TW200816345A - Substrate handling apparatus and method - Google Patents

Description

200816345 VMUUpit 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域] 本發明是有關於-種用於在腔室中移動工件之系統及 其方法，且特別是有關於—種用於在真空腔 _ chamber)内處理晶圓的系統及其方法。 【先前技術】 半導體晶圓之處理通常需要應用許多不同類型之工具 n 來兀成歲百個處理步驟’以製造微電子電路 ( (m腦dectronic circuits )。此等處理步驟中之大部分必須 於真空腔至巾執彳T ’其中在任何地方將日日日圓處理幾秒至許 多分鐘。處理工具中之大部分每次對晶圓作用一次，以達 到製造環境中的控制以及再現性之最佳化。 在製造半導體元件巾所涉及之挑射的—者涉及增加 處理晶圓之速度。因此，如何有效地將晶圓移入以及移出 真空脸室之能力仍為進行中之挑戰。 目前當前的之高速晶圓處理系統（wafer prQcessing u system)通常使利用—或多個機財（『。⑽，以傳輸機械 手將個別晶圓由自-或多個預載室（1〇ad 1〇ck)傳輸至對 晶圓進行處理之處理腔室中之壓板上。一旦完成處理，則 將晶圓退返回至上述之-或多個預載室。隨著晶圓進入以 及退出處理腔室，f施抽氣（venting)&通風以及抽氣 -(Pumping)操作以在處理操作期間於腔室中形成真空。為了 提高產出，在另-晶圓正進行處理時，可將晶圓臨時置放 於處理腔至中的傳輸站（transfer station)上，在傳輸站上 200816345 ZJHUUpil 晶圓可例如被定向或對準。此系統之實例描述於頒予 Sieradzki 之在 1996 年 1 月 23 日頒布之“High Speed Movement of Workpieces in Vacuum Processing”的美國專 利第5,486,080號中，其可作為參考。 然而’由於尋求愈來愈高的產出速度，現有系統不能 滿足需求。因此，需要可達成更高產出率的晶圓處理系統。 【發明内容】

(J 本發明藉由提出一種供在真空腔室中處理基板之系統 以及方法，以解決上文提及之問題以及其他問題。在第一 實施態樣中，本發明提供一基板處理器（substrate handler)，其具有用於在受控環境中處理基板的一真空腔 室’此真空腔室包括一第一機械手、—第二機財^及一 傳輸機構（transfer mechanism )。第一機械手經組態以將基 板自第-組預載室傳輸至傳輸站，^將基板自—處理壓板 (process Platen)傳輸至第一組預載室。幾械手經组 態以將基板自第二組預載室傳輸至傳輸站，且將基板自處 理壓板傳輸至此第二組預載室。傳輸機構係用以將基板自 傳輸站傳輸至處理Μ板。第―組預載室以及第二組預載室 可分別各包括兩鮮—晶圓賴室，職室 用㈣晶圓自大氣狀態下傳輸至高真空狀g，以及將= 自南真空狀態傳輪至大氣狀態。 ' 杯之=二=態樣中，本發明提供—種在腔室中處理基 板之方法，包括：使用第—機械手將 組預載室載入至對準哭& 土伋田弟一 丁+口口 Uiigner)，於對準器上對準第一基 6 Ο ϋ 200816345

ZJHUUpiJ 板，使用傳輸機構將苐一基板移動至處理壓板；使用第二 機械手將一第二基板由一第二組預載室載入至對準器；於 對準為上對準第二基板；在處理壓板上處理第一基板；使 用第二機械手將第一基板移動至第二組預載室；使用傳輸 機構將第二基板移動至處理壓板；在處理壓板上處理第二 ，板，以及使用第一機械手將第二基板移動至第一組預載 ，。可重複此自交替侧處理晶圓之交錯方法來產生至處理 壓板以及自處理壓板的連續晶圓流。 在第三實施態樣中，本發明提供一種在腔室中處理基 ，之方法，包括··使用—第—機械手將—第—基板自一第 一組預載室載入至一對準器；在對準器上對準第一其板· 反由對準器上取出，並將其儲存於―“機構 使=二，械手將第二基板自第二組預載室載入至對 置:於一:=3準第二基板;將第-基板自傳輸機構 文方、處理堡板上；將第二基板由對準器上取出， ^儲存於傳輸機構上；使用第一機械手將一第三基板自第 、、且預載至載入至對準器；以及在處理壓板上處理美 =額外ί驟包括：使用第—機械手將第-基板移動至ί 占預載至，私第—基板由傳輸機構置放於處理 ^土處理壓板上處理第二基板；將第三基板由對準哭上取 二基輸機構上;以及使用第-機械手將第 之交錯方法來載室。可重複此自交替侧處理晶圓 漭。 生至處理壓板以及自處理壓板的連續晶圓 7 〇

