CN113937043A - 真空输送装置和基板处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够以简单的构造抑制从高温的基板向真空密封部、机构部的热的影响的真空输送装置和基板处理系统。在真空中输送高温的基板的真空输送装置包括：主体部，其包括真空密封部和在内部具有机构部的臂部；基板保持部，其与所述主体部连接，用于保持基板；热输送构件，其设于所述主体部的表面，由沿面方向的热导率比构成所述主体部的材料的沿面方向的热导率高的材料构成，用于输送从所述基板传递至所述基板保持部的热；以及散热部，其对在所述热输送构件中输送来的热进行散热。

Description

真空输送装置和基板处理系统
技术领域
本公开涉及真空输送装置和基板处理系统。
背景技术
在半导体制造工艺中，进行CVD、ALD、PVD这样的成膜处理。进行成膜处理的成膜系统利用真空输送装置相对于在真空中对作为基板的半导体晶圆(晶圆)进行CVD等成膜处理的处理装置而输送晶圆。成膜处理在高温下进行的情况较多，利用真空输送装置的基板保持部将晶圆从处理装置取出时的基板保持部的温度为200℃～400℃，最近也存在500℃～600℃这样更高温的情况。
对于作为真空输送装置具有代表性的连杆机构的真空输送装置，在真空密封部使用磁性流体、密封环等，此外，虽然也存在驱动部和齿轮、带等动力传递机构这样的机构部，但这些机构部也不具有耐热性。因此，在基板保持部取出高温的基板时，真空输送装置成为高温而真空密封性能降低，并有可能因混入杂质而导致膜质降低，此外，也有可能机构部发生故障，或者因构件的热膨胀而输送精度降低。因而，谋求避免因这样的高温的晶圆而引起的热的影响，在专利文献1中公开有在用于输送晶圆的真空输送装置(机器人)的臂固定有使制冷剂循环的冷却模块而冷却臂的冷却构造。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2001-35902号公报
发明内容
发明要解决的问题
本公开提供能够以简单的构造抑制从高温的基板到真空密封部、机构部的热的影响的真空输送装置和基板处理系统。
用于解决问题的方案
本公开的一技术方案的真空输送装置用于在真空中输送高温的基板，其中，该真空输送装置包括：主体部，其包括真空密封部和在内部具有机构部的臂部；基板保持部，其与所述主体部连接，用于保持基板；热输送构件，其设于所述主体部的表面，由沿面方向的热导率比构成所述主体部的材料的沿面方向的热导率高的材料构成，用于输送从所述基板传递至所述基板保持部的热；以及散热部，其对在所述热输送构件中输送来的热进行散热。
发明的效果
根据本公开，提供能够以简单的构造抑制从高温的基板向真空密封部、机构部的热的影响的真空输送装置和基板处理系统。
附图说明
图1是表示使用一实施方式的真空输送装置的基板处理系统的一例的概略图。
图2是表示在图1的基板处理系统搭载的一实施方式的真空输送装置的概略结构的剖视图。
图3是更详细地表示图2的真空输送装置的剖视图。
具体实施方式
以下，参照添加附图对实施方式进行说明。
＜基板处理系统＞
图1是表示使用一实施方式的真空输送装置的基板处理系统的一例的概略图。
基板处理系统100对多个基板连续地进行高温下的处理例如CVD、ALD、PVD等成膜处理。基板不特别限定，但在以下的说明中，以使用半导体晶圆(晶圆)作为基板的情况为例进行说明。
如图1所示，基板处理系统100具备四个处理装置1、2、3、4，这些处理装置1～4分别与壁部相对应地设置，该壁部与俯视形状呈六边形的真空输送室5的四个边相对应。真空输送室5内构成为利用真空泵(未图示)排气而保持为规定的真空度。在处理装置1～4中，实际上，对晶圆W进行真空中的高温下的处理，例如高温下在晶圆W上形成薄膜的成膜处理。作为成膜处理，例示有CVD、ALD、PVD。
此外，在真空输送室5的其他的壁部连接有两个加载互锁室6。在两个加载互锁室6的与真空输送室5相反的一侧连接有大气输送室8。当在大气输送室8和真空输送室5之间输送晶圆W时，加载互锁室6在大气压和真空之间进行压力控制。另外，加载互锁室6既可以为一个，也可以为三个以上。
