TW201533263A - 叢集型批量式基板處理系統 - Google Patents

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Sang-Kwon Park
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Abstract

本發明揭示一種叢集型批量式基板處理系統。本發明之該叢集型批量式基板處理系統包含一基板經搭載進入其中的一基板載入段；一基板運送機器人，相對於一轉動軸轉動並執行基板之裝載/卸載作業；以及環繞著該基板運送機器人徑向地配置的複數之批量式基板處理設備。

Description

叢集型批量式基板處理系統 發明領域
本發明係有關於一種叢集型批量式基板處理系統。更特定言之，本發明係有關於一種叢集型批量式基板處理系統，其中複數之批量式基板處理裝置係徑向地環繞著一基板運送機器人配置，從而讓處理基板作業的效率與生產力最大化。
發明背景
為了製造半導體裝置，本質上執行在一基板，諸如矽晶圓上沉積一需要的薄膜的一製程。就該薄膜沉積製程而言，主要使用濺鍍、化學蒸汽沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)及相似處理。
該濺鍍係有關於一種用於讓在電漿狀態下產生的氬離子碰撞一標靶的一表面，並致使由該標靶之該表面釋放出的標靶材料沉積在一基板上作為一薄膜的技術。該濺鍍的優點在於能夠構成具有極佳黏著性的一高純度薄膜，但在構成具有高深寬比的一精細圖案方面具有限制性。
該化學蒸汽沉積係有關於一種用於將不同氣體 注射進入一反應室並讓該等以高能量，諸如熱、光或電漿誘發的氣體接受與一反應氣體的化學反應技術，因此在一基板上沉積一薄膜。該化學蒸汽沉積使用一快速化學反應，並因而具有極難以控制原子的熱力學穩定性的問題，以及該薄膜之物理、化學及電氣性質係為惡化的。
該原子層沉積係有關於交替地供給源氣體及淨化氣體作為反應氣體，因此於原子層級下在基板上沉積薄膜的技術。該原子層沉積使用表面反應以克服階梯覆蓋的限制，並因而有利的是其適於構成具有高深寬比的精細圖案，並且該薄膜顯現極佳的電氣及物理性質。
一種原子層沉積設備可分類成單晶圓型，其中一個接著一個地將基板負載進入一室以執行沉積製程，以及批量型，其中以批量方式將複數之基板負載進入一室以執行沉積製程。
圖1係為圖示一傳統式批量型原子層沉積系統的一側橫截面視圖，圖2係為圖1的一俯視橫截面視圖，以及圖3係為一透視圖，圖示該傳統式批量型原子層沉積系統的一基板處理設備。
參考圖1及2，該傳統式批量型原子層沉積系統係經組配以致一包含複數之基板40的前開式晶圓盒(FOUP)4可經由一裝載口2被搭載進入該系統並儲存在一FOUP儲存器3。坐落並儲存在該FOUP儲存器3之一FOUP儲存架3a上的該FOUP 4，藉由一FOUP運送機器人5沿著一垂直延伸的FOUP運送機器人軌道5a移動而可與一前開式介面機械標 準(FIMS)門6緊密接觸。基板運送機器人7可使用一運送叉件7a以自一FOUP 4’將該等基板40卸載，其已與該FIMS門6緊密接觸並接著在一側邊開啟，向下地沿著一基板運送機器人軌道7b移動以將該等基板40堆疊在一晶舟50的一支撐桿55上。
參考圖1至3，該傳統式批量型原子層沉積系統之一基板處理設備8可包含一構成一室11的處理管10，該基板40載入其中並執行一沉積製程。此外，如同該沉積製程所需的一供氣段20及一排氣段30可安裝在該處理管10內。該等基板40堆疊於其中的該晶舟50可向上及向下地移動。當該晶舟50係向上地移動時，一底座51可密封地與該處理管10耦合以及可將一突出部分53***該處理管10中。
以上提供該傳統式批量型原子層沉積系統僅具有一基板處理設備8以執行該基板處理製程，並因而具有每單位時間處理的該等基板之生產力係為低的問題。此外，該作業效率係不佳，因為一基板載入段1及該基板運送機器人7僅運送該等基板40至一基板處理設備8。再者，當該基板處理設備8係由於其中發生故障而停止時，該整個批量型原子層沉積系統之作業應會中斷。
此外，該上述傳統式批量型原子層沉積系統之基板處理設備8可具有一室11空間，其之高度足以約容納一百個基板40。因此，應供給大量的處理氣體以注滿該室11，俾以執行該沉積製程，可能產生供給該處理氣體所需的時間消耗增加並浪費該處理氣體，以及增加在該沉積製程之 後排放該室11內存在之大量的處理氣體所需的耗費時間的問題。
此外，可能發生的一問題在於控制源氣體及淨化氣體因此在非必要寬廣的室11內於所有約一百張堆疊基板40上正確地執行該原子層沉積係為困難的，因此，該原子層沉積僅在配置於特定位置處的該等基板40上正確地進行。
