TWI569353B - 取放腔室 - Google Patents

Description

取放腔室

本發明關於一種取放腔室，尤指一種將相對設置之板件升降裝置設置在同一腔室主體內以使其所承接之板件可相對應地升降之取放腔室。

一般而言，目前半導體製程系統（如枚葉式（cluster）或在線式（in line）製程系統）通常需要配置有取入腔室以及取出腔室以分別進行未經過半導體製程處理之基板的放片操作以及已完成半導體製程處理之基板的取片操作，此設計往往會增加半導體製程系統在腔室配置上所需佔用的空間與所需耗費的建構成本。

雖然上述問題可透過利用同一腔室進行取放片操作之設計來解決，但是由於此設計在機器手臂進行取放片操作的過程中需要經過多次的腔室降壓與回壓操作，故會額外造成半導體製程系統之基板取放流程耗時費工的問題。另一方面，若是改採用雙層腔室之設計，則又會導致用來進行取放片操作之機器手臂的行程設計過於複雜，從而增加機器手臂的負擔以及半導體製程系統在取放片設計上的難度。

本發明之目的在於提供一種將相對設置之板件升降裝置設置在同一腔室主體內以使其所承接之板件可相對應地升降之取放腔室，以解決上述之問題。

根據本發明之一實施例，本發明之取放腔室包含一腔室主體、一第一板件升降裝置、一第二板件升降裝置，以及一加熱裝置。該腔室主體具有一第一出入口以及一第二出入口，該第一出入口係用來連通於一半導體製程系統。該第一板件升降裝置設置於該腔室主體內，用來於一已處理板件從該半導體製程系統經由該第一出入口進入該腔室主體時，承接該已處理板件於一第一上升位置以及一第一下降位置之間升降。該第二板件升降裝置設置於該腔室主體內且位於該第一板件升降裝置下而與該第一板件升降裝置相對，用來於一未處理板件經由該第二出入口進入該腔室主體時，承接該未處理板件於一第二上升位置以及一第二下降位置之間升降。該加熱裝置設置於該腔室主體內，用來在該第二板件升降裝置承接該未處理板件上升至該第二上升位置時，加熱該未處理板件至一製程溫度。當該第二板件升降裝置承接該未處理板件下降至該第二下降位置時，該第一板件升降裝置承接該已處理板件從該第一上升位置下降至該第一下降位置，以使該已處理板件可經由該第二出入口離開該腔室主體。當該第一板件升降裝置承接該已處理板件上升至該第一上升位置時，該第二板件升降裝置承接已加熱完成之該未處理板件從該第二下降位置上升至該第二上升位置，以使該未處理板件可經由該第一出入口進入該半導體製程系統。

綜上所述，本發明係採用將相對設置之板件升降裝置設置在同一腔室主體內以使其所承接之板件可相對應地升降之設計，以達到不需分別配置取入腔室以及取出腔室以進行板件取放片操作以及僅需進行一次降壓與回壓操作即可完成板件取放操作的目的。如此一來，本發明不僅有效地縮減半導體製程系統在腔室配置上所需佔用的空間與所需耗費的建構成本，同時亦可簡化半導體製程系統之板件取放流程，從而大幅地提升半導體製程系統之板件取放效率。

關於本發明之優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附圖式得到進一步的瞭解。

請參閱第1圖以及第2圖，第1圖為根據本發明之一實施例所提出之取放腔室10之立體示意圖，第2圖為第1圖之取放腔室10沿剖面線A-A之部分剖面示意圖，如第1圖以及第2圖所示，取放腔室10包含腔室主體12、第一板件升降裝置14、第二板件升降裝置16，以及加熱裝置18。腔室主體12具有第一出入口20以及第二出入口22，第一出入口20係用來連通於半導體製程系統（未顯示於圖式中，如枚葉式製程系統、在線式製程系統、在線式枚葉（linear cluster）製程系統等），藉此，已在腔室主體12中完成加熱處理之未處理板件（如玻璃基板、半導體晶圓、晶圓與托盤之組合，或具有複數個晶圓設置於其上之托盤等，但不以此為限）即可經由第一出入口20進入半導體製程系統中以進行後續半導體製程，例如化學氣相沉積（Chemical Vapor Deposition, CVD）製程、蝕刻製程等。

