TW514956B - Processing unit and processing method for substrate - Google Patents

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Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 514956 A7 B7 五、發明說明（1 ) 本發明之背景 本發明之技術領域 本發明係關於基材處理單元及基材處理方法。 習知技術之說明 製造半導體裝置用的處理包含的步驟有將作為基材的 半導體進行諸如氧化、擴散、CVD (化學氣相沈積）等 處理。垂直熱處理單元通常用於進行各種處理。傳統的垂 直熱處理單元包含：一載體傳輸區，其中操作員或自動傳 輸機構將握持並傳輸裝載半導體晶圓的載體；以及一負載 區，其中在載體中的半導體晶圓將被傳輸至晶舟以進行熱 處理’其接著被裝載至或卸載自熱處理爐。 在該垂直熱處理單元中，其最好設置一分隔（分壁） 於曝置在大氣中的載體傳輸區與負載區之間。該分隔可保 持負載區的潔淨並避免自然氧化層形成在半導體晶圓上。 該負載區亦最好以諸如氮氣等鈍氣填充。密閉式載體亦最 好使用於垂直熱處理單元中，以避免半導體晶圓為微检所 污染’其中半導體晶圓的入口可以外蓋密閉。 具有開口之載體放置部份係置於載體傳輸區與負載區 間的分隔。該開口係用於與載體傳輸區側的載體接觸。設 置門在負載區側的開口，以開啟及密閉其。在處理半導體 晶圓時，校準載體外蓋以接觸載體放置部份，並開啟門及 外蓋，而與負載區的載體内部接觸。接著由載體的内部將 半導體晶圓穿經該開口傳輸至負載區中的晶舟。接著將該 晶舟負載於熱處理爐中，而在半導體晶圓上進行前述的處 -------------------Γ-ίι 訂---^------線. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
A7 B7 五、發明說明（2 ) 理〇 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 此外三二個晶舟係被使用如下。一晶舟係被置於外蓋 上該外蓋可被垂直上升而開啟或密閉熱處理爐的開口。 當爐體的開口以外蓋密閉且晶舟中的半導體晶圓進行熱處 理時，其他的半導體晶圓將傳輸至其他晶舟。此舉可改良 垂直熱處理單元的產能。 抑用於具有諸如3G〇mm直徑的大半導體晶圓的垂直熱處 理早π需要具有大容量及大開口的熱處理爐。因此，在熱 處理後，當爐體開口被開啟時，爐體中的熱將由爐體開口 外漏至負載區，爐體中的晶舟將被傳遞出，次個晶舟將被 傳輸至爐體並以外蓋密閉爐趙開口。此舉將使負載區的溫 度上升，並影響負載區的構件。此外，其將耗費過多的能 源，因為熱處理爐内部必須維持在預定溫度以上。 該垂直熱處理單元的寬度、深度及高度將隨諸如 300mm之半導體晶圓的直徑增加而增加。地板空間及天花 板高度亦被增加，以安置垂直熱處理單元。此舉將導致製 造及維護垂直熱處理單元的成本增加。因此，盡量縮小垂 直熱處理單元係為所需。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 為改良以垂直熱處理單元處理半導體晶圓的能力，則 晶舟放置位置排列在用於放置半導體晶圓被傳輸至其之一 晶舟的負載區，且其他晶舟仍進行熱處理；傳輸構件置於 負載區中，以在晶舟放置位置上的晶舟與載體玫置位置的 載體間傳輸半導體晶圓；以及該晶舟傳輸構件置於負載區 中，以在晶舟放置部份與外蓋間傳輸晶舟，係為所欲。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 514956 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（ 晶舟路徑與傳輸構件所佔空間重疊可有效地減小垂直熱處 理單TG ^然而，在該狀況中，晶舟與傳輸構件彼此干擾係 非所欲。 此外，熱處理前的晶舟可能會在熱處理後位於其他晶 舟下方，雖然該二個晶舟係個别於晶舟放置位置與外蓋間 傳輸。在該狀況中，熱處理前之晶舟中的半導體晶圓可能 會在熱處理後被其他晶舟的微粒或氣體所污染。 ’ 本發明之概要 因此，本發明之目的係為提供一垂直熱處理單元，其 可在外蓋由開口卸下以及熱處理後的晶舟輸出時，減少由 爐體開啟所產生之熱漏的影響。 本發明之另-個目的係為改良處理基材的能力，其係 藉由使晶舟路徑與基材之傳輸構件所佔空間重疊，並在晶 舟傳輸時橫向地由晶舟路徑撤退出傳輸機構，以避免晶舟 與傳輸機構間的干擾。 Μ 本發明的另一個目的係為達成單元最小化，其係藉由 沿著載體放置位置的垂直中心線安置凹槽對齊構件，並藉 由減少其寬度與深度而無增加其高度。 9 本發明之另一個目的係為提供一種晶舟傳輪法，其中 在晶舟傳輸時，基材的污染將為所限。 為達成上述目的，本發明的特徵在於基材用的處理單 元包含··具有—底部及設置於底部之開口的_垂直熱處理 -第-外蓋，*中在垂直複層板中之為晶舟所握持的 基材可被置於其上，其可開啟及密閉垂直熱處理爐的開口 Μ氏張尺度適財國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公爱— ------m---r---· 11 I Ί I I -N ^ i I I I--- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
