发明名称 物体传送装置及方法、收纳多个物件的装置、传送半导体晶圆的装置、以及处理半导体晶圆的装置
摘要 提供一种用于半导体晶圆处理的机器人总成,其包括多个可独立动作之机器人总成。该机器人总成包括适于操作多个物体之独立共轴的上、下机器人总成。上机器人叠置于下机器人的上方,两机器人被同心地安装以允许快速的晶圆传送。亦可提供同心驱动机构用以提供旋转运动来旋转该机器人总成或是将一可延伸臂总成伸入一邻近腔室中。各机器人可为单刃片机器人或双刃片机器人。亦提供一种用以处理半导体晶圆的装置,其包含一前/后处理传送室,该传送室容纳多个独立机器人总成于其内并且被多个前处理室和后处理室所包围。一处理传送室藉由冷却室被连结到该前/后处理传送室,且其他部份被多个处理室所环绕。多重独立机器人总成亦设置于该处理传送室内。在各处理、前处理和后处理室内有一装置,供固特多个堆叠的晶圆,该装置包括一晶圆举升和储存装置,其呈现出多个环绕在该腔室基座周围的可垂直移动举升销。该等举升销被组构来收纳且固持多个堆叠晶圆于其内,最佳的是两个晶圆。该等多个举升销中的每个包含一下部举升销区段和一上部举升销区段,下部举升销区段呈现出一接近其上端的下方晶圆支撑面,上部举升销区段与下部销区段铰接并呈现出一接近其上端的上方晶圆支撑面。
申请公布号 TW333518 申请公布日期 1998.06.11
申请号 TW086102248 申请日期 1997.02.25
申请人 应用材料股份有限公司 发明人 哈沃德.格兰斯;威廉.麦克克莱托克;罗伯B.劳伦斯
分类号 B65G49/07 主分类号 B65G49/07
代理机构 代理人 康伟言 台北巿南京东路三段二四八号七楼;恽轶群 台北巿松山区南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种物体传送装置,该物体系为诸如半导体晶圆之物体,该物体传送装置包含:一可环绕中心轴移动的第一物体传送总成;一第二物体传送总成,其与该第一物体传送总成同轴并以一距离隔开,其亦可环绕该中心轴移动,该第一物体传送总成系可独立于该第二物体传送总成而环绕该中心轴移动,其中各物体传送总成包括一可环绕该中心轴移动的一物体支撑座。2.如申请专利范围第1项之物体传送装置,其中该第一物体传送总成包含一第一对可延伸臂总成,且该第二物体传送总成包含一第二对可延伸臂总成。3.如申请专利范围第2项之物体传送装置,其中该第一对可延伸臂总成和该第二对可延伸臂总成各包含:一可环绕该中心轴移动的第一驱动臂;一可环绕该中心轴移动的第二驱动臂;与该等第一和第二驱动臂以关节相连的第一对支柱臂;与该等第一和第二驱动臂以关节相连的第二对支柱臂;一与该第一对支柱臂结合的第一物体支撑座;以及一与该第二对支柱臂结合的第二物体支撑座。4.如申请专利范围第3项之物体传送装置,其中各该第一第二物体传送总成更包含:一第一驱动构件,用以使该第一驱动臂和该第二驱动臂环绕该中心轴移动,藉以使该第一物体支撑座在第一位置和第二位置之间环绕一中心轴移动;一第二驱动构件,用以独立地使该第二物体支撑座在第一和第一位置之间环绕一中心轴移动。5.如申请专利范围第4项之物体传送装置,其更包括一轮毂,该等第一和第二驱动构件各包括一位于该轮毂内的一马达和邻近该轮毂的一连结器,该马达系位于与该等第一和第二可延伸臂总成所保持的环境密封隔离的环境,该连结器与该等可延伸臂总成所维持的环境内的该可延伸臂总成连接,各该等连结器可动作的连结到该等第一和第二可延伸臂总成之其一以给予之运动。6.