具有批单元传送功能的垂直炉以及相关的传送控制方法

专利名称：具有批单元传送功能的垂直炉以及相关的传送控制方法
具有批单元传送功能的垂直炉以及相关的传送控制方法 相关申请的交叉引用
本申请要求于2007年4月16日提交的韩国专利申请 10-2007-0036817的优先权，在此通过引用将其主题并入本文。
背景技术：
本发明涉及一种垂直炉一普遍使用的半导体制造装置类型。更具 体地，本发明涉及一种具有批单元传送功能的垂直炉，以及相关的晶 片传送控制方法。
通常，在衬底(或者"晶片")上制造半导体器件包括重复采用 各种工序，例如清洗、扩散、光致抗蚀剂涂覆、曝光、显影、蚀刻和 离子注入等。由此，良好设计的半导体制造装置有利于快速实施这些 工序。 _
当然，制造工序的定制性质(customizednature)需要使用高度专 用的装置。又，每一件单独的装置都应该利于尽量大的产品生产量。 最大化生产量的一种途径是允许多个晶片被集合成标识的"批"从而 被同时处理。对于很多制造工序，二十至二十五个晶片为常见的批尺 寸。
每一个制造工序都由多个参数(例如，温度、压力、其它环境特 性等)限制其性能。经由不同的通信路线(即硬连线、无线、RF、 IR
等)将与任意给出工序相关联的参数提供给一件或多件装置。 一旦被 制造装置接收，这些参数或者将这些参数相互关联的工序制法(process recipe)就会被存储在存储器中并用于控制制造装置。参数和制法也被 存储在与主计算机相关联的数据库中。一旦已经对一批晶片执行了工序，结果通常使用手动和/或自动 测试以及测量例程来检验。当通过该例程来研究潜在缺陷时，或者一 旦已经注意到工序或者结果缺陷，则制造装置就设置为联锁状态。
当在一件制造装置中发生联锁操作时，警报信号可发声以强制技 术人员介入。该手动介入之后，技术人员将与联锁相关的情况报告给 工序工程师。接着，需要工序工程师计算调整，为相关装置检验参数 或者编程指令。 一旦这种验证计算或检查完成，工程师就告知技术人 员，然后技术人员可以释放联锁，从而允许制造装置继续正常操作。
在"分整批(batch)式"半导体制造装置中，多个批形成每一整 批(batch)且通常布置为相对大的晶舟以同时或者顺序地经受处理。 标识表格用于跟踪与分整批式制造装置相关联的关键数据。例如，表 格或者列表指出监控器晶片的使用、在一整批中操作(nm)的批的数 量、该整批中特定批的顺序、每一批中的晶片数、产品操作标识数据 等。
例如在美国专利No.5,942,012中公开了一件分整批式制造装置， 在此通过参考将其主题并入本文。该装置包括在垂直炉中的加热器。 该加热器包围在垂直炉主体内部的反应管并且与晶舟相关联。在该晶 舟中，多个晶片"W"以一定间隔垂直叠置，且晶舟用于在垂直炉中/ 从垂直炉加载/卸载晶片。该加热器还与具有包括移动部件、提升部 件和旋转部件的夹架的晶片传送器相关联，以利于在晶舟中/从晶舟 加载/卸载晶片。
图1和图2是该件常规制造装置的示意图。如图1中所示，晶舟 23由四个支持杆23a构成，该支持杆23a由如石英的材料形成。晶舟 23沿着晶片轮廓被固定到底部板23b上。每一个支持杆23a的位置与 每个晶片的边缘上的保持凹槽相符。晶片传送器24设有五个夹架24a以一次承载多个晶片。夹架中的一个与其余四个夹架独立地可收縮以
承载晶片。在图1中，参考数字25表示外盖，在晶舟23和相关晶片 承载器之间传送晶片的同时，该外盖能够关闭加热炉21的底部开口或 者在该底部开口上方旋转。
与晶舟23横跨晶片传送器24的下落位置相对地布置晶片传送台 31 。将晶片传送台31构成为将包含晶片负载的各个晶片承载器C放置 到被在垂直方向上布置的三个台中的一个中。
