TWI537505B - 傳送腔室界面用的浮動狹縫閥 - Google Patents

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TWI537505B TW102138110A TW102138110A TWI537505B TW I537505 B TWI537505 B TW I537505B TW 102138110 A TW102138110 A TW 102138110A TW 102138110 A TW102138110 A TW 102138110A TW I537505 B TWI537505 B TW I537505B
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懷特約翰Ｍ
栗田真一
松本隆之
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應用材料股份有限公司
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Description

傳送腔室界面用的浮動狹縫閥
本發明之實施例一般涉及一種用於與傳送腔室相接之狹縫閥。
為了有效地在一或多個基板上進行連續製程，係將多個處理腔室耦接在一起。效率對於半導體、平板顯示器、光電池及太陽能面板之製造是特別重要的，因為於基板上進行數個連續製程係常見的。將基板由一處理腔室傳送至另一處理腔室，係需要將一傳送腔室與一或多個處理腔室耦接。傳送腔室可將一或多個基板自一處理腔室移出，並將該基板傳送至一或多個其他處理腔室、另一傳送腔室或甚至是加載鎖定室。處理腔室可直接耦接至另一處理腔室或是一加載鎖定室。另外，加載鎖定室可以耦接至另一加載鎖定室。
腔室之間的界面可設置有狹縫閥。當開啟狹縫閥時，係允許一或多個基板於相鄰之腔室之間傳送。當關閉狹縫閥時，基板則無法在腔室之間傳送。狹縫閥因此可使腔室密閉並與鄰近腔室隔絕，藉此，各個腔室具有其獨立且與鄰近腔室隔絕之環境。
因此，該技術領域需要一種可提供腔室之間有效密 封的狹縫閥。
本發明一般係關於用於與一腔室相接之浮動(floating)狹縫閥。一浮動狹縫閥係相對於另一物件(例如腔室)而移動或「浮動(float)」。狹縫閥可耦接於二腔室之間。當耦接至狹縫閥的腔室加熱時，狹縫閥亦可因傳導而加熱。當狹縫閥加熱時，其可能會產生熱膨脹。當腔室抽成真空時，狹縫閥可能因為真空偏差而變形。藉由在腔室及狹縫閥之間放置一個低摩擦物質間隔物，則在熱膨脹/收縮及/或真空偏差期間，狹縫閥不會磨抵腔室，因此，不會產生不期望之微粒污染物。另外，用於將狹縫閥耦接至腔室且鑽設於腔室之狹孔的尺寸設計係可容納狹縫閥之熱膨脹/收縮及/或真空偏差。
在一實施例中，一種狹縫閥包括一狹縫閥主體，該主體具有穿設於其中之一開口，該開口之尺寸係允許一基板通過其中。該主體亦具有一第一溝槽，該第一溝槽係刻設於該主體之一表面內，並環繞該開口。該主體亦具有複數個第二溝槽，該些第二溝槽亦刻設於與第一溝槽相同之主體的該表面內，該些第二溝槽設置於該第一溝槽之徑向外側，該些第二溝槽沿著一實質線形路徑延伸。該狹縫閥亦包括一或多個間隔物元件，該些間隔物元件係設置於第二溝槽之至少其中之一者內。
在另一實施例中，一種設備包括一傳送腔室、一狹縫閥，及耦接於狹縫閥與傳送腔室之間的O形環。傳送腔室 包括一傳送腔室主體。該傳送腔室主體具有：一第一開口，係穿設於該傳送腔室主體，該第一開口具有一第一寬度；一或多個第二開口，係穿設於該傳送腔室主體，各個該些第二開口具有一第二寬度，該第二寬度小於該第一寬度；以及一或多個第三開口，係穿設於該傳送腔室主體，各個該些第三開口具有一第三寬度，該第三寬度大於該第二寬度，並小於該第一寬度。狹縫閥包括一狹縫閥主體，該主體具有穿設於其中之一開口，該開口之尺寸係允許一基板通過該開口，該主體亦具有一第一溝槽，該第一溝槽係刻設於該主體內，並環繞該開口，該主體亦具有一或多個刻設於該主體內之第二溝槽；以及一或多個間隔物元件，係設置於該一或多個第二溝槽之至少其中之一者內。