第一板件升降裝置14係設置於腔室主體12內以用來於已完成半導體製程處理之板件從半導體製程系統經由第一出入口20進入腔室主體12時，進行上述板件的升降操作，更詳細地說，在此實施例中，第一板件升降裝置14可具有呈間隔排列之複數個承接臂15以用來承接上述板件，藉以使得上述板件可隨著複數個承接臂15之上下移動而升降。

第二板件升降裝置16係設置於腔室主體12內且位於第一板件升降裝置14下而與第一板件升降裝置14相對，藉以用來於尚未經過半導體製程處理之板件經由第二出入口22進入腔室主體12時，進行上述板件的升降操作，更詳細地說，在此實施例中，第二板件升降裝置16可具有呈間隔排列之複數個頂針17以用來撐抵上述板件，藉以使得上述板件可隨著頂針17之伸縮而升降。

至於在加熱裝置18之設計方面，如第2圖所示，加熱裝置18係設置於腔室主體12內以用來進行板件加熱操作，由第2圖可知，在此實施例中，加熱裝置18可具有複數個加熱燈管19，以用來將尚未經過半導體製程處理之板件加熱至半導體製程所需之製程溫度，其中每一加熱燈管19係可較佳地為紅外線燈管（如碘鎢燈管等），藉此，加熱裝置18即可以燈管輻射加熱方式進行板件加熱操作而達到快速升溫的目的。

除此之外，取放腔室10可另包含氣壓控制裝置24，氣壓控制裝置24係連通於腔室主體12以用來對腔室主體12進行氣壓升降操作。在實際應用中，為了進一步地避免腔室主體12之內部結構件（如鏡面反射片件等）在腔室主體12進行回壓的過程中與回壓氣體發生化學反應而氧化鏽蝕的情況發生，若是上述製程溫度大於特定值（如200℃）時，氣壓控制裝置24係可採用以氮氣充填方式進行腔室主體12之回壓操作，反之，若是上述製程溫度小於上述特定值時，氣壓控制裝置24則是可採用以乾燥空氣充填方式進行腔室主體12之回壓操作。

於此針對取放腔室10之板件取放操作進行詳細之描述，請參閱第2圖至第9圖，第3圖為第2圖之第二板件升降裝置16承接未處理板件26下降之部分剖面示意圖，第4圖為第3圖之第一板件升降裝置14承接已處理板件28上升且第二板件升降裝置16承接未處理板件26上升之部分剖面示意圖，第5圖為機器手臂30經由第一出入口20伸入第4圖之腔室主體12之部分剖面示意圖，第6圖為第5圖之第二板件升降裝置16驅動頂針17縮回以使機器手臂30承接未處理板件26之部分剖面示意圖，第7圖為第6圖之第一板件升降裝置14承接已處理板件28下降以使已處理板件28放置於機器手臂32上之部分剖面示意圖，第8圖為機器手臂32將未處理板件34經由第二出入口22送入第7圖之腔室主體12之部分剖面示意圖，第9圖為第8圖之第二板件升降裝置16驅動頂針17伸出以將未處理板件34頂離機器手臂32之部分剖面示意圖，其中機器手臂30與機器手臂32於第3圖以及第5圖至第9圖中係以虛線簡示之，其相關作動行程設計係常見於先前技術中，於此不再贅述。

