TWI405291B - 晶圓處理系統，晶圓處理方法，及離子佈植系統 - Google Patents

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Description

晶圓處理系統，晶圓處理方法，及離子佈植系統
本發明係有關於一種晶圓處理系統，更明確地係有關於用來將一晶圓送入一離子佈植室內之傳送技術上的改進，該離子佈植室係用作為一離子佈植系統的終點站，該離子佈植系統係使用在半導體製造技術中。
一種離子佈植系統包含一用來產生離子的離子源。在離子源中產生的離子透過一抽取電極被抽出成為一離子束。透過使用一質量分析磁鐵裝置，一質量分析狹縫等，使得只有一種需要的離子物質從該被抽出的離子束中被選用。由被選用的離子物質所構成的離子束於一離子佈植室中藉由用來掃描的偏轉器，加速/減速電極等等而被植入到晶圓中。一晶圓處理系統包含該離子佈植室。(真空處理室)。該晶圓經由一承載室而被送入該離子佈植室內。
此種晶圓處理系統的一個例子將參照第1及2圖來加以說明。
第1圖為傳統晶圓處理系統中之晶圓傳送裝置200的示意結構圖。該晶圓傳送裝置200是用於一離子佈植系統(未示出)上。在第1圖中，只有一段殼體之與一真空室203相關的一部分被示出。該晶圓傳送裝置200包含一裝載部分206。該裝載部分206用來將一未處理的晶圓205經由一承載室204送入到該真空室203中，同時傳送一來自該真空室203之已處理的晶圓。
該裝載部分206具有一平台208其被安裝在大氣中。一校準器212被安裝在該平台208的中心處。該平台208上進一步包括用來傳送晶圓的第一及第二機器人214及215，該校準器212位在該二機器人之間。該平台208進一步包含兩個匣盒站216其對應於第一機器人214被安裝，及兩個匣盒站217其對應於第二機器人215被安裝。
校準器212是一種用來以適合離子佈植的角度方向來放置晶圓的裝置。簡言之，該晶圓被形成有一定位切口表面及槽口。校準器212除了可轉動的定位器之外還包含一偵測器光線發射板及一偵測器光線接收板，用來偵測該晶圓的定位切口表面及槽口。該校準器212藉由使用該偵測器光線發射板及偵測器光線接收板來偵測晶圓的定位切口表面及槽口並藉由使用定位器來實施該晶圓的定位。
因為第一及第二機器人214及215具有相同的結構及功能，所以以下將只對第一機器人214加以說明。第一機器人214為一三軸的機器人且被安裝在平台208上的預定位置。第一機器人具有一用來操控晶圓相對於承載室204及匣盒站216進出且能夠上/下移動，轉動及前/後移動的臂結構。
匣盒站216及217具有一可分開的匣盒218存放有數片疊置的晶圓並具有一結構其可旋轉至一面向相應的機器人214，215的位置。當相應的機器人214，215從匣盒站216，217取出一未處理的晶圓時，相應的匣盒站被轉動一預定的角度，使得匣盒站的一開放位置面向相應的機器人。相同地，當相應的機器人214，215將一已處理的晶圓205存放到匣盒站216，217中時，該相應的匣盒站被轉動一預定的角度，使得匣盒站的一開放位置面向相應的機器人。
在此例子中，兩個匣盒站216，及兩個匣盒站217係分別相關於相應的第一及第二機器人214及215被安裝在該承載室204的相對側上，使得總共有四個匣盒站被提供。對於每一機器人而言可提供所想要的匣盒站數量，因此，只要在裝載部206中還有空間，匣盒站的數量就可多於四個。
第2圖顯示機器人在晶圓傳送處理時的操作原理。藉由機器人的參作來傳送晶圓係開始於一準備步驟(第一步驟S1)，其中一未處理的晶圓205’被第一機器人214先從匣盒A中被取出並被放到校準器212上。此準備步驟的操作在處理第一晶圓時被實施作為一早期階段。接下來，下面的連續操作被實施。
在連續操作中，第一機器人214接受一來自該承載室204的一已處理的晶圓205並將它存放在匣盒A中(第二步驟S2)。然後，該第一機器人214從匣盒A取出一未處理的晶圓並將它放在該校準器212上(第一步驟S1)。在另一方面，該第二機器人215處在待命狀態，固持已在該校準器212上接受預定的角度定位調整之未處理的晶圓。在該已處理的晶圓205被第一機器人214取出之後，該該第二機器人215在該第一機器人214將下一片未處理的晶圓放在校準器212上之前立即將該未處理的晶圓205’送入到該承載室204(第三步驟S3)。
當第一，第二及第三步驟已依序由兩個機器人來實施使得在匣盒A內的所有晶圓都接受了離子佈植存放到匣盒A內時，匣盒B的晶圓接著被處理。在此例子中，第一機器人214及該第二機器人215的操作被反過來。
參照第3圖，該承載室204被分隔成一上承載室231及一下承載室232。上承載室231被建構成可讓第一機器人214及該第二機器人215插入並具有供機器人用的插入部分，閉鎖門234及235即分別被提供在該插入部分。在承載室204中設有一支撐台241其具有一用來讓晶圓205，205’放置於其上的晶圓接受平台。該支撐台241具有一密封件243被提供在其周緣上。一支撐軸242被結合至該支撐台241的底部。該密封件243是用來與該承載室204的分隔壁245合作以提供介於上承載室231與下承載室232之間的密封。支撐軸242通過下承載室232的底壁且耦合至一安排在該承載室204的下側處之驅動機構(未示出)用以可以垂直地移動。
參照第2圖，真空室203內設有一I型的傳送臂220，它可垂直地移動及轉動。該傳送臂220在其兩端都設有大致C形的固持部分251用來固持晶圓。當一被放在該晶圓接受平台240上的未處理的晶圓205’向下移動至下承載室232時，輸送臂220藉由使用一固除部分251來固持該晶圓並將它轉180度藉以將該未處理的晶圓205’移動到該離子束佈植側。與此同時，另一固持部分251在該離子束佈植側上的一已處理的晶圓205並將它轉180度用以將它放在該晶圓接受平台240上。然後，該晶圓接受平台240帶著該已處理的晶圓205向上移動至該上承載室231中。接下來，該閉鎖門234(或235)被打開，使得該晶圓被第一機器人214(或該第二機器人215)的臂部分取出。當該閉鎖門234，235被打開及關閉時，支撐台241很自然地實施上承載室231與下承載室232之間的密封。
上文所述之晶圓傳送裝置被揭示在日本未審公開的專利申請案第JP－A－2000－12647號中。
然而，具有上述使用具有兩個閉鎖門234及235及單一I型傳送臂220的單一承載室204之晶圓傳送裝置的晶圓處理系統會產生以下的問題。該承載室204的一空氣真空抽吸/通風時間，特別是真空抽吸時間，對比於一晶圓處理時間，即晶圓的離子佈植時間，而言是相對較長的。其結果為，承載室204待命時間變長。又，在具有良個所合門234及235的單一承載室204中，兩個閉鎖門的大開時間總合起來太長，因此增加時間的損失。因此，該晶圓處理系統的產出或處理能力受到限制，因此處理能力的進一步改進是有必要的。
本發明是要提供一種可改進晶圓處理能力的晶圓處理系統及一晶圓處理方法。
本發明亦提供一種具有此晶圓處理系統的離子佈植系統。
一種依據本發晶圓處理系統是用來處理由安裝在真空處理室內之平台裝置所固持的晶圓。
