CN109148319A - 半导体制造设备的系统及其操作方法 - Google Patents

半导体制造设备的系统及其操作方法 Download PDF

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Abstract

本公开实施例涉及一种半导体制造设备的系统及其操作方法。提供一种半导体制造设备FAB的装置。在一个实施例中，所述装置包含维护工具及配置成运输至少一个定制部件的运输工具。所述维护工具包含：第一轨道，其处于第一水平面；至少一个维护起重机，其可移动地安装于所述第一轨道上；及多个第一传感器，其设置在所述第一轨道上。所述第一传感器配置成界定至少一危险区并检测所述维护起重机的位置。所述运输工具包含第二轨道，其处于第二水平面；至少一个悬吊式运输OHT车辆，其可移动地安装于所述第二轨道上；及至少一个第二传感器，其在所述OHT车辆上。所述第二水平面不同于所述第一水平面。从平面图看，所述第一水平面及所述第二水平面至少部分彼此重叠。

Description

半导体制造设备的系统及其操作方法
技术领域
本公开实施例涉及半导体制造设备的系统及其操作方法。
背景技术
通常通过使在其中及其上制造装置的衬底/晶片经过大量制造步骤来完成装置以在自动化或半自动化设备中制造集成电路。半导体装置必须经历的制造步骤的数目及类型可取决于待制造的半导体装置的细节。例如，精密的芯片可需要数百个制造步骤。
此外，现代半导体制造设备(“FABS”)采用用以将工件(诸如衬底/晶片及光罩)运输至程序流程中所需的工具的系统。因此，已在用于工艺中的半导体制造工具/装置(诸如用于光刻工艺中的半导体曝光装置)中采用光罩运输装置及晶片运输装置。因此，能够安全并有效转移工件以便改良处理量及输出率的系统是必要的。
发明内容
本公开的实施例涉及一种装置，其包括：维护工具，其包括：第一轨道，其处于第一水平面；至少一个维护起重机，其可移动地安装于所述第一轨道上；及多个第一传感器，其设置在所述第一轨道上，所述第一传感器配置成界定至少一危险区并检测所述维护起重机的位置；及运输工具，其配置成运输至少一个定制部件，所述运输工具包括：第二轨道，其处于第二水平面，其中所述第二水平面不同于所述第一水平面且其中从平面图看，所述第一水平面及所述第二水平面至少部分彼此重叠；至少一个悬吊式运输(OHT)车辆，其可移动地安装于所述第二轨道上；及至少一个第二传感器，其在所述OHT车辆上。
本公开的实施例涉及一种用于半导体制造设备的系统，其包括：制造工具，其包括至少一个装载端口；维护工具，其包括处于第一水平面的第一轨道及可移动地安装于所述第一轨道上的至少一个维护起重机；运输工具，其包括处于第二水平面的第二轨道及可移动地安装于所述第二轨道上的至少一个悬吊式运输(OHT)车辆，其中所述第二水平面不同于所述第一水平面且其中从平面图看，所述第一水平面与所述第二水平面至少部分彼此重叠；多个第一传感器，其设置在所述第一轨道上，所述第一传感器配置成对应于所述制造工具的所述装载端口界定至少一危险区并检测所述维护起重机的位置；至少一个第二传感器，其在所述OHT车辆上；至少一个第三传感器，其在所述装载端口上；数据收集器，其配置成自所述第一传感器收集数据；及接口面板，其配置成接收来自所述数据收集器的数据并将信号发送至所述第二传感器及所述第三传感器或切断至所述第二传感器的信号。
本公开的实施例涉及一种用于操作半导体制造设备的系统的方法，其包括：将多个第一传感器放置于维护工具的第一轨道上，使所述多个第一传感器对应于制造工具的装载端口定位，其中所述多个第一传感器界定危险区；通过运输工具的悬吊式运输(OHT)车辆上的第二传感器及所述第一传感器检测所述OHT车辆的位置及所述维护工具的维护起重机的位置；及通过控制单元在当所述OHT车辆进入所述危险区时的第一模式与当所述维护起重机进入所述危险区时的第二模式之间切换。
附图说明
在结合附图阅读时，自以下详细描述最佳理解本公开实施例的方面。应注意，根据产业中的标准实践，各个构件未按比例绘制。实际上，为了清楚论述，可任意增大或减小各个构件的尺寸。
图1A是根据本公开的一些实施例的半导体制造设备的示范性装置的俯视图。