514956 五、發明說明（4 ) ㈣置於其上；一晶舟放置部份，晶舟及其他晶舟 可至於其上，_晶舟傳輸構件，用於交替傳輸晶舟放置部 份與第一外蓋間的二個晶舟；以及—第二外蓋，用於在第 -外盍開啟開π但無晶舟穿經該開口時，密閉該垂直熱處 理爐的開口。 根據本特徵，該處理單元可在第一外蓋由開口卸下且 晶舟被輸㈣’有效地減少開口所造成之不良影響；亦可 藉由避免熱處理爐内部溫度的下降，而減少耗f能源。 該第二蓋最好為可相對於垂直熱處理爐的開口的外表 面垂直及水平地移動的開關，以開啟並密閉該開口。 該處理單元最好更包含有：一載體放置部份，容納基 材的載體可被置於其上；以及—傳輸構件，用於在置於載 體放置部份上的載體與置於晶舟放置部份上的晶舟間的基 材傳輸。在該狀況中，該傳輸構件最好能伸縮，其方式為 在晶舟以晶舟傳輸構件傳輸時，該傳輸構件不會干擾晶舟 。在該狀況中’處理單元可被適當地縮小。 凹槽對齊構件最好沿著載體放置部份的垂直中心線安 置，以對齊設置在基材上的凹槽。在該狀況中，處理單元 的寬度、深度及高度可被有效地縮減，故傳輸基材的時間 可同時被減少。 該晶舟傳輸構件最好包含：一第一臂，其具有一旋轉 轴及一末端且其可垂直上升並環繞旋轉軸水平旋轉；以及 一第二臂，其末端被支撐而使第二臂可環繞末端水平旋轉 且其可垂直握持晶舟並以晶舟中心穿過第一臂旋轉軸的方 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） - ί ----Ί--I-------^ i^wi (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 —------- B7__ 五、發明說明（5 ) 式傳輸該晶舟；而藉由同步旋轉該第-臂與第二臂，則該 2舟傳輸構件可相對於第一臂的旋轉軸而以徑向傳輸該： 舟。在該狀況中’傳輸晶舟的空間可被減小，故處理單元 的寬度與深度可同時被減少。 料輸構件最好垂直地移動至晶舟傳輸構件上方。 -換氣單元最好相鄰晶舟放置部份㈣，以製做清淨 氣流。在該狀況中，該晶舟放置部份最好具有-第一放置 ^份以及-安置於第_放置部份與第—外蓋間的第二放置 部份；且該晶舟傳輸構件最好可傳輸晶舟，由第-放置部 份至第二放置部份，由第二放置部份至第一外蓋，及由第 -外蓋至第-放置部份，以該方式，晶舟將順著換氣單元 所製的清淨氣流而穿經第二放置部份下方。 此外，本發明的特徵在於使用基材處理單元之基材處 理法包含：具有一底部及設置於底部之開口的一垂直熱處 理爐；-第-外蓋，其中在垂直複層板中之為晶舟所握持 的基材可被置於其上，其可開啟及密閉垂直熱處理爐的開 口，而晶舟係置於其上；一晶舟放置部份，其具有一第一 放置部份以及一安置於第一放置部份與第一外蓋間的第二 放置部份；一第二外蓋，用於在第一外蓋開啟開口但無晶 舟穿經該開口時，密閉該垂直熱處理爐的開口； 一載體放 置部份，容納基材的載體可置於其上；一傳輸構件，用於 在置於載體放置部份上的載體與置於晶舟放置部份上的晶 舟間傳輸基材；一換氣單元，其相鄰晶舟放置部份排列， 以製做清淨氣流；以及一晶舟傳輸構件，其可傳輸晶舟， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) --線_ A7
五、發明說明（6 ) 由第一放置部份至第二放置部份，由第二放置部份至第一 外蓋及由第一外蓋至第一放置部份，以該方式，晶舟將 順著換氣單it所製的清淨氣流而穿經第二放置部份下方， 該方法包含的步驟有：以晶舟傳輸構件將一第一晶舟由第 一部份傳輸至第二部份，以晶舟傳輸構件將一第二晶舟由 第-外蓋傳輸至第-部份，以該方式，該第二晶舟將順著 換氣單元所製的清淨氣流而穿過第二放置部份下方，以及 以晶舟傳輸構件將第一晶舟由第二部份傳輸至第一外蓋。 根據本特徵，晶舟傳輸時，可避免熱處理前之晶舟中 的基材污染，因為晶舟在熱處理後並不會穿經其他晶舟下 方。 圖式之簡要說明 第1圖為本發明之垂直熱處理單元的實施例的示意透 視圖； 第2圖為第1圖之垂直熱處理單元的示意平面圖； 第3圖為第1圖之垂直熱處理單元的示意垂直橫截面圖 第4圖為載體放置部份與凹槽對齊構件的示意前視圖 第5圖為第1圖之晶舟傳輸構件的示意透視圖； 第6圖為表示傳輸晶舟之方法的示意平面圖； 第7圖為本發明之垂直熱處理單元的另一個實施例的 示意透視圖； 第8圖為第7圖之垂直熱處理單元的示意平面圖· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） • — I ϋ I I I «I ϋ n fi I I I (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 訂---r.