HK40016858B - 接收多个基板以进行处理的保持装置、处理装置及方法 - Google Patents

Description

接收多个基板以进行处理的保持装置、处理装置及方法

技术领域

本发明涉及一种接收多个基板的保持装置，其中这些基板将在一处理装置中被处理。此外，本发明还涉及一种处理装置及处理方法，此种处理方法可应用于以下描述的保持装置。

背景技术

处理基板用的处理装置通常包括一个处理室或多个处理室，被固定在一适当的保持装置上的基板被送入处理室，并接受至少一个基板处理装置的处理。基板处理是在一特殊的过程气压下进行，通常是在真空中以控制方式送入一种气体或混合气体进行基板处理。

所谓“室”通常是指一个被分隔壁环绕住的空间，这个空间与其周围的空间隔绝，而且必要时可以被抽真空。视处理的范围及基板尺寸而定，处理装置可以有一个或多个处理室。一个处理室可以仅有一个处理段，也可以具有多个功能不同的处理段。

各式各样不同(但通常是扁平状)的基板需要接受不同的处理，例如制造半导体组件用的基板、建筑用的基板、光电组件用的基板、光学玻璃用的基板。所谓处理是指基板接受改良、添加或减损处理，也就是改变基板或基板上的镀膜的结构或能量状态、将材料沉积在基板上、或是从基板上去除材料。

除了基板镀膜外，例如除了以物理镀膜镀上不同的镀膜及镀膜系统外，常见的基板处理方法还包括电浆处理或溅射腐蚀。经过处理后，基板通常还需要接受其他的加工步骤，工业上的应用通常要求要能够以高效率处理大量的基板。这种处理装置通常是连续式处理装置或群集式处理装置。

在处理过程中，需镀膜的基板被保持装置固定住，保持装置能够接收一个或多个基板，使其同时被处理。这种保持装置的构造方式使基板要镀膜的表面不会或只有极小的部分被遮盖住，并能以简单或自动化的方式将基板送入处理室接受处理，而且送入时能够确保基板要镀膜或已经镀膜的表面不会受损，以及在处理完后能够从保持装置上被取下。保持装置的另一个任务是将基板运送到处理装置。

运送基板的方式可以是线性移动、旋转移动、或是沿着其他经过定义的动作路径移动。视移动的方式而定，可以用不同的力作用在基板上，保持装置必须受这些作用力，以确保在处理过程中可以精密及可重复将基板定位。

保持装置通常具有所谓的运载器，可以从保持装置将运载器取下，也可以将运载器装到保持装置上，运载器可以容纳一个或多个基板。运载器的形状主要是根据基板的形状设计。此外，运载器的设计还要考虑其要执行的工作，例如在库房及处理置之间运送基板、将基板定向、以及执行处理装置采取的其他措施。

如果处理装置要更换处理的基板类型或基板尺寸，因此需要更换运载器，以及需要更换或修改保持装置，这将导致很大范围的改装措施及造成处理装置很长的停机时间。如果将保持装置设计成能够适用于不同的基板类型及/或基板尺寸，这样做虽然可以减轻上述的缺点，但是却会导致可用于同时处理基板的面积变小。

因此业界需要一种能够适用于不同基板类型及基板尺寸，并能够更加充分利用处理面积的保持装置。同时这种保持装置还要能够用于在处理装置内自动化处理基板。

特别是需要一种可旋转的保持装置，而且在这种保持装置上经常会出现高转数，以及因高转数产生的很大的作用力及转矩。

发明内容

本发明的基本构想描述如下：使用由运载器容纳的可标准化组件，在一个主要用于接收及传递力的组件及一个主要用于接收不同类型的基板的组件之间形成一个可标准化的接口。这样就可以从可标准化的接口自动化操作保持装置的组成构件，而不是只能操作运载器。

这个接口本身可用于将这些要接收的组件完美地保持住，以及用于经常将基板装到保持装置上，以及将基板从保持装置卸下。可以使用装载及储料系统对处理装置内的保持装置进行装载，所述装载及储料系统与运载器或基板的规格无关。完美的保持包括固定及力传递所需的连接面及连接件，也包括在一个完整的批量过程中能够自动化利用所述连接面及连接件。

本发明的保持装置是从基板被运载器保持住开始顾及使基板要接受处理的面积被最小程度的遮盖住。

以下将描述本发明为实现上述构想所具备的特征。只要对应用情况适合，或是认为适当，熟习该项技术者可以在不同的实施方式中，将这些特征以不同方式组合在一起。

本发明的保持装置包括法兰，有一个或多个部段设置在这个法兰上，所述部段具有运载器。所述部段是通过连接面被设置在法兰上，所述连接面的大小、位置及分布要与其接收的部段及预计会作用在其上的力适配。需利用试验或计算机辅助仿真才能找出所需的适配方式。

