TWI829337B - 用於工件處理之系統與方法 - Google Patents

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Abstract

本案提出的是用於處理工件的系統及方法，例如像是半導體工件。一示範具體實施例，係關於一種用於處理複數個工件的處理系統。該電漿處理系統可包括一裝載室。該裝載室可包括一工件柵，係經配置以支撐以一堆疊配置的複數個工件。該系統可進一步包括至少兩處理室。該等至少兩處理室可具有至少兩處理站。各處理站可具有一工件支架，用於在該處理室內處理期間支撐一工件。該系統進一步包括一傳送腔，與該裝載室以及該處理室在製造流程中互通。該傳送腔包括一轉動式機器人。該轉動式機器人係經配置，以從該裝載室內的堆疊配置傳送複數個工件至該處理室內的至少兩處理站。

Description

用於工件處理之系統與方法
本案一般而言係關於處理工件，更明確地說是用於處理工件的系統，例如像是半導體工件。
將工件，例如像是半導體晶圓或其他合適基板，暴露至一全面處理法用以形成半導體裝置或其他裝置的處理系統，可實行複數個處理步驟，例如像是電漿處理(例如，剝除、蝕刻等等)、熱處理(例如，退火)，沉積(例如，化學汽相沉積)等等。為實行這些處理步驟，一系統可包括一或多個機器人以移動工件多次，舉例來說，移入系統，在各個處理室之間移動，以及移出系統。任何半導體處理系統中的一重要考量就是系統的占地面積。增大的占地面積尺寸，會在處理機構內占據更多空間，導致減量的輸出及增量的成本。
用於半導體工件之處理系統的範例構形，可包括叢集式工具、圓盤傳送帶式工具，等等。叢集式工具中，複數個半導體處理模組可圍繞一中央機器人安放，用於在複數個處理室之間移動工件。叢集式工具可具有較大占地面積(例如，占據一大塊空間)，並且可能僅支持有限數量的處理室。圓盤 傳送帶式工具中，工件可在複數個處理站之間迴轉。圓盤傳送帶式工具會受制於減少的工序整合彈性，並可能會難以和叢集式構形合併實施。
本案之具體實施例的觀點及優點將有部分在以下描述中闡明，或可從該描述習得，或可經由實行該等具體實施例而學會。
本案一示例觀點係關於一種用於處理複數個工件的處理系統。該處理系統可包括一裝載室。該裝載室可包括一工件柵，係經配置以支撐複數個工件為一堆疊配置。該系統可進一步包括至少一處理室，例如像是兩處理室。該至少一處理室可具有至少兩處理站。各處理站可具有一工件支架，用於在該處理室內處理期間支撐一工件。該系統進一步包括一傳送腔，其係與該裝載室以及該等至少一處理室在製造流程中互通。該傳送腔包括一轉動式機器人。該轉動式機器人係經配置，以從該裝載室內的堆疊配置傳送複數個工件至該處理室內的至少兩處理站。
本案的其他示範例係關於用於處理半導體工件的系統、方法及裝置。
參照以下描述以及隨附申請專利範圍，將能更加瞭解各種具體實施例的這些以及其他特徵、觀點及優勢。本說明書所附圖示納入本文並構成本說明書的一部分，說明本揭示 的具體實施例，並與詳細描述共同用來解釋相關的原理。
100:處理系統
110:工件柵
111:擱板
112:前端部分
112:裝載室
113:工件
114:裝載室
115:傳送腔
118:工件輸入裝置
120:第一處理室
122:第一處理站
124:第二處理站
130:第二處理室
132:第一處理站
134:第二處理站
150:旋轉式機器人
152:機械臂
154:機械臂
156:工件承載片
158:工件承載片
160:工件柵
161:擱板
162:傳送位置
163:工件
170:第三處理室
172:第一處理站
174:第二處理站
180:第四處理室
182:第一處理站
184:第二處理站
190:旋轉式機器人
200:處理系統
252:主機械臂
253:次機械臂
254:次機械臂
255:工件承載片
256:工件承載片
260:剪式動作
300:方法
302-312:步驟
400:方法
402-424:步驟
針對本技藝中具一般能力者的具體實施例之詳細討論將在本說明書中提出，其係參照附屬圖示如下：
第一圖繪出依據本案之示例具體實施例一示例處理系統的平面圖；
第二圖繪出依據本案之示例具體實施例一示例工件柵；
第三圖繪出依據本案之示例處理方法的一流程圖；
第四圖繪出依據本案之示例具體實施例一示例處理系統的平面圖；
第五圖繪出依據本案之示例具體實施例一示例傳送位置；
第六A及六B圖繪出依據本案之示例處理方法的一流程圖；
第七A、七B、七C及七D圖繪出依據本案示例具體實施例的一處理系統當中的示例工件傳送；以及
第八A及八B圖繪出一示例轉動式機器人，使用依據本案示例具體實施例的一剪式動作，實行將複數個工件從一工件柵傳送至一處理室內的至少兩處理站。
現在將詳細參照具體實施例，其一或多個示範例已在圖示中繪出。所提出各示範例是要解釋該等具體實施例，並非要做為本案的限制。事實上，熟習此項技術者應能輕易看出，該等具體實施例可有各種修改及變異而不會偏離本案的範疇及精神。舉例來說，繪出或描述為一具體實施例之某部分的特徵，可配合另一具體實施使用，以產出又更進一步的具體實施例。因此，本案的觀點是要涵括此等修改及變異。
本案的示範觀點係關於用於處理工件的系統，例如像是半導體工件、光電工件、平坦面板顯示器，或其他適當工件。該等工件的材質可包括，舉例來說，矽，鍺化矽，玻璃，塑膠，或其他合適材質。某些具體實施例中，該等工件可以是半導體晶圓。該系統可被用來實行多種工件製造程序，包括，但不限於真空退火製程，表面處理製程，乾式剝除製程，乾式蝕刻製程，沉積製程，以及其他製程。
更明確地說，該系統可包括用於處理該等工件之複數個處理室。各處理室可包括使用一共同的製程壓力環境(例如，真空)之複數個處理站(例如，一雙元架構中的兩處理站)。某些具體實施例中，一或多個該等處理室可以是電漿處理室，具有以電漿為基礎的處理源，例如像是感應式耦合電漿源，微波源，表面波電漿源，ECR電漿源，電容式耦合(例如，平行板)電漿源，等等。