在又一實施例中，係揭露一種沿著一傳送腔室滑動一狹縫閥之方法。該方法包括：加熱一處理腔室並傳導性地加熱該狹縫閥，該狹縫閥係耦接至該處理腔室及該傳送腔室。該方法亦包括使該狹縫閥膨脹，該膨脹步驟包括沿著該傳送腔室之一第一表面而滑動一或多個間隔物元件。該傳送腔室包括：一第一開口，係穿設於該傳送腔室主體，該第一開口具有一第一寬度；一或多個第二開口，係穿設於該傳送腔室主體，各個該些第二開口具有一第二寬度，該第二寬度小於該第一寬度；一或多個第三開口，係穿設於該傳送腔室主體，各個該些第三開口具有一第三寬度，該第三寬度大於該第二寬度，並小於該第一寬度。該狹縫閥包括：一狹縫閥主體，具有穿設於其中之一開口，該開口之尺寸係允許一基 板通過該開口，該主體亦具有一第一溝槽，該第一溝槽係刻設於該主體內，並環繞該開口，該主體亦具有一或多個刻設於該主體內之第二溝槽；以及一或多個間隔物元件，係設置於該一或多個第二溝槽之至少其中之一者內。
100‧‧‧處理系統
102‧‧‧傳送腔室
104‧‧‧處理腔室
108‧‧‧狹縫閥
200‧‧‧界面
202‧‧‧開口
204‧‧‧間隔物
206‧‧‧緊固件
208‧‧‧O形環
210‧‧‧軸
300‧‧‧界面
302‧‧‧開口
304‧‧‧緊固構件
306‧‧‧O形環
308,310,312,314,316,318‧‧‧狹孔
320‧‧‧中央
322‧‧‧間隔物
A-F‧‧‧箭頭/寬度
G-N,P,R,S‧‧‧距離
500‧‧‧界面
502‧‧‧傳送腔室
504‧‧‧狹縫閥
506‧‧‧間隔物
508‧‧‧O形環
510‧‧‧緊固構件
512‧‧‧罩蓋部分
514‧‧‧凸緣部分
516‧‧‧螺紋部分
518‧‧‧溝槽
520‧‧‧側
522‧‧‧平滑部分
524‧‧‧狹孔
526‧‧‧側
T‧‧‧距離
為讓本發明之上述特徵更明顯易懂，可配合參考實施例說明，其部分乃繪示如附圖式。須注意的是，雖然所附圖式揭露本發明特定實施例，但其並非用以限定本發明之精神與範圍，任何熟習此技藝者，當可作各種之更動與潤飾而得等效實施例。
第1圖，繪示設置於二腔室之間的狹縫閥之概要示圖。
第2圖，繪示根據本發明之一實施例的狹縫閥與傳送腔室之間的界面之前視圖(透過傳送腔室來看)。
第3圖，繪示根據本發明之一實施例的狹縫閥與傳送腔室之間的界面之前視圖(透過傳送腔室來看)，其中狹縫閥並未熱膨脹及/或真空變形。
第4圖，繪示根據本發明之一實施例的第3圖之狹縫閥與傳送腔室之間的界面之前視圖，其中狹縫閥已熱膨脹及/或真空變形。
第5圖，繪示根據本發明之一實施例的狹縫閥與傳送腔室之間的界面之剖面視圖。
為便於了解，圖式中相同的元件符號表示相同的元件。某一實施例採用的元件當不需特別詳述而可應用到其他 實施例。
示範性的傳輸腔室、處理腔室及加載鎖定室係購自加州聖克拉拉之應用材料公司(Applied Materials,Inc.)的子公司AKT。可預期本發明亦可等效應用至其他傳送腔室、處理腔室及加載鎖定室，包括購自其他製造商者。另外，應了解雖然本發明討論耦接於傳送腔室與處理腔室之間的狹縫閥，但狹縫閥亦可耦接於任兩個腔室之間，包括傳送腔室、處理腔室、加載鎖定室及其組合。
「第1圖」係繪示設置於傳送腔室102及處理腔室104之間的狹縫閥108。處理系統100可包括一或多個耦接至傳送腔室102之處理腔室104。狹縫閥108可設置於傳送腔室102與處理腔室104之間。應理解雖然圖中僅示出一個處理腔室104與傳送腔室102耦接，但亦可為多個處理腔室104與傳送腔室102耦接。在處理腔室104與傳送腔室102耦接之各點，狹縫閥108可耦接在其間。相似地，當任兩個腔室耦接在一起時，狹縫閥108亦可耦接在其間。
處理腔室104可為用於處理基板之任何適合的處理腔室104，例如電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)室、物理氣相沉積(PVD)室，或是其他腔室。經處理之基板可以為半導體基板、平板顯示器基板、太陽能面板基板或其他任何基板。在各處理腔室104中，可處理一或多個基板。
