CN103155119A - 批处理式基板处理装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种批处理式基板处理装置。本发明的一实施例涉及的批处理式基板处理装置（1），包括：基板处理部（400），用于处理基板（10）；移送部（200、300），用于移送基板（10）；以及冷却部（500），用于冷却完成基板（10）处理的基板（10）；基板处理部（400）包括：腔室（430），提供对基板（10）进行基板（10）处理的空间；晶舟（440），设置在腔室（430）内部，用于以多层方式装载基板（10）；支架（450），以多层方式可拆装地设置在晶舟（440）上，用于支承基板（10）；以及多个基板支承柱（460），形成在支架（450）上，用于支承基板（10）。

Description

批处理式基板处理装置

技术领域

本发明涉及一种批处理式基板处理装置。更具体地说，涉及一种能够有效地解决使用支架所带来的问题的批处理式基板处理装置。

背景技术

在用于制造半导体、平板显示器和太阳能电池的热处理（annealing）装置是对被沉积于诸如硅晶片或玻璃的基板上的规定薄膜进行结晶化、相变等工序所必须的热处理步骤的装置。

作为典型的退火装置有硅结晶装置，该硅结晶装置是制造液晶显示器或薄膜晶体硅太阳能电池时使沉积在玻璃基板上的非晶硅结晶成多晶硅。

为了进行这种结晶化工序（热处理工序）需要能够对形成有规定薄膜的基板进行加热的热处理装置。例如，为了使非晶硅结晶，最低需要550℃至600℃的温度。

通常，热处理装置分为，能够对一个基板进行热处理的单处理式和对多个基板进行热处理的批处理式。单处理式虽然具有结构简单的优点，但存在生产率低的缺点，因此，最近作为大规模生产用的批处理式备受欢迎。

现有批处理式热处理装置，包括：晶舟，用于加载多个基板；腔室，由石英材料形成，提供对被加载于晶舟的多个基板进行热处理的空间；加热器，被设置成环绕腔室的外周，以便在腔室内形成热处理环境；气体供给管，向腔室内部供给形成基板热处理气氛所需的气体；气体排出管，用于排出气体。

发明内容

技术问题

现有的批处理式热处理装置具有如下结构，进行基板热处理工序时，将基板直接加载在支架上的状态下装载到晶舟上。即，基板以与支承基板用的支架表面接触的状态进行热处理，但随着基板尺寸的大型化，支架的尺寸逐渐增大，所以工序温度升温时发生支架的热损失，从而存在基板升温速度变慢的问题。此外，基板在支架上滑动，从而发生背面划伤现象，且在基板处理工序结束后才被发现。

而且，现有的批处理式热处理装置存在如下问题，基板被支架支承的状态下移送并加载到晶舟上，而基板处理后将基板与支架一起卸载，所以需要分离支架和基板的工作台，而且移送巨大支架时存在安全上的问题。

解决技术问题的方法

本发明是为了解决上述现有技术的所有问题而提出的，其目的在于，提供一种能够有效地解决使用支架所带来的问题的批处理式基板处理装置。

为了达成上述目的，本发明的一实施例涉及的批处理式基板处理装置，其特征在于，包括：基板处理部，用于处理基板；移送部，用于移送所述基板；以及冷却部，用于冷却经基板处理的所述基板；所述基板处理部包括：腔室，提供对所述基板进行基板处理的空间；晶舟，设置在所述腔室内部，用于以多层方式装载所述基板；支架，以多层方式可拆装地设置在所述晶舟上，用于支承所述基板；以及多个基板支承柱，形成在所述支架上，用于支承所述基板。

所述基板处理部还可以包括加热器，该加热器以多层方式设置在所述腔室，用于加热所述基板。

所述晶舟上可以具有用于支承所述支架的支承凸起。

所述基板支承柱可以沿所述支架的横向或纵向配置多列。

所述基板支承柱可以包括：销，与所述基板的底面接触；本体，结合于所述销的下部并固定在所述支架上。

在所述支架上可以设置插入柱，该插入柱插入于所述本体。

所述基板处理部包括第一单位基板处理部和独立于所述第一单位基板处理部配置的第二单位基板处理部，所述第一单位基板处理部和所述第二单位基板处理部可以在垂直方向上层叠配置。

