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1、(10)申请公布号 CN 102906856 A (43)申请公布日 2013.01.30 C N 1 0 2 9 0 6 8 5 6 A *CN102906856A* (21)申请号 201180025283.X (22)申请日 2011.03.23 12/730,880 2010.03.24 US H01L 21/02(2006.01) H01L 21/00(2006.01) (71)申请人朗姆研究公司 地址美国加利福尼亚州 (72)发明人艾瑞克H伦兹 (74)专利代理机构上海胜康律师事务所 31263 代理人李献忠 (54) 发明名称 减少在处理工具中通过移动机构所产生的颗 粒污染 (5。
2、7) 摘要 在本文所描述的各种示例性实施方式中，公 开了一种系统和相关的方法以减少衬底上的颗粒 污染。该系统包括：衬底横移件机构，其具有导轨 以传输衬底载体；一个或者多个横移件管道，其 至少部分地围绕所述一个或多个导轨安置。所述 一个或多个管道沿着所述导轨的长度的至少有效 部分具有狭缝。横移件排气风机耦合连接到所述 一个或多个横移件管道中的每一个的一端，所述 风机提供充足的体积气流以使通过所述狭缝的所 述体积气流的速率高于预定颗粒大小的最终沉降 速率。所述风机进一步抽吸小于约所述预定颗粒 大小的由所述衬底横移件机构产生的颗粒进入所 述一个或多个横移件管道。 (30)优先权数据 (85)PCT申。
3、请进入国家阶段日 2012.11.21 (86)PCT申请的申请数据 PCT/US2011/029628 2011.03.23 (87)PCT申请的公布数据 WO2011/119733 EN 2011.09.29 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书13页 附图16页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 13 页 附图 16 页 1/2页 2 1.一种减少衬底上的颗粒污染的系统，所述系统包括： 衬底横移件机构，其具有一个或多个导轨以传输衬底载体； 一个或者多个横移件管道，其至少部分地围绕所述一个或多个导轨安置，所述一个或 多个管道沿。
4、着所述一个或多个导轨的长度的至少有效部分具有狭缝；以及 横移件排气风机，其耦合连接到所述一个或多个横移件管道中的每一个的一端，所述 横移件排气风机提供充足的体积气流以给通过所述狭缝的所述体积气流提供高于预定颗 粒大小的最终沉降速率的速率，所述横移件排气风机进一步抽吸小于约所述预定颗粒大小 的由所述衬底横移件机构产生的颗粒进入所述一个或多个横移件管道。 2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个横移件管道具有沿着所述长度 的不同的横截面面积以平衡来自所述横移件排气风机压强降低，使沿所述狭缝的长度有基 本均匀的气流速率。 3.根据权利要求1所述的系统，其中所述最终沉降速率由小于约50微米的。
5、所述预定颗 粒大小决定。 4.一种减少衬底上的颗粒污染的系统，所述系统包括： 外壳，其将衬底生产工具耦合连接到风机过滤器单元，所述风机过滤器单元给所述外 壳提供过滤空气； 设施连接件，其将所述衬底生产工具耦合连接到减压排放机构； 衬底传输部分，其耦合连接在外壳下方，并与所述设施连接件气流连通，所述衬底传输 部分部分地包括具有多个载体臂的钟臂状衬底载体机构，该多个载体臂中的每个臂具有处 于相对端之间的中点并且被安置以绕着所述中点在彼此平行的平面旋转，所述衬底传输部 分进一步具有线性衬底横移件机构，该线性衬底横移件机构上安置有多个线性衬底载体， 配置所述多个线性衬底载体中的每一个以在基本平行于所述。
6、多个载体臂的所述平面的平 面上运输所述衬底，所述多个线性衬底载体中的每一个在彼此不同的平面上。 衬底处理区域，其由一个或多个衬底传输槽耦合连接到所述衬底传输部分，安置所述 钟臂状载体机构以通过所述一个或多个衬底传输槽在所述衬底处理区域和所述衬底传输 部分之间传输所述衬底；以及 室，其基本含有所述衬底传输部分和所述衬底处理区域，所述室耦合连接到所述外壳 以容纳所述过滤空气并耦合连接到所述设施连接件以给过量气体流量提供排放通道，所述 室配置成相对于所述衬底传输部分在所述衬底处理区域中保持低的压强。 5.根据权利要求4所述的系统，进一步包括至少一个周缘衬底传输槽，其定位于接近 由所述多个载体臂来回运。
