CN113611651A - 半导体制造设备系统及其操作方法 - Google Patents

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林永巨
陈榕绅
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Abstract

本发明实施例涉及半导体制造设备系统及其操作方法。所述系统包含定向工具及经配置以运送至少一个定制零件的运送工具。所述定向工具包含经配置以接纳所述工件的端口、经配置以检测接纳于所述端口中的所述工件的定向的传感器及经配置以转动接纳于所述端口中的所述工件的旋转机构。

Description

半导体制造设备系统及其操作方法
技术领域
本发明实施例涉及半导体制造设备系统及其操作方法。
背景技术
集成电路通常在自动化或半自动化设备中通过使衬底/晶片(器件在其中及其上制造)通过用于完成器件的大量制造操作而制造。半导体器件必须通过的制造操作的数目及类型可取决于待制造的半导体器件的规格。例如，复杂芯片可能需要数百个制造操作。
此外，现代半导体制造设备(“FABS”)采用系统以将工件(例如衬底/晶片及分划板)运送到制造流程中所需的工具。因此，已在制造操作中使用的半导体制造工具/装置(例如在光刻操作中使用的半导体曝光装置)中采用分划板运送器件及晶片运送器件。因此，需要能够安全且有效地传送工件以便改进处理能力及输出率的系统。
发明内容
本发明的实施例涉及一种用于定向工件的装置，其包括：端口，其经配置以接纳所述工件；传感器，其经配置以检测接纳于所述端口中的所述工件的定向；及旋转机构，其经配置以转动接纳于所述端口中的所述工件。
本发明的实施例涉及一种用于半导体制造设备的系统，其包括：第一制造工具，其经配置以将工件装载为面向第一方向；第二制造工具，其经配置以将所述工件装载为面向第二方向，其中所述第二方向不同于所述第一方向；定向工具，其经配置以调整所述工件的定向；及运送工具，其经配置以移动所述工件，其中所述第一制造工具、所述第二制造工具及所述定向工具沿着所述工件的动作路径布置。
本发明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：由运送工具将工件移动到定向装置；由传感器检测接纳于所述定向装置中的所述工件的定向；由旋转机构转动接纳于所述定向装置中的所述工件；及由所述运送工具移动所述工件远离所述装置。
附图说明
当结合附图阅读时从以下详细描述最佳地理解本揭露的方面。应注意，根据业界中的标准实践，各种构件未按比例绘制。事实上，为了清楚论述起见，可任意增大或减小各种构件的尺寸。
图1A是根据本发明的一些实施例的用于半导体制造设备的系统的侧视图。
图1B是根据本发明的一些实施例的用于半导体制造设备的系统的侧视图。
图2是根据本发明的一些实施例的用于运送工件的装置的框图。
图3是表示根据本发明的一些实施例的用于操作用于半导体制造设备的系统的方法的流程图。
图4是表示根据本发明的一些实施例的用于操作用于运送工件的装置的方法的实例操作的流程图。
图5是根据本发明的一些实施例的用于半导体制造设备的系统的俯视图。
具体实施方式
下列揭露提供用于实施所提供标的物的不同特征的许多不同实施例或实例。下文描述组件及布置的特定实例以简化本揭露。当然，这些仅为实例且不希望具限制性。例如，在下列描述中的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经形成为直接接触的实施例，且还可包含其中额外构件可形成在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，本揭露可在各种实例中重复元件符号及/或字母。此重复是出于简化及清楚的目的，且本身不指示所论述的各项实施例及/或配置之间的关系。
说明性实施例的此描述希望结合将被视为完整撰写描述的部分的附图阅读。在本文中揭示的实施例的描述中，对于方向或定向的任何提及仅希望为了方便描述且不希望以任何方式限制本揭露的范围。例如“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)的相对术语应被解释为是指如接着描述或如在论述中的图式中展示的定向。这些相对术语仅是为了方便描述且不需要设备在特定定向上建构或操作。例如“附接”、“贴附”、“连接”及“互连”的术语是指其中结构直接或通过中介结构间接彼此固定或附接的关系，以及可移动或刚性附接或关系两者，除非另外明确描述。此外，通过参考实施例说明本揭露的特征及益处。因此，本揭露不应明确地限于说明可单独或以特征的其它组合存在的特征的某一可能非限制性组合的此类实施例；本揭露的范围是由其随附权利要求书定义。