此处所称的法兰是指保持装置的一个构件，这个构件能够被处理装置的运送装置接收，并能用于将运送装置的力传递到保持装置。最后保持装置通过本身其他的组件将运送装置的力传递到基板上，以便在处理过程中将基板移动及定位。

法兰会因为基板的种类及尺寸、处理装置的形状、以及要执行的移动方式而有不同的形状。法兰的形状可以是轴对称、旋转对称、或是各种不同的反对称形状，而且也可以具有其他的组件。

视连接面的形式及位置而定，可以将一个或多个部段松散地与法兰连接，或是以可松开的方式固定在法兰上。与此相应的，也可以有各种不同的连接面。例如，水平连接面可以实现松散的连接，可以在法兰上形成水平连接面，或是通过适当的支架形成水平连接面，例如T型支架、I型支架、或其他形状的支架。水平及其他形式的连接面都可以通过适当的止动件实现可松开的固定方式。

通过适当的止动件可以实现部段在法兰上的保持及/或固定，所述止动件可以仅具有保持功能，或是同时具有保持及固定功能，或是具有独立的保持件及止动件。与此相应的，可以将止动件置于法兰及/或部段上。利用一可选择性遥控的操作系统操作止动件，可以将部段取下或固定住。止动件可以是由机械式棘爪系统构成，也可以是一种以磁力、电力、或其他方式操作的止动件。

部段具有一个部段支承装置及至少一个运载器，其中运载器是直接或通过其他组件安装在支承装置上。此处所称的支承装置是指一种托架、支架、框架、或其他适当的支承件，其作用是在处理过程中及运载器移动时，支承装有基板的运载器。

其他的组件包括适当的止动件、铁板、安装运载器用的组件、以及其他有助于尽可能缩小接收基板的被遮盖面的组件。

部段支承装置可以将部段松散地连接在法兰上。为形成此松散连接，可以将止动件设置在支承装置上。

在部段支承装置上有安装一个或多个运载器，例如运载器可以是种平板状的构件。运载器的形状需与其要保持的待处理的基板适配。

根据不同的参数，例如部段的尺寸及形状及/或基板的尺寸及形状，也可以将运载器设计成由多个部分组成。在这种设计方式中，运载器可以具有一个保持件，例如一个止动框或其他的止动件，这个保持件可以从运载器松开，以改善对小型、很薄、或大数量的基板的操作。

也可以选择性地在部段支承装置及运载器之间(或是在两个运载器构件之间)形成一个类似于法兰及部段支承装置之间的连接点，这样就可以利用前面描述的处理装置的操作系统将装有基板的运载器或运载器构件取下。这种连接点可以作为另一个标准化的接口。在这种情况下，可以优化对装在运载器或运载器构件上的基板的操作，而且可以自动化。此外，这种实施方式仍保留了前面提及的在更改基板设计时，只需更换部段即可简单地使保持装置适配的优点。

运载器可以是以松散的方式与部段支承装置连接，或是通过其他适当且可自动化操作的止动件以可松开的方式固定在部段支承装置上。此外，运载器及部段支承装置之间的连接也与基板的形状及尺寸、基板在处理装置内移动时产生的力、以及更换运载器的位置有关，也就是说在处理过程中，是否有在处理装置内更换运载器。运载器的任务是接收一个或多个基板。

将保持装置分段为法兰、可拆卸的部段及其部段支承装置、以及可松开的运载器，使保持装置可以应用于不同形状、厚度及尺寸的基板。一个保持装置可以同时接收形状互不相同的基板。

通过可更换、形状可变化、并可选择性由多个部分组成的运载器，可以充分利用运载器的面积接收基板，而且相较于现有技术，还可以扩大可处理的基板面积。

部段支承装置及前面提及的止动件构成法兰及运载器之间的接口。虽然部段具有不同的运载器，但是具有相同的部段支承装置及止动件，因此这是可以标准化的。由于部段具有可拆卸性，因此在更换基板时，可以改用配备其他适当运载器的部段，而无需对保持装置进行改装。处理装置的操作及储料系统可以继续用于改良过的部段。也可以用这种方式将部段送入真空装置，以及从真空装置将部段拉出。

