CN101562124B - 用于处理衬底的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于处理衬底的群组设备，包括用以接收衬底的负载闭锁腔室、与负载闭锁腔室相邻的传送腔室、每个都具有面对传送腔室的侧面的一个或者多个处理腔室、以及位于传送腔室中用以将衬底装载或者卸载到负载闭锁腔室中或者一个或者多个处理腔室的至少一个中的机器人。旋转台包含在负载闭锁腔室中，用以支承衬底并将衬底旋转到希望取向。衬底具有矩形形状，并且衬底的短边先从外部位置被装载进负载闭锁腔室。旋转台旋转衬底以使衬底的长边指向传送腔室，衬底的长边先被装载进传送腔室，当在一个或者多个处理腔室中的至少一个中进行处理后，旋转台进一步旋转衬底以使衬底的短边指向负载闭锁腔。

Description

用于处理衬底的设备和方法
技术领域
本申请描述的一个或者多个实施例涉及对衬底进行处理。
背景技术
对显示器件需求的增加引起了技术快速进步。液晶、等离子体和其他平板显示器已很受欢迎，因为这些显示器与阴极射线管(CRT)显示器相比更薄、更轻而且消耗的能量低。然而，由于这些显示器复杂的内部结构，用于制造平板显示器的工艺成本高，并且比用于CRT显示器的工艺更难以实施。
发明内容
根据一个实施例，用于处理衬底的群组设备(cluster apparatus)包括：用于从外界接收衬底并临时存储该衬底的负载闭锁腔室、与负载闭锁腔室相邻的传送腔室；每个都有一个与传送腔室相邻的侧面的多个处理腔室、安装在传送腔室中用以从所述负载闭锁腔室和多个处理腔室之一卸载衬底的传送机器人、以及安装在负载闭锁腔室中用以旋转支承衬底的旋转台。每个处理腔室可具有矩形形状的水平面积，每个处理腔室的矩形水平面积的一个长边可与传送腔室相邻。还有，传送机器人可包括至少一对用于支承衬底的臂。另外，旋转台可包括在支承着衬底的同时被驱动升起的多个支承销，以及支承多个支承销并被驱动旋转的旋转块。
衬底可以是矩形板，当衬底从外界被装载进负载闭锁腔室中时，衬底短边可先被装载；旋转台可在相同水平面上旋转衬底已将衬底长边指向传送腔室；当衬底从传送腔室被装载到负载闭锁腔室时，衬底的长边可先被装载；旋转台可在相同水平面上旋转衬底已将衬底短边指向外界。
根据另一个实施例，用群组设备处理衬底的方法包括：执行用于从外界向负载闭锁腔室供给衬底的衬底供给操作；执行用于在负载闭锁腔室中旋转衬底的第一衬底旋转操作；执行用于将旋转后衬底装载到与负载闭锁腔室相邻的传送腔室的第一衬底装载操作；以及执行用于选择性地将装载的衬底供给到与传送腔室相邻的多个处理腔室的工艺初始化操作。
该方法可以进一步包括：执行用于将在处理腔室中已经完成处理的衬底装载到传送腔室的工艺完成操作；执行用于将装载的衬底供给到负载闭锁腔室的第二衬底装载操作；执行用于在负载闭锁腔室中旋转衬底的第二衬底旋转操作；以及执行用于将衬底从负载闭锁腔室卸载到外界的衬底卸载操作。
衬底可以是矩形板，衬底供给操作可包括先将衬底的短边供给到负载闭锁腔室；第一衬底旋转操作可包括在相同水平面上旋转衬底以使衬底长边指向传送腔室；第二衬底装载操作可包括先将衬底的长边供给到负载闭锁腔室；第二衬底旋转操作可包括在相同水平面上旋转衬底以使衬底的短边指向外界；以及衬底卸载操作可包括先从负载闭锁腔室卸载衬底的短边。
附图说明
图1是示出一种类型的群组设备(cluster apparatus)的示意图。
图2是示出另一种类型的群组设备的一个实施例的示意图。
图3是示出图2设备中的旋转台的示意图。
图4是流程图，示出包含在用于处理衬底的方法的一个实施例中的步骤。
具体实施方式
许多液晶显示器(LCD)使用薄膜晶体管(TFT)开关进行像素控制。每个TFT开关都包括插在一对透明衬底之间的薄膜结构中的栅电极、数据电极、像素电极和滤色器以及其他元件。为了形成该开关，可使用淀积工艺来淀积导电层、半导体层和/或介电层，并可使用光刻工艺按希望的图案形成各薄膜。接着可以进行清洁工艺，以除去不需要的部分和异物。
