TWI521632B - 具有基材冷卻之搬運機器人 - Google Patents

Description

具有基材冷卻之搬運機器人

本發明的實施例大體上關於基材搬運機器人，其具有一與之附接的冷卻板，以在搬運操作期間冷卻基材。

諸如玻璃、塑膠或其他材料的矩形片之類的基材一般用在平板顯示器、太陽能元件及其他類似應用的製造上。在具有一個或多個處理腔室的處理系統內透過一種以上的製程將形成此類元件的材料沉積至基材上。基材一般是透過負載鎖定腔室導入處理系統中，由搬運機器人搬運基材至一個或多個處理腔室以供高溫處理，並且隨後將基材搬運至負載鎖定腔室以在從處理系統移出前冷卻。

處理系統與設施中的基材處理量傳統上是一項被關注的議題。在工業上，總是尋求增加基材處理量的減少系統與設施停工時間的方法。基材能被處理得愈快，每小時能處理的基材愈多。

因此，需要一種設備與方法以在基材處理系統中增加基材處理量。

本發明的一個實施例中，一種基材搬運機器人包含：一端效器；一上部組件，其耦接該端效器，且可受操作以線性移動該端效器；一下部組件，其耦接該上部組件，且可受操作以旋轉及垂直移動該上部組件；以及一個或多個冷卻板，其附接該上部組件並且定位在該端效器下方。

另一實施例中，一種基材搬運機器人包含：一端效器，其具有複數個水平延伸的指部；一上部組件，其耦接該端效器，且可受操作以水平移動該端效器；以及一個或多個冷卻板，其附接該上部組件，該一個或多個冷卻板具有一水平上表面，該水平上表面在該端效器下方並且與該端效器隔開。

尚有另一實施例，一種用於處理一基材的方法包含以下步驟：在一處理腔室中處理一基材；於一搬運機器人的指部上處理該基材後，從該處理腔室移出該基材；使用一個或多個附接至該搬運機器人的冷卻板冷卻該基材；以及在冷卻該基材後，使用該搬運機器人將該基材搬運到一負載鎖定腔室。該冷卻板位在該等指部下方且與該等指部隔開。

本發明的實施例提供一種搬運機器人，其具有與之附接的一冷卻板，用於在處理腔室與負載鎖定腔室之間搬運時冷卻基材。在一個實施例中，冷卻板是單一、大面積的冷卻板，其於正被搬運的基材下方附接該搬運機器人。在另一實施例中，冷卻板是在正被搬運的基材下方附接該搬運機器人的冷卻板陣列。在一個實施例中，該冷卻板可包括導管路徑，以循環遍及冷卻板的冷卻流體。在一個實施例中，該冷卻板具有一上表面，該上表面具有一高發射率塗層施加至之。

第1圖是具有本發明之搬運機器人125的一個實施例之多重腔室基材處理系統100的平面視圖，該系統適於製造平面媒體上的薄膜電晶體(TFT)、有機發光二極體(OLED)以及太陽能電池製造。應考量到搬運機器人125可用於其他處理系統。系統100包括環繞中央搬運腔室115定位的複數個處理腔室105以及一個或多個負載鎖定腔室110。處理腔室105可設以完成數個高溫製程以達成所期望的平面媒體之處理，平面媒體是諸如大面積的基材120或其他適合的基材。

具有端效器130的搬運機器人125定位在中央搬運腔室115內。端效器130設成受搬運機器人125支撐，並且設以相對於搬運機器人125的其餘部份移動，以搬運基材120。端效器130包括腕部135以及從該腕部135水平延伸的複數個指部140。指部140適於支撐基材120於其上。在一個實施例中，搬運機器人125是設以繞中央軸線旋轉端效器130及/或在垂直方向上線性移動端效器130。端效器130是設以透過搬運機器人125在水平方向上線性移動以延伸進入環繞搬運腔室115的腔室 105、110以及從該腔室105、110縮回，以助腔室105、110及115之間的基材搬運。

在處理基材期間，中央搬運腔室115是固持在減少的壓力中(即真空)。中央搬運腔室115的壓力可為持在低於環境壓力(即系統100外側的壓力)的壓力。維持在中央搬運腔室115內的壓力可實質上等於處理腔室105及/或負載鎖定腔室110內的壓力。

在基材處理期間，在一個或多個處理腔室105內，基材120於升高的溫度下受到處理。基材120隨後由搬運機器人125搬運至負載鎖定腔室110之一，以在從處理系統100移出前冷卻。為了改善處理系統的處理量，本發明的實施例提供一個或多個冷卻板126，該等冷卻板在端效器130下方附接搬運機器人125，以在從處理腔室105之一搬運基材到負載鎖定腔室110之一的期間冷卻基材120。於是，在負載鎖定腔室110中冷卻基材120所需的時間大幅減少，而處理系統100的處理量增加。

