TWI283037B - Cluster-tool wafer transporting device and method - Google Patents

Description

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輪送裝置及方法，特別 沉積製程及其它相關半 係- 5 ΐ明係關於一種集束型晶匱 導體制：用於高溫冷壁式化學氣相 '衣程之晶圓輪送裝置及方法。 【發明背景】 讲t =則在化學式氣相沉積製程廠所使用之設備計有人 工广片式批次型冷壁（Batch Type c〇ld Wa⑴化學氣相沉 積口又備及自動進片單晶片熱壁式（Single wafer Hot Wa 11)化學氣相沉積設備等兩種。其中由於批次型冷壁設 備為批次處理，依晶圓尺寸之大小不同，一次可處理多片 晶圓，所以生產速度較快，且冷壁式機台具有可生產高阻 抗、咼厚度蠢晶片之特性，但由於是人工投片，所以易造 成晶圓污染’且在投片時受限於人工作業，需等待機台降 溫至特疋溫度下才可工作’造成時間上之浪費及產能減 少，而自動投片式之早晶片熱壁式機台由於是自動投片， 所以晶圓較不易受污染，但其每次僅能處理一片晶圓，生 產效率不佳且熱壁式機台無法進行製程厚度大及高阻抗之 化學氣相沉積製程。 因此，為了要克服上述的缺陷，我們需要發展一種新 的結構以解決上述問題。

1283037 案 1 91125m 五、發明說明（2) 【發明目的及概述】 針對上述傳統化學式翁相择制 ^ ^ a ^ 予八乱相，儿積製程之問題，本發明之 主要目的係k供一^重應用於古、、w、人辟 # # — h Μ主i Μ β Ν皿冷壁式化學氣相沉積製程 及其匕相關+ V體製程之晶圓輸送裝置及方法。 ο本ίί 2.目的係提供一種集束型晶圓輸送裝置及 圓尺寸之製程。 不R進仃組錢，適用於4〜18对晶 提升it:::;;:::::;::;:低製程污染、 根據上述之 高溫冷壁式化學 藉由將集束型晶 End Module )、 械手臂及輸送平 沉積製程模組結 面進行控制，在 後，輸送平台控 組之卡E批次上 再以正面吸附之 至製程反應腔内 程° 目的，本發 氣相沉積製 圓輸送設備 卡匣承載室 台控制器） 合，透過輪 操作者於大 制器自動以 載至卡匣承 真空機械手 之晶圓承載 明提供了一種 程設備晶圓輸 (包含前端總 (LoadLock ) 與批次型高溫 送平台控制器 氣環境中將卡 機械手臂將晶 载室之正面吸 臂依批次製程 盤上，以進行 自動投 送裝置 成模組 、輸送 冷壁式 之圖形 匣放置 圓由前 附專用 所需之 化學氣 片生產型 及方法。 (Front-腔體、機 化學氣相 化人機介 於上載埠 端總成模 卡匣内， 晶圓載入 相沉積製

ΪΗ 1283037 曰 修正 _案號 91125183 五、發明說明（3) 本發明之目的及諸多優點將藉 — 細說明，及夫昭所附岡- 彳/、體貫施例之^ 細況月及麥知、所附圖不，而被完全的揭露。 【發明詳細說明】 本發明的-些實施例會詳細描述 不同部份並沒有依照實際尺寸绔制。卜/、中，兀件的 相關的尺度比係被誇張的表示以；供更：：度與其它部= 熟悉此技藝的相關人士瞭解本發明的描述以幫助 實施例·· 如第一圖所示，首先，將内裝有晶圓5之卡放置 埠20 ’接下來將晶圓輸送行程之規劃、路徑選擇 著組態的設定輸入到輸送平台控制器no。接 端-:ϊΓ 口二制器110依照所選之輸送行程模式，以前 承載室亦可為兩個以上），在此，所使用的载卡〜 有2二動態卡匿承載室，其卡度承載座(未示於圖）罝 ^曰轴功能’可配合正面吸附機械手臂以正面吸附方式進 夕曰曰之取或放，並可配合正面吸附專用卡匣，一次裝 且可配合系統之操作，將晶圓槽位（未示於圖） ---定位置；在此’可提供一潔淨裝置140以將潔淨 第10頁 1283037 月 曰 案號91125〗肋 五、發明說明（4) 氣巧入前端總成模組4〇内，並排出 端總成模組40之潔淨，同時，藉由晶声，曰曰圓5及前 位晶圓角度以確保晶圓5依既定之八疋位裝置32定 腔90，並以晶圓編碼辨別裝置35辨別上述^入Λ程反應 供給輸送平台控制器110做為晶圓製程：料日= 接下來，關閉前端總成模組40與卡 一隔離閥55，並開啟此多面開口式 =60間的弟 ^ ^ - u ^ 式日曰囫輸迗腔體與該製程 反應腔間的苐一及苐三隔離閥7〇、75，再利 式晶圓輸送腔體130内的第一晶圓搬運元件8〇，在此可汗 -正面吸附手臂，以將卡E承載室60内的晶圓5取出並放 置到製程反應腔90内的晶圓承載盤1〇〇。

