專利名稱：大面積基板處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例大致有關(guān)于一種具有傳送機(jī)械手臂的大面積基板處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
薄膜晶體管(TFT)常用來作為主動矩陣式顯示器，例如計(jì)算機(jī)與電視監(jiān)視器、可攜式電話、個(gè)人數(shù)字助理以及日益增多的其它組件。一般而言，平面面板至少包括二個(gè)玻璃平板以及一層液晶材料夾在這兩片玻璃平板之間。至少一片玻璃平板具有一層導(dǎo)電薄膜位于其上，而此導(dǎo)電薄膜與電源耦接。電力從電源供應(yīng)至導(dǎo)電薄膜來改變此層液晶材料的方位以建立出一圖案顯示。
市場所接受的平面面板技術(shù)中，對較大尺寸的顯示器、增加產(chǎn)量以及較低的制造成本的需求已驅(qū)使設(shè)備制造商去發(fā)展能與平面面板制造廠商的大尺寸玻璃基板相符的新系統(tǒng)?，F(xiàn)行的玻璃處理設(shè)備通常適用于高達(dá)約一平方公尺的基板。在可想見的不久將來，處理設(shè)備將能適用于高達(dá)及超過一又二分之一平方米的基板尺寸。
用以制造如此大尺寸基板的設(shè)備對平面面板顯示器的制造商而言也代表了大筆的投資。傳統(tǒng)的系統(tǒng)需要大而昂貴的硬件。舉例而言，增加的體積需要較高容量的真空泵，而必須提升信道密封設(shè)備以符合較大密封力，其中此較大密封力乃為配合較大基板所需的較大信道所引發(fā)。此外，由于上述適用于大尺寸基板的設(shè)備的大量資本支出，一般的大面積基板處理系統(tǒng)具有許多的處理反應(yīng)室與一中央傳送反應(yīng)室耦接，以在一給定的工具面積下最大化制程彈性。
然而，此增加的設(shè)備尺寸與成本對制造商而言也意味著工廠可供此類設(shè)備擺置的有限空間的實(shí)質(zhì)問題。此外，制造商尋求實(shí)施有限制程步驟的要求，不利于使用具有較大容量、制程性能與尺寸的設(shè)備以及實(shí)施有限制程于大面積基板上。
因此，極需小型的處理設(shè)備來處理大面積基板。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種處理大面積基板的系統(tǒng)與方法。在一實(shí)施例中，處理系統(tǒng)包括一傳送反應(yīng)室，其中此傳送反應(yīng)室具有附屬的至少一處理反應(yīng)室以及基板臺架系統(tǒng)與其耦接。臺架系統(tǒng)包括負(fù)載阻隔反應(yīng)室以及熱處理站，其中此負(fù)載阻隔反應(yīng)室具有第一端耦接至傳送反應(yīng)室，且熱處理站耦接至負(fù)載阻隔反應(yīng)室的第二端。負(fù)載阻隔機(jī)械手臂位于負(fù)載阻隔反應(yīng)室中，以利在熱處理站與負(fù)載阻隔反應(yīng)室之間進(jìn)行傳送。


通過本發(fā)明的更詳細(xì)描述以及上述簡短的發(fā)明內(nèi)容，輔以下列附圖上的實(shí)施例，可獲得并詳細(xì)地了解以上所引述的本發(fā)明特征。然而，值得注意的一點(diǎn)是，以下的附圖只是作為本發(fā)明的典型實(shí)施例，并非用以限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明尚包含其它等效的實(shí)施例。
圖1A所示為用以處理大面積基板的處理系統(tǒng)的一實(shí)施例的俯視圖；圖1B所示為圖1A的處理系統(tǒng)的剖面圖；圖2所示為傳送機(jī)械手臂的側(cè)視圖；圖3所示為沿圖2傳送機(jī)械手臂的3-3剖面線所獲得的剖面圖；圖4所示為圖2傳送機(jī)械手臂的側(cè)視圖；圖5所示為沿圖1A基板臺架系統(tǒng)的一實(shí)施例的5-5剖面線所獲得的剖面圖；圖6所示為輸入平臺的一實(shí)施例的透視圖；圖7所示為熱處理臺的一實(shí)施例的剖面圖；圖8所示為負(fù)載阻隔反應(yīng)室的一實(shí)施例的剖面圖；以及圖9所示為負(fù)載阻隔機(jī)械手臂的一實(shí)施例放置在圖8的負(fù)載阻隔反應(yīng)室中的透視圖。
在附圖中，為了幫助了解，附圖中盡可能使用一致的參考圖號來表示在附圖中共有的同一構(gòu)件。
附圖標(biāo)記說明100處理系統(tǒng) 102工廠接口104負(fù)載阻隔反應(yīng)室 106傳送反應(yīng)室108處理反應(yīng)室 110臺架系統(tǒng)112面 114容積116循環(huán)或抽氣系統(tǒng) 118排氣端120反應(yīng)室主體 122進(jìn)出端124狹縫閥 126傳送機(jī)械手臂130基板 132基板儲藏卡匣134接口傳送機(jī)械手臂 202主體204托架 206接合組件208底部 210軸212第一促動器 214臺架216第二促動器 218終端受動器220中心線 222箭頭224箭頭 302凸緣304凸緣 306輪轂308連接構(gòu)件 310軸承組件312第二軸承組件 314軌316導(dǎo)引件 318基板320上凸緣 322下凸緣324基板支撐件 402馬達(dá)404導(dǎo)螺桿 406螺帽502傳送站 504熱處理站506傳遞隔間 508端510端 512端514輸入平臺 516輸出平臺518上方區(qū)域 520傳遞機(jī)械手臂522下方區(qū)域 524門526出口 530負(fù)載阻隔機(jī)械手臂
602上表面604第一信道606第一端608第一面610第二信道 612第一端614第二面702基板接收架704基板升降器706加熱組件708軌710墻712墻714促動器716主要促動器718升降板720燈722導(dǎo)線管724電阻構(gòu)件 730支撐表面732信道 802反應(yīng)室主體804基板接收架806墻808墻810墻812抽氣系統(tǒng) 814信道816底部 818頂部820排氣孔822狹縫閥830軌832水平凸緣834垂直邊緣 840促動器902主體 904托架906接合組件 908底部910軸914臺架918終端受動器920上凸緣922下凸緣924基板支撐件940刻痕具體實(shí)施方式
