基板输送装置和基板处理系统的制作方法

1.本公开涉及基板输送装置和基板处理系统。


背景技术：

2.例如，公知有具备多个处理室和与处理室连接的真空输送室的基板处理系统。在真空输送室内设有用于输送基板的基板输送装置。
3.在专利文献1公开有具备多个处理模块和输送模块的处理站。在输送模块设有由多关节臂构成的晶圆输送机构。
4.此外，在专利文献2公开有使用平面马达输送基板的半导体处理设备。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2017-168866号公报
8.专利文献2：日本特表2018-504784号公报


技术实现要素：

9.发明要解决的问题
10.在专利文献1所公开的处理站中，在成为真空气氛的输送模块内设有多个多关节臂，以向多个处理模块输送基板。有可能成为发尘源的马达配置于输送模块外，多关节臂的旋转轴贯穿输送模块的底面地配置，底面和旋转轴之间由磁密封件密封。因此，存在难以将输送模块内保持为高真空的问题。此外，在专利文献2所公开的系统中，存在操作性差且需要扩大腔室的开口的问题。
11.本公开的一技术方案提供输送基板的基板输送装置。
12.用于解决问题的方案
13.本公开的一技术方案的基板输送装置包括：平面马达，其设于输送室，并具有排列着的线圈；输送单元，其在所述平面马达上移动；以及控制部，其控制所述线圈的通电，所述输送单元包括：两个基座，其具有排列着的磁体，并在所述平面马达上移动；基板支承构件，其用于支承基板；以及连杆机构，其将所述基板支承构件和两个所述基座连结。
14.发明的效果
15.根据本公开的一技术方案，提供输送基板的基板输送装置。
附图说明
16.图1是表示一实施方式的基板处理系统的一例的结构的俯视图。
17.图2a是表示一实施方式的输送单元的一例的俯视图。
18.图2b是表示一实施方式的输送单元的一例的俯视图。
19.图3是说明基板输送机构的驱动原理的立体图。
20.图4a是表示输送单元的另一例的俯视图。
21.图4b是表示输送单元的另一例的俯视图。
22.图4c是表示输送单元的另一例的俯视图。
23.图5是表示另一实施方式的基板处理系统的一例的结构的俯视图。
24.图6a是表示另一实施方式的输送单元的一例的侧视图。
25.图6b是表示另一实施方式的输送单元的一例的侧视图。
26.图6c是表示另一实施方式的输送单元的一例的侧视图。
具体实施方式
27.以下，参照附图对用于实施本公开的方式进行说明。在各附图中，对相同结构部分标注相同的附图标记，有时省略重复的说明。
28.＜基板处理系统100＞
29.使用图1对一实施方式的基板处理系统100的整体结构的一例进行说明。图1是表示一实施方式的基板处理系统100的一例的结构的俯视图。另外，在图1中，对晶圆w标注点状阴影来进行图示。
30.图1所示的基板处理系统100是集群构造(多腔室型)的系统。基板处理系统100包括多个处理室110、真空输送室120、加载互锁室130、大气输送室140以及控制部150。
31.处理室110被减压至规定的真空气氛，在其内部对半导体晶圆w(以下，也称为“晶圆w”)实施期望的处理(蚀刻处理、成膜处理、清洁处理、灰化处理等)。处理室110与真空输送室120相邻地配置。处理室110和真空输送室120利用闸阀112的开闭而连通。处理室110具有载置晶圆w的载置台111。另外，处理室110中的用于处理的各部的动作由控制部150控制。
32.真空输送室120被减压至规定的真空气氛。此外，在真空输送室120的内部设有输送晶圆w的基板输送装置125。基板输送装置125具有保持晶圆w的末端执行器50。基板输送装置125根据闸阀112的开闭在处理室110和真空输送室120之间进行晶圆w的送入和送出。此外，基板输送装置125根据闸阀132的开闭在加载互锁室130和真空输送室120之间进行晶圆w的送入和送出。另外，基板输送装置125的动作、闸阀112的开闭由控制部150控制。另外，关于基板输送装置125，使用图2和图3随后叙述。
