TWI509601B - 用於磁性媒材的批次處理之系統 - Google Patents

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Description

用於磁性媒材的批次處理之系統
本文所述之實施例係關於同時處理多個基板(其各自具有兩個活性主要表面)。更明確地，本文所述之實施例係關於藉由電漿暴露之磁性媒材的圖案化。
磁性媒材係用於多種電子裝置，諸如硬碟驅動機與磁阻式隨機存取記憶體(MRAM)元件。硬碟驅動機係電腦與相關元件之特別儲存媒材。已經在大部分桌上型與膝上型電腦中發現硬碟驅動機，並亦可在多種電子裝置(諸如，媒體記錄器與播放器以及收集並記錄數據之器具)中發現硬碟驅動機。硬碟驅動機亦可配置成網路儲存器之陣列。MRAM元件係用於多種非揮發性記憶體元件，諸如快閃驅動元件與動態隨機存取記憶體(DRAM)元件。
磁性媒材元件利用磁場儲存並取回資訊。硬碟驅動機中之碟片設有可分別由磁頭定位之磁區。磁頭移到磁區附近並改變區域之磁性性質以記錄資訊。為了取回紀錄之資訊，磁頭移到區域附近並偵測區域之磁性性質。區域之磁性性質通常理解成對應兩個可能狀態「0」狀態與「1」狀態之一者。此方式中，可將數位資訊記錄於磁性媒材上並於之後取得。
磁性儲存媒材通常包括通常為非-磁性之玻璃、複合玻璃/陶質或金屬基板，且藉由PVD或CVD處理於其上沉積有厚度約100 nm與約1 μm間之磁感材料。一實施例中，將包含鈷與鉑之層濺射沉積於構造基板上以形成磁性活性層。磁感層通常經沉積以形成圖案或在沉積後經圖案化，以致元件表面具有散佈於非磁性區之磁感區。藉由一方法來型態圖案化非-磁性基板，並藉由旋塗或電鍍來沉積磁感材料。接著可研磨或平坦化碟片以暴露磁區周圍之非-磁性邊界。某些實例中，以圖案化方式沉積磁性材料以形成由非-磁性區分隔之磁性顆粒或點。
預計上述方法可產生能夠支援資料密度高達約1 TB/in2 之儲存結構，而各個區域的尺寸小至20 nm。具有不同自旋方向之區域接觸之處有一稱為布洛希磁壁(Bloch wall)之區域，其中自旋方向歷經第一方向至第二方向的轉變。此轉變區的寬度限制資訊儲存器之面積密度，因為布洛希磁壁占據整體磁區越來越多的部分。
為了克服連續磁性薄膜中源自布洛希磁壁寬度的限制，可藉由非-磁性區(可窄於連續磁性薄膜中之布洛希磁壁的寬度)物理分隔區域。在媒材上產生分離的磁性與非-磁性區之傳統方式已經聚焦於形成彼此完全分隔之單一位元磁區，這係藉由沉積磁區成分隔島狀物或藉由自連續磁性薄膜移除材料以物理分隔磁區。可遮罩並圖案化基板，並將磁性材料沉積於暴露部分上，或者可在遮罩與圖案化之前沉積磁性材料，並接著蝕刻掉暴露部分。任一實例中，藉由磁區之殘餘圖案改變基板之形態。由於一般硬碟驅動機之讀寫頭在與碟片表面相隔2 nm處航行，這些形態變化會變成限制。因此，需要具有高解析度且不改變媒材之形態而圖案化磁性媒材之處理或方法，以及執行有效高容積製造之處理或方法的設備。
本文所述實施例提供處理磁性媒材之系統，其具有基板搬運模組，基板搬運模組具有帶有複數個基板支撐位置之基板載體；負載組件，設以將基板置於基板載體之各個基板支撐位置上；翻轉組件，設以自基板載體取回基板、將其翻轉、並將其重新置回基板載體上；及工廠介面，耦接至負載組件與翻轉組件。
負載組件具有盒匣站以及帶有端效器之機器人，端效器設以嚙合盒匣站上之盒匣中之基板的邊緣並在第一方向與第二方向(與第一方向垂直)之間旋轉基板。基板載體在載體傳送組件上之負載組件與工廠介面之間移動。基板處理模組係藉由負載鎖定器耦接至工廠介面。
翻轉組件具有配置一或多個即將翻轉之基板的平臺；靜態夾持頭，包括一或多個夾持器；及動態夾持頭，包括一或多個夾持器，其中動態夾持頭係經致動以翻轉基板。平臺係經致動以嚙合靜態夾持頭好傳送基板至靜態夾持頭。動態夾持頭係經致動以嚙合靜態夾持頭、自其收回基板、旋轉基板、並將其放置於平台上之基板載體上。
本文所述實施例亦揭露處理具有磁性表面之基板的方法，其藉由配置複數個基板於基板載體上、在配置於基板載體上之各個基板的第一側上同時執行電漿處理、同時翻轉基板載體上之基板、並在配置於基板載體上之各個基板之第二側上同時執行電漿處理。執行於各個基板之各個側邊上之電漿處理可包括電漿摻雜處理與電漿剝除處理，其各自可為電漿浸沒處理。
本文所述實施例大致提供磁性圖案化磁性媒材之設備與方法。第1圖係處理磁性媒材之系統100的俯視圖。系統100包括基板處理模組102以及耦接至基板處理模組102之基板搬運模組104。基板搬運模組104包括負載組件106、翻轉組件108與工廠介面110。基板處理模組102具有負載鎖定器112、傳送腔室114與複數個處理腔室116。系統100可用以在一腔室中處理單一基板或同時處理多個基板，且亦可用來在兩側上處理基板。
負載組件106包括負載器118，設以放置基板於基板載體120上以用於基板處理模組102中之處理；及載體傳送模組122，設以傳送負載之基板載體120至工廠介面110與離開工廠介面110。負載器118包括盒匣搬運組件124與基板佈置機器人126，設以在位於盒匣搬運組件124之盒匣128與位於載體傳送模組122之基板載體120之間傳送個別基板。載體傳送模組122包括耦接至穿梭器之平臺130，穿梭器沿著線性引導件132在負載器118與工廠介面110之間移動基板載體120。
