TWI431708B - 基板支撐台、基板傳輸設備、和使用該設備的基板處理系統 - Google Patents

Description

基板支撐台、基板傳輸設備、和使用該設備的基板處理系統

本發明關於一種基板支撐台、基板傳輸設備、使用該設備的基板處理系統，特別是關於一種基板支撐台和用於將複數基板連續裝載在處理室內/從處理室卸載的基板傳輸設備，以減少傳輸基板所花的時間，並改善生產力。且本發明特別是關於一種使用該設備的基板處理系統。

近來，能同時處理複數基板的叢集(cluster)系統，通常使用在用於製造液晶顯示器、電漿面板顯示器、和半導體裝置的基板處理系統中。

叢集系統通常指多腔室型基板處理系統，且該處理系統包括有傳輸機械手(或處理器)和設在傳輸機械手周圍的複數基板處理模組。

叢集系統包括傳輸室和設在傳輸室內可自由轉動的傳輸機械手。用於執行處理基板之製程的處理室，安裝在傳輸室的旁邊。此一叢集系統同時處理複數基板或連續執行各種製程，以增加處理基板的量。為了增加處理基板的量，在單一處理室內同時處理複數基板，以增加每單位時間處理基板的量。

雖然在單一處理室內同時(或連續)處理複數基板，但是處理前和處理後之基板在處理室內未有效率地交換，造成時間的損失。

再者，當習知的叢集系統包括六邊形傳輸室(基本上包括四個處理室和二個裝載鎖定室(load lock chamber))，由於傳輸室所佔據的面積，所以對叢集系統的面積和叢集系統在生產線的配置很重要之整個叢集系統的寬度增加了，比維持傳輸室在真空狀態所需之真空系統期望寬度和尺寸還大，導致增加設備成本和安置成本。此外，當設置之處理室數目增加時，傳輸室的面積增加更多。

因此，需要能夠同時(或連續)處理複數基板、且能夠在處理室內有效率地交換處理前和處理後基板以處理複數基板的基板處理系統。

因此本發明導向提供一種基板支撐台、基板傳輸設備和使用該設備的基板處理系統，該設備具有效率地在其內處理基板的構造。

本發明也提供一種基板支撐台、基板傳輸設備和使用該設備的基板處理系統，該設備可減少傳輸基板所花的時間並改善生產力。

本發明也提供一種基板支撐台、基板傳輸設備和使用該設備的基板處理系統，該設備具有小的系統面積。

本發明也提供一種基板支撐台、基板傳輸設備和使用該設備的基板處理系統，該設備具有可減少花在其內之處理時間的構造。

本發明也提供一種基板支撐台、基板傳輸設備和使用該設備的基板處理系統，該設備具有在其內可改善處理室之利用性的構造。

本發明也提供一種基板支撐台、基板傳輸設備和使用該設備的基板處理系統，該設備具有顯著減少的系統面積和系統寬度。

本發明也提供一種基板支撐台、基板傳輸設備和使用該設備的基板處理系統，該設備減少了不需要的體積面積，以將設備成本和設置成本減至最低。

本發明一方面提供一種一種處理室的基板傳輸設備，該處理室包含至少一基板支撐台。該設備包含一第一基板傳輸裝置，其在該處理室內傳輸基板，且該裝置包括至少一末端效應器，以傳輸該等基板。

在本發明的例示實施例中，該第一基板傳輸裝置可包含：至少一迴轉板臂，其具有該末端效應器；一驅動單元，其供給驅動力，以迴轉、上升、和下降該迴轉板臂；和至少一主軸，其連接至該驅動單元，該至少一迴轉板臂安裝至該主軸。

在本發明的例示實施例中，該第一基板傳輸裝置的該末端效應器可包含：一馬蹄形邊緣；一支撐部，其形成在該邊緣內，以支撐該基板；和一進入路徑，其形成用於防止經由形成於該處理室內之基板入口執行和外部交換該等基板之物體的末端效應器被干擾。

在本發明的例示實施例中，該第一基板傳輸裝置可傳輸從該處理室之該外部傳輸至該基板支撐台的該基板，且當該末端效應器插入該基板支撐台時，可將該等基板放在該基板支撐台上。

