专利名称：衬底传送装置以及使用该装置的衬底加工系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种衬底加工系统，并且尤其涉及一种能够减少占地面 积(footprint area)同时提高衬底加工产量的衬底加工系统。
背景技术：
集群系统(cluster system)通常被称作多腔室衬底加工系统，其包括 传送机械手(或处理器)和多个设置在传送机械手周围的处理模块。近 年来，具有批处理功能的集群系统的需求持续增长，其用于液晶显示器 (LCDs)、等离子体显示板(PDPs)、半导体制造装置等。集群系统例 如包括传送腔室和可在传送腔室中旋转的传送机械手。处理模块、例如 处理腔室可安装在传送腔室的的每一侧。
然而，传统的集群系统包括构造成每次只能传送一个物体(例如衬 底)的传送机械手和其中只能处理一个物体的处理腔室。这导致在系统 中加工衬底所需的整体加工时间的增加。结果，生产速度降低，并且最 终产品的成本增加。
发明内容
本发明的示例性实施例给出了一种用于将衬底传送至处理腔室的衬 底传送装置。在一示例性实施例中，衬底传送装置可包括第一和第二叶
片，其被构造成分别以不同高度支撑衬底；与该第一和第二叶片相连以 移动该第一和第二叶片的臂部；驱动单元，其被构造成用于驱动该第一 和第二叶片以及该臂部，其中当围绕该臂部的同一轴线旋转时，该第一 和第二叶片被叠合或展开。
本发明的示例性实施例给出了一种衬底加工装置。在一示例性实施 例中，该衬底加工装置可包括至少一个带有其上装载衬底的基座的处理 腔室；与该处理腔室相连的传送腔室；以及安装于该传送腔室内部的衬 底传送装置，以用于同时将衬底传送至该处理腔室的基座。
在另一个示例性实施例中，衬底传送装置可包括传送腔室；分别具 有基座的一对处理腔室，该对处理腔室并列设置在该传送腔室的一侧； 以及安装于该传送腔室内部的衬底传送装置，以用于同时将衬底传送至 该对处理腔室的基座。
图1是俯视图，示出了根据本发明的衬底加工系统的结构。 图2是图1所示衬底加工系统的加工单元的透视图。 图3是图2所示加工单元的侧向剖面图，图示了安装在传送腔室处的 衬底传送装置。
图4是示例性驱动单元的侧向剖面图，其被构造成用于旋转第一和第
二叶片、上臂以及下臂。
图5A和图5B是加工单元的俯视图和侧向剖面图，其中衬底传送装置 的第一和第二叶片彼此重叠。
图6A和图6B是加工单元的俯视图和侧向剖面图，其中衬底传送装置 的第一和第二叶片展开。
图7示出了加工单元，其中分别具有基座的腔室并列设置。 图8是示出了上臂的示意图，其中安装有第一和第二叶片的驱动单元。
具体实施例方式
下面将参考附图对本发明进行更充分的描述，其中这些附图给出了 本发明的优选实施例。然而，本发明可以通过多种不同形式实施，且不 应理解为限于这里所给出的具体实施例。相反，这些实施例被提供，以 使得所公开的内容完全、详尽，并能够将本发明的范围充分传达给本领 域的技术人员。在附图中，为清楚起见，层和区域的厚度被夸大。在所 有附图中，相同的数字表示相同的元件。
图1是俯视图，示出了根据本发明的衬底加工系统的结构，图2是 图1所示的衬底加工系统的加工单元的透视图。图3是图2所示加工单 元的侧向剖面图，图示了安装在传送腔室中的衬底传送装置。
参考图1至图3，称作设备前端模块(EFEM)的分度头(index) 110 被安装于衬底传送系统中。分度头110包括框架112和装载台(或FOUP 开启器)114，其被构造成打开和关闭FOUP (所谓的"载体")的盖。 分别含有衬底W的两个FOUP 104通过物流自动化系统(如OHT、 AGV、 RGV等)被装载于装载台114上。FOUP 104为用于制造的典型批量载 体。
在框架112内部安装有传送机械手/自动机械(robot) 118，以用于 在位于装载台114上的FOUP 104和加工单元120之间传送衬底W。也 就是说，当操作一次时，传送机械手118从位于装载台114上的FOUP 104
中取出至少一个衬底w,并将取出的衬底w送至负载锁定腔室/锁料腔
室(loadlockchamber) 122的缓冲台124。安装在分度头110处的传送机 械手118可以为用于半导体制造过程中的多种机械手中的一种。
如图1所示，加工单元120位于分度头110的后面。加工单元120 包括两个负载锁定腔室122、传送腔室130、处理腔室140和衬底传送装 置150。
