)并且搬運器也被稱作卡盤。此外,搬運器也被稱作“工件升降器”并且工件的相對應(yīng)的移動被稱作“升降”。因而,術(shù)語“升降”可表示或可不表示轉(zhuǎn)移腔室為水平的位置。有利地,根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形結(jié)構(gòu)將施加在轉(zhuǎn)移腔室上的力重導(dǎo)向至一種較大支承結(jié)構(gòu)。因而,能實現(xiàn)成本優(yōu)化的、較輕并且仍然為剛性的機械構(gòu)造。這在一個或多個處理腔室向轉(zhuǎn)移腔室打開、并且將來自處理腔室內(nèi)側(cè)的真空的全收縮力施加到轉(zhuǎn)移腔室上的情況下是特別有利的。另外,根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形轉(zhuǎn)移腔室提供轉(zhuǎn)移腔室的減小的內(nèi)部空間,即,相當?shù)偷捏w積,因為在環(huán)中部的開放的空間并非轉(zhuǎn)移腔室的部分。這能允許快速地過渡到所需過程條件,特別地快速地降低或升高壓力或溫度。這繼而提供快速加工循環(huán)以及高效的操作管理。另外,除去的中心空間可用于穿過這個空間安裝供應(yīng)管線、泵或?qū)驓怏w管線或電線。此外,根據(jù)本發(fā)明的環(huán)形轉(zhuǎn)移腔室提供了在非相鄰處理腔室之間的路徑的延長。因而,能實現(xiàn)增強的源隔離和/或最小化交叉污染,因為與在圓形轉(zhuǎn)移腔室中相比,自一個處理腔室到另一個非相鄰的處理腔室的路徑較長并且更加盤繞。特別地,避免了經(jīng)由中部的捷徑。如果工件載體安裝于環(huán)形轉(zhuǎn)移腔室的內(nèi)壁處,這是特別有利的,因為在此情況下,沿著內(nèi)側(cè)壁的路徑被工件載體所阻擋,并且僅沿著外側(cè)壁的路徑可用于氣體流動。在根據(jù)本發(fā)明的真空處理設(shè)備的另一實施例中,包圍著開放的空間和/或具有在徑向延伸的至少內(nèi)部空間的基本上矩形的截面。在根據(jù)本發(fā)明的真空處理設(shè)備的另一實施例中,環(huán)形轉(zhuǎn)移腔室的內(nèi)部空間的徑向?qū)挾鹊扔诨虼笥趦?nèi)部空間的高度。在根據(jù)本發(fā)明的真空處理設(shè)備的另一實施例中,工件載體包括可控地可繞所述軸線、并且在轉(zhuǎn)移腔室的內(nèi)部空間中旋轉(zhuǎn)的環(huán)板或分段的組件,工件載體的徑向截面積大于轉(zhuǎn)移腔室的內(nèi)部空間的徑向截面積的70%。這限制了真空傳導(dǎo)性。在根據(jù)本發(fā)明的真空處理設(shè)備的另一實施例中,環(huán)形轉(zhuǎn)移腔室的徑向內(nèi)側(cè)壁和外側(cè)壁分別具有內(nèi)半徑和外半徑,并且內(nèi)半徑的長度為外半徑的至少25%或者至少50%。在根據(jù)本發(fā)明的真空處理設(shè)備的另一實施例中,環(huán)形轉(zhuǎn)移腔室水平地布置。這能允許使用重力來輔助搬運所述工件,特別是它們的固定,和因而提供高效并且精確的操作。在根據(jù)本發(fā)明的真空處理設(shè)備的另一實施例中,工件載體包括繞所述軸線的環(huán)板,可旋轉(zhuǎn)并且在單側(cè)或兩側(cè)由布置于環(huán)形轉(zhuǎn)移腔室的徑向內(nèi)側(cè)壁和/或徑向外側(cè)壁處的軸承所保持。以此方式,實現(xiàn)了工件載體的結(jié)實/魯棒的并且精確的保持和/或引導(dǎo)。在一個示例中,使用了滾珠軸承,特別地具有陶瓷滾珠;或者使用了磁性軸承。在另一示例中,工件載體的移動,特別是其旋轉(zhuǎn)運動,通過齒圈和齒輪和/或通過摩擦離合器和/或以磁性方式來實現(xiàn)。用于繞工件載體的軸線移動工件載體的驅(qū)動機構(gòu)可為電動馬達(例如,步進馬達)或液壓馬達。在另一示例中,馬達直接作用于所述齒圈、或者經(jīng)由齒輪機構(gòu)作用于所述齒圈。在所述示例的一優(yōu)選實施方式中,馬達同時作用于所述齒圈中兩個單獨的齒輪上。這兩個優(yōu)選地具有相同尺寸的齒輪例如借助于彈簧而撐靠在彼此上。可無后沖或無反沖地實現(xiàn)工件載體的此驅(qū)動方式。工件載體可具備位置控制器件,諸如,轉(zhuǎn)位器、擋光板或其它傳感器以確定工件載體的絕對位置或相對位置。這種傳感器器件可有利地與馬達控件相組合以允許精確定位和移動所述工件載體。在根據(jù)本發(fā)明的真空處理設(shè)備的另一實施例中,處理腔室中的至少一個的內(nèi)壁的表面與被認為在平行于所述軸線并且包括所述軸線的平面中的環(huán)形轉(zhuǎn)移腔室的外側(cè)壁的表面和/或內(nèi)側(cè)壁的表面基本上對準。