CN101615571B - 处理基板用的真空腔室及包含该真空腔室的设备 - Google Patents

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Abstract

一种处理基板用的真空腔室包含：腔室本体；及腔室盖，与该腔室本体相结合，其中该腔室盖包含：框架，具有数个开口；及数个平板，与该数个开口相结合，该数个平板中的每一者皆具有比该框架更高的导热性。本发明的真空腔室可防止因强度提升所致的变形。

Description

处理基板用的真空腔室及包含该真空腔室的设备
【技术领域】
本发明是关于一种用于处理基板的真空腔室，特别是关于一种具有腔室盖的真空腔室及包含该真空腔室的设备。
【背景技术】
一般而言，半导体装置(例如平面显示装置及太阳能电池)的处理包含重复以下步骤：沉积薄膜；图案化光阻(PR)层的光微影步骤；及蚀刻图案的薄膜。沉积步骤及蚀刻步骤可在具有与外部分开的反应空间的设备的腔室内施行，例如可将包含承载(load-lock)腔室、传送腔室、及处理腔室的群集型(cluster type)设备用于沉积步骤及蚀刻步骤，传送腔室及处理腔室在沉积步骤及蚀刻步骤期间可具有真空状态。特别是，由于基板是由具有大气状态的外部输入至承载腔室内，且基板是由承载腔室传送至具有真空状态的传送腔室，故承载腔室可交替地具有大气状态及真空状态。
图1为显示根据相关技艺的群集型设备的图式。
在图1中，群集型设备10包含基板装载器/卸载器18、承载腔室12、传送腔室14及数个处理腔室16。将数个基板20输入至基板装载器/卸载器18内以用于处理，且在处理完成后将数个基板20自基板装载器/卸载器18输出。承载腔室12被设置于基板装载器/卸载器18与传送腔室14之间，因此，数个基板20自基板装载器/卸载器18经由承载腔室12而被运送至传送腔室14。基板装载器/卸载器18包含第一机器人24，其是用以将数个基板20自基板装载器/卸载器18运送至承载腔室12；而传送腔室14包含第二机器人22，其是用以将数个基板20自承载腔室12运送至数个处理腔室16。
图2为显示根据相关技艺的群集型设备的承载腔室的展开透视图。
在图2中，承载腔室12包含腔室本体28及腔室盖29，腔室本体28包含第一至第四侧壁30，32，34及36，第一及第二侧壁30及32分别具有用于基板传送的第一及第二狭槽阀31及33，而第三及第四侧壁34及35则位于第一及第二侧壁30及32之间。结果，(图1的)基板20自(图1的)基板装载器/卸载器18经由第一狭槽阀31而被输入至承载腔室12，且基板20自承载腔室12经由第二狭槽阀33而被输出至(图1的)传送腔室14。第三及第四侧壁34及36中的每一者皆具有观察口38，其是用以检查承载腔室12的内侧；可打开观察口38以进行检查，且其可于检查后关闭。腔室本体28及腔室盖29可由金属材料例如铝(Al)所形成。
再者，可将扩散器40形成于第三及第四侧壁34及36其中一者上，而真空状态的承载腔室12是借由透过扩散器40所注入的气体加以通气以具有大气状态，举例而言，可透过扩散器40而使氮气(N2)扩散进入承载腔室12；将真空泵(未图示)连接至承载腔室12以获得真空状态。此外，将彼此隔开的数个基板支台42形成于承载腔室12中。将基板20装载于数个基板支台42上，并将传送腔室14的第二机器人22的手臂嵌入至基板支台42之间的空间内。因此，利用第二机器人22，基板20即自承载腔室12经由第二狭槽阀33而被运送至传送腔室14。数个基板支台42可包含用以加热基板20的加热装置(未图示)。
对承载腔室12进行抽气，以由大气状态转换至真空状态；对其进行通气，以由真空状态转换至大气状态。如此，对于承载腔室12重复地施行抽气及通气；此外，加热基板20以便具有承载腔室12中的处理温度。由于承载腔室12是由具有相对低强度的金属材料(例如铝(Al))所形成，故承载腔室12的腔室本体28及腔室盖29可能因为在一相对高温度下重复抽气及通气而变形，结果造成承载腔室12的使用寿命缩短。
【发明内容】
因此，本发明是针对处理基板用的真空腔室及包含该真空腔室的设备，其实质上消除了由于相关技艺的限制及缺点所致的一个以上问题。
本发明的一目的为提供可防止因强度提升所致的变形的真空腔室。
本发明的另一目的为提供真空腔室的腔室盖，其包含框架及数个平板。
本发明的另一目的为提供真空腔室的腔室盖，其包含冷却用的流动通道。
本发明的一种处理基板用的真空腔室包含：腔室本体；及腔室盖，与该腔室本体相结合，其中该腔室盖包含：框架，具有数个开口；及数个平板，与该数个开口相结合，该数个平板中的每一者皆具有比该框架更高的导热性。
所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该框架包含第一金属材料，且该数个平板中的每一者皆包含具有比该第一金属材料更低强度的第二金属材料。
所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该腔室本体包含该第一金属材料，且该第一金属材料包含不锈钢，而该第二金属材料包含铝。
