TWI408245B - 用於塗覆設備之溢流室 - Google Patents

Description

用於塗覆設備之溢流室

本發明係關於根據申請專利範圍第1項之前言部分的一溢流室(flooding chamber)。

在高真空塗覆設備中，饋入及饋出鎖定室常設置為分別配置在高真空塗覆室之前或後。欲塗覆之基板(例如：玻璃板)係引導通過這些饋入及饋出室以免必須針對每一個別基板而重新排空整個高真空塗覆室。饋入室具有將基板由大氣壓力之區域傳送至真空區域中之功能，而饋出室具有將現已塗覆之基板由真空傳送至大氣壓力之區域中的任務。

具有一饋入室、一製程室、及一饋出室之一塗覆設備揭示於，舉例來說，DE 10 2004 008 598 A1之第1圖中。一方面在饋入及饋出室之間，另一方面在製程室之間，可額外設置有緩衝室。這一類的塗覆設備亦稱之為一連續式設備(inline installine)。

在入口室中使壓力達到一適合的傳送壓力，舉例來說至p＝5．10^－3 百帕(hPa)。在接續的製程室中接著獲得，舉例來說，p＝1．10^－3 百帕之壓力，同時使隨後的饋出室中之壓力由製程室之壓力達到大氣壓力。

在給定的基板運送及閥切換時間下，使饋入室之壓力達到需要的傳送壓力所需之時間為週期時間之重要決定因 素。

在愈來愈常有非常薄的玻璃板或其他表面基板在其中進行塗覆之新式設備中，使饋出室達到所需壓力之所需時間已變得越來越重要。由於在快速溢流下，基板容易受到破壞或損傷，僅可達到介於8秒至12秒之範圍中的溢流時間。

對連續式塗覆設備之生產率為決定性之一成分為週期時間或時脈週期(clock cycle)，亦即，每一基板塗覆所必須花費的時間。要達到45秒之週期時間，鎖定系統必須能夠在小於45秒之時間內由大氣壓力下之一點移動一基板至高真空區域中之一點，且反之亦然。在此時間內，基板必須運送進入或離開鎖定室，且鎖定室必須排空或通氣。排空及溢流可用之時間通常小於週期時間，舉例來說，45秒之20秒，因為所有其他任務亦必須在週期時間內完成。根據已知方程式： t＝(V/S)．ln(p₀ /p₁ ) 其中 t＝抽氣時間 V＝容積 S＝幫浦抽吸能力 p₀ ＝初始壓力(大氣壓力) p₁ ＝目標壓力(傳送壓力、最終鎖定壓力)

其結果為抽氣時間，且亦為週期時間，可使用下列措施縮短： －縮小鎖定室之容積 －增加幫浦之抽吸能力 －降低p₀ 對p₁ 之比率

通常在實行中，鎖定室之容積縮小為較佳。不幸地，容積縮小常蒙受負面效應，就是在快速溢流下，在鎖定室中會產生較大的壓力差，其會破壞基板或將基板帶離其位置。

在真空室中運送一平坦基板之一裝置為已知，其中相對於平坦基板之一側，設有具有引導至平坦基板上之鑽孔之一氣體通道(WO 2004/096678 A1)。此處可用之氣體墊係防止基板依靠在一支撐件上並受到損傷。

此外，已知一種用於真空室之串接形式的氣體供應器，其中數個在壁中之開口係由相同的氣體源饋送(DE 101 19 766 A1)。

最後，已知一基板處理系統，其可包含一排空室，其鄰接一製程室，且與製程室為背對背、或其他排空室及製程室之組合(US 6,016,611)。處理系統包含多種配置在鄰接的室之間的隔離閥、氣體流閥及真空閥。一控制器在某種程度上依照多種隔離閥是位於其開啟或密封位置而來控制不同氣體流閥及真空閥之個別位置。

已知的裝置不包含週期時間之縮短。

本發明藉由較短的溢流時間來解決縮短週期時間之問 題。

該問題係根據申請專利範圍第1項之特徵來解決。

本發明因此係關於用於塗覆設備之一溢流室，以此可達到較短的溢流時間並以其達到較短的時脈週期。此處使用兩個溢流工具，而一基板係對稱地配置在其間。溢流工具直接引導一氣體噴流至基板上。以此方式使基板固定在溢流工具之間。

尤其，本發明所獲得之優點包含，透過以高氣體流而快速溢流，基板不會被吹倒離開運送系統並緊靠鎖定室壁。因此基板係由在基板上彼此抵消之流動力作用於其上，因而沒有任何力可使基板傾覆。