在位于晶片传送台31上方的区域中，承载器保持器32被设置成 保持多个承载器C，该多个承载器C已准备好分别接收指定的晶片， 如被处理晶片、挡片(dummywafer)、备用晶片、监视器晶片等。
承载器传送器4被设置在与晶片传送台31、承载器保持器32和承 载器台33相对的位置中。承载器台33用作进口 /出口 (I/O)端口， 通过该进口/出口端口，向/自装置加载/卸载保持晶片的各个承载 器C。在所示出的实例中，四个承载器C被保持在水平行中(在X方 向上)，并且晶片出口端口面向上。
在图1中，概念上将承载器台33示出为单个元件，但是在实际实 施中，每一个承载器台33都相对于相应的承载器C设置。承载器台33 设有这样的部件，利用该部件，其在水平销4a上向内扭转从而搁置在 其侧部上。在该位置处，每个承载器C都可由承载器传送器4传送。 承载器传送器4设有在Z方向上可旋转的臂43，以保持并传送承载器 C。晶片承载器C设有提升台42，其可沿着支持杆41在X方向上向上 和向下移动。
在图2中，"F"表示设置在I/0端口上方的装置的主体的前面板 中的空气过滤器。用户触摸面板5与如图l和2中所示的装置相关联。 触摸面板5用作控制机构并通常包括显示器。在多件常规的分整批式制造装置中，如图1和2中所示的那个，
构件i/o端口被构成为与一个或两个晶片批相关地操作。而且，该装置
可将整批定义为在二和六批之间。结果是，控制批进入装置、通过装 置和来自装置的传送的软件常常限于与所定义的整批尺寸相关地操 作。
由此，当两个承载器都位于I/O端口处时，晶片传送器将承载器
传送到承载器储存装置。然而，制造装置不将从承载器接收的晶片传 送到晶舟，直到盒式储存装置被完全存储了期望数量的晶片批为止。 由此，在等待盒式存储装置被填充的同时，消耗不必要的工序时间来 等待制造装置的其它子系统和部件进行操作。该延迟降低了制造生产 量和整体产率。例如，当将整批定义为六批时，在经由晶片传送台将 晶片传送到晶舟之前，延迟制造工序直到用六批填充了承载器储存装 置。等待聚集六批的相当时间降低产率。

发明内容
在一个实施例中，本发明提供了一种半导体制造系统，其包括-操作员接口服务器，便利用户指定包括多个批的整批、设置相关的整
批信息、以及产生与整批信息相关联的控制命令；主计算机，其响应 于从操作员接口接收的控制命令，定义控制制造工序的制法，并产生 控制推进操作(track-in operation)的命令，该推进操作基于逐批地向 垂直炉传送晶片/从垂直炉传送晶片，其中垂直炉包括接收与多个批 相关联的多个承载器的I/0端口，自1/0端口向承载器保持器顺序地传 送多个承载器的晶片承载器传送器，从承载器保持器接收多个承载器 的晶片传送台，以及从位于晶片传送台中的多个承载器将晶片传送到
晶舟的晶片传送器，其中，在从i/o端口向承载器保持器传送多个承载
器期间，从承载器保持器将多个承载器传送到晶片传送台和从位于晶 片传送台中的承载器将晶片传送到晶舟是同时发生的。在另一个实施例中，本发明提供了一种将成批的晶片传送到垂直 炉的方法，该方法包括接收与推进操作相关联的整批信息并将该整 批信息存储在与垂直炉相关联的存储器中，其中，该整批信息标识多 个批；从垂直炉的I/O端口将与多个批相关联的多个承载器顺序地传送 到承载器储存装置；在承载器储存装置接收了多个承载器中所有承载 器之前，从承载器保持器将多个承载器中的至少一个传送到晶片传送 台；以及从晶片传送台将来自多个承载器台中至少一个的晶片传送到 晶舟。


