CN1725464A - 支承基板的方法和装置 - Google Patents

Abstract

一种基板支承方法和装置包括竖直地准直起模针，所述起模针具有支承面，所述支承面在基板提升过程中啮合摩擦片和/或磁场来保持所述起模针的垂直定向。在一些实施例中，磁场和/或加重可交换地或附加地用来控制所述起模针的垂直定向，限制所述起模针的角度，和/或在基座上升时阻止所述起模针无意地粘合入所述基座中，并阻止所述基板的合成不均匀支承。

Description

支承基板的方法和装置

本申请要求于2004年6月1日递交的的美国专利临时申请序号60/575,869及于2004年7月12日递交的的美国专利临时申请序号60/587,294的优先权，为了全部目的，在此全文引入这两篇文献作为参照。

技术领域

本发明涉及用于处理平板显示器和/或电子设备处理系统中的基板的方法和装置。更特别地，本发明涉及控制用于提升例如玻璃基板、聚合物基板以及半导体晶片等基板离开表面的起模针。

背景技术

如图1所述，现有技术的基板支承100包括现有垂直的起模针(lift pin)102，所述起模针102依靠衬套106或安装在基座104上的轴环来提供靠近起模针102顶部的水平支承，从而将起模针102保持在垂直位置并限定针102可不同于垂直定向的角度。提供有意地低摩擦力陶瓷防撞击滑板110来接触现有起模针102的圆底。现有起模针102本身典型地具有用于接触防撞击滑板110的平滑半径的支撑面108。陶瓷防撞击滑板110安装在铝塞112上，所述铝塞112插入处理腔下盘114中的开口。塞112包括O形环116来保持腔的密封。因而，衬套106提供唯一的横向力到起模针102来引导其如针102一样提升或降低。起模针102的下端可自由地在防撞击滑板110上滑动。

在工作中，基座104向腔的下盘114降低，其导致多个起模针102的下部支撑面108接触多个防撞击滑板110。由于基座104进一步降低，起模针相对于基座104提高并举起基板(未图示)离开基座104。一旦将所述基板举起，如末端执行器的基板叶片(未图示)可以插入基板的下面来移动基板离开腔。

在现有的基板支承中，由于衬套106引导起模针102而受到磨损，所以间隙可能在起模针102的水平位置发生并且该衬套的保持起模针102的精确垂直定向的能力可能受到损害。另外，起模针102也许并不平滑地穿过被磨损的衬套106，这可能影响基板定位。此外，接触起模针的衬套的表面积越大，产生潜在的杂质粒子的可能性越大。

现有起模针102的另一个问题在于：由于摩擦力而导致其具有粘合衬套106的趋势，因此即使当基座104上升时，某些起模针102可能仍然升出基座104的顶面。这将导致基板不平坦地上升并且，在某些情况下，基板可能不是被钻进基板的粘合的起模针102损伤就是被突然变得无粘合且突然下降的基板损伤。因此，需要提供不受这些问题侵害的基板提升方法和装置。

发明内容

在一些实施例中，本发明提供具有起模针的基板支承，所述起模针不仅仅依靠衬套来将起模针保持在垂直方向或者来限定针移动的角度。在一些实施例中，本发明利用施加在所述起模针下端的摩擦力来保持起模针的垂直定向。在一些实施例中，本发明利用磁力或摩擦力和磁力的结合来保持起模针的方向。本发明施加摩擦力和/或磁力到起模针的下部支承面，以使通过施加在起模针底部的摩擦力和/或磁力以及在起模针顶部的减少了接触面积的衬套来限制起模针的水平运动。

在一些实施例中，利用重物和/或永久磁铁来阻止起模针粘合到他们的衬套中。一旦基座上升，附在每个起模针上的重物和/或永久磁铁拖着起模针穿过他们的衬套，因此由重物和/或永久磁铁的力克服了任何粘合摩擦力，从而所述起模针平滑穿过基座。

