TWI529111B - 晶圓傳送盒以及操作懸吊式搬運系統的方法 - Google Patents

晶圓傳送盒以及操作懸吊式搬運系統的方法 Download PDF

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Description

晶圓傳送盒以及操作懸吊式搬運系統的方法
本發明係有關於一種半導體晶圓盒傳送系統，特別是有關於一種晶圓傳送盒。
在半導體技術中，半導體晶圓經由各種製造步驟的製程以形成在多個晶片定義下的積體電路。這些製造步驟包括微影成像(lithography patterning)、蝕刻、離子佈植、沉積、氧化、以及熱退火(thermal annealing)。不同的工具被使用來在半導體晶圓上執行不同種類的製程。因此，在每一製程執行後，晶圓必須在多個工具之間傳送。
由於各種污染物或靜電放電可能會傷害晶圓，當半導體晶圓傳送時，一般期望避免人體接觸半導體晶圓。因此，可提供一受控環境的晶圓傳送盒(例如前開式通用盒(front opening universal pod，FOUP))則使用來將半導體晶圓移動至在製造場所中的不同工具。自動機械搬移半導體晶圓，並將半導體晶圓插入至製造工具中。
在一些情況下，FOUP在製造場所中的傳送係由懸吊式搬運(overhead hoist transfer，OHT)系統來執行。OHT系統包括在地面上的多個軌道。一承載裝置沿著這些軌道移動，且可依需求而降低來攫取或放下FOUP。為了改善半導體 製造的效率，期望找出能增加FOUP傳送的效率的方法。
本發明提供一種晶圓傳送盒，其包括本體、主腔體、支撐裝置、上方拴鎖器構件、以及下方拴鎖器構件。主腔體被本體包圍。主腔體係配置來提供可控制環境。支撐裝置位於主腔體內。支撐裝置係用來支撐複數半導體晶圓。上方拴鎖器構件係配置來選擇性地連接另一傳送盒或懸吊式搬運(overhead hoist transfer，OHT)系統的承載器。下方拴鎖器構件係配置來選擇性地連接另一傳送盒。下方拴鎖器構件相似於承載器的拴鎖器構件。
本發明提供一種半導體晶圓盒傳送系統，其包括承載器。承載器包括承載拴鎖器，以連接第一半導體晶圓傳送盒的上方拴鎖器。第一半導體晶圓傳送盒包括本體、主腔體、支撐裝置、以及下方拴鎖器。主腔體被本體包圍。主腔體係配置來提供可控制環境。支撐裝置位於主腔體內。支撐裝置係用來支撐複數半導體晶圓。下方拴鎖器相似於承載拴鎖器。
本發明提供一種操作懸吊式搬運(overhead hoist transfer，OHT)系統的方法，包括使懸吊式搬運(overhead hoist transfer，OHT)系統的承載器拴鎖至第一半導體晶圓傳送盒的上方拴鎖器。第一半導體晶圓傳送盒包括與承載器的拴鎖器相符合的下方拴鎖器。此方法也包括使承載器去移動第一半導體晶圓傳送盒，使得第一半導體晶圓傳送盒的下方拴鎖器拴鎖住第二半導體晶圓傳送盒的上方拴鎖器。
102‧‧‧懸吊式搬運(OHT)系統
104‧‧‧承載器
106、108、110‧‧‧前開式通用盒(FOUP)
112‧‧‧承載拴鎖器
114‧‧‧上方拴鎖器
116‧‧‧下方拴鎖器
200‧‧‧半導體晶圓傳送盒(FOUP)
202‧‧‧前開式門
204‧‧‧支撐裝置
206‧‧‧半導體晶圓
208‧‧‧上方拴鎖器
210‧‧‧下方拴鎖器
212‧‧‧主腔體
214‧‧‧本體
302‧‧‧第一前開式通用盒(第一FOUP)
304‧‧‧第二前開式通用盒(第二FOUP)
306‧‧‧承載器
308‧‧‧上方拴鎖器
310‧‧‧下方拴鎖器
400‧‧‧電腦系統
402‧‧‧使用者
404‧‧‧記憶體
406‧‧‧軟體
408‧‧‧資料儲存庫
410‧‧‧處理器
412‧‧‧使用者介面
414‧‧‧網路介面
416‧‧‧自動化物料搬運系統(AMHS)
500‧‧‧方法
502、504、506、508‧‧‧步驟
第1圖表示根據本發明實施例，支持多個半導體晶圓傳送盒的懸吊式搬運(overhead hoist transfer，OHT)的承載器。
第2圖表示根據本發明實施例，具有上方拴鎖器以及下方拴鎖器的的半導體晶圓傳送盒。
