JP2013518410A - 基板冷却を備えた搬送ロボット - Google Patents

Abstract

本発明の実施形態は、処理チャンバとロードロックチャンバの間の搬送中に、基板を冷却するために冷却板が取り付けられている搬送ロボットを提供する。一実施形態では、冷却板は、搬送される基板の下にある搬送ロボットに取り付けられた単一で大面積の冷却板である。別の一実施形態では、冷却板は、搬送される基板の下にある搬送ロボットに取り付けられた基板のアレイである。冷却板は、冷却板全体に冷却液を循環させるためのコンジットの経路を含むことができる。冷却板は、高放射率コーティングを備えた上面を有することができる。

Description

発明の背景

（発明の分野）
本発明の実施形態は、概して搬送動作中に基板を冷却するための冷却板が取り付けられた基板搬送ロボットに関する。

（関連技術の説明）
通常、ガラス、プラスチック、又は他の材料の長方形のシートなどの基板が、フラットパネルディスプレイ、太陽電池デバイス、及び他の類似のアプリケーションの製造に使用されている。このようなデバイスを形成する材料は、１以上の処理チャンバを有する処理システム内の１以上のプロセスによって基板上に積層される。通常、基板はロードロックチャンバを通って処理システム内に導入され、高温処理用の搬送ロボットによって、１以上の処理チャンバへ搬送され、その後、処理システムから取り除かれる前に、冷却するためにロードロックチャンバへ搬送される。

処理システム及び施設内における基板のスループットが、伝統的に懸案事項である。業界では、基板のスループットを向上させ、システム及び設備のダウンタイムを軽減する方法を常に模索している。基板を速く処理できればできるほど、時間当たりにより多くの基板を処理できる。

したがって、基板処理システム内で基板のスループットを増加させる装置及び方法に対するニーズがある。

本発明の一実施形態では、基板搬送ロボットは、エンドエフェクタと、エンドエフェクタに結合され、エンドエフェクタを直線的に移動するように操作可能な上部アセンブリと、上部アセンブリに結合され、上部アセンブリを回転及び垂直移動するように操作可能な下部アセンブリと、上部アセンブリに取り付けられ、エンドエフェクタの下方に位置する１以上の冷却板を含む。

別の一実施形態では、基板搬送ロボットは、水平方向に延びる複数のフィンガーを有するエンドエフェクタと、エンドエフェクタに結合され、エンドエフェクタを水平方向に移動するように操作可能な上部アセンブリと、上部アセンブリに取り付けられ、エンドエフェクタの下方でエンドエフェクタから離間した水平上面を有する１以上の冷却板を含む。

更に別の実施形態では、基板を処理するための方法は、処理チャンバ内で基板を処理する工程と、搬送ロボットのフィンガー上で基板を処理した後、処理チャンバから基板を除去する工程と、搬送ロボットに取り付けられた１以上の冷却板を用いて基板を冷却する工程と、基板を冷却した後、搬送ロボットを使用してロードロックチャンバに基板を搬送する工程を含む。冷却板は、フィンガーから離間され下方にある。

本発明の上述した構成を詳細に理解することができるように、上記に簡単に要約した本発明のより具体的な説明を、実施形態を参照して行う。実施形態のいくつかは添付図面に示されている。しかしながら、添付図面は本発明の典型的な実施形態を示しているに過ぎず、したがってこの範囲を制限していると解釈されるべきではなく、本発明は他の等しく有効な実施形態を含み得ることに留意すべきである。
本発明の一実施形態に係るマルチチャンバ基板処理システムの平面図である。 本発明の一実施形態に係る搬送ロボットの概略等角図である。 本発明の一実施形態に係る冷却板の概略底面図である。 本発明の別の一実施形態に係る冷却板の概略断面図である。 本発明の一実施形態に係る搬送ロボットの概略平面図である。 冷却板アレイの部分底面図である。