Lj 200816345 ^3^+υυρ]] 吐弗四實施態樣中，本發明包括—程式 -電腦可讀媒體，其在被執行時 σ°储存於 器内的流程。此程式產σ w. 41 j基板在—基板處理 . 式 程式碼，此程式碼一且炉 以使弟-機械手將基板自第—組賴室傳輸至站、且恕 理卿輸至此第-組預載室;程式碼，此： 傳於^糾使弟二機械手將基板自第二組預载室傳輪至 ^刖’且將基板自處理魏傳輪至此第二組預载室 ::，此程式碼經組態以使傳輸機構將基板 ‘ 至處理壓f程式碼，此程式碼經組態 1 載室以及魅騎抽lux及通風。、、且預 【實施方式】 5月芩考圖式，圖1繪示為一基板處理器10，其通常包 括四個載入埠（1〇ad p〇rt ) 3〇、一小型環境 (mini-environment) 28、兩組預載室24、26以及一真空 腔至12。此小型裱境28具有一雙重拾取追蹤機械手（dual pick track robot) 29。在一說明性實施例中，每一組預載室 24、26包括雙重單一晶圓預載室（dual single wafer load lock) ’例如’ 一個堆疊於另一個上，總共是四個單一晶圓 預載室。然而，應瞭解的是，每一組預載室24、26可包括 一或多個預載室’且每一預載室經組態以將晶圓自大氣過 渡至高真空狀態，以及將晶圓自高真空狀態過渡至大氣。 因此，每一預載室通常包括用於對預載室進行抽氣以及通 風之一抽氣與通風糸統（pumping and venting system )(圖 中未示）。 8 Ο ο 200816345

Z34UUpiJ 真⑽室包括兩個3轴（真空）機械手（3‘ (vacuum) robot) 18、20、一對進哭 κ ^ pqp心“ 儘官⑨些實施例通常是 而，此說明書所描述之系統以及方法 可用方;處^要在受控環境中進行處理的任何類型之基 板。 土 "f2圖1所描述之說明性實施例中’晶圓沿兩條路 而?過真空咖。如圖中所示，若晶=第=單 日日圓預載至24進入，則其經由第—雔 σ 以退，出，且若晶圓經由第二雙: — 重早一晶圓預載室 步又垔早一晶圓預載室24 i隹入， =Γ雙重單一晶圓預載室24退出，反之亦：。 雙重拾取追賴械手29為在載人埠W 單二 圓預載室24、26之間提供快速交換之—大氣機=早= 早-晶圓預載室24、26為基板（例如： : S與刪f 28内之大氣之間的她 (transition platform )。 、/又十至 兩個真空機械手18、20中之每一去妳4 At 相關之預載t拾取純且將基板置放射⑴自 (2)將基板抓離處理壓板14且將苴 °。，以及 室中。對準器16提供基板可在其中進射博1=之= ，亦可包括用於定向基板的定向器，例如 中心貧訊以及凹口位置而定位基板崔疋 基板-讀取器。若無需對準以及定向二 9 200816345 Z3^fUUpir 雨站Γ替代對準器Μ，^準器16可用作簡單的傳輸站。 可1 :,匕括線性傳輸臂Ο111· _)之傳輸機構 22自對準器16拾取基板且將其置放於處理壓板“上。傳 輸機構22可亦提供對基板之臨時儲存。 _ 此基板處理器10亦包含一控制系統η，以控制盥基 、 板流相關的所有操作。此等操作包括機械手18、20、對準 器π以及傳輸機構22之移動；載入璋之抽氣以及通風，· Γ 雙重拾取追蹤機械手29之移動等。應瞭解的是，可以任何 (例如，使用包括硬體、軟體或硬體與軟體之組合的 迅腦系、、先）來貫施控制系統。因此，可經由可在控制系統 η内執仃之程式產品（亦即，軟體程式）來控制本文所描 述之流，。亦應瞭解的是，控制系統11可以分散式方式實 灯’使得與控制系、統U相關聯之處理及/或記憶體儲存可 整合至本文所描述之組件中的—或多者中，及/或遠端地駐 留於（例如）網路上。 基板處理器10支援至少兩個基板流，其每小時皆可支 (j 杈500個晶圓（wafersperhour，wph)。圖2以及圖4描繪 在真空腔室12中處理基板的基板流時序圖。在圖2以及圖 4八兩者中，X轴繪示為基板處理器10之相關組件，而乂軸 緣示為自頂部至底部經過的時間。 在弟一基板流（圖1以及圖2)中，由第一雙重單一 晶圓預載室24,即LL1以及LL2,進入真空腔室又]基 板會經由第二雙重單一晶圓預載室26,即Lu以及二^^ 而由真空腔室12移開。由第二雙重單一晶圓預載室％， 10 200816345

