CN113195170A - 基板传送装置及基板传送系统 - Google Patents

Abstract

提供一种基板传送装置及基板传送系统，其通过提高各个真空传送机器人的运转率，由此即使真空传送机器人的个数少，也能够实现与以往同等的作业效率。该基板传送装置具备：真空传送腔室；设置在该真空传送腔室的内部的真空传送机器人；以及使所述真空传送机器人相对于所述真空传送腔室行进的输送单元，所述真空传送机器人具有支承于所述输送单元的机器人基部。所述基板传送装置还具备设置在所述机器人基部的上部并用于临时放置基板的至少两个基板载置台。

Description

基板传送装置及基板传送系统

技术领域

本发明涉及将半导体晶圆在真空环境下传送的基板传送装置及基板传送系统。

本申请对于在2018年12月11日提出申请的日本特愿2018-231644号主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

已知有具备在大气环境下进行基板传送的大气传送模块、在真空环境下进行基板传送的基板传送装置(真空传送模块)以及将该基板传送装置与大气传送装置连接的装载锁定腔室的基板传送系统。作为该基板传送装置，已知有在真空传送腔室中对应于进行各种处理的多个工序模块地设置多个真空传送机器人且在相邻的真空传送机器人彼此之间分别设有基板载置台的装置。根据该基板传送系统，从大气传送模块向装载锁定腔室送入基板，送入到装载锁定腔室的基板由真空传送机器人向真空传送腔室送入。送入到真空传送腔室的基板由真空传送机器人向工序模块送入。在工序模块中，例如将成膜处理后的基板由真空传送机器人临时放置于基板载置台进行冷却(参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2017-79329号公报

发明内容

发明的概要

发明要解决的课题

专利文献1的基板传送系统在真空传送腔室中设置多个真空传送机器人及多个基板载置台，但是多个真空传送机器人中的设置在从大气传送模块越离开的位置的真空传送机器人的运转率越低。

另外，专利文献1的基板传送系统在真空传送腔室与大气传送模块之间设置装载锁定腔室。因此，在基板传送系统中，真空传送机器人的行进方向的进深变长，系统整体的占用区域(footprint)变大(全长变长)。

本发明鉴于上述的情况而作出，其目的在于提供一种真空传送机器人的运转率高的基板传送装置及占用区域小的基板传送系统。

用于解决课题的方案

本发明的基板传送装置具备：真空传送腔室；设置在该真空传送腔室的内部的真空传送机器人；以及使该真空传送机器人相对于所述真空传送腔室行进的输送单元，所述真空传送机器人具有支承于所述输送单元的机器人基部，所述基板传送装置还具备设置在该机器人基部的上部并用于临时放置基板的至少两个基板载置台。

在本发明的基板传送装置中，可以是，所述输送单元具有：引导机构，其设置于所述真空传送腔室的壳体内壁，将所述机器人基部支承为行进自如；以及输送机构，其与由该引导机构支承的所述机器人基部连接。

在本发明的基板传送装置中，可以是，所述引导机构具有将所述真空传送腔室内分隔成上下两个空间的分隔构件，在上方的所述空间内配置所述真空传送机器人，在下方的所述空间内配置所述输送机构。

在本发明的基板传送装置中，可以是，所述输送机构是配置在下方的所述空间内的水平多关节臂。

在本发明的基板传送装置中，可以是，所述输送机构是配置在下方的所述空间内的直动机构。

本发明的基板传送系统具备大气传送模块、真空传送模块以及设置在所述大气传送模块及所述真空传送模块之间的装载锁定腔室，所述真空传送模块由第一方案记载的基板传送装置构成，该基板传送装置及所述大气传送模块在俯视观察下配置成T字型，在该配置成T字型的所述大气传送模块与所述基板传送装置的交叉部分别设置装载锁定腔室，该装载锁定腔室在与所述大气传送模块连接的面及与所述基板传送装置连接的面分别具有送入送出所述基板的开口部，并且，与所述大气传送模块连接的面和与所述基板传送装置连接的面彼此相邻。

