CN102651328B - 提升晶圆快速热处理产能的设备与操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提升晶圆快速热处理产能的设备及操作方法，该设备包含至少一制程模块、基座本体、前端操控接口及后端操控接口，制程模块包含至少一制程腔体、装载端、卸载端、机械手臂以及冷却装置，装载端及卸载端是复合式卡式盒，用来分层容置多片式石墨承载盘，多片式石墨承载盘具有刻槽以装载各种尺寸的晶圆，通过将卡式盒设计为能够容置装载晶圆的多片式石墨承载盘，减少制程中机械手臂的动作，并能同时对多个晶圆进行快速热处理，在单位时间的产能上够大幅提升，提高了制程的弹性与设备兼容性、节省制程时间，并减少晶圆的破片几率。

Description

提升晶圆快速热处理产能的设备与操作方法

技术领域

本发明涉及一种提升晶圆快速热处理产能的设备与操作方法，尤其涉及一种改变卡式盒的结构而能同时承载多个石墨承载盘的提升晶圆快速热处理产能的设备与操作方法。

背景技术

参阅图1及图2，分别为现有技术的快速热处理的设备的俯视图及现有技术的快速热处理的操作方法的流程图。如图1所示，现有技术的快速热处理的设备1包含基座本体10、至少一制程腔体20、装载端35、卸载端45、机械手臂50、冷却及分离装置65、前端操控接口70以及定心装置90，其中装载端35及卸载端45为一般用来容置多片晶圆的卡式盒(Cassette)。

同时参照图1及图2，为现有技术的快速热处理的操作方法S1，包含：装载步骤S11，将晶圆装载于装载端35中；取出步骤S13，以该机械手臂50从装载端35取出一晶圆；摆放步骤S15，将该晶圆放置于一石墨承载盘(图未示出)上；定心步骤S17，以该机械手臂50在将装载晶圆的石墨承载盘放到定心装置90上，将晶圆定位在石墨承载盘的中心位置；热处理步骤S19，以该机械手臂50将装载晶圆的石墨承载盘放置到该至少一制程腔体20中，以进行快速热处理；冷却步骤S21，以该机械手臂50将装载晶圆的石墨承载盘从制程腔体20中取出，并摆放至该冷却及分离装置65上，以热对流或热传导的方式将该晶圆冷却；分离步骤S23，以该冷却及分离装置65将该晶圆与该石墨承载盘分离；以及卸载步骤S25，将该晶圆放至卸载端45中。

现有技术的快速热处理的设备及操作方法，具有以下所述的缺点，例如，单位时间仅能处理单一晶圆，无法满足现今产能的需求，另外，仅有一前端操控接口70，当欲进行检修、测试或小量生产时，需要先解除自动化制程参数，操作上较为不便，另外，当使用一段时间，若各组件之间的精度失准，晶圆若无法放置到定位，在操作步骤时都有可能发生破片的问题，而影响到产能、质量以及制作成本。

因此，需要一种能够解决上述问题、并能提高产能的晶圆快速热处理设备及操作方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的主要目的是提供一种提升晶圆快速热处理产能的设备及操作方法。

本发明提升晶圆快速热处理产能的设备包含至少一制程模块、一基座本体、一前端操控接口、以及一后端操控接口，该至少一制程模块包含至少一制程腔体、装载端、卸载端、机械手臂以及冷却装置。该至少一制程模块容置于基座本体中，以防止尘体污染，用来进行快速热处理；该前端操控接口，设置在该基座本体的前端，用来设定自动制程参数，并发出一自动化执行信号；该后端操控接口，设置在该基座本体的后端，用来提供一手动操控接口或一半手动操控接口，以设定手动制程参数，并发出一手动执行信号或一半手动执行信号；该至少一制程模块接收该自动化执行信号时进行自动化连续生产，而在该至少一制程模块接收该手动执行信号或该半手动执行信号时，执行手动模式生产或半手动执行模式生产。该装载端及卸载端的每一个都是一复合式卡式盒，该复合卡式盒中分层地容置多个多片式石墨承载盘，所述多片式石墨承载盘的每一个尺寸相同，但每一个可以具有相同或不同的刻槽，以装载各种尺寸的晶圆。机械手臂具有旋转、伸缩及升降功能，用来进行该多片式石墨承载盘的取出及放置动作。