為了解決以上說明的該等問題，已使用在若干(約25張)基板40上執行該原子層沉積的一方法，其中該等基板40係僅配置在該等特定位置處，於該處可正確地執行該原子層沉積，以及在無法完全地執行該原子層沉積的該等位置處***虛擬基板41。然而，此方法亦無法解決對於處理氣體的浪費與排放該處理氣體所需之時間耗費增加的該等問題。
再次參考圖3，於該傳統式批量型原子層沉積系統之該基板處理設備8中，介於該等基板40與該處理管10之一內周圍表面間的一距離d1’係大於該等基板40與該供氣段20間的一距離d2’(亦即d1’>d2’)。也就是說，該傳統式批量型原子層沉積設備具有一問題在於不必要的增加該處理管10內側該室11之容積，因為如同該供氣段20及該排氣段30的該等組件係安裝在該處理管10(或該室11)內。
此外，該傳統式批量型原子層沉積設備一般地使用一垂直形式的處理管10，其係為理想的用於輕易地抵擋該室11內的該壓力。然而，該垂直室11之該上空間12可能 產生用於供給與排放該處理氣體之大量的時間耗費以及浪費處理氣體的問題。
發明概要
本發明已設計用以解決上述所有先前技術的問題，以及本發明之一目的在於提供一叢集型批量式基板處理系統，其中環繞一基板運送機器人徑向地配置複數之批量式基板處理設備，從而讓處理基板作業的效率及生產力最大化。
再者，本發明之另一目的在於提供一叢集型批量式基板處理系統，其中將用於執行一基板處理製程的一批量式基板處理設備之一內部空間最小化，因此於該基板處理製程中使用的一基板處理氣體的總量降低並有助於供給與排放該基板處理氣體，從而顯著地減少該基板處理製程所用的時間。
根據本發明之一觀點以獲得上述該等目的，提供一叢集型批量式基板處理系統，其包含一基板經搭載進入其中的一基板載入段；一基板運送機器人，相對於一轉動軸轉動並執行基板之裝載/卸載作業；以及環繞著該基板運送機器人徑向地配置的複數之批量式基板處理設備。
根據本發明，複數之批量式基板處理設備係徑向地環繞著一基板運送機器人配置，因此可讓處理基板作業的效率與生產力最大化。
再者，根據本發明，配置複數之批量式基板處理 設備，因此即使在任一具批量式基板處理設備發生問題，仍可經由剩餘的批量式基板處理設備執行基板處理製程。
再者，根據本發明，將其中執行基板處理製程的一批量式基板處理設備之一內部空間的尺寸減至最小，以減少該基板處理製程中使用的基板處理氣體之總量，因此可降低該基板處理製程的成本。
此外，根據本發明，將其中執行基板處理製程的一批量式基板處理設備之一內部空間的尺寸減至最小，有助於該基板處理製程中使用的基板處理氣體之供給與排放，因此可顯著地減少該基板處理製程所用的時間並可改良該基板處理製程之生產力。
1,2,3,5,6‧‧‧基板載入段
2‧‧‧裝載口
3‧‧‧FOUP儲存器
3a‧‧‧FOUP儲存架
4,4’,4”‧‧‧前開式晶圓盒
5‧‧‧FOUP運送機器人
5a‧‧‧FOUP運送機器人軌道
6,6’‧‧‧FIMS門
7‧‧‧基板運送機器人
7a‧‧‧運送叉件
7b‧‧‧基板運送機器人軌道
8‧‧‧基板處理設備
9,9’,9”,9a,9a’,9a”,9b,9b’,9b”,9c’,9c”,9d”‧‧‧批量式基板處理設備
10‧‧‧處理管
11,110‧‧‧室
12‧‧‧上空間
20,200‧‧‧供氣段
30,300‧‧‧排氣段
40‧‧‧基板
41‧‧‧虛擬基板
50,500‧‧‧晶舟
51‧‧‧底座
53‧‧‧突出部分
55‧‧‧支撐桿
100‧‧‧基板處理段
110,210,310‧‧‧內部空間
120,121,122,130,131,132‧‧‧強化肋材
150,160‧‧‧加熱器
250‧‧‧供氣流徑
251‧‧‧供氣管
252‧‧‧噴射孔
253‧‧‧供氣連接管
350‧‧‧排氣流徑
351‧‧‧排氣管
352‧‧‧排放管
353‧‧‧排氣連接管
400‧‧‧外殼
410‧‧‧單元主體
420‧‧‧最外表面
430‧‧‧加熱器
450‧‧‧歧管
451‧‧‧供氣連通孔
455‧‧‧排氣連通孔
500‧‧‧基板儲存器/晶舟
510‧‧‧主要底座
520‧‧‧輔助底座
530‧‧‧基板支撐件
CS‧‧‧冷卻段
d1,d2,d1’,d2’‧‧‧距離
M1,M2,M3‧‧‧側邊
圖1係為圖示一傳統批量式原子層沉積系統的一側橫截面視圖。
圖2係為圖1之一俯視橫截面視圖。
圖3係為圖示一傳統批量式原子層沉積系統之一基板處理設備的一透視圖。
圖4係為圖示本發明之一具體實施例的一叢集型批量式基板處理系統之一側橫截面視圖。
圖5係為圖示本發明之一具體實施例的該叢集型批量式基板處理系統之一俯視橫截面視圖。
圖6係為圖示本發明之另一具體實施例的該叢集型批量式基板處理系統之一俯視橫截面視圖。
圖7係為圖示本發明之一具體實施例的一批量式基板處理設備之一透視圖。
圖8係為圖7之一部分分解透視圖。
