TWI672728B - 基板處理裝置 - Google Patents

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康浩榮
朴俊圭
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Abstract

提供基板處理裝置。
本發明之基板處理裝置包含：氣體入口，讓基板處理氣體朝腔內供給；氣體出口，讓腔內之基板處理氣體朝外部排出；加熱器，配置於腔內，將腔之內部加熱；溫度控制器，配置於腔之外側面，控制腔壁之溫度；溫度控制器是將腔之內壁之溫度保持在50℃~250℃，以不讓在腔內氣化或乾燥之基板上之物質凝結於腔內壁。

Description

基板處理裝置 發明領域
本發明是涉及基板處理裝置，更詳細而言，是有關於具備控制腔壁之溫度之溫度控制器、且可將腔內壁之溫度保持在預定之溫度以不讓基板處理氣體或揮發性物質凝結於腔內壁之基板處理裝置。
發明背景
在製造顯示裝置或半導體元件時使用之基板處理裝置，於處理基板之腔之內部可能有多量之氣體受到供給及排出。如此之氣體可能是為了在基板上形成薄膜、在基板上之薄膜形成圖樣、或是對腔內部之環境氣體進行換氣等，而供給至腔之內部、從腔排出至外部。
可能因為在基板處理過程中供給於腔之內部之氣體或從基板揮發之氣體，而汙染腔內壁。基板處理工程中，腔之內部必須保持在預定之工程溫度及工程壓力，此時，可能因為腔之外部與腔之內部的溫度及壓力的差而發生氣體凝結於腔內壁之現象。凝結之氣體可能在反覆之基板處理工程中重複蒸發及凝結、與其他化學成分之氣體反 應、在特定之溫度環境下變質，而進一步汙染腔內壁。
結果，習知之基板處理裝置會讓腔內壁之汙染物質在以後之基板處理過程中再蒸發而流入基板上、使基板汙染，故具有製品之信賴性降低、產率低落之問題點。
另外，習知之基板處理裝置會發生在腔內壁洗淨汙染物質、或不得不更換腔壁本身之問題，故具有製品之生產成本增大之問題點。
發明概要
本發明是為了解決如前述般之習知技術之諸多問題點而創出之發明，其目的在於提供可將腔內壁保持在預定之溫度以不讓氣體凝結於腔內壁之基板處理裝置。
另外，本發明之目的是提供可藉由將腔內壁保持不受汙染而使製品之信賴性及產率增大之基板處理裝置。
為了達成前述之目的，本發明之一實施形態之基板處理裝置包含：氣體入口(inlet)，讓基板處理氣體朝前述腔內供給；氣體出口(outlet)，讓前述腔內之基板處理氣體朝外部排出；加熱器，配置於前述腔內，將前述腔之內部加熱；溫度控制器，配置於前述腔之外側面，控制腔壁之溫度；前述溫度控制器是將前述腔之前述內壁之溫度保持在50℃~250℃，以不讓前述物質凝結於前述腔內壁。 形態之揮發性物質之凝結防止方法是在基板處理裝置令控制腔壁之溫度之溫度控制器將腔之內壁之溫度保持在50℃~250℃，以不讓在前述腔內氣化或乾燥之基板上之物質凝結於前述腔內壁。
根據如前述般地構成之本發明，藉由將腔內壁保持在預定之溫度，而不讓氣體凝結於腔內壁。
另外，本發明可藉由令腔內壁保持不受汙染，而使製品之信賴性及產率增大。
3WV‧‧‧3通閥
10‧‧‧基板
11‧‧‧基板保持器
100‧‧‧本體
101‧‧‧腔
110‧‧‧門
115‧‧‧出入口
120‧‧‧補強肋
130‧‧‧物質排出孔
130a‧‧‧物質排出孔
130b‧‧‧物質排出孔
130c‧‧‧物質排出孔
130d‧‧‧物質排出孔
200‧‧‧加熱器
210‧‧‧主加熱器
211‧‧‧發熱體
212‧‧‧端子
220‧‧‧副加熱器
221‧‧‧發熱體
222‧‧‧端子
300‧‧‧氣體入口
310‧‧‧氣體入口管
311‧‧‧氣體入口孔
320‧‧‧氣體副管線
330‧‧‧排泄口
400‧‧‧氣體出口
410‧‧‧氣體出口管
411‧‧‧氣體出口孔
420‧‧‧氣體排放管
430‧‧‧端部
500‧‧‧溫度控制器
