TW201530684A - 具有校正功能之晶圓傳輸裝置與晶圓傳輸方法 - Google Patents

Abstract

本揭露提供一種晶圓傳輸裝置，配置於一傳輸腔體之中，用以將一晶圓傳輸到至少一製程反應室，包括一傳輸機械手臂、一校正板、以及一校正組件。傳輸機械手臂用以承載晶圓並具有一第一校正孔洞，並且第一校正孔洞之貫穿方向垂直於與傳輸機械手臂之平面。校正板平行於傳輸機械手臂，並且具有一第二校正孔洞。校正組件用以至少穿過該第二校正孔洞，以檢測第一校正孔洞是否對準第二校正孔洞。

Description

具有校正功能之晶圓傳輸裝置與晶圓傳輸方法

本揭露係關於一種晶圓傳輸裝置，特別是關於晶圓傳輸裝置之傳輸機械手臂的校正方法。

一般而言，在半導體製程中，傳輸腔體(transfer buffer)中的傳輸機械手臂，會將晶圓(wafer)運送到製程反應室(process chamber)以進行半導體製程。傳輸腔體以及每個製程反應室皆各自屬於真空環境，尤其是每個製程反應室之真空環境會依據其進行的半導體製程而不同。如果為了校正傳輸機械手臂或是傳輸腔體而破壞真空環境，就會造成半導體設備停擺以及產能的損失。因此，需要一種晶圓傳輸裝置之校正方法，以避免因為破壞真空環境所造成之產能下降的問題。

本揭露提供一種具有傳輸機械手臂、校正板以及校正組件之晶圓校正裝置以及晶圓校正方法，在維持傳輸腔體或是製程反應室之真空環境的情況下，藉由校正組件檢測傳輸機械手臂之第一校正孔洞是否對準校正板之第二校正孔洞以進行校正，因此能夠解決因為破壞真空環境所造成之產能下降的問題。

本揭露提供一種晶圓傳輸裝置，配置於一傳輸腔體之中，用以將一晶圓傳輸到至少一製程反應室，包括一傳輸機械手臂、一校正板、以及一校正組件。傳輸機械手臂用以承載晶圓並具有一第一校正孔洞，並且第一校正孔洞之貫穿(pass-through)方向垂直於與傳輸機械手臂之平面。校正板平行於傳輸機械手臂，並且具有一第二校正孔洞。校正組件用以至少穿過第二校正孔洞，檢測第一校正孔洞是否對準第二校正孔洞以進行校正。

本揭露提供一種晶圓傳輸裝置，配置於一傳輸腔體之中，包括一傳輸機械手臂、一校正板、一校正組件、以及一微控制器。傳輸機械手臂承載來自一負載閘(load lack)之晶圓，並且將晶圓傳輸至一製程反應室，其中傳輸機械手臂上具有一第一校正孔洞，並且負載閘之位置為一基準座標。校正板配置於製程反應室以及一電能傳動裝置之間，平行於傳輸機械手臂，並且具有一校正座標之一第二校正孔洞。校正組件對準第一校正孔洞與第二校正孔洞以進行校正。微控制器依據基準座標與校正座標調整傳輸機械手臂之移動位置。

本揭露提供一種晶圓傳輸方法，使用於配置在一傳輸腔體之中的一晶圓傳輸裝置，其中晶圓傳輸裝置包括一傳輸機械手臂、一校正板以及一校正組件，包括將傳輸機械手臂延伸至一基準座標之一負載閘，用以承載一晶圓，其中傳輸機械手臂上具有一第一校正孔洞；將傳輸機械手臂延伸至校正板之下方，其中校正板具有一校正座標之一第二校正孔洞；藉由校正組件至少穿過第二校正孔洞，檢測第一校正孔洞是否對準 第二校正孔洞以進行校正；以及依據基準座標與校正座標調整傳輸機械手臂之移動位置。

