TWI553765B - 真空處理設備 - Google Patents

Description

真空處理設備

本發明係有關於一種用於單基板處理之真空處理設備。對於在一單基板處理模式(相反於一整批處理模式)中操作之真空處理設備，下面準則：

‧該設備之設置面積

‧該設備之生產量

‧從周遭環境至該設備之支組(subset)的可接近性

‧與上一個所述準則相聯結，在該設備例如因維修及更換而沒有生產之期間的時間間隔，係最重要的。

無

本發明之一目的提供一種針對上述準則最佳化之真空處理設備。

上述係藉由包括一真空處理容器之該真空處理設備來達成。該真空處理容器包括一在該容器之內部與該容器之外部(它通常是周遭的大氣)間的真空隔離室(load lock)。該真空隔離室包括一操作於該真空隔離室之一隔間與該處理容器之外部間的外部閥裝置。該真空隔離室進一步包括一操作於該真空隔離室之隔間與該真空處理容器之內部的剩餘部分間之內部閥裝置。將該真空隔離室構想成為一用於該真空處理容器之內部與外部間之基板傳送的雙向真空隔離室。

依據本發明之真空處理設備進一步包括一運輸裝置，其位於外部之用於朝及從該真空隔離室雙向運送基板。該所述運輸裝置包括：

-一第一基板機械手，其可藉由一第一受控驅動器繞一第一軸為中心旋轉，及包括距離該所述第一軸有相等間隔之至少兩個第一基板載具，

-一第二基板機械手，其可藉由一第二受控驅動器繞一第二軸為中心旋轉，及包括距離該第二軸有相等間隔之至少四個第二基板載具。

使該等第一及第二基板載具在它們的個別旋轉軌跡路徑之一特定位置中個別相互對準。當使該等第一基板載具中之一者與該等第二基板載具中之一者對準時，使該等第一基板載具中之另一者與該真空隔離室對準。一旦使這些基板載具中之一者與該真空隔離室對準，該等第一基板載具可進一步朝及自該真空處理容器移動。它們如所提及的可藉由個別第三受控驅動器移動，及因而個別形成該真空隔離室之外部閥。

藉由此所述運輸裝置，實現一雙向運輸能力，藉由該雙向運輸能力可以從一來源位置朝該真空處理容器運輸未處理基板至該真空處理容器中，以及反之亦然，可從該真空處理容器朝一目的位置運輸已處理基板至該目的位置。因此，由於這些朝及自該真空處理容器之雙向運輸能力的結合，可節省相當大的設置面積。不管該等基板相對於該真空處理容器中之真空隔離室的向前及向後軌跡路徑之結合，可實現高運輸容量及因而實現高生產量。此外，所有運輸裝置係建立在相對於該真空處理容器之外部區域中，此允許容易之可接近性。

在依據本發明之設備的一實施例中，該真空隔離室具有一服務開口，用於基板朝該真空容器之外部，其位於該真空容器之上壁部中。此允許在該真空容器內使該基板確實地放置在任何型態之基板載具上的能力。為了必需使主動基板具有保持能力，只有具有最少數目之基板載具的第一基板機械手必須修改，以在懸空位置中夾住該等基板。

在依據本發明之設備的另一實施例中，該第一基板機械手只具有兩個第一基板載具，該兩個第一基板載具相對於該第一軸(亦即，該第一基板機械手之旋轉軸)彼此相對。此允許可旋轉地控制該第一機械手，以便以相等角度旋轉步進，一方面服務該真空隔離室，另一方面服務該第二基板機械手。

在依據本發明之設備的另一實施例中(它可以與如此的設備之任一已經提及及隨後將提及的實施例結合)，該第二基板機械手只包括四個第二基板載具以相關於該第二軸(亦即，該第二基板機械手之旋轉軸)彼此相向地成對配置。因此，該第二基板機械手提供用於未處理及已處理基板之必要中間儲存位置，以允許該運輸裝置之雙向運輸能力，但是另一方面，最小化該設置面積而沒有減少生產量。

