CN104733353B - 批处理式基板处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种批处理式基板处理装置(10)。本发明涉及的批处理式基板处理装置(10)，作为对多个基板(50)进行处理的批处理式基板处理装置(10)，其特征在于，包括：主体(100)，其包括装载或卸载多个基板(50)的多个插槽(s)和提供基板处理空间的腔室(105)；以及门单元(110、120)，配置在主体(100)的正面，用于开闭至少一个插槽(s)。

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，更详细地说，涉及一种通过配置在主体正面的门单元分别开闭各插槽，从而使腔室内部的热损失最小化，以提高基板处理工序效率的批处理式基板处理装置。

背景技术

基板处理装置用在平板显示器、半导体、太阳能电池等的制造中，可大致分为蒸镀(Vapor Deposition)装置和退火(Annealing)装置。

蒸镀装置是用来形成平板显示器的核心结构即透明导电层、绝缘层、金属层或者硅层的装置，有如低压化学蒸镀(LPCVD,Low Pressure Chemical Vapor Deposition)或者等离子体增强化学蒸镀(PECVD,Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition)等的化学气相蒸镀装置，以及溅射(Sputtering)等的物理气相蒸镀装置。

此外，退火装置作为在基板上蒸镀薄膜之后提高所蒸镀的薄膜特性的装置，是对所蒸镀的薄膜进行结晶化或者相变化的热处理装置。

通常，基板处理装置有对一个基板进行处理的单片式(Single Substrate Type)和对多个基板进行处理的批处理式(Batch Type)。虽然单片式基板处理装置具有结构简单的优点，但是存在生产率低的缺点。因此，大量生产中多使用批处理式基板处理装置。

图1是表示现有的批处理式基板处理装置10′结构的立体图。

如图1所示，现有的批处理式基板处理装置10′包括：主体100′，其包括作为基板处理空间的腔室105′；多个基板(未图示)，装载到腔室105′中；门单元110′，配置在主体100′的正面。门单元110′可上下滑动以开闭形成在主体100′正面的出入口101′。

在现有的批处理式基板处理装置10′中一个门单元110′只开闭一个出入口101′，因此打开出入口101′时腔室105′的大部分空间向外部暴露，导致当卸载处理完毕的基板50′时腔室105′内部的热量全都损失到外部。特别是，即使在基板处理过程中只卸载少量基板的情况，也需要滑动门单元110′以打开整个出入口101′，因此为了重新将腔室105′内部降低了的温度提升到工序所需的温度而存在浪费电力的问题。

发明内容

因此，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批处理式基板处理装置，通过单独开闭插槽使得腔室的热损失最小化。

此外，本发明的目的在于提供一种批处理式基板处理装置，缩短加热腔室内部所需的时间，从而提高基板处理工序的效率。

为了达到所述目的，本发明的一实施例涉及的批处理式基板处理装置，对多个基板进行处理，其特征在于，包括：主体，其包括装载或卸载所述多个基板的多个插槽和作为基板处理空间的腔室；以及门单元，配置在所述主体的正面，用于开闭至少一个所述插槽。