透過上述配置，在第二板件升降裝置16之頂針17撐抵未處理板件26於如第2圖所示之上升位置且加熱裝置18開啟複數個加熱燈管19以將未處理板件26加熱至製程溫度後（此時，腔室主體12之內部係經由氣壓控制裝置24之降壓操作而處於真空狀態），第二板件升降裝置16即可驅動頂針17縮回以使已加熱完成之未處理板件26下降至如第3圖所示之下降位置，從而允許用來進行板件放入操作之機器手臂30可經由第一出入口20伸入腔室主體12以將已完成半導體製程處理之已處理板件28送入腔室主體12中。接下來，在第一板件升降裝置14驅動承接臂15下降以承接已處理板件28且使得已處理板件28隨著承接臂15上升至如第4圖所示之上升位置後，第二板件升降裝置16可驅動頂針17伸出以使未處理板件26上升至如第4圖所示之上升位置，此時，機器手臂30可再次伸入腔室主體12（如第5圖所示），從而允許第二板件升降裝置16可驅動頂針17縮回而使得未處理板件26被機器手臂30所承接（如第6圖所示）。如此一來，未處理板件26即可隨著機器手臂30退出腔室主體12之移動而經由第一出入口20進入半導體製程系統中以進行後續半導體製程（如化學氣相沉積製程、蝕刻製程等），從而完成取放腔室10之板件放入操作。

在完成上述機器手臂30將未處理板件26送入半導體製程系統中之操作後，第一板件升降裝置14可驅動承接臂15下降以使已處理板件28下降至如第7圖所示之下降位置（此時，腔室主體12之內部可先經由氣壓控制裝置24之回壓操作而處於與外界氣壓相同之等壓狀態），從而允許用來進行板件取出操作之機器手臂32可經由第二出入口22伸入腔室主體12，而可在第一板件升降裝置14驅動承接臂15上升時承接住已處理板件28。如此一來，已處理板件28即可隨著機器手臂32退出腔室主體12之移動而可經由第二出入口22離開腔室主體12，從而完成取放腔室10之板件取出操作。

在完成上述板件取出操作後，機器手臂32可再次伸入腔室主體12以將另一未處理板件34送入腔室主體12（如第8圖所示），此時，第二板件升降裝置16可驅動頂針17伸出以撐抵未處理板件34於如第9圖所示之上升位置，以便加熱裝置18開啟加熱燈管19加熱之，至於針對後續加熱操作與板件取放操作之相關描述，其係可根據上述描述類推，於此不再贅述。

值得一提的是，在此實施例中，第一板件升降裝置14之升降行程係可較佳地與第二板件升降裝置16之升降行程重疊（例如第2圖至第9圖所示之行程部分重疊設計），藉以有效地縮小取放腔室10之整體腔室空間，從而縮減半導體製程系統在腔室配置上所需佔用的空間與所需耗費的建構成本以及降低氣壓控制裝置24之負擔而使其降壓與回壓效率提升。

相較於先前技術，本發明係採用將相對設置之板件升降裝置設置在同一腔室主體內以使其所承接之板件可相對應地升降之設計，以達到不需分別配置取入腔室以及取出腔室以進行板件取放片操作以及僅需進行一次降壓與回壓操作即可完成板件取放操作的目的。如此一來，本發明不僅有效地縮減半導體製程系統在腔室配置上所需佔用的空間與所需耗費的建構成本，同時亦可簡化半導體製程系統之板件取放流程，從而大幅地提升半導體製程系統之板件取放效率。   以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧取放腔室

12‧‧‧腔室主體

14‧‧‧第一板件升降裝置

15‧‧‧承接臂

16‧‧‧第二板件升降裝置

17‧‧‧頂針

18‧‧‧加熱裝置

19‧‧‧加熱燈管

20‧‧‧第一出入口

22‧‧‧第二出入口

24‧‧‧氣壓控制裝置

26、34‧‧‧未處理板件

28‧‧‧已處理板件

30、32‧‧‧機器手臂

第1圖為根據本發明之一實施例所提出之取放腔室之立體示意圖。 第2圖為第1圖之取放腔室沿剖面線A-A之部分剖面示意圖。 第3圖為第2圖之第二板件升降裝置承接未處理板件下降之部分剖面示意圖。 第4圖為第3圖之第一板件升降裝置承接已處理板件上升且第二板件升降裝置承接未處理板件上升之部分剖面示意圖。 第5圖為機器手臂經由第一出入口伸入第4圖之腔室主體之部分剖面示意圖。 第6圖為第5圖之第二板件升降裝置驅動頂針縮回以使機器手臂承接未處理板件之部分剖面示意圖。 第7圖為第6圖之第一板件升降裝置承接已處理板件下降以使已處理板件放置於機器手臂上之部分剖面示意圖。 第8圖為機器手臂將未處理板件經由第二出入口送入第7圖之腔室主體之部分剖面示意圖。 第9圖為第8圖之第二板件升降裝置驅動頂針伸出以將未處理板件頂離機器手臂之部分剖面示意圖。