示例具體實施例中，該處理系統可包括一裝載 室。該裝載室可經配置以在傳送該等工件至一處理室之前，將製程壓力施加至該等工件(例如，真空壓力)。該裝載室可包括一工件柵，其具有複數個擱板以一堆疊配置方式固定工件。該系統可進一步包括一傳送腔，用於將工件從該裝載室傳送至一處理室及(或)用於在不同處理室之間傳送工件。某些具體實施例中，該傳送腔可被維持在一真空壓力，或其他適當製程壓力。該傳送腔可設置成與該裝載室以及至少兩處理室處理流程式連通。
依據本案的示範具體實施例，該傳送腔可包括一旋轉式機器人。一旋轉式機器人可包括一機器人，主要係經配置以藉由繞著一固定點或區域的一軸旋轉而傳送工件。該轉動式機器人係經配置，以從該裝載室內的工件柵傳送複數個工件(例如，兩工件)至該處理室內的兩或多個處理站。各處理站可包括一工件支架用於在處理期間支撐該工件。某些具體實施例中，該旋轉式機械臂可使用一剪式動作傳送該等複數個工件，舉例來說，同時傳送多個工件至該處理室內的兩或多個處理站。本文中所稱「剪式動作」，指的是兩或更多機械臂的動作與剪刀一開一閉類似。舉例來說，一示例剪式動作當中，機械臂的第一端要比機械臂的相對第二端彼此分開得更快。另一剪式動作中，該等機械臂的第一端彼此分離，而該等機械臂的第二端或其他部分保持在一固定位置。
一示範實施例中，該旋轉式機器人可包括複數個 機械臂，其係經配置以圍繞一固定樞轉點轉動。各機械臂可和一或多個工件承載片相關聯。各工件承載片可有一臂端工具，其係經配置以支撐一工件。該旋轉式機械人可經配置以控制該等複數個機械臂，以使用一剪式動作把工件從該工件柵傳送至一處理室內的至少兩處理站，其中該等複數個機械臂彼此分開以將工件承載片傳送至該等處理站。
另一示範實施例中，該旋轉式機器人可包括一單獨主臂，繞一樞轉點或樞轉區域旋轉。該單獨主臂可耦合至複數個次臂。該等次臂可各自被耦合至至少一工件承載片。各工件承載片可包括一臂端工具，用於支撐一工件。某些具體實施例中，該旋轉式機器人可經配置以使用一剪式動作，將至少兩工件從該裝載室內的該工件柵傳送至該處理室內的兩處理站。剪式動作期間，該等次臂可採一剪式分開，以至與該等次臂其中之一相關聯的該工件承載片傳送一工件至一第一處理站，以致於與該等次臂另一個相關聯的該工件承載片傳送一工件至該第二處理站。
某些具體實施例中，該單獨主臂與次臂的剪式動作，可使用一單獨馬達操作。某些具體實施例中，該旋轉式機器人可擁有一第二主臂，其係耦合至複數個次臂。該第二主臂可採與其他主臂類似的方法操作，用於(例如像是)工件換位。某些具體實施例中，該主臂可能並不在同一時間操作，以致於兩主臂的操作可使用一單獨馬達控制。
某些具體實施例中，該處理系統可包括複數個處理室。各處理室可包括至少兩處理站。在該傳送腔內的該旋轉式機器人可在該等複數個處理室與該裝載室之間傳送工件。
舉例來說，一示範實施例中，該處理系統可包括兩處理室，其包括一第一處理室以及一第二處理室。該第一處理室以及該第二處理室可被放置在該傳送腔的相對兩側。該旋轉式機器人可經配置，以傳送複數個工件由該裝載室內的該工件柵到該第一處理室的該等兩或更多處理站，以及/或第二處理室的該等兩或更多處理站(例如，使用一剪式動作)。此外，該旋轉器人可經配置以傳送複數個工件，從該第一處理室的該等兩或更多處理站，到該第二處理室的該等兩或更多處理站。
另一實施例中，該處理系統可包括四個處理室，包括一第一處理室、一第二處理室、一第三處理室以及一第四處理室。該第一處理室以及該第二處理室可被放置在該傳送腔的相對兩側。該第三處理室可與該第一處理室呈一線性配置。該第四處理室可與該第二處理室呈一線性配置，以致該第三處理室以及該第四處理室係放置在該傳送腔的相對兩側。
此特定實施例中，該系統可包括兩旋轉式機器人在傳送腔內，包括一第一旋轉式機器人以及一第二旋轉式機器人。該系統可進一步包括一傳送位置，介於第一旋轉式機器人與一第二旋轉式機器人之間。該傳送位置可容許該第一旋轉式機器人(例如，可進到該裝載室的旋轉機器人)傳送工件至該 第二旋轉式機器人。該傳送位置可包括一工件柵，係經配置以支撐複數個工件為一堆疊配置(例如，在複數個擱板上)。
該第一旋轉式機器人可經配置，以傳送複數個工件由該裝載室內的該工件柵到該第一處理室的該等兩或更多處理站，以及/或到第二處理室的該等兩或更多處理站，以及/或到該傳送位置上的工件柵。此外，該第一旋轉式機器人可經配置，以在該第一處理室的該等兩或更多處理站、該第二處理室的該等兩或更多處理站、以及該傳送位置的該工件柵之間傳送複數個工件。
該第二旋轉式機器人可經配置，以傳送複數個工件由該傳送腔內的該工件柵到該第三處理室的該等兩或更多處理站，以及/或該第四處理室的該等兩或更多處理站。此外，該第二旋轉器人可經配置，以在該第三處理室的該等兩或更多處理站、該第四處理室的該等兩或更多處理站、以及該傳送位置的該工件柵之間傳送複數個工件。
該處理系統可進一步擴展，藉由以線式方式增加傳送位置、旋轉式機器人以及處理室，以包括更多處理室，以提供任何數目用於實行工件處理的處理室。如此一來，多個處理模組可被整合至所提出的系統而不需破壞真空或處理壓力，使得多個處理整合方案可以實現，包括乾式蝕刻及乾式剝除製程的組合，表面預清理/處理接著薄膜沉積製程的組合，以及連續式薄膜沉積製程的組合，等等。此外，所提出系統架 構中，工件可在配置於各旋轉式機器人相對兩端的兩類處理室之間來回交換，能夠實行特殊循環式製程(例如像是原子層蝕刻製程)。
依據本案示範具體實施例的該處理系統，可用小占地面積提供高產量。相對於與叢聚式工具相關聯的占地面積，讓占地面積會比較小。此外，該處理系統可處理多個工件(例如，4工件、8工件，或更多)而在處理系統效率評量標準上有明顯改善，例如像是占地面積/產量，成本/產量，以及其他評量標準。