所述基板处理部可以有多个。

需要在所述基板处理部进行基板处理的所述基板，可以经由所述冷却部移送到所述基板处理部。

所述冷却部可以包括：第一支承销组，由多个第一支承销构成，用于支承在所述基板处理部完成基板处理的所述基板；第二支承销组，由多个第二支承销构成，用于支承需要在所述基板处理部进行基板处理的所述基板。

所述第一支承销组可以为多个。

所述第二支承销组为一个，可位于所述第一支承销组的上侧。

发明效果

根据本发明，在支架被设置于晶舟上的状态下将基板加载到腔室内部，从而能够使基板和支架一起被加载时所发生的支架的热损失最小化。

此外，根据本发明，能够使支架的热损失最小化，从而能够加快基板的升温速度。

此外，根据本发明，在支架被设置于晶舟上的状态下将基板从腔室卸载，从而能够减少基板的移送重量，便于执行基板的移送作业。

此外，根据本发明，工作人员可以根据需要调节被设置于支架的基板支承销的排列和数量，从而防止基板背面划伤现象。

此外，根据本发明，可以同时处理多个大面积基板，从而提高基板处理工序的生产率。

附图说明

图1是示出本发明的一实施例涉及的批处理式基板处理装置的结构的图。

图2是概略示出本发明的一实施例涉及的基板处理部的结构的图。

图3是示出本发明的一实施例涉及的第一单位基板处理部的结构的主视图。

图4是示出本发明的一实施例涉及的第一单位基板处理部的晶舟和支架的结构的立体图。

图5是图4的主视图。

图6是仅放大示出图4的支架结构的主视图。

图7是放大示出图4的晶舟和支架的主视图。

图8是示出本发明的一实施例涉及的冷却部结构的主视图。

图9是示出本发明的一实施例涉及的冷却部的托盘、第一支承销组和第二支承销组的结构的主视图。

附图标记：

1：批处理式基板处理装置

10：基板

100：基板盒

200：第一移送部

300：第二移送部

400：基板处理部

410：第一单位基板处理部

412：第一框架

420：第二单位基板处理部

422：第二框架

430：腔室

440：晶舟

442：杆

444：支承凸起

450：支架

452：插入柱

460：基板支承柱

462：销

464：本体

470：加热器

472：第一加热棒

474：第二加热棒

500：冷却部

510：冷却框架

520：托盘

522：冷却杆

524：板

530：第一支承销组

532：第一支承销

540：第二支承销组

542：第二支承销

具体实施方式

下面，参照示出能够实施本发明的具体实施例的附图详细说明本发明。为了使本领域的技术人员能够充分实施，详细说明这些实施例。应理解为，本发明的各种实施例彼此不同，但相互并不排斥。例如，这里所记载的一实施例的具体形状、具体结构和特性，在不脱离本发明精神和范围的情况下，也可以由其他实施例来实现。另外，应理解为，各自公开的实施例中的个别构成要素的位置或配置，在不脱离本发明精神和范围的情况下也可进行变更。因此，后述的详细说明并无限定之意，准确地说明，本发明的保护范围仅以权利要求书所记载的内容为准，包含与其权利要求所主张的内容等同的所有范围。在附图中，类似的附图标记表示在各方面相同或类似功能，为方便起见，也有可能夸张地表现出长度、面积、厚度等及其形态。

下面，参照附图详细说明本发明的优选实施例，以使本发明所属技术领域的普通技术人员易于实施。

图1是本发明的一实施例涉及的批处理式基板处理装置1的结构的图。

首先，被加载到本发明的基板处理装置1的基板10的材料并不特别限定，可以加载玻璃、塑料、聚合物、硅晶片、不锈钢等各种材料的基板10。下面，假设在LCD或OLED等平板显示器或薄膜硅太阳能电池领域中最常用的矩形形状的玻璃基板10进行说明。

参照图1可知，本发明的一实施例涉及的基板处理装置1包括基板盒100、第一移送部200、第二移送部300、基板处理部400和冷却部500。

首先，基板盒100可以保管多个需要进行基板处理的基板10。此外，基板盒100可以执行收集经基板处理的基板10的功能。

进一步参照图1可知，基板盒100构成为两个。在此，位于左侧的基板盒100可以执行保管多个需要进行基板处理的基板10的功能，位于右侧的基板盒100可以执行收集经基板处理的基板10的功能。当然，这种基板盒100的数量并不特别限定，可以根据本发明的利用目的变更为多种形式。

