TW201508089A - 基板轉移暨處理系統以及基板轉移暨處理方法 - Google Patents

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Abstract

一種基板轉移暨處理系統以及基板轉移暨處理方法。基板轉移暨處理系統包含一基板轉移裝置、至少一熱板裝置、一藥液裝置、一傾斜裝置。基板轉移裝置用以將基板於一輸送路徑上移動。熱板裝置設置於輸送路徑上，用以承載並加熱基板。藥液裝置設置於輸送路徑上。藥液裝置被驅動移動至熱板裝置所承載之基板處。藥液裝置與基板之上表面形成一封閉空間。於封閉空間提供一藥液與基板之上表面接觸以產生一化學反應。傾斜裝置用以傾斜熱板裝置、藥液裝置及基板至一角度。熱板裝置對基板加熱以使基板與藥液加速進行化學反應。

Description

基板轉移暨處理系統以及基板轉移暨處理方法
一種基板轉移暨處理系統以及基板轉移暨處理方法，尤其是涉及一種可大幅減少藥液供給量、提升薄膜沉積均一性且提升產能的基板轉移暨處理系統以及基板轉移暨處理方法。
現今電子工業迅速發展，許多電子產品都需要應用到物理沉積技術或化學沉積技術。另外全世界面臨石油能源耗竭、成本高昂及環保等問題，造成太陽能與氫能源燃料電池的需求與日遽增，由於太陽能電池製造時，必須在一基材上構成多種沉積層(薄膜)，才能有效的發揮其功能，足見沉積製程為電子產業及民生產業一個極為要的關鍵技術。
習知的化學浴沉積(Chemical Bath Deposition，CBD)製程，亦為沉積技術之一，其將表面預作處理的一基材(例如太陽能電池基板)浸入化學藥液中持續一定時間，用以在基材表面沉積形成半導體薄膜。但習知的化學浴沉積設備，將基材完全浸入化學藥液之中，如此將導致基材多個表面形成半導體薄膜。然而，基材只需要在一表面形成半導體薄膜。多基材其餘表面所形成的半導體薄膜浪費製造成本與製程時間。
因此，如何創作出一種化學鍍浴沉積設備，以使化學鍍浴沉積設備可在撓性基材的單面進行化學鍍浴沉積，是一重要課題。
本發明的主要目的在於提供一種基板轉移暨處理系統，其可負荷連續性投片及同時處理多個片基板，如此可以大幅增加產能與製造效率，再者利用藥液蓋與基板密閉蓋合所圍置出具有密封空間之藥液盒，如此只需使用少量藥液，因此可大幅減少藥液使用量，又藥液在藥液盒中時皆恆接觸到基板單一表面。
本發明之另一目的在於提供一種基板轉移暨處理方法，其步驟包含有：由一基板轉移裝置將一基板於一輸送路徑上移動；由至少一設置於輸送路徑上之熱板裝置承載基板；以及驅動一設置於輸送路徑上之藥液裝置至熱板裝置所承載之基板處，藥液裝置與基板之上表面形成一封閉空間，封閉空間提供一藥液與基板之上表面接觸以產生一化學反應；由熱板裝置對基板加熱以使基板與藥液加速進行化學反應；往復傾斜擺動熱板裝置、藥液裝置及基板於一角度範圍內，用以使基板上表面與藥液均勻化學反應。
因此，本發明可解決上述習用技術之缺失，不僅減少藥液使用量，同時提升膜厚均勻性，還能增加例如太陽能電池等基板之產能及良率。
100、100A‧‧‧基板轉移暨處理系統
10、10A‧‧‧基板轉移裝置
11、11A‧‧‧入口端
12、12A‧‧‧出口端
13、13A‧‧‧第一清洗裝置
14、14A‧‧‧第二清洗裝置
15A‧‧‧第一傳送裝置
16A‧‧‧第二傳送裝置
20、20A‧‧‧熱板裝置
30、30A‧‧‧藥液裝置
31‧‧‧蓋體
311‧‧‧第一開口
312‧‧‧第二開口
313‧‧‧第三開口
32‧‧‧蓋體固定裝置
33‧‧‧封閉空間
40、40A‧‧‧傾斜裝置
41‧‧‧平台
42‧‧‧固定轉軸
43‧‧‧升降裝置
50‧‧‧基板
60‧‧‧藥液
70‧‧‧薄膜
L、LA‧‧‧輸送路徑
S10~S50‧‧‧步驟
θ‧‧‧角度
圖1為本發明之基板轉移暨處理系統之第一實施例示意圖。
圖2為本發明之基板轉移暨處理系統的藥液蓋固定機構示意圖。
圖3為本發明將熱板裝置傾轉以倒除藥液之示意圖。
圖4為本發明之基板轉移暨處理系統之第二實施例示意圖。
圖5為本發明之基板轉移暨基板處理方法之流程示意圖。
以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。