所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该腔室本体包含构成具有第一凸出部的顶部的数个侧壁，其中该框架包含具有第二凸出部及中央部的边缘部，其中该边缘部与该顶部相结合，以使该第二凸出部借由该第一凸出部加以支撑，且将该中央部嵌入于由该数个侧壁所形成的空间内，且其中将第一衬垫及第一密封装置设置于该第一及第二凸出部之间。
所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该第一及第二凸出部分别包含第一及第二沟槽，且其中该第一衬垫被嵌入于该第二沟槽内，而该第一密封装置被嵌入于该第一沟槽内。
所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该第一衬垫包含铁氟龙(Teflon)而该第一密封装置包含O形环。
所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该顶部的侧表面与该边缘部的侧表面相隔开。
所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该数个开口中的每一者皆包含悬吊部及敞开部，且其中该数个平板中的每一者皆包含由该悬吊部加以支撑的上部及被嵌入于该敞开部内的下部。
所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该悬吊部及该上部是借由数个螺栓而彼此结合，且其中将第二衬垫及第二密封装置设置于该悬吊部与该上部之间。
所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该上部包含第三沟槽且该悬吊部包含第四沟槽，且其中该第二衬垫被嵌入于该第三沟槽内，而该第二密封装置被嵌入于该第四沟槽内。
所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：将该数个螺栓设置于该第二衬垫与该第二密封装置之间。
所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该上部的侧表面与该数个开口中的每一者的边界侧表面相隔第一间隙距离。
所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该第一间隙距离在约50mm至约150mm的范围内。
所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该悬吊部的侧表面与该下部的侧表面相隔第二间隙距离。
所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该第二间隙距离在约5mm至约15mm的范围内。
所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该数个平板中的每一者皆包含第一流动通道，且该框架包含连接至该第一流动通道的第二流动通道，且其中冷媒流经该第一及第二流动通道。
所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：是将该数个平板焊接至该框架内。
所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：还包含在该腔室本体中的数个基板支台。
所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：还包含连接至该腔室本体以获得真空状态的真空泵及在该腔室本体中用以获得大气状态的扩散器。
所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该真空腔室为承载腔室(load-lock chamber)及处理腔室其中一者。
综上所述，本发明的真空腔室可防止因强度提升所致的变形，根据本发明的群集型设备中，由于腔室盖包含具有相对高强度的第一金属材料的框架及具有相对高导热性的数个第二金属材料的平板，故可防止腔室盖因重复真空状态及大气状态而变形；此外，由于框架及数个平板包含冷媒用的流动通道，故亦可防止腔室盖因热量而变形。
【附图说明】
包含于其中以提供本发明更进一步了解且被并入并构成此说明书的一部分的随附图式说明了本发明的实施例。
图1为显示根据相关技艺的群集型设备的图式。
图2为显示根据相关技艺的群集型设备的承载腔室的展开透视图。
图3为显示根据本发明一实施例的群集型设备的图式。
图4为显示根据本发明一实施例的群集型设备的承载腔室的展开透视图。
图5为显示根据本发明一实施例的群集型设备的承载腔室的腔室盖的展开透视图。
图6为沿着图5的VI-VI线所截开的横截面图。
图7及8分别为图6的A及B部分的放大图。
10  群集型设备
12  承载腔室
14  传送腔室
16  处理腔室
18  基板装载器/卸载器
20  基板
22  第二机器人
24  第一机器人
28  腔室本体
29  腔室盖
30  第一侧壁
31  第一狭槽阀
32  第二侧壁
33  第二狭槽阀