盒匣搬運組件124包括固持複數個基板盒匣128之盒匣站134以及盒匣配置器138。各個盒匣128係設以在垂直方位中攜帶複數個基板，本文中之「垂直」代表與配置於基板載體120上之基板的方向(可稱為「水平方向」)垂直之方向。垂直方向通常沿著系統100之z-軸排列，而水平面通常沿著系統100之x-軸與y-軸形成之平面排列。
基板佈置機器人126包括臂142，臂142係桿狀延伸部且其之長度足以讓耦接至臂142之端效器144存取盒匣搬運組件124處之盒匣128。臂142可包括任何具有適當構造強度的材料，諸如塑膠或金屬。臂142具有耦接至致動器148之第一端146以及耦接至端效器144之第二端150。致動器148具有至少三自由度，至少線性部件與二軸旋轉部件以配置端效器144好存取盒匣128中垂直方向或基板載體120上水平方向存放之基板，並在兩個位置之間移動基板。旋轉部件自存取盒匣128之位置翻轉臂142約180°至存取基板載體120之位置。旋轉部件亦圍繞臂142之縱軸旋轉臂142以如所需般定向端效器144。線性部件於y-方向中配置臂142與端效器144以存取盒匣站134之不同位置處的盒匣128，並配置基板於基板載體120之不同基板位置上。
基板載體120係配置於載體傳送模組122之平臺130上，且係配置於載體傳送模組122之第一位置156以裝載與卸載基板。基板載體120接著藉由穿梭器移動於第一位置156與第二位置158之間。穿梭器(第1圖之俯視圖無法看見)係線性致動器(諸如，具有發動機之滾輪組件、耦接至滾輪組件之螺栓傳動裝置、齒輪傳動裝置或相似機構)，耦接至線性引導件132與平臺130。線性引導件132可為具有一或多個軌道以耦接至滾輪或齒輪組件之軌道件。第二位置158處，載體負載器160嚙合穿梭器與平臺130以交換基板載體120。載體負載器160自工廠介面110負載與卸載基板載體120。
載體負載器160通常包括基板載體表面162、旋轉致動器、延伸致動器以及載體表面162下方之配置致動器，以完成負載與卸載基板載體所需之移動模式。當平臺配置於第二位置時，延伸致動器延伸基板載體表面162以存取載體傳送模組122之平臺130與穿梭器，以及工廠介面110之內部。旋轉致動器旋轉基板載體表面162好讓延伸致動器延伸至工廠介面110或延伸至載體傳送模組122之嚙合位置任一者。若想要的話，配置致動器配置基板載體表面162以存取沿著系統之y-軸配置之工廠介面110之多個區域。
工廠介面110配置多個基板載體120以進入或離開基板處理模組122。一實施例中，工廠介面110具有輸入站110a與輸出站110b，雖然亦可應用單一站於輸入與輸出兩者。若想要的話，工廠介面110可裝設氣體源(未顯示)以維持工廠介面110之內部中之惰性氛圍。工廠介面110亦可包括機器人176以在工廠介面110與基板處理模組102之負載鎖定器112之間傳送基板載體。
可利用翻轉組件108翻轉需要兩側處理之基板。翻轉組件108包括平臺164、靜態夾持組件166與動態夾持組件。在第1圖之俯視圖中，動態夾持組件係由靜態夾持組件166所遮掩。平臺164可上升與下降好由靜態夾持組件166或動態夾持組件任一者所存取。靜態夾持組件166包括複數個夾持器，用以嚙合各個基板於基板載體上，並用以自基板載體舉起基板且放置基板於基板載體上。動態夾持組件包括複數個夾持器(相似於靜態夾持組件)以及二軸旋轉致動器170，用以翻轉基板並自平臺164與靜態夾持組件166間之嚙合位置移動至在平臺164與靜態夾持組件166之間留下清空空間之未嚙合位置。
各個夾持器包括複數個致動指狀件，致動指狀件係由不傷害基板之材料(諸如，塑膠或陶質)所製成。指狀件在基板之外側或內側邊緣上夾住基板。針對具有內部開口之基板而言，指狀件延伸進入開口並向外移動以嚙合內部開口之邊緣。更多翻轉組件108之細節係顯示於第7A-7E圖中。
基板載體120通常包括複數個基板位置，基板可位於基板位置上以進行同時處理。一實施例中，基板載體120具有平坦表面，而平坦表面中配置有複數個凹部且各個凹部界定一基板位置。一實施例中，各個凹部在凹部之中心位置處具有突出部分以嚙合各個基板之中心區域中的開口。以基板之中心開口嚙合基板位置之突起部分而配置之基板坐落於基板載體之凹陷表面上方，這有用於處理具有兩個活性主要表面之基板。舉例而言，當處理磁性媒材時，通常樂見處理裝置避免接觸磁性媒材基板之任一主要表面以避免傷害其之兩個主要表面上形成之磁性表面。
一實施例中，基板載體120可具有一或多個配置於其中之管道，以輸送冷卻媒材至各個基板下方之凹部。管道可自凹陷表面、突起部分或兩者顯露。另一實施例中，基板載體可包括環狀軸環，其自與具有基板位置之表面相反之表面延伸。環狀軸環可設以匹配電漿處理腔室之陰極組件，好在電漿處理過程中同時電偏壓所有配置於基板載體上之基板。
第1圖之實施例中，基板搬運模組104包括輸入側「A」與輸出側「B」。基板搬運模組104之輸入側「A」通常準備與配置帶有基板之基板載體以進入基板處理模組102。基板係自盒匣128移動至載體傳送模組122之基板載體上，而基板載體係被傳送至工廠介面110且進入基板處理模組102。基板搬運模組104之輸出側「B」透過工廠介面110自基板處理模組102取回帶有基板之基板載體，透過載體傳送模組122傳送基板載體至卸載位置，並卸載基板進入盒匣站134處之空盒匣128中。空基板載體係藉由載體再利用機器人172重新配置於基板搬運模組104之輸入側「A」上。