第2圖是根據本發明一實施例的搬運機器人125之概略等角視圖。搬運機器人125包括下部組件201，其耦接上部組件202。可操作下部組件201以使端效器130繞中央軸線旋轉並且沿中央軸線垂直移動(Z方向)。可操作上部組件202以相對下部組件201側向或水平(X方向)移動端效器130。搬運機器人125可包括固定基座203，該基座相對於搬運腔室115(第1圖)而受固定，其容納耦接搬運機器人125的一旋轉驅動系統(圖中未 示)以提供旋轉移動給端效器130。

下部組件201包括舉升組件204，其耦接該旋轉驅動系統(圖中未示)。舉升組件204可為能夠抬升及降低上部組件202的任何適合的舉升組件。可用的舉升組件204的一個實施例包含剪式舉升組件，其如2008年10月7日申請的美國專利申請號12/247,135文件所揭露者，該文件在此併入做為參考。

舉升組件204耦接平台208並且支撐該平台，進而提供上部組件202的裝設表面。上部組件202可包括耦接端效器130的基座250。該基座250包括線性致動器(圖中未示)，該致動器在水平面上相對下部組件201移動端效器130。

一個或多個冷卻板126可於端效器130的指部140下方裝設至基座250。一個或多個冷卻板126可由鋁或不鏽鋼製成。在一個實施例中，上部組件202包括單一、大型的冷卻板126，如第2圖所示。在其他實施例中，上部組件202包括複數個冷卻板126，如稍後於第5圖所示及針對第5圖所述。該一個或多個冷卻板126可透過適合的方式裝設到基座250，例如透過焊接或使用機械性緊固構件。該一個或多個冷卻板126可具有時實質上平面式水平的上表面226，其具有實質上平行於端效器130之指部140的方位，並且與之隔開。一個實施例中，基材120下方一個或多個冷卻板126的頂部規劃面積(plan area)具有大約與基材120相同的規劃面積，如第 2圖所繪。在另一實施例中，基材120下方該一個或多個冷卻板126之規劃面積大於基材120的規劃面積，如第5圖所繪。例如，該一個或多個冷卻板126可超過0.16平方公尺。該一個或多個冷卻板126的寬度亦可超過上部組件202的寬度。

在一個實施例中，每一冷卻板126具有高發射率表面，以增加基材搬運程序期間定位於端效器130的指部140上的基材120的冷卻速率(第1圖)。在一個實施例中，一個或多個冷卻板126的上表面226受到塗佈、陽極氧化處理、漆塗、噴砂，以提供高發射率表面。

在另一實施例中，高發射率塗層(諸如鋁真空塗層)施加於每一冷卻板126之上表面226。高發射率塗層可直接塗佈到每一冷卻板126之上表面226上，或者該塗層可透過高發射率鋁箔和壓力敏感性的黏著劑施加到接觸該一個或多個冷卻板126的表面上。高發射率鋁箔可施加到該一個或多個冷卻板126的上表面226上，而無須諸如陽極氧化、漆塗、或噴砂之類的表面處理。

在一個實施例中，高發射率塗層具有介於約0.7至約0.9的發射率。高發射率塗層可具有約0.3微米至約14微米之間的厚度。高發射率塗層可包括多層。適當的高發射率塗層可購自以色列的Acktar Advanced Coatings.LTD。

由冷卻流體源280提供的冷卻流體可循環遍及該一個或多個冷卻板126。一個或多個導管(圖中未示)可設於下部組件201中以助於冷卻流體從冷卻流體源280流出並且通過該一個或多個冷卻板126。該冷卻流體可為水、去離子(DI)水、乙二醇、氮氣、氦氣、或其他用作熱交換媒介的流體。

第3圖是根據本發明一實施例的冷卻板126的概略底視圖。具有輸入通口356與輸出通口358的流體導管354被繪示成配置在沿冷卻板126之底表面360的蜷繞(serpentine)或曲折(tortuous)的路徑中。如前文所述，冷卻流體源280(第2圖)附接至輸入通口356，而流體循環通過導管354。冷卻流體隨後排出輸出通口358，且回到冷卻流體源280(第2圖)或排放源(圖中未示)。

在一個實施例中，導管354定位在形成於冷卻板126的底表面360中的連續溝槽，其界定待取用流體的期望路徑。在溝槽形成後，包含彎折以順應溝槽路徑之導管354的管路固定於溝槽內。複數個留持板或帶可配置在沿管路長度上間隔開來的分別位置，以留持管路於溝槽內且在熱傳上與冷卻板126的底表面360接觸。或者，包含導管354的管路可透過適合的方式(諸如焊接或夾箝)附接冷卻板126的底表面360，或者頂表面(圖中未示)，而無須使用冷卻板126中的溝槽。在另一實施例中，溝槽可形成於冷卻板126的頂表面(圖中未示)中。在將導管354放置且留持於溝槽內後，高反射率箔可施加至覆蓋導管354的冷卻板126的頂表面，如前文所述。