圖1A-1B分別為大面積基板的處理系統(tǒng)100的一實(shí)施例的俯視圖與剖面圖。此處理系統(tǒng)100包括工廠接口1102，其中此工廠接口102通過負(fù)載阻隔反應(yīng)室104而與傳送反應(yīng)室106耦接，而此傳送反應(yīng)室106具有至少一處理反應(yīng)室108與其耦接。負(fù)載阻隔反應(yīng)室104為臺架系統(tǒng)110的一部分，其中此臺架系統(tǒng)110適用以等候及/或熱處理或調(diào)整在工廠接口102與傳送反應(yīng)室106之間傳送的基板。工廠接口102具有各式表面配置，一般包括至少一基板儲藏卡匣132以及接口傳送機(jī)械手臂134以在基板儲藏卡匣132與臺架系統(tǒng)110之間傳送基板130。
傳送反應(yīng)室106具有反應(yīng)室主體120，其中此反應(yīng)室主體120一般是由適合的材料，例如鋁、不銹鋼或聚丙烯，所制成。傳送反應(yīng)室106的剖面可以是矩形或如這里所描繪的圓形。傳送反應(yīng)室106具有多個(gè)面112在其外墻上，以利耦接處理反應(yīng)室108或其它的反應(yīng)室至傳送反應(yīng)室106。傳送反應(yīng)室106的內(nèi)部定義出可抽氣或可控制氣壓的容積114，其中容積114通過穿過反應(yīng)室主體120的排氣端118與循環(huán)或抽氣系統(tǒng)116耦接。多個(gè)基板進(jìn)出端122穿過反應(yīng)室主體120而形成，以利基板進(jìn)出傳送反應(yīng)室106內(nèi)部的容積114。進(jìn)出端122為狹縫閥124選擇性地封住，其中狹縫閥124可使傳送反應(yīng)室106的環(huán)境選擇性地被隔離。本發(fā)明可采用Ettinger等人于2000年6月27號所獲準(zhǔn)的美國專利編號第6,079,693號所介紹的一種狹縫閥，其全文在此并入本文參考文獻(xiàn)中。
至少一處理反應(yīng)室108以及至少一負(fù)載阻隔反應(yīng)室104耦接至反應(yīng)室主體120。這些處理反應(yīng)室可設(shè)置來進(jìn)行化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、熱處理、電鍍或其它與在半導(dǎo)體基板上進(jìn)行的集成電路制造有關(guān)的制程。這樣的反應(yīng)室可見于位在美國加州圣克拉拉的應(yīng)用材料股份有限公司。
傳送機(jī)械手臂126位于傳送反應(yīng)室106內(nèi)部的容積114內(nèi)，用以在處理反應(yīng)室108與負(fù)載阻隔反應(yīng)室104之間傳送基板。傳送機(jī)械手臂126可以是任何適合于在一真空環(huán)境傳送大面積基板以及執(zhí)行各種動作的機(jī)械手臂。
圖2為傳送機(jī)械手臂126的一實(shí)施例的側(cè)視圖。傳送機(jī)械手臂126包括主體202、托架204以及接合組件206。主體202中心地耦接在傳送反應(yīng)室106的底部208，其中此主體202一般覆蓋有馬達(dá)(附圖未標(biāo)示)用以旋轉(zhuǎn)托架204與接合組件206。在中心旋轉(zhuǎn)基板是有利于最小系統(tǒng)尺寸的實(shí)現(xiàn)。
托架204將接合組件206耦接至主體202。在圖2所描繪的實(shí)施例中，托架204通過軸210耦接至主體202，其中軸210可相對主體202旋轉(zhuǎn)來定位傳送機(jī)械手臂126，以利基板與任何周遭的反應(yīng)室交換。軸210可隨意地從主體202伸縮來控制托架204與接合組件206的高度。
接合組件206通常包括第一促動器212、臺架214、第二促動器216以及終端受動器218。第一促動器212用以相對于托架204移動臺架214。第二促動器216用以相對于臺架214移動終端受動器218。終端受動器218用以在傳送機(jī)械手臂126運(yùn)送基板(圖2中未標(biāo)示)時(shí)支撐基板。
圖3所示為沿圖2傳送機(jī)械手臂在支撐基板318時(shí)的3-3剖面線所獲得的剖面圖。在一實(shí)施例中，終端受動器218包括一對基板支撐件324。每一個(gè)基板支撐件324包括第一或上凸緣320耦接至第二或下凸緣322。上凸緣320以一分開關(guān)系配置以抓住位于其間的基板318，如此一來可防止基板318在基板傳送期間從傳送機(jī)械手臂126上掉落。下凸緣322從上凸緣320處輻射狀地向內(nèi)延伸以支撐基板318。終端受動器218可由一材料，例如具有拋光不銹鋼或塑料支撐墊的鋁，所制成或涂覆，借以防止或最小化基板的刮傷。
托架204包括一對凸緣302以及凸緣304通過多個(gè)連接構(gòu)件308耦接至輪轂306。托架204一般是由鋁或其它重量輕的材料所制成，以使慣性減到最小。輪轂306耦接至從傳送機(jī)械手臂126的主體202延伸出來的軸210。每一個(gè)凸緣302與凸緣304位于軸210相對邊并利用各自的連接構(gòu)件308耦接至輪轂306。每一個(gè)凸緣302與凸緣304一般以分開的型態(tài)放置，且與輪轂306之間的距離相等。同時(shí)，凸緣302與凸緣304彼此互相平行并垂直托架204的旋轉(zhuǎn)軸。
在一實(shí)施例中，軸承組件310架設(shè)在托架204的每一個(gè)凸緣302以及凸緣304與臺架214之間。第二軸承組件312架設(shè)在臺架214與終端受動器218之間。軸承組件310有利于臺架214相對于托架204的線性運(yùn)動，而第二軸承組件312則有利于臺架214相對于終端受動器218的線性運(yùn)動。在圖2與圖3所描繪的實(shí)施例中，軸承組件310為一線性軸承，其中軸承組件310包括軌314耦接至臺架214以及一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)引件316耦接至凸緣302。導(dǎo)引件316一般包括滾軸或矩形軸承，以增加導(dǎo)引件316沿著軌314的活動。軸承組件310可包括固體軸承或非接觸軸承，例如磁性軸承、以及流體軸承等等。第二軸承組件312也具有如同軸承組件310的型態(tài)。