在真空输送室5内设有相对于处理装置1～4、加载互锁室6进行晶圆W的送入送出的真空输送装置12。该真空输送装置12具有配设于真空输送室5的大致中央的基座31、基端部安装于基座31的两个多关节臂部32以及用于保持晶圆W的两个晶圆保持部33。后面叙述真空输送装置12的详细内容。
在大气输送室8的与加载互锁室6相反的一侧设有用于安装晶圆W的收纳容器即前开式晶圆传送盒(FOUP)的三个端口9、10、11。在大气输送室8的上部设有用于形成清洁空气的下降流的过滤器(未图示)。
如图1所示，处理装置1～4经由闸阀G同与真空输送室5的各壁部相对应的壁部连接，这些处理装置1～4通过打开相对应的闸阀G而与真空输送室5连通，通过关闭相对应的闸阀G而自真空输送室5阻断。此外，两个加载互锁室6经由第1闸阀G1分别与真空输送室5的剩余的壁部连接，此外，经由第2闸阀G2与大气输送室8连接。
在大气输送室8的晶圆收纳容器即端口9、10、11分别设有未图示的开闭器，在这些端口9、10、11收纳有晶圆W的前开式晶圆传送盒F或空的前开式晶圆传送盒F被直接安装于载物台S，在安装后拆下开闭器来防止外部空气的进入并且与大气输送室8连通。此外，在大气输送室8的侧面设有对准腔15，在此处进行晶圆W的对准。
在大气输送室8内设有进行相对于前开式晶圆传送盒F的晶圆W的送入送出和相对于加载互锁室6的晶圆W的送入送出的大气输送装置16。该大气输送装置16具有两个多关节臂17，这两个多关节臂17能够沿着前开式晶圆传送盒F的排列方向在轨道18上行进，以在其顶端的手部17a上支承有晶圆W的状态进行晶圆W的输送。
此外，基板处理系统100具有进行工艺的控制的控制装置20。
在这样的基板处理系统100中，首先，利用大气输送装置16的多关节臂17从与大气输送室8连接的前开式晶圆传送盒F取出晶圆W，送入大气气氛的加载互锁室6。然后，在将送入了晶圆W的加载互锁室6设为与真空输送室5相对应的真空状态之后，利用真空输送装置12中的任一个晶圆保持部33将加载互锁室6中的晶圆W送入任一个处理装置。在送入了晶圆W的处理装置中，进行成膜处理等高温处理。
当结束了处理装置中的高温处理之后，真空输送装置12中的任一个晶圆保持部33从该处理装置取出由于处理而成为高温例如200℃～600℃的晶圆W，并向加载互锁室6输送。然后，在将送入了晶圆W的加载互锁室6设为大气气氛之后，利用大气输送装置16的支承臂17从该加载互锁室取出晶圆W，并收纳于前开式晶圆传送盒F。
对多个晶圆W同时并行地进行以上的处理，对前开式晶圆传送盒F内的所有的晶圆W实施处理。
＜真空输送装置＞
接着，对一实施方式的真空输送装置进行说明。
图2是表示真空输送室5和在其中设置的真空输送装置12的概略结构的剖视图，图3是更详细地表示真空输送装置12的剖视图。
在真空输送室5设有排气口52，排气口52与排气配管53连接。在排气配管53连接有压力控制阀54和真空泵55，真空输送室5内被调整为预定的真空度。
如上所述，设于真空输送室5的真空输送室12具有配设于真空输送室5的大致中央的基座31、基端部安装于基座31的两个多关节臂部32以及用于保持晶圆W的两个晶圆保持部33。两个多关节臂部32和两个基板保持部33分别具有相同的构造，因此，在图3中主要仅示出一者。
基座31设于输送室5的底部，内部成为大气压的中空构造，在内部设有驱动部。多关节臂部32具有第1臂41和第2臂42。第1臂41的基端部利用连结部34以能够旋转的方式与基座31的上表面连结，该连结部34包含自基座31的上表面延伸的轴和真空密封部。此外，第2臂42的基端部利用包含轴和真空密封部的连结部43以能够旋转的方式与第1臂41的顶端部连结。晶圆保持部33用于保持晶圆W，其基端部利用包含轴和真空密封部的连结部35以能够旋转的方式与第2的臂42的顶端部连接。真空输送装置12的除了晶圆保持部33以外的部分构成主体部。
第1臂41、第2臂42的内部成为大气压的中空构造，在内部设有动力传递机构。由此，构成为借助动力传递机构将驱动部的驱动力向第1臂41、第2臂42、晶圆保持部33传递，借助连接部34、43、35使这些构件自如地旋转而进行期望的晶圆输送动作。即，真空输送装置12利用通常的连杆机构实现多关节构造，在包括驱动部和动力传递机构的机构部的作用下进行动作。