传送腔室130为多边形腔室，其位于加工单元120的中央。每个负 载锁定腔室122也位于分度头110和传送腔室130之间，并包括缓冲台 124，待处理或处理过的衬底置于该缓冲台124上。通常，负载锁定腔室 122起到两种不同环境之间、例如大气环境和真空环境之间的缓冲空间的 作用。待处理衬底(或在处理腔室中处理过的衬底)在负载锁定腔室122 中放置一段时间。
处理腔室140位于传送腔室130的各侧，以分别对两个衬底执行预 定处理。第一和第二基座142a和142b并列设置在处理腔室140内部， 以同时对两个衬底进行处理。第一和第二基座142a和142b面对衬底入 口设置。虽然未在图中示出，但可以理解，第一和第二基座142a和142b 具有以下基本功能，例如从衬底传送装置150接受衬底或向衬底传送装 置150传送衬底(其通常通过安装在基座处的提升顶杆组件完成)、在 加工衬底的同时保持衬底、以及根据加工温度为衬底提供均一的热环境。
处理腔室140可以被构造成用于执行多种衬底加工操作。例如，处 理腔室可以为构造成利用等离子体去除光致抗蚀剂的灰化腔室、构造成 沉积绝缘层的CVD腔室、构造成蚀刻绝缘层的孔或开口以形成互连结构 的蚀刻腔室、构造成沉积载体层的PVD腔室或构造成沉积金属层的PVD 腔室。
如图7所示，两个处理腔室140'并列设置在传送腔室130的每一侧。
每个处理腔室140'包括基座142a。同样的处理可以在并列设置在传送腔 室130的每一侧的处理腔室140'中进行。在工艺条件应当被精密控制的 蚀刻(或沉积)工艺中，优选在每个处理腔室140'内处理一个衬底(见 图7)。在工艺条件不需要精密控制的灰化工艺中，可以在一个处理腔室 140中处理多个衬底(见图1)。
图5A和图5B是加工单元的俯视图和侧向剖面图，其中衬底传送装 置的第一和第二叶片彼此重叠/交迭(overlap)。图6A和图6B是加工单 元的俯视图和侧向剖面图，其中衬底传送装置的第一和第二叶片展开。
如图1至图4所示，衬底传送装置150安装于传送腔室130中。衬 底传送装置150具有特定结构，以在每次操作中传送两个衬底。
衬底传送装置150包括第一和第二叶片，其被构造成同时将两个衬 底装载到处理腔室140的第一和第二基座142a， 142b中或将其从处理腔 室140的第一和第二基座142a， 142b中卸载。尤其是，衬底传送装置150 具有适于将衬底传送至包括并排设置的第一和第二基座142a和142b的 处理腔室140的结构。
此外，衬底传送装置150包括第一和第二叶片152， 154、臂部160、 旋转体170和驱动单元180。
旋转体170为位于传送腔室130的中央的圆柱体。驱动单元180位 于旋转体170内。旋转体170可通过旋转部件172和提升部件174围绕
自身轴线旋转和提升。
臂部160包括水平旋转的上臂162和下臂164。上臂162的一端与第 一和第二叶片152， 154相连，下臂164的一端与上臂162的另一端相连。 下臂164的另一端与旋转体170相连。第一和第二叶片152， 154围绕上 臂162的同一 (单一)轴线旋转。上臂162可相对于下臂164旋转。此 外，下臂164可相对于旋转体170旋转。第一和第二叶片152， 154顺序堆叠并可旋转地安装在上臂162的一 端。第一和第二叶片152, 154中的每一个具有一侧敞开的孔。支撑部153 分别安装在第一和第二叶片152， 154的顶面上。衬底的边缘装载于支撑 部153上。衬底传送装置150可包括构造成选择性地将衬底真空吸入到 第一和第二叶片152， 154的支撑部153的真空管线(未示出)或构造成 机械夹持衬底边缘的边缘夹具(未示出)。
第一和第二叶片152， 154通过围绕上臂162的同一轴线的旋转操作 叠合或展开(打开)。第一和第二叶片152， 154的旋转方向彼此相反。 如图5A和图5B所示，第一叶片152和第二叶片154从负载锁定腔室122 的缓冲台124取出衬底W，同时它们彼此重叠。如图6A和图6B所示， 第一叶片152和第二叶片154将衬底W输送到处理腔室140的第一和第 二基座142a和142b，同时它们被展开。如上所述，衬底传送装置可以一 次传送两个衬底，同时第一和第二叶片的方向在它们被叠合时可以改变。 这样，传送腔室的空间可以减小。