圖9係為圖示本發明之一具體實施例的該批量式基板處理設備之一俯視橫截面視圖。
圖10係為圖示本發明之一具體實施例的一供氣段及一排氣段的一放大透視圖。
圖11係為圖示本發明之一具體實施例的該批量式基板處理設備之一透視圖，其中一強化肋材係在其之一頂部表面上耦合。
圖12係為圖示本發明之一具體實施例的一批量式基板處理設備之一透視圖，其中加熱器係安裝在其之一外表面上。
圖13係為圖示本發明之一具體實施例的該叢集型批量式基板處理系統之一側橫截面視圖，其中批量式基板處理設備係雙重堆疊。
較佳實施例之詳細說明
於以下本發明之詳細的說明中，參考，經由圖解，顯示實踐本發明的特定具體實施例的該等伴隨圖式。該等具體實施例係經足夠詳細地說明以使熟知此技藝之人士能夠實踐本發明。應瞭解的是本發明之該等不同的具體實施例，儘管相互不同，但不必然具相互排他性。例如，於此說明的特定形狀、結構及特性可實現為由一具體實施例修 改成另一具體實施例而未背離本發明之精神與範疇。此外，應瞭解的是涵蓋於每一揭示具體實施例中個別元件的位置或佈置可經修改而未背離本發明之精神與範疇。因此，以下詳細的說明並非為限制的意義，以及本發明之該範疇，如正確地說明，係僅由該等附加的申請專利範圍連同其之所有等效物所限制。於該等圖式中，整個不同的視圖中相同的代表符號係有關於相同或是相似的功能，以及某些諸如長度、面積、厚度及形狀的特性，為了便利性可經誇大表示。
應瞭解的是於此所用該用語“「基板」”包含，例如，一半導體基板、一供諸如LCD或LED顯示器的顯示器裝置使用的基板、以及一供太陽能電池所用的基板。
再者，於此該基板處理製程意指一沉積製程，較佳地，一使用原子層沉積的沉積製程，但未由之限制而可瞭解為包含，例如，一使用化學蒸汽沉積的沉積製程以及一熱處理製程。然而，將於以下論述中設想為一使用原子層沉積的沉積製程。
以下，將相關於該等伴隨的圖式詳細地說明本發明之該等具體實施例的叢集型批量式基板處理系統。
圖4係為圖示本發明之一具體實施例的一叢集型批量式基板處理系統之一側橫截面視圖，圖5係為圖示本發明之一具體實施例的該叢集型批量式基板處理系統之一俯視橫截面視圖，以及圖6係為圖示本發明之另一具體實施例的該叢集型批量式基板處理系統之一俯視橫截面視圖。
參考圖4及5，本發明之一具體實施例的該叢集型批量式基板處理系統包含基板載入段1(2、3、5、6)、一基板運送機器人7、以及徑向地環繞著該基板運送機器人7配置的批量式基板處理設備9(9a、9b)。每一批量式基板處理設備9可與該基板運送機器人7的一側邊互相接觸地配置(亦即，該基板運送機器人7配置於其中的一空間)。儘管圖5圖示二批量式基板處理設備9係環繞著該基板運送機器人7配置，但如於(a)圖6中所顯示三批量式基板處理設備9’(9a’、9b’、9c’)，如於(b)圖6中所顯示四批量式基板處理設備9”(9a”、9b”、9c”，9d”)，或是更多的批量式基板處理設備9係徑向地環繞著該基板運送機器人7配置。然而，為了討論的方便性，於此將假定配置二批量式基板處理設備9(9a、9b)。同時，該基板載入段1及該基板運送機器人7之該等構態於業界係廣為熟知的，並因而以下將省略其之除了主要特性之外的詳細說明。
該基板載入段1一般而言係有關於由外側輸入一基板40並送至該基板運送機器人7的該構態。該基板載入段1可包括一裝載口2、一FOUP儲存器3、一FOUP運送機器人5、以及一FIMS門6。
包含複數之基板40的一FOUP 4可經由一外部FOUP運送器系統(未顯示)運送並坐落在該裝載口2中。為了增加該等基板的生產量，可提供FOUP 4係坐落於其中的至少二裝載口2。
該FOUP儲存器3可提供一處所，於該處經由該等 裝載口2輸入的該等FOUP 4係坐落在複數之FOUP儲存架3a上並在一基板處理製程之前設置成備用狀態。例如，可於該FOUP儲存器3中裝載14個FOUP 4。
該FOUP運送機器人5可運送坐落在該等裝載口2中的該等FOUP 4至該FOUP儲存器3，或是運送坐落在該FOUP儲存器3中的該等FOUP 4至該FIMS門6。該FOUP運送機器人5可沿著一垂直地延伸的FOUP運送機器人軌道5a向上及向下地移動或是轉動。
該FIMS門6可提供一通道，該等FOUP 4內的該等基板40可經由該通道運送至該處於清潔狀態下的批量式基板處理設備9。藉由該FOUP運送機器人5由該FOUP儲存器3運送至該FIMS門6的該FOUP 4可與該FIMS門6緊密接觸並密封地耦合。於此狀態下，與該FIMS門6緊密接觸的該FOUP 4’的一側邊係開啟，以及該等基板40可藉由該基板運送機器人7經由該開啟側邊輸出。可提供至少二FIMS門6，俾以搭載大量的基板40進入複數之批量式基板處理設備9。
