使用连接的室自动更换消耗部件制造技术

本发明专利技术涉及使用连接的室自动更换消耗部件。群集工具组件包括真空传送模块，具有连接到真空传送模块的第一侧的处理模块。隔离阀具有第一侧和第二侧，隔离阀的第一侧耦合到处理模块的第二侧。更换站耦合到隔离阀的第二侧。更换站包括更换操作器和部件缓冲区。部件缓冲区包括用于容纳新的或使用过的消耗部件的多个隔室。处理模块包括升降机构，以使安装在处理模块中的消耗部件放置到升高位置。升高位置使更换操作器能访问，以使消耗部件能从处理模块移除并存储在部件缓冲区的隔室。更换操作器被配置为使消耗部件的更换件从部件缓冲区回到处理模块。在处理模块和更换站被保持在真空状态下时，由更换操作器和处理模块进行更换。

【技术实现步骤摘要】
使用连接的室自动更换消耗部件
本专利技术的实施方式涉及在制造半导体晶片中使用的群集工具组件，更具体地涉及使设置在群集工具组件中的处理模块中的消耗部件（consumablepart）实现移除和更换的群集工具组件。
技术介绍
在制造工艺中使用以产生半导体晶片的典型的群集工具组件包括一个或多个处理模块，其中每个处理模块用于执行如清洁操作、沉积、蚀刻操作、漂洗操作、干燥操作等特定制造操作。用于执行这些操作的化学过程和/或处理条件导致经常暴露到处理模块内的恶劣条件下的处理模块的硬件组件中的一些损坏。这些受损的或磨损掉的硬件组件需要及时更换，以确保受损的硬件组件不使处理模块中的其它硬件组件暴露在恶劣条件下，并确保半导体晶片的质量。例如，设置在处理模块中的半导体晶片附近的边缘环可能会频繁地受到损坏，这是由于该边缘环的位置和它持续暴露于来自在蚀刻操作中使用的处理模块内产生的等离子体的离子轰击。受损的边缘环需要及时更换，以确保受损的边缘环不使底层的硬件组件（如卡盘）暴露于恶劣的工艺条件。可更换的硬件组件在本文中被称作消耗部件。当前更换受损的消耗部件的方法需要经过培训的技术服务人员来执行一系列步骤。技术人员需要使群集工具组件脱机，抽吸/清扫群集工具组件以避免暴露于有毒残留物，打开群集工具，移除受损的消耗部件，并用新的消耗部件更换受损的消耗部件。一旦受损部件被更换，技术人员必须接着清洁群集工具，抽吸群集工具组件至真空并调节群集工具组件以用于晶片处理。在一些情况下，调节可以包括通过在半导体晶片上运行测试工艺，获取半导体晶片的横截面并分析横截面，以确保该工艺操作的质量，从而使群集工具组件合格。更换受损的消耗部件是复杂且费时的过程，需要群集工具组件脱机相当长的时间，从而影响了半导体制造商的利润率。就是在这样的背景下产生本专利技术的实施方式。
技术实现思路
本专利技术的实施方式定义被设计为在不需要破坏真空（即，将群集工具组件暴露到大气条件）的情况下移除和更换布置在群集工具组件内的处理模块的受损的硬件组件的群集工具组件以及被设置在该群集工具组件内的端部执行器机构。可以更换的受损的硬件组件在本文还被称为消耗部件。群集工具组件包括一个或多个处理模块，其中每个处理模块配置成执行半导体晶片处理操作。由于处理模块中的消耗部件被暴露于化学品和工艺条件，所以消耗部件会受到损坏并需要及时地进行更换。通过安装更换站到群集工具组件，受损的消耗部件可以在不打开群集工具组件的情况下进行更换。更换站包括具有用于存储新的和用过的消耗部件的隔室的部件缓冲区。更换站和一个或多个处理模块耦合到控制器，以使控制器在一个或多个处理模块被保持在真空状态下时能协调更换站与一个或多个处理模块之间的访问（access），以便能够更换消耗部件。为了提供对受损的消耗部件的便捷的访问，处理模块可以被设计为包括升降机构。当接合时，升降机构被配置为使消耗部件能被移动到升高位置，使得群集工具组件内可用的机械手可以用于访问处理模块和从处理模块取回升高的消耗部件。更换的消耗部件被提供给处理模块，升降机构用于接收该消耗部件并使其下降到处理模块中的位置。通过提供更换站来访问消耗部件，消除了为了访问受损的消耗部件而将群集工具组件对大气条件开放的需要。