TW200529284A - An intelligent full automation controlled flow for a semiconductor furnace tool - Google Patents

Description

200529284 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種關於利用具有前端口單一晶圓荚 (Front_Opening Unified Pod material: FOUP material)處理 系統的爐管機台，將其用於處理半導體晶圓流程的方法。 【先前技術】 如第1圖所示，整批的晶圓被做為運輸機構的傳送機 械臂’將其送進真空反應室内的晶舟上，此運輸過程中必 須經過將反應室與晶圓儲存區域隔離開來的閘門。等候處 理的晶圓必須完全靜止不動，直到目前進行處理的那批晶 圓所進行的製程循環處理完畢晶圓被放入晶舟中，並且被 晶舟升降梯舉起而進入製程ft，這樣一類的製程設備常 常*包含負載鎖反應室’此乃是用於在晶舟被舉起而進入製 私官中的時候’晶舟將歧管的下端關帛，以將製程管密封 ^被固疋在反應室中，這些晶圓將會被各種氣體所 =^以各種氣壓來處理，㈣依照各種不同的晶圓製程 晶二進仃ΐ熱處理。一但整批晶圓被處理完畢，在等待 :般二並且對處理後的晶圓之結果進行觀察時， 中：就"：：：去動该爐管的。在處理一批晶圓的製程 '疋^個ν驟，使得將要 先被扣留在㈣中m、， 「^批日日Η，必須 荨待被运入晶舟當中。因此爐管機台 200529284 疋處於低度利用的狀態+，並且因為現正處理的 完成觀察之前，晶舟尚未承載下—批要處理的晶圓，所以 此時的爐管機台通常是處於待機（idle)的狀態。 在一個全面自動化的擇丨立rk A,! ^ ^ i兄中，製程控制器所送出的 次控制訊號將會觸發自動曰间+ 曰啊知目勁日日®處理系統，以傳送 次的FOUP載入該爐管機台， 、以批 〜口 M開始後續的製程之進行。為 二:控制，^目前處理的這批晶圓被判定其處理結 要求之後，等待處理的佇列中的下-批晶圓，才會 被載入晶舟中。這樣的運作古 曰 建作方式，對於使用測量儀器的監 測站或是測量站，甚戋是右此以m ^疋有些利用目視測量，都是經常見 到的。這樣的製程品質檢杳 貝不双查一般而言會降低爐管機台的 使用效率，並且增加晶圓處理的成本。 【發明内容】 在本發明所提出的一能 L樣中，克服了習知技術的缺 二：因為習知技術是在剛剛完成其製程的這批晶圓卸載的 :太下批曰曰圓才進行載入。所以本發明的第一個目的， 田 很運作方式，讓兩個製程的循環能夠重 豐’因此本發明的目的就熹 里 .^ . 旳就疋在提供一種方法，其包含下列 乂驟·將第一批半導體絲曰η 材枓（日日圓）放入一運送器中，以载入 爐&棧σ，然後將笫一办 ^ 一 4ι_β 弗 Η曰曰回文置在處理反應室中。當第 一批日日圓已經在處理及雍 、其哭士 反應至中之後，將第二批晶圓載入運 - L曰η然後先暫士對第二批晶圓的處理動作，直到對第 -批曰曰圓後續所進行的檢測程序完成為止。 200529284 依據本發明所揭露的另外一 1=在提供—種降低每個製程單元二機一 此方法可以適用於半導體底材加熱或 =方法， 驟：形成第一批半導體材料（晶 、^下列步 運送器，，接著將第一批晶圓傳送;構批晶圓载入 批晶圓，並且將第二批晶圓載入運送器中。成苐二 被放置在加熱機構中加熱時 ：第-抵晶圓 加熱機構的位置和最接近冷卻機第構:位= 置’然後將被放置在最接近冷卻機構中的第一;!圓固位 冷卻，並且當第-批晶圓完成上述步驟之後，;二力二 圓送入加熱機構，以降低每個製 、第一批日日 母1回i私早兀待機的時間。 【實施方式】 如前面所敘述的，、膽；^丄 ^爐皆糸統主要可以分為個 -個是傳送單元，另一個是營宏置-推巧則固。ρ刀’ 口疋&至早兀。傳送單 FOUP傳送到管室單元中， 6抑一 將日日0由 吕至卓7G中移出批次晶圓，卄 且將FOUP移動進出機台。 ® 並

