CN105103283A - 用于小批量基板传送系统的温度控制系统与方法 - Google Patents

Abstract

本文提供基板传送系统的实施方式，所述基板传送系统能够加热和/或冷却移入和移出多个基板处理腔室的基板批量。本文还提供基板传送的方法，以及提供许多其他方面。

Description

用于小批量基板传送系统的温度控制系统与方法

相关申请

本申请要求于2013年3月15日申请且标题为“用于小批量晶片的晶片传送系统和方法(WAFERHANDLINGSYSTEMSANDMETHODSFORSMALLBATCHESOFWAFERS)”(代理人案号20667/L/FEG/SYNX)的美国第61/800,595号临时专利申请的优先权，为达所有目的，所述临时专利申请在此以引用全文内容的方式并入本文。

技术领域

本发明一般关于电子装置制造，且更具体地说，本发明是关于用于小批量基板传送系统的温度控制系统及方法。

背景技术

在电子装置制造工艺中，基板传送系统可将基板移入或移出多个腔室以经受处理。一些腔室可同时批处理相对小数目的基板(例如约六个基板)。一些已知的基板传送系统可能能够以高产量传送基板通过制造工艺，但可能一次仅传送一个基板。这可能减缓基板生产，且因此增加制造成本。因此，寻求能够将小批量基板移入或移出多个腔室的改进的基板传送系统及方法。

发明内容

在本发明的实施方式的一些方面中，提供一种基板传送系统。基板传送系统包括：机械手，所述机械手被配置以将多个基板移入或移出基板处理腔室；旋转式传送带，所述旋转式传送带被配置以定位所述多个基板，用于由机械手传送；及温度控制系统，所述温度控制系统被配置以加热或冷却旋转式传送带上的基板。

在其他方面中，提供一种在基板工艺中传送基板的方法。所述方法包括以下步骤：提供基板传送系统，所述基板传送系统包括：机械手，所述机械手被配置以将多个基板移入或移出基板处理腔室；旋转式传送带，所述旋转式传送带被配置以定位所述多个基板，用于由机械手传送；及温度控制系统，所述温度控制系统被配置以加热或冷却旋转式传送带上的基板；将基板装载至旋转式传送带上；加热旋转式传送带上的基板；以及将被加热的基板装载至处理腔室中。

在其他方面中，提供一种基板处理系统。基板处理系统包括：处理腔室；基板传送系统，所述基板传送系统耦接至所述处理腔室，且所述基板传送系统包括：机械手，所述机械手被配置以将多个基板移入或移出基板处理腔室；旋转式传送带，所述旋转式传送带被配置以定位所述基板，用于由机械手传送；及温度控制系统，所述温度控制系统被配置以加热或冷却旋转式传送带上的基板；以及工厂接口，所述工厂接口被设置以将基板传递至基板传送系统，且以从所述基板传送系统接收基板。

从以下示例性实施方式、附加申请专利范围及附图的详细描述，本发明的其他特征及方面将变得完全明白易懂。

附图说明

图1为图示根据本发明的实施方式的包括并行基板传送旋转式传送带型平台的示例性基板处理系统的示意图。

图2为图示根据本发明的实施方式的示例性基板传送旋转式传送带型平台的示意图。

图3为图示根据本发明的实施方式的示例性基板传送旋转式传送带型平台的透视图。

图4为图示根据本发明的实施方式的位于基板传送旋转式传送带型平台内部的示例性基板加热系统的透视剖示图。

图5为图示根据本发明的实施方式的包括基板冷却系统的示例性基板传送旋转式传送带型平台的示意图。

图6为图示根据本发明的实施方式的用于基板传送旋转式传送带型平台的示例性基板冷却板的示意图。

图7为图示根据本发明的实施方式的示例性基板处理系统的示意图，所述基板处理系统具有包括基板冷却系统及装载锁定功能的基板传送旋转式传送带型平台。

图8为图示根据本发明的实施方式的基板处理系统的示意图，所述基板处理系统具有包括基板加热系统及装载锁定功能的基板传送旋转式传送带型平台。

图9为图8的基板传送旋转式传送带型平台的放大图。

图10为图示根据本发明的实施方式的示例性方法的流程图。

具体实施方式

本发明的实施方式系关于在基板传送系统内使用的温度控制方法及系统。在电子装置处理系统中，所述基板传送系统被配置以将用于并行处理的小批量基板(例如5个或6个基板)移入或移出基板处理腔室，或在至少两个基板处理腔室之间传送所述小批量基板。所述多个基板处理腔室能够同时处理小批量的基板。使用容纳于传送腔室(邻近于一个或多个处理腔室)中的旋转式传送带型基板传送系统实现有效地将基板批量装载至处理腔室，及从处理腔室卸除所述基板批量。注意，在一些实施方式中，可将罩壳或腔室(例如传送腔室)视为基板传送系统的一部分。