图1B是根据本公开的一些实施例的半导体制造设备的系统的侧视图。
图2是根据本公开的一些实施例的半导体制造设备的系统的框图。
图3是表示根据本公开的一些实施例的用于操作半导体制造设备的系统的方法的流程图。
图4是表示根据本公开的一些实施例的用于操作半导体制造设备的系统的方法的示范性操作的流程图。
图5A是根据本公开的一些实施例的半导体制造设备的装置的俯视图。
图5B是根据本公开的一些实施例的半导体制造设备的系统的侧视图。
具体实施方式
下列公开提供用于实施所提供目标物的不同构件的许多不同实施例或实例。下文描述组件及配置的特定实例以简化本公开实施例。当然，这些仅为实例且不旨在限制。例如，在下列描述中第一构件形成于第二构件上方或上可包含其中所述第一构件及所述第二构件以直接接触形成的实施例，且还可包含其中额外构件可经形成于所述第一构件与所述第二构件之间，使得所述第一构件及所述第二构件可不直接接触的实施例。另外，本公开实施例可在各个实例中重复参考数字及/或字母。此重复是用于简单及清楚的目的且本身并不指示所论述的各个实施例及/或配置之间的关系。
阐释性实施例的此描述旨在结合随附图式阅读，所述随附图式将被视为整个书面描述的部分。在本文中所公开的实施例的描述中，任何方向或定向的参考是仅旨在方便描述且不旨在以任何方式限制本公开实施例的范围。相对术语(诸如“下”、“上”、“水平”、“垂直”、“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”及“底部”以及其衍生词(例如，“水平地”、“向下地”、“向上地”等))应被解释为意指如接着在所论述的图中所描述或展示般的定向。这些相对术语仅用于方便描述且不需要以特定定向构建或操作装置。除非另有明确描述，否则术语(诸如“附接”、“附着”、“连接”及“互连”)指代其中结构直接地或透过中介结构间接地固定或附接至彼此的关系，以及可移动或刚性附接或关系两者。此外，通过参考实施例绘示本公实施例开的特征及优点。相应地，本公开实施例明确不应限于绘示可单独或以特征的其他组合存在的特征的一些可能非限制组合的这些实施例；本公开实施例的范围本公开实施例所附的发明申请专利范围所界定。
在生产期间，定制部件(诸如光罩或晶片)通常自其存储位置被运输至制造装置/工具且再通过运输装置在特定、标准化载体中运回。当运输装置定位于且对准至制造工具时，载体降低至制造工具的装载端口以装载或卸除定制部件。除了运输装置以外，在半导体FAB中还需要维护装置，使得可及时修复或维护(若干)制造工具。
运输装置及维护装置(其彼此独立)可独立安装于FAB中。例如，维护工具自FAB的顶板悬置，且运输装置悬置于维护工具上方。更重要地，运输装置及维护装置独立操作。发现运输装置及维护装置的这些独立操作可导致严重问题：当运输装置装载定制部件至装载端口或自装载端口卸除定制部件时，在维护装置还移动至装载端口上方的情况中，所述运输装置可能撞击维护装置，因此损坏运输装置。被损坏运送装置需要修复或替换，且修复或替换导致非所要的高成本及半导体FAB的大量停机时间。
本公开实施例提供一种用于半导体制造设备的装置及系统，其监测维护装置及运输装置的位置以阻止两个独立装置的可能碰撞。
图1A是绘示为具有基础制造工具100的半导体制造设备的示范性装置10的俯视图，图1B是半导体制造设备的系统20的侧视图，且图2是半导体制造设备的系统20的框图的实施例。参考图1A及图1B，装置10包含维护工具110及运输工具120。维护工具110包含：第一轨道112，其处于第一水平面113；至少一个维护起重机114，其可移动地安装于第一轨道112上；及多个第一传感器116，其设置在所述第一轨道112上。运输工具120包含：第二轨道122，其处于不同于第一水平面113的第二水平面123；至少一个悬吊式运输(OHT)车辆124，其可移动地安装于第二轨道122上；及至少一个第二传感器126，其在OHT车辆124上。如图1A中展示，从平面图看，第一水平面113及第二水平面123部分彼此重叠。在本公开的一些实施例中，装置10可经集成于半导体制造设备的系统20中，如图1B及图2中展示，且经集成于系统20中的装置10将根据下列描述中的一或多个实施例进一步描述。