因而,處理腔室與環(huán)形轉(zhuǎn)移腔室的外邊沿和/或內(nèi)邊沿相鄰。以此方式,以最小化的上承載表面和下承載表面來實現(xiàn)真空殼體。在根據(jù)本發(fā)明的真空處理設(shè)備的另一實施例中,處理腔室的一個或多個零件,例如泵或外殼壁,很靠近環(huán)形轉(zhuǎn)移腔室的側(cè)壁而布置。如果這些零件由高強度材料構(gòu)成,則這個布置完全地放松了對轉(zhuǎn)移真空腔室的機械要求。在根據(jù)本發(fā)明的真空處理設(shè)備的另一實施例中,處理腔室中的一個或多個,特別地全部,被附連到環(huán)形轉(zhuǎn)移腔室的特定壁,特別地附連到第一環(huán)套形壁、第二環(huán)套形壁、內(nèi)側(cè)壁或外側(cè)壁。在根據(jù)本發(fā)明的真空處理設(shè)備的再一實施例中,處理腔室中的兩個或更多個,特別地全部,被分布于環(huán)形轉(zhuǎn)移腔室的相對壁之間,特別地在環(huán)套形壁之間和/或在內(nèi)側(cè)壁與外側(cè)壁之間。在根據(jù)本發(fā)明的真空處理設(shè)備的另一實施例中,處理腔室中的至少兩個彼此相對。在根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中,工件載體被配置成用以:在與搬運區(qū)中的開口相鄰的位置之間,在平行于工件的基本上平面表面、并且垂直于所述軸線的方向上移動具有至少一個基本上平面表面的工件,并且還包括工件升降器,工件升降器在搬運區(qū)中操作,被配置成用以將搬運區(qū)中的工件從工件載體朝向開口移動和相反地移動。這對于環(huán)形轉(zhuǎn)移腔室而言是特別高效并且可靠的,因為工件在轉(zhuǎn)移期間總是保持在相同的方向。在根據(jù)本發(fā)明的真空處理設(shè)備的另一實施例中,工件載體被配置成將基本上平面的工件保持在與工件的轉(zhuǎn)移路徑平行的位置。利用這種配置,實現(xiàn)了可用環(huán)形空間的特別有效的使用。在根據(jù)本發(fā)明的真空處理設(shè)備的另一實施例中,工件載體匹配著轉(zhuǎn)移腔室的形狀。因而,在轉(zhuǎn)移腔室中所用的空間被高效使用。在一個示例中,工件載體,特別地其內(nèi)邊界或其軸承,具有扁平環(huán)或墊圈設(shè)計的形狀。在根據(jù)本發(fā)明的真空處理設(shè)備的另一實施例中,處理腔室中至少一個可經(jīng)由開口從相鄰的搬運區(qū)接近,開口包括一種密封布置,密封布置可通過設(shè)置于搬運區(qū)中的工件升降器的操作而可控制地起到/建立起一種密封作用,并且被配置成用以從工件載體朝向開口可控制地提升工件或者相反地移動,密封布置分隔/分離開了轉(zhuǎn)移腔室內(nèi)側(cè)與處理腔室內(nèi)側(cè)。這提供更輕的機械結(jié)構(gòu)和用于操作真空處理設(shè)備的有所增加的靈活性。在根據(jù)先前實施例的真空處理設(shè)備的另一實施例中,由從處理腔室導(dǎo)向至轉(zhuǎn)移腔室的壓差來強制實行密封作用。在根據(jù)本發(fā)明的真空處理設(shè)備的另一實施例中,處理腔室中的至少一個包括第一部分和第二部分,第一部分被配置成對工件執(zhí)行處理,第二部分被配置成建立真空條件,特別地用于提供到真空泵的連接性,其中,第一部分和第二部分之一布置于工件載體的一側(cè)上,部分中的另一個與所述一個部分相對著、并且在工件載體的另一側(cè)上,至少當工件相對于第一部分處于處理位置時,兩個部分成流動連通。在根據(jù)本發(fā)明的真空處理設(shè)備的另一實施例中,轉(zhuǎn)移腔室包括布置于相鄰搬運區(qū)之間的至少一個低溫板。這種布置特別有利地與轉(zhuǎn)移腔室的環(huán)形相組合,因為迫使轉(zhuǎn)移腔室中的氣體流動經(jīng)過低溫板,因而避免了經(jīng)由中部的捷徑。此外,環(huán)形提供窄通道并且因此可實現(xiàn)很高效的低溫隔離。在根據(jù)本發(fā)明的真空處理設(shè)備的另一實施例中,轉(zhuǎn)移腔室包括布置于搬運區(qū)之間的至少一個位置傳感器用于對工件載體和/或工件進行位置檢測。在一示例中,傳感器用作轉(zhuǎn)位器以確定工件載體和/或工件的相對或絕對位置,特別地角位置。在根據(jù)本發(fā)明的真空處理設(shè)備的另一實施例中,轉(zhuǎn)移腔室包括至少一個氣泵,用于在轉(zhuǎn)移腔室中建立低氣壓。在一示例中,這個泵額外地在處理器腔室之一或全部中輔助建立低氣壓。