TW202329231A - 同時進行基板傳輸的機械手 - Google Patents

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查爾斯Ｔ 卡爾森
傑森Ｍ 雪勒
路克 波恩卡特
大衛 柏拉尼克
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美商應用材料股份有限公司
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Abstract

示例性基板處理系統可以包括限定內部容積的傳輸區域外殼。傳輸區域外殼的側壁可以限定用於提供和接收基板的可密封通道。該系統可以包括設置在傳輸區域內的複數個基板支撐件。該系統亦可以包括具有中心樞紐的傳輸裝置，該中心樞紐包括第一軸和與第一軸同心並且可相對旋轉的第二軸。傳輸裝置可包括與第一軸耦接的第一端執行器。第一端執行器可以包括複數個第一臂。傳輸裝置亦可包括與第二軸耦接的第二端執行器。該第二端執行器可以包括複數個第二臂，該複數個第二臂的第二臂數量等於該第一端執行器的第一臂數量。

Description

同時進行基板傳輸的機械手
本申請要求2019年7月12日提交的美國臨時專利申請第62/873,400號的優先權權益，出於所有目的，該申請的內容以引用方式整體結合於此。
本技術涉及以下申請，所有申請於2019年7月12日同時提交，並且標題為：「ROBOT FOR SIMULTANEOUS SUBSTRATE TRANSFER（同時進行基板傳輸的機械手）」（美國臨時申請第62/873,432號）、「ROBOT FOR SIMULTANEOUS SUBSTRATE TRANSFER（同時進行基板傳輸的機械手）」（美國臨時申請第62/873,458號）、「ROBOT FOR SIMULTANEOUS SUBSTRATE TRANSFER（同時進行基板傳輸的機械手）」（美國臨時申請第62/873,480號）、「MULTI-LID STRUCTURE FOR SEMICONDUCTOR PROCESSING SYSTEMS（用於半導體處理系統的多層蓋結構）」（美國臨時申請第62/873,518號）和「HIGH-DENSITY SUBSTRATE PROCESSING SYSTEMS AND METHODS（高密度基板處理系統和方法）」（美國臨時申請第62/873,503號）。為了所有目的，該等申請中的每一個以引用方式整體併入本文。
本技術係關於半導體處理和設備。更特定言之，本技術係關於基板處理系統。
半導體處理系統通常利用群集工具將多個處理室整合在一起。此種配置可以促進執行幾個順序的處理操作而無需從受控的處理環境中移出基板，或者可以允許在變化的腔室中一次在多個基板上執行類似的處理。該等腔室可包括例如脫氣室、預處理室、傳輸腔室、化學氣相沉積室、物理氣相沉積室、蝕刻室、計量室和其他室。選擇群集工具中的腔室的組合，以及運行該等腔室的操作條件和參數，以使用特定的處理配方和處理流程來製造特定的結構。
群集工具通常藉由使基板連續經過一系列腔室並進行處理操作來處理許多基板。通常將處理配方和順序編程到微處理器控制器中，該控制器將經由群集工具指導、控制和監視每個基板的處理。一旦整個晶圓盒已經經由群集工具成功處理，則可以將該盒傳輸到另一個群集工具或獨立工具，例如化學機械拋光機，以進行進一步處理。
典型地，機械手被用來經由各種處理和保持腔室來傳輸晶圓。每個處理和處理操作所需的時間量直接影響每單位時間的基板產量。群集工具中的基板產量可能直接與位於傳輸腔室中的基板處理機械手的速度有關。隨著處理室配置的進一步發展，常規的晶圓傳輸系統可能是不夠的。
因此，需要可以用於在群集工具環境內有效地引導基板的改進的系統和方法。該等和其他需求由本技術解決。
示例性基板處理系統可包括限定傳輸區域的傳輸區域外殼。傳輸區域外殼的側壁可以限定用於提供和接收基板的可密封通道。該系統可以包括佈置在傳輸區域內的複數個基板支撐件。該系統亦可以包括傳輸裝置。傳輸裝置可包括中心樞紐，該中心樞紐包括第一軸和圍繞第一軸延伸並與其同心的第二軸。第二軸可以與第一軸反向旋轉。傳輸裝置可包括與第一軸耦接的第一端執行器。所述第一端執行器可以包括複數個第一臂，該複數個第一臂的第一臂的數量等於該複數個基板支撐件中的基板支撐件的數量。傳輸裝置亦可包括與第二軸耦接的第二端執行器。該第二端執行器可以包括複數個第二臂，該複數個第二臂的第二臂的數量等於該第一端執行器的第一臂的數量。
在一些實施例中，複數個基板支撐件可包括至少四個基板支撐件。第二端執行器可以沿著中心樞紐從第一端執行器豎直偏移。第一端執行器亦可包括複數個第一端件，每個第一端件與複數個第一臂中的單獨的第一臂耦接。第二端執行器亦可包括複數個第二端件，每個第二端件與複數個第二臂中的單獨的第二臂耦接。每個第一端件和每個第二端件可以豎直地延伸到正交於中心樞紐的相似平面。每個第一端件和每個第二端件可限定凹進的壁架和欄架。每個第一端件和每個第二端件的特徵在於弧形的外部輪廓。每個第一端件可包括力產生栓，該力產生栓被配置成可釋放地接合基板抵靠相應的第二端件。中心樞紐可以沿著中心樞紐的中心軸線豎直地平移。