在一些实施例中，系统20可为自动处置并运输定制部件(诸如(若干)晶片或(若干)光罩)至制造工具的自动化材料处置系统(AMHS)。半导体FAB中的AMHS包含在工艺期间在FAB内移动及运输光罩载体及/或晶片载体的多类型的自动化及手动车辆。此可包含例如(非限制)自动引导车辆(AGV)、人引导车辆(PGV)、铁轨引导车辆(RGV)、悬吊式搬运梭(OHS)及悬吊式运输(OHT)车辆。
如图1A、图1B及图2中展示，系统20包含至少一制造工具100及制造工具100上方的装置10。装置10包含制造工具100上方的维护工具110及维护工具110上方的运输工具120。制造工具100可为任何类型的晶片处置、制造、测试、计量或常用于半导体FAB中的其他设备。在本公开的一些实施例中，制造工具100可为(例如但不限于)光刻工具(诸如极紫外线(EUV)光刻工具)。制造工具100包含用于将定制部件插入至制造工具100中或自制造工具100移除定制部件的至少一装载端口102。在本公开的一些实施例中，装载端口102可包含单独的装载单元及卸除单元。
集成于系统20中的装置10的维护工具110包含第一轨道(包含铁轨)112及维护起重机114。第一轨道112经附着且自FAB的顶板12悬置，且维护起重机114可移动地安装于第一轨道112上用于维持并修复制造工具100。
集成于系统20中的装置10的运输工具120配置成运输至少一个定制部件(诸如晶片或光罩)。例如，当制造工具100是光刻工具时，运输工具120运输至少一光罩。运输工具120包含第二轨道122(包含铁轨)及OHT车辆124。第二轨道122经附着并自FAB的顶板12悬置于第一轨道112上方。OHT车辆124可移动地安装于第二轨道122上，且可操作以在一载体中将定制部件(诸如光罩)运输通过FAB。如图1A中展示，OHT车辆124配置成与第二轨道122互补并协作来沿着第二轨道122横向或水平地滚动并将载体自一个位置运输至另一位置。第一轨道112上方的OHT车辆124经悬挂且当沿着第二轨道122水平地移动时，与第一轨道112及维护起重机114隔开。此外，OHT车辆124经配置且可操作以垂直拾取、升高/降低、枢动并来回于制造工具100释放载体。
再参考图1A、图1B及图2。集成于系统20中的装置10包含维护工具110的第一轨道112上的第一传感器116。特定来说，第一传感器116经对应地放置至制造工具100的装载端口102。在本公开的一些实施例中，四个第一传感器116经设置于第一轨道112上且由此如图1A中展示般界定与整个装载端口102重叠的一个矩形区。因为意外事件(诸如两个装置/工具之间的碰撞)可能在所述区中发生，所以此矩形区称为“危险区”130。第一轨道112的相同铁轨上的两个第一传感器116之间的距离界定危险区130的宽度135，且第一轨道112的不同铁轨上的两个第一传感器116之间的距离界定危险区130的长度133。相应地，危险区130的长度133实质上等于第一轨道112的两个铁轨之间的距离。更重要地，使危险区130的宽度135大于装载端口102的宽度或甚至大于维护起重机114的宽度。如图1A中展示，平行于第一轨道112量测装载端口102的宽度及维护起重机114的宽度。此外，第一传感器116配置成检测维护起重机114的位置。在本公开的一些实施例中，第一传感器116可包含限位开关或类似机械制动装置，但不限于此。
如图1B及图2中展示。经集成于系统20中的装置10包含放置于运输工具120的OHT车辆124上的第二传感器126。且系统20包含放置于制造工具100的装载端口102上的第三传感器106。第二传感器126及第三传感器106可为平行收发器(诸如E84光学通讯传感器)，但不限于此。应了解，第二传感器126及第三传感器106可为在其间执行通讯的任何传感器。
参考图2。半导体制造设备20的系统进一步包含配置成控制装置10的维护工具110及运输工具120的控制单元140。控制单元140包含数据收集器142及接口面板144。数据收集器142配置成收集并存储来自第一传感器116的数据。例如，第一传感器116检测维护起重机114在第一轨道112上的位置并将关于位置的数据发送至数据收集器142。接口面板144配置成接收来自所述数据收集器142的数据并将信号发送至第二传感器126及第三传感器106或切断至第二传感器126的信号。在本公开的一些实施例中，系统20可包含超过一个制造工具100、超过一个维护起重机114及超过一个OHT车辆124，如图2中展示。相应地，控制单元140可根据自彼等传感器116/126接收的数据个别地控制维护起重机114及OHT车辆，且将根据下列描述中的一或多个实施例进一步描述彼等细节。