詳細な説明

本発明の実施形態は、処理チャンバとロードロックチャンバの間の搬送中に、基板を冷却するために冷却板が取り付けられている搬送ロボットを提供する。一実施形態では、冷却板は、搬送される基板の下にある搬送ロボットに取り付けられた単一で大面積の冷却板である。別の一実施形態では、冷却板は、搬送される基板の下にある搬送ロボットに取り付けられた基板のアレイである。一実施形態では、冷却板は、冷却板全体に冷却液を循環させるためのコンジットの経路を含む。一実施形態では、冷却板は、高放射率コーティングを備えた上面を有する。

図１は、本発明の搬送ロボット１２５の一実施形態を有する、平坦なメディア上に薄膜トランジスター（ＴＦＴ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤＳ）、太陽電池を製造するのに適したマルチチャンバ基板処理システム１００の平面図である。搬送ロボット１２５は、他の処理システムで利用できることが理解される。システム１００は、中央搬送チャンバ１１５の周囲に位置する、複数の処理チャンバ１０５及び１以上のロードロックチャンバ１１０を含む。処理チャンバ１０５は、平坦なメディア（例えば、大面積基板１２０）又は他の適当な基板の所望の処理を実現するために、多くの高温処理を達成するように構成可能である。

エンドエフェクタ１３０を有する搬送ロボット１２５が、中央搬送チャンバ１１５内に配置される。エンドエフェクタ１３０は、基板１２０を搬送する搬送ロボット１２５の残りの部分によって支持され、搬送ロボット１２５の残りの部分に対して移動するように構成される。エンドエフェクタ１３０は、リスト１３５と、そこから水平方向に延在する複数のフィンガー１４０を含む。フィンガー１４０は上にある基板１２０を支持するように使用される。一実施形態では、搬送ロボット１２５は、中心軸の周りのエンドエフェクタ１３０を回転させ、及び／又は垂直方向に直線的にエンドエフェクタ１３０を移動するように構成される。エンドエフェクタ１３０は、チャンバ１０５、１１０、１１５間における基板の搬送を促進するために、搬送チャンバ１１５を囲むチャンバ１０５、１１０へ出し入れをする搬送ロボット１２５によって、水平方向に直線的に移動するように構成される。

中央搬送チャンバ１１５は、基板の処理中、減圧（すなわち、真空）に維持される。中央搬送チャンバ１１５内の圧力は、周囲圧力（すなわち、システム１００の外部の圧力）よりも低い圧力に維持することができる。中央搬送チャンバ１１５内で維持された圧力は、処理チャンバ１０５及び／又はロードロックチャンバ１１０内の圧力に実質的に等しくすることができる。

基板の処理中に、基板１２０は、１以上の処理チャンバ１０５内で昇温され処理される。その後基板１２０は、処理システム１００から取り除かれる前に冷却するために搬送ロボット１２５によってロードロックチャンバ１１０のうちの１つに搬送される。処理システムのスループットを向上させるために、本発明の実施形態は、処理チャンバ１０５のうちの１つからロードロックチャンバ１１０のうちの１つへの搬送中に基板１２０を冷却するためのエンドエフェクタ１３０の下の搬送ロボット１２５に取り付けられた１以上の冷却板１２６を提供する。その結果、ロードロックチャンバ１１０内で基板１２０を冷却するために必要な時間が大幅に短縮され、処理システム１００のスループットが向上する。

図２は、本発明の一実施形態に係る搬送ロボット１２５の概略等角図である。搬送ロボット１２５は、上部アセンブリ２０２に結合された下部アセンブリ２０１を含む。下部アセンブリ２０１は、中心軸の周りでエンドエフェクタ１３０を回転させ、中心軸に沿って垂直（Ｚ方向）に移動するように動作可能である。上部アセンブリ２０２は、下部アセンブリ２０１に対して横方向又は水平（Ｘ方向）にエンドエフェクタ１３０を移動するように動作可能である。搬送ロボット１２５は、エンドエフェクタ１３０に回転運動を提供する搬送ロボット１２５に結合された回転駆動システム（図示せず）を収容する搬送チャンバ１１５（図１）に対して固定される固定ベース２０３を含むことができる。