33.加载互锁室130设于真空输送室120和大气输送室140之间。加载互锁室130具有载置晶圆w的载置台131。加载互锁室130能够在大气气氛和真空气氛之间切换。加载互锁室130和真空气氛的真空输送室120利用闸阀132的开闭而连通。加载互锁室130和大气气氛的大气输送室140利用闸阀133的开闭而连通。另外，加载互锁室130内的真空气氛或大气气氛的切换由控制部150控制。
34.大气输送室140为大气气氛，例如形成有洁净空气的下降流。此外，在大气输送室140的内部设有输送晶圆w的输送装置(未图示)。输送装置(未图示)根据闸阀133的开闭在加载互锁室130和大气输送室140之间进行晶圆w的送入和送出。另外，输送装置(未图示)的动作、闸阀133的开闭由控制部150控制。
35.此外，在大气输送室140的壁面设有装载口(未图示)。装载口安装有收容有晶圆w的载体(未图示)或空的载体。作为载体，例如，能够使用foup(front opening unified pod：前开式晶圆传送盒)等。
36.输送装置(未图示)能够取出收容于装载口的晶圆w，并将其载置于加载互锁室130
的载置台131。此外，输送装置(未图示)能够取出在加载互锁室130的载置台131载置着的晶圆w，并将其收容于装载口。
37.控制部150具有cpu(central processing unit：中央处理单元)、rom(read only memory：只读存储器)、ram(random access memory：随机存取存储器)以及hdd(hard disk drive：硬盘驱动器)。控制部150不限于具有hdd，也可以具有ssd(solid state drive：固态驱动器)等其他的存储区域。在hdd、ram等存储区域存储有设定了处理的步骤、处理的条件、输送条件的制程。
38.cpu根据制程控制各处理室110中的晶圆w的处理，控制晶圆w的输送。也可以在hdd、ram存储有用于执行各处理室110中的晶圆w的处理、晶圆w的输送的程序。程序既可以存储于存储介质而进行提供，也可以通过网络从外部装置提供。
39.接着，对基板处理系统100的动作的一例进行说明。在此，作为基板处理系统100的动作的一例，按照如下这样的动作进行说明：在处理室110对在安装于装载口的载体收容着的晶圆w实施处理，并将其向安装于装载口的空的载体收容。另外，在动作的开始时刻，闸阀112、132、133关闭，加载互锁室130内为大气气氛。
40.控制部150打开闸阀133。控制部150控制大气输送室140内的输送装置，从装载口的载体取出晶圆w，并将其载置于加载互锁室130的载置台131。在晶圆w载置于加载互锁室130的载置台131、且输送装置从加载互锁室130退避时，控制部150关闭闸阀133。
41.控制部150控制加载互锁室130的排气装置(未图示)，对室内的空气进行排气，使加载互锁室130从大气气氛向真空气氛切换。
42.接着，将在加载互锁室130的载置台131载置着的晶圆w向处理室110输送，并将其载置于载置台111。具体地说，控制部150打开闸阀132。控制部150控制后述的基板输送装置125，将末端执行器50向加载互锁室130插入至预先设定的示教点，对在加载互锁室130的载置台131载置着的晶圆w进行保持，将其向真空输送室120输送。在末端执行器50从加载互锁室130退避时，控制部150关闭闸阀132。
43.控制部150打开输送目的地的处理室110的闸阀112。控制部150控制基板输送装置125，将末端执行器50向处理室110插入至预先设定的示教点，将所保持的晶圆w载置于处理室110的载置台111。在末端执行器50从处理室110退避时，控制部150关闭闸阀112。
44.控制部150控制处理室110，对晶圆w实施期望的处理。
45.在晶圆w的处理结束时，将在处理室110的载置台111载置着的晶圆w向加载互锁室130输送，并将其载置于载置台131。具体地说，控制部150打开闸阀112。控制部150控制基板输送装置125，将末端执行器50向处理室110插入至预先设定的示教点，对在处理室110的载置台111载置着的晶圆w进行保持，将其向真空输送室120输送。在末端执行器50从处理室110退避时，控制部150关闭闸阀112。