与根据本发明这些和其他方面的系统和装置一起，将提供众多其他方面。通过参照附图和随后的具体实施例，将更加充分理解本发明的这些和其他的方面和特征。

附图说明

图1示出了现有的可控衬套基板支承。

图2示出了根据本发明的基板支承的第一典型实施例。

图3示出了根据本发明的基板支承的第一典型实施例的一部分。

图4示出了根据本发明的基板支承的第二典型实施例。

图5示出了根据本发明的典型方法的流程图。

图6示出了根据本发明的基板支承的第三典型实施例。

图7A和7B示出了根据本发明的基板支承的第四典型实施例的操作。

图8描述的是根据本发明的基板支承的第四典型实施例的前部、侧部、顶部和底部详图。

图9示出了根据本发明的基板支承的第五典型实施例。

具体实施例

参照图2，本发明提供一种改进的基板支承200。在所示的实施例中，通过与由陶瓷或其他合适的材料制成的摩擦片210相接触的尖的支承面208(或“点支承208”)将起模针202保持在垂直方向。要注意的是，和用在现有基板支承100中的“紧密的”衬套106相比，安装在基座204内的衬套206是“敞开的”或“自由的”。同样要注意的是，在现有的基板支承100中，起模针102的垂直方向(角度)是由紧密衬套106保持或控制的，而在本发明的基板支承200中，起模针102的垂直方向首先是通过摩擦片210在下端啮合尖的支承面208来保持或控制的。进一步需要注意的是，现有的基板支承100可以同时在多个点接触起模针102，而敞开衬套206一般不可以。

摩擦片210可以安装在塞212上，所述塞212插入处理腔(没有个别地示出)下盘214中的开口。塞212可以由铝(或其他合适的材料)制成并可以包括O形环216或其他密封表面来保持腔的密封。

参照图3，描述的是起模针202的尖的支承面208和摩擦片210的一部分的详细图。虽然该图不是成比例的，但是需要注意的是通过插入在摩擦片210表面上的锥形突出之间的凹处中的一个，尖的支承面208可以与摩擦片210啮合。锥形突出可以形成在摩擦片210的表面上，例如，通过切割进入到摩擦片210的表面之内的V型槽交叉行。在一些实施例中，可以设定在摩擦片210表面中的凹槽的大小来匹配起模针202的尖的支承面208的尺寸，以使当啮合时，两者准确地配合。在一些实施例中，可以利用其他摩擦片结构和/或支承形状(例如，来在啮合之上产生高摩擦联锁)。例如，摩擦片210可以包括紧密地隔开的锥形的凹槽或圆柱形的凹槽的行来接收尖的支承面。在一些实施例中，例如，支承面可以包括翻转角锥形或一些翻转角锥点以与图3中描述的摩擦片上的锥形相匹配。

角锥摩擦片210和尖的支承面208可以适应热膨胀，并且同时确保维持该针的垂直位置。

参照图4，描述的是改进基板支承400的第二典型实施例。虽然没有示出，如在图2中所描述的那些基座中敞开的衬套可以用于图4描述的实施例。在该实施例中，可用销418或其他连接结构来固定尖的支撑408到起模针402的轴的凹槽中。在一些实施例中，尖的支承408可由涂有铝的钢组成。一般地，尖的支承408可由任何铁磁材料或合适地有涂层的铁磁材料组成。

陶瓷(或其他合适的材料)摩擦片410可以安装在塞412的顶部，所述塞412插入处理腔下盘414中的开口。需要注意的是塞412可以包括和O形环416来帮助密封该腔。同样需要注意的是塞412可以由铝或任何合适的材料制成。

电磁铁426，例如，由用通过交流电源420充电的线圈422缠绕的铁心424组成，所述电磁铁426可插入塞412的开口中并可以用来吸引尖的支承408。因此，当起模针与基座(未示出)一起降低时，在起模针接近摩擦片410时，电磁铁426可以用来垂直准直起模针402。电磁铁426同样也可以用来增强尖的支承面408与摩擦片410之间的啮合。磁场越强，针402与片410之间的摩擦力越大。需要注意的是像上述参照图3描述的摩擦片410可以用于图4中描述的典型实施例。