2^4UUpiT 即LL3以及LL4，進入真空腔室12的基板會經 重單一晶圓預載室24，即LL1以及LL2=弟—t 及LL2而由真空腔室 在第二基板流（圖3以及圖幻中，由第— 晶圓預載室24,即LU以及LL2，進人真空腔== 板會經由苐一雙重單一晶圓預載室24,即以 勺土 而由真空腔室12移開。由第二雙重單—晶 及=’ Ο Ο 即LL3以及LL4，進入真空腔室ο的基板會^由第二6雔 重早-晶圓預載室26，即LL3以及LL4， 二 12移開。 田真二腔至 將基板自對準器16傳輸至處理壓板14 (亦即’:XFER”）用於減小兩個主真空機械手== 之工作負荷，以使產量最大化。 上 圖2中強調與晶圓4以及5相關十私从、 程。（亦對圖1之元件進行夂者）πσ 以說明此流 ^ ^ 千進订 > 考）。以早框4〇強亨1曰鬥/1 之動作，且以雙框42強調晶圓5之動作。儘管在日 =: :顯示’但晶圓4最初是位於預載室4(

中之第-動作是將晶圓5載入至LL 2將晶圓4拾取…4並將其置放於對㈣= 由對準器16將其對準。名冋 ^ 接者 w由對準隔期間，由傳輸機構 在下一日細隔射ft於對準器 機械手I將晶圓4_^Γ 處理晶圓4。隨後， 处理壓板14且將其置放於LL1中， 200816345 zj^+uupn 同㈣由傳輪機構22將晶圓5自對準器16俵 14。接著卸載晶圓4,且同時植入晶圓$。機二处理壓板 晶圓5自處理壓板Μ拾取至山，且最後接著將 複此經由共同對準器、傳輸機構以及壓板 ^回5。重 ο ο 圓的方法而不中斷任何數目之晶圓。另外，=側處理晶 載具過渡至下一基板載具時未中斷基板流。"—個基板 在此說明性實施例中，時序圖中之 秒’從而導致漏wph之產出。然而，所描 mx增加產出。在真空機械手18、2Q^= = 下，圖2中所示之處理流程可為較佳的。 、月况 圖3以及圖4描繪另一種基板流，其可在真空 1日寸處理二個基板。圖3顯示基板處理器ι〇、，實 =描緣基板之移動，且圖憎示相關的時序圖。、祕板 sm2中所示之流，除了第三基㈣時“儲存，，在真 風幼P #中的傳輸機構22上之外。在職室抽氣以及通 數限制產出的情況下，此基板流可為較佳的。 懒Ϊ圖4中分別以虛線框44、線框46以及雙線框46強 即兩：：二I及8相關的動作。此流使用兩倍的時_ )來將晶圓1對準器16傳輸至處理廢板14。 ^曰期間，晶圓係被臨時儲存在傳輸機構22上，而其他兩 7 圓、正進行處理。舉例而言，圖3中之框5〇顯示··晶圓 值=對準器16拾取，並臨時儲存（歷時一額外循環）在 的：“構22上，且接著置放於處理壓板14上。在此相同 、“们循環時間週期期間，晶圓ό係被植入於處理壓板14 200816345 2Μυυριί 上，且晶圓8係由對準器16對準。在預載室24、26限制 產出的情況下，圖3以及圖4中所示之處理流程可為較佳 的。 顯然，在不脫離本發明之範疇的情況下，基板處理器 10可利用其他基板流。此外，可藉由移除兩個預載室（例 如，1丄3以及LL4 )、真空機械手（例如，機械手2 )、兩 個載入璋（例如，3以及4)以及在小型環境28中所利用 的大氣追縱來按比例縮放基板處理裔10。此成本減少組態 f 可具有稱微不同之基板流以及較低產出。 此等流之說明性時序如下： A. 壓板產出 每基板 7秒 植入 3.5秒 卸載/載入 3.5秒 B. 流1 (真空中之兩個基板）-每預載室循環28秒 ί 通風 3·5秒（〈所證明之2秒） I 卸載/載入 4秒 抽氣 10秒（<所證明之7秒） 等待 10.5秒 C·流2 (真空中之三個基板）-每預載室循環28秒 • 通風 3.5秒（<2秒（經證明）） " 卸載/載入 4秒 抽氣 13·5秒（<7秒（經證明）） 等待 7.0秒 200816345 D·對準 < 4秒 Ε·拾取/置放 <2秒 軟由控制系統11以硬體、軟體或硬體- 類型之電::统;::3::本文所描述之方法的任何 可為具有電腦程:二:統硬; Ο Ο 二經由諸如網際網路之網心 括赋=1 月亦可嵌入於電腦程式產品中，電腦程式產。勺 以及功能。 戎”、“去口斗立 百戈电細私式、軟體程式”、“葙 t=，、“軟體，，等的術語意謂-組指令之以任何 訊處理能力：者或兩者之後執行特定功能的資 或⑻以不同程式碼或記號；及/ 限定本已㈣佳實施鋪露如上’然其並非用以 =當=此技藝者，在不脫離本發明= 作-砟之更動與潤飾，因此本發明之保護 14 200816345 zj^+υυμιι 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1描繪根據本發明之貫施例之基板處理器的圖。 圖2描繪根據本發明之實施例之第一基板流的時序/ 動作圖。 圖3描繪根據本發明之實施例之第二基板流的圖。 ' 圖4描繪根據本發明之實施例之第二基板流的時序/ 動作圖。 〇 【主要元件符號說明】 ίο:基板處理器 11 :控制系統 12 :真空腔室 14 :處理壓板 16 :對準器 18 : 3轴（真空）機械手 20 : 3轴（真空）機械手 22 :傳輸機構 24 :第一雙重單一晶圓預載室 26 :第二雙重單一晶圓預載室 28 :小型環境 * 29 :雙重拾取追蹤機械手 v " 30 :載入埠 32 :實線 34 ·虛線 200816345 乃 4UUpil 40 42 44 46 48 50 單框 雙框 虛線框 線框 雙線框 框 Γ ο 16

