TW202147503A - 半導體處理系統 - Google Patents

半導體處理系統 Download PDF

Info

Publication number
TW202147503A
TW202147503A TW110116713A TW110116713A TW202147503A TW 202147503 A TW202147503 A TW 202147503A TW 110116713 A TW110116713 A TW 110116713A TW 110116713 A TW110116713 A TW 110116713A TW 202147503 A TW202147503 A TW 202147503A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
process module
chamber
substrate
substrates
module assembly
Prior art date
Application number
TW110116713A
Other languages
English (en)
Inventor
森幸博
Original Assignee
荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 filed Critical 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司
Publication of TW202147503A publication Critical patent/TW202147503A/zh

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/6719—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the construction of the processing chambers, e.g. modular processing chambers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67161—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the layout of the process chambers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67161—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the layout of the process chambers
    • H01L21/67167—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the layout of the process chambers surrounding a central transfer chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67161—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the layout of the process chambers
    • H01L21/67173—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the layout of the process chambers in-line arrangement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67184—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the presence of more than one transfer chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67196—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the construction of the transfer chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67201—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the construction of the load-lock chamber
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67703—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations
    • H01L21/67706—Mechanical details, e.g. roller, belt
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67703—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations
    • H01L21/67736—Loading to or unloading from a conveyor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67739—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
    • H01L21/67742—Mechanical parts of transfer devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67739—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber
    • H01L21/67745—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations into and out of processing chamber characterized by movements or sequence of movements of transfer devices

Abstract

半導體處理系統包括一第一、一第二及一第三製程模組總成。第三製程模組總成在第一及第二製程模組總成之間，且包含用於在各種製程模組總成中提供待處理之基板的一開口。製程模組係相對於開口橫向配置。第一及第二製程模組總成之每一者包含一相關轉移腔室、一相關基板轉移裝置及附接至相關轉移腔室之複數個相關製程模組。第三製程模組總成可包含一相關轉移腔室、一相關基板轉移裝置、及附接至相關轉移腔室之一單一相關製程模組。處理系統配置以將基板依序裝載入鄰近第三製程模組總成之製程模組總成中，且最後將基板裝載入第三製程模組總成之製程模組中。