依據本發明的第一態樣，各具有一承載托盤的兩個承載室(load lock chamber)被提供經由一真空中間室與一真空處理室相鄰及一通道開孔被提供在該真空處理室與該真空中間室之間。兩個晶圓定位臂被安裝在該真空處理室與該真空中間室內的一平台裝置之間且該二晶圓定位臂可藉由通過該通道開孔並以一高架道(overpass)彼此交叉於不同的高度，藉以往復式地移動於相應的承載托盤與平台裝置之間。藉由用一晶圓定位臂來固持一未處理的晶圓及用另一晶圓定位臂來固持一已處理的晶圓，將該未處理的晶圓從一承載托盤傳送至該平台裝置及將該已處理的晶圓從該平台裝置傳送至另一承載托盤的動作可同時進行。
依據本發明的第二態樣，真空抽吸及通風機構被提供在每一承載室內。藉由使用一晶圓固持臂來固持一未處理的晶圓及藉由使用另一晶圓固持臂來固持一已處理的晶圓，可同時實施將該未處理的晶圓在真空狀態下從一承載托盤傳送至該平台裝置，及將該已處理的晶圓在真空狀態下從該平台裝置傳送至另一承載托盤。
在依據本發明的第一及第二態樣中，每一承載室都具有一門件其在一未處理的晶圓或一已處理的晶圓被晶圓傳送機器人送入或送出該承載室時被打開及關閉。該承載托盤為一可垂直移動的承載托盤且具有一閉鎖板用於承載室與真空中間室之間的開啟與關閉。
在依據本發明的第一及第二態樣中，當承載室因承載托盤的向上運動而被閉鎖板關閉時，兩個晶圓固持臂是在該真空中間室內且在待命狀態。
在依據本發明的第一及第二態樣中，在一晶圓固持臂將一未處理的晶圓從相應的承載托盤傳送至該平台裝置且另一晶圓固持臂將一已處理的晶圓從該平台裝置傳送至相應的承載托盤的處理中，晶圓固持臂的垂直位置被保持在不會彼此干擾的高度。當晶圓固持臂彼此同時地地往復運動時，兩個晶圓固持臂在不同的高度彼此交叉。
在依據本發明的第一及第二態樣中，每一晶圓固持臂藉由在一轉動軸上的旋轉運動來往復式地移動於相應的承載托盤與平台裝置之間。
在依據本發明的第一及第二態樣中，當晶圓固持臂在該轉動軸的一中心軸線的方向上由其上限位置移動至其下限位置時，每一晶圓固持臂都可接受來自相應的承載托盤之未處理的晶圓或來自該平台裝置之已處理的晶圓。
在依據本發明的第一及第二態樣中，該通道開孔具有一可讓晶圓固持臂通過之有效的高度。兩個晶圓固持臂之垂直的交叉是在彼此鄰近且之間有一垂直間距處實施。兩個晶圓固持臂以一高架道(overpass)彼此交叉於不同的高度時通過該通道開孔。
在依據本發明的第一及第二態樣中，當兩個承載室因承載托盤的向上運動而分別被閉鎖板關閉時，承載室的壓力分別被通風機構從真空狀態改變為大氣壓力。然後，藉由開啟門件，將該未處理的晶圓輸送至一承載托盤以及接受來自另一承載托盤之已處理的晶圓可分別用兩個晶圓輸送機器人來同時實施。
在依據本發明的第一及第二態樣中，晶圓固持臂作出向內的轉動運動用以面向彼此。
在依據本發明的第一及第二態樣中，每一晶圓固持臂都藉由使用一直線運動機構作出一直線運動而往復式地移動於相應的承載托盤與平台裝置之間。在此例子中，該通道開孔具有一可讓晶圓固持臂通過之有效的高度。兩個晶圓固持臂之垂直的交叉是在彼此鄰近且之間有一垂直間距處實施。兩個晶圓固持臂以一高架道(overpass)彼此交叉於不同的高度時通過該通道開孔。又，當兩個承載室因承載托盤的向上運動而分別被閉鎖板關閉時，承載室的壓力分別被通風機構從真空狀態改變為大氣壓力。然後，藉由開啟門件，將該未處理的晶圓輸送至一承載托盤以及接受來自另一承載托盤之已處理的晶圓可分別用兩個晶圓輸送機器人來同時實施。
當接受來自該平台裝置之已處理的晶圓及輸送未處理的晶圓至該平台裝置時，晶圓固持臂在以一高架道(overpass)彼此交叉於不同的高度時，藉由作出在轉動軸上的朝內旋轉運動而分別往復運動於相應的承載盤與平台裝置之間。
依據本發明的第三態樣，各具有一承載托盤的兩個承載室被提供經由一真空中間室與一真空處理室相鄰及一通道開孔被提供在該真空處理室與該真空中間室之間。兩個晶圓定位臂被安裝在該真空處理室與該真空中間室內的一平台裝置之間用以對應兩個承載室。兩個晶圓固持臂在互相朝外的轉動運動時通過該通道開孔，並在以一高架道彼此交叉於不同的高度時可往復式地移動於相應的承載托盤與平台裝置之間，以接受來自該平台裝置之一已處理的晶圓及輸送一未處理的晶圓至該平台裝置。藉由用一晶圓固持臂來固持該未處理的晶圓及用另一晶圓固持臂來固持該已處理的晶圓，將該未處理的晶圓從一承載托盤傳送至該平台裝置及將該已處理的晶圓從該平台裝置傳送至另一承載托盤可同時實施。
在依據本發明的第一，第二及第三態樣中，該系統更包含在該真空處理室外面的兩個相應於兩個承載室被安裝之用於晶圓傳送之機器人，一用於晶圓定位的校準器其被安裝在兩個機器人之間，及至少一匣盒站用來容納晶圓。一承載室係專屬地供一相應的機器人實施一未處理的晶圓的傳送之用，及另一承載室係專屬地供一相應的機器人實施一已處理的晶圓的傳送之用。一未處理的晶圓傳送至該校準器係有該二機器人輪流實施，使得當一機器人將一未處理的晶圓傳送至一承載室時，另一機器人則將下一片未處理的晶圓傳送至該校準器，而當該另一機器人傳送來自該另一承載室的一已處理的晶圓，將該已處理的晶圓存放在該匣盒站內，從該匣盒站取出下一片未處理的晶圓，並將下一片未處理的晶圓傳送至該校準器時，該一機器人則將該下一片未處理的晶圓保持在該校準器上並等待。當離子佈植被實施在該平台裝置上的一未處理的晶圓上時，總共有四個未處理的及已處理的晶圓存在該校準器-一承載室-該一或另一機器人-該平台裝置-該另一承載室-該校準器的路徑上。
依據本發明的第四態樣，各具有一承載托盤的第一，第二及第三承載室被提供，其經由一真空中間室與一真空處理室相鄰及一通道開孔被提供在該真空處理室與該真空中間室之間。該第一及第二承載室係專屬地供未處理晶圓送入(transfer-in)之用及第三承載室係被安裝在該第一及第二承載室之間並專屬地供一已處理的晶圓的送出(transfer-out)之用。該第三承載室具有一門件其在一已處理的晶圓被取出時被打開及關閉。該承載托盤為一可垂直移動的承載托盤且具有一閉鎖板用於承載室與真空中間室之間的開啟與關閉。當一晶圓固持臂將一未處理的晶圓從相應的承載托盤送至該平台裝置，該另一晶圓固持臂將一已處理的晶圓從該平台裝置送至該送出所專屬的承載托盤，及當該另一晶圓固持臂將一未處理的晶圓從對應的承載托盤送至該平台裝置時，該一晶圓固持臂將一已處理的晶圓從該平台裝置送至該送出所專屬的承載托盤。
在依據本發明的晶圓處理系統中，該系統更包含在該真空處理室外面的至少一機器人用於晶圓傳送及複數個匣盒站用來容納未處理的晶圓及已處理的晶圓。在此例子中，該至少一機器人包含一用於晶圓定位的校準器且可沿著第一至第三承載室移動用以能夠實施相關於該送出專屬的承載室及該送出專屬的承載室之未處理的晶圓的送入及過處理的晶圓的送出。
在依據本發明的第二態樣的晶圓處理系統中，每一承載室的真空抽吸及通風機構設有慢速粗真空度抽空及慢速大氣開放通風機構。
依據本發明，一種包含第一至第四態樣中的任何一者的晶圓處理系統的離子佈植系統被提供。
依據本發明，一種晶圓處理方法進一步被提供，該方法係用於一晶圓處理系統，該晶圓處理系統處理一被安裝在一真空處理室內的平台裝置所固持的晶圓。
依據本發明的晶圓處理方法包含提供兩個與該真空處理室相鄰的承載室，每一承載室都具有一承載托盤，及設置兩個晶圓固持臂於該真空處理室中，其相應於該二承載室。該方法亦包含讓該二晶圓固持臂在以一高架道彼此交叉於不同的高度的同時，可往復式地移動於相應的承載托盤與平台裝置之間。該方法更包含使用晶圓固持臂中的一者來固持一未處理的晶圓及使用另一晶圓固持臂來固持一已處理的晶圓，藉以平行地將該未處理的晶圓從一承載托盤送至該平台裝置及將該已處理的晶圓從該平台裝置送至另一承載托盤。