图1是示出根据常规技术的加热装置的整体结构的透视图； 图2是示出图1中所示加热装置的整体结构的纵向截面图； 图3是根据本发明实施例的管理半导体制造装置的系统的框图； 图4示出了用于成批地承载晶片承载器的工序装置的结构； 图5示出了根据本发明实施例的用于输入用于推进的整批信息和 批添加整批信息的屏幕显示器的实例；和
图6是根据本发明实施例的成批地传送晶片的流程图。
具体实施例方式
现在将在下面参考图3和6更加全面地描述本发明的实施例。然 而，本发明可以以多种不同形式实施，并不应当认为其仅限于在此列 举出的实施例。而是，提供所示出的实施例作为做出和使用更宽发明 的教导实例。
图3是用于控制和管理半导体制造装置的系统的大体框图，并且 可在本发明实施例的上下文内找到应用。
如图3中所示，操作员接口服务器IO存储一个或多个软件例程以 及相关参数，其定义了与一件或多件制造装置相关联的制造工序。操 作员接口服务器IO在该环境中能够被灵活地使用，以通过如下行为来控制工序条件参考与(多个)监视器晶片相关联的数据，产生指定 特定数量的加载晶片批的命令，指定晶片批的各自的位置等。常规编 码技术和商业上可获得的程序可用于对操作员接口服务器10进行编 程。
用户接口服务器12可通过使用常规硬件平台、通信线路和相关的 软件不同地实施以形成用于系统的用户接口。用户接口服务器12适于 允许用户(例如工序工程师或者技术人员)来探究多件制造装置16的 操作状态。这种探究可远程进行。
主计算机14可使用通用计算机如膝上型计算机或个人计算机 (PC)来实施。主计算机14适于从操作员接口服务器10接收(多条) 命令以及相关数据以及从用户接口服务器12接收用户输入，以控制制 造装置16的操作。主计算机14也可以用于接收和存储由制造装置16 产生的实时数据。该数据或其图示可被返冋到与操作员接口服务器10 相关联的数据库，和/或被提供到用户接口服务器12。当"推进"命 令由操作员接口服务器10发送时，主计算机14也可成批地控制晶片 承载器的传送。将晶片装载到执行各个制造工序的一件或多件制造装 置16。例如，以下描述的各部件和子系统的操作可由主计算机14上运
行的软件例程来控制和协调，以便利在制造工序之前将晶片传送到晶 舟。
在一些实施例中，主计算机14与其自身的用于存储各种静态工序 控制(SPC)信息的数据库相关联。接着，可以使用该信息来分析和/ 或定义与各个工序相关的工序条件和参数。
图4是接受本发明益处的垂直炉50的部分示意图。垂直炉50是 要求在如图3中所示的系统的控制之下的成批晶片的智能传送的制造 装置16的一个实例。然而，本发明不仅仅严格限于垂直炉。与之前描述的常规垂直炉相似，垂直炉50包括垂直加热炉21、晶 舟23和晶片传送器24。在一个实施例中，可通过包围设置于垂直炉50的主体内的反应管 的加热器来形成垂直加热炉21。然而，垂直加热炉的具体实现不限于 所公开的本发明。晶舟23聚集并垂直叠置多个晶片(W)，以在垂直加热炉21中 处理。晶片以所定义间隔叠置在晶舟23中以利于高效处理。以这种方 式，晶舟23和晶舟升降器22主要适于在垂直加热炉21中/自垂直加 热炉21加载/卸载晶片。在一个实施例中，晶舟23设有四个垂直支 持杆，该四个垂直支持杆由如石英的材料制成并被布置成啮合在晶片 中形成的相应保持凹槽。在一个实施例中，晶片传送器24包括至少一个夹架，该夹架包括 移动部件、提升部件和旋转部件。然而，所实施的晶片传送器24在晶 舟23中/自晶舟23加载/卸载晶片。在一个更具体的实施例中，晶 片传送器24包括五(5)个夹架，其被设计成一次传送五个晶片。