TWI448843B - 處理基板之裝置 - Google Patents

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Description

處理基板之裝置
基於35 U. S. C. § 119，本案主張韓國專利申請案號2007-59217之優先權，其在韓國專利局(KIPO)之申請日為2007/06/18，其內容在此一併做為參考。
本發明是有關於一種處理基板之裝置，且特別是有關於一種於一基板上，例如是矽晶圓，執行塗佈、烘烤及顯影製程之裝置。
在一半導體製程技術中，於一蝕刻製程執行後，一蝕刻光罩下所產生之一光阻圖案係形成一具有電性之電路圖案。光阻圖案可以藉由一基板處理裝置或一連接於一曝光裝置之光阻圖案形成裝置來形成。
基板處理裝置可以包括數個塗佈單元、數個加熱單元、數個顯影單元、數個冷卻單元及數個運輸平台。塗佈單元用以形成一底部抗反射塗佈(bottom anti-reflective coating, BARC)層及一光阻層於基板上。加熱單元用以硬化BARC層及一光阻層，並於執行一曝光後烤(post-exposure bake, PEB)製程之後，顯影單元用以在光阻層上執行一顯影製程。加熱單元用以硬化形成於基板上之光阻圖案。冷卻單元用以冷卻被加熱單元加熱之基板。運輸平台則用以容置基板。
視預定的處理方案而定，一基板運輸機械裝置可以設 置在此些處理單元之間，以運輸基板於此些處理單元之間。
然而，因為處理單元之需求時間不同，所以處理單元或運輸平台等待基板的時間較長，並且，基板運輸機械裝置也會因此超載。
此外，視處理方案、一光阻之組成成分、光阻圖案之需求寬度等等而定，並不一定要使用BARC層。因此，某些塗佈單元其實是不必要的。
如此，降低了基板處理裝置之生產率，因此想要改進基板處理裝置必須解決上述問題。
本發明之實施例係提供一具有提昇生產率之基板處理裝置。
根據本發明之一方面，提出一種處理基板之裝置。處理基板之裝置包括一第一處理區塊及一第二處理區塊。第一處理區塊用以於數個基板上執行一塗佈(coating)製程及一顯影(developing)製程。第二處理區塊係相對於第一處理區塊而設置，以熱處理基板。第一處理區塊可以包括一上部單元區塊、一下部單元區塊及一中間單元區塊。上部單元區塊包括至少一塗佈單元之一者及至少一顯影單元之一者。至少一塗佈單元用以形成一層狀結構於基板上。至少一顯影單元用以顯影一位於基板上之光阻層。下部單元區塊包括至少一塗佈單元之另一者及至少一顯 影單元之另一者。中間單元區塊係可分離地設置於此些上部單元區塊與此些下部單元區塊之間，且中間單元區塊係包括至少一塗佈單元之至少一者及至少一顯影單元之至少一者。
在本發明之一些實施例中，上部單元區塊可以包括一第一塗佈單元及一第二塗佈單元。第一塗佈單元用以形成一底部抗反射塗佈層，第二塗佈單元用以形成一光阻層。
在本發明之一些實施例中，上部單元區塊可以包括數個塗佈單元，用以形成一光阻層於基板。
在本發明之一些實施例中，第二處理區塊可以包括數個第一、第二及第三單元區塊，係沿著一水平方向並相對於第一處理區塊而設置。第二單元區塊可以包括數個熱處理單元，係設置於第一單元區塊間與第三單元區塊間之數個平台，用以熱處理基板。每一熱處理單元可以包括一加熱板、一冷卻板及一熱處理室。加熱板用以加熱基板。冷卻板係設置於加熱板上平行於第一單元區塊、第二單元區塊與第三單元區塊之配置方向之一側。熱處理室係容置加熱板及冷卻板，並具有一對閘門以運輸基板進出。
在本發明之一些實施例中，每一熱處理單元可以更包括一室內機械裝置(intra-chamber robot)及數個頂出銷(lift pin)。室內機械裝置係設置於熱處理室內，用以運輸基板於加熱板與冷卻板之間。頂出銷係沿著一垂直方向，可動地穿過每一加熱板及每一冷卻板而設置，用以使基板承載於加熱板及冷卻板上，以及使基板卸載於加熱 板及冷卻板上。
在本發明之一些實施例中，室內機械裝置可以包括一導引軌道及一機械手臂。導引軌道係沿著平行於加熱板及冷卻板之一配置方向而延伸。機械手臂係可動地連接於導引軌道並沿著垂直於導引軌道之一方向而延伸。
在本發明之一些實施例中，每一第一單元區塊及每一第三單元區塊可以包括數個加熱單元。加熱單元係設置於數個平台上，用以加熱基板。
在本發明之一些實施例中，基板處理裝置更可以包括一基板運輸區塊，係設置於第一處理區塊與第二處理區塊之間，用以運輸基板。
在本發明之一些實施例中，基板運輸區塊可以包括一上部運輸機械裝置及一下部運輸機械裝置。上部運輸機械裝置用以運輸基板於上部單元區塊、中間單元區塊與第二處理區塊之間。下部運輸機械裝置用以運輸基板於下部單元區塊、中間單元區塊與第二處理區塊之間。
在本發明之一些實施例中，每一上部運輸機械裝置及每一下部運輸機械裝置可以包括一對垂直導引軌道、一水平導引軌道及一機械手臂。垂直導引軌道係沿著一垂直方向而延伸。一水平導引軌道係連接於垂直導引軌道，以移動於垂直方向。機械手臂係連接於水平導引軌道，以移動於一水平方向，並藉由轉動、伸長及縮短之運動來運輸基板。
在本發明之一些實施例中，上部運輸機械裝置之垂直 導引軌道及下部運輸機械裝置之垂直導引軌道係可以分別地鄰接於第一處理區塊及第二處理區塊。
在本發明之一些實施例中，上部運輸機械裝置之機械手臂係朝下地設置，而下部運輸機械裝置之機械手臂係朝上地設置。
在本發明之一些實施例中，上部運輸機械裝置與下部運輸機械裝置之垂直導引軌道係鄰接於第一處理區塊與第二處理區塊。
在本發明之一些實施例中，基板處理裝置更可以包括一機械裝置控制器，用以控制上部運輸機械裝置與下部運輸機械裝置之操作，以避免上部運輸機械裝置與下部運輸機械裝置於鄰近於中間單元區塊之基板運輸區塊間之中間空間裡互相干涉。
在本發明之一些實施例中，基板處理裝置更可以包括一第三處理區塊及一第四處理區塊，係沿著一垂直於第一處理區塊與第二處理區塊之一配置方向而設置，用以調整基板之一溫度。
