CN102439710A - 用于多个基材处理的分段基材负载 - Google Patents

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Abstract

本发明之实施例提供了用于逐段加载及卸载多基材处理室之设备及方法。本发明之一个实施例提供了用于处理多个基材之一设备。此设备包括：一基材支撑盘，此基材支撑盘具有形成多个分段之多个基材腔袋；及一基材处置组件，此基材处置组件经设置以自基材支撑盘之基材腔袋之一分段拾取基材且使那些基材下降至基材支撑盘之那些基材腔袋之分段。

Description

用于多个基材处理的分段基材负载
发明背景
发明领域
本发明之实施例系关于用于在处理期间处置基材之设备及方法。更特定言之，本发明之实施例系关于用于将基材加载至同时处理多个基材之处理室之设备及方法，该些处理室为(例如)用于生产诸如发光二极体(light emitting diodes；LED)、雷射二极体(laser diodes；LD)及功率电子设备之装置之处理室。
现有技术的描述
在半导体处理期间处理较小基材时，通常将多个基材加载至基材载具随后用基材载具移送其进出处理室。举例而言，在处理期间通常用一批安置且移送至基材载具中之蓝宝石基材以批次模式处理用于生产发光二极体(LED)之蓝宝石基材。
尽管如此，使用基材载具影响处理室之可重复性，因为不同的基材载具以不同方式影响处理室之效能。使用基材载具亦以各种方式限制生产力。首先，基材载具之尺寸受生产方法及处理系统中之流量阀门之尺寸限制。由于基材载具通常由碳化硅形成以获得所要性质，因此生产直径超过0.5公尺之基材载具较困难且昂贵。因此，即使腔室能够同时处理较多基材，经处理基材之数目亦受所使用的基材载具之尺寸所限制。其次，生产成本增加，因为在处理期间，如，当基材载具在各种腔室、加载站及负载锁之间经基材移送且曝露于各种环境中时，基材载具受到实质磨损。另外，使用基材载具亦需要在加载、卸载及起落期间处置基材之机器人及处置基材载具之机器人，从而亦增加了生产成本。
因此，具有对用于在处置多个基材期间处理基材之方法及设备的需求。
发明内容
本发明之实施例系关于用于将基材加载至处理室同时处理多个基材之设备及方法。较特定言之，本发明之实施例提供了用于以逐段方式加载及卸载处理室之设备及方法。
本发明之一个实施例提供了用于处理多个基材之一设备。该设备包括：一腔室主体，该腔室主体界定一处理体积；及一基材支撑盘，该基材支撑盘安置于该处理体积中。该腔室主体具有允许基材穿过该腔室主体之一第一开孔。该基材支撑盘具有形成于一上表面上之多个基材腔袋(substrate pocket)。各基材腔袋中容纳一基材。该多个基材腔袋形成多个分段。该设备进一步包括一基材处置组件，该基材处置组件安置于该处理体积中。该基材处置组件相对于该基材支撑盘移动，以在与该基材处置组件对准之一加载位置自基材腔袋之一分段拾取基材且使该些基材下降至该些基材腔袋之该分段。该多个分段中之每一者系可对准于该基材处置组件。
本发明之另一实施例提供了用于处理多个基材之一群集工具，该群集工具包括一第一处理室。该群集工具亦包括：一移送室，该移送室经由该第一处理室之一第一开孔有选择地连接至该第一处理室；以及一基材移送机器人，该基材移送机器人安置于该移送室中以加载及卸载该第一处理室中之基材。该基材移送机器人包括具有一或多个基材腔袋之一第一机械叶片。将该第一机械叶片中之该一或多个基材腔袋配置为以与该第一处理室之该第一基材支撑盘上的各分段中之该一或多个基材腔袋相同的图案。
本发明之另一实施例提供了一种方法，该方法用于在处理多个基材期间处置基材。该方法包括以下步骤：将来自一外部基材移送机器人之一或多个基材收纳于一多基材处理室中之一基材支撑盘之一第一分段中。该多基材处理室包括上述之特征结构。该方法亦包括以下步骤：旋转该基材支撑盘以使该基材支撑盘之一第二分段与该基材处置组件对准；以及将来自该外部基材移送机器人之一或多个基材收纳于该基材支撑盘之该第二分段中。
附图的简单说明
因此，为详细理解本发明之上述特征结构之方式，可参照实施例获得上文简要概述之本发明之更特定描述，其中某些实施例图示于随附图式中。然而，应注意，附加图式仅图示本发明之典型实施例，且因此不欲视为其范畴之限制，因为本发明可允许其他同等有效之实施例。
第1图为根据本发明之一个实施例之包括多基材处理室之群集工具的平面图；
第2A图为根据本发明之一个实施例之多基材处理室及基材移送机器人的示意俯视图；
第2B图为第2A图之多基材处理室处于基材移送位置的示意剖视图；
第2C图为在基材载具经移除的情况下多基材处理室之示意俯视图；
第2D图为第2A图之多基材处理室处于分段切换位置的示意剖视图；
第3A图为根据本发明之一个实施例之基材抓取组件的示意透视图；
第3B图为根据本发明之一个实施例之基材支撑盘的局部俯视图；
第4A图为根据本发明之一个实施例之基材支撑盘载具的局部剖视图；
第4B图为第4A图之基材支撑盘收纳举升销的局部剖视图；
第5A图为使用子载具处理较小基材的基材载具的示意俯视图；
第5B图为第5A图之基材载具的局部剖视图；
第6图为根据本发明之一个实施例之具有适合于同时移送两个基材的移送机器人的基材处理系统之示意俯视图；