然 而，五个夹架中的一个可与其余四个夹架独立收缩以承载单个指定晶 片。与横跨晶片传送器24的晶舟23相对地布置一个或多个晶片传送 台31。晶片传送台31适于容纳多个晶片承载器C，每一个晶片承载器 C都保持多个晶片。在所示出的实施例中，以垂直台实施晶片传送台 31。在所示出的实施例中，承载器储存装置32被设置在晶片传送台31 上方。多个晶片承载器C可以被加载到承载器储存装置32中。被装载 到承载储存装置32中的晶片承载器可不同地用于保持等待处理的晶 片、挡片、补加(supplemental)晶片、监视器晶片等。承载器传送器4沿着支持杆41设置并接近晶片传送台31和承载 器保持器32，以利于传送晶片承载器。承载器传送器4包括提升台42， 其设有臂43作为能够垂直提升和旋转传送晶片承载器C的旋转部件。 提升台42可使用相关移动部件来适当定位晶片承载器C。图5示出了根据本发明实施例的用户控制屏幕(以下的"推进屏 幕")的一个实例，该用户控制屏幕通信输入的用于推进操作的整批 信息和相关的批添加整批信息。图6是总结根据本发明实施例成批地 传送晶片的方法的流程。将参考图3至6描述一个本发明示范性实施例的操作。根据所定义的软件例程，操作员接口服务器10自动确定指定用于 提供到与所指定的整批相关联的特定件制造装置的晶片批的数量。图5 的推进屏幕可以由此指示该信息。然后，操作员接口服务器IO发送整 批信息到主计算机14，在一个实施例中，该整批信息包括一个或多个 监视器晶片的适当使用。一旦指定了晶片批的数量(例如一至六)，则主计算机14就产生 工序制法，该工序制法适当表示(多个)监视器晶片的使用或不使用。 在一个实施例中，基于每个批地进行监视器晶片的使用。在加工实例中，假设制造装置16和主计算机14经由LAN电缆连 接。使用该通信线路，主计算机14将工序制法传送到制造装置16。该 制法通常包括特定名称(或者其他指定信息)，其适当地表示从操作 员接口服务器IO接收的整批信息。将制法传送到制造装置16引起制造装置加载制法数据和从空闲状 态转变到备用状态。 一旦制造装置表示完全接收了该制法，'则现在将读出所指定的工序以在制造装置16上运行。然而，只要制造装置16 保持在空闲状态，其就向主计算机14指示需要附加制法数据或者发生 了制法加载错误。有时，当损坏了传送到制造装置16的整批信息时， 将发生制法加载错误。这可以通过复位整批信息来补救，在复位之后 将加载该制法并且制造装置16可以进入备用状态。现在将描述用于在加工实例的情况下成批地传送晶片承载器的示 范性操作。操作员接口服务器10经由适当的通信路线将与用于特定操作工序 的推进操作相关联的整批信息施加到主计算机14。例如，当使用与操作员接口服务器IO相关联的推进屏幕通过装置标识(EPID)来选择工 序注册时，可以使用如图5中所示的EPID工序注册菜单屏幕。使用菜 单屏幕和晶片批标识(LOT ID)输入来选择EPID和装置类型 (EQPTYPE)。然后，可以输入工序制法版本或者条件(RECIPE)并 且启动注册按钮。这些行为将输入的整批信息传送到主计算机14。 一旦主计算机14 接收到整批信息，如果必要就进行整批信息更新。用于推进操作的典 型整批信息包括数据，该数据表示与整批相关联的批的数量和身份 (identity)。此时，主计算机14已经准备好开始与所指定整批相关联的制造装 置16的操作，并且开始对基于逐批的晶片承载器的相关传送进行控制。 在加工实例中，假设垂直炉50可处理二到六批的晶片批。进一步假设 为了图示的目的，所指定整批仅包括四批晶片批。在这种情况下，在推进操作的标识期间，用户可使用提供在于图5 中所示的EPID工序注册菜单屏幕上的批添加按钮。