第3A與3B圖表示根據本發明實施例，多個半導體晶圓傳送盒的上視圖。
第4圖表示根據本發明實施例，用來執行自動化物料搬運系統(automated material handling system，AMHS)的電腦系統。
第5圖係表示根據本發明實施例，用於半導體晶圓傳送的方法流程圖。
本揭露的例子可透過以下詳細的實施方式並搭配圖示來瞭解。需注意到，根據此業界的標準實務，多個特徵並沒有按比例來繪製。事實上，為了能清楚的討論，這些特徵的尺寸可隨意地增大或減小。
以下的揭露提供許多不同的實施例或示範例，以能實施本發明不同的特徵。元件與配置的特定例子將在下文敘述簡化本發明的揭露。當然，這些僅是示範例，不以此為限制。舉例來說，在揭露中所敘述第一特徵在第二特徵之上的構成，可能包括第一與第二特徵係以直接接觸方式來形成的實施例，也可能包括額外特徵形成在第一與第二特徵之間的實施例，即是第一與第二特徵沒有直接接觸。此外，本發明的揭露 可能在不同的例子中重複參考數字以及/或文字。此重複情況是以簡化與清晰為目的，而其本身沒有規定在所述不同實施例以及/或配置之間的關係。
此外，在此所使用的一些空間相對名詞，例如”在... 之下”、”在...下面”、”較低”、”在...上面”、”較高”等等，係用來敘述如圖所示一元件或特徵相對於其他元件或特徵的關係。這些空間相對名詞係用來包含除了圖示的方位以外，在使用或操作上裝置的不同方位。此設備可用其他方式來定位(例如旋轉90度或其他方位)，且此所使用的空間相對符號也相應地以相同方式來理解。
第1圖表示根據本發明實施例的懸吊式搬運 (overhead hoist transfer，OHT)的承載器。OHT系統支持多 個半導體晶圓傳送盒，或前開式通用盒(front opening universal pod，FOUP)106、108、與110。根據此實施例，承載器104連接OHT系統102。承載器104包括承載拴鎖器112，其連接第一FOIP 106的上方拴鎖器114。第一FOUP 106具有下方拴鎖器116，其連接第二FOUP 108的上方拴鎖器114。同樣地，第三FOUP 110連接第二FOUP 108的下方。
OHT系統102包括複數軌道，其遍佈在半導體製造 場所中。通常，這些軌道係沿著場所的天花板配置，或由場所的天花板懸掛。OHT系統102可包括多個切換軌道，其中，多個承載器104可在這些切換軌道上前進。這些軌道配置在不同的製造工具的位置之間。舉例來說，一軌道可由蝕刻工具朝向佈植工具或退火工具延伸配置。就此來說，當半導體晶圓完成 蝕刻程序，半導體晶圓可由OHT系統102移動至製造程序中的下一步驟。
承載器104連接軌道，且可降低來攫起一FOUP，以進行到下一工具的傳送。承載器104因此包括承載拴鎖器112，其設計來拴住FOUP 106的上方。通常來說，承載器104係設計來僅獲取一個FOUP。但是，根據此述的構造，可設計FOUP 106、108、與110，此得可由一個承載器104來移動多個FOUP。這增加了傳送的效率。
舉例來說，第一FOUP 106具有下方拴鎖器116，其與承載拴鎖器112相符合。因此，第二FOUP 108相同於第一FOUP 106，可使用其上方拴鎖器114來連接第一FOUP 106的下方拴鎖器116。同樣地，第三FOUP 110可使用其上方拴鎖器114來連接第二FOUP 108的下方拴鎖器116。
第2圖係表示根據本發明實施例的半導體晶圓傳送盒200。半導體晶圓傳送盒200具有上方拴鎖器208以及下方拴鎖器210。舉例來說，半導體晶圓傳送盒200可以是一個FOUP 200。FOUP 200包括本體214、主腔體212、前開式門202、以及用來支撐複數半導體晶圓206的支撐裝置204。
如上所述，一個FOPU是一個用來在製造場所傳送多個半導體晶圓206的通用盒。FOUP可具有由各種材質(例如塑膠)所做成的本體214。本體214可完全地包圍住主腔體212，以提供一受控環境。此受控環境不受各種污染物(例如灰塵微粒)的影響。此微粒對於形成在半導體晶圓206上的電路有不利的影響。