替代實施例中，基板搬運模組104可具有複數個列車，而各個列車具有負載組件106與工廠介面110。多-列車實施例中，單一翻轉組件108可用來翻轉基板，或者多個翻轉組件可散置於列車之間。盒匣配置器138與載體再利用機器人172可藉由延伸其之移動範圍而用以運作超過兩個列車，或者可部署多個盒匣配置器138與載體再利用機器人172。同樣地，載體負載器160與傳送機器人176可延伸以接合多個列車，或如所欲般重新製造。專用於單一處理模組102之基板搬運列車數目取決於處理模組102中達成之製造速率以及單一列車可達成之基板搬運速率。負載鎖定器112亦可設以容納多個基板載體於各個腔室中，取決於特定實施例之需求。
此外，各個列車可僅運作於輸入模式、輸出模式或者輸入模式與輸出模式，取決於特定實施例之需求。上述已知具有A側與B側之兩-列車實施例的實例中，在第一製造活動中A側可為輸入側而B側可為輸出側，接著側邊可切換運作模式。這有用於處理模組中之處理腔室之操作重新配置(如下所述)之情況中。
基板處理模組具有負載鎖定器112、傳送腔室114與複數個處理腔室116，複數個處理腔室116各自係設以處理配置於基板載體上之基板。負載鎖定器112具有一或多個負載鎖定腔室，並亦具有接合機器人176(若工廠介面110不具上述機器人的話)，以在工廠介面110與負載鎖定腔室之間傳送基板載體。
傳送腔室114具有機器人174，其在負載鎖定腔室與處理腔室116之間傳送帶有即將處理之基板的基板載體。一般而言，負載鎖定器112、傳送腔室114與處理腔室116在真空下運作。一實施例中，處理腔室116包括至少一電漿處理腔室，設以在所有配置於基板載體上之基板上同時執行電漿浸沒離子佈植處理。可用於上述處理之電漿處理腔室之一實例係自Applied Materials,Inc.(Santa Clara,California)取得之P3iTM 腔室。上述腔室可用於平臺，這亦可自自Applied Materials,Inc.(Santa Clara,California)取得。
運作中，例如盒匣128之盒匣係負載有即將處理之基板。基板係配置於盒匣128中之垂直方位中。盒匣128係配置於基板搬運模組102之輸入側「A」上之盒匣站134。基板佈置機器人126調動以嚙合端效器144與盒匣128上之基板。基板佈置機器人126接著調動以配置基板於位於載體傳送模組122之平臺130上之第一位置156處之基板載體120之基板位置上。基板佈置機器人126可重複此調動循環直到填滿基板載體上所有基板位置為止。端效器144可相似於或相同於下述之夾持器720。
接著藉由穿梭器之運作將基板載體120由載體傳送模組122之第一位置156移動至第二位置158。載體負載器160接著旋轉至面對載體傳送模組122之位置，並延伸以嚙合載體傳送模組122之穿梭器。基板載體120係被傳送至載體負載器160，載體負載器160接著縮回、旋轉約180°並延伸以將負載有基板之基板載體120置入工廠介面110中。
工廠介面110與負載鎖定器112之間配置之機器人176自工廠介面110傳送基板載體120至負載鎖定器112之負載鎖定腔室以進行處理。負載鎖定腔室與傳送腔室114均一壓力，在大部分真空處理中壓力通常小於約100 Torr。傳送機器人174取回負載有基板之基板載體120並將基板載體120置入基板處理模組102之處理腔室116中。基板處理模組102之處理腔室116包括至少一電漿處理腔室，其可為電漿浸沒離子佈植腔室、電漿材料移除腔室、電漿清潔腔室或電漿阻劑移除腔室。
完成處理時，傳送機器人174將基板載體120置入負載鎖定器112之負載鎖定腔室中。機器人176自負載鎖定器112傳送基板載體120至工廠介面110。
若基板即將於兩側上處理，載體負載器160延伸以自工廠介面110取回基板載體120，縮回，旋轉180°，沿著系統100之y-軸移動至與翻轉平臺164相對之位置，並延伸以放置基板載體120於平臺164上。平臺164向上移動以嚙合靜態夾持組件166，其係用來自平臺164上之基板載體120取回基板或重新放置基板於基板載體120上。動態夾持組件嚙合靜態夾持組件166與平臺164，圍繞平行於被翻轉基板之表面所界定之平面的軸而旋轉。動態與靜態夾持組件之夾持器係設以同時嚙合基板之邊緣，以致動態夾持組件與靜態夾持組件166可直接傳送基板。動態夾持組件之夾持器與靜態夾持組件166之夾持器同時嚙合基板之邊緣以完成傳送。
載體負載器160延伸以取回其上具有翻轉基板之基板載體120，縮回，旋轉180°沿著系統100之y-軸移動至與工廠介面110相對之位置，並延伸以放置具有翻轉基板之基板載體120於工廠介面110中。機器人176傳送基板載體120至負載鎖定器112之負載鎖定腔室，而傳送機器人174自負載鎖定器112傳送基板載體至處理腔室116以進行處理。
當完成翻轉基板之處理時，傳送機器人174傳送基板載體120至負載鎖定器112之負載鎖定腔室。機器人176傳送基板載體至系統100之輸出側「B」上之工廠介面110。載體負載器160沿著系統100之y-軸移動至相對工廠介面110之系統100之輸出側「B」上，延伸以自工廠介面110取回基板載體，縮回，旋轉180°，並延伸以放置基板載體於位於其之第二位置158上之載體傳送模組122之平臺130上。