当这样使用的时 候，从操作员接口服务器10向主计算机14提供批添加整批信息。可使用该批添加整批信息以补充制法数据，或者更通常地，添加另外的 与整批不相关的晶片批到当前制造工序中。利用该信息，主计算机14 可控制制造装置16的操作以将两个另外批添加到在加工实例中正在运 行的四批构成的整批中。由此，可以处理六批晶片批的全部负载而不 需中断所关心的整批的晶圆批指定。现在参考图6的流程，操作员接口服务器IO将整批信息发送到主 计算机14并起动推进操作(101)。之后，主计算机14基于与推进操 作相关的所接收的整批信息，将晶片承载器C提供到垂直炉50的I/O 端口 35 (102)。晶片承载器可手动或者自动加载。一旦将晶片承载器提供给I/O端口，则操作承载器传送器4以将 晶片承载器布置在承载器保持器32中(103)。之后，从承载器保持 器32向晶片传送台31传送晶片承载器(104)。使用晶片承载器4， 来自加载在晶片传送台31中的晶片承载器的晶片被顺序地成批传送到 晶舟23 (105)。之后，控制传送操作的软件例程确定另一晶片承载器 是否正在提供给I/0端口 (106)。如果另一个晶片承载器正被提供给 1/0端口，则传送方法返回到步骤103并且重复，直到在I/0端口不再 出现另外晶片承载器为止(106=否)。接下来，关于被传送到制造装置的批的数量是否正确对应于所指 定整批的尺寸以及制造装置是否处于最大的批负载量或者制法指定的 最大批负载量进行另一判定(107)。如果是的话，就执行制造工序 (110)。然而，如果当前整批没有完全消耗掉制造装置的全部负载量，则 可以提供批添加信息(108)。如果明显没有批添加信息，则执行制造 工序(110)。然而，当提供批添加信息时(109)，该信息用于补充 当前整批信息。当批添加信息可能需要将另外的晶片批提供到制造装 置时，制造方法返回到步骤106。前述控制方法与常规方法不同，前述控制方法允许连续且正在进
行地将晶片从承载器保持器32传送到晶片台31以及从晶片台31传送 到晶舟23，而不需要等待承载器保持器32完全加载了与指定整批中的 批相关联的承载器。该方法在将晶片传送到晶舟23期间节省了大量时 间。此外，当所指定的整批含有少于构件制造装置和制法所允许的最 大的晶片批的数量时，可以利用垂直炉50的全负载能力。
尽管已经作为实例示出了从承载器保持器32将承载器连续传送到 晶片传送台31，但是，反过来也成立。g卩，从承载器保持器32向I/O 端口 35传送晶片承载器无需等待所有与整批相关的晶片批都布置在承 载器保持器32中。
以这种方式，在从I/O端口 35正在向承载器保持器32传送另一 晶片承载器的同时，可在垂直炉50中同时(即并行)地传送一个或多 个晶片承载器。
因此，假设加载/卸载每批晶片所需的时间约为2分钟30秒，且 所指定的整批包括六批，则每个加载和卸载操作需要12分钟30秒， 并且在通过I/O端口运送所卸载的晶片承载器化费了大约7分钟30秒。 通过使用上述控制方法可减少该32分钟30秒传送时间中的大量。
如上所述，在根据本发明实施例的分整批式垂直炉中，晶片承载 器成批传送，并且在承载器保持器完全填充以对应于所指定整批的晶 片承载器批之前加载/卸载晶片，由此减少工序等待时间，增加产率。
此外，当垂直炉的负载量允许比所指定整批中包括的更多的批时， 可将另外批添加到推进操作中，以进一步增加产率。
对本领域技术人员很明显的是，在不偏离本发明的范围的情况下可对本发明进行修改和变化。由此，本发明意图覆盖本发明的任何这 种修改和变化，只要其落入到所附的权利要求及其等价物的范围内。
