TW200528374A - Transfer system - Google Patents

Description

200528374 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種傳送系統，且係關於一種操作該傳送 系統之方法。 【先前技術】 在半導體裝置之製造中通常使用真空處理以將薄膜沉積 於基板上。通常，使用真空泵將處理腔室抽空至極低之壓 力，該壓力視處理之類型而定可低至10·6毫巴，並將原料氣 引入抽空之腔室中以使所需材料沉積於位於腔室中之一或 多個基板上。一旦完成該沉積，即將基板自腔室移除並插 入另一基板以用於重複該沉積處理。 需要顯著真空抽汲時間以將處理腔室抽空至所需壓力。 因此，為了在替換基板時將腔室中之壓力保持在所需位準 或大約為所需位準，通常使用傳送腔室及真空交換腔室。 真空交換腔室之容量可在自僅數升至用於若干較大平板顯 示工具的數千升之範圍内。 真空交換腔室通常具有第一視窗，其可選擇性地開放以 允許基板在真空交換腔室與傳送腔室之間傳送；及第二視 囪八可t擇性地朝大氣開放以允許將基板插入真空交換 月工至及自真空父換腔室移除。在使用時，藉由處理腔室真 空泵來使處理腔室保持在所需真空。隨著第一視窗之閉 口，第一視窗朝大氣開放以允許基板插入真空交換腔室。 接著關閉第_視窗，並使用真空交換真空泵抽空真空交換 腔至直至真空交換腔室在與傳送腔室大體上相同之壓力 98556.doc 200528374 (通常為大約(U毫巴）下。接著開放第—視窗以允許基板傳 达至傳送腔室。接著傳送腔室抽空至與處理腔室大體上相 同之麼力，因此基板被傳送至處理腔室。 當已完成真空處理時，將經處理之基板傳送回真空交換 腔室。隨著關閉第一視窗以保持傳送腔室中之真空，藉由 允許諸如二氣或氮之非反應性氣體流進真空交換腔室來將 真空交換腔室中之壓力上升至大氣壓力。當真空交換腔室 中之壓力為大氣壓力或接近大氣壓力時，開放第二視窗以 允許移除經處理之基板。因此，對於真空交換腔室而言， 需要自大氣抽空至中度真空（大約毫巴）之重複循環。 為了增加產率及因此增加成品之輸出，需要盡可能快速 地降低真空交換腔室中之壓力。任何此等壓力之快速降低 導致溫度之對應快速降低。圖丨中說明了典型真空交換腔室 壓力特徵（實線）及其對應溫度曲線（虛線）。溫度與壓力之該 降低之後果為真空交換腔室内之任何蒸氣（通常為水蒸氣） 很可能在基板上冷凝，導致空氣令之任何微粒物質沉積在 基板之表面上。此稱作Wilson Cloud Effect。當冷凝物隨後 療發時’該等粒子作為沉積物留下，因此可引起在處理腔 室中執行之稍後的處理步驟中之不規則，進而導致最終產 物中缺陷含量之增加。 某些基板（諸如玻璃）特別易於形成此等冷凝物，且因此 當將大片玻璃引入真空交換腔室時可出現此等問題，在平 板顯示器之製造中通常如此。 如圖2中所說明的，在習知系統中，可實施”軟啟動”藉此 98556.doc 200528374 使用顯著降低之壓力降低率，使得溫度（虛線）在真空交換腔 室之抽空期間不會下降至如此低的位準，I因此可避免冷 凝形成。此降低之滷懕瘟φ邮—人^ ^ 風&手甲所包含之安全因子導致增加之 抽空時間及因此而增加之循環時n因此該安全因子可 為不田# ，可提供加熱元件以防止溫度下降至低於 該溫度則在相關壓力下可形成冷凝之位準、然而，提供此 等加熱元件可導致真空交換系統之複雜性程度之增加，其 導致降低之可靠性以及增加之功率需求。 另-替代的已知技術為修改基板附近環狄濕度以減少 在其上形成冷凝之可能性。