第7图为根据本发明之一个实施例之具有适合于同时移送多个基材之移送机器人的基材处理系统之示意俯视图；
第8图为根据本发明之一个实施例之包括多基材处理室之群集工具的平面图；
第9图为根据本发明之另一实施例之包括多基材处理室之群集工具的平面图；
第10图为根据本发明之一个实施例之用于多个基材处理的线性群集工具的平面图；
为帮助理解，在可能的情况下使用了相同元件符号代表图式中共有之相同元件。设想在于，可将一个实施例中所揭示的元件有益地用于未特定详述之其他实施例。
详细描述
本发明之实施例提供了用于加载及卸载经设置以处理多个基材之处理室之设备及方法。较特定言之，本发明之实施例提供了以逐段方式加载及卸载处理室之设备及方法。本发明之实施例亦提供了用于移送多个基材进出处理室而不移送基材支撑盘进出处理室之设备及方法。
第1图为用于根据本发明之一个实施例之多个基材处理之群集工具100的平面图。群集工具100通常形成处理环境，其中可对基材执行各种制程。在一个实施例中，群集工具100系用于制造化合物氮化物半导体装置，诸如发光二极体(LEDs)、雷射二极体(LDs)及功率电子元件。群集工具100通常包括系统控制器102，系统控制器102经程式化用于进行各种在群集工具100中所执行的制程。
群集工具100包括耦接至移送室112之多个处理室104、106、108、110。各处理室104、106、108、110经设置以同时处理多个基材126。处理室104、106、108、110可能具有不同的基材处理容量。举例而言，处理室104可同时处理之基材量两倍于处理室106、108、110可同时处理之基材量。
群集工具100亦包括负载锁腔室116，负载锁腔室116连接至移送室112。在一个实施例中，群集工具100亦包括一或多个服务腔室124，服务腔室124耦接至移送室112以提供各种处理功能，例如，基材定向、基材检测、加热、冷却、除气等。移送室112界定移送体积152。将基材移送机器人114安置于移送体积152中，以在处理室104、106、108、110，负载锁腔室116及任选地服务腔室124之间移送基材126。移送体积152经由流量阀144、146、148、150及142分别与处理室104、106、108、110及负载锁腔室116选择性地流体连通。
群集工具100包括工厂介面118，工厂介面118连接一或多个箱装载器122及负载锁腔室116。负载锁腔室116提供介于工厂介面118与移送室112之间的第一真空介面，第一真空介面在处理期间可维持于真空状态。各箱装载器122经设置以容纳匣128以保持且移送多个基材。工厂介面118包括场域独立(FieldIndependence；FI)机器人120，场域独立机器人120经设置以在负载锁腔室116与一或多个箱装载器122之间穿梭基材。
基材移送机器人114包括机械叶片130，机械叶片130用于在处理室104、106、108、110，负载锁腔室116及服务腔室124之间载运一或多个基材126且加载/卸载各腔室。
各处理室104、106、108、110分别包括基材支撑盘132、134、136、138。各基材支撑盘132、134、136、138经设置以在处理期间将多个基材126分别支撑于处理室104、106、108、110中。在处理期间，基材支撑盘132、134、136、138仍然分别处于处理室中且不会随基材126在处理室间移动。在一个实施例中，负载锁腔室116亦可包括静止基材支撑盘140，静止基材支撑盘140类似于处理室104、106、108、110中之基材支撑盘132、134、136、138、138。在第1图中所图示的示例性实施例中，基材支撑盘132经设置以保持直径为6时之8块基材，且基材支撑盘134、136、138、140经设置以保持直径为6时之4个基材。当对尺寸不同的基材(诸如，直径为2时、直径为4时或直径为8时的基材)进行处理时，可使用不同的基材支撑盘。
根据本发明之实施例，可藉由基材移送机器人114以分段的方式加载或卸载处理室104、106、108、110中之每一者。基材移送机器人114经设置以自各处理室104、106、108、110之分段中撷取基材126或将基材126递送至各处理室104、106、108、110之分段。特定言之，基材移送机器人114在一次行程中可加载或卸载基材支撑盘132、134、136、138之分段。一或多个基材126可能处于基材支撑盘132、134、136、138之每个分段中。藉由基材移送机器人114之多个行程来加载或卸载各处理室104、106、108、110。在加载及/或卸载一个分段之后，基材支撑盘132、134、136、138可移动以使新分段与基材移送机器人114对准，以重复加载及/或卸载，直至整个腔室被加载及/或卸载为止。以下用第2图至第7图进一步描述关于处理室及能够分段加载之基材移送机器人之实施例的细节。
分段加载允许基材移送机器人114相容于不同容量的处理室。基材支撑盘132、134、136、138之每个分段均可包括大量可藉由基材移送机器人114同时移送之基材。举例而言，在第1图所图示的实施例中，基材移送机器人114之机械叶片130每次载运一个基材，且基材支撑盘132、134、136、138中之每个分段均包括一个基材，且以4个及8个分段来加载/卸载处理室104、106、108、110。尽管如此，可根据各种因素改造腔室容量及分段配置，该些因素诸如处理中之基材尺寸及处理方法。