------線_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 9 A7 五、 B7 發明說明（7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 請為第7圖之傳輪構件的示意側視圖； 第_為表示傳輪構件操作的_圖。 較佳實施例之說明 本發明之實施例將參考第1至10圖而被更詳細地說明 0 第1圖為本發明之香吉 、 s直熱處理單元的實施例的示意透 '見圖帛2圖為第1圖之垂直熱處理單元的示意平面圖。第 圖為第1圖之垂直熱處理單元的示意垂直橫截面圖。第斗 圖為載體放置邠伤與凹槽對齊構件的示意前視圖。第5圖 為第1圖之曰曰舟傳輸構件的示意透視圖。第6圖為表示傳輸 晶舟之方法的示意平面圖。 在這些圖式中’數字1代表置於潔淨室中之垂直熱處 理單7G的外罩。外罩丨内部係以隔板5分割成一载體傳輸區 Sa，載體2係被輸出入於其中且載體2係被保存於其中；以 及以及一負載區Sb，其中載體2中的半導體晶圓貿（被加 工的基材）係被傳輸至負載於或卸載於垂直式熱處理爐4 的晶舟3。 如第1及2圖所示，入口6係設置於外罩i的前面，而以 作業員或自動傳輸機械導入或送出載體2。如第2及3圖所 示，入口 6設有門7，其可垂直地移動以開啟及密閉入口 6 。座8係設於載體傳輸區Sa的入口 6附近，用於放置載體2 於其上。如第1及3圖所示，一感測構件9係設於座8的附近 ，用於開啟載體2的外蓋（未示於圖中）並偵測半導體晶 圓W的位置及數目。如第1至3圖所示，儲存部份1〇係形成 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 10 ------.---^------------r ·訂---Γ-------線-^· (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 514956 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（8 ) 於座8上，並接近隔間5的上半部，用於儲存複數個載體2 〇 如第3圖所示，諸如二個等複數個載體放置部份（傳 輸座）11係設置於隔間5侧面的垂直間隔位置，用於放置 傳輸半導體晶圓的載體2於其土。因此，其可改良處理單 元的產能，因為，當半導體晶圓貿被傳輸至另一個位於其 他載體放置部份的載體2時，一載體2可於一載體放置部份 被交換載體傳輸構件12係被安置於載體傳輸區Sa，以 傳輸載體2進出座8、儲存部份1〇及載體放置部份u。 如第2圖所示，該載體傳輸構件包含：一載體傳輸構 件12，其可以設置於載體傳輸區以側面的上升構件12a而 被垂直地移動；以及一傳輸臂12c，其係設置於用於支撐 載體2底部之上升臂12b上，以水平地傳輸載體2。 該載體被稱為密閉式，其可容納諸如13或25個之複數 個半導體晶圓W且其可以外蓋（未示於圖中）密閉。該載 體2包含用於容納並握持半導體晶圓w的可移動式塑膠容 器，該晶圓係以多層水平放置並以前述的間隔垂直地被分 隔。半導體晶圓W的半徑係為諸如30〇 mm。外蓋（未示 於圖中）係可移動地附著於載體2前的晶圓入口，該外蓋 可密閉晶圓入口。 因為穿經渡網（未示於圖中）的潔淨空氣被供給至載 體傳輸區Sa，故載體傳輸區Sa將充滿潔淨空氣。另一方面 ，因為潔淨的空氣亦被供給至負載區Sb，故該負載區Sb 係充滿潔淨空氣，或諸如氮氣等鈍氣係被供給至負載區S2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 11 ------·---.-------1 丨Ί ·訂---r_------線*· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 514956 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（9 ) ，故該負載區Sb係充滿鈍氣。如第i圖所示，隔板5具有 二個上下開口 13，在載體傳輸區sa側的載體2係與其接觸 。開口 13與載體放置部份11接觸。各開口 13設有外蓋14， 用於開啟及密閉開口 13。開口 13係以開口13的尺寸與載體 2的晶圓入口尺寸完全相同的方式形成，故半導體晶圓w 可穿經開口 13與晶圓入口進出載體2。 各門14叹有外蓋開啟·密閉構件（未示於圖中），用於 開啟及密閉载體2的外蓋。各門14亦與門開啟·密閉構件（ 未不於圖中）連接，以開啟及密閉在負載區讥侧的門Μ 。使用該門開啟-密閉構件，而將門14及外蓋移向負載區讥 侧，並更將其移i或移了，而使其不會干擾半導體晶圓w 的傳輸。如第3圖所示，凹槽對齊構件15係安置於載體放 置部份11下，並沿著載體放置部份i i的垂直中心線，以對 齊没置於半導體晶圓w邊緣的凹槽（切除部份），亦即對 齊半導體晶圓W的結晶方向。