Description

高產量、多腔室基板處理系統
本申請案係關於基板處理系統，且更具體地，係關於具有多個製程腔室之基板處理系統。
製造半導體元件，諸如在積體電路製造中，通常有關於使一基板（諸如一半導體晶圓）經歷諸如研磨、沉積、蝕刻、光微影（photolithography）、熱處理等多種製程。由於對製程結果品質的嚴格要求，在某些情況中，這些不同製程可能會在配置以一次處理一單一基板的專用腔室（dedicated chambers）中進行。因此，一次處理多個基板需要處理系統具有多個製程腔室。
具有此等多腔室的系統之笨重性（bulkiness）、及在系統內移動基板之需要，可能會造成製程產量之限制。因此，對於以高產量在多腔室中處理基板之系統及方法有一持續的需求。
在一些實施例中，用於處理基板之一半導體處理系統包括一第一製程模組總成、一第二製程模組總成、一第三製程模組總成及一控制器。第一製程模組包括一第一轉移腔室，其包括一第一基板轉移裝置及複數個第一製程模組。第一製程模組附接至第一轉移腔室，且可允許第一基板轉移裝置進出。第二製程模組總成包括一第二轉移腔室，其包括一第二基板轉移裝置及複數個第二製程模組。第二製程模組附接至第二轉移腔室，且可允許第二基板轉移裝置進出。第三製程模組總成設置於第一製程模組總成與第二製程模組總成之間。第三製程模組總成包括一第三轉移腔室，其包括一第三基板轉移裝置、附接至第三轉移腔室且可允許第三基板轉移裝置進出之一第三製程模組、及用於自一外部環境接收基板之一可重複密封（resealable）的開口。第三製程模組總成之一第一側附接至第一製程模組總成，且第三製程模組總成之一第二側附接至第二製程模組總成。控制器配置以執行包括以下動作： 使用第一、第二及第三基板轉移裝置將基板自裝載鎖腔室（load lock chamber）依序裝載入第一製程模組、第二製程模組和第三製程模組；處理裝載入製程模組中的基板；及在將已處理的基板從第三製程模組卸載之前，使用第一、第二及第三基板轉移裝置，將已處理的基板從第一及第二製程模組卸載。
在一些實施例中，處理基板包括在每個製程模組裝載完成時，在製程模組中依序開始基板的處理，同時其他製程模組正在裝載。
在一些實施例中，卸載已處理的基板包括依序從第一製程模組、第二製程模組、以及接著從第三製程模組卸載基板。
在一些實施例中，第一製程模組總成及第二製程模組總成附接至第三製程模組總成之相對側。
在一些實施例中，處理系統更包括配置以與可重複密封的開口接合（interfacing）之一裝載鎖腔室，及包括用於與基板承載件接合之複數個裝載埠之一輸送腔室。輸送腔室附接至且配置以提供基板至裝載鎖腔室。
在一些實施例中，第三製程模組附接至與可重複密封的開口相對之第三轉移腔室的一側。
在一些實施例中，依序裝載基板包括將基板自第三基板轉移裝置直接轉移至第一基板轉移裝置，及將基板自第三基板轉移裝置直接轉移至第二基板轉移裝置。
在一些實施例中，第一基板轉移裝置包括第一臂，其每一者具有一第一末端受動器（end effector），第二基板轉移裝置包括第二臂，其每一者具有一第二末端受動器，及第三基板轉移裝置包括第三臂，其每一者具有一第三末端受動器。第一、第二及第三末端受動器之每一者包括彼此間隔開的兩個拾取延伸部（pick-up extensions），其中第三末端受動器之兩個拾取延伸部之間的一距離不同於第一及第二末端受動器之兩個拾取延伸部之間者。
在一些實施例中，第一轉移腔室及第二轉移腔室中之每一者具有由上方看時為一六邊形的一形狀，且包括分別用於與五個第一製程模組及五個第二製程模組接合之五個側面。
在一些實施例中，裝載鎖腔室包括用於容納複數個基板之複數個裝載鎖站點。
在一些實施例中，處理系統更包括設置於第一製程模組總成與第三製程模組總成之間的一第一緩衝腔室、及設置於第二製程模組總成與第三製程模組總成之間的一第二緩衝腔室。
在一些實施例中，第一緩衝腔室及第二緩衝腔室分別包括各自配置以容納一基板之兩個站點。
在一些實施例中，第一緩衝腔室及第二緩衝腔室分別包括各自配置以容納一基板之四個站點。
在一些實施例中，用於處理基板的一半導體處理系統包括一第一製程模組總成、一第二製程模組總成、一第三製程模組總成、及一控制器。第一製程模組總成包括一第一轉移腔室，其包括一第一基板轉移裝置及複數個第一製程模組。第一製程模組附接至第一轉移腔室，且可允許第一基板轉移裝置進出。第二製程模組總成包括一第二轉移腔室，其包括一第二基板轉移裝置及複數個第二製程模組。第二製程模組附接至第二轉移腔室，且可允許第二基板轉移裝置進出。第三製程模組總成設置於第一製程模組總成與第二製程模組總成之間。第三製程模組總成包括一第三轉移腔室，其包括一第三基板轉移裝置、附接至第三轉移腔室且可允許第三基板轉移裝置進出之一第三製程模組、及用於自一外部環境接收基板之一可重複密封的開口。第三製程模組總成之一第一側附接至第一製程模組總成，且第三製程模組總成之一第二側附接至第二製程模組總成。控制器配置以執行包括以下動作：在重疊的時間將基板裝載入第一製程模組及第三製程模組中；隨後將基板裝載入第三製程模組；處理裝載入製程模組中的基板；在重疊的時間從第一製程模組及第二製程模組卸載已處理的基板；及隨後自第三製程模組卸載已處理的基板。
在一些實施例中，處理系統更包括配置以與可重複密封的開口接合之一裝載鎖腔室，及包括用於與基板承載件接合之複數個裝載埠的一輸送腔室。輸送腔室附接至且配置以提供基板至裝載鎖腔室。
在一些實施例中，第一製程模組、第二製程模組、及第三製程模組中之每一者包括用於處理基板之四個反應腔室。
在一些實施例中，第一轉移腔室總成及第二轉移腔室中之每一者具有由上方看時為一六角形的一形狀，且包括分別用於與五個第一製程模組及五個第二製程模組接合之五個位點。
在一些實施例中，第一基板轉移裝置、第二基板轉移裝置及第三基板轉移裝置中之每一者分別包括四個臂。
在一些實施例中，處理系統更包括包括設置於第一製程模組總成與第三製程模組總成之間的一第一緩衝腔室、及設置於第二製程模組總成與第三製程模組總成之間的一第二緩衝腔室。
在一些實施例中，其中第一緩衝腔室及第二緩衝腔室包括各自配置以容納一基板之兩個站點。
在一些實施例中，第一緩衝腔室及第二緩衝腔室包括各自配置以容納一基板之四個站點。
在一些實施例中，一半導體處理系統包含水平定向製程模組總成（horizontally-oriented process module assemblies）。每一製程模組總成包含一中央轉移腔室，其具有一或多個圍繞轉移腔室排列之製程模組。製程模組總成可各自包含用於處理半導體基板（例如，半導體晶圓）之反應腔室。半導體處理系統可包含至少三個允許基板在其之間傳送的製程模組總成，其此等製程模組總成之一中心者具有一可重複密封的門（例如，一閘閥（gate valve）），透過此門可提供基板，以供在任一個製程模組總成中進行處理。在一些實施例中，門可提供一開口至一裝載鎖腔室，其可繼而（in turn）具有通往用於接收基板承載件之一輸送腔室的一門。
作為一單元，製程模組總成以水平方向定向，在此概念上即製程模組總成被配置為使其側向延伸跨越此等製程模組總成之一中心者的門。在一些實施例中，在一無塵室中，水平定向的製程模組總成可側向延伸跨越無塵室之一壁。這與具有垂直定向的製程模組總成之一處理系統相反，在其中製程模組總成自處理系統之一開口朝向無塵室之一壁延伸成一線。
如文中進一步描述，中心的製程模組簡單地允許有效裝載及卸載序列，在其中可首先將基板裝載入鄰近製程模組總成中。例如，基板可依序地裝載至製程模組總成的不同者中，或可以在一協同順序（in turn）同時裝載至相鄰（in turn）製程模組總成中。
有利地，本文所揭示之水平定向半導體處理系統可提供一或多個優點。例如，藉由側向延伸，半導體處理系統允許增加比垂直定向處理系統更多數目的製程模組總成，垂直定向處理系統可能會受限於與無塵室之後壁的可用距離（available distance），而無法增加額外的製程模組總成。此距離可能比側向尺寸上的距離不理想地更小。此外，如文中所論述，即使在一垂直定向處理系統中提供一相似數量的製程模組總成，水平定向處理系統之製程模組總數可更大，其可增加製程產量。此外，如文中所論述，相對於在其中基板可能需要經過所有製程模組總成，以到達一些製程模組之一垂直方向處理系統，因為可以減少將一特定基板自一基板載件移動至一製程模組所需的基板處理機器人的距離及/或數目，因此可提高裝載及處理效率。
現將參考圖式，其中通篇的相似數字係指相似部件。
第1A圖為配備有複數個水平定向製程模組總成110、120、130之一基板處理系統100的示意平面圖。製程模組總成110、120、130中之每一者包含一或多個製程模組112、122、132，分別圍繞一中心轉移腔室115、125、135排列。製程模組112、122、132中之每一者可分別包含用於處理基板之複數個反應腔室114、124、134，在處理期間將一基板容納於一專用腔室中。在所示實施例中，顯示三個水平定向的製程模組總成。在一些其他實施例中，基板處理系統100可包含較大數目的製程模組總成，例如四個、五個等等的製程模組總成。