在一个实施例中，群集工具100经设置以生产发光二极体(LED)且处理室104、106、108、110为经设置以形成III族氮化物薄膜之有机金属化学气相沉积(metal organic chemical vapor deposition；MOCVD)腔室及/或氢化物汽相磊晶(hydride vapor phase epitaxy；HVPE)腔室。
LED装置通常由薄膜堆迭形成，薄膜堆迭包括基材上之N-型GaN层(N-型掺杂GaN)、多量子阱(multi quantum well；MQW)层、P-型GaN层(包括P-型掺杂AlGaN层及P-型掺杂GaN层)。所有层可藉由MOCVD而形成。当使用MOCVD时，N-型GaN层及MQW层花费较长时间形成P-型GaN层。或者，可使用HVPE形成N-型GaN层以达成快速生长速率。本发明之实施例包括：将处理室配置于群集工具中以在制造LED装置时达成整体效率。
在一个实施例中，群集工具100经设置以在基材上使用MOCVD形成LED装置，以连续地在基材上形成N-型GaN层、MQW层及P-型GaN层。特定言之，处理室104为经设置以在基材126上形成N-型GaN层之MOCVD腔室，处理室104之基材处理容量两倍于处理室106、108、110之基材处理容量；处理室106、108为经设置以在基材126上形成MQW层之MOCVD腔室；且处理室110为经设置以在基材126上形成P-型GaN层之MOCVD腔室。藉由向N-型GaN沉积制程指定较大处理室104及向MQW沉积制程指定两个处理室106、108，该配置减小了介于制程之间的等待时间且增加了效率。
在处理期间，首先将正在匣128中进行处理的基材加载于箱装载器122中之一个。随后，FI机器人120自箱装载器122拾取基材126且将基材126移送至负载锁腔室116中之基材支撑盘140。或者，当基材支撑盘140不在负载锁腔室116中时，FI机器人120可将匣128移送至负载锁腔室116。将具有位于基材支撑盘140之上或匣128之中的负载锁腔室116密封且充气至接近于移送室112之环境。随后，打开负载锁腔室116与移送室112之间的流量阀142，以便基材移送机器人114可在负载锁腔室116中拾取基材126。
基材移送机器人114将机械叶片130延伸至负载锁腔室116中，在负载锁腔室116中拾取基材126，且将具有基材126之机械叶片130回缩至移送体积152。随后，基材移送机器人114旋转且使机械叶片130与处理室104对准以将基材126加载于处理室104中。任选地，在将基材126加载至处理室104之前，基材移送机器人114可首先将基材126移送至服务腔室124以供对准、预热、清洁或检测。
机械叶片130穿过开启的流量阀144延伸至处理室104中，同时基材支撑盘132旋转以将一个分段与基材移送机器人114对准以收纳基材126。将一个基材加载于处理室104中。基材移送机器人114重复地自负载锁腔室116拾取基材126且将基材126加载至处理室104，以逐段地加载处理室104，直至处理室104装满为止。
随后，流量阀144闭合，且在处理室104中执行在基材126上沉积N-型GaN层之制程。在完成处理室104中之制程后，抽空处理室104且流量阀144打开。基材移送机器人114自处理室104撷取具有N-型GaN层之基材126且将具有N-型GaN层之基材126以第1图所图示的设置逐段地或逐个地移送至处理室106及108。
在用具有N-型GaN层之基材126加载各处理室106、108之后，流量阀146、148闭合且在各处理室106、108中执行在基材126上沉积MQW层之制程。当在处理室106、108中进行MQW沉积时，基材移送机器人114可用一批新基材126再加载处理室104，以开始处理该批新基材126。
在完成处理室106中之制程后，抽空处理室106且打开流量阀146。基材移送机器人114自处理室106撷取具有MQW层之基材126且将具有MQW层之基材126逐段地移送至处理室110。
随后，在处理室110中执行在基材126上沉积P-型GaN层之制程。在完成沉积P-型GaN层之后，抽空处理室110且基材移送机器人114将具有P-型GaN层之基材126移送至负载锁腔室116。任选地，在返回负载锁腔室116之前，可将基材126移送至服务腔室124以供冷却或检验。
随后，将基材126自处理室108移送至处理室110以沉积P-型GaN层。随后，将经处理的基材126移出处理室110移至负载锁腔室116。
FI机器人120将经处理的基材126自负载锁腔室116移送至箱装载器122，其中可移送或储存经处理的基材126以供进一步处理。
应注意，可藉由交换或程式化一或多个处理室来改造群集工具100以执行各种制程。
举例而言，在一替代实施例中，处理室104、106、108、110可经配置以使群集工具100能够藉由在基材上沉积N-型GaN层而形成用于LED装置之GaN模板。
在另一实施例中，处理室104、106、108、110可经配置以使群集工具100能够藉由在GaN模板上形成多量子阱(MQW)层、P-型掺杂AlGaN层及P-型GaN(P-型掺杂GaN)层而在N-型GaN模板上形成LED装置。
