TWI382490B - 在腔室中熱處理工件的方法及系統 - Google Patents

Description

在腔室中熱處理工件的方法及系統

本發明是美國專利申請號為11/968,188，申請日為2008年1月1日，標題為“在腔室中搬運工件的方法及系統”("Method and system for handling objects in chambers")的專利申請的部分延續申請。

本發明涉及在薄膜沉積前後,多個工件熱處理的領域。具體地涉及從一個腔室搬運多個工件到另一個腔室的方法及系統，其中，工件在腔室中傳輸、處置或處理。

按，一直以來，通常使用常規的機械裝置搬運及定位工件。一般情況下，當需要對多個工件在不同的腔室中進行多次熱處理並搬運時，採用常規的機械裝置需要分批次搬運，而且搬運的過程和熱處理的過程是分開的，使得工件進行熱處理和搬運的時間長，搬運的過程複雜。再者，當常規的機械裝置到工件的距離很長時，會產生行程不足的問題。

因此，需要一個更好的在腔室中熱處理和搬運工件的方法。

本部分的目的在於對本發明的一些方面作出總結，並且簡要地介紹一些較佳的實施例。為了避免本部分的目的、摘要和標題難以理解，摘要或說明書標題作了簡化或省略。這樣的簡化和省略並不是要限制本發明的範圍。

一般地，本發明的技術適用於將工件從一個腔室傳輸到另一個腔室。根據本發明的一方面，熱處理系統包括傳輸臺、一個或多個熱處理腔室以及沉積設備介面。所述傳輸臺用於接收要進行熱處理的工件。所述傳輸臺還用作一種將工件從一個腔室移動到另一個腔室的機構。所述熱處理腔室包括一套熱作業系統用以加熱或冷卻工件。所述熱處理腔室可容納一個平臺，每個工件能垂直放置在所述平臺上。因此，所有工件可以和要傳輸的所述平臺一起移動，例如，一起從一個腔室傳輸到另一 個腔室。根據具體的實施方式，所述平臺可包括一個或複數個工件夾具，其中，所有工件可以由一個所述工件夾具活動地舉起，或每個工件可分別由一個所述工件夾具活動地舉起。移動機構可方便地將所述平臺或所述工件夾具從一個位置移動到另一個位置(例如，傳輸臺、熱處理腔室和沉積設備)。

根據本發明的另一方面，所述移動機構包括：滾筒、在軌道上滾動的滾輪滾筒、在軌道上移動到另一個處的機構、傳輸裝置、支撐塊以及機械臂。通過機械動作，所述移動機構可將所述工件夾具移動到指定的腔室。

本發明的實施方式可以是一種方法、一種裝置、一種系統或系統的一部分。根據其中一個實施例，本發明是一種搬運工件的系統。所述系統包括：傳輸臺、熱處理腔室、沉積設備以及工件夾具。所述工件夾具活動地置於所述傳輸臺和所述熱處理腔室，用於垂直持有複數個工件。

根據另一實施例，本發明為一種在腔室中處理工件的系統，所述系統包括：傳輸臺，用於接收工件，其中所述工件夾具用於分隔地垂直持有所述工件；所述傳輸臺包括安裝有一傳輸機構的旋轉臺；至少一個熱處理腔室。所述傳輸臺中的所述傳輸機構用於將所述工件夾具傳輸到所述熱處理腔室和所述沉積設備。

本發明可以有多種應用。其中一個應用是控制所述沉積設備中工件在處理前和處理後的溫度。當需要提高所述系統的產量時，可再設置一個熱處理腔室。使用所述傳輸臺可有效地將工件在所述傳輸臺、所述熱處理腔室以及所述沉積設備之間傳輸。

本發明的一個的目的、特徵和優點在於提供一種能有效搬運工件的系統。

在研究了下列詳細描述的實施例及相關的附圖後，本發明的目的、特徵及優點會變得明顯。

本發明的細節描述主要表述為程式、步驟、邏輯模組、過程或其他代表符號。這些表述直接地或間接地展示了在腔室中處理工件的過程。本領域的技術人員能把這些描述和代表最有效移植到他們的工作中。

在此參考的"一個實施例"或“一實施例”表示特定的一個實施例裏的特徵、結構或特性可涵蓋至少一個本發明中的實施例。說明中在不同的地方出現的短語“一個實施例”，並不需要全部參考其相同實施例，也不獨立或優選於其他實施例。此外，本發明中一個或多個實施例中描述的工序流程圖、圖表或序號並不固定地指代任何特定的順序或暗示任何對本發明的限制。