在白知技術中，通常當營宮I 正在處理晶圓的時候，傳 至早兀 α、 得运早兀係處於待機狀態，但是合 傳送單元在運作的時候，其—w 田 、&至早70郃又在待機狀態。大部 分的爐管之設計，乃利用^^ 兩個或更夕個批次，存放在F〇Up 的内部緩衝區，以降低傳送機構的待機時間。 請參照帛1 «’在一個前端 (Front-Opening unified , 日日圓爽 P d)爐官機台1中，做為運送機構的 機械臂1 8係用來傳輪半導_曰 _ 卞等體日日囡W，廷樣的運送機構帶著 200529284 人的日日0，猎由機械臂18經 而到達1中# s立 < 、閘門14進入真空室！ ！ 逆八T的日日舟6。如一般所了解 批次的晶圓製程循環完畢之後 ，、須要等到目科 製程循環的開始。所 人的晶圓才會進入 的晶圓办忐劊·ί / 了本批久的晶圓之外，在本批次 的曰日囡几成製程循環之前，在同 你 的晶圓被放置在焯管機么内 t程循環中’不會有別 的時候，就二：°内。一但晶圓被放置在晶舟6上 以接升降器7所舉起而進人製程管10中， 以接續進行製程處理。 室11，曰真w 、類的°又備—般而言包括負載鎖定 1日日舟6垂直放置於其中。杏曰 程管10巾0#，日A < 田日日舟6被舉起而進入製 g H)中時，晶舟6下端有一 封閉起來，藉以將製程管1〇密。：在歧：3的下知 舉入制茲其m山士 當+導體晶圓w被 举入I私皆10中時，晶圓w 掘名其/1抓， 处的同邊裱境的空氣是經由 排軋官4排出，直到機台丨内 視處理日IH β % + 衣兄達到真空狀態。然後 2處理曰曰固之所需，不同的氣體可以經由 口 1，然後視製程所需而做不 貝 if —氺7 ^ ^ 7加熟處理。一但此製程循 衣凡成了，才進行另一個製程 由機械臂！8所運輸，帶著一 ^中；^體晶圓W係 可批牛導體晶圓W，蕻A捣只辟 18進入晶舟6以進行製程處藉由機械臂 其前-批次的半導體晶圓w 4仔〆主思的是必須先等待 干㈣日曰® W完成所有的製程 程循環的最後一個步驟之後， 成製 體晶圓W能進入製程循環 ·人之+導 衣進仃第一個步驟之處理。 第2圖所顯示的是習知技術中，爐管機㈣ 步驟，其中第-半導體晶圓抵次23係經過如 处理 在時段T1中，FOUP16將第一主道鹏曰 I矛處理：（a) + ¥體日日圓批次23載入内部 200529284 緩衝區30中；（b)在時段T2中，半導體晶圓w放入定位·（〇) 在時段T3中，晶舟6垂直地進入製程管1〇;(d)在時段τ4 中，對第一半導體晶圓批次23進行預設的處理；（e)在&時段 T5中，晶舟6垂直地降下而移出製程管1〇之外；在時段 T6中，將晶圓冷卻至預設溫度；（g)在時段T7中，晶圓被2 定位移開；（h)在時段T8中，F0UP16由内部緩衝區L載 半導體晶圓W。在依序處理佇列中的這些批次之晶圓的過 程中，是沒有辦法開始載入循環的。 晶圓由製程管1〇降下至反應室u之後’於是在晶舟6 當中進行冷卻步驟，在生產線中，檢測站是主要製程（如爐 管）的下-站。在冷卻步驟完成之後，首先就是卸載監控片 (monitor wafer)，以對其進行檢測。 本毛月的只方也恶樣被顯示的方式，係以其關於一製 程的方式而顯示的，此製程係用於提供第一批次半導體晶 圓’並將其載入運送器中，而第二批次的半導體晶圓完成 製程以降低傳送進人到處理單元所f的待機時間。更特別 的疋β “、、帛1圖’用以加熱以及冷卻半導體晶圓底材 的製程包含下列步驟:形成第一批次的半導體晶目W，並且 將f 7批次的半導體晶圓载入包含FOUP系統15與16的運 送益系統中’傳运臂18將第—批次傳送到加熱機構…然 後形成第二批次的半導體晶圓，並在第—批次在加熱機構 ίο.中進行加熱處理時，„將第：批次載人於運送器系統 中厂、、後將第-批次傳輸到—個位置距加熱機構最接近也距 離冷卻元件（未圖示）位置最接近的位置上，將位於最接近冷 200529284 卻元件中的第一批次半導髀曰问人 千導體日日囫冷卻；並且在該第一批 導體晶圓完成丽述步驟時，首先 控片，並且同時將第二批次的丰墓载：載將要被檢測的監 ^ ^ 的+導體晶圓傳送到加埶機 構，藉此以降低處理單元所需的待機時間。 …、 請參照第3圖，為了要名維 ^ 要在維持產品品質的前提下改進 效率，以被控制的流程為基礎的製 灰％ 係依照下列方法賴 則所制定者：（a)提供批次晶圓2 说 W 5並且在運送器（此實施例 中才a的是晶舟6進行垂直操作义 ^ 卞乂將目刖批次20的晶圓由製 程管10移出的時候，對批，曰 备处功 釘批-人日日圓25進行載入或定位的操 作；然後將批次晶圓2 0冷：gp，、士工加止 、 令部每兩個步驟都是隨著製程營 時間⑽etlme)，並且增加製程f 1〇的使用效率。