重複執行上述的動作至完成所有指定位置之晶圓載入 後，關閉上述之多面開口式晶圓輸送腔體丨3〇與製程反應 腔90間之第二隔離閥75，進行製程處理。在製程處理完畢 後’開啟多面開口式晶圓輸送腔體13〇與製程反應腔g〇間 之第三隔離閥75，藉由多面開口式晶圓輸送腔體13〇内的 正面吸附機械手臂80取回晶圓承載盤1〇〇上的晶圓5，並輸 送回卡匡承載室。 第二圖係為第一圖之俯視示意圖，由圖中可以看出在 此所使用的多面開口式晶圓輸送腔體為一六面式開口之腔 體，其可視實際製程需要再與其它晶圓輸送腔體（如模擬 腔132、136)連結以形成一種集束型（Cluster-Tool)輸 送裝置。

第11頁 五、發明說明（5) >儿積（CVD)製程設備 作私序。首先，程式開 後操作者登入系統，操 測及錯誤回復功能（如 式或手動模式，進行自 模組控制器交付承載盤 開啟卡匣承載室，進行 承載室，進行晶圓傳 晶圓承載盤，通知製程 由製程模組繼續進行製 進r系本發明配合化學氣相 ::::輪送時所展現之全系統操 始執仃牯，啟動人機介面程式，等 ϊ者ί:系統後系統會執行自我檢 :四圖中所示），選擇進行自動模 動杈式後，輪送系統等候 ;制權之信號，如為晶圓上載？ί …換（或上載），#關閉卡 =，經晶圓自卡匣承載室中傳送至 模組控制器交回承載盤控制權，並 程處理。 製程處理完成後 輸送系統取得控制權 知操作人員更換卡匣 當製程處理完成後 於該晶圓之製程資料檔 依據。 製，模組通知交付承載盤控制權， 進仃晶圓傳送至卡匣承載室，並通 輸送平台控制器將製程結果紀錄 並以晶圓識別碼作為晶圓識別之 介面試:L進入待命狀態，操作者由人* 試；點選晶圓定點傳輸，二= 台硬體設備測 位置間之晶圓傳送。、j依㈣者^，將晶圓作指戈 1283037 案號91125183 年月日 修正 五、發明說明（6) 以上僅為本發明之較佳實施例而已，並非用以限定本 發明之申請專利範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之精神 下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利 範圍内。 第13頁 1283037

【圖式簡單說明】 第一圖係為根摅士又 晶圓輸送方法本毛月之一種集束型晶圓輸送裝置及 /ίΓ之裝置架構剖面圖； 第二圖係為第-圖之俯視示意圖 弟二圖係本發 進行晶圓輪送時所展理:氧相沉積（CVD)製程設有 所展現之全系統操作程序流程圖；及 曰曰 5102030323540506070 第四圖係為根據本發 圓輸送方法之各从 糸、、先啟動程序流 主要部份之代表符號： 晶圓卡匣 上載埠 第二晶圓搬運元件 晶圓角度定位裝置 晶圓編碼辨別裝置 月丨J端總成模組 卡匣 卡匣承載室 隔離閥 種集束型晶圓輸送裝置及 程圖。

1283037 案號91125183_年月日 修正 圖式簡單說明 80 苐一晶圓搬運元件 90 製程反應腔 100 晶圓承載盤 110 輸送平台控制器 120 承載盤控制器 130 輸送反應腔 140 潔淨裝置 200 啟動系統 210 登入系統 220 模式選擇 230 待命 240 設備測試 250 晶圓定點傳輸 260 待命 270 開門 280 卡匣更換 290 製程完成（PM通知） 300 傳送晶圓 310 關門 320 傳送晶圓 330 通知P Μ傳送完成 400 系統啟動 410 載入記錄槽 420 正常結束

第15頁

1283037 _案號91125183_年月日 修正 圖式簡單說明 4 3 0 錯誤回報 440 處理錯誤 450 資料 460 系統自測 470 自測通過 4 8 0 錯誤回報 490 錯誤紀錄