如申请专利范围第5项之物体传送装置,其中各该等连结器包括一连接到该等可延伸臂总成之一驱动臂的环,且各该等马达系经过该轮毂而磁性地偶合至该等环之其一。7.如申请专利范围第2项之物体传送装置,其中该第一对可延伸臂总成和该第二对可延伸臂总成系位于一传送室之内,该传送室系连接到一或多个邻近的处理室。8.如申请专利范围第7项之物体传送装置,其中该第一物体传送总成系连接于该传送室的一上层结构,且该第二物体传送总成系连接于该传送室的一底壁。9.如申请专利范围第8项之物体传送装置,其中该轮毂包含一连接该第一物体传送总成到该第二物体传送总成的中心支柱。10.如申请专利范围第9项之物体传送装置,其中该第一对可延伸臂总成位于一传送室之内且在该第二可延伸臂总成之上方。11.如申请专利范围第10项之物体传送装置,其中该传送室系藉由相对应的一或多个阀门总成而被连接到一或多个邻近的处理室,且该第二物体传送总成系连接于该传送室的一底壁。12.如申请专利范围第9项之物体传送装置,其中该第一可延伸臂总成及该第二可延伸臂总成各包含:一可环绕该中心轴旋转的第一驱动臂;一可环绕该中心轴旋转的第二驱动臂;一对与该等第一和第二驱动臂以关节相连的支柱臂;一与该对支柱臂枢轴连接的物体支撑构件。13.如申请专利范围第12项之物体传送装置,其中各该等第一和第二物体传送总成更包含:独立驱动构件,用以旋转该第一驱动臂和该第二驱动臂以相对于该中心轴而在一第一位置和一第二位置之间移动该物体支撑构件。14.如申请专利范围第13项之物体传送装置,其中该轮毂包含一连接该第一物体传送总成到该第二物体传送总成的中心支柱。15.如申请专利范围第14项之物体传送装置,其中该第一可延伸臂总成位于一传送室之内且在该第二可延伸臂总成之上方;该第一物体传送总成之驱动构件系位于该第一可延伸臂总成上方,且该第二物体传送总成之驱动构件系位于该第二可延伸臂总成之下方。16.如申请专利范围第15项之物体传送装置,其中该传送室系藉由相对应的一或多个阀门总成而被连接到一或多个邻近的处理室,且该第二物体传送总成系连接于该传送室的一底壁。17.如申请专利范围第13项之物体传送装置,其中该驱动装置包含:一第一物体传送总成,其藉由第一对中空驱动轴而被偶合至该第一可延伸臂总成;一第二物体传送总成,其藉由第二对中空驱动轴而被偶合至该第二可延伸臂总成;该等第二中空驱动轴系与该等第一中空驱动轴同心。18.如申请专利范围第17项之物体传送装置,其中该第一可延伸臂总成位于一传送室之内且在该第二可延伸臂总成之上方;该第一和第二马达系位于传送室的下方。19.如申请专利范围第18项之物体传送装置,其中该第一马达系位于该第二马达的下方,且该第二马达轴环绕该第一马达轴。20.如申请专利范围第9项之物体传送装置,其中该第一可延伸臂总成和该第二可延伸臂总成各包含:一第一驱动臂,其具有一可滑动地连接至轮毂(环绕该中心轴配置)的第一端;一次要臂,其具有一可滑动地连接至该中心轮毂的第一端;以及一物体支撑构件,其枢轴地偶合至该第一驱动臂和该次要臂。21.如申请专利范围第18项之物体传送装置,其更包含:一磁性连结器,其连结各该等驱动臂之该等第一端经过该中心轮毂而至位于该中心轮毂内配置的一马达。22.如申请专利范围第18项之物体传送装置,其中该可延伸臂总成的该物体支撑构件系与该第二可延伸臂总成的该物体支撑构件水平地共平面。23.一种物体传送装置,其系用以在一罩壳内的多个位置之间传送物体,该物体传送装置包含:一位于该罩壳内的第一物体传送总成;一位于该罩壳内的第二物体传送总成;至少一物体静置位置,其可接近该罩壳与该第一物体传送总成与该第二物体传送总成;以及一驱动构件,可动作地连结到该第一物体传送总成和该第二物体传送总成,以使该第一物体传送总成能够相对于该第二物体传送总成做独立运动。