當批次曰 圓20正在製程管1〇中進行處理的時候，傳送臂1 F〇UP16進行載人和卸載。料種方法，自動晶圓處理系統 了更夕的時間可以用來把F〇Upi6傳送到爐管機台1;⑻ 另外，利用機台運送單元16將目前批次晶圓2()的卸載運 作和後績批次晶圓25的載入運作重疊，使其各自的一部分 同2發生；（c)並且在重新啟動前一個已經暫時中止的運作 之刖，於晶舟6垂直地移動批次晶圓25進入製程管ι〇之 前推，晶圓處理操作，直到其前一批次晶圓2G之監測結果 被决定為合乎預設結果之要求或是不合乎要求為止。 因此給定一個前述的方法以增加機台1的利用率，仿 Μ ^ ^ 队 圖可以了解本發明提供了一個方法以降低傳送單元 的待機時間，其係藉由將製程循環22和其後續批次晶圓所 200529284 進行的製程循環26之運作作—重疊，使其量測起來只有τ〇 時段31~ΤΕ時段39的時間長度。運送單元ΐ6在晶舟6 垂直地由製程管Η)移出’並且批次晶圓2Q進行冷卻的時 候是處於待機狀態，在本發明中所揭露者，後續批次晶圓 25的载A，就是在前一段敘述之運作的製程循環内發生 的而不用考慮後續批次晶圓25 $載入動作是否會和其前 一批次晶圓20進行的運作有衝突。 請參照第4圖和第5圖，晶圓執行控制系統(― Ex咖ive Control System: MES)9〇在接到自動控制設備i5 2產生的控制訊號之後，提供了批次晶圓55，而自動控制 叹備1 5對於晶舟6啟動了 一個步階變化，使其垂直地升入 到製程管10,接著由自動控制設備15送出控制訊號，以啟 動〇UP 1 6傳送後續批次晶圓槽，例如批次晶圓75，以進 入爐官機台1中等待處理的位置。當承載器出現在負載埠 時（如第1圖及第8圖），F0UP16傳動單元本身將承載器載 入内部緩衝區30中，其中很多準備好要進入製程管丨〇進 行處理的批次晶圓，例如批次晶圓19，都儲存在此。 在内部緩衝區3 〇中所儲存的前一批次晶圓75開始運 作’並且等待製程管10可以開始處理時，就開始對批次晶 圓75進行載入處理。在製程管10可以開始處理時，已經 冷部的批次晶圓55開始卸載60。一但製程管1〇開始由 却載已經冷卻的批次晶圓55，批次晶圓55離開監測位置， 而傳送臂1 8可以於製程重疊的運作方式來處理批次晶圓 75 °只要監測結果符合規格，在監測位置上的批次晶圓55 200529284 會被由60取下，並且由機台1上卸載。 在機台1運作的製造流程中，批次晶圓55會進入晶舟 6 ’並且在批次晶圓55固定位置或載入晶舟6的動作完成 之後’晶舟6會向上或向垂直的方向移動。做為流程控制 的一部分，設備中的暫停62和重新啟動64步驟保證了製 程的品質。當批次晶圓75準備好可以進行處理曰 日日丹6 於是向上地或說垂直地移動而進入製程管10，而在此時因 為前一批次晶圓55的監測結果而暫時停止這—私A n 、枇次晶圓的 動作’直到其監測結果或檢驗結果完成之後，这一 ^ ^ 一批次晶 圓75才繼續載入晶舟6，並且向上地或垂直地移動到製程 管10中。 & 依據本發明所揭露的前述之實施例，其包含了下列步 驟：提供第一批次半導體晶圓20,然後將第一批次晶圓載入 承載體（傳送臂）18中，以將其傳送入半導體製造處二機台1 中，並且在對第一批次執行製程的時候，提供第二批"半 導體晶圓25,並停止第二批次晶圓25製程運作，直到第一 批次晶圓20完成其製程，以降低該製程的待機時間。 依據本發明所揭露者，尚有一關於控制半導體製程的 方法之較佳實施例，其包含下列步驟：載入第一批次半^體 材料於傳輸器、運送器或承載體上，並且在第二批次半導 體材料進行處理並冷卻之前，將第一批次半導體材料安置 於處理反應室中。請參照第4圖和第5圖，依序批次控制 流程如下所述：爐管機台1載入批次55進入曰| ^ " 疋八日日背¢)，並且將 批次55安置於製程管10中，當批次55位在製程管ι〇中 12 200529284 的時候，進行步驟81 然後進行步驟82,暫二由傳送臂18載入半導體村料; 制設“進行步驟二二運：9°的完成，而由自動控 是已經完成，則寧程運:測運作是否已經完成，若 次晶圓55經過製程處進行步驟92,以μ是否松 編之後的ίϊ的結果符合規格上的需求。若進行 15進行步驟94，亦測運作並未完成’則自動控制設備