在本發明的例示實施例中，當該等基板在該處理室內處理時，該第一基板傳輸裝置可讓該末端效應器保持插在基板支撐台內，且當完成該等基板的處理和該末端效應器從該基板支撐台退出時，可從該基板支撐台舉升該等基板以傳輸。

在本發明的例示實施例中，該第一基板傳輸裝置可包含：至少二不同的主軸，以獨立地旋轉；和至少二不同的迴轉板臂，分別安裝至該等不同的主軸。

在本發明的例示實施例中，該第一基板傳輸裝置包含至少一驅動單元，以供給驅動力至該二不同的主軸。

在本發明的例示實施例中，基板傳輸設備更包含一第二基板傳輸裝置，以經由形成在處理室內的基板入口和在該處理室外部的該第一基板傳輸裝置交換該等基板。

在本發明的例示實施例中，該第二基板傳輸裝置可包含：至少一線性板臂，其具有至少一末端效應器和線性往復運動；和至少一線性驅動單元，以使該至少一線性板臂線性地往復運動。

在本發明的例示實施例中，該第二基板傳輸裝置可包含：一驅動單元，以供給旋轉力；至少一主軸，連接至該驅動單元；和至少一迴轉板臂，其包括至少一迴轉板臂是安裝至該主軸以迴轉、具有至少一末端效應器、和該第一基板傳輸裝置交換該等基板。

本發明的另一方提供一種基板處理系統，該系統包含：一處理室，包括至少一基板支撐台；和一第一基板傳輸裝置，以在形成於該處理室內的第一基板入口和在該處理室內的該基板支撐台之間傳輸基板。

在本發明的例示實施例中，該基板處理系統更包含：一傳輸室，其連接至第一基板入口，且具有第二基板入口；和一第二基板傳輸裝置，其設置在該傳輸室內，以在該第二基板入口和該第一基板入口之間傳輸該等基板。

在本發明的例示實施例中，該基板處理系統更包含連接至該第二基板入口的裝載鎖定室，和包括大氣壓力傳輸機械手，以在分度盤和該傳輸室之間傳輸該等基板。

在本發明的例示實施例中，該基板處理系統更包含冷卻室，以冷卻由該第二基板入口排出之已處理過的基板，且該大氣壓力傳輸機械手，將由該第二基板入口排出之該等已處理過的基板，經由該冷卻室傳輸至該分度盤。

本發明的另一方提供一種基板支撐台，其設置在處理室內以支撐基板。該基板支撐台包含：一本體；和至少一凹槽，形成在該本體的外圓周，以在基板傳輸設備的末端效應器插入該基板支撐台時，防止該末端效應器的基板支撐部被鎖在該基板支撐台。

但是本發明可以不同的形式具體化，且不應解釋為受限於本文所記載的實施例。反而，這些實施例提供做為較是本發明的範例。在圖式中，為了清晰起見，誇大了各層和區域的厚度。會使本發明主題混淆之熟知功能和構造的詳細描述將省略。

下文將參考附圖詳細地描述依據本發明之基板支撐台、基板傳輸設備和使用該設備的基板處理系統。再者，相同的數字代表執行相同功能的相同組件。

基本上，本發明使基板處理系統更有效率地交換基板，該系統能處理複數基板，以改善生產力。

圖1是例示本發明實施例之基板處理系統整體構造的視圖，圖2是例示圖1基板處理系統的剖面平面圖。參考圖1，本發明實施例的基板處理系統包括處理室500和傳輸室400。電漿緣700設在處理室500內的後側，傳輸室400設在處理室500的前面。分度盤100設置在基板處理系統前面，該分度盤100內安裝有複數載具110。裝載鎖定室200設在分度盤100和傳輸室400之間。

分度盤100稱為設備前端模組(下文稱為EFEM)，且在某些場合係指包括裝載鎖定室。如果需要的話，傳輸室400可包括冷卻室300，用以冷卻已處理過的基板。否則，如果傳輸室400用於冷卻已處理過的基板，則可省略冷卻室300。如果需要預熱待傳輸至處理室的基板，則可設有預熱室。當冷卻室300或傳輸室400用做預熱用途，則可省略預熱室。