第一促動器212耦接在臺架214與托架204之間以控制臺架214相對于托架204的位置?？衫靡粋€(gè)或多個(gè)第一促動器212。第一促動器212可至少包括任何適合擺放臺架相對于基座的位置的致動組件。這樣的促動器包括氣動汽缸、液壓汽缸、滾珠螺桿、伺服馬達(dá)、索爾(Sawyer)馬達(dá)、步進(jìn)馬達(dá)、螺線管、無桿汽缸、計(jì)時(shí)皮帶、齒條與小齒輪排列、以及在其它組件中適合線性促動者。在一實(shí)施例中，第一促動器212是一微機(jī)電系統(tǒng)促動器。臺架214一般是由鋁或其它適合使用在傳送反應(yīng)室106的重量輕的材料所制成。
圖4為第二促動器216的一實(shí)施例的側(cè)視圖。第二促動器216包括馬達(dá)402耦接至終端受動器218，用以控制導(dǎo)螺桿404的旋轉(zhuǎn)。與導(dǎo)螺桿404嚙合的螺帽406耦接至臺架214。當(dāng)?shù)诙賱悠?16的馬達(dá)402旋轉(zhuǎn)導(dǎo)螺桿404時(shí)，螺帽406沿著導(dǎo)螺桿404行進(jìn)，因而驅(qū)動終端受動器218相對于臺架214運(yùn)動。第一促動器212也具有如同第二促動器216的型態(tài)。因此，可對第一促動器212與第二促動器216提供能量，來使終端受動器218以如圖2的箭頭222與箭頭224所示的相對方向線性伸縮而穿過傳送機(jī)械手臂126的中心線220。
圖5為沿圖1A基板臺架系統(tǒng)的一實(shí)施例的5-5剖面線所獲得的剖面圖?；宓呐_架系統(tǒng)110包括負(fù)載阻隔反應(yīng)室104，其中負(fù)載阻隔反應(yīng)室104將傳送站502與熱處理站504分隔開。在傳送站502中基板通常在臺架系統(tǒng)110與工廠接口102之間傳送。傳遞隔間506位于負(fù)載阻隔反應(yīng)室104上，其中傳遞隔間506包括傳遞機(jī)械手臂520，以利基板在越過負(fù)載阻隔反應(yīng)室104時(shí)可于傳送站502與熱處理站504之間直接傳送。負(fù)載阻隔反應(yīng)室104裝配有三個(gè)端508、510、512，而分別可使基板的傳送發(fā)生在負(fù)載阻隔反應(yīng)室104與傳送站502之間、以及熱處理站504與傳送反應(yīng)室106之間。二者擇一地，傳遞隔間506亦可架設(shè)在負(fù)載阻隔反應(yīng)室104下方。
在一實(shí)施例中，傳送站502包括輸入平臺514以及輸出平臺516。輸入平臺514位于傳送站502的上方區(qū)域518，且適用以接收從工廠接口102進(jìn)入的基板。輸入平臺514一般與傳遞隔間506排成一行，如此一來放在輸入平臺514的基板可立即通過傳遞機(jī)械手臂520傳送過傳遞隔間506。
圖6所示為輸入平臺514的一實(shí)施例的透視圖。輸入平臺514包括上表面602用以支撐基板，且此上表面602具有至少一第一信道604形成于其中。在圖6所示的實(shí)施例中，有兩個(gè)第一信道604形成于上表面602，且第一信道604具有至少一第一端606開啟于輸入平臺514的面對工廠接口102的第一面608。這些第一信道604配置成可使接口傳送機(jī)械手臂134(如圖1A與圖1B所示)的葉片穿過輸入平臺514與支撐于輸入平臺514上的基板之間，以利于基板的傳送。
至少一第二信道610形成于輸入平臺514的上表面602。第二信道610一般是設(shè)置成與第一信道604正交，并用以使傳遞機(jī)械手臂520可放置及取回放在傳送站502的輸入平臺514上的基板。在圖6所示的實(shí)施例中，有兩個(gè)第二信道610位于輸入平臺514的上表面602中，且第二信道610具有第一端612開啟于輸入平臺514的面對傳遞隔間506與負(fù)載阻隔反應(yīng)室104的第二面614。這些第二信道610配置成有利于基板在輸入平臺514與傳遞機(jī)械手臂520之間交換。二者擇一地，輸入平臺514可包括一個(gè)或多個(gè)舉升梢或其它適用以選擇性地維持基板與輸入平臺514的上表面602之間呈分開關(guān)系的構(gòu)件，以利通過接口傳送機(jī)械手臂134(如圖1A與圖1B所示)或傳遞機(jī)械手臂520接收基板。
請?jiān)俅螀⒖紙D5，輸出平臺516位于傳送站502的下方區(qū)域522并鄰近于負(fù)載阻隔反應(yīng)室104的端508。輸出平臺516的配置通常與輸入平臺514相似，以利于基板在負(fù)載阻隔反應(yīng)室104中的負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530與接口傳送機(jī)械手臂134之間傳送。
傳遞隔間506提供導(dǎo)管以使基板可在傳送站502與熱處理站504之間傳送。傳遞機(jī)械手臂520位在傳遞隔間506中，以利基板傳送于其中。雖然具有其它配置或傳送機(jī)構(gòu)的機(jī)械手臂可應(yīng)用來傳送基板通過傳遞隔間506，傳遞機(jī)械手臂520通常配置成與上述的傳送機(jī)械手臂126相似。
非必須的門524可提供來選擇性地關(guān)閉界定在傳遞隔間506與熱處理站504之間的出口526。可關(guān)閉門524以減緩熱在傳遞隔間506與熱處理站504環(huán)境之間的傳送。
在熱處理基板時(shí)，熱處理站504通常是用以從傳遞機(jī)械手臂520接收以及移動鄰近于負(fù)載阻隔反應(yīng)室104的信道510的基板。相對于在真空環(huán)境下進(jìn)行基板的熱處理，在臺架系統(tǒng)110中進(jìn)行基板的熱處理時(shí)，在處理反應(yīng)室108中熱處理基板的制程次數(shù)減少下，以及由于省略禁得起真空狀況的硬件以及節(jié)約與工廠底板空間設(shè)備(例如面積縮小)相關(guān)的空間，而可節(jié)省相當(dāng)可觀的成本。本發(fā)明可采用由Q.Shang在2000年12月29日申請的美國專利臨時(shí)申請案編號第60/259,035號(代理人登錄號為5163L)中描述一種熱處理站，此全文在此并入本文的參考文獻(xiàn)中。