100‧‧‧晶圓傳輸裝置

101‧‧‧光源

102‧‧‧傳輸機械手臂

102a‧‧‧第一校正孔洞

103‧‧‧光偵測器

104‧‧‧校正板

104a‧‧‧第二校正孔洞

105‧‧‧校正栓

105a‧‧‧止檔部

105b‧‧‧桿部

106‧‧‧下蓋

106a‧‧‧光源孔洞

108‧‧‧上蓋

109‧‧‧承載盤

110‧‧‧傳輸腔體

120‧‧‧製程反應室

122‧‧‧傳輸閘

130‧‧‧電能傳動裝置

140‧‧‧定向裝置

150‧‧‧負載閘

160‧‧‧基準座標

第1A圖為本揭露所提供之傳輸腔體與製程反應室之示意圖；第1B圖為本揭露所提供之另一種傳輸腔體與製程反應室之示意圖；第2A圖為本揭露所提供之校正栓、校正板與傳輸機械手臂之示意圖；第2B、2C圖為本揭露所提供之晶圓傳輸裝置之示意圖；第3圖為本揭露所提供之另一種晶圓傳輸裝置之示意圖；第4圖為本揭露所提供之另一種晶圓傳輸裝置之示意圖；第5圖為本揭露所提供之晶圓傳輸方法之流程圖。

以下將詳細討論本揭露各種實施例之裝置及使用方法。然而值得注意的是，本揭露所提供之許多可行的揭露概念可實施在各種特定範圍中。在本說明書中，例如「下部的」、「上部的」、「水平的」、「垂直的」、「在上方的」、「在下方的」、「在上面的」、「在下面的」、「頂部的」、「底部的」，及其衍生之相關的措辭(如「水平地」、「向下方地」、「向上方地」)應參閱說明所述或後續討論於圖式中所顯示的方向。這些特定實施例僅用於舉例說明本揭露之裝置及使用方法，但非用於限定本揭露之範圍。

第1A圖為本揭露所提供之傳輸腔體與製程反應室之實施例的俯視圖。如第1A圖所示，傳輸腔體110的中央配置一電能傳動裝置130，而傳輸腔體110的周圍配置至少一製程反應室120、一定向裝置(orientator)140、以及一負載閘150。電能傳動裝置130係用以傳動或是操控承載晶圓之傳輸機械手臂。舉例而言，電能傳動裝置130為一馬達。定向裝置140控制傳輸機械手臂的移動方向，並確保位於傳輸機械手臂之前端、用以承載晶圓之承載盤(blade)保持水平而沒有傾斜。最後，晶圓被傳輸到製程反應室120，在一預先設定的真空環境下進行特定半導體製程。一般而言，傳輸腔體110以及製程反應室120各自維持其預先設定的真空環境。

舉例而言，電能傳動裝置130將傳輸機械手臂延伸至負載閘150，承載來自負載閘150之晶圓。之後，電能傳動裝置130傳動承載晶圓之傳輸機械手臂，將晶圓傳送到至少一個特定的製程反應室120。然而，如果傳輸機械手臂發生抖動或傾斜、或是電能傳動裝置130發生故障而無法精確傳動傳輸機械手臂，就會使得晶圓沒有被精確放置在製程反應室120的特定位置中。為了避免晶圓擺放位置的誤差對半導體製程產生不良影響，就必須打開傳輸腔體或是製程反應室來進行檢查，而破壞了原本傳輸腔體或是製程反應室的真空環境。一旦傳輸腔體或是製程反應室的真空環境受到破壞，就必須花費許多時間重新建立真空環境，造成產能以及機台使用率的下降。尤其是製程反應室，重新建立真空環境所需要的時間更久，甚至超過二十個小時，造成設備的停擺與產能的損失。