24.如申请专利范围第23项之物体传送装置,其中该驱动构件包括至少一个圆柱壁区段,该圆柱壁区段系为该罩壳的向内延伸且界定出与该罩壳环境隔离的一体积。25.如申请专利范围第24项之物体传送装置,其更包括一第一驱动总成与一第二驱动总成,该第一驱动总成至少部份地位于该体积内且可动作地结合到该第一物体传送总成,该第二驱动总成至少部份地位于该体积内且可动作地结合到该第二物体传送总成。26.如申请专利范围第25项之物体传送装置,其中该驱动总成的该可动作的连结到该传送总成是穿过该壁的磁性连结。27.如申请专利范围第26项之物体传送装置,其中该等物体传送总成的至少一个包括一蛙腿机构,该蛙腿机构具有穿过该壁而连结到该驱动总成的一第一端以及具有一于其上支撑一物体支撑构件的第二端;以及该驱动总成包括一第一磁性驱动元件和一第二磁性驱动元件,该磁性驱动元件提供有与该蛙腿机构的该第一端的磁性连结;藉以该磁性驱动机构相对于该中心轴以相同的方向移动,允许该物体传送总成用各蛙腿总成的该第一端和第二端之间的一固定距离运动,该等磁性驱动元件相对于该中心轴呈相反方向的移动,允许在蛙腿总成之第一和第二端之间的距离改变。28.如申请专利范围第27项之物体传送装置,其中该等物体传送总成之至少其一包括:一具有第一端和第二端的驱动臂,该第一端连接到该驱动构件,该第二端系枢轴地连接到一物体支撑构件;一具有第一端和第二端的次要臂,该第一端连接到该驱动构件,该第二端在介于该驱动臂之该第一端和第二端之间的一位置枢轴地连接到该驱动臂;该物体支撑构件在该次要臂之该第一和第二端之间的位置处枢接到该次要臂。29.如申请专利范围第28项之物体传送装置,其中该驱动构件包括:一第一驱动元件和一第二驱动元件,该第一驱动元件被连接到该驱动臂的该第一端且该第二驱动元件被连接到该次要臂的该第一端;且藉此该驱动臂和该次要臂的该等第一端相对于该壁以相同方向移动,允许该物体支撑构件以从该壁的一固定距离移动,该驱动臂和次要臂的该等第一端以相反方向移动,允许该物体支撑构件的位置相对于该壁改变。30.如申请专利范围第29项之物体传送装置,其更包括:一环绕该轴延伸并界定出一体积的轮毂;至少一第一驱动构件,至少被部份地收纳在该体积内并透过该轮毂被连结到在该罩壳内的第一从动构件,以及一第二驱动构件,至少部份地被收纳在该体积内并与该第一驱动构件共轴地设置,该第二驱动构件透过该轮毂被连结到一第二从动构件;以及该第一从动构件和该第二从动构件在该罩壳内被连结到该第一传送总成。31.如申请专利范围第30项之物体传送装置,其中该第一传送总成包括一第一臂,该第一臂具有连结到该第一从动构件的第一部份并具有第二部份;一第二臂,该第二臂具有连结到该第一臂第二部份的一第一部份并具有一第二部份;一物体收纳构件,其被连结至该第二臂的该第二部份。32.如申请专利范围第31项之物体传送装置,其中该第一传送总成更包括一第三臂,该第三臂具有连结到该第二从动构件的第一部份并具有第二部份;以及一第四臂,该第四臂具有连结到该第一臂第二部份的第一部份并具有连结到该物体收纳构件的第二部份。33.如申请专利范围第32项之物体传送装置,其中该等第一和第二从动构件系为环绕该轮毂配置的环状环;以及该等从动构件的相反方向移动,允许该第一传送总成的物体收纳构件相对于该轴缩回及伸出,该等从动构件以相同方向的移动允许该第一传送总成的物体收纳构件的移动呈环绕该轴的一轨道运行的至少一部份。34.