該基板運送機器人7可執行經由與該批量式基板處理設備9有關的該基板載入段1(亦即，該FIMS門6)輸入的該等基板40之裝載/卸載作業。該基板運送機器人7可沿著垂直延伸的一垂直基板運送機器人軌道7b向上與向下地移動，並可相對於該垂直基板運送機器人軌道7b之一轉動軸轉動。在該基板運送機器人7與待以該等基板40裝載的一批量式基板處理設備9成直線，同時相對於該垂直基板運送機 器人軌道7b之一轉動軸轉動的該狀態下，該基板運送機器人7可伸出一運送叉件7a將該等基板40裝載進入該對應的批量式基板處理設備9。當然，以該裝載程序的相反順序執行將該等基板40自該批量式基板處理設備9卸載而出。
該基板運送機器人7可包括五具運送叉件7a，一次裝載五個基板40至該批量式基板處理設備9之一晶舟500，並因而係為有利的是減少處理時間。例如，當於該FOUP 4中裝載二十五個(25)基板40時，該基板運送機器人7可來回五次地將該等基板40裝載至該晶舟500。當然，一至五個基板40可選擇性地裝載至該批量式基板處理設備9之該晶舟500。例如，當於該FOUP 4中裝載二十四個(24)基板40時，可以運送五個基板四次並接著運送四個基板的方式進行運送該等基板40。此外，該等運送叉件7a之數目可視裝載在該FOUP 4中的該等基板40的數目而定任意地改變。例如，當於該FOUP 4中裝載二十四個(24)基板40時，可選擇該等運送叉件7a之數目為四或六，其係與24之一約數相對應，俾以增進運送該等基板40的效率。
本發明之該叢集型批量式基板處理系統包含複數之環繞著該基板運送機器人7徑向地配置的該批量式基板處理設備9，其相對於一轉動軸轉動。因此，本發明係為有利的在於可視該等批量式基板處理設備9的數目而定，顯著地改良生產力，與先前技術不同(見圖1及2)，先前技術中該輸入段1及該基板運送機器人7與僅有一個基板處理設備8相配合地執行一基板處理製程。再者，經由該基板載入段 1輸入的該等基板40可藉由相對於該轉動軸轉動而未水平地移動的該基板運送機器人7直接地由該等批量式基板處理設備9裝載/卸載，可顯著地減少該等基板40之運送所用的處理時間。這是由於將該等批量式基板處理設備9徑向地環繞著該基板運送機器人7配置所致
此外，由於複數之批量式基板處理設備9係環繞著該基板運送機器人7徑向地配置，所以本發明係為有利的在於當該等批量式基板處理設備9a，9b的其中之一者係由於其中發生故障而停止時，該等批量式基板處理設備9a，9b的另一者可運作，因此該整個系統的作業可不中斷。如於圖5中所示，當於該等批量式基板處理設備9a，9b中發生故障時，使用者可藉由如以M2及M3所指示的該等批量式基板處理設備9a，9b之每一者的任一側邊上的一門處(未顯示)進入而輕易地執行修理、保養或是相似作業。當然，當於該基板運送機器人7發生故障時，亦可藉由如以M1所指示的一側邊上的一門處(未顯示)進入而完成修理、保養或是相似作業。
再次參考圖4，本發明之該叢集型批量式基板處理系統的該基板載入段1可進一步包含一冷卻段CS，冷卻於該等批量式基板處理設備9中完成該基板處理製程後所卸載的該等基板40。由於藉由複數之批量式基板處理設備9所處理的基板40之數目係顯著地增加，所以僅當可冷卻大量的基板40時，本發明之目的能夠達成而未影響生產力及效率。因此，可在該冷卻段CS中進一步提供至少一FIMS門6’， 因此於一FOUP 4”中可接收由該批量式基板處理設備9卸載的該等基板40，其係與該FIMS門6’緊密地接觸，經由該基板運送機器人7俾以執行該冷卻作業。儘管圖4及5圖示該FOUP 4”係配置在該冷卻段CS中，執行該等基板40之冷卻作業，除了該FOUP 4”外可提供一晶舟(未顯示)以容納該等基板40。此外，可在該冷卻段CS中進一步提供一風扇單元(未顯示)、一通風管(未顯示)及相似物，俾以增強冷卻效率。
之後，該批量式基板處理設備9之該構態將詳加說明。
圖7係為圖示本發明之一具體實施例的一批量式基板處理設備9之一透視圖，以及圖8係為圖7之一部分分解透視圖。圖9係為圖示本發明之一具體實施例的該批量式基板處理設備之一俯視橫截面視圖，以及圖10係為圖示本發明之一具體實施例的一供氣段200及一排氣段300的一放大透視圖。
參考圖7至9，本發明之該批量式基板處理設備9包含一基板處理段100及一供氣段200。
該基板處理段100可使用作為處理管。該基板處理段100容納其中堆疊複數之基板40的一基板儲存器500，以及提供一室110空間，於該空間中可進行諸如沉積薄膜形成製程的一基板處理製程。本發明之該批量式基板處理設備9可具有小於該傳統批量式基板處理設備8之一半高度的一高度，將該室110空間減到最小，從而防止浪費處理氣體 並增加生產量。因此，該室110空間具有一小於圖1及3中所示該室11空間之一半尺寸的尺寸係為當然的。