34  第三侧壁
36  第四侧壁
38  观察口
40  扩散器
42  基板支台
110  群集型设备
112  承载腔室
114  传送腔室
116  处理腔室
118  基板装载器/卸载器
120  基板
122  第二机器人
124  第一机器人
128  腔室本体
129  腔室盖
130  第一侧壁
131  第一狭槽阀
132  第二侧壁
133  第二狭槽阀
134  第三侧壁
136  第四侧壁
138  观察口
140  扩散器
142  基板支台
150  开口
152  框架
154  平板
156  第一流动通道
158  第二流动通道
160  顶部
162  边缘部
164  第一衬垫
166  第一密封装置
168  第二沟槽
170  第一沟槽
171  第一圆形表面
172  悬吊部
174  敞开部
176  上部
178  下部
180  耦接装置
182  贯孔
184  耦接孔
186  第三沟槽
188  第二衬垫
190  第四沟槽
192  第二密封装置
194  第二圆形表面
196  中央部
【具体实施方式】
今将详细参照在附图中加以说明的实施例。只要有可能，相似参考符号将被用以指相同或相似的部分。
图3为显示根据本发明一实施例的群集型设备的图式。
在图3中，群集型设备110包含基板装载器/卸载器118、承载腔室112、传送腔室114及数个处理腔室116。将数个基板120输入至基板装载器/卸载器118内以用于处理，且在处理完成后将数个基板120自基板装载器/卸载器118输出。承载腔室112被设置于基板装载器/卸载器118与传送腔室114之间，因此，数个基板120自基板装载器/卸载器118经由承载腔室112而被运送至传送腔室114。基板装载器/卸载器118包含第一机器人124，其是用以将数个基板120自基板装载器/卸载器118运送至承载腔室112；而传送腔室114包含第二机器人122，其是用以将数个基板120自承载腔室112运送至数个处理腔室116。
图4为显示根据本发明一实施例的群集型设备的承载腔室的展开透视图。
在图4中，承载腔室112包含腔室本体128及腔室盖129，腔室盖129包含框架152及数个平板154，框架152包含第一金属材料，且数个平板154中的每一者皆包含具有比第一金属材料更低强度及更高导热性的第二金属材料。此外，腔室本体128包含第一金属材料，例如第一金属材料可具有不锈钢而第二金属材料可具有铝(Al)。由于框架152及腔室本体128包含具有相对高强度的第一金属材料，故可防止承载腔室112的变形；又，由于数个平板154包含具有相对高导热性的第二金属材料，承载腔室112被有效地冷却。
腔室本体128包含第一至第四侧壁130，132，134及136，第一及第二侧壁130及132分别具有用于(图3的)基板120传送的第一及第二狭槽阀131及133，而第三及第四侧壁134及136则位于第一及第二侧壁130及132之间。因此，基板120是自(图3的)基板装载器/卸载器118经由第一狭槽阀131而被输入至承载腔室112，且基板120自承载腔室112经由第二狭槽阀133而被输出至(图3的)传送腔室114。第三及第四侧壁134及136中的每一者皆具有观察口138，其是用以检查承载腔室112的内侧；可打开观察口138以进行检查，且其可于检查后关闭。
再者，可将扩散器140形成于第三及第四侧壁134及136其中一者上，而真空状态的承载腔室12是借由透过扩散器40注入的非活性气体加以通气以具有大气状态，举例而言，可透过扩散器140而使氮气(N2)及氦(He)、氖(Ne)、或氩(Ar)等钝气的其中一者扩散进入承载腔室112；将真空泵(未图示)连接至承载腔室112以获得真空状态。此外，将彼此隔开的数个基板支台142形成于承载腔室112中。将基板120装载于数个基板支台142上，并将传送腔室114的第二机器人122的手臂嵌入至相邻基板支台142之间的空间内。因此，利用第二机器人122，基板120即自承载腔室112经由第二狭槽阀133而被运送至传送腔室114。数个基板支台142可包含用以加热基板120的加热装置(未图示)。当基板120受到加热时，承载腔室112亦由加热装置进行加热。
图5为显示根据本发明一实施例的群集型设备的承载腔室的腔室盖的展开透视图，且图6为沿着图5的VI-VI线所截开的横截面图。
在图4-6中，与腔室本体128的第一至第四侧壁130，132，134，136相结合的腔室盖129包含框架152及数个平板154，框架152包含数个开口150，且数个平板154分别位于数个开口150中。框架152包含具有相对高强度的第一金属材料，例如不锈钢；且数个平板154中的每一者皆包含具有相对高导热性的第二金属材料，例如铝(Al)。
框架152更包含数个开口150形成于其上的边缘部162及中央部196，边缘部162与腔室本体128的第一至第四侧壁130，132，134，136相结合，且中央部196被嵌入至由第一至第四侧壁130，132，134，136所构成的空间内。因此，边缘部162接触到与腔室本体128的第一至第四侧壁130，132，134，136，且数个平板154与腔室本体128的第一至第四侧壁130，132，134，136相隔开。