此等技術係依賴於在真空交換 腔室之抽空期間在基板上提供一簾乾氣而實施。在真空交 換腔室内提供額外設備增加了該裝置之複雜性，此接著降 低了整個系統之可靠性。該簾中之任何缺陷導致基板之對 應區暴露於存在於義真空交換腔室之周圍大氣中且在此 等情況下仍可形成冷凝，進而導致產物之至少部分存在缺 陷之風險增加。 【發明内容】 本發明之-目的為減少形成於傳送腔室中基板上之微粒 同時克服若干上述問題。 根據本發明之第-態i，提供一種操作傳送系統之方 法’傳送系、统包含用於收納將被傳送至處理腔室之基板的 傳送腔室，該方法包含控制傳送腔室中氣體之濕度以在傳 送腔室之滅期間抑制位於傳送腔室内基板上的蒸氣（例 如水瘵氣）之冷凝，及隨後將自傳送腔室抽空之氣體返回至 98556.doc 200528374 傳送腔室以升高其中之壓力。 :據本《明之第二態樣，提供一種傳送， =被傳送至處理腔室之基板的傳送腔室、用用 構件、用於控制傳送腔室内氣體之濕度以在傳 抽空期間抑制位於傳送腔室内基板上的蒸氣(例 'u)之冷凝的構件，及用於將自傳送腔室抽空之氣體 返回至傳$腔室以升高其巾之M力的構件。 在較佳實施例中’該傳送系統為真空交換系統，且因此 本發明亦提供_種操作真空交換系統之方法，真空交換系 ，包含用於收納將被傳送至處理腔室之基板的真空交換腔 ^該方法包含控制真空交換腔室内氣體之濕度以在真空 =換腔室之抽空期間抑制位於真空交換腔室内基板上的蒸 5 ( Η X奈氣）之冷凝，及隨後將自真空交換腔室抽空之氣 體返回至真空交換腔室以升高其中之麼力。本發明進一步 提，-種真空交換系統’其包含用於收納將被傳送至處理 腔室之基板的真空交換腔室、用於抽空真空交換腔室之構 件、用於控制真空交換腔室内氣體之濕度以在真空交換腔 室之抽空期間抑制位於真空交換腔室内基板上的蒸氣(例 如水洛氣）之冷凝的構件，及用於將自真空交換腔室抽空之 氣體返回至真空交換腔室以升高其中之壓力的構件。 藉由控制整個傳送腔室中之濕度，避免了與局部控制之 傳达腔室環境之缺陷相關之上述問題。藉由將此環境之大 夕數自一處理循環再循環至下一處理循環，可避免與完全 補充乾燦環境相關之大量成本及損耗。此外，由於不需要 98556.doc 200528374 傳送腔室内之額外設備，當在現有處理工具内實施此技術 時可避免傳送系統之修改。 根據本發明之第三態樣，提供一種操作傳送系統之方 法，該傳送系統包含用於收納將被傳送至處理腔室之基板 的傳送腔室，該方法包含監視傳送腔室内氣體之濕度、壓 力及溫度之群中的至少一參數，及使用監視之結果以最大 化傳送腔室之抽空速率，同時在傳送腔室之抽空期間抑制 位於傳送腔室内基板上的蒸氣（例如水蒸氣）之冷凝，其中藉 由改變位於傳送腔室與用於抽空傳送腔室之構件之間的; 變流動控制裝置之傳導性來控制抽空速率。 根據本發明之第四態樣，提供—種傳送系統，其包含用 於收納將被傳送至處理腔室之基板的傳送腔室；用於抽空 傳达腔室之構件；用於監視傳送腔室内氣體之溫度、麼力 ΐ 群中的至少一參數之監視構件；及用於接收來自 ▲視構件之訊號且使用所接收訊號來最大化傳送腔室之袖 线率同時抑制位於傳送腔室内基板上的蒸氣（例如水基 = 之冷凝的控制構件，其中該控制構件包含定位於傳送腔 至』空構件之間的可變流動裝置；以及用於改變可變产 動控制裝置之傳導性以控制傳送腔室之抽空速率的構件7 圖=明了隨著變化之相對濕度而改變的空氣 :。本發明藉由使排出氣體之濕度降低至周 ^:允許在絲上發生冷凝之前經難低溫度來利用: 濕度之降低因此允許存在-更快之傳送腔室抽空時間， ήησ. 200528374 同保持在基板上形成冷凝物之風險減少。