根据具有如上所述结构的本发明，可通过单独开闭插槽使得腔室的热损失最小化。

此外，根据本发明，可缩短加热腔室内部所需的时间，从而提高基板处理工序的效率。

附图说明

图1是表示现有的批处理式基板处理装置结构的立体图。

图2是表示本发明的一实施例涉及的批处理式基板处理装置结构的分解立体图。

图3是表示本发明的一实施例涉及的基板层叠结构的立体图。

图4是表示本发明的一实施例涉及的加热单元结构的立体图。

图5及图6是表示本发明的一实施例涉及的门单元结构的主视图。

图7是表示本发明的另一实施例涉及的门单元结构的立体图及侧剖视图。

图8是表示本发明的另一实施例涉及的门单元动作的侧剖视图。

图9是测定现有的批处理式基板处理装置的腔室内部温度变化的数据。

图10是测定采用本发明的一实施例涉及的门单元后的腔室内部温度变化的数据。

附图标记

10：批处理式基板处理装置

50：基板

100：主体

101：主体出入口

105：腔室

110、120：门单元

111：槽式出入口

112：摆门

113：轴

114：汽缸

121：主门

125：辅助门

200：加热单元

201：单位加热器

220：辅助加热单元

300：晶舟

400：支架

s：插槽

具体实施方式

下述的对于本发明的详细描述，参照了例示出能够实施本发明的特定实施例的附图。这些实施例的描述详细到足够使本领域的技术人员实施本发明。本发明的各种实施例虽互不相同，但并非互相排斥。例如，在此所记载的与一个实施例相关的特定形状、结构及特性在不脱离本发明的思想及范围的情况下能以其它实施例实现。此外，应理解为，各公开的实施例内的个别构成要素的位置或配置在不脱离本发明的思想及范围的情况下可进行变更。因此，下述的详细描述不是取限定的意思，而本发明的范围，如果明确地说，只由所附的权利要求书而确定，同时包含与权利要求所要求保护的范围均等的所有范围。附图中类似的附图标记在多个方面中表示相同或类似的功能，并且为了方便，长度和面积、厚度等以及其形态也可夸张表示。

在本说明书中，基板的含义可理解为，包括用在LED、LCD等显示装置中的基板、半导体基板、太阳能电池基板等。

并且，在本说明书中，基板处理工序的含义可理解为，包括蒸镀工序、热处理工序等。只是，下面采用热处理工序来进行说明。

下面，参照附图详细说明本发明的实施例涉及的批处理式基板处理装置。

图2是表示本发明的一实施例涉及的批处理式基板处理装置10结构的分解立体图，图3是表示本发明的一实施例涉及的基板50层叠结构的立体图，图4是表示本发明的一实施例涉及的加热单元200结构的立体图。

首先，装载到批处理式基板处理装置10中的基板50的材质不受特别限定，可以加载玻璃、塑料、聚合物、硅晶圆等各种材质的基板50。下面，采用平板显示器中最常用的矩形形状的玻璃基板来进行说明。在批处理式基板处理装置10中处理的基板50的数量可以根据主体100的大小、基板50的大小等而适当选择。

批处理式基板处理装置10可包括大致形成为长方体形状并构成外观的主体100，在主体100的内部可形成有处理多个基板50的空间、即腔室105。主体100并不限定于长方体形状，可以根据基板50的形状而形成为各种形状，腔室105可以是密闭的空间。腔室105中可配置有加热单元200、辅助加热单元220、晶舟300、支架400、基板50、气体供给管(未图示)、气体排出管(未图示)等，但图2中省略对其的详细图示。

在主体100的正面可形成有能够装载或卸载基板50的出入口101。在主体100的正面可设置有能够开闭出入口101的第一实施例中的门单元110或者第二实施例中的门单元120(参照图7)。

本发明的批处理式基板处理装置10，其特征在于，包括配置在主体100的正面并开闭至少一个插槽s的门单元110、120。其中，插槽s可定义为可通过门单元110、120分别开闭的出入口101或者腔室105的部分区域。更具体地说，插槽s可理解为，作为配置基板50以及安放基板50的基板支架400所形成的一套的区域，表示后述的加热单元200与相邻的加热单元200之间的空间。

在门单元110、120的内侧面，即向着腔室105内部的侧面上可设置有热反射板(未图示)。形成有出入口101的门单元110、120容易发生向外部的热损失，因此通过设置所述热反射板可减少热量损失到外部。除了所述热反射板之外，也可以在内侧面上设置额外的加热器(未图示)以减少热量损失。

由于使用门单元110、120分别开闭各插槽s，即使在基板处理过程中卸载少数基板50，也不会对腔室105内部的基板50处理有大的影响，且能够大幅减少从腔室105内部热量损失到外部。详细内容将参照图5～图8而后述。

为了修理以及替换设置在腔室105内部的例如晶舟300、气体供应管(未图示)以及气体排出管(未图示)等，在主体100的背面上可开闭地设置有盖子(未图示)。

参照图3，本发明的批处理式基板处理装置10可包括晶舟300，用于支承装载到腔室105内部的基板50。

晶舟300可包括：支座310，其下表面接触主体100的底面；支承架320，形成为从支座310的一侧端部垂直延伸；多个支承肋330，形成为从支承架320的一侧面水平延伸而彼此隔着间隔上下层叠。一对晶舟300可以对置地配置而形成一套，并且成套的晶舟300可配置成使支承肋330彼此对置。