7、动的旋转路径的外部周缘并接近所述线性衬底横移件机构的一 端，配置所述至少一个周缘衬底传输槽以从衬底盒接收进和出所述室的所述衬底，所述至 少一个周缘衬底传输槽安置为相对于所述衬底盒保持在低的压强。 6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述线性衬底横移件机构进一步包括： 至少两个上部导轨； 至少两个下部导轨；以及 分别耦合连接到所述至少两个上部导轨和两个下部导轨中的每一个的线性驱动机构， 所述多个线性衬底载体中的每一个机械耦合连接到所述线性驱动机构中的唯一一个上。 7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述线性衬底横移件机构位于所述外壳和所述 权 利 要 求 书CN 102906856 A 2/2页。
8、 3 设施连接件之间，在操作中，其中所述线性衬底横移件机构操作的空间配置成处于比所述 设施连接件处的压强较高的压强，以抽吸由所述线性驱动装置产生的颗粒进入所述减压排 放机构。 8.根据权利要求4所述的系统，其中，所述一个或多个衬底传输槽配置成相对于所述 衬底传输部分在所述衬底处理区域保持所述低的压强。 9.根据权利要求4所述的系统，其中，所述室进一步配置为相对于所述设施连接件在 所述衬底传输部分中保持高的压强。 10.根据权利要求4所述的系统，其中，所述室进一步配置为相对于所述设施连接件在 所述衬底处理区域中保持高的压强。 11.根据权利要求4所述的系统，其中，所述室还包括衬底端口以从衬底盒接。
9、收进和出 所述室的所述衬底，相对于所述衬底盒将所述衬底端口保持在低的压强。 12.根据权利要求4所述的系统，其中，所述衬底处理区域包括化学处理部分，且其中 所述室配置为相对于所述衬底传输部分在所述衬底处理区域保持低的压强以基本控制化 学气相在所述化学处理部分内而不进入所述衬底传输部分。 13.一种减少衬底上的颗粒污染的方法，所述方法包括： 提供外壳以将衬底生产工具耦合连接到风机过滤器单元，所述风机过滤器单元给所述 衬底生产工具提供过滤空气； 提供设施连接件以将所述衬底生产工具耦合连接到减压排放机构，所述减压排放机构 为在所述衬底生产工具中过量的气体流量提供排放通道； 提供耦合连接在所述外壳下方。
10、并与所述设施连接件气流连通的衬底传输部分，所述衬 底传输部分部分地包括具有多个载体臂的钟臂状衬底载体机构，该多个载体臂中的每个臂 具有处于相对端之间的中点并且被安置以绕着所述中点在彼此平行的平面旋转，所述衬底 传输部分进一步具有线性衬底横移件机构，该线性衬底横移件机构上安置有多个线性衬底 载体，配置所述多个线性衬底载体中的每一个以在基本平行于所述多个载体臂的所述平面 的平面上运输所述衬底，所述多个线性衬底载体中的每一个在彼此不同的平面上； 保持所述衬底生产工具的衬底处理区域在比所述衬底生产工具的所述衬底传输部分 的压强较低的压强；以及 保持所述衬底处理区域在比所述减压排放机构的压强较高的压强；。
11、 保持所述衬底传输部分在比所述减压排放机构的所述压强较高的压强。 14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括在所述衬底处理区域和所述衬底传输部 分之间提供一个或多个衬底传输槽，以相对于所述衬底传输部分在所述衬底处理区域保持 所述低的压强。 15.根据权利要求14所述的方法，其中，相对于所述衬底传输部分在所述衬底处理区 域保持所述低的压强以基本上控制化学气相在所述化学处理部分而不进入所述衬底传输 部分。 权 利 要 求 书CN 102906856 A 1/13页 4 减少在处理工具中通过移动机构所产生的颗粒污染 技术领域 0001 本发明总体涉及半导体处理领域，并在特定的示例性实施方式中，涉及。
12、在处理室 中控制颗粒数的系统和方法。 背景技术 0002 在半导体器件的制造中，经常将一些处理室进行连接以容许晶片或衬底例如在连 接室之间的传输。通常利用使晶片移动例如通过槽或端口的传输模块执行该传输，该槽或 端口设置在连接室的相邻壁中。传输模块通常结合各种晶片处理模块（PM）使用，PM可包括 半导体蚀刻系统、材料沉积系统和平板显示器蚀刻系统。 0003 由于这些半导体器件几十年前就开始推行，其几何（即，集成电路设计规则）尺寸 已经显著减小。在处理室中制作的集成电路（IC）一般都遵循着“摩尔定律”，其意指装入单 个集成电路芯片的器件的数量每两年增加一倍。当代IC制造设施（“工厂”）常规地制作6。