如申请专利范围第33项之物体传送装置,其更包括:一在该罩壳内连结到一第三从动构件的第三驱动构件以及一在该罩壳内连结到一第四从动构件的一第四驱动构件;该第二传送总成包括一第一臂,该第一臂具有连结到该第三从动构件的第一部份并具有第二部份;一第二臂,该第二臂具有一连结到该第一臂之该第二部份的第一部份并具有一第二部份;一第三臂,该第三臂具有一连结到该第四从动构件的第一部份并具有一第二部份;一第四臂,该第四臂具有一连结到该第一臂之该第二部份的第一部份并具有一第二部份;一物体收纳构件,其被连结到该等第二和第四臂之该等第二部份。35.如申请专利范围第34项之物体传送装置,其更包括:在该罩壳内之至少一静置位置,该第一传送总成和第二传送总成的该等物体收纳构件可同时且独立地到达该物体静置位置。36.如申请专利范围第34项之物体传送装置,其中该第一传送总成更包括:一第五臂,该第五臂具有一连结到该第一臂之该第二端的第一部份并具有一第二部份;一第六臂,其连结到该第三臂之该第二端和一第二部份;以及一第二物体收纳构件,其被连结到该等第五和第六臂之该等第二端。37.如申请专利范围第34项之物体传送装置,其中该等驱动构件被连结到驱动马达,且各驱动马达在该罩壳处悬吊。38.如申请专利范围第34项之物体传送装置,其中该等主动构件被偶合至驱动马达,用以驱动该等第一和第二主动构件的驱动马达被支撑在该罩壳上,用以驱动该等第三和第四主动构件的该等驱动马达在该罩壳处悬吊。39.如申请专利范围第34项之物体传送装置,其中该等主动构件被偶合至驱动马达,且该等驱动马达至少部份地被收纳在一横过该罩壳延伸的轮毂中。40.如申请专利范围第39项之物体传送装置,其中该罩壳包括一上壁和一下壁,且该轮毂在该上壁和该下壁之间的空间内扩展。41.如申请专利范围第29项之物体传送装置,其中该罩壳系为一半导体处理系统的一传送室。42.如申请专利范围第34项之物体传送装置,其中该物体收纳构件系为一用以收纳半导体晶圆的一端部操纵装置。43.一种物体传送方法,其系用以在一罩壳内的多个位置之间传送物体,该物体传送方法包含:提供一第一物体传送总成,其具有可在环绕一轴的多个位置上定位的一物体支座;提供一第二物体传送总成,其具有可在环绕一轴的多个位置上定位的一切体支座;使该等第一和第二物体传送总成环绕该轴共轴地定位;以及使该第一物体传送总成的该物体支座独立于该第二物体传送总成的该物体支座的位置而移动。44.如申请专利范围第43项之物体传送方法,包括额外的步骤为:提供至少一物体存放位置,该罩壳系可到达该位置;当独立地使该第二物体传送总成的该物体支座定位时,移动该第一物体传送总成的该物体支座以到达该存放位置。45.如申请专利范围第44项之物体传送方法,其中使该第二物体传送总成的该物体支座定位的步骤包括:移动该第二物体传送总成的该物体支座。46.如申请专利范围第44项之物体传送方法,其中使该第二物体传送总成的该物体支座定位的步骤包括:在该第一物体传送总成的该物体支座在移动时,维持该第二物体传送总成的该物体支座在一静止的位置。47.如申请专利范围第44项之物体传送方法,其中使该第二物体传送总成的该物体支座定位的步骤包括:在该第一物体传送总成的该物体支座正环绕该轴以一弧形路径在移动时,维持该第二物体传送总成的该物体支座在一静止的位置。48.如申请专利范围第44项之物体传送方法,其中使该第二物体传送总成的该物体支座定位的步骤包括:在该第一物体传送总成的该物体支座以线形路径移动,时维持该第二物体传送总成的该物体支座在一静止的位置。49.如申请专利范围第44项之物体传送方法,其中使该第二物体传送总成的该物体支座定位的步骤包括:在该第一物体传送总成的该物体支座远离该轴移动时,维持该第二物体传送总成的该物体支座在一静止的位置。