當濕度之降低 與傳送腔室内相關參數之監視叙合時，因為可最大化抽空 速率以用於任何特定處理循環，所以可進_步縮短抽空時 間。 【實施方式】 圖4說明了一根據本發明之第一實施例的傳送系統丨。可 將該技術同等應用至用於將基板自在第—周圍壓力下之處 理工具之一區域傳送至具有第二周圍壓力之另一區域的各 種類型之傳送系統。在一實例中，習知傳送腔室位於真空 交換腔室與處理腔室之間。通常可藉由渦輪分子真空泵來 抽空此腔室。在以下討論之實射，傳送系統為真空交換 系統1。真空交換系統1包含真空交換腔室丨〇。真空交換腔 室10連接至傳送腔室（未圖示），以使得插入至真空交換腔室 10之基板能夠被傳送至處理腔室（未圖示”以用於處理，且 使得隨後處理之基板能夠返回至真空交換腔室10，以用於 移除並替換為未經加工處理的基板。 真空交換腔室10經由控制閥21與緩衝腔室u形成流體連 通，且經由控制閥22與真空泵12形成流體連通。緩衝腔室 11與真空泵12經由控制閥23而形成流體連通，使得能夠使 用泵12來預抽空緩衝腔室。自泵12下游提供氣體過濾器13 以將雜質自由泵12抽空之氣流中移除。 自過濾器13之下游提供低壓儲存容器14。自儲存容器14 之第一出口直接連接至壓縮機16，而該壓縮機16接著連接 至高塵儲存容器之17之第一入口。自儲存容器14之第二出 98556.doc -11 - 200528374 ^接至氣體乾燥器15,使得自料容器14輸出之氣體可 在傳至屋縮機16之前選擇性地投送至乾燥器15。 乾’平、乾燥排出氣體（諸如氮）之來源18連接至高壓儲存 容器17之第二人口，以根據需要提供額外之乾淨氣體。氣 體來源18亦可視情況提供用於在操作期間冷卻泵η之淨化 氣體來源自Ν壓儲存容II 17之出口經由控制閥26連接至 真空交換腔室10。減壓閥19亦通常與高壓儲存容器丨了之出 口形成流體連通，以防止真空交換系統丨之過度加壓。 在操作中，為了控制真空交換腔室1〇内氣體之濕度，最 初開放閥25及26以使得向真空交換腔室1〇供給來自氣體來 源1 8之排出氣體流。可控制排出氣體之供應以產生大於大 氣壓力之真空交換腔室10中之壓力，使得在將基板插入真 空交換腔室10時，正壓力梯度可防止周圍空氣被吸進真空 乂換腔至，猎此保持真空父換腔室1 〇内的受控濕度。 一旦在真空交換腔室10中產生受控大氣，即關閉閥25及 26且將基板插入腔室10。為了將真空交換腔室1〇中之壓力 降低至大體上與傳送腔室中之壓力相同之位準，藉由開放· 控制閥21以允許氣體自真空交換腔室1〇流至預抽空之緩衝 腔室11來抽空真空交換腔室10。閥21之開放程度控制真空 交換腔室10之抽空速率。在充分開放閥21之時期中，來自 氣體進入預抽空之腔室11之通道的噪音可非常大，因此如 圖4中所說明的，可自預抽空之腔室11上游提供擴散體32以 最小化真空交換腔室10之抽空早期期間產生之噪音。 一旦緩衝容積11與真空交換腔室10在壓力上相等（通常 98556.doc -12 - 200528374 為300毫巴），關閉閥2 1並開放閥22以允許真空泵12繼續抽 空真空交換腔室10直至達到所需操作條件（通常為〇·丨毫巴 或大約0·1毫巴）為止。一旦達成用於真空交換腔室1〇之目標 壓力’即關閉閥22且將基板移動至傳送腔室。在此期間， 真空泵繼續操作且開放閥23以將緩衝容積11返回至其原始 較低壓力，預期真空交換系統操作之下一循環。 在每一抽空循環中將氣體再循環而非將排出氣體自系統 排出，以避免相關之高水平消耗。