載體傳送模組122之穿梭器自第二位置158移動基板載體120至第一位置156以便由基板佈置機器人126存取。應當注意若想要的話可應用超過一個基板佈置機器人126，來匹配基板搬運模組104之產量與基板處理模組102之產量。基板佈置機器人126調動以自基板載體120取回水平配置之基板，並將其放置於位於盒匣站134處之空盒匣128中之垂直方向中。
第2A圖係第1圖之系統100之基板搬運模組104的等角視圖。基板搬運模組104之負載器118更包括兩個用於基板搬運模組104之「A」側與「B」側之盒匣負載器222。自盒匣負載器222突出之指狀件228嚙合盒匣128之支撐表面230以在盒匣站134與系統100(例如，工廠自動化系統或盒匣平臺(未顯示))外之位置之間移動盒匣128。
盒匣站134更包括複數個基板舉升件224，其各自在z-方向中延伸通過盒匣128以舉起基板離開盒匣128好由基板佈置機器人126存取。第2B圖係基板舉升件224之詳細圖式，其嚙合盒匣128以舉起基板離開盒匣128。基板舉升件224具有支架236，支架236具有複數個延伸於盒匣128中配置之基板之間的分隔件232，以在舉升件224延伸時維持基板於垂直形態。舉升件224延伸通過盒匣中之開口238，而舉升件224之圓滑表面234接觸基板以將基板與盒匣128分開。舉升件224之圓滑表面234可容納基板之圓形外形，提供牢固的移動離開盒匣128至盒匣配置器138所存取之位置。再度參照第2A圖，盒匣配置器138與載體再利用機器人172兩者藉由線性致動器218而耦接至y-引導件。如進一步參照第4圖描述於下，盒匣配置器138亦耦接至z-致動器220。
載體傳送模組122更包括耦接至平臺130之穿梭器202。穿梭器202在載體傳送模組122之x-方向中於第一位置156與第二位置158之間移動平臺130。穿梭器202可為耦接至平臺130之具有發電機之滾輪組件、耦接至螺栓傳動裝置之滾輪組件、幾輪傳動裝置組件或任何所欲之線性致動器。穿梭器202係耦接至線性引導件132以促進第一位置156與第二位置158之間的移動。
翻轉組件108更包括嚙合靜態夾持組件166之動態夾持組件216。旋轉致動器170圍繞平行於x-y面延伸之軸旋轉動態夾持組件，且更包括旋轉支撐件214，其提供沿著動態夾持組件216之z-方向之旋轉軸。夾持組件之進一步細節係參照第7A-7E圖描述於下。
載體負載器160係藉由y-致動器206耦接至引導件226。載體負載器160之載體表面162係耦接至延伸致動器212與旋轉致動器208。延伸致動器212延伸於x-y面中以存取載體傳送模組122、翻轉平臺164與工廠介面110。旋轉致動器208圍繞沿著z-方向之軸旋轉載體表面162好存取負載組件106或工廠介面110之部件。旋轉致動器208係進一步耦接至z-致動器204，其配置載體表面162好存取存放於工廠介面110之不同水平的載體。
第3圖係第2圖之基板搬運模組104之盒匣搬運組件124的詳細等角圖。盒匣裝填器222包括第一支撐件302與第二支撐件310，各自具有嚙合盒匣128之支撐表面230的指狀件228。第一支撐件302相對第二支撐件310移動以嚙合盒匣128。藉由一或多個線性致動器(例如，伺服馬達)來致動第一支撐件302與第二支撐件310之移動。第一支撐件302與第二支撐件310係耦接至z-致動器304與x-致動器306(其各自可為伺服馬達)以配置盒匣負載器222。
盒匣站134包括盒匣盤312以架設盒匣128。盒匣盤312的開口314對齊盒匣中之開口(未見於第3圖中)。可透過開口314看見支架236與分隔件232。提供複數個舉升件224以在盒匣盤312上提供之不同處理與儲存位置之間移動滿的與空的盒匣128。在另一盒匣128被移進移出模組時，盒匣負載器(未見於第3圖中)可存取一盒匣128上之基板。
第4圖係第2圖之基板搬運模組之盒匣機器人組件400的詳細等角視圖。盒匣機器人組件400包括盒匣配置器138，其耦接至x-致動器404，而x-致動器404接著耦接至z-致動器220。z-致動器220係耦接至y-致動器410，其沿著引導件406移動盒匣配置器138。三個致動器404、220與410各自可為一或多個伺服馬達，將盒匣配置器138配置於三維中以存取盒匣站134上之盒匣128或在盒匣站134與盒匣儲存位置408之間移動盒匣128。盒匣配置器138包括兩個嚙合盒匣128之支撐表面416的指狀件402。盒匣配置器138之可移動部分412相對盒匣配置器138之固定部分414移動以嚙合盒匣128。盒匣配置器138通常係用來自一盒匣盤312移動盒匣至另一盒匣盤或往返盒匣儲存位置408。
第5圖係第2圖之基板搬運模組104之基板負載器118的詳細等角視圖。以透視圖顯示載體傳送模組122與基板負載器118。基板佈置機器人126之致動器148包括y-致動器508、y-軸旋轉致動器504與x-軸旋轉致動器506。y-致動器508沿著引導件502線性移動基板佈置機器人126。y-軸旋轉致動器504圍繞實質平行於y-軸之軸旋轉臂142於第一位置與第二位置之間，第一位置係用以存取盒匣站134上之盒匣中之基板而第二位置係用以存取位於載體傳送模組122上之基板載體120上之基板。x-軸旋轉致動器506圍繞實質平行於x-軸之軸旋轉臂142與端效器144於第一位置與第二位置之間，第一位置對齊於系統100之y-軸而第二位置對齊於系統100之z-軸。基板佈置機器人126之三自由度可讓負載器118在z-方向儲存位置(可為垂直儲存位置)與x-y方向儲存位置(可為水平儲存位置)之間傳送各個基板。