該基板處理段100可以石英、不鏽鋼(SUS)、鋁、石墨、碳化矽及氧化鋁其中之至少一種材料製成。
根據本發明之一具體實施例，最為優選的是在該基板處理段100的該室110之空間中處理二十五個基板40。然而，只要能夠達成本發明之該目的，亦可處理四至六十四個基板40。當於該基板處理段100中容納小於四個基板時，該生產力及效率相當程度地降低。當於該基板處理段100中接收多於六十四個基板時，會因使用如該傳統批量式原子層沉積系統般地廣大的室11而發生問題。使用者可藉由在該等堆疊基板40之一上端部、一下端部或一特定位置處***一些虛擬基板41改良產量。
儘管該傳統批量式原子層沉積系統之該基板處理設備8具有一可容納約一百(100)個基板40的室11空間，但可處理除虛擬基板41外約二十至三十個基板40。因此，考量於一基板處理設備9中處理二十五個基板40的本發明之該具體實施例，在複數之批量式基板處理設備9中，於一基板處理製程可處理五十個基板40。因此，本發明有利的是與該傳統批量式原子層沉積系統比較，可顯著地改良生產力。
再者，本發明係為有利的是供給至該室110空間的處理氣體之使用，其係小於傳統式的一半，可減少，亦可縮減一沉積製程後排放該室110內存在的處理氣體所需 的時間。
此外，本發明係為有利的是易於控制該室110內進行的原子層沉積所用的源氣體及淨化氣體，其係小於傳統式之一半，因此能夠增加完成該基板處理製程之後該等基板40的產量與品質。
該供氣段200提供其中容納至少一供氣流徑250的一空間210，並經構成以由該基板處理段100之一外周圍表面的一側邊突出，俾以供給一基板處理氣體至該基板處理段100的該內部空間110。於此，該供氣流徑250係為一通道，可由外側接收該基板處理氣體並將該氣體供給進入該基板處理段100，並且，例如，可為管子或是中空內孔的形狀。特別地，該供氣流徑250係優選地經組配作為一管，俾以精確地控制該供給的基板處理氣體的總量。將於以下的討論中假定該供氣流徑250係由三供氣管251組成。
同時，該排氣段300提供其中容納至少一排氣流徑350的一空間310，並經構成以由該基板處理段100之該外周圍表面的其他側邊(亦即，該供氣段200之相對側邊)突出，俾以排放已流入該基板處理段100之該內部空間110的該基板處理氣體。於此，該排氣流徑350係為一通道，該基板處理段100內該基板處理氣體可通過該通道至外側，並且，例如，可為管子或是中空內孔的形狀。特別地，該排氣流徑350係優選地經組配作為一具有較該供氣管251之直徑為大之直徑的管，俾以有助於排放該基板處理氣體。同時，亦為可行的是該排氣流徑350係經組配為一中空內孔的形狀 而未經配置具有一排氣管351，以及一泵係連接至該排氣流徑350俾以抽吸及排放該基板處理氣體。將於以下的討論中假定該排氣流徑350係由一排氣管351組成。
該基板處理段100之該外周圍表面可與該供氣段200之該外周圍表面整體地連接。再者，該基板處理段100之該外周圍表面可與該排氣段300之該外周圍表面整體地連接。考慮以上，優選的是該供氣段200及該排氣段300之材料係與該基板處理段100之材料相同。該基板處理段100、該供氣段200及該排氣段300之該等外周圍表面之間的連接，可藉由個別地製造該基板處理段100、該供氣段200及該排氣段300之每一者並接著使用一焊接方法或相似方法將該等段結合在一起而實現。此外，亦可藉由製造具有一預定厚度的該基板處理段100並接著在除了由該基板處理段100之該外周圍表面上的一或其他側邊突出的部分之外的該等部分上執行一切割製程而實現，因此該基板處理段100可與該供氣段200及該排氣段300整體地構成。
本具體實施例之該批量式基板處理設備9可進一步包含一外殼400及一基板儲存器500。該外殼400係在其之底部開啟，並係構成一圓筒狀，一側邊突出以封閉該基板處理段100及該供氣段200。該外殼400之該頂部側可經支撐並安裝在該批量式基板處理設備9a、9b之該頂部表面上。參考圖9，該外殼400可由一其之一與另一側邊突出的塊狀單元主體410組成以將該基板處理段100及該供氣段200之該等外周圍，或是為其之一與另一側邊垂直地突出的一圓 環形狀，因此該外殼400可使用作為一絕緣體用於產生該基板處理段100及該供氣段200之一熱環境。該外殼400之最外表面420可以不鏽鋼、鋁或相似材料作表面加工。此外，藉由連續地連接彎曲部分(例如，於一“U”或“∩”形狀)構成的一加熱器430可安裝在該外殼400之一內表面上。
該基板儲存器500係經安裝以致其可藉由一熟知的升降機系統(未顯示)向上及向下地移動，並且包含一主要底座510、一輔助底座520以及一基板支撐件530。
該主要底座510可大約地構成為一圓筒形狀並坐落在該批量式基板處理設備9a、9b、9c、9d之一底部表面或是該相似部分上。該主要底座510之該頂部表面係密封地與一歧管450耦合，該歧管係耦合至該外殼400之該下端部側邊。