机械手臂从装载端的开口取出所述多片式石墨承载盘的其中之一，放置到所述制程腔体的支撑架的定位点上，而在进行快速热退火处理后，将该多片式石墨承载盘从所述制程腔体的支撑架上取出，放置于该冷却装置上，在该多片式石墨承载盘及至少一晶圆冷却后，该机械手臂将该多片式石墨承载盘从该冷却装置直接由卸载端的开口放置到该至少一卸载端中。为了进一步提升产能，可以在同一制程模块中，设置移动轨道以带动该机械手臂移动，或是同一基座本体中设置多组制程模块。

本发明所述提升晶圆快速热处理产能的操作方法包含装载及定心步骤、取出步骤、热处理步骤、冷却步骤，以及卸载步骤，在装载及定心步骤中，预先将晶圆装载在多片式石墨承载盘的刻槽中，并装载在作为装载端的复合式卡式盒中；在取出步骤时，仅需以机械手臂从装载端取出装载至少一晶圆的多片式石墨承载盘；在热处理步骤中，以该机械手臂将所出取出的装载该至少一晶圆的该多片式石墨承载盘，放入一制程腔体中进行一快速热处理；在冷却步骤，以该机械手臂将进行快速热处理后的装载该至少一晶圆的该多片式石墨承载盘放置于一冷却装置上，以热对流或热传导的方式进行冷却；在卸载步骤，以该机械手臂将冷却后装载该至少一晶圆的该多片式石墨承载盘放入作为卸载端的另一复合式卡式盒中。

本发明的优点在于，通过直接将卡式盒设计为能够容置多片式石墨承载盘，而多片式石墨承载盘能够承载各种尺寸的晶圆，在产能上够大幅提升，更提高了生产制程的弹性与设备兼容性、简化制程上晶圆取出与放置的步骤，而能够节省制程时间，并减少晶圆的破片几率。

附图说明

图1为现有技术的快速热处理的设备的俯视图。

图2为现有技术的快速热处理的操作方法的流程图。

图3为本发明提升晶圆快速热处理产能的设备第一实施例的俯视图。

图4A及图4B为本发明装载端及卸载端的实例立体图。

图5为本发明提升晶圆快速热处理产能的设备第二实施例的俯视图。

图6为本发明提升晶圆快速热处理产能的设备第三实施例的俯视图。

图7为本发明定位治具的立体图。

图8为本发明提升晶圆快速热处理产能的操作方法的流程图。

具体实施方式

以下配合说明书附图及组件符号对本发明的实施方式做更详细的说明，以使本领域技术人员在研读本说明书后能据以实施。

参阅图3、图4A以及图4B，分别为本发明提升晶圆快速热处理产能的设备第一实施例的俯视图，以及本发明装载端及卸载端的实例立体图。如图3所示，本发明提升晶圆快速热处理产能的设备2包含至少一制程模块、一基座本体10、一前端操控接口70、以及一后端操控接口80，该至少一制程模块包含至少一制程腔体20、装载端30、卸载端40、机械手臂50以及冷却装置60。该至少一制程模块容置于基座本体10中，以防止尘体污染，用来进行快速热处理；该前端操控接口70，设置在该基座本体10的前端，用来设定自动制程参数，并发出一自动化执行信号；该后端操控接口80，设置在该基座本体10的后端，用来提供一手动操控接口或一半手动操控接口，以设定手动制程参数，并发出一手动执行信号或一半手动执行信号；该至少一制程模块接收该自动化执行信号时进行自动化连续生产，而在该至少一制程模块接收该手动执行信号或该半手动执行信号时，执行手动模式生产或半手动执行模式生产。另外，进一步在制程腔体20的后开口处设置一次后端操控接口82，用来对每一制程腔体设定手动制程参数或是进行信号测试、批次量产。

同时参照图3、图4A及图4B，为该制程模块包含制程腔体20、装载端30、卸载端40、机械手臂50以及冷却装置60，该制程腔体20用来进行快速热处理，所述制程腔体20能以环状、平行、阵列或多层的方式排列，该装载端30及卸载端40的每一个都是一复合式卡式盒，该复合卡式盒中分层地容置多个多片式石墨承载盘200，所述多片式石墨承载盘200的每一个的外观几何尺寸均相同，且每个多片式石墨承载盘上可以规划为具有相同或不同的刻槽，以装载各种尺寸的晶圆202、204。机械手臂50具有旋转、伸缩及升降功能，用来进行该多片式石墨承载盘200的取出及放置动作，该冷却装置60用来使进行该快速热退火处理后的该多片式石墨承载盘200及该至少一晶圆202、204以热对流或热传导的方式冷却。