对承载腔室112进行抽气，以便由大气状态转换至真空状态；对其进行通气，以便由真空状态转换至大气状态。如此，对于承载腔室112重复地施行抽气及通气。由于第一至第四侧壁130，132，134，136及腔室盖129的框架152包含具有相对高强度的第一金属材料，故即使当重复施行抽气及通气时，亦可防止承载腔室112变形。
数个平板154中的每一者皆包含第一流动通道156，且框架152包含第二流动通道158。当数个平板154与框架152相结合时，在数个平板154的每一者中的第一流动通道156可利用连接装置(例如VCR配接件或Swagelok配接件)而连接至框架152中的第二流动通道158，且如冷却水的冷媒流经第一及第二流动通道156及158；或者，可不将第一及第二流动通道156及158彼此连接，冷媒可独立地流经第一及第二流动通道156及158。由于数个平板154中的每一者皆包含具有相对高导热性的第二金属材料，故可将承载腔室112的热量有效地传送至冷媒，因此，可有效地冷却承载腔室112，且即使当承载腔室112受到加热装置加热时，亦可避免承载腔室112因热量而变形。
如图6所示，腔室盖129的边缘部162与腔室本体128的第一侧壁130的顶部160相结合。顶部160及边缘部162分别包含第一及第二凸出部，且边缘部162的第二凸出部是由顶部160的第一凸出部加以支撑。在另一实施例中，可将额外承载腔室设置于承载腔室上，以可将数个基板同时运送通过数个承载腔室。
图7及8分别为图6的A及B部分的放大图。
在图6及7中，是将第一衬垫164及第一密封装置166设置于顶部160的第一凸出部及边缘部162的第二凸出部之间；此外，第一侧壁130的顶部160是利用例如螺栓的耦接装置而与框架152的边缘部162相结合。由于承载腔室重复地历经真空状态及大气状态，粒子可能因腔室本体128与腔室盖129之间的摩擦力而产生。然而，顶部160的第一凸出部与边缘部162的第二凸出部之间的摩擦力是借由第一衬垫164加以减缓，故可避免粒子的产生。第一衬垫164可包含工程塑胶，例如铁氟龙(Teflon)；此外，顶部160的第一凸出部与边缘部162的第二凸出部之间的空气路径是以第一密封装置166(例如O形环)加以密封。
顶部160的第一凸出部包含第一沟槽170，而边缘部162的第二凸出部包含第二沟槽168。如此，将第一沟槽170形成于第一至第四侧壁130，132，134，136的顶部160上而成为矩形环状，且将第二沟槽168形成于框架152的边缘部162上而成为矩形环状。将第一密封装置166嵌入于第一沟槽170内，并将第一衬垫164嵌入于第二沟槽168内。在横截面图中，第一沟槽170可具有倒梯形形状，且第二沟槽168可具有矩形形状；再者，顶部160的第一凸出部可借由切角法而具有第一圆形表面171。第一侧壁130的顶部160的侧表面与框架152的边缘部162的侧表面相隔第一间隙距离C，以在无磨损的情况下有效地耦接腔室本体128及腔室盖129，并提供容纳腔室本体128及腔室盖129热膨胀的空间。举例而言，第一间隙距离C可在约5mm至约15mm范围内，较佳为约10mm。
在图6及8中，数个开口150中的每一者皆包含悬吊部172及敞开部174，且数个平板154中的每一者皆包含上部176及下部178。上部176借由悬吊部172加以支撑，而下部178嵌入于敞开部174内；悬吊部172及上部176可借由数个耦接装置180(例如螺栓)而互相结合。再者，将数个贯孔182形成于上部176的周围处，并将数个耦接孔184形成于悬吊部172中。
将第二衬垫188及第二密封装置192设置于上部176与悬吊部172之间。例如，可将第二衬垫188设置于数个耦接装置180外侧，且可将第二密封装置192设置于数个耦接装置180内侧。此外，上部176包含第三沟槽186且悬吊部172包含第四沟槽190。将第二衬垫188嵌入于第三沟槽186内，并将第二密封装置192嵌入于第四沟槽190内。在横截面图中，第三沟槽186可具有矩形形状，而第四沟槽168可具有倒梯形形状；再者，悬吊部172可借由切角法而具有第二圆形表面194。
上部176与悬吊部172之间的摩擦力是借由第二衬垫188加以减缓，故可避免粒子因磨擦力而产生。第二衬垫188可包含工程塑胶，例如铁氟龙(Teflon)；此外，各平板154的上部176与各开口150的悬吊部172之间的空气路径是以第二密封装置192(例如O形环)加以密封。
上部176的侧表面与各开口150的侧表面的边界相隔第二间隙距离D，以便有效地耦接各平板154及框架152，并减轻腔室盖129的重量。举例而言，第二间隙距离D可在约50mm至约150mm范围内，较佳为约100mm。此外，悬吊部172的侧表面与下部178的侧表面相隔第三间隙距离E，以在无磨损的情况下有效地耦接腔室本体128及腔室盖129，并提供容纳腔室本体128及腔室盖129热膨胀的空间。举例而言，第三间隙距离E可在约5mm至约15mm范围内，较佳为约10mm。