該輔助底座520可大約地構成為一圓筒形狀並安裝在該主要底座510之該頂部表面上。該輔助底座520係構成具有一小於該基板處理段100之該內徑的直徑，並***於該基板處理段100之該內部空間110中。該輔助底座520可經安裝以與一馬達(未顯示)配合地轉動，因此於一基板處理製程期間可轉動該等基板40，為了確保半導體製程之一致性。再者，為了確保該製程之可靠性，可在該輔助底座520內安裝一在該基板處理製程期間自該等基板40之該底部側施加熱量的輔助加熱器(未顯示)。在該基板處理製程之前，於該基板儲存器500中裝載並儲存的該等基板40可藉由該輔助加熱器預熱。
沿著該輔助底座520之周邊側彼此間隔開地安裝複數之基板支撐件530。複數之支撐件凹口的每一者係相配合地構成位在每一基板支撐件530之一內表面上，面向該輔助底座520之中心。該等基板40之該等周邊側係***並由該等凹口支撐，因此藉由該基板運送機器人7輸入並運送通過該基板載入段1的複數之基板40係以垂直堆疊的方式裝載及儲存在該晶舟500中。
該基板儲存器500可移開地與該歧管450之該下端部表面耦合，同時向上及向下地移動，以及該歧管450之該上端部表面係耦合至該基板處理段100與該供氣段200之該等下端部表面。一供氣連接管253，其係自該供氣管251延伸延續該供氣段200之該供氣流徑250，係***並與該歧管450之一供氣連通孔451連通。一排氣連接管353，其係自該排氣管351延伸延續該排氣段300之該排氣流徑350，係***並與該歧管450之一排氣連通孔455連通。此外，當該基板儲存器500係向上移動因此該基板儲存器500之該主要底座510的該頂部表面係耦合至該歧管450之該下端部表面時，將該等基板40裝載進入該基板處理段100之該內部空間110並且該基板處理段100可密封地密閉。為了穩定的密閉作業，一密閉構件(未顯示)可***於該歧管450與該基板儲存器500之該主要底座510之間。
參考圖8及9，該基板處理段100係配置在該外殼400內與該外殼400同中心，並且該外殼400經安裝以封閉相互整合的該基板處理段100、該供氣段200及該排氣段300。
該供氣流徑250可容納在該供氣段200之該內部空間210中。參考圖9及10之(a)，該供氣流徑250包含複數之沿著該供氣段200之該縱向構成的供氣管251，以及在該等供氣管251之一側邊上構成的複數之噴射孔252面向該基板處理段100。每一供氣管251係構成具有複數之噴射孔252。再者，由該供氣管251連通的該供氣連接管253係經***並與該歧管450中構成的該供氣連通管451連通。
該排氣流徑350可容納在該排氣段300之該內部空間310中。參考圖9及10之(b)，該排氣流徑350包含一沿著該排氣段300之該縱向構成的排氣管351，以及在該排氣管351之一側邊上構成的複數之排放孔352面向該基板處理段100。該排氣管351係構成具有複數之排放孔352。再者，由該排氣管351連通的該排氣連接管353係經***並與該歧管450中構成的該排氣連通管455連通。
優選的是該等噴射孔252及該等排放孔352係個別地定位在藉由該等基板支撐件530支撐的每二相鄰的基板40之間的空間中，因此當該基板儲存器500係耦合至該歧管450以及複數之基板40係容納在該基板處理段100中時，可均勻地供給基板處理氣體至該等基板40並可輕易地汲取並排放至外側。
由於所構成的該供氣段200及該排氣段300係由該基板處理段100之該外周圍表面突出，所以該等基板40與該供氣路徑250之間的該段距離d2可等於或是大於該等基板40與該基板處理段100之該內周圍表面之間的該段距離 d1。也就是說，與圖3中圖示的該先前技術不同，該先前技術中該供氣段20或該排氣段30係配置在其中執行一基板處理製程的該處理管10之該內部空間11中，因此介於該等基板40與該處理管10之該內周圍表面之間的該段距離d1’係大於該等基板40與該供氣段20之間的該段距離d2’(亦即，d1’>d2’)，本發明將該供氣段200或該排氣段300配置在該基板處理段100外側以滿足d1≦d2的一情況，因此該基板處理段100之該內部空間110的該尺寸可縮減至最小，使能夠容納該基板儲存器500(或基板40)。因此，由於其中執行該基板處理製程的該基板處理段100之該內部空間110的該尺寸縮減，所以本發明有利的是可減少基板處理氣體的使用以及基板處理製程的成本，亦可縮減供給及排放該基板處理氣體所需的時間，從而增加基板處理製程的生產力。
圖11係為圖示本發明之一具體實施例的一批量式基板處理設備9之一透視圖，其中一強化肋材120、130係在其之一頂部表面上耦合。