46.控制部150打开闸阀132。控制部150控制基板输送装置125，将末端执行器50向加载互锁室130插入至预先设定的示教点，将所保持的晶圆w载置于加载互锁室130的载置台131。在末端执行器50从加载互锁室130退避时，控制部150关闭闸阀132。
47.控制部150控制加载互锁室130的吸气装置(未图示)，向室内供给例如洁净空气，使加载互锁室130从真空气氛向大气气氛切换。
48.控制部150打开闸阀133。控制部150控制输送装置(未图示)，取出在加载互锁室
130的载置台131载置着的晶圆w，并将其收容于装载口的载体。在晶圆w从加载互锁室130的载置台131取出、且输送装置(未图示)从加载互锁室130退避时，控制部150关闭闸阀133。
49.另外，在基板处理系统100中，基板输送装置125以如下这样的结构为例进行了说明：将在加载互锁室130的载置台131载置着的晶圆w向处理室110的载置台111输送，并将处理完的晶圆w从处理室110的载置台111向加载互锁室130的载置台131输送，但不限于此。基板输送装置125也可以是将在一处理室110的载置台111载置着的晶圆w向另一处理室110的载置台111输送的结构。
50.＜基板输送装置125＞
51.接着，使用图2a和图2b，进一步说明基板输送装置125。图2a和图2b是表示一实施方式的输送单元20的一例的俯视图。另外，图2a表示输送单元20的姿势的一例。图2b表示输送单元20的姿势的另一例。
52.基板输送装置125具有配置于真空输送室120的平面马达(线性单元)10和能够在平面马达10上移动的输送单元20。输送单元20具有两个基座31、32、连杆机构(连杆41、42)以及末端执行器50。另外，输送单元20也可以设有多个。
53.使用图3，进一步说明平面马达10和输送单元20的基座31、32。图3是说明基板输送装置125的驱动原理的立体图。
54.平面马达10排列有多个线圈15。线圈15通过被供给电流而产生磁场。控制部150(参照图1)构成为能够单独地控制向各线圈15通电的电流值。
55.基座31、32排列有多个永磁体35。利用线圈15所产生的磁场，使基座31、32在平面马达10上磁悬浮。此外，利用线圈15所产生的磁场，使基座31、32在平面马达10上移动。
56.根据这样的结构，控制部150(参照图1)构成为能够通过控制平面马达10的各线圈15的电流值来控制基座31、32的位置、朝向、悬浮量。
57.返回图2a和图2b，连杆41、42构成连杆机构。连杆机构将两个基座31、32和末端执行器50连接。具体地说，连杆41的一端侧具有垂直方向上的旋转轴43a并旋转自如地与基座31连接。连杆41的另一端侧具有垂直方向上的旋转轴43c并旋转自如地与末端执行器50连接。连杆42的一端侧具有垂直方向上的旋转轴43b并旋转自如地与基座32连接。连杆42的另一端侧具有垂直方向上的旋转轴43d并旋转自如地与末端执行器50连接。
58.此外，连杆机构也可以构成为连杆角度连动地动作。例如，连杆机构也可以包括角度连动机构(未图示)，该角度连动机构使末端执行器50的延伸方向(与连结旋转轴43c、43d的线正交的方向)与连杆41所成的角θ1和末端执行器50的延伸方向与连杆42所成的角θ2以成为同角的方式连动。角度连动机构(未图示)例如由齿轮、带等构成，与角θ1连动地使角θ2变化。由此，连杆机构能够通过使旋转轴43a、43b之间的间隔变化来在保持着末端执行器50的朝向的状态下进行伸缩。
59.末端执行器50配置于连杆机构的前端。此外，末端执行器50在输送晶圆w时保持晶圆w。
60.接着，对输送单元20的动作进行说明。另外，在以下的说明中，将从基座31的基准位置(例如，旋转轴43a)至基座32的基准位置(例如，旋转轴43b)的距离作为基座31、32之间的间隔来进行说明。此外，将从基座31、32的基准位置(例如，连结旋转轴43a和旋转轴43b的线)至末端执行器50的基准位置(例如，保持晶圆w时的中心位置)的距离作为末端执行器50