发明效果

根据本发明的基板传送装置及基板传送系统，能够得到减少真空传送机器人的个数、提高真空传送机器人的运转率来抑制基板传送装置的成本且占用区域小的基板传送系统。

附图说明

图1是表示本发明的基板传送系统的俯视图。

图2是表示本发明的基板传送系统的局部剖视图。

图3是表示本发明的基板传送装置的立体图。

图4是表示本发明的真空传送机器人的俯视图。

具体实施方式

以下，说明本发明的基板传送系统及基板传送装置的实施方式。如图1及图2所示，基板传送系统10具备大气传送模块12、真空传送模块(基板传送装置)15、多个装载锁定腔室17、18和多个工序模块21～26。

大气传送模块12具备大气传送腔室31、大气传送机器人32和引导输送机构33。

大气传送腔室31例如形成为在俯视观察下矩形形状的壳体，具备第一长壁31a、第二长壁31b、第一短壁31c和第二短壁31d。大气传送腔室31的内部保持为清洁的大气状态。在大气传送腔室31的内部，大气传送机器人32被引导输送机构33支承为行进自如。在大气传送模块12的第一长壁31a连接有多个(在图1中图示三个)装载端口13。装载端口的个数可以为两个或四个以上。

大气传送机器人32具备机器人基部35、一对臂单元36、37和一对末端执行器38、39。

机器人基部35被引导输送机构33支承为行进自如。由此，在大气传送腔室31的内部，大气传送机器人32沿着多个装载端口13向箭头A方向行进自如。机器人臂(一对臂单元36、37)旋转自如且升降自如地支承于机器人基部35。

一对臂单元36、37中的第一臂单元36被连结成能够伸长/弯折，且在前端连结有第一末端执行器38。与第一臂单元36同样，第二臂单元37被连结成能够伸长/弯折，且在前端连结第二末端执行器39。

第一末端执行器38及第二末端执行器39分别在前端载置半导体晶圆(基板)40。以下，将半导体晶圆40简记为“晶圆40”。

在第一臂单元36和第二臂单元37弯折的状态(图1的状态)下，第二末端执行器39以在上下方向上重叠的方式配置于第一末端执行器38的下方。

引导输送机构33设置在大气传送腔室31的内部。大气传送机器人32的机器人基部35被引导输送机构33支承为行进自如。机器人基部35通过引导输送机构33的输送机构的动作而沿着引导输送机构33的引导部向箭头A方向行进。作为引导输送机构33，可使用通常已知的直动机构。

在大气传送腔室31的壳体中的第一长壁31a连接多个装载端口13。

装载端口13是对FOUP41的盖进行开闭的装置。FOUP41例如是具有25段的晶圆载置搁板的容器，载置于装载端口13。在25段的晶圆载置搁板的任意的段收纳晶圆40。需要说明的是，在本实施方式中，说明在FOUP41收纳25片半导体晶圆40的例子，但是收纳于FOUP41的半导体晶圆40的片数可以适当选择。

通过将FOUP41的盖在装载端口13处打开而使大气传送机器人32能够接触到FOUP41中收纳的晶圆40。

如图1及图3所示，在大气传送腔室31的第二长壁31b侧具备真空传送模块(基板传送装置)15。真空传送模块15具备真空传送腔室44、真空传送机器人45、多个基板载置台46、47和输送单元48。基板载置台46、47与真空传送机器人45一体设置，例如，设置在后述的机器人基部51的上部。通过驱动输送单元48而使基板载置台46、47与真空传送机器人45一体行进。在本实施方式中，列举基板载置台46、47为两个的情况为例进行说明，但也可以为三个以上。

真空传送腔室44例如形成为俯视观察下矩形形状的壳体，具备第一长壁44a、第二长壁44b、第一短壁44c和第二短壁44d。大气传送腔室31能够将内部气氛切换为真空状态/大气状态，但是通常保持为真空状态。

真空传送腔室44的第一短壁44c连接于大气传送腔室31的第二长壁31b中的长度方向(在图1中为箭头A方向)的中央。大气传送腔室31及真空传送腔室44在俯视观察下配置成T字型。