在本發明之一些實施例中，每一第三處理區塊及每一第四處理區塊包括數個冷卻單元，係設置於數個平台上，以冷卻基板。
在本發明之一些實施例中，每一第三處理區塊及每一第四處理區塊更包括一第一運輸平台及一第二運輸平台，係沿著一水平方向而設置於鄰近中間單元區塊之冷卻單元之間，以分別地容置基板。
在本發明之一些實施例中，每一冷卻單元可以包括一冷卻板、數個頂出銷及一驅動部。冷卻板用以冷卻基板。頂出銷係沿著一垂直方向，可動地穿過冷卻板而設置。驅動部係設置於冷卻板之下，並連接於頂出銷以沿著此垂直方向移動頂出銷，使得基板承載於冷卻板上及使基板卸載於冷卻板上。
在本發明之一些實施例中，每一冷卻單元可以包括一冷卻板、一抬升元件、一驅動部及數個溝槽。冷卻板用以冷卻基板。抬升元件具有一開口環狀外型，其中，數個凸出部係設置於抬升元件之一內表面上，以支撐基板。驅動部係連接於抬升元件。溝槽係沿著一垂直方向而形成於冷卻板之一外表面上，以使凸出部通過，並且，驅動部沿著一垂直方向移動抬升元件，以使基板承載於冷卻板上及使基板卸載於冷卻板上。
在本發明之一些實施例中，驅動部係可以設置於冷卻板之一側。
在本發明之一些實施例中，基板處理裝置可以更包括一基板運輸模組及一介面模組(interface module)。基板運輸模組係連接於第三處理區塊，以運輸基板於一容置基板之容置器與第三處理區塊之間。介面模組係連接於第四處理區塊，以運輸基板於一曝光裝置(exposure apparatus)與第四處理區塊之間。
根據本發明之實施例，一塗佈製程、一烘烤製程、一顯影製程及相似製程係應用於基板處理裝置中。藉由應用 熱處理單元之室內機械裝置，可以充分減輕上部運輸機械裝置及下部運輸機械裝置之一負荷。此外，視一處理方案而定，一第一處理區塊之一中間單元區塊係可以調整。並且，一烘烤製程或一使用加熱板之光阻回焊(reflow)製程及一使用冷卻板之冷卻製程係可以在每一熱處理單元中同時並連續地使用。如此，增進了基板處理裝置之生產率。
為讓本發明之上述內容能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
下文特舉本發明之實施例並配合所附圖式作詳細說明。然本發明係可以不同形式實施而非限定於文中所提之實施例。於此，文中所提之實施例僅為本發明之揭露能更加徹底和完整，藉此將本發明之範圍完全地傳達給此技術領域中通常知識者。另外，於圖式中相似元件大致上係沿用相似標號。
於文中，當闡述一元件位在另一元件之「上」，是指此元件是直接位在另一元件之上，亦或在其間存在有其它的中間元件(intervening element)。相對地，當闡述元件是「直接」位在另一元件之「上」時，則其間不存在有其它中間元件。於文中，「及/或」是指包括一或多個相關項目之任意或所有組合。
於文中，「第一」及「第二」是用以描述不同元件 (elements)，此命名方式僅用於區別元件，故文中所述之此類元件不應以此為限。舉例來說，因為此類用語僅用於區別不同的元件，故一第一元件是可以命名成一第二元件，一第二元件同樣亦可以命名成一第一元件，於此並沒有脫離本發明之精神和範圍。
於文中所用之專門用語僅作為描述之用，並非用以限定本發明。除非本文明確地指出，否則單數形式「一個」亦包括複數形式「數個」。此外，當使用「包括」於說明書中時，係用以以詳述指定特徵、事物、步驟、操作、元件及/或部件的存在，但並不排除一或多個附加之特徵、事物、步驟、操作、元件及/或部件的存在。
於文中，如「下方」、「底下」、「下面的」、「上方」、「上面的」等相似的空間相對性用語，係描述圖式中一元件與另一元件之關係。另外，此類空間相對性用語應包含裝置間之方位之外，還應包含圖式所描繪的方位。舉例來說，若圖示中裝置翻轉倒置，則原來元件「下方」或「底下」之另一元件係改變其方位，成為原來元件「上方」或「上面的」。因此，在隨著圖式定位方向改變時，此「下方」是可包含具相同線性指向的「下方」和「上方」的。
於文中，除非更進一步定義，否則所有在本文中使用之命名(包括科技術語及科學術語)係與本發明所屬技術領域中之通常知識為相同意義。再者，除非文中明確地定義，否則例如在一般字典裡所定義之名稱應被視為與相關技術背景之意義一致，而不會被解讀為理想化或過度正規 之意義。
於文中，本發明實施例係以剖面圖加以說明，此剖面圖為本發明理想性實施例之示意圖。就其本身而言，例如由製造技術及/或公差等因素，是可能產生與圖式示形狀之差異。因此，本發明實施例不應局限於圖式中繪示之特定形狀，而應包括如製造方式所造成之形狀上的差異。舉例而言，一平坦的植入區域(region)，實際上仍會具有不平整及/或非線性等部份。因此，圖式描繪之區域本質上為示意的，其形狀係不限定為裝置區域之實際形狀，更非用以限制本發明之範圍。
第1圖繪示依照本發明之實施例之用以處理基板之裝置之平面圖。第2圖繪示第1圖之基板處理裝置之一第一處理區塊之側視圖，以及第3圖繪示第1圖之基板處理裝置之一第二處理區塊之側視圖。
如第1~3圖所示，依照本發明之實施例之一基板處理裝置10可以用以處理一半導體基板，例如是一矽晶圓。舉例來說，裝置10可以應用一塗佈製程、一顯影製程、一烘烤製程及其相似製程。塗佈製程用以形成一光阻層或一底部抗反射塗佈(BARC)層於一半導體基板。於一曝光製程之後，顯影製程用以形成一光阻圖案於一半導體基板以轉製一電路圖案於一光阻層。烘烤製程用以硬化一光阻層或一光阻圖案。
基板處理裝置10可以包括一基板處理模組20、一基板運輸模組30及一介面模組40。基板處理模組20用以處 理半導體基板、基板運輸模組30用以運輸半導體基板。介面模組40係設置於基板處理模組20及一曝光裝置2之間。