自真空泵丨2之下游將排 _ 出之排出氣體經由氣體過濾器13輸送以在進入低壓儲存槽 14之前自其移除任何雜質。自此處，可將排出之排出氣體 視情況轉移通過乾燥器15，以使排出之排出氣體減濕，使 得可在隨後循環中之真空交換腔室10中避免冷凝之形成。 由於必需升高排出之排出氣體的壓力使得隨著經處理之基 板返回至真空父換腔室1〇可快速達成真空交換腔室中壓 力之上升，因此使排出之排出氣體穿過壓縮機16且接著在 較局壓力下儲存於高壓儲存槽17中。 春 、此實施例中，在每一循環期間，藉由開放閥25自氣體來 原1 8補充大約1 〇%之排出氣體以保持再循環經過真空交換 系、’先1之排出氣體的品質。由於未經加工處理的排出氣體之 添加可導致系統1之過度加壓，因此可經由減壓閥19自系統 排出任何過量氣體。 办=每一循環之末端，經處理之基板自傳送腔室返回至真 2換腔室10,並升高真空交換腔室1〇中之壓力以為自真 空交換腔室10移除經處理之基板做準備。為了防止經處理 98556.doc -13- 200528374 之基板受廢力快速上弁 # _ 升之知害，猎由將排出之排出氣體自 面遂储存槽17返回至真空交換腔室1G，由閥26之受控開口 來控制排。亦可自㈣之下詩供額外擴散 f33以抑制排出氣體返回至真空交換腔室U)期間產生之噪 曰。如以上所討論的，可將真空交換腔室iq中之壓力升高 稍微在大氣水平以上以達成正麼力梯度，且藉此在用未 經加工處理的基板替換經處理之基板期間抑制空氣被吸入 真空交換腔室1 〇。 除了擴散體32及33之外，或替代擴散體32及33，如圖4 中用虛線緣之主動式噪音控制外殼可具備適當之控制裝 置3卜 右以取向可能之速率來抽空真空交換腔室1〇，則如圖工 中祝明的真空交換腔室1〇内之溫度可接近_3〇艺。為了避免 在抽空期間於真空交換腔室1〇内形成冷凝，如圖3中所說明 的真空父換腔室10内氣體之相對濕度應在3%之區域内。如 以上討論，軟啟動引入顯著之安全因子且實現了穩定、缓 忮的抽空速率以避免冷凝之形成。為了提高抽空速率，在 本發明之第二實施例中，監視真空交換腔室1〇内氣體之溫 度及/或壓力且使其以控制真空交換腔室1〇之抽空速率。 圖5說明了本發明之第二實施例，可容易地將其特點倂入 本發明之第一實施例。與第一實施例類似，真空交換腔室 ίο連接至預抽空之緩衝腔室u及兩個真空泵12。在該第二 實施例中，在真空交換腔室10内提供感應器41以監視環境 參數’諸如真空交換腔室丨〇内氣體之溫度、壓力及相對濕 98556.doc -14- 200528374 度。感應器41經組態以產生指示所監視之參數的訊號42且 將訊號42供應至控制器43。控制器43利用此訊號42以產生 控制訊號，將該等控制訊號供應至閥2 Γ及22’以改變該等閥 之傳導性以控制真空交換腔室10之抽空速率，使得達成能 夠達成快速抽空之最佳抽空時間而同時避免圖3之冷凝限 制。闊21及2 2各自可為具有視所接收控制訊號而定而變化 或與所接收控制訊號成比例之傳導性的任何流動控制裝 置。 此監視可導致複雜的主動控制，使得控制器43基於真空 父換腔室10内氣體之所監視參數中之即時變化不斷地發送 訊號至閥21’或22’。或者，在可重複過程中，可將抽空速率 判定為過去之時間的複雜函數，使得可由控制器43將預定 私令發送至閥21 ’、22’。此等指令可得自該處理之先前循環 之所監視參數，或者此等指令對於每一特定類型之處理可 為標準化的。 