基板传送系统的一些实施方式包括在将基板移动至处理腔室或从处理腔室移出的同时，处理前预加热和/或处理后冷却位于传送腔室内的基板。另外，一些实施方式提供(a)具有基板温度控制系统的基板传送系统及(b)装载锁定功能(消除了对基板传送系统/传送腔室与工厂接口之间的装载锁定的需要)两者。

本文描述的基板传送系统实施方式中的一些系统具有较小的占地面积，且也可相对于已知基板传送系统增加基板产量。因为上述设计将装载锁定操作从处理腔室装载解耦，所以通过改进的装载锁定的使用可获得上述益处。此外，通过在传送期间提供无需额外时间的基板预加热和/或处理后冷却(例如，因为与传送基板并行执行加热和/或冷却，所以从“关键路径”时间计算去掉了加热或冷却时间)能提高产量。另外，通过连续施加预加热直到进入处理腔室时，一些实施方式可提供改进的预加热控制。本文描述的一些实施方式适用于原子层沉积(ALD)旋转式传送带。

现在转到图1和图2，所述附图图示包括两个并行基板传送旋转式传送带型平台102的基板处理系统100的示例性实施方式。实例系统100包括由基板传送旋转式传送带型平台102提供的两个小批量处理腔室104，其中一个基板传送旋转式传送带型平台102专用于一个处理腔室104。基板传送旋转式传送带型平台102的每个包括传送腔室106，传送腔室106容纳旋转式传送带型基板传送系统108。如在图2中更清晰可见，基板传送系统108可包括：传送机械手110(例如选择顺应性关节型机械手臂(SCARA))，传送机械手110支撑用于传递基板的终端受动器112(如刀刃)；及基板旋转式传送带114，基板旋转式传送带114用于将基板旋转至一位置，在所述位置处使用传送机械手110将基板装载入处理腔室104或从处理腔室104卸除所述基板。注意，在一些实施方式中，可使用直线延伸轴机械手臂代替关节型机械手臂。基板旋转式传送带114也被配置以定位基板，使得基板通过装载锁定116到达或离开工厂接口120内的工厂接口机械手118。在一些实施方式中，系统100也可包括位于工厂接口120中的冷却台122。

图2表示图1示例性基板传送旋转式传送带型平台102中的一个的放大图，且图3表示图1示例性基板传送旋转式传送带型平台102中的一个的透视图。注意，从图3中去掉了传送腔室106的顶部，以更清楚地显示具体特征。如图2所示，旋转式传送带114可包括多个基板支撑件202(例如5个、6个或7个支撑件)，支撑件202随着旋转式传送带114旋转而旋转，且每当支撑件202经过加热系统204附近时，一个或更多个基板支撑件202上的基板302可由一个或更多个固定加热系统204加热。

在一些实施方式中，辐射加热系统可直接设置于基板支撑件202上的基板302之上和/或之下，位于例如紧接于处理腔室104附近的位置。合适的辐射基板预加热器的实例是可购自密苏里州圣路易市Watlow电子制造公司的型号面板加热器。可使用包括不同类型(例如传导或对流)加热器的其他可用的加热系统，诸如也可购自Watlow电子制造公司的高级陶瓷加热器、厚膜传导加热器和线圈及电缆加热器。例如，基板旋转式传送带114可包括位于一个或更多个基板支撑件202的内部的嵌入式电阻加热元件，且因此加热系统随着旋转式传送带114旋转而移动。因此，系统100可被配置以在支撑件202向处理腔室104旋转时有选择地加热基板302，且在支撑件202旋转远离处理腔室104时不加热基板302。

系统100的配置提供加热器的位置和使用中的实质机动性。通常，在装载锁定116中完成预加热。这增加将基板302送入处理腔室104的工艺的时间。本发明的实施方式解耦装载锁定功能和预加热，且允许在关键路径时间线外执行预加热。所述配置也允许例如在不同应用领域中使用较少的加热器，及添加或移除加热器。另外，因为加热系统204可直接位于处理腔室104的前面，通过允许加热基板302直至将基板302装载入处理腔室104前的最后一刻，系统100提供改进的基板温度控制。这最小化了从预加热位置至处理腔室104的温度变化。