同样的，也可以使运载器或运载器构件及其止动件以可松开的方式安装，但前提是其与部段支承装置或相邻运载器构件的连接点是类似的。

此外，由于部段(以及必要时运载器或运载器构件)具有可拆卸性，因此可以定期拆下及更换由于处理(尤其是镀膜)使保持装置特别需要保养的构件。具有遮挡段的部段支承装置及/或运载器的造型亦有利于这个工作。此处所称的遮挡段可以是设置在部段边缘区上的适当的凸出部或凹陷部，在处理基板时，这些凸出部或凹陷部能够将所涉及的保持装置的构件遮盖住，也就是说其作用如同遮挡板。例如，运载器可以将止动件、固定件及法兰的零件遮盖住。也可以通过多重遮盖形成一个类似迷宫般的遮盖系统，例如可用于隔开散逸的蒸气。

具有上述保持装置的基板处理装置通常具有一个或多个处理室，且处理室具有至少一个处理部段，例如一个镀膜部段。为了进行基板的预处理及/或后处理，以及形成处理基板所需的处理条件，通常还需要具备其他的处理室及部段，这主要取决于要进行何种处理。

为了使基板经过一个或多个处理部段，处理装置还具有一个如后面关于现有技术的说明的基板运送装置。这个基板运送装置能够以处理工作所需的方式移动前述的保持装置及装在保持装置上的基板。此处请参见前面关于现有技术的说明提及的可能的移动方式。

本发明的处理装置使用的基板处理方法除了包括现有技术已知的处理步骤外，例如形成及保持过程气压、准备及/或预处理基板，还包括以下的步骤：

-首先是准备待处理的基板。如后面所述，这决定了运载器的设计，必要的话也决定了运载器在部段支承装置上固定，以及部段在法兰上的固定。

-与此相应地准备前面所述的保持装置的部段，保持装置可以接收运载器，在运送基板及处理基板的过程中，运载器可以将基板保持住。

-利用适当的操作系统将基板设置在运载器上，也可以选择以手动操作的方式完成这个动作。

-将装有基板的运载器安装在部段支承装置上。部段支承装置不必一定要包含特殊的固定件。这个安装工作仅需确保运载器在处理过程中，运载器保持在一特定的位置即可。例如，可以利用导轨、定位针、其他类似的简单的机械式辅助件、或部段的其他补充性组件进行安装。

-将部段支承装置及装有基板的运载器送入处理装置，并按照前面所述的方式将部段承装置安装在处理装置的保持装置上。

-在处理装置内处理被部段保持住的基板。如果必要的话，可以利用保持装置及处理装置的一个适当的运送装置，使基板在处理装置内移动，或是移动穿过处理装置，并依序经历各个处理步骤。

-处理结束后，将部段(或只有运载器)与经过处理的基板从处理装置送出。

可以根据部段及法兰、运载器及部段支承装置、或运载构件之间的连接点，适当改变上述处理步骤的顺序。

根据一种实施方式，当基板及运载器已设置在部段支装置上，就可以将基板送入处理装置，这样就可以将装满基板的部段送入处理装置。

根据本发明的另一种实施方式，当基板被运载器止动住，而且部段支承装置已位于处理装置内，就可以将基板送入处理装置。在这种情况下，为了使保持装置易于与新的基板形状适配，会(自动)更换部段支承装置及/或在这两种送入基板的实施方式之间进行转换。

以部段支承装置作为可标准化接口的设计可支持这两种送入基板的实施方式，其中也可以在运载器及部段支承装置之间形成一个标准化且可选择以自动化方式操作的接口。

在上述步骤中，基板及/或运载器及/或已装载的部段使用的储料室可以接收及自动装载及取下前述对象。

为了有助于理解，以下将以保持装置的实施方式为例对本发明作进一步的说明，但本发明的范围并不受限于说明用的实施方方式，这种实施方式的旋转对称的保持装置是作为一种旋转盘给料器。为了处理旋转盘给料器保持的基板，例如将基板镀膜，应使旋转给料器以高速旋转，以形成均匀的镀膜。在这种实施方式中，法兰可以是一个圆形平板，且在所述圆形平板上具有径向安装的支架，例如T型支架。这些支架可以从平板边缘向外伸出，并接收圆环形的部段。例如，这些部段可以置于T型支架的水平型材构件上，并以可松开的方式被固定住。

只要熟习该项技术者认为合理且具有应用价值，就可以将前面提及的本发明的不同配置方式及以下描述的实施方式实现的特征加以修改或组合。

附图说明

图1：本发明的保持装置。

图2：如图1的保持装置的法兰。

图3：一种可应用于图1的保持装置的部段的一种实施方式。

图4：两个相邻部段的作为遮挡板的边缘区域。

图5a至图5c：一个部段的不同拆卸阶段。

图6：一种具有如图1的保持装置的处理装置的一种实施方式。

具体实施方式

以下关于各个图的描述仅用于说明本发明的特征。这些图并不具备完整性，也不是按比例绘制。

图1中作为旋转盘给料器1用的保持装置具有一个法兰10，其中法兰10具有一个支承板11，在本实施例中，支承板11是一个圆形的中心板。有12个以放射状向外延伸并超出支承板11的边缘12的支架13固定在支承板11上。例如，支架13是一种T型支架，其横杆14构成底部终端。