「第2圖」係為根據本發明之一實施例的狹縫閥與傳送腔室之間的界面200之前視圖(透過傳送腔室來看)。 當狹縫閥開啟，開口202係存在於傳送腔室與處理腔室之間，以允許一或多個基板通過其間。狹縫閥可藉由O形環208而密接至傳送腔室。一或多個間隔物204可設置於傳送腔室與狹縫閥之間。此外，一或多個緊固件206可耦接於狹縫閥和傳送腔室之間。一或多個緊固件206可沿著一共同軸210設置。
「第3圖」係為根據本發明之一實施例的狹縫閥與傳送腔室之間的界面300之前視圖(透過傳送腔室來看)，其中狹縫閥並未熱膨脹及/或真空變形。如上所述，一或多個O形環306可設置於狹縫閥與傳送腔室之間，以將傳送腔室密接至狹縫閥。另外，一或多個間隔物322可設置於傳送腔室及狹縫閥之間。當狹縫閥相對於傳送腔室移動時，一或多個間隔物322會隨著狹縫閥移動。一或多個間隔物322會降低狹縫閥與傳送腔室彼此之間相互摩擦的機會，而降低可能會污染任何基板之微粒產生的機會。當狹縫閥開啟，一或多個基板會通過傳送腔室與處理腔室之間的開口302。
一或多個緊固構件304可額外的將傳送腔室耦接至狹縫閥。在一實施例中，各個緊固構件可與對應之間隔物322對準。各個緊固構件304可設置在穿設於傳送腔室之狹孔308、310、312、314、316、318內。應了解雖然此處示出6個狹孔308、310、312、314、316、318，但亦可設置更多或更少個狹孔308、310、312、314、316、318。舉例來說，一或多個狹孔可設置於處理腔室與傳送腔室之間的開口302下方。另外，一或多個狹孔可設置於界面300之中央320的另 一側。
在基材處理之過程中，處理腔室或鄰近腔室可加熱至高於300℃之溫度。基於傳導之故，狹縫閥亦會被加熱。在一實施例中，狹縫閥可傳導性地加熱至約120~約200℃。在另一實施例中，狹縫閥可傳導性地加熱至約120~約130℃。由於狹縫閥被加熱，則狹縫閥會膨脹。一旦狹縫閥冷卻，則其會收縮。相反地，由於傳送腔室並未直接耦接至處理腔室，而是直接耦接至狹縫閥，故傳送腔室不會經歷大幅度的熱膨脹/收縮。因此，狹縫閥可相對於傳送腔室而膨脹及收縮。由於狹縫閥相對於較不變的傳送腔室之膨脹及收縮之故，狹縫閥可允許沿著界面300而在傳送腔室及狹縫閥之間滑動。相似地，當處理腔室抽成真空時，則狹縫閥可能因為施加至本身的真空壓力而相對於傳送腔室產生變形。
由於熱膨脹/收縮及/或真空變形之故，狹縫閥可相對於傳送腔室而膨脹及/或收縮。因此，當狹縫閥相對於傳送腔室膨脹及收縮時，緊固構件304及間隔物322可隨著狹縫閥移動。距離界面300之中央320的距離愈遠，則狹縫閥的膨脹程度愈大，因此，緊固構件304及間隔物322之移動程度也愈大。故，傳送腔室中的狹孔308、310、312、314、316、318隨著離界面300之中央320的距離愈遠，則會相繼變大。
最接近界面300之中央320的狹孔308之寬度以箭頭A表示，且由於狹孔308接近中央320之故，緊固構件304有些微空間可移動。於狹縫308中之緊固構件304的中央與界面300之中央320相距之距離為G。狹孔310之寬度以B 表示，其相對於狹縫308而與界面300之中央320相隔較大之距離H。狹孔310之寬度B大於狹孔308之寬度A。
狹孔312之寬度以箭頭C表示，並且相較於狹孔310而與界面300之中央320相隔較大之距離I。狹孔312之寬度C大於狹孔310之寬度B。狹孔314之寬度以箭頭D表示，並且相較於狹孔312而與界面300之中央320相隔較大之距離J。狹孔314之寬度D大於狹孔312之寬度C。狹孔316之寬度以箭頭E表示，並且相較於狹孔314而與界面300之中央320相隔較大之距離K。狹孔316之寬度E大於狹孔314之寬度D。狹孔318之寬度以箭頭F表示，並且相較於狹孔316而與界面300之中央320相隔較大之距離L。狹孔318之寬度F大於狹孔316之寬度E。因此，距離界面300之中央320愈遠，則狹孔愈大。