在另一替代实施例中，处理室106、108为经设置以形成N-型GaN层之MOCVD腔室；处理室104为经设置以形成MQW层之MOCVD腔室；且处理室110为经设置以形成基材126上之P-型GaN层之MOCVD腔室。
第2A图为根据本发明之一个实施例之包括多基材处理室200之示意俯视图。第2B图为多基材处理室200之示意剖视图。多基材处理室200经设置以用分段方式来加载及卸载。可使用多基材处理室200来代替第1图之群集工具100中的处理室104、106、108、110中之一者。
多基材处理室200包含界定处理体积204之腔室主体202。腔室主体202具有穿过腔室主体202所形成的开孔206，以允许基材往返穿过处理体积204。可(例如)藉由流量阀门208选择性地闭合开孔206。诸如基材移送机器人114之机器人可用于移送基材126进出多基材处理室200。
将基材支撑组件210安置于处理体积204中，以在处理期间支撑多个基材126。基材支撑组件210包括旋转框212及安置于旋转框212上之基材支撑盘214。
在一个实施例中，多基材处理室200为MOCVD腔室，多基材处理室200具有安置于基材支撑组件210上之莲蓬头组件224及安置于石英底部226下之热源228。
旋转框212包括轴216，轴216耦接至经设置以旋转且垂直移动轴216之致动器218。两个或两个以上指形零件220自轴216延伸至支撑环222，支撑盘214位于支撑环222之上。指形零件220通常为细长形，从而允许基材支撑盘214之后侧曝露于安置于下方之热源228。
基材支撑盘214为薄平板，基材支撑盘214具有形成于上表面234上之多个基材腔袋230。各基材腔袋230经设置以容纳基材126。可将多个基材腔袋230分组为多个分段，其中将各分段中之基材腔袋230配置为相同图案以使各分段中之基材腔袋230能够分段加载/卸载。在一个实施例中，各分段可包括一个基材腔袋230。
各基材腔袋230经设置以容纳一个基材。在一个实施例中，基材支撑盘214为圆形且轴216使基材支撑盘214环绕中心轴232旋转。将基材腔袋230配置于基材支撑盘214之上表面234上，以便当基材支撑盘214环绕中心轴232旋转时，每个基材腔袋230可被定位于加载位置236中。当基材支撑盘214旋转时，基材腔袋230中之基材126一致地曝露于处理环境。
在一个实施例中，基材腔袋230可均匀地呈一个圆形图案分散于基材支撑盘214之上且如第2A图所示一个基材腔袋230可在加载位置236中经对准。尽管如此，取决于处理体积204之尺寸及基材126之直径，可相应地配置基材腔袋230以提高产量且保证制程一致性。
可将基材支撑盘214可移除地安置于旋转框212之上，且可交换且移除基材支撑盘214以供维护。在一个实施例中，基材支撑盘214由碳化硅组成以支撑蓝宝石基材。
在一个实施例中，多基材处理室200包括经设置以侦测基材支撑盘214之定向且使一或多个基材腔袋230与加载位置236对准之感测器组件238。感测器组件238可能为用于侦测基材支撑盘214上之标记之光学感测器或影像感测器。
多基材处理室200进一步包括安置于基材支撑盘214下之举升销组件240。举升销组件240包括三个或三个以上附接至举升销框244之举升销242。将举升销框244穿过安装臂件252安装于举升销轴246之上。在一个实施例中，穿过各基材腔袋230中之基材支撑盘214形成三个或三个以上销孔250。销孔250允许举升销242插入其中，以在基材腔袋230处于加载位置236时加载及卸载基材126。
如第2B图所示，将举升销组件240定位于加载位置236下方，以便举升销242可以自加载位置236中之基材腔袋230拾取基材126且使基材126下降至加载位置236中之基材腔袋230。机械叶片130包括藉由槽256分离之支撑指形零件254，槽256用于当机械叶片130进入多基材处理室200时容纳举升销242。支撑指形零件254形成基材腔袋用于将基材126保持于其中。
举升销框244及支撑盘214中之至少一者可垂直移动，以允许举升销242插入基材支撑盘214。在一个实施例中，将举升销组件240固定地安置于处理体积204中且基材支撑盘214之垂直运动允许举升销242移动进出基材支撑盘214。在另一实施例中，举升销轴246耦接至经设置以相对于基材支撑盘214垂直移动举升销242之致动器248。
加载位置236可位于开孔206附近，以便诸如基材移送机器人114之机械叶片130之外部机械叶片可自加载位置236中之基材腔袋230拾取一或多个基材126且使一或多个基材126下降至加载位置236中之基材腔袋230。因为各基材腔袋230可旋转至加载位置236，所以基材移送机器人114仅需具有到达加载位置236为止之运动范围以进入整个基材支撑盘214。因此，本发明之实施例允许多基材处理室200具有比由机器人范围所限制的尺寸更大的尺寸，进而能够增加产量。
如第2A图所示，由于不需要穿过开孔206移动基材支撑盘214，因此基材支撑盘214可具有比开孔206之宽度大得多的直径，进而允许处理中之基材126的数目增加。