参照图5，提供的是描述了本发明典型方法的流程图。在步骤S1中，在处理腔中基座被完全提升。起模针402的头部充满基座凹槽的内部。可以施加任意数量的不同的过程和加热到基座上面的基板上。与每个起模针402联系的电磁铁426离开。

在步骤S2中，在基板处理完成之后，使电磁铁426通电并使基座降低。由于基座降低，起模针点支承408啮合安装在塞412上的摩擦片410，所述塞412在处理腔的底部。通电的电磁铁426产生磁场，所述磁场吸引起模针402的点支承408并拖着起模针402，有效地使它们保持它们的垂直准直。

在步骤S3中，基座完全降低并且起模针402完全上升。由起模针402的头部支承的基板完全升高，所以机器臂或其他设备可以用新的、未处理的基板交换已经处理过的基板。在交换过程中，保持电磁铁426的供电。

在步骤S4中，在完成交换之后，升高基座。当基座升高并且起模针402下降时，像通过通电的电磁铁426一样，通过摩擦片410和点支承408的啮合保持用于每个起模针402的起模针垂直准直。

在步骤S5中，当起模针头部固定于基座中的凹槽时，基座继续升高并且起模针402脱离摩擦片410。脱离之后关闭电磁铁426以阻止在上述基板处理之后的电磁场可能具有的任何的无意的影响。接下来继续到步骤S1，重复上述方法。

在改进基板支承600的第三实施例中，利用如图6描述的销618或其他连接结构可以将较大的支承底脚608附着在起模针602的下端。在一些实施例中，支承底脚608可以大到足够保持不具有任何来自基座604中的“敞开的”或“减少的接触面的”衬套606的水平支承的起模针602的垂直准直。支承底脚608可以啮合安装在塞612上的滑板610，所述塞612充满处理腔的下盘614中的开口。滑板610可以由陶瓷或任何其他合适的材料制成。

在一些实施例中，可能将施加垂直磁场到支承底脚608和/或起模针602来帮助保持起模针602的垂直准直。在该实施例中，可以根本不用衬套606。在一些实施例中，衬套606可以是磁性衬套，所述磁性衬套并不接触起模针602，但是施加磁场来进一步帮助保持起模针602的准直，所述起模针602可以包括铁磁芯(未示出)。

在一些实施例中，可以由铝或其他合适的材料制成的塞612可能并不充满腔的下盘614中的整个开口，以便产生凹槽来接收如图6描述的支承底脚608。需要注意的是塞612可以包括O形环516或其他密封面来帮助密封腔。同样需要注意的是腔的下盘614中的开口可以包括位于腔内部的开口边缘的凸缘620。在一些实施例中，凸缘620可以用于保证滑板610到达塞612。

参照图7A和7B，描述的是第四典型实施例的操作。图7A描述的是在上升位置700A的基板支承的实施例并且图7B描述的是在下降位置700B的基板支承的同一实施例。在上升位置700A，起模针702基板支承面位于基座704上方来准备接收基板。由于基座704是上升的，起模针702不管由从衬套706来的摩擦力产生的向上力而保持固定。根据本发明的一些实施例，附着在起模针702下端的重物和/或永久磁铁708以比向上摩擦力大的力向下拖着起模针702向着腔底部710。因此，将阻止起模针702在衬套706中的粘合，并且当基座704上升时，起模针702并不向上移动，直到起模针702的顶部充分地定位在基座704中为止。虽然没有图示出来，仍然可将基座704进一步升高以便起模针702不再接触腔710的底部。

在一些利用永久磁铁708附着在起模针702上的实施例中，可将防护罩712和磁敏片(susceptible plate)714附着至腔底部710中的塞716。防护罩712可由陶瓷、铝或任何合适的惰性材料制成。磁性地灵敏的片714可以由钢或任何合适的磁敏材料制成。

