半導體晶片處理中的高效材料搬運的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種包含專用材料搬運模塊的設備，所述專用材料搬運模塊具有界定選自制作設施中的多個工具的第一工具與第二工具之間的輸送路線的專用自動化材料搬運系統(tǒng)AMHS。所述專用AMHS經(jīng)配置以獨立于制作設施AMHS而在所述第一工具與所述第二工具或所述第二工具與所述第一工具之間輸送晶片載體，所述制作設施AMHS經(jīng)配置以在所述多個工具間輸送晶片載體。
【專利說明】半導體晶片處理中的高效材料搬運
[0001]優(yōu)先權主張
[0002]本申請案是頒給埃米爾.威德曼(Amir Widmann)等人、于2012年5月4日提出申請且標題為“光刻單元附近的高效材料搬運(EFFICIENT MATERIAL HANDLING IN THEVICINITY OF A LITHOGRAPHY CELL) ”的共同擁有的同在申請中的第61/642，747號美國臨時專利申請案的非臨時申請案且主張其優(yōu)先權權益，所述美國臨時專利申請案的全部揭示內容以引用方式并入本文中。
[0003]本申請案是頒給埃米爾.威德曼(Amir Widmann)等人、于2012年5月7日提出申請且標題為“光刻單元附近的高效材料搬運(EFFICIENT MATERIAL HANDLING IN THEVICINITY OF A LITHOGRAPHY CELL) ”的共同擁有的同在申請中的第61/643，539號美國臨時專利申請案的非臨時申請案且主張其優(yōu)先權權益，所述美國臨時專利申請案的全部揭示內容以引用方式并入本文中。

【技術領域】
[0004]本發(fā)明一般來說涉及材料搬運系統(tǒng)，且更具體來說涉及一種允許在光刻站與檢驗站之間對在制品(WIP)的高效輸送的半導體設施中的自動化材料搬運系統(tǒng)(AMHS)。

【背景技術】
[0005]現(xiàn)代半導體制作設施(fab)通常使用各種不同工具對晶片(例如在集成電路(IC)的生產中對硅晶片)執(zhí)行各種制作步驟。舉例來說，制作設施可包含用于執(zhí)行各種不同處理及檢驗步驟(例如光刻、計量、蝕刻、離子植入、沉積等)的工具。為了在各種不同工具之間高效地輸送在制品(WIP)以對WIP執(zhí)行不同制作步驟，在制作設施中通常采用材料搬運系統(tǒng)。當前及下一代制作設施中的材料搬運系統(tǒng)通常包含自動化材料搬運系統(tǒng)(AMHS)，且還可包含由工作人員在所述設施中執(zhí)行的一定量的手動材料輸送。
[0006]在制作設施中通常采用的自動化材料搬運系統(tǒng)包含(例如)高架提升輸送(OHT)、軌道導引車(RGV)、自動化導引車(AGV)、高架穿梭機(OHS)、傳送帶系統(tǒng)及其組合。不管所述設施中所使用的特定類型的AMHS如何，所述AMHS通常會在各自同時容納多個晶片的稱作匣盒或載體的批次容器中將晶片輸送到各種工具。通常采用的晶片載體包含機械接口(SMIF)吊艙及前開口式統(tǒng)一吊艙(FOUP)，其中每一吊艙可容納多個晶片且達成各別工具的材料搬運器對其中所含有的個別晶片的接達。隨著300nm晶片的出現(xiàn)，在FOUP中傳送晶片的自動化OHT系統(tǒng)已變得越來越普遍。
[0007]每一工具的站通?？砂糜诎徇\經(jīng)由所述制作設施AMHS分批輸送到其的WIP的一或多個材料搬運器。工具的站處的材料搬運器通?？砂糜诮?jīng)由所述制作設施的AMHS來裝載及卸載FOUP的一或多個裝載口(LP)以及用于從所述FOUP移除個別晶片并將其傳送到所述工具以用于特定處理或測量步驟的機器人搬運系統(tǒng)。
[0008]所述制作設施的材料搬運系統(tǒng)還可具有一或多個儲料器，所述一或多個儲料器用于存儲批次，例如用于因各種工具之間的時間偏差而暫時存儲晶片或用于存儲以促成所述儲料器于各種制作隔室之間的輸送。每一儲料器可具有用于將FOUP裝載到所述制作設施的AMHS并從所述制作設施的AMHS卸載FOUP的一或多個裝載口。設施的AMHS還可包含用于控制所述設施中的流動WIP且向所述AMHS中的各種輸送及儲料器模塊發(fā)布命令的材料控制系統(tǒng)(MCS)。
[0009]以實例方式而非以限制方式，半導體制作設施中的典型AMHS可利用包含界定所述設施中的各種工具及/或儲料器之間的路線的軌道的OHT系統(tǒng)。所述軌道可位于所述設施的頂板附近且具有在所述軌道上行進的一或多個計算機控制的OHT車。每一車可包含用于夾緊來自儲料器或工具的裝載口的FOUP的夾具及抬高及降低夾具以抬高及降低FOUP的提升機構。在典型操作中，OHT車可定位于工具或儲料器的裝載口上方以降低夾具且從裝載口取回FOUP。提升機構抬高FOUP及OHT車，接著沿著軌道將FOUP輸送到工具或儲料器的另一裝載口以便卸載FOUP以用于存儲或后續(xù)制作步驟?？筛鶕?jù)從制作設施MCS接收的輸送指令執(zhí)行這些批次傳送中的每一者。
[0010]當前存在幾種可用的不同半導體制作設施布局及材料輸送架構以用于在光刻處理站與計量或其它檢驗站之間移動晶片。在此些配置中頻繁地執(zhí)行的計量及/或檢驗動作的實例包含(但不限于)疊對、臨界尺寸、聚焦、劑量、膜厚度及宏觀與微觀缺陷檢驗。WIP從光刻處理單元到計量站的迅速輸送因光刻返工的可能性而特別關鍵，其中如果計量或檢驗結果超出預定極限那么在計量或檢驗結果之后將所述WIP傳回到光刻處理單元(例如)以用于抗蝕劑移除及額外光刻處理。