本發明有關一種基板轉移暨處理系統及基板轉移暨處理方法，其可連續性投入多片基板，依序將多片基板轉移分配於多個個熱板裝置上，以對每一片基板進行薄膜沉積處理，再將已處理完成的基板轉移並傳送出去，如此可同時處理多片基板，且由於連續性投片及同時處理多片基板，因此可以大幅增加產能與製造效率。
請參閱圖1所示本發明之基板轉移暨處理系統之第一實施例示意圖，以及請參閱圖2所示本發明之基板轉移暨處理系統的藥液蓋固定機構示意圖。
基板轉移暨處理系統100包含一基板轉移裝置10、多個熱板裝置20、一藥液裝置30、一傾斜裝置40。基板轉移暨處理系統100可用以轉移與處理一基板50，基板可為非晶矽基板、單晶矽基板、多晶矽基板、微晶矽基板或砷化鎵基板之至少其中之一。
基板轉移裝置10具有一輸送路徑L，基板轉移裝置10可於輸送路徑L的兩端來回移動，並可取放及轉移基板50，使基板50於輸送路徑L上移動，基板轉移裝置10之形式不限，例如可採用真空吸附式機械手臂。在輸送路徑L之兩端分別對應設置有一入口端11以及一出口端12，入口端11提供未與藥液接觸之基板50進入輸送路徑，出口端12提供完成化學反應之基板50由輸送路 徑輸出。本實施例中，於入口端11設有一第一清洗裝置13，於出口端12設有一第二清洗裝置14，基板50在傳送至入口端11時已經過第一清洗裝置13洗淨及乾燥處理，然後從入口端11取得基板50，然後將基板50轉移至任一個熱板裝置20進行後續的薄膜沉積處理，並再從熱板裝置20取回已沉積有薄膜的基板50，再把已沉積出薄膜的基板50轉移至出口端12，由第二清洗裝置14對由出口端12被送出之基板50進行清洗及乾燥。可依所需決定是否設置第一清洗裝置13及第二清洗裝置14。
熱板裝置20設置於輸送路徑L上且固定於傾斜裝置40上。每一個熱板裝置20可承載經基板轉移裝置10轉移過來的基板50，且每一個熱板裝置20可升溫至一預定溫度，由熱板裝置20對基板50加熱以使基板50與藥液60加速進行化學反應。熱板裝置20的範圍面積須大於基板50的範圍面積。如圖1所示，本實施例設有四個熱板裝置20並互呈分離設置，然而要注意的是，上述熱板裝置20的配置數目及配置方式視實際需要而定，在此僅是說明用的實例而已，並非用以限制本發明的範圍。
藥液裝置30設置於輸送路徑L且設置於傾斜裝置40上。藥液裝置30包括一蓋體31、一蓋體固定裝置32、一藥液供給裝置以及一沖洗裝置(圖中未示出)。
由蓋體固定裝置32將蓋體31移送至熱板裝置20所承載之基板50處，蓋體31罩蓋壓合於基板50上，蓋體31與基板50之上表面形共同圍置形成具有一封閉空間33的一結構體。藥液供給裝置用以將藥液60注入封閉空間33內。沖洗裝置可用以沖洗基板50及蓋體31。
本實施例中，於蓋體31具有一第一開口311、一第二開口312以及一第三開口313。第一開口311設置於蓋體31之中心處，以使藥液60注入封閉空間33內，而第二開口312與第三開口313分別設置於蓋體31之相對二側。第一開口311與第二開口312分別作為供藥液60注入於封閉空間33內及提供藥液60排出於封閉空間33外，第三開口313可用以提供沖洗裝置沖洗基板50或蓋體31。
除此之外，亦可於蓋體31僅設置第一開口311，由第一開口311提供藥液60注入封閉空間33內，或提供藥液60排出於封閉空間33之外，或提供沖洗裝置沖洗基板50或蓋體31。或者，亦可僅於蓋體31設置第一開口311及第二開口312，由第一開口311與第二開口312分別作為供藥液60注入於封閉空間33內及供藥液60排出於封閉空間33外，第一開口311與第二開口312之其中一個可供沖洗裝置沖洗基板50或蓋體31。
由藥液供給裝置將藥液60經第一開口311注入於蓋體31中，以使基板50之上表面可被藥液60均勻地覆蓋。藥液60與基板50的上表面接觸後在藥液60與基板50的上表面之間產生一化學反應(如化學浴沉積)，用以在基板50的上表面形成一薄膜70。當基板50的上表面覆蓋藥液60後，熱板裝置20即可對基板50加熱至一預定溫度以加速基板50與藥液60之間的化學反應。