下部アセンブリ２０１は、回転駆動システム（図示せず）に結合されるリフトアセンブリ２０４を含む。リフトアセンブリ２０４は、上部アセンブリ２０２を昇降可能な任意の適切なリフトアセンブリが可能である。使用可能なリフトアセンブリ２０４の一実施形態は、２００８年１０月７日に出願された米国特許出願第１２／２４７，１３５号に開示されるようなはさみ型リフトアセンブリを含み、本明細書中で参照として援用される。

リフトアセンブリ２０４は、プラットフォーム２０８に結合され、プラットフォーム２０８を支持し、これは次に、上部アセンブリ２０２の取り付け面を提供する。上部アセンブリ２０２は、エンドエフェクタ１３０に結合されるベース２５０を含むことができる。ベース２５０は、水平面内で下部アセンブリ２０１に対してエンドエフェクタ１３０を動かすリニアアクチュエータ（図示せず）を含む。

１以上の冷却板１２６は、エンドエフェクタ１３０のフィンガー１４０の下のベース２５０に取り付けることができる。１以上の冷却板１２６は、アルミニウム又はステンレス鋼で作ることができる。一実施形態では、図２に示されるように、上部アセンブリ２０２は、単一の大型の冷却板１２６を含む。他の実施形態では、後に図５に関して図示及び説明されるように、上部アセンブリ２０２は、複数の冷却板１２６を含む。１以上の冷却板１２６は、適切な手段を介して（例えば、溶接又は機械的な締結部材を使用することによって）ベース２５０に取り付けることができる。１以上の冷却板１２６は、エンドエフェクタ１３０のフィンガー１４０に実質的に平行な方向を有し、フィンガー１４０から離間している実質的に平面で水平な上面２２６を有することができる。一実施形態では、図２に示されるように、基板１２０の下の１以上の冷却板１２６の上部平面面積は、基板１２０とほぼ同じ平面面積を有する。別の一実施形態では、基板１２０の下の１以上の冷却板１２６の上部平面面積は、図５に示されるように、基板１２０の平面面積よりも大きい。例えば、１以上の冷却板１２６は、０．１６平方メートルを超えることができる。１以上の冷却板１２６の幅も、上部アセンブリ２０２の幅を超えることができる。

一実施形態では、各冷却板１２６は、基板搬送工程の間に、エンドエフェクタ１３０のフィンガー１４０上に配置された基板１２０（図１）の冷却速度を高めるために高放射率面を有する。一実施形態では、１以上の冷却板１２６の上面２２６は、高い放射率面を提供するために、コーティング、陽極酸化処理、塗装、又はビーズブラストされる。

別の一実施形態では、高放射率コーティング（例えば、アルミニウムの真空コーティング）が、冷却板１２６の各々の上面２２６に適用（塗布）される。高放射率コーティングは、各冷却板１２６の上面２２６上に直接適用されるか、又はコーティングは、１以上の冷却板１２６に接触する表面上に粘着剤付きの高放射率アルミニウム箔によって適用されることができる。高放射率アルミニウム箔は、表面処理（例えば、陽極酸化処理、塗装、又はビーズブラストなど）を必要とせずに、１以上の冷却板１２６の上面２２６に適用することができる。

一実施形態では、高放射率コーティングは、約０．７〜約０．９の放射率を有する。高放射率コーティングは、約０．３マイクロメートル〜約１４マイクロメートルの厚さを有することができる。高放射率コーティングは、複数の層を含むことができる。適切な高放射率コーティングは、イスラエルのＡｃｋｔａｒ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｃｏａｔｉｎｇｓ， Ｌｔｄ．から購入することができる。

冷却流体供給源２８０によって供給された冷却流体は、１以上の冷却板１２６を通って循環することができる。１以上のコンジット（図示せず）が下部アセンブリ２０１に提供され、これによって冷却流体供給源２８０から、１以上の冷却板１２６を介して冷却流体の流れを促進することができる。冷却流体は、水、脱イオン化（ＤＩ）水、エチレングリコール、窒素、ヘリウム、又は熱交換媒体として使用される別の流体が可能である。