[0011]在圖1中，描繪具有其中光刻后計量站105a為具有其自帶晶片搬運器110的單獨實體的獨立配置100的一個此類布局。單元105b內的機器人120在一或多個裝載口 104處的FOUP與處理工具106之間傳送個別晶片。機器人120經(jīng)由狹縫閥108在單元105b與工具106之間傳送晶片。計量站105a可任意地位于制作設施中但通常位于光刻處理單元105b附近。FOUP可經(jīng)由制作設施的AMHS在計量站105a與單元105b之間傳送。此配置在靈活性及購置成本方面是有利的，因為其允許單個計量站服務于依靠所述制作設施的AMHS將材料運送到所述站并從所述站運送材料的若干個光刻處理單元。在此獨立配置中，通常在匣盒中在光刻處理單元105b與計量站105a之間傳送晶片。然而，當計量系統(tǒng)105a等待設施的AMHS從光刻單元105b傳送完整批次時，獨立配置100具有長及變化收效時間的主要缺點。
[0012]在圖2中，描繪具有其中計量站205與光刻處理單元205b集成在一起的集成計量配置200的另一此類布局。如同在圖1中所展示的配置100中一樣，晶片通過機器人220在一或多個裝載口 204處的FOUP與單元205b之間傳送。在此配置中，機器人220可直接在光刻工具206與計量站205a之間傳送單個晶片以用于測量。集成配置200的關鍵益處在于收效時間，這是因為晶片可在完成整個批次的處理之前個別地傳送到計量站205a中，從而允許在批次處理時間內反饋結果。
[0013]在圖3中，描繪具有嵌入式計量配置300的又一此類布局，借此計量站305a集成到曝光工具325中且單一晶片從曝光工具325傳送到計量站305a以用于繼曝光之后即刻及在例如顯影或曝光后烘烤的后續(xù)處理之前測量。此具有在收效時間方面的額外益處但遭受因處理之前的低圖像反差而引起的計量挑戰(zhàn)。
[0014]集成配置及嵌入式計量配置兩者遭受購置成本缺點，這是因為計量站專用于光刻單元，從而導致所述計量站在批次處理周期期間及之間的大量閑置時間。同樣地，所述獨立配置遭受長及變化收效時間，這是因為其依靠設施級AMHS從所述光刻站傳送完整的批次。
[0015]在此背景下，出現(xiàn)本發(fā)明的方面。


【發(fā)明內容】

[0016]根據(jù)本發(fā)明的一方面，一種設備可包括具有界定選自制作設施中的多個工具的第一工具與第二工具之間的輸送路線的專用自動化材料搬運系統(tǒng)(AMHS)的專用材料搬運模塊。所述專用材料搬運模塊可經(jīng)配置以獨立于制作設施AMHS而在所述第一工具與所述第二工具或所述第二工具與所述第一工具之間輸送晶片載體，所述制作設施AMHS經(jīng)配置以在所述多個工具之間輸送晶片載體。
[0017]在一些實施方案中，所述設備可進一步包含所述第一工具。在一些實施方案中，所述第一工具可為襯底處理工具且所述第二工具可為分析工具。在一些實施方案中，所述處理工具可為光刻工具且所述分析工具可為計量工具或檢驗工具。在其它實施方案中，所述專用材料搬運模塊可進一步包含小型儲料器，其中所述小型儲料器與所述專用AMHS的所述輸送路線對接。在又其它實施方案中，所述制作設施AMHS可為高架提升輸送(OHT)系統(tǒng)且所述制作設施AMHS的輸送路線可由延伸到所述多個工具中的每一工具的軌道界定。在又其它額外實施方案中，所述專用AMHS可為OHT系統(tǒng)且所述專用AMHS的所述輸送路線可由在所述處理工具與所述檢視工具之間延伸的軌道界定。在進一步實施方案中，襯底載體可為前開口式統(tǒng)一吊艙(FOUP)。
[0018]在特定替代實施方案中，所述晶片載體可為FOUP ;所述專用材料搬運模塊可進一步包含小型儲料器；所述設施AMHS為OHT系統(tǒng)且第一 AMHS的所述輸送路線由延伸到所述多個工具中的所述每一工具的軌道界定；且所述專用AMHS為OHT系統(tǒng)且所述第二 AMHS的所述輸送路線可由與所述小型儲料器對接且在所述第一工具與所述第二工具之間延伸的軌道界定。
[0019]在特定其它替代實施方案中，所述制作設施AMHS可為OHT系統(tǒng)且所述設施AMHS的輸送路線可由延伸到所述多個工具中的所述每一工具的軌道界定且所述專用AMHS還可為OHT系統(tǒng)且所述專用AMHS的所述輸送路線由延伸到子組中的每一工具的軌道界定。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種方法可在具有設施材料搬運系統(tǒng)(AMHS)及多個工具的制作設施中實施。所述設施材料搬運系統(tǒng)界定連接所述制作設施中的所述多個工具的輸送路線，所述設施AMHS可經(jīng)配置以輸送晶片載體。所述方法可包括在所述設施處安裝專用材料搬運模塊，所述專用材料搬運模塊包含界定連接選自所述多個工具的第一工具與第二工具的輸送路線的專用AMHS。所述專用AMHS經(jīng)配置以獨立于所述設施AMHS而在所述第一工具與所述第二工具或所述第二工具與所述第一工具之間輸送襯底載體。根據(jù)特定實施方案，所述第一工具可為處理工具且所述第二工具可為分析工具。所述處理工具可為光刻工具且所述分析工具可為計量工具或檢驗工具。在一些實施方案中，所述設施AMHS可為高架軌道(OHT)系統(tǒng)且所述專用AMHS還可為OHT系統(tǒng)。在此些實施方案中，安裝所述專用材料搬運模塊可包含將第二 AMHS的軌道定位于所述制作設施的頂板附近及第一 AMHS的軌道下方。在一些實施方案中，安裝所述專用材料搬運模塊可包含將所述第二 AMHS的軌道定位于所述處理工具與所述分析工具之間。在一些實施方案中，所述專用材料搬運模塊進一步包含小型儲料器。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的額外方面，一種替代方法可在具有設施材料搬運系統(tǒng)(AMHS)及多個工具的制作設施中實施。所述設施材料搬運系統(tǒng)可界定連接所述制作設施中的所述多個工具的輸送路線。所述設施AMHS可經(jīng)配置以輸送晶片載體。所述替代方法可包括:使用所述多個工具中的第一工具對一或多個半導體晶片執(zhí)行第一組一或多個晶片處理步驟；及經(jīng)由專用材料搬運模塊在晶片載體中將所述一或多個半導體晶片從所述第一工具傳送到選自所述多個工具的第二工具。所述專用材料搬運模塊可包含界定連接所述第一工具與所述第二工具的輸送路線的專用AMHS。所述專用AMHS可經(jīng)配置以獨立于所述設施AMH而在所述第一工具與所述第二工具或所述第二工具與所述第一工具之間輸送襯底載體。
