具有晶片定心功能的旋转转位器制造技术

提供旋转转位器，其允许与多站腔室内的每个晶片基座到基座传送操作相关联地执行逐个晶片的居中。一种这样的旋转转位器具有可沿一个或多个横向方向移动的旋转中心轴线，以提供晶片居中能力；为此类实现方案提供了具有横向移动能力的密封装置。另一种这样的旋转转位器在转位器的晶片支撑件处使用额外的旋转能力，结合晶片在转位器的晶片支撑件上的有意偏心放置，以提供晶片居中能力。以提供晶片居中能力。以提供晶片居中能力。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有晶片定心功能的旋转转位器
相关申请
[0001]PCT申请表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。在同时提交的PCT申请表中所标识的本申请要求享有其权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。

技术介绍

[0002]半导体加工工具通常包括一个或多个半导体加工腔室，这些加工腔室提供在其中加工半导体晶片的隔离环境。在一些半导体加工工具中，多个半导体晶片可以在单个腔室中被加工。在这样的半导体加工工具中，这样的腔室可以包括多个晶片加工站，每个晶片加工站具有其自己的晶片支撑件或基座，以及例如位于其上方的气体分配器。
[0003]这种多站腔室的一种常见架构是四站模块(QSM)，其特点是在单个大型腔室中以方形图案排列四个晶片加工站。在此类QSM工具中通常提供旋转转位器，以允许晶片在加工腔室内从一个站移动到另一个站(每个站都有一个相应的基座，并且基座布置成以转位器的旋转轴为中心的圆形阵列)。在一些这样的QSM工具中，可以提供允许晶片站之间一定程度隔离的特征，例如，可以在晶片站之间提供惰性气体幕以减少加工气体从一个晶片站迁移到另一个晶片站的机会。
[0004]旋转转位器通常包括旋转驱动机构，该旋转驱动机构具有旋转输出，中心毂附接到该旋转输出。中心毂具有多个转位器臂，这些转位器臂布置成以中心毂的旋转轴线为中心的圆形阵列；每个这样的臂具有与中心毂连接的近端和位于中心毂径向向外的位置处的远端，该远端具有用于支撑半导体加工晶片的晶片支撑件。在QSM工具中，具有四个转位器臂的转位器可用于在四个晶片加工站之间传送晶片，每个转位器臂垂直于其相邻的转位器臂。
[0005]更先进的旋转转位器在美国专利号10,109,517中进行了描述并具有额外的旋转轴线，允许转位器臂远端的晶片支撑件相对于转位器臂一致旋转，从而使晶片不仅可以绕转位器的旋转中心旋转，而且还相对于转位器绕它们自己的中心旋转。

