TWI475628B - 處理基板用之真空腔室及包含該真空腔室之設備 - Google Patents

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TWI475628B
TWI475628B TW098121212A TW98121212A TWI475628B TW I475628 B TWI475628 B TW I475628B TW 098121212 A TW098121212 A TW 098121212A TW 98121212 A TW98121212 A TW 98121212A TW I475628 B TWI475628 B TW I475628B
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Hyun-Bum Choi
An-Ki Cha
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Jusung Eng Co Ltd
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Description

處理基板用之真空腔室及包含該真空腔室之設備
本發明係關於用於處理基板之真空腔室，尤有關於具有腔室蓋之真空腔室及包含該真空腔室之設備。
一般而言，半導體裝置(例如平面顯示裝置及太陽能電池)之處理包含重複以下步驟：沉積薄膜；圖案化光阻(PR)層之光微影步驟；及蝕刻圖案之薄膜。沉積步驟及蝕刻步驟可在具有與外部分開之反應空間的設備之腔室內施行，例如可將包含承載(load-lock)腔室、傳送腔室、及處理腔室之群集型(cluster type)設備用於沉積步驟及蝕刻步驟，傳送腔室及處理腔室在沉積步驟及蝕刻步驟期間可具有真空狀態。特別是，由於基板係由具有大氣狀態之外部輸入至承載腔室內，且基板係由承載腔室傳送至具有真空狀態之傳送腔室，故承載腔室可交替地具有大氣狀態及真空狀態。
圖1為顯示根據相關技藝之群集型設備之圖式。
在圖1中，群集型設備10包含基板裝載器/卸載器18、承載腔室12、傳送腔室14及複數個處理腔室16。將複數個基板20輸入至基板裝載器/卸載器18內以用於處理，且在處理完成後將複數個基板20自基板裝載器/卸載器18輸出。承載腔室12被設置於基板裝載器/卸載器18與傳送腔室14之間，因此，複數個基板20自基板裝載器/卸載器18經由承載腔室12而被運送至傳送腔室14。基板裝載器/卸載器18包含第一機器人24，其係用以將複數個基板20自基板裝載器/卸載器18運送至承載腔室12；而傳送腔室14包含第二機器人22，其係用以將複數個基板20自承載腔室12運送至複數個處理腔室16。
圖2為顯示根據相關技藝之群集型設備之承載腔室的展開透視圖。
在圖2中，承載腔室12包含腔室本體28及腔室蓋29，腔室本體28包含第一至第四側壁30,32,34及36，第一及第二側壁30及32分別具有用於基板傳送之第一及第二狹槽閥31及33，而第三及第四側壁34及35則位於第一及第二側壁30及32之間。結果，(圖1之)基板20自(圖1之)基板裝載器/卸載器18經由第一狹槽閥31而被輸入至承載腔室12，且基板20自承載腔室12經由第二狹槽閥33而被輸出至(圖1之)傳送腔室14。第三及第四側壁34及36中之每一者皆具有觀察口38，其係用以檢查承載腔室12之內側；可打開觀察口38以進行檢查，且其可於檢查後關閉。腔室本體28及腔室蓋29可由金屬材料例如鋁(Al)所形成。
再者，可將擴散器40形成於第三及第四側壁34及36其中一者上，而真空狀態之承載腔室12係藉由透過擴散器40所注入之氣體加以通氣以具有大氣狀態，舉例而言，可透過擴散器40而使氮氣(N2 )擴散進入承載腔室12；將真空幫浦(未圖示)連接至承載腔室12以獲得真空狀態。此外，將彼此隔開之複數個基板支台42形成於承載腔室12中。將基板20裝載於複數個基板支台42上，並將傳送腔室14之第二機器人22之手臂嵌入至基板支台42之間的空間內。因此，利用第二機器人22，基板20即自承載腔室12經由第二狹槽閥33而被運送至傳送腔室14。複數個基板支台42可包含用以加熱基板20之加熱裝置(未圖示)。