載體傳送模組122之穿梭器202沿著x-方向移動搭配負載器118之y-方向移動以配置負載器118與基板載體120，以致負載器118可配置基板於基板載體120之不同基板位置。載體傳送模組122之穿梭器202亦可藉由線性致動器(例如，伺服馬達)之操作移動於z-方向中，以自負載器118分隔基板載體120與配置於其上之基板，好確保基板載體120與負載器118之移動不互相干擾。
第6圖係配置於陰極組件608上以進行處理之基板載體120的透視橫剖面圖。基板載體120包括複數個基板位置602，其各自具有溝槽604以讓夾持器(如進一步參照第7A-7E圖論述於下)嚙合基板之內部邊緣。基板載體120具有複數個校準特徵結構606，其可為任何便利形狀之凹部或槽口，並可在基板搬運模組104中校準基板載體120。基板載體120之校準藉由基板搬運模組104之多種機器人與致動器促進準確佈置基板於基板載體120上。陰極組件608包括基部610、基部610上之絕緣體612以及絕緣體612上之導體614。基板載體120的環狀延伸部618之內徑等於導體614之外徑。基部610通常係具有構造強度之材料，諸如金屬或硬塑膠。絕緣體612可為陶質、硬塑膠或任何其他介電材料。導體614係導電材料，諸如金屬或導電聚合物。圍繞絕緣體612配置通常包括介電材料之製程套組616。製程套組616係環形物，其之內徑等於絕緣體612之外徑而其之外徑等於基部610與基板載體120之外徑。通過基部610、絕緣體612與導體614提供第一通道622好讓舉升機構(未顯示)接近基板載體120之下側並舉升基板載體120高於陰極組件608好讓機器人(未顯示)存取。通過基部610與絕緣體612且終止於導體614中來提供第二通道620以耦接電功率至陰極組件608。
第7A圖係基板搬運模組104之翻轉組件108的詳細圖式。顯示之動態夾持組件216係在相對於靜態夾持組件之非-嚙合位置。動態夾持組件216具有z-致動器710，其沿著引導件708移動動態夾持組件216。動態夾持組件216亦具有z-軸旋轉致動器712與x-y旋轉致動器714。z-軸旋轉致動器712圍繞實質平行於z-軸之軸旋轉動態夾持組件216至嚙合靜態夾持組件166之位置。當平臺164下降以容納嚙合位置中之動態夾持組件216時，x-y旋轉致動器714翻轉動態夾持組件216以嚙合靜態夾持組件166或平臺164。z-致動器710如所需般移動動態夾持組件216接近靜態夾持組件166或平臺164。
各個動態夾持組件216與靜態夾持組件166具有複數個支撐件718，其各自支撐一或多個夾持器720。支撐件共同地形成支撐裝置722，靜態夾持組件166與動態夾持組件216各有一個。支撐裝置722與其之夾持器720組合一起界定夾持頭724。動態夾持組件216之夾持頭724係附著於支撐臂716，支撐臂716耦接夾持頭724至動態夾持組件216之x-y旋轉致動器714。
第7A圖之夾持頭724顯示星形或星號形狀，其之夾持器720沿著支撐件718而配置，如同自中心轂區之輪輻輻射。某些支撐件718可支撐超過一個夾持器720，取決於基板載體120上之基板形態。舉例而言，第7A圖之實施例中，支撐件718交替地支撐一夾持器720與兩個夾持器720。僅具有一個夾持器720之各個支撐件718係在兩個支撐件718(各自具有兩個夾持器720)之間。同樣地，各個具有兩個夾持器720之支撐件718係在兩個支撐件718(各自僅具有一個夾持器720)之間。亦可思及其他夾持頭724之形態。一實施例中，夾持頭724可為夾持器720自平板延伸之單一平板。另一實施例中，夾持頭724可具有複數個環，且夾持器720自環延伸。其他實施例中，夾持頭724可具有矩形或正方形結構，而夾持器720在正方形或矩形格子圖案中。
平臺164包括z-致動器，其沿著引導件702移動平臺164並藉由延伸於z-方向中讓平臺164嚙合靜態夾持組件166，並接著藉由在z-方向中縮回以嚙合動態夾持組件216。平臺164更包括通道706，其讓第2圖之載體負載器160之表面162延伸進入通道706以放置或取回平臺164上之基板載體120。平臺164嚙合靜態夾持組件166好讓靜態夾持組件166自配置於平臺164上之基板載體120取回基板730。
第7B圖顯示動態夾持組件216嚙合靜態夾持組件166之形態中的翻轉組件108。當動態夾持組件216由x-y旋轉致動器714旋轉時，基板730係由靜態夾持組件166傳送至動態夾持組件216以進行翻轉。縮回平臺164好讓動態夾持組件216接近靜態夾持組件166。第7C圖係顯示靜態與動態夾持組件166與216之夾持器720嚙合的詳細圖式。各個夾持器720具有第一端效器722A與第二端效器722B。第一端效器722A具有一位於第一端效器722A之端部中心的中心突出部738。第二端效器722B具有兩個位於第二端效器722B之端部周圍的周圍突出 部734。第二端效器722B之兩個周圍突出部734形成狹縫，而另一夾持器720之第一端效器722A之中心突出部738可與狹縫相符。各個突出部738與734具有槽口726以嚙合基板730之內部邊緣728。藉由致動器736致動各個夾持器720之端效器722A與722B，致動器736縮回端效器722A與722B將其靠近在一起以便插入基板730之中心開口732，接著延伸端效器722A與722B分隔直到突出部738與734之槽口726接觸基板730之內部邊緣728為止。當靜態與動態夾持組件166與216之夾持器720嚙合時，一夾持器720之突出部738裝配於中心開口732中另一夾持器720之突出部734之間，好自一夾持組件傳送基板至另一夾持組件。
