TW202416431A - 半導體製造設備 - Google Patents

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崔眞赫
黃汎修
李供雨
宋明基
金慈說
李圭尙
全炫周
趙南泳
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南韓商三星電子股份有限公司
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Abstract

一種半導體製造設備可包括：處理腔室，用於對基板進行處置；前端模組，包括第一轉運機器人，其中第一轉運機器人可被配置成運輸接納於容器中的基板；轉運腔室，位於前端模組與處理腔室之間，其中轉運腔室可被配置成將基板裝載至處理腔室中或自處理腔室中卸載基板；以及匣，能夠接納能夠在處理腔室中使用的可更換組件。前端模組可包括座板，座板被配置成以滑動方式移動，以縮回至前端模組中或自前端模組伸出。匣可被配置成在匣安置於座板上時被裝載至前端模組中。

Description

半導體製造設備
[相關申請案的交叉參考]
本申請案主張於2022年10月6日在韓國智慧財產局提出申請的韓國專利申請案第10-2022-0127766號的優先權以及自所述韓國專利申請案產生的全部權益，所述韓國專利申請案的內容全文併入本案供參考。
本揭露是有關於一種半導體製造設備及一種在半導體製造設備中運輸可更換組件的方法。
當使用電漿對基板進行處置時，可將例如聚焦環（focus ring）及邊緣環（edge ring）等環組合件設置於靜電卡盤（electrostatic chuck，ESC）周圍以使電漿離子集中於基板上，進而改善對基板的蝕刻效能，並限制及/或防止由於電漿而造成的對靜電卡盤的一側的損壞。
然而，隨著蝕刻時間增加，聚焦環或邊緣環可能會被侵蝕。在已經過特定時間週期之後，應更換聚焦環或邊緣環。當更換聚焦環或邊緣環時，需要將設備前端模組（Equipment Front-end Module，EFEM）停機。在經由轉運模組進行接達時，可能需要用於輸入腔室的單獨空間，此可增大佔用面積（footprint）。
本揭露的技術特徵是提供一種半導體製造設備且提供一種在半導體製造設備中運輸可更換組件的方法，在所述半導體製造設備中，在不將EFEM停機的情況下將可更換組件提供至處理腔室。
然而，本揭露的態樣不限於本文中所闡述的此等態樣。藉由參照下面給出的本揭露的詳細說明，本揭露的以上及其他態樣對於本揭露所屬技術中具有通常知識者而言將變得更顯而易見。
根據本揭露的實例性實施例，一種半導體製造設備可包括：處理腔室，用於對基板進行處置；前端模組，包括第一轉運機器人，第一轉運機器人被配置成運輸容器中的基板；轉運腔室，位於前端模組與處理腔室之間，轉運腔室被配置成將基板裝載至處理腔室中或自處理腔室中卸載基板；以及匣，能夠接納能夠在處理腔室中使用的可更換組件。前端模組可包括座板（seat plate），座板被配置成以滑動方式移動，以縮回至前端模組中或自前端模組伸出，且匣可被配置成在匣已安置於座板上時被裝載至前端模組中。
根據本揭露的實例性實施例，一種半導體製造設備可包括：處理腔室，用於對基板進行處置；前端模組，包括第一轉運機器人，第一轉運機器人被配置成運輸容器中的基板；轉運腔室，位於前端模組與處理腔室之間，轉運腔室被配置成將基板裝載至處理腔室中或自處理腔室中卸載基板；以及匣，能夠接納能夠在處理腔室中使用的可更換組件。匣可包括殼體、位於殼體的側面上的第一閘門、用於辨別第一閘門的位置的多個辨識碼、以及位於第一閘門的內面上的定心結構（centering structure）。殼體可界定內部空間以用於接納可更換組件。第一閘門可被配置成開啟或關閉殼體的內部空間。辨識碼可位於上面具有第一閘門的殼體的側面上。定心結構可被配置成當第一閘門關閉時將可更換組件定心於殼體的內部空間中。前端模組可包括：座板，被配置成以滑動方式移動，以縮回至前端模組中或自前端模組伸出；第二閘門，位於前端模組的第一空間與前端模組的第二空間之間；一對導向件，位於第二空間中且相鄰於第二閘門；以及配接器，被配置成用於自匣中取出可更換組件。第一轉運機器人可位於前端模組的第一空間中。前端模組的第二空間可為前端模組的被配置成用於將匣裝載至前端模組中的區。所述一對導向件可被配置成將匣的位置固定。匣可被配置成在匣安置於座板上時被裝載至前端模組中。
根據本揭露的實例性實施例，一種半導體製造設備可包括：處理腔室，用於對基板進行處置；前端模組，包括第一轉運機器人，第一轉運機器人被配置成運輸容器中的基板；轉運腔室，位於前端模組與處理腔室之間，轉運腔室被配置成將基板裝載至處理腔室中或自處理腔室中卸載基板；以及匣，能夠接納能夠在處理腔室中使用的可更換組件，其中前端模組包括座板，座板被配置成以滑動方式移動，以縮回至前端模組中或自前端模組伸出，匣被配置成在匣安置於座板上時被裝載至前端模組中，且前端模組被配置成在匣被裝載至前端模組中時不停止操作。
應注意，本揭露的效果並非僅限於上述效果，且根據以下說明，本揭露的其他效果將顯而易見。
在下文中，將參照附圖詳細闡述本揭露的實施例。附圖中的相同的構成元件由相同的參考編號標示，且將不再對其予以贅述。
本揭露是有關於一種用於自動更換應用於半導體製造設備的可更換組件的可更換組件運輸系統及方法。根據本揭露實施例的可更換組件運輸系統及方法可被概括為具有以下特徵。
首先，當經由設備前端模組（EFEM）將可更換組件提供至半導體製造設備中的處理腔室時，可在不停止EFEM的情況下將可更換組件提供至處理腔室。亦即，在不開啟EFEM的內部的情況下能夠自動更換可更換組件。
第二，當更換處理腔室中的可更換組件時，可精確地偵測及校正可更換組件的位置以使得能夠自動更換可更換組件。