図３は本発明の一実施形態に係る冷却板１２６の概略底面図である。入力ポート３５６及び出力ポート３５８を有し、冷却板１２６の底面３６０に沿って蛇行したり、曲がりくねった経路で配置された流体コンジット３５４が図示されている。前述のように冷却流体供給源２８０（図２）は、入力ポート３５６を取り付けられており、流体がコンジット３５４を通って循環する。その後、冷却流体は、出力ポート３５８から出て冷却流体供給源２８０（図２）又は排出源（図示せず）のいずれかに戻る。

一実施形態では、コンジット３５４は、流体が取るべき所望の経路を画定する、冷却板１２６の底面３６０に形成された連続した溝内に配置される。溝が形成された後、溝の経路に適合するように曲げられたコンジット３５４を備えた管が、溝内に固定される。複数の保持板又はストリップを管の長さに沿って間隔を置いて目立たない位置に配置し、これによって溝内の管を保持し、冷却板１２６の底面３６０と熱伝達接触することができる。あるいはまた、コンジット３５４を含む管は、適切な手段（例えば、冷却板１２６の溝を使用しない溶接又はクランプ）によって、冷却板１２６の底面３６０又は上面（図示せず）に取り付けることができる。別の一実施形態では、冷却板１２６の上面（図示せず）に溝を形成することができる。溝内のコンジット３５４を配置し、保持した後、高放射率箔を、前述のように、コンジット３５４を覆う冷却板１２６の上面に適用することができる。

図４は、本発明の別の一実施形態に係る冷却板１２６の概略断面図である。冷却板１２６は、冷却板１２６の本体内に貫通して形成された複数のドリル穴４７２を含み得る連続流体コンジット４００を有する。図示されるように、穴４７２は、穴４７４及び４７８と交差する。穴４７４は、穴４７６と交差し、穴４７８は、穴４８０と交差する。図示されるように、穴４７２の入口点は、プラグ４８２によって封止されている。穴４７４の入口点は、プラグ４８６により封止され、同時に穴４７８の入口点は、プラグ４８４によって封止されている。穴４７６の入口点は、入口ポート４８８を形成し、同時に穴４８０の入口点は、相互接続穴４７２、４７４、４７６、４７８、４８０によって形成された連続流体コンジット４００の出口ポート４９０を形成する。穴によって形成された単一の連続掘削流体コンジット４００が、図４に図示されているが、冷却板１２６の長さ又は幅を貫通して掘削することによって、複数の平行流体コンジットを形成することができることを理解すべきである。あるいはまた、図４に示される穴を相互接続する複数の他の穴を形成し、複数の直列に接続された流体コンジットを提供することができ、これは冷却板１２６の本体を貫通する連続又は蛇行経路を形成することができる。

図５は、本発明の一実施形態に係る搬送ロボット１２５の平面図である。図示されるように、１以上の冷却板１２６は、アレイ５００内に構成され、搬送ロボット１２５の土台２５０に取り付けられた複数の冷却板１２６である。アレイ５００は、長方形又は別の形状であることができる。一実施形態において、アレイ５００内の冷却板１２６の各々は、図３又は図４の説明に従って形成される。各冷却板からのコンジット１２６は、その後、（例えば、ねじ結合または溶接結合によって）直列に結合することができ、これによって冷却板１２６のアレイ５００は、冷却流体を全体に循環させるために配置された連続流体コンジットを備えた単一の冷却板として機能する。

別の実施形態において、アレイ５００内の冷却板１２６の各々は、搬送ロボット１２５の土台２５０に個別に取り付けられる。その後、図３において単一大型冷却板１２６に関して説明したように、及び図６に示されたアレイ５００の部分底面図に示されたように、冷却板１２６のアレイ５００の表面に、コンジット３５４を取り付けることができる。コンジット３５４は、冷却板１２６のアレイ５００と熱的に接触して配置され、その表面に取り付けることができ、又はコンジット３５４は、図３において単一大型冷却板１２６に関して説明したように、冷却板１２６のアレイ５００内に予め形成された溝内に配置することができる。どちらの実施形態でも、冷却板１２６のアレイ５００は、冷却流体を全体に循環させるために配置された連続流体コンジットを備えた単一の冷却板として機能する。