對承載腔室12進行抽氣，以由大氣狀態轉換至真空狀態；對其進行通氣，以由真空狀態轉換至大氣狀態。如此，對於承載腔室12重複地施行抽氣及通氣；此外，加熱基板20以便具有承載腔室12中之處理溫度。由於承載腔室12係由具有相對低強度之金屬材料(例如鋁(Al))所形成，故承載腔室12之腔室本體28及腔室蓋29可能因為在一相對高溫度下重複抽氣及通氣而變形，結果造成承載腔室12之使用壽命縮短。
因此，本發明係針對處理基板用之真空腔室及包含該真空腔智之設備，其實質上消除了由於相關技藝之限制及缺點所致之一個以上問題。
本發明之一目的為提供可防止因強度提升所致之變形之真空腔室。
本發明之另一目的為提供真空腔室之腔室蓋，其包含框架及複數個平板。
本發明之另一目的為提供真空腔室之腔室蓋，其包含冷卻用之流動通道。
一種處理基板用之真空腔室包含：腔室本體；及腔室蓋，與該腔室本體相結合，其中該腔室蓋包含：框架，具有複數個開口；及複數個平板，與該複數個開口相結合。
今將詳細參照在附圖中加以說明之實施例。只要有可能，相似參考符號將被用以指相同或相似之部分。
圖3為顯示根據本發明一實施例之群集型設備之圖式。
在圖3中，群集型設備110包含基板裝載器/卸載器118、承載腔室112、傳送腔室114及複數個處理腔室116。將複數個基板120輸入至基板裝或器/卸載器118內以用於處理，且在處理完成後將複數個基板120自基板裝載器/卸載器118輸出。承載腔室112被設置於基板裝載器/卸載器118與傳送腔室114之間，因此，複數個基板120自基板裝載器/卸載器118經由承載腔室112而被運送至傳送腔室114。基板裝載器/卸載器118包含第一機器人124，其係用以將複數個基板120自基板裝載器/卸載器118運送至承載腔室112；而傳送腔室114包含第二機器人22，其係用以將複數個基板120自承載腔室112運送至複數個處理腔室116。
圖4為顯示根據本發明一實施例之群集型設備之承載腔室的展開透視圖。
在圖4中，承載腔室112包含腔室本體128及腔室蓋129，腔室蓋129包含框架152及複數個平板154，框架152包含第一金屬材料，且複數個平板154中之每一者皆包含具有比第一金屬材料更低強度及更高導熱性之第二金屬材料。此外，腔室本體128包含第一金屬材料，例如第一金屬材料可具有不鏽鋼而第二金屬材料可具有鋁(Al)。由於框架152及腔室本體128包含具有相對高強度之第一金屬材料，故可防止承載腔室112之變形；又，由於複數個平板154包含具有相對高導熱性之第二金屬材料，承載腔室112被有效地冷卻。
腔室本體128包含第一至第四側壁130,132,134及136，第一及第二側壁130及132分別具有用於(圖3之)基板120傳送之第一及第二狹槽閥131及133，而第三及第四側壁134及35則位於第一及第二側壁130及132之間。因此，基板120係自(圖3之)基板裝載器/卸載器118經由第一狹槽閥131而被輸入至承載腔室112，且基板120自承載腔室112經由第二狹槽閥133而被輸出至(圖3之)傳送腔室114。第三及第四側壁134及136中之每一者皆具有觀察口138，其係用以檢查承載腔室112之內側；可打開觀察口138以進行檢查，且其可於檢查後關閉。
再者，可將擴散器140形成於第三及第四側壁134及136其中一者上，而真空狀態之承載腔室12係藉由透過擴散器40注入之非活性氣體加以通氣以具有大氣狀態，舉例而言，可透過擴散器140而使氮氣(N2 )及氦(He)、氖(Ne)、或氬(Ar)等鈍氣之其中一者擴散進入承載腔室112；將真空幫浦(未圖示)連接至承載腔室12以獲得真空狀態。此外，將彼此隔開之複數個基板支台142形成於承載腔室112中。將基板120裝載於複數個基板支台142上，並將傳送腔室114之第二機器人122之手臂嵌入至相鄰基板支台142之間的空間內。因此，利用第二機器人122，基板120即自承載腔室112經由第二狹槽閥133而被運送至傳送腔室114。複數個基板支台142可包含用以加熱基板120之加熱裝置(未圖示)。當基板120受到加熱時，承載腔室112亦由加熱裝置進行加熱。
圖5為顯示根據本發明一實施例之群集型設備之承載腔室之腔室蓋的展開透視圖，且圖6為沿著圖5之VI-VI線所截開之橫截面圖。