第三，可將無法經由前開式統一箱（Front Opening Unified Pod，FOUP）提供的可更換組件提供至半導體製造設備中的處理腔室。
在下文中，將參照圖式等詳細闡述本揭露的特徵。首先，將闡述其中裝設有可更換組件的匣。
圖1是示出其中裝設有可更換組件的匣的結構的例示性俯視圖。圖2是示出其中裝設有可更換組件的匣的結構的例示性仰視圖。更具體而言，圖1示出自頂部向下看匣100的圖式，而圖2示出自底部向上看匣100的圖式。
根據圖1及圖2，其中裝設有可更換組件210的匣100可被配置成包括殼體110、第一閘門120、閘門開啟/關閉模組130及辨識碼140。
殼體110具有界定於殼體110中的空間，可更換組件210裝設於所述空間中。殼體110中具有內部空間，使得可更換組件210可裝設至殼體110的內部空間中。匣100可能夠且可被配置成在殼體110中接納可更換組件210。
殼體110可由耐用材料製成，使得可更換組件210不會由於外部衝擊或應力而劣化或損壞。此外，殼體110可被形成為具有界定於殼體110中的內部空間的期望形狀及/或作為另一選擇具有預定形狀。舉例而言，殼體110可具有長方體形狀（rectangular parallelepiped shape）。然而，本揭露並非僅限於此，且殼體110可具有例如立方體形狀、多邊稜柱形狀、圓柱形狀及橢圓稜柱形狀等各種形狀中的每一者。亦即，殼體110可具有任何形狀，只要殼體具有足夠的內部空間來裝設可更換組件210即可。在下文中，將藉由實例的方式闡述殼體110具有長方體形狀的情形。
當將殼體110帶入至EFEM的內部中以將可更換組件210提供至處理腔室時，可在殼體安置於座板上的同時將殼體帶入至EFEM中。在將可更換組件210提供至處理腔室之後，可在殼體安置於座板上的同時自EFEM的內部中卸載殼體。就此而言，操作員或工作機器人可自座板移除殼體110以將新的可更換組件210再次安裝至殼體110中。為此，可在殼體110上形成手柄（handle）。
在圖1及圖2的實例中，可在殼體110的底面中形成在縱向方向（第一方向）10上延伸的第一凹槽110a。第一凹槽110a可用作手柄。然而，本實施例並非僅限於此。如圖3的實例所示，可形成自殼體110的側面向外突出的突出構件110c。突出構件110c可用作手柄。圖3是用於示出構成其中裝設有可更換組件的匣的一種類型的手柄的實例圖。
在另一實例中，儘管在圖1及圖2中未示出，但可更形成在寬度方向（第二方向20）上延伸的第二凹槽，即在與第一凹槽110a的縱向方向垂直的方向上延伸的第二凹槽。當第二凹槽在與第一凹槽110a的縱向方向垂直的方向上延伸時，操作員可將手插入至第二凹槽中且可使用小的力輕易地拉動殼體110。
如上所述，可在殼體110安置於座板上的同時將殼體110帶入至EFEM中。殼體110可包括界定於殼體110的底面中的座孔（seat hole）110b，使得可在殼體安置於座板上之後將殼體固定至座板。
多個座孔110b可界定於殼體110的底面中。舉例而言，如圖1及圖2的實例所示，三個座孔110b可界定於殼體110的底面中。然而，本實施例並非僅限於此。單個座孔110b可界定於殼體110的底面中。在另一實例中，座孔110b可形成於殼體110的底面的其中未形成第一凹槽110a的區域中。
如稍後所將闡述，如圖4所示，可在上面安置有殼體110的座板220上形成座引腳（seat pin）220a。座引腳220a被插入至座孔110b中。座引腳220a的數目可等於座孔110b的數目，且座引腳220a的大小及位置可對應於座孔110b的大小及位置。座引腳220a可被插入至座孔110b中，使得殼體110可被固定至座板220。圖4是用於示出其中裝設有可更換組件的匣與座板之間的耦合關係的例示圖。
將再次返回參照圖1及圖2進行闡述。
第一閘門120用於開啟及關閉殼體110的內部。當第一閘門120開啟及關閉殼體110的內部時，EFEM中的轉運機器人可自殼體110的內部中卸載可更換組件210。
第一閘門120可安裝於殼體110的側面上。第一閘門120可以門的形式提供，且可根據閘門開啟/關閉模組130的操作如圖5所示進行樞轉（pivot），以開啟及關閉殼體110的內部。圖5是用於示出構成其中裝設有可更換組件的匣的第一閘門的操作原理的例示圖。
當第一閘門120可進行樞轉時，閘門開啟/關閉模組130可以可樞轉的桿（pivotable lever）的形式提供。然而，本實施例並非僅限於此。閘門開啟/關閉模組130可以按鈕的形式提供，且可因應於其輸入而開啟及關閉殼體110的內部。
閘門開啟/關閉模組130可如第一閘門120般設置於殼體110的側面上。在此種情形中，閘門開啟/關閉模組130可設置於殼體的與上面設置有第一閘門120的側面不同的側面上。此外，閘門開啟/關閉模組130可設置於與第一凹槽110a的外部暴露面共面的面上，使得操作員可操縱閘門開啟/關閉模組130。
將返回參照圖1及圖2進行闡述。
可提供辨識碼140以使EFEM中的轉運機器人可辨別匣100的位置。具體而言，辨識碼140可指示第一閘門120的位置，使得轉運機器人可自匣100中卸載可更換組件210。辨識碼140可以快速響應（Quick Response，QR）碼的形式提供。然而，本揭露並非僅限於此，且可在本實施例中提供例如條形碼等任何可辨識碼作為辨識碼140。
辨識碼140可在設置於殼體110的側面上的同時被排列成環繞第一閘門120，使得可輕易地辨別第一閘門120的位置。為此，所述多個辨識碼140可設置於殼體110的側面上。舉例而言，四個辨識碼140可如圖1及圖2中的實例所示進行排列。