晶舟300的各支承肋330上可搭载并支承用于安放基板50的支架400。支架400设置在腔室105的内部，因此优选由能够承受基板50处理时的高温的同时几乎没有结构变化的石英等而构成。

支架400可包括：托板410，形成为矩形板状，其长边侧下表面部位被支承肋330支承；多个支承销420，设置在托板410的上表面上，支承基板50的下表面。支承销420的上端部支承基板50，而支承销420上端部优选形成为球面，从而与基板50点接触。这样的话，基板50的下表面也像上表面一样几乎处于暴露状态，因而能够对整个基板50进行均匀地热处理。

支承在晶舟300的各支承肋330上的支架400可上下配置且相互平行，使得多个基板50以规定间隔层叠在腔室105内。

参照图4，为了能对基板50进行直接加热，可在腔室105的内部沿着基板50的层叠方向以规定间隔配置多个加热单元200。基板50以及支架400可配置在加热单元200与相邻的加热单元200之间，以便加热基板50的双面。如上所述，基板50、支架400以及配置在基板50和支架400上部和下部的加热单元200可构成一个插槽s。

加热单元200可包括多个单位加热器201，该多个单位加热器201具有规定间隔且与基板50的短边方向平行。单位加热器201一般为长度较长的圆筒状的加热器，是在石英管的内部插入有发热体并且通过设置在两端的端子连接外部电源而发热的构成加热单元200的单位体。单位加热器201可配置成从腔室105的一侧面贯通到另一侧面。单位加热器201的数量并不限于如图4所示，而是可以根据腔室105的大小以及基板50的大小来进行各种变更。

为了防止腔室105内部的热损失，除了加热单元200之外还可以设置多个辅助加热单元220。辅助加热单元220也可以包括具有与加热单元200相同形状的多个单位辅助加热器201。

多个辅助加热单元220可包括：第一辅助加热单元220a，其与基板50的短边方向平行配置；第二辅助加热单元220b，其与基板50的长边方向平行配置。第一辅助加热单元220a可配置在腔室105的正面及背面上，并且为了防止形成在主体100正面的出入口101和形成在主体100背面上的盖子(未图示)引起的腔室105内部的热损失，可配置成单位辅助加热器201的间隔更加密集。

如上所述，本发明的批处理式基板处理装置10中配置有能够覆盖收容在腔室105内部的基板50整个面积的多个加热单元200，因此，基板50的整个面积通过单位加热器201均匀地受热，从而能够实现均匀热处理。

为了冷却腔室105，可在每个单位加热器201之间配置冷却管(未图示)。冷却管的数量可以根据设置在腔室105内的单位加热器201的数量来进行各种变更。此外，冷却管不需要一定配置在每个单位加热器201之间，只要能够适当地冷却腔室105内部，也可以只设置在部分单位加热器201之间。另一方面，也可以不具备额外的冷却管，而是在棒状的单位加热器201的内部形成制冷剂能够移动的流道(未图示)，从而将单位加热器201同时用作加热器及冷却管。

由于设置有冷却管，腔室105内部的热量通过冷却管传递到腔室105外部，因此在结束基板处理之后能够迅速冷却腔室105内部。由于只有在结束基板处理之后腔室105内部冷却至规定温度以下才能够进行基板50的卸载作业，因此如果通过冷却管的动作能够迅速冷却腔室105内部，则能够大幅提高基板处理工序的生产率。

以下参照图5至图8，观察门单元110、120的结构和动作。

图5是表示本发明的第一实施例涉及的包括多个关闭状态的摆门112的门单元110的主视图(图5的(a))以及部分摆门112敞开状态的主视图(图5的(b))。

参照图5的(a)，本发明的第一实施例涉及的门单元110中可形成有其大小对应于多个插槽s的前方出入口111，并包括能够分别开闭各前方出入口111的多个摆门112。

形成有大小对应于多个插槽s的前方出入口111的门单元110可设置在主体100的正面。主体100的出入口101和门单元110的前方出入口111相接，因此主体100的出入口101的开口形状实质上可以与门单元110的前方出入口111形状相同。还可以在主体100的出入口101处设置密封部件(未图示)，以便与门单元110紧锁，还可以在插槽s的前方出入口111处设置密封部件(未图示)，以便与摆门112紧锁。主体100与门单元110的材质优选为不锈钢，但并不限定于此。