在根據(jù)本發(fā)明的另一實施例中,真空處理設(shè)備包括中空管的布置,中空管為用于轉(zhuǎn)移腔室的一種支承結(jié)構(gòu),并且額外地用于運輸氣體或液體,氣體或液體被泵送進出所述轉(zhuǎn)移腔室和/或所述處理腔室。另外,本發(fā)明提出了一種用于操作真空處理設(shè)備的方法,真空處理設(shè)備具有:多個處理腔室;環(huán)形轉(zhuǎn)移腔室,附連到處理腔室、并且包括與每個處理腔室相鄰的搬運區(qū);工件載體;以及,一個或多個搬運器,該方法包括以下步驟:-使用一個基板搬運器來用于在處理腔室之一到搬運區(qū)中第一個之間移動工件,特別地硅晶片;-驅(qū)動所述工件載體以將工件從第一搬運區(qū)轉(zhuǎn)移到與另一處理腔室相鄰的第二搬運區(qū);以及-使用一個基板搬運器或另一基板搬運器以用于將工件從第二搬運區(qū)移動到另一處理腔室。另外,本發(fā)明提出了一種用于制造工件的方法,通過真空處理來處理工件,包括:a.提供工件轉(zhuǎn)移腔室,其為繞軸線的環(huán)形;b.提供多個處理腔室(18,19),通過相應(yīng)開口與所述工件轉(zhuǎn)移腔室相連通,所述開口具有基本上平行于所述軸線的開口軸線;c.提供在環(huán)形轉(zhuǎn)移腔室中的環(huán)形工件載體;d.鄰近所述開口中的至少一個提供一種工件升降器;e.將工件淀積于轉(zhuǎn)移腔室中的環(huán)形工件載體上,f.將具有工件的工件載體移動到其中工件與所述一個開口相對準的位置;g.利用工件升降器朝向一個開口升降所述工件;h.利用處理腔室來對工件進行真空處理;i.收回在工件載體上的經(jīng)處理的工件;j.將具有工件的工件載體移動到其中工件與處理腔室中另一腔室對準的位置;k.重復(fù)步驟h.至j.直到工件已被處理腔室中的預(yù)定腔室所處理;l.從工件載體移除已經(jīng)處理的工件;在先前方法實施例的另一實施例中,該方法還包括:向處理腔室中的至少一個提供抽吸設(shè)施、并且至少主要由抽吸能力來抽空轉(zhuǎn)移腔室。在先前方法實施例的另一實施例中,該方法還包括:至少在步驟h期間進一步密封地分隔/分離開所述處理腔室與所述轉(zhuǎn)移腔室。明確地指出上文所提到的實施例的任何組合、或者組合的組合經(jīng)受進一步組合。特別地,通風元件的實施例也為通風組件的實施例。僅排除了將會導(dǎo)致矛盾的那些組合。附圖說明在下文中借助于示例性實施例以及所包括的簡化圖更詳細地描述本發(fā)明。在附圖中示出:圖0為真空加工系統(tǒng)的示意圖;圖1為轉(zhuǎn)位器型工具或處理系統(tǒng)中回轉(zhuǎn)材料運輸件的頂視和側(cè)視圖;圖2為過程腔室截面;圖3為具有打開和閉合處理腔室的平面轉(zhuǎn)移腔室;圖4為貫穿轉(zhuǎn)移平面過程腔室;圖5為反向的/倒轉(zhuǎn)的真空密封件;圖6為圓環(huán)形轉(zhuǎn)移腔室的頂視圖和側(cè)視圖;圖6b為圓環(huán)形真空腔室的示意圖;圖6c為圓環(huán)形真空腔室的截面圖的圖示;圖7為低溫源隔離的詳細視圖、側(cè)視圖和頂視圖;圖8為低溫源隔離;和圖9為同時OTF位置感測的頂視圖和詳細視圖。本發(fā)明的簡要描述所描述的實施例表示為示例實例,且并不約束本發(fā)明。定義和首字母縮寫詞貫穿本所描述和權(quán)利要求書,使用以下定義和首字母縮寫詞:加工包括作用于基板上和改變其表面性質(zhì)的任何化學(xué)、物理或機械效果。轉(zhuǎn)移基板意味著對基板的如移動、運輸、儲存這樣的任何動作,其并不被加工的定義涵蓋。測量一種基板表示檢查、檢測或以其它方式確定基板性質(zhì)的狀況或變化。處理一種基板(處理)包括加工、轉(zhuǎn)移和測量。在本發(fā)明的意義上的基板為將在加工設(shè)備中處理的部件、零件或工件?;灏?但不限于)具有矩形、正方形或圓形形狀的平板形部分?;宀牧习ò雽?dǎo)體、玻璃、金屬、塑料等。在優(yōu)選實施例中,本發(fā)明提出了約650cm2大小的基本上平面的圓盤形基板,諸如30cm直徑或更小直徑的硅晶片。這個示例并無限制意義。參看圖0,示出了真空加工系統(tǒng)的簡化示意圖,加工或真空加工或真空處理系統(tǒng)或設(shè)備A包括至少外殼體B,用于容納將要在低于周圍大氣壓力的壓力下受處理的基板。可經(jīng)由裝載鎖定裝置C、閥或門狀裝置H實現(xiàn)對所述殼體的接近。在所述真空加工系統(tǒng)內(nèi)的加工可限于在所述殼體內(nèi)的特定區(qū)域D或部分體積E、F、G,也表示為過程工位、過程腔室或處理工位。