基板運輸模組30可以包括數個支撐部32。支撐部32用以支撐數個容置器4並可以運輸半導體基板於此些容置器4與基板處理模組20之間，容置器4係容置每一半導體基板。舉例來說，一前開口式通用容器(Front Opening Unified Pod, FOUP)可以放置於每一支撐部32。
基板運輸室34可以連接於基板處理模組20。一基板運輸機械裝置36可以設置於基板運輸室34。基板運輸機械裝置36係設置成可以移動於水平及垂直方向。舉例來說，移動於X軸、Y軸及Z軸之方向。此外，基板運輸機械裝置36之一機械手臂係設置成可以轉動、伸長及縮短。
一風扇過濾單元38可以設置於基板運輸室34之一上方部位，以提供淨化之空氣進入基板運輸室34。此外，基板運輸模組30可以包括數個門開啟器(未繪示)，以開啟放置於支撐部32之FOUP的門。
基板處理模組20可以包括一第一處理區塊100。第一處理區塊100可以塗佈一光阻劑成份或抗反射材料於半導體基板上，以形成光阻層或BARC層。並且，可以在半導體基板被曝光裝置曝光之後，顯影半導體基板上之光阻層。
第一處理區塊100可以包括上部單元區塊110及下部單元區塊130，係堆疊於數個平台。上部單元區塊110可 以包括數個塗佈單元，而下部單元區塊130則可以包括數個顯影單元。相反地，上部單元區塊110可以包括數個顯影單元，而下部單元區塊130可以包括數個塗佈單元。
如圖所示，第一處理區塊100可以包括二上部單元區塊110及二下部單元區塊130。然而，本發明之範圍並不受限於上部單元區塊110及下部單元區塊130的數量。
依照本發明之實施例，每一上部單元區塊可以包括一第一塗佈單元112及一第二塗佈單元114。第一塗佈單元112用以形成一BARC層，第二塗佈單元114用以形成一光阻層。第一塗佈單元112可以包括一轉墊(rotating chuck)及一噴嘴。轉墊用以支撐並轉動一半導體基板，噴嘴用以提供一抗反射材料於半導體基板上。第二塗佈單元114可以包括數個轉墊及數個噴嘴。轉墊用以支撐並轉動一半導體基板，噴嘴用以提供一抗反射材料於半導體基板上。第一塗佈單元112及第二塗佈單元114係設置於X軸方向。
依照本發明之另一實施例，每一上部單元區塊110可以包括數個塗佈單元，塗佈單元係設置於水平方向，例如是X軸方向。每一塗佈單元係可以包括一塗佈室、一噴嘴及一轉墊。塗佈室用以執行一塗佈製程。噴嘴用以提供一光阻劑成分於一半導體基板。轉墊用以支撐並轉動半導體基板。此外，一個塗佈室內也可以設置數個轉墊及數個噴嘴。
每一下部單元區塊130可以包括數個顯影單元132， 設置於X軸方向。在曝光裝置對一半導體基板上之一光阻層進行一曝光製程後，每一下部單元區塊130可以顯影此光阻層。每一顯影單元132可以包括一顯影室、一噴嘴及一轉墊。顯影室用以執行一顯影製程。噴嘴用以提供一顯影劑於半導體基板上。轉墊用以支撐並轉動半導體基板。此外，一個顯影室內也可以設置數個轉墊及數個噴嘴。另外，每一顯影單元132可以包括一清洗噴嘴，在應用顯影劑處理半導體基板之後，清洗噴嘴提供一清洗劑於半導體基板。
依照本發明之一實施例，一中間單元區塊150可以設置於上部單元區塊110與下部單元區塊130之間。中間單元區塊150可以選擇性地包括數個塗佈單元及數個顯影單元。舉例來說，中間單元區塊150可以包括數個塗佈單元或數個顯影單元。此外，中間單元區塊150可以包括一個塗佈單元及數個顯影單元，或數個塗佈單元及一個顯影單元。
如圖所示，中間單元區塊150包括一塗佈單元152及二顯影單元154。然而，本發明之範圍並不受限於中間單元區塊150之架構，例如塗佈單元及顯影單元之數量。
特別地，中間單元區塊150之塗佈單元及顯影單元係可分離地設置於上部單元區塊110與下部單元區塊130之間。亦即，中間單元區塊150之架構係可視一預定處理方案而變更。因此，基板處理裝置10之生產率可以提升。
基板處理模組20可以包括一第二處理區塊200，係 相對於第一處理區塊100。第二處理區塊200可以包括數個單元區塊，設置於X軸方向以熱處理半導體基板。特別地，第二處理區塊200可以執行一烘烤製程、一光阻回焊製程、一冷卻製程及其相似製程。烘烤製程可以硬化一半導體基板上之一層狀結構，例如，一光阻層、BARC層、一光阻圖案及其相似物。
舉例來說，第二處理區塊200可以包括數個第一、第二及第三單元區塊210、230及250。第二單元區塊230可以設置於第一單元區塊210與第三單元區塊250之間。第一單元區塊210與第三單元區塊250可以包括數個加熱單元212、214、252及254，以加熱半導體基板。第二單元區塊230可以包括數個熱處理單元232及234，以加熱及冷卻半導體基板。加熱單元212、214、252及254及熱處理單元232及234可以堆疊於一垂直方向。
每一加熱單元212、214、252及254可以包括一加熱板及一加熱室。加熱板用以加熱半導體基板，加熱室用以容置加熱板。
加熱單元212、214、252及254可以執行一疏水製程(hydrophobic process)、一軟烤(soft-baking)製程、一曝光後烤製程、一硬烤(hard-baking)製程及其相似製程。
疏水製程可以使半導體基板之表面變得具有疏水特性。舉例來說，每一加熱單元212、214、252及254可以包括一噴嘴，用以提供六甲基二矽胺 (hexamethyldisilazane, HMDS)於半導體基板。
軟烤製成用以移除由一光阻塗佈製程而形成於半導體基板上之光阻層中之一溶劑，以硬化此光阻層。
於曝光製程之後，執行PEB製程以改進光阻圖案之側面輪廓。於顯影製程之後，執行硬烤製程可以硬化光阻圖案。
舉例來說，第一單元區塊210可以包括第一加熱單元212及第二加熱單元214。第一加熱單元212用以執行疏水製程(或一HMDS處理)，第二加熱單元214用以執行一硬烤製程。第三單元區塊250可以包括第三加熱單元252及第四加熱單元254，第三加熱單元252用以執行軟烤製程，第四加熱單元254用以執行PEB製程。