處理系統100可進一步包含一控制器180，其可包含硬體微處理器（hardware microprocessors）、微控制器（microcontrollers）、可編程邏輯控制器（programmable logic controllers）、專用硬體（dedicated hardware）、及/或記憶體或類似者。會意識到形成控制器180之各種硬體片段（pieces of hardware）可常駐（resident）於一共同位置（common location）中，或可為彼此通訊中之分散式硬體片段（distributed pieces of hardware）。控制器可為編程或以其他方式配置以致使可進行本文所述之各種製程。製程可包含例如本文所述之裝載、處理、及/或卸載序列中之任一者。在一些實施例中，製程可藉由儲存作為指令在一非暫時性電腦可讀媒體（non-transitory computer-readable medium）（例如，一記憶體）中，而被編程入控制器中。如熟悉本技藝者將瞭解，控制器可與處理系統100之各種電源、加熱系統、泵、機器人（例如，基板輸送臂）及氣流控制器或閥通訊且可配置以發送指令至此等元件，以實現編程中的製程。
續參看第1A圖、基板處理系統100可包含一第一製程模組總成110、一第二製程模組總成120、及一第三製程模組總成130。基板處理系統100可進一步包含一裝載鎖腔室140及一輸送腔室150。
第一製程模組總成110可包含複數個第一製程模組112及一第一轉移腔室115。第一製程模組112中之每一者可包含複數個第一反應腔室114。第一轉移腔室115包含一基板轉移裝置118，其可為一轉移臂，且亦可稱為一第一轉移臂。第一基板轉移裝置118配置以接收一基板，及將基板轉移至第一製程模組112之一者、或至第三轉移腔室135。以成對的矩形隔板形式示意性地繪示出了設置於每一第一製程模組112與第一轉移腔室115之間的模組門190。可理解到模組門190可以是可重複密封的閉合件（resealable closures），例如閘閥，且，在第1A圖中模組門190的數目僅用於繪示目的，且可按用於基板進出及體積之間之密封之需要改變。用於一特定第一製程模組112之模組門190可在當第一基板轉移裝置118將一基板轉移入第一製程模組112或自其轉移出時打開。可在將基板轉移入第一製程模組112或自其移除之後關閉對應的模組門190。應當明瞭模組門190、轉移臂等之操作可由控制器180控制。
在一些實施例中，第一製程模組總成110可具有由上方看時為一六角形形狀（諸如在所繪示的由上向下的平面視圖中），並可具有複數個第一製程模組112，例如五個第一製程模組112。第一製程模組112可附接至第一轉移腔室115之一側。在一些實施例中，每一第一製程模組112包含複數個第一反應腔室114，例如四個第一反應腔室114。如所繪示，四個第一反應腔室114可配置為2×2矩陣，但應當明瞭其他配置係可能的。第一反應腔室114中之每一者可用於處理一基板。較佳地，第一反應腔室114中之每一者為配置以一次處理一單一基板之一單一基板腔室。例如，第一反應腔室114可經大小調整，且具有配置以容納僅一單一基板之一基板支撐。在一些實施例中，第一反應腔室114可為一電漿增強（plasma enhanced）化學氣相沉積（chemical vapor deposition，CVD）反應腔室、一熱化學氣相沉積反應腔室、一電漿增強（plasma enhanced）原子層沈積（atomic layer deposition，ALD）反應腔室、一熱原子層沈積反應腔室、一蝕刻反應腔室、一紫外線固化（UV-curing）反應腔室等。第一反應腔室114可包含一市售反應腔室，諸如F-120® 反應腔室、F-450® 反應腔室、Pulsar® 反應腔室（諸如Pulsar® 2000及Pulsar® 3000）、EmerALD® 反應腔室及/或Advance® 400系列反應腔室，可購自亞利桑那州鳳凰市（Phoenix, Arizona）的ASM America, Inc. 及荷蘭阿米爾（Almere, Netherlands）的ASM Europe B. V.。其他市售反應腔室包含那些來自ASM Japan K.K（日本東京的）以Eagle® XP及XP8為商品名出售之反應腔室。
在一些實施例中，第一基板轉移裝置118可為包含兩個或更多個轉移子臂（sub-arms）之一轉移臂。在一些實施例中，兩個或更多個轉移子臂中之每一者的一主要驅動部分可具有各種關節結構，例如，一三鏈（3-link）選擇順應性關節機械臂（selective compliant articulated robot arm，SCARA）、一四鏈（4-link）選擇順應性關節機械臂、一雙對稱之臂（bisymmetric arm,）、一蛙腿/剪刀型臂（frog-leg/scissors type arm）及一線性滑軌臂。兩個或更多個轉移子臂中之每一者可包含一或多個末端受動器。例如，兩個或多個轉移子臂中之每一者可包含複數個末端受動器，例如，兩個末端受動器。在第1A圖所示，末端受動器之數目可等於在裝載鎖腔室140中配置為一矩陣（matrix）之站點的數目、或在一第一製程模組112中之第一反應腔室114之的數目。
每一第一製程模組112可經由一模組門190連接至第一轉移腔室115。模組門190可配置以打開及關閉，以分別提供從第一轉移腔室115到第一反應腔室114之進出及隔離（isolate）。例如，在將一基板轉移入第一反應腔室114中之後及正在處理基板時，第一反應腔室114可與第一轉移腔室115隔離。因此，可維持在第一反應腔室114中之一高度受控的製程環境且可預防交叉污染。
續參看第1A圖，第二製程模組總成120可包含複數個第二製程模組122及一第二轉移腔室125。第二製程模組122中之每一者可包含複數個第二反應腔室124。第二轉移腔室125包含一基板轉移裝置，其可為一轉移臂，且亦可稱為一第二轉移臂。第二基板轉移裝置128配置以接收一基板，並將基板轉移至第二製程模組122中之一者或至第三轉移腔室135。一或多個模組門190可設置在每一第二製程模組122與第二轉移腔室125之間。如本文中所提及，第1A圖中的模組門190之數目僅為例示性，且可按用於基板進出及體積之間之密封之需要改變。模組門190可在當第二基板轉移裝置128將一基板轉移入第二製程模組122或自其移出時（分別在裝載及卸載期間）打開。模組門190可在將基板轉移入第二製程模組122或自其移除之後關閉。模組門190、轉移臂等的操作可由控制器180控制。
在一些實施例中，第二製程模組總成120可具有由上方看時為一六角形形狀（諸如在所繪示的由上向下的平面視圖中），且可具有複數個第二製程模組122，例如五個第二製程模組122。第二製程模組122可附接至第二轉移腔室125之一側。在一些實施例中，每一第二製程模組122包含複數個第二反應腔室124，例如四個第二反應腔室124。如所繪示，四個第二反應腔室124可配置為2×2矩陣，但其他配置是可能的。第二反應腔室124中之每一者可用於處理一基板。較佳地，第二反應腔室124中之每一者為配置以一次處理一單一基板之一單一基板腔室。應瞭解，第二反應腔室124可類似於第一反應腔室114。例如，在一些實施例中，第一反應腔室114可為一電漿增強化學氣相沉積（CVD）反應腔室、一熱化學氣相沉積反應腔室、一電漿增強原子層沈積（ALD）反應腔室、一熱原子層沈積反應腔室、一蝕刻反應腔室、一紫外線固化反應腔室等。第一反應腔室114可包含一市售反應腔室，諸如F-120® 反應腔室、F-450® 反應腔室、Pulsar® 反應腔室（諸如Pulsar® 2000及Pulsar® 3000）、EmerALD® 反應腔室及/或Advance® 400系列反應腔室，可購自亞利桑那州鳳凰市（Phoenix, Arizona）的ASM America, Inc. 及荷蘭阿米爾（Almere, Netherlands）的ASM Europe B. V.。其他市售反應腔室包含那些來自ASM Japan K.K（日本東京的）以Eagle® XP及XP8為商品名出售之反應腔室。
在一些實施例中，第二基板轉移裝置128可為包含兩個或更多個轉移子臂的一轉移臂。在一些實施例中，兩個或更多個轉移子臂中之每一者的一主要驅動部分可具有各種關節結構，例如，一三鏈選擇順應性關節機械臂（SCARA）、一四鏈選擇順應性關節機械臂、一雙對稱之臂、一蛙腿/剪刀型臂及一線性滑軌臂。兩個或更多個轉移子臂中之每一者可包含一或多個末端受動器。例如，兩個或多個轉移子臂中之每一者可包含複數個末端受動器，例如，兩個末端受動器。在第1A圖所示，末端受動器之數目可等於在裝載鎖腔室140中配置以一矩陣之站點的數目、或在一第二製程模組122中之第二反應腔室124之的數目。
每一第二製程模組122可經由模組門190連接至第二轉移腔室125。模組門190可配置以打開及關閉，以分別提供從第二轉移腔室125到第二反應腔室124之進出及隔離。例如，在將一基板轉移入第二反應腔室124中之後及正在處理基板時，第二反應腔室124可與第二轉移腔室125隔離。因此，可維持第二反應腔室124中之一高度受控的製程環境且可預防交叉污染。