510‧‧‧上部側
520‧‧‧左右側
520a‧‧‧左右側
520b‧‧‧左右側
530‧‧‧下部側
540‧‧‧門
550‧‧‧門
600‧‧‧腔壁加熱模組
700‧‧‧腔壁冷卻模組
[圖1]顯示本發明之一實施形態之基板處理裝置之整體構成的立體圖。
[圖2]顯示本發明之一實施形態之基板處理裝置的正截面圖。
[圖3]顯示本發明之一實施形態之基板處理裝置的側截面圖。
[圖4]顯示本發明之一實施形態之溫度控制器之動作的概略圖。
[圖5]顯示本發明之一實施形態之氣體入口及氣體出口的截面圖。
[圖6]顯示本發明之一實施形態之在基板處理裝置形成有物質排出孔之形態的立體圖。
用以實施發明之形態
後述之關於本發明之詳細說明是參考將實施本發明之特定實施形態舉例圖示之附加圖面。該等實施形態是詳細說明而足以讓業者充分實施本發明。應理解的是，本發明之多樣之實施形態雖然互相不同，但並不需要是互相排斥。舉例來說，所記載之特定之形狀、構造、及特性可與一實施形態相關而在不超脫本發明之精神及範圍之下作為其他之實施形態來具體呈現。另外，應理解的是，可在不超脫本發明之精神及範圍之下，將分別揭示之實施形態內之個別構成要素之位置或配置改變。所以，後述之詳細說明並非要視為限定，本發明之範圍是若有適切地說明，則與均等於該請求項主張之內容之所有範圍一起受附加之請求項所限定。在圖面中，類似之參考符號是遍及多樣之側面而指同一或類似之機能，關於長度及面積、厚度等，其形態有時是為了方便而誇張地表現。
在本說明書，基板是應被理解為包含有在LED、LCD等顯示裝置使用之基板、半導體基板、太陽電池基板等各式各樣之基板，更宜被理解為在可撓性(Flexible)顯示裝置使用之可撓性基板。
另外，在本說明書，基板處理工程應被理解為包含有蒸鍍工程、熱處理工程等，更宜被理解為在非可撓性(Non-Flexible)基板上形成可撓性基板、在可撓性基板上形成圖樣、分離可撓性基板等工程。
以下，參考附加圖面而詳細說明本發明之實施形態之基板處理裝置。
圖1是顯示本發明之一實施形態之基板處理裝置之整體構成的立體圖，圖2是顯示本發明之一實施形態之基板處理裝置的正截面圖，圖3是顯示本發明之一實施形態之基板處理裝置的側截面圖。
若參考圖1至圖3，則本實施形態之基板處理裝置包含本體100、加熱器200、氣體入口300、氣體出口400、及溫度控制器500。
本體100是於內部構成將基板10承載而處理之密閉空間，亦即腔101。本體100之材質可以是石英(Quartz)、不鏽鋼(SUS)、鋁(Aluminium)、石墨(Graphite)、碳化矽(Silicon carbide)、或氧化鋁(Aluminium oxide)中之至少其中一者。
於腔101之內部配置複數個基板10[參考圖2]。複數個基板10分別隔著一定間隔而配置，受基板保持器11[參考圖2]所支持或載置於晶舟(未圖示)，而配置在腔101之內部。
於本體100之一面[例如前面]形成有將基板10承載/卸載之通路，亦即出入口115。出入口115可以是只在本體100之一面[例如前面]形成，可以是在相反面[例如背面]亦形成。
有時亦會在本體100之一面[亦即形成有出入口115之面]設有門110。門可能設成能朝前後方向、左右方向、或上下方向滑動自如。門110將出入口115開啟關關，腔101當然亦藉由出入口115之是否開啟關關而開啟關關。 另外，為了藉由門110來將出入口115完全密封，可在門110與本體100之形成有出入口115之面之間具有O環(O-ring)等密封構件(未圖示)。
另一方面，可在本體100之外側面上結合有補強肋120。本體100具有於工程中在內部承受強的壓力或高溫的影響而破損或發生變形之虞。所以，可在本體100之外側面上結合補強肋120來提升本體100之耐久性。亦可因應需求而僅在特定之外側面或在外側面上之一部分結合有補強肋120。