該凹槽對齊構件15具有一開 口於負載區Sa側。使用該凹槽對齊構件15，而對齊由載體 放置部份11上的載體2以傳輸構件22所傳輸來的半導體晶 圓W 〇 該凹槽對齊構件15具有二個垂直隔離的設備，各設備 可對齊於二個半導體晶圓W的二個凹槽。因此，該處理單 兀的產能可被改良，目為一設備可將經對齊的+導體晶圓 W傳回晶舟3，而另一個設備則可對齊其他半導體晶圓w 。該設備可詩同時對齊諸如3或5個半導體㈣w。以凹 槽對齊構件15所對齊的半導體晶圓W的中心線係與置於載 ------->---i----------τ 訂---S--1---線 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁)
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 514956 A7 _ B7 五、發明說明（10) 體放置部份11上之載體2中的半導體晶圓w的中心線吻合 。因此，該處理單元的寬度、深度及高度可被有效地減少 ，故傳輸半導體晶圓的時間可被充分地減少。 熱處理爐4係置於負載區讥中的遠端及上端。熱處理 爐4具有爐口 4a於其底部。一外蓋17係置於爐體4下方。以 上升構件（未示於圖中）垂直地移動外蓋17，以將晶舟3 負載及卸出爐體4，並開啟及密閉爐口 4a。晶舟3係置於外 蓋17上，其可握持垂直等間隔之諸如1〇〇或15〇個複數半導 體晶圓W。晶舟3係以水晶或相似材料製成。熱處理爐4在 爐口 4a設有用於密閉爐口 4a的開關18，而在熱處理後，外 蓋Π係被卸下且晶舟3係被卸載。水平地旋轉開關丨8，以 開啟及密閉爐口 4a。設置開關驅動構件18a，而使開關18 旋轉。 如第2圖所示，一晶舟放置部份（晶座）19係鄰接負 載區Sb的側區，用於將半導體晶圓w輸出入晶舟時，將晶 舟3放置於其上。晶舟放置部份19具有一第一放置部份19& 以及一位於該第一放置部份l9a與第一外蓋17間的第二放 置部份19b。一換氣單元20係鄰接於晶舟放置部份19，用 於穿經濾網而淨化負載區別中的循環氣體（淨化空氣或 鈍氣）而由此製作潔淨的氣流。 一晶舟傳輸構件21係安置於載體放置部份η與負載區 Sb底部的熱處理爐4間，用於在晶舟放置部份19與外蓋17 間傳輸晶舟3。特別地是，該晶舟傳輸構件21係被安置以 將晶舟3傳輸於第一放置部份19a或第二放置部份19b及下 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 13 ----------*----------Τ1Τ·"Ί------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（11 ) 外蓋17間，以及第一放置部份19a與第二放置部份19b間。 一傳輸構件22係安置於晶舟傳輸構件21上，用於將半 導體晶圓W在位於載體放置部份11上的載體2與位於晶舟 放置部份19上的晶舟3之間傳輸，特別是位於載體放置部 份11上的載體2與凹槽對齊構件15間，凹槽對齊構件15與 位於晶舟放置部份19之第一放置部份19a上的晶舟3間，以 及位於第一放置部份19a上之熱處理後的晶舟3與位於載體 放置部份11上的空載體2間。 如第2圖所示，該晶舟傳輸構件21具有可垂直支撐一 晶舟3並水平移動（膨脹伸縮）的晶舟傳輸構件以。特別 地是，如第5圖所示，該晶舟傳輸構件21具有一第一臂2U ，其具有一旋轉軸及一末端且其可被上升環繞旋轉軸水平 地旋轉。該晶舟傳輸構件21亦具有一c形支撐臂2ib，其 係支撐於第一臂21b末端，藉此支撐臂21b可環繞末端水平 地旋轉。該C形支撐臂21b將形成一開口部份21C，其中心 被设计為穿經第一臂2ia的旋轉軸且其垂直地握持晶舟3。 亦即晶舟的中心可穿過第一臂21&的旋轉軸。因此，藉由 同步旋轉第一臂21a及支撐臂21b，晶舟3可相對於第一臂 21a的旋轉軸於徑向（水平線性方向）被傳輸。因此，用 於傳輸晶舟3的區域可盡可能地被縮小，故處理單元的寬 度及深度可被減少。 晶舟傳輸構件21可以第5圖之箭號所示的方向移動。 晶舟傳輸構件21可以第6圖之箭號所示的方向傳輸晶舟）。 特別地疋在熱處理則，該晶舟傳輸構件21將待置於第一 -------τ 訂---\------線· (請先閱讀背面之注咅心事項再填寫本頁)
514956 A7 B7 五、發明説明（l2 放置部份19a上的晶舟3傳輸至第二放置部份19b (①）。在 熱處理後，該晶舟傳輸構件21將其他晶舟3由第一外蓋！ 7 ------------------------裝—— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 傳輸至第一放置部份丨9a (②）。其次，在熱處理前，該晶 舟傳輸構件2 1將置於第二放置部份丨9b上的晶舟3傳輸至外 盍17上（③）。如第6圖所示，在熱處理後，晶舟3可順著換 *氣單元20所製的潔淨氣流而穿經第二放置部份19b下方。因 此’熱處理前的晶舟3在熱處理後不會穿經其他晶舟3下。 因此，當晶舟3被傳輸時，熱處理前之在晶舟3中的半導體 晶圓W將不會為來自熱處理後之晶舟3的微粒或氣體所污 染。