Claims (1)

1. 200816345 Z34UUpir 十、申請專利範圍： 1. 一種基板處理器，具有一真空腔室，以在一受控環 境中處理一基板，該真空腔室包括： 一第一機械手，其經組態以將基板自一第一組預載 室傳輸至一傳輸站，且將基板自一處理壓板傳輸至該第 一組預載室； 一第二機械手，其經組態以將基板自一第二組預載 室傳輸至該傳輸站，且將基板自該處理壓板傳輸至該第 二組預載室；以及 1 一傳輸機構，用以將基板自該傳輸站傳輸至該處理 壓板。 2. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理器，其中該 第一機械手以及該第二機械手各包括一 3轴機械手。 3. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理器，其中該 傳輸站包括一對準器。 4. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理器，其中該 傳輸站更包括一定向器。 5. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理器，更包括 一雙重拾取追蹤機械手，在至少一載入埠與至少一組預載 室之間傳輸基板。 6. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理器，其中該 傳輸機構包括一線性傳輸臂。 7. 如申請專利範圍第1項所述之基板處理器，其中該 第一機械手自該處理壓板移除由該第二機械手置放於該傳 17 200816345 Z34UUpiI 輸站上的基板，且兮窜- 她杆主罢从士人Μ弟—枝械手自該處理壓板移除由哕筮 -機械手置放於該傳輪站上的基板。 ⑽由· 8·如申請專利籍圖贷，_ 第-機械手自該處理…^ u之基板處判，其中該 輸站上纖，且哕；板:：由該第-機械手置放於該傳 一枝械手置放於该傳輪站上的基板。 乐 Ο ο 9·如申請專利範圍第i項所述之 傳輸機構係用以臨時俾在Ik 处扣其中该 空腔室内進行處理存基板，而其他兩個基板係於該真 10.如申請專利範圍第！項所述之基板處 弟一纽預載室以及該第_細苑截—< 八中該 f在一 γ_η弟—預載至各包括雙重單一晶圓預 ι至’使亍母邊機械手可對兩個預載室進行存取。 lh如申請專利範圍第1項所述之基板處理器，更包括 可按比例縮放之-組態，在該組態中該機械手中之以 及相關聯組之預載室係被移除。 使用一第一機械手以將一第一基板自一第 室載入至一對準器； 12·-種在腔室中處理基板之方法，包括： 組預載 於該對準器上對準該第一基板； 使用一傳輪機構將該第一基板傳輸至該處理壓板； 使用一第二機械手將一第二基板自一第二組預載室 載入至該對準器； ' 於該對準為上對準該第二基板； 於該處理壓板上處理該第一基板； 18 200816345 載室 使用該第二機械手將該第-基板移動至該第二組預 r傳輸機構將該第二*板移動至， 在销理壓板上處理該第二基板；以及 載室 使用為帛機械手將該第二基板移動至該第一組預 o o 之方法圍第12項所述之在腔室中處理基板 之方ί，射各該對準步驟包括執行-定向。 之方法專概圍帛12項所述之在腔室巾處理基板 之方法，其中該對準器包括—傳輸站。 