在依據本發明之設備的另一實施例中(它可以與任一已經提及及隨後將提及的實施例結合)，該第一與第二軸以及該等第一基板載具朝及自該真空處理容器之可移動性的方向(亦即該等第一基板載具之真空隔離室閥作用的可移動性)係平行的。特別地，與該真空隔離室之服務開口的特定位置結合，本實施例導致一高效率及小型總結構，其中可以以最小支出實施基板在該等機械手間及在該第一機械手與該真空隔離室間及最後至該真空處理容器之傳送。為了懸空地夾住基板，只需修改最少數目之基板載具，然而剩餘之基板載具可以確實地支撐其上所放置之基板。有鑑於該等個別基板機械手之高速旋轉，只須在該等較後之基板載具上提供該等基板相對於離心力之固定。

在依據本發明之設備的另一實施例中(它同樣可以與任一已經提及及隨後將提及的實施例結合)，該真空處理容器對於每一處理站包括至少兩個安裝位置。因此，除了先前所提及的真空隔離室之外，還可以以最小配置安裝兩個處理站至該真空處理容器。將每一處理站構想成用以處理一單基板。該真空處理容器進一步包括另一運輸裝置，該另一運輸裝置可藉由一受控第三驅動器以一第三軸為中心旋轉。該另一運輸裝置包括距離該另一運輸裝置之旋轉軸有相等間隔的至少三個基板支撐物。因此，該至少三個基板支撐物實際上係沿著一繞該所述第三軸為中心之圓形軌跡來配置。該等基板支撐物又在一相對於該另一運輸裝置之旋轉軸的方位角方向均勻地分佈，此意謂在該所述軸與該等個別基板支撐物間之半徑軌跡以120度之最小配置來界定相等角度。

藉由提供一個該雙向真空隔離室與該所述真空處理容器，基板經由該真空隔離室放入，接著將基板運送至一處理站之所有安裝位置，及最後，從該容器朝該運輸裝置逐步卸下基板。該另一運輸裝置及因而所有基板處理之步進時序控制係控制該第一及第二基板機械手之旋轉步進控制。當被安裝至該所述安裝位置之處理站的所有處理步驟係具有相等持續期間時，將具有較長處理持續期間之處理步驟劃分成子處理步驟，每一子處理步驟在該等處理站中之一者實施。例如：在一極端情況中，如果基板處理需要的處理時間係3倍於一基板暴露於該真空容器中之一處理站的時間間隔，則所有提供之處理站係選擇為相同的及具有相同操作。

因此，藉由該所述實施例達成一高處理彈性，但是確保該整個設備之最小設置面積及高生產量。

在該剛才所提及之實施例之一變型中，該第三軸，其係該另一運輸裝置之旋轉軸，平行於該第一軸(亦即，該第一基板機械手之旋轉軸)。

又在依據本發明之設備的另一實施例中(它可以與任一已經提及及隨後將提及的實施例及變型結合)，提供一種單向運輸器，其中該單向運輸器相對於基板運輸而與該第二基板機械手互動。考量依據本發明之設備的運輸裝置係一雙向運輸裝置，可以看出，可從該單向運輸器卸下一未處理基板，及在那裏以一已處理基板取代它。因此，基板之高效率線內處理變成可能的，其中單方向運送之基板變成已處理，及在該單向運輸器與該等運輸裝置機械手間之基板傳送的一下游位置上被處理。

在剛才所提及之實施例之一變型中，該單向運輸器藉由一第三基板機械手與該第二基板機械手互動。此允許在該單向運輸器上建立基板支撐物，所以沒有必要有主動基板夾持器裝置，因為如果是要在該所述運輸器之懸空位置中夾住該等基板，則將需要它們。

依據本發明，又提供一種擴大真空處理設備，其中該擴大真空處理設備包括至少兩個真空處理設備，及其中藉由一單一單向運輸器實現每一所述真空處理設備之所述單向運輸器。因此及由於沿著該單向運輸器之一個以上的所述真空處理設備，甚至可大大地改善處理彈性。通常一方面增加總處理站之數目，以及變成可在兩個所述設備上相等地處理基板，以實施平行處理及因而顯著地增加生產量。

在該剛剛所提及之擴大真空處理設備之一變型中，在沿著該單向運輸器所配置之兩個真空處理設備間提供一翻轉站(flip station)，其中將該等所提及設備中之第一設備所處理之基板翻轉過來，以允許在該第二下游設備中處理該等基板之另一面，因而大體上允許雙面基板處理。