在依據本發明的晶圓處理方法中，該晶圓處理系統可進一步包含在該真空處理室外面的兩個相應於兩個承載室被安裝之用於晶圓傳送之機器人，一用於晶圓定位的校準器其被安裝在兩個機器人之間，及至少一匣盒站用來容納晶圓。在此例子中，該方法更包含藉由使用該二機器人中一相應的機器人來將一未處理的晶圓放到一承載室內，及藉由使用相應的另一器人來將一已處理的晶圓從另一承載室中取出；及輪流地用該一機器人及該另一機器人來實施將一未處理的晶圓送至該校準器，使得當該一機器人將一未處理的晶圓送至一承載室時，另一機器人將下一片未處理的晶圓送至該校準器，及當該另一機器人傳送來自該另一承載室之已處理的晶圓，將該已處理的晶圓存放在匣盒站內，從該匣合站取出下一片未處理的晶圓，並將該下一片未處理的晶圓送至該校準器時，該一機器人則將該下一片未處理的晶圓保持在該校準器上並等待。當離子佈植被實施在該平台裝置上的一未處理的晶圓上時，總共有四個未處理的及已處理的晶圓存在該校準器－一承載室－該一或另一機器人－該平台裝置－該另一承載室－該校準器的路徑上。
參照第4A及4B圖，首先將參照一個例子來說明，其中依據本發明的一晶圓處理系統被使用。在此例子中，本發明被應用到諸離子束處理系統之間的一單一晶圓離子佈植系統上，其中每一離子束處理系統都使用一帶電粒子束。第4A及4B圖分別為一平面圖及一側視圖，其顯示該單一晶圓離子佈植系統的結構。
所示的離子佈植系統包含一離子源單元11(其包括離子源及抽取電極)，一質量分析磁鐵裝置12，一射束成形器13，一用於掃描的偏轉器14，一P(平形化)透鏡15，加速/減速電極(A/D柱)16，一角能量過濾器(AEF)17，及一處理室18。
在此離子佈植系統中，產生於離子源單元11的離子透過抽取電極(未示出)被抽取成為一離子束(在下文中被稱為一〝射束〞)。該被抽出的射束在該質量分析磁鐵裝置12內接受一質量分析使得只有一所需要的離子物質被選取。只包含所需要的離子物質之該射束的截面被射束成形器13所形塑。該射束成形器13是由Q(扇形體或四極)透鏡等所形成。該截面被形塑之該射束被該偏轉器14偏折於第2A圖的上/下方向上以實施掃描。偏轉器14具有至少一屏蔽電極14－1及至少一屏蔽電極14－2它們分別被安裝在靠近該偏轉器14的上及下游側。雖然在此實施例中偏轉掃描電極被用作為偏轉器14，但一偏轉掃描磁鐵亦可被用來取代它們。
被偏轉器14所偏轉之用於掃描的射束被電極或磁鐵形成的P透鏡15平行化，用以平行於0度偏轉角的軸線。在第4A圖中，被該偏轉器14的往復擺動掃描所掃描的範圍是由一濃黑線及雙破折線所標示。來自於P透鏡的射束被一或多個加速/減速電極16所加速或減速且被送至該角能量過濾器17。該角能量過濾器17實施有關該射束的能量分析，藉以選取具有所需能量的離子種類。如第8B圖所示的，只有被選取的離子種類在該角能量過濾器17中被稍微向下偏轉。只由被選取的離子種類所構成的射束被佈植到一晶圓19內，該晶圓為被引入到該處理室18中的待照射物件。從該晶圓19偏離出來的射束入射到一設在該處理室18內之射束停止件18－1上，使得它的能量可被消耗掉。
在第4A圖中，與晶圓19相鄰的箭頭代表為了在這些箭頭的方向上掃描而被偏轉的射束，而在第4B圖中與晶圓19相鄰的箭頭代表晶圓19被移動於這些箭頭的方向上。詳言之，假設該射束為了掃描於X軸方向上而被往復地偏轉，該晶圓19被一驅動機構(未示出)所驅動用以被往復運動於與X軸方向垂直的Y軸方向上。這可讓該射束照射在該晶圓19的整個表面上。
在上述的方式中，在第4A及4B圖所示的離子佈植系統中，具有在一方向上較成之橢圓形或卵形連續截面的射束可藉由將一圓形截面或橢圓形或卵形截面的射束偏轉來獲得，然後藉由使用該角能量過濾器作為一後階段能量分析器於掃描面積的上的任何位置彎折一均勻的角度，最後被佈植到該晶圓19中。
該射束的路徑都被密封而與空氣隔絕且被保持在高真空狀態，這將於下文中說明，晶圓19被安置在該晶圓處理系統的真空處理室內。
參照第5至7圖，依據本發明的晶圓處理系統的一個實施例將被說明。第5及6圖分別為部分剖面的一平面圖及一剖面側視圖，每一圖都顯示該單一晶圓式晶圓處理系統的結構的示意圖。第7圖為從第5圖的左邊觀看之垂直剖面圖，其顯示該晶圓處理系統的主要部分的結構。在第5及6圖中，一其內具有一平台裝置10的真空處理室20透過一真空中間室30而被形成有兩個承載室40A及40B。該平台裝置10具有一平台，用來讓一半導體元件製造晶圓安置及固持於其上。物理處理，譬如離子佈植，被實施在該平台上的晶圓上。該平台裝置10更包含一轉動驅動機構用來轉動該平台，一掃描驅動機構來將動該轉動中的平台移動於該轉動平慢的至少一個軸的方向上，一傾斜驅動機構用來傾斜該平台，等等。這些機構係屬習知，因此集合性地用10－1來表示。為了提供一簡要的說明，該轉動驅動機構可將固持著該晶圓的平台，該掃描驅動機構，及該傾斜驅動機構整體地轉動於第6圖中的箭頭所示的方向上。該掃描驅動機構被提供有滾珠螺桿單元用以將固持著該晶圓的平台往復移動於第6圖的直線箭頭所標示的方向上。該傾斜機構將該平台傾斜，藉以傾斜晶圓表面。
在第7圖中，每一承載室40A及40B都設有一開/關門41A，41B，一承載托盤42A，42B，及用於開放及關閉承載室40A，40B與真空中間室30之間的閉鎖板43A，43B。晶圓80，80’分別經由開/關門41A及41B相關於外部(即，大氣側)被傳送進/出該承載室40A及40B。該承載托盤42A及閉鎖板43A被建構成可藉由使用一被安排在該真空中間室30外面之垂直的驅動機構44A而一體地上下移動於承載室40A與真空中間室30之間。相同地，該承載托盤42B及閉鎖板43B被建構成可藉由使用一被安排在該真空中間室30外面之垂直的驅動機構44B而一體地上下移動於承載室40B與真空中間室30之間。很自然地，一密封機構被提供在每一垂直的驅動機構44A及44B的驅動軸與該真空中間室30的壁之間。在第7圖中，該開/關門41A及41B被顯示在不同於第5圖的位置處。這是為了方便後續說明的瞭解。這並不會造成問題，只要開/關門41A及41B分別被提供在承載室40A及40B的一側即可。
承載托盤42A上下移動於該承載托盤42A已上升到承載室40A內的一高度位置(在下文中該高度位置被稱為一〝向上的位置〞)與該承載托盤42A已下降到真空中間室30內的一高度位置(在下文中該高度位置被稱為一〝向下的位置〞)之間。承載托盤40B係以相同的方式被建構。
當一晶圓被傳送進/出該承載室40A及40B，每一承載室40A及40B都被開放至大氣環境且被抽空。為了這個目的，只在第7圖中有示出，承載室40A及40B每一者都被提供有真空抽吸及通風機構(vacuum exhaution and ventilation mechanism)100A，100B及慢速粗真空度抽空及慢速大氣開放通風機構110A及110B用來實施真空抽吸及通風以防止微粒飛揚。
如第7圖所示，承載室40A及40B分別只透過開孔40A－1及40B－1來與真空中間室30相聯通。開孔40A－1及40B－1分被別閉鎖板43A及43B所開啟及關閉。因此，密封機構(未示出)被提供在閉鎖板43A及43B的上表面周緣部分及在開孔40A－1及40B－1之相應的周緣部分上。真空處理室20及真空中間室30透過一通道開孔20－1(第6圖)彼此相聯通。通道開孔20－1具有一可讓兩個將於下文中說明的晶圓固持臂通過的有效高度。