每个工艺都必须在不同于大气条件的压力或者温度条件以及悬浮异物量最少的清洁环境中进行。为了满足这些要求，用于制造TFT-LCD的工艺是在单独的腔室中进行的。
象半导体一样，考虑到技术和经济因素，在显示器件制造领域中要求处理集成化。相应地，各工艺一般都是在空间上靠近的位置上进行，使处理腔室间传送衬底所花时间最少。这样做是为了增加产量，便于维护和控制用于进行这些工艺的设施。为了实现这些目的，可使用群组设备。
图1示出了一种类型的群组设备，包括负载闭锁腔室60、传送腔室70和处理腔室80。负载闭锁腔室60用作临时存储空间，用来接收来自外部位置的未处理衬底50或者50′，或者用于将处理后衬底50或者50′传送到外部位置。将负载闭锁腔室用作衬底存储空间的原因是为了防止在不同工艺之间的时间差造成的瓶颈现象。负载闭锁腔室的功能是作为连接外部(维持在大气条件)和各处理腔室80以及传送腔室70(没有维持在大气条件)的缓冲器。取决于制造技术，可以使用多个负载闭锁腔室。
传送腔室70位于负载闭锁腔室附近，用于从负载闭锁腔室接收衬底，还用于向处理腔室80传送衬底。为了执行传送，在传送腔室中安装机器人90。该机器人一般设计有叉形臂91，用以从下面升起并传送衬底。并且，在腔室60中设有能升高和下降以升起衬底的升起销，用以支承或者释放来自机器人的衬底。
处理腔室80安装在传送腔室70附近。在每个腔室80中安装有一个用以帮助促进在里面进行的工艺的设备。处理腔室可包括一个或者多个加热腔室、冷却腔室、淀积腔室、蚀刻腔室、清洁腔室等等。处理腔室以及安装在里面的设备的数量可以根据要进行的工艺而改变。
用于显示器件的衬底50和50′可以具有矩形形状，并可以先装载进负载闭锁腔室的短边侧(S)。另外，当将来自传送腔室70的衬底装载到每个处理腔室80时，衬底先装载到短边侧。相应地，群组设备的安装面积(A)(图1中的点划线表示)被设计成正比于衬底长边(L)的长度。
按图1所示方式布局的群组设备不是最佳的。尤其是当用于制造平板显示器时，安装面积(A)趋向于变得很大，并且随着显示器结构变得越来越复杂，安装面积(A)的尺寸只会增加。就当下非常大显示器件的趋势而言，情况尤其如此。使用很大的安装面积还导致生产成本增加，使群组装置的维护和控制产生问题。
图2示出了另一种类型的群组设备的一个实施例，该群组设备可以例如用来制造平板显示器或者其他电子器件。如下面将更详细描述的那样，这种设备与图1设备相比具有减小的安装面积并因此最小化成本。
如图所示，该群组设备可包括负载闭锁腔室100、传送腔室200和一个或者多个用于处理衬底50和50′的处理腔室300。衬底可以例如是要被用于制造LCD的玻璃板。衬底在形状上可以是具有长边(L)和短边(S)的矩形。
负载闭锁腔室100的功能是群组设备的入口，用于从外部源接收衬底50和50′。这些衬底接着经传送腔室200被装载进处理腔室300之一。负载闭锁腔室还起到将处理后或者完全处理后的衬底从传送腔室卸载到外侧的位置或外部源处的作用。还有，在某些情形中，负载闭锁腔室可临时存储衬底备用直到准备好进行各种工艺。
根据一个实施例，传送腔室和一个或者多个处理腔室被维持在不同于外界大气的压力和温度条件。与此相反，负载闭锁腔室100可以直接暴露到外界条件并因此可以用作保持二者间的压力和温度条件的缓冲器。尽管图2中只示出了一个负载闭锁腔室，但是，本领域技术人员能够理解，为了满足制造要求，该群组设备可配备多个负载闭锁腔室。
除了上述特征，为了保持衬底50和50′，在负载闭锁腔室中可包括旋转台500。如图3所示，旋转台可被构造成包括一个或者多个支承销510和旋转块520。多个支承销可用来从下面支承各个衬底50和50′，并可安装成相对于旋转块升起。而且，旋转块可以安装成相对负载闭锁腔室旋转。象液压/气压缸、滚珠丝杠组件等的线性驱动构件和象旋转电机等的旋转驱动构件，可以用来分别升起支承销和旋转旋转块。