[0022]在所述替代方法的一些實施方案中，執(zhí)行所述第一組晶片處理步驟可包含在晶片上制作半導體裝置。在一些實施方案中，所述第二工具可為分析工具。在一些實施方案中，所述替代方法可進一步包括:借助所述分析工具來檢查所述晶片以獲得結果；及在所述結果超出預定極限時借助所述專用材料搬運模塊在晶片載體中將所述晶片輸送回到所述第一工具。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]在閱讀以下詳細說明之后及在參考附圖之后將明了本發(fā)明的目標及優(yōu)點，在附圖中:
[0024]圖1是具有獨立計量配置的制作設施布局的示意圖。
[0025]圖2是具有集成計量配置的制作設施布局的示意圖。
[0026]圖3是具有嵌入式計量配置的制作設施布局的示意圖。
[0027]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例具有專用材料搬運模塊的制作設施布局的示意圖。
[0028]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例具有專用材料搬運模塊及設施級AMHS的制作設施的示意圖。

【具體實施方式】
[0029]盡管以下詳細說明為了說明目的而含有許多具體細節(jié)，但所屬領域的一般技術人員將了解，以下細節(jié)的許多變化形式及替代形式都在本發(fā)明的范圍內。因此，陳述下文所描述的本發(fā)明的說明性實施例而不失去所主張的本發(fā)明的一般性且不對所主張的本發(fā)明強加限制。
[0030]本發(fā)明的方面與制作設施中的材料搬運系統(tǒng)相關，所述材料搬運系統(tǒng)包含在所述設施中的多個工具之間輸送成批的材料的設施級AMHS及在選自所述設施中的所述多個工具的第一工具與第二工具之間輸送成批的材料的專用材料搬運模塊兩者。類似于所述設施級AMHS，所述專用材料搬運模塊可經(jīng)配置以在例如FOUP或其它晶片載體的容器中輸送晶片批次，而不是在所述設施中的工具之間輸送個別晶片以用于不同工具處的制作步驟。不同于負責在所述設施中的所有或大量工具之間輸送WIP的設施級AMHS，所述專用材料搬運模塊的范圍限于在兩個選定工具之間輸送批次以便最大化那些選定工具附近的WIP的輸送效率。所述兩個工具可選自所述多個設施工具作為針對其所述多個設施工具之間的重復輸送因與制作過程相關的材料流動問題而在所述設施中是常見的子組。因此，所述專用材料搬運模塊可促成與原本通過經(jīng)由所述設施級AMHS來輸送材料所達成相比較那些工具之間的更高效材料輸送。
[0031 ] 在本發(fā)明的一個方面中，這兩個工具可為處理工具及分析工具以便加速因來自檢視工具的結果超出預定極限而引起的返工。以實例方式而非以限制方式，所述檢視工具可為檢驗或計量工具且所述處理工具可為例如曝光工具、蝕刻工具、沉積工具或可通常在半導體制作設施中采用的其它工具的光刻工具。
[0032]如本文中所使用，術語“分析工具”打算涵蓋用于在襯底處理步驟之前、期間、之后或之間對襯底執(zhí)行測量的工具。分析工具可歸類為子類，包含(但不限于)計量工具、檢驗工具及檢視工具。
[0033]計量工具通常經(jīng)配置以通過進行測量并提供對應于某一物理屬性的值的輸出來執(zhí)行分析。所述值輸出通常為可以模擬或數(shù)字形式傳輸或存儲的數(shù)值或數(shù)值集合。計量工具的實例包含(但不限于)疊對工具、干涉儀、臨界尺寸(CD)工具(例如，CD掃描電子顯微鏡(⑶-SEM))、膜厚度工具、離子植入計量工具、表面造型工具、電阻率計量工具、標線圖案布置計量工具、邊緣計量工具、反射儀及橢偏儀。
[0034]商購疊對計量工具的具體實例包含來自加利福尼亞州苗必達市的KLA-Tencor公司的Archer系列疊對工具。
[0035]光學⑶計量工具的實例包含來自加利福尼亞州苗必達市的KLA-Tencor公司的SpectraShape 光學 CD 工具。
[0036]光學膜厚度/折射率/應力計量工具的實例包含來自加利福尼亞州苗必達市的KLA-Tencor 公司的 Aleris 系列、ASET_F5x 及 SpectraFx 工具。
[0037]用于測量晶片幾何及構形的計量工具的實例包含來自加利福尼亞州苗必達市的KLA-Tencor公司的WaferSight工具。另外，用于來自KLA-Tencor的Surfscan SPx系列工具的SURFmonitor模塊可指示毯覆式膜及裸襯底上的亞埃表面構形變化。
[0038]離子植入計量工具的實例包含來自加利福尼亞州苗必達市的KLA-Tencor公司的ThermaProbe 工具。
[0039]表面造型計量工具的實例包含來自加利福尼亞州苗必達市的KLA-Tencor公司的HRP-χδΟ自動化基于觸筆的表面輪廓儀。
[0040]電阻率計量工具的實例包含來自加利福尼亞州苗必達市的KLA-Tencor公司的RS-xOO薄片電阻映射工具。