13、5 纳米（0.065微米）特征尺寸的器件和更小特征尺寸的器件。未来的工厂将生产更小特征尺 寸的器件。污染和颗粒的预期数量随着减小的特征尺寸相应地减少，甚至单个的30纳米的 颗粒会对给定的IC造成致命缺陷。 0004 也许更重要的是，从基于产率和成本的角度来看，在制造工艺中使用的设备类型 （例如，处理工具）正成为主要的技术驱动力。制造工艺必须是有效的，但它也必须是快速 的且没有增加总颗粒或污染的预期数量。在许多应用中对当代的300毫米晶片的当代产量 需求是每小时360片晶片或者更多。目前，系统只使用单载体线性晶片运动，其要求非生产 时间周期，在该周期晶片载体返回到在处理工具中的出发点。因此，晶片。
14、处理很慢。提高吞 吐量的建议解决方案已集中在添加多个平行的处理工具。虽然这种解决方案会增加晶片产 量，但这样做的代价是损失工具占用空间、增加设备成本、降低可靠性，并在许多情况下，增 加了从工具内的晶片传输机构产生的颗粒。因此，半导体加工领域需要特别强调设备可靠 性、吞吐量和效率的改进。 附图 说明 0005 任何各种的附图仅仅是本发明的示例性实施方式，并不能被认为是限制本发明的 范围。 0006 图1A是示例性的衬底处理工具的分解透视图，衬底处理工具包括器件前道模块 （EFEM）、处理模块、以及电子器件外壳，并入了本文描述的本发明的主题的至少一些方面； 0007 图1B是图1A的包括处理室的处。
15、理模块的透视图； 0008 图2是示例性钟臂状衬底载体机构的透视图，该机构用于图1B的处理室； 0009 图3是示例性衬底横移件机构的透视图，该机构用于与图2的钟臂状衬底载体机 构结合，在图1B的处理室内； 0010 图4A是图2的钟臂状衬底载体机构的俯视图，在示例性实施方式中结合图3的衬 底横移件机构使用； 说 明 书CN 102906856 A 2/13页 5 0011 图4B是带有移件管道和盖机构的示例性实施方式的图4A的钟臂状衬底载体机构 和衬底横移件机构的俯视图； 0012 图4C是图3的衬底横移件机构的前立面图，包括图4B横移件管道和盖机构的示 例性实施方式； 0013 图5A是处。
16、理室的下部的透视图，显示出与图4的示例性钟臂状衬底载体机构和衬 底横移件机构一起使用并位于图1B内的处理模块内的示例性处理室排气和排水位置； 0014 图5B是示出在图1B所示的处理模块内使用的示例性处理室排气和排水系统的透 视图； 0015 图6是示例性的空气处理示意图，显示了在EFEM和图1A的处理模块中进和出的 体积流率； 0016 图7A是使用于计算流体动力（CFD）建模中的图1B的处理室的整体组件的示例性 的透视图和示例性的俯视图； 0017 图7B是在利用图7A的整体组件的计算流体动态建模中使用的图1B的处理室中 的流体域透视图和侧视图（两个视图都在对称线的一侧）； 0018 图7。
17、C是在图1B的处理室内的总体空气流的运动的计算出的颗粒轨迹的透视图、 俯视图、和侧视图（所有的三个视图在对称线的一侧）； 0019 图7D是确认负压在图1B的处理室内的位置的计算出的压强场的透视图和俯视图 （两个视图在对称线的一侧）； 0020 图7E是来自在图1B的处理室内的高效率颗粒空气过滤器（HEPA）的入口的总体 空气流的运动的计算出的速度流量场的透视图（在对称线的一侧）； 0021 图7F是关于从图1B的处理室内的室入口中的防护罩狭缝到图5A和图5B表明的 出口位置的总体空气流的运动的计算出的速度流量场的透视图（在对称线的一侧）； 0022 图7G是关于来自HEPA入口和在图1B的处。
18、理室内的室电离发生器杆的周围的防 护罩的狭缝的总体的空气流的运动的计算出的速度流量场的侧视图（在对称线的一侧）； 0023 图7H是关于来自HEPA入口和图1B的处理室内的防护罩的狭缝的压强梯度的计 算出的压强场的侧视图（在对称线的一侧）。 具体实施方式 0024 下面的说明中包括体现本文所讨论的本发明的主题的各个方面的示例性的系统、 方法和技术。为了解释的目的，在以下的说明中，详细阐述了许多具体细节以提供对本发明 的主题的各种实施方式的理解。然而，对于本技术领域的技术人员而言，显而易见，在没有 这些具体细节的情况下也可实施本发明的主题的实施方式。此外，公知的操作、结构和技术 并没有被详细示出。