形成主体部的主要部分的基座31的框体、多关节臂部32以及连结部34、35、43的除了密封部以外的部分由铝等金属构成。晶圆保持部33由对晶圆W的温度具有耐热性的材料构成。如果晶圆W的温度为200℃以下则晶圆保持部33能够使用通常的铝，但在晶圆W的温度超过200℃的情况下，优选耐热性较高的材料例如氧化铝等。另外，也可以是，由与后述的热输送构件61相同的材料构成晶圆保持部33。
如图3所示，在真空输送装置的主体部即基座31、多关节臂部32的第1臂41和第2臂42以及连结部34、35、43的表面，隔着绝热构件62设有热输送构件61。热输送构件61由与构成主体部的材料相比沿面方向的热导率较高的材料构成。热输送构件61自基座31的框体进一步在真空输送室5的底壁51的内侧向远离基座31的方向延伸，在中途向真空输送室5的下方延伸，直至设于真空输送室5的外部的散热部70。另外，在图3中将热输送构件61描绘为一体的构件，但在连接部34、43、35中，热输送构件61以保持着接触的状态分离，以使晶圆保持部33、第1臂41、第2臂42能够旋转。此外，也可以是，在连接部35不设置热输送构件61。
由此，在来自于高温的晶圆W的热被传递至晶圆保持部33之后，在设于主体部的表面的热输送构件61中输送至散热部70，被散热部70散热。散热部70不特别限定，可以是翅片等散热器，也可以是具有冷却功能的构件。此外，也可以是，仅使热输送构件61向真空输送室5的外部暴露，将该暴露部用作散热部。
热输送构件61的沿面方向的热导率只要比构成主体部的材料的沿面方向的热导率高即可，其中，该主体部包括基座31的框体、多关节臂部32的第1臂41以及第2臂42等，例如，在主体部由铝构成的情况下，能够列举铜、AlN、石墨等。铝的热导率为200W/m·K左右，与此相对，铜为370～400W/m·K，AlN为250W/m·K。此外，石墨的热导率具有各向异性，在厚度方向上为100W/m·K，与此相对，在沿面方向上为2000W/m·K，此时可以得到铝的10倍左右的极大的热导率。因此，抑制向基座31、多关节臂部32等主体部传热，并且发挥极大的热输送性。另外，也可以是，在晶圆保持部33的表面设有热输送构件61。
作为构成绝热构件62的材料，能够列举树脂等低导热性的材料，也可以是多孔质体。此外，也可以是，在主体部和热输送构件61之间空开间隙而作为真空绝热。
另外，如果允许从热输送构件61影响到真空密封部、机构部的热，则也可以在主体部和热输送构件61之间不设置绝热材62、间隙，而直接在主体部设置热输送构件61。
在本实施方式中，对基板进行高温下的处理例如CVD、ALD、PVD等高温下的成膜处理。利用真空输送装置12的基板保持部33将晶圆W从处理装置取出时的晶圆W的温度例如为200℃～600℃的高温。
在该情况下，对于真空输送装置12，存在于连接部34、43、35等的真空密封部包括磁性流体、密封环等，而不具有耐热性，因此，若传递来自于晶圆W的热则真空密封性能降低，有可能由于混入杂质而导致膜质降低。此外，驱动部、动力传递机构这样的机构部也不具有耐热性，因此，若传递来自于晶圆W的热则有可能导致故障、输送精度降低。为了避免这样的热的影响，如专利文献1所述，若设置使制冷剂循环的冷却机构，则真空输送装置的构造变得复杂，装置大型化，且成本也增加。
与此相对，在本实施方式中，在真空输送装置12中，使保持于晶圆保持部33的高温的晶圆W的热在热输送构件61中传递并输送、散热，该热输送构件61由沿面方向的热导率比构成多关节臂部32等的材料的沿面方向的热导率高的材料构成。具体地说，沿着连接部35、第2臂42、连接部43、第1臂41、连接部34以及基座31的框体的表面设置热输送构件61，使从晶圆W传递到晶圆保持部33的热向热输送构件61传递并沿着其沿面方向输送。然后，沿着热输送构件61的沿面方向传递而输送来的热在设于真空输送室5的外部的散热部70散热。因而，不使用冷却机构这样的大规模的结构，就能够以简单的构造抑制影响到真空密封部、机构部的热。