本案一示例具體實施例，係關於一種用於處理複數個工件的處理系統。該處理系統包括一裝載室。該裝載室可包括工件柵，係經配置以支撐複數個工件為一堆疊配置。該處理系統包括至少兩處理室。該等至少兩處理室具有至少兩處理站。各處理站與一工件支架相關連，用於在該處理室內的處理期間支撐一工件。該處理系統包括一傳輸室，係在處理流程中與該裝載室以及該等至少兩處理室互通。該傳輸室包括至少一旋轉式機器人。該旋轉式機器人具有至少一臂係經配置以繞一軸旋轉。該旋轉式機器人係經配置以傳送複數個工件，從該裝載室內的該工件柵至該至少兩處理室內的該等至少兩處理站(例如，使用一剪式動作)。
某些具體實施例中，該等至少兩處理室包括一第一處理室以及一第二處理室，該第一及第二處理室各自包含至 少兩處理站。該第一處理室及該第二處理室係置於該傳送腔相對側，以致於該旋轉式機器人可在該第一處理室及該第二處理室之間傳送複數個工件。
某些具體實施例中，該第一處理室及該第二處理室係採一線性安排放置。該系統包括一傳送位置，係經配置以支撐複數個工件為一堆疊配置。該轉動式機器人係經配置，以傳送複數個工件從該第一處理室內的該等至少兩處理站到傳送位置中的堆疊配置。一第二旋轉式機器人係經配置，以傳送複數個工件從該傳送位置中的堆疊配置至該第二處理室內的該等至少兩處理站。該傳送位置可位在該傳送腔內。
某些具體實施例中，該等至少兩處理室包括放置於傳送腔相對兩側的一第一處理室以及一第二處理室傳送腔。該等至少兩處理室進一步包括一第三處理室，其係與該第一處理室呈一線性配置安放，以及一第四處理室，其係與該第二處理室呈一線性配置安放，以致於該第三處理室以及該第四處理室係放置於傳送腔相對兩側。該第一處理室、第二處理室、第三處理室以及第四處理室，可各自包括至少兩處理站。
某些具體實施例中，該系統進一步包括一傳送位置，係經配置以支撐複數個工件為一堆疊配置。該至少一旋轉式機器人包括一第一旋轉式機器人，係經配置以傳送複數個工件從該裝載室內的堆疊配置至該第一處理室內的該等至少兩處理站，以及一第二旋轉式機器人，係經配置以傳送複數個工 件從該傳送位置內的堆疊配置至該第三處理室內的該等至少兩處理站。
某些具體實施例中，該旋轉式機器人擁有至少一主臂，其係經配置以繞一樞轉點旋轉。該主臂可被耦合至複數個次臂。各次臂可和至少一工件承載片相關聯，以支撐該等複數個工件中之一。
某些具體實施例中，該旋轉式機器人可經配置以伸長該臂並剪式打開該等複數個工件承載片，以傳送該等複數個工件至該處理室內的該等至少兩處理站。某些具體實施例中，該旋轉式機器人可經配置以使用一單獨馬達伸長該臂並剪式打開該等複數個工件承載片。
某些具體實施例中，該旋轉式機器人包括一第一臂，其具有一或多個工件承載片，以及一第二臂，其包含一或多個工件承載片。該第一臂可經配置以將該等複數個工件其中之一從該裝載室內的該柵傳送至該處理室內的一第一處理站，且該第二臂可經配置以將該等複數個工件其中之一從該裝載室內的該柵傳送至該處理室內的一第二處理站。
本案另一示範觀點，係關於在一半導體處理系統中處理一工件的方法。該方法包括傳送複數個工件至一裝載室內的一工件柵。該工件柵係經配置，以支撐在一堆疊配置中的複數個工件。該方法包括，以置於一傳送腔內的一旋轉式機器人，傳送複數個工件從該工件柵至第一處理室內該等至少兩處 理站(例如，使用一剪式動作)。該方法包括在該第一處理室內在該等複數個工件上實行一第一處理程序。該方法包括，以該旋轉式機器人，傳送該等複數個工件至第二處理室內的該等至少兩處理站。該方法包括在該第二處理室內在該等複數個工件上實行一第二處理程序。某些具體實施例中，該第二處理程序係與該第一處理程序不同。
某些具體實施例中，該方法可包括，以該旋轉式機器人，傳送該等複數個工件至一傳送位置。該方法可包括，以置於該傳送腔內的一第二旋轉式機器人，傳送該等複數個工件從該傳送位置到一第三處理室內的至少兩處理站。該第三處理室可與該第一處理室呈一線性配置。該方法可包括在該第三處理室內在該等複數個工件上實行一第三處理程序。該方法可包括，以該第二旋轉式機器人，傳送該等複數個工件至一第四處理室內的至少兩處理站。該第四處理室可與該第二處理室呈一線性配置。該方法可包括在該第四處理室內在該等複數個工件上實行一第四處理程序。
本案又一示例觀點，係關於一種用於處理複數個工件的處理系統。該系統包括一工件柵。該系統包括一第一旋轉式機器人。該系統包括一第二旋轉式機器人。該系統包括一第一處理室。該系統包括一第二處理室。該第二處理室可與該第一處理室呈一線性配置。該系統包括一傳送站。該系統包括一第一旋轉式機器人，其係經配置以傳送一工件從該工件柵至 該第一處理室內的該等至少兩處理站。該第一旋轉式機器人可經配置，以傳送該工件從該第一處理室到該傳送位置。該系統包括一第二旋轉機器人，其係經配置以傳送該工件從該傳送位置到該第二處理室。
本案的這些示例具體實施例可有變異以及修改。本說明書中所用的單數型「一個」及「該」包括複數個所指稱對象，除非上下文明白另有所指。「第一」、「第二」、「第三」、「第四」是作為識別碼使用，並且是指其處理順序。為圖解及討論目的，示範觀點的討論可參照至「基板」、「晶圓」或「工件」。本技術領中具一般能力者，使用本文所提供的揭示，應能理解本案的示例觀點可與任何適當工件配合使用。「大約」一詞與一數值合用，指的是在所提出數值的20%之內。
現在將參照圖示，詳加討論本案的示例具體實施例。第一圖顯示的是依據本案一示範具體實施例的一處理系統(100)。該處理系統(100)可包括一前端部分(112)、一裝載室(114)、一傳送腔(115)以及複數個處理室，包括一第一處理室(120)以及一第二處理室(130)。
該前端部分(112)可經配置以維持在大氣壓力，並可經配置以嚙合工件輸入裝置(118)。該工件輸入裝置(118)可包括，舉例來說，卡匣、前開式晶圓傳送盒，或用來支撐複數個工件的其他裝置。工件輸入裝置(118)可被用來提供處理前工件至該處理系統(100)，或從該處理系統(100)接收處理後工 件。