介於平台裝置10及真空中間室30有兩個晶圓固持臂50A及50B被設置，它們分別對應於承載室40A及40B。晶圓固持臂50A及50B每一者都在其尖端處被提供一晶圓夾塊機構。在此實施例中，該晶圓夾塊機構具有一大致C型的形狀。然而，其形狀可以是任意的形狀且該夾持的方式可以是晶圓放置式，晶圓抓持式，或晶圓吸附式。藉由使用驅動機構51A及51B，晶圓固持臂50A及50B分別繞著它們的轉動軸51A－1及51B－1被水平地轉動，該二轉動軸都垂直地延伸且亦可垂直地移動。
詳言之，在此實施例中，晶圓固持臂50A的轉動被建構成通過一連接於該晶圓固持臂50A的轉動軸與晶圓固持臂50B的轉動軸之間的區段並往復移動於該平台裝置10與該承載室40A側之間的轉動。相同地，晶圓固持臂50B的轉動被建構成通過一連接於該晶圓固持臂50A的轉動軸與晶圓固持臂50B的轉動軸之間的區段並往復移動於該平台裝置10與該承載室40B側之間的轉動。在本文中，此轉動將被稱之為〝朝內的轉動〞或〝朝內的旋轉運動〞。相反地，沒有通過連接於該晶圓固持臂50A的轉動軸與晶圓固持臂50B的轉動軸之間的區段卻往復移動於該平台裝置10與該承載室40A側之間，或往復移動於該平台裝置10與該承載室40B側之間的轉動將被稱之為〝朝外的轉動〞或〝朝外的旋轉運動〞。
在此處，此實施例的特徵的一個特徵係在於該晶圓固持臂50A的一上限位置被設定成低於晶圓固持臂50B的一上限位置，且該晶圓固持臂50A的一下限位置被設定成低於晶圓固持臂50B的一下限位置。此外，當晶圓固持臂50A及50B被轉動時，晶圓固持臂50A永遠都被轉動在低於該晶圓固持臂50B的一個高度位置處，藉此防止在轉動期間它們兩者之間的碰撞。晶圓固持臂50A及50B每一者都可以任何速率垂直移動於在高度方向上的上限位置與下限位置之間。很自然地，晶圓固持臂50A及50B兩者之間在高度上的關係可以反過來。用來單獨地轉動及垂直地移動晶圓固持臂50A及50B的驅動機構51A及51B係被分別地提供。因為每一驅動機構都可藉由使用習知的技術來實施，所以其結構並未被示出。
第8A－8D圖顯示晶圓固持臂50A，承載托盤42A，及閉鎖板43A的一個例子。如第8A圖所示，晶圓固持臂50A在其尖端處具有一大致C型的晶圓夾塊機構。該晶圓夾塊機構包含一大致C型的框架50－1A及複數個(在此實施例中為4個)夾塊部分50－2A它們被設在該框架50－1A上用以被導引朝向其內圓周側。
如第8B圖所示的，該承載托盤42A包含一基板42－1A及複數個(在此實施例中為4個)夾塊部分42－2A它們被設在該基板42－1A上的外周緣部分。夾塊部分42－2A被提供在相應於一晶圓W1(其以虛線標示出)的外周邊的位置處，其中這些位置並不會與晶圓固持臂50A的夾塊部分50－2A相重疊。
第8C圖顯示該閉鎖板43A。在此實施例中，閉鎖板43A具有一圓形的形狀用以順應開孔40A－1的形狀(第7圖)。
第8D圖顯示晶圓固持臂50A的晶圓夾塊機構固持該晶圓W1的狀態。晶圓W1被四個夾塊部分50－2A所固持。在此實施例中，晶圓固持臂50A的框架50－1A被形成為比該承載托盤42A的基板42－1A的外形稍大。在此結構下，當位在其向下的位置之承載托盤42A正固持著晶圓W1時，位在該基板42－1A底下(但在閉鎖板43A上方)之下限位置上的該框架50－1A向上移動，用以用夾塊部分52－2A來抓握住晶圓W1。在另一方面，當承載托盤42B位在其向下的位置時，位在其上限位置且固持著一晶圓之該晶圓固持臂50B的晶圓夾塊機構從該承載托盤42B的正上方向下移動至其下限位置，使得晶圓被交到該承載托盤42B上。亦即，在此實施例中，晶圓夾頭機構相對於承載托盤向上移動，用以從該承載托盤處承接該晶圓。在另一方面，晶圓夾頭機構相對於承載托盤向下移動，用以將該晶圓轉交到該承載托盤上。當然，這只是一個例子。該平台裝置10亦被提供有一晶圓夾塊機構，譬如一靜電夾。在此結構下，晶圓在每一晶圓固持臂50A及50B的晶圓夾塊機構與平台裝置10的晶圓夾塊機構之間的傳遞可用與上述方式類似的方式來實施。
參照第5圖，同樣在此實施例中，有一裝載部分60被提供來實施進出承載室40A及40B的晶圓傳送。該裝載部分60包含一校準器61，用於晶圓傳送之第一及第二機器人63及64，及匣盒站71與72其對應於各自的機器人被安裝，這些構件都被安裝在大氣環境中的平台(未示出)上。校準器61係大致位在該平台的中心處且介於第一及第二機器人63及64之間。
校準器61是一種用來將一晶圓定位在適合離子佈植的角度方向上，其與參照第1圖所描述的相同。為了要提供一簡要的說明，校準器61包含一三叉式晶圓撐桿61－1用來讓一晶圓放置於其上及一固持部分61－2其被設置在該晶圓撐桿61－1的中心部分且能夠在固持著該晶圓時垂直的移動及轉動。當晶圓被放在該晶圓撐桿61－1上時，固持部分61－2向上移動並轉動一預定的角度來實施晶圓的定位，當完成時，向下移動育影將晶圓再次放在該晶圓撐桿61－1上。第一及第二機器人63及64每一者都具有與參照第1圖所描述的機器人相同的結構與功能。亦即，第一機器人63為一多軸臂機器人且被安裝在該平台的一預定的位置處。第一機器人63具有一臂結構，用來固持一晶圓及實施進/出該承載室40A與匣盒站71的晶圓傳送，且能夠實施上/下移動，轉動，及前/後移動。第二機器人64具有相同的結構。
在該平台上，有兩個匣盒站71被安排在與承載室40A相對的一側的位置處，及有兩個匣盒站72被安排在與承載室40B相對的一側的位置處。匣盒站71，72分別對應第一及第二機器人63及64。當然提供每一機器人所需要的匣盒站數量是可能的，因此只要在裝載部分60內有足夠的空間，匣盒站的數量就可多於4個。
第7圖顯示晶圓固持臂50A及50B在它們待命狀態的上限位置處彼此交叉在不同的高度。在第5圖中，該待命狀態發生在靠近該真空中間室30處，如圖中的虛線所示。然而，該待命狀態最好是發生在該真空中間室30內。在第7圖中，一未處理的晶圓80被第一機器人63傳送至承載室40A中，而一承載托盤42B固持的一已處理的晶圓80’被第二機器人64從承載室40B被取出。又，如第7圖中所示，當一空間被形成在該承載托盤42A與該閉鎖板43A之間時，最好是放置一間隔件45A於此空間中。這是因為當該承載托盤42A與該閉鎖板43A之間有一空間存在時，從承載室40A被抽空的空氣量會增加，使得一真空抽吸時間會隨之增長。相同地，一間隔件45B被提供在該承載托盤42B與該閉鎖板43B之間。然而，因為晶圓固持臂50A在轉動時通過位在其向下的位置處之承載托盤42A與該閉鎖板43A之間，所以間隔件45A被提供在該承載托盤42A的下表面上。在另一方面，因為晶圓固持臂50B在轉動時通過位在其向下的位置處之承載托盤42B與該閉鎖板43A之間，所以間隔件45B被提供在該承載托盤42B的上表面上。這是因為在晶圓固持臂50A及50B的下限位置之間存在著高度上的差異。
下面的敘述將說明一未處理的晶圓80被第一機器人63送入及已處理的晶圓80’被第二機器人送出之只有一個晶圓的例子。
第1步驟：第一機器人63從匣盒站71(或72)取出一未處理的晶圓並將它放在該校準器61上。
第2步驟：校準器61透過槽口的相匹配來實施晶圓的定位。
第3步驟：第一機器人63抓握住在該校準器61上位置經過調整的晶圓並將該晶圓引進到承載室40A內。在此事件中，承載室40A的開/關門41A被打開。在該承載室40A中，該承載托盤42A位在其向上的位置，使得閉鎖板43A關閉開孔40A－1。