如图3及图4所示，真空传送机器人45具备机器人基部51、一对臂单元52、53和一对末端执行器54、55。

机器人基部51在真空传送腔室44的内部被输送单元48的引导机构57(后述)支承为行进自如。一对臂单元52、53转动自如且升降自如地设置于机器人基部51的上部。

一对臂单元52、53分别由第一臂单元52和第二臂单元53构成。

第一臂单元52被连结成能够伸长/弯折，且在前端连结有第一末端执行器(晶圆载置手)54。在第一末端执行器54的前端部(水平手)54a载置晶圆40。

通过使第一臂单元52伸长而使第一末端执行器54的前端部54a朝向多个装载锁定腔室17、18(参照图1)、多个工序模块21～26(参照图1)的内部前进。

另一方面，通过使第一臂单元52弯折而使第一末端执行器54的前端部54a朝向真空传送机器人45的转动中心轴后退。

与第一臂单元52同样，第二臂单元53被连结成能够伸长/弯折，且在前端连结第二末端执行器55。第二末端执行器55重叠地配置于第一末端执行器54的下方。与第一末端执行器54同样，第二末端执行器55具备前端部(水平手)55a。前端部55a形成为能够载置晶圆40。

通过使第二臂单元53弯折而使第二末端执行器55的前端部55a朝向真空传送机器人45的转动中心轴后退。

另一方面，通过使第二臂单元53伸长而使第二末端执行器55的前端部55a朝向多个装载锁定腔室17、18(参照图1)、多个工序模块21～26(参照图1)的内部前进。

将在机器人基部51的上部51a设置的两个基板载置台46、47的一方设为第一基板载置台46，将另一方设为第二基板载置台47进行说明。

第一基板载置台46及第二基板载置台47分别形成为一段或多段，形成为能够临时放置第一末端执行器54的前端部54a及第二末端执行器55的前端部55a的各晶圆40。

如图2及图3所示，在真空传送机器人45的机器人基部51连接(连结)输送单元48。输送单元48具备引导机构57和输送机构58。

引导机构57具备一对导轨61和分隔构件62。一对导轨61设置于真空传送腔室44的壳体内壁(具体而言，第一长壁44a及第二长壁44b的各内壁面)，将机器人基部51支承为行进自如。由此，在真空传送腔室44的内部，真空传送机器人45能够向沿着一对导轨61的箭头B方向(参照图1)行进来访问多个装载锁定腔室17、18(参照图1)及多个工序模块21～26。

在一对导轨61的上方设置分隔构件62。分隔构件62以将真空传送腔室44的内部分隔成上方的空间64和下方的空间65这上下两个的方式形成。在上方的空间64配置真空传送机器人45，在下方的空间65配置输送机构58。

在由引导机构57的一对导轨61支承的机器人基部51连接(连结)输送机构58。输送机构58具备水平多关节臂67和驱动源68。水平多关节臂67具备第一输送臂71和第二输送臂72。

第一输送臂71将基部71a连结于驱动源68的旋转轴68a。在第一输送臂71的前端71b连结第二输送臂72的基部72a。在第二输送臂72的前端72b连结机器人基部51。即，水平多关节臂67构成为能够通过第一输送臂71及第二输送臂72来伸长/弯折。

使驱动源68的旋转轴68a旋转而使水平多关节臂67伸长/弯折，由此，真空传送机器人45由一对导轨61引导而相对于真空传送腔室44行进。

这样，将机器人基部51行进自如地设置于真空传送腔室44的引导机构57，在机器人基部51连接(连结)输送机构58。由此，在真空传送腔室44的内部，能够通过输送机构58使机器人基部51沿着引导机构57的一对导轨61向箭头B方向(参照图1)行进。

在此，认为会由于输送机构58的动作、限制机器人基部51的行进的引导机构57而产生扬尘。因此，通过利用分隔构件62将真空传送腔室44分隔成上方的空间64和下方的空间65，在上方的空间64配置真空传送机器人45，在下方的空间65配置输送机构58。由此，能够在上方的空间64抑制扬尘及其扩散而将上方的空间64保持为清洁，能够确保晶圆40的品质。在此，机器人基部51与一对导轨61的滑动部优选设置于下方的空间65。而且，下方的空间65比上方的空间64的真空度低，可以设为真空。由此，伴随着滑动的扬尘向上方的空间64扩散的情况极少。