第一基板入口510形成在傳輸室400和第一處理室500之間，且第二基板入口410形成在傳輸室400和裝載鎖定室200之間。第一和第二基板入口510、410由間縫閥(slit valve，未示)打開或關閉。

裝載鎖定室200包括在大氣壓力下作業的大氣壓力傳輸機械手210。大氣壓力傳輸機械手210在傳輸室400和分度盤100之間傳輸基板，且在傳輸室400和冷卻室之間傳輸基板。該大氣壓力傳輸機械手210可旋轉、上升、和下降，且可從載具110至傳輸室400一次傳輸四個基板W。

大氣壓力傳輸機械手210可被單臂式機械手執行，其具有四個末端效應器212。如圖13所示的另一實施例，大氣壓力傳輸機械手210可被雙臂式機械手210a執行，其分別具有總共八個末端效應器212a、212b，所以可同時交換四個未處理(處理前)的基板和四個已處理過的基板。一般半導體製造製程和本發明之本實施例的單臂型或雙臂型機械手涉及製程所使用的各種機械手，可用做大氣壓力傳輸機械手210或210a。

四個基板支撐台520呈矩形地配置在處理室500內，其中第一基板傳輸設備800設在處理室500的中央。第一基板傳輸設備800包括四個迴轉板臂，且四個基板支撐台520設在迴轉板臂迴轉的路徑上。處理室500包括做為真空室的電漿源700，以執行預定的電漿處理製程。可建構處理室500，以執行各種基板處理作業。例如處理室500可為用於使用電漿移除光阻劑的灰化室、用於沉積絕緣層的化學氣相沉積(CVD)室、用於在絕緣層蝕刻孔或開口以形成互連構造的蝕刻室、用於沉積阻障層的物理氣相沉積(PVD)室、或用於沉積金屬層的物理氣相沉積室。

由本發明之本實施例的基板處理系統所處理的基板W，通常是用於製造半導體電路的晶圓基板、或用於製造液晶顯示器的玻璃基板。為了執行完整製造積體電路或晶片所需的全部製程，可需要複數處理系統，不只本發明之本實施例的基板處理系統而已。但是，為了使本發明清晰，所以省略了熟悉該項技藝者所瞭解的普通構造。

圖3是例示設置在傳輸室內之第一基板傳輸設備800的透視圖。參考圖3，基板傳輸設備800包括至少一個迴轉板臂810(在此實施例中，四個迴轉板臂)，該迴轉板臂具有末端效應器812。但是因為迴轉板臂810的數目等於設在處理室500之基板支撐台520的數目，所以至少設有一個迴轉板臂810。迴轉板臂810安裝至單一主軸830，以迴轉、上升、下降。主軸830連接至驅動單元820。驅動單元820供給驅動力，以迴轉、上升、下降迴轉板臂810。雖然未顯示在圖式中，但是驅動單元820包括用以產生驅動力的電動馬達和用以傳輸所產生之驅動力至主軸830的齒輪組合體，使複數迴轉板臂810執行所欲的作業。

圖4是例示迴轉板臂之末端效應器構造的視圖。複數迴轉板臂810包括連接至主軸830的板臂811和設在板臂末端的末端效應器812。末端效應器812呈馬蹄形且包括用於支撐基板的支撐部813。設置支撐部813的配置和數目，以穩固地支撐基板W。

圖5是例示插入基板支撐台內之迴轉板臂的視圖，圖6 是例示基板支撐台之凹槽和插入凹槽內之末端效應器的視圖。參考圖式，第一基板傳輸設備的四支迴轉板臂810，將基板從處理室500的外部傳輸至基板支撐台520，且當末端效應器812插入基板支撐台520內時，將基板放在基板支撐台520上。為了防止末端效應器的突出支撐部813被基板支撐台520鎖住，所以每一基板支撐台520具有至少一凹槽515，該凹槽515形成在基板支撐台520本體的外圓周。凹槽515的數目可適當地設置。

當基板在處理室500內處理時，第一基板傳輸設備800讓末端效應器812保持在插入基板支撐台520的狀態。在此情況中，第一基板傳輸設備800的位置比放在基板支撐台520上側的基板W還低，以防止在處理基板的期間，不當地影響基板。當完成基板的處理時，末端效應器812從基板支撐台520退出，且將基板從基板支撐台520舉升，以傳輸基板W。