[0041]標線圖案布置計量工具的實例包含來自加利福尼亞州苗必達市的KLA-Tencor公司的IPRO系列工具。
[0042]邊緣計量工具的實例包含來自加利福尼亞州苗必達市的KLA-Tencor公司的VisEdge系列工具。
[0043]檢驗工具通常經(jīng)配置以尋找缺陷，也就是，不尋常的某物。檢驗工具的典型輸出為襯底或襯底的一部分的單位面積的缺陷計數(shù)。檢驗工具的實例包含(但不限于)用于經(jīng)圖案化或未經(jīng)圖案化晶片的光束及電子束晶片檢驗系統(tǒng)、宏觀缺陷檢驗工具、邊緣缺陷檢驗工具、紅外線檢驗工具及標線檢驗工具。
[0044]商購檢驗工具的具體實例包含(但不限于)下列各項。
[0045]用于經(jīng)圖案化晶片的光學晶片檢驗工具包含28XX系列及29XX系列寬頻光學缺陷檢驗工具及Puma系列基于雷射的光學缺陷檢驗工具以及8900高速明場/暗場光學缺陷檢驗系統(tǒng)，所有這一切可從加利福尼亞州苗必達市的KLA-Tencor公司購得。
[0046]用于經(jīng)圖案化晶片的電子束晶片檢驗工具包含來自加利福尼亞州苗必達市的KLA-Tencor公司的eS800電子束缺陷檢驗系統(tǒng)。
[0047]用于未經(jīng)圖案化晶片的光學晶片檢驗工具包含來自加利福尼亞州苗必達市的KLA-Tencor 公司的 SurfscanSPx 及系列以及 SURFmonitor (SURFmonitor 為 SPx 工具上的選項)晶片缺陷檢驗工具。
[0048]邊緣缺陷檢驗工具的實例包含來自加利福尼亞州苗必達市的KLA-Tencor公司的VisEdge系列工具。
[0049]宏觀缺陷檢驗工具的實例包含來自加利福尼亞州苗必達市的KLA-Tencor公司的LDS紅外線缺陷檢驗工具及檢視站。
[0050]紅外線缺陷檢驗工具的實例包含來自加利福尼亞州苗必達市的KLA-Tencor公司的IRIS紅外線缺陷檢驗工具及檢視站。
[0051]標線檢驗工具的實例包含來自加利福尼亞州苗必達市的KLA-Tencor公司的Tera制作設施系列光罩檢驗工具。
[0052]檢驗工具還可經(jīng)配置以用于所制作裝置的線后端(BEOL)檢驗。BEOL檢驗工具的實例包含(但不限于)經(jīng)配置以檢驗在托盤中搬運的例如微處理器或存儲器芯片的各種半導體組件。組件缺陷檢驗工具能力包含(但不限于):3D共面檢驗；觸點均勻度測量；及2D表面檢驗以檢查封包的表面方面、識別標記及定向。BEOL檢驗工具還可經(jīng)配置以檢驗經(jīng)切晶或未經(jīng)切晶晶片或安裝于膜框架載體上的經(jīng)切晶晶片。此些工具可經(jīng)配置以檢驗晶片的表面質量、晶片切割的質量或晶片凸塊。
[0053]BEOL檢驗工具的商購實例包含(但不限于)例如來自加利福尼亞州苗必達市的KLA-Tencor 公司的 ICOS C1-T620、ICOS C1-T120/C1-T130、ICOS C1-T120S/C1-T130S 及ICOS C1-3050型號工具的組件檢驗器。
[0054]檢視工具通常經(jīng)配置以獲得計量或檢驗工具的輸出并進一步調查。為檢視計量，所述檢視工具可經(jīng)配置以調查所述值為何不同。為檢驗，所述檢視工具可經(jīng)配置以調查由檢驗工具發(fā)現(xiàn)的缺陷的性質。檢視工具的實例包含電子束、光學或紅外線檢視工具。電子束檢視工具的實例包含來自加利福尼亞州苗必達市的KLA-Tencor公司的eDR-7000系列基于SEM的缺陷檢視及分類系統(tǒng)。光學檢視工具的實例包含來自加利福尼亞州苗必達市的KLA-Tencor公司的ΙΝΧ_3χ00系列自動化、全光譜光學檢視系統(tǒng)。紅外線檢視工具的實例包含來自加利福尼亞州苗必達市的KLA-Tencor公司的IRIS紅外線檢驗及檢視站。
[0055]應注意，一些工具可實施計量及檢視功能兩者，一些工具可實施檢視及檢驗功能，一些工具可實施計量及檢驗功能，且一些工具可實施所有三個功能。因此，這些功能中的兩者或兩者以上可由同一類型的工具或在一些情況下同一工具實施。
[0056]如本文中所使用，術語“處理工具”通常指代用于對襯底執(zhí)行各種制作過程的若干種不同類型的工具中的任一者。此些過程的實例包含(但不限于)圖案化、蝕刻、材料沉積、抗蝕劑剝離、清洗、拋光、離子植入、退火。
[0057]以實例方式而非對本發(fā)明的實施例的限制，處理工具通?？砂鐠呙杵骰虿竭M機顯影器的光刻圖案化工具。此些顯影器在操作上類似于幻燈片投影機或照片放大機。此些工具通常在用于在半導體晶片的表面上形成顯微電路元件的光學光刻過程中使用。在所述圖案化工具中，襯底(例如，半導體晶片)可保持于可包含夾盤(例如，真空夾盤或靜電夾盤)的載臺上。將在IC上創(chuàng)建的電路或其它組件的元件在光罩或標線的表面上被復制成透明及不透明區(qū)域圖案。所述標線上的圖案通常對應于單一裸晶或芯片的圖案。來自源的光穿過所述標線且形成所述標線圖案的圖像。所述圖像由透鏡聚焦且有時還原，并投射到用光阻劑涂布的襯底的表面上?？刮g劑上的經(jīng)聚焦圖像通常稱作曝光場。在曝光之后，所述經(jīng)涂布襯底可經(jīng)化學顯影，從而致使所述光阻劑根據(jù)在曝光期間所接收的光量在特定區(qū)域中溶解。此將所述標線上的圖案轉印到所述抗蝕劑。所述圖案化工具可配備有例如加熱燈的加熱元件，以促成在曝光之前或之后對所述抗蝕劑的加熱，例如，以使其硬化。圖案化工具可為在曝光一個裸晶之后移動所述襯底以使得所述襯底的另一部分可用同一曝光場曝光的具有對準系統(tǒng)的步進機。