19、。 0025 如本文所用的术语“或”，可以解释为包容的意义或排他的意义。类似地，术语“示 例性”可以仅仅解释为事物的示例或典型，而不一定是实现目标的优选的或理想的方式。此 外，虽然下面讨论的各种示例性实施方式集中在衬底传输机构和相关的有关污染减少的技 术，但在本公开中给出这些实施方式仅是基于清晰的目的。因此，任何类型的衬底传输机构 可以采用本文所描述的系统的各种实施方式，并且被视为是在本发明的主题的范围内。 0026 此外，如本文所用的术语“衬底”仅仅被选为指代任何在半导体和相关工业中使用 说 明 书CN 102906856 A 3/13页 6 的各种衬底类型的适当的术语。因此，衬底类型可包括。
20、硅晶片、化合物晶片、薄膜磁头组件、 聚乙二醇对苯二甲酸酯（PET）膜、空白光掩模和光罩、或本领域中公知的许多其他类型的衬 底。 0027 在本文详细描述的各种示例性实施方式中，公开了一种提供过滤的空气的方法和 系统，其减少因与在处理工具中运输或处理的衬底接触而产生的颗粒污染，该工具诸如，例 如，在半导体工业中使用的晶片清洗工具。该方法和系统还保持在衬底直通设计中的化学 品和气相密闭度，同时容许工具内处理室的化学区域的需求变化。过滤器单元提供来自衬 底上方的空气。该过滤器单元可以移动以进行维护，并在衬底运输和处理区域上方有间隙 以使得该单元容易移动，同时减少振动传递。在示例性实施方式中，空气通过。
21、槽进入处理室 的化学部分，该槽设计成提供化学部分和衬底传输部分之间的压强差。衬底通过槽退出化 学区以最大限度地减少来自室的下部区域的气流。进入化学区的占主导地位的气流通过上 部槽，其减少了从该室的下部表面清扫上来的颗粒。在衬底传输机构通过室的化学区域的 地方，衬底通过两个狭缝，在该两个狭缝中保持压强差以使颗粒移动远离化学区域，而使非 化学区域没有化学气相。因此，当衬底通过将室内各区域分离的槽时，本文所描述的示例性 实施方式中的每一种使在衬底表面上的空气速率低。示例性实施方式中的每一种进一步减 少或防止化学气相离开化学区域，并对到达衬底的多颗粒区域提供空气清扫。 0028 在另一种示例性实施方式。
22、中，设计的压强差所产生的气流减少或防止颗粒从具有 暴露的线性传送带的多个线性衬底运输器迁移。如本文所述，由于摩擦和移动机械部件，因 此由线性传送带驱动器滑轨驱动的多个衬底载体往往是颗粒产生器。从滑轨或传送带产生 的颗粒理想地可防止落在衬底上。使用颗粒终端速度的控制方程，确定穿过让衬底穿越的 水平槽的气流的条件，以将这些衬底衔接到线性滑轨上。针对尺寸小于预定颗粒尺寸的颗 粒，确定所需的气流速度。预定的颗粒尺寸可以小于例如约50微米，使得该气流速度比相 关的尺寸范围的颗粒的终端速度流动快。在该实施例中，大于50微米的颗粒会以足够高的 速率落下，以致他们不能穿越水平槽。设计了挡板使槽流量均匀，即使槽。
23、的一端具有抽吸力 时也如此。 0029 因此，在一种示例性实施方式中，公开了一种减少衬底上颗粒污染的系统。该系统 包括具有导轨的衬底横移件机构，以用一个或多个横移件管道传输衬底载体，该横移件管 道至少部分地安置在导轨周围。一个或多个管道沿着导轨的长度的有效部分具有狭缝。横 移件排气风机与一个或多个横移件管道中的每一个的一端耦合连接。风机提供足够的体积 气流以便穿过狭缝的体积气流的速率大于预定颗粒大小的最终沉降速率。风机抽吸小于约 预定体积大小的由衬底横移件机构产生的颗粒进入一个或多个横移件管道。 0030 在另一种示例性实施方式中，公开了一种减少衬底上颗粒污染的系统。该系统包 括：外壳，其将衬。
24、底生产工具耦合连接到风机过滤器单元以提供过滤的空气到该外壳；将 衬底生产工具耦合连接到减压排放机构的设备连接件；以及耦合连接到外壳与设施连接之 间的衬底传输部分。该衬底传输部分部分地包括具有多个载体臂的钟臂状衬底载体机构， 多个载体臂中的每个臂具有处于相对端之间的中点并且被安置以绕着该中点在彼此平行 的平面旋转。所述衬底传输部分进一步包括线性衬底横移件机构，该横移件机构上安置有 多个线性衬底载体。安置线性衬底载体中的每一个以在基本平行于载体臂平面的平面上传 输衬底。此外，线性衬底载体中的每一个互相在不同的平面上。衬底处理区域通过一个或 说 明 书CN 102906856 A 4/13页 7 多。