的延伸距离来进行说明。
61.两个基座31、32和末端执行器50借助连杆机构(连杆41、42)连接，从而如图2a所示，在输送单元20中，相对于基座31、32之间的间隔d1，末端执行器50的延伸距离h1唯一确定。此外，如图2b所示，在输送单元20中，相对于基座31、32之间的间隔d2，末端执行器50的延伸距离h2唯一确定。如此，连杆机构能够通过使基座31、32之间的间隔(d1、d2)变化来使末端执行器50的延伸距离(h1、h2)变化。即，输送单元20能够通过控制基座31、32之间的间隔(d1、d2)来使末端执行器50的延伸距离(h1、h2)伸缩。
62.控制部150能够通过以使基座31、32的位置成为期望的位置的方式控制平面马达10的各线圈15的通电，来使输送单元20在真空输送室120内移动和/或回旋。此外，控制部150能够通过以使基座31、32之间的间隔成为期望的间隔的方式控制平面马达10的各线圈15的通电，来使末端执行器50的延伸距离伸缩。
63.例如，在接近处理室110、加载互锁室130时，如图2b所示，能够使基座31、32之间的间隔变窄而使末端执行器50的延伸距离伸长。由此，能够一边使基座31、32位于在真空输送室120设置的平面马达10上，一边使末端执行器50向处理室110内、加载互锁室130内插入。
64.此外，例如，当使输送单元20在真空输送室120内移动和/或回旋时，如图2a所示，能够使基座31、32之间的间隔变宽而使末端执行器50的延伸距离缩短。通过使保持晶圆w的末端执行器50靠近基座31、32，从而能够减小连杆机构(连杆41、42)的下垂、振动，能够降低输送过程中的晶圆w的偏移。
65.此外，如图2a和图2b所示，也可以在基座31、32设有限制连杆41、42的旋转角度的止挡件61、62。止挡件61、62通过与连杆41、42卡定来限制连杆41、42的旋转角度。在此，止挡件62将连杆42的旋转角度限制为连杆42的角度θ小于90
°
。另外，连杆42的角度θ说明为，将连杆42的长度方向与末端执行器50的延伸方向平行时设为0
°
，将连杆42的长度方向与连结旋转轴43a、43b的直线平行时设为90
°
。同样地，止挡件61将连杆41的旋转角度限制为连杆41的角度θ小于90
°
。由此，在使基座31、32之间的间隔从打开到最大的状态变窄时，能够防止末端执行器50朝向后方移动，因此，相对于基座31、32之间的间隔(d1、d2)，能够唯一确定末端执行器50的延伸距离。此外，通过防止连杆41、42配置于一条直线上，从而能够防止连杆机构锁定。另外，说明了止挡件61、62设于基座31、32的情况，但不限于此，也可以设于末端执行器50。
66.以上，根据基板输送装置125，控制部150能够通过控制平面马达10的各线圈15的通电来控制基座31、32的位置、朝向、悬浮量。由此，能够控制借助连杆机构(连杆41、42)与基座31、32连结的末端执行器50的位置、朝向。此外，能够通过控制基座31、32之间的间隔来控制末端执行器50的延伸距离。
67.在此，在使用多关节臂作为基板输送装置的情况下，在真空输送室120形成有供多关节臂的旋转轴贯穿的贯通部和密封部。与此相对，根据基板输送装置125，能够不需要贯通真空输送室120的贯通部和密封部，因此，能够提高真空输送室120的真空度。此外，输送单元20在平面马达10上磁悬浮地移动，从而能够抑制发尘。
68.此外，根据基板输送装置125，能够自由地输送晶圆w。由此，提高基板处理系统100的设计的自由度。例如，能够削减相邻的处理室110间的空间。
69.另外，输送单元20的结构不限于图2a和图2b所示的结构。图4a至图4c是表示一实
施方式的输送单元20a的另一例的俯视图。另外，图4a表示输送单元20a的姿势的一例。图4b表示输送单元20a的姿势的另一例。图4c表示输送单元20a的姿势的再另一例。
70.输送单元20a具有两个基座31、32、连杆机构(连杆44～47)以及末端执行器50。
71.输送单元20具有包括连杆41、42和旋转轴43a～43d的连杆机构，与此相对，输送单元20a在具有包括连杆44～47和旋转轴48a～48g的连杆机构这方面不同。