可將辨識碼140進行排列以使EFEM中的轉運機器人可輕易地辨別第一閘門120的位置。舉例而言，兩個或三個辨識碼140可設置於殼體110的側面上。當兩個辨識碼140設置於殼體110的側面上時，辨識碼140可如圖6所示以對角方式進行排列。圖6是用於示出構成其中裝設有可更換組件的匣的辨識碼的一種排列類型的例示圖。
在另一實例中，當三個辨識碼140設置於殼體110的側面上時，可自如圖3所示將四個辨識碼140排列於殼體110的側面上的情形中的所述四個辨識碼140選擇所述三個辨識碼140。在另一實例中，當五或更多個辨識碼140設置於殼體110的側面上時，可基於將兩個碼排列於殼體110的側面上的情形、將三個碼排列於殼體110的側面上的情形與將四個碼排列於殼體110的側面上的情形的組合來排列所述五或更多個辨識碼140。
以下說明參照圖5。
當第一閘門120關閉時，可將可更換組件210自動定心於殼體110的內部空間中。因此，根據本實施例，可在匣100中精確地及固定地接納可更換組件210。
可更換組件210是指可安裝於半導體製造設備中且在使用達特定時間週期之後需要進行更換的組件。在下文中，將闡述其中可更換組件210是安裝於使用電漿對基板（晶圓）進行處置的設備中的靜電卡盤（ESC）周圍的聚焦環或邊緣環的實例。
可在第一閘門120的內面上安裝用於將可更換組件210定心的定心結構150。如圖7所示，當可更換組件210被插入至殼體110的內部空間中時，定心結構150可推動可更換組件210的外部暴露部分，使得可更換組件210完全被插入至殼體110的內部空間中。在此種情形中，可更換組件210可在緊密接觸殼體110的內側面的同時精確地及固定地被接納於匣100中。圖7是用於示出構成其中裝設有可更換組件的匣的定心結構的作用的例示圖。定心結構150可被形成為自第一閘門120的表面突出。舉例而言，定心結構150可作為塑膠導向件而提供。
上面已參照圖1至圖7闡述了其中裝設有可更換組件210的匣100。匣100包括具有自對準結構的第一閘門120以使可更換組件210能夠精確地及固定地被接納於匣100中。當第一閘門120關閉時，可更換組件210進行自對準並被固定，使得可更換組件210的位置不會由於匣移動期間的搖動而改變。
在下文中，將闡述將可更換組件210裝設於匣100中的方法。圖8是依序示出將可更換組件裝設至匣中的方法的流程圖。以下說明參照圖8。
將可更換組件210裝設至匣100中的操作可在保證清潔環境的清潔室（clean booth）中完成。首先，在S310中，移除用於包裝可更換組件210的包裝材料（wrapper）。包裝材料在被帶入至清潔室中之前可處於清潔狀態，且可例如由乙烯樹脂製成。
此後，在S320中，操作員操縱閘門開啟/關閉模組130以開啟第一閘門120，使得可裝設可更換組件210。然後，在S330中，經由當第一閘門120處於開啟狀態時形成的開口將可更換組件210引入至殼體110中。此後，在S340中，關閉第一閘門120，並且在S350中，根據定心結構150的作用在殼體110的內部空間中將可更換組件210自對準。
如上所述，用於將可更換組件210自對準的定心結構150設置於第一閘門120的內面上。因此，可更換組件210的位置在匣100中可總是維持恆定，且可更換組件210可在匣100的運輸期間被固定。
在本實施例中，當第一閘門120關閉時，匣100的定心結構150可自動將可更換組件210定位至殼體110的內部空間的中心。此外，可限制及/或防止可更換組件210的位置在匣移動期間發生改變。此外，當匣100對接至EFEM時，由於附裝至EFEM的導向機構，匣可進行移動同時匣的位置不會偏離。
可更換組件210被裝設至匣100中。然後，其中已裝設有可更換組件210的匣100可移動至EFEM，以提供至半導體製造設備中的處理腔室。儘管如上所述，但在本實施例中，可在不停止EFEM的情況下將可更換組件210提供至處理腔室。此外，在本實施例中，可在不開啟EFEM的內部的情況下將可更換組件210提供至處理腔室。在下文中，將對此進行闡述。
圖9是示意性地示出包括EFEM及處理腔室的半導體製造設備的內部結構的第一實例圖。以下說明參照圖9。
半導體製造設備300用於對半導體基板進行處置。半導體製造設備300可包括與裝載埠（load port）311相鄰地安裝的處理腔室340，以對儲存於容器350中的半導體基板進行處置。裝載埠311可構成例如設備前端模組（EFEM）、SFEM等前端模組（front-end module，FEM）310的一端。
半導體製造設備300可包括多個相同或不同類型的處理腔室340，例如實行沈積製程的腔室、實行蝕刻製程的腔室、實行清潔製程的腔室及實行熱處置製程的腔室。在下文中，將闡述具有各種佈置結構的半導體製造設備300。
根據圖9，半導體製造設備300可被配置成包括FEM 310、裝載鎖定腔室320、轉運腔室330及處理腔室340。此外，FEM 310可被配置成包括裝載埠311、索引器（indexer）312及第一轉運機器人313。
半導體製造設備300可為藉由例如沈積製程、蝕刻製程、清潔製程及熱處置製程等各種製程對半導體基板進行處置的系統。半導體製造設備300可被實施為多腔室型基板處置系統，所述多腔室型基板處置系統包括用於運輸基板的第一轉運機器人313及第二轉運機器人331、以及排列於第二轉運機器人331周圍的作為基板處置模組的所述多個處理腔室340。
裝載埠311被構造成使得其中接納多個半導體基板的容器350（例如，前開式統一箱（FOUP））可安置於裝載埠311上。容器350可被裝載至裝載埠311中或自裝載埠311中卸載。此外，接納於容器350中的半導體基板可被裝載至裝載埠311中或自裝載埠311中卸載。
在前一種情形中，容器350可藉由容器運輸裝置（例如，高架起重機運輸機（Overhead Hoist Transporter，OHT））裝載至裝載埠311中或自裝載埠311中卸載。具體而言，容器運輸裝置可將容器350安置於裝載埠311上，使得容器350可被裝載至裝載埠311中。容器運輸裝置可抓住放置於裝載埠311上的容器350，且然後可自裝載埠311中卸載容器350。
