CN101023011A - 气体支撑的基底承载机构 - Google Patents

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Abstract

一种在真空或者接近真空条件下使用的悬浮设备，包括具有多个气体注入点(1)和邻近的气体抽吸点(2)的悬浮板(3)，以产生空气支撑，因而支撑薄板状基底。另一个实施例包括被支撑基底的运输装置和/或使悬浮板倾斜的倾斜装置。

Description

气体支撑的基底承载机构
发明背景
本发明大体上涉及真空处理设备中的基底运动，并且具体涉及LCD生产中并联使用的多个等离子增强化学气相淀积(PECVD)反应器。本发明还可以用于比如半导体晶片、光学或建筑玻璃、刀具等其他真空中的基底运动，以及许多不同的真空处理中比如蚀刻、溅镀、气相淀积、化学气相淀积等及其他更多种类的基底运动。
在许多真空处理设备中，基底通过加载锁(load lock)的方法装载到处理室中，从而在实际的处理室中恒定地维持真空。
对于在真空条件下基底从加载锁到实际处理室(如在半导体制造装置中)的装载和卸载，目前主要结合使用装载叉和起重销。然而，起重销的使用引起它们机械可靠性的问题，而且它们还容易打乱淀积过程中等离子的均匀性。因为目前的基底大小(面积)变得越来越大，而且基底变得越来越薄(例如，玻璃基底在0.5mm并超过2m2)或者其刚性越来越小(提高处理温度的聚合物基底)，所以使用装载叉和/或起重销来运输这种易脆基底的有效性越来越受到限制。此外，使用这种机械装载和卸载系统需要真空处理系统的最小高度(如反应器高度)，由于PECVD反应器规定了反应器最小间隙尺寸(即，顶部电极与反应器底部之间的距离)从而再次限定了处理参数窗口(比如淀积率)，所以在PECVD反应器的情况中不方便使用这种系统。一般来说，当几个这种真空淀积系统并联并且相互层叠使用时，通过要求最小反应器高度，这种机械装载、卸载系统还可以增加覆盖面积(在全部高度上)。使用机械装载、卸载设备还经常引入微粒源，因此容易增加所制造产品中的缺陷数量。
相关技术
在气垫传送设备上运输玻璃基底是现有技术。US 3,607,198总体上提出一种在大气条件下气动支撑板状基底的设备。US 6,220,056提供一种用机械设备处理薄玻璃板的设备，它包括至少两块具有以一定距离相互平行排列的扁平表面的板，该距离足以在不接触的情况下放置玻璃块。该表面显示出多个气体通道。
然而，现有技术没有提出同时解决上述所有问题的方法(像起重销/装载叉的解决方法)和/或教授如何在真空条件下运输易脆的大面积的基底。一般来说，“真空条件”和“空气中运输”似乎是相互矛盾的。然而，如所述本发明所示，可以超越现有技术实现明显的优点。
发明内容
一种在真空或者接近真空条件下使用的悬浮设备，包括具有多个气体注入点和邻近的气体抽吸点的悬浮板，以产生空气支撑，因而支撑薄板状基底。优选的是，所述抽吸点和注入点交替地排列并分别连接形成悬浮或抽吸网络。另一个实施例包括基底的运输装置和/或使悬浮板倾斜的倾斜装置。
附图说明
图1详细显示了悬浮板中注入和抽吸点的排列。
图2a和图2b显示了本发明注入和抽吸点分布的两个实施例。
图2c显示了气体和真空网络的实施例
图3a和图3b显示了通过两种自动机械结构的传送(侧视图)
图3c和图3d显示了通过两种自动机械结构的传送(俯视图)
具体实施方式
本发明通过使用适于在真空条件下运输的均匀空气或气体支撑(悬浮)，克服了上述问题—如何在加载锁室与真空反应器之间可靠地运输易脆的大面积基底以及如何使对反应器尺寸及其处理均匀性的影响最小。密度为2700kg/m3、厚度为0.5-3mm的玻璃基底具有0.135g-0.81g/cm2的重量。这代表压力范围为13-80Pa(0.13-0.8mbar)。因此在压力0.13-0.8mbar下的气体可以升起这种基底。根据图1，通过注入点1注入悬浮气体，然后在较低压下(注入与抽吸之间的压力差大于悬浮所需的最小值)通过抽吸点2抽吸出真空室。这种方法中，基底5支撑在空气支撑5上。注入点1和抽吸点2位于可以作为自动机械臂或者处理室底部的悬浮板3中。
为了在装载和卸载基底的悬浮过程中在加载锁和在反应器中保持足够高的真空，通过悬浮运输基底所需的气体体积通过精心放置的抽吸点容易排出，并且所有残余悬浮气体容易在发生实际真空处理(比如淀积或蚀刻)之前从系统排出。该气体主要从抽吸点排出，并且在基底边缘处的气体泄漏是有限的。在固定真空处理的情况中，气体注入因而悬浮是能够停止的。在真空处理过程连续移动的情况下，比如在基底可能最初或最终被卷曲成圆柱卷或从圆柱卷卷动的在线处理中，可以使用惰性气体。
因此，与常规知识相反，易脆大面积基底的气垫运输可以在真空系统中完成。
图2a和图2b显示了在悬浮板3上抽吸点2和注入点1的两种可能的排列。圆周线显示了基底5的可能位置。