在一些实现方式中，更换站被保持在真空下，从而消除了在消耗部件的更换过程中受污染的风险。其结果是，在更换受损的消耗部件之后重新调节处理模块以使它处于激活操作状态所需的时间显著减少。此外，机械手和升降机构使得在取回和更换消耗部件的过程中没有不经意地损坏处理模块的任何硬件部件的风险的情况下能更换消耗部件。本公开的实施方式提供了可用于从处理模块移除和更换消耗部件而不需要将群集工具组件对大气条件开放的群集工具组件。由于群集工具组件不开放，因而群集工具组件不需要被清扫或抽排。其结果是，调节群集工具组件和使群集工具组件合格所需的时间大大减少。更换站可以被布置在三个不同的位置。在一个位置上，辊式更换站被暂时直接安装到群集工具组件内的处理模块，其具有抽吸至真空以及直接从处理模块收回消耗部件的能力。新的消耗部件被从更换站取回并被直接放置到处理模块内。在这个位置上，更换站将包括机械手和用于容纳使用过的消耗部件和新的消耗部件的部件缓冲区。隔离阀将保持在处理模块上。由于针对这个维护操作仅处理模块而不是整个群集工具组件必须脱机(offline)，因此该配置是合乎期望的。在第二位置，更换站被永久地安装到真空传送模块（VTM），VTM内的机械手被用于从处理模块移除并更换消耗部件。在这个位置上，更换站不需要专用机械手，但VTM机械手的端部执行器将操作以移动半导体晶片和消耗部件两者。在第三位置，更换站被暂时或者永久地安装到大气传送模块（ATM）和ATM的机械手，真空传送模块（VTM）的机械手被用于从处理模块移除并更换消耗部件。在这个位置上，更换站将不需要专用的机械手臂，但VTM和ATM机械手端部执行器以及设置在ATM和VTM之间的装载锁（loadlock）室将搬运半导体晶片和消耗部件两者。处理模块包括消耗部件升降机构。消耗部件通常是环，如边缘环。消耗部件将必须被升高，使得机械手可以容易地访问并将其取出。在一个实施方式中，升降机构包括：配备有升降销的真空密封致动器。在另一个实施方式中，致动器被保持在真空状态下。在正常操作下，升降器保持缩回并且不与消耗部件接触。当消耗部件需要被更换时，致动器使升降销伸长并升高消耗部件。机械手使端部执行器延伸到处理模块内，使得端部执行器（例如，连接到机械手的抹刀形或指状物形部件）在消耗部件的下方滑动。致动器然后收回升降销，放置消耗部件在端部执行器上。消耗部件被拉回更换站内。相反的顺序用于将新的消耗部件放置在处理模块中。在一种实施方式中，公开了一种可连结到机械手的端部执行器机构。所述端部执行器机构包括腕状板（wristplate）、安装臂架、指状物组件和多个接触垫。所述安装臂架连接到所述腕状板。所述安装臂架具有顶板和底板。所述指状物组件被夹持在所述安装臂架的所述顶板和所述底板之间。所述指状物组件包括从所述安装臂架向外延伸的成对的指状物。所述指状物组件具有邻近所述安装臂架的近端以及在所述成对的指状物的前端（tip）的远端。第一成对的消耗品接触垫被设置在所述指状物组件的顶表面并定位于所述指状物组件的所述近端。第二成对的消耗品接触垫被设置在所述指状物组件的所述顶表面上并定位于所述指状物组件的所述远端。第三成对的衬底接触垫被设置在所述指状物组件的所述顶表面上，邻近于所述第一成对的消耗品接触垫并在所述第一成对的消耗品接触垫和所述第二成对的消耗品接触垫之间。第四成对的衬底接触垫被设置在所述指状物组件的所述顶表面上，邻近于所述第二成对的消耗品接触垫并在所述第一成对的消耗品接触垫和所述第二成对的消耗品接触垫之间。所述指状物组件被配置成使用所述第一成对的消耗品接触垫和所述第二成对的消耗品接触垫运送消耗部件以及使用所述第三成对的衬底接触垫和所述第四成对的衬底接触垫运送衬底。在另一实施方式中，公开了一种设置在用于处理衬底的群集工具组件内的装载锁室。所述群集工具组件包含大气传送模块(ATM)、真空传送模块(VTM)、和处理模块。