驱动单元180包括构造成用于分别水平旋转上臂和下臂162， 164的 第一和第二臂驱动单元182， 184以及构造成用于反向旋转第一和第二叶 片152， 154的第一和第二叶片驱动单元186， 188。
图4是一示例性驱动单元170的侧向剖面图，其被构造成用于旋转 第一和第二叶片152， 154以及上臂162和下臂164。
参考图4，下臂旋转轴164a从下臂164的一端竖直向下延伸到旋转 体170。第二臂驱动单元184围绕下臂旋转轴164a旋转旋转体170上的 下臂164。第二臂驱动单元184包括第一驱动马达184a、构造成用于将 第一驱动马达184a的动力传递到下臂旋转轴164a的皮带轮184b和皮带 (传动带)184c。
上臂旋转轴162a从上臂162的一端竖直向下延伸到下臂164。第一
臂驱动单元182围绕上臂旋转轴162a旋转下臂上的上臂162。第一臂驱 动单元182包括第二驱动马达182a、构造成用于将第二驱动马达182a的 动力传递到上臂旋转轴162a的多个皮带轮182b和皮带182c。
第一叶片旋转轴152a从第一叶片152的一端竖直向下延伸到上臂 162。第一叶片驱动单元186基于第一叶片旋转轴152a转动上臂162上 的第一叶片152。第一叶片驱动单元186包括第三驱动马达186a、构造 成用于将第三驱动马达186a的动力传递到第一叶片旋转轴152a的多个 皮带轮186b和皮带186c。
第二叶片旋转轴154a从第二叶片154的一端竖直向下穿过第一叶片 旋转轴152a延伸到上臂164。第二叶片驱动单元188围绕第二叶片旋转 轴154a转动上臂164上的第二叶片154。第二叶片驱动单元188包括第 四驱动马达188a、构造成用于将第四驱动马达188a的动力传递到第二叶 片旋转轴154a的多个皮带轮188b和皮带188c。
如图8中所示，第一和第二叶片驱动单元186， 188安装于上臂164 处，以分别直接旋转第一和第二叶片152， 154。同样，在第一和第二叶 片驱动单元186， 188安装于上臂164处的情况下，有利的是，可以省去 包括多个皮带轮、皮带或类似物的复杂动力传输结构。
如上所述，下臂旋转轴164a、上臂旋转轴162a和第一、第二叶片旋 转轴152a， 154a经由例如皮带轮(多个皮带轮)和皮带的机构接受来自 相应驱动马达182a， 184a， 186a， 188a的动力(旋转力)。
第一和第二驱动马达182a， 184a被独立控制，以使上臂和下臂162， 164分别位于收縮(叠合)位置和伸展位置。例如，上臂和下臂162， 164 可通过一臂驱动单元控制以进行旋转。第三和第四驱动马达186a， 188a 被独立控制，以使第一和第二叶片152， 154位于重叠位置(见图5A) 和双向展开位置(见图6A)。
衬底传送装置150的驱动马达182a， 184a， 186a和188a通过控制器 控制，其利用运动学方程编程，以限定将臂162， 164和第一、第二叶片 152， 154定位在目标位置所需的多个步骤。
下面将详细描述利用衬底传送装置将衬底从负载锁定腔室传送至处 理腔室的过程。此外，可以理解，本发明可用于在衬底加工系统中的不 同腔室之间传送衬底。
图5A和图5B示出了衬底传送装置从负载锁定腔室取出两个衬底的 过程。如图所示，第一和第二叶片152， 154从负载锁定腔室122的缓冲 台124取出两个衬底W，同时第一和第二叶片152， 154彼此重叠。
图6A和图6B示出了衬底传送装置将取自负载锁定腔室的两个衬底 装载在处理腔室的第一和第二基座上的过程。如图所示，第一和第二叶 片152， 154移经处理腔室140的第一和第二基座142a， 142b，同时它们 沿两侧方向展开。衬底W通过从第一和第二基座142a， 142b的上表面 上升的提升顶杆从第一和第二叶片152, 154提升至装载位置。此时，第 一和第二叶片152， 154返回到传送腔室130的待用位置(在该位置上臂 和下臂叠合)。当第一和第二叶片152， 154被移出处理腔室140时，提 升顶杆下降，以将衬底W放置于第一和第二基座142a， 142b上。
根据本发明，衬底加工系统能够减少占地面积同时提高衬底加工产 量。此外，该衬底加工系统能够减少传送和加工衬底所需的时间。
虽然本发明已结合附图所示的本发明的具体实施例进行了描述，但 其不限于此。对于本领域的技术人员来说，可以在不脱离本发明的范围 和精神的情况下做出各种替换、修改和变化。
权利要求