传送腔室200位于负载闭锁腔室一侧附近，并具有被安装成用来从负载闭锁腔室卸载衬底50和50′并选择性将衬底装载到处理腔室的传送机器人400。该传送机器人可设有能接合衬底以从下面支承衬底的伸缩臂410。
在各相应处理腔室300中，可设置与负载闭锁腔室中的旋转台上的支承销510对应的结构。即，为了升起衬底，象销等的结构也可安装在各处理腔室中，使传送机器人的臂410能够从下面接合衬底。相应地，为了允许臂410进入，可提供空间作为间隙。如果需要，传送机器人可设有多个臂以使衬底能够被牢固地支承。为了解释性目的，图2所示的传送机器人400具有一对臂410。但是，在其他实施例中，传送机器人可具有3个或者更多的臂。
每个处理腔室都可设有一个面对并与传送腔室相邻的侧面。每个处理腔室还可以有矩形形状的平面部分，该平面部分的矩形形状可对应于衬底的矩形形状。根据一个实施例，各矩形处理腔室的长边可位于传送腔室的附近。
处理腔室执行处理衬底50和50′所需的各种工艺。取决于要制造的产品，这些工艺可包括例如淀积、光刻、清洁和/或其他工艺。用于执行这些工艺的设施安装在相应处理腔室中。还有，如果需要，用于加热衬底的加热腔室和用于冷却衬底的冷却腔室可包括在处理腔室中。为了解释的目的，图2画出3个处理腔室，但是取决于例如制造所需工艺的数量，可以包括更多或者更少的腔室。
在操作中，衬底50或50′从外部供给处或者位置被装载进负载闭锁腔室100。因为在这个具体的例子中衬底是矩形的，所以，其可以先被装载进负载闭锁腔室短边(S)侧。在装载过程中，衬底由旋转台500支承。该台旋转并将衬底的长边(L)指向传送腔室200。更具体地说，衬底从底部(图2)被装载进负载闭锁腔室，然后，如果传送腔室被定位于负载闭锁腔室100的上方，则旋转台将按需要旋转衬底，例如转动90°。
接着，传送机器人400接合衬底的长边(L)并从下面支承衬底。机器人然后从负载闭锁腔室卸载衬底，之后，衬底被旋转，如果必要的话，并被选择性装载进处理腔室之一。在这样做时，传送机器人可旋转衬底以先进入处理腔室之一的长边(L)侧。
当在腔室内完成衬底的处理时，机器人接近该处理腔室并卸载该衬底。然后，机器人可根据制造工艺的具体要求将衬底装载进另一个处理腔室或者装回到负载闭锁腔室中。如果装回到负载闭锁腔室中，则负载闭锁腔室用旋转台支承装载的衬底，然后，旋转台可再次旋转以将衬底卸载到外部位置或者供给处。
最后，在图2的实施例中，旋转台可旋转衬底(例如转动90°)，使例如衬底的短边(S)面对传送腔室200。因此，衬底在进入负载闭锁腔室时可采用其初始位置，例如，短边(S)先卸载到外部供给处或位置。
作为对比，该负载闭锁腔室可具有比图1所示负载闭锁腔室60更宽的底板面积。但是，当衬底绕其几何中心旋转时，底板面积没有增加，传送腔室用的底板面积因此被显著减小。这是因为衬底长边决定了图1所示传送腔室70中的旋转半径，而在图2的群组设备中，衬底短边决定了旋转半径。衬底的长边和短边可理解为指的是，当传送机器人400的臂410支承衬底时从传送机器人400的臂410的位置到衬底最远边的距离。
此外，图1中的处理腔室80都让衬底短边面对并邻近传送腔室70。但是，在图2的群组设备中，处理腔室可让衬底长边面对并邻近传送腔室200。因为处理腔室的相应侧面对应着衬底的边，所以，图2的群组设备的整个安装面积被有利地显著减少。结果，图2点划线所示的安装面积(B)大大小于图1点划线所示的安装面积(A)。
图4示出的是包括在用于处理衬底的方法的一个实施例中的步骤，该方法可以例如使用图2所示群组设备执行。
该群组设备构造有负载闭锁腔室，负载闭锁腔室所在的位置将允许其从外部源或者外部位置接收一个或者更多衬底，并将允许其将处理后的衬底返回到相同或者不同的外部源或者位置。传送腔室设在负载闭锁腔室附近，并设置相应侧面面对并邻近传送腔室的一个或多个处理腔室。各处理腔室在从传送腔室接收的衬底上面进行预定工艺。考虑到这样的构造，可执行下面的操作。