圖7是例示具有上驅動單元和下驅動單元之第一基板傳輸設備的視圖，圖8是例示具有被分成側單元之驅動單元的第一基板傳輸設備的視圖。如圖7和圖8所例示，第一基板傳輸設備800可包括二主軸830a、830b，該二主軸分別設在上側和下側、或分別設在右側和左側。二主軸830a、830b可分別包括二迴轉板臂810。為了驅動主軸830a、830b，可設置二驅動單元820a、820b。在另一實施例中，可使用適當的齒輪組合體和變速箱，以構成單一的驅動單元。此外，主軸和驅動單元的數目及配置，可做各種變化。

圖9是例示經由傳輸室將基板傳輸至處理室的視圖，圖10是例示設置在傳輸室內之第二基板傳輸設備的透視圖。參考圖式，傳輸室400更包括第二基板傳輸設備600，以經由第一基板入口510，和處理室500外部的第一基板傳輸設備800交換基板。

第二基板傳輸設備600包括往復運動的至少一線性板臂610。在此實施例中，線性板臂610包括設在上側的裝載臂610a和設在下側的卸載臂610b。線性板臂610連接至線性驅動單元620，以線性地往復運動。線性驅動單元620可包括裝載驅動單元620a和卸載驅動單元620b。線性驅動單元620設在傳輸室400的外側，且經由形成在傳輸室400之側壁內的溝槽420連接至線性板臂610。

藉由第一和第二基板傳輸設備800、600，執行未處理和已處理過之基板在傳輸室400和處理室500之間的交換。在此情況中，傳輸室400轉換至和處理室500在第二基板入口410關閉時的相同真空狀態，然後在第一基板入口510打開時交換基板。如圖9所例示，在交換基板之前，第一基板傳輸設備800從基板支撐台520取得基板，且配置在第一基板入口510。

第二基板傳輸設備600的卸載臂610b接收已處理過的基板，且當線性地往復運動時，卸載臂610b從第一基板傳輸設備800退出。其次，第一基板傳輸設備800的主軸830上升並位在裝載位置。第二基板傳輸設備600的裝載臂610a線性地往復運動，並傳輸未處理的基板。當完成基板的交換時，關閉第一基板入口，且如上所述，第一基板傳輸設備800將基板傳輸至基板支撐台520。

當完成傳輸室400和處理室500之間的基板交換以後，執行傳輸室400和裝載鎖定室200之間的基板交換。傳輸室400從真空狀態轉換至大氣壓力狀態，且當第二基板入口410打開時，裝載鎖定室200內的大氣壓力傳輸機械手210執行未處理基板和已處理基板的交換。雖然在本發明的實施例中使用單臂型大氣壓力傳輸機械手210，但是如圖13所示，當使用雙臂型大氣壓力傳輸機械手210時，可更快速地執行基板的交換。

圖11是例示本發明另一實施例之第二基板傳輸設備的平面剖視圖，該設備設置在傳輸室內。圖12是例示在大氣壓力傳輸機械手和圖11之第二基板傳輸設備之間，傳輸基板之機構的視圖。參考圖式，設置在傳輸室400內之本發明另一實施例的第二基板傳輸設備900，包括第一和第二基板傳輸單元900a、900b，其對稱地設置在第一基板入口510內。

第一和第二基板傳輸單元900a、900b中的每一者，包括供給旋轉力的驅動單元920、連接至驅動單元920的主軸930、和連接至主軸930的迴轉板臂910。迴轉板臂分別包括至少一個末端效應器912(本實施例有有四個末端效應器)。四個末端效應器912安裝至板臂911的末端，且板臂911的另一端連接至主軸930。四個末端效應器912包括具有段差的進入路徑914，所以大氣壓力傳輸機械手210的末端效應器212可無干涉地進入。

為了更順暢地接收和傳輸基板，四個末端效應器912可設在板臂911的末端。雖然本實施例藉由第一和第二基板傳輸單元900a、900b執行基板的裝載/卸載，但是也可能只由第一和第二基板傳輸單元900a、900b其中任一者，運續地執行基板的裝載/卸載。此外，也可能有八個末端效應器安裝至單一板臂的修飾例。