在圖4-6中，與腔室本體128之第一至第四側壁130,132,134,136相結合之腔室蓋129包含框架152及複數個平板154，框架152包含複數個開口150，且複數個平板154分別位於複數個開口150中。框架152包含具有相對高強度之第一金屬材料，例如不鏽鋼；且複數個平板154中之每一者皆包含具有相對高導熱性之第二金屬材料，例如鋁(Al)。
框架152更包含複數個開口150形成於其上之邊緣部162及中央部196，邊緣部162與腔室本體128之第一至第四側壁130,132,134,136相結合，且中央部196被嵌入至由第一至第四側壁130,132,134,136所構成之空間內。因此，邊緣部162接觸到與腔室本體128之第一至第四側壁130,132,134,136，且複數個平板154與腔室本體128之第一至第四側壁130,132,134,136相隔開。
對承載腔室112進行抽氣，以便由大氣狀態轉換至真空狀態；對其進行通氣，以便由真空狀態轉換至大氣狀態。如此，對於承載腔室112重複地施行抽氣及通氣。由於第一至第四側壁130,132,134,136及腔室蓋129之框架152包含具有相對高強度之第一金屬材料，故即使當重複施行抽氣及通氣時，亦可防止承載腔室112變形。
複數個平板154中之每一者皆包含第一流動通道156，且框架152包含第二流動通道158。當複數個平板154與框架152相結合時，在複數個平板154之每一者中之第一流動通道156可利用連接裝置(例如VCR配接件或Swagelok配接件)而連接至框架152中之第二流動通道158，且如冷卻水之冷媒流經第一及第二流動通道156及158；或者，可不將第一及第二流動通道156及158彼此連接，冷媒可獨立地流經第一及第二流動通道156及158。由於複數個平板154中之每一者皆包含具有相對高導熱性之第二金屬材料，故可將承載腔室112之熱量有效地傳送至冷媒，因此，可有效地冷卻承載腔室112，且即使當承載腔室112受到加熱裝置加熱時，亦可避免承載腔室112因熱量而變形。
如圖6所示，腔室蓋129之邊緣部162與腔室本體128之第一側壁130之頂部160相結合。頂部160及邊緣部162分別包含第一及第二凸出部，且邊緣部162之第二凸出部係由頂部160之第一凸出部加以支撐。在另一實施例中，可將額外承載腔室設置於承載腔室上，俾可將複數個基板同時運送通過複數個承載腔室。
圖7及8分別為圖6之A及B部分之放大圖。
在圖6及7中，係將第一襯墊164及第一密封裝置166設置於頂部160之第一凸出部及邊緣部162之第二凸出部之間；此外，第一側壁130之頂部160係利用例如螺栓之耦接裝置而與框架152之邊緣部162相結合。由於承載腔室重複地歷經真空狀態及大氣狀態，粒子可能因腔室本體128與腔室蓋129之間的摩擦力而產生。然而，頂部160之第一凸出部與邊緣部162之第二凸出部之間的摩擦力係藉由第一襯墊164加以減緩，故可避免粒子之產生。第一襯墊164可包含工程塑膠，例如鐵氟龍(Teflon)；此外，頂部160之第一凸出部與邊緣部162之第二凸出部之間的空氣路徑係以第一密封裝置166(例如O形環)加以密封。
頂部160之第一凸出部包含第一溝槽170，而邊緣部162之第二凸出部包含第二溝槽168。如此，將第一溝槽170形成於第一至第四側壁130,132,134,136之頂部160上而成為矩形環狀，且將第二溝槽168形成於框架152之邊緣部162上而成為矩形環狀。將第一密封裝置166嵌入於第一溝槽170內，並將第一襯墊164嵌入於第二溝槽168內。在橫截面圖中，第一溝槽170可具有倒梯形形狀，且第二溝槽168可具有矩形形狀；再者，頂部160之第一凸出部可藉由切角法而具有第一圓形表面171。第一側壁130之頂部160之側表面與框架152之邊緣部162之側表面相隔第一間隙距離C，以在無磨損之情況下有效地耦接腔室本體128及腔室蓋129，並提供容納腔室本體128及腔室蓋129熱膨脹之空間。舉例而言，第一間隙距離C可在約5mm至約15mm範圍內，較佳為約10mm。
在圖6及8中，複數個開口150中之每一者皆包含懸吊部172及敞開部174，且複數個平板154中之每一者皆包含上部176及下部178。上部176藉由懸吊部172加以支撐，而下部178嵌入於敞開部174內；懸吊部172及上部176可藉由複數個耦接裝置180(例如螺栓)而互相結合。再者，將複數個貫孔182形成於上部176之周圍處，並將複數個耦接孔184形成於懸吊部172中。