之方法，專利ί& 11帛12項所述之在腔室巾處理基板 處理壓板:及輸該第 二組預載室載入至===基板自該第 之理基板 在該f [:板上處理該第- 之方法如其;=二12-;;^ 該第二細苑恭—、 人一機械手將该第一基板移動至 動至今吏理所述使用該傳輸機構將該第二基板移 刀|°豕處理壓板的步驟係同時發生。 之方去2f利1&si第12項所述之在腔室巾處理基板 括雔ttr M韻㈣及二_載室分別包 又重早L預載室，使得各該機械手可對兩個預載室 19 200816345 ^ JHWUpil 進行存取。 19-種在腔室中處理基板之方法，包括： 第一組預栽室 使用一第一機械手將一第一基板自一第— 載入至一對準器； 於該料器上對準該第一基板； 將該第一基板由該對準器上取出，且 傳輸機構上； 於〜 o o 使用-第二機械手將—第二基板自—第二 載入至該對準器； 、載至 於該對準n上對準該第二基板； 將4第基板自該傳輸機構置放於一處理壓拓 將該第二基板由該對準器上， 傳輸機構上； 打/、城存於該 室 使用該第-機械手將—第三基板自該第_ 載入至該對準器；以及 、载 於该處理壓板上處理該第一基板。 之方ί如更申3利範圍第19項所述之在腔室中處理基板 載室； 使用該第-機械手將該第―基板移動至該第—組 預 將該第 以及 基板自該傳輸機構置放於一處理壓板上； 於該處理壓板上處理該第二基板。 21 ·如申請專利範圍第2〇項所述之在腔室中處理基板 20 200816345 ZJHUUjJll 之方法，更包括： 將该第三基板由該對準器上 傳輸機構上；以及 竹/、试仔方、5亥 載室使用料—機械手將該第二基板移動至該第二組預 M2m^imsiri9項所述之在腔室巾處理基板 之方法，其中各該對準步驟包括執行—定向。 Ο ο 夕古I3·如甘申r專利範圍第19項所述之在腔室中處理基板 之方法’其：該對準器包括一傳輸站。 24. 士申明專利|&圍第19項所述之在腔室中處理基板 二其！該第—組預載室以及該第二組預載室分別包 括^重早-晶圓職室，使得各_械手可 進行存取。 秋至 25. 如申請專利範圍f 19項所述之在腔室中處理基板 之方法’其中所述將該第-基板由該對準器上取出，且將 f儲存於該傳！機構上；以及所述使用一第二機械手將該 第基板自第一組預載室載入至該對準器的步驟係同時 發生。 26·如申請專利範圍第19項所述之在腔室中處理基板 之方法其中所述將該第二基板由該對準器上取出且將其 储存於該傳輸機構上；以及所述於該處理壓板上處理該第 一基板的步驟係同時發生。 27·如申請專利範圍第19項所述之在腔室中處理基板 之方法’其中對準該第三基板之步驟與所述將該第二基板 21 29· Ο

   200816345 25400pif 自該傳輸機構置放於該處理壓板上的步驟係同時發生。 28·如申請專利範圍第21項所述之在腔室中處理基板 之方法，其中所述於該處理壓板上處理該第二基板以及所 述將該第三基板由該對準訂取出且將其儲存於該傳輸機 構上的步驟係同時發生。 種儲存於電腦可讀媒體上之程式產品，其在被執 行時控制基板在基板處理_之流程，該程式產品包括： 經、_以使—第—機械手將基板自一第_ 組預載至傳# i h η ύ^7 ^ 至該第-組ί二室 將基板自-處理嶋輪 耘式碼，經組態以使一第二 組預載室傳輪至該傳輸站，且將將f板自一弟二 至該第二組預载室； 將基板自該處理壓板傳輸 矛王式碼，經組態以使一 傳輸至該處理壓板；以及專幸4構將基板自該傳輸站 程式碼，經組態以對該第一 進行抽lux及通風。 、、，錢及鮮二組預載室 22