第2C图为在基材支撑盘214经移除的情况下多基材处理室200之示意俯视图。举升销框244可能具有三个自举升销框244延伸之举升销242之圆环。
第2D图为多基材处理室200在基材支撑盘214位于举升销242上方时所处位置的示意剖视图。在该位置中，基材支撑盘214可环绕中心轴232旋转以切换与举升销组件240对准之分段。亦在第2D图所图示的位置中处理基材126。
在移送基材期间，轴216旋转基材支撑盘214以将空基材腔袋230定位于加载位置236中。基材移送机器人114延伸叶片130至多基材处理室200且将基材126定位于加载位置236中之空基材腔袋230上方。举升销242穿过基材支撑盘214中之销孔250及叶片130中之槽256向上移动以自叶片130之基材腔袋258拾取基材。机械叶片130在无基材之情况下回缩。随后，举升销242降低至基材支撑盘214下方，从而使基材下降至加载位置236中之基材腔袋230中。
随后，基材移送机器人114可返回至负载锁腔室或不同的处理室以在多基材处理室200中拾取用于处理之新基材。基材支撑盘214旋转以使另一空基材腔袋230与加载位置236对准。随后，基材移送机器人114将基材加载至基材支撑盘214。制程可重复直至基材支撑盘214装满。随后，可闭合流量阀门208且将在多基材处理室200中之处理体积204之封闭环境中处理基材支撑盘214上的基材。在处理期间，基材支撑盘214可持续地旋转以确保基材支撑盘214上之多个基材一致地曝露于处理环境，进而进行一致地处理。
在完成多基材处理室200中之处理之后，抽空多基材处理室200且流量阀门208开启。基材支撑盘214将一个基材腔袋230定位于加载位置236中且停止旋转。举升销242穿过销孔250进入且拾取基材。随后，基材移送机器人114延伸机械叶片130至多基材处理室200中低于举升销242上之基材。随后，举升销242回缩至基材支撑盘214下方，从而使基材下降至机械叶片130之上。随后，具有基材之机械叶片130回缩且自多基材处理室200卸载一个基材。可将经卸载的基材移送至负载锁腔室或另一处理室以供进一步处理。随后，基材支撑盘214旋转以使具有基材之另一基材腔袋230与加载位置236对准以卸载另一基材。重复制程，直至基材支撑盘卸空为止。
在多基材处理室200中可使用任何适当的基材处理机构来代替举升销组件240以达成分段加载。举例而言，多基材处理室200可包括使用真空法、伯努利吸盘(Bernoulli chuck)、静电卡盘或边缘抓取之基材处理机构，以自基材腔袋230拾取一或多个基材且与诸如机器人114之外部基材处理机交换基材126。
在一替代实施例中，在多基材处理室200中可不包括举升销组件240，其中可藉由可自基材腔袋230直接拾取基材126之外部基材处理机来加载及卸载基材126。举例而言，在无举升销组件240之情况下，可使用边缘抓取、真空法、伯努利吸盘或静电卡盘之外部基材处理机来加载及卸载多基材处理室200。
第3A图为根据本发明之一个实施例之基材抓取组件300的示意透视图。基材抓取组件300可包括三个或三个以上附接至框312之抓取指形零件302。在一个实施例中，框312可穿过在处理室中所使用的安装臂件314附接至轴316，在处理室中基材抓取组件300下之区域不可用于安装。
各抓取指形零件302可自框312垂直向上延伸。各抓取指形零件302之顶部分318具有支撑表面304及自支撑表面304向上且向外延伸之基材引导表面306。支撑表面304经设置以支撑边缘区域附近之基材背侧。支撑表面304可以为平坦的。三个或三个以上抓取指形零件302之支撑表面304形成基材坐区域308，其中基材藉由三个或三个以上抓取指形零件302来支撑。基材引导表面306经设置以将基材引导至基材坐区域308。
抓取指形零件302可以如下方式配置：当基材与基材抓取组件300充分接合时，抓取指形零件302与处于相应支撑表面304之基材接触。引导表面306可能为向外且向上扩展之倾斜表面。引导表面306界定比经收纳基材更大的收纳区域310，且平缓地将基材向下引导至基材坐区域308。当将基材置于中心且使基材与基材腔袋对准时，基材抓取组件300尤其有用。
第3B图为与抓取机构300一起使用的基材支撑盘330之局部俯视图。可将基材抓取组件300安置在基材支撑盘330下方，且抓取指形零件302可由致动器来致动且相对于基材支撑盘330移动。
基材支撑盘330类似于基材支撑盘214，不同在于基材支撑盘330之各基材腔袋332具有三个或三个以上形成于各基材腔袋332之边缘336上之穿通孔334。各穿通孔334允许一个基材抓取指形零件302通过。如第3B图所示，藉由抓取指形零件302所界定的收纳区域310比基材腔袋332更大，且基材坐区域308处于基材腔袋332内。进而，基材抓取组件300确保，当基材下降至基材腔袋332时，基材停留在基材腔袋332内。
如上所述，在一些诸如MOCVD腔室及HVPE腔室之处理室中，可将一或多个加热元件定位于基材支撑盘上方及/或下方以在处理期间加热基材支撑盘214及基材。在使用加热灯或其他加热元件自基材支撑盘下方对基材支撑盘进行加热的状况下，可在各销中使用盖以避免将热量引导处理中的基材。