FOUP的前門式門202是設計來保證在製造工具中的一個受控環境。因此，一旦FOUP 200與此工具一起操作時，在工具內的機械手臂可搬移半導體晶圓，且將其放置在適當位置以進行此工具所執行的程序。上述動作是在不會讓半導體晶圓206暴露在可能包括污染物或靜電放電的不受控環境之中的情況下完成。
FOUP 200包括上方拴鎖器208，其設計來拴鎖至承載器的承載拴鎖器。在一些例子中，上方拴鎖器208放置在FOUP 200的上側的中央。在一些例子中，FOUP 200可包括在上方的多個拴鎖器，以連接在承載器下側的多個對應拴鎖器。舉例來說，具有四個拴鎖器，且其中一個配置在FOUP 200的上側的中央。
FOUP 200也包括下方拴鎖器210。下方拴鎖器210與在承載器上的拴鎖器相符合。因此，下方拴鎖器210係配置來連接另一個相似FOUP的上方拴鎖器208。由於每一FOUP具有一標準的上方拴鎖器208以及下方拴鎖器，因此數個相似的FOUP可以連接至單一承載器。因此，可在一特定時間中傳送較多的FOUP。
在一例子中，上方拴鎖器208與下方拴鎖器210可形成相似於榫舌(tenon)與榫眼(mortise)接合點的一接合點。這種接合點包括像椿般的結構(榫舌)以及像椿般的結構可接入的像孔洞般的結構(榫眼)。在一例子中，上方拴鎖器可具有像椿般的結構，而下方拴鎖器210以及承載器拴鎖則器可具有像孔洞般的結構。
第3A與3B圖係表示根據本發明實施例，多個半導體晶圓傳送盒的上視圖。第3A圖顯示在拴鎖程序完成之前第一FOUP 302與第二FOUP 304的上視圖。根據一例子，在FOUP上的拴鎖器可根據旋轉而拴鎖住或解拴鎖。
根據此實施例，為了連接第二FOUP 304的上方拴鎖器308至第一FOUP 302的下方拴鎖器310，當第二FOUP 304相對於第一FOUP 302而處於一角度時，上方拴鎖器308可插入至第一FOUP 302的下方拴鎖器310。第二FOUP 304的上方拴鎖器308以及第一FOUP 302的下方拴鎖器310係以虛線來呈現，其指出此兩拴鎖器並不在第一FOUP 302的上方。更切卻的說，上方拴鎖器308以及下方拴鎖器310是界於第一FOUP 302與第二FOUP 304之間。
為了完成拴鎖程序，在第二FOUP 304相對於第一FOUP 302而處於一角度使得上方拴鎖器308插入至下方拴鎖器310之後，拴緊至第一FOUP 302的承載器306可以旋轉。同時，裝載構件312適當固定第二FOUP 304，使得第二FOUP 304不會再旋轉。此旋轉可持續，直到FOUP 302與304對齊。
第3B圖顯示在拴鎖程序完成之後FOUP 302與304的上視圖。尤其是，第一FOUP 302正對齊第二FOUP 304。承載器306現在可上升來傳送FOUP 302與304。
在一些例子中，承載器306可以攫取第三FOUP(沒有顯示)。這可以拴鎖第一FOUP 302與第二FOUP 304的相似方法來完成。尤其是，當第三FOUP相對於第二FOUP 304而處於一角度時，第三FOUP的上方拴鎖器可插入至第二FOUP 304 的下方拴鎖器。第二FOUP 304也可維持對齊於第一FOUP 302。承載器306接著旋轉第一FOUP 302與第二FOUP 304已完成對於第三FOUP的拴鎖程序。因此，三個FOUP將全部對齊且準備好傳送。
此解裝載/解拴鎖程序相似於拴鎖程序。尤其是，承載器306可將第二FOUP 304放下至裝載工具312。當裝載工具312抓緊第二FOUP 304時，承載器306可接著旋轉。因此，第一FOUP 302將對應著第二FOUP 304而轉動。此轉動將持續，直到解拴鎖程序完成為止。當第一FOUP 302仍附著時承載器306可接著上升，且第二FOUP 304則留在裝載工具312。
第4圖係表示根據本發明實施例用來執行一自動化物料搬運系統(automated material handling system，AMHS)的電腦系統(處理系統)。根據一些示範實施例，電腦系統400包括記憶體404，其可包括軟體406以及資料儲存庫408。電腦系統400也包括處理器410、網路介面414、以及使用者介面412。