續參看第1A圖，第三製程模組總成130可包含一製程模組132及一第三轉移腔室135。一或多個模組門190可設置在第三製程模組132與第三轉移腔室135之間。可理解到在第1A圖中模組門190的數目僅用於繪示目的，且可按用於基板進出及體積之間之密封之需要改變。用於第三製程模組132之模組門190可在當第三基板轉移裝置139將一基板轉移入第三製程模組132或自其移出時打開。可在將基板轉移入第三製程模組132或自其移除之後關閉模組門190。模組門190、轉移臂等的操作可由控制器180控制。在一些其他實施例中，當在製程模組132之區域中具有充足空間時（例如，在其中第一及第二製程模組總成110及120與第三製程模組總成130間隔開，諸如藉由緩衝腔室），製程模組132可被一額外製程模組總成置換，額外製程模組總成具有一中心轉移腔室及圍繞轉移腔室排列的製程模組。
續參看第1A圖，製程模組132可包含複數個第三反應腔室134。在一些實施例中，每一第三製程模組132包含四個第三反應腔室134。如所繪示，四個第三反應腔室134可配置為2×2矩陣，但其他配置是可能的。第三轉移腔室135可包含一第三基板轉移裝置139，其可為一轉移臂且亦可稱為一第三轉移臂。第三基板轉移裝置139可配置以接收一基板及將基板轉移至第三製程模組132、第一轉移腔室115、第二轉移腔室125、或裝載鎖腔室140。應瞭解，第三反應腔室134可類似於第一反應腔室114及第二反應腔室124。在一些實施例中，第三反應腔室134可為一電漿增強化學氣相沉積（CVD）反應腔室、一熱化學氣相沉積反應腔室、一電漿增強原子層沈積（ALD）反應腔室、一熱原子層沈積反應腔室、一蝕刻反應腔室、一紫外線固化反應腔室等。第一反應腔室114可包含一市售反應腔室，諸如F-120® 反應腔室、F-450® 反應腔室、Pulsar® 反應腔室（諸如Pulsar® 2000及Pulsar® 3000）、EmerALD® 反應腔室及/或Advance® 400系列反應腔室，可購自亞利桑那州鳳凰市（Phoenix, Arizon）的ASM America, Inc. 及荷蘭阿米爾（Almere, Netherlands）的ASM Europe B. V.。其他市售反應腔室包含那些來自ASM Japan K.K（日本東京的）以Eagle® XP及XP8為商品名出售之反應腔室。
第三基板轉移裝置139可為包含兩個或更多個轉移子臂的一轉移臂。在一些實施例中，兩個或更多個轉移子臂中之每一者的一主要驅動部分可具有各種關節結構，例如，一三鏈選擇順應性關節機械臂（SCARA）、一四鏈選擇順應性關節機械臂、一雙對稱之臂、一蛙腿/剪刀型臂及一線性滑軌臂。兩個或更多個轉移子臂中之每一者可包含一或多個末端受動器。例如，兩個或多個轉移子臂中之每一者可包含複數個末端受動器，例如，兩個末端受動器。在第1A圖所示，末端受動器之數目可等於在裝載鎖腔室140中配置以一矩陣之站點的數目或在第三製程模組132中之第三反應腔室134之數目。
第三製程模組132可經由一模組門190連接至第三轉移腔室135。模組門190可配置以關閉，以將第三反應腔室134與第三轉移腔室135隔離。例如，在將基板轉移入第三反應腔室134中之後及正在處理基板時，第三反應腔室134可與第三轉移腔室135隔離。因此，可維持在第三反應腔室134中之一高度受控製程環境且可預防交叉污染。
續參看第1A圖，裝載鎖腔室140可包含複數個裝載鎖站點142。輸送腔室150可包含用於與外部基板承載件153接合之複數個裝載埠152、及用於將基板自基板承載件153移動至裝載鎖站點142之複數個致動器154（例如，機器臂）。在一些實施例中，輸送腔室150可為一設備前端模組（equipment front end module，EFEM）。在一些實施例中，基板承載件153前開式晶圓傳送盒（front opening unified pods，FOUPs）。 裝載鎖腔室140將第三轉移腔室135及輸送腔室150彼此連接，並在第三轉移腔室135與輸送腔室150之間提供基板傳送。
在一些實施例中，裝載鎖腔室140可經由一輸送門194（例如，一閘閥）連接至輸送腔室150，且經由一裝載鎖門192（例如，一閘閥）連接至第三輸送腔室135。在一些實施例中，輸送腔室150及第三轉移腔室135可連接至裝載鎖腔室140之相對側。當第三轉移腔室135之第三基板轉移裝置139將基板裝載入或卸載自裝載鎖腔室140時，裝載鎖腔室140可配置以提供大約等於第三轉移腔室135中壓力的一真空大氣。類似地，當自輸送腔室150接收一未經處理之基板或將一已處理的基板返回至輸送腔室150時，可改變裝載鎖腔室140中之壓力，以匹配輸送腔室150中之壓力。複數個裝載鎖站點142可設置在裝載鎖腔室140中。如所繪示，裝載鎖站點142可配置以一2×2矩陣，但其他配置是可能的。裝載鎖門192可設置在第三轉移腔室135與裝載鎖腔室140之間。應當明瞭在第1A圖 中之裝載鎖門192之數目係用於說明性目的，且可以改變。當第三基板轉移裝置139將一基板轉移入或移出裝載鎖腔室140時，可打開裝載鎖門192。裝載鎖門192可在將基板轉移入裝載鎖腔室140或從之移出之後關閉。裝載鎖門192，轉移臂等之操作可由控制器180控制。
輸送腔室150可包含用來打開和關閉裝載埠152的一門的一開門器（未繪示），以提供在裝載埠152和裝載鎖腔室140之間轉移基板的機械臂154進出。機械臂154可在輸送腔室150中移動，例如，使用一導軌以引導機械臂154之移動。裝載埠152在一密封空間（例如，一介面基板承載件（interfacing substrate carrier）的內部）中容納基板，以保護基板不受在大氣之雜質或化學污染的影響。在一些實施例中，提供兩個機械臂154，且每一機械臂154可包含兩個轉移臂。因此，可同時將四個基板自裝載埠152轉移入裝載鎖腔室140中。如所繪示，應當明瞭在一些實施例中，可由機械臂154同時轉移之基板（例如，四個基板）之數目等於裝載鎖站點142之數目，其又可等於在各種製程模組總成之每一製程模組中之反應腔室之數目。
輸送門194係設置在輸送腔室150與裝載鎖腔室140之間。第1A圖中的輸送門194的數目僅為例示用，且可改變。當機械臂154將一基板轉移入或移出裝載鎖腔室140時，可打開輸送門194。輸送門194可在將基板轉移入或移出裝載鎖腔室140之後關閉。裝載鎖門192，轉移臂等之操作可由控制器180控制。
再次參照第1A圖，第三製程模組總成130可設置在第一製程模組總成110與第二製程模組總成120之間。在一些實施例中，第一轉移腔室115附接至第三轉移腔室135之一第一側116。第二轉移腔室125附接至第三轉移腔室135之一第二側126。第一側116及第二側126可彼此相對且實質上平行。裝載鎖腔室140可連接至第三製程模組總成130之一第三側136。第三製程模組132可附接至第三製程模組總成130之一第四側138。第三側136及第四側138可彼此相對且實質上平行。第一側116及第二側126及第三側136、及第四側138可彼此垂直。當自裝載鎖腔室140檢視時，第一製程模組總成110、第三製程模組總成130、第二製程模組總成120可以一側向或水平方向配置。例如，第一製程模組總成110、第三製程模組總成130、第二製程模組總成120可相對於由門192所提供的可重複密封的開口側向地延伸。如所繪示，在一些實施例中，第一製程模組總成110、第三製程模組總成130、第二製程模組總成120可沿著實質上平行於由門192所提供之可重複密封的開口之一線延伸。在一些實施例中，自裝載埠152至第三反應腔室132之一深度可等於或小於六（6）公尺，其可有利於在典型的無塵腔室環境中容納處理系統100。進一步地，雖為簡化說明及易於討論在第1A圖中顯示三個製程模組總成，在一些實施例中，處理系統100可包含四個或更多個製程模組總成。較佳地，如文中所論述，四個或更多個製程模組總成係側向地連接，並配置以相對於門192側向地延伸的一線。當側向地連接四個或更多個製程模組總成時，從裝載埠152到第三反應腔室132的長度保持等於或小於六（6）公尺。因此，可提供擴展處理系統100之處理能力的靈活性，尤其因為許多無塵室環境可在側向尺寸上比深度尺寸提供更大的容納設備之能力。
可在第一轉移腔室115與第三轉移腔室115135之間設置一或多個腔室門191，且亦可將類似的腔室門191設置於第二轉移腔室125與第三轉移腔室135之間。第1A圖中的腔室門191的數目僅為例示用，且可改變。當一基板自一轉移腔室轉移至另一轉移腔室時，可打開腔室門191。在將基板自一轉移腔室轉移至另一轉移腔室之後，可關閉腔室門191。腔室門191，從移動基板轉移臂等之操作可由控制器180控制。