在後一種情形中，半導體基板可藉由半導體製造設備300裝載至安置於裝載埠311上的容器350中或者自容器350中卸載。當容器350安置於裝載埠311上時，第一轉運機器人313可接近裝載埠311，且此後，可自容器350中取出半導體基板。半導體基板的卸載可在此過程中完成。
此外，當在半導體製造設備300中對半導體基板進行的處置完成時，第一轉運機器人313可自半導體製造設備300中取出半導體基板，並將基板放入至容器350中。半導體基板的裝載可在此過程中完成。
多個裝載埠311可設置於索引器312的前面。舉例而言，三個裝載埠311a、311b及311c（例如第一裝載埠311a、第二裝載埠311b及第三裝載埠311c）可設置於索引器312的前面。
當所述多個裝載埠311排列於索引器312的前面時，分別安置於裝載埠311上的容器350可接納不同類型的物體。舉例而言，當三個裝載埠311排列於索引器312的前面時，安置於作為左裝載埠的第一裝載埠311a上的第一容器350a可在其中接納晶圓型感測器。安置於作為中間裝載埠的第二裝載埠311b上的第二容器350b可在其中接納基板（晶圓）。安置於作為右裝載埠的第三裝載埠311c上的第三容器350c可在其中接納聚焦環或邊緣環等。
然而，本實施例並非僅限於此。分別安置於三個裝載埠311a、311b及311c上的容器350a、350b及350c可分別在其中接納相同類型的物體。作為另外一種選擇，安置於一些裝載埠上的一些容器可分別在其中接納相同類型的物體，而安置於其他裝載埠上的其他容器可分別在其中接納不同類型的物體。
索引器312設置於裝載埠311與裝載鎖定腔室320之間，並充當在裝載埠311上的容器350與裝載鎖定腔室320之間運輸半導體基板的介面。如上所述，索引器312可為前端模組（FEM）310的一部分。
索引器312可包括負責運輸基板的第一轉運機器人313。第一轉運機器人313可在大氣壓力環境中進行操作，且可在容器350與裝載鎖定腔室320之間運輸半導體基板。
在另一實例中，儘管在圖9中未示出，但可在索引器312中設置至少一個緩衝腔室。未經處置的基板在被運輸至裝載鎖定腔室320之前可臨時儲存於緩衝腔室中。經處置的基板在被裝載至裝載埠311上的容器350中之前可臨時儲存於緩衝腔室中。緩衝腔室可設置於與裝載埠311或裝載鎖定腔室320不相鄰的側壁上。然而，本揭露並非僅限於此，且緩衝腔室可設置於與裝載鎖定腔室320相鄰的側壁上。
在一個實例中，在圖9中，示出構成FEM 310的所述多個裝載埠311在水平方向上排列。然而，本揭露並非僅限於此，且所述多個裝載埠311可在垂直方向上堆疊。亦即，在本實施例中，FEM 310可被實施為例如垂直堆疊型EFEM。
裝載鎖定腔室320可被稱為緩衝腔室，且可充當半導體製造設備300上的輸入埠與輸出埠之間的緩衝器。儘管在圖9中未示出，但裝載鎖定腔室320可包括半導體基板在其中進行臨時等待的緩衝階段。
多個裝載鎖定腔室320可設置於索引器312與轉運腔室330之間。舉例而言，兩個裝載鎖定腔室320a及320b（例如第一裝載鎖定腔室320a及第二裝載鎖定腔室320b）可設置於索引器312與轉運腔室330之間。
第一裝載鎖定腔室320a及第二裝載鎖定腔室320b可設置於索引器312與轉運腔室330之間且可在第一方向10上排列。在此種情形中，第一裝載鎖定腔室320a與第二裝載鎖定腔室320b可以相互對稱的單層結構形式進行排列，其中第一裝載鎖定腔室320a與第二裝載鎖定腔室320b在左右方向上並排排列。就此而言，第一方向10意指與作為索引器312及轉運腔室330在平面圖中進行佈置的方向的第二方向20垂直的方向。
然而，本實施例並非僅限於此。第一裝載鎖定腔室320a及第二裝載鎖定腔室320b可在第三方向30上排列，同時設置於索引器312與轉運腔室330之間。在此種情形中，第一裝載鎖定腔室320a及第二裝載鎖定腔室320b可以多層結構形式進行排列，使得第一裝載鎖定腔室320a及第二裝載鎖定腔室320b在垂直方向上排列。就此而言，第三方向30意指與由作為索引器312及轉運腔室330的佈置方向的第二方向20及在平面圖中垂直於第二方向20的第一方向10界定的平面垂直的方向。
第一裝載鎖定腔室320a可將半導體基板自索引器312運輸至轉運腔室330。第二裝載鎖定腔室320b可將半導體基板自轉運腔室330運輸至索引器312。然而，本實施例並非僅限於此。第一裝載鎖定腔室320a可用於將基板自轉運腔室330運輸至索引器312，且用於將基板自索引器312運輸至轉運腔室330。相似地，第二裝載鎖定腔室320b可用於將基板自轉運腔室330運輸至索引器312，且可用於將基板自索引器312運輸至轉運腔室330。
轉運腔室330的第二轉運機器人331可將半導體基板裝載至裝載鎖定腔室320中或自裝載鎖定腔室320中卸載半導體基板。索引器312的第一轉運機器人313可將半導體基板裝載至裝載鎖定腔室320中或自裝載鎖定腔室320中卸載半導體基板。
裝載鎖定腔室320可維持其中的壓力，同時使用閘閥（gate valve）等將其內部改變成真空環境或大氣壓力環境。因此，裝載鎖定腔室320可限制及/或防止轉運腔室330的內部壓力狀態發生改變。
具體而言，當藉由第二轉運機器人331裝載或卸載基板時，可將裝載鎖定腔室320的內部帶入至等於或近似於轉運腔室330的真空環境的真空環境中。此外，當藉由第一轉運機器人313裝載或卸載基板（亦即，裝載鎖定腔室320自第一轉運機器人313接納未經處置的基板，或者將經處置的基板自裝載鎖定腔室轉運至索引器312）時，可將裝載鎖定腔室320的內部帶入至大氣壓力環境中。