傾斜裝置40包含一平台41、一固定轉軸42以及一升降裝置43。平台41用以承載熱板裝置20及藥液裝置30。固定轉軸42設置於平台41底部其中一側。升降裝置43設置於平台41底部相對於設有固定轉軸42之一側。升降裝置43以固定轉軸42為支點進 行升降往復運動時，可將熱板裝置20、藥液裝置30及基板50傾斜至一角度，或使熱板裝置20、藥液裝置30及基板50從傾斜狀態回復成水平狀態。升降裝置43可採用氣壓裝置或油壓裝置。
請參閱圖3所示本發明將熱板裝置傾轉以倒除藥液之示意圖。升降裝置43以固定轉軸42為支點進行升降往復運動時，可將熱板裝置20、藥液裝置30及基板50傾斜至一角度θ時，藥液60即可從第二開口312倒除出去。再由沖洗裝置透過第三開口313沖洗稀釋仍殘留於基板50之上的藥液60，其中，基板50經由沖洗裝置的處理後，蓋體固定裝置32即可將蓋體31由基板50上方移開，以供基板轉移裝置10取走基板50，並將基板50送至出口端12，由出口端12所傳送出去的基板50，可先經由第二清洗裝置14清潔乾燥後，再送往下一製程處理。
請參閱圖4所示本發明之基板轉移暨處理系統之第二實施例示意圖。基板轉移暨處理系統100A可用以轉移與處理多個基板50，其包含多個基板轉移裝置10A、多個熱板裝置20A、多個藥液裝置30A及多個傾斜裝置40A。其使用了四組基板轉移裝置10A，等基板轉移裝置10A以相互並列方式進行設置，每一基板轉移裝置10A具有一輸送路徑LA，每一基板轉移裝置10A可於輸送路徑LA的兩端來回移動，並可取放及轉移一基板50，使基板50於所具有之輸送路徑LA上移動，每一基板轉移裝置10A包括一入口端11A以及一出口端12A，入口端11A提供基板50進入輸送路徑LA。於每一輸送路徑LA上設有至少一熱板裝置20A，用以承載並加熱基板；每一個基板轉移裝置10A對應設置有多個個熱板裝置20A，等熱板裝置20A沿著每一個基板轉移裝置10A的輸送路徑 LA而設置於輸送路徑LA之下方，每一個熱板裝置20A可承載自基板轉移裝置10A轉移過來的基板50。
於每一輸送路徑LA上設有一藥液裝置30A，藥液裝置30A被驅動移動至其所設置之輸送路徑LA上之熱板裝置20A所承載之基板50處，於每一輸送路徑LA上設有一傾斜裝置40A，用以傾斜其所設置之輸送路徑LA上之熱板裝置20A、藥液裝置30A及基板50至一角度。本實施例之熱板裝置20A、藥液裝置30A及傾斜裝置40A對於基板50之作用與圖1~圖3所示熱板裝置20、藥液裝置30及傾斜裝置40對於基板50之作用相同，藥液裝置30A與基板50之上表面可形成一封閉空間以提供注入藥液與基板50之上表面接觸而產生化學反應，並由熱板裝置20A對基板50加熱以使基板50與藥液加速進行化學反應，在此不予贅述。
此外，相鄰之基板轉移裝置10A之入口端之間設有相互連接之一第一傳送裝置15A，使多個入口端形成串聯，以使基板50可從等基板轉移裝置10A之間輸送。相鄰之基板轉移裝置之出口端之間設有相互連接之一第二傳送裝置16A，使多個出口端形成串聯。本實施例中，串聯之多個入口端11A之其中一端設有一第一清洗裝置13A，用以清洗及乾燥未與藥液接觸之基板50後，基板50在被送進與第一清洗裝置13A相鄰之入口端11A。串聯之多個出口端12A之其中一端設有一第二清洗裝置14A，完成化學反應之基板50由出口端14A被送出輸送路徑，可由第二清洗裝置14A對基板50進行清洗及乾燥處理。可依所需決定是否設置第一清洗裝置13A及第二清洗裝置14A。
參閱圖5，本發明之基板轉移暨處理方法之流程示意圖，並請 配合圖1至圖3所示：步驟S10：由基板轉移裝置10將基板50於輸送路徑L上移動
步驟S20：由設置於輸送路徑上之熱板裝置承載基板；較佳地，基板50在轉移於熱板裝置20之前已經過第一清洗裝置13的洗淨及乾燥的處理。
步驟S30：驅動設置於輸送路徑L上之藥液裝置30至熱板裝置20所承載之基板50處，藥液裝置30與基板30之上表面形成一封閉空間33，封閉空間33可提供藥液60與基板50之上表面接觸以產生一化學反應，用以在基板50的上表面形成一薄膜70。
步驟S40：由熱板裝置20對基板50加熱以使基板50與藥液60加速進行化學反應。由熱板裝置20加熱至一預定溫度，以加速基板50與藥液60之間的化學反應。