当将基板从腔移开时，基座704降低以致于起模针702再次接触腔710的底部，并最终将起模针702向上推着穿过衬套706。不管接触之前如何，当基座正在下降时，由于起模针702进入磁敏片714，将起模针702的下端向下拖着向磁敏片714。这种拖力有助于维持起模针702的垂直方向。

在与其他通过对磁敏的起模针408起作用的电磁铁426(图4)的实施例相对的一些实施例中，可能更可取地采用位于起模针中或附着在其上的磁铁。这是因为由于热膨胀和其他的力，磁场可能并不均匀地位于起模针402可能达到的整个水平区域之上。换句话说，因为倾向于将起模针402拖向磁场的中心，所以基座相对于腔壁414(安装电磁铁426的位置)的热膨胀可能影响起模针402的垂直定向。由于起模针基座位置和腔的底部之间可能具有不同的热膨胀的可能给定了高可能性，所以如果起模针402并不准确地保持在磁场的中心上，可通过磁场的水平分力将起模针402脱离垂直准直。

通过在起模针702内或上面放置永久磁铁708并且不利用安装在腔底部内的电磁铁，在最接近点，将磁铁708直接地向下拉向磁敏片714。换言之，假定磁敏片714大到足够覆盖相对于腔底部的起模针的水平区域，不管发生在所述起模针位置和腔的底部之间不同的热膨胀的量，相对于腔体的基座(磁敏片714安装处)的热膨胀将并不影响起模针被永久磁铁708的磁力直接向下拖的倾向。

但是，在一些电磁铁的实施例中，将产生足够大的磁场以在起模针的整个水平区域产生的非常均匀，以便磁敏的起模针将不受到任何来自向电磁铁降低的磁场的水平分力。在一些实施例中，在腔底部的塞可包括永久磁铁，该磁铁产生磁场以吸引磁敏的起模针。由于具有上面描述的电磁铁的实施例，可以更好地确保位于塞中的永久磁铁产生足够大的场来基本均匀分布在由于热膨胀或其他的力使起模针可能延伸的整个水平范围上。

图8描述的是基板支承800的典型实施例的四个视图800A、800B、800C、800D的图解，所述基板支承800利用附着在起模针802上的重物和/或永久磁铁804。视图800A是说明起模针802穿过倒着的“U”形重物和/或永久磁铁804中心的正视图。因此，如所描述的，在一些实施例中将可能用到“马蹄形”磁铁。视图800B是说明重物和/或永久磁铁804从正视图800A旋转90度后的侧视图。视图800C和视图800D说明的分别是销806穿过起模针802的顶视图和底视图，可利用穿过起模针802的销806保证重物和/或永久磁铁804到起模针802上。可以利用任何合适的将重物和/或永久磁铁804附着在起模针802上方法。

在一些实施例中，重物可以充分地克服任何可导致起模针702(图7A)的轴粘在或其他的卡在基座704的直孔衬套706上的摩擦力。在一些实施例中，利用同时具有直接地向下拖的重力和磁力优点的永久磁铁，将可以理想地避免任何起模针702的轴粘在衬套706上的可能，所述永久磁铁例如可以是由钕、铁和硼(NIB)；铝、镍和钴(Alnico)；和/或钴和钐(C-S)制成的一种。

在一些实施例中，可以用具有锥形孔或其他剖面的衬套。锥形孔可包括低于衬套长度的扩展的内径以进一步减少起模针粘合的可能性。在该实施例中，利用这里描述的保持起模针的垂直定向的方法是可行的。

参照图9，描述的是利用密封在起模针904中的重物和域永久磁铁902的基板支承900的典型实施例。在一些实施例中，重物和/或永久磁铁902可以固定在盖906中，所述盖附着在起模针904的末端。虽然没有示出，在一些实施例中，盖906可以利用穿过盖906和起模针904的销附着在起模针904上。在一些实施例中，盖906的内部可以包括螺纹，所述螺纹匹配地螺接到起模针904的末端以便盖906可以简单地拧到起模针904的末端。可以使用其他合适的将盖906附着在起模针904上的方法。在一些实施例中，盖906可由铝、陶瓷或其他合适的惰性材料制成。在操作中，具有密封的重物和/或永久磁铁902的起模针904可以以与上面描述提及的附着重物和/或永久磁铁708的起模针702同样的方式作用。