5 0 0 登入提示 510 處理錯誤 5 2 0 錯誤回報 530 系統重置 540 系統狀態顯示 550 操作模式提示 5 6 0 待命

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Claims (1)

1283037 ---玍日日 修正 六、申請專利範圍 【申請專利範圍】 種集束型晶圓輸送裝置，包括有： 卡匣 或個以上的卡匣承載室，用以承載内裝有晶圓的 一多面開口式晶圓輸送腔體，與該卡匣承載室相連 接’包括一第一晶圓搬運元件用以將該卡匣承載室内所承 載卡匡内之晶圓自動經由該多面開口式晶圓輸送腔體搬運 到與該晶圓輸送腔體相連接之一或一個以上的製程反靡 腔； 〜 複數個隔離閥，其每一個皆可獨立運作用以分別將該 卡匡承載室、該多面開口式晶圓輸送腔體及該製程反應腔 彼此相互隔離；及 一輸送平台控制器，分別連接到該卡匣承載室和該多 ^ 式曰曰圓輪送腔體，用以控制晶圓在上述各裝置中輸 适行程之規劃與路徑選擇，並可分別對各裝置進行浏試。 2.如 中， 種。 申請專利範圍第1項所述之集束型晶圓輪送裝置，其 該卡ϋ承載室係選自動態承載室和靜態承載^之一〃 3勺如申請專利範圍第丨項所述之集束型晶圓輪送裝置，更 括别端總成模組，與該卡匣承载室相連接，該前端總 成模組包括用以承載卡IE的一或一個以上的上載埠及用以

第17頁 1283037 修正

案號 91125183 六、申請專利範圍 將卡匣内之晶圓從該上載埠轉移到該卡匣承載室 晶圓搬運元件，該前端總成模組係用以作 I 、一 卡匣承載室之介面並可用來隔絕大氣環境與製程環境及該 4. 如申請專利範圍第3項所述之集束型晶圓輸送 中，該前端總成模組進一步具有一潔淨裝置，/ ’ 氣體導人該前端總成模組，並排Α^淨 總成模組之潔淨。 子日曰固及該W端 5. 如申凊專利範圍第4項所述之集束型晶圓輸送 :J前端總成模組進一步包括有一晶圓角度定：裝晋、 二疋：晶圓角度以確保晶圓依既定之角度 =: 面開口式晶圓輸送腔體。 < 運入該多 6由如申請專利範圍第5項所述之集束型晶圓輸送 :該前端總成模組進一步包括有一晶圓編碼辨Χ ’其 二辨別晶圓的編碼並提供給輸送平台控制 :置， ^賁料之識別。 1文為晶圓製 7 其 中如申請專利範圍第3項所述之集束型晶圓輸 0曰囫搬運元件包括一大氣機械手臂或一τι 附機械手臂。 々正面吸 如申請專利範 圍第1項所述之集束型晶圓輸送巢置，

第18頁 色 月 曰 修」 色 月 曰 修」 ^、申請專利範圍 /、’該多面開口式晶圓輸送腔體之開口數目可為1、2、 、4、5 ···到 1 2 個。 9中如申請專利範圍第1項所述之集束型晶圓輪送裝置，其 料該第一晶圓搬運元件包括一大氣機械手臂或一正面吸 附機械手臂。 •如申睛專利範圍第9項所述之集束型晶圓輪送裝置，其 :該正面吸附機械手臂包括一端效器，用以正^吸附晶 不會實體接觸到晶圓上有效晶粒之表面。 1J· 一種集束型晶圓輪送裝置，包括有·· 的卡匿一或一個以上的卡£承載室，用以承载内裝有晶圓 一前端總成模組，與該卡匣承載室相 以承載卡㈣上載埠及用以將卡㈣之包括用 移到該卡昆承載室的一第二晶圓搬運元；=== 絕大氣環境與製程環境； 之"面並可用來隔 一多面開口式晶圓輸送腔體，與該卡际II 接，包括一第一晶圓搬運元件用以、° 承載室相連 卡匠内之晶圓自動經由該多面開口式3:载室内所承栽 ，該多面開口式晶圓輸送腔體相連二二，腔體搬運到 程反應腔’該製程反應腔具有一組或—組：：：以上的製 1283037 --級91125183__年月日 佟不 六、申請專利範圍 " ------ 多片晶圓之晶圓承載盤並與一承載盤控制器相連接； 二&複數個隔離閥，其每一個皆可獨立運作用以分別將 該前端總成模組、該卡匣承載室、該多面開口式晶圓輸送 腔體及該製程反應腔彼此相互隔離；及 一輸运平台控制器，分別連接到該前端總成模組、 該卡匣承載室、該多面出口式晶圓輸送腔體和該承載盤控 制器，用以控制晶圓在上述各裝置中輸送行程之規劃與路 牷選擇，並可分別對各裝置進行測試。 1 2 ·如申凊專利範圍第1 1項所述之集束型晶圓輸送裝置， 其中，遠卡匣承載室係選自動態承載室和靜熊承 種。 〜 < 1 3 ·如申請專利範圍第丨丨項所述之集束型晶圓輸送裝置， 其中’該前端總成模組進一步具有一潔淨裝晋 淨氣體導入該前端總成模組，並排出，以維 办 端總成模組之潔淨。 f日日圓及該前 1 4·如申請專利範圍第1 3項所述之集束型晶圓輸送裝置， 其中，該前端總成模組進一步包括有一晶圓角度定位， 置，用來定位晶圓角度以確保晶圓依既定之角=輪、关襄 該多面開口式晶圓輸送腔體。 ⑴迗進入 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項所述之集束型晶圓輸送裝置