別の一実施形態では、アレイ５００内の冷却板１２６の各々は、図４の説明に従って形成されている。その後、各冷却板１２６からのコンジットが、例えば、ねじ結合又は溶接結合によって直列に結合され、これによって冷却板１２６のアレイ５００は、図６に示されたものと同様に冷却流体を全体に循環させるために配置されたものではあるが、１つの冷却板１２６の出口ポート４９０を隣接する冷却板１２６の入口ポート４８８に結合した個々の冷却板１２６内に構築された連続的な流体コンジットを備えた単一の冷却板として機能する。

図５に関して説明した上述の各実施形態においては、高放射率コーティングは、前述のように、個々の冷却板１２６に、又は冷却板のアレイ５００全体のいずれかに適用可能である。

本明細書内で説明された実施形態は、処理チャンバとロードロックチャンバの間の搬送中に、基板を冷却するために冷却板が取り付けられている搬送ロボットを提供する。すでに提供された運転中、つまり基板の搬送時における基板の冷却によって、処理システムからの取り除かれる前のロードロックチャンバ内において基板冷却に使用される時間をより少なくできる。したがって、いかなる追加の処理操作をも加えることなしに、処理システムのスループットが増加する。

上記は本発明の実施形態を対象としているが、本発明の他の及び更なる実施形態は本発明の基本的範囲を逸脱することなく創作することができ、その範囲は以下の特許請求の範囲に基づいて定められる。

Claims (15)

1. エンドエフェクタと、
   エンドエフェクタに結合され、エンドエフェクタを直線的に移動するように操作可能な上部アセンブリと、
   上部アセンブリに結合され、上部アセンブリを回転及び垂直移動するように操作可能な下部アセンブリと、
   上部アセンブリに取り付けられ、エンドエフェクタの下方に位置する１以上の冷却板を含む基板搬送ロボット。
2. １以上の流体コンジットが、冷却流体を通して循環させるための１以上の冷却板と熱的接触している請求項１記載の基板搬送ロボット。
3. １以上の流体コンジットが、１以上の冷却板内に配置されている請求項２記載の基板搬送ロボット。
4. １以上の冷却板は、長方形のアレイ内に配置された複数の冷却板を含む請求項２記載の基板搬送ロボット。
5. 複数の冷却板は、共に流体結合している請求項４記載の基板搬送ロボット。
6. １以上の冷却板は、高放射率コーティングを備えた表面を有する請求項１記載の基板搬送ロボット。
7. 高放射率コーティングは、アルミニウム箔を含む請求項６記載の基板搬送ロボット。
8. 水平方向に延びる複数のフィンガーを有するエンドエフェクタと、
   エンドエフェクタに結合され、エンドエフェクタを水平方向に移動するように操作可能な上部アセンブリと、
   上部アセンブリに取り付けられ、エンドエフェクタの下方でエンドエフェクタから離間した水平上面を有する１以上の冷却板を含む基板搬送ロボット。
9. １以上の流体コンジットが、冷却流体を通して循環させるための１以上の冷却板と熱的接触している請求項８記載の基板搬送ロボット。
10. １以上の冷却板は、長方形のアレイ内に配置された複数の冷却板を含む請求項９記載の基板搬送ロボット。
11. 複数の冷却板は、共に流体結合している請求項１０記載の基板搬送ロボット。
12. １以上の冷却板は、高放射率コーティングを備えた表面を有する請求項９記載の基板搬送ロボット。
13. 高放射率コーティングは、粘着剤によって１以上の冷却板に取り付けられたアルミニウム箔を含む請求項１２記載の基板搬送ロボット。
14. 処理チャンバ内で基板を処理する工程と、
    搬送ロボットのフィンガー上で基板を処理した後、処理チャンバから基板を除去する工程と、
    搬送ロボットに取り付けられた１以上の冷却板を用いて基板を冷却する工程であって、冷却板はフィンガーから離間されフィンガーの下方にある工程と、
    基板を冷却した後、搬送ロボットを使用してロードロックチャンバに基板を搬送する工程を含む基板を処理するための方法。
15. １以上の冷却板を用いて基板を冷却する工程は、１以上の冷却板を含む複数の冷却板を通る経路のコンジットを通してクーラントを流す工程を含む請求項１４記載の方法。