72.输送单元20a的连杆机构包括连杆44～47，将两个基座31、32和末端执行器50连接。具体地说，连杆44的一端侧具有垂直方向上的旋转轴48a并旋转自如地与基座31连接。连杆44的另一端侧具有垂直方向上的旋转轴48d并旋转自如地与连杆47的一端侧连接。连杆45的一端侧具有垂直方向上的旋转轴48b并旋转自如地与基座32连接。连杆45的另一端侧具有垂直方向上的旋转轴48e并旋转自如地与连杆46的一端侧连接。此外，连杆44的中途和连杆45的中途具有垂直方向上的旋转轴48c并旋转自如地连接。连杆46的一端侧具有垂直方向上的旋转轴48e并旋转自如地与连杆45的另一端侧连接。连杆46的另一端侧具有垂直方向上的旋转轴48f并旋转自如地与末端执行器50连接。连杆47的一端侧具有垂直方向上的旋转轴48d并旋转自如地与连杆44的另一端侧连接。连杆47的另一端侧具有垂直方向上的旋转轴48g并旋转自如地与末端执行器50连接。此外，连杆机构也可以包括角度连动机构(未图示)，该角度连动机构使末端执行器50的延伸方向(与连结旋转轴48f、48g的线正交的方向)与连杆46所成的角和末端执行器50的延伸方向与连杆47所成的角以成为同角的方式连动。
73.两个基座31、32和末端执行器50借助连杆机构(连杆44～47)连接，从而如图4a至图4c所示，在输送单元20中，相对于基座31、32之间的间隔d3～d5，末端执行器50的延伸距离h3～h5唯一确定。如此，连杆机构能够通过使基座31、32之间的间隔(d3～d5)变化来使末端执行器50的延伸距离(h3～h5)变化。即，输送单元20能够通过控制基座31、32之间的间隔(d3～d5)来使末端执行器50的延伸距离(h3～h5)伸缩。
74.＜基板处理系统100b＞
75.使用图5对另一实施方式的基板处理系统100b的整体结构的一例进行说明。图5是表示另一实施方式的基板处理系统100b的一例的结构的俯视图。另外，在图5中，对晶圆w标注点状阴影来进行图示。
76.基板处理系统100b与基板处理系统100(参照图1)相比较，基板输送装置125b的结构不同。其他结构与基板处理系统100(参照图1)同样，省略重复的说明。基板输送装置125b具有配置于真空输送室120的平面马达(线性单元)10和能够在平面马达10上移动的输送单元20b。
77.＜输送单元20b＞
78.使用图6a至图6c，进一步说明输送单元20b。图6a至图6c是表示另一实施方式的输送单元20b的一例的侧视图。输送单元20b具有两个基座31、32、连杆机构(连杆71～73)以及末端执行器50。另外，输送单元20b也可以设有多个。
79.平面马达10排列有多个线圈15(参照图3)。线圈15通过被供给电流而产生磁场。控制部150(参照图5)构成为能够单独地控制向各线圈15通电的电流值。
80.基座31、32排列有多个永磁体35(参照图3)。利用线圈15所产生的磁场，使基座31、32在平面马达10上磁悬浮。此外，利用线圈15所产生的磁场，永磁体35受到吸引力或者受到
排斥力，从而使基座31、32在平面马达10上移动。
81.根据这样的结构，控制部150(参照图5)构成为能够通过控制平面马达10的各线圈15的电流值来控制基座31、32的位置、朝向、悬浮量。
82.返回图6a至图6c，连杆71～73构成连杆机构。连杆机构将两个基座31、32和末端执行器50连接。具体地说，连杆71的一端侧具有水平方向上的旋转轴74a并旋转自如地与基座31连接。连杆71的另一端侧具有水平方向上的旋转轴74c并旋转自如地与连杆73的一端侧连接。连杆72的一端侧具有水平方向上的旋转轴74b并旋转自如地与基座32连接。连杆72的另一端侧具有水平方向上的旋转轴74d并旋转自如地与连杆73的另一端侧连接。
83.末端执行器50配置于连杆机构的前端。具体地说，与连杆73固定。此外，末端执行器50在输送晶圆w时保持晶圆w。另外，连杆73也可以构成为末端执行器50的局部。