所述過程腔室可具有裝置H',允許暫時分隔所述過程工位與剩余真空處理系統(tǒng)的體積。真空系統(tǒng)A可具有搬運系統(tǒng)J用于在過程工位D、E、F、G、裝載鎖定裝置C和或環(huán)境之間經(jīng)由可閉合的出入開口或訪問開口H來移動(多個)基板S。所述真空系統(tǒng)內(nèi)部沒有發(fā)生加工的區(qū)域和/或體積A有時被稱作轉(zhuǎn)移腔室或運輸區(qū)域/體積T?;瘜W(xué)氣相淀積(CVD)為熟知的技術(shù),允許在受熱基板上淀積層。通常為液態(tài)或氣態(tài)的前體材料被進給到過程系統(tǒng),其中所述前體的熱反應(yīng)導(dǎo)致所述層的淀積。物理氣相淀積(PVD)為一種真空淀積的技術(shù),并且為用于描述通過將材料的汽化形式冷凝到各種表面(例如,到半導(dǎo)體晶片)上來淀積薄膜的多種方法中的任何方法。PVD的變型包括(非最終列表)陰極電弧淀積、蒸發(fā)淀積、濺鍍淀積。術(shù)語層、涂層、淀積和膜互換地用于在真空加工器械中淀積的膜,為CVD、LPCVD、等離子體增強的CVD(PECVD)或PVD。背景本發(fā)明整合和組合了針對于不斷進步的半導(dǎo)體加工市場中明顯的具體要求的解決方案。這些要求中的某些目的在于增加工具部署的收益性。其它要求針對于維持或改進所述器械的技術(shù)能力以至少持續(xù)或可能創(chuàng)建技術(shù)優(yōu)勢。為了使得一件器械對于半導(dǎo)體裝置或服務(wù)的生產(chǎn)者有吸引力,所述器械必須示出明顯的商業(yè)益處。明顯的益處為低初始投資和高生產(chǎn)率。此外,必須確保低生產(chǎn)損耗率(高可靠性和良率)。對于這樣的器械的設(shè)計,這因此意味著必須滿足以下因素:技術(shù)要求半導(dǎo)體裝置的可靠加工的關(guān)鍵點在于對加工環(huán)境的控制。在淀積工具中或者更通常地,在用于工件的真空處理系統(tǒng)中,存在對此有明顯影響的兩個方面:1.很高的基本真空水平2.在加工期間,較高的可用泵速度3.在過程工位之間不存在任何不受控制的材料交換,因此高水平的源隔離能力。術(shù)語淀積工具或處理系統(tǒng)通常指適于或者被設(shè)計成用以在減小大氣壓力和/或真空條件下處理基板,諸如圓盤形工件(晶片,由玻璃、半導(dǎo)體、金屬等制成的圓盤)的工具或系統(tǒng)。在這方面的處理可包括淀積(多個)層、蝕刻、或向中性或離子化粒子暴露(例如,離子-轟擊)、冷卻、加熱、搬運或這樣的處理的組合?,F(xiàn)有技術(shù)構(gòu)思圖1示出了轉(zhuǎn)位器型工具或處理系統(tǒng)中的回轉(zhuǎn)材料運輸器。PCT公開WO2010/105967示出了一種真空處理系統(tǒng),其具有圓盤傳送器1,圓盤傳送器1支承著基板載體或基板2?;逶谒鰣A盤傳送器1上的這種固定布置允許基板2同時移動。如圖1種所示的圓盤傳送器在搬運腔室或外部殼體4中執(zhí)行逐步旋轉(zhuǎn)3。處理工位6固定地布置于所述外殼體中,從而使得通過轉(zhuǎn)動所述圓盤傳送器,基板能與處理工位6的位置對準,如圖所示。一旦圓盤傳送器就位或轉(zhuǎn)位,基板搬運裝置5移動經(jīng)過圓盤傳送器的旋轉(zhuǎn)平面以從圓盤傳送器拾取/取出基板2、并且將基板移入處理工位6(也被稱作過程腔室)而同時相對于所述轉(zhuǎn)移腔室而密封所述過程腔室??衫秘Q直移動的卡盤或者通過添加材料載體來進行過程腔室的密封,材料載體充當在外殼體4與處理工位6之間的密封件。在過程腔室中,然后利用重力或者利用夾具、配重環(huán)或者同等地、可比地等效的固定器件將基板保持就位。所有基板同時移動的事實確保了在腔室之間基板運輸?shù)淖罡呖赡艿男?,由此得到通過該器械的高基板生產(chǎn)量。此外,基板從一個過程腔室到下一過程腔室的很簡單的移動軌跡顯著地降低了運輸錯誤和基板丟失的風險,而同時最小化在基板上的加速力。這允許很安全地搬運基板?,F(xiàn)有技術(shù)的構(gòu)思缺點圖2示出過程腔室截面。幾乎所有轉(zhuǎn)位器型工具通過利用閥、蓋、覆蓋物或固體板而優(yōu)選地平行于圓盤傳送器平面來至少部分地密封(多個)過程腔室6與轉(zhuǎn)移腔室4。這描述了使腔室絕緣的相對簡單的方式,但特別地對于較大基板大小,這些密封板變得很大(并且很重),這導(dǎo)致在各種真空條件下在機械構(gòu)造上很高的力8。特別是當過程腔室6通風、而轉(zhuǎn)移腔室4保持在真空下時,這個力變得非常高。不利的是,這種情形是相當普遍的。對于過程腔室而言,在任何維護干預(yù)時出現(xiàn)這種情況。對于氣鎖/氣閘(airlock),每次晶片轉(zhuǎn)移的情況下施加力。