参考图3至图4，且额外参考图1A、图1B及图2，示范性方法30绘示通过图2的系统20的一个可能流程。
在操作300中，将第一传感器116放置于第一轨道112上。使多个第一传感器116相应于制造工具100的装载端口102定位，因此多个第一传感器116界定危险区130。如上文提及，第一传感器116是放置于第一轨道112上且由此如图1A中展示般界定与整个装载端口102重叠的矩形危险区130。
在操作310中，通过第一传感器112检测维护起重机114的位置且通过第二传感器126检测OHT车辆124的位置。在本公开的一些实施例中，操作310可进一步包含如图4中展示的操作312至316。在操作312中，通过放置于第一轨道112上的第一传感器116检测维护起重机114的位置。再参考图1A，维护起重机114可定位于等待区域中且若需要可进入半导体FAB中的工作区域。因此，第一传感器116将检测维护起重机114的位置且产生关于维护起重机114的位置的数据。
在操作314中，接着，透过以太网络或其他兼容网络系统收集数据及将其存储于控制单元140的数据收集器142中。在操作316中，将经收集的数据转移至控制单元140的接口面板144。通过接收关于维护起重机114的位置的数据，且通过检测OHT车辆124的位置，触发接口面板144以在两个模式之间切换装载端口102：第一模式(诸如自动模式)及第二模式(诸如手动模式)。
再参考图3，在操作320中，当OHT车辆124进入危险区130时，界面面板144将装载端口102切换至第一模式，接着，依序操作操作322至操作326。在操作322中，在允许危险区130中的OHT车辆124对准至装载端口102时，禁止维护起重机114进入危险区130。在操作324中，将信号自控制单元140的接口面板144发送至OHT车辆124上的第二传感器126及制造工具100的装载端口102上的第三传感器106两者。在本公开的一些实施例中，操作322及操作324可同时操作。
在操作326中，通过第二传感器126及第三传感器106执行交握功能，以在OHT车辆124对准至装载端口102时，允许装载操作或卸除操作。换句话说，当第二传感器126及第三传感器106接收来自控制单元140的接口面板144的信号，第二传感器126及第三传感器106通讯并执行交握功能，以确认OHT车辆124与装载端口102之间的对准时。接着，允许装载操作或卸除操作，其将光罩载体垂直降低及释放至制造工具100或自制造工具100拾取并升高光罩载体。
另一方面，在操作330中，当维护起重机114进入工作区域，尤其进入危险区130时，接口面板144将装载端口102切换至第二模式，且接着依序操作操作332至操作334。
在操作332中，切断自控制单元140发送至OHT车辆124上的第二传感器126的信号以停用OHT车辆124。在操作334中，由于切断至OHT车辆124的信号，故中断第二传感器126与第三传感器106之间的交握功能，因此禁止装载操作或卸除操作。在本公开的一些实施例中，是禁止OHT车辆124的操作或移动，避免OHT车辆124撞击进入危险区130的维护起重机114。相应地，避免因碰撞/撞击而对OHT车辆124造成的损坏。在本公开的一些实施例中，可通过切断自控制单元140发送至装载端口102上的第三传感器106的信号而达成对第二传感器126与第三传感器106之间的交握功能的中断。在所述实施例中，在中断交握功能之后，可停用OHT车辆124且禁止装载/卸除操作。
在本公开的一些实施例中，第二模式是手动模式。且在所述手动模式中，可手动操作OHT车辆124，直至维护起重机114离开危险区130或移回等待区域。