參考附圖，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。圖1為本發明的一個實施例的示範結構100。所述結構100包括傳輸臺105，一個或多個熱處理腔室(只圖示了2個代表腔室102和腔室103)和一個或多個沉積設備(只圖示了一個代表腔室101)。所述傳輸臺105用於接收物件或工件，並準備好將所述物件或工件裝載到其中一個所述熱處理腔室或所述沉積設備。所述傳輸臺105還可用於卸載經過所述熱處理腔室和所述沉積設備處理的工件。

根據一個實施例，所述傳輸臺105包括旋轉臺113，所述旋轉臺113用於裝卸工件時，旋轉至與其中一個所述熱處理腔室或所述沉積設備對齊。根據具體的實施方式，所述熱處理腔室可設計成相同的或不同的，以便對每個工件進行不同的處理。例如，在一個實施例中，所有可使用的所述熱處理腔室均配置有加熱和冷卻設備。在另一個實施例中，一些所述熱處理腔室配置加熱設備，另一些所述熱處理腔室則配置冷卻設備。因此，一個所述熱處理腔室用於在沉積設備處理工件之前在第一溫度下加熱工件，另一個所述熱處理腔室用於將經過所述在沉積設備處理後的工件冷卻。所述傳輸臺105可用於將工件從一個位置傳輸到另一個位置，例如，先將工件傳輸到第一個熱處 理腔室，然後在工件被傳輸到第二個熱處理腔室之前傳輸到所述沉積設備。

在一個示範性操作中，置於所述旋轉臺113上的平臺被旋轉至裝載介面115以裝載工件。一批工件可活動地置於所述平臺上，所述平臺可通過一移動機構移進或移出腔室。所述平臺包括至少一個工件夾具110，所述工件夾具可通過所述傳輸臺105裝載到所述熱處理腔室102加熱到第一溫度。當工件處理完後，所述工件從所述熱處理腔室移出並卸載到所述傳輸臺上的所述旋轉臺上。所述旋轉臺再旋轉至所述沉積設備101，並將所述工件夾具移進所述沉積設備101。當工件經過所述沉積設備101的處理後，所述工件被卸載到所述傳輸臺115上。所述旋轉臺113再旋轉至所述熱處理腔室103使所述工件冷卻到第二溫度。當所述工件被冷卻到第二溫度後，所述工件從所述熱處理腔室卸載到所述傳輸臺上。所述傳輸臺旋轉至裝載/卸載介面，以卸載工件。所述工件再通過所述裝載/卸載介面卸載。根據具體實施方式，所述平臺可設計成不同的形式。下面展示了一些示範性的平臺。

圖2A和圖2B分別圖示了所述熱處理腔室200的前視圖和剖面圖。根據一個實施例，所述平臺包括工件夾具210和一排滾筒211，其中，所述工件夾具210位於所述滾筒211上。一個工件夾具可以持有多個工件以實現平行移動工件。如圖2A所示，所述工件夾具210包括六套持有裝置212，每套持有裝置用於持有一個要在工藝腔室中處理的工件。圖2B明確圖示了一對所述持有裝置212持有一個工件209。所述工件夾具210使所有被持有的工件同時移進或移出所述熱處理腔室，或同時在所述熱處理腔室之間移動。

為將所述工件夾具210從所述傳輸臺傳送到所述熱處理腔室或所述沉積設備，所述傳輸臺105的所述旋轉臺113旋轉，直到所述傳輸臺105中的滾筒和所述熱處理腔室102或所述沉積設備101中的滾筒對齊。對齊後，啟動滾筒，所述工件夾具 會移進或移出所述熱處理腔室102或所述沉積設備101。當所述工件夾具到達所述熱處理腔室102或所述沉積設備101中的指定位置後，滾筒停止滾動。然後，所述熱處理腔室102或所述沉積設備101的閘門116關閉，以便將所述熱處理腔室102或所述沉積設備101的內部與外部隔離。

圖2A、圖2B圖示了所述工件夾具採用一個滾筒陣列或一組滾筒移動或傳輸。圖2A圖示了所述滾筒的一個實施例，所述滾筒由裝配在一旋轉軸上的長筒構成。圖2C圖示了另一個示範實施例，所述滾筒由複數個裝配在所述旋轉軸上的短管(滾輪)構成。根據具體的實施方式，其他的移動機構也可用於移動所述平臺或所述工件夾具。所述移動機構的一個實施例是利用軌道傳輸所述工件夾具。圖3A和圖3B所示，分別為所述熱處理工藝腔室300的前視圖和剖面圖，所述熱處理腔室300包括採用滾輪314在一組軌道311上滾動的所述工件夾具310。在所述傳輸臺和所述沉積設備中，也可使用類似的軌道將所述工件夾具310在所述傳輸臺、所述熱處理腔室和所述沉積設備之間傳輸。