第1B圖為本揭露所提供之另一種傳輸腔體與製程反應室之實施例的俯視圖。在此實施例中，至少一校正板104配置於製程反應室120以及電能傳動裝置130之間，並且平行於傳輸機械手臂102。值得注意的是，如第1B圖所示，每一個校正板104具有一第二校正孔洞104a。此外，傳輸機械手臂上具有一第一校正孔洞。詳細而言，校正板104之第二校正孔洞104a的位置是固定的，但是傳輸機械手臂之第一校正孔洞的位置會隨著電能傳動裝置130之傳動而移動。因此，可藉由電能傳動裝置130傳動或操控傳輸機械手臂，使得傳輸械手臂位於校正板104之下方，並使用校正組件至少穿過該第二校正孔洞，以檢測第一校正孔洞是否對準第二校正孔洞104a來進行校正。

在一實施例中，如第1B圖所示，傳輸機械手臂延伸至位於一基準座標160之一負載閘以承載晶圓。然後，傳輸機械手臂延伸至校正板104的下方，其中校正板104之第二校正孔洞104a位於一校正座標。接著，藉由校正組件對準第一校正孔洞與第二校正孔洞104a以進行校正，並且依據基準座標160與校正座標調整傳輸機械手臂之移動位置。詳細而言，基準座標160與校正座標皆為三維空間之座標，包含電能傳動裝置130旋轉傳輸機械手臂之左右方位、電能傳動裝置130延伸傳輸機械手臂之前後方位、以及傳輸機械手臂之高度。基準座標160為預先設定於微控制器(micro-controller)之座標位置，作為其他至少一校正座標之參考基準。舉例來說，微控制器可包含數位訊號處理器(digital signal processing,DSP)、微處理器(microcontroller,MCU)、一單一中央處理單元(central- processing unit,CPU)或者是關連於平行運算環境(parallel processing environment)之複數平行處理單元。

微控制器係用以偵測或接收基準座標160、校正座標、校正組件、以及第一與第二校正孔洞之位置資訊，依據基準座標160與校正座標調整傳輸機械手臂之移動位置。舉例而言，微控制器將校正板104之第二校正孔洞104a設定為校正座標。當校正組件檢測到第一校正孔洞並未對準第二校正孔洞時，就表示傳輸機械手臂之第一校正孔洞與第二校正孔洞104a不在同一條垂直線上。此時，微控制器就能偵測到第一校正孔洞與校正座標之間的誤差，當該誤差大於一既定數值時，就表示傳輸機械手臂或是電能傳動裝置130出現問題，需要進一步檢驗。另一方面，當校正組件檢測到第一校正孔洞對準第二校正孔洞時，就表示傳輸機械手臂的位置是正確的，能夠精確地將晶圓放置於製程反應室120中，使得該晶圓能夠在預設的位置上進行特定的半導體製程。

第2A圖為本揭露所提供之校正組件、校正板與傳輸機械手臂之示意圖。如第2A圖所示，晶圓傳輸裝置100包括傳輸機械手臂102、校正板104、以及校正栓105(亦即校正組件)。在一實施例中，傳輸機械手臂102具有一第一校正孔洞102a，並且第一校正孔洞102a之貫穿(pass-through)方向垂直於該傳輸機械手臂102之平面。校正栓105具有一止檔部105a以及一桿部105b。如果校正栓105之桿部105b能夠同時貫穿第一校正孔洞102a以及第二校正孔洞102b時，就表示第一校正孔洞102a對準第二校正孔洞102b。如果校正栓105之桿部105b無法同時貫 穿第一校正孔洞102a以及第二校正孔洞102b時，就表示第一校正孔洞102a並未對準第二校正孔洞102b。因此，校正栓105能夠檢測第一校正孔洞102a是否對準第二校正孔洞102b以進行校正。第2B、2C圖為本揭露所提供之晶圓傳輸裝置之側視圖。如第2B圖所示，校正板104以及傳輸機械手臂102位於傳輸腔體110之中。校正板104位於製程反應室120以及電能傳動裝置130之間。製程反應室120具有一傳輸閘122，用以隔絕傳輸腔體110以及作為晶圓傳輸之通道。在一實施例中，傳輸機械手臂102之第一端具有承載晶圓之一承載盤109，而傳輸機械手臂102之相對於第一端的第二端連接至電能傳動裝置130，而第一校正孔洞102a之貫穿方向垂直於承載盤109之平面。在一實施例中，第一校正孔洞102a之位置靠近於承載盤109。在另一實施例中，第一校正孔洞102a之位置在承載盤109之中。此外，校正板104平行於傳輸機械手臂102並且具有第二校正孔洞104a，而校正組件至少穿過該第二校正孔洞，以檢測第一校正孔洞102a是否對準第二校正孔洞104a以進行校正。舉例而言，校正組件為一校正栓105，並且校正栓105之長軸方向垂直於傳輸機械手臂102以及校正板104。在此實施例中，校正板104為一固定組件，校正栓105為一可插拔之物件。如果以人工方式進行校正，肉眼來判斷是否對準可能會有視覺或視角上的誤差，使用校正栓105可避免上述肉眼所造成的誤差。