透過將溢流時間縮短，舉例來說，由10秒縮短至現在僅剩2秒，則週期時間可縮短，舉例來說，8秒。本發明之另一優點為在溢流期間，基板係固定在溢流工具間，亦即，溢流工具本身係作為一無接觸之基板支架。一阻尼耦合(damping coupling)同時形成在基板及溢流工具間，其抵消基板可能之振盪。

與已知的平坦基板之空氣墊運送相反，在本發明中，基板係藉由透過氣體噴流所實現之高動能壓力而牢固地保持在數個局部地點，亦即，其為在中央固定。由氣體流入室容積所產生之靜壓力會阻礙基板由運送平面移開。

第1圖顯示具有饋入室2、製程室3、及饋出室4之連 續式塗覆設備1之示意圖。待塗覆之一表面基板(舉例來說，玻璃板)透過饋入室2之開口5而引入並運送至製程室3(基板在此製程室3中進行塗覆)。在塗覆後，基板到達饋出室4並由此處運送至外面。

第2圖再次單獨顯示出饋出室4。可見四個鎖定室壁6~9以及用於基板11之運送裝置10，且此處之基板11為一玻璃板。元件符號12及13代表溢流壁，其設有數個孔14、15。溢流壁12、13與鎖定室壁6、7之內側共同形成溢流通道16、17，氣體通過此處流動且其隨後穿透孔14、15。氣體流由箭頭18、19表示。氣體供應係經由數個側通道20~27來進行，其轉而與位在中央之經由氣體供應管29饋送之主要通道28連接。主要通道28於此係由頂壁31中之凹口30形成。頂壁31在側通道20~27進入溢流通道16、17的位置亦具有凹口。

溢流氣體因此經由氣體供應管29到達主要通道28，並由此處到達側通道20~27，而其終止於溢流通道16、17。溢流氣體則由溢流通道16、17而穿透孔14、15並撞擊於基板11上。基板11同時被兩個溢流通道16、17吹動於其上。

來自溢流壁12、13之氣體發射必須完全相同且為鏡像對稱，也就是說，溢流壁12、13彼此對應之孔係直接彼此相對。不過，相對於支撐效應及共振，一最小偏移量亦可以是有利的。

重要的是，氣體至溢流通道16、17之饋入係對稱地發 生，且相同的氣體量總是以相同速率進入溢流通道。噴嘴、間隙、及其類似物亦可用來取代孔。

第3圖顯示與第2圖相同之饋出室4，不過是概要性且高度簡化的。明顯的是，氣體供應不僅可來自上方，且亦可來自下方，或同時來自上方及下方。為此目的，設置兩個終止於溢流通道16、17之氣體供應器32、33。如第2圖之實施例，基板11之運送以箭頭34之方向發生。由於第二氣體供應器33之設置，則通過溢流通道16、17之氣體流可達到一致，也就是說，流經下部孔及流經上部孔之氣體量為相同的。

在第4圖中，顯示出饋出室4，其包含兩個置中設置之氣體供應器35、36，該些氣體供應器35、36係垂直於溢流通道16、17而延伸。這些中央氣體供應器35、36係確保氣體在溢流通道16、17之下部及上部區域中一致地分佈。

第3及4圖並未顯示出氣體供應器32、33或35、36為對稱地操作，也就是說，流經氣體供應器32、33及35、36之氣體係來自一共用來源。沒有對稱的氣體流分配，則必須要有複雜而昂貴的調整動作，以確保相同的氣體流供應至兩側上之溢流壁。

第5圖顯示作用在基板上之力彼此抵消。來自孔14、15流出之氣體壓力之力F₁ ~F₁₄ 全都具有相同量值。不過，力F₈ ~F₁₄ 係相對地指向力F₁ ~F₇ ，以致力在基板11上彼此抵消。

第6圖顯示如果基板11傾斜至一側，由氣體流導致之力作用的方式。由於基板11在此實例中接近溢流壁12、13之上部開口，由其間流出之氣體施加較大的力，其透過長的力箭頭F₁ 表示。以此方式，基板再次豎直，亦即，移動至垂直位置。

動壓力(dynamic pressure)之量值規格僅可困難地達成，因為壓力取決於大量對其有影響之因素，且必須對個別實例最佳化或憑經驗決定。輕的氣體(舉例來說，氫)相對於重的氣體(舉例來說，氙)而產生較低的壓力。此外，孔的數目及其橫剖面會決定壓力。介於溢流桿(flooding rod)及基板間之距離亦代表一影響因素，如同氣體通量亦然。

此外，動壓力在溢流時間期間會改變，一方面係由於在室中之增加的靜壓力下，氣體噴流之膨脹減少而增加基板上之力效應；然而，另一方面，由於增加的渦度(vorticity)而使力效應減少。

