用于小批量基板傳送系統的溫度控制系統與方法
【專利說明】
[0001] 相關申請
[0002] 本申請要求于2013年3月15日申請且標題為"用于小批量晶片的晶片傳送系統 和方法（WAFER HANDLING SYSTEMS AND METHODS FOR SMALL BATCHES OF WAFERS) "（代理 人案號20667/L/FEG/SYNX)的美國第61/800, 595號臨時專利申請的優先權，為達所有目 的，所述臨時專利申請在此以引用全文內容的方式并入本文。
技術領域
[0003] 本發明一般關于電子裝置制造，且更具體地說，本發明是關于用于小批量基板傳 送系統的溫度控制系統及方法。
【背景技術】
[0004] 在電子裝置制造工藝中，基板傳送系統可將基板移入或移出多個腔室以經受處 理。一些腔室可同時批處理相對小數目的基板（例如約六個基板）。一些已知的基板傳送 系統可能能夠以高產量傳送基板通過制造工藝，但可能一次僅傳送一個基板。這可能減緩 基板生產，且因此增加制造成本。因此，尋求能夠將小批量基板移入或移出多個腔室的改進 的基板傳送系統及方法。
【發明內容】
[0005] 在本發明的實施方式的一些方面中，提供一種基板傳送系統。基板傳送系統包括： 機械手，所述機械手被配置以將多個基板移入或移出基板處理腔室；旋轉式傳送帶，所述旋 轉式傳送帶被配置以定位所述多個基板，用于由機械手傳送；及溫度控制系統，所述溫度控 制系統被配置以加熱或冷卻旋轉式傳送帶上的基板。
[0006] 在其他方面中，提供一種在基板工藝中傳送基板的方法。所述方法包括以下步驟： 提供基板傳送系統，所述基板傳送系統包括：機械手，所述機械手被配置以將多個基板移入 或移出基板處理腔室；旋轉式傳送帶，所述旋轉式傳送帶被配置以定位所述多個基板，用于 由機械手傳送；及溫度控制系統，所述溫度控制系統被配置以加熱或冷卻旋轉式傳送帶上 的基板；將基板裝載至旋轉式傳送帶上；加熱旋轉式傳送帶上的基板；以及將被加熱的基 板裝載至處理腔室中。
[0007] 在其他方面中，提供一種基板處理系統。基板處理系統包括：處理腔室；基板傳送 系統，所述基板傳送系統耦接至所述處理腔室，且所述基板傳送系統包括：機械手，所述機 械手被配置以將多個基板移入或移出基板處理腔室；旋轉式傳送帶，所述旋轉式傳送帶被 配置以定位所述基板，用于由機械手傳送；及溫度控制系統，所述溫度控制系統被配置以加 熱或冷卻旋轉式傳送帶上的基板；以及工廠接口，所述工廠接口被設置以將基板傳遞至基 板傳送系統，且以從所述基板傳送系統接收基板。
[0008] 從以下示例性實施方式、附加申請專利范圍及附圖的詳細描述，本發明的其他特 征及方面將變得完全明白易懂。
【附圖說明】
[0009] 圖1為圖示根據本發明的實施方式的包括并行基板傳送旋轉式傳送帶型平臺的 示例性基板處理系統的示意圖。
[0010] 圖2為圖示根據本發明的實施方式的示例性基板傳送旋轉式傳送帶型平臺的示 意圖。
[0011] 圖3為圖示根據本發明的實施方式的示例性基板傳送旋轉式傳送帶型平臺的透 視圖。
[0012] 圖4為圖示根據本發明的實施方式的位于基板傳送旋轉式傳送帶型平臺內部的 示例性基板加熱系統的透視剖示圖。
[0013] 圖5為圖示根據本發明的實施方式的包括基板冷卻系統的示例性基板傳送旋轉 式傳送帶型平臺的示意圖。
[0014] 圖6為圖示根據本發明的實施方式的用于基板傳送旋轉式傳送帶型平臺的示例 性基板冷卻板的示意圖。
[0015] 圖7為圖示根據本發明的實施方式的示例性基板處理系統的示意圖，所述基板處 理系統具有包括基板冷卻系統及裝載鎖定功能的基板傳送旋轉式傳送帶型平臺。
[0016] 圖8為圖示根據本發明的實施方式的基板處理系統的示意圖，所述基板處理系統 具有包括基板加熱系統及裝載鎖定功能的基板傳送旋轉式傳送帶型平臺。
[0017] 圖9為圖8的基板傳送旋轉式傳送帶型平臺的放大圖。
[0018] 圖10為圖示根據本發明的實施方式的示例性方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0019] 本發明的實施方式系關于在基板傳送系統內使用的溫度控制方法及系統。在電子 裝置處理系統中，所述基板傳送系統被配置以將用于并行處理的小批量基板（例如5個或 6個基板）移入或移出基板處理腔室，或在至少兩個基板處理腔室之間傳送所述小批量基 板。所述多個基板處理腔室能夠同時處理小批量的基板。使用容納于傳送腔室（鄰近于一 個或多個處理腔室）中的旋轉式傳送帶型基板傳送系統實現有效地將基板批量裝載至處 理腔室，及從處理腔室卸除所述基板批量。注意，在一些實施方式中，可將罩殼或腔室（例 如傳送腔室）視為基板傳送系統的一部分。