摆门112可以围绕规定轴摆动，从而开闭插槽s。在本说明书中示出了轴113结合于摆门112下部的情况，然而，也可以结合于摆门112上部以上部轴为基准摆动也无妨。

摆门112的轴113可以与配置在门单元110两侧端的汽缸114连接，以执行旋转运动，从而使摆门112摆动。至于汽缸114，可以不受限定地选择任何公知的传输动力的汽缸，因此省略对其详细说明。此外，只要是能给摆门112的轴113提供旋转动力的装置，就不限定于汽缸114，而是可以不受限定地选择马达，链条等公知的动力提供装置。

参照图5的(b)，可通过打开门单元110的一个摆门112来开放一个插槽s。在图5的(b)中只开放了一个插槽s，然而并不限定于此，也能够分别开放多个插槽s。

在待机状态下将腔室105的内部温度提升到基板处理工序所需的温度，并开放至少一个插槽s的状态下，用基板输送机器臂(未图示)等来支承基板50，并通过插槽s的前方出入口111将基板50装载到腔室105内部。然后，在关闭摆门112以封闭插槽s的状态下，可对基板50进行基板处理。也可以同样采用，在基板处理工序中或者基板处理工序结束之后，分别开放各插槽s以卸载基板50。

另一方面，参照图6，若要节省摆门112′设备成本且处理大量基板50的情况，则可以构成为一个摆门112′并不只开放一个插槽s，而是开放两个或两个以上插槽s。此时，优选将摆门112′的大小设定为能够开闭两个或两个以上插槽s。此时，出入口111′的大小当然也要设定为匹配摆门112′的大小。

图7是表示本发明的第二实施例涉及的包括主门121和辅助门125的门单元120的立体图(图7的(a))以及门单元120动作方向的侧剖视图(图7的(b))。

参照图7的(a)及图7的(b)，本发明的第二实施例涉及的门单元120可包括主门121以及辅助门125。

主门121可设置为能够向主体100的前后方向及上下方向滑动，以开闭主体100的前方出入口101。主门121可以形成为其大小跟出入口101相同或者更大，并且为了使主门121和出入口101紧锁，还可以设置密封部件(未图示)。

辅助门125可设置为能够向主体100的上下方向滑动，以开放至少一个插槽s的正面，而封闭其余插槽s的正面。辅助门125可包括相向且上下配置的上部单位辅助门125a以及下部单位辅助门125b。上部单位辅助门125a以及下部单位辅助门125b可在上下方向上滑动而相互隔开或者相互接触时开闭至少一个插槽s的正面。在上部单位辅助门125a与下部单位辅助门125b相互隔开的情况下，可通过隔开的中间空间开放插槽s的正面。如果上部单位辅助门125a与下部单位辅助门125b的隔开间距相当于特定的一个插槽s高度时，则可以开放一个插槽s的正面，如果相当于特定的多个插槽s高度时，则也可以开放多个插槽s的正面。为了使出入口101、上部单位辅助门125a以及下部单位辅助门125b紧锁，还可以设置密封部件(未图示)。

图8是表示本发明的第二实施例涉及的门单元120动作的侧剖视图。图8中为了方便说明而采用具有两个插槽s的批处理式基板处理装置10来进行说明，然而，在具有三个以上插槽s的批处理式基板处理装置10中也可以通过辅助门125的动作来开闭至少一个插槽s。

参照图8的(a)，首先，门单元120可通过关闭出入口101来封闭全部两个插槽s。通过主门121关闭出入口101来实质上封闭插槽s，所以辅助门125可位于主门121的上部及下部。

参照图8的(b)，主门121向主体100的前后方向滑动，即向着远离出入口101的方向滑动。同时，位于主门121的上部及下部的辅助门125向下(上部单位辅助门125a的情况)以及向上(下部单位辅助门125b的情况)滑动并相接，从而封闭出入口101。即，上部单位辅助门125a可封闭上部插槽s的正面，下部单位辅助门125b可封闭下部插槽s的正面。

参照图8的(c)，可以在辅助门125封闭出入口101的状态下，只将上部单位辅助门125a向上滑动，从而只开放上部插槽s。下部插槽s仍因下部单位辅助门125b而被关闭，因此能够保持封闭状态。可通过开放的上部插槽s，用基板输送机器臂(未图示)等来支承基板50以执行装载或卸载。