第二中間實例中，該等指令可基於隨著過去之時間而變 化的預定複雜函數，但可進行持續監視作為驗證檢查，以 確保在自標準重複處理發生某些偏差之狀況下避免了冷凝 ，成以此方式’可使用控制系統以實現抽空循環之即時 极凋而無需達成抽空之即時充分控制。 某些灵施例中’可需要特別敏感之控制閥21，而建構此 種閥可為及其昂貴的。此！夢 ^ 此專^兄中，可藉由習知，，軟啟動" 術使用真线12來起始抽空以使得_增強控制水平。 接著可經由抽空程序部分開放真空交換腔㈣與緩衝腔室 98556.doc 200528374 11之間的閥21以獲得壓力快速下降之益處。 【圖式簡單說明】 圖1展示了對於在抽空狀態下真空交換腔室内之流體隨 著時間之典型壓力及對應溫度曲線； 圖2展示了與圖1類似之曲線，其中使用了利用顯著較慢 抽空速率之”軟啟動，，； 圖3展示了隨著變化之相對濕度而改變的空氣之冷凝溫 度之圖表； 圖4展示了 一根據本發明之傳送系統的第一實施例；及 圖5展示了 一根據本發明之傳送系統的第二實施例。 【主要元件符號說明】 ^ 傳送糸統 真空交換腔室 緩衝腔室 真空泵 13 氣體過濾器 14 低壓儲存容器 15 氣體乾燥器 16 壓縮機 Π 高壓儲存容器 18 氣體來源 19、21、21f、22、閥 22f、23、23’、24、 25、26 98556.doc -16- 200528374 31 控制裝置 32、33 擴散體 41 感應器 42 訊號 43 控制器

98556.doc -17-

Claims (1)

1. 200528374 十、申請專利範圍： 1· 一種操作一傳送系統之方法，該傳送系統包含一用於收 納一將被傳送至一處理腔室之基板的傳送腔室，該方法 包含控制該傳送腔室内氣體之濕度以在該傳送腔室之抽 空期間抑制位於該傳送腔室内之一基板上的蒸氣之冷 凝，及隨後將自該傳送腔室抽空之該氣體返回至該傳送 腔至以升高其中之壓力。 2.如請求項丨之方法，其中將氣體返回至該傳送腔室以將該 傳送腔室中之壓力升高至一大氣壓力以上之位準。 3·如請求項1或2之方法，其中返回至該傳送腔室之該氣體 之一部分係供應自其一來源。 4.如請：们之方法，其中監視該傳送腔室内該氣體之濕 度、壓力及溫度之群中的至少—參數，且使用該監視之 該等結果以最大化該傳送腔室之抽空速率，同時在該傳 迗腔至之抽空期間抑制位於該傳送腔室内之一基板上的 蒸氣之冷凝。 5. 浚π求項1之方法，該方法包含以下步驟： 以控制該傳 (a)自其一來源供應一排出氣體至該傳送腔室 送腔室内之濕度； (b)將一基板插入該傳送腔室； 室傳 ⑷抽空該傳送腔室以使得能夠將該基板自該傳送腔 送至該處理腔室；及 工 遠離該傳送腔室儲存自 (d)隨著一經處理之基板返 該傳送腔室抽空之該氣體， 回至該傳送腔室，將該儲存之 98556.doc 200528374 及體返回至该傳送腔室以升高該傳送腔室内之壓力， 0)將該經處理之基板自該傳送腔室移除，及 (f)循環重複步驟（b)至（e)。 月长項1之方法，其中使用一真空泵抽空該傳送腔室。 月求員1之方法，其中藉由開放一在該傳送腔室與一預 抽空之緩衝腔室之間延伸的通道來抽空該傳送腔室。 8·如请求項7之方法，其中一旦將該傳送腔 壓力即重新抽空該緩衝腔室。 9·如請求項1之方法，其中該傳送腔室之該抽空速率係受控 制的。 二 其中該儲存氣體返回至該傳送腔室之 其中自該傳送腔室抽空之該氣體在被 10·如請求項1之方法， 速率係受控制的。 11 ·如請求項1之方法， 館存之前予以過濾 12·如:求们之方法，其中自該傳送腔室抽空之氣體在返回 至該傳送腔室之前降低濕度。 