依據本發明之設備或擴大設備係特別適合用以處理至少200mm×200mm之基板，及進一步更特別地適合於太陽能電池之高生產量製造。

現在應該藉由範例及以圖式之協助來進一步說明本發明。

在第1圖中，以最示意及根據一般方式透視地顯示依據本發明之一設備。在一可藉由一真空泵裝置3抽真空之真空容器10中，以一個或一個以上真空處理製程來處理基板(未顯示於第1圖)。該真空容器10具有一內部容積i及由它的外部e(例如是周遭大氣)所包圍。該真空容器10在它的上壁8上具有一用於基板之貫穿開口。將該貫穿開口想像成為一雙向真空隔離室(bi-directional load lock)5，其具有一外部閥板(external valve plate)1a、一如熟習該項技藝者所清楚知道之內部閥(internal valve)(未顯示於第1圖之表示中)及一真空隔離室隔間(load lock compartment)5a。該外部閥板1a係藉由一基板載具1a來實現，其中該基板載具1a係設置於該真空處理容器10之外部e中所提供之一運輸裝置100的一第一基板機械手1上。該第一基板機械手1可繞一第一軸A₁為中心旋轉，藉此該旋轉運動可受一控制輸入C₉控制之第一驅動器9所驅動。該第一基板機械手1包括兩個第一基板載具1a及1b，其中該兩個第一基板載具1a及1b係以相對於該第一軸A₁彼此相對地且離此第一軸A₁等距隔開地被徑向地安裝在該所述機械手上。當該第一基板機械手1時繞軸A₁受控地旋轉時，選擇性地，該至少兩個第一基板載具1a及1b中之一者(如第1圖所示為該第一基板載具1a)對定位於該真空隔離室5之隔間5a。該至少兩個基板載具1a及1b之每一者一旦與真空隔離室5對準，就可以朝該真空處理容器10及因而朝該真空隔離室5之隔間5a移動，以相對於該外部e封閉該所述隔間，及因而操作成像該真空隔離室5之外部閥。因為在第1圖之實施例中，朝該外部e之真空隔離室5的開口係在一平面上，其中該第一基板機械手1沿著該平面旋轉，所以第1圖之第一基板載具1a及1b以平行於第一軸A₁之方向朝及自這樣的開口移動，此係藉由控制驅動器11a及11b來驅動，而該等控制驅動器11a及11b係經由個別控制輸入C_11a及C_11b來控制。該運輸裝置100進一步包括一可繞一第二軸A₂₀旋轉之第二基板機械手20，該第二軸A₂₀係藉由一受控於一控制輸入C₂₁之第二控制驅動器21所旋轉。該第二基板機械手20包括至少四個第二基板載具20a-20d。該等第二基板載具20a-20d係繞此軸A₂₀並相對於該第二軸A₂₀以方位角方向α均勻分配，且等距地彼此隔開。

在第1圖所示之實施例中，該第二軸A₂₀係平行於該第一軸A₁，上述一般不是強制性的。

在第1圖的實施例中，考量在該等軸A₁及A₂₀之方向，該等第一基板載具1a及1b及該等第二基板載具20a-20d沿著它們的個別旋轉軌道路徑，係個別在一位置P_1/20上相互對準的。

每當使該等第一基板載具1a及1b中之一者與該等該等第二基板載具20a-20d中之一者對準時，該兩個第一基板載具1a及1b中之另一者(依據第1圖是第一載具1a)係與該真空隔離室5對準，及在那裏建立該真空隔離室5之外部閥。

參考點R為該機械性且習慣上靜止的參考系統。

該等第一及第二基板載具1a、1b、20a-20d個別裝備有基板抓取或夾取(seizing or gripping)裝置及釋放裝置(未顯示於第1圖)，如果需要的話，可控制該等裝置。

顯然地，這樣的基板抓取或夾取裝置及釋放裝置根據下面而具有不同構思：是否在一個別基板載具將一基板懸空，因而將其舉起、抓住以抵抗重力，或在另一個別基板載具，基板可能反而放置在其上。

藉由這樣的受控裝置，例如根據電磁、磁性或可能以在一個別基板載具上之真空夾頭來實現，可以從一支撐物上抓取一基板或釋放至一支撐物。

如第1圖所一般顯示之設備進一步包括一時序單元25，其中藉由該時序單元25來時間控制所有該等受控驅動器11a、11b、9及21以及在該第一及/或第二基板載具上的基板抓取及釋放單元。