25、个衬底传输槽耦合连接到衬底传输部分，安置钟臂状衬底载体机构以在衬底处理区域和 衬底传输部分之间通过一个或多个衬底传输槽传输衬底。室基本上含有衬底传输部分和衬 底处理区域，该室耦合连接到外壳以接收过滤的空气，并耦合连接到设施连接件，以给过量 的气体流提供排放通道。该室相对于衬底传输部分在衬底处理区域保持低的压强。 0031 在另一种示例性实施方式中，公开一种在晶片生产工具中减少晶片上颗粒污染的 系统。该系统包括：提供过滤的空气给晶片处理工具的风机过滤器单元，将晶片处理工具耦 合连接到晶片制造设施的减压排放机构的设施连接件，以及在风机过滤器单元和设施连接 件之间的晶片传输部分。晶片传输部分部分地包。
26、含钟臂状载体机构，该机构具有多个载体 臂，每个载体臂具有处于相对端之间的中点并且被安置以绕着该中点在彼此平行的平面旋 转。晶片传输部分还具有带有一些线性晶片载体的线性晶片横移件机构。线性载体机构中 的每一个可以在基本平行于载体臂平面的平面上传输晶片，线性晶片载体中的每一个在彼 此不同的平面上。晶片处理区域通过一个或多个晶片传输槽耦合连接到晶片传输部分，安 置钟臂状晶片载体机构以在晶片处理区域和晶片传输部分之间通过一个或多个晶片传输 槽传输晶片。处理室基本上含有晶片传输部分和晶片处理区域，处理室耦合连接到风机过 滤器单元以接收过滤的空气，并耦合连接到设施连接件以给过量的气体流提供排放通道。 处理。
27、室相对于晶片传输部在晶片处理区域保持低的压强。 0032 在另一种示例性实施方式中，公开一种减少衬底上颗粒污染的方法。该方法包 括：提供外壳以将衬底生产工具耦合连接到风机过滤器单元以提供过滤的空气给该衬底生 产工具，提供设备连接件以将衬底生产工具耦合连接到减压排放机构以给在衬底生产工具 中的过量气体流量提供排放通道，以及提供耦合连接到外壳与设施连接之间的衬底传输部 分。该衬底传输部分部分地包括具有多个载体臂的钟臂状衬底载体机构，每个臂具有处于 相对端之间的中点并且被安置以绕着该中点在彼此平行的平面旋转。衬底传输部分进一步 还具有带有一些线性衬底载体的线性衬底横移件机构。线性载体机构中的每一个可。
28、以在基 本平行于载体臂平面的平面上传输衬底，线性衬底载体中的每一个在彼此不同的平面上。 示例性实施方式进一步包括：保持衬底生产工具的衬底处理区域在比衬底生产工具的衬底 传输部分的压强较低的压强，保持衬底处理区域在比减压排放机构的压强较高的压强，以 及保持衬底传输部分在比减压排放机构的压强较高的压强。 0033 参照图1A，显示了用于处理衬底的设备的部件的分解透视图，该衬底如半导体晶 片。显示了处理工具100（通常称作处理工具或其他衬底生产工具），其包括设备前道模块 （EFEM）110、处理模块130、和电子器件外壳150。 0034 在操作中，EFEM 110、处理模块130、和电子器件外壳1。
29、50统一为单个的单元。处理 模块130包括处理室131（或其他的其中放置衬底的室类型，诸如，例如，原位计量室）。处 理室可包括衬底传输部分和衬底处理区域，详细定义如下，其中在成批的衬底上执行各种 处理。该处理可包括各种类型的，例如，在半导体和相关技术领域独立地公知的衬底清洗和 湿法蚀刻（例如，化学蚀刻）步骤。此外，处理模块130通常是封闭的，以减少在处理模块130 和处理室131内的衬底的任何颗粒、有机、或其他污染。另外，外壳（图中未示出）使设备操 作者和在处理模块130内的移动机构之间的危险的相互作用的风险最小化，从而增加了操 作者的安全性。工作功率通过电子器件外壳150供给到EFEM 11。
30、0和处理模块130。 0035 EFEM 110显示出包括一些加载衬底台111、第一操作者控制接口115A和第二操作 说 明 书CN 102906856 A 5/13页 8 者控制接口115B。操作者可以从这些控制接口中的一个输入和运行，例如，特定批次的衬 底的处理配方。EFEM 110还示出包括放置在加载衬底台111中的一个上的前端开启式统 一规格片盒（FOUP）113。FOUP 113是特定类型的塑料盒，该盒设计成容纳半导体晶片（例 如，通常是硅晶片（Si），但也可以包括由基本半导体材料或化合物半导体材料形成的其他 各种晶片类型，基本半导体材料例如锗（Ge），化合物半导体材料如砷化镓（Ga。
31、As）或砷化铟 （InAs）。FOUP 113在受控环境中可靠地和安全地容纳晶片（未显示）。尽管没有在图1A中 明确示出，熟练的技术人员将容易地认识到，FOUP可同时存在于加载衬底台111中的每一 个上。一个或多个自动操作装置（未显示）可以与每个FOUP相关联。 0036 当FOUP 113放置在加载衬底台111中的一个上时，EFEM 110内的自动操作装置 （未显示）可以直接获取容纳在FOUP 113内的晶片。因此EFEM 110使操作者能够通过， 例如，两叶刀片或四叶刀片自动操作装置（未显示，但在本技术领域中独立地公知）从FOUP 113到处理室131将衬底加载和卸载。可以使用一种自动操作。