所述装载锁室被设置在所述ATM和所述VTM之间，并提供在所述大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设置在用于处理衬底的群集工具组件内的装载锁室，所述群集工具组件具有大气传送模块、真空传送模块以及处理模块，所述装载锁室布置在所述大气传送模块和所述真空传送模块之间，所述装载锁室包含：具有多个指状物组件的支撑机构，所述多个指状物组件中的每一个包括顶部支撑指状物和底部支撑指状物，所述顶部支撑指状物和所述底部支撑指状物具有第一端和第二端，所述底部支撑指状物的顶表面包括邻近所述第二端并且在所述第一端和所述第二端之间限定的凹部；设置在所述第一端的在所述顶部支撑指状物和所述底部支撑指状物之间的间隔块，设置在所述第一端的在所述底部支撑指状物下面的第二间隔块；衬底接触垫被设置在邻近所述顶部支撑指状物和所述底部支撑指状物的前端的所述第二端部处在所述顶部支撑指状物和所述底部支撑指状物的顶表面上；以及消耗品接触垫被设置在所述凹部内，所述消耗品接触垫被设置在被设置在所述底部支撑指状物内的所述衬底接触垫和所述底部支撑指状物的所述第一端之间，其中，所述多个指状物组件被设置成使用所述消耗品接触垫运送消耗部件以及使用所述衬底接触垫运送衬底。

【技术特征摘要】
2015.10.22 US 14/920,090;2016.02.19 US 15/048,9601.一种设置在用于处理衬底的群集工具组件内的装载锁室，所述群集工具组件具有大气传送模块、真空传送模块以及处理模块，所述装载锁室布置在所述大气传送模块和所述真空传送模块之间，所述装载锁室包含：具有多个指状物组件的支撑机构，所述多个指状物组件中的每一个包括顶部支撑指状物和底部支撑指状物，所述顶部支撑指状物和所述底部支撑指状物具有第一端和第二端，所述底部支撑指状物的顶表面包括邻近所述第二端并且在所述第一端和所述第二端之间限定的凹部；设置在所述第一端的在所述顶部支撑指状物和所述底部支撑指状物之间的间隔块，设置在所述第一端的在所述底部支撑指状物下面的第二间隔块；衬底接触垫被设置在邻近所述顶部支撑指状物和所述底部支撑指状物的前端的所述第二端部处在所述顶部支撑指状物和所述底部支撑指状物的顶表面上；以及消耗品接触垫被设置在所述凹部内，所述消耗品接触垫被设置在被设置在所述底部支撑指状物内的所述衬底接触垫和所述底部支撑指状物的所述第一端之间，其中，所述多个指状物组件被设置成使用所述消耗品接触垫运送消耗部件以及使用所述衬底接触垫运送衬底。2.根据权利要求1所述的装载锁室，其中所述消耗品接触垫设置在所述衬底的直径的外侧。3.根据权利要求1所述的装载锁室，其中所述衬底接触垫设置在所述衬底的直径的内侧。4.根据权利要求1所述的装载锁室，其还包括设置在所述底部支撑指状物的所述凹部内的邻近于所述消耗品接触垫并且在所述消耗品接触垫和所述底部支撑指状物的所述第一端之间的第二消耗品接触垫。5.根据权利要求4所述的装载锁室，其中所述第二消耗品接触垫设置在所述衬底的直径的外侧。6.根据权利要求1所述的装载锁室，其中所述消耗品接触垫和所述衬底接触垫由弹性体材料制成。7.根据权利要求1所述的装载锁室，其中所述装载锁室被布置在所述大气传送模块和所述真空传送模块之间，所述装载锁室提供介于所述大气传送模块和所述真空传送模块之间的接口。8.一种具有大气传送模块、真空传送模块、装载锁室以及处理模块的群集工具组件，所述群集工具组件包含：具有第一机械手的所述大气传送模块；耦合到所述大气传送模块的第一侧的更换站，所述更换站具有部件缓冲区，所述部件缓冲区带有用于存储新的或使用过的消耗部件的多个隔室；耦合到所述大气传送模块的...

【专利技术属性】
技术研发人员：达蒙·蒂龙·格内特，乔恩·麦克切斯尼，亚历克斯·帕特森，德里克·约翰·威特科维基，奥斯丁·恩戈，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：美国,US