50.如申请专利范围第44项之物体传送方法,其中使该第二物体传送总成的该物体支座定位的步骤包括:在该第一物体传送总成的该物体支座朝向该轴移动时,维持该第二物体传送总成的该物体支座在一静止的位置。51.如申请专利范围第44项之物体传送方法,包括额外的步骤为:使该第一物体传送总成的该物体支座以顺时针方向环绕该轴移动时,使该第二物体传送总成的该物体支座以逆时针方向环绕该轴同时地移动。52.如申请专利范围第51项之物体传送方法,包括额外的步骤为:使该等第一和第二物体支座之其一通过该等第一和第二物体传送总成之另一个的上方。53.如申请专利范围第44项之物体传送方法,包括更进一步的步骤为:用该第一和该第二物体支座同时地接近该存放位置。54.如申请专利范围第51项之物体传送方法,包括额外的步骤为:提供可接近该等物体传送总成的多个物体静置位置;以及用该等第一和第二物体支撑构件同时地接近不同的物体静置位置。55.一种传送半导体晶圆的装置,其系用以在邻近一传送室的腔室之间传送半导体晶圆,该传送半导体晶圆的装置包含:一下方晶圆传送机器人,其可环绕一中心轴移动并被连接到该传送室的一底壁,该下方晶圆传送机器人包含:一位于该传送室内的第一可延伸臂总成,该第一可延伸臂总成包含:一可环绕该中心轴移动的第一驱动臂;一可环绕该中心轴移动的第二驱动臂;一对与该等第一和第二驱动臂呈关节相接的支柱臂;以及一晶圆固持刃片,与该对支柱臂枢轴地结合;以及一驱动马达,其位于该第一可延伸臂总成的下方并被连接到该第一驱动臂的一端以及该第二驱动臂的一端,用以给予该等端部运动,该运动系呈环绕该轴的一轨道运行路径,以允许该晶圆刃片在一延伸位置和一缩回位置之间做直线运动;一上方晶圆机器人,其与该下方晶圆机器人共轴地对齐并可独立于该下方晶圆机器人移动,该上方晶圆机器人包含:一位于该传送室内并位于该第一对可延伸臂总成上方的第二可延伸臂总成,该第二可延伸臂总成包含:一可环绕该中心轴移动的第一驱动臂;一可环绕该中心轴移动的第二驱动臂;一对与该等第一和第二驱动臂呈关节相接的支柱臂;以及一晶圆固持刃片,与该对支柱臂枢轴地结合;以及一驱动马达,其位于该第二可延伸臂总成的上方并被连接到该第一驱动臂的一端以及该第二驱动臂的一端,用以给予该等端部呈环绕该轴的一轨道运行路径的运动,以允许该晶圆刃片在一延伸位置和一缩回位置之间做直线运动;一将该第一晶圆传送机器人连接到该第二晶圆机器人的中心支柱。56.一种传送半导体晶圆的装置,其系用以在邻近一传送室的腔室之间传送半导体晶圆,该传送半导体晶圆的装包含:一可环绕一中心轴移动的第一晶圆传送机器人;一位于该传送室内的第一可延伸臂总成,其包含:一可环绕该中心轴移动的第一驱动臂;一可环绕该中心轴移动的第二驱动臂;一对与该等第一和第二驱动臂呈关节相接的支柱臂;以及一晶圆固持刃片,与该对支柱臂枢轴地结合;以及一驱动马达,其位于该传送室的下方并藉由一第一中空驱动轴而被连结到该第一可延伸臂总成的一端,用以给予该第一可延伸臂呈环绕该轴的一轨道运行路径的运动,以允许该晶圆刃片在一延伸位置和一缩回位置之间做直线运动;一第二晶圆机器人,其与该第一晶圆机器人共轴并可独立于该第一晶圆机器人移动,该第二晶圆机器人包含:一位于该传送室内并位于该第一对可延伸臂总成下方的第二可延伸臂总成,该第二可延伸臂总成包含:一可环绕该中心轴移动的第一驱动臂;一可环绕该中心轴移动的第二驱动臂;一对与该等第一和第二驱动臂呈关节相接的支柱臂;以及一晶圆固持刃片,与该对支柱臂枢轴地结合;以及一驱动马达,其位于该传送室的下方并藉由一第二中空驱动轴(与该第一中空驱动轴同心并环绕其外)被连接到该第二可延伸臂总成,用以给予该第二可延伸臂总成运动,以使该晶圆刃片在一延伸位置和一缩回位置之间做线性地移动。