图4为图示位于基板传送旋转式传送带型平台102内部的示例性基板加热系统204的透视剖示图。如图3中指出，所图示的特定示例性加热系统204实施方式定位于旋转式传送带114的基板支撑件202之上，且临近于处理腔室104。在一些实施方式中，可将使用红外线或其他波长灯泡的辐射加热系统204用作热源402。在一些实施方式中，在基板302向处理腔室104移动时，置于热源402之下的反射体404可用于将辐射热直接导向或聚焦于定位在加热系统204之下的基板302处。

图5为图示根据本发明的替代实施方式的包括基板冷却系统502的示例性基板传送旋转式传送带型平台500的示意图。基板冷却系统502包括可旋转的旋转式传送带504，旋转式传送带504支撑一个或更多个冷却板506，冷却板与散热器的作用一样，即，给安置在旋转式传送带504的冷却板506中的一个上的基板302散热。使用终端受动器112的传送机械手110可操作以在从处理腔室104卸除基板302之后，将基板302放置于冷却板506之上。旋转式传送带504可随后将冷却基板302旋转至适当的位置，以将冷却基板302装载到另一处理腔室104'中或装载到通向工厂接口的装载锁定116中。

图6表示示例性冷却系统502的细节，冷却系统502包括一组基板冷却板506，基板冷却板506安装在旋转式传送带504上，以供用于基板传送旋转式传送带型平台500中。每个冷却板506包括凹口602及槽604，以在将基板302放置于冷却板506之上及从冷却板506移除基板302时，容纳终端受动器112的特征。在一些实施方式中，冷却板506由铝、使用铜管密封(potted)或使用铜管模锻(swaged)的铝、镀镍铝、不锈钢或具有相对高导热率的其他材料制成。在一些实施方式中，所述多个板可包括用于液体冷却剂(例如水)流动的通道，以进一步助于散热。

同样，支撑旋转式传送带504也可由相似的材料制成，以助于基板302的散热。冷却板的尺寸及质量可经选择，以最大化与基板302的表面接触，且提供充分的热耗散/吸收，以在所需的时段内将被支撑基板的温度降低至所需的目标温度。在一些实施方式中，额外的散热器可耦接至冷却板506及/或旋转式传送带504。在一些实施方式中，耦接至冷却板506和/或旋转式传送带504的主动冷却系统(例如循环水冷却系统)可用于进一步增强冷却。

图7为图示替代示例性基板处理系统700的示意图。所述示例性系统700包括基板传送旋转式传送带型平台702，平台702具有基板冷却系统704及装载锁定功能部分706，装载锁定功能部分706密封平台702(例如使用狭缝阀)且在平台702内提供真空。也就是说，基板传送旋转式传送带型平台702的传送腔室708除可操作以将基板移入且移出处理腔室710之外，传送腔室708被配置用作装载锁定。注意，在工厂接口712与基板传送旋转式传送带型平台702的传送腔室708之间没有独立的装载锁定。注意，在图示的示例性系统700中，工厂接口712内的基板加热台714可用于在基板进入传送腔室708之前预加热所述基板，而冷却系统704可用于在将基板从处理腔室710移除之后冷却所述基板。

另外注意，图7的示例性基板传送旋转式传送带型平台702还包括直线延伸轴机械手臂716而不是关节机械手臂。使用定位用于装载的基板的旋转式传送带允许使用直线延伸轴机械手臂716，直线延伸轴机械手臂716相对于关节机械手臂具有较小的轮廓。这允许使用装载锁定与具有较少抽气时间的传送腔室708组合的较小体积，且因此具有较高的产量。

与图7类似，图8图示包括具有装载锁定功能部分804的基板传送旋转式传送带型平台802的基板处理系统800，所述实施方式包括基板加热系统806，而不是冷却系统704。图9提供图8的基板传送旋转式传送带型平台802的放大图。注意，基板传送旋转式传送带型平台802的传送腔室808的尺寸经缩减以最小化传送腔室808的内部尺寸。当传送腔室808执行装载锁定功能时，这减少了在传送腔室808中抽气降压所要求的时间量。减少的抽气降压时间导致较高的产量。注意，在图示的示例性系统800中，工厂接口812内的基板冷却台814可用于在基板退出传送腔室808之后冷却基板，而加热系统806可用于在将基板装载处理腔室810之前预加热基板。

本发明的实施方式提供用于在将基板移入处理腔室且从处理腔室传送的同时控制基板温度的方法。图10图示在基板工艺中传送基板的示例性方法1000。方法1000包括以下步骤：提供基板传送系统，所述基板传送系统包括：机械手，所述机械手被配置以将基板移入或移出基板处理腔室；旋转式传送带，所述旋转式传送带被配置以定位基板，用于由机械手传送；及温度控制系统，所述温度控制系统被配置以加热或冷却旋转式传送带上的基板。(1002)下一步，将基板装载至旋转式传送带上。(1004)随后预加热位于旋转式传送带上的所装载的基板。(1006)最终，将经加热的基板装载至处理腔室内。(1008)