技术实现思路

[0006]本专利技术人设想了可用于提供能够微调晶片在基座上的放置的转位器的各种技术和系统。在典型的转位器中，通常将晶片放在转位器上，传送到新的晶片加工站，然后从转位器中一致取出。因此，此类转位器无法针对晶片和/或基座定位误差进行调整。例如，如果晶片通过转位器在两个晶片加工站之间移动时偏离中心1毫米，则该晶片通常会相对于其在工具中放置的每个后续基座偏离中心1毫米(假定所有晶片加工站处的基座都正确定位)。类似地，如果其中一个基座偏离其理想位置1毫米，则放置在其上的每个晶片相对于假定的理想位置将偏离中心1毫米。虽然放置晶片和/或基座的误差可能非常小，但这样的误差仍然会导致晶片产量降低和晶片均匀性下降。
[0007]本专利技术人设想了用于校正此类定位误差的各种技术、系统和机制。开发了两种通
用方法，两者都包含相似的概念，但从转位器臂的相对端解决问题。
[0008]第一种方法涉及一种可以使用旋转转位器实施的技术，例如美国专利号10,109,517中所描述的旋转转位器，该美国专利的全部内容通过引用并入本文。如上所述，在美国专利号10,109,517中所描述的旋转转位器，在本文中可称为附加旋转轴线(ARA)转位器，能够绕第一轴线(通常位于在晶片加工站阵列的中心)旋转转位器臂以及可旋转晶片支撑件和支撑在其上的晶片。这种转位器还能够使可旋转晶片支撑件相对于转位器臂绕相应的第二轴线旋转。可旋转晶片支撑件可以例如由拉杆引起旋转，拉杆将每个可旋转晶片支撑件连接到第二毂，该第二毂能够绕ARA转位器的旋转轴线相对于支撑转位器臂的转位器的中心毂旋转；中心毂和第二毂之间的相对旋转可导致连杆致动可旋转晶片支撑件并使它们相对于转位器臂旋转。两个毂可以由两个不同的电机驱动，其驱动轴同轴地布置。
[0009]ARA转位器通常使用“中心拾取”范例进行操作，其中用于此类转位器的控制系统被配置为控制转位器围绕第一轴线的旋转，以便使其第二轴线平均尽可能接近可能工具中的基座中心(因此可能是晶片的中心)。如果在基座定位、晶片定位或转位器定位中不存在误差，那么这些动作将导致晶片在第二轴线上完美居中并且也以完美居中的方式放置在每个基座上。
[0010]本专利技术人确定，通过在“偏心拾取”范例中操作ARA转位器，即有意控制转位器绕第一轴线的旋转，使得转位器臂的第二轴线从基座中心偏移一定距离，然后将晶片放置在这样的ARA转位器的可旋转晶片支撑件上，使得由其可旋转晶片支撑件支撑的晶片的中心也相对于那些可旋转晶片支撑件的对应第二轴线有意偏离中心，然后可以通过转位器绕第一轴线的旋转和/或转位器的可旋转晶片支撑件绕对应的第二轴线的旋转，来调整假定的晶片中心点相对于其所在的基座的放置。这种技术可用于依次调整每个晶片的放置，直到所有晶片都已放置。
[0011]还设想了一种类似的技术，其中转位器系统结合了额外的部件，这些部件有助于在转位器的第一轴线和转位器可以被配置为放置晶片的基座之间引入可控的横向偏移。这种技术可以使用ARA或非ARA转位器来实现，并且允许任一类型的转位器在转位操作期间微调晶片在工具内的放置。因此，以第一轴线为中心的旋转转位器的轴不仅能够旋转以旋转转位器毂和臂以实现晶片从晶片加工站的基座到基座的传送，而且还可以在垂直于第一轴线的一个或多个方向上横向平移，以有助于微调每个晶片在相应目标基座上的放置。为清楚起见，在本公开的上下文中，“横向”或“横向地”是指垂直于转位器的第一轴线即转位器的旋转轴线的一个或多个方向。因此，例如，如果安装转位器使得转位器的第一轴线是竖直的，则横向方向、横向轴线或横向移动将是这种配置中的水平方向、水平轴线或水平移动，例如，径向方向或平行于径向方向的方向。
[0012]在转位器的第一轴线能够横向平移的转位器系统中，可以使用特殊的密封装置来提供跨越机械接口的真空密封，该机械接口既可以进行旋转运动也可以进行平移运动。
[0013]这种系统和技术的各个方面在下面更详细地讨论并且包括但不限于下面讨论的各种实现方案。
[0014]在一些实现方案中，可以提供一种装置，其包括：腔室，多个N个半导体加工站，以标称圆形图案布置在所述腔室内；以及具有中心毂和多个N个转位器臂的旋转转位器，所述中心毂能够围绕标称地位于所述圆形图案中心的第一轴线相对于所述腔室旋转，每个转位
器臂具有固定地安装到所述中心毂的近端和支撑可旋转晶片支撑件的远端，所述可旋转晶片支撑件被配置成相对于所述转位器臂围绕对应的第二轴线旋转。每个半导体加工站可以具有与对应的目标位置相关联的对应的基座，并且每个基座的对应的目标位置可以代表这样的位置：当晶片被放置在该基座上并居中位于该基座的对应的目标位置上时，对于给定的半导体晶片加工操作，导致该晶片被认为居中位于该基座上。该装置还可以包括控制器，该控制器包括一个或多个存储器设备和一个或多个处理器。所述一个或多个存储器设备和所述一个或多个处理器可以操作性地连接，并且所述一个或多个存储器设备可以存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令当由一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器：a)从所述多个基座中选择载运基座本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括：腔室，多个N个半导体加工站，以标称圆形图案布置在所述腔室内，每个半导体加工站具有对应的基座，并且每个基座具有对应的目标位置，其中每个基座的对应的目标位置代表这样的位置：当晶片被放置在该基座上并居中位于该基座的对应的目标位置上时，对于给定的半导体晶片加工操作，导致该晶片被认为居中位于该基座上；具有中心毂和多个N个转位器臂的旋转转位器，所述中心毂能够绕标称地位于所述圆形图案中心的第一轴线相对于所述腔室旋转，每个转位器臂具有固定地安装到所述中心毂的近端和支撑可旋转晶片支撑件的远端，所述可旋转晶片支撑件被配置成相对