記憶體404可以是多種不同記憶體中的一種。一些類型的記憶體，例如固態硬碟，係設計來儲存之用。這些類型的記憶體一般具有較大的儲存容量，但是也具有相對慢的效能。其他類型的記憶體，例如作為隨機存取記憶體的記憶體，在運行上具有較佳的速度，且通常稱為”工作記憶體”。這些各種類型的記憶體可以軟體406的形式儲存資訊，且可將資料儲存在資料儲存庫408中。
電腦系統400也包括處理器410，以執行軟體406並使用或更新儲存在記憶體404內的資料儲存庫408。軟體406包 括複數機械可讀指令組，而當這些機械可讀指令組被處理器410執行時，可導致電腦系統400執行不同的任務。軟體406可包括一操作系統以及使用者期望安裝的其他軟體應用。軟體406可包括引起電腦系統400去控制AMHS 416的複數機械可讀指令。
關於AMHS的軟體可定義在何時將攫起的哪些FOUP，且將那些FOUP傳送至何處。用於一大半導體製造場所的AMHS 416可能需要精心的計畫以管理大量需要被傳送的FOUP。此外，軟體416可控制承載器以及裝載構建的移動。因此，軟體416可被編成來使承載器適當地旋轉以拴鎖上FOUP。再者，軟體導致承載器將額外的FOUP拴鎖至以被承載器所鎖住FOUP的的底部。
使用者介面412包括多個輸入裝置，例如滑鼠、觸控板、以及觸控螢幕，這些允許使用者402來與電腦系統400進行互動。使用者介面412可包括一些不同類型的輸出狀，例如監視器或觸控螢幕。使用者介面412允許使用者402監控AMHS 416的狀態，或依要求來對AHMS 416做調整。
網路介面414可包括硬體以及軟體，其允許電腦系統400透過網路來與其他電腦系統聯繫。網路介面414可設計來透過硬接線媒介來與網路聯繫，例如乙太網路、同軸纜線、光纖等等。網路介面414也可設計來透過無限技術來與網路聯繫。為了比較雜湊結果(hash result)與雜湊結果的資料庫，網路介面414提供使用者與外部資料庫連接。
第5圖係表示根據本發明實施例，用於半導體晶圓 傳送的方法500的流程圖。根據示範實施例，方法500包括步驟502，其使懸吊式搬運(overhead hoist transfer，OHT)系統的承載器拴鎖至第一半導體晶圓傳送盒的上方拴鎖器，其中，此傳送盒包括與承載器的拴鎖器相符合的一個下方拴鎖器。在一些例子中，第一半導體晶圓傳送盒的上方拴鎖器可透過旋轉方式來連接承載器的下方拴鎖器。
方法500更包括步驟504，其使承載器去移動第一半導體晶圓傳送盒，使得第一半導體晶圓傳送盒的下方拴鎖器拴鎖住第二半導體晶圓傳送盒的一上方拴鎖器。上述步驟504可用與承載器拴鎖住第一半導體晶圓傳送盒的相似方法來完成。
為了解裝載傳送盒，此方法500也包括步驟506，在此步驟506中，當第二半導體晶圓傳送盒被一裝載構件抓緊時，使承載器去移動第一半導體晶圓傳送盒，藉此從第二半導體晶圓傳送盒上解裝載第一半導體晶圓傳送盒。同樣地，步驟506可透過旋轉來完成。用於解裝載的旋轉方向係相反於用於裝載的旋轉方向。
方法500又包括步驟508，在步驟508中，當第一半導體晶圓傳送盒被一裝載構件抓緊時，使承載器移動，藉此從承載器上解裝載第一半導體晶圓傳送盒。同樣地，步驟508可透過旋轉來完成。
此用此處所述的工作方式的系統及方法提供了較佳效率的半導體製造。尤其是，藉由附著多個通用傳送盒至一單一承載器，在一特定時間內可傳送多個傳送盒。這在AMHS 設計上容許較大的彈性，因此提供了較高的效率。
根據一實施例，一晶圓傳送盒包括一本體、被本體包圍且提供一可控制環境的一主腔體、位於主腔體內且用來支撐複數半導體晶圓的一支撐裝置、配置來連接另一傳送盒或懸吊式搬運(overhead hoist transfer，OHT)系統的承載器的一上方拴鎖器構件、以及配置來連接另一傳送盒的一下方拴鎖器構件。此下方拴鎖器構件相似於承載器的拴鎖器構件。
根據一實施例，一半導體晶圓合傳送系統包括一承載器，其具有一承載拴鎖器，以連接一第一半導體晶圓傳送盒的一上方拴鎖器。此第一半導體晶圓傳送盒包括一本體、被本體包圍且提供一可控制環境的一主腔體、位於主腔體內且用來支撐複數半導體晶圓的一支撐裝置、以及相似於承載拴鎖器的一下方拴鎖器。