[0058]或者，所述處理工具可配置為掃描器。掃描器為通過在所述曝光期間沿彼此相反的方向移動所述標線及載臺來增加所述曝光場的長度的步進機。不是立即曝光整個場，而是所述曝光是通過與所述曝光場一樣寬但僅為其長度的一小部分的“曝光狹縫”(例如，33X26mm場的8X26mm狹縫為行業(yè)標準)來進行。跨所述襯底上的所述曝光區(qū)域掃描來自所述曝光狹縫的圖像。
[0059]以實例方式且不失一般性地，所述處理工具還可配置為電子束光刻工具。不同于所述掃描器及所述步進器，電子束光刻工具為直寫光刻系統(tǒng)?？缬每刮g劑覆蓋的襯底引導電子束而不需要光罩。以實例方式且不失一般性地，所述處理工具還可為經(jīng)引導自組裝(DSA)光刻工具。DSA利用例如優(yōu)選接合定向的自然過程在材料內產生有序結構。對這些過程的操縱可用于形成條帶且可通過更改化學性質以達成納米尺度特征來加以微調。
[0060]在半導體制作中，具有經(jīng)顯影抗蝕劑的襯底可經(jīng)受進一步處理，例如，蝕刻或沉積。此些過程可在其它類型的處理工具中進行。此些處理工具可包含將所述抗蝕劑沉積于所述襯底或預烘室上的旋轉涂布機，其中在曝光工具中曝光或顯影之前加熱所述抗蝕劑。以實例方式且不失一般性地，其它類型的處理工具包含(但不限于)沉積工具、蝕刻工具、離子植入工具、抗蝕劑施加工具、抗蝕劑剝離工具及化學機械拋光(CMP)工具。
[0061]所述設施級AMHS可包含通常在半導體制作設施中采用的各種材料搬運系統(tǒng)中的任一者，例如高架提升輸送(OHT)系統(tǒng)、軌道導引車(RGV)系統(tǒng)、自動化導引車(AGV)系統(tǒng)、高架穿梭機(OHS)系統(tǒng)、傳送帶系統(tǒng)或其某一組合。
[0062]所述專用材料搬運模塊還可包含其范圍限于針對其選擇的子組工具的自動化材料搬運系統(tǒng)。由所述專用模塊所采用的AMHS可為例如高架提升輸送(OHT)系統(tǒng)、軌道導引車(RGV)系統(tǒng)、自動化導引車(AGV)系統(tǒng)、高架穿梭機(OHS)系統(tǒng)或傳送帶系統(tǒng)。由所述專用材料搬運模塊所利用的類型的材料系統(tǒng)可為與由所述設施級AMHS所采用的系統(tǒng)相同類型的，或者可為與所述設施級AMHS不同類型的。
[0063]所述專用材料搬運模塊可進一步包含用于暫時存儲批次以供在子組工具之間輸送的暫時存儲單元，例如包含一或多個裝載口的儲料器、小型儲料器或緩沖站。所述暫時存儲單元可為(例如)呈安置于所述設施的頂板附近及所述專用材料搬運模塊的軌道下面或附近以使得其不消耗所述設施中的額外地板空間的高架緩沖(OHB)站的形式的小型儲料器。此OHB站可安置于子組中的工具中的一者上面，或任意地安置于由專用材料搬運模塊界定的路線一帶。AMHS系統(tǒng)所包括的另一類型的小型儲料器為可位于處理/計量工具前面或緊挨著其的“接近工具緩沖器”。此小型儲料器可為整個AMHS系統(tǒng)的一部分。
[0064]根據(jù)本發(fā)明的一方面的設備400的實例描繪于圖4中，但應理解，為了說明目的從圖4中所展示的實施例省略許多細節(jié)。類似于圖1中所描繪的獨立配置，計量站405a包含用于接收批次匣盒并將晶片傳送到計量測量夾盤上的晶片搬運器410。然而，與上文關于圖1到3所提及的配置形成對比，存在在處理工具405b (例如，光刻處理單元)與分析工具405a(例如，計量站)之間傳送批次匣盒的額外專用材料搬運模塊455。
[0065]分析工具405a、處理工具405b及專用材料搬運模塊455可在控制器430的控制下操作。
[0066]在一個實施例中，專用材料搬運模塊455可包含小型儲料器及呈高架提升輸送(OHT)系統(tǒng)的形式的自動化材料搬運系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明可在專用材料搬運模塊中實施的OHT系統(tǒng)的一個實例描述于頒予Doherty等人、標題為“基于垂直旋轉與高架提升的組合的半導體制造的自動化材料搬運系統(tǒng)(AUTOMATED MATERIAL HANDLING SYSTEM FORSEMICONDUCTOR MANUFACTURING BASED ON A COMBINAT1N OF VERTICAL CAROUSELS ANDOVERHEAD HOISTS) ”的第7，771，153號美國專利中，所述美國專利的全部揭示內容以引用方式并入本文中。
[0067]與上文關于圖1到3所提及的配置形成對比且為圖4的實施例所獨有，將此小型儲料器及OHT系統(tǒng)用作光刻處理單元405b與計量站405a之間的專用材料搬運模塊因上文所描述的返工選項的加速而具有特殊意義。盡管此不可能達成通過集成或嵌入式配置達成的相同收效時間加速，但其可呈現(xiàn)主要購置成本優(yōu)點。與專用更高成本計量站的集成配置或嵌入式配置形成對比，僅材料搬運模塊455的小型儲料器及OHT系統(tǒng)專用于光刻處理單元405b。因此，計量站405a可在材料不是就地隨手可得的情況下迅速且直接經(jīng)由專用材料搬運模塊455從鄰近光刻單元405b或經(jīng)由整個制作設施級AMHS從所述設施中的其它位置(例如其它光刻單元或蝕刻后處理)接收WIP。
[0068]此外，應注意，以此方式利用專用材料搬運模塊的收效時間益處可為雙重的。作為其中一個，批次的平均收效時間可因所述專用材料搬運模塊創(chuàng)建所述計量站與所述光刻站之間的直接鏈路而減少。作為其中另一個，收效時間的分布寬度(也就是，標準偏差)可因所述專用模塊的有限職責而從根本上減少，從而在所述制作設施中創(chuàng)建更可預測及確定性的材料流程。