第20頁 案號 91125]«^ 1283037 ’、、中請if，]範圍 "" β ^ 2中’该萷端總成模組進一步包括古一 ^ [用來辨別晶圓的編碼並提供：：：編碼辨別裴 圓製裎資料之識別。 徒供、，。輪达平台控制器做為晶 二如申”利範圍第"項所述之集束型晶 、，該第一晶圓搬運元件包括一、衣置， °及附機械手臂。.大軋機械手臂或-正面 1 其7.中如範圍第16項所述之集束型晶圓輪 ， 晶η以正面吸附機械手臂包括一端效器，用以正\ 固且不會實體接觸到晶圓上有效晶粒之表面。面吸附 2·中如申請專利範圍第11項所述之集束型晶圓輸送裝晉 ，該多面開口式晶圓輸送腔體之開口數目可夏’ 3、4、5···到 12 個。 了韌、2、 19 , 其中申請專利範圍第11項所述之集束型晶圓輸送骏置， m ’該第二晶圓搬運元件包括一大氣機械手臂戋 x 及附機械手臂。 才次一正面 f 20· 一種集束型晶圓輸送裝置，包括有： 複數個動態卡匣承載室及卡匣座，用以承載内裝有 晶圓的正面吸附專用卡匣，且該卡匣座具有Z軸運 ^ 能； 叼功

