衬底输送机器人和使用该衬底输送机器人的衬底处理设备

摘要

本发明涉及一种衬底输送机器人和用该衬底输送机器人的衬底处理设备，该衬底处理设备可包括：真空锁腔室，从外部输送的衬底布置在真空锁腔室中，并且真空锁腔室的内部状态变为真空状态和大气压力状态；衬底处理模块，在衬底处理模块中对衬底执行处理；输送室，衬底在该输送室中被输送，输送室布置在真空锁腔室和衬底处理模块之间；和衬底输送机器人，该衬底输送机器人安装在输送室内并输送衬底。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2014年2月13日向韩国知识产权局提交的韩国专利 申请No.10-2014-0016469的优先权，该韩国专利申请的公开内容在此 通过引用的方式并入。

技术领域

本公开涉及一种衬底处理设备，更具体地，涉及一种衬底输送机 器人和使用该衬底输送机器人的衬底处理设备，该衬底输送机器人允 许将更大量的衬底布置在处理室内，同时不增加输送室的尺寸。

背景技术

通常，当将两个或更多个晶片输送至托盘(susceptor)以便在化 学蒸发沉积(CVD)式衬底处理设备中的单个腔室内处理时，可使用 输送机器人。

[现有文献]

(专利文献1)韩国专利公开公报No.2007-0080767(2007年8 月13日)

发明内容

本公开的一方面可提供一种衬底输送机器人和使用该衬底输送机 器人的衬底处理设备，该衬底输送机器人允许将大量的衬底布置在处 理室内，同时不增加输送室的尺寸。

本公开的一方面还可提供一种衬底输送机器人和使用该衬底输送 机器人的衬底处理设备，能够在相同的处理时间内处理更大量的衬底。

通过下文的详细说明和附图，将进一步明白本公开的其它方面。

根据本公开的一方面，一种衬底处理设备可包括：真空锁腔室 (loadlock chamber)，在该真空锁腔室中布置从外部输送的衬底，并且 其内部状态变为真空状态和大气压力状态；衬底处理模块，在该衬底 处理模块中对衬底执行处理；输送室，在该输送室中输送衬底，输送 室布置在真空锁腔室和衬底处理模块之间；和衬底输送机器人，该衬 底输送机器人安装在输送室内并输送衬底。

该衬底输送机器人可包括：基座框架部，该基座框架部以可旋转 方式安装在输送室的下部上；第一旋转框架部，该第一旋转框架部具 有以可旋转方式连接至基座框架部的一端；第二旋转框架部，该第二 旋转框架部具有以可旋转方式连接至第一旋转框架部另一端的一端； 和输送框架部，该输送框架部包括臂部和保持器部，该臂部具有以可 旋转方式连接至第二旋转框架部另一端的一端，该保持器部连接至臂 部的另一端并允许衬底布置在保持器部上。

该输送室具有内部空间，该内部空间具有圆形水平横截面。

该第一旋转框架部可具有线性形状，并且第一旋转框架部的长度 可小于内部空间的半径，并且第一旋转框架部的一端可设置在内部空 间的中心部中。

该输送框架部可具有线性形状，并且该输送框架部的长度可小于 内部空间的直径。

该衬底输送机器人可包括：中心轴，该中心轴联接至输送室和基 座框架部；第一旋转轴，该第一旋转轴联接至基座框架部和第一旋转 框架部的一端；第二旋转轴，该第二旋转轴联接至第一旋转框架部的 另一端和第二旋转框架部的一端；第三旋转轴，该第三旋转框架部联 接至第二旋转框架部的另一端和臂部的一端；和中心马达，第一马达、 第二马达和第三马达，这些马达分别连接至中心轴、第一旋转轴、第 二旋转轴和第三旋转轴，以向中心轴、第一旋转轴、第二旋转轴和第 三旋转轴提供旋转驱动力。

该衬底处理模块可包括：处理室，该处理室包括由隔板分隔开的 第一处理空间和第二处理空间，并且该处理室具有在其一侧中形成的 第一通道和第二通道，第一通道和第二通道允许衬底进出(access)第 一处理空间和第二处理空间；第一托盘，该第一托盘安装在处理室内， 该第一托盘布置在第一通道和第二通道中的每一个通道的前方，该第 一托盘具有多个通孔，所述多个通孔形成为穿透第一托盘的上部和下 部，并且该第一托盘允许衬底在处理期间布置在第一托盘上；第二托 盘，该第二托盘安装在处理室内，该第二托盘布置在第一通道和第一 托盘之间以及第二通道和第一托盘之间，该第二托盘具有多个通孔， 所述多个通孔形成为穿透第二托盘的上部和下部，并且第二托盘允许 衬底在处理期间布置在第二托盘上；和多个提升销，所述多个提升销 安装在第一托盘和第二托盘之下，并且可穿过通孔移动。