出現監測運作完成。若是:二程序，直到步驟91的結果 過製程處理㈣果不$人=的結果是批次晶圓55經 以進行製程工程師摔;則進行步驟98, 2處①成“ ’藉由不用F〇UP載人及安裝，因此得以 爐官機台1的自動控制設備15操作速度加快。 # ^上述本發明較佳實施例可知，前述所揭露的實施例 …兒明之例+’熟悉該項習知技藝者在本發明揭露之 極易推知其他改變、變化以及替代，所以後續之申靖

^利範圍不應受限於前述說明之例子，而事實上應該包: 岫述實施例及其推知的變化。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明 13 200529284 顯易懂，下文特舉一釦& a ^ 車乂 4貫施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下： 外圖斤颏不的疋處理反應室和自動控制流程設備的 平面圖。 第一圖斤?、、員示的疋依照習知技術的依序載入製程的進 行方式之示意圖。 第3圖係繪示依照本發明一較佳實施例的一種重疊並 行載入製程的進行方式之示意圖。 第4圖係繪示依照本發明另一較佳實施例的—種智慧 型全自動控制流程設備運作方式的示意圖。 第5圖係繪不依照本發明另一較佳實施例的智慧型全 自動控制流程設備之控制流程圖。 【元件代表符號簡單說明】 1:爐管機台 3:歧管 4:排氣管 5:輸入管 6:晶舟 6a:凸緣 7:晶舟升降器 10:製程管 11:真空室 14:閘門 1 5:自動控制設備 16:運送單元 18:機械臂 19:批次晶圓 2 0:批次晶圓 22:製程循環 23:第一半導體晶圓批次 25:批次晶圓 200529284 26:製程循環 5 5 :批次晶圓 62:暫停 7 5 :批次晶圓 8 1:晶舟由傳送臂完全控制 83:重新啟動機台 91:決定監測運作是否完成 94·.等待程序 30:内部緩衝區 60:載入承載體 64:重新啟動 80:爐管機台之操作 82:暫停MES運作 9 0:晶圓執行控制系統 92:決定是否製程結果符合規 格需求 96:度量衡機台之操作