权利要求
1.一种半导体制造系统，其包括操作员接口服务器，其利于用户指定包括多批的整批、设置相关的整批信息并产生与所述整批信息相关联的控制命令；主计算机，其响应于从所述操作员接口接收的所述控制命令，定义控制制造工序的制法，并产生控制推进操作的命令，所述推进操作基于逐批地传送晶片到垂直炉/从所述垂直炉传送晶片；其中，所述垂直炉包括I/O端口，其接收与所述多个批相关联的多个承载器；晶片承载器传送器，其从所述I/O端口将所述多个承载器顺序地传送到承载器保持器；晶片传送台，其从所述承载器保持器接收所述多个承载器；和晶片传送器，其从布置在所述晶片传送台中的所述多个承载器将晶片传送到晶舟，其中，在从所述I/0端口将所述多个承载器传送到所述承载器保持器期间，从所述承载器保持器将所述多个承载器传送到所述晶片传送台和从布置在所述晶片传送台中的所述承载器将所述晶片传送到所述晶舟同时发生。
2. 如权利要求l所述的系统，其中，所述整批信息包括以下的至 少一种多个批的数量，所述多个批的标识信息，关于一个或多个监视器晶片的使用的信息。
3. 如权利要求l所述的系统，其中，所述操作员接口服务器在实 时过程中接收并存储与所述垂直炉的操作和在所述垂直炉中处理的晶 片相关的所产生的数据。
4. 如权利要求3所述的系统，其中，所述操作员接口服务器与产 生用户推进屏幕的软件功能上相关联，以便利用户定义所述整批。
5. 如权利要求4所述的系统，其中，所述用户推进屏幕包括用于 对整批信息补充批添加信息的机构，所述批添加信息与要添加到所述 整批中的多个批的一个或多个另外批相关联。
6. —种成批传送晶片到垂直炉的方法，该方法包括 接收与推进操作相关的整批信息并将所述整批信息存储在与所述垂直炉相关联的存储器中，其中，所述批信息标识多个批；从所述垂直炉的I/O端口顺序地传送与所述多个批相关联的多个承载器至承载器保持器；在所述承载器保持器接收所述多个承载器中的全部承载器之前，将来自所述承载器保持器的多个承载器中的至少一个传送到晶片传送台；和从来自所述晶片传送台的所述多个承载器中的至少一个将晶片传 送到晶舟。
7. 如权利要求6所述的方法，其中在所述承载器保持器正在接收 所述多个承载器中的其他承载器的同时，发生从来自所述晶片传送台 的所述多个承载器中的至少一个传送晶片。
8. 如权利要求6所述的方法，还包括判定所述多个批的传送是否完成，以及之后判定是否向所述整批 信息提供批添加信息。
9. 如权利要求8所述的方法，其中， 一旦判定向所述整批信息提 供所述批添加信息，则从所述1/0端口顺序地传送至少一个另外的承载 器至所述承载器保持器。
10. 如权利要求6所述的方法，其中，至少部分通过向用户推进 屏幕的用户输入来设置所接收的所述整批信息。
11.如权利要求9所述的方法，其中，至少部分通过向用户推进 屏幕的用户输入来设置所述批添加信息。
全文摘要
公开了一种成批传送晶片至垂直炉的系统和方法。该方法包括接收与推进操作相关的整批信息并将该整批信息存储在与垂直炉相关联的存储器中，其中整批信息标识多个批；从垂直炉的I/O端口将与多个批相关联的多个承载器顺序地传送到承载器保持器；在承载器保持器接收多个承载器中的所有承载器之前，将来自承载器保持器的多个承载器中的至少一个传送到晶片传送台；并从来自晶片传送台的该多个承载器中的至少一个将晶片传送到晶舟。
文档编号H01L21/677GK101290871SQ200810092630
公开日2008年10月22日 申请日期2008年4月16日 优先权日2007年4月16日
发明者崔相国, 郑在祐 申请人:三星电子株式会社