•訂I :線， 如第2圖所示，一傳輸構件22具有一底座22，其可環繞 旋轉軸平水旋轉；以及一設置於底座22a上的支撐臂22b , 其可前後移動且其具有諸如2或5個用於支撐半導體晶圓的 複數個插狀薄板。該傳輸構件22可以旋轉臂7構件而由如第 2圖之虛線所示的作業位置a橫向伸縮至該圖之實線所示 的排出位置B。旋轉臂23的基部係連接至設於負載區讥另 一邊的上升構件（未示於圖中）。因此，該傳輸構件22可垂 直地移動。當傳輸構件22下降至最低的位置時，基座22a 的下突出22c可容納於在下方靜置狀態之晶舟傳輸構件2i 的支撐臂21b的開口部份21c中。因此，可避免傳輸構件22 與晶舟傳輸構件2 1間的干擾，且傳輸構件22的上升行程可 被限定於較小的區域中。 其次，所述之垂直熱處理單元的作業係說明 曰 I 曰曰 舟的傳輸法亦一併被說明。當載體2穿經入口 6而被至於基
A7 _______B7 五、發明説明（丨3 ) 座8上時，感測機構9將偵測载體2的放置狀態。其次，開啟 載體2的外蓋，且感測構件9將偵測載體2中之半導體晶圓〜 的位置及數目。其次，再次關閉載體2的外蓋，並以載體傳 輸構件12將載體2傳輸至靜置位置1〇。 其-人’儲存在靜置位置丨〇的載體2係在適當時間以載體 ‘傳輸構件12而被傳輪至載體放置部份11±。在載體放置部 份11上之載體2的外蓋以及隔間5的開口 13的門14被開啟 後，傳輸構件22將由載體2取出晶圓冒。其次，傳輸構件22 將藉由凹槽對齊構件丨5將其連續傳輸至置於晶舟放置部份 19之第一放置部份19a上的空白晶舟3。當半導體晶圓w被 傳輸時，晶舟傳輸構件21被降低，而由傳輸構件22排出， 故可避免晶舟傳輸構件21與傳輸構件22間的干擾。當凹槽 對齊構件15被安置於載體放置部份n的中心線16上時，垂 直熱處理單元的寬度可被縮減，故可減小該處理單元。此 外’因為傳輸半導體晶圓的時間可被縮減，所以處理單元 的產能可被充分地改良。 在完成半導體晶圓W的傳輸後，傳輸構件22係以旋轉 臂23構件橫向地由作業位置a伸縮至外罩1的其他區中的 排出位置B。 完成熱處理後’降低外蓋17，而晶舟3係於熱處理後 由爐體4傳輸至負載區Sb。外蓋17同晶舟3卸下後，標門1 8 將立即密閉爐體的開口 4a。因此，僅有微量的熱由爐體4 的開口 4a漏至負載區Sb，故熱對於負載區处中的設備少 有影響。如第6圖所示，在熱處理後而將晶舟3由爐體4傳 本紙張尺度適用中國國家標準（Q^) A4規格（2】0X297公釐） -16 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 奉 、T- 五、發明説明（Η ) f後’該晶舟傳輸構件21將於熱處理前，將另-個待置於 第a放置礼19a上的晶舟3傳輸至第二放置部份⑽（①）。 -人在熱處理後之晶舟傳輸構件21將晶舟3由第一外罢Η 傳輸至第一放置部份(②)。其次’在熱處理前之晶舟：輸 構件21將放置於第二放置部份㈣上的晶舟3傳輸至外蓋P ‘上=)°亦即晶舟傳輸構件21傳輸該晶舟的方式為，熱處 理刖的晶舟3從未穿過熱處理後的其他晶舟3下方。因此， 當晶舟3被傳輸時，熱處理前之晶舟3中的半導體晶圓冒可 被避免為熱處理後之晶舟3的微粒或氣體所污染。在熱處理 後的晶舟由爐體被傳輸出的當時，熱處理前的晶舟3距離熱 處理後的其他晶舟3相當的遠。因此，熱處理後的晶舟靖 於熱處理前的其他晶舟3影響有限。 被傳輸之晶舟3與傳輸構件22可有效地被避免彼此干 擾，因為後者並非向上升起而係由晶舟傳輸構件21橫向地 伸縮。水平地旋轉而開啟及密閉的槽門〗8以及傳輸構件 亦可避免彼此干擾，因為後者並非向上升起而係橫向移動。 在熱處理箣的晶舟3被傳輸至外蓋17上後，晶舟3及外蓋17 將穿經擒門1 8被開啟之開口 4a而被導入爐體4。下一個熱 處理係於晶舟3中的半導體晶圓w上進行。另一方面，在 熱處理後的晶舟3被傳輸至第一放置部份19a上後，晶舟3 中之經處理的半導體晶圓W將以傳輸構件22而由晶舟3被 回傳至載體放置部份Π上的空載體2。其次，重複上述的 循環。 本發明的另一個實施例現將參考第7至丨〇圖而被更詳 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）