與該傳統批量式基板處理設備8之該處理管10係為一鐘形狀不同，本發明之該批量式基板處理設備9的該基板處理段100係為圓筒柱狀並可具有一平坦的頂部表面。由於該基板處理段100之該頂部表面係經組配為平坦的，俾以排除其中無法容納該等基板40的該鐘狀室11之該上空間12(見圖1及3)，本發明係為有利的是該基板處理段100之該內部空間110的該尺寸可進一步地減小。然而，為了處理因與該傳統式鐘狀室11相較處於均勻分布的內壓力之困難性 而發生的一可靠性問題，本發明之該批量式基板處理設備9係經組配以致複數之強化肋材120、130係經耦合位在該基板處理段100之該頂部表面上。
儘管該等強化肋材120、130之材料可與該基板處理段100之材料相同。然而，未由之限制，可利用不同的材料只要該基板處理段100之該頂部表面可被支撐即可。
該等強化肋材120、130可經組配以致複數之強化肋材121、122係如圖11之(a)所示般配置成相互交叉並耦合在該基板處理段100之該頂部表面上，以及複數之強化肋材131、132係如圖11之(b)所示般配置成相互平行分布並耦合在該基板處理段100之該頂部表面上。該等強化肋材120、130可使用焊接方法或相似方法耦合至該基板處理段100之該頂部表面。
圖12係為圖示本發明之一具體實施例的一批量式基板處理設備9之一透視圖，其中加熱器150、160係安裝在其之一外表面上。
參考圖12，用於加熱該等基板40的該等加熱器150、160可安裝在該基板處理段100之該頂部表面及該外周圍表面上，如於圖8中所示般將該加熱器430安裝在該外殼400之該內表面上，或未將該加熱器430安裝在該外殼400之該內表面上。儘管未圖示，如所需地，加熱器亦可安裝在該供氣段200及該排氣段300之該頂部表面與該外周圍表面上。
該等加熱器150、160可構成為平板的形狀，有效 地將熱量轉移至該基板處理段100之該內部空間110，或可由石墨及碳化合物所選定的任一者構成。可交替地，該等加熱器150、160可由碳化矽及鉬所選定的任一者構成，或由Kanthal構成。
圖13係為圖示本發明之一具體實施例的該叢集型批量式基板處理系統之一側橫截面視圖，其中批量式基板處理設備9係雙重堆疊。除了批量式基板處理設備9a’、9b’係雙重堆疊在該等批量式基板處理設備9a、9b之該頂部上之外，於圖13中所示之該叢集型批量式基板處理系統之該構態係與圖4及5中所示之該叢集型批量式基板處理系統之該構態相同。因此，將省略對其之說明。
該等批量式基板處理設備9a、9a’、9b、9b’之高度並未與該傳統式基板處理設備8之該高度有顯著的不同，甚至當構成一雙重堆疊結構時，因為該室空間11係經縮減小於傳統式基板處理設備8之室的一半。因此，具有相同構態的該等批量式基板處理設備9a、9a’、9b、9b’可為垂直式雙重堆疊，進一步地增加生產力。
如以上所述，本發明之該叢集型批量式基板處理系統係經組配以致複數之批量式基板處理設備9a係環繞著該相對於該轉動軸轉動的基板運送機器人7徑向地配置，從而讓基板處理之生產力與基板運送的效率最大化。再者，可減少使用該基板處理氣體以節省該製程所花費之成本並可減少用於供給與排放該基板處理氣體所需之時間，增加該製程效率。
此外，該基板處理之生產力及該製程效率可藉由提供該冷卻段CS而進一步地增加，於該冷卻段中大量的待處理基板40可順利地經冷卻。
再者，以上提及的該基板處理之生產力及該製程效率可藉由自於其中執行基板處理製程的該基板處理段100配置該供氣段200與該排氣段300而進一步地增加，該等段中容納該供氣流徑250及該排氣流徑350，以及藉由將該基板處理段100之該頂部構成為平坦的，因此該基板處理段100之該內部空間110的尺寸可減至最小。
此外，藉由將該批量式基板處理設備9之該內部空間110的尺寸減至最小，變得易於控制用於執行原子層沉積的該源氣體及淨化氣體，並因而能夠增加產品之產量及品質。
此外，該作業效率係為良好的，因為該基板運送機器人7運送該等基板40至該複數之批量式基板處理設備9。再者，甚至當發生故障時，該整個系統之作業可不中斷，並且可輕易地執行每一批量式基板處理設備9之修理與保養。
儘管本發明已圖示並於以上相關於優選的具體實施例說明，但本發明並未限制在上述說明的該等具體實施例，並且熟知本發明所從屬的技藝之人士可作不同的改變與修改而未背離本發明之精神與範疇。應注意的是該等修改及改變將涵蓋於該等附加的申請專利範圍中所界定的本發明之範疇。
1‧‧‧基板載入段
2‧‧‧裝載口
3‧‧‧FOUP儲存器
3a‧‧‧FOUP儲存架
4,4’,4”‧‧‧前開式晶圓盒
5‧‧‧FOUP運送機器人
5a‧‧‧FOUP運送機器人軌道
6,6’‧‧‧FIMS門
7‧‧‧基板運送機器人
7a‧‧‧運送叉件
7b‧‧‧基板運送機器人軌道