第4步驟：該開/關門41A被關閉該承載室40A的內部被抽真空。
第5步驟：當完成承載室40A的真空抽吸時，承載托盤42A向下移動至其向下的位置用以建立起承載室40A與真空中間室30之間的聯通。在此時，該晶圓固持臂50A是位在下限位置的待命狀態。
第6步驟：該晶圓固持臂50A轉動朝向該承載托盤42A使得該晶圓夾塊機構移動至在該承載托盤42A底下的位置。然後，該晶圓固持臂50A向上移動至其上限位置，使得該晶圓夾塊機構握住該晶圓。接下來，該晶圓固持臂50A轉動於相反的方向上用以到達一位在該平台機構10的晶圓夾塊機構的上方的位置，然後向下移動至其下限位置，用以將該晶圓送至該平台裝置10。
第7步驟：離子佈植被施加在該平台裝置10的晶圓上。在此時，晶圓固持臂50B是在其下限位置的待命狀態且該承載托盤42B是位在其向下的位置。
第8步驟：當完成離子佈植時，該晶圓固持臂50B轉動朝向該平台裝置10用以到達一位在該平台裝置10的夾塊機構底下的位置，然後向上移動至其上限位置用以握住該已處理的晶圓。接下來，該晶圓固持臂50B轉動於相反方向上用以到達一位在該承載托盤42B上方的位置，然後向下移動至其下限位置使得該晶圓被送至該承載托盤42B。
第9步驟：該晶圓固持臂50B轉動用以回到該待命狀態且承載托盤42B向上移動至該承載室40B中，使得該閉鎖板43B關閉該開孔40B－1。
第10步驟：在將該承載室40B開放至大氣之後，該開/關門41B被打開。
第11步驟：該第二機器人64握住放在該承載室40B內的承載托盤42B上之已處理的晶圓並將它放在該匣盒站72內。
上述之第1至第11步驟代表單一晶圓的流程。事實上，當處理開始時，各構件平行的操作。因此，傳送處理被實施，其中永遠都會有三片晶圓(包括未處理的及已處理的晶圓在內)存在由校準器61－承載室40A－平台裝置10－承載室40B－該校準器61所構成的路徑上。此傳送處理將於下文中被稱為〝三晶圓傳送〞。或者，傳送處理可被實施，其中永遠都會有四片晶圓(包括未處理的及已處理的晶圓在內)存在上述的路徑上，此傳送處理將於下文中被稱為〝四晶圓傳送〞。該晶圓傳送處理可在控制器(未示出)的控制下以任何速率來實施。
參照第9A至9G圖及第10至13圖，依據此實施例的晶圓處理系統的操作將以三晶圓傳送來說明。第9A至9G圖為用來說明晶餘處理系統的各個構件的操作狀態的圖式。
第9A圖顯示在晶圓傳送處理開始之前的狀態，其中第一機器人63開始來到到匣盒站72用以取出一未處理的晶圓80－1。第10圖顯示承載室40A及40B及晶圓固持臂50A及50B在此事件中的狀態。承載室40A及40B的開/關門41A及41B被關閉且承載托盤42A及42B分別位在各自的承載室40A及40B內之向上的位置處。在另一方面，晶圓固持臂50A及50B分別位在它們的下極限位置並處在待命狀態。
在第9B圖中，晶圓80－1被用來實施晶圓80－1的放置之第一機器人63放在校準器61上。
在第9C圖中，承載室40A的開/關門41A被打開且第一機器人63取得在校準器61上的晶圓80－1並將它放到承載室40A內的承載托盤42A上。然後，該開/關門41A被關閉且該承載室40A的內部被抽空。在完成真空抽吸時，承載托盤42A向下移動至其向下的位置。然後，該晶圓固持臂50A在其上極限位置轉動而朝向該平台裝置10，然後向下移動至其下極限位置，使得晶圓80－1從該晶圓固持臂50A的晶圓夾頭機構被送至平台裝置10的晶圓夾頭機構。在這期間，第一機器人63回到該匣盒站72，取得下一片未處理的晶圓80－2，並將它放到該校準器61上。
在第9D圖中，離子佈植開始實施在該平台裝置10上的晶圓80－1上。在此期間，承載托盤42A向上移動到該承載室40A內且該開/關門41A在該承載室40A開放至大氣之後被打開。然後，該開/關門41A被關閉且承載室40A的真空抽吸被實施。在完成真空抽吸之後，該承載托盤42A向下移動至其向下的位置。在真空抽吸期間，第一機器人63從匣盒站72取得下一片未處理的晶圓80－3並將它放在校準器61上。
在第9E圖中，當完成晶圓80－1的離子佈植之後，位在下極限位置上之該晶圓固持臂50B轉向該平台裝置10使得晶圓夾頭機構到達該平台裝置10的晶圓夾頭機構的正下方，然後向上移動至其上極限位置使得晶圓固持臂50B的晶圓夾頭機構取得該已處理的晶圓80－1。接下來，該晶圓固持臂50B在其向下的位置處轉向該承載托盤42B，使得該晶圓夾頭機構移動至該承載托盤42B正上方的位置處。然後，該晶圓固持臂50B向下移動至其下極限位置使得該已處理的晶圓80－1從該晶圓固持臂50B的晶圓夾頭機構被送到該承載托盤42B。當該晶圓固持臂50B將該已處理的晶圓80－1從該平台裝置10送至該承載托盤42B時，晶圓固持臂50A承接來自承載托盤42A的未處理的晶圓80－2並將該未處理的晶圓80－2送至該平台裝置10上。
第11圖顯示承載室40A及40B及晶圓固持臂50A及50B在此事件中的狀態。承載室40A及40B的開/關門41A及41B被關閉。在承載托盤42A上之該未處理的晶圓80－2被晶圓固持臂50A的晶圓夾頭機構所抓握住並被送至該平台裝置10。在另一方面，從該平台裝置10上被取出之該已處理的晶圓80－1被晶圓固持臂50B送至位在該承載托盤42B正上方的位置。然後，該晶圓固持臂50B向下移動至其下極限位置，使得該已處理的晶圓80－1被送至承載托盤42B。之後，該承載室40A及40B分別被向上移動至承載室40A及40B中。
在第9F圖中，當離子佈植被實施在平台裝置10上的晶圓80－2上時，該開/關門41A被打開使得第一機器人63將未處理的晶圓80－3送至在承載室40A內的承載托盤42A上。在另一方面，開/關門41B被打開使得第二機器人64將已處理的晶圓80－1從承載室40B內的承載托盤42B上取出並將它放在匣站72盒中。
第12圖顯示承載室40A及40B及晶圓固持臂50A及50B在此事件中的狀態。承載室40A及40B的開/關門41A及41B被打開。該未處理的晶圓80－3被送至該承載托盤42A而該已處理的晶圓80－1則從該承載托盤42B被取出。晶圓固持臂50A及50B分別位在它們的下極限位置並處在待命傳態。
在第9F圖中，承載室40A及40B的開/關門41A及41B被關閉且承載托盤42A及42B分別向下移動至其向下的位置。然後，在完成晶圓80－2的離子佈植之後，晶圓固持臂50B抓握住在平台裝置10上的晶圓80－2並將它送至位在該承載托盤42B的正上方的位置。同時，在承載托盤42A上的未處理晶圓80－3被該晶圓固持臂50A送至該平台裝置10。在此期間，第一機器人63將下一片未處理的晶圓80－4從該匣盒站72送至校準器61上。
第13圖顯示承載室40A及40B及晶圓固持臂50A及50B在此事件中的狀態。承載室40A及40B的開/關門41A及41B被關閉。晶圓固持臂50A在其下極限位置轉向該承載室40A使得該晶圓夾頭機構位在該承載托盤42A的正上方的位置。在另一方面，晶圓固持臂50B在其下極限位置轉向該平台裝置10使得該晶圓夾頭機構位在該平台裝置10的晶圓夾頭機構的正下方。之後，晶圓固持臂50B向上移動至其上極限位置然後轉向該承載托盤42B，藉以將該已處理的晶圓80－2送至承載室40B。同時，晶圓固持臂50A向上移動至其上極限位置用以接受晶圓80－3，然後轉向平台裝置10。其結果為，達到第11圖所示的狀態，然而，晶圓80－2被晶圓80－3所取代且晶圓80－1被晶圓80－2所取代。