该衬底处理模块可包括提升销驱动模块，该提升销驱动模块允许 提升销的上端移动至比保持器部高的接收高度，以及比托盘的上表面 低的装载高度。

该衬底输送机器人可包括控制部，该控制部连接至中心马达、第 一马达、第二马达和第三马达并控制所述中心马达、第一马达、第二 马达和第三马达，使得保持器部在输送室内部的旋转位置和衬底处理 模块内部的装载位置之间移动。

该装载位置可以是第一装载位置和第二装载位置中的一个，在该 第一装载位置，保持器部被布置在第一托盘上方，在该第二装载位置， 保持器部被布置在第二托盘上方。

在装载位置中，第二旋转框架部和保持器部可位于以第一旋转框 架部为基准的同一侧。

在旋转位置中，第二旋转框架部和保持器部可位于以第一旋转框 架部为基准的两个相反侧。

当保持器部在旋转位置和装载位置之间移动时，控制部可使第一 马达和第三马达在相同方向上旋转，同时使第二马达在与第一马达不 同的方向上旋转。

根据本公开的另一方面，一种衬底输送机器人可包括：可旋转的 基座框架部；至少一个旋转框架部，所述至少一个旋转框架部以可旋 转方式串联连接至基座框架部；输送框架部，该输送框架部包括臂部 和保持器部，该臂部具有以可旋转方式连接至旋转框架部的一端，该 保持器部连接至臂部的另一端并允许衬底布置在保持器部上；和控制 部，该控制部连接至基座框架部、旋转框架部和输送框架部并旋转该 基座框架部、旋转框架部和输送框架部，以限制保持器部的移动距离。

附图说明

通过结合附图阅读下文的详细说明，将更清楚地理解本公开的上 述和其它方面、特征和其它优点，其中：

图1是根据本公开的示例性实施例的衬底处理设备的示意图；

图2A至2C是例示了根据本公开的示例性实施例的衬底处理设备 的操作状态的视图；

图3A至3C是例示了根据本公开的示例性实施例的衬底处理设备 的操作状态的详图；

图4A至4C是例示了根据本公开的示例性实施例的衬底输送机器 人的操作状态的视图；

图5是根据本公开的示例性实施例的衬底处理模块的横截面图；

图6A至6F是例示了将根据本公开示例性实施例的衬底输送至处 理室的过程的视图；并且

图7A至7F是例示了从处理室中抽出根据本公开示例性实施例的 衬底的过程的视图。

具体实施方式

现在将参考附图1至7详细描述本公开的示例性实施例。

然而，本公开可以许多不同形式示例，不应解释为仅限于本文中 阐述的特定实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整， 并且将本公开的范围充分传达给本领域技术人员。

在附图中，可能为了清晰夸大了元件的形状和尺寸，并且将始终 使用相同的附图标记指示相同或类似的元件。

同时，虽然下面示例了沉积处理，但本公开可应用于包括沉积处 理的各种处理。

图1是根据本公开的示例性实施例的衬底处理设备的示意图。根 据本公开的示例性实施例的衬底处理设备1可包括一件处理设备2、设 备前端模块(EFEM)3和界面壁4。设备前端模块3可安装在该件处 理设备2的前方并在该件处理设备2和收容衬底的容器(未示出)之 间输送衬底。

设备前端模块3可具有多个装载端口60和框架部50。框架部50 可设置在装载端口60和该件处理设备2之间。所述收容衬底的容器可 由诸如架空输送装置、架空运输机或无人搬运车的输送装置(未示出) 布置在装载端口60上。

该容器可以是气密容器，例如前开式晶圆盒(FOUP)。框架机器 人70可安装在框架部50内，框架机器人70在布置于装载端口60上 的容器和该件处理设备2之间输送衬底。开门器(该开门器自动开启 和闭合所述容器的门部)(未示出)可安装在框架部50内。另外，可 在框架部50内安装风机过滤器单元(FFU)(未示出)，以将清洁空气 供应到框架部50中，从而允许清洁空气在框架部50内向下流动。