本技術的一些實施例可以包括傳輸基板的方法。該方法可以包括在基板處理系統的傳輸區域內的第一基板支撐件處接收基板。基板處理系統可以包括傳輸裝置。傳輸裝置可包括中心樞紐，該中心樞紐包括第一軸和圍繞第一軸延伸並與其同心的第二軸。傳輸裝置可包括與第一軸耦接的第一端執行器，並且第一端執行器可包括複數個第一臂。傳輸裝置亦可包括與第二軸耦接的第二端執行器，並且第二端執行器可包括複數個第二臂。該方法可以包括使第一軸沿第一方向圍繞中心樞紐的中心軸線旋轉。該方法可以包括使第二軸繞著中心樞紐的中心軸線在第二方向上旋轉。該方法可以包括使基板與複數個第一臂中的第一臂和複數個第二臂中的第二臂接合。該方法可以包括使第一臂和第二臂繞中心軸線共同旋轉以重新定位基板。該方法亦可以包括將基板輸送到基板處理系統的第二基板支撐件。
在一些實施例中，該方法可以包括藉由圍繞中心軸線而在第二方向上旋轉第一軸並且圍繞中心軸線在第一方向上旋轉第二軸，來使基板與傳輸裝置脫離。該方法可以包括，接合基板後，藉由在傳輸區域內豎直平移傳輸裝置，從第一基板支撐件上舉起基板。該方法可以包括，接合基板後，從基板上凹進第一基板支撐件。第一端執行器可包括複數個第一端件，每個第一端件與複數個第一臂中的單獨的第一臂耦接。第二端執行器可包括複數個第二端件，每個第二端件與複數個第二臂中的單獨的第二臂耦接。每個第一端件和每個第二端件可限定凹進的壁架和欄架。接合基板可以包括在基板的外邊緣下方延伸第一臂的第一端件的欄架和第二臂的第二端件的欄架。基板處理系統可以包括至少四個基板，並且接合基板可以包括同時使至少四個基板與第一端執行器和第二端執行器接合。該方法亦可以包括在將基板輸送到第二基板支撐件之前，將基板輸送到位於第一基板支撐件和第二基板支撐件之間的對準樞紐。
本技術的一些實施例可以包括基板處理系統，該基板處理系統包括會限定傳輸區域的傳輸區域外殼。傳輸區域外殼的側壁可以限定用於提供和接收基板的可密封通道。該系統可以包括佈置在傳輸區域內的複數個基板支撐件。該系統可以包括傳輸裝置。傳輸裝置可包括中心樞紐，該中心樞紐包括第一軸和圍繞第一軸延伸並與其同心的第二軸。第二軸可以獨立於第一軸旋轉。傳輸裝置可包括與第一軸耦接的第一端執行器。該第一端執行器可以包括複數個第一臂，該複數個第一臂從該中心樞紐徑向向外延伸至該複數個第一臂中的每個第一臂的遠端。每個第一臂的特徵可以是沿著第一弧形路徑延伸到每個第一臂的遠端的弧形形狀。傳輸裝置可包括與第二軸耦接的第二端執行器。該第二端執行器可包括複數個第二臂，該複數個第二臂從該中心樞紐徑向向外延伸至該複數個第二臂中的每個第二臂的遠端。每個第二臂的特徵可以是沿著第二弧形路徑延伸到每個第二臂的遠端的弧形形狀。第二弧形路徑可以是圍繞從中心樞紐垂直於中心樞紐的中心軸線延伸的橫向軸線鏡像的第一弧形路徑。
在一些實施例中，第一端執行器可包括複數個第一端件，每個第一端件與複數個第一臂中的單獨的第一臂耦接。第二端執行器亦可包括複數個第二端件，每個第二端件與複數個第二臂中的單獨的第二臂耦接。中央輪樞紐可以沿著中央輪樞紐的中心軸線豎直地平移。
此類技術可以提供優於常規系統和技術的許多益處。例如，與常規設計相比，搬運系統可以提供提高的傳輸速度。另外，處理系統可以容納具有多列的基板的傳輸區域。結合以下描述和附圖更詳細地描述了該等和其他實施例以及它們的許多優點和特徵。
基板處理可以包括用於在晶圓或半導體基板上添加、去除或以其他方式修改材料的時間密集的操作。基板的有效移動可以減少排隊時間並提高基板產量。為了提高在群集工具中處理的基板數量，可以將其他腔室合併到主機上。儘管可以藉由加長工具來連續添加傳輸機械手和處理室，但是隨著群集工具的佔地面積不斷擴大，此可能會導致空間效率低下。因此，本技術可以包括在限定的佔地面積內具有增加數量的處理室的群集工具。為了適應關於傳輸機械手的有限的佔地面積，本技術可以增加從機械手橫向向外的處理腔室的數量。例如，一些常規的群集工具可以包括一個或兩個處理室，該等處理室圍繞位於中心的傳輸機械手的部分而定位，以使圍繞該機械手的徑向室的數量最大化。本技術可以藉由在橫向上併入另外的腔室作為另一列或另一群組腔室來擴展該概念。例如，本技術可以與包括三個、四個、五個、六個或更多個處理腔室的群集工具一起應用，該處理腔室可在一個或多個機械手進出位置中的每個位置處進出。
然而，由於添加了額外的處理位置，若沒有在每個位置處的附加傳輸功能，則從中央機械手進出該等位置可能不再可行。一些常規技術可以包括晶圓運送器，其中在轉移期間基板保持在其上。但是，晶圓運送器可能會導致基板上的熱不均勻和顆粒污染。本技術藉由結合與處理室區域豎直對準的傳輸部分和可以與中央機械手協同操作以進出附加晶圓位置的圓盤傳輸帶或傳輸裝置來克服該等問題。在一些實施例中，本技術可以不使用傳統的晶圓運送器，並且可以在傳輸區域內將特定晶圓從一個基板支撐件傳輸到另一基板支撐件。儘管其餘揭示內容將常規地標識可以為其使用本結構和方法的特定結構，例如四位置傳輸區域，但是將容易理解，該系統和方法同樣適用於任何數量的結構和元件，其可能會從經解釋的傳輸功能中受益。因此，該技術不應被視為僅限於與任何特定結構一起使用。而且，儘管將描述示例性工具系統以提供本技術的基礎，應當理解，本技術可以與可受益於將要描述的一些或全部操作和系統的任何數量的半導體處理室和工具結合。