其次，第一移送部200可以进行在基板盒100和冷却部500之间的移送。更具体地说，第一移送部200可以进行从基板盒100至冷却部500的移送及从冷却部500至基板盒100的移送。

其次，第二移送部300可以进行在冷却部500和基板处理部400之间的移送。更具体地说，第二移送部300可以进行从冷却部500至基板处理部400的移送及从基板处理部400至冷却部500的移送。

第一移送部200和第二移送部300包括可上下及左右方向移动的机器臂，从而能够顺利进行移送动作。为此，在第一移送部200和第二移送部300上，可以采用公知的基板10输送机器臂的构成原理。

其次，基板处理部400可以执行如下功能，即、根据基板处理工序目的进行基板处理。例如，基板处理部400可以对基板10进行等离子处理从而改性基板10的表面状态，或者在基板10上沉积规定物质或进行热处理。但是，下面为了方便说明，假设基板处理部400是对基板10以规定温度进行热处理的装置。

图2是概略示出本发明的一实施例涉及的基板处理部400的结构的图。

参照图2可知，本发明的基板处理部400由第一和第二单位基板处理部410、420构成。在此，第一和第二单位基板处理部410、420可以彼此独立配置。因此，第一和第二单位基板处理部410、420分别构成在互不影响的情况下能耐进行基板处理的空间。

进一步参照图2可知，第一和第二单位基板处理部410、420垂直层叠。此外，可知第一和第二单位基板处理部410、420分别被第一和第二框架412、422支承。如此，本发明能够构成为，一个基板处理部400包括多个独立的单位基板处理部410、420，因此，一次能够处理更多个基板10，从而提高基板处理工序的生产率。

第一和第二单位基板处理部410、420可以实质上相同。因此，在下面仅说明第一单位基板处理部410的构成要素，应认为这些第一单位基板处理部410的构成要素同样适用于第二单位基板处理部420。

图3至图7是示出本发明的一实施例涉及的第一单位基板处理部410的结构的图。

更具体地说，图3是示出本发明的一实施例涉及的第一单位基板处理部410的结构的主视图，图4是示出本发明的一实施例涉及的第一单位基板处理部410的晶舟440和支架450的结构的立体图，图5是图4的主视图，图6是仅放大示出图4的支架450结构的主视图，图7是放大示出图4的晶舟440和支架450的主视图。

参照图3可知，本发明的一实施例涉及的第一单位基板处理部410包括腔室430、晶舟440和支架450。

首先，本发明的腔室430可以执行如下功能，即、提供独立的用于处理基板10的空间。腔室430可以保持最佳的工序条件，且形状为矩形。另外，腔室430的材料并不特别限定，可以使用石英玻璃或普通的不锈钢等。

虽然在图3中未图示，在腔室430的一侧可以设置有向上下方向开闭的门（未图示）。门被开放的状态下，可以利用第二移送部300向腔室430加载基板10或从腔室430卸载基板10。

其次，本发明的晶舟440设置在腔室430的内部，可以执行加载到腔室430内部的支架450进行支承的功能。在图4和图5中示出了晶舟440上配置有六个支架450，但并不限定于此，配置在晶舟440上支架450的数量可以变更为多种。另一方面，优选晶舟440的材料为石英，但并不限定于此。

参照图3至图5可知，晶舟440包括向晶舟440的内部两侧水平突出形成的杆442。支架450的两侧可以被这种杆442支承。为了稳定支承支架450，优选杆442能够支承支架450的长边侧。在图4中示出了为了支承一个基板10在晶舟440的内部两侧各三个共形成有六个杆442，但并不限定于此，杆442的数量可以根据基板10的大小变更为多种。

参照图4和图5可知，晶舟440还可以包括向杆442的上侧突出形成的支承凸起444。这些支承凸起444可以执行直接支承支架450功能。如图4所示，在各杆442上可以形成有多个支承凸起444。

当支架450被杆442支承时，能够通过该支承凸起444减少支架450与杆442的接触面积，能够使从支架450传递到杆442的热量最小化。因此，热量能够集中到需要直接热传递的基板10上，从而提高热处理工序的生产率。