84.连杆机构也可以构成为连杆角度连动地动作。例如，连杆机构也可以包括角度连动机构(未图示)，该角度连动机构使连杆71与连杆73所成的角θ3和连杆72与连杆73所成的角θ4以成为同角的方式连动。角度连动机构(未图示)例如由齿轮、带等构成，与角θ3连动地使角θ4变化。由此，连杆机构通过使旋转轴74a、74b之间的间隔变化来使连杆73在保持着平行的状态下升降。即，如图6a所示，通过使基座31、32之间的间隔变宽来使连杆73下降，与连杆73固定着的末端执行器50也下降。此外，如图6b所示，通过使基座31、32之间的间隔变窄来使连杆73上升，与连杆73固定着的末端执行器50也上升。另外，在图6b中，由两点划线所示。因而，如图6a和图6b所示，输送单元20b能够通过控制基座31、32之间的间隔来使末端执行器50的高度升降。因而，输送单元20b能够改变末端执行器50的高度，因此，能够使输送单元20b间的晶圆w的交接成为可能。
85.另外，角度连动机构(未图示)也可以是使旋转轴74a处的连杆71的角度和旋转轴74b处的连杆72的角度以成为同角的方式连动的结构。此外，角度连动机构(未图示)也可以是通过使旋转轴74a处的连杆71的角度和旋转轴74c处的连杆71的角度连动而使连杆73保持平行的结构。此外，角度连动机构(未图示)也可以是通过使旋转轴74b处的连杆72的角度和旋转轴74d处的连杆72的角度连动而使连杆73保持平行的结构。
86.此外，连杆机构也可以将至少任一连杆的角度固定。例如，连杆机构也可以将连杆72和连杆73所成的角θ4固定。由此，如图6a和图6c对比所示，连杆机构通过使旋转轴74a、74b之间的间隔变化，从而使连杆73的倾斜度变化。即，如图6a所示，通过使基座31、32之间的间隔变宽而使连杆73的俯仰角(仰角)减小，与连杆73固定着的末端执行器50的俯仰角也减小。由此，能够使在末端执行器50的前端保持的晶圆w的高度下降。此外，如图6c所示，通过使基座31、32之间的间隔变窄而使连杆73的俯仰角(仰角)增大，与连杆73固定着的末端执行器50的俯仰角也增大。由此，能够使在末端执行器50的前端保持的晶圆w的高度上升。由此，如图6a和图6c所示，输送单元20b能够通过控制基座31、32之间的间隔来使末端执行器50的晶圆w的保持位置处的高度升降。因而，输送单元20b能够改变末端执行器50的晶圆w的保持位置处的高度，因此，能够使输送单元20b间的晶圆w的交接成为可能。
87.此外，末端执行器50成为在前端侧(在图6a至图6c中为右侧)保持晶圆w并在后端侧(在图6a至图6c中为左侧)支承于连杆73的悬臂的构造。此外，末端执行器50以能够一边使基座31、32位于在真空输送室120设置的平面马达10上一边接近处理室110、加载互锁室130的方式形成为纵长。
88.因此，由于晶圆w的重量和末端执行器50的自重，末端执行器50有可能弯曲。与此相对，能够通过控制基座31、32之间的间隔，来使末端执行器50的前端侧的晶圆w的保持位置成为水平。
89.以上，对基板处理系统100、100b进行了说明，但本公开并不限定于上述实施方式等，在权利要求书所记载的本公开的主旨的范围内，能够进行各种各样的变形、改良。
90.说明了基板输送装置125、125b设于真空气氛的真空输送室120的情况，但不限于此。在大气气氛的输送室，也可以应用基板输送装置125、125b。
91.此外，也可以将在伸缩方向上变化的连杆机构和在高度方向上变化的连杆机构组合。即，输送单元20也可以包括多个(例如四个)基座31、32，从而构成为能够控制末端执行器50的伸缩和升降。
92.另外，本技术主张基于在2019年11月29日申请了的日本特许出愿2019-217076号的优选权，将该日本专利申请的全部内容通过参照引用于本技术。
93.附图标记说明
94.w、晶圆；100、100b、基板处理系统；110、处理室；111、载置台；120、真空输送室；125、基板输送装置；130、加载互锁室；150、控制部；10、平面马达；15、线圈；20、20a、20b、输送单元；31、32、基座；35、永磁体；41～42、44～47、71～73、连杆；50、末端执行器(基板支承构件)；61、62、止挡件(卡定构件)。