用於溢流之氣體並非關鍵。不過，具成本效益之氣體為較佳。由於在根據本發明之快速溢流中，一高速氣體流係吹抵基板11之兩側，因此使用一清潔、乾燥、且尤其是無粒子的氣體是為必要，以免在溢流期間損傷塗層。這一類滿足需求之氣體為，舉例來說，氮，其可大量儲存在貯留槽中。不過，如果空氣預先經過乾燥、純化或至少過濾的話，則亦可使用之。

在鎖定室中可能會有粒子，舉例來說，已經在塗覆製 程中產生並沉積在塗層上。如果氣體流確實撞擊塗層，則粒子會轉移進入室中，以致基板在溢流期間大部分地保持無粒子。

欲在最短的可能時間內將所需的氣體量引入鎖定室中，可設置大量的孔14、15或具有大尺寸之孔。不過，亦可設置額外的氣體噴頭或溢流設施，且其氣體發射方向並非朝向基板11。必要條件為透過額外的氣體供應，不可以會有任何會將基板由其位置移動或吹走之漩渦在流中產生。

雖然一氣體傳導桿(例如在DE 103 19 379 A1中所述)可符合要求，但其建議將孔14、15分佈在整個壁13上。

第7a圖描繪本發明之另一實施例，其中，溢流桿係取代溢流壁而設置。

包含兩側壁39、40之饋出室38設有總數為10個之溢流桿41~45及46~50，其中各邊有5個溢流桿相對於彼此而設置。饋出室38在其頂部及底部藉由頂壁51及底部52使之關閉。由於側壁40係顯示為穿破的，故溢流桿41~45在第7a圖中為可見的。在相對設置的溢流桿間包括有基板53，其一邊緣擱放在運送裝置54上。溢流桿41~50之氣體供應係經由與氣體分支56耦合之氣體供應器55來進行，而氣體分支56轉而毗鄰溢流桿41~45。溢流桿46~50(在第7a圖中為不可見)以相同方式供給氣體。溢流桿中之氣體流以箭頭57、58表示。由於溢流桿41~50在其內側方向的側邊上設有孔59、60，氣體係以朝向基板53 之方向發射。此藉由箭頭61、62表示之。

第7a圖所描繪之溢流設施亦可在不喪失其功能能力之情況下旋轉90度。溢流桿41~50及氣體供應器55在此實例中將垂直延伸，而氣體分支56將水平延伸。基板53、鎖定開口、及運送裝置54在此實例中將保持其方向。

第7b圖顯示饋出室38之前視圖。可看出溢流桿41~50在垂直方向彼此間隔設置。此間隔係經選擇以抵消靜壓力之可能產生的負面效應。關於靜壓力，其係理解為在饋出室38中正常獲得之壓力。反之，關於動壓力，其係理解為溢流桿41~50以朝向基板53之方向發射之氣體所產生之壓力。

在第7b圖中，靜壓力係透過箭頭65~68來描繪出，而動壓力則透過箭頭69~72來表示。箭頭73、74表示撞擊基板53之氣體噴流69、70再次轉向而朝向壁40。由於兩種壓力的存在，力作用在基板53上。利用溢流桿41~50取代連續式溢流壁可防止不同壓力建立在基板之右及左側上。如果，當使用連續式溢流壁時，基板53將饋出室38分隔為兩隔室，則透過高流動阻力及在兩側上建立之不同的靜壓力會阻礙介於兩隔室間之溢出物。由此產生之靜壓力差可破壞基板53或將其由中央位置移開。使用溢流桿可防止此情況發生，一方面是由於溢流桿產生之高動壓力會重疊至相對低之靜壓力上，另一方面則是由於溢流桿間之垂直距離而在基板之兩側間產生一額外的壓力均衡。

靜壓力並非固定值，因為鎖定室填滿來自製程室之壓 力位準(近乎1．10^－3 百帕)直到大氣壓力。不管溢流桿41~50為水平或垂直配置皆沒關係。不過，重要的是經由溢流桿41~50流入之氣體係相對於基板53而對稱地引入，其在基板53上具有穩定而阻尼之效應，且剩餘的室容積係溢流，以致建立的靜壓力無法損傷基板53。