其次，本发明的支架450可以执行间接支承加载到腔室430内部的基板10的功能。更具体地说，本发明的支架450设置在晶舟440上，提供能够配置后述多个基板支承柱460的场所，有助于基板支承柱460直接支承加载到腔室430内部的基板10。

进一步参照图4可知，本发明的支架450以多层方式设置在晶舟440上。即，本发明的支架450可以以多层方式设置在晶舟440上。在此，支架450设置在晶舟440上，可以包含如下意思，支架450在晶舟440上配置成，能够被形成在晶舟440的杆442上的多个支承凸起444支承。

进一步参照图4可知，在腔室430内部，配置在最上部的支架450与晶舟440分离而位于晶舟440的上部。即，本发明的支架450可拆装地设置在晶舟440上。即，本发明的支架450并不是处于永久固定在晶舟440上的状态，而处于根据需要可以与晶舟440分离的状态。图4的配置在晶舟440上部的支架450，以图4的状态向下移动而被晶舟440的支承凸起444支承，从而设置在晶舟440上。

另外，虽然在图3至图7中未示出，在支架450的下部还可以形成有能够插入晶舟440的支承凸起444的凹槽（未图示），以使支架450固定于晶舟440。

此外，参照图6，支架450上可以设置有用于插入后述本体464的插入柱452，对此后述。

另外，参照图3可知，本发明的支架450可以包括多个基板支承柱460。

多个基板支承柱460设置在支架450上，直接支承加载到腔室430内部的基板10。换言之，多个基板支承柱460直接与加载到腔室430内部的基板10下部接触以提供相对于基板10重力的垂直反作用力，从而能够物理支承被加载到腔室430内部的基板。

多个基板支承柱460可以沿支架450的横向或纵向配置多列。通过这种结构，能够稳定地支承被加载到腔室430内部的基板10。为了能够更加稳定地支承基板10，多个基板支承柱460在横向或纵向上隔开规定间距配置。

参照图4至图7，各基板支承柱460可以包括销462和本体464。

销462直接与基板10的底面接触。为了防止这种销462给基板10形成划伤，优选与基板10接触的销462的尖端具有规定的曲线形状。

本体464可以构成为，与销462的下部结合并固定于支架450上。如图4至图7所示，优选本体464的直径比销462的直径稍大一些。采用这种结构时，来自基板10的负荷被分散，从而能够更加稳定地支承基板10。

如上所述，本发明的支架450还可以包括多个设置在支架450上的插入柱452。这种插入柱452插入于本体464，能够使销462稳定地支承基板10。为此，优选插入柱452固定在支架450上部的状态。

参照图6可知，插入柱452插入于本体464下部的状态下，销462和本体464被固定并支承基板10。在本体464的下部可以形成有规定的凹槽（未图示），以便能够插入插入柱452。

具有所述结构的支架450，应该在基板10被加载至腔室430内部之前设置在晶舟440上。这样才能克服使用支架450所带来的缺点（例如，支架450与基板10一起加载到腔室430外部时所发生的支架450的热损失，以及与基板10一起移送支架450时移送作业效率下降）。

另一方面，参照图3，本发明的一实施例涉及的第一单位基板处理部410可以包括加热器470。为了充分达到处理基板10的目的，这些加热器470可以执行将加载到腔室430内部的基板10加热至规定温度的功能。

进一步参照图3可知，本发明的加热器470可以包括多个第一加热棒472和第二加热棒474。

第一加热棒472可以沿基板10的层叠方向隔开规定间距设置，以直接加热被加载到腔室430内部的基板10。此时，基板10可以配置在多个第一加热棒472之间（优选在第一加热棒472之间的中间位置）。因此，基板10可以被与各基板10对应的上侧和下侧的第一加热棒472加热而进行热处理。

每个第一加热棒472是，通常的长度较长的棒状加热器470，在石英管内部插入有发热体并通过设置在两端的端子接收外部电源而产生热量的单体。

第二加热棒474在晶舟440的两侧与第一加热棒472交叉设置，可以防止从腔室430内部的热损失。如图3所示，一对第二加热棒可以沿基板10的层叠方向隔开规定间距设置。每个第二加热棒474与第一加热棒472类似，是通常的长度较长的棒状加热器470，在石英管内部插入有发热体，并通过设置在两端的端子接收外部电源而产生热量的单体。