在一些实施方式中，可在装载锁定或工厂接口中执行预加热，且可在基板传送旋转式传送带型平台中执行后冷却。在替代实施方式中，可在基板传送旋转式传送带型平台中执行预加热，且可在装载锁定或在所述工厂接口中执行后冷却。在其他实施方式中，可在基板传送旋转式传送带型平台内基板支撑件的第一子集上执行预加热，且可在基板传送旋转式传送带型平台内基板支撑件的第二子集上执行后冷却。

因此，尽管已结合本发明的示例性实施方式公开本发明，应了解，其他实施方式可能落在以下申请专利范围所界定的本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种基板传送系统，所述基板传送系统包含：

机械手，所述机械手被配置以将多个基板移入或移出基板处理腔室；

旋转式传送带，所述旋转式传送带被配置以定位所述多个基板，用于由所述机械手传送；以及

温度控制系统，所述温度控制系统被配置以加热或冷却所述旋转式传送带上的基板。

2.如权利要求1所述的基板传送系统，所述系统进一步包括封闭所述基板传送系统的腔室。

3.如权利要求1所述的基板传送系统，其中所述旋转式传送带包括多个基板支撑件，且其中所述温度控制系统被设置位于至少一个基板支撑件及处理腔室的附近。

4.如权利要求1所述的基板传送系统，其中所述旋转式传送带包括冷却板，所述冷却板被配置以从所述多个基板吸热。

5.如权利要求1所述的基板传送系统，其中所述温度控制系统包括辐射加热器，所述加热器被设置为位于至少一个基板支撑件及处理腔室的附近。

6.如权利要求1所述的基板传送系统，所述基板传送系统进一步包括封闭所述基板传送系统的腔室，且在所述腔室内部提供装载锁定功能。

7.如权利要求6所述的基板传送系统，其中所述腔室被配置以最小化所述腔室的内部体积。

8.一种在基板工艺中传送基板的方法，所述方法包含以下步骤：

提供基板传送系统，所述基板传送系统包括：机械手，所述机械手被配置以将多个基板移入或移出基板处理腔室；旋转式传送带，所述旋转式传送带被配置以定位所述多个基板，用于由所述机械手传送；及温度控制系统，所述温度控制系统被配置以加热或冷却所述旋转式传送带上的基板；

将基板装载至所述旋转式传送带上；

加热所述旋转式传送带上的所述多个基板；以及

将所述多个加热的基板装载至所述处理腔室中。

9.如权利要求8所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：提供腔室，所述腔室封闭所述基板传送系统。

10.如权利要求8所述的方法，其中提供所述基板传送系统的步骤包括以下步骤：提供旋转式传送带，所述旋转式传送带包括多个基板支撑件；及将所述温度控制系统设置于至少一个基板支撑件及所述处理腔室的附近。

11.如权利要求8所述的方法，其中提供所述基板传送系统的步骤包括以下步骤：提供旋转式传送带，所述旋转式传送带包括冷却板，所述冷却板被配置以从所述多个基板吸热。

12.如权利要求8所述的方法，其中提供所述基板传送系统的步骤包括以下步骤：提供所述温度控制系统，所述温度控制系统具有辐射加热器，所述辐射加热器被设置为位于所述旋转式传送带上的基板支撑件及所述处理腔室的附近。

13.如权利要求8所述的方法，所述方法进一步包括以下步骤：提供腔室，所述腔室封闭所述基板传送系统，且执行所述腔室内部的装载锁定功能。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述腔室被配置以最小化所述腔室的内部体积。

15.一种基板处理系统，所述基板处理系统包含：

处理腔室；

基板传送系统，所述基板传送系统耦接至所述处理腔室，且所述系统传送系统包括：机械手，所述机械手被配置以将多个基板移入或移出所述基板处理腔室；旋转式传送带，所述旋转式传送带被配置以定位所述多个基板，用于由所述机械手传送；及温度控制系统，所述温度控制系统被配置以加热或冷却所述旋转式传送带上的基板；以及

工厂接口，所述工厂接口被设置以将基板传递至所述基板传送系统，且接收来自所述基板传送系统的基板；

其中，位于所述基板传送系统中的所述旋转式传送带包括多个基板支撑件，且其中所述温度控制系统被设置为位于至少一个基板支撑件及处理腔室的附近；

其中所述基板传送系统进一步包括腔室，所述腔室封闭所述基板传送系统，所述基板传送系统被配置以在所述腔室内部提供装载锁定功能，且其中所述腔室被配置以最小化所述腔室的内部体积。