<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0015"><TBODY><tr><td> 10 </td><td> 取放腔室 </td><td> 12 </td><td> 腔室主體 </td></tr><tr><td> 14 </td><td> 第一板件升降裝置 </td><td> 15 </td><td> 承接臂 </td></tr><tr><td> 16 </td><td> 第二板件升降裝置 </td><td> 17 </td><td> 頂針 </td></tr><tr><td> 18 </td><td> 加熱裝置 </td><td> 19 </td><td> 加熱燈管 </td></tr><tr><td> 20 </td><td> 第一出入口 </td><td> 22 </td><td> 第二出入口 </td></tr><tr><td> 26 </td><td> 未處理板件 </td><td> 28 </td><td> 已處理板件 </td></tr><tr><td> 30 </td><td> 機器手臂 </td><td>   </td><td>   </td></tr></TBODY></TABLE>

Claims (9)

1. 一種取放腔室，其包含：一腔室主體，其具有一第一出入口以及一第二出入口，該第一出入口係用來連通於一半導體製程系統；一第一板件升降裝置，其設置於該腔室主體內，該第一板件升降裝置具有複數個承接臂，該複數個承接臂呈間隔排列以用來於一已處理板件從該半導體製程系統經由該第一出入口進入該腔室主體時，承接該已處理板件於一第一上升位置以及一第一下降位置之間升降；一第二板件升降裝置，其設置於該腔室主體內且位於該第一板件升降裝置下而與該第一板件升降裝置相對，用來於一未處理板件經由該第二出入口進入該腔室主體時，承接該未處理板件於一第二上升位置以及一第二下降位置之間升降；以及一加熱裝置，其設置於該腔室主體內，用來在該第二板件升降裝置承接該未處理板件上升至該第二上升位置時，加熱該未處理板件至一製程溫度；其中當該第二板件升降裝置承接該未處理板件下降至該第二下降位置時，該第一板件升降裝置承接該已處理板件從該第一上升位置下降至該第一下降位置，以使該已處理板件可經由該第二出入口離開該腔室主體；當該第一板件升降裝置承接該已處理板件上升至該第一上升位置時，該第二板件升降裝置承接已加熱完成之該未處理板件從該第二下降位置上升至該第二上升位置，以使該未處理板件可經由該第一出入口進入該半導體製程系統。
2. 如請求項1所述之取放腔室，其中該第二板件升降裝置具有複數個頂針，該複數個頂針呈間隔排列以用來撐抵該未處理板件，以將該未處理板 件移動至該第二上升位置或該第二下降位置。
3. 如請求項1所述之取放腔室，其中該第一板件升降裝置之一升降行程係與該第二板件升降裝置之一升降行程至少部分重疊。
4. 如請求項1所述之取放腔室，其中該加熱裝置具有複數個加熱燈管以用來加熱該未處理板件。
5. 如請求項4所述之取放腔室，其中每一加熱燈管係為一紅外線燈管。
6. 如請求項4所述之取放腔室，其另包含：一氣壓控制裝置，其連通於該腔室主體，用來對該腔室主體進行一氣壓升降操作。
7. 如請求項6所述之取放腔室，其中當該製程溫度大於一特定值時，該氣壓控制裝置以氮氣充填方式對該腔室主體進行一回壓操作。
8. 如請求項6所述之取放腔室，其中當該製程溫度小於一特定值時，氣壓控制裝置以乾燥空氣充填方式對該腔室主體進行一回壓操作。
9. 如請求項1所述之取放腔室，其中該已處理板件以及該未處理板件係為玻璃基板、半導體晶圓、晶圓與托盤之組合。