9,9a,9b‧‧‧批量式基板處理設備
100‧‧‧基板處理段
200‧‧‧供氣段
300‧‧‧排氣段
500‧‧‧基板儲存器/晶舟
510‧‧‧主要底座
520‧‧‧輔助底座
530‧‧‧基板支撐件
CS‧‧‧冷卻段

Claims (20)

  1. 一種叢集型批量式基板處理系統，其包含：一基板經搭載進入其中的一基板載入段；一基板運送機器人，其相對於一轉動軸轉動並執行該基板之裝載/卸載作業；以及環繞著該基板運送機器人徑向地配置的複數之批量式基板處理設備。
  2. 如請求項1之叢集型批量式基板處理系統，其中配置二個批量式基板處理設備，並且該等批量式基板處理設備係與該基板運送機器人的一側邊互相接觸地配置。
  3. 如請求項1之叢集型批量式基板處理系統，其中該基板載入段包含：一裝載埠口；一FOUP儲存器，用於儲存通過該裝載埠口載入的一FOUP；一FOUP運送機器人，用於由該裝載埠口運送該FOUP至該FOUP儲存器，或是由該FOUP儲存器運送至一FIMS門；以及該FIMS門，用於提供一通道，該基板由之通過自該FOUP載出至該基板運送機器人。
  4. 如請求項3之叢集型批量式基板處理系統，其中該基板載入段進一步包含：一冷卻段，用於冷卻自該等批量式基板處理設備卸 載的該基板。
  5. 如請求項1之叢集型批量式基板處理系統，其中該基板運送機器人包括五具運送叉件，其能夠運送1至5片基板。
  6. 如請求項1之叢集型批量式基板處理系統，其中在該等批量式基板處理設備之該頂部上，批量式基板處理設備係雙重堆疊。
  7. 如請求項1之叢集型批量式基板處理系統，其中每一個批量式基板處理設備係能夠處理4至64片基板。
  8. 如請求項1之叢集型批量式基板處理系統，其中該批量式基板處理設備包含：一基板處理段，用於容納及處理於一基板儲存器中堆疊的複數之基板；以及在該基板處理段之一外周圍表面的一側邊上構成的一供氣段，其用於容納至少一供氣流徑，於該供氣流徑中一基板處理氣體流動，以及用於供給該基板處理氣體至該基板處理段；以及其中d1≦d2，d1係為介於該等基板與該基板處理段之一內周圍表面之間的一距離，以及d2係為介於該等基板與該供氣流徑之間的一距離。
  9. 如請求項8之叢集型批量式基板處理系統，其進一步包含：在該基板處理段之該外周圍表面的另一側邊上構成的一排氣段，用於容納至少一排氣流徑，於該排氣流 徑中該基板處理氣體流動，以及用於排放供給至該基板處理段的該基板處理氣體。
  10. 如請求項9之叢集型批量式基板處理系統，其中該基板處理段之該外周圍表面係整合地與該供氣段之一外周圍表面連接，以及其中該基板處理段之該外周圍表面係整合地與該排氣段之一外周圍表面連接。
  11. 如請求項9之叢集型批量式基板處理系統，其中該供氣流徑包含沿著該供氣段之一縱方向構成的複數之供氣管，以及在該等供氣管之一側邊上構成的複數之噴射孔，以面向該基板處理段。
  12. 如請求項11之叢集型批量式基板處理系統，其中該排氣流徑包含沿著該排氣段之一縱方向構成的一排氣管，以及在該排氣管之一側邊上構成的複數之排放孔，以面向該基板處理段。
  13. 如請求項8之叢集型批量式基板處理系統，其中該基板處理段係為一圓筒柱的形狀，以及該基板處理段之一頂部表面係為平坦的。
  14. 如請求項13之叢集型批量式基板處理系統，其中複數之強化肋件係耦合位在該基板處理段之該頂部表面上。
  15. 如請求項14之叢集型批量式基板處理系統，其中該等複數之強化肋件係配置成以相互交叉或是平行地分布，並耦合到該基板處理段之該頂部表面上。
  16. 如請求項8之叢集型批量式基板處理系統，其中加熱器 係安裝在該基板處理段之該外周圍表面及該頂部表面上。
  17. 如請求項16之叢集型批量式基板處理系統，其中該等加熱器係構成為一平板的形狀。
  18. 如請求項8之叢集型批量式基板處理系統，其中該基板處理段之一底部表面係為開啟的，一底部開啟的外殼係經安裝以封閉該基板處理段及該供氣段，以及該基板儲存器係經安裝以裝載複數之基板至該基板處理段，同時向上及向下地移動。
  19. 如請求項18之叢集型批量式基板處理系統，其中該基板儲存器係可移動地耦合至一歧管的一下端部表面，同時向上及向下地移動，以及該歧管的一上端部表面係與該基板處理段與該供氣段之下端部表面耦合，以及其中當該基板儲存器係耦合至該歧管的該下端部表面時，該等基板係裝載至該基板處理段。
  20. 如請求項12之叢集型批量式基板處理系統，其中當所堆疊的複數之基板中的該基板儲存器係容納在該基板處理段時，該等噴射孔及該等排放孔係各別地定位在藉由該基板儲存器支撐的每二個相鄰基板之間的空間中。
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