之後，第9E至9G圖被重復。如第9E至9G圖中所示的，永遠都有三片晶圓存在於從匣盒站72開始且回到匣盒站72的路徑上。與參照第2圖所述之使用單一晶圓承載室及單一I形晶圓固持臂之傳統的兩晶圓傳送處理操作比較起來，根據上述的此三晶圓傳送處理操作，生產量(即，晶圓處理能力)可獲得大幅改善。這是因為，與離子佈植時間比較起來，大氣開放/真空抽吸時間，特別時真空抽吸時間，太長，如果使用兩個承載室的話，在每一承載室內的待命時間即會減半。
第14A－14G圖為顯示四晶圓傳送的晶圓傳送處理操作的圖式。因為第14A－14G圖與第9A至9G圖相同，所以它們的說明被省略。亦即，第14A圖至14D圖與緊接在離子佈植之後的操作有關，因此與三晶圓傳送的例子相同。然而，如第14E至14G圖所示，在對第一片晶圓80－1開始離子佈植之後，永遠會有四片晶圓存在於從匣盒站72開始且回到匣盒站72的路徑上。這是因為以下所述的原因。
在三晶圓傳送的例子中，將未處理的晶圓從匣盒站72取出的操作只由第一機器人63來實施。在另一方面，在四晶圓傳送的例子中，將未處理的晶圓從匣盒站72取出的操作只由第一及第二機器人63及64兩者來實施。然後，晶圓永遠都是被第一機器人63或第二機器人64放在校準器61上。
上述的四晶圓傳送處理操作是由第一及第二機器人63及64來實施。因此從承載室40A經由平台裝置10到承載室40B的傳送方式與三晶圓傳送的例子相同。因此，在下文中的說明將只針對由第一及第二機器人63及64所實施的晶圓傳送來描述。
如參照第9D圖所描述的，第一機器人63從匣盒站72取出未處理的晶圓80－3並將它放在第14D圖的校準器61上。
在第14E圖中，當晶圓80－3被校準器61完成定位之後，第一機器人63抓握住晶圓80－3用以將它傳送至承載室40A。同時，第二機器人64從匣盒站72取出未處理的晶圓80－4並將它放在校準器61上。
在第14F圖中，第一機器人63將晶圓80－3放在承載室40A內的承載托盤42A上。同時，第二機器人64將已處理的晶圓80－1從承載室40B中取出並將它存放在匣盒站72內。在此期間，校準器61則實施晶圓80－4的定位。
在第14G圖中，第一機器人63抓握住校準器61上的晶圓80－4。同時，第二機器人64從匣盒站72取出未處理的晶圓80－5並將它放在校準器61上。
之後，第14E至14G圖被重復。
如上文所述的，在第14A－14G圖所示的四晶圓傳送操作例子中，承載室之一的承載室40A作為供一未處理的晶圓被於其相對應之第一機器人63送入或送出之用，而另一承載室40B則用作為供一已處理的晶圓被於其相對應之第一機器人63送入或送出之用。然後，一未處理的晶圓傳送至該校準器61是由第一及第二機器人63及64輪流實施的。在此結構下，當第一機器人63將一未處理的晶圓送至承載室40A時，第二機器人64將下一片未處理的晶片送至校準器61，及當第二機器人64傳送一來自承載室40B的一已處理的晶圓時，地一機器人63則將下一片未處理的晶圓傳送至校準器61。其結果為，在對平台裝置10上的一晶圓實施離子佈植時，總共有四片已處理及未處理的晶圓存在於由校準器61－承載室40A－平台裝置10－承載室40B－該校準器61所構成的路徑上。與上述的三晶圓傳送處理操作比較起來，這代表了散晶圓傳送處理操作可讓時間的損失被進一步減少且產量可被進一步提高。
雖然本發明已根據較佳實施例加以說明，但本發明並不侷限於這些實施例。例如，第5圖顯示的例子為晶圓固持臂50A及50B做出向內轉動，但這些晶圓固持臂可做出向外轉動，如第15圖所示。此例子與第5圖所示的類似，但晶圓固持臂50A及50B每一者都往復式地轉向該真空處理室20的內壁。如第15圖所示，真空處理室20在尺寸上必需要被稍微增加，用以提供一可供晶圓固持臂50A及50B朝外轉送所需的空間。在另一方面，它亦可被建構成，晶圓固持臂50A及50B做出不會彼此交叉的朝內轉動。同樣在此例子中，真空處理室20在尺寸上必需稍微加大用以提供一較大的間隙於晶圓固持臂50A及50B的轉動軸之間。
第16圖顯示依據本發明的晶圓處理系統的另一實施例的示意性結構。在此實施例中，有三個承載室被提供。詳言之，兩個與第5圖所室的承載室相同之承載室40A及40B被專屬地供未處理的晶圓送入之用，而一專屬地供已處理晶圓的送出之用的第三承載室40C被提供在承載室40A與40B之間。雖然未示出，但該第三承載室40C與承載室40A及40B相同地都被提供有一開/關門41C用來取出一已處理的晶圓及一可除直地移動的承載托盤其具有一閉鎖板用來將該第三承載室40C與該真空中間室30之間打開及關閉。其它的結構與第5圖所示的相同，除了一稍後描述的結構是位在該真空處理室20的外面。
在此晶圓處理系統中，雖然晶圓固持臂50A將一未處理的晶圓從該承載室40A的承載托盤42A傳送至平台裝置10上，但晶圓固持臂50B將一已處理的晶圓從該平台裝置10傳送至該承載室40C的承載托盤上。在另一方面，當該晶圓固持臂50B將一未處理的晶圓從承載室40B的承載托盤42B傳送至平台裝置10時，該晶圓固持臂50A則將一已處理的晶圓從平台裝置10傳送至承載室40C的承載托盤上。
該晶圓處理系統進一步包括在該真空處理室20外面的至少一用於晶圓傳送的機器人64’及複數對晶圓匣盒71及72用來容納未處理及已處理的晶圓。詳言之，機器人64’包含一晶圓定位校準器(未示出)且可在一沿著三個承載室40A，承載室40B及承載室40C軌道上移動。在此結構下，相關於專屬的送入承載室40A及40B與相關於專屬的送出承載室40C之未處理的晶圓及已處理的晶圓的送入與送出都可透過機器人64’來實施。校準器可被提供在該平台裝置10上。
第17圖顯示依據本發明的晶圓處理系統的另一實施例的示意性結構。在此實施例中，藉由分別使用線性運動機構52A及52B，晶圓固持臂50A’及50B’可分別往復式地移動於承載托盤42A與平台裝置10及承載托盤42B與平台裝置10之間。當晶圓固持臂50A’及50B’在不同的高度彼此交叉用以實施一已處理的晶圓及一未處理的晶圓相關於該平台的送出及送入時，它們其中一者可被設定得比另一者高且用來垂直地驅動它們的機構亦可被提供。其它的結構與前述的實施例的結構相同。
本發明可應用至任何射束截面形狀，譬如圓形，橢圓形，卵形等等形狀。
依據本發明的晶圓處理系統包含兩個安裝在大氣側的機器人及至少兩個承載室。又，對應於該至少兩個承載室，有兩個晶圓固持臂被提供在該真空室側，它們可彼此獨立地操作。當該二晶圓固持臂以一高架道(overpass)彼此交叉於不同的高度時，它們可往復式地移動。與具有單一承載室及單一I型晶圓固持臂的晶圓處理系統比較起來，此結構的晶圓處理系統的晶圓處理能力可被大幅地提高。
依據本發明的晶圓處理系統除了離子佈植系統之外，亦適合用於一真空處理統(譬如，一X光曝光系統)中的晶圓傳送系統，特別適合於一需要高速處理的系統中之晶圓傳送系統。
200．．．晶圓傳送裝置
203．．．真空室
206．．．裝載部分
205．．．未處理的晶圓
204．．．承載室
208．．．平台
212．．．校準器
214．．．第一機器人
215．．．第二機器人
217．．．匣盒站
216．．．匣盒站
231．．．上承載室
232．．．下承載室
234．．．閉鎖門
235．．．閉鎖門
241．．．支撐台
205’．．．未處理的晶圓
242．．．支撐軸
243．．．密封件
220．．．I型的傳送臂
251．．．固持部分
240．．．晶圓接受平台