圖1A圖示了根據本技術的一些實施例的沉積、蝕刻、烘烤和固化室的基板處理工具或處理系統100的一個實施例的俯視圖。在該圖中，一組前開式統一吊艙102提供各種尺寸的基板，該等基板在被機械臂104a和104b接收後在工廠界面103中並被放置在負載鎖定裝置或低壓包持區域106中，然後再傳輸到位於腔室系統或四邊形部分109a-c中的一個基板處理區域108中的一者，其每個可以是具有與複數個處理區域108流體性耦合的傳輸區域的基板處理系統。儘管圖示了四邊形系統，但是應當理解，結合了獨立腔室、雙腔室和其他多腔室系統的平台同樣被本技術涵蓋。容納在傳輸腔室112中的第二機械臂110可以用於將基板晶圓從包持區域106傳輸到四邊形部分109並返回，且第二機械臂110可以容納在傳輸腔室中，每個四邊形部分或處理系統可以與傳輸腔室連接。每個基板處理區域108可被裝配成執行許多基板處理操作，包括任何數量的沉積處理，包括循環層沉積、原子層沉積、化學氣相沉積、物理氣相沉積以及蝕刻、預清潔、退火、電漿處理、脫氣、定向和其他基板處理。
每個四邊形部分109可以包括可以從第二機械臂110接收基板（並將基板傳輸到第二機械臂110）的傳輸區域。腔室系統的傳輸區域可以與具有第二機械手110的傳輸腔室對準。在一些實施例中，傳輸區域可以是機械手橫向可及的。在隨後的操作中，傳輸部分的部件可以將基板豎直地平移到覆蓋的處理區域108中。類似地，傳輸區域亦可用於在每個傳輸區域內的位置之間旋轉基板。基板處理區域108可以包括用於在基板或晶圓上沉積、退火、固化和/或蝕刻材料膜的任何數量的系部件件。在一種配置中，可以使用兩組處理區域（例如四邊形部分109a和109b中的處理區域）以在基板上沉積材料，以及可使用第三組處理室（例如四邊形部分109c中的處理室或區域）以用於固化、退火或處理所沉積的膜。在另一種配置中，所有三組腔室（例如所示的所有十二個腔室）可以被配置為既沉積又和/或固化基板上的膜。
如圖所示，第二機械臂110可以包括兩個臂，用於同時傳輸和/或取回多個基板。例如，每個四邊形部分109可包括沿著傳輸區域的外殼的表面的兩個入口107，其可與第二機械臂橫向對準。可以沿著與傳輸腔室112相鄰的表面限定出入口。在諸如所示的一些實施例中，第一通道可以與四邊形截面的複數個基板支撐件中的第一基板支撐件對準。另外，第二通道可與四邊形部分的複數個基板支撐件中的第二基板支撐件對準。在一些實施例中，第一基板支撐件可以與第二基板支撐件相鄰，並且兩個基板支撐件可以限定第一列的基板支撐件。如圖所示的構造，第二列的基板支撐件可以位於第一列的基板支撐件的後面而從傳輸腔室112橫向向外。第二機械臂110的兩個臂可以間隔開以允許兩個臂同時進出四邊形部分或腔室系統，以將一個或兩個基板傳輸或取回至傳輸區域內的基板支撐件。
所描述的任何一個或多個傳輸區域可以與從不同實施例中圖示的製造系統分離的另外的腔室合併。應當理解，處理系統100可以考慮用於材料膜的沉積、蝕刻、退火和固化室的其他配置。另外，本技術可以利用任何數量的其他處理系統，其可以結合用於執行諸如基板移動之類的任何特定操作的傳輸系統。在一些實施例中，可以提供進出多個處理腔室區域的通道同時在各個部分中保持真空環境的處理系統，例如所述的保持和傳輸區域，其可以允許在多個腔室中執行操作，同時在離散的處理之間保持特定的真空環境。
圖1B圖示了根據本技術的一些實施例的示例性處理工具的一個實施例的示意性截面正視圖（例如經由腔室系統）。圖1B可圖示經由任何四邊形部分109中的任何兩個相鄰的處理區域108的截面視圖。該正視圖可以圖示一個或多個處理區域108與傳輸區域120的配置或流體性耦合。例如，連續的傳輸區域120可以由傳輸區域外殼125限定。外殼可以限定開放的內部空間，在該內部空間中可以佈置複數個基板支撐件130。例如，如圖1A所示，示例性處理系統可以包括四個或更多個，包括圍繞傳輸區域而分佈在外殼內的多個基板支撐件130。如圖所示，基板支撐件可以是基座，縱使亦可以使用許多其他配置。在一些實施例中，基座可以在傳輸區域120和覆蓋傳輸區域的處理區域之間豎直地平移。基板支撐件可以沿著腔室系統內的第一位置與第二位置之間的路徑沿著基板支撐件的中心軸線豎直平移。因此，在一些實施例中，每個基板支撐件130可與由一個或多個腔室部件限定的覆蓋的處理區域108進行軸向對準。
敞開的傳輸區域可以提供傳輸裝置135（諸如圓盤傳輸帶）的能力，亦即在各種基板支撐件之間接合和例如旋轉地移動基板的能力。傳輸裝置135可以繞中心軸線旋轉。此可以允許將基板定位成在處理系統內的任何處理區域108內進行處理。傳輸裝置135可包括一個或多個端執行器，其可從上方、下方與基板接合，或者可與基板的外邊緣接合，以繞基板支撐件運動。傳輸裝置可以從傳輸腔室機械手（例如，先前描述的機械手110）接收基板。然後，傳輸裝置可以旋轉基板以替代基板支撐件，以利於額外的基板的輸送。
一旦定位並等待處理，傳輸裝置就可以將端執行器或臂定位在基板支撐件之間，此可以允許基板支撐件被抬起經過傳輸裝置135並將基板輸送到處理區域108中，處理區域108可從傳輸區域豎直偏移。例如，並且如圖所示，基板支撐件130a可以將基板輸送到處理區域108a中，而基板支撐件130b可以將基板輸送到處理區域108b中。在其他兩個基板支撐件和處理區域以及在包括額外的處理區域的實施例中的額外的基板支撐件和處理區域中，此可能發生。在此種配置中，當例如在第二位置處操作接合以處理基板時，基板支撐件可以至少部分地從下方來至少限定一個處理區域108，並且處理區域可以與相關的基板支撐件軸向對準。處理區域可以由面板140以及其他蓋堆疊部件從上方加以限定。在一些實施例中，每個處理區域可具有單獨的蓋堆疊部件，儘管在一些實施例中，部件可容納多個處理區域108。基於該構造，在一些實施例中，每個處理區域108可以與傳輸區域流體地耦合，同時在腔室系統或四邊形部分內與上方的每個其他處理區域流體地隔離。