在制造期间，通常通过特定标准化载体中的运送器件将定制零件(例如分划板或晶片)从其存储位置运送到制造装置/工具且再次返回。当运送器件定位于制造工具上且与所述制造工具对准时，将载体降低到制造工具的装载端口以装载或卸除定制零件。
本揭露提供一种自动改变且校正由运送器件移动的工件的定向的用于半导体制造设备的装置及系统。所述系统包含经配置以自动调整工件的定向，使得工件的定向可满足不同制造工具的不同规格的定向工具。
图1A是根据本发明的一些实施例的用于半导体制造设备的系统1的侧视图。在一些实施例中，系统1可为自动处置定制零件(例如(若干)晶片或(若干)分划板)且将其运送到制造工具的自动化材料处置系统(AMHS)。半导体制造设备中的AMHS包含用于在制造操作期间在整个制造设备移动及运送分划板载体及/或晶片载体的许多类型的自动化及手动载具。此可包含(例如(但不限于))自动导引载具(AGV)、个人导引载具(PGV)、轨条导引载具(RGV)、架空梭动件(OHS)及架空起重运送(OHT)。
如图1A中展示，系统1包含至少两个制造工具10及20。制造工具10、20可为在半导体制造设备中普遍使用的任何类型的晶片处置、制造、测试、计量或其它设施。在本发明的一些实施例中，制造工具10可为(例如(但不限于))光刻工具，例如极紫外(EUV)光刻工具。制造工具10至少包含用于将定制零件插入第一制造工具10中或从第一制造工具10移除定制零件的装载端口101。在本发明的一些实施例中，装载端口101可包含单独装载单元及卸除单元。在本发明的一些实施例中，当将定制零件插入第一制造工具10中时，定制零件应面向特定定向。因此，接纳于第一制造工具10的装载端口101上的定制零件还应面向特定方向。如图1A中展示，接纳于第一制造工具10的装载端口101上的载体5具有背离第一制造工具10的前侧51。此外，制造工具20至少包含用于将定制零件插入制造工具20中或从制造工具20移除定制零件的装载端口201。在本发明的一些实施例中，装载端口201可包含单独装载单元及卸除单元。在本发明的一些实施例中，当将定制零件插入第二制造工具20中时，定制零件应面向另一特定方向。因此，接纳于第二制造工具20的装载端口201上的定制零件还应面向所述另一特定方向。如图1A中展示，接纳于第二制造工具20的装载端口201中的载体5具有面向第二制造工具20的前侧51。
集成于系统1中的运送工具4经配置以运送至少一个定制零件(例如晶片或分划板)。例如，当制造工具10是光刻工具时，运送工具4运送至少一分划板。在本发明的一些实施例中，运送工具4可为(例如(但不限于))架空起重运送(OHT)。运送工具4包含轨道42(包含轨条)及OHT载具41。轨道42贴附到天花板且从天花板悬挂下来。OHT载具41可移动地安装于轨道42上，且可操作以运送载体中的定制零件(例如分划板)通过制造设备。如图1A中展示，OHT载具41经配置以补充轨道42且与轨道42协作用于沿着轨道42滚动且将载体5从一个位置运送到另一位置。此外，OHT载具41经配置且可操作以来回于制造工具10、20垂直地拾取、升高/降低、铰接及释放载体5。
参考图1A，系统1包含基本上定位于两个制造工具10与20之间的装置3。装置3包含用于接纳由运送工具4运送的载体5的端口31。即，OHT载具41可在装置3的端口31中释放载体5或从端口拾取载体5。装置3包含传感器32。传感器32经配置以检测且识别载体5的定向。即，传感器32可检测且识别载体5面向何方向。在本发明的一些实施例中，传感器32可包含至少两个标签读取器、RFID读取器或CCD相机等。此外，装置3包含经配置以转动接纳于端口31中的载体5的旋转机构35。在本发明的一些实施例中，例如，旋转机构35包含集成于端口31中的转盘351。如图1A中展示，在装置3的端口31接纳载体5时，载体5布置于转盘351上。因此，转盘351将引起载体5旋转。
如图1A中展示，运送工具4经配置以将载体5从第一制造工具10移动到第二制造工具20。然而，当将载体5插入第一制造工具10中时，载体5应面向右侧，且当将载体5插入第二制造工具20中时，载体5应面向左侧。因此，如图1A中展示，接纳于第一制造工具10的装载端口101中的载体5背离第一制造工具10，且接纳于第二制造工具20的装载端口201中的载体面向第二制造工具20。因此，如果将载体5从第一制造工具10移动到第二制造工具20，那么应在将载体5装载到第二制造工具20中之前将载体5转动180度。