由固體板來密封過程腔室的事實有利地得到相對較小體積的腔室。但是,這也導(dǎo)致下面不利的/令人遺憾的情形:用以確保操作期間腔室的真空性能所需的較大的過程腔室泵可能大于過程腔室的尺寸。換言之,過程腔室體積的所希望的減小也減小了將真空泵布置在靠近待解決的體積的理想位置處的能力。已設(shè)想了若干方法來解決這個問題,包括用于氣體的連接管線和通道或環(huán)狀布置,但全都具有以下重大缺陷:過程腔室的典型尺寸快速地減小了抽吸速度。轉(zhuǎn)位器工具通常具有很大(就體積而言)的基板轉(zhuǎn)移腔室。盡管在加工期間,腔室可能與加工氣體密封隔離,幾乎不可避免地是,來自一個過程腔室的殘留物料止于另一腔室中。除了較大高真空泵之外,較大的轉(zhuǎn)移腔室并不提供用以促進源隔離并且用以最小化交叉污染的任何器件。圖3示出了平面轉(zhuǎn)移腔室。圓盤傳送器所需的真空轉(zhuǎn)移腔室本身造成問題,因為很大的基板和或布置于這樣的星形布置上的許多基板需要很大的圓盤傳送器,導(dǎo)致較大的、平坦的真空殼體4。如圖3中所示,施加在這樣的腔室上的真空力14較高從而使得必須使腔室很強固以保持腔室在可接受的限度內(nèi)變形。加強腔室的此需要導(dǎo)致了增加的制造成本。在如熟知的組合工具構(gòu)思的單個基板搬運和處理器械中,可行的是測量所述基板相對于器械特征的位置,如在US7,706,908中所示。但是,在轉(zhuǎn)位器工具中,在必須同時確定若干位置時,實際基板位置的準確測量是較為復(fù)雜的。因此大部分轉(zhuǎn)位器工具并無用來在一旦基板加載到轉(zhuǎn)移腔室內(nèi)的情況下評估所述基板位置和狀態(tài)的器件??傊?,對于轉(zhuǎn)位器型器械,能確定以下構(gòu)思缺點:水平腔室密封件導(dǎo)致很精細的并且成本較高的力學(xué)結(jié)構(gòu)來處置所造成的真空力。小的、平坦加工腔室并不提供用于較大真空泵的端口,有損于泵速度和真空性能。較大的、平坦轉(zhuǎn)移腔室,其必須耐受巨大的力,但仍需要提供很準確的形狀。這些腔室是很重的、成本較高的并且難以制造。并無用以減小交叉污染的器件并無用以監(jiān)視晶片搬運狀態(tài)的器件。本發(fā)明的目的在于由針對真空處理工具的新構(gòu)思克服所有所描述的缺點。發(fā)明的詳細描述貫穿轉(zhuǎn)移平面過程腔室如圖2中所示,具有平坦板的過程腔室得到有利的相對平坦的過程腔室。但是,對這個腔室的抽吸極大地受到這種幾何形狀的阻礙:泵需要經(jīng)由具有優(yōu)選地較大截面的泵管線與過程腔室在操作上連接。有效地附連這樣的泵管線而不過度增大所述過程腔室體積和/或造成不均勻的流動在機械上是有挑戰(zhàn)性的。因此,利用一種平板來閉合所述腔室,由于所涉及的力而導(dǎo)致成本較高的機械構(gòu)造。通過故意將泵布置于超過有效過程腔室的平面中,因而擴大在操作期間待泵送的體積而解決了兩個工程設(shè)計困難。所得到的腔室在圖4中示出,示出了一種貫穿轉(zhuǎn)移平面過程腔室。這種腔室設(shè)計的關(guān)鍵標志如下:向上移動卡盤9推動一種波紋管10穿過轉(zhuǎn)移平面,抵靠密封表面11以形成閉合的豎直腔室。利用穿孔板12、承載著材料13的載體環(huán),以及密封環(huán)來替換了密封板。向上移動的卡盤將材料從密封板取出。波紋管的向上運動將載體環(huán)或密封環(huán)從圓盤輸送器取出,并且將其推靠在上過程腔室的密封表面上。卡盤的向下移動將載體環(huán)放回到圓盤傳送器內(nèi),將晶片放回到載體環(huán)內(nèi),并且將波紋管從晶片轉(zhuǎn)移平面14拉出。這個構(gòu)思通過以下方式解決了所概述的缺點中的某些缺點:建立具有充足空間的較大真空腔室以直接地連接具有適當抽吸開口和傳導(dǎo)性的很大泵。在圖4中,泵連接件被示出為在底部左邊上的較大開口,但也可等效地布置。過程腔室被波紋管密封,由此將所有真空和壓力合力重導(dǎo)向為在徑向平衡的力,而不是不平衡的打開力。這允許更輕得多的機械系統(tǒng)??偨Y(jié):一種用于處理基板的真空過程系統(tǒng)包括:至少一個過程腔室和一種轉(zhuǎn)移腔室和用于從所述過程系統(tǒng)移除氣體的器件(抽吸器件)和用于至少暫時地相對于所述轉(zhuǎn)移腔室密封所述過程腔室的器件,其中,在轉(zhuǎn)移一種基板期間,抽吸器件在操作上連接到轉(zhuǎn)移腔室和過程腔室二者,而在加工期間,抽吸器件僅在操作上連接到過程腔室體積。本發(fā)明也可被理解為并且描述為如下:參考圖4,在轉(zhuǎn)移期間,基板位于轉(zhuǎn)移平面中(圖4中左邊的基板13)并且由卡盤9移動(例如,提升)過程位置,過程位置將限定一種過程平面。