擴張至處理室以處理四個或更多個基板圖14是例示複數基板支撐台呈輻射狀結構配置在處理室內的視圖，且第一基板傳輸設備包括複數迴轉板臂。如圖14所例示，設置在處理室500內之基板支撐台520的數目增加至9個，且第一基板傳輸設備800之迴轉板臂810的數目也增加至9個，以對應基板支撐台520的數目。

如上所述，本發明之基板處理系統連續且同時地快速交換複數未處理和已處理過的基板，所以可增加系統的處理速率，且增加基板的整體生產力。因為提供了能同時執行裝載和卸載基板的基板傳輸設備，所以非常容易實施用於處理複數基板的處理室。本發明用於傳輸基板的時間減少了，所以增加了生產力。再者，本發明顯著地減少基板處理系統的系統面積和系統寬度，所以可將設備成本和安置成本最小化。

本發明已使用較佳的例示實施例做說明，但是應瞭解，本發明的範圍並不限於所揭露的實施例。相反地，本發明的範圍意欲包括在熟悉該項技藝人士之能力內，使用現在已知的技術或未來的技術和其均等技術，對本發明之基板傳輸設備和基板處理系統所做的各種修飾和取代性的配置。因此，請求項的範圍應做最廣範圍的解釋，以含蓋全部此等修飾和類似的配置。

100．．．分度盤

110．．．載具

200．．．裝載鎖定室

210．．．大氣壓力傳輸機械手

210a．．．雙臂式機械手

212a．．．末端效應器

212b．．．末端效應器

300．．．冷卻室

400．．．傳輸室

410．．．第二基板入口

420．．．溝槽

500．．．處理室

510．．．第一基板入口

515．．．凹槽

520．．．基板支撐台

600．．．第二基板傳輸設備

610．．．線性板臂

610a．．．裝載臂

610b．．．卸載臂

611．．．末端效應器

620．．．線性驅動單元

620a．．．裝載驅動單元

620b．．．卸載驅動單元

700．．．電漿源

800．．．第一基板傳輸設備

810．．．迴轉板臂

811．．．板臂

812．．．末端效應器

813．．．支撐部

820．．．驅動單元

820a．．．驅動單元

820b．．．驅動單元

830．．．主軸

830a．．．主軸

830b．．．主軸

900．．．第二基板傳輸設備

900a．．．第一基板傳輸單元

900b．．．第二基板傳輸單元

910．．．迴轉板臂

911．．．板臂

912．．．末端效應器

914．．．進入路徑

920．．．驅動單元

930．．．主軸

W．．．基板

藉由參考附圖詳細描述本發明的較佳實施例，該項技藝中具有普通技術者，可更瞭解本發明之上述和其他特徵及優點。附圖如下：圖1是例示本發明實施例之基板處理系統整體構造的視圖；圖2是例示圖1基板處理系統的剖面平面圖；圖3是例示設置在處理室內之第一基板傳輸設備的透視圖；圖4是例示第一基板傳輸設備之迴轉板臂的構造和基板的傳輸之視圖，；圖5是例示插入基板支撐台內之迴轉板臂的視圖；圖6是例示基板支撐台之凹槽和插入凹槽內之末端效應器的視圖；圖7是例示具有上驅動單元和下驅動單元之第一基板傳輸設備的視圖；圖8是例示具有被分成側單元之驅動單元的第一基板傳輸設備的視圖；圖9是例示經由傳輸室將基板傳輸至處理室的視圖；圖10是例示設置在傳輸室內之第二基板傳輸設備的透視圖；圖11是例示本發明另一實施例之第二基板傳輸設備的平面剖視圖，該設備設置在傳輸室內；圖12是例示在大氣壓力傳輸機械手和圖11之第二基板傳輸設備之間，傳輸基板之機構的視圖；圖13是例示雙臂型大氣壓力傳輸機械手的視圖；圖14是例示複數基板支撐台呈輻射狀結構配置在處理室內的視圖，且第一基板傳輸設備包括複數迴轉板臂。

100．．．分度盤

110．．．載具

200．．．裝載鎖定室

210．．．大氣壓力傳輸機械手

212．．．末端效應器

300．．．冷卻室

400．．．傳輸室

410．．．第二基板入口

500．．．處理室

510．．．第一基板入口

520．．．基板支撐台

600．．．第二基板傳輸設備

610．．．線性板臂

620．．．線性驅動單元

800．．．第一基板傳輸設備

Claims (12)