轉運腔室330在裝載鎖定腔室320與處理腔室340之間轉運基板。為此，轉運腔室330可包括至少一個第二轉運機器人331。
第二轉運機器人331將未經處置的基板自裝載鎖定腔室320運輸至處理腔室340，或者將經處置的基板自處理腔室340運輸至裝載鎖定腔室320。為此，轉運腔室330的側可分別連接至裝載鎖定腔室320及所述多個處理腔室340。在一個實例中，第二轉運機器人331可在真空環境中進行操作且可自由地旋轉。
處理腔室340被配置成對基板進行處置。所述多個處理腔室340可排列於轉運腔室330周圍。在此種情形中，處理腔室340中的每一者可自轉運腔室330接納半導體基板，且可對半導體基板進行處置，並且可將經處置的半導體基板提供至轉運腔室330。
每一處理腔室340可被形成為圓柱形狀。處理腔室340的表面可由作為陽極氧化膜（anodized film）的陽極氧化鋁（alumite）製成。處理腔室的內部可被密封。在一個實例中，處理腔室340在本實施例中可被形成為不同於圓柱形狀的形狀。
半導體製造設備300可被形成為具有叢集平台（cluster platform）的結構。在此種情形中，所述多個處理腔室340可以叢集方式排列於轉運腔室330周圍，且多個裝載鎖定腔室320可在第一方向10上排列。
然而，本實施例並非僅限於此。半導體製造設備300亦可被形成為具有如圖10所示的四角平台（quad platform）的結構。在此種情形中，所述多個處理腔室340可以四角形方式排列於轉運腔室330周圍。圖10是示意性地示出包括EFEM及處理腔室的半導體製造設備的內部結構的第二實例圖。
作為另外一種選擇，半導體製造設備300可被形成為具有如圖11所示的直排式平台（in-line platform）的結構。在此種情形中，所述多個處理腔室340可以直排方式排列。處理腔室340的第一群組可以直排方式排列並設置於轉運腔室330的兩個相對的側中的一者上，而處理腔室340的第二群組可以直排方式排列並設置於轉運腔室330的兩個相對的側中的另一者上。圖11是示意性地示出包括EFEM及處理腔室的半導體製造設備的內部結構的第三實例圖。
儘管在圖9中未示出，但半導體製造設備300可更包括控制器。控制器控制構成半導體製造設備300的模組中的每一者的操作。在一個實例中，控制器可藉由第一轉運機器人313及第二轉運機器人331中的每一者來控制基板的裝載及卸載，且可控制處理腔室340的基板處置過程。
控制器可包括：過程控制器，被實施為控制半導體製造設備300的微處理器（電腦）；鍵盤，操作員在鍵盤上實行命令輸入以管理半導體製造設備300；使用者介面，被實施為顯示器等以在視覺上顯示半導體製造設備300的操作狀態；以及儲存器，用於在其中儲存用於在過程控制器的控制下執行在半導體製造設備300中執行的處置的控制程式、或者用於根據各種資料及處置條件（即，處置方案）對每一組件執行處置的程式。此外，使用者介面及儲存器可連接至過程控制器。處置方案可儲存於儲存器的儲存媒體中。儲存媒體可為硬碟，且可為例如光碟唯讀記憶體（compact disc read only memory，CD-ROM）或數位多功能碟（digital versatile disc，DVD）等可攜式碟、或者例如快閃記憶體等半導體記憶體。
接下來，將闡述將其中已裝設有可更換組件210的匣100裝載至例如EFEM或SFEM等FEM 310中的過程。圖12是用於依序示出將其中接納可更換組件的匣裝載至FEM中的過程的流程圖。以下說明參照圖12。
首先，所述過程包括在S410中自索引器312的內部中取出座板220。座板220可設置於滑動結構中，以自索引器312的內部滑動至外部，使得座板向外暴露。舉例而言，座板220可被構造成具有使用包括線性運動（Linear Motion，LM）區塊及LM軌道的線性運動導向件（Linear Motion guide）的滑動結構。自索引器312的內部拉出的座板220處於如圖13的實例所示的狀態。圖13是用於示出將其中接納可更換組件的匣裝載至FEM中的過程的操作中的每一者的第一例示圖。
在S420中，在已自索引器中取出座板220之後，操作員或工作機器人如圖14的實例所示將其中接納可更換組件210的匣100放置至座板220上。在此種情形中，座板220上的座引腳220a可被插入至界定於匣100的殼體110的底面中的座孔110b中，且因此匣100可被固定至座板220。圖14是用於示出將其中接納可更換組件的匣裝載至FEM中的過程的操作中的每一者的第二例示圖。
在S430中，當匣100已安置於座板220上時，操作員或工作機器人如圖15的實例所示將上面已安置有匣100的座板220推動至索引器312中。儘管在圖15中未示出，但座板220的位置可為固定的，此乃因導向件設置於座板220在推動方向上的一側上。此外，在S440中，當匣100到達索引器312中的特定位置時，可經由定位機構將匣固定。圖15是用於示出將其中接納可更換組件的匣裝載至FEM中的過程的操作中的每一者的第三例示圖。
由於如參照圖13至圖15所述，其中接納可更換組件210的匣100經由索引器312的背面裝載至索引器312中，因此可獲得無論FEM 310（例如垂直堆疊型EFEM）的形狀如何均不會增大設備面積的效果。
接下來，將闡述索引器312的第一轉運機器人313自被裝載至FEM 310中的匣100中取出可更換組件210的過程。圖16是用於依序示出轉運機器人自被引入至FEM中的匣拉出可更換組件的過程的流程圖。以下說明參照圖16。