[0069]本發(fā)明的額外優(yōu)點可在于，在一些實施例中，所述配置可被改型以適應現(xiàn)有制作設施架構，同時消耗最小的額外制作設施面積或不消耗額外制作設施面積。以非限制實例方式，在一些實施例中，小型儲料器可呈安置于專用OHT系統(tǒng)的軌道下面或鄰近于專用OHT系統(tǒng)的軌道安置的高架緩沖(OHB)站的形式。因此，只需花費專用于所述兩個站之間的額外材料搬運模塊的相對適度成本，就可達成經(jīng)改進收效時間。在說明性實施例中，可通過將所述專用材料搬運模塊插入于光刻單元與計量站之間及物理上在所述制作設施級AMHS下方來實施設施升級。
[0070]應進一步注意，從工廠自動化角度，計量站現(xiàn)在可服務于兩個情境。對于其中一個情境，所述計量站可從通過所述專用材料搬運模塊與其鏈接的具體光刻處理單元接收WIP。對于其中另一個情境，所述計量站可作為獨立計量站經(jīng)由所述制作設施級AMHS接收WIP。此靈活性可確保所述計量站在具體光刻處理單元例如(舉例來說)因定期維護而處于關閉狀態(tài)時不閑置。
[0071]在圖5中，描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導體制作設施中的材料搬運系統(tǒng)。在所圖解說明的實施例中，為了說明目的描繪具有隔室內AMHS的設施的單個隔室，但可理解，根據(jù)本發(fā)明的材料搬運系統(tǒng)可包含(例如)隔室間系統(tǒng)、隔室內系統(tǒng)或其組合。
[0072]在所圖解說明的實施例中，材料搬運系統(tǒng)500包含第一 AMHS 550及專用材料搬運模塊555。第一 AMHS 550可界定連接多個工具505a到505h與主儲料器570的輸送路線560。儲料器570通?？删哂杏糜谳斎爰拜敵鱿缓械囊换蚨鄠€裝載口且可提供在制作期間對WIP的存儲，例如(例如)因在不同工具的站505a到505h處執(zhí)行的制作步驟的計時偏差而可能需要，或促成匣盒到另一隔室的輸送。
[0073]在所圖解說明的實施例中，第一 AMHS 550描繪為具有可固定在制作設施的頂板附近的軌道560的高架提升輸送(OHT)系統(tǒng)。軌道560界定到多個工具505a到505h以及到儲料器570的路線。第一 OHT系統(tǒng)還可具有在軌道560上行進且夾緊晶片載體以從各種工具505a到505h及儲料器570當中輸送在制品(WIP)的一或多個輸送車552。所述材料搬運系統(tǒng)還可包含用于在隔室間輸送WIP的另一自動化系統(tǒng)，在此情況下所述設施的所述材料搬運系統(tǒng)可包含多個主儲料器以促成隔室間輸送。
[0074]在所圖解說明的實施例中，材料搬運系統(tǒng)500進一步包含具有專用于在光刻站505a與檢驗站505b之間輸送匣盒的第二 AMHS的專用材料搬運模塊555，借此因基于來自在站505b處執(zhí)行的檢驗的結果進行返工而使收效時間加速。專用材料搬運模塊555的AMHS也描繪為包含具有專用軌道575的OHT系統(tǒng)，專用軌道575 (舉例來說)可安置于制作設施的頂板附近但低于第一 AMHS的軌道560。專用軌道575界定兩個工具505a與505b之間的輸送路線，所述輸送路線貫穿所述兩個工具之間的回路而且與小型儲料器580對接。所述小型儲料器還可具有一或多個裝載口以實現(xiàn)對在所述兩個工具之間輸送的批次的暫時存儲。一或多個專用OHT車558可在所述軌道上行進且經(jīng)配置以輸送例如FOUP的晶片載體，并且與工具505a、505b及小型儲料器580處的裝載口對接。
[0075]在材料搬運系統(tǒng)500中，所述多個工具505a到505h中的每一者可具有用于經(jīng)由材料搬運系統(tǒng)500的車在晶片載體中裝載并卸載批次的一或多個裝載口。所述多個工具505a到505h的裝載口與第一 AMHS 550的軌道560對接，而光刻站505a及檢驗站505b的裝載口額外地與專用材料搬運模塊555的軌道575對接。因此，子組工具505a及505b可經(jīng)由其各別軌道與專用材料搬運模塊555的第一 AMHS 550及第二 AMHS兩者對接，從而實現(xiàn)批次經(jīng)由所述制作設施級AMHS、專用材料搬運模塊555或其一組合的進入及退出。
[0076]在所圖解說明的實施例中，專用模塊555的小型儲料器580可任意地位于由所述專用模塊的軌道575界定的路線一帶。然而，在一些實施例中，所述小型儲料器可通過直接安置于所述工具上方或集成到所述工具的前端中而位于所述工具中的一者處，例如位于光刻工具505b處。在再進一步實施例中，所述小型儲料器可為任意地位于所述設施的地板上的獨立式儲料器。
[0077]以此方式，檢驗站505a可與專用OHT系統(tǒng)對接以經(jīng)由專用材料搬運模塊555將WIP直接輸送到光刻站，但仍可與制作設施級AMHS 550對接以在專用光刻站505b因定期維護而處于關閉狀態(tài)時將WIP輸送到設施中的其它工具(在需要的情況下)，例如，設施中的另一光刻站。利用圖5中所展示的實施例，檢驗站505a可經(jīng)由專用模塊555鏈接到光刻站505b，借此達成上文參考圖2及3所提及的嵌入式配置及集成配置的一些收效時間益處。然而，如在嵌入式及集成配置中，因為檢驗站505a仍可與設施級AMHS 550對接，所以檢驗站505a不完全取決于其所鏈接的光刻站505b。此靈活性使得高成本檢驗站505a能夠在材料不是從所鏈接站505b隨手可得時從所述設施中的其它地方(例如另一光刻站)接收WIP。