:攀…· (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 、可丨 :線， 514956 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（b) 細地說明。第7圖係為本發明之垂直熱處理單元的另一個 實施例的示意透視圖。為便於說明，該處理單元的外部及 内壁並未示於第7圖中。一晶舟傳輸構件1〇5包含有··_第 一旋轉臂151，用於將晶舟142由第一放置位置傳輸至晶舟 升降機141上；一第二旋轉臂M2，用於將晶舟142由晶舟 升降機141傳輸至第二放置位置上；以及一晶舟移動構件 153，用於將晶舟142由第二放置位置傳輸至第一放置位置 上。 該晶舟移動構件153包含有：晶舟142放置於其上的一 晶舟座154 ; —導執155，用於導引第一放置部份與第二玫 置部份間的晶舟座154 ;以及驅動構件（未示於圖中），用 於驅動晶舟座154。 第一旋轉臂151與第二旋轉臂152的各基部係旋轉地固 著於各旋轉中心軸156或157。如第9圖所示，一闊環部份147 係汉於晶舟142的底部。一環形凸出物147a係設於闊環部 份147的下表面，用於將熱柱i4la固定於晶舟升降機141上 。第一旋轉臂151與第二旋轉臂152的各自由端具有用於避 免環狀凸出物147a干擾的一切除的部份，且被用於支標闊 環部份147的下表面。 如第9圖所示，第一旋轉臂151與第二旋轉臂ι52各具 有一重疊構件，其係由至少二個用以橫向加速置於臂151 或152上之晶舟142的闊環部份147的重疊組件158所組成。 特別地是，該重疊組件158係以密閉開口構件（未示於圖 中）而加速並釋放晶舟142的闊環部份147。利用諸如彈黃 本紙張瓦度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 18 -----------a-------^---1 訂---------線 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 514956 A7 ---------- B7 五、發明說明（16) 或彈性橡膠（未示於圖中）等彈性組件的彈性力，重疊組 件158亦可加速並釋放闊環部份147。因此，在旋轉臂151 或152旋轉時’晶舟142可避免掉落。第9圖中的數字159表 不諸如馬達等驅動構件，其可驅動第一旋轉臂151或第二 旋轉臂152旋轉。 、 在第8圖中，一假設的X軸係相對於傳輸基座102而於 水平方向延伸，而穿過置於晶舟升降機141上之晶舟142的 中心軸A。一假設的Y轴係於垂直X軸的水平方向上延伸 。第一旋轉臂151與第二旋轉臂152的旋轉軸156，157係被 安置於對稱於中心軸八的¥軸上。特別地是，如第8圖所示 ’旋轉軸156，157各被置於負載區1〇4的左右區域。 晶座154的第一放置部份？1及第二放置部份？2係對稱 於X軸而被安置，如第8圖的雙點連線所示。用於製作潔 淨氣流的一過濾單元係被安置於鄰接形成負載區1〇4之第 一放置部份P1的橫壁145。以過濾單元146所製作的潔淨 氣流將穿經負載區104中的第一放置部份ρι而流向第二放 置部份P2。接近形成負載區1〇4之第二放置部份打的橫壁 係用於吸附潔淨氣體。旋轉臂151係置於過濾單元146下方 〇 由於負載區104中之潔淨氣流的緣故，第一放置部份 P1最好被用以將晶舟裝載於爐體14〇中，而第二放置部份 P2最好被用以將晶舟自爐體140卸載。特別地是，半導體 晶圓w係被輸入第一放置部份？1的空晶舟142。其次，晶 舟142被傳輸至晶舟升降機141上，且其係被傳入熱處理 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱） 19 ------------------^----^訂---；------線-^1 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費舍作社印製 514956 A7 B7 五、發明說明（17) 140 (裝載）。熱處理後的晶舟142係由晶舟升降機141傳輸 至第二放置部份P2上。經處理的半導體晶圓W係由第二放 置部份P2的晶舟142取出（卸載）。因此，熱處理前的半 導體晶圓W總是曝置於潔淨氣流，而避免為微粒所污染， 故該半導體晶圓W可於表面維持潔淨的狀態下被裝載於熱 處理爐140中。另一方面，熱處理後的晶圓w係於潔淨氣 9 流下方自熱處理爐140卸載。因此，熱處理後的晶圓W可 能為微粒所污染。然而，熱處理後的晶圓W係接著被傳輸 至清洗步驟以及下一個處理步驟，故若微粒黏著於其表面 ，則微粒會在清洗步驟中被移除。 上述的熱處理單元操作如下。首先，一晶圓匣120由 作業員或自動傳輸機械自外界放置於傳輸基座102上。晶 圓匣120被傳輸至支撐基座130，而以晶圓匣傳輸設備103 傳輸晶圓。依據熱處理的進行狀況，晶圓匣120可被暫時 儲存。其次，半導體晶圓W係以晶圓傳輸設備143，自支 撐晶座130上的晶圓匣120取出。半導體晶圓W係以凹槽對 齊設備144對齊，並被傳入第一放置部份P1的晶舟142。 晶舟142係以第一旋轉臂151放置於晶舟升降機141上，並 裝載於熱處理爐140中。 完成熱處理後，晶舟142自熱處理爐140傳出，並以第 二旋轉臂152由晶舟升降機141傳至第二放置部份P2。經 處理的半導體晶圓W係由晶舟142取出，並以晶舟傳輸設 備143傳入支撐基座130上的晶圓匣120。