夾持器720如下述般促進自一夾持組件傳送基板至另一夾持組件。具有如上述般以夾持器720嚙合基板之第一夾持組件係移動至不具基板之第二夾持組件的附近。第一夾持組件之突出部738與734係嚙合個別基板730之內部邊緣728，以致基板與第一夾持組件一起移動。第二夾持組件係經配置，以致第二夾持組件之夾持器720面對第一夾持組件之夾持器720。兩個夾持組件係朝向彼此移動，以致第二夾持組件之中心突出部738置入各個基板之中心開口732內之第一夾持組件之周圍突出部734之間的空間，插入各個基板之中心開口732內之第一與第二夾持組件之突出部。第二夾持組件之突出部738與734接著經致動以嚙合各個基板之內部邊緣728，移 動通過第一夾持組件之突出部738與734，其仍然嚙合內部邊緣728。在第二夾持組件之突出部738與734嚙合各個基板之內部邊緣728後，第一夾持組件之突出部738與734係經致動，將其靠在一起以離開各個基板之內部邊緣728。此時，已經將基板之控制自第一夾持組件傳送至第二夾持組件。兩個夾持組件接著經致動以分隔而進一步處理。
此方式中，翻轉組件108同時翻轉配置在單一基板載體120上之所有基板。可如上述般藉由翻轉組件108依序翻轉多個載體120。翻轉組件之替代實施例中，可利用單一-夾持機器人作為動態夾持器而依序翻轉基板載體120上之各個基板。其他實施例中，可同時翻轉一載體上之一部分的基板。舉例而言，若基板排列成矩形格子圖案，具有線性結構之夾持頭可用來一次翻轉一「列」基板，或者具有矩形結構之夾持頭可在一次翻轉一部分的基板。針對大面積基板載體而言，可在夾持頭之兩端支撐線性夾持頭並圍繞其之縱軸旋轉以嚙合基板載體與靜態夾持頭(其亦可為線性結構)。夾持頭可沿著基板載體移動以存取其上所有的基板，或者基板載體可在線性動態夾持頭下方移動。
一實施例中，複數個基板730係配置於靜態夾持組件166之夾持器720上。動態夾持組件216之端效器722A與722B係完全縮回，而動態夾持組件216係移動至嚙合靜態夾持組件166，以致各個基板730之中心開口732 中，動態夾持組件216之突出部738嚙合靜態夾持組件166之突出部734，而動態夾持組件216之突出部734嚙合靜態夾持組件166之突出部738。延伸動態夾持組件216之端效器722A與722B直到其之槽口726接觸各個基板730之內部邊緣728為止。接著縮回靜態夾持組件166之端效器722A與722B，而攜帶基板730之動態夾持組件216離開靜態夾持組件166。
第7D圖顯示動態夾持組件216嚙合平臺164上之基板載體120以於其上放置基板730之形態中的翻轉組件108。動態夾持組件216已經藉由下述步驟翻轉基板730，如上所述自靜態夾持組件166取回基板(第7B圖)，圍繞實質平行於z-軸之軸旋轉以擺動離開與靜態夾持組件166及平臺164之嚙合，並藉由x-y旋轉致動器714之運作圍繞實質平行於系統100之x-y面之軸旋轉。夾持器720之突出部738與734嚙合板載體120之溝槽604(與靜態夾持組件166之夾持器720很大程度相同的方式)以讓基板730佈置於基板載體120上。接著端效器722A與722B縮回而離開各個基板730之內部邊緣728。
基板搬運模組104之大部分構造部分可由構造堅固材料(例如，金屬，例如鋁或不銹鋼)所形成。直接接觸基板之材料(例如，夾持器720或端效器144之接觸表面)可由塑膠或陶質材料製成，以避免傷害或污染可能具有磁性金屬表面之基板。
第8圖係概述根據另一實施例之方法800的流程圖。 舉例而言，方法800可用於在磁性圖案化處理中處理具有磁性表面之基板。操作802，將一或多個基板負載於基板托盤(其可為本文別處所述之基板載體120)上。取決於特定實施例，可將任何數目的基板負載於托盤上。一實施例中，十四個(14)基板被負載於托盤上。負載基板於托盤上可包括重複地配置托盤以在托盤之各個基板位置處接收基板。負載基板於托盤上亦可包括改變一或多個基板之方向。舉例而言，可將各個基板自第一位置旋轉至與第一位置相夾直角之第二位置以負載於托盤上。第一位置可為儲存位置，其中基板緊密排列於同軸配置中；而第二位置係處理位置，其中基板排列於平坦配置中。
操作804，將托盤置於架設接合部，其可為上述之載體傳送模組122。架設接合部配置托盤以進行負載與卸載並輸送至處理模組。架設接合部可具有如上所述之致動平臺以配置托盤。架設接合部可在負載位置或卸載位置與輸送位置之間線性移動托盤。
操作806，將托盤傳送至群集工具之負載鎖定腔室。某些實施例中，負載鎖定腔室可設以接收複數個托盤。一實施例中，架設接合部可在二維中線性移動托盤以配置托盤而傳送至負載鎖定腔室。另一實施例中，傳送機器人可在z-方向(例如，垂直)中移動托盤以配置托盤而負載進入負載鎖定腔室。負載鎖定腔室與群集工具之處理環境具有相等壓力。負載鎖定腔室亦可執行任何所述 之基板預-處理，諸如除氣、預熱、預冷等等。