1. 一種處理室的基板傳輸設備，該處理室包含至少一基板支撐台，該設備包含：一第一基板傳輸裝置，其在該處理室內傳輸基板，且該裝置包括至少一末端效應器，以傳輸該等基板，其中該第一基板傳輸裝置的該末端效應器包含：一馬蹄形邊緣；一支撐部，其形成在該邊緣內，以支撐該基板；和一進入路徑，其形成用於當經由形成於該處理室內之基板入口而在該處理室和外部之間執行交換該等基板時，防止干擾在該外部執行交換該等基板之物體的末端效應器。
2. 如申請專利範圍第1項所述處理室的基板傳輸設備，其中該第一基板傳輸裝置包含：至少一迴轉板臂，其具有該末端效應器；一驅動單元，其供給驅動力，以迴轉、上升、和下降該迴轉板臂；和至少一主軸，其連接至該驅動單元，該至少一迴轉板臂安裝至該主軸。
3. 如申請專利範圍第1項所述處理室的基板傳輸設備，其中該第一基板傳輸裝置傳輸從該處理室之該外部傳輸至該基板支撐台的該基板，且當該末端效應器插入該基板支撐台時，將該等基板放在該基板支撐台上。
4. 如申請專利範圍第3項所述處理室的基板傳輸設備，其中當該等基板在該處理室內處理時，該第一基板傳輸裝置讓該末端效應器保持插在基板支撐台內，且當完成該等基板的處理和該末端效應器從該基板支撐台退出時，從該基板支撐台舉升該等基板以傳輸。
5. 如申請專利範圍第2項所述處理室的基板傳輸設備，其中該第一基板傳輸裝置包含：至少二不同的主軸，以獨立地旋轉；和至少二不同的迴轉板臂，分別安裝至該等不同的主軸。
6. 如申請專利範圍第5項所述處理室的基板傳輸設備，其中該第一基板傳輸裝置包含至少一驅動單元，以供給驅動力至該二不同的主軸。
7. 如申請專利範圍第1項所述處理室的基板傳輸設備，更包含一第二基板傳輸裝置，以經由形成在處理室內的基板入口和在該處理室外部的該第一基板傳輸裝置交換該等基板。
8. 如申請專利範圍第7項所述處理室的基板傳輸設備，其中該第二基板傳輸裝置包含：至少一線性板臂，其具有至少一末端效應器和線性往復運動；和至少一線性驅動單元，以使該至少一線性板臂線性地往復運動。
9. 如申請專利範圍第7項所述處理室的基板傳輸設 備，其中該第二基板傳輸裝置包含：一驅動單元，以供給旋轉力；至少一主軸，連接至該驅動單元；和至少一迴轉板臂，其包括至少一板臂是安裝至該主軸以迴轉、具有至少一末端效應器、和該第一基板傳輸裝置交換該等基板。
10. 一種基板處理系統，包含：一處理室，包括至少一基板支撐台；一第一基板傳輸裝置，以在形成於該處理室內的第一基板入口和在該處理室內的該基板支撐台之間傳輸基板；一傳輸室，其連接至第一基板入口，且具有第二基板入口；一第二基板傳輸裝置，其設置在該傳輸室內，以在該第二基板入口和該第一基板入口之間傳輸該等基板；一裝載鎖定室，連接至該第二基板入口；和一大氣壓力傳輸機械手，以在分度盤和該傳輸室之間傳輸該等基板。
11. 如申請專利範圍第10項所述基板處理系統，更包含冷卻室，以冷卻由該第二基板入口排出之已處理過的基板，其中該大氣壓力傳輸機械手，將由該第二基板入口排出之該等已處理過的基板，經由該冷卻室傳輸至該分度盤。
12. 一種基板支撐台，其設置在處理室內以支撐基 板，該基板支撐台包含：一本體；和至少一凹槽，形成在該本體的外圓周，以在基板傳輸設備的末端效應器插入該基板支撐台時，防止該末端效應器的基板支撐部被該基板支撐台鎖住。