充滿經處理的半 導體晶圓W的晶圓匣120將穿經傳輸基座102被傳輸至外界 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 20 ----------------------"^訂---1------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 514956 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（18) 〇 第10A至1 of圖係示意地表示晶舟的流程。在第7至9 圖中，晶舟係以相同的數字142表示，而在第l〇A至1〇1:圖 中，二個晶舟係各以不同的數字148及149表示。此外，在 第10A至10F圖中，W1及W2各表示熱處理前的晶圓及熱處 理後的晶圓。第一放置部份係置於過濾單元146附近。例 如’第一放置部份係表示為第10A圖之晶舟149所佔據的 位置。 雖然該第一晶舟148被裝入熱處理爐140並進行熱處理 ，但熱處理前的晶圓W1將被傳入在第一放置部份之置於 晶舟基座154上的空第二晶舟149中。 在完成第一晶舟148的熱處理後，將談第一晶舟148卸 載並以第二旋轉臂152傳輸至第二放置部份。同時，該第 二晶舟149係以第一旋轉臂151而由第一放置部份傳輸至熱 處理爐140下方的晶舟升降機141 (第10B圖）。其次，曰 舟基座154將空置，並由第一放置部份卩丨移回至第二放置 部份P2，而由第二旋轉臂152收取卸載的第一晶座148。 雖然第二晶舟149被裝入熱處理爐140，並進行熱處理 ’但熱處理後的晶圓W2係由在第二放置部份之置於晶舟 基座154上的第一晶舟148取出。 在第一晶舟148空出後’晶舟基座154將由第二放置部 份P2移至第一晶舟148放置於其上的第一放置部份ρι。雖 然第一晶舟149在熱處理爐140中進行熱處理，但熱處理前 的晶圓wi將被傳入在第一放置部份之置於晶舟基座丨54上 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----J---!訂------ 線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 21 514956 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7_ 五、發明說明（D) 的第一晶舟148中（第i〇D圖）。 在元成第二晶舟149的熱處理後，該第二晶舟149係被 卸載並以第二旋轉臂152傳輸至第二放置部份。同時，該 第一晶舟148係以第一旋轉臂ι51而由第一放置部份傳輸至 熱處理爐140下方的晶舟升降機14ι (第1〇E圖）。其次， 晶舟基座154將空置，並由第一放置部份ρι移回至第二放 置部份P2，而由第二旋轉臂i52收取卸載的第二晶舟148 〇 雖然第一晶舟148被裝入熱處理爐140，並進行熱處理 ，但熱處理後的晶圓W2係由在第二放置部份之置於晶舟 基座154上的第二晶舟148取出（第i〇f圖）。 在第二晶舟149空出後，晶舟基座154將由第二放置部 份P2移至第二晶舟149放置於其上的第一放置部份pi。其 次，重複第10A至10F圖的循環。 在上述實施例中，旋轉臂151，152的旋轉軸156，157係 對稱於在置於晶舟升降機141上的晶舟142中 心轴A的Y轴 。第一放置部份P1及第二放置部份P2係位於中心軸A的傳 輸基座102側，其對稱於垂直γ軸並穿經中心軸a的X軸。 因此，相對於第一放置部份與第二放置部份被橫向地排列 於負載區104的一側區域中的X軸且僅有一臂傳輸晶舟的 傳統熱處理單元，該熱處理單元的寬度可有效地被減少。 本發明並非僅限於上述實施例，而可於申請專利範圍 的範疇中為各種改良。例如，該基板不僅可為半導體晶圓 ’亦可為玻璃基板或LCD基板。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 22 --I---Γ---*-1 —· I — 1/T- ! J t ·1—一 — i — !· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 514956 A7 B7 五、發明説明（2〇 ) 1…外罩 2…載體 3…晶舟 *4…垂直式熱處理爐 4a、13…開口 5···分隔 6…入口 7…門 8…基座 9…感測構件 10…儲存部份 11···載體放置部份 12…載體傳輸構件 12a、12b···升降臂 12c…傳輸臂 14、17···外蓋 15…凹槽對齊構件 16···中心線 元件標號對照 18···檔門 19···晶舟放置部分 20···換氣單元 21…晶舟傳輸構件 22…傳輸構件 104···負載區 120···晶片匣 140…爐體 141…晶舟升降機 142…晶舟 148…第一晶舟 149…第二晶舟 151…第一旋轉臂 152…第二旋轉臂 153…晶舟移動構件 154.··晶舟座 155…導執 156、157…轉軸 -----------------------裝--------------；-:ΐ-----------------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺;t適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公釐） 23