密封平面由密封表面11(=波紋管10與過程腔室的接觸表面)而限定??ūP9接受在轉(zhuǎn)移平面中的基板13并且將其移動(例如,向上)經(jīng)過密封平面到過程平面。因而,過程腔室體積穿透過密封和轉(zhuǎn)移平面,并且因而包括位于所述平面兩側(cè)上的體積。對比而言,根據(jù)圖2的現(xiàn)有技術(shù)過程腔室體積分別位于密封平面或轉(zhuǎn)移平面的恰/僅一側(cè)上。這允許將真空泵附連到避開密封和轉(zhuǎn)移平面的側(cè)部上,并且建立起充裕的抽吸截面。此外,因而來自所有過程體積的真空泵將影響到在轉(zhuǎn)移期間的過程腔室體積。應(yīng)當指出的是通過本發(fā)明的布置,在轉(zhuǎn)移基板期間的氣體流動避開過程腔室體積。在真空泵靠近有效體積而布置的現(xiàn)有技術(shù)中,氣體(和可能地灰塵和碎片)已被吸引到過程腔室內(nèi)。反向的/顛倒的真空腔室密封上文所描述的過程腔室密封方法有利地密封所述過程腔室,因為當過程腔室壓力高于轉(zhuǎn)移腔室壓力時,并無明顯的力來進行驅(qū)動以打開腔室??稍鰪娒芊鈾C構(gòu)的這個方面從而使得真空力相對于原始情形反向。這意味著,進行這種設(shè)計從而使得當過程腔室壓力高于轉(zhuǎn)移腔室壓力時真空力進行驅(qū)動以閉合所述過程腔室。通過將密封所述波紋管的可移動部分的密封O形環(huán)的直徑減小為小于波紋管外徑的大小來實現(xiàn)這些力的反向。在圖5中示出了這種布置,示出了反向的真空密封件。當在轉(zhuǎn)移腔室與過程腔室之間不存在著壓差時,并無力施加在密封件上。當在過程腔室22內(nèi)側(cè)的壓力高于轉(zhuǎn)移腔室23中時,通過以如24所示的距離將密封O形環(huán)更向內(nèi)布置所造成的區(qū)域25將向壓差暴露。由于這種布置,施加在25上的壓差造成力,其將進行驅(qū)動以閉合所述過程腔室。因此,能使密封力學(xué)行為和總機械構(gòu)造更輕得多。但必須指出的是,當轉(zhuǎn)移腔室被通風、而過程腔室處于真空下時,這種情形相反,而壓差將打開過程腔室。這個構(gòu)思通過以下手段解決了所概述的缺陷中的某些缺陷:總結(jié):一種用于處理基板的真空加工系統(tǒng),包括:至少一個過程腔室和一種轉(zhuǎn)移腔室和一種用于至少暫時地相對于所述轉(zhuǎn)移腔室密封所述過程腔室的波紋管;所述波紋管具有第一開口和第二開口,其中所述第一開口的直徑小于第二開口的直徑,所述較小的第一開口由凸緣或剛性套環(huán)而固定地包圍,凸緣或套環(huán)展示出基本上平行于所述開口而布置的區(qū)域或平面。一種用于在真空加工系統(tǒng)中相對于轉(zhuǎn)移腔室而密封一種過程腔室的方法,所述過程腔室具有將所述過程腔室與所述轉(zhuǎn)移腔室相連接的開口(“過程腔室開口”),還具有一種帶兩個開口的撓曲波紋管,第一開口的直徑小于第二開口的直徑,所述較小的第一開口由凸緣或剛性套環(huán)固定地包圍,凸緣或套環(huán)具有基本上平行于所述開口而布置的區(qū)域或平面。第二較大開口在操作上連接到抽吸器件;其中通過在操作上將所述過程腔室開口與所述撓曲波紋管的第一開口相連接、并且在過程腔室與轉(zhuǎn)移腔室之間建立起壓差來完成密封步驟,在加工期間,在過程腔室中的壓力高于在轉(zhuǎn)移腔室中的壓力。圓環(huán)形腔室如上文所描述的根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的轉(zhuǎn)移腔室當抽空時經(jīng)歷完全真空力,無論在過程工位中的真空狀態(tài)如何。即使波紋管的閉合力部分地對抗這種效果,當打開過程腔室時,在器械內(nèi)側(cè)的真空的完全收縮力被施加在轉(zhuǎn)移腔室上。存在著若干方式來對抗這種效果。腔室可由高強度材料制成和/或由很厚的材料制成。兩種方法都將推高成本。不同的方案是將支承結(jié)構(gòu)放置于腔室內(nèi),連接著上承載板與下承載板。在一種轉(zhuǎn)位器型工具的旋轉(zhuǎn)布置中,唯一可能的支承結(jié)構(gòu)是中心柱。但這導(dǎo)致相對較大的承載表面并且需要較重的構(gòu)造。當將中心柱推動接近極限時,即,增加了中心柱的直徑,支承結(jié)構(gòu)可被制成盡可能大。自然限制為過程工位所必需的空間,過程工位將鄰近于圓盤形運輸腔室的外邊沿而布置。以此方式,能以最小化的上承載表面和下承載表面來實現(xiàn)圓環(huán)形真空殼體,如圖6中所示,示出了圓環(huán)形轉(zhuǎn)移腔室。圓環(huán)形真空殼體的內(nèi)半徑大約為圓環(huán)形真空殼體外半徑的41%。