衬底可在该件处理设备2内受到预定的处理。该件处理设备2可 包括输送室102、真空锁腔室106和衬底处理模块110。可在输送室102 内输送衬底，并且当从上方观察时，输送室102可具有大致多边形形 状并具有圆形横截面的内部空间。真空锁腔室106和衬底处理模块110 可安装在输送室102的侧表面上。

真空锁腔室106可位于输送室102的侧部中的与设备前端模块3 相邻的侧部上。在衬底已被临时保持在真空锁腔室106内之后，它们 可被装载到该件处理设备2中并可受到处理。在完成该处理后，可从 该件设备2卸载衬底，并且衬底可临时保持在真空锁腔室106内。输 送室102和衬底处理模块110可在其内部中保持真空，同时，真空锁 腔室106的内部状态可变为真空和大气压力。真空锁腔室106可防止 外部污染材料被引入到输送室102和衬底处理模块110中。另外，在 衬底输送期间，衬底可不暴露于外部，可防止氧化膜在衬底上生长。

闸阀(未示出)可安装在真空锁腔室106和输送室102之间，并 且安装在真空锁腔室106和设备前端模块3之间。当在设备前端模块3 和真空锁腔室106之间输送衬底时，设置在真空锁腔室106和输送室 102之间的闸阀(gate value)可闭合。当在真空锁腔室106和输送 室102之间输送衬底时，设置在真空锁腔室106和设备前端模块3之 间的闸阀可闭合。

衬底输送机器人500可安装在输送室102内。衬底输送机器人500 可在真空锁腔室106和衬底处理模块110之间输送衬底。输送室102 可被密封，以便在衬底输送期间在其内部保持真空。保持真空状态可 防止衬底暴露于污染物(例如O₂，颗粒物等)。

可设置衬底处理模块110，以将膜沉积在衬底上。图1例示了衬底 处理模块110包括4个处理室120的情况，但衬底处理模块110可包括 5个或更多个处理室120。另外，可在输送室102的侧表面上安装用于 执行另一处理(例如，清洁或蚀刻处理)的模块。

图2A至2C是例示了根据本公开的示例性实施例的衬底处理设备 的操作状态的视图。图3A至3C是例示了根据本公开的示例性实施例 的衬底处理设备的操作状态的详图。图4A至4C是例示了根据本公开 的示例性实施例的衬底输送机器人的操作状态的视图。如图2A至4C 中所示，衬底输送机器人500可包括基座框架部510、第一旋转框架部 520、第二旋转框架部530、输送框架部540和控制部(未示出)。

基座框架部510可安装在输送室102的内部空间的中心部中，并 且基座框架部510通过第一旋转轴512连接至第一旋转框架部520。基 座框架部510可通过中心轴(未示出)以可旋转方式联接至输送室102 的下表面。在此情况下，中心马达503可连接至中心轴，以向中心轴 提供旋转驱动力，从而旋转基座框架部510。基座框架部510可旋转， 由此，下文将描述的保持器部544可位于输送室102和处理室120的 入口中。

第一旋转框架部520可布置在基座框架部510上方，并具有通过 第一旋转轴512以可旋转方式连接至基座框架部510的一端。在该情 况下，第一马达513可连接至第一旋转轴512，以向第一旋转轴512提 供旋转驱动力，从而旋转第一旋转框架部520。第一旋转框架部520可 旋转，由此，与第一旋转框架部520连接的输送框架部540的保持器 部544可位于真空锁腔室106或衬底处理模块110的入口中。

第一旋转框架部520的一端可位于输送室102的内部空间的中心 部中。第一旋转框架部520可具有线性形状以及比输送室102的内部 空间的半径小的长度。如此，第一旋转框架部520可旋转，而不被输 送室102的内侧表面卡住。

第二旋转框架部530可布置在第一旋转框架部520上方并具有通 过第二旋转轴522以可旋转方式与第一旋转框架部520的另一端连接 的一端。在此情况下，第二马达523可连接至第二旋转轴522，以向第 二旋转轴522提供旋转驱动力，从而，旋转第二旋转框架部530。也就 是说，第二旋转框架部530可在输送框架540的保持器部544位于真 空锁腔室106或衬底处理模块110的入口中的状态下旋转，由此，保 持器部544可向真空锁腔室106或衬底处理模块110内或外移动。

输送框架部540可位于第二旋转框架部530上方，并可分别包括 臂部542和保持器部544。臂部542的一端可通过第三旋转轴532以可 旋转方式连接至第二旋转框架部530的另一端。在该情况下，第三马 达533可连接至第三旋转轴532，以向第三旋转轴532提供旋转驱动力， 从而旋转输送框架部540。保持器部544可连接至臂部542的另一端， 并且衬底W可布置在保持器部544上。