Claims (1)

  1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 514956 六、申請專利範圍 第88108932號專利再審查案申請專利範圍修正本 • 修正日^月 κ 一種處理單元，其包含：一具有—底部及一設置於^ 底部之開口的垂直熱處理爐；一外蓋，其上可放置在 垂直複層板中之晶舟握持基材，且其可利用置於其上 的晶舟開啟及密閉垂直熱處理爐的開口；一晶舟放置 部份，晶舟及其他晶舟可置於其上；一晶舟傳輸構件 ，用於父替傳輸晶舟放置部份與外蓋間的二個晶舟； 其中： ^ 一擋門，用於在外蓋開啟開口但無晶舟穿經該開 .口時，密閉該垂直熱處理爐的開口。 2·如申請專利第1項之處理單元，其中： 该擋門為可相對於垂直熱處理爐的開口的外表面 垂直及水平地移動的開關，以開啟並密閉該開口。 3·如申請專利範圍第1項之處理單元，其更包含有： 一載體放置部份，一容納基材的載體可被置於其 上；以及 一傳輸構件，用於在置於載體放置部份上的載體 與置於晶舟放置部份上的晶舟間的基材傳輸。 4·如申請專利範圍第3項之處理單元，其中： 该傳輸構件係能伸縮，其方式為在晶舟以晶舟傳 輸構件傳輪時，該傳輸構件不會干擾晶舟。 5·如申請專利範圍第3項之處理單元，其更包含有： 一凹槽對齊構件，其係沿著載體放置部份的垂直 本紙張尺度刺巾™⑽ . ^--------- ^---Γ------AWI (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
    中心線安置，以對齊設置在基材上的凹槽。 經¾部智慧財產局員工消費合作社印製
    •如申π專利範圍第1項之處理單元，其中： 該晶舟傳輸構件包含： 第一臂，其具有一旋轉軸及一末端且其可垂直 上升並環繞旋轉軸水平旋轉；以及 -第二臂’其末端被支撐而使第二臂可環繞末端 水平旋轉，且其可垂直握持晶舟並以晶舟中心穿過第 一臂旋轉軸的方式傳輸該晶舟；以及 藉由同步旋轉該第-臂與第二臂，則該晶舟傳輸 構件可相對於第-臂的旋轉輛而以徑向傳輸該晶舟。 7·如申請專利範圍第6項之處理單元，其中： 該傳輸構件最好垂直地移動至晶舟傳輪構件上方。 8·如申請專利範圍第丨項之處理單元，更包含有： 一換氣單元，其係相鄰晶舟放置部份排列，以製 做清淨氣流。 9.如申請專利範圍第8項之處理單元，其中·· 該晶舟放置部份具有一第一放置部份以及一安置 於第一放置部份與外蓋間的第二放置部份；以及 該晶舟傳輸構件可操作而傳輸晶舟，由第一放置 部份至第二放置部份，由第二放置部份至外蓋，及由 外蓋至第一放置部份，該方式係為晶舟相對於換氣單 元所製的清淨氣流係為穿經第二放置部份下風處。 10· 一種用於使用基材處理單元之基材處理法，包含··具 有一底部及設置於底部之開口的一垂直熱處理 一
    本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐 ----------^------- L ^---r------Awl (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -25 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製
    514956 六、申請專利範圍 外蓋，其中在垂直複層板中之為晶舟所握持的基材可 被置於其上，其可開啟及密閉垂直熱處理爐的開口， 而晶舟係置於其上；一晶舟放置部份，其具有一第一 放置部份以及一安置於第一放置部份與外蓋間的第二 放置邛伤，一擋門，用於在外蓋開啟開口但無晶舟穿 經該開口時，密閉該垂直熱處理爐的開口； 一載體放 置部份，容納基材的載體可置於其上；一傳輸構件， 用於在置於載體放置部份上的載體與置於晶舟放置部 份上的晶舟間傳輸基材；-換氣單^，其相鄰晶舟放 置部份排列’以製做清淨氣流；以及_晶舟傳輸構件 ，其可傳輸晶舟，由第一放置部份至第二放置部份， 由第二放置部份至外蓋，及由外蓋至第一放置部份， 以該方丨，晶舟將順著減單元所製的冑淨氣流而穿 經第二放置部份下風處，該方法包含的步驟有： 以晶舟傳輸構件將一第一晶舟由第一部份傳輸至 第一部份， 以曰曰舟傳輸構件將一第二晶舟由外蓋傳輸至第一 :份：以該方式，該第二晶舟將順著換氣單元所製的 π淨氣流而穿過第二放置部份下風處，以及 以曰曰舟傳輸構件將第-晶舟由第二部份傳輪至 _ *
    本紙張尺度刺t IS國家標準（CNS)A4規格（210 297公釐） -----------裝—.—K 訂—------AW. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁}
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