第4A图及第4B图为具有用于覆盖各基材腔袋408中之穿通孔404之罩盖402的基材支撑盘400之局部剖面侧视图。类似于基材支撑盘214中之销孔250及基材支撑盘330中之穿通孔334的穿通孔404经设置以允许举升销或抓取指形零件406通过。当举升销或抓取指形零件406经举升穿过穿通孔404时，罩盖402经举升离开基材支撑盘400以供基材交换。在处理期间，罩盖402插塞穿通孔404且防止基材126藉由穿通孔404直接加热所曝露的区域。在一个实施例中，罩盖402可经制造以便厚度为t1的罩盖402之热性质类似于厚度为t2的基材支撑盘400。
虽然以上述基材支撑盘214、330及400可经设计以用于处理室中处理具有相对较大尺寸之基材(诸如，4时、6时、8时或更大的基材)，但根据本发明之实施例之基材支撑盘可经改造以反向相容于较小基材处理。
在一个实施例中，可用子载具移送较小基材。第5A图为用子载具504处理较小基材506的基材支撑盘500之示意俯视图。第5B图为基材支撑盘500之局部剖视图。各子载具504经设置以支撑且固定多个较小基材506。子载具504装入形成于基材支撑盘500中之基材腔袋502。在处理期间，移送子载具504及较小基材506。
根据本发明之实施例之基材支撑盘及机械叶片可经改变以处理不同尺寸的基材。
可使用各种基材移送机器人来达成根据本发明之实施例之分段加载/卸载。在第1图及第2A图所图示的一个实施例中，移送室112中之基材移送机器人114包括用于处置一个基材之一个机械叶片130。
在另一实施例中，基材移送机器人114可包括多个机械叶片，各机械叶片每次载运一个基材。举例而言，基材移送机器人114可能具有两个定位于两个垂直水准中之机械叶片130。举例而言，在第2B图所图示的基材移送机器人114中，第二机械叶片260(以虚线图示)可用于机械叶片130之组合。机械叶片130、260中之基材腔袋可能具有相同配置，以便基材移送机器人114在一次行程中可卸载且加载基材支撑盘之分段。
在一个实施例中，机械叶片130、260可以交错的方式进入多基材处理室200，以便举升销242在不影响其他叶片之情况下可进入机械叶片130、260中之一者。
在操作期间，一个机械叶片130或260载运一或多个将被加载至多基材处理室200之基材，而其他叶片维持空载。通常，首先进入处理室之机械叶片维持空载以便多基材处理室200可在加载之前卸载。在第2B图之实施例中，上机械叶片260在操作之前持续空载且较低机械叶片130保持一或多个将被加载的基材。多基材处理室200具有加载位置236中之基材支撑盘214之一个分段，且举升销242举起将被卸载的一或多个基材126。当举升销242下降时，空机械叶片260自举升销242拾取基材。随后，较低机械叶片130向前移动至加载位置236。举升销242上升以拾取较低机械叶片130上之基材从而完成分段加载。
或者，基材移送机器人114可包括经设置以每次载运两个或两个以上基材之一个机械叶片。
第6图为根据本发明之一个实施例之具有用于同时移送两个基材的移送机器人602的基材处理系统之示意俯视图。基材处理系统600可包括具有移送体积606之移送室604。将基材移送机器人602安置于移送体积606中。
基材移送机器人602包括机械叶片608，机械叶片608具有用于在基材腔袋610上支撑两个基材之两个基材腔袋610。基材移送机器人602操作以使机械叶片608自移送室604中之移送体积606穿过开孔616、618延伸至附接至移送室604之处理室612、614，以拾取基材或使基材下降。机械叶片608上之基材腔袋610经配置以匹配处理室612、614中之举升销620、622的配置。
处理室612、614可能具有不同设置及容量，只要各处理室612、614包括具有与机械叶片608之基材腔袋配置相同的基材腔袋配置之分段。处理室612、614包括匹配机械叶片608之举升销。处理室612、614可分别包括基材支撑盘628、630。基材支撑盘628、630可包括基材腔袋624、626。可将基材腔袋624、626分组为多个分段，且各分段包括基材腔袋624、626，基材腔袋624、626所形成之图案匹配机械叶片之基材腔袋610之图案。在第6图所图示的中，并排配置基材腔袋610。基材支撑盘628可包括由线632、634分开的四个分段。基材支撑盘630可包括由线636形成的两个分段。
第7图为根据本发明之一个实施例之具有用于同时移送三个基材的移送机器人702的基材处理系统700之示意俯视图。移送机器人702具有机械叶片704，机械叶片704包括三个基材腔袋706。将基材腔袋706配置为与处理室708中之基材支撑盘710之分段714内的基材腔袋712相同的图案。
应注意，基材支撑盘及机械叶片可能具有允许多个基材处置之其他设置。可根据处理中的基材尺寸来交换基材移送机器人上之机械叶片。
本发明之实施例亦包括具有针对各种制程要求的分段加载功能之各种设置之群集工具。第8图至第10图图示了根据本发明之实施例之少量示例性群集工具。
第8图为根据本发明之一个实施例之群集工具800的平面图。群集工具800类似于第1图之群集工具100，不同在于HVPE腔室810连接至移送室112而非处理室110且加载站818连接至负载锁腔室116而非工厂介面118。