机械手臂50从装载端30的开口31取出所述多片式石墨承载盘200的其中之一，放置到所述制程腔体20的支撑架的定位点(图未示出)上，而在进行快速热退火处理后，将该多片式石墨承载盘200从所述制程腔体的支撑架上取出，放置于该冷却装置60上，在该多片式石墨承载盘200及至少一晶圆冷却202、204后，该机械手臂50将该多片式石墨承载盘200从该冷却装置20直接由卸载端40的开口41放置到该至少一卸载端40中。所述多片式石墨承载盘200可为圆形、椭圆形、矩形及多边型的其中之一。

进一步地，该本发明提升晶圆快速热处理产能的设备中进一步设置一条形码传感器或一射频识别读取器(图未示出)，而该多片式该装载端30上，即复合式卡式盒上进一步设置一条形码或一射频识别卷标(图未示出)，以使进行装载或快速热处理前能够通过其与数据库联机通讯，而读取需要的数据，以避免人工输入的错误，达到全自动化的功能。

参阅图5及图6，分别为本发明提升晶圆快速热处理产能的设备第二实施例及第三实施例的俯视图，如图5及图6所示，为了进一步提升产能，本发明提升晶圆快速热处理产能的设备3可以在同一制程模块中，设置移动轨道55，以带动该机械手臂50移动，或在本发明提升晶圆快速热处理产能的设备4在同一基座本体中设置多组制程模块。

参阅图7，为本发明定位治具的立体图。如图7所示，在本发明的装载端30的底部32或卸载端40的底部42上，包含一定位治具100，用来判定尺寸、数量以及空片位置，该定位治具100为一导引组件101、一制动组件103、以及至少一感测组件105、107的组合，该导引组件101与该制动组件103连接，以该制动组件103移动该导引组件101，而该感测组件105为一光电感测组件、而该感测组件107为一压力感测组件，用来感测该导引组件101的位置。

参阅图8，为本发明提升晶圆快速热处理产能的操作方法的流程图。如图8所示，本发明提升晶圆快速热处理产能的操作方法的S3包含装载及定心步骤S31、取出步骤S33、热处理步骤S35、冷却步骤S37，以及卸载步骤S39，在装载及定心步骤S31中，将晶圆装载在多片式石墨承载盘的刻槽中，并装载在作为装载端的复合式卡式盒中；在取出步骤S33中，以机械手臂从装载端取出装载至少一晶圆的多片式石墨承载盘；在热处理步骤S33中，以该机械手臂将所出取出的装载该至少一晶圆的该多片式石墨承载盘，放入一制程腔体中进行一快速热处理；在冷却步骤S37中，以该机械手臂将进行快速热处理后的装载该至少一晶圆的该多片式石墨承载盘放置于一冷却装置上，以热对流或热传导的方式进行冷却；以及在卸载步骤S39中，以该机械手臂将冷却后装载该至少一晶圆的该多片式石墨承载盘放入作为卸载端的另一复合式卡式盒中。

本发明的优点在于，通过直接将卡式盒设计为能够容置多片式石墨承载盘，而多片式石墨承载盘又能够利用刻槽承载至少一各种尺寸的晶圆，在产能上够大幅提升，更提高了生产制程的弹性与设备兼容性，并且能够简化制程上晶圆取出与放置的步骤，进而够节省制程时间，及减少晶圆的破片几率。更通过增加后端操控接口，改善维修或测试的方便性。

以上所述者仅为用以解释本发明的较佳实施例，并非企图据以对本发明做任何形式上的限制，因此，凡有在相同的发明原理下所作有关本发明的任何修饰或变更，皆仍应包括在本发明意图保护的范畴。

Claims (9)

1.一种提升晶圆快速热处理产能的设备，其特征在于，包含：

至少一制程模块，用来进行快速热处理；

一前端操控接口，用来设定自动制程参数，并发出一自动化执行信号；

一后端操控接口，用来提供一手动操控接口或一半手动操控接口，以设定手动制程参数，并发出一手动执行信号或一半手动执行信号；以及

一基座本体，用来容置该至少一制程模块，

其中，该至少一制程模块接收该自动执行信号时进行自动化连续生产，而在该至少一制程模块接收该手动执行信号或该半手动执行信号时，执行手动模式生产或半手动执行模式生产，而该前端操控接口设置在该基座本体的前端，该后端操控接口设置在该基座本体的后端，该至少一制程模块的每一个至少包含至少一装载端及至少一卸载端，该至少一装载端及该至少一卸载端的每一个为一复合式卡式盒，该复合卡式盒中分层地容置装载至少一晶圆的多个多片式石墨承载盘，所述多片式石墨承载盘的每一个尺寸相同。