在一些實施例中，可使用在轉移臂之間的基板之一直接移交，將基板自一轉移腔室轉移至另一轉移腔室。第1B圖為繪示兩個轉移臂在彼此之間直接轉移基板的平面示意圖。一第一轉移臂200可包括各自具有一末端受動器212之複數個臂210。一第二轉移臂300可包括各自具有一末端受動器312之複數個臂310。在一些實施例中，轉移臂對200、300可對應於轉移臂對118、139及128、339（第1圖）。末端受動器212、312之每一者包含一或多個延伸部，其匹配在一起使得每個延伸部可分別地支撐一基板。在一些實施例中，延伸部可為棒狀且各末端受動器212、312之延伸部之間的一距離可經選擇使得延伸部在如所繪示地在一起時可交錯插置。在一些實施例中，可調整延伸部之間的間隔。在一些其他實施例中，延伸部之間的間隔可為固定的。
如第1B圖所示，作為一個實例，末端受動器212的延伸部可插入於末端受動器312的延伸部之間，且基板可自一末端受動器轉移至另一末端受動器。舉例而言，為了將基板自末端受動器312移至末端受動器212，可定位末端受動器，使得末端受動器212之延伸部位於末端受動器312的延伸部之間，且位於座落於末端受動器312上之基板的下方。然後可將末端受動器212向上移動及/或將末端受動器312向下移動，使得基板靜置於末端受動器212上，基板隨後可從未受影響的312被移開。
當明瞭第1圖之側向地或水平定向之製程模組總成與具有較傳統之垂直定向的製程模組總成的處理系統相比提供各種優點。第2圖係配置有三個垂直定向製程模組總成10、20、30之一基板處理系統5的平面示意圖。如第2圖中所示，每一製程模組總成包含複數個製程模組，其具有多個反應腔室。當基板處理系統5配置有三個垂直定向之製程模組總成10、20、30時，處理系統5所在之製造無塵腔室的一深度可能會限制可容納的製程模組總成之數目。例如，如所繪示，垂直定向的處理系統5可占地超過6公尺，其大於第1圖之處理系統所占之深度。因此，可能無法增加更多的製程模組總成至垂直定向的處理系統5。此外，基板處理系統5具有九個製程模組，而基板處理系統100（第1A圖） 有 11 個製程模組。因此，基板處理系統5能夠處理的基板的數目比第1A圖中之基板處理系統100的更小，即使當這兩個處理系統包含相同數目的製程模組總成。
第3圖係配備有三個製程模組總成110、120、130之一基板處理系統200的平面示意圖。基板處理系統200包含一第一製程模組總成110、一第二製程模組總成120、一第三製程模組總成130、一第一緩衝腔室160、及一第二緩衝腔室170。基板處理系統200可進一步包含一裝載鎖腔室140及一輸送腔室150。除了第一緩衝腔室160及第二緩衝腔室170以外，基板處理系統100與基板處理系統100相似，且具有與第1A圖中所示的系統100所述的那些相同的功能及配置。
第一緩衝腔室160設置於第一製程模組總成110與第三製程模組總成130之間。第一緩衝腔室160可將第一轉移腔室115與第三轉移腔室135隔離（isolate）。第一緩衝腔室160可包含用於容納將在第一轉移腔室115與第三轉移腔室135之間轉移之基板的複數個站點165。站點165之數目可視系統100之配置而改變。例如，如第3圖所繪示，站點165之數目可總共為兩個（2），但可提供其他數目的站點。因此可在重疊的時間段（例如同時）轉移兩個基板。當一第一基板轉移裝置118或一第三基板轉移裝置139輸送其他基板時，第一緩衝腔室160可暫時存放基板。例如，當將基板自裝載鎖腔室140轉移至第一製程模組112之一者時，第三基板轉移裝置139自裝載鎖腔室140轉移基板，並將基板置於第一緩衝腔室160的站點165中，且接著第一基板轉移裝置118將基板自站點165轉移至第一製程模組112之一者。在一些實施例中，第一緩衝腔室260可配置以提供一高真空功能、一除氣功能或一加熱功能。
第二緩衝腔室170設置於第二製程模組總成120與第三製程模組總成130之間。第二緩衝腔室170可將第二轉移腔室125及第三轉移腔室135隔離。第二緩衝腔室170可包含用於容納基板的複數個站點175。站點175之數目可視系統100之配置而改變。例如，如第3圖所繪示，站點175之總數可為二個（2），儘管可提供其它數目的站點。當一第二基板轉移裝置128或一第三基板轉移裝置139輸送其他基板時，第二緩衝腔室170可暫時存放基板。例如，當將基板自裝載鎖腔室140轉移至第二製程模組122之一者時，第三基板轉移裝置139自裝載鎖腔室140轉移基板，並將基板置於站點175第二緩衝腔室170中，且接著第二基板轉移裝置128將基板自站點175轉移至第二製程模組122之一者。在一些實施例中，第二緩衝腔室170可配置以提供一高真空功能（high vacuum function）、一除氣功能（degassing function）或一加熱功能。
如上文所提及，緩衝腔室160、170可包含各種數目之站點165、175。第12圖係配備有三個製程模組總成110、120、130之另一基板處理系統300的平面示意圖。除了分別取代第一及第二緩衝腔室160、170之第一及第二緩衝腔室260、270之外，基板處理系統300與第3圖之基板處理系統200相似，且具有與第3圖中所繪示之系統200所述之相同功能及配置。如第12圖中所繪示，在第一及第二緩衝腔室200-6200 70中之站點265及275的總數可各自為四個（4）。因此，四個基板可同時轉移入及移出緩衝腔室260、270。
第4圖為第3圖之一基板處理系統200的平面示意圖，其具有箭頭顯示基板之移動，以示出一基板裝載序列。第5圖為描述第4圖之基板裝載序列中的基板裝載步驟之一表。如文中所論述，用於執行裝載序列的動作可由控制器180控制。
在一些實施例中，如第4圖及第5圖所繪示，製程模組之數目可為11，其每個製程模組具有四個反應腔室，且可處理之基板數目可為四十四，亦即一個製程模組四個基板。亦可有具有不同數量或製程模組及/或之每一製程模組具有不同數量之反應腔室的其他配置。為便於討論，將第4圖中之製程模組標識為1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、3-1，如所繪示。基板1至44係經由輸送腔室150、裝載鎖腔室240、及第一緩衝腔室160或第二緩衝腔室170，從裝載埠152轉移至各別的製程模組1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、3-1。由於在各別的緩衝腔室160、170中之站點165、175的數目可為兩個（2），一次可轉移兩個基板至第一轉移腔室115或第二轉移腔室125。關於第5圖，第一列指示裝載步驟（例如，步驟1-25）或時間，且第一行指示基板在此步驟或時間的位置。表上之各個項目中之「a,b」之格式中的數字指示特定對的基板，使得此表可理解為在執行特定序列步驟之後，在處理系統內此對基板的位置圖。各步驟指示基板從緊鄰的較上一列上所指的位置移動至一特定對編號所在的列上所指的位置。應瞭解，視將一特定基板從一指定位置執行轉移至另一者所需的時間而定，在一個別步驟期間所經過的時間可改變或與其他步驟相同。
例如，參照第5圖，將在製程模組1-1、1-2、1-3、1-4、1-5中進行處理之基板1至20，經由輸送腔室150、裝載鎖腔室140、第三轉移腔室135、第一緩衝腔室160及第一轉移腔室115（圖 4），依序轉移至各別的製程模組1-1、1-2、1-3、1-4、1-5。將在製程模組2-1、2-2、2-3、2-4、2-5中進行處理之基板21至40，經由轉移腔室150、裝載鎖腔室140、第三轉移腔室135、第二緩衝腔室170、及第二轉移腔室125（圖 4），依序轉移至各別的製程模組2-1、2-2、2-3、2-4、2-5 。將在製程模組3-1中進行處理之基板41至44係經由輸送腔室150、裝載鎖腔室140、及第三轉移腔室135轉移。
如第5圖所見，可執行總共25個步驟，直至全部四十四個基板都轉移至其各自製程模組中為止。在一些實施例中，在步驟24中，基板37至38及基板41至42可分別同時轉移至製程模組2-5及製程模組3-1，因為基板41至42可自第三轉移腔室135轉移至未被其他基板之移動所阻礙之製程模組3-1。在步驟25中，基板39至40及基板43至44可分別同時轉移至製程模組2-5及製程模組3-1，因為基板43至44可自第三轉移腔室135轉移至未被其他基板之移動所阻礙之製程模組3-1。此外，可促進基板41至44之轉移，因為第三基板轉移裝置139具有四個臂。
如第4圖中所示，基板經由設置於第一轉移腔室115或第二轉移腔室125之間之一第三轉移腔室135轉移至第一轉移腔室115或第二轉移腔室125。因此，與第2圖中所示之習知垂直定向製程模組總成不同，基板不需要多次通過第一轉移腔室115、第二轉移腔室125及第三轉移腔室135，垂直定向的製程模組中用於最遠製程模組總成之基板可能需要通過兩個不同轉移腔室，以到達那個製程模組總成。相對於具有較傳統的垂直定向製程模組總成之處理系統，這可提供優勢。例如，可減少轉移步驟的數量。