在一些實施例中，面板140可以用作用於在處理區域108內產生局部電漿的系統的電極。如圖所示，每個處理區域可以利用或結合單獨的面板。例如，可以包括面板140a以從上方處理區域108a限定，並且可以包括面板140b以從上方處理區域108b限定。在一些實施例中，基板支撐件可以用作用於在面板與基板支撐件之間產生電容耦合電漿的配對電極。取決於容積幾何形狀，泵送襯裡145可至少部分地徑向地或側向地限定處理區域108。同樣，單獨的泵送襯裡可用於每個處理區域。例如，泵送襯裡145a可以至少部分地徑向限定處理區域108a，並且泵送襯裡145b可以至少部分地徑向限定處理區域108b。在實施例中，擋板150可以位於蓋155與面板140之間，並且可以再次包括分開的擋板以促進在每個處理區域內的流體分佈。例如，可以包括擋板150a以向處理區域108a分配，並且可以包括擋板150b以向處理區域108b分配。
蓋155可以是每個處理區域的單獨部件，或者可以包括一個或多個共同態樣。在諸如所示的一些實施例中，蓋155可以是單個部件，其限定了多個孔160而用於將流體輸送到各個處理區域。例如，蓋155可以限定用於將流體輸送到處理區域108a的第一孔160a，並且蓋155可以限定用於將流體輸送到處理區域108b的第二孔160b。當包括每個部分內的額外的處理區域時，可以限定額外的孔。在一些實施例中，可容納多於或少於四個基板的每個四邊形部分109或多處理區域部分可包括一個或多個用於將電漿流出物輸送到處理室中的遠程電漿單元165。在一些實施例中，可以為每個腔室處理區域合併單獨的電漿單元，儘管在一些實施例中，可以使用更少的遠程電漿單元。例如，如圖所示，單個遠程電漿單元165可以用於多個腔室，例如兩個、三個、四個或更多個腔室，直至特定四邊形截面的所有腔室。在本技術的實施例中，管道可以從遠程電漿單元165延伸到每個孔160，以用於輸送電漿流出物以進行處理或清潔。
如所指出的，處理系統100（或更特別地是與系統100或其他處理系統結合的四邊形部分或腔室系統）可以包括位於所示的處理腔室區域下方的傳輸區域。圖2圖示了根據本技術的一些實施例的示例性基板處理系統200的示意性等距視圖。所示的系統可以包括限定內部容積或傳輸區域的傳輸區域外殼205，其中可以包括多個部件。傳輸區域可以另外從上方至少部分地由處理腔室限定，例如圖1A的四邊形部分109所示的處理腔室。傳輸區域外殼的側壁可限定一個或多個進出位置207，經由其可例如藉由如上所述的第二機械臂110遞送和取回基板。進出位置207可以是狹縫閥或其他可密封的進出位置，其在一些實施例中包括門或其他密封機構以在傳輸區域外殼205內提供氣密環境。儘管以兩個此類進出位置207圖示，但是應當理解，在一些實施例中，可以僅包括單個進出位置207。亦應理解，基板處理系統200的尺寸可以設置成適應任何基板尺寸，包括200mm、300mm、450mm或更大或更小的基板，包括以任何數量的幾何形狀或形狀為特徵的基板。
在傳輸區域外殼205內可以是圍繞傳輸區域容積來定位的複數個基板支撐件210。儘管圖示了四個基板支撐件，但是應當理解，本技術的實施例類似地涵蓋了任何數量的基板支撐件。例如，根據本技術的實施例，可以在傳輸區域中容納大於或約三個、四個、五個、六個、八個或更多的基板支撐件210。在一些實施例中，第二機械臂110可以經由進出口207將基板傳輸到基板支撐件210a或210b中的一個或兩個，並且可以將基板直接傳輸到傳輸區域內的傳輸裝置。類似地，第二機械臂110可以從該等位置取回基板。升降銷212可以從基板支撐件210突出，並且可以允許機械手進出基板下方。在一些實施例中，升降銷可以固定在基板支撐件上，或者固定在基板支撐件可以在其下方凹陷的位置，或者升降銷可以額外地經由基板支撐件升高或降低。基板支撐件210可以是豎直可平移的，並且在一些實施例中可以延伸到位於傳輸區域外殼205上方的處理腔室，例如處理腔室108。
傳輸區域外殼205可以提供對準系統215的進出口，對準系統215可以包括對準器，該對準器可以延伸穿過傳輸區域的孔，如圖所示，並且可以與穿過相鄰的孔伸出或發送出的雷射、照相機或其他監控裝置一起操作，並可以確定被平移的基板是否正確對準。傳輸區域外殼205亦可包括傳輸裝置220，其可以以多種方式操作以定位基板並在各種基板支撐件之間移動基板。儘管下面將描述示例性操作，但是在一個實例中，傳輸裝置220可以將基板支撐件210a和210b上的基板移動到基板支撐件210c和210d，此可以允許將額外的基板遞送到傳輸區域中。
傳輸裝置220可以包括中央樞紐225，其可以包括一個或多個延伸到傳輸區域中的軸。與中央樞紐耦接的是第一端執行器230和第二端執行器235。第一端執行器230可包括從中心樞紐徑向或橫向向外延伸的複數個第一臂233。類似地，第二端執行器235可包括從中心樞紐徑向或橫向向外延伸的複數個第二臂237。儘管以臂伸出的中央主體為例進行了說明，但是每個端執行器可以另外包括單獨的臂，每個臂均與中央樞紐225耦接。在本技術的實施例中可以包括任何數量的臂。在一些實施例中，第一臂233的數量可以與腔室中包括的基板支撐件210的數量相似或相等，第二臂237的數量可以與第一臂233的數量相似或相等。因此，如圖所示，對於四個基板支撐件，傳輸裝置220可包括用於第一端執行器和第二端執行器中的每個的四個臂。臂的特徵可以在於許多形狀和輪廓，例如筆直的輪廓以及所示的弧形輪廓。儘管可以利用任何輪廓，但是在一些實施例中，弧形輪廓可以容納基板，在一些實施例中，該基板可以是圓形的。