2.如权利要求1所述的提升晶圆快速热处理产能的设备，其特征在于，该至少一制程模块的每一个进一步包含：

至少一制程腔体，用来对该至少一晶圆进行一快速热退火处理；

一机械手臂，具有旋转、伸缩及升降功能，用来进行该多片式石墨承载盘取出及放置动作；

一冷却装置，用来使进行该快速热退火处理后的该多片式石墨承载盘及该至少一晶圆以热对流或热传导的方式冷却，

其中，该机械手臂从装载端取出该多片式石墨承载盘的其中之一，放置到所述制程腔体的支撑架的定位点上，而在进行快速热退火处理后，将该多片式石墨承载盘从所述制程腔体的支撑架上取出，放置于该冷却装置上，在该多片式石墨承载盘及至少一晶圆冷却后，将该多片式石墨承载盘从该冷却装置放回该至少一卸载端中，所述多片式石墨承载盘可为圆形、椭圆形及多边形的其中之一，所述多片式石墨承载盘的每一个具有相同或不同的尺寸的刻槽，以装载各种尺寸的所述晶圆。

3.如权利要求2所述的提升晶圆快速热处理产能的设备，其特征在于，所述制程腔体以环状、平行、阵列或多层的方式排列。

4.如权利要求2所述的提升晶圆快速热处理产能的设备，其特征在于，该至少一制程模块进一步包含一移动轨道，以带动该机械手臂移动而将该多片式石墨承载盘摆放至所述制程腔体的支撑架的定位点上，或从所述制程腔体的支撑架上取出。

5.如权利要求1所述的提升晶圆快速热处理产能的设备，其特征在于，该至少一装载端及该至少一卸载端具有一开口、多个分层以及一定位治具，该开口位于所述分层的外侧，该定位治具位于所述分层的底部，用来判定尺寸、数量以及空片位置，该定位治具为一制动组件、一导引组件以及至少一感测组件的组合，该导引组件与该制动组件连接，以带动该导引组件移动，该感测组件为光电感应组件或压力感测组件，用来感测该制动组件的位置。

6.如权利要求2所述的提升晶圆快速热处理产能的设备，其特征在于，所述至少一制程腔体的每一个进一步包含一次后端操控接口，所述次后端操控接口设置于所述制程腔体的后侧，用来对每一制程腔体设定手动制程参数，提升晶圆快速热处理产能的设备又进一步包含一条形码传感器或一射频识别读取器，并且该装载端上进一步包含一条形码或一射频识别标签，以自动化读取数据。

7.一种提升晶圆快速热处理产能的操作方法，其特征在于，步骤包含：

一装载及定心步骤，预先将至少一晶圆装载在至少一多片式石墨承载盘的刻槽中，并将该至少一多片式石墨承载盘，装载在一装载端中进行定心；

一取出步骤，以一机械手臂从该装载端取出装载至少一晶圆的多片式石墨承载盘的其中之一；

一热处理步骤，以该机械手臂将取出的装载该至少一晶圆的该多片式石墨承载盘，放入一制程腔体中进行一快速热处理；

一冷却步骤，以该机械手臂将进行该快速热处理后的装载该至少一晶圆的该多片式石墨承载盘放置于一冷却装置上进行冷却；以及

一卸载步骤，以该机械手臂将冷却后装载该至少一晶圆的该多片式石墨承载盘放入一卸载端，

其中，该装载端及该卸载端的每一个为一复合式卡式盒，而该复合卡式盒中分层地放置所述装载至少一晶圆的多片式石墨承载盘。

8.如权利要求7所述的操作方法，其特征在于，所述多片式石墨承载盘的尺寸相等，所述多片式石墨承载盘的形状为圆形、椭圆形及多边形的其中之一，且各该多片式石墨承载盘的刻槽具有相同或不同的尺寸，以装载该至少一晶圆，而该装载端上进一步包含一条形码或一射频识别标签，该条形码或该射频识别标签由一条形码传感器或一射频识别读取器而自动化地读取。

9.如权利要求7所述的操作方法，其特征在于，该至少一装载端及该至少一卸载端的每一个具有一开口、多个分层以及一定位治具，该开口位于所述分层的外侧，该定位治具位于所述分层的底部，用来判定尺寸、数量以及空片位置，该定位治具为一制动组件、一导引组件以及至少一感测组件的组合，该导引组件与该制动组件连接，以带动该导引组件移动，该感测组件为光电感应组件或压力感测组件，用来感测该制动组件的位置。