图5A是根据本公开的一些实施例的具有制造工具100a、100b及100c的装置10'的俯视图，且图5B是根据本公开的一些实施例的半导体制造设备20'及装置10'的一部分的侧视图。在本公开的一些实施例中，半导体制造设备20'的系统包含如图5A至5B中展示的用于一个工艺或不同工艺的多个制造工具100a、100b及100c，且经集成于系统20'中的装置10'的运输工具120可包含使用可操作以引导移动的第二轨道122或铁轨的多个OHT车辆124a、124b及124c。应了解，图3至图4的方法30可应用于图5A至图5B的半导体制造设备20'的系统。例如，在操作300中，将几个第一传感器116放置于第一轨道112上以界定多个危险区130a、130b及130c，且分别相应于制造工具100a至100c的装载端口102a至102c界定危险区130a、130b及130c的各者。在操作310中，通过第二传感器126分别检测OHT车辆124a至124c的位置，且通过第一传感器106分别检测维护起重机114a及114b的位置。因此，控制单元140的接口面板144个别地根据OHT车辆124a至124c及维护起重机114a至114b的位置检测结果来在第一模式与第二模式之间切换装载端口102a至102c。
例如，在本公开的一些实施例中，当OHT车辆124c进入危险区130c而OHT车辆124a及124b在危险区130a及130b外时，控制单元140的接口面板144如操作320所述，将装载端口102c切换至第一模式或自动模式。相应地，禁止维护起重机114a及114b进入危险区130c，例如，维护起重机114a及114b可不再自动控制。在一些实施例中，一旦装载端口102c在自动模式中，便将维护起重机114a及114b切换至手动控制。然而，可依需要手动控制维护起重机114a及114b，以在无任何OHT车辆占用的情况下进入危险区130a及130b。
另一方面，当维护起重机114b进入(例如)危险区130a时，接口面板144如操作330所述将装载端口102a切换至第二模式。在本公开的一些实施例中，当维护起重机114b进入危险区130a时，OHT车辆124a不在危险区130a中，此是因为若第二传感器126a识别OHT车辆124a已在危险区130a中，则维护起重机114b已禁止靠近危险区130a。
在本公开的一些实施例中，如图5A及图5B中展示，当OHT车辆124a已在危险区130a中且维护起重机114b错误地且意外地进入危险区130a时，接口面板144根据位置检测结果将装载端口102a切换至第二模式。因此，通过切断从控制单元140至OHT车辆124a上的第二传感器126的信号而停用危险区130a中的OHT车辆124a。因此，中断OHT车辆124a上的第二传感器126与装载端口102a上的第三传感器106之间的交握功能，且禁止装载或卸除操作。在一些实施例中，由于装载端口102a的第二模式是手动模式，故停用的OHT车辆124a无法自动控制，且在装载端口102a切换至手动模式时维持原位，如图5B中展示。由于禁止装载操作或卸除操作，故避免OHT车辆124a与维护起重机114b之间的碰撞。在危险区130a之外，若OHT车辆124b及124c是在危险区130b及130c中，则装载端口102b及102c仍在第一模式中，且仍禁止维护起重机114a及114b进入危险区130b及130c。换句话说，若OHT车辆124b及124c不在危险区130b及130c中，则维护起重机114a及114b可自由地进入危险区130b及130c。
根据上述方法中，当OHT车辆在危险区中时，是禁止维护起重机进入危险区，因此避免操作中的OHT车辆与维护起重机之间的撞击或碰撞。而当维护起重机进入危险区时，停用OHT车辆且不允许装载/卸除操作，因此还避免操作中OHT车辆与维护起重机之间的撞击或碰撞。
将进一步了解上文装置及系统可用于半导体制造设备的自动化材料处置系统(AMHS)中。相应地，制造工具不仅限于EUV光刻，且OHT车辆还不仅限于运输(若干)光罩。OHT车辆可适当地配置成在无需过度实验的情况下适应由所属领域的技术人员进行的任何类型的定制。