當使用時，第一端執行器的第一臂的弧形輪廓的特徵在於特定的弧形輪廓，其沿著每個第一臂的邊緣延伸到第一臂的遠端。另外，第二端執行器的第二臂的特徵亦在於特定弧形輪廓，其沿著每個第二臂的邊緣延伸到遠端。然而，第二臂的弧形可以與第一臂的弧形相反或鏡像，其可以容納被傳輸的基板的相對邊緣。鏡像可以係沿著在第一端執行器的第一臂和第二端執行器的第二臂之間從中心樞紐徑向或橫向向外延伸的軸線，例如垂直於穿過中心樞紐豎直延伸的中心軸線的軸線。因此，在一些實施例中，第二端執行器可以是第一端執行器的倒置形式，如圖所示。
第一端執行器230可另外包括複數個第一端件240。每個第一端件240可以與複數個第一臂233中的單獨的第一臂耦接。類似地，第二端執行器235可以另外包括複數個第二端件242。每個第二端件242可以與複數個第二臂237中的單獨的第二臂耦接。每個端件的特徵亦在於弧形的外部輪廓，以容納圓形或其他弧形的基板。端件將在下面更詳細地描述，並且可用於在傳輸或移動期間接觸基板。端件以及端執行器可以由包括導電和/或絕緣材料的多種材料製成或包括多種材料。在一些實施例中，可以塗覆或鍍覆材料以承受與可能從上覆的處理室進出傳輸區域的前體或其他化學物質的接觸。
另外，可以提供或選擇材料以承受其他環境特性，例如溫度。在一些實施例中，基板支撐件可用於加熱設置在支撐件上的基板。基板支撐件可以被配置成將表面或基板溫度增加到大於或約100℃、大於或約200℃、大於或約300℃、大於或約400℃、大於或約500℃、大於或約600℃、大於或約700℃、大於或約800℃，或更高。該等溫度中的任何一個都可以在操作過程中被保持，因此傳輸裝置220的部件可能會暴露於該等規定或所涵蓋的溫度中的任何一個。因此，在一些實施例中，可以選擇任何材料來適應該等溫度範圍，並且可以包括諸如陶瓷和金屬的材料，其可以以相對低的熱膨脹係數或其他有益特性為特徵。部件聯軸器亦可以適於在高溫和/或腐蝕性環境中運行。例如，在端執行器和端件均為陶瓷的情況下，聯軸器可包括壓接配件、按扣配件或其他可能不包含其他材料（例如螺栓）的配件，該等配件會隨溫度而膨脹和收縮，並可能導致陶瓷的破裂。在一些實施例中，端件可以與端執行器連續延伸，並且可以與端執行器整體形成。可以利用可以在操作期間促進操作或抵抗的任何數量的其他材料，並且類似地被本技術涵蓋。
傳輸裝置220可以包括可以促進端執行器的運動的多個部件和配置，如將在下面進一步描述的。圖3A至圖3B圖示了根據本技術的一些實施例的示例性傳輸裝置220的示意性截面視圖，儘管應當理解，所提供的待描述的獨立旋轉運動的任何其他構造亦被本技術類似地涵蓋。
中心樞紐225可包括第一軸310和第二軸320，第二軸320可與第一軸310軸向對準。例如，第一軸310和第二軸320可以圍繞豎直延伸穿過中心樞紐的中心軸線呈同心。在一些實施例中，第一軸310可延伸穿過第二軸320或第二軸320的各態樣。如圖3A所示，第一軸310和第二軸320可以是同軸的，儘管兩個軸可以與單獨的馬達或驅動系統耦接。如圖所示，第一軸310a可以與第一驅動系統312a耦接，其可以包括馬達，並且可以允許繞中心軸線旋轉，第一驅動系統312a可以使第一端執行器230繞中心軸線在第一方向上旋轉，或者繞與第一端執行器相反的第二方向旋轉。類似地，第二軸320a可以與第二驅動系統314a耦接，其可以獨立地允許第二端執行器235繞著中心軸線在第一方向或第二方向上旋轉。在一些實施例中，可以包括豎直平移驅動器325，其可以允許傳輸裝置沿中心軸線豎直平移。在一些實施例中，此可以促進從基板支撐件或升降銷上抬起基板，儘管在一些實施例中，升降銷和/或基板支撐件可以用於升高和降低基板，並且傳輸裝置220可以不包括豎直驅動機構。
圖3B圖示了傳輸裝置220的另一實施例，其可以利用齒輪箱來促進第一軸310b相對於第二軸320b的反向旋轉。例如，第二軸320b可以與齒輪箱330耦接，齒輪箱330包括齒輪組332，齒輪組332具有與第一軸310b耦接的第一齒輪。如將容易理解的那樣，利用第一驅動系統312b沿第一方向驅動第一齒輪將在相反的齒輪中產生反向旋轉，其可與第二軸320b和第二端執行器235耦接。另外，第二驅動系統314b可以與部件耦合以使齒輪箱和第一軸一起旋轉，此將有助於端執行器的共同旋轉。該圖亦顯示了可選的豎直平移驅動器325，其可以如上所述線性地上下移動傳輸裝置。應當理解的是，圖3A至圖3B僅是可說明可用以獨立地旋轉第一軸和第二軸的任何數量的配置和部件，從而提供對第一端執行器和第二端執行器的單獨控制。因此，在一些實施例中，第一軸和第二軸可以繞中心軸線共同旋轉，或者兩個軸可以相對於另一個軸反向旋轉。下面將更詳細地描述該操作。
如兩個附圖中所說明，在一些實施例中，第一端執行器230和第二端執行器235可沿著中央樞紐豎直地彼此偏移。在一些實施例中，此可以將相關聯的部件（例如第一端件和第二端件）偏移。因此，本技術可以進一步修改第一端件和第二端件以適應第一端執行器和第二端執行器的豎直偏移，如將在下面進一步描述的。
圖4圖示了根據本技術的一些實施例的傳輸基板的方法400中的示例性操作。例如，方法400可以在諸如系統200的一個或多個傳輸系統中執行，該系統可以被併入處理系統100中。該方法可以包括如圖所示的許多可選操作，該等可選操作可以與或可以不與根據本技術的方法的一些實施例特別相關。方法400描述了圖5A至圖5H中示意性圖示的操作，將結合方法400的操作來描述其圖示。應當理解，圖5僅圖示了具有有限細節的局部示意圖，並且在一些實施例中，系統可以包括或多或少的基板支撐件和其他部件，以及仍然可以從本技術的任何態樣中受益的替代結構性態樣。