在一實施例中，如第2C圖所示，當傳輸機械手臂102被傳動到校正板104之下方，校正栓105會往下移動，穿過第二校正孔洞104a與第一校正孔洞102a，以檢測第二校正孔洞 104a是否對準傳輸機械手臂之第一校正孔洞102a。舉例而言，校正栓105可以由微控制器所操控，或是由使用者來操作。如果對準成功，就表示傳輸機械手臂102的定位與傳動都是精確無誤的。舉例而言，如果校正栓105貫穿第一校正孔洞102a以及第二校正孔洞104a，即為對準成功。如果沒有對準成功，則微控制器會發出警訊，決定是否進行檢查。在上述校正過程中，不需要開啟製程反應室120，因此能夠在維持製程反應室120之真空環境的情況下進行校正。此外，在一實施例中，第一校正孔洞102a與製程反應室120之間的距離為一固定值。上述固定值係依據製程反應室120所進行之半導體製程而決定。換言之，當相同的製程步驟或製程條件中，第一校正孔洞102a與製程反應室120之間的距離是維持不變的。

第3圖為本揭露所提供之另一種晶圓傳輸裝置之示意圖。在此實施例中，包含傳輸機械手臂102、校正板104與校正栓105之晶圓傳輸裝置100係配置於傳輸腔體之上蓋108與下蓋106之間，並且校正栓105連結於校正板104相連。詳細而言，校正栓105係固定於校正板104之第二校正孔洞104a，並且校正栓105之長軸方向穿過第二校正孔洞104a。換言之，校正栓105已經被配置或連結於第二校正孔洞104a的位置上，只要再對準傳輸機械手臂102之第一校正孔洞102a，就能檢測第一校正孔洞102a是否對準第二校正孔洞104a。舉例而言，校正栓105之止檔部105a被配置或連結於第二校正孔洞104a，而校正栓105之桿部105b的延伸方向平行於第一校正孔洞102a之貫穿方向。也就是說，桿部105b為一可伸縮的組件，在檢測第一校 正孔洞102a是否對準第二校正孔洞104a才會延伸，以節省空間、避免碰撞到傳輸腔體110內的其他組件。在另一實施例中，晶圓傳輸裝置100係由一微控制器所控制。也就是說，藉由上述微處理器，可在傳輸腔體110之內操控晶圓傳輸裝置100來進行校正，而不需要開啟上蓋108。在上述校正過程中，也不需要開啟製程反應室120。因此，能夠在維持傳輸腔體110以及製程反應室120之真空環境的情況下進行校正。