步驟S50：往復傾斜40擺動熱板裝置20、藥液裝置30及基板50於一角度範圍內，用以使基板50上表面與藥液60均勻化學反應。薄膜70形成後，由往復傾斜40傾斜熱板裝置20以使藥液60的自第二開口312流出，如圖3所示。接著將熱板裝置2回復成水平狀態，使蓋體31離開基板50之上方，即可將位於熱板裝置20上的基板50轉移出去。
綜上所述，透過本發明之基板轉移暨處理系統，可連續性投入多片基板，如果利用多個基板轉移裝置，可維持更長期間的連續性投片效果，如此可縮短前後基板投片的間隔時間。
並且基板轉移裝置可將多個基板分別轉移至不同的熱板裝置上進行薄膜沉積處理，如此可同時對等基板進行薄膜沉積處理，基板轉移裝置再將已沉積有薄膜的基板轉移給輸出端，由此可 知，本發明提供一種連續不間斷之基板轉移及處理基板系統及方法，且還可調配閒置的熱板裝置進行實驗、保養或機台改造等用途使用，不僅提升機台利用率，更可具體提升產能及生產良率。
以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。
100‧‧‧基板轉移暨處理系統
10‧‧‧基板轉移裝置
11‧‧‧入口端
12‧‧‧出口端
13‧‧‧第一清洗裝置
14‧‧‧第二清洗裝置
20‧‧‧熱板裝置
30‧‧‧藥液裝置
31‧‧‧蓋體
32‧‧‧蓋體固定裝置
50‧‧‧基板
L‧‧‧輸送路徑

Claims (20)

  1. 一種基板轉移暨處理系統，用以轉移與處理一基板，該基板轉移暨處理系統包含：一基板轉移裝置，用以將該基板於一輸送路徑上移動；至少一熱板裝置，設置於該輸送路徑上，用以承載並加熱該基板；一藥液裝置，設置於該輸送路徑上，該藥液裝置被驅動移動至該熱板裝置所承載之該基板處，該藥液裝置與該基板之上表面形成一封閉空間，於該封閉空間提供一藥液與該基板之該上表面接觸以產生一化學反應；以及一傾斜裝置，用以傾斜該熱板裝置、該藥液裝置及該基板至一角度；其中，該熱板裝置對該基板加熱以使該基板與該藥液加速進行該化學反應。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之基板轉移暨處理系統，其中該基板轉移裝置包括：一入口端，提供未與該藥液接觸之該基板進入該輸送路徑；以及一出口端，提供完成該化學反應之該基板由該輸送路徑輸出。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之基板轉移暨處理系統，其中該入口端設有一第一清洗裝置，用以清洗該未與該藥液接觸之該基板。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之基板轉移暨處理系統，其中該出 口端設有一第二清洗裝置，用以清洗由該出口端被送出之該基板。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之基板轉移暨處理系統，其中該傾斜裝置包含：一平台，用以承載該熱板裝置；一固定轉軸，設置於該平台底部其中一側；一升降裝置，設置於該平台底部相對於設有該固定轉軸之一側，該升降裝置以該固定轉軸為支點進行升降往復運動時，用以傾斜該熱板裝置、該藥液裝置及該基板至一角度。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之基板轉移暨處理系統，其中該藥液裝置被驅動傾斜至一角度時，可將該藥液排出該藥液裝置。
  7. 如申請專利範圍第5項所述之基板轉移暨處理系統，其中該升降裝置為氣壓裝置或油壓裝置。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之基板轉移暨處理系統，其中該藥液裝置包括：一蓋體；以及一蓋體固定裝置，用以將該蓋體移送至該熱板裝置所承載之該基板處，以使該蓋體與該基板之上表面形成一封閉空間。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之基板轉移暨處理系統，其中該蓋體固定裝置設有一藥液供給裝置，用以將藥液注入該封閉空間內。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之基板轉移暨處理系統，其更包括一沖洗裝置，用以沖洗該基板及該蓋體。