圖5A可圖示如前所述的基板處理系統500，並且可包括上述基板處理系統200的任何特徵和態樣，包括先前與圖3討論的任何驅動部件，以及本技術類似地包括如將被理解的驅動器以及任何其他驅動部件。另外，系統500可以被圖示為具有設置在腔室內的多個基板501，例如如圖所示被放置於基板支撐件510上。該圖可以圖示方法400的後續的初始操作的本技術的配置，該方法可以包括在操作405處在第一基板支撐件510a處接收基板，例如經由如前所述的機械手來進出。機械手可以將一個或兩個或更多個基板傳輸到傳輸區域505上接近通道或狹縫閥的基板支撐件上。傳輸裝置520可以將兩個基板旋轉到相對的基板支撐件，並且可以傳輸兩個另外的基板。應當理解，可以用任意數量的基板執行相同的處理，包括一次將一個基板輸送到處理室中。圖5A可以圖示在四個基板已經被放置在傳輸區域內之後，並且傳輸裝置520可以被放置在凹進構造中。
傳輸處理可以涉及以多種方式旋轉傳輸裝置。例如，為了接合基板，該方法可以包括在操作410中繞中心樞紐的中心軸線而在第一方向上旋轉中心樞紐的第一軸。於之前、之後或同時，該方法可以包括在操作415處繞第二樞紐的中心軸而在第二方向旋轉第二軸。如前所述，第二方向可以是與第一方向相反的旋轉。旋轉可以繼續直到在操作420處第一端執行器530的第一臂533和第二端執行器535的第二臂537接合基板，如圖5B所示。
取決於是否具有豎直移動能力的傳輸裝置，移動和接合可以包括或可以不包括升高或降低基板或傳輸裝置中的一個或兩個。另外，在一些實施例中，接合基板可以包括一個或多個操作，包括被動接合和主動接合。例如，如將在下面進一步解釋的，第一端執行器和第二端執行器的端件可包括促進接合的多種形式。在被動接合的一種形式中，端件可以限定凹進的壁架和欄架，基板可以被放置在凹進的壁架和欄架上。因此，對於處於此種構造的端件，第一臂和第二臂可朝著基板反向旋轉，直到每個端件的欄架在基板的邊緣下方延伸。在主動接合的形式中，端件中的一個或兩個可以實體地和/或強制地接合基板，包括將基板壓縮或夾緊在端件之間。當在傳輸區域中併入不止一個基板時，如圖5B所示，可以同時接合基板。因為臂可以圍繞中心樞紐等距分佈，所以臂可以被配置成將所有基板接合在一起。
一旦基板已經被傳輸裝置接合，就可以在基板支撐件與傳輸裝置之間進行一個或多個基板的完全傳輸。例如，在一些實施例中，傳輸裝置可以在可選操作425中抬起基板，並且可以從基板支撐件或升降銷來抬起基板，在其上可以放置基板。例如，此可以藉由豎直移動傳輸裝置來執行。在一些實施例中，基板支撐件可暫停而遠離一個或多個基板以完成傳輸。
在完成對傳輸裝置的傳輸之後，可以在基板支撐件之間旋轉基板以在不同的腔室中進行進一步處理，或者將基板傳輸到可以由諸如上述的第二機械手臂110之類的傳輸機械手進出的基板支撐件。基板的平移可以在操作430處發生，並且如圖5C所示。儘管該圖圖示了逆時針旋轉，但是應當理解，在實施例中，基板可以圍繞中心軸在任一方向上旋轉。可以藉由以相同的速率共同旋轉第一臂533和第二臂537來執行基板的旋轉平移，以維持基板501的接合。如圖所示，共同旋轉可以沿著第二方向圍繞中心軸線發生。因此，第一軸的旋轉方向可以顛倒，而第二軸的旋轉可以在與用於接合的方向相同的方向上繼續進行。當然，若基板沿第一方向平移，則軸旋轉的方向亦將是相反的。
如前所述，根據本技術的實施例的基板處理系統可以具有監視和對準系統，包括定位在每對基板支撐件之間的對準樞紐540。額外的進出端口542可以允許照相機或雷射撞擊在基板上以識別除未對準的情況，此可以基於基板上的凹部或其他標識符。在一些實施例中，可以在可選操作435處在每個基板上執行可選的對準操作。在一些實施例中，當基板已經在對準裝置上平移時，如圖5D所示，傳輸裝置可以將基板釋放到對準器上。取決於要傳輸多少基板的一個或多個對準器可以突出到傳輸區域中並接收基板。可以進行對準調整，並且傳輸裝置可以重新接合基板。
圖5D中另外圖示了可以是傳輸區域的一個態樣，該傳輸區域容納基板經由腔室的旋轉。如圖所示，在旋轉期間，基板可以在相鄰的基板支撐件之間經過天頂位置。儘管傳輸區域505可以是直線的，但是旋轉路徑可以是如圖所示的橢圓形或圓形。在一些實施例中，傳輸區域505可以足夠大以延伸超過旋轉路徑。然而，在一些實施例中，傳輸區域505可包括沿著路徑的容納部，在其中凹部550可形成在傳輸區域壁中，以限制或防止被平移的基板501與傳輸區域的壁之間的碰撞。在一些實施例中，此類凹部550可以形成在傳輸區域的每個壁中。
如圖5E所示，傳輸裝置可以繼續使基板旋轉而朝向將要傳輸基板501的基板支撐件。儘管圖示了沿逆時針方向向相鄰基板支撐件的傳輸，但是應當理解，可以類似地執行沿任一旋轉方向向任何其他基板支撐件的遞送。在操作440處，基板501可以被遞送到第二基板支撐件510b，如圖5所示。一旦經遞送，傳輸裝置可以使基板與傳輸裝置脫離。再次，可以藉由傳輸裝置降低基板(和/或基板支撐件)，或者基板支撐件的升降銷可以接合基板以從傳輸裝置接受基板。
分離亦可包括使第一軸和第二軸從與原始運動相反的方向旋轉以進行接合。例如，如圖5G所示，第一軸可沿第二方向旋轉，而第二軸可沿第一方向旋轉，以使第一端執行器的第一臂533和第二端執行器的第二臂537彼此分開遠離基板。臂可旋轉至凹進構造，以避免在進一步處理期間與基板支撐件相互作用，如圖5H所示。另外，該位置可以使第一端執行器和第二端執行器的臂在對準樞紐540上對準(當包括時)，此可以為對準樞紐提供保護以防止顆粒積聚。