加熱器200包含有：主加熱器210，用於將腔101之內部加熱而形成基板處理環境氣體，將基板10直接加熱；副加熱器220，用於防止腔101內部之熱損失。
主加熱器210是在與基板10之承載/卸載方向垂直之方向隔著一定間隔而配置，沿著基板10之積層方向垂直地隔著一定間隔而配置。副加熱器220是在與基板10之承載/卸載方向平行之方向、於腔101內壁沿著基板10之積層方向垂直地隔著一定間隔而配置。
主加熱器210包含有複數個發熱體211及設在各發熱體211之兩端之端子212，副加熱器220亦同樣包含有複數個發熱體221及設在各發熱體221之兩端之端子222。發熱體211、221之個數可隨著本體100之大小、基板10之大小而多樣地改變。
發熱體211、221可以是具有從腔101之一側面至另一側面連通之棒(bar)狀、於石英管之內部插入有發熱物 質之形態。舉例來說，主加熱器210之發熱體211是從腔101之左側面至右側面連通，副加熱器220之發熱體221是從出入口115部分以外之腔101之前面至背面連通。端子212、222是受到外部電源(未圖示)供給電力而以發熱體211、221產生熱。
所以，由於基板10是藉由配置在上部及下部之加熱器200而全面積均等地受到加熱，故有基板處理工程之信賴性提升之優點。
再次參考圖1至圖3，氣體入口300連結於腔101[或本體100]之外部之一側面[例如左側面]，氣體出口400是連結於腔101[或本體100]之外部之另一側面[例如右側面]。
氣體入口300可提供讓基板處理氣體朝腔101之內部供給之通路。氣體入口300包含有與氣體儲藏部(未圖示)連結而被供給基板處理氣體之氣體副管線320、及以垂直、具有一定間隔的方式在氣體副管線320形成之複數個氣體入口管310。氣體入口管310是貫穿本體100而與腔101之內部連結，透過在氣體入口管310之端部形成之氣體入口孔311而讓基板處理氣體朝腔101之內部供給。
氣體出口400可提供讓腔101內部之基板處理氣體朝外部排出之通路。氣體出口400包含有與外部之氣體排出施設(未圖示)連結而將基板處理氣體排出之氣體排放管420、及以垂直、具有一定間隔的方式在氣體排放管420形成之複數個氣體出口管410。氣體出口管410是將本體 100貫穿而與腔101之內部連結，透過在氣體出口管410之端部形成之氣體出口孔411而讓氣體從腔101之內部朝外部排出。
為了可在腔101收納有複數個基板10的情況下將基板處理氣體均等地朝基板10供給、易於將基板處理氣體吸入而朝外部排出，氣體入口孔311[或氣體入口管310]及氣體出口孔411[或氣體出口管410]宜分別位於配置在腔101內之基板10與上部或下部鄰接之基板10之間隔。
再次參考圖1至圖3，本發明之基板處理裝置以包含有配置在腔101之外側面而控制腔壁之溫度之溫度控制器500為特徴。
溫度控制器500宜為與腔壁之外側面鄰接或隔開預定之距離而配置，將在內部讓熱媒或冷媒流動之管等鋸齒狀地彎折配置。溫度控制器500可將腔101之內壁溫度保持在預定溫度，以避免基板處理工程中在基板10上揮發之物質、於腔101供給/排出之物質等凝結在腔101內壁。宜為可將腔101之內壁溫度保持在50℃~250℃。
溫度控制器500雖然可配置在腔壁之上部側510、左右側(520：520a、520b)、下部側530、及前後側之門540、550，但在可達成將腔101之內壁溫度保持在預定溫度之本發明之目的之範圍內，亦可於腔101之一部分外側面省略溫度控制器500之配置。
舉例來說，若本發明之基板處理裝置是設想對可撓性顯示裝置所使用之可撓性基板10進行處理之情形， 則此情形下，在基板處理過程之溫度控制器500之機能之具體說明是如下述。
一般而言，可撓性基板10之製造過程可分成在非可撓性基板上形成可撓性基板之工程、在可撓性基板形成圖樣之工程、及在非可撓性基板令可撓性基板分離之工程。