因此，虽然已经结合其典型的实施例对本发明作出了公开，但是，需要明白的是其他的如下面的权利要求书所限定的实施例可落入本发明的精神和范围之内。

Claims (56)

1、一种装置，包括：

至少一个设置成垂直地滑动穿过基座的起模针；以及

耦合到所述起模针上的磁铁。

2、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁铁设置成阻止所述起模针粘合到所述基座上。

3、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁铁设置成保持所述起模针的垂直定向。

4、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁铁耦合在所述起模针的下端。

5、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁铁密封在所述起模针内。

6、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述磁铁是永久磁铁。

7、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括设置在所述至少一个起模针下面的腔壁内的磁敏片。

8、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述磁敏片具有足够大的面积以提供在所述至少一个起模针的水平区域上均匀分布的吸引力。

9、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，用防护罩覆盖所述磁敏片。

10、根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述磁敏片安装在塞上，所述塞安装在所述腔壁中。

11、根据权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括设置在所述基座中的衬套来引导所述至少一个起模针。

12、根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述衬套包括直孔。

13、根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述衬套包括锥形孔。

14、根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述磁铁设置成保持所述起模针的垂直定向。

15、一种装置，包括：

起模针，所述起模针具有适合于支承基板的第一端和与该第一端相对的下面的支承面；以及

适合于啮合所述下面的支承面的片，

其中在通过所述下面的支承面啮合所述片的所述基板的提升中，可以保持所述起模针的垂直定向。

16、根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述片是摩擦片。

17、根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述片是磁敏片，并且所述起模针包括磁铁。

18、根据权利要求15所述的装置，其特征在于，还包括适合于施加磁场到所述起模针的磁场产生装置，并且其中所述起模针包括磁敏材料。

19、根据权利要求15所述的装置，其特征在于，还包括耦合至所述起模针的重物。

20、根据权利要求15所述的装置，其特征在于，还包括耦合至所述起模针的磁铁。

21、根据权利要求15所述的装置，其特征在于，通过一衬套引导所述起模针穿过基座，所述衬套仅在沿着所述起模针长度的单一环点接触所述起模针。

22、根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述接触的单一环点设置在最接近于所述基座顶面的衬套中。

23、一种方法，包括：

通过起模针的下端控制所述起模针的垂直定向；以及

通过向所述起模针施加向下的力阻止起模针的粘合。

24、根据权利要求23所述的方法，其特征在于，控制所述起模针的垂直定向包括通过磁场啮合所述起模针的下端。

25、根据权利要求23所述的方法，其特征在于，控制所述起模针的垂直定向包括通过摩擦片啮合所述起模针的下端。

26、根据权利要求23所述的方法，其特征在于，控制所述起模针的垂直定向包括加重所述起模针的下端。

27、根据权利要求23所述的方法，其特征在于，阻止所述起模针的粘合包括通过磁场啮合所述起模针的下端。

28、根据权利要求23所述的方法，其特征在于，其中阻止所述起模针的粘合包括加重所述起模针的下端。

29、一种系统，包括：

处理腔；

在处理过程中适于支承处理腔内的基板的基座，其中所述基座包括多个孔；

在装载/卸载过程中，适于支承处理腔内的基板的多个起模针；

其中，每个起模针设置成垂直地滑动穿过所述多个不同的孔中的一个；以及

多个磁铁，每个磁铁耦合到所述不同的起模针的一个上。

30、根据权利要求29所述的系统，其特征在于，每个所述磁铁设置成阻止所述多个不同的起模针的一个粘合所述基座。

31、根据权利要求29所述的系统，其特征在于，每个所述磁铁设置成保持所述多个不同的起模针的一个的垂直定向。

32、根据权利要求29所述的系统，其特征在于，每个所述磁铁耦合到所述多个不同的起模针的一个的下端。

33、根据权利要求29所述的系统，其特征在于，每个所述磁铁密封在所述多个不同的起模针的一个中。

34、根据权利要求29所述的系统，其特征在于，所述磁铁是永久磁铁。

35、根据权利要求29所述的系统，其特征在于，还包括多个磁敏片，每个所述磁敏片设置在所述多个不同的起模针的一个的下面的腔的底板中。

36、根据权利要求35所述的系统，其特征在于，所述磁敏片具有足够大的面积以使每个提供在所述多个不同的起模针的一个的水平区域上均匀分布的吸引力而不累积影响相邻的起模针。