如前所述，傳輸裝置可以包括基板與不同的端件配置的被動或主動接合。圖6A至圖6B圖示了根據本技術的一些實施例的基板安置的示意圖。該等圖可以包括先前描述的系統或傳輸裝置的任何態樣，並且可以圖示先前圖示的部件的其他態樣。儘管附圖可以圖示被動接合和主動接合兩者的實例，但是應當理解，亦可以使用任何數量的變型，並且類似地被本技術涵蓋。
圖6A圖示了諸如在傳輸裝置600的遠端處的端視圖。該圖示可包括第一端執行器630的第一臂633的遠端，以及第二端執行器635的第二臂637的遠端。如前所述，第一端執行器630和第二端執行器635可以沿著中心樞紐在豎直方向上彼此偏移。儘管在第二端執行器635上方圖示了第一端執行器630，但是應當理解，該等部件可以顛倒。第一端件640可以與第一端執行器630的第一臂633耦接，並且第二端件642可以與第二端執行器635的第二臂637耦接。圖6A可圖示基板601的被動接合，其中提供了支撐表面，基板可被放置在該支撐表面上。第一端件640和第二端件642中的每者可限定凹進的壁架，該凹進的壁架包括向著相關的端件延伸的用於基板支撐的欄架部分。第一端件640可以限定朝向相關聯的第二端件642延伸的欄架641，並且第二端件642可以限定朝向相關聯的第一端件640延伸的欄架643。欄架可以一起在基板601的兩個外部或徑向邊緣周圍產生晶圓支撐表面。
儘管在一些實施例中，第一端件和第二端件可以是相似的部件，但是在一些實施例中，可以對兩個部件進行修改以解決端執行器的豎直偏移。例如，儘管端執行器在豎直方向上偏移，但是第一端件和第二端件可以穿過中央樞紐的中心軸線豎直地延伸至相似的水平面。因此，第一端件和第二端件可以補償豎直偏移以維持或產生用於基板支撐的基本平坦的表面。因此，第一端件640可比第二端件642進一步豎直地延伸以解決偏移。因此，介於此種容納，欄架641和欄架643可以基本上沿著水平面對準。
圖6B可以圖示主動接合，此可以促進更快的平移，因為基板可能不容易因主動接合而運動。該圖示可以圖示用於支撐基板651的傳輸裝置650。該裝置的部件可以包括第一端執行器660的第一臂663的遠端，以及第二端執行器665的第二臂667的遠端。再次如前所述，第一端執行器660和第二端執行器665可以沿著中心樞紐在豎直方向上彼此偏移，並且儘管在第二端執行器665上方圖示了第一端執行器660，但是應當理解，部件可以是逆轉。第一端件670可以與第一端執行器660的第一臂663耦接，第二端件672可以與第二端執行器665的第二臂667耦接。
與圖6A的端件不同的是，第一端件670和第二端件672可以被配置為接觸基板651的邊緣區域。第二端件672可以被配置成抵靠端件的表面來接收基板，並且可以包括一種被配置成在傳輸區域環境條件內支撐基板和端件之間的接觸的材料。第一端件670可被配置成向基板651施加力以機械地、電性地或以其他方式將基板抵靠於第二端件而放置。例如，第一端件670可以包括經彈簧加載的或類似的物理耦合柱塞，其可以機械地或以其他方式迫使基板抵靠第二端件，並且可以包括輥674或用於直接接觸基板的其他部件。另外，產生力的端件可以提供電耦接，例如藉由沿部件674靜電接合基板，該電耦接可以是導電的或者可以促進耦接。在此類配置中，在第一端執行器與內軸或第一軸耦接的情況下，電導線可以傳遞穿過中心樞紐的第一軸，並引出到每個第一臂的第一端件670，而不會影響中央樞紐的任何其他部件。可以在基板處理系統內傳輸期間施加任何數量的其他機械力或吸引力以可釋放地接合基板。
本技術包括基板處理系統，該基板處理系統可以容納另外的基板支撐件，如先前所描述的，該額外的基板支撐件另可能不能被位於中心的傳輸機械手進出。藉由結合根據本技術的實施例的傳輸裝置，可以在基板處理期間利用和進出多個基板支撐件。當傳輸裝置包括貫穿本技術描述的第一端執行器和第二端執行器時，與基板接合、傳輸和脫離的運動都可以沿著基板的外邊緣進行，此可以有助於避免沿著基板支撐件的內部的升降銷。該系統亦可藉由保持端執行器的臂相對於基板的外部接觸和凹進位置來提供增加的傳輸速度。
在前面的描述中，出於解釋的目的，已經闡述了許多細節以便提供對本技術的各種實施例的理解。然而，對於本領域的技術人員將顯而易見的是，可以在沒有該等細節中的一些或具有其他細節的情況下實踐某些實施例。
已經揭示了幾個實施例，本領域技術人員將認識到，在不脫離實施例的精神的情況下，可以使用各種修改、替代構造和等同物。另外，為了避免不必要地混淆本技術，沒有描述許多習知的處理和元件。因此，以上描述不應被視為限制本技術的範疇。另外，方法或處理可以被描述為順序的或分步的，但是應當理解，操作可以同時執行，或者以與所列順序不同的順序執行。
在提供值的範圍的情況下，應理解的是，除非上下文另外明確指出，否則每個中間值至下限單位的最小分數，其介於該範圍的上限與下限之間亦經特別地披露。涵蓋在規定範圍內的任何陳述值或未陳述中間值與該陳述範圍內的任何其他陳述或中間值之間的任何較窄範圍。該等較小範圍的上限和下限可以獨立地包括在該範圍中，亦可以排除在該範圍之外，並且在該範圍內任何明確排除的限制下，該技術中亦包含了較小範圍，在其中包含有該兩限制的其一、或皆否、或兩者皆包含在內的每個範圍。在所述範圍包括一個或兩個限制的情況下，亦包括排除那些包括的限制中的一個或兩個的範圍。