第4圖為本揭露所提供之另一種晶圓傳輸裝置之示意圖。在此實施例中，校正組件包括光源101以及光偵測器103。光源101發出垂直於傳輸機械手臂102與校正板104之平面的一光束。換言之，光源101之光束的延伸方向平行於第一校正孔洞102a之貫穿方向。舉例而言，光源101為一雷射光源。光偵測器103配置於校正板104上，用以偵測光源101所發出之光束是否穿過第一校正孔洞102a。在一實施例中，光源101配置於傳輸腔體110之下蓋106，並且對準於第二校正孔洞104a之貫穿方向。光源101透過光源孔洞106a發出光線。詳細而言，光源孔洞106a位於第二校正孔洞104a之正下方，亦即光源孔洞106a位於第二校正孔洞104a之貫穿方向。光偵測器103固定於校正板104之第二校正孔洞104a之中。換言之，光偵測器103已經被配置為對準第二校正孔洞104a之位置，只要再偵測到穿過傳輸機械手臂102之第一校正孔洞102a之光束，就能夠檢測第一校正孔洞102a是否對準第二校正孔洞104a以進行校正。如果光源101所發出之光束能夠穿過第一校正孔洞102a以及第二校正孔洞102b時，就表示第一校正孔洞102a對準第二校正孔洞 102b。如果光源101所發出之光束無法穿過第一校正孔洞102a以及第二校正孔洞102b時，就表示第一校正孔洞102a並未對準第二校正孔洞102b。由於在傳輸腔體110之內之晶圓傳輸裝置100係透過一微控制器來進行操控與校正，而不需要開啟上蓋108，也不需要開啟製程反應室120。在某些實施例中，光偵測器103固定於光源孔洞106a中，而光源101固定於第二校正孔洞104a之中，並且光源101所發出之光束對準於第二校正孔洞104a之貫穿方向。因此，能夠在維持傳輸腔體110以及製程反應室120之真空環境的情況下進行校正。此外，如果以人工方式進行校正，肉眼來判斷是否對準可能會有視覺或視角上的誤差，使用光源101與光偵測器103可避免上述肉眼所造成的誤差。

第5圖為本揭露所提供之晶圓傳輸方法之流程圖。流程起始於步驟S502，將傳輸機械手臂102延伸至一基準座標160之一負載閘，其中傳輸機械手臂102上具有第一校正孔洞102a。接著進入步驟S504，將傳輸機械手臂102延伸至校正板104之下方，其中校正板104具有一校正座標之一第二校正孔洞104a，然後進入步驟S506。在步驟S506中，藉由校正組件檢測第一校正孔洞102a是否對準第二校正孔洞104a以進行校正。對準與校正之詳細步驟如前所述，此處不再贅述。最後進入步驟S508，依據基準座標160與校正座標調整傳輸機械手臂102之移動位置。

惟以上所述者，僅為本揭露之較佳實施例而已，當不能以此限定本揭露實施之範圍，即大凡依本揭露申請專利 範圍及揭露說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本揭露專利涵蓋之範圍內。另外，本揭露的任一實施例或申請專利範圍不須達成本揭露所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本揭露之權利範圍。

102‧‧‧傳輸機械手臂

102a‧‧‧第一校正孔洞

104‧‧‧校正板

104a‧‧‧第二校正孔洞

105‧‧‧校正栓

106‧‧‧下蓋

109‧‧‧承載盤

110‧‧‧傳輸腔體

120‧‧‧製程反應室

122‧‧‧傳輸閘

130‧‧‧電能傳動裝置

Claims (17)