近來，已設計了諸多方案來使用真空運輸機器人更換處理腔室340內部的組件，以延長處理腔室340的處理模組（Process Module，PM）循環。就此而言，可使用FEM 310中的第一轉運機器人313的臂將與配接器一起接納至容器350中的組件輸入至專用FOUP中。然而，大小使得組件無法被接納至容器350中的組件（例如，例如聚焦環或邊緣環等外環）可單獨儲存於FEM 310內部。作為另外一種選擇，與閘閥隔離開的裝載腔室可附裝至轉運模組（Transfer Module，TM）的一側，且可進行排氣，並且然後外環可被輸入至裝載腔室，且腔室壓力可再次降低至真空，並且然後閘閥可開啟，且然後外環可被搬運。
為了將外環儲存於FEM 310中，操作員可能需要停止FEM 310的操作並開啟FEM 310的門以進行組件更換，且然後手動將外環插入至FEM 310中。為了在組件更換之後重新啟動FEM，應調整FEM 310的內部環境，例如溫度、濕度及顆粒量。
然而，根據本揭露，可更換組件210的大小可被設計成使得所述組件無法被接納至裝設至匣100中的容器350中，匣100繼而附裝至FEM 310的外側。然後，FEM 310中的機器人可調整匣的位置精確度並將匣放入至FEM中。匣及FEM中的每一者均具有閘門。因此，由於每一閘門的開啟操作及關閉操作，FEM 310的內部環境可能不會受到影響。因此，FEM 310的操作不會停止。
如上所述，當其中已裝設有可更換組件210的匣100到達索引器312中的特定位置時，導向件及定位機構可將可更換組件210的位置固定。在此種情形中，如圖17及圖18所示，FEM的閘門（即，第二閘門510）可安裝於索引器312中的第一轉運機器人313所位於的空間S1與索引器312中的匣100所位於的空間S2之間。根據第二閘門510的開啟及關閉，第一轉運機器人313可自匣100卸載可更換組件210。圖17是用於示出轉運機器人自被引入至FEM中的匣取出可更換組件的過程的操作中的每一者的第一例示圖。圖18是用於示出轉運機器人自被引入至FEM中的匣取出可更換組件的過程的操作中的每一者的第二例示圖。
第二閘門510可在作為索引器312的高度方向的第三方向30上延伸。就此而言，閘門510的縱向方向可為第三方向30。配接器520可設置於第二閘門510下方，一對導向件530a及530b可安裝於配接器520上，且匣100可被插入至兩個相對的導向件530a與530b之間的空間中。配接器520被配置成自匣100中卸載可更換組件210，且是指放置於機器人臂頂上以用於運輸可更換組件210的結構。導向件530a及530b中的每一者是指用於確保匣100的精確位置的結構。第二閘門510可為鉸鏈門（hinged door）或閘閥。
當配接器520能夠裝設至容器350中時，無需在索引器312中確保單獨的儲存空間。然而，在本實施例中，配接器可充當導向件530a及530b的支撐結構。配接器520可一直固定，或者可經由設置於索引器的一側上的第三閘門540進行更換或移動。
其中接納可更換組件210的匣100被裝載至FEM 310中，且然後索引器312中的導向件530a及530b將可更換組件210的位置固定。在S610中，當將匣100對接至將FEM連接至外部的通道時，將匣100定位於配接器520上，且作為匣的閘門的第一閘門120相鄰於作為FEM的閘門的第二閘門510。
在S620中，為了使索引器312中的第一轉運機器人313自匣100中取出可更換組件210，首先開啟第二閘門510，如圖19所示。在圖19的實例中，示出第二閘門510以滑動方式進行操作。然而，本揭露並非僅限於此。第二閘門510以鉸鏈門方式進行操作。圖19是用於示出轉運機器人自被引入至FEM中的匣取出可更換組件的過程的操作中的每一者的第三例示圖。
此後，在S630中，如圖20所示操縱閘門開啟/關閉模組130以開啟第一閘門120。操縱閘門開啟/關閉模組130以開啟第一閘門120可由第一轉運機器人313實行。然而，本揭露並非僅限於此，且閘門開啟/關閉模組130可根據輸入訊號在電動機的操作下被操縱。圖20是用於示出轉運機器人自被引入至FEM中的匣取出可更換組件的過程的操作中的每一者的第四例示圖。
然後，在S640中，第一轉運機器人313偵測匣100的位置。第一轉運機器人313可偵測附裝至匣100的側面的所述多個辨識碼140以偵測匣100的位置，且可基於所述多個辨識碼140的辨別結果自動確定匣100的位置。
第一轉運機器人313可在其臂或手的側面上配備辨識碼感測器以辨別辨識碼140。當辨識碼140被實施為QR碼時，辨識碼感測器可被實施為QR碼讀取器。只要辨識碼感測器可有效地偵測附裝至匣100的側面的辨識碼140，辨識碼感測器便可附裝至第一轉運機器人313的任何位置。辨識碼感測器可包括偵測辨識碼140的相機，並向處理電路系統提供與辨識碼140的影像或資料對應的訊號或資料，所述處理電路系統基於與辨識碼140的影像或資料對應的訊號或資料來辨識辨識碼140。
在S650中，當第一轉運機器人313基於辨識碼140的偵測來辨別藉由第一閘門120的移動而開啟的側面的位置時，第一轉運機器人313使用其臂及手自殼體110中卸載可更換組件210。第一轉運機器人313可辨識可更換組件210的位置，且然後自動校正可更換組件210的位置，並且然後可將可更換組件210輸入至裝載鎖定腔室320中。
如上文參照圖12至圖20所述，匣100被裝載至索引器312中，同時可更換組件210已被裝設至匣中。當第二閘門510及第一閘門120開啟時，第一轉運機器人313自匣100中卸載可更換組件210。因此，可在不關閉FEM 310的情況下將可更換組件210輸入至FEM 310中。此外，根據本實施例，可達成在不開啟FEM 310的內部的情況下將可更換組件210輸入至FEM 310中的效果。