將第二襯墊188及第二密封裝置192設置於上部176與懸吊部172之間。例如，可將第二襯墊188設置於複數個耦接裝置180外側，且可將第二密封裝置192設置於複數個耦接裝置180內側。此外，上部176包含第三溝槽186且懸吊部172包含第四溝槽190。將第二襯墊188嵌入於第三溝槽186內，並將第二密封裝置192嵌入於第四溝槽190內。在橫截面圖中，第三溝槽186可具有矩形形狀，而第四溝槽168可具有倒梯形形狀；再者，懸吊部172可藉由切角法而具有第二圓形表面194。
上部176與懸吊部172之間的摩擦力係藉由第二襯墊188加以減緩，故可避免粒子因磨擦力而產生。第二襯墊188可包含工程塑膠，例如鐵氟龍(Teflon)；此外，各平板154之上部176與各開口150之懸吊部172之間的空氣路徑係以第二密封裝置192(例如O形環)加以密封。
上部176之側表面與各開口150之側表面之邊界相隔第二間隙距離D，以便有效地耦接各平板154及框架152，並減輕腔室蓋129之重量。舉例而言，第二間隙距離D可在約50mm至約150mm範圍內，較佳為約100mm。此外，懸吊部172之側表面與下部178之側表面相隔第三間隙距離E，以在無磨損之情況下有效地耦接腔室本體128及腔室蓋129，並提供容納腔室本體128及腔室蓋129熱膨脹之空間。舉例而言，第三間隙距離E可在約5mm至約15mm範圍內，較佳為約10mm。
儘管在圖4-8中係利用耦接裝置以使複數個平板與框架相結合，然在另一實施例中，複數個平板可在無第二襯墊及第二密封裝置之情況下焊接至框架內。又，在另一實施例中，可將腔室蓋應用於處理腔室以防止變形。
因此，在根據本發明之群集型設備中，由於腔室蓋包含具有相對高強度之第一金屬材料之框架及具有相對高導熱性之複數個第二金屬材料之平板，故可防止腔室蓋因重複真空狀態及大氣狀態而變形；此外，由於框架及複數個平板包含冷媒用之流動通道，故亦可防止腔室蓋因熱量而變形。
熟悉此項技藝者應明瞭：在不背離本發明之精神及範圍下，可對本發明之處理基板用之真空腔室及包含該真空腔室之設備進行各種不同之修改及變化。因此，本發明意欲涵蓋在隨附申請專利範圍及其均等物之範圍內之修改及變化。
10．．．群集型設備
12．．．承載腔室
14．．．傳送腔室
16．．．處理腔室
18．．．基板裝載器/卸載器
20．．．基板
22．．．第二機器人
24．．．第一機器人
28．．．腔室本體
29．．．腔室蓋
30．．．第一側壁
31．．．第一狹槽閥
32．．．第二側壁
33．．．第二狹槽閥
34．．．第三側壁
36．．．第四側壁
38．．．觀察口
40．．．擴散器
42．．．基板支台
110．．．群集型設備
112．．．承載腔室
114．．．傳送腔室
116．．．處理腔室
118．．．基板裝載器/卸載器
120．．．基板
122．．．第二機器人
124．．．第一機器人
128．．．腔室本體
129．．．腔室蓋
130．．．第一側壁
131．．．第一狹槽閥
132．．．第二側壁
133．．．第二狹槽閥
134．．．第三側壁
136．．．第四側壁
138．．．觀察口
140．．．擴散器
142．．．基板支台
150．．．開口
152．．．框架
154．．．平板
156．．．第一流動通道
158．．．第二流動通道
160．．．頂部
162．．．邊緣部
164．．．第一襯墊
166．．．第一密封裝置
168．．．第二溝槽
170．．．第一溝槽
171．．．第一圓形表面
172．．．懸吊部
174．．．敞開部
176．．．上部
178．．．下部
180．．．耦接裝置
182．．．貫孔
184．．．耦接孔
186．．．第三溝槽
188．．．第二襯墊
190．．．第四溝槽
192‧‧‧第二密封裝置
194‧‧‧第二圓形表面
196‧‧‧中央部
包含於其中以提供本發明更進一步了解且被併入並構成此說明書之一部分的隨附圖式說明了本發明之實施例。
圖1為顯示根據相關技藝之群集型設備之圖式。
圖2為顯示根據相關技藝之群集型設備之承載腔室的展開透視圖。
圖3為顯示根據本發明一實施例之群集型設備之圖式。