第一加熱單元212可以設置於一第一單元區塊210之一上方部位，且第二加熱單元214可以設置於一第一單元區塊210之一下方部位。第三加熱單元252可以設置於一第三單元區塊250之一上方部位，且第四加熱單元254可以設置於一第三單元區塊250之一下方部位。亦即，用以執行疏水製程及軟烤製程之第一加熱單元212及第三加熱單元252，可以鄰接於塗佈單元112及114。並且，用以執行硬烤製程及PEB製程之第二加熱單元214及第四加熱單元254，可以鄰接於顯影單元132。然而，本發明之範圍並不受加熱單元212、214、252及254之位置所侷限。
第4圖繪示第3圖之熱處理單元之平面圖，第5圖繪示第3圖之熱處理單元之側視圖。
如第4圖所示，每一熱處理單元232及234可以包括一加熱板240、一冷卻板242及一熱處理室244。加熱板240用以加熱一半導體基板。冷卻板242設置於加熱板240之X軸方向上之一側，以冷卻一半導體基板。熱處理室244用以容置加熱板240及冷卻板242，並具有一對閘門244a及244b以運輸半導體基板進出。
熱處理單元232及234可以執行半導體基板之烘烤製程及光阻回焊製程。舉例來說，第二單元區塊230可以包括上部熱處理單元232及下部熱處理單元234。上部熱處理單元232用以執行一烘烤製程及一冷卻製程，以硬化一BARC層。下部熱處理單元234用以執行一光阻回焊製程及一冷卻製程。
此外，每一熱處理單元232及234可以包括一室內機械裝置246，係以運輸基板於熱處理室244內之加熱板240及冷卻板242之間的方式來設置。
室內機械裝置246可以包括一導引軌道246a，用以沿著X軸方向來移動一機械手臂246b。機械手臂246b係沿著X軸方向可動地連接於導引軌道246a，並沿著Y軸方向朝向加熱板240與冷卻板242來延伸。
雖然圖示中未特別繪示，每一熱處理單元232及234可以更包括數個頂出銷(lift pin)248a及248b，係沿著一垂直方向，可動地穿過加熱板240及冷卻板242而設置。每一驅動部249可以設置於加熱板240與冷卻板242之下，並連接於頂出銷248a與248b，以沿著垂直方向移 動此些頂出銷。
加熱板240可以連接於一加熱器以加熱半導體基板，並且冷卻板242可以具有一冷卻線(cooling line)以冷卻半導體基板。特別地，一電熱線(electric heat wire)可以設置於加熱板240，而一循環管路(circulating pipe)可以設置在冷卻板242內，以循環一冷卻劑。
此外，每一加熱板240及每一冷卻板242可以具有數個突出部以支撐半導體基板。例如，半導體基板可以隔著突出部而與加熱板240與冷卻板242隔開一約0.1公厘(mm)~0.3公厘之距離。
如第1~3圖所示，一基板運輸區塊300可以設置於第一處理區塊100及第二處理區塊200，以運輸半導体基板。運輸機械裝置310及320可以設置於基板運輸區塊300以運輸半導體基板。舉例來說，一上部運輸機械裝置310及一下部運輸機械裝置320可以設置於基板運輸區塊300。
第6圖繪示第1圖之上部運輸機械裝置及下部運輸機械裝置之前視圖，第7圖繪示第6圖之上部運輸機械裝置及下部運輸機械裝置之側視圖，第8圖繪示第6圖之上部運輸機械裝置及下部運輸機械裝置之另一實施例之示意圖。
如第6圖及第7圖所示，上部運輸機械裝置310可以包括一對上部垂直導引軌道312、一上部水平導引軌道314及一上部機械手臂316。上部水平導引軌道314係可動地連接於此對上部垂直導引軌道以移動於垂直方向。上部機 械手臂316係可動地連接於上部水平導引軌道314以移動於一水平方向，並藉由轉動、伸長及縮短之運動來運輸半導體基板。
下部運輸機械裝置320可以包括一對下部垂直導引軌道322、一下部水平導引軌道324及一下部機械手臂326。下部水平導引軌道324係可動地連接於此對下部垂直導引軌道322以移動於垂直方向。下部機械手臂326係可動地連接於下部水平導引軌道324以移動於一水平方向，並藉由轉動、伸長及縮短之運動來運輸半導體基板。
此外，基板處理模組20可以更包括一第三處理區塊400及一第四處理區塊500，用以調整基板之一溫度。第三處理區塊400及第四處理區塊500係可以沿著一垂直於第一處理區塊100與第二處理區塊200之一配置方向而設置於基板運輸區塊300之兩側，例如是X軸方向。更進一步地說，每一第三處理區塊400及每一第四處理區塊500可以設置於基板運輸模組30、基板運輸區塊300與介面模組40之間。
上部運輸機械裝置310可以用以運輸進行曝光製程前之半導體基板於第一處理區塊100、第二處理區塊200、第三處理區塊400及第四處理區塊500之間。特別地，上部運輸機械裝置310可以運輸半導體基板於上部單元區塊110、中間單元區塊150、第一加熱單元212、第三加熱單元252、上部熱處理單元232、第三處理區塊400與第四處理區塊500之間。
下部運輸機械裝置320可以運輸進行曝光製程後之半導體基板於第一處理區塊100、第二處理區塊200、第三處理區塊400及第四處理區塊500之間。特別地，下部運輸機械裝置320可以運輸半導體基板於下部單元區塊130、中間單元區塊150、第二加熱單元214、第四加熱單元254、下部熱處理單元234、第三處理區塊400與第四處理區塊500之間。
上部垂直導引軌道312可以鄰接於第一理區塊100，下部垂直導引軌道322可以鄰接於第二理區塊200。因此，上部運輸機械裝置310與下部運輸機械裝置320可以運輸半導體基板進出於中間單元區塊150。當上部運輸機械裝置310與下部運輸機械裝置320操作於鄰近中間單元區塊150之區域時，例如是基板運輸區塊300之一中間空間，上部運輸機械裝置310與下部運輸機械裝置320之操作係可以由一機械裝置控制器330控制，以避免上部運輸機械裝置310與下部運輸機械裝置320互相干涉。