第4圖是根據本發明另一實施例的冷卻板126的剖面視圖。冷卻板126具有連續的流體導管400，其可包括穿過冷卻板126主體形成的複數個鑽孔472。如圖所繪，該孔洞472與孔洞474及478交會。孔洞474與孔洞476交會，而孔洞478與孔洞480交會。孔洞472的進入點以插件482密封，如圖所示。孔洞478的進入點以插件484密封，孔洞474的進入點以插件486密封。用於孔洞476的進入點形成進入通口488，而孔洞480的進入點形成一排出通口490，以用於由互連的孔洞472、474、476、478、480所形成的連續流體導管400。儘管由孔洞形成的單一連續鑽孔式流體導管400繪示於第4圖中，應瞭解到，複數個平行的流體導管可透過鑽透冷卻板126的寬度或長度而形成。或者，可形成第4圖中所繪示的孔洞互連的複數個其他孔洞，以提供複數個序列式連接的流體導管，其可形成穿過冷卻板126主體的連續的或曲折的路徑。

第5圖是根據本發明之一實施例的搬運機器人125之概略平面視圖。如圖所示，該一個或多個冷卻板126為複數個設成陣列500的冷卻板126，且其附接搬運機器人125的基座250。該陣列500可為矩形或具有其他幾何形狀。在一個實施例中，陣列500中的每一冷卻板126是根據第3圖或第4圖的描述形成。來自每一冷卻板126的導管隨後可透過諸如螺紋或焊接耦接件序列式耦接，使得冷卻板126的陣列500作用如具有經配置以供循環遍及其中的冷卻流體的連續流體導管的單一冷卻板。

另一實施例中，陣列500中的每一冷卻板126個別附接搬運機器人125的基座250。導管354隨後可附接冷卻板126陣列500的表面，如第3圖中針對單一、大型冷卻板126所述以及第6圖所繪的陣列500之部份底視圖所繪示。導管354可經定位以與冷卻板126之陣列500進行熱接觸，並且附接至冷卻板之表面，或者導管354可放入冷卻板126之陣列500內的預先形成的溝槽中，如第3圖中針對單一、大型冷卻板所述。又有一實施例，冷卻板126之陣列500的作用如具有經配置以循環遍及其中的冷卻流體的連續流體導管的單一冷卻板。

另一實施例中，陣列500中的每一冷卻板126是根據第4圖的描述形成。來自每一冷卻板126的導管隨後可透過諸如螺紋或焊接耦接件序列式耦接，使得冷卻板126的陣列500作用如具有連續流體導管的單一冷卻板，該導管經配置以供循環遍及其中的冷卻流體，類似第6圖所示者，但該導管建構於個別冷卻板126內，一個冷卻板126的排出通口490與相鄰冷卻板126之進入通口488耦接。

在針對第5圖所描述的前提實施例之每一者中，高發射率塗層可施加到個別冷卻板126或者冷卻板的整體陣列500，如前文所述。

此述的實施例提供具有與之附接的冷卻板之搬運機器人，該冷卻板於處理腔室與負載鎖定腔室之間搬運基材時冷卻之。在已提供的操作(即基材的搬運)期間冷卻基材使得在從處理系統移出基材前在負載鎖定腔室中冷卻基材所用的時間較少。因此，處理系統的處理量在無須添加任何額外處理操作的情況下增加。

前述者是導向本發明的實施例，可在不背離本發明之基本範疇的情況下設計本發明進一步的實施例，本發明之範疇由以下的申請專利範圍確定。

100．．．系統

105、110、115．．．腔室

120．．．基材

125．．．機器人

126．．．冷卻板

130．．．端效器

135．．．腕部

140．．．指部

201．．．下部組件

202．．．上部組件

203．．．固定基座

204．．．舉升組件

208．．．平台

226．．．上表面

250．．．基座

280．．．冷卻流體源

354．．．導管

356．．．輸入通口

358．．．輸出通口

360．．．底表面

400．．．連續流體導管

472-480．．．孔洞

482-486．．．插件

488．．．進入通口

490．．．排放通口

500．．．陣列

參考具有某些繪製在附圖的實施例，可得到前文簡要總結的本發明之更特別描述，如此，可詳細瞭解之前陳述的本發明的特色。然而應注意，附圖只繪示本發明的典型實施例，因本發明允許其他同等有效的實施例，故不將該等圖式視為其範圍之限制。