第6圖為繪示一基板卸載序列之一基板處理系統200的平面示意圖。第7圖為描述第6圖之基板裝載序列中之基板卸載步驟的一表。在一些實施例中，如第6圖及7所繪示，在完成在各別製程模組1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、3-1中的一製程後，基板1至44經由轉移腔室150、裝載鎖腔室240、及第一緩衝腔室160或第二緩衝腔室170依序地自個別製程模組1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、2-1、2-2、2-3、2-4、2-5、3-1轉移至裝載埠152。
例如，在製程模組1-1、1-2、1-3、1-4、1-5中之基板1至20經由第一轉移腔室115、第一緩衝腔室160、第三轉移腔室135、裝載鎖腔室140及轉移腔室150轉移至裝載埠152。在製程模組2-1、2-2、2-3、2-4、2-5中之基板21至40經由第二轉移腔室125、第二緩衝腔室170、第三轉移腔室135、裝載鎖腔室140及輸送腔室150轉移至裝載埠152。在製程模組3-1中之基板41至44經由第三轉移腔室135、裝載鎖腔室140、及輸送腔室150轉移至裝載埠152。基板41至44在製程模組3-1’中等待，直至在製程完成後第三腔室135可用為止。如在第7圖中可見，可執行總共27個步驟，直至全部四十四個基板都轉移至裝載埠152中為止。
第8圖為繪示基板製程時間與一製程模組空置（empty）速率之間的關係的圖。第9圖係示意性繪示使用第4圖及第6圖之基板處理系統200之一整體序列的圖。第8圖的X軸表示製程模組中的製程循環時間。製程循環時間可視所執行製程的類型而改變。第8圖的Y軸表示一製程模組是空的，並等待一基板以處理之總製程循環時間的百分比。參照第9圖，總製程循環時間可定義為一持續時間，其為將基板裝載入一製程模組、在製程模組中的基板已處理、卸載製程模組及直到新基板裝載入製程模組為止時。在一製程模組中對一基板進行一製程的持續時間可依據要執行的製程而改變。然而，由於基板處理系統配置及在此系統中完成基板移動所需的步驟，將基板移出至製程模組外，且將新基板移入製程模組中之持續時間為固定的。因此，如第8圖所示，當製程時間變長時，一製程模組係空的且等待下一基板以進行處理之製程循環時間的百分比會變得更小。例如，當處理時間約為三十八（38）分鐘時，用於接收一新基板以進行處理之一製程模組的製程循環時間的百分比可小於百分之十（10）。當處理時間約為八十二（82）分鐘時，用於接收一新基板以進行處理之一製程模組的製程循環時間的百分比可小於百分之五（5）。
第10圖為顯示用於第4圖的基板處理系統之基板裝載步驟的一表之另一實例。參照第4圖，第一基板轉移裝置118及第二基板轉移裝置128可在大約同一時間（或重疊時間）轉移基板。例如，第一製程模組總成110及第二製程模組總成120之製程模組可同時裝載。在一些實施例中，轉移臂154自裝載埠152拾取四個基，板且將其轉移至裝載鎖腔室142中。第三基板轉移裝置139自裝載鎖腔室140拾取四個基板，並將每兩個基板分別轉移至第一緩衝腔室160及第二緩衝腔室170。第一基板轉移裝置118及第二基板轉移裝置128分別自第一緩衝腔室160及第二緩衝腔室170拾取兩個基板。第一基板轉移裝置118及第二基板轉移裝置128分別將兩個基板轉移至第一製程模組總成110及第二製程模組總成120之一相對製程模組。因此，可在大約同一（或重疊）時間將基板轉移至製程模組1-1、1-2、1-3、1-4、1-5、2-1、2-2、2-3、2-4、2-5，如第10圖所示。在步驟11至14中，四個基板41至44可一起轉移至製程模組3-1，因為四個基板41至44可直接使用基板轉移裝置139轉移至製程模組3-1。由於製程模組3-1可能以比製程模組1-5、2-5更快地填充四個基板，因此製程模組3-1之一製程可比製程模組1-5、2-5更早開始。在此實施例中，可執行總共15個步驟，直至全部四十四個基板都轉移至各自的製程模組中為止。
第11圖為描述用於第6圖之基板處理系統的基板卸載步驟之一表。如第10圖所解釋，第一基板轉移裝置118及第二基板轉移裝置128可在大約相同（或重疊）時間轉移基板。若各製程模組之所有製程花費大致相同的時間，則模組3-1之一製程可比模組1-5、2-5的一製程更早完成，因為模組3-1之製程可比模組1-5、2-5的製程更早開始，如參照第10圖所解釋。在一些實施例中，在步驟8至12中，第三轉移腔室135可用於自製程模組1-4、2-4（及1-5、2-5）轉移基板，即使在製程模組3-1中之製程完成後，製程模組3-1中之基板仍可待在製程模組3-1中，直到在製程模組1-4、3-4（及1-5、2-5）中之基板之轉移完成為止。因此，可在製程模組3-1中執行具有較長的處理時間之一製程。在此實施例中，可執行總共16個步驟，直至全部四十四個基板都轉移至各自的製程模組中為止。
雖然在前面敘述中參考某些實施例來說明本揭露，但本揭露不限於此。當然，除了本文所示及描述的內容外，對於本技術領域之熟悉技藝者而言，本揭露之各種修飾可從前面描述變得顯而易見，且此些修飾落在隨附請求項之範圍內。在所有揭示實施例中，在一些實施例中使用的任何元件可在另一個實施例中互換或額外地使用，除非此類取代不可行或引起不良作用或無法發揮其預期目的。本文所引用的所有公開案、專利案和專利申請案的全部內容皆出於所有目的而併於此作整體參考，其程度如同於具體且各別指明每一各個公開案、專利案或專利申請案，以併入作為參考。本揭露之進一步細節提供於以下非限定實例中。
在整個本揭露中，除非另有明確說明，否則單數的使用包含複數。於本申請中，除非另有明確說明，否則"或"的使用包括"及/或"。此外，用詞"包括"、"包括有"及"被包括"並無限制。
1-1:製程模組 1-2:製程模組 1-3:製程模組 1-4:製程模組 1-5:製程模組 2-1:製程模組 2-2:製程模組 2-3:製程模組 2-4:製程模組 2-5:製程模組 3-1:製程模組 5:基板處理系統 10:製程模組總成 20:製程模組總成 30:製程模組總成 100:基板處理系統 110:第一製程模組總成 112:第一製程模組 114:第一反應腔室 115:第一中心轉移腔室 116:第一側 118:第一基板轉移裝置,第一轉移臂 120:第二製程模組總成 122:第二製程模組 124:第二反應腔室 125:第二中心轉移腔室 126:第二側 128:第二基板轉移裝置,第二轉移臂 130:第三製程模組總成 132:第三製程模組 134:第三反應腔室 135:第三中心轉移腔室 136:第三側 138:第四側 139:第三基板轉移裝置,第三轉移臂 140:裝載鎖腔室 142:裝載鎖站點,裝載鎖腔室 150:輸送腔室,轉移腔室 152:裝載埠 153:基板承載件 154:致動器,機械臂,轉移臂 160:第一緩衝腔室 165:站點 170:第二緩衝腔室 175:站點 180:控制器 190:模組門 191:腔室門 192:裝載鎖門 194:輸送門 200:第一轉移臂,基板處理系統 210:臂 212:末端受動器 240:裝載鎖腔室 260:第一緩衝腔室 265:站點 270:第二緩衝腔室 275:站點 300:第二轉移臂,基板處理系統 310:臂 312:末端受動器
第1A圖為配備有複數個水平定向的製程模組總成之一基板處理系統的平面示意圖。 第1B圖為繪示將基板在彼此之間轉移的兩個基板轉移裝置之平面示意圖。 第2圖為配備有三個垂直定向的製程模組總成之一基板處理系統的平面示意圖。 第3圖為配備有複數個水平定向的製程模組總成及介於中間的緩衝腔室之一基板處理系統的平面示意圖。 第4圖為繪示一基板裝載序列（substrate loading sequence）之一基板處理系統的平面示意圖。 第5圖為描述第4圖之基板裝載序列的基板裝載步驟之表。 第6圖為繪示一基板卸載序列之一基板處理系統的平面示意圖。 第7圖為描述第6圖之基板裝載序列的基板卸載步驟之表。 第8圖為繪示一基板製程時間與一製程模組空置速率之間的一關係的圖。 第9圖為示意性繪示使用第4圖及第6圖之基板處理系統之一整體序列的圖。 第10圖為顯示用於第4圖的基板處理系統之基板裝載步驟的一表之另一實例。 第11圖為顯示用於第4圖之基板處理系統的基板卸載步驟之一表之另一實例。 第12圖為配備有複數個製程模組總成及介於中間的緩衝腔室之另一基板處理系統的平面示意圖。
100:基板處理系統
110:第一製程模組總成
112:第一製程模組
114:第一反應腔室
115:第一中心轉移腔室
116:第一側
118:第一基板轉移裝置，第一轉移臂
120:第二製程模組總成
122:第二製程模組
124:第二反應腔室
125:第二中心轉移腔室
126:第二側
128:第二基板轉移裝置，第二轉移臂
130:第三製程模組總成
132:第三製程模組
134:第三反應腔室
135:第三中心轉移腔室
136:第三側
138:第四側
139:第三基板轉移裝置，第三轉移臂
140:裝載鎖腔室
142:裝載鎖站點，裝載鎖腔室
150:輸送腔室，轉移腔室
152:裝載埠
153:基板承載件
154:致動器，機械臂，轉移臂
180:控制器
190:模組門
191:腔室門
192:裝載鎖門
194:輸送門