另一方面，虽然在图3中未图示，本发明的第一单位基板处理部410可以包括多个基板处理气体供给部（未图示）。基板处理气体供给部可以执行如下功能，即、向腔室430内部供给用于形成热处理气氛的基板处理气体。基板处理气体供给部可以形成为棒状，并形成有用于排出基板处理气体的多个气孔（未图示）。此时，作为基板处理气体可以使用Ar、Ne、He、N₂等惰性气体。另一方面，优选基板处理气体供给部设置在基板10的长边侧。

此外，虽然在图3中未图示，本发明的第一单位基板处理部410可以包括多个基板处理气体排出部（未图示）。基板处理气体排出部可以向腔室430外部排出内部的基板处理气体。基板处理气体排出部可以设置在基板处理气体供给部的相反侧。基板处理气体排出部与基板处理气体供给部类似地，形成为棒状，并形成有多个吸入热处理气体的气孔（未图示）。

其次，冷却部500可以冷却在基板处理部400完成基板处理的基板10。在冷却部500冷却基板10的方法并不特别限定。因此，本发明的冷却部500可以采用包括水冷式或风冷式的各种公知的冷却原理。

图8和图9是示出本发明的一实施例涉及的冷却部500的结构的图。

更具体地说，图8是示出本发明的一实施例涉及的冷却部500的结构的主视图，图9是示出本发明的一实施例涉及的冷却部500的托盘520、第一支承销组530和第二支承销组540的结构的主视图。

参照图8可知，本发明的一实施例涉及的冷却部500基本包括冷却框架510和托盘520。

首先，本发明的冷却框架510作为构成冷却部500的骨架。为了迅速冷却基板10，在冷却框架510的内部流过冷却水。虽然在图8中未示出，在冷却框架510的一侧可以设置有向基板喷射冷却气体的冷却风扇（未图示）。

其次，托盘520在基板10被冷却的过程中，间接支承多个基板10。

参照图8和图9可知，一个基板10被第一支承销组530支承。在此，第一支承销组530可以是设置于托盘520用于支承一个基板10的多个第一支承销532。即，一个基板10以被由多个第一支承销532构成的第一支承销组530支承的状态下进行冷却。

如图8和图9所示，第一支承销组530的第一支承销532可以设置在冷却杆522和板524上，该冷却杆522向托盘520的内侧相对置地形成，该板524与冷却杆522隔着规定间距并配置在冷却杆522的下侧。另一方面，在图8和图9中示出了一个第一支承销组530由四个第一支承销532构成，但并不限定于此。

如图8和图9所示，优选第一支承销组530为多个。换言之，本发明的冷却部500具有多个第一支承销组530，从而一次能够冷却多个基板10。图8和图9的冷却部500具有六个第一支承销组530，因此，一次能够冷却六个基板10。但是，冷却部500所具有的第一支承销532的数量并不特别限定，可以根据本发明的利用目的而变更为多种形式。

另一方面，需要在基板处理部400处理的基板10可以经由冷却部500而移送到基板处理部400。更具体地说，第一移送部200可以从基板盒100取出需要进行基板处理工序的新基板10而先移送到冷却部500，被移送的新基板10暂时在冷却部500待机，之后移送到基板处理部400。

在此，使新基板10（即，需要进行基板处理的基板10）暂时在冷却部待机的原因是，等待完成基板处理的基板10被卸载而基板处理部400出现空位的时机。在这种情况下，第二移送部300可以将完成基板处理的基板10移送到冷却部500之后，在该状态下将新基板10移送到基板处理部400。换言之，能够防止第二移送部300在未装载基板10的状态下移动的现象。其结果，通过采用上述结构，能够提高基板处理工序的效率。

为了使新基板10暂时在冷却部500待机，本发明的冷却部500包括第二支承销组540。在此，第二支承销组540可以是为了支承一个基板10、即需要在基板处理部400处理的基板10而设置于托盘520的多个第二支承销542。如图8和图9所示，第二支承销组540设置在托盘520的上侧，用于支承新基板10。新基板10暂时被第二支承销542支承之后移送到基板处理部400。