57.一种收纳多个物件的装置,该等物件系诸如半导体晶圆之多个物件,该收纳多个物件的装置包含:一腔室,其具有用以收纳该等物件的一凹入部;一基座,中心地定置于该腔室凹入部内,并可在该腔室凹入部内垂直地移动;一物件举升和存放装置,其包含多个可垂直地移动的举升销,该等举升销可相对于该基座的该物件收纳平面而在一缩回和一延伸位置之间延伸,该等举升销被适当构形以在其中收纳并支撑多个堆叠的物件。58.如申请专利范围第57项之收纳多个物件的装置,其中该等举升销被构形来收纳两个堆叠的物件。59.如申请专利范围第58项之收纳多个物件的装置,其中该等多个举升销之每个包含:一下部举升销区段,呈现出接近该举升销之上端的一下方物体支撑表面;一上部举升销区段,其与该下部销区段铰接并呈现出接近其上端的一上方物体支撑面。60.如申请专利范围第59项之收纳多个物件的装置,其更包含一弧形构件,以移动该上部销区段使该下部销区段裸露到一物体。61.如申请专利范围第59项之收纳多个物件的装置,其更包含:至少一基座销,在该基座的位置相对于该举升销区段改变时,该基座销由该基座向外延伸而与该上部举升销区段接触,以使该上部举升销总成由一关闭的位置移至一打开位置。62.如申请专利范围第61项之收纳多个物件的装置,其中更包含多个关闭销,该等关闭销由该腔室的一表面向内地朝向该等举升销延伸,该等关闭销被组构来在该打开位置接触该上部举升销总成并移动该上部举升销总成到该关闭位置。63.一种处理半导体晶圆的装置,包含:一被多个腔室包围并于其中具有晶圆静置位置的传送室;一位于该传送室之内的处理传送机器人,该传送机器人包含一第一晶圆传送总成和一第二晶圆传送总成,该第一晶圆传送总成可环绕一中心轴移动并能够接近至少一共同的晶圆静置位置,该第二晶圆传送总成可环绕该中心轴独立于该第一晶圆传送总成移动并能够接近该晶圆静置位置。图示简单说明:第一图系为依据本发明的第一实施例之一双重机器人总成的侧向剖面图。第二图系为第一图之双重机器人总成的上视剖面图,显示所有的臂总成皆在其缩回位置。第三图系为第二图之双重机器人总成在线3-3的侧向剖面图。第四图系为在第一至三图中所示之双重机器人总成的一双刃片机械臂总成的上视剖面图。第五图系为依据本发明的第二实施例之一双重机器人总成的上视剖面图。第六图系为第五图之双重机器人总成在线6-6的侧面剖视图。第七图系为第五至六图中之双重机器人总成的侧面剖视图,显示下机械臂总成在延伸位置;第八图系为依据本发明的第三实施例的双重机器人总成的上视剖面图。第九图系为第八图的双重机器人总成在线9-9的侧面剖视图。第十图系为五至九图所示之双重机器人总成之单刃片机械臂总成的概略平面图。第十一图系为依据本发明的第四实施例之双重机器人总成的上视剖面图。第十二图系为第十一图之双重机器人总成的部份侧面剖视图。第十三图系为使用第十二图所示之一对双重机器人总成之半导体晶圆处理系统的上视图。第十四图系为第十三图所示之半导体晶圆处理系统之腔室内的晶圆升降和支装置之一部份的侧面剖视图。第十五A图系为第十四图之晶圆升降和支装置之举升销总成之一部份的详细侧视图,显示在封闭位置。第十五B图系为第十四图之晶圆升降和支装置之举升销总成之一部份的详细侧视图,显示在张开位置。
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