依照本發明之另一實施例，如第8圖所示，一上部機械手臂346可以連接於一上部水平導引軌道344以朝下地設置，並且，一下部機械手臂356可以連接於一下部水平導引軌道354以朝上地設置。在本實施例中，上部垂直導引軌道342及下部垂直導引軌道352可以鄰接於第一處理區塊100或第二處理區塊200。
請再參照第4圖及第5圖，一半導體基板可以透過熱處理室244之一第一閘門244a運輸進熱處理室244，並且 可以藉由通過加熱板240而設置之頂出銷248a承載於加熱板240。於加熱板上進行烘烤製程或光阻回焊製程之後，半導體基板可以被頂出銷248a頂出而自加熱板240上升。室內機械裝置246之機械手臂246b可以移動至上升之半導體基板之下，然後，頂出銷248a可以向下移動，使得半導體基板可以受到室內機械裝置246之機械手臂246b之支撐。支撐半導體基板之機械手臂246b可以移動至冷卻板242之上，且頂出銷248a可以通過冷卻板242朝上地移動以抬升半導體基板。在機械手臂246b轉回去時，頂出銷248b可以朝下地移動以使半導體基板承載於冷卻板242上。半導體基板於冷卻板上可以被冷卻至一約攝氏30度(℃)~50℃之溫度，及透過熱處理室244之一第二閘門244b運輸出熱處理室244。
如上所述，由於半導體基板可以藉由室內機械手臂246運輸於熱處理室244內之加熱板240與冷卻板242之間，所以可減輕基板運輸區塊300之上部運輸機械裝置310與下部運輸機械裝置320之一負荷。此外，當半導體基板被冷卻板冷卻時，另一半導體基板可以透過加熱板240同時並連續地進行烘烤製程或光阻回焊製程。因此，可以增加基板處理裝置10之生產率。
如第1圖～第3圖所示，第三處理區塊400及第四處理區塊500可以用以冷卻被第二處理區塊200加熱之半導體基板。舉例來說，第三處理區塊400及第四處理區塊500可以分別地包括數個冷卻單元410及510，用以冷卻半導 體基板至一預定溫度，例如是一約23℃之溫度。冷卻單元410及510係可以堆疊於數個平台上。
此外，第三處理區塊400及第四處理區塊500可以用以二次冷卻被上部熱處理單元232或下部熱處理單元234之冷卻板242冷卻之半導體基板至一約23℃之溫度。而熱處理單元232或234之冷卻板242可以先冷卻半導體基板至一約30℃~50℃之溫度。
每一冷卻單元410及510可以包括一冷卻室及一冷卻管，係設置於冷卻單元410及510。雖然未特別地繪示，一冷卻螺管(cooling coil)可以設置於冷卻管內，以循環一冷卻劑，使得冷卻板可以維持一約23℃之溫度。此外，運輸半導體基板之一閘門係設置於冷卻室之鄰近於基板運輸區塊300之一側壁。
此外，第三處理區塊400及第四處理區塊500可以分別地包括數個第一運輸平台420及數個第二運輸平台520，以分別地容置半導體基板。每一第一運輸平台420及每一第二運輸平台520可以設置於冷卻單元410與510之間。舉例來說，第一運輸平台420及第二運輸平台520可以沿著一水平方向且鄰近於第一處理區塊100之中間單元區塊150。因此，上部運輸機械裝置310及下部運輸機械裝置320可以透過第一運輸平台420與第二運輸平台520來運輸半導體基板。
第9圖繪示第3圖之冷卻單元之前視圖，第10圖繪示第9圖之冷卻單元之另一實施例之透視圖。
如第9圖所示，每一冷卻單元410及510可以包括數個頂出銷452，頂出銷452係沿著一垂直方向可動地通過冷卻板而設置，並用以承載及卸載半導體基板。
一驅動部454可以設置於冷卻板450之下。驅動部454可以連接於頂出銷452，以沿著垂直方向移動頂出銷452。
依照本發明之另一實施例，每一冷卻單元410及450可以包括一抬升元件460及一驅動部466。抬升元件460用以抬升半導體基板以承載與卸載半導體基板，驅動部466係連接於抬升元件460。
抬升元件460可以具有一開口環狀外型，例如是一馬蹄型或一般的C型。抬升元件460之一開口部462可以避免抬升元件460與上部運輸機械裝置310或下部運輸機械裝置320之機械手臂316或326干涉，並且，可以設置朝向冷卻室之閘門。數個凸出部464可以設置於抬升元件460之一內表面，以支撐半導體基板。
一冷卻板470可以具有一碟型及數個溝槽472。碟型係對應於半導體基板，溝槽472可以沿著一垂直方向而形成於冷卻板470之外表面上，以使凸出部通過。被上部運輸機械裝置310或下部運輸機械裝置320運輸之半導體基板係可以藉由抬升元件460抬升自上部運輸機械裝置310或下部運輸機械裝置320。然後，抬升元件460可以朝下移動以使半導體基板承載於冷卻板470。相反地，被冷卻板470所支撐之半導體基板可以被抬升元件460抬升，然 後，由上部運輸機械裝置310或下部運輸機械裝置320運輸出冷卻室。
驅動部466可以沿著一水平方向設置於冷卻板470之一側，且可以連接於抬升元件460。因此，相較於第9圖所示之頂出銷452之實施例，本實施例係可以降低冷卻單元410及510之高度。
介面模組40可以設置於第四處理區塊500與曝光裝置2之間。一介面機械裝置42可以設置於介面模組40，以運輸半導體基板於基板處理模組20與曝光裝置2之間。介面機械裝置42可以沿著一垂直方向移動，且介面機械裝置42之一機械手臂可以轉動、伸長及縮短以運輸半導體基板。
此外，一邊緣曝光單元44及一容置平台46係設置於介面模組40。邊緣曝光單元44可以移除位於半導體基板之邊緣之光阻層之邊緣部位。半導體基板在曝光製程之前或之後，係可以先在容置平台46上預備。邊緣曝光單元44及容置平台46可以沿著Y軸方向，相互相對地設置，而介面機械裝置42則位於其間。
邊緣曝光單元44可以包括一轉墊及一光源。轉墊用以支撐並轉動一半導體基板，光源用以發射一光線至被轉墊支撐之半導體基板的邊緣部位。