首先，在衬底装载操作S101中，衬底被装载进负载闭锁腔室中。衬底可以例如是矩形板并可以是短边先被装载进负载闭锁腔室中。
当衬底被装载进负载闭锁腔室中时，在衬底旋转操作S102中，衬底被旋转，使衬底长边面对传送腔室。旋转角度基于负载闭锁腔室取向以接收衬底的方向以及传送腔室相对负载闭锁腔室的位置是可以变化的。例如，如图2所示，当负载闭锁腔室中衬底的装载方向和传送腔室相对负载闭锁腔室的位置在一条直线上时，衬底在负载闭锁腔室内被旋转90°。然后，衬底长边面对传送腔室。
接下来，在第一衬底装载操作S103中，旋转后的衬底被从负载闭锁腔室卸载到传送腔室。卸载工艺可以由设在传送腔室中的机器人等自动化装置执行。在第一衬底装载操作S103中，衬底被旋转，使其长边面对传送腔室，并因此其长边之一先被卸载到传送腔室。
在工艺装载操作S104中，卸下的衬底被从传送腔室装载到处理腔室。当设置多个处理腔室时，衬底被装载进处理腔室中所选择的一个内。这种选择可以基于需要在衬底上进行的具体工艺。
通过执行上述工艺，群组设备可以执行与图1中相同的工艺但占用明显更小的安装面积。当衬底已经通过了处理腔室之后，衬底可以从群组设备卸载，如下所述。即，在工艺完成操作S105中，在相应处理腔室中进行过处理的衬底可以再次被卸载到传送腔室。
在第二衬底装载操作S106中，卸下来的衬底被从传送腔室重新装载到负载闭锁腔室。在这个操作期间，衬底的长边可先卸载到负载闭锁腔室。当需要时，根据衬底处理要求进行的工艺，工艺完成操作S105和工艺装载操作S104可以在第二衬底装载操作S106之前反复进行多次。
当完成第二衬底装载操作S106时，在第二衬底旋转操作S107中，衬底在负载闭锁腔室中被再次旋转，使衬底短边面对外部位置或外部源。如前所述，当群组设备的构造如图2所示时，以衬底长边先进负载闭锁腔室的方式装载衬底，然后在负载闭锁腔室内将衬底转动90°(S107)，使衬底短边面对外部位置或者外部源。
之后，在衬底卸载操作S108中，衬底被从负载闭锁腔室卸载到外部位置或者外部源。然后，当衬底被装载进负载闭锁腔室中时，衬底可采取其原始位置；即，衬底短边先从负载闭锁腔室卸载。
相对图2～4描述的群组设备的安装面积可正比于衬底短边的长度，这代表了与安装面积正比于长边长度的情况相比，安装面积显著减少。
还有，群组设备在负载闭锁腔室中具有旋转台，因此对处理腔室等布局的调整能够用最小的改变减少已经安装的群组设备的安装面积。
根据本发明用群组设备处理衬底的方法还能够以长边先进行90°旋转的方式装载或者卸载衬底(即使当衬底短边先装载时)，使处理腔室长边侧取向为面对并邻近传送腔室，由此使群组设备占据的整体安装面积最小。
在前述实施例中，衬底和处理腔室已描述为具有矩形形状。但是在其他实施例中，衬底可具有不同形状(例如圆形、三角形等)，而处理腔室可具有能够使衬底得以装载或者卸载的形状，但腔室的形状可以不同于衬底形状。
总的来说，根据一个或者多个前述实施例的群组设备，与其他群组设备相比，具有显著减小的安装面积。该群组设备经过最小的改动还能够适应于使用现有设施的现有安装空间。此外，本申请提供了一种用于处理衬底的方法，该方法可以使用前面描述的能够在最小面积中处理衬底的群组设备。
在本说明书中所谈到的、“实施例”、“示例性实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中任何地方出现这种表述不是一定都指的是同一个实施例。进一步，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，应当认为结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点，落在本领域技术人员的范围内。

Claims (18)

1.一种用于处理衬底的群组设备，包括：
用以接收衬底的负载闭锁腔室；
与所述负载闭锁腔室相邻的传送腔室；
一个或者多个处理腔室，每个所述处理腔室都具有面对所述传送腔室的侧面；