[0078]為了實現(xiàn)WIP經(jīng)由這兩個系統(tǒng)中的任一系統(tǒng)到所鏈接工具的輸送，所述專用模塊鏈接的所述工具中的至少一者可具有可由所述制作設施級AMHS及所述專用材料搬運模塊的AMHS兩者直接或經(jīng)由中間接口接達的裝載口。在一些實施例中，所述所鏈接工具中的每一者可由所述專用材料搬運模塊及所述制作設施級AMHS兩者接達，以使得WIP可取決于系統(tǒng)安排經(jīng)由所述兩個系統(tǒng)中的任一系統(tǒng)輸送到這兩個所鏈接工具中的任一工具并從這兩個所鏈接工具中的任一工具輸送。在一些其它實施例中，所述所鏈接工具中僅一者(例如檢驗站)可由所述制作設施級材料搬運系統(tǒng)及所述專用模塊AMHS兩者接達，而另一者可僅由所述專用模塊接達。
[0079]為了實現(xiàn)所述專用模塊及所述設施級AMHS兩者對工具的裝載口的可接達性，根據(jù)本發(fā)明的材料搬運系統(tǒng)可以各種方式設置。
[0080]以實例方式而非以限制方式，在所述設施級AMHS及所述專用模塊兩者利用同一類型的系統(tǒng)的情況下，其可以使得其導軌不阻止另一系統(tǒng)的車接達所述工具的一方式設置。舉例來說，如果所述制作設施級AMHS及所述專用材料搬運模塊各自利用OHT系統(tǒng)，那么所述專用OHT的軌道可以使得其不在物理上阻止所述制作設施級OHT的軌道上的車接達工具的一方式設置。
[0081]在一些實施例中，為了防止所述專用OHT的軌道阻止所述制作設施級AMHS的車接達所述工具，所述兩個軌道中的每一者可經(jīng)配置以接達不同各別口，其中這些不同各別口可與特定工具對接。舉例來說，所述專用OHT的軌道可具有從第一口上方經(jīng)過的路線，且所述制作設施級AMHS的軌道可具有從第二口上方經(jīng)過的路線，其中所述專用OHT的軌道不從第二口上方經(jīng)過以借此使其保持不受阻擋從而允許所述制作設施級AMHS的車能夠下降經(jīng)過所述專用OHT軌道并接達第二口。以實例方式而非以限制方式，此些不同口可為所述工具中的一者的不同裝載口，其中所述工具配備有多個裝載口。以進一步非限制性實例方式，所述不同口可為緩沖站或其它對接單元的不同口，其中所述系統(tǒng)配備有用于在所述不同口之間及/或從所述不同口到所述工具的裝載口移動批次的機構。
[0082]在一些實施例中，所述設施級AMHS及所述專用OHT中的至少一者可包含具有橫向運動能力的車以便接達其位置從所述軌道橫向偏移的口，從而將使得車能夠接達并非直接安置于其各別軌道下方的口。此將使得所述兩個系統(tǒng)能夠與同一口對接而無需其各別軌道彼此對接。
[0083]在一些實施例中，提供可占據(jù)多個位置的可移動口，且所述制作設施級AMHS及專用材料搬運模塊可在所述口的不同位置處與所述口對接?？梢苿涌诘囊粋€實例由描述其中使儲料器中的多個裝載口及/或存儲位置以旋轉方式移動到不同位置的轉盤式儲料器的7，771，153描述。在本發(fā)明的一些實施例中，材料搬運系統(tǒng)可包含兩者皆例如通過界定鄰近于所述轉盤式儲料器的相對側的路線來與所述轉盤式儲料器對接的制作設施級AMHS及專用材料搬運模塊。所述不同路線可借此使得所述制作設施級AMHS能夠接達所述儲料器的口而無需所述專用材料搬運模塊的所述軌道對接。以非限制性實例方式，此儲料器可進一步位于工具的前端處或附近，且專用AMHS可經(jīng)配置以從所述儲料器到所述工具傳送批次。
[0084]以實例方式而非以限制方式，所述專用材料搬運模塊可包含為與所述制作設施級AMHS不同類型的系統(tǒng)。舉例來說，如果所述制作設施級AMHS利用OHT系統(tǒng)，那么所述專用材料搬運模塊可包含不同類型的系統(tǒng)，例如RGV系統(tǒng)。每一系統(tǒng)的車可接達所述工具的相同裝載口或存儲單元而無需其各別導軌彼此對接，例如，無需可安置于設施的地板附近的所述專用RGV的所述軌道與可安置于所述設施的頂板附近的所述制作設施級OHT系統(tǒng)的軌道對接。
[0085]應進一步注意，以上所述的某一組合可用于最優(yōu)化材料于所述專用路線中及/或于由所述制作設施級AMHS界定的路線中的流動且實現(xiàn)所述工具及根據(jù)需要各別材料搬運系統(tǒng)之間的對接。
[0086]本發(fā)明的有利方面在于專用材料模塊可改型為現(xiàn)有設施AMHS。舉例來說，轉向圖5的說明性實施例，第一 AMHS 550可為制作設施中的預先存在設施級AMHS，且專用模塊555可改型到所述系統(tǒng)上以達成本文中所描述的益處中的一些益處或所有益處。此確保靈活性及與各種材料搬運架構的兼容性同時仍達成上文所提及的收效時間益處。
[0087]本發(fā)明的方面提供圖1中所描繪的獨立配置與圖2及圖3中所描繪的嵌入式及集成配置之間的中間解決方案。根據(jù)本發(fā)明的方面，可達成所述獨立配置的實質上所有購置成本益處，同時還實現(xiàn)類似于上文所提及的集成及嵌入式配置的實質收效時間加速。
[0088]盡管已特定參考半導體制作設施的光刻單元中的實施方案描述了本發(fā)明的方面，但應理解，本發(fā)明可廣泛結合例如蝕刻、離子植入、沉積等其它過程模塊來實施。
[0089]雖然以上所述為對本發(fā)明的優(yōu)選實施例的完整說明，但可使用各種替代形式、修改形式及等效形式。因此，本發(fā)明的范圍不應參考以上說明來加以確定，而是應參考所附權利要求書連同其全范圍的等效形式來加以確定。任一特征(無論優(yōu)選與否)可與任一其它特征(無論優(yōu)選與否)組合。在所附權利要求書中，不定冠詞“一(A) ”或“一(An)”指代所述冠詞之后的項目的一或多者的數(shù)量，除非另有明確規(guī)定。所附權利要求書不應解釋為包含手段加功能限制，除非此限制使用短語“用于...的手段”明確敘述于給定權利要求書中。