1.一种用于将衬底传送至处理腔室的衬底传送装置，包括第一和第二叶片，其被构造成用于分别以不同高度支撑衬底；臂部，其与该第一和第二叶片相连，以移动该第一和第二叶片；以及驱动单元，其被构造成用于驱动该第一和第二叶片以及该臂部；其中，在围绕该臂部的同一轴线旋转时，该第一和第二叶片被叠合或展开。
2. 如权利要求1所述的衬底传送装置，其特征在于，该第一和第二 叶片沿相反方向旋转。
3. 如权利要求1所述的衬底传送装置，其特征在于，该驱动单元包 括第一和第二叶片驱动单元，该第一和第二叶片驱动单元被构造成用于 围绕一连接轴沿相反方向旋转该第一和第二叶片，该第一和第二叶片通 过该连接轴与该臂部相连。
4. 如权利要求1所述的衬底传送装置，其特征在于，该臂部包括 上臂，该第一叶片的一端和该第二叶片的一端与该上臂相连；以及 下臂，其位于该上臂的下方，以与该上臂相连。
5. 如权利要求4所述的衬底传送装置，其特征在于，该驱动单元包括第一和第二叶片驱动单元，其被构造成用于围绕一连接轴沿相反方向 旋转该第一和第二叶片，该第一和第二叶片通过该连接轴与该臂部相连; 以及至少一个臂驱动单元，其被构造成用于水平地旋转该上臂和该下臂。
6. 如权利要求1所述的衬底传送装置，其特征在于，该第一和第二 叶片中的每一个具有马蹄形状，其具有一侧敞开的孔和其上放置衬底的 边缘的支撑部。
7. —种衬底加工系统，包括 带有其上装载衬底的基座的至少一个处理腔室； 与该处理腔室相连的传送腔室；以及衬底传送装置，其安装于该传送腔室内部，以用于同时将衬底传送至 该处理腔室的基座。
8. 如权利要求7所述的衬底加工系统，其特征在于，该处理腔室包 括朝向衬底通过的入口并列设置的第一基座和第二基座，该衬底传送装 置包括第一和第二叶片，该第一和第二叶片被构造成用于以不同高度支 撑衬底并传送衬底，同时通过围绕同一轴线的旋转操作使它们叠合或展 开。
9. 如权利要求7所述的衬底加工系统，其特征在于，还包括 带有至少两个其上装载衬底的堆叠缓冲台的负载锁定腔室， 其中该衬底传送装置从该负载锁定腔室的缓冲台取出衬底或将衬底放置到该负载锁定腔室的缓冲台上，同时该第一和第二叶片彼此重叠。
10. 如权利要求8所述的衬底加工系统，其特征在于，该第一和第二 叶片沿相反方向旋转。
11. 如权利要求8所述的衬底加工系统，其特征在于，该衬底传送装 置包括臂部，其与该第一和第二叶片相连，以移动该第一和第二叶片；以及 驱动单元，其被构造成用于驱动该第一和第二叶片以及该臂部。
12. 如权利要求ll所述的衬底加工系统，其特征在于，该驱动单元 包括第一和第二叶片驱动单元，该第一和第二叶片驱动单元被构造成围绕一连接轴沿相反方向旋转该第一和第二叶片，该第一和第二叶片通过 该连接轴与该臂部相连。
13. 如权利要求ll所述的衬底加工系统，其特征在于，该臂部包括: 上臂，该第一叶片的一端和该第二叶片的一端与该上臂相连；以及 下臂，其位于该上臂的下方，以与该上臂相连。
14. 如权利要求13所述的衬底加工系统，其特征在于，该驱动单元 还包括至少一个臂驱动单元，其被构造成用于水平地旋转该上臂和该下
15. —种衬底加工系统，包括 传送腔室；一对分别具有基座的处理腔室，该对处理腔室并列设置在该传送腔室 的一侧；以及衬底传送装置，其安装于该传送腔室内部，以用于同时将衬底传送至 该对处理腔室的基座。
16. 如权利要求15所述的衬底加工系统，其特征在于，该衬底传送 装置包括第一和第二叶片，该第一和第二叶片被构造成以不同高度支撑 衬底并传送衬底，同时通过围绕同一轴线的旋转操作使它们叠合或展开。
17. 如权利要求16所述的衬底加工系统，其特征在于，该对处理腔室被构造成用于执行同样的处理。
全文摘要
一种衬底传送装置，包括构造成分别以不同高度支撑衬底的第一和第二叶片；与该第一和第二叶片相连以移动该第一和第二叶片的臂部；构造成用于驱动该第一和第二叶片以及该臂部的驱动单元，其中在围绕该臂部的同一(单一)轴线旋转时，该第一和第二叶片被叠合或展开。根据该衬底传送装置，相对于系统占地面积，衬底加工产量增加，且传送和处理衬底所需的时间减少。
文档编号H01L21/67GK101101888SQ20071008853
公开日2008年1月9日 申请日期2007年3月16日 优先权日2006年7月4日
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