圖4展示一個示範結構400。所述結構400採用所述傳輸裝置412將所述工件夾具在所述傳輸臺405、所述熱處理腔室(402、403)和所述沉積設備401之間傳輸。根據本發明的一個實施例，所述結構400包括傳輸臺405，一個或多個熱處理腔室(圖中只顯示了兩個代表性的腔室402、404)和一個或多個沉積設備(圖中只顯示一個代表設備401)。

在一個實施例中，為將所述工件夾具在所述熱處理腔室、所述傳輸臺以及所述沉積設備之間移動，所述傳輸裝置伸向所述工件夾具，並與所述工件夾具連接。所述傳輸裝置為機械臂。假設所述軌道和所述旋轉臺413是對齊的，當連接著所述工件夾具的所述機器手臂退回到所述傳輸臺時，所述工件夾具就沿著軌道水平地從所述熱處理腔室中移出，並移到所述傳輸臺上。所述工件夾具被移動到所述傳輸臺上後，所述旋轉臺旋 轉直到所述旋轉臺的軌道和目標熱處理腔室或所述沉積設備對齊。所述機械手臂再伸向所述目標熱處理腔室或所述沉積設備。這樣，所述工件夾具就從所述傳輸臺移出再移進所述目標熱處理腔室或所述沉積設備。當所述工件夾具被放置到指定位置後，所述機器手臂和所述工件夾具分離並退回。

在另一個實施例中，採用機械手移動所述工件夾具。圖5A和圖5B分別圖示了含有所述工件夾具510的所述熱處理腔室500的前視圖和剖面圖。所述工件夾具510置於一組支撐塊511上，所述支撐塊511用於提供一個空間，讓機械手(例如一個提升機構)可伸展到所述工件夾具510的底部。

為將所述工件夾具從所述傳輸臺移動到所述熱處理腔室或所述沉積設備，所述持有所述工件夾具的所述提升機構旋轉，直到所述工件夾具與所述熱處理腔室或所述沉積設備對齊。如圖6所示，所述提升機構612再伸展到指定的位置。當所述工件夾具到達指定位置時，所述提升機構下降，把所述工件夾具放置在指定的腔室。所述提升機構再從指定的腔室退回到所述傳輸臺。

根據圖2A所示的一個實施例，一循環裝置220用於驅動媒介(例如：空氣、氮氣或各種氣體)循環穿過工件，以加熱或冷卻所述工件至目標溫度。

根據圖7所示的另一個實施例，工件旁裝有加熱器721，以加熱所述工件到目標溫度。可替換地，面向所述工件還可安裝冷卻器，以冷卻所述工件到目標溫度。

本發明揭示了一種熱處理工件的系統。本發明可有多種應用，例如應用到電漿增強化學氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)中，作為沉積前的加熱及沉積後的冷卻。PECVD是一個主要用在基片上，從氣態沉積為固態薄膜的過程。

本發明所描述的細節具有一定的特殊性。對於本領域的普通技術人員來說，當前只是以舉例的方式公開了實施例，在不 脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和組合，這些改進和組合也視為本發明的保護範圍。相應地，本發明的保護範圍應當由申請專利範圍來確定，而不是由上述具體實施例的描述來確定。