「第4圖」為根據本發明之「第3圖」所示之狹縫閥與傳送腔室之間的界面300之前視圖，其中狹縫閥為熱膨脹及/或真空變形。由於狹縫閥之熱膨脹及/或真空變形，緊固構件304會相對於傳送腔室而移動。緊固構件304相對於傳送腔室之移動係顯示為緊固構件304於傳送腔室之狹孔310、312、314、316、318內移動的距離。由於狹孔308鄰近界面300之中央320，故狹孔308中的緊固構件304並不會明顯地相對於傳送腔室而移動。因此，狹孔308中的緊固構件304維持與界面300之中央320實質相距距離G。然而，由於狹縫閥之熱膨脹之故，在各個其他狹孔310、312、314、316、318內之緊固構件304會相對於傳送腔室而移動。
狹孔310中之緊固構件304的中央與界面300的中央320相距距離M。距離M大於距離H。狹孔312中之緊固構件304的中央與界面300的中央320相距距離N。距離N大於距離I。狹孔314中之緊固構件304的中央與界面300的中央320相距距離P。距離P大於距離J。狹孔316中之緊固構件304的中央與界面300的中央320相距距離R。距離R大於距離K。狹孔318中之緊固構件304的中央與界面300的中央320相距距離S。距離S大於距離L。另外亦注意間隔物322也移動了，間隔物322在膨脹/收縮/變形之過程中沿著傳送腔室滑動。
藉由允許狹縫閥相對於傳送腔室移動，則O形環306可維持密接至傳送腔室。若缺乏相對於傳送腔室移動之能力，狹縫閥會因為傳導加熱所產生之膨脹而變形，並傷害O形環，且與傳送腔室之間無法密封。
「第5圖」繪示根據本發明之一實施例的傳送腔室502與狹縫閥504之間的界面500之剖面視圖。O形環508可設置於傳送腔室502及狹縫閥504之間。O形環508可部分設置於狹縫閥504之溝槽518中。一或多個間隔物506可設置於狹縫閥504及傳送腔室502之間。一或多個間隔物506可埋頭鑽設(countersunk)於狹縫閥504中，並延伸出狹縫閥504之外有距離T。
一或多個間隔物506可包括一低摩擦及低熱傳導的材料。在一實施例中，低摩擦與低熱傳導材料可包括陶瓷、工程塑膠(engineering plastic)、聚醯胺、聚醯亞胺、塗覆 有NiB(鎳硼合金)之金屬、塗覆有WS2(二硫化鎢)之金屬，及其組合。在一實施例中，金屬包括不鏽鋼。材料之低熱傳導性可減少由狹縫閥傳導至傳送腔室之熱量。低摩擦係允許間隔物506沿著與狹縫閥504相接之傳送腔室的一側520而滑動。由於熱膨脹/收縮及/或真空變形而造成狹縫閥504移動時，間隔物506可沿著傳送腔室502之一側520滑動。當狹縫閥收縮時，間隔物506亦可沿著傳送腔室502之一側520滑動。
一或多個間隔物506可設置於O形環508的大氣側。由於間隔物506位於O形環508的大氣側，則在間隔物506沿著傳送腔室502之一側520滑動時，由間隔物506及/或傳送腔室502的一側520所產生的微粒則不會進入包含在傳送腔室502及處理腔室中的處理空間而污染製程。間隔物506可協助維持傳送腔室502與狹縫閥504之間的距離T。維持傳送腔室502與狹縫閥504之間的距離T可降低當狹縫閥504熱膨脹/收縮及/或真空變形時，狹縫閥504與傳送腔室502之間相互摩擦的可能性。當狹縫閥504與傳送腔室502相互摩擦時，微粒會使狹縫閥504、傳送腔室502或兩著剝落。微粒可能會污染基板。可基於狹縫閥504之熱膨脹/收縮及/或真空變形而設定距離T。距離T可以為可允許狹縫閥504與傳送腔室502之間為有效密封，並同時可降低傳送腔室502與狹縫閥504之間產生摩擦的可能性之足夠距離。