参考图1A，载体5具有在其前侧51处的标签513。当在第一制造工具10的装载端口101中接纳载体5时，载体5面向右侧且因此，标签513背离第一制造工具10。OHT载具41从第一制造工具10的装载端口101拾取载体5且沿着轨道42将载体5移动到右侧于装置3上方。接着，OHT载具41降低载体5且在装置3的端口31上释放载体5。传感器32检测载体5的标签513且因此识别载体5的定向。此外，转盘351旋转载体5以使其转动180度，使得载体5面向左侧。在将载体5转动180度之后，OHT载具41从装置3的端口31拾取载体5且沿着轨道42将载体5移动到右侧于第二制造工具20的装载端口201上方。接着，OHT载具41降低载体5且在第二制造工具20的装载端口201上释放载体5。如图1A中展示，当通过OHT载具41在第二制造工具20的装载端口201上释放载体5时，载体5面向左侧且标签513面向第二制造工具20。
图1B是根据本发明的一些实施例的用于半导体制造设备的系统1’的侧视图。如图1B中展示，旋转机构35包含机器人臂353。参考图1B，机器人臂353经配置以抓紧载体5且转动载体5。
图2是根据本发明的一些实施例的用于运送工件的装置3的框图。参考图2，装置3包含连接到传感器32及旋转机构35的处理器37。处理器37经配置以从传感器32接收信息且驱动旋转机构35。在传感器32检测且识别接纳于端口31中的载体5的定向之后，传感器32将此信息发送到处理器37。此外，处理器37自动或按需驱动旋转机构35以旋转载体。装置3进一步包含连接到处理器37的通信器件33。在本发明的一些实施例中，通信器件33可为(例如(但不限于))E84通信。此外，通信器件33连接到运送工具4且经配置以与运送工具4通信。当运送工具4将载体5移动到装置3或从装置3带走载体5时，通信器件33可将信息发送到运送工具4且与运送工具4通信。另外，主机2将运送工具4与装置3的处理器37连接。主机2经配置以监测并控制运送工具4及装置3。此外，主机2还经配置以将命令发送到装置3的处理器37。换句话来说，主机2经配置以管理系统1的操作。
参考图3且另外参考图1A及图1B，实例方法6说明通过图1A的系统1及/或图1B的系统1的一个可能流程。
在操作61中，运送工具4将载体5从第一制造工具10的装载端口101移动到装置3的端口31。参考图1，当在第一制造工具10的装载端口101中接纳载体5时，载体5的前侧51背离第一制造工具10。OHT载具41从第一制造工具10的装载端口101拾取载体5且沿着轨条42移动载体5。在通过OHT载具41将载体5移动到右侧于装置3的端口31上方之后，OHT载具41降低载体5且在装置3的端口31中释放载体5。
在操作62中，在于装置3的端口31中释放载体5之后，传感器32(例如标签读取器、RFID读取器或CCD相机等)检测载体5的标签513且因此识别载体5的定向。即，装置3可通过检测载体5的标签513而识别载体5的前侧51的位置且确定是否应转动载体5。
在操作63中，驱动旋转机构35以旋转载体5以便改变载体5的前侧51的方向。在本发明的一些实施例中，旋转机构35包含机器人臂353。机器人臂可抓紧载体5且旋转载体5。此外，在本发明的一些实施例中，旋转机构35包含集成于端口31中的转盘351。因此，当旋转转盘时，相应地旋转接纳于端口31中的载体5。参考图1A，当OHT载具41在装置3的端口31中释放载体5时，载体的前侧51面向右侧，且接着转盘351旋转载体5以使其转动180度，使得载体5的前侧51面向左侧。此外，参考图1B，当OHT载具41在装置3的端口31中释放载体5时，载体的前侧51面向右侧，且接着机器人臂353旋转载体5以使其转动180度，使得载体5的前侧51面向左侧。
在操作64中，在通过装置3的旋转机构35将载体5转动180度之后，OHT载具41从装置3的端口31拾取载体5且将载体5移动到第二制造工具20。在通过OHT载具41将载体5移动到右侧于第二制造工具20的装载端口201上方之后，OHT载具41降低载体5且在第二制造工具20的装载端口201中释放载体5。参考图1A及图1B，当在第二制造工具20的装载端口201中接纳载体5时，载体5的前侧51面向第二制造工具20。
参考图4且另外参考图1A、图1B及图2，实例方法7说明通过图2的装置3的一个可能流程。
在操作71中，通过运送工具4将载体5从第一制造工具10的装载端口101移动到装置3的端口31。同时，运送工具4将信息发送到装置3的通信器件33且与所述通信器件33通信，使得载体5可被安全地移动到装置3的端口31。例如，当OHT载具41将载体5移动到装置3时，运送工具4可将信息发送到装置3的通信器件33。在接收此信息之后，装置3的通信器件33指示且导引OHT载具41以降低载体5且在装置3的端口31中释放载体5。