在第一轉運機器人313已將可更換組件210運輸至索引器312之後，可以與可轉運自容器350卸載的未經處置的基板相同的方式將可更換組件210轉運至處理腔室340。亦即，第二轉運機器人331可以此次序經由裝載鎖定腔室320及轉運腔室330將可更換組件210供應至處理腔室340的內部。因此，根據本實施例，可在不停止FEM 310的情況下將可更換組件210提供至處理腔室340，且可在不開啟FEM 310的內部的情況下將可更換組件210提供至處理腔室340。
舉例而言，當第一轉運機器人313自匣100中卸載可更換組件210並將可更換組件210轉運至裝載鎖定腔室320時，可依序施行以下操作：拾取外環，將臂縮回，將臂降低至裝載鎖定腔室（320）的垂直水準，將臂移動至裝載鎖定腔室（320）的輸入位置，將外環插入至裝載鎖定腔室（320）中、及將臂縮回、以及返回臂。
在外環拾取操作中，可將能夠拾取外環的配接器裝設於第一轉運機器人313的臂上，且可基於根據辨識碼140所辨識的位置來拾取外環。就此而言，可將配接器預先放置於FEM 310中或者自容器350取出配接器。
此外，為了自動更換外環，第二轉運機器人331自處理腔室340取出使用過的外環並將使用過的外環提供至裝載鎖定腔室320，且然後自裝載鎖定腔室320取出未使用的外環並將未使用的外環提供至處理腔室340。在此種情形中，第一轉運機器人313可將使用過的外環裝載至匣100上，且然後可將使用過的外環卸載至外部。
當將可更換組件210輸入至處理腔室340中且然後將可更換組件210安裝於處理腔室340中時，可使用其中安裝有相機模組的晶圓型感測器來偵測可更換組件210的位置，且可對可更換組件210的位置進行校正。此外，可使用晶圓型感測器來驗證可更換組件210是否被正常安裝。在安裝可更換組件210時，可採用晶圓定心偵測及校正。因此，根據本實施例，可更換組件210的位置精確度可被自動偵測及校正，且可更換組件210可基於可更換組件210的經校正位置進行輸入。被輸入至處理腔室中的晶圓型感測器可辨識可更換組件210的位置準確度。在一些實施例中，若可更換組件210不正常地安裝至處理腔室340中，則可將機械臂（robotic arm）插入至處理腔室340中以校正可更換組件210的位置。若無法使用機械臂校正可更換組件210的位置，則可開啟處理腔室340以接達處理腔室340的內部並校正可更換組件210的位置。
根據本揭露，如上所述，可在不停止FEM 310的情況下將可更換組件210供應至處理腔室340，且可在不開啟FEM 310的內部的情況下達成可更換組件210的自動更換。當在不破壞真空的情況下可在處理腔室340中更換例如外環等可更換組件210時，設備操作時間可增加，此亦可提高半導體的生產率。
儘管未示出，但根據實例性實施例的半導體製造設備的操作可由控制器控制。控制器可包括處理電路系統，所述處理電路系統為例如：包括邏輯電路的硬體；硬體/軟體組合，例如執行軟體的處理器；或者其組合。舉例而言，處理電路系統更具體而言可包括但不限於中央處理單元（central processing unit，CPU）、算術邏輯單元（arithmetic logic unit，ALU）、數位訊號處理器、微電腦、現場可程式化閘陣列（field programmable gate array，FPGA）、系統晶片（System-on-Chip，SoC）、可程式化邏輯單元、微處理器、應用專用積體電路（application-specific integrated circuit，ASIC）等。控制器可因應於自外部源（例如，主機）輸入的控制訊號、命令及/或指令進行操作。控制器可執行儲存於記憶體中的指令以根據本文中所闡述的實例性實施例控制半導體製造的操作。
儘管以上已參照附圖對本揭露的一些實例性實施例進行了闡述，然而本發明概念亦可以各種不同的形式來實施。熟習本揭露所屬技術者可理解，在不背離本發明概念的精神及範圍的條件下，可以其他的特定形式來實施本發明概念的實施例。因此，應理解，上述實例性實施例在所有態樣中均為例示性而非限制性的。
10:第一方向/縱向方向 20:第二方向 30:第三方向 100:匣 110:殼體 110a:第一凹槽 110b:座孔 110c:突出構件 120:第一閘門 130:閘門開啟/關閉模組 140:辨識碼 150:定心結構 210:可更換組件 220:座板 220a:座引腳 300:半導體製造設備 310:前端模組（FEM） 311:裝載埠 311a:第一裝載埠/裝載埠 311b:第二裝載埠/裝載埠 311c:第三裝載埠/裝載埠 312:索引器 313:第一轉運機器人 320:裝載鎖定腔室 320a:第一裝載鎖定腔室/裝載鎖定腔室 320b:第二裝載鎖定腔室/裝載鎖定腔室 330:轉運腔室 331:第二轉運機器人 340:處理腔室 350:容器 350a:第一容器/容器 350b:第二容器/容器 350c:第三容器/容器 510:第二閘門/閘門 520:配接器 530a、530b:導向件 540:第三閘門 S1、S2:空間 S310、S320、S330、S340、S350、S410、S420、S430、S440、S610、S620、S630、S640、S650:操作