緊固構件510可額外將狹縫閥504耦接至傳送腔室502。緊固構件510可包括一螺紋部分516，該螺紋部分516 係螺鎖耦接至狹縫閥504。平滑部分522可設置於延伸穿過傳送腔室502之狹孔524中。當狹縫閥504產生熱膨脹及/或真空變形，並沿著傳送腔室502之一側520滑動時，平滑部分522可以於狹孔524中移動。緊固構件510可包括一罩蓋部分512，而罩蓋部分512具有一凸緣部分514。凸緣部分514可抵靠在傳送腔室502之一側526。凸緣部分514可預防緊固構件510將狹縫閥504過度旋緊並夾擠至傳送腔室502。間隔物506以及抵靠在傳送腔室502之一側526的凸緣部分514之組合可協助維持傳送腔室502與狹縫閥504之間的距離T。間隔物506以及抵靠在傳送腔室502之一側526的凸緣部分514之組合亦可協助將O形環508密接在傳送腔室502及狹縫閥504之間。
藉由補償在處理過程中狹縫閥之預期熱膨脹/收縮及/或真空變形，狹縫閥則不會變形或是與鄰近腔室摩擦而產生有害的污染物。在不存在有狹縫閥之變形及對鄰近腔室之摩擦之前提下，則可在狹縫閥與腔室之間維持有效的密封。
惟本發明雖以較佳實施例說明如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內所作的更動與潤飾，仍應屬本發明的技術範疇。
T‧‧‧距離
500‧‧‧界面
502‧‧‧傳送腔室
504‧‧‧狹縫閥
506‧‧‧間隔物
508‧‧‧O形環
510‧‧‧緊固構件
512‧‧‧罩蓋部分
514‧‧‧凸緣部分
516‧‧‧螺紋部分
518‧‧‧溝槽
520‧‧‧側
522‧‧‧平滑部分
524‧‧‧狹孔
526‧‧‧側

Claims (21)

  1. 一種用於傳送多個基板的設備，包括：一腔室，具有一腔室主體，該腔室主體具有；一開口，穿設於該腔室主體，該開口之尺寸係允許一或多個基板通過該開口；以及複數個狹孔，設置成穿過該腔室主體；一第二主體，具有一開口，該開口係穿設於該第二主體，該開口之尺寸係允許一基板通過該開口；一或多個間隔物元件，耦接該第二主體，並且當該第二主體由於熱膨脹與收縮移動時，該間隔物元件能夠沿該腔室的一側滑動；以及一緊固構件，設置成穿過該複數個狹孔的至少一個狹孔並且與該第二主體耦接。
  2. 如請求項1所述之設備，其中該間隔物元件包括至少一種材料，該材料係選自由陶瓷、聚醯胺、聚醯亞胺、鎳硼合金(NiB)、二硫化鎢(WS2)及前述材料之組合所組成之群組。
  3. 如請求項2所述之設備，其中該第二主體另外耦接一第二腔室。
  4. 如請求項3所述之設備，其中該一或多個狹孔沿著一共同的軸設置。
  5. 如請求項4所述之設備，其中該一或多個狹孔具有不同寬度。
  6. 如請求項3所述之設備，其中該一或多個狹孔具有不同寬度。
  7. 如請求項2所述之設備，其中該一或多個狹孔具有不同寬度。
  8. 如請求項2所述之設備，其中該一或多個狹孔沿著一共同的軸設置。
  9. 如請求項8所述之設備，其中該一或多個狹孔具有不同寬度。
  10. 如請求項1所述之設備，其中該一或多個間隔物元件包括不鏽鋼。
  11. 如請求項10所述之設備，其中該不鏽鋼係塗覆有一材料，該材料係選自由鎳硼合金(NiB)、二硫化鎢(WS2)及前述材料之組合所組成之群組。
  12. 如請求項11所述之設備，其中該第二主體另外耦接一第二腔室。
  13. 如請求項12所述之設備，其中該一或多個狹孔沿著一共同的軸設置。
  14. 如請求項13所述之設備，其中該一或多個狹孔具有不同寬度。
  15. 如請求項12所述之設備，其中該一或多個狹孔具有不同寬度。
  16. 如請求項11所述之設備，其中該一或多個狹孔具有不同寬度。
  17. 如請求項10所述之設備，其中該一或多個狹孔具有不同寬度。
  18. 如請求項6所述之設備，其中該一或多個狹孔沿著一共同的軸設置。
  19. 如請求項1所述之設備，其中該第二主體另外耦接一第二腔室。
  20. 如請求項19所述之設備，其中該一或多個狹孔沿著一共同的軸設置。
  21. 如請求項1所述之設備，其中該一或多個狹孔沿著一共同的軸設置。
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