在操作72中，在于装置3的端口31中接纳载体5之后，装置3的传感器32将检测载体5且识别载体5的定向。如图1A及图1B中展示，载体5具有在其前侧51处的标签513。当在装置3的端口31中接纳载体5时，装置3的传感器32(例如标签读取器、RFID读取器或CCD相机)检测载体5的标签513且因此识别载体5的定向。
在操作73中，传感器32将载体5的定向信息发送到处理器37。在接收此信息之后，处理器37可识别载体5的前侧51的位置且确定是否应转动载体5。
在操作741中，处理器37经配置以在识别载体5的定向之后自动驱动旋转机构35以旋转载体5。例如，处理器37可经设置为在传感器32检测到载体5面向特定方向时驱动旋转机构35以将载体5转动180度。因此，一旦处理器37从传感器32接收载体5面向特定方向的信息，处理器37便自动驱动旋转机构35直到载体5被转动180度。
在操作743、745及747中，替代地，处理器37通过主机命令驱动旋转机构35。在操作743中，处理器37经配置以将载体5的定向信息发送到主机2。如图2中展示，处理器37连接到主机2。在处理器32从传感器32接收载体5的定向信息之后，处理器32便可将此信息传送到主机2。
在操作745中，在从处理器37接收信息之后，主机2可确定旋转机构35是否应转动载体5。如果主机2识别载体5的定向且确定载体5需要被转动，那么主机2将命令处理器37驱动旋转机构35以转动载体5。
在操作747中，在从主机2接收命令之后，处理器37驱动旋转机构35以旋转载体5。如先前陈述，主机2经配置以确定接纳于装置3的端口31中的载体5是否需要被转动。一旦主机2确定接纳于装置的端口31中的载体5需要被转动，主机2便可将命令发送到处理器37。在接收命令之后，处理器37驱动旋转机构35以旋转载体5。
因此，在操作741中，处理器37可(被设置为)自动驱动旋转机构35。在操作743、745及747中，处理器遵循主机命令以驱动旋转机构35。在本发明的一些实施例中，操作743、745及747由用户操作。用户可监测接纳于装置3的端口31中的载体5的定向且通过主机2将命令发送到装置3的处理器37。
在操作75中，驱动旋转机构35以旋转载体5。在本发明的一些实施例中，旋转机构35包含机器人臂353。机器人臂可抓紧载体5且旋转载体5。此外，在本发明的一些实施例中，旋转机构35包含集成于端口31中的转盘351。当载体经接纳于端口31中时，载体5定位于转盘351上。当转盘351旋转时，相应地旋转接纳于端口31中的载体5。
在操作76中，在通过旋转机构35旋转载体5之后，通信器件33将信息发送到运送工具4且与运送工具4通信。接着，OHT载具41拾取载体5且将载体5从装置3的端口31移动到第二制造工具20的装载端口201。
图5是根据本发明的一些实施例的用于半导体制造设备的系统8的俯视图。如图5中展示，系统8包含经配置以移动载体85的运送工具84。运送工具84包含轨道842(包含轨条)及OHT载具841。如图5中展示，OHT载具841经配置以补充轨道842且与轨道842协作用于沿着轨道842滚动且将载体85从一个位置运送到另一位置。第三制造工具810、第四制造工具820、第五制造工具860及定向工具83沿着轨道842布置。换句话来说，其沿着载体85的动作路径布置。当将载体85插入第三制造工具810中时，载体85的前侧面向东方。当将载体85插入第四制造工具820中时，载体85的前侧面向北方。此外，当将载体85插入第五制造工具860中时，载体85的前侧面向西方。因此，当运送工具84将载体85从第三制造工具810移动到第五制造工具860时，OHT载具841从第三制造工具810拾取载体85且将载体85移动到定向工具83。接着，定向工具83旋转载体85，使得载体85的前侧面向西方。在定向工具83旋转载体85之后，OHT载具841从定向工具83拾取载体85且将载体85移动到第五制造工具860。此外，当运送工具84将从第五制造工具860到第四制造工具820移动载体85时，OHT载具841从第五制造工具860拾取载体85且将载体85移动到定向工具83。接着，定向工具83旋转载体85，使得载体85的前侧面向北方。在定向工具旋转载体85之后，OHT载具841从定向工具83拾取载体85且将载体85移动到第四制造工具820。