1283037 月 曰 —修正 皇號911251沿 六、申請專利範圍 一前端總成模組，與該動態卡匣承载室相連接，包 卡Ξ二=數個正面吸附專用卡E的一上載埠及用以將 1匿内之晶圓從該上載槔轉移到該動態卡匿承載室的一= 埠械手，，該前端總成模組係用以作為該上載 承載室之介面並可用來隔絕大氣環境與製 一多面開口式之晶圓輸送腔體，其各面開口視製程 接至該複數個動態卡臣承載室與複數個製程反 μ腔，，、中，該多面開口式之晶圓輸送腔體包括一第一正 面吸附機械手臂用以將動態卡匣承載室内所承載之該正面 了匮内之晶圓經由該多面開口式晶圓輸送腔體搬運到 μ夕面開口式晶圓輸送腔體相連接之該複數個製程反應 腔，且該複數個製程反應腔具有一組或一組以上可放置二 至多片晶圓之晶圓承載盤並與一承載盤控制器相連接； 二複數個隔離閥，其每一個皆可獨立運作用以分別將 該前端總成模組、該動態卡匣承載室、該多面開口式晶圓 輸送腔體及該複數個製程反應腔彼此相互隔離；及曰 &一輸送平台控制器，分別連接到該前端總成模組、 該動態卡匣承載室、該多面開口式晶圓輸送腔體和該承 盤控制器，用以控制晶圓在上述各裝置中輸送行程之規 與路徑選擇，並可分別對各裝置進行測試。 一 21.如申請專利範圍第20項所述之集束型晶圓輸送裝置， 其中，該前端總成模組進一步具有一潔淨裝置，用以將潔 1283037 ----案號 911251W_^ ^ 日____— 六、申請專利範圍 甲氣體導入該卡匣承載室與該晶圓輸送腔體，並排出，以 維持晶圓及該前端總成模組之潔淨。 2 2 ·如申請專利範圍第2 1項所述之集束型晶圓輸送裝置， 其中，該前端總成模組進一步包括有一晶圓角度定位裝 置’用來定位晶圓角度以確保晶圓依既定之角度輸送進入 該多面開口式晶圓輸送腔體。 2^·如申請專利範圍第22項所述之集束型晶圓輸送裝置， ς中，該4端總成模組進一步包括有一晶圓編碼辨別裝 制用來辨別晶圓的編碼並提供給輸送平台器做 囡製程資料之識別。 種在晶圓加工製程中、利用 24. 裝置進行的集束 土曰曰 圓輪送方法，該裝置包括有 一^一Λ匡承載室，用以承載内裝有晶圓的卡£ ·， 卡匠的：d’與該卡s承載室相連接，包括用以承靠 上都皇3以上的上栽埠及用以將卡匣内之晶圓從+ 上載埠轉移到該卡昆承載室的一第一曰：：：：圓^ 大氣環境鱼製程環載埠及該卡昆承載室之介面^ 兄一衣枉％丨兄之隔離介面； 接，包括夕一面第開一口曰式Π晶J5輪送腔體，與該卡匣承載室相連 卡昆内ΐ晶LC牛用以將卡E承載室内所… B夕開口式晶圓輸送腔體搬運到與言 !283〇37 修正 曰 丄 號9Π251幻 六、申請專利範圍 2開口式晶㈣送腔體相連接…戈一個以上的製程反 且該製程反應腔具有一晶圓承載盤以適當的承接搬 逆過來之晶圓； 哕二山複數個隔離閥，其每一個皆可獨立運作用以分別將 Μ則^0總成模組、該卡匣承葡宮 , w, m η ^ ^ 卜匝枣戰至、該多面開口式晶圓輪送 腔體及该製程反應腔彼此相互隔離；及 一輸送平台控制器，分別連接到該前端總成模組、 ^匣承載室和該多面開口式晶圓輸送腔體，用以控制晶 對各ΐΐί裝置：輸送行程之規劃與路徑選擇，並可分別 、各衣置進行測试，该方法包括下列步驟： (a)將内裝有晶圓之該複數個卡匣放置於該上載； 將晶圓輸送行程之規劃、路徑選擇及各項次系統組能的役 疋輸入到該輸送平台控制器； 〜 ° (b)該輸送平台控制器依照所選之輸送行程模以 該前端總成模組内的該第二晶圓搬運元件將卡匣内之曰 取出並放入到該卡匣承載室； 曰曰 (c )關閉該前端總成模組與該卡匣承載室間的隔離 閥，再分別開啟該卡匣承載室與該多面開口式晶圓輸 體及該多面開口式晶圓輸送腔體與該製程反應腔間的隔離 閥； 晶圓搬運元件將該 裎反應腔内的該晶 (d)以該晶圓輸送腔體内的該第一 卡匣承載室内的晶圓取出並放置到該製 圓承載盤； 定位置之晶圓 (e )重複執行上述的動作至完成所有指 1283037 ----錄 91125183_年 J 日 倐正 __ 六、申請專利範圍 載入後，關閉該多面開口式晶圓輸送腔體與該製程腔體間 之隔離閥，進行製程處理；及 (f )製程處理完畢後，再分別開啟該製程腔體與該多 面開口式晶圓輸送腔體及該多面開口式晶圓輸送腔體與該 卡II承載室之隔離閥，藉由該多面開口式晶圓輸送腔體内 h機械手臂取回晶圓承載盤上的晶圓，並輸送回卡匣承載 2 5 ^如申請專利範圍第24項所述之集束型晶圓輸送方法， 、’步驟（a )和步驟（b )的順序可互相調換。 2 0 其·如申請專利範圍第25項所述之集束型晶圓輸送方法， ς a，在步驟（b)之前，輸送平台控制器可先對各次系統 仃相關之測試動作。 、、 2 j 其*如申請專利範圍第24項所述之集束型晶圓輸送方法， 榲式該輸送平台控制器可由自動控制模式更改為手動控 2 8 其·如申請專利範圍第24項所述之集束型晶圓輪送方法， ^ ’步驟（c)之機械手臂係利用真空吸附及其田晚 刀差方々盡4 匕才J用壓 乃式產生之吸力來進行晶圓之取放。 如申請專利範圍第24項所述之集束型晶圓輪送方、去，

第25頁 29 1283037 _案號91125183_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 其中，步驟（C )之機械手臂係利用靜電吸附產生之吸力來 進行晶圓之取放。 3 0.如申請專利範圍第24項所述之集束型晶圓輸送方法， 其中，在步驟（c )進行時可同時執行一環境清潔程序。 3 1.如申請專利範圍第24項所述之集束型晶圓輸送方法， 其中，步驟（f)内之晶圓在製程完畢後，可視製程需要直 接輸送至其它製程腔體。

第26頁 1283037 _案號91125183_年月日 修正 六、指定代表圖

第6頁