11．．．離子源單元
12．．．質量分析磁鐵裝置
13．．．射束成形器
14．．．偏轉器
15．．．P(平形化)透鏡
16．．．加速/減速電極(A/D柱)
17．．．角能量過濾器(AEF)
18．．．處理室
14－1．．．屏蔽電極
14－2．．．屏蔽電極
19．．．晶圓
18－1．．．射束停止件
10．．．平台裝置
20．．．真空處理室
30．．．真空中間室
40A．．．承載室
40B．．．承載室
41A．．．開/關門
41B．．．開/關門
42A．．．承載托盤
42B．．．承載托盤
43A．．．閉鎖板
43B．．．閉鎖板
80．．．未處理的晶圓
80’．．．已處理的晶圓
44A．．．垂直的驅動機構
44B．．．垂直的驅動機構
100A．．．真空抽吸及通風機構
100B．．．真空抽吸及通風機構
110A．．．慢速粗真空度抽空及慢速大氣開放通風機構
110B．．．慢速粗真空度抽空及慢速大氣開放通風機構
40A－1．．．開孔
40B－1．．．開孔
20－1．．．通道開孔
50A．．．晶圓固持臂
50B．．．晶圓固持臂
51A．．．驅動機構
51B．．．驅動機構
51A－1．．．轉動軸
51B－1．．．轉動軸
50－1A．．．框架
50－2A．．．夾塊部分
42－1A．．．基板
42－2A．．．夾塊部分
60．．．裝載部分
61．．．校準器
63．．．第一機器人
64．．．第二機器人
71．．．匣盒站
72．．．匣盒站
61－1．．．三叉式晶圓撐桿
61－2．．．固持部分
45A．．．間隔件
45B．．．間隔件
80－1．．．晶圓
80－2．．．晶圓
80－3．．．晶圓
80－4．．．晶圓
80－5．．．晶圓
40C．．．第三承載室
41C．．．開/關門
64’．．．機器人
52A．．．線性運動機構
52B．．．線性運動機構
50A’．．．晶圓固持臂
50b’．．．晶圓固持臂
第1圖為在一傳統的晶圓處理系統中之晶圓傳送裝置的結構的示意圖；第2圖顯示用第1圖的晶圓傳送裝置實施的晶圓傳送處理的操作原理；第3圖為用來說明第2圖中之承載室的結構的剖面圖；第4A及4B圖分別為顯示使用依據本發明晶圓處理系統之離子佈植系統的示意平面圖及側視圖；第5圖為一部分剖面的平面圖，其顯示依據本發明之單晶圓式晶圓處理系統的結構；第6圖為一剖面側視圖，其顯示第5圖之晶圓處理系統的結構；第7圖為從第5圖的左邊觀看的垂直剖面圖，其顯示該晶圓處理系統的主要部分的結構；第8A至8D圖為顯示用於本發明的晶圓處理系統中之晶圓固持臂，承載托盤，及閉鎖板的例子的圖式；第9A至9G圖為用來依序說明在三晶圓傳送的例子中用本發明的晶圓處理系統實施之晶圓傳送處理操作的流程；第10圖為一垂直剖面圖，用來說明本發明的晶圓處理系統中的兩個承載室及兩個晶圓固持臂在某一時間點的狀態；第11圖為一垂直剖面圖，用來說明本發明的晶圓處理系統中的兩個承載室及兩個晶圓固持臂在一不同於第10圖的一時間點的狀態；第12圖為一垂直剖面圖，用來說明本發明的晶圓處理系統中的兩個承載室及兩個晶圓固持臂在一不同於第10及11圖的一時間點的狀態；第13圖為一垂直剖面圖，用來說明本發明的晶圓處理系統中的兩個承載室及兩個晶圓固持臂在一不同於第10，11及12圖的一時間點的狀態；第14A至14G圖為用來說明用本發明的晶圓處理系統實施之四晶圓傳送處理操作；第15圖為一部分剖面平面圖，其顯示第5圖中之晶圓處理系統的晶圓固持臂的一實施例的結構，其中每一晶圓固持臂都作出一朝外的轉動；第16圖為一顯示依據本發明的晶圓處理系統的另一實施例的結構的圖示；及第17圖為一顯示依據本發明的晶圓處理系統的另一實施例的結構的圖示。
200．．．晶圓傳送裝置
203．．．真空室
204．．．承載室
205．．．未處理的晶圓
206．．．裝載部分
208．．．平台
212．．．校準器
214．．．第一機器人
215．．．第二機器人
216．．．匣盒站
217．．．匣盒站
218．．．匣盒
234．．．閉鎖門
235．．．閉鎖門

Claims (23)

  1. 一種晶圓處理系統，用來處理被安裝在一真空處理室內之平台裝置所固持的晶圓，其中各具有一承載托盤的兩個承載室(load lock chamber)被提供，其透過一真空中間室與一真空處理室相鄰及一通道開孔被提供在該真空處理室與該真空中間室之間，其中兩個晶圓定位臂被安裝在該真空處理室與該真空中間室內的一平台裝置之間且該二晶圓定位臂可藉由通過該通道開孔並以一高架道(overpass)彼此交叉於不同的高度，藉以往復式地移動於相應的承載托盤與平台裝置之間，及其中，藉由用一晶圓定位臂來固持一未處理的晶圓及用另一晶圓定位臂來固持一已處理的晶圓，將該未處理的晶圓從一承載托盤傳送至該平台裝置及將該已處理的晶圓從該平台裝置傳送至另一承載托盤的動作可同時進行。
  2. 一種晶圓處理系統，用來處理被安裝在一真空處理室內之平台裝置所固持的晶圓，其中各具有一承載托盤的兩個承載室(load lock chamber)被提供，其透過一真空中間室與一真空處理室相鄰及一通道開孔被提供在該真空處理室與該真空中間室之間，其中兩個晶圓定位臂被安裝在該真空處理室與該真空中間室內的一平台裝置之間且該二晶圓定位臂可藉由通過 該通道開孔並以一高架道(overpass)彼此交叉於不同的高度，藉以往復式地移動於相應的承載托盤與平台裝置之間，其中真空抽吸及通風機構(vacuum exhaution and ventilation mechanism)被提供在每一承載室內，及其中，藉由使用一晶圓固持臂來固持一未處理的晶圓及藉由使用另一晶圓固持臂來固持一已處理的晶圓，可同時實施將該未處理的晶圓在真空狀態下從一承載托盤傳送至該平台裝置，及將該已處理的晶圓在真空狀態下從該平台裝置傳送至另一承載托盤。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之晶圓處理系統，其中每一承載室都具有一門件其在一未處理的晶圓或一已處理的晶圓被晶圓傳送機器人送入或送出該承載室時被打開及關閉，且該承載托盤為一可垂直移動的承載托盤且具有一閉鎖板用於承載室與真空中間室之間的開啟與關閉。
  4. 如申請專利範圍第3項之晶圓處理系統，其中當承載室因承載托盤的向上運動而被閉鎖板關閉時，兩個晶圓固持臂是在該真空中間室內且在待命狀態。
  5. 如申請專利範圍第4項之晶圓處理系統，其中在一晶圓固持臂將一未處理的晶圓從相應的承載托盤傳送至該平台裝置且另一晶圓固持臂將一已處理的晶圓從該平台裝置傳送至相應的承載托盤的處理中，晶圓固持臂的垂直位置被保持在不會彼此干擾的高度，當晶圓固持臂彼此同時地地往復運動時，兩個晶圓固持臂在不同的高度彼此交 叉。
  6. 如申請專利範圍第5項之晶圓處理系統，其中每一晶圓固持臂藉由在一轉動軸上的旋轉運動來往復式地移動於相應的承載托盤與平台裝置之間。
  7. 如申請專利範圍第6項之晶圓處理系統，其中當晶圓固持臂在該轉動軸的一中心軸線的方向上由其下限位置移動至其上限位置時，每一晶圓固持臂都可接受來自相應的承載托盤之未處理的晶圓或來自該平台裝置之已處理的晶圓。
  8. 如申請專利範圍第6項之晶圓處理系統，其中當晶圓固持臂在該轉動軸的一中心軸線的方向上由其上限位置移動至其下限位置時，每一晶圓固持臂將未處理的晶圓輸送至該平台裝置或將已處理的晶圓輸送至相應的承載托盤。