98:製程工程師操作介入步驟T1〜T8，T0〜TE:時段

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Claims (1)

1. 200529284 拾、申請專利範圍 1 · 一種製程，至少包含下列步驟： 長1供一第一批次半導體材料； 將該第一批次半導體材料載入承載體，以 批次半導體材料供進行一半體製造程序； 一 在該第一批次半導體材料進行該半導體 時，提供一第二批次半導體材料；以及 壬 暫停對該第二批次半導體材料進行半導體 · 序二直到該第_批次半導體材料完成該半導體製造程序^ 以即’該製程處理兩批次的半導體材料所需的待機時間。 2 · —種製程，至少包含下列步驟·· ^將一第一批次半導體材料載入一承載體上，並安置該 第一批次半導體材料在製程反應室中，當該第一批次半導 體材料位在該製程反應室中時，將一第二批次半導體材料 載入該承載體上，在對該L欠半導體材料進行檢測 (inspection)時，暫停對該第二批次半導體材料進行下一步 驟的半體製造程序。 3 ·如申請專利範圍第2項所述之製程，更包含下列步 驟： 判定該檢測出來的結果是否滿足預設規格之要求。 16 200529284 更包含下列 4_如申請專利範圍第2項所述之製程 步驟： I 求 判定該檢測出來的結 果疋否不能滿足預設規格之要 5.如申請專利範圍第2項所述之製程，更包含 驟： 判定何時重新啟動對該第二批次半導體材料所進 的該半體製造程序。 · 6·如申請專利範圍第2項所述之製程，更包含下列 依據對於該第一批次半導體材料檢測的結果，判定何 時重新啟動對該第二批次半導體材料所進行的該半體製 造程序。 7 · —種製程，至少包含下列步驟： _ 將一第二批次半導體材料載入一運送器，並且在第一 批次半導體材料處理並冷卻完畢之前，將該第二半導體材 料安裝在處理反應室中。 8·—種用於加熱並冷卻底材（substrate)的半導體製造 程序，至少包含下列步驟·· 形成第一批次半導體材料，將該第一批次半導體材料 17 200529284 載入一承载體，運送兮坌 ,,A .... 構，开<成-μ Λ 導體材料進人-加熱機 乂成弟一批次半導體材料，當該 批次半導體材料進行 、：構對以 入該承載體μ專送㈣二 次半導體材料載 構最近的位^ ^ 批次半導體材料到距離該加熱機 構取近的位置和距離該 於一冷卻_中，距,” 取近的位置之間，將位 加以冷卻及μΠ：：批次半導體材料位置最近者 造程序0#，⑽次半導體㈣完成料導體製 中，以降彻士 ：、/亥第一批次半導體材料傳送到該加熱機構 需的待機日=半導體製造程序處理兩批次的半導體材料所

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