【權利要求】
1.一種設備，其包括: 專用材料搬運模塊，其具有界定選自制作設施中的多個工具的第一工具與第二工具之間的輸送路線的專用自動化材料搬運系統(tǒng)AMHS，其中所述專用AMHS經(jīng)配置以獨立于制作設施AMHS而在所述第一工具與所述第二工具或所述第二工具與所述第一工具之間輸送晶片載體，所述制作設施AMHS經(jīng)配置以在所述多個工具間輸送晶片載體。
2.根據(jù)權利要求1所述的設備，其進一步包括: 所述第一工具。
3.根據(jù)權利要求1所述的設備，其中所述第一工具為襯底處理工具且所述第二工具為分析工具。
4.根據(jù)權利要求3所述的設備，其中所述處理工具為光刻工具且所述分析工具為計量工具或檢驗工具。
5.根據(jù)權利要求3所述的設備，其中所述專用材料搬運模塊進一步包含小型儲料器，其中所述小型儲料器與所述專用AMHS的所述輸送路線對接。
6.根據(jù)權利要求3所述的設備，其中所述制作設施AMHS為高架提升輸送OHT系統(tǒng)，且所述制作設施AMHS的輸送路線由延伸到所述多個工具中的每一工具的軌道界定。
7.根據(jù)權利要求3所述的設備，其中所述專用AMHS為OHT系統(tǒng)且所述專用AMHS的所述輸送路線由在所述處理工具與所述分析工具之間延伸的軌道界定。
8.根據(jù)權利要求3所述的設備，其中襯底載體為前開口式統(tǒng)一吊艙F0UP。
9.根據(jù)權利要求1所述的設備， 其中所述晶片載體為FOUP ； 其中所述專用材料搬運模塊進一步包含小型儲料器； 其中所述設施AMHS為OHT系統(tǒng)，且第一 AMHS的所述輸送路線由延伸到所述多個工具中的所述每一工具的軌道界定；且 其中所述專用AMHS為OHT系統(tǒng)，且所述專用AMHS的所述輸送路線由與所述小型儲料器對接且在所述第一工具與所述第二工具之間延伸的軌道界定。
10.根據(jù)權利要求1所述的設備， 其中所述制作設施AMHS為OHT系統(tǒng)，且所述設施AMHS的輸送路線由延伸到所述多個工具中的所述每一工具的軌道界定； 其中所述專用AMHS為OHT系統(tǒng)，且所述專用AMHS的所述輸送路線由延伸到子組中的每一工具的軌道界定。
11.一種在具有設施材料搬運系統(tǒng)AMHS及多個工具的制作設施中的方法，所述設施材料搬運系統(tǒng)具有界定連接所述制作設施中的所述多個工具的輸送路線的第一 AMHS，所述設施AMHS經(jīng)配置以輸送晶片載體，所述方法包括: 在所述設施處安裝專用材料搬運模塊，所述專用材料搬運模塊包含界定連接選自所述多個工具的第一工具與第二工具的輸送路線的專用AMHS，其中所述專用AMHS經(jīng)配置以獨立于所述設施AMHS而在所述第一工具與所述第二工具或所述第二工具與所述第一工具之間輸送襯底載體。
12.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中所述第一工具為處理工具且所述第二工具為分析工具。
13.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述處理工具為光刻工具且所述分析工具為計量工具或檢驗工具。
14.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述設施AMHS為高架軌道OHT系統(tǒng)，其中所述專用AMHS為OHT系統(tǒng)，且其中所述安裝所述專用材料搬運模塊包含將第二 AMHS的軌道定位于所述制作設施的頂板附近及所述第一 AMHS的軌道下方。
15.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述安裝所述專用材料搬運模塊包含將所述第二 AMHS的軌道定位于所述處理工具與所述分析工具之間。
16.根據(jù)權利要求11所述的方法，其中所述專用材料搬運模塊進一步包含小型儲料器。
17.一種在具有設施材料搬運系統(tǒng)AMHS及多個工具的制作設施中的方法，所述設施材料搬運系統(tǒng)具有界定連接所述制作設施中的所述多個工具的輸送路線的第一 AMHS，所述設施AMHS經(jīng)配置以輸送晶片載體，所述方法包括: 使用所述多個工具中的第一工具對一或多個半導體晶片執(zhí)行第一組一或多個晶片處理步驟； 經(jīng)由專用材料搬運模塊在晶片載體中將所述一或多個半導體晶片從所述第一工具傳送到選自所述多個工具的第二工具，其中所述專用材料搬運模塊包含界定連接所述第一工具與所述第二工具的輸送路線的專用AMHS，其中所述專用AMHS經(jīng)配置以獨立于所述設施AMHS而在所述第一工具與所述第二工具或所述第二工具與所述第一工具之間輸送襯底載體。
18.根據(jù)權利要求17所述的方法，其中執(zhí)行所述第一組晶片處理步驟包含在晶片上制作半導體裝置。
19.根據(jù)權利要求17所述的方法，其中所述第二工具為分析工具。
20.根據(jù)權利要求18所述的方法，其進一步包括借助所述分析工具來分析所述晶片以獲得結果，及在所述結果超出預定極限時借助所述專用材料搬運模塊在晶片載體中將所述晶片輸送回到所述第一工具。
【文檔編號】H01L21/677GK104380454SQ201380030350
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年5月3日 優(yōu)先權日:2012年5月4日
【發(fā)明者】A·威德曼, M·E·阿德爾, P·塞庫拉 申請人:科磊股份有限公司