前端部分(112)可包括一或多個機器人(未顯示)用於傳送工件從工件輸入裝置(118)到，舉例來說，該裝載室(114)，例如像是來回於置於該裝載室(114)內的一工件柵(110)。一示範例中，該前端部分(112)可傳送處理前工件到該裝載室(114)，並可從該裝載室(114)傳送處理後工件到一或多個該等工件輸入裝置(118)。用於傳送工件的任何適當機器人，可被用在該前端部分(112)，而不會偏離本案範疇。工件可穿過一適當狹縫、開口或孔隙傳送至該裝載室(114)及/或從該裝載室(114)傳送。
該裝載室(114)可包括一工件柵(110)，其係經配置以支撐一堆疊配置內的複數個工件。舉例來說，該工件柵(110)可包括複數個擱板。各擱板可經配置以支撐一或多個工件。在一示範實例中，該工件柵(110)可包括一或多個擱板用於支撐處理前工件，以及一或多個擱板用於支撐處理後工件。
第二圖繪出依據本案之示例具體實施例一示例工件柵(110)的側視圖。如圖中所示，該工件柵可包括複數個擱板(111)。各擱板(111)可經配置以支撐一工件(113)，以致複數個工件(113)可採一垂直/堆疊配置而被安排於該工件柵(110)內。
參照第一圖，在傳送該等工件至該等處理室之前，例如像是第一處理室(120)及/或第二處理室(130)，該裝載 室(114)可被用來調整圍繞該等工件的壓力，從與該前端部分(112)相關聯的壓力調成一製程壓力，例如像是一真空或其他製程壓力。某些具體實施例中，適當的閥門可和裝載室(114)以及其他腔室一起提供，以適當地調整用於處理工件的製程壓力。某些具體實施例中，該裝載室(114)及該傳送腔(115)可維持在相同壓力。在此實施例中，並不需要將該裝載室(114)隔離該傳送腔(115)密封。確實，在某些具體實施例中，該裝載室(114)及該傳送腔(115)可以是相同腔室的一部分。
第一處理室(120)及第二處理室(130)可被用來實行在該工件上的多種工件處理之任一者，例如像是真空退火製程，表面處理製程，乾式剝除製程，乾式蝕刻製程，沉積製程，以及其他製程。某些具體實施例中，第一處理室(120)及第二處理室(130)其中一或多個，可包括以電漿為主的製程，例如像是，舉例來說，感應式耦合電漿(ICP)源，微波源，表面波電漿源，ECR電漿源以及電容式耦合(例如，平行板)電漿源。
如圖中所繪，第一處理室(120)及第二處理室(130)各自包括一對處理站採並排配置，以致於一對工件可同時暴露於相同程序。更明確地說，該第一處理室(120)可包括一第一處理站(122)及一第二處理站(124)採並排配置。該第二處理室(130)可包括一第一處理站(132)及一第二處理站(134)採並排配置。各處理站可包括一工件支架(例如，一台座)，用於在處 理期間支撐該工件。某些具體實施例中，各處理站可共用一共通台座，其具有兩個用於支撐工件的部分。該第一處理室(120)及(或)該第二處理室(130)可選擇性地為進行處理而隔離該傳送腔(115)密封。
依據本案的特殊觀點，該傳送腔(115)可包括一旋轉式機器人(150)。該旋轉式機器人(150)可經配置，以傳送工件從該裝載室(112)內的該工件柵(110)到該第一處理室(120)內的等該處理站，及(或)傳送到該第二處理室(130)。該旋轉式機器人(150)也可在該第一處理室(120)與該第二處理室(130)之間傳送工件。舉例來說，該旋轉式機器人(150)可使用(例如)一剪式動作，同時傳送該工件從裝載室(114)內的工件到該第一處理室(120)內的兩個並排處理站(122)及(124)。同理，該旋轉式機器人(150)可使用(例如)一剪式動作，同時傳送工件從裝載室(112)內的工件柵(110)到該第二處理室(130)內的兩個並排處理站(132)及(134)。關於一示範旋轉式機器人(150)的詳情，將參照第七A至七D圖以及第八A與八B圖討論。
依據本案的示範具體實施例，該旋轉式機器人(150)可具有各種構形，以支持工件的傳送。一具體實施例中，該旋轉式機械臂(150)可包括一對機械臂係經配置以繞一樞轉點轉動。各機械臂可和一對工件承載片相關聯。每一工作承載片能具有一臂端工具，其係經配置來支撐一工件。與各臂相關聯的該對工件承載片，可被用來達成處理室之處理站的工件互 換。該對機械臂可經配置，以使用一剪式動作傳送工件至各處理室的該等兩處理站。
另一示範實施例中，該旋轉式機器人(150)可包括至少一主臂，其繞一樞轉點或樞轉區域旋轉。該主臂可耦合至複數個次臂。該等次臂可各自被耦合至至少一工件承載片。各工件承載片可包括一臂端工具用於支撐一工件。某些具體實施例中，該旋轉式機器人(150)可經配置以使用一剪式動作，將至少兩工件從該裝載室(112)內的該工件柵(110)傳送至，舉例來說，第一處理室(120)內兩並排處理站(122)和(124)。某些具體實施例中，該剪式動作可使用一單獨馬達實施。
第三圖繪出用於在一處理系統中處理一工件之示範方法(300)的流程圖。該方法(300)可使用第一圖的處理系統(100)實施。第三圖繪出的步驟以一特殊順序實施是為了圖解及討論的目的。本技術領中具一般能力者，使用本文所提供的揭示，應能理解本文所揭示任何方法的各種步驟可採各種方式被改編、重排、同步實施、省略並(或)修改，而不會偏離本案的範疇。
步驟(302)，該方法包括傳送複數個工件至一裝載室內的一工件柵。舉例來說，複數個工件可從處理室(100)的一前端部位被傳送到一裝載室(114)內的一工件柵(110)。舉例來說，使用與該處理室(100)之前端部分相關聯的一或多個機器人，該工件可被傳送到該工件柵(110)。