在本实施方式中，说明了通过水平多关节臂67构成输送机构58的例子，但是作为其他的例子，也可以由清洁环境下、优选真空环境下惯常地使用的直动机构来构成输送机构。与水平多关节臂67同样，直动机构配置在下方的空间65内。由此，能够在上方的空间64抑制扬尘而将上方的空间64保持为清洁，能够确保晶圆40的品质。

返回图1，在本实施方式中，多个装载锁定腔室17、18不是设置于大气传送腔室31与真空传送腔室44之间，而是设置于呈T字型配置的大气传送腔室31及真空传送腔室44中的各交叉部。以下，将多个装载锁定腔室17、18中的位于真空传送腔室44的一侧的装载锁定腔室设为第一装载锁定腔室17且将位于真空传送腔室44的另一侧的装载锁定腔室设为第二装载锁定腔室18来进行说明。

第一装载锁定腔室17连接于大气传送腔室31的第二长壁31b，并连接于真空传送腔室44的第一长壁44a。即，第一装载锁定腔室17设置于呈T字型配置的大气传送腔室31与真空传送腔室44的第一交叉部(交叉部)75。

第二装载锁定腔室18连接于大气传送腔室31的第二长壁31b，并连接于真空传送腔室44的第二长壁44b。即，第二装载锁定腔室18设置于呈T字型配置的大气传送腔室31与真空传送腔室44的第二交叉部(交叉部)76。

这样，大气传送腔室31与真空传送腔室44呈T字型配置，在各腔室31、44的第一交叉部75设置第一装载锁定腔室17，在第二交叉部76设置第二装载锁定腔室18。即，第一、第二装载锁定腔室17、18不是在大气传送腔室31与真空传送腔室44之间串联设置的结构。

在此，一般的基板传送系统例如在大气传送腔室与真空传送腔室之间设置装载锁定腔室。即，大气传送腔室、装载锁定腔室及真空传送腔室串联配置，因此在基板传送系统中，真空传送机器人的行进方向上的装置进深变长。

另一方面，在本实施方式中，将大气传送腔室31与真空传送腔室44配置成T字型，在第一交叉部75设置第一装载锁定腔室17，在第二交叉部76设置第二装载锁定腔室18。因此，能够使大气传送腔室31与真空传送腔室44接近配置。因此，能够缩短基板传送系统10中的装置的进深L1，能够减小占用区域(即，设置面积)。

第一、第二装载锁定腔室17、18相对于通过真空传送腔室44的宽度方向(图1中与B方向正交的方向)上的中心线的铅垂面呈镜面对称配置。以下，对于第二装载锁定腔室18标注与第一装载锁定腔室17的构成构件相同的符号，省略第二装载锁定腔室18的详细说明。

第一装载锁定腔室17具备在俯视观察下呈四边形形状作为多边形形状的框体81。在框体81的内部设有一段或多段的基板载置部。在基板载置部载置晶圆40。框体81具有第一面81a、第二面81b、第三面81c和第四面81d。在本实施方式中，作为框体81而例示了俯视观察下为四边形，但是也可以将框体81设为其他的多边形形状。

第一面81a是与大气传送腔室31的第二长壁31b连接的面。在第一面81a形成有第一开口部(开口部)83。第一开口部83是将大气传送模块12内的晶圆40、第一装载锁定腔室17内的晶圆40通过大气传送机器人32送入、送出的开口。

第二面81b是与真空传送腔室44的第一长壁44a连接的面。在第二面81b形成有第二开口部(开口部)84。第二开口部84是将真空传送模块15内的晶圆40、第一装载锁定腔室17的晶圆40通过真空传送机器人45送入、送出的开口。

第一面81a及第二面81b相邻配置。在相邻的第一面81a及第二面81b中，在第一面81a设置第一开口部83，在第二面81b设置第二开口部84。

在后文会详细说明使第一面81a及第二面81b相邻、在第一面81a设置第一开口部83且在第二面81b设置第二开口部84的理由。

另外，在真空传送腔室44的第一长壁44a及第二长壁44b设置多个工序模块21～26。以下，作为多个工序模块21～26，例如，以第一～第六工序模块21～26为例进行说明。作为多个工序模块21～26，在本实施方式中，列举六个的情况为例进行说明，但是没有限定为六个，作为其他的例子，可以为四个、八个。