机器人，位于所述传送腔室中，用以将所述衬底装载到所述负载闭锁腔室或所述一个或者多个处理腔室的至少一个中，或者从所述负载闭锁腔室或所述一个或者多个处理腔室的至少一个中卸载；以及
旋转台，位于所述负载闭锁腔室中，用以支承所述衬底并将所述衬底旋转到希望取向，
其中，所述衬底具有矩形形状，其中，所述衬底的短边先从外部位置被装载进所述负载闭锁腔室，并且
所述旋转台旋转所述衬底以使所述衬底的长边指向所述传送腔室，所述衬底的长边先被装载进所述传送腔室，当在所述一个或者多个处理腔室中的至少一个中进行处理后，所述旋转台进一步旋转所述衬底以使所述衬底的短边指向所述负载闭锁腔。
2.如权利要求1所述的群组设备，其中，所述一个或者多个处理腔室的每个都具有矩形形状的水平面积，并且所述矩形水平面积的一个长边与所述传送腔室相邻。
3.如权利要求1所述的群组设备，其中，所述机器人具有用于支承所述衬底的至少一对臂。
4.如权利要求1所述的群组设备，其中，所述旋转台包括：
用以支承并升起所述衬底的一个或者多个支承销；以及
支承所述一个或者多个支承销的旋转块。
5.如权利要求1所述的群组设备，其中，各处理腔室的面对所述传送腔室的侧面所具有的宽度对应于所述衬底在从所述传送腔室卸载时衬底的面对所述处理腔室的边。
6.如权利要求1所述的群组设备，其中，当所述传送腔室面对所述处理腔室中的每个时，所述处理腔室相对所述传送腔室在安装面积内具有相同取向。
7.如权利要求6所述的群组设备，其中，所述负载闭锁腔室相对于所述传送腔室的取向不同于所述处理腔室。
8.如权利要求1所述的群组设备，其中，当将所述衬底从所述传送腔室装载进所述处理腔室中时，所述旋转台将所述衬底旋转相同的预定角度。
9.一种用于处理衬底的方法，包括：
将衬底装载进负载闭锁腔室；
在所述负载闭锁腔室中旋转所述衬底；
将旋转过的衬底装载进与所述负载闭锁腔室相邻的传送腔室；以及
选择性地将衬底从所述传送腔室装载进与所述传送腔室相邻的处理腔室，
其中，所述衬底具有矩形形状，并且所述衬底的短边先被装载进所述负载闭锁腔室中；
所述衬底被旋转以使所述衬底的长边指向所述传送腔室，所述衬底的所述长边先被装载进所述传送腔室中；并且
当所述衬底在被处理后从所述负载闭锁腔室进行传送时，所述衬底被旋转以使所述衬底的短边指向外部位置。
10.如权利要求9所述的方法，进一步包括：
在所述衬底已被处理之后，将所述衬底装载进所述传送腔室中；
将所述衬底传送进所述负载闭锁腔室中；
在所述负载闭锁腔室中旋转所述衬底；以及
将所述衬底从所述负载闭锁腔室卸载到外部位置。
11.如权利要求9所述的方法，其中，当所述衬底在所述传送腔室内进行旋转用来装载进所述处理腔室中时，所述处理腔室的长边侧面面对所述衬底的长边。
12.如权利要求11所述的方法，其中，当所述衬底在所述传送腔室中进行旋转用来装载进所述处理腔室中时，所述处理腔室的短边侧面基本垂直于所述衬底的长边。
13.如权利要求9所述的方法，其中，所述处理腔室和所述衬底具有相似的形状。
14.如权利要求9所述的方法，其中，多个处理腔室与所述传送腔室相邻地设置，所述处理腔室相对所述传送腔室具有相同取向。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述负载闭锁腔室具有不同于所述处理腔室的相对于所述传送腔室的取向。
16.如权利要求14所述的方法，其中，当所述衬底从所述传送腔室被装载进所述处理腔室的每个中时，所述衬底被旋转基本相同的角度。
17.如权利要求9所述的方法，其中，所述衬底由所述负载闭锁腔室中的旋转台进行旋转，所述台包括用于将所述衬底支承在升起位置的一个或者多个支承销。
18.如权利要求9所述的方法，其中，所述衬底当被装载进所述负载闭锁腔室中时具有第一取向，并且当被装载进所述处理腔室中时具有不同于所述第一取向的第二取向。
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