如所提及，將該真空容器10(在其中實施基板真空處理)之真空隔離室5構思成一雙向真空隔離室，其表示基板可從該外部e被傳送至該真空處理容器10之內部i，以及，反之亦然，可從該內部i經由真空隔離室5傳送至該外部e。再者及將舉例說明者，該運輸裝置100藉由該等所述驅動器及抓取/釋放單元之個別時序控制來操作，使基板朝著該真空容器10及進入該真空容器10處理之及使已在真空容器10中處理過之基板朝一期望目的地(通常以元件符號7來表示)。

藉由該運輸裝置結合該真空隔離室5之雙向能力，如第1圖所一般顯示之運輸裝置使這樣的雙向運輸裝置成為可能，可節省該整個設備之相當大設置面積。這是因為下面的事實：該同一個運輸裝置可充當一用於已處理及未處理基板之運輸裝置。

現在應該藉助於第2a至2f圖來舉例說明用於雙向之運輸裝置100的時序控制之一特定方式。

在第2a至2f圖中，顯示藉由依據第1圖之設備處理基板之步驟順序。因此，在第1圖所透視地顯示之設備，在第2a圖中以上視圖示意性地顯示，藉此在第2a圖中以圓形形狀顯示在第1圖中以方形形狀所舉例說明之基板載具。再者，必須注意到，以某一剖面線(UT)型態來表示尚未在真空容器10中處理之基板UT，以及以另一型態之剖面線(T)表示已在真空容器10中處理之基板T。必須進一步注意到，在每一步驟中，在第一與第二基板載具1a、1b及20a-20d間，及一來源及一目的位置7與第二基板載具20a-20d間，以及一在真空容器10中之內部運輸機(未顯示於第1圖中)與該等第一基板載具1a及1b間，已完成個別基板的轉移表示。

第2a圖顯示下面一步驟接一個步驟論述所採用之個別旋轉方向。

請參照第2b圖：基板載具20d已從來源位置7裝載有一未處理基板。基板載具(下文將簡稱為SC)20a裝載有一未處理基板。

SC 20b已卸下一未處理基板至SC 1b。

SC 1a已從真空隔離室5裝載有一已處理基板。

SC 20c仍然裝載有一已處理基板。

請參照第2c圖：在從第2b圖至第2c圖之轉移表示中，使該第一基板機械手1旋轉180度，然而使該第二基板機械手20保持靜止。SC 1b已卸下該未處理基板至真空隔離室5。已將在SC 1a上之已處理基板卸下至SC 20b。未處理基板仍然留在SC 20d及SC 20a，然而SC 20c仍然裝載有一已處理基板。

請參照第2d圖：當從依據第2c圖之配置轉移至依據第2d圖之配置時，使該第一基板機械手1保持靜止，然而使該第二基板機械手20旋轉90度。

使SC 1b從真空隔離室5裝載有一已處理基板。使SC 1a從SC 20a裝載有一未處理基板。使SC 20c卸下一已處理基板至目的位置7。

SC 20d仍然裝載有一未處理基板，然而SC 20b仍然裝載有一已處理基板。

請參照第2e圖：藉由轉移依據第2d圖之配置至依據第2e圖之配置，使該第一基板機械手1旋轉180度，然而使該第二基板機械手20保持靜止。

SC 1a已卸下該未處理基板至真空隔離室5。SC 1b已卸下一已處理基板至SC 20a。SC 20c已從來源目的地7裝載有一未處理基板。

SC 20d仍然裝載有一未處理基板，然而SC 20b仍然裝載有一已處理基板。

請參照第2f圖：當轉移第2e圖之配置至第2f圖之配置，使該第一基板機械手1保持靜止，然而使該第二基板機械手20旋轉90度。

SC 1a從真空隔離室5裝載有一已處理基板。SC 1b從SC 20d裝載有一未處理基板。SC 20b已卸下一已處理基板至來源目的位置7。SC 20c仍然裝載有一未處理基板，然而SC 20a仍然裝置有一已處理基板。