圖7所示為熱處理臺504的一實(shí)施例的剖面圖。熱處理臺504通常包括基板接收架702、基板升降器704以及至少一加熱組件706?；褰邮占?02一般放置在鄰近于傳遞隔間506的出口526?；褰邮占?02是用以提供平臺，以利傳遞機(jī)械手臂520與基板升降器704之間的交接。在一實(shí)施例中，基板接收架702包括一對相對的軌708耦接至熱處理站504的相對的墻710、712。每一個(gè)軌708通過促動器714耦接至對應(yīng)的墻710、712，其中促動器714是用以控制此對軌710、712之間的間隔。促動器714可將這對軌710、712放置在第一位置，如此一來這對軌710、712可將基板支撐于其上。在第一位置情況下，從這兩個(gè)軌710、712之間將基板抬升時(shí)，基板升降器704可在這兩個(gè)軌710、712之間移動。接著，可發(fā)動促動器714來分開這兩個(gè)軌710、712，如此一來基板升降器704可下降以使基板從這兩個(gè)軌710、712之間通過?；褰邮占?02可包括同樣有利于基板傳送于傳遞機(jī)械手臂520與基板升降器704之間的替代架構(gòu)。
請同時(shí)參照圖5與圖7，基板升降器704通常包括主要促動器716耦接至升降板718。主要促動器716是用以控制升降板718的升降，如此一來可從基板接收架702取回基板，并可將基板下降至鄰近于負(fù)載阻隔反應(yīng)室104的第二信道510的位置。主要促動器716可以是氣動汽缸、液壓汽缸、滾珠螺桿、或其它有利于基板在垂直方向運(yùn)動的線性促動器。
升降板718一般是利用鋁或其它具有良好熱傳導(dǎo)特性的材料所制成。升降板718的支撐表面730一般包括一個(gè)或多個(gè)信道732形成于其中，而信道732的配置是有利于基板從支撐表面730至位于負(fù)載阻隔反應(yīng)室104中的負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530的傳送。二者擇一地，可利用舉升梢或固定支撐來使基板相對于支撐表面730維持一分開關(guān)系，以利基板調(diào)換至負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530。
加熱組件706適用以將基板130加熱至介于約150℃與約550℃之間。加熱組件706至少包括電阻加熱構(gòu)件、輻射燈、用以使熱傳流體流通于其間的導(dǎo)線管、熱電組件或用以熱控位于升降板718上的基板溫度的其它組件中的一者或上述組件的組合。在圖7所示的實(shí)施例中，加熱組件706包括至少一燈720、用以供熱傳流體流通于其間的導(dǎo)線管722、以及電阻構(gòu)件724。燈720一般耦接在接近基板接收架702。導(dǎo)線管722與電阻構(gòu)件724一般是位在或耦接在升降板718。
圖8所示為負(fù)載阻隔反應(yīng)室104的一實(shí)施例的剖面圖。負(fù)載阻隔反應(yīng)室104通常包括具有基板接收架804的反應(yīng)室主體802以及負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530位于其中。反應(yīng)室主體802一般是由單塊鋁或焊接的不銹鋼板所制成。反應(yīng)室主體802包括第一端508以及第二端510位于反應(yīng)室主體802相對的墻806與墻808上，其中第一端508與第二端510分別面對傳送站502與熱處理站504。端512穿透反應(yīng)室主體802的墻810，其中第三端512位于墻806與墻808之間且面對傳送反應(yīng)室106(請參照圖9)。狹縫閥822(僅顯示出其中兩個(gè)，第三端512的狹縫閥822可由此推得)可選擇性地密封端508、510與512，而可選擇性地將負(fù)載阻隔反應(yīng)室104隔離于周圍的傳送站502、熱處理站504與傳送反應(yīng)室106。
基板接收架804位于負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530上方并鄰近于第三端512?；褰邮占?04是用以與負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530以及傳送機(jī)械手臂126進(jìn)行基板的交接。在一實(shí)施例中，基板接收架804包括兩對相對的軌830分別耦接至端508與端510上方的墻806與墻808。
一個(gè)或多個(gè)軌的促動器840耦接每一個(gè)軌830與對應(yīng)的墻806與墻808。促動器840可以是螺線管、氣動汽缸、液壓汽缸、線性促動器、或適合用以控制軌830間的間隔的其它組件。
每一個(gè)軌830包括水平凸緣832，其中此水平凸緣832具有從水平凸緣832的接近每一墻806或墻808處向上凸出的垂直邊緣834。每一對軌830在墻806與墻808上呈分開狀，如此一來基板的角落為軌830所支撐，而每一對軌830之間所留下的空間可供機(jī)械手臂530、126的終端受動器通過。當(dāng)軌830為促動器840分隔開而處于第一位置時(shí)，軌830的配置為用以接收從傳送機(jī)械手臂126已處理基板。在基板由傳送機(jī)械手臂126傳送至軌830上時(shí)，負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530抬高至鄰近于信道512的位置，在此位置時(shí)，傳送機(jī)械手臂126可直接從負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530抬高基板并將基板移動至傳送反應(yīng)室106中以進(jìn)行處理。一般，負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530旋轉(zhuǎn)放置于其上的基板90度以在將基板交遞至傳送機(jī)械手臂126前先恰當(dāng)?shù)囟ㄎ换濉?br> 接著，升高負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530以通過軌830之間來從軌830上取回已處理的基板。促動器840將軌830往外移動至第二位置。在第二位置時(shí)，此時(shí)基板由負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530所承載，基板下降至介于軌830之間并旋轉(zhuǎn)至鄰近信道508的位置，在此處可將基板傳送至傳送站502且最后將基板歸回工廠接口102的卡匣。