第一～第六工序模块21～26是对晶圆40的表面进行成膜处理的装置。第一～第六工序模块21～26中的第一、第二、第三工序模块21～23在真空传送腔室44的第一长壁44a中，从接近第一装载锁定腔室17的一侧起按顺序设置。而且，第一～第六工序模块21～26中的第四、第五、第六工序模块24～26在真空传送腔室44的第二长壁44b中，从接近第二装载锁定腔室18的一侧起按顺序设置。

第一、第二、第三工序模块21～23和第四、第五、第六工序模块24～26与第一装载锁定腔室17和第二装载锁定腔室18同样地配置成镜面对称。

根据基板传送系统10，大气传送机器人32从FOUP41中取出FOUP41所收纳的晶圆40。在大气传送腔室31的基板对准器(未图示)中，将晶圆40的结晶方位对位成规定的朝向，检测晶圆40的处理信息等。

被检测到对位、处理信息等的晶圆40由大气传送机器人32经由第一开口部83向第一装载锁定腔室17送入。被送入第一装载锁定腔室17的晶圆40由真空传送机器人45经由第二开口部84向真空传送腔室44送入。

在此，在相邻的第一面81a及第二面81b上分别设置第一开口部83及第二开口部84。因此，在从大气传送腔室31侧的第一开口部83向第一装载锁定腔室17送入晶圆40并将被送入的晶圆40从真空传送腔室44侧的第二开口部84送出时，晶圆40呈L字状地被传送。

即，从大气传送腔室31向第一装载锁定腔室17的晶圆40的送入方向与从第一装载锁定腔室17向真空传送腔室44的晶圆40的送出方向的交叉角为90°(直角)。由此，在将真空传送腔室44连接于第一装载锁定腔室17时，真空传送腔室44的设置位置不受限制地接近大气传送腔室31侧。其结果是，大气传送腔室31与真空传送腔室44之间的间隙(空间)减小，无用空间减小。因此，大气传送腔室31及真空传送腔室44的全长、进深即占用区域减小，相应地，能够减小构成清洁空间的壳体(未图示)的容积。

另外，在真空传送机器人45从第一装载锁定腔室17取出晶圆40时，仅通过使真空传送机器人45以90°的转动角度转动，就能够使真空传送机器人45与第一装载锁定腔室17正对。在此，在以往的装载锁定腔室中，前述的交叉角大于90°，例如为120～150°。此时的真空传送机器人45的转动角成为120～150°。即，在本实施方式中，与以往相比，能够减小真空传送机器人45的转动角。因此，该转动角度减小，相应地能够缩短真空传送机器人45的从转动开始至转动结束的周期时间。由此，在将晶圆40通过真空传送机器人45从第二开口部84取出并向真空传送腔室44送入的工序中，能够缩短周期时间。

由真空传送机器人45保持并送入到真空传送腔室44的晶圆40通过输送单元48与真空传送机器人45及第一、第二基板载置台46、47一起行进，配置在能够送入第一工序模块21的位置。然后，晶圆40由真空传送机器人45向第一工序模块21供给。在第一工序模块21中，例如对晶圆40的表面实施成膜处理。在向该第一工序模块21送入晶圆40之前，将预先供给并实施了上次的成膜处理后的晶圆40通过真空传送机器人45取出，临时放置于第一基板载置台46(或第二基板载置台47)。并且，在进行本次的成膜处理的期间，通过输送单元48使真空传送机器人45再次行进而位于其他的工序模块22～26、第一装载锁定腔室17或第二装载锁定腔室18之前。然后，可以向其他的工序模块或第二装载锁定腔室18供给第一基板载置台46(或第二基板载置台47)的晶圆40，也可以从第一装载锁定腔室17取出新的晶圆40。向其他的工序模块供给的晶圆40被实施新的成膜处理。对于晶圆40的成膜处理根据需要来适当反复进行，可以实施两层或三层以上的成膜。

在此，通过在第一基板载置台46(或第二基板载置台47)临时放置晶圆40，例如将由于成膜处理中的加热而成为高温的晶圆40冷却。因此，第一基板载置台46(或第二基板载置台47)为了能够临时放置多个晶圆40而可以设置为两段以上。