于所述转位器臂绕对应的第二轴线旋转；以及控制器，包括一个或多个存储器设备和一个或多个处理器，其中所述一个或多个存储器设备和所述一个或多个处理器操作性地连接，并且所述一个或多个存储器设备存储计算机可执行指令，所述计算机可执行指令当由一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器：a)从所述多个基座中选择载运基座，b)从所述多个基座中选择目标基座，c)从所述多个可旋转晶片支撑件中选择选定的可旋转晶片支撑件，d)使所述中心毂和所述选定的可旋转晶片支撑件中的至少一个分别相对于所述转位器臂绕所述第一轴线旋转且绕所述选定的可旋转晶片支撑件的所述第二轴线旋转，使得相对于所述选定的可旋转晶片支撑件固定并且在垂直于所述选定的可旋转晶片支撑件的第二轴线的方向上偏离所述选定的可旋转晶片支撑件的第二轴线第一非零距离的对应参考点当沿平行于第一轴线的方向观察时以位于与所述载运基座相关联的半导体加工站处的晶片的估计中心为中心，e)在所述选定的可旋转晶片支撑件的对应参考点当沿平行于所述第一轴线的方向观察时以位于与所述载运基座相关联的半导体加工站处的所述晶片的所述估计中心为中心之后，使位于与所述载运基座相关联的半导体加工站的晶片放置在所述选定的可旋转晶片支撑件上，f)使所述中心毂和所述选定的可旋转晶片支撑件中的至少一个分别相对于所述转位器臂绕所述第一轴线旋转且绕所述选定的可旋转晶片支撑件的所述第二轴线旋转，使得用于选定的可旋转晶片支撑件的对应参考点在所述目标基座的对应目标位置上方居中，并且g)在所述选定的可旋转晶片支撑件的对应参考点在所述目标基座的对应目标位置上方居中之后，使所述选定的可旋转晶片支撑件上的晶片从所述选定的可旋转晶片支撑件上提起。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述一个或多个存储器设备进一步存储附加的计算机可执行指令，所述附加的计算机可执行指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器针对给定的一组M个晶片执行(a)至(g)M次，每个晶片一次，其中2≤M≤N。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述一个或多个存储器设备进一步存储附加的计算机可执行指令，所述附加的计算机可执行指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述
一个或多个处理器引起所述中心毂绕所述第一轴线的至少一些旋转对于所有M个晶片，对于(d)的至少一部分和(f)的至少一部分同时发生。4.根据权利要求2或权利要求3所述的装置，其中，所述一个或多个存储器设备进一步存储附加的计算机可执行指令，所述附加的计算机可执行指令在由所述一个或多个处理器执行时导致以下情况中的至少一者发生：对于所述M个晶片中的至少两个在不同时间执行(e)，以及对于所述M个晶片中的至少两个在不同时间执行(g)。5.根据权利要求2至4中任一项所述的装置，其中，N＝4且3≤M≤4。6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述第一距离被选择为大于所述腔室中估计的最大基座位置公差的两倍。7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中，所述一个或多个存储器设备进一步存储附加的计算机可执行指令，所述附加的计算机可执行指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器，对于(d)，使用所述载运基座的对应目标位置作为位于与所述载运基座相关联的半导体加工站的所述晶片的所述估计中心。8.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，对于每个半导体加工站，还包括一个或多个对应的晶片位置传感器，所述晶片位置传感器被配置为获取信息，从该信息中能够确定放置在对应的半导体加工站的基座上的晶片的中心的位置，其中所述一个或多个存储器设备进一步存储附加的计算机可执行指令，所述附加的计算机可执行指令在由所述一个或多个处理器执行时，使所述一个或多个处理器：h)在(e)之前，使用来自所述对应晶片加工站的所述晶片位置传感器的信息，确定位于与所述载运基座相关联的所述半导体加工站处的晶片的中心的位置，以及i)在(d)中，使用在(h)中确定的所述晶片的中心的位置作为位于与所述载运基座相关联的所述半导体加工站处的所述晶片的所述估计中心。9.根据权利要求1至8中任一项所述的装置，其中，响应于引起由所述一个或多个处理器发送的控制信号，所述第二轴线相对于所述中心毂的位置不可移动，并且响应于引起由所述一个或多个处理器发送的控制信号，每个可旋转晶片支撑件的任何部分相对于该可旋转晶片支撑件的其余部分均不可移动。10.根据权利要求1至9中任一项所述的装置，还包括在每个半导体加工站处的具有对应多个升降销的对应升降销机构，每个升降销机构被配置为可控地延伸和缩回对应的多个升降销，使得对应的多个升降销的最上表面至少能够在对应的半导体加工站的基座的最上表面上方和下方的位置之间移动。11.根据权利要求10所述的装置，其中，所述一个或多个存储器设备进一步存储附加的计算机可执行指令，所述附加的计算机可执行指令在由所述一个或多个处理器执行时使所述一个或多个处理器，在执行(f)之前：h)使任何被除选定的可旋转晶片支撑件之外的所述可旋转晶片支撑件支撑的晶片均被放置在所述半导体加工站中的对应半导体加工站的升降销上，并且i)当所述选定的可旋转晶片支撑件不支撑所述晶片中...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩，
申请(专利权)人：朗姆研究公司，
类型：发明
国别省市：