圖9所示為負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530的一實(shí)施例放置在負(fù)載阻隔反應(yīng)室104中的透視圖。負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530的架構(gòu)相似于傳送機(jī)械手臂126，且此負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530包括主體902、托架904以及接合組件906。主體902耦接在負(fù)載阻隔反應(yīng)室104中心的底部908，其中此主體902一般覆蓋有馬達(dá)(附圖未標(biāo)示)用以旋轉(zhuǎn)托架904與接合組件906。
托架904將接合組件906耦接至主體902。在圖9所示的實(shí)施例中，托架904通過軸910耦接至主體902，其中軸910可從主體902伸縮來控制托架904與接合組件906的所需高度，而將基板放置在接合組件906上接近端口508、510與512的位置，以供基板交流，并從基板接收架804取回基板。
接合組件906通常包括第一促動器、臺架914、第二促動器以及終端受動器918。其中，第一促動器、第二促動器以及相關(guān)軸承并未標(biāo)示于圖9中，但相似于圖2至圖4所示的第一促動器、第二促動器以及相關(guān)軸承。第一促動器用以相對于托架904移動臺架914。第二促動器用以相對于臺架914移動終端受動器918。終端受動器918用以在負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530運(yùn)送基板(圖9中未標(biāo)示)時(shí)支撐基板。
在一實(shí)施例中，終端受動器918包括一對基板支撐件924。每一個(gè)基板支撐件924包括第一或上凸緣920耦接至第二或下凸緣922。上凸緣920以一分開關(guān)系配置以抓住位于其間的基板，如此一來可防止基板在基板傳送期間從負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530上掉落。下凸緣922從上凸緣920處輻射狀地向內(nèi)延伸而與上凸緣920呈L型架構(gòu)，以支撐位于基板支撐件924之間的基板。
為了有利于傳送機(jī)械手臂126的終端受動器218與負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530的終端受動器918之間的直接交遞，多個(gè)刻痕940形成于終端受動器918的每一基板支撐件924的端點(diǎn)。一般，兩個(gè)刻痕940延伸過每一個(gè)基板支撐件924的整個(gè)上凸緣920并至少延伸至部分的下凸緣922?？毯?40的深度直至下凸緣922，借以使終端受動器218的基板支撐件324可通過終端受動器918與支撐于其上的基板之間。當(dāng)終端受動器218上升及/或終端受動器918下降時(shí)，基板從負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530傳送至傳送機(jī)械手臂126。接著，傳送機(jī)械手臂126的終端受動器218縮回，而將基板移至傳送反應(yīng)室106。
請?jiān)俅螀⒄請D8，抽氣系統(tǒng)812一般通過穿透負(fù)載阻隔反應(yīng)室104的底部816的信道814耦接至負(fù)載阻隔反應(yīng)室104。抽氣系統(tǒng)812有利于排空負(fù)載阻隔反應(yīng)室104的內(nèi)部容積至使其壓力實(shí)質(zhì)等于傳送反應(yīng)室106的壓力，以在不產(chǎn)生真空損失下進(jìn)行基板的交遞?？擅芊獾呐艢饪?20穿過負(fù)載阻隔反應(yīng)室104的頂部818，以選擇性地過濾進(jìn)入負(fù)載阻隔反應(yīng)室104的空氣，借以提升負(fù)載阻隔反應(yīng)室104的壓力至周遭的傳送站502與熱處理站504的壓力，而有利于與傳送站502以及熱處理站504之間進(jìn)行基板傳遞。
請參照圖1A、圖1B以及圖5，接口傳送機(jī)械手臂134從一基板儲藏卡匣132中取出基板，并將此基板傳送至傳送站502的輸入平臺514。通過傳遞機(jī)械手臂520將此基板取出并傳送至熱處理站504。在熱處理站504中，基板加熱至一預(yù)設(shè)溫度，一般是介于150℃至約550℃之間。加熱后，利用負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530從熱處理站504中取出基板并傳送至負(fù)載阻隔反應(yīng)室104。將負(fù)載阻隔反應(yīng)室104排空至一壓力，使此壓力實(shí)質(zhì)等于傳送反應(yīng)室106的壓力。將狹縫閥822所關(guān)閉的負(fù)載阻隔反應(yīng)室104的信道512開啟，并利用傳送機(jī)械手臂126將一已處理基板從傳送反應(yīng)室106傳送至架子上。接著，傳送機(jī)械手臂126從負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530取回欲處理的基板。關(guān)閉信道512，并且將負(fù)載阻隔反應(yīng)室104排氣至實(shí)質(zhì)等于周遭的傳送站502與熱處理站504的壓力。升高負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530以將已處理基板抬離基板接收架804。縮回這些基板接收架804以使基板坐落在負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530上，其中此負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530將下降至接近信道508之處。