當做出這種圓環(huán)設(shè)計時,外徑16保持盡可能小,并且內(nèi)徑17保持盡可能大。這樣于是允許上過程腔室部分18和下過程腔室部分19很靠近圓環(huán)的豎直壁20而擱置。由于這些關(guān)鍵部分通常由高強度材料制成,那么這種布置完全放松了對于所述轉(zhuǎn)移真空腔室的機械要求。這種布置益處的一個其它方面為源隔離或最小化交叉污染。在晶片轉(zhuǎn)移系統(tǒng)的圓環(huán)形真空腔室中,從一個過程工位到另一非相鄰的過程工位21的路徑比單體積轉(zhuǎn)移腔室中更長并且更加盤繞。這增強了源隔離。另外,通過除去該轉(zhuǎn)移腔室的中心部分,顯著地減小了轉(zhuǎn)移腔室的總體積。同樣在圓環(huán)外側(cè)再使用這個空間來安裝供應(yīng)管線,布置泵,或者將氣體管線或電線從系統(tǒng)的上部導(dǎo)向至下部。這種構(gòu)思通過以下方式解決了所概述的缺點中的某些缺點:將施加在主真空腔室上的力重導(dǎo)向至最大可能的支承結(jié)構(gòu),能做出成本經(jīng)優(yōu)化的、較輕并且仍然剛性的機械構(gòu)造。通過延長在非相鄰過程工位之間的路徑,最小化了交叉污染?;遢d體將有利地具有與圓環(huán)形狀匹配的形狀,諸如扁環(huán)或墊圈設(shè)計。這個承載基板的環(huán)可在單側(cè)由布置于內(nèi)和/或外豎直壁處的裝置保持。軸承,如滾珠軸承或磁性甚至空氣(氣體)軸承允許保持和引導(dǎo)承載基板的環(huán)??山?jīng)由齒圈和齒輪、摩擦離合器或同樣磁性地而實現(xiàn)轉(zhuǎn)移移動(旋轉(zhuǎn)運動)。一種轉(zhuǎn)位器可被布置成用以確定環(huán)和基板的相對或絕對(角)位置。圖6b為圓環(huán)形真空腔室的示意圖。環(huán)形或圓環(huán)形是基于水平布置的、基本上平坦的主體,其在中心包括通孔,這提供在環(huán)中并且沿著環(huán)的開放的空間。因而,環(huán)包圍著開放的空間,并且主體的形狀與墊圈等同或相似。環(huán)為中空的并且包括真空腔室或轉(zhuǎn)移腔室作為環(huán)的內(nèi)部空間。因而,轉(zhuǎn)移腔室由提供第一環(huán)套形壁的頂壁K、提供第二環(huán)套形壁的底壁L、由環(huán)的周圍邊緣所形成的徑向外側(cè)壁M、和由通孔所形成的徑向內(nèi)側(cè)壁N來約束。頂壁K以及底壁L鄰近通孔而布置,彼此相對。徑向內(nèi)壁N以及徑向外側(cè)壁M為圓柱形,并且二者都布置成繞共同軸線X同心。從共同軸線X到徑向內(nèi)側(cè)壁的距離為內(nèi)半徑Ri,而從共同軸線X到徑向外側(cè)壁的距離為外半徑Ra。另外,頂壁K和底壁L為平行的,內(nèi)側(cè)壁N和外側(cè)壁M中的每一個垂直于頂壁K以及底壁L,徑向側(cè)壁N、M中的每一個限定了對稱軸線。因而,轉(zhuǎn)移腔室具有在徑向上延伸的基本上矩形的截面。由此,內(nèi)半徑Ri為外半徑Ra的大約63%。總結(jié)一種用于處理基板的真空加工系統(tǒng),包括:至少一個過程腔室和一種轉(zhuǎn)移腔室,且其中所述轉(zhuǎn)移腔室在頂視圖中為環(huán)形,具有建立起繞共同對稱軸線(X)而布置的殼體的環(huán)套形頂壁(K)和底壁(L)以及基本上圓形的同心的內(nèi)(N)和外(M)側(cè)壁;在平行于所述頂壁和底壁并且垂直于所述對稱軸線(X)的平面中發(fā)生基板的轉(zhuǎn)移,所述過程腔室鄰近于所述頂壁(K)、底壁(L)、內(nèi)側(cè)壁或外側(cè)壁(N,M)而布置。一種真空過程系統(tǒng),其中Ri為內(nèi)側(cè)壁(N)離對稱軸線X的距離(半徑),其中Ra為外側(cè)壁(M)離對稱軸線X的距離(半徑)并且其中以下條件是有效的:Ra>Ri和Ri>0。在此示例中,內(nèi)側(cè)壁N的半徑Ri的長度為外半徑側(cè)壁M的半徑Ra的大約63%。一種真空過程系統(tǒng),其中多個過程工位鄰近于壁(K、L、M、N)而布置,并且下列中的一種條件是有效的:所有過程腔室附連到頂壁K所有過程腔室附連到底壁L所有過程腔室附連到內(nèi)側(cè)壁N所有過程腔室附連到外側(cè)壁M所有過程腔室在頂壁K與底壁L之間分布所有過程腔室在內(nèi)側(cè)壁N與外側(cè)壁M之間分布所有過程腔室在頂壁K與底壁L之間分布并且朝向彼此所有過程腔室在內(nèi)側(cè)壁N與外側(cè)壁M之間分布并且朝向彼此。圖6c示出了圓環(huán)形真空腔室15的截面圖。真空腔室15的內(nèi)部空間具有矩形徑向截面,其限定第一區(qū)域CATC(由封入的空白區(qū)域的圓周表示)。