如图2A中所示，输送框架部540可具有线性形状，并且输送框架 部540的长度L小于输送室102的内部空间S的直径。当输送框架部 540的保持器部544的位置移动至真空锁腔室106或衬底处理模块110 的入口时，输送框架部540可旋转，而不被输送室102的内侧表面卡 住。

所述控制部可连接至中心马达503、第一马达513、第二马达523 和第三马达533，并可以控制该中心马达503、第一马达513、第二马 达523和第三马达533，使得保持器部544在输送室102内部的旋转位 置与处理室120内部的装载位置之间移动。

在该情况下，所述装载位置可以是第一装载位置和第二装载位置 中的一个，在第一装载位置，保持器部544可布置在第一托盘141和 142上方，而在第二装载位置，保持器部544可布置在第二托盘143和 144上方。也就是说，如图2B中所示，当保持器部544在旋转位置和 第一装载位置之间移动时，保持器部544可移动一定距离L1。如图2C 中所示，当保持器部544在旋转位置和第二装载位置之间移动时，保 持器部544可移动一定距离L2。

在装载位置，第二旋转框架部530和保持器部544可位于以第一 旋转框架部520为基准的同一侧。而在旋转位置，第二旋转框架部530 和保持器部544可位于以第一旋转框架部520为基准的两个相反侧。

另外，当保持器部544在旋转位置和装载位置之间移动时，控制 部可使第一马达513和第三马达533在相同方向上旋转，同时使第二 马达523在与第一马达513不同的方向上旋转。

下面将参考图3A至3C，描述通过衬底输送机器人500将多个衬 底输送至处理室120的过程。

首先，如图3A中所示，可通过旋转第一旋转框架部520和第二旋 转框架部530来执行将输送框架部540定位在输送室102的内部空间S 内的准备过程。

然后，如图3B中所示，可通过旋转第一旋转框架部520和第二旋 转框架部530来执行将输送框架部540的保持器部544定位在第一托 盘141和142上方的第一输送过程。

然后，如图3C中所示，可通过旋转第一旋转框架部520和第二旋 转框架部530来执行将输送框架部540的保持器部544定位在第二托 盘143和144上方的第二输送过程。

图5是根据本公开的示例性实施例的衬底处理模块的横截面图。 参考图5，衬底处理模块110可包括处理室120、多个托盘141、142、 143和144、多个提升销161和提升销驱动模块162。

处理室120可提供处理空间，并且可在处理空间内对衬底W执行 处理。隔板122可安装在处理室120内，并且处理室120的处理空间 可被隔板122分为第一处理空间120a和第二处理空间120b。

处理室120可具有在其一侧中形成的通道130，并且衬底W1和 W2可穿过通道130被引入到处理室120内部。也就是说，处理室120 的与第一处理空间120a对应的一侧可设有第一通道131，而处理室120 的与第二处理空间120b对应的一侧可设有第二通道(未示出)。闸阀 170可安装在第一和第二通道130的外侧，并且第一和第二通道130可 被闸阀170开启或闭合。如上所述，衬底输送机器人500可与衬底W1 和W2一起穿过第一和第二通道130向处理室120内移动。在将衬底 W1和W2布置在稍后描述的提升销161的上端或布置在叉部155上之 后，衬底W1和W2可穿过第一和第二通道130向处理室120外移动。 在该情况下，第一和第二通道130可由闸阀170开启。

处理室120可具有在其底表面的边缘中形成的排出端口124，并且 排出端口124可分别向托盘141、142、143和144外布置。反应产物 和未反应的气体可通过排出端口124向处理室120外排出。

所述多个托盘141、142、143和144可安装在处理室120内，并 且多个通孔145可形成为贯穿托盘141、142、143和144的上表面。 第一托盘141和142以及第二托盘143和144可依次平行地布置在引 入衬底W的方向上。第二托盘143和144可布置在与第一和第二通道 130对应的位置，而第一托盘141和142可向第二托盘143和144内侧 布置。在该情况下，衬底W1和W2可通过衬底输送机器人500向处理 室120内移动，并且在进行处理时，衬底W1和W2可布置在第一托盘 141和142以及第二托盘143和144上。第一托盘141和142以及第二 托盘143和144可分别由支撑轴146支撑，并且支撑轴146可固定至 处理室120的底表面。