[0020] 基板傳送系統的一些實施方式包括在將基板移動至處理腔室或從處理腔室移出 的同時，處理前預加熱和/或處理后冷卻位于傳送腔室內的基板。另外，一些實施方式提供 (a)具有基板溫度控制系統的基板傳送系統及（b)裝載鎖定功能（消除了對基板傳送系統 /傳送腔室與工廠接口之間的裝載鎖定的需要）兩者。
[0021] 本文描述的基板傳送系統實施方式中的一些系統具有較小的占地面積，且也可相 對于已知基板傳送系統增加基板產量。因為上述設計將裝載鎖定操作從處理腔室裝載解 耦，所以通過改進的裝載鎖定的使用可獲得上述益處。此外，通過在傳送期間提供無需額外 時間的基板預加熱和/或處理后冷卻（例如，因為與傳送基板并行執行加熱和/或冷卻，所 以從"關鍵路徑"時間計算去掉了加熱或冷卻時間）能提高產量。另外，通過連續施加預加 熱直到進入處理腔室時，一些實施方式可提供改進的預加熱控制。本文描述的一些實施方 式適用于原子層沉積（ALD)旋轉式傳送帶。
[0022] 現在轉到圖1和圖2,所述附圖圖示包括兩個并行基板傳送旋轉式傳送帶型平臺 102的基板處理系統100的示例性實施方式。實例系統100包括由基板傳送旋轉式傳送帶 型平臺102提供的兩個小批量處理腔室104,其中一個基板傳送旋轉式傳送帶型平臺102專 用于一個處理腔室104。基板傳送旋轉式傳送帶型平臺102的每個包括傳送腔室106,傳送 腔室106容納旋轉式傳送帶型基板傳送系統108。如在圖2中更清晰可見，基板傳送系統 108可包括：傳送機械手110(例如選擇順應性關節型機械手臂（SCARA))，傳送機械手110 支撐用于傳遞基板的終端受動器112 (如刀刃）；及基板旋轉式傳送帶114,基板旋轉式傳送 帶114用于將基板旋轉至一位置，在所述位置處使用傳送機械手110將基板裝載入處理腔 室104或從處理腔室104卸除所述基板。注意，在一些實施方式中，可使用直線延伸軸機械 手臂代替關節型機械手臂。基板旋轉式傳送帶114也被配置以定位基板，使得基板通過裝 載鎖定116到達或離開工廠接口 120內的工廠接口機械手118。在一些實施方式中，系統 100也可包括位于工廠接口 120中的冷卻臺122。
[0023] 圖2表示圖1示例性基板傳送旋轉式傳送帶型平臺102中的一個的放大圖，且圖3 表示圖1示例性基板傳送旋轉式傳送帶型平臺102中的一個的透視圖。注意，從圖3中去 掉了傳送腔室106的頂部，以更清楚地顯示具體特征。如圖2所示，旋轉式傳送帶114可包 括多個基板支撐件202 (例如5個、6個或7個支撐件），支撐件202隨著旋轉式傳送帶114 旋轉而旋轉，且每當支撐件202經過加熱系統204附近時，一個或更多個基板支撐件202上 的基板302可由一個或更多個固定加熱系統204加熱。
[0024] 在一些實施方式中，輻射加熱系統可直接設置于基板支撐件202上的基板302之 上和/或之下，位于例如緊接于處理腔室104附近的位置。合適的輻射基板預加熱器的實 例是可購自密蘇里州圣路易市Watlow電子制造公司的RAYMAX?型號面板加熱器。可使用 包括不同類型（例如傳導或對流）加熱器的其他可用的加熱系統，諸如也可購自Watlow電 子制造公司的ULTAMIO高級陶瓷加熱器、厚膜傳導加熱器和線圈及電纜加熱器。例如，基 板旋轉式傳送帶114可包括位于一個或更多個基板支撐件202的內部的嵌入式電阻加熱元 件，且因此加熱系統隨著旋轉式傳送帶114旋轉而移動。因此，系統100可被配置以在支撐 件202向處理腔室104旋轉時有選擇地加熱基板302,且在支撐件202旋轉遠離處理腔室 104時不加熱基板302。
[0025] 系統100的配置提供加熱器的位置和使用中的實質機動性。通常，在裝載鎖定116 中完成預加熱。這增加將基板302送入處理腔室104的工藝的時間。本發明的實施方式解 耦裝載鎖定功能和預加熱，且允許在關鍵路徑時間線外執行預加熱。所述配置也允許例如 在不同應用領域中使用較少的加熱器，及添加或移除加熱器。另外，因為加熱系統204可直 接位于處理腔室104的前面，通過允許加熱基板302直至將基板302裝載入處理腔室104 前的最后一刻，系統100提供改進的基板溫度控制。這最小化了從預加熱位置至處理腔室 104的溫度變化。
[0026] 圖4為圖示位于基板傳送旋轉式傳送帶型平臺102內部的示例性基板加熱系統 204的透視剖示圖。如圖3中指出，所圖示的特定示例性加熱系統204實施方式定位于旋 轉式傳送帶114的基板支撐件202之上，且臨近于處理腔室104。在一些實施方式中，可將 使用紅外線或其他波長燈泡的輻射加熱系統204用作熱源402。在一些實施方式中，在基 板302向處理腔室104移動時，置于熱源402之下的反射體404可用于將輻射熱直接導向 或聚焦于定位在加熱系統204之下的基板302處。
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