可撓性基板可藉由以下而完成：在玻璃、塑膠等非可撓性基板上形成以聚醯亞胺(Polyimide)等構成之膜，進行熱處理而使其硬化之後，對將非可撓性基板與可撓性基板黏接之物質注入溶劑而使黏接力弱化、或將黏接物質分解而令可撓性基板從非可撓性基板分離。
此時，雖然注入之溶劑成分或在可撓性基板之形成過程中可撓性基板所含之溶劑成分會揮發而透過氣體出口400排出至腔101之外部，但因為腔101之外部與腔101之內部的溫度及壓力的差，故腔101內壁之預定部分會使腔101內壁形成前述物質不揮發而凝結程度之低溫。結果，在腔101內壁凝結之溶劑成分有發生使腔101汙染或在後續工程使基板10汙染之問題點之虞。所以，本發明之基板處理裝置是為了令包含有溶劑之腔101內之氣體不凝結於腔101內壁、在氣體狀態任一者皆可排出至外部，而將腔101內壁之溫度保持在氣體不凝結之程度，並以此為特徵。
舉例來說，基板10上所含之物質是溶劑般之揮發性物質，在50℃~250℃氣化之物質。如此之物質宜為 NMP(n-methyl-2-pyrrolidone)、IPA、丙酮(Acetone)、PGMEA(Propylene Glycol Monomethyl Ether Acetate)等揮發性物質。
為了使前述物質不在腔101之內部凝結而保持氣體狀態來排出，必須使腔101之內壁之溫度保持在前述物質可氣化之溫度是自不在話下。因此，可將腔壁加熱模組600與腔壁冷卻模組700連結於溫度控制器500。
圖4是顯示本發明之一實施形態之溫度控制器500之動作的概略圖。
參考圖4，亦可在溫度控制器500、腔壁加熱模組600、及腔壁冷卻模組700之中間設有3通閥(3way valve；3WV)。腔壁加熱模組600能理解成包含有可令冷卻水(Process Cooling Water、PCW)之溫度瞬間提昇之熱交換器、將冷卻水加熱而供給之裝置，腔壁冷卻模組700能理解成供給冷卻水之裝置。
舉例來說，基板處理工程時可使腔101內部之基板處理溫度從80℃至150℃、從150℃至250℃、從250℃至350℃等階段性地上昇。在基板處理初期，因為腔101內部之基板處理溫度為80℃程度，故腔101內壁之溫度是相對地更低之未滿60~80℃，對具有80~150℃程度之蒸發領域之揮發性物質、例如NMP而言，凝結於腔101內壁之可能性高。所以，在基板處理初期，可控制3通閥(3WV)而從腔壁加熱模組600至溫度控制器500將冷卻水加熱供給(P1)，藉此將腔壁之溫度保持在NMP之最小蒸發領域之80 ℃以上。
腔101內部之基板處理溫度為300℃以下的情況是使腔壁加熱模組600運作，若腔101內部之基板處理溫度超過300℃，可控制3通閥(3WV)而從腔壁冷卻模組700至溫度控制器500將冷卻水供給(P2)，藉此將腔壁之溫度保持在NMP之最小蒸發領域之80℃以上。當然，若腔101內部之基板處理溫度超過300℃，則即便不朝溫度控制器500供給冷卻水，腔壁之溫度亦會成為80℃以上，但是，如果腔壁之溫度超過NMP之蒸發領域80~150℃，會發生腔壁之彎曲、破損問題，故需要由腔壁冷卻模組700朝溫度控制器500適切地供給冷卻水。換句話說，腔101內部之基板處理溫度在300℃以下則使腔壁加熱模組600運作，腔101內部之基板處理溫度超過300℃則使腔壁冷卻模組700運作，可將腔101之內壁之溫度保持在50℃~250℃。
如此，本發明之基板處理裝置是具有溫度控制器500，具有將腔101內壁保持在預定溫度(亦即，氣體之蒸發溫度)以不讓氣體凝結於腔101內壁之優點。另外，由於氣體不凝結於腔101內壁、任一者皆可排出至腔101之外部，故具有腔101內壁不受汙染、可增加製品之信賴性及產率之優點。
另一方面，本發明之基板處理裝置可更具備有用於使凝結之氣體排出之手段。以下，參考圖5及圖6來說明。
圖5是顯示本發明之一實施形態之氣體入口300 及氣體出口400的截面圖。圖5之(a)是顯示氣體入口300，圖5之(b)是顯示氣體出口400。