並且，上部運輸機械裝置310及下部運輸機械裝置320之操作可以被機械裝置控制器330控制。舉例來說，機械裝置控制器330可以控制上部運輸機械裝置310及下 部運輸機械裝置320之操作，以避免上部運輸機械裝置310與下部運輸機械裝置320於基板運輸區塊300間之中間空間，例如是鄰近於中間單元區塊150之空間裡互相干涉。
舉例來說，半導體基板可以藉由基板運輸模組30之基板運輸機械裝置36，來容置於第一運輸平台420。半導體基板可以運輸至第一加熱單元212之一者，以藉由基板運輸區塊300之上部運輸機械裝置310來執行疏水製程。半導體基板可以藉由第一加熱單元212之加熱板，被加熱至一約85℃~120℃之溫度，並且，HMDS氣體可以提供於半導體基板。
被第一加熱單元212處理之半導體基板可以藉由上部運輸機械裝置310，運輸至第三處理區塊400或第四處理區塊500，然後，半導體基板可以被冷卻至一約23℃之溫度。
半導體基板可以藉由上部運輸機械裝置310，從第三處理區塊400或第四處理區塊500運輸至上部單元區塊110之第一塗佈單元112之一者與中間單元區塊150之塗佈單元152，然後，一BARC層可以形成於半導體基板。
形成有BARC層之半導體基板可以藉由上部運輸機械裝置310，運輸至第二單元區塊230之上部熱處理單元232之一者。一用以硬化BARC層之烘烤製程(這裡指的是”BARC烘烤製程”)及一冷卻製程可以藉由上部熱處理單元232來進行。特別地，一第一BARC烘烤製程可以在一約120℃~180℃之溫度下進行，然後，一第二BARC烘烤製 程可以在一高於第一BARC烘烤製程之溫度下進行，例如是，上部熱處理單元232之一150℃~250℃之溫度。在執行BARC製程之後，半導體基板可以藉由室內機械裝置246，從上部熱處理單元232之加熱板240運輸至冷卻板242，然後，半導體基板可以被冷卻板242冷卻至約30℃~50℃之溫度。
被上部熱處理單元232處理之半導體基板可以藉由上部運輸機械裝置310，運輸至第三處理區塊400及第四處理區塊500，然後，半導體基板可以被冷卻至一約23℃之溫度。
半導體基板可以藉由上部運輸機械裝置310，從第三處理區塊400及第四處理區塊500運輸至上部單元區塊110之第二塗佈單元114之一者與中間單元區塊150之塗佈單元152，然後，一光阻層可以藉由塗佈單元152之第二塗佈單元114，來形成於半導體基板。
形成有光阻層之半導體基板可以藉由上部運輸機械裝置310，運輸至第三單元區塊250之第三加熱單元252之一者，然後，藉由第三加熱單元252可以對半導體基板執行一軟烤製程。舉例來說，藉由第三加熱單元252，半導體基板可以被加熱至一約70℃之溫度。
在軟烤製程進行完成之後，半導體基板可以藉由上部運輸機械裝置310運輸至第四處理區塊500，然後，藉由第四處理區塊500之冷卻單元510之一者，半導體基板可以被冷卻至一約23℃之溫度。
被第四處理區塊500之冷卻單元510冷卻之半導體基板可以藉由上部運輸機械裝置310，運輸至第二運輸平台520，然後，半導體基板被運輸至曝光裝置2或介面機械裝置42之邊緣曝光單元44。
被曝光裝置2處理之半導體基板可以藉由室內機械裝置42，運輸至第二運輸平台520，然後，藉由下部運輸機械裝置320，半導體基板可以被運輸至第四加熱單元254之一者。
可以藉由第四加熱單元254來對半導體基板進行一PEB製程，舉例來說，半導體基板可以藉由第四加熱單元254，被加熱至一約90℃~150℃之溫度。
執行PEB製程之半導體基板可以藉由下部運輸機械裝置320，從第四加熱單元254運輸至第三處理區塊400或第四處理區塊500之冷卻單元410及510之一者，然後，藉由冷卻單元410或510，半導體基板可以被冷卻至一約23℃之溫度。
半導體基板可以藉由下部運輸機械裝置320，從第三處理區塊400或第四處理區塊500運輸至下部單元區塊130及中間單元區塊150之顯影單元132及154之一者，然後，藉由顯影單元132或154，一顯影製程可以形成一光阻圖案於半導體基板上。
執行顯影製程之半導體基板可以藉由下部運輸機械裝置320，運輸至第一單元區塊210之第二加熱單元214之一者，然後，藉由一第二加熱單元214，可以執行一硬 拷製程。舉例來說，藉由第二加熱單元214，半導體基板可以被加熱至一約110℃~150℃之溫度。
另外，執行顯影製程之半導體基板可以藉由下部運輸機械裝置320，運輸至下部熱處理單元234之一者，然後，藉由下部熱處理單元234，可以執行一光阻回焊製程。舉例來說，藉由下部熱處理單元234之加熱板240，半導體基板可以被加熱至150℃~180℃。執行光阻回焊製程之半導體基板可以藉由下部熱處理單元234之室內運輸裝置234，從下部熱處理單元234之加熱板240運輸至冷卻板242，然後，藉由冷卻板242，半導體基板可以被冷卻至一約30℃~50℃之溫度。
執行硬烤製程或光阻回焊製程之半導體基板可以藉由下部運輸機械裝置320，運輸至第三處理區塊400之冷卻單元410之一者，然後，藉由冷卻板410，半導體基板可以被冷卻至約23℃之溫度。
半導體基板可以藉由下部運輸機械裝置320，從冷卻單元410運輸至第三處理區塊400之第一運輸平台420，然後，藉由基板運輸機械裝置36，半導體基板可以被運輸出基板處理裝置10。
在本實施例中，烘烤製程及光阻回焊製程之溫度範圍可以依據使用於單元製程之光阻成份與抗反射材料、光阻圖案之需求寬度等而變更，而本發明之範圍並不受溫度範圍侷限。
單元製程可以連續地執行於一半導體基板。另外，單 元製程可以同時執行於數個半導體基板。當執行單元製程時，上部運輸機械裝置310及下部運輸機械裝置320之操作可以由機械裝置控制器330控制，以避免上部運輸機械裝置310及下部運輸機械裝置320互相干涉，熱處理單元232及234之室內機械運輸裝置246可以減輕上部運輸機械裝置310及下部運輸機械裝置320之負荷。