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之基板轉移暨處理系統，其中該 蓋體具有一第一開口，用以提供該藥液注入該封閉空間內，或提供該藥液排出於該封閉空間之外，或提供該沖洗裝置沖洗該基板或該蓋體。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之基板轉移暨處理系統，其中該蓋體具有一第二開口，該第一開口與該第二開口分別作為供該藥液注入於該封閉空間內及供該藥液排出於該封閉空間外，該第一開口與該第二開口之其中一個可供該沖洗裝置沖洗該基板或該蓋體。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之基板轉移暨處理系統，其中該蓋體具有一第三開口，用以提供該沖洗裝置沖洗該基板或該蓋體，該第一開口與該第二開口分別作為供該藥液注入於該封閉空間內及提供該藥液排出於該封閉空間外。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之基板轉移暨處理系統，其中該第一開口設置於該蓋體之中心處，以使該藥液注入該封閉空間內，而該第二開口與該第三開口分別設置於該蓋體之相對二側。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之基板轉移暨處理系統，其中該基板為非晶矽基板、單晶矽基板、多晶矽基板、微晶矽基板或砷化鎵基板之至少其中之一。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之基板轉移暨處理系統，其中該基板轉移裝置為真空吸附式機械手臂。
  17. 一種基板轉移暨處理系統，用以轉移與處理多個基板，該基板轉移暨處理系統包含：多個基板轉移裝置，每一該基板轉移裝置具有一輸送路徑， 每一該基板轉移裝置用以將至少一該基板於所具有之該輸送路徑上移動，每一該基板轉移裝置包括一入口端以及一出口端，該入口端提供該基板進入該輸送路徑；多個熱板裝置，於每一該輸送路徑上設有至少一該熱板裝置，用以承載並加熱該基板；多個藥液裝置，於每一該輸送路徑上設有一該藥液裝置，該藥液裝置被驅動移動至其所設置之該輸送路徑上之該熱板裝置所承載之該基板處，該藥液裝置與該基板之上表面形成一封閉空間，於該封閉空間提供一藥液與該基板之該上表面接觸以產生一化學反應；以及多個傾斜裝置，於每一該輸送路徑上設有一該傾斜裝置，用以傾斜其所設置之該輸送路徑上之該熱板裝置、該藥液裝置及該基板至一角度；其中，該熱板裝置對該基板加熱以使該基板與該藥液加速進行該化學反應，完成該化學反應之該基板由該出口端被送出該輸送路徑；相鄰之該基板轉移裝置之該入口端之間設有相互連接之一第一傳送裝置，使該多個入口端形成串聯，以及，相鄰之該基板轉移裝置之該出口端之間設有相互連接之一第二傳送裝置，使該多個出口端形成串聯。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之基板轉移暨處理系統，其中該串聯之該多個入口端之其中一端設有一第一清洗裝置，用以清洗該未與該藥液接觸之該基板。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之基板轉移暨處理系統，其中該串聯之該多個出口端之其中一端設有一第二清洗裝置，用以清 洗由該出口端被送出之該基板。
  20. 一種基板轉移暨處理方法，其步驟包含：由一基板轉移裝置將一基板於一輸送路徑上移動；由至少一設置於該輸送路徑上之熱板裝置承載該基板；以及驅動一設置於該輸送路徑上之藥液裝置至該熱板裝置所承載之該基板處，該藥液裝置與該基板之上表面形成一封閉空間，該封閉空間提供一藥液與該基板之該上表面接觸以產生一化學反應；由熱板裝置對該基板加熱以使該基板與該藥液加速進行該化學反應；以及往復傾斜擺動該熱板裝置、該藥液裝置及該基板於一角度範圍內，用以使基板上表面與藥液均勻化學反應。
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