要透過動壓力達到一特定的支撐效應，在溢流桿中之孔的橫剖面面積之總合必須小於或等於特定的溢流設施之相關入口之橫剖面。

如關於第7a圖所述之90度旋轉設置對於根據第7b圖之配置亦為可實行的。在此實例中，第7b圖將為一頂視圖。

F₁ －F₁₄ ‧‧‧力

1‧‧‧連續式塗覆設備

2‧‧‧饋入室

3‧‧‧製程室

4‧‧‧饋出室

5‧‧‧開口

6~9‧‧‧鎖定室壁

10‧‧‧運送裝置

11‧‧‧基板

12~13‧‧‧溢流壁/溢流壁

14~15‧‧‧孔

16~17‧‧‧溢流通道

18~19‧‧‧箭頭/氣體流

20~27‧‧‧側通道

28‧‧‧主要通道

29‧‧‧氣體供應管

30‧‧‧凹口

31‧‧‧頂壁

32~33,35~36‧‧‧氣體供應器

34‧‧‧箭頭/方向

38‧‧‧饋出室

39~40‧‧‧側壁

41~50‧‧‧溢流桿

51‧‧‧頂壁

52‧‧‧底部

53‧‧‧基板

54‧‧‧運送裝置

55‧‧‧氣體供應器

56‧‧‧氣體分支

57~58‧‧‧箭頭/氣體流

59~60‧‧‧孔

61~62‧‧‧箭頭/方向

65~68‧‧‧箭頭/靜壓力

69~72‧‧‧箭頭/動壓力/氣體噴流

73~74‧‧‧箭頭

本發明之實施例範例顯示在圖式中，並在上文中進一步敘述。其中圖式為：第1圖為具有一饋入室、一製程室、及一饋出室之一連續式塗覆設備之示意圖，第2圖為饋出室之窄側之視圖，第3圖為具有兩個氣體供應器之饋出室之視圖，第4圖為具有置中之氣體供應器之饋出室之視圖，第5圖代表作用在一基板上之力，第6圖代表作用在一傾斜基板上之力，第7a圖為饋出室之另一實施例之透視圖，第7b圖為第7a圖所描繪之饋出室之前視圖。

4‧‧‧饋出室

6~9‧‧‧鎖定室壁

10‧‧‧運送裝置

11‧‧‧基板

12~13‧‧‧溢流壁

14~15‧‧‧孔

16~17‧‧‧溢流通道

18~19‧‧‧箭頭/氣體流

20~27‧‧‧側通道

28‧‧‧主要通道

29‧‧‧氣體供應管

30‧‧‧凹口

31‧‧‧頂壁

Claims (14)

1. 一種用於塗覆設備之溢流室(flooding chamber)，其中該溢流室係用以將待塗覆之一基板由一大氣壓力區域傳送至一製程室或其中該溢流室係用以將一基板由該製程室傳送至一大氣壓力區域，該溢流室包括：至少二溢流單元(12、13；41-45、46-50)，於該些溢流單元之間對稱設置有一基板(11、53)，其中該些溢流單元(12、13；41-45、46-50)直接地引導一氣體噴流(69、70)至該基板(11、53)上，使得該基板(11、53)固定於該些溢流單元(12、13；41-45、46-50)之間且其中該些溢流單元(12、13；41-45、46-50)係在一給定的流體壓力下連接至至少一流體源(29、55)。
2. 如申請專利範圍第1項所述之溢流室，其特徵在於該些溢流單元為溢流壁(12、13)，且該些溢流壁包含數個該些流體穿透開口(14、15)。
3. 如申請專利範圍第2項所述之溢流室，其特徵在於該些流體穿透開口(14、15)之至少一部分係導向一基板(11)。
4. 如申請專利範圍第1項所述之溢流室，其特徵在於該些溢流單元為溢流桿(flooding bar)(41-45、46-50)，且該些溢流桿包含數個該些流體穿透開口(59、60)。
5. 如申請專利範圍第4項所述之溢流室，其特徵在於該些溢流桿(41-45、46-50)係在水平方向為彼此間隔設置。
6. 如申請專利範圍第1項所述之溢流室，其特徵在於該流體為空氣。
7. 如申請專利範圍第1項所述之溢流室，其特徵在於該流體為氮氣。
8. 如申請專利範圍第2項所述之溢流室，其特徵在於該些溢流壁(12、13)與真空室壁(6、7)共同形成中空空間(16、17)。
9. 如申請專利範圍第2項所述之溢流室，其特徵在於該些流體穿透開口(14、15)係分佈在一溢流壁(12、13)之整個側面上，且各個該些流體穿透開口係彼此之間以相同距離配置。
10. 如申請專利範圍第8項所述之溢流室，其特徵在於該些中空空間(16、17)係連接至一共用流體源(29)。
11. 如申請專利範圍第8項所述之溢流室，其特徵在於該些 中空空間(16、17)係連接至二共用流體源(32、33；35、36)。
12. 如申請專利範圍第8項所述之溢流室，其特徵在於該些流體源(32、33)係與該些中空空間(16、17)之窄側相連。
13. 如申請專利範圍第8項所述之溢流室，其特徵在於該些流體源(35、36)係與該些中空空間(16、17)之中央線相連。
14. 如申請專利範圍第4項所述之溢流室，其特徵在於該些溢流桿(41-45、46-50)彼此之間在垂直方向上具有一距離。