作為工件載體的可旋轉(zhuǎn)的環(huán)板布置于真空管腔室15的內(nèi)部空間內(nèi)。這個環(huán)板繞軸線X與真空腔室15同軸、并且具有矩形徑向截面,其限定第二區(qū)域CAWC(由空白區(qū)域包圍的陰影區(qū)域)。在此示例中,第二區(qū)域CAWC大于第一區(qū)域CATC的70%。在環(huán)板與真空腔室15壁之間的間隙較窄,因而提供真空傳導(dǎo)性的良好限制。低溫源隔離轉(zhuǎn)移腔室的形狀已經(jīng)促進了源隔離,即,過程腔室的分隔。仍然,源隔離不能預(yù)期在所有情況下是充分的。幸運的是,在過程工位之間的空間允許實施污染減輕措施。將要實施的措施必須最小化例如水和有機物這樣的污染物料在過程工位(33)之間遷移,但仍允許轉(zhuǎn)移材料。實現(xiàn)這個目的的最吸引人的方法是使用低溫面板,如圖7中所示,示出了圓環(huán)形真空腔室的示意圖。通過將一個或多個低溫冷卻的板平行于(30)材料轉(zhuǎn)移腔室(31)中的晶片轉(zhuǎn)移平面而放置來實現(xiàn)低溫源隔離。一個或多個板盡可能靠近材料轉(zhuǎn)移平面而間隔開,而不會干干擾材料轉(zhuǎn)移機構(gòu)(31)的力學(xué)行為。一個或多個板被設(shè)計成表現(xiàn)出受到系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)計局限或低溫溫度性能加以限制的最大可能的水平表面積。必須維持約60mm的最小可能寬度和徑向長度的完全覆蓋以確保效能。在一種優(yōu)選實施例中,面板30可齊平地布置于容槽或凹口中,設(shè)想到容槽或凹口在轉(zhuǎn)移腔室的上部或下部中,如圖7中所示(中部)。因而,低溫抽吸動力從過程腔室區(qū)域轉(zhuǎn)移到轉(zhuǎn)移腔室,并且即使在腔室中加工所述基板期間仍將是有效的。這種方法使用分子流動壓力范圍的運動學(xué)特性。如果窄通道的一側(cè)或兩側(cè)被冷卻到冷凝或升華污染物料的溫度,那么從這個通道的一側(cè)移動向另一側(cè)的物料的流動是由橫穿分子錯過低溫表面或者從這些表面蒸發(fā)的可能性來支配。參考圖8,示出了低溫源隔離(ColdGate模型),基于窄通道的典型尺寸可估計這個可能性?;谶@些考慮,低溫源隔離能通過將冷擋板放置于過程工位之間來實現(xiàn),而同時仍允許基板在工位之間流動。這些冷擋板能在維護期間通過加熱它們而將它們清潔,因而釋放先前吸收的氣體。如上文所描述的那樣,經(jīng)由抽吸器件來發(fā)生抽空。這種構(gòu)思通過以下方式解決上文所該描述的缺點中的某些缺點:主動防止污染物料在過程工位之間橫穿經(jīng)過以最小化交叉污染??偨Y(jié):一種用于處理基板的真空過程系統(tǒng),包括:多個過程腔室和一種轉(zhuǎn)移腔室;其中所述轉(zhuǎn)移腔室具有環(huán)形或圓環(huán)形,并且所述過程腔室布置于所述圓環(huán)的側(cè)壁或頂壁處,并且冷卻板布置于o在所述轉(zhuǎn)移腔室內(nèi)與所述壁相鄰;o在所述過程工位之間;o在與所述轉(zhuǎn)移腔室中的所述基板的運輸路徑平行的平面中;o與基板載體/搬運系統(tǒng)成最小空隙的緊密關(guān)系。并行的基于時間的OTF晶片位置測量在美國專利US7,706,908中,描述了一種方法來基于單個激光傳感器和機器人控制參數(shù)的組合來確定晶片放置。類似方法可部署于轉(zhuǎn)位器型工具中。這種實施方式受到以下因素支配:清楚地看到材料的邊緣,看到在材料運動軌跡中在這個材料邊緣上的至少兩個不同的位置。能同時確定所有移動基板的邊緣。關(guān)于這些考慮,第一項是設(shè)計特征,而第二項是控制能力。圖9示出了同時OFF位置感測,示出了晶片位置測量的設(shè)計實施方式。傳感器40被放置于工位41之間,從而使得傳感器的感測激光束受到移動的基板所阻擋。晶片轉(zhuǎn)移和承載機構(gòu)42的設(shè)計使得能在阻擋光束的基板43或阻擋光束的機構(gòu)之間做出明顯區(qū)分。這通過在材料轉(zhuǎn)移期間建立明顯的信號變化順序來進行,其中,能獨特地識別材料觸發(fā)的信號變化。由于可安全地假定該系統(tǒng)的力學(xué)行為是不變的,這些信號可用作參考。必須假定材料觸發(fā)的信號是可變的。在解釋算法中,比較參考信號與可變信號以確定兩個弦長44。如果這些長度的絕對大小和相對差異在器械的公差邊界內(nèi),材料位置被定義為正確的。
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