步驟(304)，該方法包括，以置於一傳送腔內的一旋轉式機器人，傳送複數個工件從該工件柵至第一處理室內該等至少兩處理站。舉例來說，旋轉式機器人(150)可分別傳送兩工件至處理室(120)內的處理站(122)及處理站(124)。某些具體實施例中，該旋轉式機器人(150)可使用一剪式動作傳送工件至處理室(120)內的處理站(122)和處理站(124)。
步驟(306)，該方法包括在該第一處理室內在該等複數個工件上實施一第一處理程序。該第一處理程序可包括，舉例來說，一退火製程，一熱熱處理製程，一表面處理製程，一乾式剝除製程，一乾式蝕刻製程，一沉積製程或其他製程。
步驟(308)，該方法包括，以該旋轉式機器人，傳送該等複數個工件至一第二處理室內的至少兩處理站。舉例來說，旋轉式機器人(150)可分別傳送兩工件至處理室(130)內的處理站(132)及處理站(134)。某些具體實施例中，該旋轉式機器人(150)可使用一剪式動作傳送工件至處理室(130)內的處理站(132)和處理站(134)。
某些具體實施例中，該旋轉式機器人可傳送複數個工件從該第一處理室至該第二處理室內的至少兩處理站。某些具體實施例中，該旋轉式機器人可傳送複數個工件工件至該第二處理室內的至少兩處理站，舉例來說，從如後文詳加討論的一傳送位置(例如，從一傳送位置內的一工件柵)。
步驟(310)，該方法包括在該第二處理室內在該等 複數個工件上實行一第二處理程序。該第二處理程序可包括，舉例來說，一退火製程，一熱熱處理製程，一表面處理製程，一乾式剝除製程，一乾式蝕刻製程，一沉積製程或其他製程。某些具體實施例中，該第二處理程序可和該第一處理程序相同或相異。
步驟(312)，該方法可包括傳送該等已處理工件回到該裝載室內的該工件柵。舉例來說，該旋轉式機器人(150)可從該第一處理室(120)及(或)該第二處理室(130)傳送兩工件。置於該處理系統一前端的一或多個機器人接下來可傳送該等已處理工件至，舉例來說，一裝載匣。
依據本案的特定觀點，額外的處理室可採線性方式而被附加至該處理系統，以提供處理額外工件的能力。舉例來說，第四圖繪出一示範處理系統(200)，其係依據本案示範具體實施例具有四處理室。
與第一圖之處理系統類似，第四圖的處理系統(200)可包括一前端部分(112)、一裝載室(114)、一傳送腔(115)以及複數個處理室，包括一第一處理室(120)以及一第二處理室(130)。該系統可包括一第一旋轉式機器人(150)用於在裝載室內的該工件柵(110)與該第一處理室(120)及第二處理室(130)之間來回傳送工件，及(或)在該第一處理室(120)與第二處理室(130)之間來回傳送。
此外，該處理系統(200)可包括額外的處理室，包 括一第三處理室(170)以及一第四處理室(180)。該第三處理室(170)係與第一處理室(120)呈一線性配置安放，且該第四處理室(180)係與第二處理室(130)呈一線性配置安放，以致於該第三處理室(170)以及該第四處理室(180)係放置於傳送腔(115)相對兩側。
可使用該第三處理室(170)及該第四處理室(180)來實施在該工件上的多種工件處理其中之一，例如像是真空退火製程，熱處理製程，表面處理製程，乾式剝除製程，乾式蝕刻製程，沉積製程，以及其他製程。某些具體實施例中，第三處理室(170)及第四處理室(180)其中一或多個，可包括以電漿為主的製程，例如像是，舉例來說，感應式耦合電漿(ICP)源，微波源，表面波電漿源，ECR電漿源以及電容式耦合(例如，平行板)電漿源。
如圖中所繪，第三處理室(170)及第四處理室(180)各自包括一對並排配置的處理站，以致於該對工件可同時暴露於相同程序。更明確地說，該第三處理室(170)可包括並排配置的一第一處理站(172)及一第二處理站(174)。該第四處理室(180)可包括並排配置的一第一處理站(182)及一第二處理站(184)。各處理站可包括一工件支架(例如，一台座)，用於在處理期間支撐該工件。某些具體實施例中，該第三處理室(170)及(或)該第四處理室(180)可選擇性地與該傳送腔(115)密封隔離以供處理。
為傳送工件至該第三處理室(170)及該第四處理室(180)，該系統(200)可進一步包括一傳送位置(162)以及一第二旋轉式機器人(190)。該傳送位置(162)可以是該傳送腔(115)的一部分，或可以是一分離開來的腔室。該傳送位置(162)可包括一工件柵(160)，用於支撐一堆疊配置內的複數個工件。舉例來說，該工件柵(160)可包括複數個擱板，其係經配置以支撐一堆疊垂直配置內的工件。該第一旋轉式機器人(150)可經配置，以從該工件柵(110)、該第一處理室(120)或該第二處理室(130)傳送工件至該傳送位置(162)內的該工件柵(160)。
第五圖繪出依據本案之示例具體實施例一傳送位置(162)內一示例工件柵(160)的平面圖；如圖中所示，該工件柵可包括複數個擱板(161)。各擱板(161)可經配置以支撐一工件(163)，以致複數個工件(163)可採一垂直/堆疊配置而被安排於該工件柵(160)內。
該第二旋轉式機器人(190)可經配置，以從該傳送位置(162)內的該工件柵(160傳送工件)到該第三處理室(170)及(或)該第四處理室(180)內的該等處理站。該旋轉式機器人(190)也可從該第三處理室(170)傳送工件至該第四處理室(180)。舉例來說，該旋轉式機器人(190)可使用(例如)一剪式動作，同時從傳送位置內的該工件柵(160)傳送工件到該第三處理室(170)內的兩個並排處理站(172)及(174)。同理，該旋轉式機器人(190)可使用(例如)一剪式動作，同時從傳送位置(162) 內的工件柵(160)傳送工件到該第四處理室(180)內的兩個並排處理站(182)及(184)。