第二托盘143和144可分别位于第一和第二通道130的前方(在 衬底W1和W2穿过通道130向处理室120内移动的方向上)。可在各 个衬底W1和W2分别布置在所有托盘141、142、143和144上的状态 下开始处理。可对相应的衬底W1和W2同时执行处理。因而，可一次 完成对四片衬底的处理，从而能够确保生产率。

提升销161可安装在托盘141、142、143和144之下，并且可穿 过通孔145移动。也就是说，提升销161的上端可穿透托盘141、142、 143和144的通孔145，以从托盘141、142、143和144的上表面突出， 并因而可位于下文将描述的接收高度。提升销161的上端可设置在通 孔145内或者托盘141、142、143和144之下，从而位于装载高度。 提升销161可分别在接收高度处从衬底输送机器人500接收衬底W1 和W2，并且提升销161可在装载高度处移动，由此，所接收的衬底 W1和W2可设置在托盘141、142、143和144上。提升销161可由提 升销驱动模块162升高或下降。

图6A至6F是例示了将根据本公开实施例的衬底输送至处理室的 过程的视图。参考图6A至6F，将描述使衬底W1和W2坐放在第一托 盘141和142以及第二托盘143和144上的过程。

首先，可由衬底输送机器人500将其上布置衬底W1的保持器部 544定位在第一托盘141和142上。

然后，可由提升销驱动模块162将用于第一托盘141和142的提 升销161的上端布置在比保持器部544高的位置(“接收高度”)。在该 情况下，衬底W1可布置在提升销161的上端上。

然后，可穿过通道30将保持器部544输送至处理室120的外部。 在该情况下，待输送至处理室120的衬底W2可布置在保持器部544 上。另外，提升销161的上端可布置在比第一托盘141和142的上表 面低的位置(“装载高度”)。也就是说，衬底W1可布置在第一托盘141 和142的上表面上。

然后，可由衬底输送机器人500将其上布置衬底W2的保持器部 544定位在第二托盘143和144上。

然后，可由提升销驱动模块162将用于第二托盘143和144的提 升销161布置在接收高度处。在该情况下，衬底W2可布置在提升销 161的上端上。

然后，可穿过通道30将保持器部544输送至处理室120的外部。 另外，提升销161可布置在装载高度处。也就是说，衬底W2可布置在 第二托盘143和144的上表面上。

如上所述，描述了将衬底W1布置在第一托盘141和142上以及 之后将衬底W2布置在第二托盘143和144上的顺序，但不用说，也可 在将衬底W2布置在第二托盘143和144上之后，将衬底W1布置在第 一托盘141和142上。

图7A至7F是例示了从处理室抽出根据本公开示例性实施例的衬 底的过程的视图。参考图7A至7F，将描述从第一托盘141和142以 及第二托盘143和144分离衬底W1以及W2的过程。

首先，提升销驱动模块162可允许用于第一托盘141和142的提 升销161移动至接收高度。

然后，保持器部544可由衬底输送机器人500向第一托盘141和 142上方移动。

然后，提升销驱动模块162可允许用于第一托盘141和142的提 升销161移动至装载高度。保持器部544可穿过通道30移动至处理室 120的外部。在该情况下，布置在保持器部544上的衬底W1可由衬底 输送机器人500输送至真空锁腔室106。

之后，提升销驱动模块162可允许用于第二托盘143和144的提 升销161移动至接收高度。

然后，保持器部544可由衬底输送机器人500向第二托盘143和 144上方移动。

然后，提升销驱动模块162可允许用于第二托盘143和144的提 升销161移动至装载高度。保持器部544可穿过通道30移动至处理室 120的外部。在该情况下，布置在保持器部544上的衬底W2可由衬底 输送机器人500输送至真空锁腔室106。

如上所述，描述了从第一托盘141和142分离衬底W1以及之后 从第二托盘143和144分离衬底W2的顺序，但不用说，也可在从第二 托盘143和144分离衬底W2之后，从第一托盘141和142分离衬底 W1。

如上所述，通过使第一旋转框架部、第二旋转框架部和输送框架 部旋转，所述多个衬底可进出所述处理室，同时不增大输送室的尺寸。

如上所述，根据本公开的示例性实施例，可在不增大输送室尺寸 的同时，增加处理室内部的衬底的数目。另外，可同时对所述多个衬 底进行处理。

虽然上文已经示出和描述了示例性实施例，但是本领域技术人员 应明白，在不偏离由所附权利要求限定的本公开的精神和范围的情况 下，能够进行各种修改和变型。