Claims (22)

  1. 一種用於處理複數個基板之半導體處理系統，包括： 一第一製程模組總成，包括： 一第一轉移腔室，包括一第一基板轉移裝置；以及 複數個第一製程模組，每一該等第一製程模組附接至該第一轉移腔室，且可允許該第一基板轉移裝置進出； 一第二製程模組總成，包括： 一第二轉移腔室，包括一第二基板轉移裝置；以及 複數個第二製程模組，每一該等第二製程模組附接至該第二轉移腔室，且可允許該第二基板轉移裝置進出； 一第三製程模組總成，介於該第一製程模組總成與該第二製程模組總成之間，該第三製程模組總成包括： 一第三轉移腔室，包括一第三基板轉移裝置； 一第三製程模組，附接至該第三轉移腔室，且可允許該第三基板轉移裝置進出；以及 一可重複密封的開口，用於從一外部環境接收該等基板， 其中該第三製程模組總成之一第一側附接至該第一製程模組總成，且該第三製程模組總成之一第二側附接至該第二製程模組總成；以及 一控制器，配置以執行以下動作，包括： 使用該第一基板轉移裝置、該第二基板轉移裝置及該第三基板轉移裝置將該等基板自該裝載鎖腔室依序裝載至該等第一製程模組、該等第二製程模組及該第三製程模組； 處理裝載入該等製程模組中之該等基板；以及 在將已處理的該等基板從該第三製程模組卸載之前，使用該第一基板轉移裝置、該第二基板轉移裝置及該第三基板轉移裝置將已處理的該等基板從該等第一製程模組及該等第二製程模組卸載。
  2. 如請求項1之處理系統，其中處理該等基板包括在每個製程模組裝載完成時，在該等製程模組中依序開始該等基板的處理，同時其他製程模組正在裝載。
  3. 如請求項1之處理系統，其中卸載已處理的該等基板包括依序從該等第一製程模組、該等第二製程模組、以及接著從該第三製程模組卸載該等基板。
  4. 如請求項1之處理系統，其中該第一製程模組總成及該第二製程模組總成附接至該第三製程模組總成之相對側。
  5. 如請求項1之處理系統，更包括： 一裝載鎖腔室，配置以與該可重複密封的開口接合；以及 一輸送腔室，包括用於與複數個基板承載件接合之複數個裝載埠，其中該輸送腔室附接且配置以提供該等基板至該裝載鎖腔室。
  6. 如請求項1之處理系統，其中該第三製程模組係附接至與該可重複密封的開口相對的該第三轉移腔室之一側。
  7. 如請求項1之處理系統，其中該等第一製程模組、該等第二製程模組及該第三製程模組中之每一者包括用於處理該等基板之四個反應腔室。
  8. 如請求項1之處理系統，其中依序裝載該等基板包括： 將該等基板自該第三基板轉移裝置直接轉移至該第一基板轉移裝置；以及 將該等基板自該第三基板轉移裝置直接轉移至該第二基板轉移裝置。
  9. 如請求項1之處理系統，其中該第一基板轉移裝置包括複數個第一臂，其每一者具有一第一末端受動器， 該第二基板轉移裝置包括複數個第二臂，其每一者具有一第二末端受動器，以及 該第三基板轉移裝置包括複數個第三臂，其每一者具有一第三末端受動器， 其中該第一末端受動器、該第二末端受動器及該第三末端受動器中之每一者包括彼此間隔開的兩個拾取延伸部，其中該第三末端受動器之該兩個拾取延伸部之間的一距離不同於該第一末端受動器及該第二末端受動器之該兩個拾取延伸部之間的一距離。
  10. 如請求項1之處理系統，其中該第一轉移腔室及該第二轉移腔室中之每一者具有由上方看時為一六角形之一形狀，且包括分別用於與五個該等第一製程模組及五個該等第二製程模組接合之五個側面。
  11. 如請求項1之處理系統，其中該裝載鎖腔室包括用於容納複數個基板之複數個裝載鎖站點。
  12. 如請求項1之處理系統，更包括設置於該第一製程模組總成與該第三製程模組總成之間的一第一緩衝腔室、及設置於該第二製程模組總成與該第三製程模組總成之間的一第二緩衝腔室。
  13. 如請求項12之處理系統，其中該第一緩衝腔室及該第二緩衝腔室分別包括各自配置以容納一基板的兩個站點。
  14. 如請求項12之處理系統，其中該第一緩衝腔室及該第二緩衝腔室分別包括各自配置以容納一基板之四個站點。
  15. 一種用於處理複數個基板之半導體處理系統，包括： 一第一製程模組總成，包括： 一第一轉移腔室，包括一第一基板轉移裝置；以及 複數個第一製程模組，每一該等第一製程模組附接至該第一轉移腔室，且可允許該第一基板轉移裝置進出； 一第二製程模組總成，包括： 一第二轉移腔室，包括一第二基板轉移裝置；以及 複數個第二製程模組，每一該等第二製程模組附接至該第二轉移腔室，且可允許該第二基板轉移裝置進出； 一第三製程模組總成，介於該第一製程模組總成與該第二製程模組總成之間，該第三製程模組總成包括： 一第三轉移腔室，包括一第三基板轉移裝置； 一第三製程模組，附接至該第三轉移腔室，且可允許該第三基板轉移裝置進出；以及 一可重複密封的開口，用於從一外部環境接收該等基板， 其中該第三製程模組總成之一第一側附接至該第一製程模組總成，且該第三製程模組總成之一第二側附接至該第二製程模組總成；以及 一控制器，配置以執行以下動作，包括： 在重疊的時間將該等基板裝載入該等第一製程模組及該等第三製程模組中； 隨後將該等基板裝載入該第三製程模組； 處理裝載入該等製程模組中的該等基板； 在重疊的時間從該等第一製程模組及該等第二製程模組卸載已處理的該等基板；以及 隨後自該第三製程模組卸載已處理的該等基板。
  16. 如請求項15之處理系統，更包括： 一裝載鎖腔室，配置以與該可重複密封的開口接合；以及 一輸送腔室，包括用於與複數個基板承載件接合之複數個裝載埠，其中該輸送腔室附接且配置以提供該等基板至該裝載鎖腔室。
  17. 如請求項15之處理系統，其中該第一製程模組、該第二製程模組及該第三製程模組中之每一者包括用於處理該等基板之四個反應腔室。
  18. 如請求項15之處理系統，其中該第一轉移腔室總成及該第二轉移腔室中之每一者具有由上方看時為一六角形之一形狀，且包括分別用於與五個該等第一製程模組及五個該等第二製程模組接合之五個位點。
  19. 如請求項15之處理系統，其中該第一基板轉移裝置、該第二基板轉移裝置及該第三基板轉移裝置中之每一者分別包括四個臂。
  20. 如請求項15之處理系統，更包括設置於該第一製程模組總成與該第三製程模組總成之間的一第一緩衝腔室、及設置於該第二製程模組總成與該第三製程模組總成之間的一第二緩衝腔室。
  21. 如請求項20之處理系統，其中該第一緩衝腔室及該第二緩衝腔室包括各自配置以容納一基板之兩個站點。
  22. 如請求項20之處理系統，其中該第一緩衝腔室及該第二緩衝腔室包括各自配置以容納一基板之四個站點。
TW110116713A 2020-05-12 2021-05-10 半導體處理系統 TW202147503A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US202062704482P 2020-05-12 2020-05-12
US62/704,482 2020-05-12