操作808，托盤上之基板在群集工具中經歷電漿浸沒處理以摻雜基板之表面。自負載鎖定器取回托盤並置入耦接至群集工具之處理腔室。處理腔室可為如同參照第1圖描述於上之P3i腔室。具有磁性表面之基板的電漿處理通常係執行於低於約150℃之溫度下，以避免破壞整個表面之磁性性質。可應用遮罩來遮蔽基板表面之某些部分免於離子，這造成基板表面上磁性性質的圖案化。遮罩可為根據任何所述處理(諸如，微影技術、物理圖案化或壓印)形成於各個基板上且圖案化之阻劑材料。
操作810，可在與摻雜處理相同之腔室或不同之腔室中執行電漿處理以自基板剝除阻劑材料。若在不同腔室中執行剝除處理，傳送機器人可接近托盤以移動基板至剝除腔室。上述實施例中，摻雜腔室與剝除腔室兩者皆耦接至群集工具之傳送腔室。
操作812，將托盤傳送至群集工具之負載鎖定腔室以離開處理模組。操作814，自負載鎖定腔室取回托盤並放置於架設接合部上。操作816，自托盤卸載一或多個基板。
第9圖係概述根據另一實施例之方法900的流程圖。操作902，將一或多個基板負載於基板托盤上。操作904，將基板托盤傳送至群集工具以進行托盤上所有基板之第一側之電漿處理。可利用本文別處所述之設備以相似於第8圖之方法800的方式執行此操作。操作906， 在處理所有基板之第一側後，將托盤傳送至翻轉組件，其可為參照第1圖所述之翻轉組件108或本文所述之任何變體。操作908，將所有基板翻轉以暴露所有基板之第二側(第二側相反於第一側)。操作910，將托盤傳送至群集工具以進行托盤上所有基板之第二側之電漿處理。操作912，自托盤卸載基板。
第9圖之方法中，電漿處理可包括參照第8圖之電漿操作。亦可執行其他電漿操作，諸如沉積與蝕刻操作。
雖然上述係針對本發明之實施例，但可在不悖離本發明之基本範圍下設計出本發明之其他與更多實施例。
A‧‧‧輸入側
B‧‧‧輸出側
100‧‧‧系統
102‧‧‧基板處理模組
104‧‧‧基板搬運模組
106‧‧‧負載組件
108‧‧‧翻轉組件
110‧‧‧工廠介面
110a‧‧‧輸入站
110b‧‧‧輸出站
112‧‧‧負載鎖定器
114‧‧‧傳送腔室
116‧‧‧處理腔室
118‧‧‧負載器
120‧‧‧基板載體
122‧‧‧載體傳送模組
124‧‧‧盒匣搬運組件
126‧‧‧基板佈置機器人
128‧‧‧盒匣
130‧‧‧平臺
132‧‧‧線性引導件
134‧‧‧盒匣站
138‧‧‧盒匣配置器
142‧‧‧臂
144‧‧‧端效器
146‧‧‧第一端
148、736‧‧‧致動器
150‧‧‧第二端
156‧‧‧第一位置
158‧‧‧第二位置
160‧‧‧載體負載器
162‧‧‧基板載體表面
164‧‧‧翻轉平臺
166‧‧‧靜態夾持組件
170‧‧‧二軸旋轉致動器
172‧‧‧載體再利用機器人
174、176‧‧‧機器人
202‧‧‧穿梭器
204、220、304‧‧‧z-致動器
206、410、508‧‧‧y-致動器
208‧‧‧旋轉致動器
212‧‧‧延伸致動器
214‧‧‧旋轉支撐件
216‧‧‧動態夾持組件
218‧‧‧線性致動器
222‧‧‧盒匣負載器
224‧‧‧基板舉升件
226、406、502、702、708‧‧‧引 導件
228、402‧‧‧指狀件
230、416‧‧‧支撐表面
232‧‧‧分隔件
234‧‧‧圓滑表面
236‧‧‧支架
238、314‧‧‧開口
302‧‧‧第一支撐件
306、404‧‧‧x-致動器
310‧‧‧第二支撐件
312‧‧‧盒匣盤
400‧‧‧盒匣機器人組件
408‧‧‧盒匣儲存位置
412‧‧‧可移動部分
414‧‧‧固定部分
504‧‧‧y-軸旋轉致動器
506‧‧‧x-軸旋轉致動器
602‧‧‧基板位置
604‧‧‧溝槽
606‧‧‧校準特徵結構
608‧‧‧陰極組件
610‧‧‧基部
612‧‧‧絕緣體
614‧‧‧導體
616‧‧‧製程套組
618‧‧‧環狀延伸部
620‧‧‧第二通道
622‧‧‧第一通道
706‧‧‧通道
712‧‧‧z-軸旋轉致動器
714‧‧‧x-y旋轉致動器
716‧‧‧支撐臂
718‧‧‧支撐件
720‧‧‧夾持器
722A‧‧‧第一端效器
722B‧‧‧第二端效器
722‧‧‧支撐裝置
724‧‧‧夾持頭
726‧‧‧槽口
728‧‧‧內部邊緣
730‧‧‧基板
732‧‧‧中心開口
734‧‧‧周圍突出部
800、900‧‧‧方法
802、804、806、808、810、812、814、816、902、904、906、908、910、912‧‧‧操作
為了更詳細地了解本發明之上述特徵，可參照實施例(某些描繪於附圖中)來理解本發明簡短概述於上之特定描述。然而，需注意附圖僅描繪本發明之典型實施例而因此不被視為其之範圍的限制因素，因為本發明可允許其他等效實施例。
第1圖係根據一實施例之處理磁性媒材之系統的俯視圖。
第2A圖係第1圖之系統之基板搬運模組的等角視圖。
第2B圖係根據一實施例嚙合盒匣之盒匣舉升件的詳細圖式。
第3圖係第2A圖之基板搬運模組之盒匣搬運組件的詳 細等角視圖。
第4圖係第2A圖之基板搬運模組之盒匣機器人組件的詳細等角視圖。
第5圖係第2A圖之基板搬運模組之基板負載器的詳細等角視圖。
第6圖係根據另一實施例之基板支撐件的橫剖面透視圖。
第7A-7E圖係不同形態之第2A圖之基板搬運模組之翻轉組件的詳細圖式。
第8圖係概述根據另一實施例之方法的流程圖。
第9圖係概述根據另一實施例之方法的流程圖。