32、装置，例如，模型FC06N，由美 国密歇根威克瑟姆的川崎公司（Kawasaki Inc.）（USA）制造，但并不局限于特定类型的自 动操作装置。在一种特定的示例性实施方式中，自动操作装置可以包括具有四个3.8毫米 刀片且相邻刀片之间的间距大约为10毫米的可折叠末端执行器。10毫米间距与典型FOUP 中的晶片与晶片之间的间距相匹配。下面参考图4A、4B和5更详细地介绍在处理室131中 发生的各种传输处理的细节。 0037 现参照图1B同时参考图1A，衬底（未显示）通过自动操作装置从FOUP 113运输到 一些衬底载体135中的一个上（即，旋转安装式衬底载体），衬底载体135位于钟臂状衬底载 体机。
33、构上（在图1A和图1B未明确显示，但在下文中参考图2详细描述）。衬底通过衬底传 输槽133被加载进入处理室131或卸载出处理室131。 0038 放置在风机过滤器单元（FFU）137中的高效颗粒空气（HEPA）过滤器向处理室131 内提供基本清洁的空气。FFU 137位于处理室131的上方以向该室内提供空气流和颗粒压 强梯度以减少衬底上和衬底周围的颗粒污染。通过在衬底的上方产生小颗粒无法通行的边 界层，该气流部分地减少颗粒污染。如下所述，然后大颗粒和小颗粒从处理室131扫出并进 入排气系统。通过使用所产生的压强梯度（下文更详细的描述）也实现了改进的化学密闭 度。 0039 虽然本文所描述的FF。
34、U 137使用HEPA过滤器，熟练的技术人员将领会，过滤器的 其他类型（例如，超低颗粒空气（ULPA）过滤器）可以容易地替换HEPA过滤器，可利用添加 的所需要的风机容量解决穿过例如ULPA过滤器的较高的压降。下面参考图6-7H讨论通过 FFU 137产生的空气流和压强梯度的计算。处理室131还显示包括平行于FFU 137的长轴 运行的离子发生器棒139。离子发生器棒139减少由从FFU 137穿过衬底的气流产生的摩 擦所造成的静电电荷，否则静电电荷积累在处理室131内的衬底上。带电荷的衬底更容易 吸引电荷相反的颗粒。如本领域的技术人员所公知的，离子发生器减少任何表面（例如，衬 底）的电荷的能。
35、力是与时间相关的。因此，离子发生器棒139可以相对于衬底（位于离子发 生器杆的下方）放置，其中相对长的停留时间（如1秒到5秒，但至少部分依赖于局部的气 流）有助于预期产生在衬底上的静电电荷减少。离子发生器棒139可位于处理室131内的 其他位置，其可以是单极（即，生产阴离子或阳离子）或双极性（即，平衡离子发生器），可以 具有其他的尺寸和形状，并可以示例在处理室131内在衬底的上方的多个位置。在特定的 说 明 书CN 102906856 A 6/13页 9 示例性实施方式中，离子发生器棒139的长度约64英寸（约1.63米）。 0040 在特定的示例性实施方式中，FFU 137具有约910立方英。
36、尺每分钟（cfm，或25.8 立方米每分钟）的体积流率，具有相对于HEPA过滤器的出口侧的大约90英尺每分钟（fpm， 或大约27.4米每分钟）的表面速率。在其他的实施方式中，FFU 137具有约1300立方英尺 每分钟（大约36.8立方米每分钟）的体积流率。HEPA过滤器可以由四氟乙烯（TFE）材料制 成，具有在0.3微米的99.99995%的过滤率。如上所述，熟练的技术人员将认识到ULPA过 滤器可以有更高的效率（在0.12微米测得）。设计FFU 137和处理室131，使得由于衬底运 输而增加的大小为55纳米尺寸或更小尺寸的颗粒少于五个。 0041 继续参考图1B，第一室排气管141和第二。
37、室排气管143将颗粒和液体（例如，多余 的处理气体，如FFU 137产生的空气，和多余的处理液体）从处理室131的相对的两侧抽吸 到横管组件145。在示例性实施方式中，室排气管147提供组成气流使进入横管组件145的 颗粒和液体能容易地被抽吸到生产设施内的排气/排水系统（未显示）中。在其他的示例性 实施方式中，室排气管147可以可选地与在生产设施内的排气连接件耦合连接以提供空气 抽吸力。下文参考图5和5B对排气系统进行更详细的描述。 0042 图2显示了钟臂状衬底载体机构200的示例性实施方式。钟臂状衬底载体机构200 显示包括一些旋转臂201，旋转臂201的每一端具有：衬底载体135中的相关。