  9. 如申請專利範圍第5項之晶圓處理系統，其中該通道開孔具有一可讓晶圓固持臂通過之有效的高度，兩個晶圓固持臂之垂直的交叉是在彼此鄰近且之間有一垂直間距處實施，及該二晶圓固持臂以一高架道(overpass)彼此交叉於不同的高度時通過該通道開孔。
  10. 如申請專利範圍第9項之晶圓處理系統，其中當兩個承載室因承載托盤的向上運動而分別被閉鎖板關閉時，承載室的壓力分別被通風機構從真空狀態改變為大氣壓力，然後，藉由開啟門件，將該未處理的晶圓輸送至一承載托盤以及接受來自另一承載托盤之已處理的晶圓可分別 用兩個晶圓輸送機器人來同時實施。
  11. 如申請專利範圍第10項之晶圓處理系統，其中該二晶圓固持臂作出向內的轉動運動用以面向彼此。
  12. 如申請專利範圍第5項之晶圓處理系統，其中每一晶圓固持臂都藉由使用一直線運動機構作出一直線運動而往復式地移動於相應的承載托盤與平台裝置之間。
  13. 如申請專利範圍第12項之晶圓處理系統，其中該通道開孔具有一可讓晶圓固持臂通過之有效的高度，該二晶圓固持臂之垂直的交叉是在彼此鄰近且之間有一垂直間距處實施，及該二晶圓固持臂以一高架道(overpass)彼此交叉於不同的高度時通過該通道開孔。
  14. 如申請專利範圍第13項之晶圓處理系統，其中當兩個承載室因承載托盤的向上運動而分別被閉鎖板關閉時，承載室的壓力分別被通風機構從真空狀態改變為大氣壓力，然後，藉由開啟門件，將該未處理的晶圓輸送至一承載托盤以及接受來自另一承載托盤之已處理的晶圓可分別用兩個晶圓輸送機器人來同時實施。
  15. 如申請專利範圍第1或2項之晶圓處理系統，其中當接受來自該平台裝置之已處理的晶圓及輸送未處理的晶圓至該平台裝置時，晶圓固持臂在以一高架道(overpass)彼此交叉於不同的高度時，藉由作出在轉動軸上的朝內旋轉運動而分別往復運動於相應的承載盤與平台裝置之間。
  16. 一種晶圓處理系統，用來處理被安裝在一真空處 理室內之平台裝置所固持的晶圓，其中各具有一承載托盤的兩個承載室被提供，其透過一真空中間室與一真空處理室相鄰及一通道開孔被提供在該真空處理室與該真空中間室之間，其中兩個晶圓定位臂被安裝在該真空處理室與該真空中間室內的一平台裝置之間用以對應兩個承載室，兩個晶圓固持臂在互相朝外的轉動運動時通過該通道開孔，並在以一高架道彼此交叉於不同的高度時可往復式地移動於相應的承載托盤與平台裝置之間，以接受來自該平台裝置之一已處理的晶圓及輸送一未處理的晶圓至該平台裝置，及其中，藉由用一晶圓固持臂來固持該未處理的晶圓及用另一晶圓固持臂來固持該已處理的晶圓，將該未處理的晶圓從一承載托盤傳送至該平台裝置及將該已處理的晶圓從該平台裝置傳送至另一承載托盤可同時實施。
  17. 一種如申請專利範圍第1，2或16項中任一項之晶圓處理系統，其更包含在該真空處理室外面的兩個相應於兩個承載室被安裝之用於晶圓傳送之機器人，一用於晶圓定位的校準器其被安裝在兩個機器人之間，及至少一匣盒站用來容納晶圓，其中該二承載室中的一者係專屬地供一相應的機器人實施一未處理的晶圓的傳送之用，及另一承載室係專屬地供一相應的機器人實施一已處理的晶圓的傳送之用，其中一未處理的晶圓傳送至該校準器係有該二機器人輪流實施，使得當一機器人將一未處理的晶圓傳送至一承 載室時，另一機器人則將下一片未處理的晶圓傳送至該校準器，而當該另一機器人傳送來自該另一承載室的一已處理的晶圓，將該已處理的晶圓存放在該匣盒站內，從該匣盒站取出下一片未處理的晶圓，並將下一片未處理的晶圓傳送至該校準器時，該一機器人則將該下一片未處理的晶圓保持在該校準器上並等待，及其中當離子佈植被實施在該平台裝置上的一未處理的晶圓上時，總共有四個未處理的及已處理的晶圓存在該校準器-一承載室-該一或另一機器人-該平台裝置-該另一承載室-該校準器的路徑上。
  18. 一種晶圓處理系統，用來處理被安裝在一真空處理室內之平台裝置所固持的晶圓，其中各具有一承載托盤的第一，第二及第三承載室被提供，其經由一真空中間室與一真空處理室相鄰及一通道開孔被提供在該真空處理室與該真空中間室之間，其中該第一及第二承載室係專屬地供未處理晶圓送入(transfer-in)之用及第三承載室係被安裝在該第一及第二承載室之間並專屬地供一已處理的晶圓的送出(transfer-out)之用，其中該第三承載室具有一門件其在一已處理的晶圓被取出時被打開及關閉，及該承載托盤為一可垂直移動的承載托盤且具有一閉鎖板用於承載室與真空中間室之間的開啟與關閉，及其中一第晶圓固持臂及一第二晶圓固持臂分別藉由一 第一轉動軸及一第二轉動軸被安裝在該真空處理室內，用來將晶圓傳送於該平台裝置和該第一及第二承載室之間，其中當該二晶圓固持臂中的一者將一未處理的晶圓從相應的承載托盤送至該平台裝置，該另一晶圓固持臂將一已處理的晶圓從該平台裝置送至該送出所專屬的承載托盤，及當該另一晶圓固持臂將一未處理的晶圓從對應的承載托盤送至該平台裝置時，該二晶圓固持臂中的該一者將一已處理的晶圓從該平台裝置送至該送出所專屬的承載托盤。
  19. 一種如申請專利範圍第18項中的晶圓處理系統，其更包含在該真空處理室外面的至少一機器人用於晶圓傳送及複數個匣盒站用來容納未處理的晶圓及已處理的晶圓，其中該至少一機器人包含一用於晶圓定位的校準器且可沿著第一至第三承載室移動用以能夠實施相關於該送入專屬的承載室及該送出專屬的承載室之未處理的晶圓的送入及過處理的晶圓的送出。
  20. 如申請專利範圍第2項之晶圓處理系統，其中每一承載室的真空抽吸及通風機構設有慢速粗真空度抽空及慢速大氣開放通風機構。
  21. 一種離子佈植系統，其包含如申請專利範圍第1，2，16及18項中任一項之晶圓處理系統。
  22. 一種用於一晶圓處理系統的晶圓處理方法，該晶圓處理系統處理一被安裝在一真空處理室內的平台裝置所固持的晶圓，該晶圓處理方法包含： 提供兩個與該真空處理室相鄰的承載室，每一承載室都具有一承載托盤，及設置兩個晶圓固持臂於該真空處理室中，其相應於該二承載室；讓該二晶圓固持臂在以一高架道彼此交叉於不同的高度的同時，可往復式地移動於相應的承載托盤與平台裝置之間；及使用該二晶圓固持臂中的一者來固持一未處理的晶圓及使用另一晶圓固持臂來固持一已處理的晶圓，藉以平行地將該未處理的晶圓從一承載托盤送至該平台裝置及將該已處理的晶圓從該平台裝置送至另一承載托盤。
  23. 如申請專利範圍第22項中的晶圓處理方法，其中該晶圓處理系統進一步包含在該真空處理室外面的兩個相應於兩個承載室被安裝之用於晶圓傳送之機器人，一用於晶圓定位的校準器其被安裝在兩個機器人之間，及至少一匣盒站用來容納晶圓，該方法更包含：藉由使用該二機器人中一相應的機器人來將一未處理的晶圓放到一承載室內，及藉由使用相應的另一器人來將一已處理的晶圓從另一承載室中取出；及輪流地用該一機器人及該另一機器人來實施將一未處理的晶圓送至該校準器，使得當該一機器人將一未處理的晶圓送至一承載室時，另一機器人將下一片未處理的晶圓送至該校準器，及當該另一機器人傳送來自該另一承載室之已處理的晶圓，將該已處理的晶圓存放在匣盒站內，從該匣合站取出下一片未處理的晶圓，並將該下一片未處理 的晶圓送至該校準器時，該一機器人則將該下一片未處理的晶圓保持在該校準器上並等待，其中當離子佈植被實施在該平台裝置上的一未處理的晶圓上時，總共有四個未處理的及已處理的晶圓存在該校準器-一承載室-該一或另一機器人-該平台裝置-該另一承載室-該校準器的路徑上。
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