依據本案的示範具體實施例，該旋轉式機器人(190)可具有各種構形，以支持工件的傳送。一具體實施例中，該旋轉式機器人(150)可包括一對機械臂，其係經配置以繞一樞轉點轉動。各機器人可和一對承載片相關聯。各工件承載片可有一臂端工具，其係經配置以支撐一工件。與各臂相關聯的該對工件承載片，可被用來達成處理室之處理站的工件互換。該對機械臂可經配置，以使用一剪式動作傳送工件至各處理室的該等兩處理站。
另一示範實施例中，該旋轉式機器人(190)可包括至少一主臂，其繞一樞轉點或樞轉區域旋轉。該主臂可耦合至複數個次臂。該等次臂可各自被耦合至至少一工件承載片。各工件承載片可包括一臂端工具，用於支撐一工件。某些具體實施例中，該旋轉式機器人(190)可經配置以使用一剪式動作，將至少兩工件從該傳送位置(162)內的該工件柵(160)傳送至，舉例來說，第三處理室(170)內兩並排處理站(172)和(174)。某些具體實施例中，該剪式動作可使用一單獨馬達來實行。
該處理系統(200)包括四個處理室(120)、(130)、(170)和(180)可經配置以一次同時處理高達八個工件。可採線性方式附加額外的處理站，以提供額外的處理能力。舉例來說，可附加一第五處理室，而與該第三處理室(170)呈線性配 置。可附加一第六處理室，而與該第四處理室(180)呈線性配置。可使用一額外的傳送位置及旋轉式機器人來傳送工件來回第五與第六處理室之間。可採此方法以線性方式擴展該處理系統來含括額外的處理室。
第六A及六B圖繪出用於在一處理系統中處理一工件之示範方法(400)的流程圖。該方法(400)可使用第四圖的處理系統(200)實施。第六A及六B圖繪出的步驟以一特殊順序實行，是為了圖解及討論的目的。本技術領中具一般能力者，使用本文所提供的揭示，應能理解本文所揭示任何方法的各種步驟可採各種方式被改編、重排、同步實施、省略並(或)修改，而不會偏離本案的範疇。
步驟(402)，該方法包括傳送複數個工件至一裝載室內的一工件柵。舉例來說，複數個工件可從處理室(100)的一前端部位被傳送到一裝載室(114)內的一工件柵(110)。該工件可被傳送到該工件柵(110)，舉例來說，使用與該處理室(100)之前端部分相關聯的一或多個機器人。
步驟(404)，該方法包括，以置於一傳送腔內的一旋轉式機器人，傳送複數個工件從該工件柵至第一處理室內至少兩處理站。舉例來說，旋轉式機器人(150)可分別傳送兩工件至處理室(120)內的處理站(122)及處理站(124)。某些具體實施例中，該旋轉式機器人(150)可使用一剪式動作傳送工件至處理室(120)內的處理站(122)和處理站(124)。
步驟(406)，該方法包括在該第一處理室內在該等複數個工件上實行一第一處理程序。該第一處理程序可包括，舉例來說，一退火製程，一熱處理製程，一表面處理製程，一乾式剝除製程，一乾式蝕刻製程，一沉積製程或其他製程。
步驟(408)，該方法可包括，以該旋轉式機器人，傳送該等複數個工件至一傳送位置。旋轉式機器人(150)可分別傳送兩工件至處理室(120)內的處理站(122)及處理站(124)。某些具體實施例中，該旋轉式機器(150)可傳送工件至置於一傳送位置(162)的一工件柵(160)。
步驟(410)，該方法可包括，以置於該傳送腔內的一第二旋轉式機器人，從該傳送位置傳送該等複數個工件到一第三處理室內的兩處理站。該第三處理室可與該第一處理室呈一線性配置。舉例來說，旋轉式機器人(190)可從該傳送位置(162)內的該工件柵(160)分別傳送兩工件至處理室(170)內的處理站(172)及處理站(174)。某些具體實施例中，該旋轉式機器人(190)可使用一剪式動作來傳送工件至處理室(170)內的處理站(172)和處理站(174)。
步驟(412)，該方法可包括在該第三處理室內在該等複數個工件上實行一第三處理程序。該第三處理程序可包括，舉例來說，一退火製程，一熱處理製程，一表面處理製程，一乾式剝除製程，一乾式蝕刻製程，一沉積製程或其他製程。
步驟(414)，該方法可包括，以該第二旋轉式機器 人，傳送該等複數個工件至一第四處理室內的該等至少兩處理站。該第四處理室可與該第二處理室呈一線性配置。舉例來說，旋轉式機器人(190)可從該傳送位置(162)內的該工件柵(160)分別傳送兩工件至處理室(180)內的處理站(182)及處理站(184)。舉例來說，該旋轉式機器人(190)可使用一剪式動作傳送工件至處理室(180)內的處理站(182)和處理站(184)。某些具體實施例中，該旋轉式機器(190)可從該處理室(170)傳送兩工件至處理室(180)內的處理站(182)及處理站(184)。舉例來說，該旋轉式機器人(190)可使用一剪式動作來傳送工件至處理室(180)內的處理站(182)和處理站(184)。
步驟(416)，該方法可包括在該第四處理室內在該等複數個工件上實行一第四處理程序。該第四處理程序可包括，舉例來說，一退火製程，一熱處理製程，一表面處理製程，一乾式剝除製程，一乾式蝕刻製程，一沉積製程或其他製程。
步驟(418)，該方法可包括，藉由該第二旋轉式機器人，傳送該等複數個工件回到該傳送位置。舉例來說，旋轉式機器人(190)可從該處理室(170)及(或)該處理室(180)傳送工件至位在該傳送位置(162)的一工件柵(160)。
步驟(422)，該方法包括，以該旋轉式機器人，傳送該等複數個工件至一第二處理室內的至少兩處理站。舉例來說，旋轉式機器人(150)可分別傳送兩工件至處理室(130)內的處理站(132)及處理站(134)。某些具體實施例中，該旋轉式機 器人(150)可使用一剪式動作來傳送工件至處理室(130)內的處理站(132)和處理站(134)。
某些具體實施例中，該旋轉式機器人可從該第一處理室(120)傳送複數個工件至該第二處理室內的至少兩處理站。某些具體實施例中，該旋轉式機器人可，舉例來說，從位在一傳送位置(162)的工件柵(160)傳送複數個工件至該第二處理室(120)內的處理站。