將狹縫閥822所關(guān)閉的信道508開啟，并利用負(fù)載阻隔機(jī)械手臂530將基板傳送至傳送站502的輸出平臺516。接著，接口傳送機(jī)械手臂134從輸出平臺516取回機(jī)械手臂，并將在制基板送回基板儲藏卡匣132。
如熟悉此技術(shù)的人員所了解的，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用以限定本發(fā)明的權(quán)利要求所保護(hù)的范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所公開的精神下所完成的等效改變或修飾，均應(yīng)包含在權(quán)利要求書所界定的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種大面積基板傳送機(jī)械手臂，至少包括一主體；一基座，是耦接至該主體，并用以相對于該主體旋轉(zhuǎn)；一臺架，是耦接至該基座，并用以在一第一方向下雙邊移動，其中該第一方向?qū)嵸|(zhì)上垂直于該臺架的一旋轉(zhuǎn)軸；以及一終端受動器，是耦接至該臺架，并用以在該第一方向移動。
2.如權(quán)利要求1所述的大面積基板傳送機(jī)械手臂，其特征在于，所述的臺架相對于該終端受動器線性移動。
3.如權(quán)利要求1所述的大面積基板傳送機(jī)械手臂，其特征在于，所述的臺架與該終端受動器以相對于該第一方向的一第二方向延伸。
4.如權(quán)利要求1所述的大面積基板傳送機(jī)械手臂，其特征在于，所述的臺架與該終端受動器共中心且位于該主體上方。
5.如權(quán)利要求1所述的大面積基板傳送機(jī)械手臂，其特征在于，所述的終端受動器穿過該基座的旋轉(zhuǎn)中心的隔間。
6.如權(quán)利要求1所述的大面積基板傳送機(jī)械手臂，其特征在于，所述的終端受動器相對于該臺架獨(dú)立移動。
7.如權(quán)利要求1所述的大面積基板傳送機(jī)械手臂，其特征在于，還至少包括一第一促動器，位于該終端受動器與該臺架之間；以及一第二促動器，位于該臺架與該基座之間。
8.如權(quán)利要求7所述的大面積基板傳送機(jī)械手臂，其特征在于，所述的第一促動器為適用以線性促動的一組件，且該組件是選自于由氣動汽缸、液壓汽缸、滾珠螺桿、伺服馬達(dá)、索爾(Sawyer)馬達(dá)、步進(jìn)馬達(dá)、螺線管、無桿汽缸、計(jì)時(shí)皮帶、齒條與小齒輪排列、以及微機(jī)電系統(tǒng)促動器所組成的一族群。
9.如權(quán)利要求7所述的大面積基板傳送機(jī)械手臂，其特征在于，還至少包括多個(gè)固體或非接觸軸承位于該終端受動器以及該臺架之間，以有利于該終端受動器相對于該臺架的線性運(yùn)動。
10.如權(quán)利要求1所述的大面積基板傳送機(jī)械手臂，其特征在于，所述的終端受動器還至少包括一對上凸緣，是相間隔設(shè)置；以及一對下凸緣，其中每一該下凸緣分別與其中一上凸緣耦接，且該下凸緣從該上凸緣處向內(nèi)輻射地延伸，而該下凸緣用以支撐位于該下凸緣之間的基板。
11.一種處理系統(tǒng)，至少包括一傳送反應(yīng)室；至少一處理反應(yīng)室耦接至該傳送反應(yīng)室；以及一基板傳送機(jī)械手臂位于該傳送反應(yīng)室中，其中該基板傳送機(jī)械手臂至少包括一基座；一臺架，可旋轉(zhuǎn)地耦接至該基座，其中該臺架也可轉(zhuǎn)移并用來以實(shí)質(zhì)垂直于該臺架旋轉(zhuǎn)軸的一第一方向相對于該基座移動；以及一終端受動器，耦接至該臺架，并以該第一方向移動。
12.一種處理系統(tǒng)，至少包括一傳送反應(yīng)室；至少一處理反應(yīng)室耦接至該傳送反應(yīng)室；以及一基板臺架系統(tǒng)耦接至該傳送反應(yīng)室，其中該基板臺架系統(tǒng)至少包括一負(fù)載阻隔反應(yīng)室具有一第一端，該第一端耦接至該傳送反應(yīng)室；一負(fù)載阻隔機(jī)械手臂位于該負(fù)載阻隔反應(yīng)室中；以及一熱處理站耦接至該負(fù)載阻隔反應(yīng)室的一第二端。
13.如權(quán)利要求12所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的基板臺架系統(tǒng)還至少包括一傳送站耦接至該負(fù)載阻隔反應(yīng)室的一第三端；以及一傳遞隔間具有一傳遞機(jī)械手臂位于其中，且該傳遞機(jī)械手臂是用以在該傳送站與該熱處理站之間傳送基板。
14.如權(quán)利要求13所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的傳遞機(jī)械手臂還至少包括一主體；一臺架，耦接至該主體，并用以沿界定于該傳送站與該熱處理站間的一線進(jìn)行線性移動；以及一終端受動器，耦接至該臺架，并用以沿界定于該傳送站與該熱處理站間的該線相對于該臺架進(jìn)行線性移動。
15.如權(quán)利要求13所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的傳遞隔間位于該負(fù)載阻隔反應(yīng)室的上方或下方。
16.如權(quán)利要求12所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的熱處理站還至少包括一基板接收架；以及一基板升降器用以從該基板接收架以及鄰近于該負(fù)載阻隔反應(yīng)室的該第二端口的一位置移動基板。
17.如權(quán)利要求16所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的基板接收架還至少包括一第一軌；一第二軌，以相間隔關(guān)系相對于該第一軌；一第一促動器，耦接至該第一軌；以及一第二促動器，耦接至該第二軌，該第一促動器與該第二促動器控制界定于該第一軌與該第二軌間的一距離。