尽管在图4-8中是利用耦接装置以使数个平板与框架相结合，然在另一实施例中，数个平板可在无第二衬垫及第二密封装置的情况下焊接至框架内。又，在另一实施例中，可将腔室盖应用于处理腔室以防止变形。
因此，在根据本发明的群集型设备中，由于腔室盖包含具有相对高强度的第一金属材料的框架及具有相对高导热性的数个第二金属材料的平板，故可防止腔室盖因重复真空状态及大气状态而变形；此外，由于框架及数个平板包含冷媒用的流动通道，故亦可防止腔室盖因热量而变形。
熟悉此项技艺者应明了：在不背离本发明的精神及范围下，可对本发明的处理基板用的真空腔室及包含该真空腔室的设备进行各种不同的修改及变化。因此，本发明意欲涵盖在申请专利范围及其均等物的范围内的修改及变化。

Claims (17)

1.一种处理基板用的真空腔室，包含：
腔室本体；及
腔室盖，与该腔室本体相结合，其中该腔室盖包含：
框架，具有数个开口；及
数个平板，与该数个开口相结合，该数个平板中的每一个皆具有比该框架更高的导热性，
其中该框架包含第一金属材料，且该数个平板中的每一个皆包含具有比该第一金属材料更低强度的第二金属材料。
2.如权利要求1所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该腔室本体包含该第一金属材料，且该第一金属材料包含不锈钢，而该第二金属材料包含铝。
3.如权利要求1所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该腔室本体包含构成具有第一凸出部的顶部的数个侧壁，其中该框架包含具有第二凸出部及中央部的边缘部，其中该边缘部与该顶部相结合，以使该第二凸出部借由该第一凸出部加以支撑，且将该中央部嵌入于由该数个侧壁所形成的空间内，且其中将第一衬垫及第一密封装置设置于该第一凸出部及第二凸出部之间。
4.如权利要求3所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该第一凸出部及第二凸出部分别包含第一沟槽及第二沟槽，且其中该第一衬垫被嵌入于该第二沟槽内，而该第一密封装置被嵌入于该第一沟槽内。
5.如权利要求3所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该第一衬垫包含铁氟龙而该第一密封装置包含O形环。
6.如权利要求3所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该顶部的侧表面与该边缘部的侧表面相隔开。
7.如权利要求1所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该数个开口中的每一个皆包含悬吊部及敞开部，且其中该数个平板中的每一个皆包含由该悬吊部加以支撑的上部及被嵌入于该敞开部内的下部。
8.如权利要求7所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该悬吊部及该上部是借由数个螺栓而彼此结合，且其中将第二衬垫及第二密封装置设置于该悬吊部与该上部之间。
9.如权利要求8所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该上部包含第三沟槽且该悬吊部包含第四沟槽，且其中该第二衬垫被嵌入于该第三沟槽内，而该第二密封装置被嵌入于该第四沟槽内。
10.如权利要求8所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该数个螺栓设置于该第二衬垫与该第二密封装置之间。
11.如权利要求7所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该上部的侧表面与该数个开口中的每一个的边界侧表面相隔第一间隙距离。
12.如权利要求7所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该悬吊部的侧表面与该下部的侧表面相隔第二间隙距离。
13.如权利要求1所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该数个平板中的每一个皆包含第一流动通道，且该框架包含连接至该第一流动通道的第二流动通道，且其中冷媒流经该第一流动通道及第二流动通道。
14.如权利要求1所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该数个平板是焊接至该框架内。
15.如权利要求1所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：还包含在该腔室本体中的数个基板支台。
16.如权利要求1所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：还包含连接至该腔室本体以获得真空状态的真空泵及在该腔室本体中用以获得大气状态的扩散器。
17.如权利要求1所述的处理基板用的真空腔室，其特征在于：该真空腔室为承载腔室及处理腔室其中之一。
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