另一方面，也可以省略图8的(b)过程，而是主门121向着远离出入口101的方向滑动的同时，只将下部单位辅助门125b向上滑动，从而只开放上部插槽s。下部插槽s因向上滑动了的下部单位辅助门125b而被关闭，因此能够保持封闭状态。可通过开放的上部插槽s，用基板输送机器臂(未图示)等来支承基板50以执行装载或卸载。

参照图8的(d)，可以在上部单位辅助门125a向下滑动以封闭上部插槽s的同时，将下部单位辅助门125b向下滑动，从而只开放下部插槽s。可通过开放的下部插槽s，用基板输送机器臂(未图示)等来支承基板50以执行装载或卸载。

图9是测定现有的批处理式基板处理装置10′的腔室105′内部温度变化的数据，图10是测定采用本发明的一实施例涉及的门单元110后的腔室105内部温度变化的数据。

根据现有技术的批处理式基板处理装置10′中，在将腔室105内部的温度保持在380℃的状态下，开放主体100′的正面以卸载经过处理的基板50并再装载待处理的基板50时，腔室105内部的前后温度最多相差146℃。

然而，本发明的情况,则如图10所示，在将腔室105内部的温度保持在400℃的状态下，分别开闭各插槽s而卸载或装载基板50的结果，能够确认腔室105内部的前后温度最多相差48℃。结果能够确认与现有技术相比具有近三倍的改善效果。

如上所述，在本发明中，针对每个插槽s都能够单独操作门单元110、120，以单独开闭各插槽s，从而可使从腔室105内部到外部的热损失最小化。

此外，本发明减少腔室105内部的热损失，因此节省用于加热腔室105内部的电力，并且缩短加热时间，从而提高基板处理工序的效率。

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，具有本发明所属技术领域的一般知识的技术人员可以进行各种变形和变更。但应当认为，这种变形例以及变更例属于本发明和所附的权利要求的范围内。

Claims (8)

1.一种批处理式基板处理装置，对多个基板进行处理，其特征在于，包括：

主体，其包括装载或卸载所述多个基板的多个插槽以及作为同时对所述多个基板进行基板处理的一个空间的腔室，其中，每个所述插槽装载或卸载一个基板；以及

门单元，配置在所述主体的正面，用于开闭至少一个所述插槽，且

所述门单元包括：

主门，设置为能够向所述主体的前后方向及上下方向滑动，以开闭所述主体的正面；

辅助门，设置为能够向所述主体的上下方向滑动，在所述主体的正面的出入口通过所述主门开放的情况下，开放至少一个所述插槽的正面，而封闭其余所述插槽的正面，

所述辅助门包括相向且上下配置的上部单位辅助门以及下部单位辅助门，且所述上部单位辅助门以及所述下部单位辅助门能够在上下方向上滑动而相互隔开时，开放至少一个插槽的正面，并封闭其余插槽的正面；相互接触时，封闭主体的出入口。

2.如权利要求1所述的批处理式基板处理装置，其特征在于，

在所述门单元的内侧面上设置有热反射板。

3.如权利要求1所述的批处理式基板处理装置，其特征在于，包括：

多个加热单元，其沿着所述基板的层叠方向以规定间隔配置，所述加热单元包括多个单位加热器；

并且，所述基板配置在所述多个加热单元之间。

4.如权利要求3所述的批处理式基板处理装置，其特征在于，还包括：

多个辅助加热单元，其用于防止所述腔室内的热损失，所述辅助加热单元包括多个单位辅助加热器。

5.如权利要求4所述的批处理式基板处理装置，其特征在于，

所述多个辅助加热单元包括：

第一辅助加热单元，以与所述基板的短边方向平行的方式配置；

第二辅助加热单元，以与所述基板的长边方向平行的方式配置。

6.如权利要求3所述的批处理式基板处理装置，其特征在于，

在所述多个单位加热器之间配置有冷却管。

7.如权利要求3所述的批处理式基板处理装置，其特征在于，

在所述单位加热器的内部形成有制冷剂移动的流道。

8.如权利要求1所述的批处理式基板处理装置，其特征在于，

所述基板以安放在基板支架上的状态被装载到配置在所述主体内的晶舟上。

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