13_如明求項5之方法，其中在步驟（#之前將一乾淨乾燥之氣 體"]、、加至該儲存之氣體，且經由一減壓閥自該傳送系絲 釋放任何過量氣體。 、 14·如凊求項13之方法，其中該乾淨乾燥之氣體係自該 所供應。 ’、 種傳送系統，包含一用於收納一將被傳送至一處理肸 室之基板的傳送腔室、用於抽空該傳送腔室之構件、^ 於控制礒傳送腔室内氣體之濕度以在該傳送腔室之抽办 98556.doc -2 * 200528374 期間抑制位於該傳送腔㈣之—基板上的蒸氣之 構件，及用於將自該傳送腔室抽空之該氣體返回=傳 送腔室以升高其中之壓力的構件。 μ傳 16.如請求項15之傳送系統，包含用於自其-來源供庫—排 =氣體至該料腔室以控制該傳送腔室内之濕i㈣ 及用於祕該傳送腔㈣存自該傳送腔室抽空之 體的構件，其中該返回構件經配置以將來自該^構件 之该儲存之氣體返回至該傳送腔室以升高該傳送腔室内 之壓力。· 17=:項16之傳送系統，包含-位於該抽空構件與該錯 間用於自通過其之間—氣體移除任何雜質的氣 體過滤态。 18.如請求項16或17之傳送系統，包含一位於該抽空構件盥 2存構件之_於自通過其之間_氣體移除濕氣的氣 體乾燥器。 h求項16之傳达系統，包含—位於㈣存構件與該傳 达腔室之間用於自該傳送系統釋放任何過量氣體之減麼 閥。 2〇· I月求項15之傳达系統，包含位於該傳送腔室内之感應 器構件’該感應器構件經組態以輸出—指示該傳送腔室 内：氣體之溫度、屡力及相對濕度之群中的至少一參數 〇JU及用於接收该訊號或每—訊號且用於控制與 其相關之該傳送腔室之抽空速率的抽空控制器。 月长貝20之傳达系統’其中該抽空控制器經配置以根 98556.doc 200528374 據自一早期處理循環確定之一預定功能來控制該傳送腔 室之抽空速率。 22·如請求項20或21之傳送系統，其中該抽空控制器包含一 定位於該傳送腔室與該抽空構件之間的可變流動控制裝 置，及用於改變該可變流動控制裝置之傳導性以控制該 傳送腔室之該抽空速率的構件。 23. —種刼作一傳送系統之方法，該傳送系統包含一用於收 納一將被傳送至一處理腔室之基板的傳送腔室，該方法 包含監視該傳送腔室内氣體之濕度、壓力及溫度之群中 的至少-參數，且使用該監視之該等結果以最大化該傳 送腔室之抽空速率，同時在該傳送腔室之抽空期間抑制 位於該傳运腔室内之—基板上的蒸氣之冷凝，其中藉由 文憂位於^亥傳达腔室與用於抽空該傳送腔室之構件之 間的可變流動控制裝置之傳導性來控制該抽空速率。 24·如明求項23之方法，該方法包含以下步驟： 自其一來源供應一 送腔室内濕度，· 以控制該傳 排出氣體至該傳送腔室 將一基板插入至該傳送腔室；及 抽空該傳送腔室以 更件將该基板自該傳送腔室傳送至 該處理腔室〗其中政 于心 .^ ^ ^ 现見保持於該傳送基板内之氣體的壓 力、溫度及相對濕声 數H 、又f中的至少一參數，該監視之參 數或母一監視之參數 率。 ’、用以控制該傳送腔室之該抽空速 25· —種傳送糸統，包a · •—用於收納一將被傳送至一處理 98556.doc 200528374 腔室之基板的傳迗腔室；用於抽空該傳送腔室之構件、 用於監視該傳送腔室内氣體之溫度、壓力及濕度之群中 的至少-參數之監視構件；及用於自該監視構件接收該 矾號且使用該等接收之訊號以最大化該傳送腔室之抽空 速率同時抑制位於該傳送腔室内之_基板上的装氣之二 凝的控制構件，其中該控制構件包含_定位於該傳送腔 室與該抽空構件之間的可變流動控制裝置，及用於改變 該可變流動控制裝置之傳導性以控 空速率的構件。 心傳-腔室之該抽 98556.doc