在支架13之间有12个直接分布在支承板11的边缘12上的圆环形部段20。在每一个部段20的运载器40上都有两个圆形开口23，其中圆形开口23能够以适当的方式接收圆形基板(未绘出)。部段20的两个侧边区域21分别置于支架13的横杆14上。例如，支架13伸出中心板10的边缘12的长度使其终端与部段20对齐。部段20的构件及在侧边区域21的支承面的细部情况显示于图4，并将在关于图4的说明中详述。

图2显示带有支架13及止动件15的支架11，未显示部段20。从图1及图2可以看出，支承板11在与每一个部段20的内侧边区域22相邻处具有一个适当的止动件15，处于“关闭状态”的止动件15会将部段20止动于图2显示的径向位置，而且至少能够以遥控方式将止动件打开，或是也可以用摇控方式将止动件关闭。

图3显示部段20的另一种实施方式。图3的部段20与图1的部段具有相同的尺寸、相同的外形、以及在侧边区域21具有相同的支承面，因此亦可应用于保持装置。部段20包括一个部段支承装置30，在本实施例中，部段支承装置30是由一个框架构成，其中有一个板状元件43安装在这个框架上，板状元件43至少将部段支承装置30的一边遮盖住。板状元件43构成运载器40。

运载器40的中央有一个矩形开口23，其中矩形开口23被隔板41分隔成4个运载器开口42。每一个运载器开口42都可接收一个矩形基板(未绘出)。图3的部段20与图1的部段的唯一区别是开口23的形状，因此不再重复相同的说明。除了以上图中描述的矩形或圆形的基板形状外，保持装置的部段20也可以用于接收其他任意形状的基板。

图4显示相邻部段20的侧边区域21的断面图。每一个部段20都有一个部段支承装置30。两个部段20的侧边区域21显示部段支承装置30，其中部段支承装置30具有凸出部及凹陷部，因此支承边44构成部段20在支架13的横杆14上的支承面。凸出部及凹陷部的配置使两个部段20之间形成曲折形或迷宫形的区域，同时从部段20的底面24(在本实施例是镀膜边，也就是箭头所示的那一面)看不到支架13，因此可以避免错误的镀膜。支承边44与所属支架的横杆14构成部段20的止动件24。

也可以用其他方式，以及使用部段的其他构件或补充构件实现遮盖，以防止支架13被镀膜，例如通过至少一个底部板状元件43及/或至少一个部段支承装置30的重叠的凸出部26来实现。

图5a显示一个可以应用于图3的部段支承装置30。部段支承装置30的底部及顶端的边缘段(也就是图中的圆弧段)带有止动件，其作用是将运载器40固定在部段支承装置30上，因此应称其为运载器止动件31。运载器止动件31是由具有螺丝连接器33的水平面构成。也可以使用其他的运载器止动件。

图5b显示图5a的部段支承装置30，但是加上一个运载器40，其中运载器40是安装在螺丝连接器33上，并将部段支承装置30的底面遮盖住。运载器40在部段支承装置30的一半高度的位置具有一个狭窄的卷边45。卷边45具有和图4的凸出部26相同的遮盖作用。

运载器40的中央有两个矩形的运载器开口46，通过止动件46可以在两个运载器开口46内分别装入一对基板61(图5c)。可以将装有基板的部段20送入处理装置，以便从底部处理基板，例如镀膜。

图6显示一个打开的处理装置60，其中处理装置60使用一个如图1的保持1。保持装置的各个细节请参见图1至图5c。处理装置60的形状为圆形，且在其圆周上设有多个用于直接或间接处理基板61的工作站60’……60””。

基板61被装在部段20内，并在至少一个工作站60’……60””接受处理。从图中可以看出，在处理过程中，处理站60被盖子63封闭住。

保持装置1具有部段20。装载站62内设有可存放装有基板61的部段20储料室(未绘出)。利用一适当的基板运送装置将保持装置1逐步旋转，使基板61逐步通过各个工作站60’……60””及处理站，这样就可以将装有已处理过的基板61的部段20从装载站62取出，以及将装有未处理的基板61的部段20安装在保持装置1上。

Claims (14)