图2c显示了通过交替排列注入和抽吸点从而获得全面均匀性的本发明优选实施例。因此，避免了基底面上的高压气流，从而也避免了可能引起不必要的微粒运动的湍流。注入孔和抽吸孔的大小和间隔、注入压力和抽吸压力以及悬浮气体的性质是变化的，并且极大地取决于基底的材料和基底的厚度。优选的是，抽吸孔相互连接从而建立真空(抽吸)网络12，并且注入孔相互连接从而建立悬浮气体网络12。
例1：通过注入氮气的装载/卸载作用，密度为2700kg/m3、厚度为0.5mm的玻璃基底被悬浮，其中注入槽中的压力为100Pa、基底下面的压力为50Pa以及抽吸槽中的压力为20Pa。
因为吸盘不能在真空中使用，所以图3a和图3b显示了具有自动机械台24的自动机械装置，该自动机械台24带有夹持系统22(夹子)，在优选实施例中，一旦上述气垫将该基底5悬浮，该自动机械台24就用来移动基底5，例如进、出处理室(处理室底部21)。由于基底5的悬浮并且因为装载和卸载运动是在基本上水平平面上进行的，所以只需要很小的力就克服了基底惯性，从而使它移动到最终装载和卸载的位置。作为选择的是，如果该基底足够厚且足够坚硬，那么还可以从边缘推动该基底(图3b显示了推/拉系统23)。
图3c和图3d的每一幅图都显示了本发明的一个实施例，其中真空处理室本身(左)和工作台(自动机械台24)都属于运输自动机械装置组件(右)，它们安装有用于在上述真空中悬浮的注入和抽吸设备。一旦该自动机械装置移动到在打开的处理室前面的其装载和卸载位置，该基底就悬浮然后通过夹子(夹持系统22)或推/拉系统23滑进或滑出反应器。在一个实施例中，为了进行平滑、甚至直线并且基本上水平的装载、卸载运动，这种夹子装在加工在两个空气支撑台中的凹槽中。
应当强调的是，图1-图3所示的所有元件都由大的容器或真空容器(图中未示)封装，因此图3a-图3d中的所有部件都处于真空中。这种大的容器可以作为加载锁(图中也未示)或者可以包括多个处理室。
在其他实施例中，夹持系统还可以用在与基底运动平行的基底侧面上，或者一旦该基底由气体悬浮，那么甚至可以采用通过卷筒、磁体或者静电设备而运动的装置以使基底移动。
在本发明的一个实施例中，在装载、卸载动作过程中，自动机械台和处理室可以通过倾斜装置使其中一个或者两个都略微倾斜，因此基底运动被维持或者由重力引致，从而基底保持平直。
一旦反应器装载或卸载基底，该运输自动机械组件就可以向多个方向和轴向移动以适合加载锁室和反应器室或任何这种室的排列。
本发明的更多优点
通过去掉真空反应器中的所有活动部件获得高度可靠性：避免了机械故障并且不存在腐蚀性或者成为微粒源的部件。通过去掉起重销，可以构建具有更小高度从而具有更小间隙、更高淀积率的较小的反应器。因为减小了反应器的高度，所以更多这种反应器能够相互层叠并且并联使用，从而提高了整个系统的生产率。因为几乎没有力作用在悬浮的基底上，所以损坏较小(例如破坏玻璃基底)。因为在反应器底部的注入孔和抽吸孔可以做得明显小于该销的孔，所以能够获得更加均匀的等离子。因为不存在起重销，所以它们不干扰制成的LCD显示器的有源区域。这样允许任意地限定显示器尺寸，以便从起重销位置独立地制造单块较大的基底。此外，该系统还具有“真空清洁器”的全部效果：通过容易地排出用于悬浮而注入的气体，通过该抽吸系统可去除在装载/卸载处理中独立存在的不需要的微粒。
附图标记：
1注入点
2抽吸点
3悬浮板(自动机械臂或处理室底部)
4空气支撑
5基底
11悬浮气体网络
12真空(抽吸)网络
21处理室底部
22夹持系统
23推/拉系统
24自动机械台

Claims (10)

1.一种在真空或者接近真空条件下使用的悬浮设备，包括具有多个气体注入点(1)和邻近的气体抽吸点(2)的悬浮板(3)，以产生空气支撑(4)，因而支撑薄板状基底(5)。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述抽吸点(2)和注入点(1)交替地排列在悬浮板(3)上。
3.如权利要求1-2所述的设备，其中所述注入点(1)相互连接形成悬浮气体网络(11)。
4.如权利要求1-3所述的设备，其中所述抽吸点(2)相互连接形成抽吸网络(12)。
5.如权利要求1-4所述的设备，还包括用于移动板状基底(5)的运输自动机械装置。
6.如权利要求5所述的设备，其中所述基底(5)的运动由装在自动机械台(24)或处理室底部(21)的凹槽中的夹子引起。
7.如权利要求5所述的设备，其中所述基底(5)的运动由推/拉系统(23)引起。
8.如权利要求1-4所述的设备，其中在所述悬浮板处的倾斜装置允许启动或维持基底(5)的运动。
9.一种用于运输薄板状基底的自动机械臂，包括如权利要求1-8所述的设备。
10.一种处理室底部，包括如权利要求1-8所述的设备。
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