依據本發明之實施例，當單元製程，例如是一塗佈製程、一烘烤製程、一顯影製程、一冷卻製程及其相似製程，於一基板處理裝置上進行時，藉由熱處理單元之室內機械運輸裝置，可以減輕上部運輸機械裝置之負荷。
此外，一第一處理區塊之一中間單元區塊之架構係可以依據一處理方案來調整，且一烘烤製程或應用一加熱板之一光阻回焊製程及應用一冷卻板之一冷卻製程可以同時或連續地執行於熱處理單元。
如此，藉由減輕上部運輸機械裝置與下部運輸機械裝置之負荷及調整中間單元區塊之架構，可以增進基板處理裝置之生產率。
綜上所述，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。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，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。
2‧‧‧曝光裝置
4‧‧‧容置器
10‧‧‧裝置
20‧‧‧基板處理模組
30‧‧‧基板運輸模組
32‧‧‧支撐部
34‧‧‧基板運輸室
36‧‧‧基板運輸機械裝置
38‧‧‧風扇過濾單元
40‧‧‧介面模組
42‧‧‧介面機械裝置
44‧‧‧邊緣曝光單元
46‧‧‧容置平台
100‧‧‧第一處理區塊
110‧‧‧上部單元區塊
112‧‧‧第一塗佈單元
114‧‧‧第二塗佈單元
130‧‧‧下部單元區塊
132‧‧‧顯影單元
150‧‧‧中間單元區塊
152‧‧‧塗佈單元
154‧‧‧顯影單元
200‧‧‧第二處理區塊
210‧‧‧第一單元區塊
212、214、252、254‧‧‧加熱單元
230‧‧‧第二單元區塊
232、234‧‧‧熱處理單元
240‧‧‧加熱板
242、450、470‧‧‧冷卻板
244‧‧‧熱處理室
244a‧‧‧第一閘門
244b‧‧‧第二閘門
246‧‧‧室內機械裝置
248a、248b、452‧‧‧頂出銷
249、454、466‧‧‧驅動部
250‧‧‧第三單元區塊
300‧‧‧基板運輸區塊
310‧‧‧上部運輸機械裝置
312‧‧‧上部垂直導引軌道
314、344‧‧‧上部水平導引軌道
316、346‧‧‧上部機械手臂
320‧‧‧下部運輸機械裝置
322‧‧‧下部垂直導引軌道
324、354‧‧‧下部水平導引軌道
326、356‧‧‧下部機械手臂
330‧‧‧機械裝置控制器
400‧‧‧第三處理區塊
410、510‧‧‧冷卻單元
420‧‧‧第一運輸平台
460‧‧‧抬升元件
462‧‧‧開口部
464‧‧‧凸出部
472‧‧‧溝槽
500‧‧‧第四處理區塊
520‧‧‧第二運輸平台
第1圖繪示依照本發明之實施例之用以處理基板之裝置之平面圖。
第2圖繪示第1圖之基板處理裝置之一第一處理區塊之側視圖。
第3圖繪示第1圖之基板處理裝置之一第二處理區塊之側視圖。
第4圖繪示第3圖之熱處理單元之平面圖。
第5圖繪示第3圖之熱處理單元之側視圖。
第6圖繪示第1圖之上部運輸機械裝置及下部運輸機械裝置之前視圖。
第7圖繪示第6圖之上部運輸機械裝置及下部運輸機械裝置之側視圖。
第8圖繪示第6圖之上部運輸機械裝置及下部運輸機械裝置之另一實施例之示意圖。
第9圖繪示第3圖之冷卻單元之前視圖
第10圖繪示第9圖之冷卻單元之另一實施例之透視圖。
4‧‧‧容置器
10‧‧‧處理基板之裝置
20‧‧‧基板處理模組
30‧‧‧基板運輸模組
32‧‧‧支撐部
34‧‧‧基板運輸室
36‧‧‧基板運輸機械裝置
38‧‧‧風扇過濾單元
40‧‧‧介面模組
42‧‧‧介面機械裝置
100‧‧‧第一處理區塊
110‧‧‧上部單元區塊
112‧‧‧第一塗佈單元
130‧‧‧下部單元區塊
132‧‧‧顯影單元
150‧‧‧中間單元區塊
152‧‧‧塗佈單元
154‧‧‧顯影單元

Claims (20)

  1. 一種處理基板之裝置，包括：一第一處理區塊(block)，用以於複數個基板上執行一塗佈(coating)製程及一顯影(developing)製程，該第一處理區塊包括：一上部單元區塊，包括至少一塗佈單元及至少一顯影單元之其中一者，該至少一塗佈單元係用以形成一層狀結構於該些基板上，該至少一顯影單元係用以顯影該些基板上之一光阻層；一下部單元區塊，包括該至少一塗佈單元及該至少一顯影單元之另一者；及一中間單元區塊，係可分離地設置於該上部單元區塊與該下部單元區塊之間，且該中間單元區塊係包括塗佈單元及顯影單元之至少一者；以及一第二處理區塊，係相對於該第一處理區塊而設置，用以熱處理該些基板，該第二處理區塊包括：第一、第二及第三單元區塊，係沿著一水平方向並相對於該第一處理區塊而設置；其中該第二單元區塊包括：複數個熱處理單元，係設置於該些第一單元區塊與第三單元區塊間之複數個平台，用以熱處理該些基板，且其中各該些熱處理單元包括：一加熱板，用以加熱該些基板；一冷卻板，係設置於該加熱板之平行於 該第一單元區塊、該第二單元區塊與該第三單元區塊之配置方向的一側；及一熱處理室，係用以容置該加熱板及該冷卻板，並具有一對閘門以運輸該些基板進出。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之處理基板之裝置，其中該上部單元區塊包括一第一塗佈單元及一第二塗佈單元，該第一塗佈單元係用以形成一底部抗反射塗佈(bottom anti-reflective coating)層，該第二塗佈單元係用以形成一光阻層。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之處理基板之裝置，其中該上部單元區塊係包括複數個塗佈單元，用以形成一光阻層於該些基板。