此外，通过在包括基座31、多关节臂部32、连接部34、43、35的主体部和热输送构件61之间设置绝热构件62，能够更有效地抑制从热输送构件61影响到真空密封部、机构部的热。此外，通过在主体部和热输送构件61之间空开间隙地形成真空绝热，能够得到同样的效果。
作为构成热输送构件61的材料，如上所述，使用与构成主体部的材料相比沿面方向的热导率较高的材料，但特别地能够优选使用石墨。石墨的热导率具有各向异性，在厚度方向上为100W/m·K，与此相对，在沿面方向上为2000W/m·K，此时成为铝的10倍左右的极大的值。因而，以下效果极高：能够抑制向基座31、多关节臂部32等主体部传热，并且在沿面方向上发挥极大的热输送性，抑制对真空密封部、机构部的热影响。
＜其他的应用＞
以上，对实施方式进行了说明，但应该认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示而不具有限制性。上述实施方式在不脱离附加的权利要求书及其主旨的情况下，也可以以各种方式进行省略、置换、变更。
例如，在上述实施方式中，示出了具有基座、多关节臂部以及晶圆保持部的真空输送装置，但不限于该构造，只要是包括具有真空密封部和机构部的主体部以及晶圆保持部的构造即可。
此外，示出了使用半导体晶圆作为基板的情况，但不限于半导体晶圆，也可以是FPD(平板显示器)基板、陶瓷基板等其他基板。

Claims (11)

1.一种真空输送装置，其用于在真空中输送高温的基板，其中，
该真空输送装置包括：
主体部，其包括真空密封部和在内部具有机构部的臂部；
基板保持部，其与所述主体部连接，用于保持基板；
热输送构件，其设于所述主体部的表面，由沿面方向的热导率比构成所述主体部的材料的沿面方向的热导率高的材料构成，用于输送从所述基板传递至所述基板保持部的热；以及
散热部，其对在所述热输送构件中输送来的热进行散热。
2.根据权利要求1所述的真空输送装置，其中，
所述臂部是具有第1臂、第2臂以及连接所述第1臂和所述第2臂的第1连接部的多关节构造，在所述第1连接部设有所述真空密封部。
3.根据权利要求1或2所述的真空输送装置，其中，
所述主体部还包括在内部具有驱动部作为机构部的基座，在所述基座借助第2连接部连接有所述臂部，在所述第2连接部设有所述真空密封部。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的真空输送装置，其中，
所述主体部还包括连接所述臂部和所述基板保持部的第3连接部，在所述第3连接部设有所述真空密封部。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的真空输送装置，其中，
所述热输送构件由石墨构成。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的真空输送装置，其中，
该真空输送装置还包括在所述主体部和所述热输送构件之间设置的绝缘构件。
7.根据权利要求1～5中任一项所述的真空输送装置，其中，
在所述主体部和所述热输送构件之间具有间隙，并利用所述间隙对所述主体部和所述热输送构件进行真空绝热。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的真空输送装置，其中，
所述基板的温度是200℃～600℃。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的真空输送装置，其中，
所述真空输送装置设于被保持为真空的真空输送室的内部，所述散热部设于所述真空输送室的外部，所述热输送构件延伸至所述真空输送室的外部。
10.一种基板处理系统，其中，
该基板处理系统包括：
处理装置，其在真空中对基板进行高温的处理；
真空输送室，其与所述处理装置相邻地设置，并被保持为真空；以及
真空输送装置，其设于所述真空输送室的内部，相对于所述处理装置送出和送入基板并具有权利要求1～8中任一项所述的结构。
11.根据权利要求10所述的基板处理系统，其中，
所述散热部设于所述真空输送室的外部，所述热输送构件延伸至所述真空输送室的外部。
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