步驟(424)，該方法包括在該第二處理室內在該等複數個工件上實行一第二處理程序。該第二處理程序可包括，舉例來說，一退火製程，一熱處理製程，一表面處理製程，一乾式剝除製程，一乾式蝕刻製程，一沉積製程或其他製程。某些具體實施例中，該第二處理程序可與第一處理程序，第三處理程序，及(或)第四處理程序相同或不同。
步驟(426)，該方法可包括傳送該等已處理工件回到該裝載室內的該工件柵。舉例來說，該旋轉式機器人(150)可從該第一處理室(120)及(或)該第二處理室(130)傳送兩工件。置於該處理系統前端的一或多個機器人接下來可傳送該等已處理工件至，舉例來說，一裝載匣。
參照第七A至七D圖，提出的是依據一示範具體實施例之示範旋轉式機器人(150)之運作。第七A至七D圖的旋轉式機器人(150)包括兩主機械臂(152)各(154)，其係經配置以繞一固定點旋轉。各機械臂(152)和(154)可包括至少一工件承載 片。舉例來說，機械臂(152)可包括工件承載片(156)。機械臂(154)可包括工件承載片(158)。舉例來說，各工件承載片(156)和(158)可經配置，以使用一合適的臂端工具來攫取、固定並釋放一工件。某些具體實施例中，機械人臂(152)和(154)可包括一對工件承載片。額外的工件承載片可被，舉例來說，用於工件交換。可使用，舉例來說，一馬達來獨立操作各機械臂(152)及(154)。
如第七A圖所示，旋轉式機器人(150)的兩機械臂(152)和(154)皆可伸長，以使用一工件承載片從該裝載室(112)內的該工件柵(110)攫取一工件。舉例來說，機械臂(152)可伸長，以使用工件承載片(156)從工件柵(110)攫取一工件。機械臂(154)可伸長，以使用工件承載片(158)從工件柵(110)攫取一工件。如第七B圖所示，該旋轉式機器人(150)接著可接受操作以縮回該等機械臂(152)及(154)至一縮回位置。
第七C圖顯示依據本案示範具體實施例至處理室(130)內並排的處理站(132)和(134)之工件的傳送。第一機械臂(152)可旋轉並伸長，以致於一工件承載片可傳送一工件至該第一處理站(132)。實際傳送該工件至該第一處理站之前，與該第一機械臂(152)相關聯的一第二工件承載片可攫取已放置於該第一處理站(132)上的一工件。第二機械臂(154)可旋轉並伸長，以致於一工件承載片可被傳送至該第二處理站(134)。實際傳送該工件至該第二處理站之前，與該第二機械臂(154) 相關聯的一第二工件承載片可攫取已放置於該第二處理站(134)上的一工件。特定具體實施例中，該第一機械臂(152)及該第二機械臂(154)可採一剪式動作方式操作，以致該第二機械臂(154)與該第一機械臂(152)分開。某些具體實施例中，機械臂(152)和(154)可同時分別傳送工件至該第一處理站(132)以及該第二處理站(134)。
一旦之前放置在處理站(132)及(134)的工件已被攫取，且該等新工件已被傳送至該處理站(132)及(134)，就可操作該旋轉式機器人以縮回機械臂(152)和(154)至一縮回位置。接下來可旋轉並操作該旋轉式機器人(150)以運送工件至該系統的其他位置，例如像是該裝載室(112)內的工件柵(110)、該傳送位置(162)內的該工件柵(160)，或該處理室(120)內的處理站(122)及(124)。
第八A及八B圖繪出依據本案另一示範具體實施例的示例旋轉式機器人(150)的操作。第八A圖及第八B圖的旋轉式機器人(150)包括一單獨主機械臂(252)以及兩個次機械臂(253)及(254)，其在該主機械臂(252)上的一樞轉點附著至該主臂(252)。各個次機械臂(253)和(254)可包括至少一工件承載片。舉例來說，次機械臂(253)可包括工件承載片(255)。次機械臂(254)可包括工件承載片(256)。各個工件承載片(255)和(256)可經配置，以使用，舉例來說，一合適臂端工具來攫取、固定並釋放一工件。某些具體實施例中，機器人的次臂(253) 和(254)可各自包括一對工件承載片。額外的工件承載片可，舉例來說，用於工件交換。
參照第八A圖，該旋轉式機器人(150)可受操控以伸長該主機械臂及該等機器人次臂，以使用一工件承載片從該工件柵(110)攫取一工件。各個次臂可使用一合適的工件承載片攫取一工件。該機器人(150)可接著縮回該主機械臂及該等次機械臂至一縮回位置。機器人(150)可接著旋轉該主機械臂及該等次機械臂至一位置以傳送該工件到，舉例來說，該第一處理室(120)。
如第八B圖所示，該旋轉式機器人(150)可伸長該主機械臂(252)。可讓該等次機械臂(253)和(254)採一剪式動作(260)來移動(例如，彼此分開)，以便同時傳送該工件至該處理室(120)內的第一處理站(122)及第二處理站(124)。
可以使用多種機構而依一剪式動作來操作該等次機械臂(153)及(254)。舉例來說，一示範例子中，可放置一機構(例如，一分隔構件)以致當旋轉式機器人伸長該主臂(252)時採一剪式動作分開該等次機械臂(253)及(254)。如此一來，可使用單一馬達來操作依據該示範具體實施例的主機械臂(252)及次機械臂(253)和(254)之伸長，。另一範例中，相異於以一馬達來操作該主機械臂(252)，旋轉式機器人(150)可包括一或多個額外的馬達，以便獨立地依剪式動作來操作該等次機械臂(253)和(254)而傳遞機械臂至該等工件(122)和(124)。某些 其他具體實施例中，可定位一機構，以藉由該旋轉式機器人(150)的旋轉角度造成該等次機械臂(253)和(254)的剪式動作。如第八A及八B圖所示，可令該等次臂(253)和(254)在該旋轉式機器人(150)朝向該處理室(120)旋轉的時候採一剪式動作(260)移動，但當該旋轉式機器人(150)朝向該工件柵(110)轉動時則不採剪式移動。