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之處理基板之裝置，其中各該些熱處理單元更包括：一室內機械裝置(intra-chamber robot)，係設置於該熱處理室內，以運輸該些基板於該加熱板與該冷卻板之間；以及複數個頂出銷(lift pin)，係沿著一垂直方向，可動地穿過各該加熱板及各該冷卻板而設置，該些頂出銷用以使該些基板承載於該加熱板及該冷卻板上，以及使該些基板卸載於該加熱板及該冷卻板上。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之處理基板之裝置，其中該室內機械裝置包括：一導引軌道，係沿著平行於該加熱板及該冷卻板之一 配置方向而延伸；以及一機械手臂，係可動地連接於該導引軌道並沿著垂直於該導引軌道之一方向而延伸。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之處理基板之裝置，其中該第一單元區塊及該第三單元區塊各包括：複數個加熱單元，係設置於複數個平台上，以加熱該些基板。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之處理基板之裝置，更包括：一基板運輸區塊，係設置於該第一處理區塊與該第二處理區塊之間，以運輸該些基板。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之處理基板之裝置，其中該基板運輸區塊包括：一上部運輸機械裝置，用以運輸該些基板於該上部單元區塊、該中間單元區塊與該第二處理區塊之間；以及一下部運輸機械裝置，用以運輸該些基板於該下部單元區塊、該中間單元區塊與該第二處理區塊之間。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之處理基板之裝置，其中該上部運輸機械裝置及該下部運輸機械裝置各包括：一對垂直導引軌道，係沿著一垂直方向而延伸；一水平導引軌道，係連接於該對垂直導引軌道，以移動於該垂直方向；以及一機械手臂，係連接於該水平導引軌道，以移動於一水平方向，並藉由轉動、伸長及縮短之運動來運輸該些基 板。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之處理基板之裝置，其中該上部運輸機械裝置之該對垂直導引軌道及該下部運輸機械裝置之該對垂直導引軌道係分別地鄰接於該第一處理區塊及該第二處理區塊。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之處理基板之裝置，其中該上部運輸機械裝置之該機械手臂係朝下地設置，而該下部運輸機械裝置之該機械手臂係朝上地設置。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之處理基板之裝置，其中該上部運輸機械裝置與該下部運輸機械裝置之該對垂直導引軌道係鄰接於該第一處理區塊與該第二處理區塊。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之處理基板之裝置，更包括：一機械裝置控制器，用以控制該上部運輸機械裝置與該下部運輸機械裝置之操作，以避免該上部運輸機械裝置與該下部運輸機械裝置在鄰近於該中間單元區塊之該基板運輸區塊間之中間空間裡互相干涉。
  14. 如申請專利範圍第7項所述之處理基板之裝置，更包括：一第三處理區塊及一第四處理區塊，係在垂直於該第一處理區塊與該第二處理區塊之一配置方向的一方向上設置於該基板運輸區塊的兩側，用以調整該些基板之一溫度。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之處理基板之裝置，其中該第三處理區塊及該第四處理區塊各包括：複數個冷卻單元，係設置於複數個平台上，以冷卻該些基板。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之處理基板之裝置，其中該第三處理區塊及該第四處理區塊更包括：一第一運輸平台及一第二運輸平台，係沿著一水平方向而設置於鄰近該中間單元區塊之該些冷卻單元之間，以分別地容置該些基板。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之處理基板之裝置，其中各該些冷卻單元包括：一冷卻板，用以冷卻該些基板；複數個頂出銷，係沿著一垂直方向可動地穿過該冷卻板而設置；以及一驅動部，係設置於該冷卻板之下，並連接於該些頂出銷以沿著該垂直方向移動該些頂出銷，使得該些基板承載於該冷卻板上及使該些基板卸載於該冷卻板上。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之處理基板之裝置，其中各該些冷卻單元包括：一冷卻板，用以冷卻該些基板；一抬升元件，具有一開口環狀外型，其中，複數個凸出部係設置於該抬升元件之一內表面上，以支撐該些基板；以及一驅動部，係連接於該抬升元件；且 複數個溝槽係沿著一垂直方向而形成於該冷卻板之一外表面上，以使該些凸出部通過，且該驅動部沿著一垂直方向移動該抬升元件，以使該些基板承載於該冷卻板上及使該些基板卸載於該冷卻板上。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之處理基板之裝置，其中該驅動部係設置於該冷卻板之一側。
  20. 如申請專利範圍第14項所述之處理基板之裝置，更包括：一基板運輸模組，係連接於該第三處理區塊，以運輸該些基板於容置該些基板之容置器與該第三處理區塊之間；以及一介面模組(interface module)，係連接於該第四處理區塊，以運輸該些基板於一曝光裝置(exposure apparatus)與該第四處理區塊之間。
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