38、的一个、内轨 道部203、外轨道部205、和衬底升降器207。旋转臂201中的每一个可以是独立驱动的，并 且，因此，可以独立于旋转臂201中的其余的臂启动、停止、并加速。此外，虽然只显示旋转 臂201中的四个，但钟臂状衬底载体机构200可适于装载任何数量的臂。这些臂将至少部 分地取决于例如外轨道部205的直径和每个衬底载体135的物理尺寸等物理尺寸。旋转臂 201和衬底载体135可根据需要进行缩放以适应给定的衬底尺寸。例如，衬底载体135可以 设计为容纳300毫米的硅晶片、100毫米砷化镓（GaAs）晶片，或下一代450毫米的晶片。 0043 在特定的示例性实施方式中，通过物理方式对外轨道部2。
39、05进行布置以适应从旋 转臂201的中点到衬底载体135的中心的30英寸（约760毫米）的半径。如上所述，外导轨 部205可依靠采用的旋转臂的数量和所处理的衬底的尺寸合适地设定尺寸。 0044 衬底升降器207可以是在例如半导体工业等中采用的任何通常公知和通常使用 的通用类型。如图所示，两个示例化的升降器207彼此间隔分开约180。在其他实施方式 （未显示）中，可以有更多数量的所使用的衬底升降器207。 0045 此外，衬底升降器207中的一个或两个可旋转180以通过钟臂状衬底载体机构 200对衬底做180旋转的校正。因此，如下文所讨论的，当在钟臂状载体和线性载体之间 移动衬底时，旋转事件将发。
40、生。当衬底升降器207中的仅一个旋转180时，在衬底从钟臂 状载体到线性载体的移动中和在衬底从线性载体到钟臂状载体的移动中产生180旋转。 0046 在通常的操作中，当衬底载体135中的特定的一个定位在衬底升降器207中的一 个的上方时，外部自动控制装置（未显示）可以放置晶片在衬底载体上（例如，晶片舟或FOUP 113）或将晶片从衬底载体放置到衬底升降器207上。然后衬底升降器207中所选定的一个 将衬底降低到衬底载体135中特定的一个上，且该升降器继续降低其本身足够远，以避免 与包含在钟臂状衬底载体机构200内的任何旋转臂201或任何其他移动机构碰撞。 0047 继续参照图2，钟臂状衬底载体。
41、机构200还包括所放置的上部化学品释放头211和 底部化学品释放头213，以便当衬底经过并靠近上部化学品释放头211和底部化学品释放 说 明 书CN 102906856 A 7/13页 10 头213时喷射或施加化学品（例如，如清洁或蚀刻化学品的各种组合）。利用至少两个头使 得化学品能够在单次通过时施加到晶片的两个面而不需要翻转衬底。替代地，可安排上部 化学品释放头211和底部化学品释放头213同时施加化学品在衬底的两边。熟练的本领域 技术人员将领会到可利用任何数量的化学品释放头。 0048 在特定的示例性实施方式中，上部化学品释放头211和底部化学品释放头213设 计成每一个呈“扇形”形状，。
42、其具有在钟臂状衬底载体机构200的外周缘的比其内周缘更宽 的横截面宽度。与内部相比，该扇形形状在衬底的最外部分具有较高的角速率。因此，例如 通过增加数量的指向衬底的喷嘴，更多的化学品可被运送到衬底的靠外的部分，从而保证 在衬底的每面上均匀的化学品覆盖。 0049 作为本文所描述的各种特征的结果，钟臂状衬底载体机构200可以用于连续流程 制造，并适用于在连续衬底之间没有显著时间间隔的处理。如上文所指出的，湿法化学清洗 或蚀刻会涉及许多不同的步骤。开始和停止湿法化学过程既难以控制，又浪费，还没有效 率。通过使衬底载体135中的每一个以完整的360弧形行进，钟臂状衬底载体机构200以 连续模式处理衬。
43、底。与其中没有晶片清洗或处理发生的只提供需要180返回的线性系统 的各种现有技术系统不同的是，钟臂状衬底载体机构200可以同时在相对的两侧平行进行 清洗处理。因此，化学品控制可以合用，从而减少系统额外和冗余电路。因此，相比于现代 线性系统，化学品可以节省高达300%（即，使用的化学品减少到四分之一）。 0050 在处理室131（见图1B）内，至少两个并行的处理同时发生：化学品控制和衬底运 动。如下参照图3所更详细描述的，衬底载体135的速度和加速度的独立控制使得能够有 退出步骤，以及能够基本同时地装载和卸载一个或多个衬底。又如下文所更详细描述的，当 载体已装载或卸载时，衬底载体135的独立控制。