另一示範實施例中，該旋轉式機器人(150)可包括一第二主臂(並未繪出)。該第二主臂可具有兩次臂。各個次機械臂可包括至少一工件承載片。可讓該等附著至該第二主機械臂上的次機械臂依一剪式動作而移動(例如，彼此分開)，且在新工件藉由附著在該第一主機械臂(252)上的該等次機械臂(253)和(254)而實際傳送至處理室(120)之前，該等工件承載片可同時攫取已位在該處理室(120)內該工件等處理站(122)和(124)上的工件。另一範例中，該等兩機械臂從未在同一時間伸長，並可使用單一馬達操作。
以上用於在一處理系統中傳送工件之旋轉式機器人的操作範例，係為圖解及討論目的提出。本技術領中具一般能力者，使用本文所提供的揭示，應能理解可使用該旋轉式機器人的許多不同操作模式，而不會偏離本案的範疇。
雖然本技術主題是相對於其特定示範性具體實施例詳細描述，可想而知熟悉此項技術者一旦瞭解前文的解說，可輕易領會這些具體實施例的替換型、變化型以及同等物。因 此，本說明書的範疇係舉例而非設限，且主題揭示並不排除納入對於本技術主題的此等修改、變異型及/或增添，正如本技術領域內具一般能力者應可輕易看出。
100:處理系統
110:工作柵
112:前端部分
114:裝載室
115:傳送腔
118:工件輸入裝置
120:第一處理室
122:第一處理站
124:第二處理站
130:第二處理室
132:第一處理站
134:第二處理站
150:旋轉式機器人

Claims (20)

  1. 一種用於處理一半導體處理系統中的複數個工件之方法，該方法包括：將複數個工件傳送至一裝載室中的一工件柵，該工件柵經配置以支撐複數個堆疊排列的工件；以位在一傳送腔中的一第一旋轉式機器人，將該些複數個工件從該工件柵傳送至一第一處理室中的至少兩個處理站，該第一旋轉式機器人包含至少兩個臂，其經配置以延伸一第一機械臂至該工件柵內來抓取位在一第一工件位置的一第一工件，並延伸一第二機械臂至該工件柵內以抓取位在一第二工件位置的一第二工件，該第二工件位置相對於該第一工件位置呈一垂直/堆疊配置而被安排於該工件柵內；對該第一處理室中的該些複數個工件執行一第一處理程序；以該第一旋轉式機器人傳送該些複數個工件到一第二處理室中的至少兩個處理站；以及對該第二處理室中的該些複數個工件執行一第二處理程序。
  2. 如請求項1的方法，其中該第二處理程序與該第一處理程序不同。
  3. 如請求項1的方法，其中該第一處理室位在該傳送腔的一第一側，且該第二處理室位在該傳送腔的一第二側，該第二側係與該第一側相對。
  4. 如請求項1的方法，其中該第一機械臂和該第二機械臂皆各自與配置用以支撐該些複數個工件的一或更多個工件承載片關聯。
  5. 如請求項4的方法，其中該第一旋轉式機器人配置用以延伸該第一機械臂並剪式分開該一或更多工件承載片，以便將該些複數個工件傳送到該第一處理室或該第二處理室中的該些至少兩個處理站。
  6. 如請求項4的方法，其中該第一旋轉式機器人配置成延伸該第二機械臂並剪式分開該一或更多工件承載片，以便將該些複數個工件傳送到該第一處理室或該第二處理室中的該些至少兩個處理站。
  7. 如請求項1的方法，其中使用一剪式動作將該些複數個工件傳送到該第一處理室中的該些至少兩個處理站。
  8. 如請求項1的方法，其中使用一剪式動作將該些複數個工件傳送到該第二處理室中的該些至少兩個處理站。
  9. 如請求項1的方法，其中該方法進一步包含：以該第一旋轉式機器人將該些複數個工件傳送到一傳送位置；以設置在該傳送腔中的一第二旋轉式機器人，將該些複數個工件從該傳送位置傳送到一第三處理室中的至少兩個處理站，該第三處理室與該第一處理室成直線排列；對該第三處理室中的該些複數個工件執行一第三處理程序；以該第二旋轉式機器人將該些複數個工件傳送到一第四處理室內的至少兩個處理站，該第四處理室與該第二處理室成直線排列；以及對該第四處理室中的該些複數個工件執行一第四處理程序。
  10. 如請求項9的方法，其中該第三處理程序與該第四處理程序不同。
  11. 如請求項9的方法，其中該第一處理程序與該第三處理程序及該第四處理程序不同，且其中該第二處理程序與該第三處理程序及該第四處理程序不同。
  12. 如請求項9的方法，其中該傳送位置位在該傳送腔內。
  13. 如請求項9的方法，其中該傳送位置包括一工件柵，其經配置以支撐堆疊排列的該些複數個工件。
  14. 如請求項9的方法，其中該第二旋轉式機器人包含至少兩個臂，其經配置以延伸一第三機械臂至該傳送位置內來抓取在一第三工件位置的至少一個工件，並延伸一第四機械臂至該傳送位置內以抓取在一第四工件位置的至少一個不同的工件，該第三工件位置在該傳送位置中與該第四工件位置處於一不同的高度。
  15. 如請求項14的方法，其中該第三機械臂和該第四機械臂皆各自與配置用以支撐該些複數個工件的一或更多個工件承載片關聯。
  16. 如請求項14的方法，其中該第二旋轉式機器人配置用以延伸該第三機械臂並剪式分開該一或更多工件承載片，以便將該些複數個工件傳送到該第三處理室或該第四處理室中的該些至少兩個處理站。
  17. 如請求項14的方法，其中該第二旋轉式機器人配置用以延伸該第四機械臂並剪式分開該一或更多工件承載片，以便將該些複數個工件傳送到該第三處理室或該第四處理室中的該些至少兩個處理站。
  18. 如請求項9的方法，其中使用一剪式動作將該些複數個工件傳送到該第三處理室中的該些至少兩個處理站。
  19. 如請求項9的方法，其中使用一剪式動作將該些複數個工件傳送到該第四處理室中的該些至少兩個處理站。
  20. 如請求項9的方法，進一步包含：
    在已執行該第三程序或第四程序後，以該第二旋轉機器人將該些複數個工件傳送到該傳送位置；以及
    以該第一旋轉式機器人將該些複數個工件從該傳送位置傳送到該裝載室內的該工件柵。
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