根據另一實施例，一操作懸吊式搬運(overhead hoist transfer，OHT)系統的方法包括：使一懸吊式搬運(overhead hoist transfer，OHT)系統的一承載器拴鎖至一第一半導體晶圓傳送盒的一上方拴鎖器，其中，此第一半導體晶圓傳送盒包括與承載器的一拴鎖器相符合的一下方拴鎖器；以及使承載器去移動第一半導體晶圓傳送盒，使得第一半導體晶圓傳送盒的下方拴鎖器拴鎖住一第二半導體晶圓傳送盒的一上方拴鎖器。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，任何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，當可做些許的更動與潤飾，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。
102‧‧‧懸吊式搬運(OHT)系統
104‧‧‧承載器
106、108、110‧‧‧前開式通用盒(FOUP)
112‧‧‧承載拴鎖器
114‧‧‧上方拴鎖器
116‧‧‧下方拴鎖器

Claims (10)

  1. 一種晶圓傳送盒，包括：一本體；一主腔體，被該本體包圍，其中，該主腔體配置來提供一可控制環境；一支撐裝置，位於該主腔體內，其中，該支撐裝置用來支撐複數半導體晶圓；一上方拴鎖器構件，配置來選擇性地連接一第一傳送盒或一懸吊式搬運(overhead hoist transfer，OHT)系統的一承載器；以及一下方拴鎖器構件，配置來選擇性地連接一第二傳送盒，其中，該下方拴鎖器構件相似於該承載器的一拴鎖器構件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓傳送盒，更包括一前開式門。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之晶圓傳送盒，其中，該晶圓傳送盒內的該支撐裝置係配置來將在其上的該等半導體晶圓提供至一自動機械，且該自動機械將該等半導體晶圓移動至複數製造工具。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓傳送盒，其中，該上方拴鎖器構件放置在該晶圓傳送盒的上方的中央。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之晶圓傳送盒，其中，該上方拴鎖器構件配置來以旋轉方式拴鎖至或解拴鎖於該第一傳送盒或該承載器。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之晶圓傳送盒，其中，該下方拴 鎖器構件位在該晶圓傳送盒的下方的中央。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓傳送盒，其中，該下方拴鎖器構件用來附著於該第二傳送盒的一上方拴鎖器構件。
  8. 一種操作懸吊式搬運(overhead hoist transfer，OHT)系統的方法，包括：使一懸吊式搬運(overhead hoist transfer，OHT)系統的一承載器拴鎖至一第一半導體晶圓傳送盒的一上方拴鎖器，其中，該第一半導體晶圓傳送盒包括與該承載器的一拴鎖器相符合的一下方拴鎖器；以及使該承載器去移動該第一半導體晶圓傳送盒，使得該第一半導體晶圓傳送盒的該下方拴鎖器拴鎖住一第二半導體晶圓傳送盒的一上方拴鎖器。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之操作懸吊式搬運系統的方法，更包括：當該第二半導體晶圓傳送盒被一裝載構件抓緊時，使該承載器去移動該第一半導體晶圓傳送盒，藉此從該第二半導體晶圓傳送盒上解裝載該第一半導體晶圓傳送盒。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之操作懸吊式搬運系統的方法，更包括：當該第一半導體晶圓傳送盒被該裝載構件抓緊時，使該承載器移動，藉此從該承載器上解裝載該第一半導體晶圓傳送盒。
TW103128745A 2014-02-14 2014-08-21 晶圓傳送盒以及操作懸吊式搬運系統的方法 TWI529111B (zh)

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