群集工具800包括处理室104、106、108及HVPE腔室810，其中处理室104、106、108经设置以执行MOCVD制程。可藉由安置于移送室112中之基材移送机器人114来分段加载各腔室104、106、108、810。
HVPE腔室810及处理室106、108可能具有相同的基材处理容量，而处理室104可处理基材量之两倍于腔室810、106、108可处理之基材量。藉由使用HVPE制程以增加自MOCVD沉积之生长速率，HVPE腔室810增加了群集工具之效率。HVPE腔室810可用于形成金属氮化物装置中之N-型GaN层。
根据本发明之一个实施例，群集工具800经设置以形成LED装置。HVPE腔室810经设置以形成用于LED装置之N-型GaN层；处理室106、108为经设置以形成MQW层之MOCVD腔室；且处理室104为经设置以形成P-型GaN层之MOCVD腔室。
第9图为根据本发明之另一实施例之群集工具900的平面图。
群集工具900类似于第1图之群集工具100，不同在于存在连接至移送室112而非服务腔室124之第五处理室924，所有五个处理室106、108、110、904、924具有相同的基材处理容量，且加载站818118连接至负载锁腔室116而非工厂介面。
在一个实施例中，所有五个处理室106、108、110、904、924均为MOCVD腔室。可设置群集工具900以形成LED装置。举例而言，设置处理室110、108以形成用于LED装置之N-型GaN层；设置处理室106、904以形成MQW层；且设置处理室924以形成P-型GaN层。
第10图为根据本发明之一个实施例之用于多个基材处理的线性群集工具1000的平面图。
群集工具1000包括两个工厂介面1002a、1002b，工厂介面1002a、1002b具有连接于其间的多个移送室1004a、1004b、1004c及处理室1006a、1006b。在处理期间，处理中的基材自工厂介面1002a进入群集工具1000，穿过移送室1004a、1004b、1004c以相继在处理室1006a、1006b中进行处理，且自工厂介面1002b离开群集工具1000。藉由移送室1004a、1004b、1004c中之基材移送机器人1008a、1008b、1008c来分段加载/卸载处理室1006a、1006b。
群集工具1000中之各处理室1006a、1006b连接至两个移送室。因为可藉由两个移送室中之两个基材移送机器人来同时执行加载及卸载，所以该设置进一步增加了增加加载及卸载效率。处理室1006a、1006b可能具有用于两个机器人之两个加载位置及两个举升销组件。
根据本发明之实施例之分段加载配置为诸如群集工具100、800、900及1000的群集工具提供了若干优点及改良。
一个优点为提高多基材处理室之可重复性。因为分段加载允许基材支撑盘变成处理室中之永久结构，所以提高了处理室中之处理环境的稳定性且亦提高了效能可重复性。
分段加载配置的另一优点为在处理期间避免移送具有基材之基材支撑盘。当移送基材支撑盘中之基材时，通常将基材支撑盘设计为适合于同时在群集工具中之各种处理室，因为基材支撑盘穿行于各种具有基材之处理室中。因此，可折中地将基材支撑盘设计为适合不同腔室。在分段加载配置中，各基材支撑盘仍然处于相应的处理室中且可具有个别设计以最佳地适合特定处理室。另外，当移送基材支撑盘中之基材时，可藉由基材支撑盘之制造公差来引入加载与加载之间的制程变化。分段加载配置消除了由基材支撑盘所引起的加载与加载之间的制程变化。
另一个优点为提高生产力。藉由并入分段加载/卸载而不移送具有基材之基材支撑盘，可使用较大处理室，因为腔室尺寸不再受限于基材支撑盘尺寸、或流量阀开孔尺寸或基材移送机器人之活动范围。较大处理室可处理更多基材，因此增加了群集工具之整体生产力。
使用分段加载亦允许群集工具包括不同尺寸或基材处理容量之腔室。群集工具可使用针对较长制程之较大处理室，及针对较短制程之较小处理室，因此使群集工具在效率与成本之间最优化。
藉由避免生产及维护在处理期间随基材传送的基材支撑盘之成本，使用群集工具中之分段加载亦降低了成本。另外，藉由仅针对处理基材使用机器人及删除针对处理基材支撑盘之机器人，使用分段加载亦简化了基材处理系统，因此进一步减少了操作成本。
另外，分段加载亦减小了由在操作期间基材支撑盘在腔室与腔室之间的移动所引起的处理室之间的交叉污染。
虽然上文描述了LED之生产，但本发明之其他实施例适合于其中执行多个基材制程在的任何制程。本发明之实施例亦适合于加载及卸载独立的多基材处理室。
虽然前文系针对本发明之实施例，但在不脱离本发明之基本范畴之情况下，可设计本发明之其他及另外之实施例，且本发明之范畴系藉由随后之申请专利范围来界定。

Claims (15)

1.一种用于处理多个基材的设备，该设备包含：
腔室主体，该腔室主体界定处理体积，其中该腔室主体具有允许基材穿过该腔室主体的第一开孔；
基材支撑盘，该基材支撑盘安置于该处理体积中，其中该基材支撑盘具有形成于该基材支撑盘的上表面上的多个基材腔袋，各基材腔袋中容纳一基材，且该多个基材腔袋形成多个分段；以及
基材处置组件，该基材处置组件安置于该处理体积中，其中该基材处置组件相对于该基材支撑盘移动，以在与该基材处置组件对准的加载位置，自该些基材腔袋的分段拾取该些基材且使该些基材下降至该些基材腔袋的分段，且该多个分段中的每一个可对准于该基材处置组件。