37、根据权利要求35所述的系统，其特征在于，每个所述磁敏片包括防护罩。

38、根据权利要求35所述的系统，其特征在于，还包括多个塞，每个塞安装在所述腔的底板中，并且

其中所述磁敏片的每一个安装在所述多个不同的塞的一个上。

39、根据权利要求29所述的系统，其特征在于，还包括多个衬套，每个衬套设置于多个不同孔中的一个并且使其适合于引导起模针。

40、根据权利要求39所述的系统，其特征在于，所述衬套的每一个包括直孔。

41、根据权利要求39所述的系统，其特征在于，所述衬套的每一个包括锥形孔。

42、根据权利要求41所述的系统，其特征在于，每个磁铁适合于保持所述多个不同起模针的一个的垂直定向。

43、根据权利要求29所述的系统，其中所述基座和起模针适合于支承用来制造一个或多个平板显示器的基板。

44、一种方法，包括：

提供一系统，包括：

处理腔；

在处理过程中，用于支承处理腔内的基板的基座，其中所述基座包括多个孔；

在装载/卸载过程中，用于支承处理腔内的基板的多个起模针，其中每个起模针设置成垂直地滑动穿过所述多个不同的孔中的一个；以及

多个磁铁，每个磁铁耦合到所述不同的起模针的一个上；

装载基板到所述处理腔内并位于所述多个起模针上，

升高所述基座以提升所述基板离开所述起模针；

处理所述基板；

降低所述基座以导致所述起模针升高并提升所述基板离开基座；以及

从所述腔卸载所述基板，

其中，所述基板是用于一个或多个平板显示器的基板。

45、一种装置，包括：

适合于垂直地滑动穿过基座的起模针；以及

耦合到起模针上的磁铁。

46、根据权利要求45所述的装置，其特征在于，所述磁铁设置成阻止起模针粘合到基座上。

47、根据权利要求45所述的装置，其特征在于，所述磁铁设置成保持所述起模针的垂直定向。

48、根据权利要求45所述的装置，其特征在于，所述磁铁耦合在所述起模针的下端。

49、根据权利要求45所述的装置，其特征在于，所述磁铁密封在所述起模针内。

50、根据权利要求45所述的装置，其特征在于，所述磁铁是永久磁铁。

51、一种装置，包括：

适合于设置在有磁性的起模针下面的腔壁中的磁敏片，以便保持起模针垂直定向并阻止起模针粘合到基座。

52、一种装置，包括：

适合于设置在磁敏的起模针下面的腔壁中有磁性的片，以便阻止所述起模针粘合到基座，并保持所述起模针垂直定向。

53、一种装置，包括：

适合于保护磁敏片的罩，所述片设置在有磁性的起模针下面的腔壁中，

其中所述罩适合于允许所述起模针向所述磁敏片偏移。

54、一种装置，包括：

适合于安装在腔壁中的塞，所述塞还适合于支承磁敏片，所述磁敏片设置在有磁性的起模针下面的腔壁中。

55、在利用有磁性的起模针和磁敏片的系统中，一种装置包括：

衬套，所述衬套适合于安装在基座的孔中，并适合于引导所述有磁性的起模针与所述基座一起上升和下降，并适合于阻止所述起模针粘合到所述基座上。

56、一种装置，包括：

适合于耦合到起模针的有磁性的盖，其中，所述有磁性的盖适合于阻止所述起模针粘合到基座，并适合于保持所述起模针的垂直定向。

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