44、进一步使载体能够加速以跟上工艺流程。 0051 现在参考图3，其显示了衬底横移件机构300的示例性实施方式，衬底横移件机构 300包括：上部轨道对301、底部轨道对303、右置衬底载体对305、和左置衬底载体对307。 如图所示，衬底载体在互相平行的不同的平面是可移动的，并且其位于平行于钟臂状衬底 载体机构200的旋转臂201的平面中。下面还显示了载体中的每一个容纳半导体衬底311， 其仅为了帮助描绘衬底的整体运动和传输。在图3中还显示了相对于衬底传输槽133，衬底 横移件机构300坐落的位置的标示。 0052 右置衬底载体对305和左置衬底载体对307中的每一个由电机309独立地以线性 方式。
45、驱动。该电机可以从多种电机类型中选择。例如，在特定的示例性实施方式中，电机 309中的每个可以是标准NEMA 23框架尺寸，如具有积分编码器的SM2315D伺服电机（可从 美国加利福尼亚圣克拉拉帕特里克3200的动画公司（Animatics Corporation）获得）。虽 然没有明确地示出，载体是由马达309驱动的，马达309通过线性驱动器（例如，线性带驱动 系统）与特定载体相关联。这种线性驱动器系统在本领域中是独立地公知的。例如，可采用 EGC-50带驱动线性驱动器（由联邦德国埃斯林根鲁伊特大街82的FESTO KG制造） 作为用于衬底横移件机构300的载体驱动机构。 0053 如本文在。
46、各种示例性实施方式所描述的，显示衬底横移件机构300只有特定数量 的轨道、衬底载体、电机、以及相关的驱动机构。然而，本领域的技术人员将认识到，本文所 描述的构思可以很容易推广到任何数量的轨道和衬底载体。 0054 现参照图4A，示例性实施方式显示了与衬底横移件机构300（见图3）结合在一起 说 明 书CN 102906856 A 10 8/13页 11 的钟臂状衬底载体机构200（见图2）的俯视图400。在该示例性实施方式中，衬底横移件 机构300在钟臂状衬底载体机构200上方运行。 0055 现在同时参考图2和图4A，对结合的钟臂状机构和横移件机构的示例性操作进行 描述。在处理室131对衬底。
47、进行处理之后（见图1B），旋转臂201中的一个在衬底升降器207 中的一个的上方暂时停止（例如，升降器位于衬底传输槽133的对面）。衬底升降器207将 半导体衬底311从位于旋转臂201上的衬底载体135升高。如果没有到位，衬底横移件机 构300上的衬底载体中的一个，例如，右置衬底载体305中的一个，横向移动到衬底升降器 207后面的位置（即，在衬底传输槽133另一侧的横梁端极限位置或其附近）。然后衬底升降 器207将半导体衬底311升得足够高以清理右置衬底载体305的最上的载体表面。接着载 体横向移动以接收（即，使载体在载有衬底的升降器下方居中）半导体衬底311，且衬底升降 器207降低，从。
48、而使衬底放置到右置衬底载体305上。衬底升降器207继续降低到由衬底 载体135的最低的部分形成的平面以下。在这时间点上，先前停止的旋转臂201可以被移 动到另一个位置。当半导体衬底311安置到右置衬底载体305上时，通过自动操作装置（未 显示）可以将衬底线性运输到衬底运输槽133并转移回到在FOUP 113内的槽上（见图1A）。 0056 基本与刚才所描述的衬底移除过程同时发生，未经处理的衬底可以通过自动操作 装置从FOUP 113移除，或放置在例如左置衬底载体307中的一个上。（注意，再次参照图3， 左置衬底载体307可被视为脏衬底的载体而右置衬底运载305可被视为干净衬底的载体）。 使用。
49、衬底升降器207中的一个，可在现在停止的旋转臂201中的一个上的衬底载体上放置 未经处理的衬底。例如，未经处理的衬底可以放置在如以上所述处理好的衬底刚被移除的 同一衬底载体135上。（注意，继续参照图3，横移件机构300上的衬底载体中的每一个在彼 此不同的海拔高度上横向移动，从而避免从处理室131移除的处理好的衬底和进入处理室 131的未经处理的衬底之间的干扰。）替代地，未经处理的衬底可以放置在已处理的晶片被 移除的旋转臂201的另一端的衬底载体上。在另一种替代方案中，未经处理的衬底可以放 置在任何旋转臂201的任意一端的衬底载体上。作为本领域的技术人员将认识到可以添加 另外的旋转臂、衬底升降器和线性衬底载体以进一步提高衬底吞吐量。 0057 此外，所描述的钟臂状衬底载体机构200和衬底横移件机构300的设计使每个衬 底的传递能够是单轴（single axis）的运动。例如，传递需要两部分，需要第一机构以传输 衬底和第二机构以接收衬底。然而，如上所述，两个机构中的一个是不动的（即，它是固定 的），由于两个机构之间的通信问题显著减少（例如。