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202147503A true TW202147503A (zh) 2021-12-16

Family

ID=78510461

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110116713A TW202147503A (zh) 2020-05-12 2021-05-10 半導體處理系統

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11600503B2 (zh)
JP (1) JP2021180306A (zh)
KR (1) KR20210139172A (zh)
CN (1) CN113782466A (zh)
TW (1) TW202147503A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210358780A1 (en) * 2020-05-12 2021-11-18 Asm Ip Holding B.V. High-throughput, multi-chamber substrate processing system

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210375650A1 (en) * 2020-06-01 2021-12-02 Applied Materials, Inc. High temperature and vacuum isolation processing mini-environments
WO2023123567A1 (zh) * 2021-12-28 2023-07-06 江苏第三代半导体研究院有限公司 半导体加工系统及半导体加工方法
CN114802815A (zh) * 2022-05-13 2022-07-29 南京航空航天大学 一种面向在轨组装的基于菱角锁对接的剪铰式通用化模块

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200715448A (en) * 2005-07-25 2007-04-16 Canon Anelva Corp Vacuum processing apparatus, semiconductor device manufacturing method and semiconductor device manufacturing system
US9312155B2 (en) 2011-06-06 2016-04-12 Asm Japan K.K. High-throughput semiconductor-processing apparatus equipped with multiple dual-chamber modules
JP2013033965A (ja) * 2011-07-29 2013-02-14 Semes Co Ltd 基板処理装置、基板処理設備、及び基板処理方法
CN104584188B (zh) 2012-08-08 2017-05-31 应用材料公司 连结型真空处理工具和使用该工具的方法
US20140080304A1 (en) * 2012-09-14 2014-03-20 Stmicroelectronics, Inc. Integrated tool for semiconductor manufacturing
US9558974B2 (en) * 2012-09-27 2017-01-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor processing station and method for processing semiconductor wafer
US9281221B2 (en) * 2012-11-16 2016-03-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Ultra-high vacuum (UHV) wafer processing
CN105051861B (zh) * 2013-03-15 2017-11-14 应用材料公司 适合于在电子器件制造中处理基板的处理系统、设备及方法
AU2015100136A4 (en) * 2015-01-12 2015-03-12 Macau University Of Science And Technology Optimal Buffer Space Configuration and Scheduling for Single-Arm Multi-cluster Tools
US20170029948A1 (en) 2015-07-28 2017-02-02 Asm Ip Holding B.V. Methods and apparatuses for temperature-indexed thin film deposition
KR102417929B1 (ko) * 2015-08-07 2022-07-06 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 기판 처리 장치
KR102637922B1 (ko) * 2016-03-10 2024-02-16 에이에스엠 아이피 홀딩 비.브이. 플라즈마 안정화 방법 및 이를 이용한 증착 방법
US10521774B2 (en) 2016-03-22 2019-12-31 Asm Ip Holding B.V. Preventive maintenance system and preventive maintenance method
JP6937549B2 (ja) * 2016-06-10 2021-09-22 株式会社ジャパンディスプレイ 発光素子の製造装置
JP6830772B2 (ja) * 2016-08-04 2021-02-17 株式会社ジャパンディスプレイ 積層膜の製造装置、及び積層膜の製造方法
JP7090469B2 (ja) * 2018-05-15 2022-06-24 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置
US10998209B2 (en) * 2019-05-31 2021-05-04 Applied Materials, Inc. Substrate processing platforms including multiple processing chambers
JP2021180306A (ja) * 2020-05-12 2021-11-18 エーエスエム・アイピー・ホールディング・ベー・フェー 高スループットマルチチャンバ基材処理システム
US20220235453A1 (en) * 2021-01-27 2022-07-28 Applied Materials, Inc. Common vacuum shutter and pasting mechanism for a multistation cluster platform

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210358780A1 (en) * 2020-05-12 2021-11-18 Asm Ip Holding B.V. High-throughput, multi-chamber substrate processing system
US11600503B2 (en) * 2020-05-12 2023-03-07 Asm Ip Holding B.V. High-throughput, multi-chamber substrate processing system

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210139172A (ko) 2021-11-22
US20210358780A1 (en) 2021-11-18
JP2021180306A (ja) 2021-11-18
US11600503B2 (en) 2023-03-07
CN113782466A (zh) 2021-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW202147503A (zh) 半導體處理系統
US9443749B2 (en) Vacuum processing apparatus
KR100970516B1 (ko) 기판 처리 장치
US6257827B1 (en) Apparatus and method for transporting substrates
US8309374B2 (en) Advanced platform for processing crystalline silicon solar cells
US7059817B2 (en) Wafer handling apparatus and method
WO2012017653A1 (ja) 基板処理システム、搬送モジュール、基板処理方法及び半導体素子の製造方法
KR20010023463A (ko) 원자층 증착용 수직 적층 프로세스 반응기 및 클러스터 툴시스템
CN107731710B (zh) 用于衬底处理系统的装载站和衬底处理工具
WO2018016257A1 (ja) 基板処理装置
KR101764444B1 (ko) 모듈식 반도체 처리 시스템
JP5384925B2 (ja) 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
TW201123340A (en) Vacuum processing system and vacuum processing method of semiconductor processing substrate
TW201123339A (en) Vacuum processing system and vacuum processing method of semiconductor processing substrate
WO2004030085A1 (ja) 被処理体の搬送方法
US20160293459A1 (en) Apparatus for processing sustrate and semiconductor fabrication line including the same
US20100189532A1 (en) Inline-type wafer conveyance device
TWI721937B (zh) 鈷基板之處理系統、裝置、及方法
US20090162170A1 (en) Tandem type semiconductor-processing apparatus
CN109994401B (zh) 半导体设备前端模块、半导体设备及晶圆处理方法
KR101383248B1 (ko) 고속 기판 처리 시스템
JP2004080053A (ja) 半導体製造装置
US20160082599A1 (en) Substrate conveyance apparatus
JP4359109B2 (ja) 基板処理装置および基板処理方法
KR101929872B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법