1.一种在基板处理系统中能用于接收多个基板的保持装置，包含以下的构件：

-法兰(10)，其被配置为具有支架(13)的圆形平板，所述支架(13)是径向安装在所述圆形平板上；

-至少一个以能松开的方式设置在法兰(10)上并且可以从所述保持装置移除的部段(20)；

-其中法兰(10)的至少所述支架(13)具有将所述至少一个部段(20)设置在法兰(10)上的连接面；

-其中所述至少一个部段(20)具有一个部段支承装置(30)；

-其中所述至少一个部段(20)到所述法兰(10)的可拆卸连接是利用所述部段支承装置(30)来完成；

-至少一个安装在所述部段支承装置(30)上的运载器(40)，其作用是接收一个或多个基板(61)，

-其中在所述运载器(40)被所述保持装置(1)所保持的状态下，所述运载器(40)或所述至少一个部段(20)的所述部段支承装置(30)或这两组件被设计为将所述法兰(10)上的所述连接面至少部分遮盖住。

2.根据权利要求1所述的保持装置，其中所述部段(20)以松散的方式与所述法兰(10)连接，或是以能非破坏性地松开的方式固定在所述法兰(10)上。

3.根据权利要求1所述的保持装置，其中所述法兰(10)或所述至少一个部段(20)、或者两组件具有将所述部段(20)保持、固定、或保持及固定在所述法兰(10)上的止动件(15)。

4.根据权利要求3所述的保持装置，其中在所述运载器(40)被所述保持装置(1)所保持的状态下，运载器(40)或所述至少一个部段(20)的所述部段支承装置(30)或这两组件被配置为将所述止动件(15)至少部分遮盖住。

5.根据权利要求3或4所述的保持装置，其中所述部段(20)的止动件(15)或其部分设置在所述部段支承装置(30)上。

6.根据权利要求1或4所述的保持装置，其中所述至少一个运载器(40)以松散的方式与所述部段支承装置(30)连接，或是以能松开的方式固定在所述部段支承装置(30)上，如此而使得其可连同所述基板被从所述法兰移走。

7.根据权利要求1所述的保持装置，其中运载器(40)或所述至少一个部段(20)的所述部段支承装置(30)或这两组件具有于所述部段的边缘而由突出部或凹陷部所形成并以如下方式配置的遮挡段：其在运载器(40)被所述保持装置(1)的保持状态下，其将所述法兰(10)上的所述连接面或止动件(15)或这两者至少部分遮盖住。

8.根据权利要求1所述的保持装置，其中所述运载器(40)是配置为平板状或多个部分。

9.根据权利要求1所述的保持装置，其中所述部段(20)是一圆环形部段。

10.一种处理基板(61)用的处理系统，所述处理系统包含以下构件：

-至少一个处理室，所述至少一个处理室具有至少一个处理部段；

-基板运送装置，其任务是使基板(61)在所述处理系统内移动；

-其中所述基板运送装置具有如权利要求1-9其中任一项的保持装置(1)，其任务是接收多个基板(61)。

11.根据权利要求10所述的处理系统，其中所述处理部段是一镀膜部段，其作用是在所述基板(61)上沉积出表面层。

12.一种在根据权利要求10或11所述的处理系统(60)内处理基板(61)的方法，所述方法包括以下的步骤：

-准备待处理的基板(61)；

-准备如权利要求1至9其中任一项的保持装置(1)的部段(20)，其中所述部段(20)是用于接收运载器(40)，在基板运送及处理的过程中，所述运载器(40)适合将所述基板(61)保持住；

-将所述基板(61)装到所述运载器(40)；

-将装有基板(61)的所述运载器(40)安装在所述部段支承装置(30)上；

-将所述部段支承装置(30)及装有基板(61)的所述运载器(40)送入所述处理系统(60)，

-通过将所述部段支承装置(30)安装在所述法兰(10)的所述支架(13)的所述连接面而将所述部段(20)可拆卸地安装在所述法兰(10)上；其中所述基板是可选的连同已配置在所述部段装置上的所述运载器(40)或所述部段装置已配置在所述处理系统中之后的所述运载器(40)，被送入所述处理系统；

-处理所述基板(61)；以及

-处理完成后，将所述部段(20)或可选的只有所述运载器(40)从所述处理系统(60)送出，其中所述部段或所述运载器(40)装有处理过的基板(61)。

13.根据权利要求12所述的方法，其中至少将所述部段(20)安装到所述保持装置(1)的作业是以自动化方式进行。

14.根据权利要求12或13所述的方法，其中将装有基板(61)的所述部段(20)及/或装有基板(61)的所述运载器(40)设置在储料室内，以供送入所述处理系统(60)之用。