应了解，在前述方法中，可自动更正工件(例如载体5)在系统中的定向。当系统将从一个工具到另一工具移动工件但装载于此两个工具中的工件的定向不同时，系统可利用装置来转动工件的定向，使得可通过系统将工件从一个工具自动移动到另一工具。
应进一步了解，前述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。因此，制造工具不单独限于EUV光刻，且OHT载具还不单独限于运送(若干)分划板。OHT载具可适当地经配置以适应由所属领域的技术人员定制的任何类型而无需过多实验。
根据本发明的一项实施例，一种用于定向工件的装置包含经配置以接纳所述工件的端口、经配置以检测接纳于所述端口中的所述工件的定向的传感器及经配置以转动接纳于所述端口中的所述工件的旋转机构。
根据另一实施例，一种用于半导体制造设备的系统包含：第一制造工具，其经配置以将工件装载为面向第一方向；第二制造工具，其经配置以将所述工件装载为面向第二方向；定向工具，其经配置以调整所述工件的定向；及运送工具，其经配置以移动所述工件。所述第一方向不同于所述第二方向。此外，所述第一制造工具、所述第二制造工具及所述定向工具沿着所述工件的动作路径布置。
根据本发明的一项实施例，一种用于操作用于半导体制造设备的系统的方法包含：通过运送工具将工件移动到装置；通过传感器检测接纳于所述装置中的所述工件的定向；通过旋转机构转动接纳于所述装置中的所述工件；及通过所述运送工具移动所述工件远离所述装置。
上文概述若干实施例的特征，使得所属领域的技术人员可较佳地理解本揭露的方面。所属领域的技术人员应了解，其可容易地使用本揭露作为用于设计或修改用于实行本文中介绍的实施例的相同目的及/或实现相同优点的其它过程及结构的基础。所属领域的技术人员还应意识到此类等效构造不脱离本揭露的精神及范围且其可在本文中做出各种改变、替代及更改而不脱离本揭露的精神及范围。
符号说明
1:系统
1':系统
2:主机
3:装置
4:运送工具
5:载体
6:方法
7:方法
8:系统
10:制造工具/第一制造工具
20:制造工具/第二制造工具
31:端口
32:传感器
33:通信器件
35:旋转机构
37:处理器
41:架空起重运送(OHT)载具
42:轨道
51:前侧
61:操作
62:操作
63:操作
64:操作
71:操作
72:操作
73:操作
75:操作
76:操作
83:定向工具
84:运送工具
85:载体
101:装载端口
201:装载端口
351:转盘
353:机器人臂
513:标签
741:操作
743:操作
745:操作
747:操作
810:第三制造工具
820:第四制造工具
841:架空起重运送(OHT)载具
842:轨道
860:第五制造工具。

Claims (10)

1.一种用于定向工件的装置，其包括：
端口，其经配置以接纳所述工件；
传感器，其经配置以检测接纳于所述端口中的所述工件的定向；及
旋转机构，其经配置以转动接纳于所述端口中的所述工件。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述传感器包括至少两个读取器。
3.根据权利要求1所述的装置，其中所述旋转机构包含转盘。
4.根据权利要求1所述的装置，其中所述旋转机构包含机器人臂。
5.一种用于半导体制造设备的系统，其包括：
第一制造工具，其经配置以将工件装载为面向第一方向；
第二制造工具，其经配置以将所述工件装载为面向第二方向，其中所述第二方向不同于所述第一方向；
定向工具，其经配置以调整所述工件的定向；及
运送工具，其经配置以移动所述工件，其中所述第一制造工具、所述第二制造工具及所述定向工具沿着所述工件的动作路径布置。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述定向工具进一步包括用于检测所述工件的所述定向的传感器。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述传感器包括至少两个读取器。
8.根据权利要求5所述的系统，其中所述定向工具进一步包括用于转动所述工件的旋转机构。
9.一种用于操作半导体制造设备的系统的方法，其包括：
由运送工具将工件移动到定向装置；
由传感器检测接纳于所述定向装置中的所述工件的定向；
由旋转机构转动接纳于所述定向装置中的所述工件；及
由所述运送工具移动所述工件远离所述装置。
10.根据权利要求9所述的方法，其中将所述工件从第一制造工具移动到所述定向装置；且其中在转动所述工件之后，将所述工件从所述定向装置移动到第二制造工具。
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