藉由參照附圖詳細闡述本揭露的實施例，本揭露的以上及其他態樣及特徵將變得更顯而易見，在附圖中： 圖1是示出其中裝設有可更換組件的匣的結構的例示性俯視圖。 圖2是示出其中裝設有可更換組件的匣的結構的例示性仰視圖。 圖3是用於示出構成其中裝設有可更換組件的匣的一種類型的手柄的實例圖。 圖4是用於示出其中裝設有可更換組件的匣與座板之間的耦合關係的例示圖。 圖5是用於示出構成其中裝設有可更換組件的匣的第一閘門的操作原理的例示圖。 圖6是用於示出構成其中裝設有可更換組件的匣的辨識碼的一種排列類型的例示圖。 圖7是用於示出構成其中裝設有可更換組件的匣的定心結構的作用的例示圖。 圖8是依序示出將可更換組件裝設至匣中的方法的流程圖。 圖9是示意性地示出包括EFEM及處理腔室的半導體製造設備的內部結構的第一實例圖。 圖10是示意性地示出包括EFEM及處理腔室的半導體製造設備的內部結構的第二實例圖。 圖11是示意性地示出包括EFEM及處理腔室的半導體製造設備的內部結構的第三實例圖。 圖12是用於依序示出將其中接納可更換組件的匣裝載至前端模組（FEM）中的過程的流程圖。 圖13是用於示出將其中接納可更換組件的匣裝載至FEM中的過程的操作中的每一者的第一例示圖。 圖14是用於示出將其中接納可更換組件的匣裝載至FEM中的過程的操作中的每一者的第二例示圖。 圖15是用於示出將其中接納可更換組件的匣裝載至FEM中的過程的操作中的每一者的第三例示圖。 圖16是用於依序示出轉運機器人自被引入至FEM中的匣拉出可更換組件的過程的流程圖。 圖17是用於示出轉運機器人自被引入至FEM中的匣取出可更換組件的過程的操作中的每一者的第一例示圖。 圖18是用於示出轉運機器人自被引入至FEM中的匣取出可更換組件的過程的操作中的每一者的第二例示圖。 圖19是用於示出轉運機器人自被引入至FEM中的匣取出可更換組件的過程的操作中的每一者的第三例示圖。 圖20是用於示出轉運機器人自被引入至FEM中的匣取出可更換組件的過程的操作中的每一者的第四例示圖。
10:第一方向/縱向方向
20:第二方向
30:第三方向
100:匣
110:殼體
110a:第一凹槽
120:第一閘門
130:閘門開啟/關閉模組
140:辨識碼
210:可更換組件

Claims (10)

  1. 一種半導體製造設備，包括： 處理腔室，用於對基板進行處置； 前端模組，包括第一轉運機器人，所述第一轉運機器人被配置成運輸容器中的所述基板； 轉運腔室，位於所述前端模組與所述處理腔室之間，所述轉運腔室被配置成將所述基板裝載至所述處理腔室中或自所述處理腔室中卸載所述基板；以及 匣，能夠接納能夠在所述處理腔室中使用的可更換組件，其中 所述前端模組包括座板，所述座板被配置成以滑動方式移動，以縮回至所述前端模組中或自所述前端模組伸出，並且 所述匣被配置成在所述匣安置於所述座板上時被裝載至所述前端模組中。
  2. 如請求項1所述的半導體製造設備，其中所述前端模組被配置成在所述匣被裝載至所述前端模組中時不停止操作。
  3. 如請求項1所述的半導體製造設備，其中 所述匣包括殼體、位於所述殼體的側面上的第一閘門及位於所述第一閘門的內面上的定心結構， 所述殼體界定內部空間以用於接納所述可更換組件， 所述第一閘門被配置成開啟或關閉以暴露或覆蓋所述殼體的所述內部空間， 所述定心結構被配置成將所述可更換組件定心於所述殼體的所述內部空間中。
  4. 如請求項3所述的半導體製造設備，其中所述定心結構被構造成當所述第一閘門已關閉時將所述可更換組件定心於所述殼體的所述內部空間中。
  5. 如請求項3所述的半導體製造設備，其中 所述匣更包括用於辨別所述第一閘門的位置的多個辨識碼，且 所述辨識碼安裝於上面具有所述第一閘門的所述殼體的所述側面上。
  6. 如請求項1所述的半導體製造設備，其中 所述前端模組更包括第二閘門，所述第二閘門位於所述前端模組的第一空間與所述前端模組的第二空間之間， 所述第一轉運機器人位於所述前端模組的所述第一空間中，且 所述前端模組的所述第二空間是所述前端模組的被配置成用於將所述匣裝載至所述前端模組中的區，並且 所述第一轉運機器人被配置成當所述第二閘門處於開啟狀態時自所述匣中取出所述可更換組件。
  7. 如請求項6所述的半導體製造設備，其中 所述前端模組更包括位於所述第二空間中的一對導向件， 所述一對導向件相鄰於所述第二閘門，且 所述一對導向件被配置成將所述匣的位置固定。
  8. 如請求項7所述的半導體製造設備，其中 所述前端模組更包括配接器，所述配接器被配置成用於自所述匣中取出所述可更換組件， 所述配接器位於所述第二空間中且位於所述第二閘門及所述一對導向件之下，或者 所述配接器位於所述第二空間中且位於所述第一轉運機器人的臂上。
  9. 如請求項1所述的半導體製造設備，其中 當在所述處理腔室中更換所述可更換組件時，所述半導體製造設備被配置成使用晶圓型感測器偵測所述可更換組件的位置且對所述可更換組件的所述位置進行校正。
  10. 一種半導體製造設備，包括： 處理腔室，用於對基板進行處置； 前端模組，包括第一轉運機器人，所述第一轉運機器人被配置成運輸容器中的所述基板； 轉運腔室，位於所述前端模組與所述處理腔室之間，所述轉運腔室被配置成將所述基板裝載至所述處理腔室中或自所述處理腔室中卸載所述基板；以及 匣，能夠接納能夠在所述處理腔室中使用的可更換組件，其中 所述匣包括殼體、位於所述殼體的側面上的第一閘門、用於辨別所述第一閘門的位置的多個辨識碼、以及位於所述第一閘門的內面上的定心結構， 所述殼體界定內部空間以用於接納所述可更換組件， 所述第一閘門被配置成開啟或關閉所述殼體的所述內部空間， 所述辨識碼位於上面具有所述第一閘門的所述殼體的所述側面上；並且 所述定心結構被配置成當所述第一閘門關閉時將所述可更換組件定心於所述殼體的所述內部空間中， 所述前端模組包括：座板，被配置成以滑動方式移動以縮回至所述前端模組中或自所述前端模組伸出；第二閘門，位於所述前端模組的第一空間與所述前端模組的第二空間之間；一對導向件，位於所述第二空間中且相鄰於所述第二閘門；以及配接器，被配置成用於自所述匣中取出所述可更換組件， 所述第一轉運機器人位於所述前端模組的所述第一空間中， 所述前端模組的所述第二空間是所述前端模組的被配置成用於將所述匣裝載至所述前端模組中的區， 所述一對導向件被配置成將所述匣的位置固定， 所述匣被配置成在所述匣安置於所述座板上時被裝載至所述前端模組中。
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