1. 一種晶圓傳輸裝置，配置於一傳輸腔體(transfer buffer)之中，用以將一晶圓傳輸到至少一製程反應室，包括：一傳輸機械手臂，用以承載該晶圓並具有一第一校正孔洞，並且該第一校正孔洞之貫穿(pass-through)方向垂直於該傳輸機械手臂之平面；一校正板，平行於該傳輸機械手臂，並且具有一第二校正孔洞；以及一校正組件，用以至少穿過該第二校正孔洞，以檢測該第一校正孔洞是否對準該第二校正孔洞。
2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓傳輸裝置，其中該校正組件為一校正栓，並且該校正栓之長軸方向垂直於該傳輸機械手臂以及該校正板之平面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓傳輸裝置，其中當該校正栓同時穿過該第一校正孔洞與該第二校正孔洞時，表示該第一校正孔洞對準該第二校正孔洞。
4. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓傳輸裝置，其中該傳輸腔體具有一上蓋以及一下蓋，並且該晶圓傳輸裝置位於該上蓋以及該下蓋之間。
5. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓傳輸裝置，其中該校正栓固定於該校正板，並且配置於該第二校正孔洞之位置。
6. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓傳輸裝置，其中該第一校正孔洞與該製程反應室之間的距離為一固定值。
7. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓傳輸裝置，其中該傳輸機 械手臂具有一承載盤以及相對於該承載盤之一連接端，該承載盤係用以承載該晶圓，並且該第一校正孔洞靠近該承載盤。
8. 如申請專利範圍第7項所述之晶圓傳輸裝置，其中該連接端連接於一電能傳動裝置，並且該電能傳動裝置用以傳動該傳輸機械手臂。
9. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓傳輸裝置，其中該校正組件包括：一光源，用以發出垂直於該傳輸機械手臂與該校正板之一光束；以及一光偵測器，配置在對準於該第二校正孔洞之位置，用以偵測該光束是否穿過該第一校正孔洞。
10. 如申請專利範圍第9項所述之晶圓傳輸裝置，其中該光源係配置於該傳輸腔體之一下蓋，並且位於該第二校正孔洞之貫穿方向。
11. 如申請專利範圍第9項所述之晶圓傳輸裝置，其中當該光束同時穿過該第一校正孔洞與該第二校正孔洞時，表示該第一校正孔洞對準該第二校正孔洞。
12. 如申請專利範圍第9項所述之晶圓傳輸裝置，其中該光偵測器固定於該校正板，並且配置於該第二校正孔洞中。
13. 一種晶圓傳輸裝置，配置於一傳輸腔體之中，包括：一傳輸機械手臂，用以承載來自一負載閘(load lack)之該晶圓，並且將該晶圓傳輸至一製程反應室，其中該傳輸機械手臂上具有一第一校正孔洞，並且該負載閘之位置為一基 準座標；一校正板，配置於該製程反應室以及一電能傳動裝置之間，平行於該傳輸機械手臂，並且具有一校正座標之一第二校正孔洞；一校正組件，用以對準該第一校正孔洞與該第二校正孔洞以進行校正；以及一微控制器，依據該基準座標與該校正座標，調整該傳輸機械手臂之移動位置。
14. 如申請專利範圍第13項所述之晶圓傳輸裝置，其中該第一校正孔洞之貫穿方向垂直於與該傳輸機械手臂之平面。
15. 如申請專利範圍第13項所述之晶圓傳輸裝置，其中該校正組件為一校正栓，並且該校正栓之長軸方向垂直於該傳輸機械手臂以及該校正板之平面。
16. 如申請專利範圍第13項所述之晶圓傳輸裝置，其中該校正組件包括：一光源，用以發出垂直於該傳輸機械手臂與該校正板之一光束；以及一光偵測器，配置於該第二校正孔洞之位置，用以偵測該光束是否穿過該第一校正孔洞。
17. 一種晶圓傳輸方法，使用於配置在一傳輸腔體之中的一晶圓傳輸裝置，其中該晶圓傳輸裝置包括一傳輸機械手臂、一校正板以及一校正組件，包括：將該傳輸機械手臂延伸至一基準座標之一負載閘，其中該傳輸機械手臂上具有一第一校正孔洞； 將該傳輸機械手臂延伸至該校正板之下方，其中該校正板具有一校正座標之一第二校正孔洞；藉由該校正組件至少穿過該第二校正孔洞，以檢測該第一校正孔洞是否對準該第二校正孔洞；以及依據該基準座標與該校正座標，調整該傳輸機械手臂之移動位置。