雖然腔101內壁是藉由溫度控制器500而防止氣體之凝結，但與腔101之外部之一側面[例如左側面]、外部之另一側面[例如右側面]連結之氣體入口300、氣體出口400是承受外部之低溫之影響而讓氣體易於凝結。凝結之氣體是於氣體入口300之管凝結，在基板處理工程時與基板處理氣體之供給一起朝腔101之內部吐出，有發生基板10之汙染之問題點。
所以，可如圖5之(a)所示，令氣體入口300更具備有可將凝結之氣體[或是凝結之揮發性物質]排出之排泄口(drain port)330。排泄口330單單是將凝結之液體狀態之物質流出之通路，亦可以是與泵(未圖示)等連結而具備有可將空氣吸入之吸引(suction)機能。透過氣體副管線320而將氣體供給(g)，在氣體入口300之內部凝結之氣體等可透過排泄口330而排出(d)。
氣體出口400亦可與氣體入口300同樣地具有在氣體排放管420連結有排泄口(未圖示)之構成。
另一方面，如圖5之(b)所示，由於氣體出口400是用於將腔101內部之氣體朝外部排出(g)，故沒必要另外具備排泄口(未圖示)，可為了令氣體排放管420之端部430兼具排泄口之效用，而令將腔101內部之氣體朝外部排出(g)、將在氣體出口400之內部凝結之氣體等朝外部排出(d)可一起。
圖6是顯示在本發明之一實施形態之基板處理裝置形成有物質排出孔(hole；130：130a、130b、130c、130d)之形態的立體圖。
參考圖6，在腔101之至少其中1側面形成複數個物質排出孔(130：130a、130b、130c、130d)，前述側面具體而言是不包含配置有參考圖5所說明之氣體入口300及氣體出口400之腔101之左側面及右側面。物質排出孔是與配置在外部之抽取手段(未圖示)連結而可將腔101內部之凝結物質有效地排出。
透過複數個之物質排出孔130而與溫度控制器500一起防止氣體在腔101內壁凝結，即便發生氣體凝結之狀況，亦可透過物質排出孔130而朝外部排出，藉此，可更有效地防止腔101內壁之汙染，具有可使製品之信賴性及產率增大之優點。
本發明雖然是如上述般地舉出圖示來說明較佳實施形態，但並不限定於前述實施形態，對業者而言，可在不超脫本發明之精神之範圍內進行多樣之變形、變更。如此之變形例及變更例是屬於本發明及附加之申請專利範圍之範圍內。
產業利用性
本發明可適用在與基板處理裝置相關之領域。

Claims (7)

  1. 一種基板處理裝置，其特徵在於包含：氣體入口，讓基板處理氣體朝腔內供給；氣體出口，讓前述腔內之基板處理氣體朝外部排出；加熱器，配置於前述腔內，將前述腔之內部加熱；及溫度控制器，配置於前述腔之外側面，控制腔壁之溫度；若前述腔內部之基板處理溫度在300℃以下，則使與前述溫度控制器連結之腔壁加熱模組運作，將冷媒以加熱狀態供給到前述溫度控制器；若前述腔內部之基板處理溫度超過300℃，則使與前述溫度控制器連結之腔壁冷卻模組運作，將冷媒以冷卻狀態供給到前述溫度控制器，前述溫度控制器是將前述腔之內壁之溫度保持在50℃~250℃，以不讓在前述腔內氣化或乾燥之基板上之物質凝結於前述腔內壁。
  2. 如請求項1之基板處理裝置，其中前述物質是揮發性物質，是在50℃~250℃氣化之物質。
  3. 如請求項1之基板處理裝置，其中前述加熱器包含有從前述腔之一側面至另一側面連通之棒狀之發熱體。
  4. 如請求項1之基板處理裝置，其中於前述腔內配置複數個基板。
  5. 如請求項1之基板處理裝置，其中前述氣體入口是與前述腔之外部之一側面連結；前述氣體出口是與前述腔之外部之另一側面連結。
  6. 如請求項5之基板處理裝置，其中前述氣體入口或前述氣體出口中之至少其中一者更具備有將前述物質排出之口。
  7. 如請求項1之基板處理裝置，其中在前述腔之至少1側面形成有複數個物質排出孔。
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