实施了全部的成膜处理的晶圆40例如由真空传送机器人45向第二装载锁定腔室18送入。被送入第二装载锁定腔室18的晶圆40由大气传送机器人32从第二装载锁定腔室18向大气传送腔室31内取出，收纳于FOUP41。

在此，例如一般的基板传送装置对应于第一、第二工序模块、第三、第四工序模块及第五、第六工序模块而在真空传送腔室的内部具备多个(例如三台)真空传送机器人和多个(例如两台)基板载置台。并且，各真空传送机器人经由基板载置台进行晶圆的交接。此时，真空传送机器人配置在越接近装载锁定腔室的位置，则运转率越高，配置在越远离装载锁定腔室的位置，则运转率越低。即，配置在远离装载锁定腔室的位置的真空传送机器人的成本性能不良。

本实施方式中的基板传送装置15在真空传送腔室44的内部设置输送单元48，使真空传送机器人45及第一、第二基板载置台46、47行进自如。由此，基板传送装置15能够通过一台真空传送机器人45和第一、第二基板载置台46、47来在比以往减少真空传送机器人45的台数的同时对应于第一～第六工序模块21～26，能够提高真空传送机器人45的运转率。而且，与以往相比能够将真空传送机器人45的台数减少为1/3，因此即使扣除输送单元48的成本上升量，也能够抑制基板传送装置15的装置成本。

另外，在一般的基板传送装置中，在真空传送机器人与真空传送机器人之间配置基板载置台。其结果是，基板传送装置中的真空传送腔室的全长、进深变长，相应地，作为真空空间的真空传送腔室的容积增大。这会招致真空传送腔室的真空吸引所需的时间的增大，成为生产能力下降的主要原因。

另一方面，本实施方式的基板传送装置15将真空传送机器人45及第一、第二基板载置台46、47设置成行进自如，因此不需要如一般的基板传送装置那样在真空传送机器人与真空传送机器人之间配置基板载置台。其结果是，基板传送装置中的真空传送腔室的全长、进深缩短，相应地，作为真空空间的真空传送腔室的容积减小。由此，真空传送腔室44的真空吸引所需的时间缩短，生产能力变得良好。

以上，参照附图来详细叙述了本发明的实施方式，但是具体的结构并不局限于该实施方式，不脱离本发明的主旨这种程度的设计变更包含在本发明中。

Claims (6)

1.一种基板传送装置，其特征在于，具备：

真空传送腔室；

设置在该真空传送腔室的内部的真空传送机器人；以及

使该真空传送机器人相对于所述真空传送腔室行进的输送单元，

所述真空传送机器人具有支承于所述输送单元的机器人基部，

所述基板传送装置还具备设置在该机器人基部的上部并用于临时放置基板的至少两个基板载置台。

2.根据权利要求1所述的基板传送装置，其特征在于，

所述输送单元具有：

引导机构，其设置于所述真空传送腔室的壳体内壁，将所述机器人基部支承为行进自如；以及

输送机构，其与由该引导机构支承的所述机器人基部连接。

3.根据权利要求2所述的基板传送装置，其特征在于，

所述引导机构具有将所述真空传送腔室内分隔成上下两个空间的分隔构件，

在上方的所述空间内配置所述真空传送机器人，在下方的所述空间内配置所述输送机构。

4.根据权利要求3所述的基板传送装置，其特征在于，

所述输送机构是配置在下方的所述空间内的水平多关节臂。

5.根据权利要求3所述的基板传送装置，其特征在于，

所述输送机构是配置在下方的所述空间内的直动机构。

6.一种基板传送系统，其特征在于，

所述基板传送系统具备大气传送模块、真空传送模块以及设置在所述大气传送模块与所述真空传送模块之间的装载锁定腔室，

所述真空传送模块由权利要求1所述的基板传送装置构成，该基板传送装置及所述大气传送模块在俯视观察下配置成T字型，

在配置成T字型的所述大气传送模块与所述基板传送装置的交叉部分别设置装载锁定腔室，该装载锁定腔室在与所述大气传送模块连接的面及与所述基板传送装置连接的面分别具有送入送出所述基板的开口部，并且，与所述大气传送模块连接的面和与所述基板传送装置连接的面彼此相邻。

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