18.如權(quán)利要求16所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的基板升降器還至少包括一平板用以支撐位于其上的基板；以及一促動器耦接至該平板。
19.如權(quán)利要求18所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的平板還至少包括一支撐表面，該支撐表面具有一個(gè)或多個(gè)信道形成于其中。
20.如權(quán)利要求12所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的熱處理站還至少包括至少一加熱組件，該加熱組件適用以加熱位于該基板接收架或該基板升降器至少一者上的一基板。
21.如權(quán)利要求20所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的至少一加熱組件是選自由一電阻加熱構(gòu)件、一輻射燈、用以使一熱傳流體流通于其間的一導(dǎo)線管、一熱電組件或上述組件的組合所組成的群組。
22.如權(quán)利要求20所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的至少一加熱組件加熱位于該熱處理站中的基板至一溫度，該溫度介于約150℃與550℃之間。
23.如權(quán)利要求12所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的負(fù)載阻隔反應(yīng)室還至少包括一第三端相對于該第二端并與該第一端正交。
24.如權(quán)利要求23所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的負(fù)載阻隔反應(yīng)室還至少包括一第一軌鄰近于該負(fù)載阻隔機(jī)械手臂上方的該第一端設(shè)置；一第二軌以一水平相間隔關(guān)系相對于該第一軌；一第一促動器耦接至該第一軌；以及一第二促動器耦接至該第二軌，該第一促動器與該第二促動器控制該第一軌與該第二軌間的一距離。
25.如權(quán)利要求24所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的負(fù)載阻隔機(jī)械手臂還至少包括一主體；一臺架耦接至該主體，并用以沿界定于該第二端與該第三端間的一線進(jìn)行線性移動；以及一終端受動器耦接至該臺架，其中該終端受動器是用以沿界定于該第二端與該第三端間的該線相對于該臺架進(jìn)行線性移動，且該終端受動器用以在由該第一軌與該第二軌之間所界定的一上高度與一低高度之間移動。
26.如權(quán)利要求23所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的傳送站還至少包括一輸出平臺鄰近于該負(fù)載阻隔反應(yīng)室的該第三端；及一輸入平臺位于該輸出平臺上方。
27.如權(quán)利要求26所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的輸入平臺還至少包括一支撐表面用以支撐一基板；一個(gè)或多個(gè)第一信道形成在該支撐表面；以及一個(gè)或多個(gè)第二信道形成在該支撐表面中，且該第二信道的方位與該第一信道正交。
28.如權(quán)利要求12所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，還至少包括一工廠接口鄰近于該基板臺架系統(tǒng)；以及一接口機(jī)械手臂位于該工廠接口中，用以在該工廠接口與該傳送站之間傳送多個(gè)基板。
29.如權(quán)利要求12所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的傳送反應(yīng)室還至少包括一機(jī)械手臂本體；一基座耦接至該機(jī)械手臂本體，且在該機(jī)械手臂本體周圍旋轉(zhuǎn)；一臺架耦接至該基座，并以一第一方向移動，該第一方向?qū)嵸|(zhì)垂直于該臺架的一旋轉(zhuǎn)軸；以及一終端受動器耦接至該臺架，其中該終端受動器在該第一方向內(nèi)移動。
30.一種處理系統(tǒng)，至少包括一傳送反應(yīng)室；至少一處理反應(yīng)室耦接至該傳送反應(yīng)室；以及一基板臺架系統(tǒng)耦接至該傳送反應(yīng)室，其中該基板臺架系統(tǒng)至少包括一傳送站；一熱處理站；一負(fù)載阻隔反應(yīng)室，具有一第一端耦接至該傳送站、一第二端耦接至該熱處理站、以及一第三端耦接至該傳送反應(yīng)室；以及一傳遞隔間耦接該傳送站與該負(fù)載阻隔反應(yīng)室。
31.如權(quán)利要求30所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，還至少包括一第一機(jī)械手臂位于該傳遞隔間中，并用以在一輸入平臺與一第一基板接收架之間傳送基板，該輸入平臺位于該傳送站中，而該第一基板接收架位于該熱處理站中；一第二機(jī)械手臂位于該負(fù)載阻隔反應(yīng)室中，并用以在一第二基板接收架、一輸出平臺以及該熱處理站之間傳送基板，該第二基板接收架位于該負(fù)載阻隔反應(yīng)室中，而該輸出平臺位于該傳送站中；以及一第三機(jī)械手臂位于該傳送反應(yīng)室中，并用以從該第二基板接收架與該至少一處理反應(yīng)室傳送基板。
32.如權(quán)利要求31所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的熱處理站還至少包括一基板升降器，用以從該第一基板接收架與鄰近于該負(fù)載阻隔反應(yīng)室的該第二端口的一位置來移動基板。
33.如權(quán)利要求32所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的第一基板接收架還至少包括一第一軌；一第二軌以相間隔關(guān)系相對于該第一軌；一第一促動器耦接至該第一軌；以及一第二促動器耦接至該第二軌，該第一促動器與該第二促動器控制界定于該第一軌與該第二軌間的一距離，借以選擇性地容納該基板升降器于其間。
