[发明专利]高温机器人末端操作器

说明书

技术领域

本发明的实施方式一般涉及在高温半导体处理系统中使用的机器人组件。

背景技术

半导体衬底处理通常通过使衬底经受多个顺序工艺来执行以在衬底上制造器件、导体和绝缘体。这些工艺一般在配置用于执行单一步骤生成工艺的工艺腔室中实施。为了有效地完成处理步骤的整个工序，多个工艺腔室通常耦合到中央传送腔室，其容纳机械手以有助于在周围的工艺腔室之间传送衬底。具有该配置的半导体处理台通常公知为多腔集成设备，其实施例为可从加州的圣克拉拉的应用材料有限公司购得的PRODUCER^、CENTURA^和ENDURA^处理台等。

一般地，多腔集成设备由在其中设置有机器人的中央传送腔室组成。传送腔室一般由一个或多个工艺腔室围绕。工艺腔室一般用于处理衬底，例如，执行各种处理步骤诸如蚀刻、物理气相沉积、离子注入、光刻等。传送腔室有时耦合到容纳多个可卸衬底存储盒的工厂界面，其中每个衬底存储盒容纳多个衬底。为了便于在传送腔室的真空环境和工厂界面的一般性大气环境之间进行传送，真空交换腔室设置在传送腔室和工厂界面之间。

随着形成于衬底上器件的线宽和特征尺寸越来越小，在围绕传送腔室的不同腔室中的衬底的定位精确性已经成为最重要的因素，以确保以低缺陷率进行重复器件制造。然而，随着由于增加的器件密度和越来越大的衬底直径而使得形成于衬底上的器件数量增加，每个衬底的值也显著增加。因此，由于衬底错配引起的不一致使得对衬底的破坏或产率损失也是非常不期望的。

已经引入了多种策略，以增加在整个处理系统中衬底的定位精确性。例如，通常对界面装配有检测在衬底存储盒内衬底错配的传感器。参见2002年7月2日授权给Chokshi等人的美国专利申请序列号No.6,413,356。机器人的定位校准已经变得越来越成熟。参见2003年11月18日授权给Chokshi等人的美国专利申请序列号No.6,648,730。另外，已经设计了多种方法以补偿机器人叶片上的衬底错配。参见1999年11月9日授权给Freerks等人的美国专利申请序列号No.5,980,194和1990年7月31日授权给T.Matsumoto等人的专利No.4,944,650。已经设计出了其它方法以补偿机器人联接的热膨胀。参见2006年5月2日授权给Freeman等人的美国专利No.7,039,501。

然而，用于增加机器人精确性的这些策略一般不补偿当热从热晶圆以及从工艺腔室内的热表面传递到末端操作器时由末端操作器(例如，叶片)经历的膨胀和收缩的热膨胀。随着发展的工艺技术已经导致多个工艺越来越高的操作温度，传送机器人越来越多地暴露于高温度。由于传送机器人增加的热暴露，必须发展进一步的策略以最小化衬底定位上的机器人热膨胀的负面效应和机器人与衬底之间的不期望的热交换。

因此，需要一种具有低热膨胀的改进的机器人末端操作器，以最小化机器人定位上的热效应同时最小化机器人和其上所运送的衬底之间的热交换。

发明内容

本发明提供一种适于在处理系统中传送衬底的机器人末端操作器或叶片。在一个实施方式中，末端操作器可包括具有相对的安装端和远心端的主体，该主体由单块的陶瓷制成。该主体可包括一对弓形唇缘，其从主体的上表面向上延伸。每个唇缘设置各个指部上，所述各个指部设置在主体远心端处。弓形内壁从主体安装端处的上表面向上延伸。内壁和唇缘限定衬底容纳袋。多个接触垫从主体的上表面向上延伸，用于支撑在其上的衬底。接触垫和主体为相同块或陶瓷的一部分。凹槽形成于主体的底表面中，以容纳安装夹具。

在其它实施方式中，主体可进一步包括多个孔，该孔通过内壁外部的主体形成，其中孔的一端对凹槽打开。

在其它实施方式中，主体可进一步包括孔，该孔通过主体的中心线形成，其中内壁和唇缘设置在距离孔中心的相同径向距离处。

在其它实施方式中，主体可重大约237到大约703克。在又一实施方式中，主体为大约99.5％重量百分比的氧化铝。

附图说明

因此，为了获得并能更详细地理解本发明的以上所述特征，以下将参照在附图中示出的实施方式对以上的概述进行本发明的更加详细的描述。

图1是具有适于在高温处理环境下使用的改进的末端操作器的半导体处理系统的一个实施方式的平面视图；

图2是图1的末端操作器的一个实施方式的平面视图；

图3是图1的末端操作器的局部剖视图；

图4是图1的末端操作器的局部剖视图；以及

图5是末端操作器和机器人联接的局部分解透视图。