2.如权利要求1所述的设备，其中该基材处置组件包含真空吸盘、伯努利吸盘、静电卡盘、或三个或三个以上经设置以抓取处置中基材的边缘的抓取指形件中的一个。
3.如权利要求2所述的设备，其中该基材处置组件包含三个或三个以上举升销，该些举升销安置于接近该腔室主体中的该第一开孔的该基材支撑盘之下，且各基材腔袋具有穿过该基材支撑盘所形成的以供该三个或三个以上举升销插入的三个或三个以上销孔。
4.如权利要求3所述的设备，其中各分段包含一个或多个基材腔袋，且在各分段中将该些基材腔袋配置为相同图案。
5.如权利要求3或4所述的设备，其中该基材支撑盘包含三个或三个以上的各基材腔袋中的罩盖，且各罩盖可移除地安置于相应销孔中。
6.一种用于处理多个基材的群集工具，该群集工具包含：
如权利要求1-5中任一项所述的第一处理室；
移送室，该移送室经由该第一处理室的该第一开孔有选择地连接至该第一处理室；以及
基材移送机器人，该基材移送机器人安置于该移送室中以加载及卸载该第一处理室中的该些基材，其中该基材移送机器人包括具有一个或多个基材腔袋的第一机械叶片，将该第一机械叶片中的该一个或多个基材腔袋配置为与该第一处理室的该第一基材支撑盘上的各分段中的该一个或多个基材腔袋相同的图案。
7.如权利要求6所述的群集工具，进一步包含连接至该移送室的第二处理室，其中该第二处理室包含具有形成多个分段的多个基材的第二基材支撑盘，且将该第二基材支撑盘中的各分段中的该些基材腔袋配置为与该第一机械叶片上的该些基材腔袋相同的图案。
8.如权利要求6或7所述的群集工具，其中该基材移送机器人进一步包含具有配置成与该第一机械叶片中的该一个或多个基材腔袋相同的图案的一个或多个基材腔袋的第二机械叶片，且该第一机械叶片及该第二机械叶片可独立地与第一或第二基材支撑盘上的分段对准。
9.如权利要求7或8所述的群集工具，进一步包含：
第三处理室，该第三处理室连接至该移送室，其中该第三处理室包含具有形成多个分段的多个基材的第三基材支撑盘，且将该第三基材支撑盘中的各分段中的该些基材腔袋配置为与该第一机械叶片上的该些基材腔袋相同的图案；以及
第四处理室，该第四处理室连接至该移送室，其中该第四处理室包含具有形成多个分段的多个基材的第四基材支撑盘，且将该第四基材支撑盘中的各分段中的该些基材腔袋配置为与该第一机械叶片上的该些基材腔袋相同的图案。
10.如权利要求9所述的群集工具，其中该第一基材支撑盘上的该些基材腔袋的数目是该第二基材支撑盘、该第三基材支撑盘和该第四基材支撑盘上的该些基材腔袋的数目的两倍。
11.如权利要求10所述的群集工具，其中：
该第一处理室为经设置以形成N-型GaN(N-型掺杂GaN)层的有机金属化学气相沉积(MOCVD)腔室；
该第二处理室为经设置以形成多量子阱(MQW)层的有机金属化学气相沉积腔室；
该第三处理室为经设置以形成多量子阱(MQW)层的有机金属化学气相沉积腔室；以及
该第四处理室为经设置以形成P-型GaN(P-型掺杂GaN)层的有机金属化学气相沉积腔室。
12.如权利要求10所述的群集工具，其中：
该第一处理室为经设置以形成多量子阱(MQW)层的有机金属化学气相沉积(MOCVD)腔室；
该第二处理室为经设置以形成N-型GaN层的氢化物汽相外延(HVPE)腔室；
该第三处理室为经设置以形成P-型GaN层的有机金属化学气相沉积腔室；以及
该第四处理室为经设置以形成P-型GaN层的有机金属化学气相沉积腔室。
13.如权利要求9所述的群集工具，进一步包含：
第五处理室，该第五处理室连接至该移送室，其中该第五处理室包含具有形成多个分段的多个基材的第五基材支撑盘，且将该第五基材支撑盘中的各分段中的该些基材腔袋配置为与该第一机械叶片上的该些基材腔袋相同的图案，
其中：
该第一处理室为经设置以形成N-型GaN层的有机金属化学气相沉积腔室；
该第二处理室为经设置以形成N-型GaN层的有机金属化学气相沉积腔室；
该第三处理室为经设置以形成多量子阱层的有机金属化学气相沉积腔室；
该第四处理室为经设置以形成多量子阱层的有机金属化学气相沉积腔室；以及
该第五处理室为经设置以形成P-型GaN层的有机金属化学气相沉积腔室。
14.一种使用基材移送机器人在如权利要求1-13中的任一项所述的处理室中处置基材的方法，该方法包含以下步骤：
将来自基材移送机器人的一个或多个基材收纳于该处理室中的基材支撑盘的第一分段中；
旋转该基材支撑盘以使该基材支撑盘的第二分段与该处理室的基材处置组件对准；以及
将来自该基材移送机器人的一个或多个基材收纳于该基材支撑盘的该第二分段中。
15.如权利要求14所述的方法，其中将一个或多个基材收纳于该基材支撑盘的该第一分段中的步骤包含以下步骤：
旋转该基材支撑盘以使该第一分段与该基材处置组件对准；
将三个或三个以上举升销自该基材处置组件插入穿过该第一分段中的该些基材腔袋所形成的销孔；
将来自该基材移送机器人的该一个或多个基材收纳于该三个或三个以上举升销之上；以及
将该三个或三个以上举升销自该基材支撑盘移除，以使该一个或多个基材下降至该基材支撑盘的该第一分段中的该些基材腔袋中。
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