如本文和所附申請專利範圍中所使用，單數形式「一個」，「一種」和「該」包括複數引用，除非上下文另外明確指出。因此，例如，提及「基板」包括複數個此類基板，並且提及「臂」包括提及本領域技術人員已知的一個或多個臂及其等同物，等等。
此外，當在本說明書和下文中使用時，詞語「包含」(comprise(s))、「包含」(comprising)、「包含」(contain(s))、「包含」(containing)、「包含」(include(s))、以及「包含」(including)請求項旨在指定所陳述的特徵、整數、部件或操作的存在，但是它們不排除一個或多個其他特徵、整數、部件、操作、動作或群組的存在或增加。
100：處理系統 102：前開式統一吊艙 104a/104b：機械臂 103：工廠界面 106：保持區 109a-c：四邊形部分 108：處理區域 112：傳輸腔室 110：第二機械臂 109：四邊形部分 107：入口 125：傳輸區域外殼 130：基板支撐件 135：傳輸裝置 130a：基板支撐件 130b：基板支撐件 108a：處理區域 108b：處理區域 140：面板 140a：面板 140b：面板 145：泵送襯裡 145a：泵送襯裡 145b：泵送襯裡 150：擋板 155：蓋 150a：擋板 150b：擋板 160：孔 160a：第一孔 160b：第二孔 165：遠程電漿單元 200：處理系統 205：傳輸區域外殼 207：進出位置 210：基板支撐件 210a/210b：基板支撐件 212：升降銷 215：對準系統 220：傳輸裝置 210c/210d：基板支撐件 225：中央樞紐 230：第一端執行器 235：第二端執行器 233：第一臂 237：第二臂 240：第一端件 242：第二端件 310：第一軸 320：第二軸 310a：第一軸 312a：第一驅動系統 314a：第二驅動系統 325：豎直平移驅動器 310b：第一軸 320b：第二軸 320a：第二軸 330：齒輪箱 332：齒輪組 312b：第一驅動系統 400：方法 500：基板處理系統 501：基板 510：基板支撐件 405：操作 410：操作 415：操作 420：操作 425：操作 430：操作 435：操作 440：操作 510a：第一基板支撐件 505：傳輸區域 520：傳輸裝置 530：第一端執行器 533：第一臂 535：第二端執行器 537：第二臂 540：對準樞紐 542：進出端口 550：凹部 510b：第二基板支撐件 600：傳輸裝置 630：第一端執行器 633：第一臂 635：二端執行器 637：第二臂 640：第一端件 642：第二端件 601：基板 641：欄架 643：欄架 651：基板 650：傳輸裝置 663：第一臂 665：第二端執行器 667：第二臂 670：第一端件 672：第二端件 674：部件
藉由參考說明書的其餘部分和附圖，可以實現對所揭示技術的性質和優點的進一步理解。
圖1A圖示了根據本技術的一些實施例的示例性處理系統的示意性俯視圖。
圖1B圖示了根據本技術的一些實施例的示例性腔室系統的示意性局部截面視圖。
圖2圖示了根據本技術的一些實施例的示例性腔室系統的傳輸區域的示意性透視圖。
圖3A至圖3B圖示了根據本技術的一些實施例的示例性傳輸裝置的示意性截面視圖。
圖4圖示了根據本技術的一些實施例的傳輸基板的方法的示例性操作。
圖5A至圖5H圖示了根據本技術的一些實施例的被傳輸的基板的示意性俯視圖。
圖6A至圖6B圖示了根據本技術的一些實施例的基板安置的示意圖。
包括了一些附圖作為示意圖。應當理解，附圖僅用於說明目的，除非特別說明是尺寸大小或比例，否則不應視為尺寸大小或比例。另外，作為示意圖，提供了附圖以幫助理解，並且與實際表示相比，附圖可能不包括所有態樣或資訊，並且出於說明目的，附圖可能包括誇大的材料。
在附圖中，相似的部件和/或特徵可以具有相同的元件符號。此外，相同類型的各種部件可以藉由在參考標籤後面加上一個在相似部件之間進行區分的字母來進行區分。若在說明書中僅使用第一參考標籤，則該描述適用於具有相同第一參考標籤的任何類似部件，而與字母無關。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
200:處理系統
205:傳輸區域外殼
207:進出位置
210a/210b:基板支撐件
212:升降銷
215:對準系統
220:傳輸裝置
210c/210d:基板支撐件
225:中央樞紐
230:第一端執行器
235:第二端執行器
233:第一臂
237:第二臂
240:第一端件
242:第二端件

Claims (1)

  1. 一種基板處理系統，包括： 一傳輸區域外殼，其限定一傳輸區域，其中該傳輸區域外殼的一側壁限定用於提供和接收基板的一可密封通道； 複數個基板支撐件，其設置在該傳輸區域內；和 一傳輸裝置，包括： 一中心樞紐，其包括一第一軸和一第二軸，該第二軸圍繞該第一軸延伸並與該第一軸同心，其中該第二軸可與該第一軸反向旋轉； 一第一端執行器，其與該第一軸連接，該第一端執行器包括從該中心樞紐徑向向外延伸的複數個第一臂，該複數個第一臂的一數量等於複數個基板支撐件中的基板支撐件的數量，以及 一第二端執行器，該第二端執行器與該第二軸連接，該第二端執行器包括從該中心樞紐徑向向外延伸的複數個第二臂，該第二臂的數量等於該第一端執行器的該第一臂的該數量。
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