100‧‧‧示範結構

101‧‧‧沉積設備

102‧‧‧熱處理腔室

103‧‧‧熱處理腔室

105‧‧‧傳輸臺

109‧‧‧工件

110‧‧‧工件夾具

111‧‧‧滾筒

113‧‧‧旋轉臺

115‧‧‧裝載介面

116‧‧‧閘門

200‧‧‧熱處理腔室

209‧‧‧工件

210‧‧‧工件夾具

211‧‧‧滾筒

212‧‧‧持有裝置

220‧‧‧循環裝置

300‧‧‧熱處理工藝腔室

309‧‧‧工件

310‧‧‧工件夾具

311‧‧‧軌道

314‧‧‧滾輪

400‧‧‧示範結構

401‧‧‧沉積設備

402‧‧‧熱處理腔室

403‧‧‧熱處理腔室

405‧‧‧傳輸臺

409‧‧‧工件

410‧‧‧工件夾具

412‧‧‧傳輸裝置

413‧‧‧旋轉臺

500‧‧‧熱處理腔室

509‧‧‧工件

510‧‧‧工件夾具

511‧‧‧支撐塊

609‧‧‧工件

612‧‧‧提升機構

721‧‧‧加熱器

通過下面的描述、申請專利範圍及附圖，本發明的特徵及優點，將得到更好的理解。

圖1為本發明的一個實施例的示範結構；圖2A和圖2B分別為可用於圖1所示結構中的一個工件夾具的前視圖和剖面圖；圖2C為可以用於圖2A所示結構中的滾筒的實施例；圖3A和圖3B分別為可用於圖1所示結構中包含有在一組軌道上滾動的滾輪的工件夾具的前視圖和剖面圖；圖4為用傳輸裝置水平移動工件夾具的示範結構；圖5A和圖5B分別為設有一組支撐塊上的工件夾具的前視圖和剖面圖；圖6為採用機械機構(如，機械臂)將工件夾具升起，並從一個腔室移動到另一個腔室的視圖；以及圖7為設有加熱器或者冷卻器的熱處理腔室的前視圖。

100‧‧‧示範結構

101‧‧‧沉積設備

102‧‧‧熱處理腔

103‧‧‧熱處理腔室

105‧‧‧傳輸

109‧‧‧工件

110‧‧‧工件夾具

111‧‧‧滾筒

113‧‧‧旋轉臺

115‧‧‧裝載介面

116‧‧‧閘門

Claims (14)

1. 一種熱處理工件的系統，包括：傳輸臺；平臺，包括至少一個工件夾具，所述工件夾具可移動地置於所述傳輸臺內，用於垂直持有複數個工件；以及第一熱處理腔室，用於接收所述平臺，其中，所述工件在所述第一熱處理腔室中經過處理達到第一溫度；其中，所述傳輸臺用於將所述平臺移進或移出所述第一熱處理腔室；第二熱處理腔室，用於接收所述平臺，其中，所述工件在所述第二熱處理腔室中經過處理達到第二溫度；第一循環設備，用於使媒介循環，所述媒介用於在所述第一熱處理腔室中加熱所述工件；以及第二循環設備，用於使媒介循環，所述媒介用於在所述第二熱處理腔室中冷卻所述工件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之系統，其中還包括一沉積設備，所述沉積設備用於處理在所述第一熱處理腔室中處理後的所述工件。
3. 如申請專利範圍第2項所述之系統，其中所述傳輸臺用於將所述平臺從所述第一熱處理腔室移出以用於所述沉積設備的處理，並且當所述工件經過所述沉積設備處理後，將所述平臺移進所述第二熱處理腔室。
4. 如申請專利範圍第3項所述之系統，其中還包括機械裝置，用於將所述平臺移進和移出所述第一熱處理腔室、所述第二熱處理腔室和所述沉積設備。
5. 如申請專利範圍第4項所述之系統，其中所述平臺採用滾筒進行傳輸。
6. 如申請專利範圍第4項所述之系統，其中所述平臺採用軌道進行傳輸。
7. 如申請專利範圍第4項所述之系統，其中還包括使所述工 件夾具水平移動的傳輸裝置。
8. 如申請專利範圍第4項所述之系統，其中還包括使所述平臺移進和移出腔室的機械臂，所述機械臂的功能包括：抬升所述平臺；水平移動所述平臺；使所述平臺繞垂直軸旋轉。
9. 一種熱處理工件的系統，包括：平臺，用於垂直放置複數個工件；第一熱處理腔室，用於接收所述平臺，所述平臺載有要在所述第一熱處理腔室中經過處理達到第一溫度的所述工件；沉積設備，用於處理在所述第一熱處理腔室中經過熱處理後的所述工件；第二熱處理腔室，用於接收所述平臺，所述平臺載有經過所述沉積設備處理後的所述工件，其中，所述工件經過熱處理達到第二溫度；以及一循環設備，用於使媒介循環，所述媒介用於處理所述工件，使所述工件的溫度達到所述第一溫度或所述第二溫度。
10. 如申請專利範圍第9項所述之系統，其中還包括一機械裝置，用於將所述平臺移進或移出所述第一熱處理腔室、第二熱處理腔室和所述沉積設備。
11. 如申請專利範圍第10項所述之系統，其中所述平臺採用滾筒進行傳輸。
12. 如申請專利範圍第10項所述之系統，其中所述平臺採用軌道進行傳輸。
13. 如申請專利範圍第12項所述之系統，其中還包括使一工件夾具水平移動的傳輸裝置。
14. 如申請專利範圍第10項所述之系統，其中還包括將所述平臺移進和移出所述第一熱處理腔室、所述第二熱處理腔 室或所述沉積設備的機械臂，所述機械臂的功能包括：抬升所述平臺；水平移動所述平臺；使所述平臺繞垂直軸旋轉。