為了促進理解，可盡可能應用相同的元件符號來標示圖式中相同的元件。預期一實施例之元件與特徵可有利地用於其他實施例而不需特別詳述。
A．．．輸入側
B．．．輸出側
100．．．系統
102．．．基板處理模組
104．．．基板搬運模組
106．．．負載組件
108．．．翻轉組件
110．．．工廠介面
110a．．．輸入站
110b．．．輸出站
112．．．負載鎖定器
114．．．傳送腔室
116．．．處理腔室
118．．．負載器
120．．．基板載體
122．．．載體傳送模組
124．．．盒匣搬運組件
126．．．基板佈置機器人
128．．．盒匣
130．．．平臺
132．．．線性引導件
134．．．盒匣站
138．．．盒匣配置器
142．．．臂
144．．．端效器
146．．．第一端
148．．．致動器
150．．．第二端
156．．．第一位置
158．．．第二位置
160．．．載體負載器
162．．．基板載體表面
164．．．翻轉平臺
166．．．靜態夾持組件
170．．．二軸旋轉致動器
172．．．載體再利用機器人
174、176．．．機器人

Claims (12)

  1. 一種處理磁性媒材之系統，包括一基板搬運模組，該基板搬運模組包括：一基板載體，具有複數個基板支撐位置；一負載組件，設以配置一基板於該基板載體之各個基板支撐位置上，其中該負載組件包括一盒匣站及一第一機器人，該第一機器人包括一端效器，設以嚙合該盒匣站上之一盒匣中之一基板的一邊緣，並旋轉該基板於一第一方向以及一垂直於該第一方向之第二方向之間；及一翻轉組件，設以自該基板載體取回該些基板，將該些基板翻轉，並將該些基板重新置回該基板載體上，且其中該翻轉組件包括：一平臺，配置一或多個即將翻轉之基板；一靜態夾持頭，包括一或多個夾持器；及一動態夾持頭，包括一或多個夾持器，其中該動態夾持頭係經致動以同時翻轉該些基板，其中該靜態夾持頭與該動態夾持頭的各個夾持器包括一第一端效器與一第二端效器，其中該第一端效器具有一中心突出部而該第二端效器具有兩個周圍突出部，其中該動態夾持頭之該一或多個夾持器的一夾持器的該第一端效器之中心突出部適以相符於該靜態夾持頭之該一或多個夾持器的一相應夾持器的該第二端效器的兩個周圍突出部之間，且該動態夾持頭之該一或多 個夾持器的該夾持器的該第一端效器之中心突出部與該靜態夾持頭之該一或多個夾持器的該夾持器的該第二端效器的該些周圍突出部藉由實質上水平地延伸該第一與第二端效器以致該些突出部接觸一環狀基板的一內部邊緣而設以同時嚙合該環狀基板之該內部邊緣。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，更包括一基板處理模組，該基板處理模組包括：複數個電漿處理腔室，設以處理該基板載體上之基板；一傳送腔室，設以傳送該負載有該些基板之基板載體；及一負載鎖定腔室，傳送該負載之基板載體進出該基板處理模組。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之系統，更包括一平臺，設以固持該負載之基板載體。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之系統，其中該負載組件包括：一載體傳送模組，設以傳送該基板載體去回一載體負載模組；及一架設機器人，設以在該平臺、該載體負載模組與該翻轉組件之間傳送一負載之基板載體。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之系統，其中該平臺包括一進入平臺與一離開平臺，且該載體傳送模組包括一進入模組與一離開模組。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該負載組件之該端效器包括至少兩個指狀件，各個指狀件具有一基板接觸點與一致動器，以移動該指狀件之基板接觸點使該指狀件之基板接觸點接觸該基板之邊緣。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該第一機器人更包括一臂，該臂之一第一端耦接至一致動器而該臂之一第二端耦接至該端效器。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之系統，其中該致動器圍繞兩個垂直軸旋轉該機械臂。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中該動態夾持頭係經致動以從一嚙合位置移動至一非嚙合位置，該嚙合位置係位於該靜態夾持頭與該平臺之間而該非嚙合位置在該靜態夾持頭與該平臺之間留下清空空間。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中該平臺係經致動以嚙合該靜態夾持頭。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之系統，其中該動態夾持頭係經致動以嚙合該平臺與該靜態夾持頭。
  12. 如申請專利範圍第3項所述之系統，更包括一工廠介面，該工廠介面耦接至該負載組件與該翻轉組件，其中該工廠介面包括一第二機器人，該第二機器人設以自該平臺取回該負載之基板載體並將該負載之基板載體傳送至該負載鎖定腔室。
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