根据本公开的一个实施例，一种装置包含维护工具及配置成运输至少一个定制产品的运输工具。所述维护工具包含：第一轨道，其处于第一水平面；至少一个维护起重机，其可移动地安装于所述第一轨道上；及多个第一传感器，其设置在所述第一轨道上。所述第一传感器配置成界定至少一危险区并检测所述维护起重机的位置。所述运输工具包含：第二轨道，其处于第二水平面；至少一个悬吊式运输(OHT)车辆，其可移动地安装于所述第二轨道上；及至少一个第二传感器，其在所述OHT车辆上。所述第二水平面不同于所述第一水平面。从平面图看，所述第一水平面及所述第二水平面至少部分彼此重叠。
根据另一实施例，一种用于半导体制造设备的系统包含：制造工具，其包含至少一个装载端口；维护工具，其包含处于第一水平面的第一轨道及可移动地安装于所述第一轨道上的至少一个维护起重机；运输工具，其包含处于第二水平面的第二轨道及可移动地安装于所述第二轨道上的至少一个OHT车辆；多个第一传感器，其设置在所述第一轨道上；至少一个第二传感器，其在所述OHT车辆上；至少一个第三传感器，其在所述装载端口上；数据收集器，其配置成自所述第一传感器收集数据；及接口面板，其配置成自所述数据收集器接收所述数据并将信号发送至所述第二传感器及所述第三传感器或切断至所述第二传感器的所述信号。所述第二水平面不同于所述第一水平面。从平面图看，所述第一水平面及所述第二水平面至少部分彼此重叠。所述第一传感器配置成对应于所述制造工具的所述装载端口界定至少一危险区并检测所述维护起重机的位置。
根据本公开的一个实施例，一种用于操作半导体制造设备的系统的方法包含：将多个第一传感器放置于维护工具的第一轨道上；使所述多个第一传感器相应于制造工具的装载端口定位，其中所述多个第一传感器界定危险区；通过运输工具的OHT车辆上的第二传感器及所述第一传感器检测所述OHT车辆的位置及所述维护工具的维护起重机的位置；及通过控制单元在当所述OHT车辆进入所述危险区时的第一模式与当所述维护起重机进入所述危险区时的第二模式之间切换。
前文概述数个实施例的特征，使得所属领域的技术人员可更佳理解本公开实施例的方面。所属领域的技术人员应明白，其可容易将本公开实施例用作设计或修改用于实行本文中介绍的实施例的相同目的及/或达成相同优点的其他程序及结构的基础。所属领域的技术人员还应认识到，这些等效构造并未脱离本公开实施例的精神及范围，且其可在不脱离本公开实施例的精神及范围的情况下在本文中进行各种改变、置换及更改。
符号说明
10 装置
10' 装置
12 顶板
20 半导体制造设备/系统
20' 半导体制造设备/系统
30 方法
100 基础制造工具
100a 基础制造工具
100b 基础制造工具
100c 基础制造工具
102 装载端口
102a 装载端口
102b 装载端口
102c 装载端口
106 第三传感器
110 维护工具
112 第一轨道
113 第一水平面
114 维护起重机
114a 维护起重机
114b 维护起重机
116 第一传感器
120 运输工具
122 第二轨道
123 第二水平面
124 悬吊式运输(OHT)车辆
124a 悬吊式运输(OHT)车辆
124b 悬吊式运输(OHT)车辆
124c 悬吊式运输(OHT)车辆
126 第二传感器
130 危险区
130a 危险区
130b 危险区
130c 危险区
133 危险区130的长度
135 危险区130的宽度
140 控制单元
142 数据收集器
144 界面面板
300 操作
310 操作
312 操作
314 操作
316 操作
320 操作
322 操作
324 操作
326 操作
330 操作
332 操作
334 操作

Claims (1)

1.一种装置，其包括：
维护工具，其包括：
第一轨道，其处于第一水平面；
至少一个维护起重机，其可移动地安装于所述第一轨道上；及
多个第一传感器，其设置在所述第一轨道上，所述第一传感器配置成界定至少一危险区并检测所述维护起重机的位置；及
运输工具，其配置成运输至少一个定制部件，所述运输工具包括：
第二轨道，其处于第二水平面，其中从平面图来看，所述第二水平面不同于所述第一水平面，且所述第一水平面及所述第二水平面至少部分彼此重叠；
至少一个悬吊式运输OHT车辆，其可移动地安装于所述第二轨道上；及
至少一个第二传感器，其在所述OHT车辆上。
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