与第一支承销组530不同，优选冷却部500所包含的第二支承销组540为一个。此外，第二支承销组540所包含的第二支承销542的数量并不特别限定，可以根据本发明的利用目的设定为多种。

说明如上所述构成的基板处理装置1动作的一例如下。

首先，第一移送部200可以从基板盒100取出新基板10并移送至冷却部500（这种第一移送部200的移送过程称为第一移送过程）。被移送到冷却部500的新基板10以被第二支承销组540支承的状态下暂时待机。

其次，若在基板处理装置1的第一单位基板处理部410完成基板处理，则第二移送部300可以将完成基板处理的基板10移送至冷却部500（这种第二移送部300的移送过程称为第二移送过程）。被移送到冷却部500的完成基板处理的基板10以被第一支承销组530支承的状态下进行冷却。

其次，第二移送部300可以将被第二支承销组540支承的新基板10向第一单位基板处理部410的空位移送，同时第一移送部200重新从基板盒100取出新基板10并移送至冷却部500（这种第二移送部300和第一移送部200的移送过程称为第三移送过程）。

其次，反复执行所述第二移送过程和第三移送过程。第一单位基板处理部410能够收容共计六个基板10的情况下，所述第二移送过程和第三移送过程可以反复执行共计六次。由此，在第一单位基板处理部410经过处理的六个基板10均被移送到冷却部500，而新的六个基板10被移送到第一单位基板处理部410。

对新基板10进行基板处理的过程中，被移送到冷却部500的基板10可以被冷却，而完成冷却的基板10可以通过第一移送部200移送到基板盒100。

如上所述，本发明通过优选实施例和附图进行了说明，但并不限定于所述实施例，在不脱离本发明主旨的范围内，本发明所属技术领域的普通技术人员可以进行各种变形和变更。应当认为这种变形例及变更例属于本发明和所附的权利要求书的保护范围内。

Claims (12)

1.一种批处理式基板处理装置，其特征在于，包括：

基板处理部，用于处理基板；

移送部，用于移送所述基板；以及

冷却部，用于冷却完成基板处理的所述基板；

所述基板处理部包括：

腔室，提供对所述基板进行基板处理的空间；

晶舟，设置在所述腔室内部，用于以多层方式装载所述基板；

支架，以多层方式可拆装地设置在所述晶舟上，用于支承所述基板；及

多个基板支承柱，形成在所述支架上，用于支承所述基板。

2.根据权利要求1所述的批处理式基板处理装置，其特征在于，

所述基板处理部还包括加热器，该加热器以多层方式设置在所述腔室，用于加热所述基板。

3.根据权利要求1所述的批处理式基板处理装置，其特征在于，

所述晶舟上具有用于支承所述支架的支承凸起。

4.根据权利要求1所述的批处理式基板处理装置，其特征在于，

沿所述支架的横向或纵向配置有多列所述基板支承柱。

5.根据权利要求1所述的批处理式基板处理装置，其特征在于，所述基板支承柱包括：

销，与所述基板的底面接触；以及

本体，结合于所述销的下部并固定在所述支架上。

6.根据权利要求5所述的批处理式基板处理装置，其特征在于，

在所述支架上设置有插入于所述本体的插入柱。

7.根据权利要求1所述的批处理式基板处理装置，其特征在于，

所述基板处理部包括第一单位基板处理部和独立于所述第一单位基板处理部配置的第二单位基板处理部，

所述第一单位基板处理部和所述第二单位基板处理部在垂直方向上层叠配置。

8.根据权利要求1所述的批处理式基板处理装置，其特征在于，

所述基板处理部为多个。

9.根据权利要求1所述的批处理式基板处理装置，其特征在于，

需要在所述基板处理部进行基板处理的所述基板，经由所述冷却部被移送到所述基板处理部。

10.根据权利要求9所述的批处理式基板处理装置，其特征在于，所述冷却部包括：

第一支承销组，由多个第一支承销构成，用于支承在所述基板处理部完成基板处理的所述基板；

第二支承销组，由多个第二支承销构成，用于支承需要在所述基板处理部进行基板处理的所述基板。

11.根据权利要求10所述的批处理式基板处理装置，其特征在于，

所述第一支承销组为多个。

12.根据权利要求10所述的批处理式基板处理装置，其特征在于，

所述第二支承销组为一个，位于所述第一支承销组的上侧。

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