第1圖是根據本發明之一個實施例的多重腔室基材處理系統的平面圖。

第2圖是根據本發明之一實施例的搬運機器人之概略等角視圖。

第3圖是根據本發明之一實施例的冷卻板之概略底視圖。

第4圖是根據本發明另一實施例的冷卻板之概略剖面視圖。

第5圖是根據本發明之一實施例的搬運機器人之概略平面視圖。

第6圖是冷卻板陣列的部份底視圖。

120．．．基材

125．．．機器人

126．．．冷卻板

130．．．端效器

140．．．指部

201．．．下部組件

202．．．上部組件

203．．．固定基座

204．．．舉升組件

208．．．平台

226．．．上表面

250．．．基座

280．．．冷卻流體源

Claims (20)

1. 一種基材搬運機器人，包含：一端效器，用於支撐具有一預設規劃面積之一基材；一上部組件，其耦接該端效器，且可受操作以線性移動該端效器；一下部組件，其耦接該上部組件，且可受操作以旋轉及垂直移動該上部組件；以及一個或多個冷卻板，其附接該上部組件並且定位在該端效器下方，其中該一個或多個冷卻板係暴露於該端效器、包圍實質相似於該基材之規劃面積之一規劃面積、並用於冷卻該基材。
2. 如請求項第1項所述之基材搬運機器人，其中一個或多個流體導管與該一個或多個冷卻板進行熱接觸，以穿過該等冷卻板循環一冷卻流體。
3. 如請求項第2項所述之基材搬運機器人，其中該一個或多個流體導管配置在該一個或多個冷卻板內。
4. 如請求項第2項所述之基材搬運機器人，其中該一個或多個冷卻板包含：複數個排列成一矩形陣列的冷卻板。
5. 如請求項第4項所述之基材搬運機器人，其中該複數個冷卻板在流體連通性上耦接在一起。
6. 如請求項第1項所述之基材搬運機器人，其中該一個或多個冷卻板具有含一高發射率塗層的一表面。
7. 如請求項第6項所述之基材搬運機器人，其中該高發射率塗層具有介於約0.7至約0.9之間的發射率。
8. 如請求項第6項所述之基材搬運機器人，其中該高發射率塗層包含一鋁箔。
9. 如請求項第6項所述之基材搬運機器人，其中該高發射率塗層具有介於約0.3微米至約14微米之間的厚度。
10. 一種基材搬運機器人，包含：一端效器，其具有複數個水平延伸的指部，該等指部係用於支撐具有一預設規劃面積之一基材；一上部組件，其耦接該端效器，且可受操作以水平移動該端效器；以及一個或多個冷卻板，其附接該上部組件，該一個或多個冷卻板具有暴露於該端效器之一水平上表面，其中該水平上表面位於該端效器下方並與該端效 器隔開，且其中該一個或多個冷卻板包圍實質相似於該基材之規劃面積之一規劃面積、並用於冷卻該基材。
11. 如請求項第10項所述之基材搬運機器人，其中一個或多個流體導管與該一個或多個冷卻板進行熱接觸以穿過該等冷卻板循環一冷卻流體。
12. 如請求項第11項所述之基材搬運機器人，其中該一個或多個冷卻板包含：複數個排列成一矩形陣列的冷卻板。
13. 如請求項第12項所述之基材搬運機器人，其中該複數個冷卻板在流體連通性上耦接在一起。
14. 如請求項第11項所述之基材搬運機器人，其中該一個或多個冷卻板具有含一高發射率塗層的一表面。
15. 如請求項第14項所述之基材搬運機器人，其中該高發射率塗層具有介於約0.7至約0.9之間的發射率。
16. 如請求項第14項所述之基材搬運機器人，其中該高發射率塗層包含一鋁箔。
17. 如請求項第14項所述之基材搬運機器人，其中該高發射率塗層具有介於約0.3微米至約14微米之間的厚度。
18. 一種用於處理一基材的方法，包含以下步驟：在一處理腔室中處理一基材；於一搬運機器人的指部上處理該基材後，從該處理腔室移出該基材；使用一個或多個附接至該搬運機器人的冷卻板冷卻該基材，其中該等冷卻板具有實質相似於該基材之規劃面積之一規劃面積、暴露於該等指部、並與該等指部隔開且位於該等指部下方；以及在冷卻該基材後，使用該搬運機器人將該基材搬運到一負載鎖定腔室。
19. 如請求項第18項所述之方法，其中使用一個或多個冷卻板冷卻該基材之步驟包含以下步驟：將冷卻劑流過一導管，該導管行經包含該一個或多個冷卻板的複數個冷卻板。
20. 如請求項第18項所述之方法，其中使用一個或多個冷卻板冷卻該基材之步驟包含以下步驟：將流體流於受一高發射率表面覆蓋的一溝槽中。