圖4為顯示根據本發明一實施例之群集型設備之承載腔室的展開透視圖。
圖5為顯示根據本發明一實施例之群集型設備之承載腔室之腔室蓋的展開透視圖。
圖6為沿著圖5之VI-VI線所截開之橫截面圖。
圖7及8分別為圖6之A及B部分之放大圖。
110．．．群集型設備
112．．．承載腔室
114．．．傳送腔室
116．．．處理腔室
118．．．基板裝載器/卸載器
120．．．基板
122．．．第二機器人
124．．．第一機器人

Claims (20)

  1. 一種處理基板用之真空腔室，包含：腔室本體；及腔室蓋，與該腔室本體相結合，其中該腔室蓋包含：框架，具有複數個開口；及複數個平板，與該框架相結合且分別位於該複數個開口中，該複數個平板中之每一者皆具有比該框架更高之導熱性。
  2. 如申請專利範圍第1項之處理基板用之真空腔室，其中該框架包含第一金屬材料，且該複數個平板中之每一者皆包含具有比該第一金屬材料更低強度之第二金屬材料。
  3. 如申請專利範圍第2項之處理基板用之真空腔室，其中該腔室本體包含該第一金屬材料，且該第一金屬材料包含不鏽鋼，而該第二金屬材料包含鋁。
  4. 如申請專利範圍第1項之處理基板用之真空腔室，其中該腔室本體包含構成具有第一凸出部之頂部之複數個側壁，其中該框架包含具有第二凸出部及中央部之邊緣部，其中該邊緣部與該頂部相結合，俾使該第二凸出部藉由該第一凸出部加以支撐，且將該中央部嵌入於由該複數個側壁所形成之空間內，且其中將第一襯墊及第一密封裝置設置於該第一及第二凸出部之間。
  5. 如申請專利範圍第4項之處理基板用之真空腔室，其中該第一及第二凸出部分別包含第一及第二溝槽，且其中該第一襯墊被嵌入於該第二溝槽內，而該第一密封裝置被嵌入於該第一溝槽內。
  6. 如申請專利範圍第4項之處理基板用之真空腔室，其中該第一襯墊包含鐵氟龍(Teflon)而該第一密封裝置包含O形環。
  7. 如申請專利範圍第4項之處理基板用之真空腔室，其中該頂部之側表面與該邊緣部之側表面相隔開。
  8. 如申請專利範圍第1項之處理基板用之真空腔室，其中該複數個開口中之每一者皆包含懸吊部及敞開部，且其中該複數個平板中之每一者皆包含由該懸吊部加以支撐之上部及被嵌入於該敞開部內之下部。
  9. 如申請專利範圍第8項之處理基板用之真空腔室，其中該懸吊部及該上部係藉由複數個螺栓而彼此結合，且其中將第二襯墊及第二密封裝置設置於該懸吊部與該上部之間。
  10. 如申請專利範圍第9項之處理基板用之真空腔室，其中該上部包含第三溝槽且該懸吊部包含第四溝槽，且其中該第二襯墊被嵌入於該第三溝槽內，而該第二密封裝置被嵌入於該第四溝槽內。
  11. 如申請專利範圍第9項之處理基板用之真空腔室，其中將該複數個螺栓設置於該第二襯墊與該第二密封裝置之間。
  12. 如申請專利範圍第8項之處理基板用之真空腔室，其中該上部之側表面與該複數個開口中之每一者之邊界側表面相隔第一間隙距離。
  13. 如申請專利範圍第12項之處理基板用之真空腔室，其中該第一間隙距離在約50mm至約150mm之範圍內。
  14. 如申請專利範圍第8項之處理基板用之真空腔室，其中該懸吊部之側表面與該下部之側表面相隔第二間隙距離。
  15. 如申請專利範圍第14項之處理基板用之真空腔室，其中該第二間隙距離在約5mm至約15mm之範圍內。
  16. 如申請專利範圍第1項之處理基板用之真空腔室，其中該複數個平板中之每一者皆包含第一流動通道，且該框架包含連接至該第一流動通道之第二流動通道，且其中冷媒流經該第一及第二流動通道。
  17. 如申請專利範圍第1項之處理基板用之真空腔室，其中係將該複數個平板焊接至該框架內。
  18. 如申請專利範圍第1項之處理基板用之真空腔室，更包含在該腔室本體中之複數個基板支台。
  19. 如申請專利範圍第1項之處理基板用之真空腔室，更包含連接至該腔室本體以獲得真空狀態之真空幫浦及在該腔室本體中用以獲得大氣狀態之擴散器。
  20. 如申請專利範圍第1項之處理基板用之真空腔室，其中該真空腔室為承載腔室(load-lock chamber)及處理腔室其中一者。
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