34.如權(quán)利要求32所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的基板升降器還至少包括一平板具有一個(gè)或多個(gè)信道形成于其中，并用以支撐位于其上的基板；以及一促動器耦接至該平板。
35.如權(quán)利要求30所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的熱處理站還至少包括至少一加熱組件，適用以加熱位于該基板接收架或該基板升降器至少一者上的基板。
36.如權(quán)利要求35所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的至少一加熱組件是選自于由一電阻加熱構(gòu)件、一輻射燈、用以使一熱傳流體流通于其間的一導(dǎo)線管、一熱電組件或上述組件的組合所組成的群組。
37.如權(quán)利要求35所述的處理系統(tǒng)，其特征在于，所述的至少一加熱組件加熱位于該熱處理站中的基板至一溫度，該溫度介于約150℃與550℃之間。
38.一種在一處理系統(tǒng)中傳送大面積基板的方法，其特征在于，至少包括在一第一方向內(nèi)延伸一臺架，該臺架耦接至一機(jī)械手臂主體；相對于該臺架并在該第一方向內(nèi)延伸一終端受動器，該終端受動器耦接至該臺架；傳送一大面積基板至該終端受動器；以及相對于該機(jī)械手臂主體而縮回該臺架與該終端受動器，借以將該大面積基板放置在該機(jī)械手臂主體的上方或下方。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，還至少包括相對于該機(jī)械手臂主體，并以相對于該第一方向之一第二方向延伸該終端受動器與該臺架。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，以該第二方向延伸該終端受動器與該臺架的步驟還至少包括相對于該機(jī)械手臂主體旋轉(zhuǎn)該臺架與該終端受動器。
41.如權(quán)利要求39所述的方法，其特征在于，所述的終端受動器以該第二方向移動通過該機(jī)械手臂主體的一中線。
42.如權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，相對于該臺架而延伸該終端受動器的步驟還至少包括促動一微機(jī)電系統(tǒng)促動器。
43.一種在一處理系統(tǒng)中處理基板的方法，其特征在于，至少包括傳送一基板從一儲藏卡匣至一臺架系統(tǒng)的一輸入平臺；傳送該基板至一熱處理站；在該熱處理站中熱處理該基板；傳送該基板從該熱處理站至一負(fù)載阻隔反應(yīng)室；傳送該基板從該負(fù)載阻隔反應(yīng)室至一傳送反應(yīng)室；以及在一處理反應(yīng)室中處理該基板，該處理反應(yīng)室耦接至該傳送反應(yīng)室。
44.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述的熱處理步驟至少包括加熱該基板至一溫度，該溫度介于約150℃與約550℃之間。
45.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，所述的熱處理步驟至少包括移動該基板至一高度，且該高度接近該負(fù)載阻隔反應(yīng)室的一端。
46.如權(quán)利要求45所述的方法，其特征在于，移動該基板的步驟還至少包括移動一基板支撐件平板于支撐基板的一對軌之間；將該基板從該些軌傳送至該平板；隔開該些軌以清洗支撐于該平板上的該基板；以及下降支撐該基板的該平板。
47.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，傳送該基板從該輸入平臺至該熱處理站的步驟還至少包括傳遞該基板經(jīng)過該負(fù)載阻隔反應(yīng)室的上方或下方。
48.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，還至少包括傳送一處理基板從該傳送反應(yīng)室至位于該負(fù)載阻隔反應(yīng)室中的一基板接收架；移動該處理基板從該基板接收架至一第二位置；以及傳送該處理基板從該第二位置通過該負(fù)載阻隔反應(yīng)室的一端口至該臺架系統(tǒng)的一輸出平臺。
49.如權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于，傳送該處理基板至該輸出平臺的步驟至少包括以正交于該處理基板于該傳送反應(yīng)室與該基板接收架間的一移動的一方向移動該處理基板。
50.如權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，傳送該基板從該熱處理站至該負(fù)載阻隔反應(yīng)室的步驟至少包括以正交于該處理基板于該傳送反應(yīng)室與該負(fù)載阻隔反應(yīng)室間的一移動的一方向移動該處理基板。
全文摘要
一種處理大面積基板的系統(tǒng)與方法。在一實(shí)施例中，處理系統(tǒng)包括一傳送反應(yīng)室，其中此傳送反應(yīng)室具有至少一處理反應(yīng)室以及基板臺架系統(tǒng)與其耦接。臺架系統(tǒng)包括負(fù)載阻隔反應(yīng)室以及熱處理站，其中此負(fù)載阻隔反應(yīng)室具有第一端耦接至傳送反應(yīng)室，且熱處理站耦接至負(fù)載阻隔反應(yīng)室的第二端。負(fù)載阻隔機(jī)械手臂位于負(fù)載阻隔反應(yīng)室中，以利在熱處理站與負(fù)載阻隔反應(yīng)室之間進(jìn)行傳送。
文檔編號H01L21/02GK1729552SQ03821719
公開日2006年2月1日 申請日期2003年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月12日
發(fā)明者羅伯特·Z·巴克拉克, 溫德爾·T·布倫尼格 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司