如所見，例如第2c圖及第2e圖的配置與第2d圖及第2f圖的配置係相同的。

可以看出，在一由基板機械手1之旋轉步驟及接續之基板機械手20之旋轉步驟所組成之工作週期中，將一已處理基板從真空處理容器10傳送至該運輸裝置100，及將一未處理基板從該運輸裝置100傳遞至該真空處理容器10。在該運輸裝置100之另一端上，從一來源位置7拾取一未處理基板，及將一已處理基板傳遞至目的位置7。

因而，藉由第1圖所舉例說明之裝置，以一非常小之設置面積配置完成雙向基板運輸從一未處理基板源向及至一真空處理容器及從這樣的真空處理容器向及至一用於已處理基板之接收位置。

注意到第1至2e圖，進一步可看出，舉例說明之原則沒有必要侷限於在一真空容器上側及藉由該第一基板載具1a或1b之個別垂直運動將該基板傳遞至該真空容器及從該真容器重新取回該基板，該第一基板載具1a或1b同時充當該雙向真空隔離室5之外部閥。再者，顯然，該等旋轉軸A₁及A₂₀沒有必要是垂直的，及沒有必要是平行的，以及另外，顯然，該兩個基板機械手1及20相對於該真空處理容器10之位置，可以以相反順序配置。再者，顯然，可以以四個以上基板載具來實現實際上用於一未處理基板及一已處理基板之中間儲存位置的機械手20，以及亦可以以兩個以上的第一基板載具來實現該第一機械手1。另外，根據一般觀念，沒有進一步強制，考量第1圖之方位角方向α，基板機械手1及20上所提供之基板載具係均勻地分佈的。它們可以不均勻地分佈，只需要不同大小旋轉步驟之個別控制。

然而，注意到本發明之一目的，亦即提供一最佳小設置面積且高生產量的真空處理設備，下面占優勢：

‧第1圖所示，提供將基板輸入/輸出至/及自真空處理設備(此表示在該真空容器10的上表面)及提供該外部真空隔離室閥的垂直傳送運動顯著地有助於該等基板在該處理設備內之處理，因為這樣的基板可以僅放置在該容器10內之一機械手上。

‧構思只具有兩個基板載具1a及1b之第一基板機械手1只需要修改這些兩個載具，以額外地充當真空隔離室5之一外部真空隔離室閥。

‧再者，因為在該第一基板機械手1上只提供兩個基板載具1a及1b時，只必須提供兩個設備來舉起及抓住基板，以抵抗重力。

‧構思第二基板機械手20具有不超過四個基板載具，只給該未處理基板及該已處理基板中之一者確保中間儲存位置，此最小化這樣的機械手之設置面積。提供大於該所述四個基板載具20a-20d將不會改善生產量，但是特別對於大的基板而言，會顯著地增加設置面積。

‧如第1圖所示之真空處理容器10來考量，該兩個機械手之順序的實現最小化如上所提及之要被額外修改及裝配以便充當外部真空隔離室閥之基板載具的數目。因此，具有兩個以上基板載具之基板機械手額外地允許該等基板載具之基板夾持設備的顯著簡化，因為該等基板將僅放置在該所述載具之上面。

‧該等基板載具沿著它們的個別旋轉路徑(亦即，方位角)之均勻分佈顯著地簡化該等旋轉驅動器9及21之控制及該等機械手與該真空處理容器之相互配置，此對於該等旋轉軸A₁及A₂₀之如第1圖所示的配置亦是有效的。

因此，可以看出，第1圖所示之實施例實際上高度最佳化了關於基板之輕易處理、高生產量及小設置面積。

第3圖以上視圖及簡化方式顯示依據本發明之現今較佳真空處理設備，其中利用如第1圖所示之運輸裝置100與真空處理容器10之配合。第4圖顯示沿著第3圖之線IV-IV的剖面圖(未示機械手20)。

在真空容器10中，提供如第4圖所見之一繞中心軸A₃₀為中心旋轉之運輸裝置30。為該運輸裝置30而作旋轉運動。藉由一具有控制輸入C₃₂的驅動器32來驅動。如結合第4圖與第3圖，可從此特定實施例中看出，該運輸裝置30沿著它的周圍帶有用於基板36之六個基板載具34。在該真空處理容器10之上面，提供六個站，其中五個站38a-38e係該等基板36之表面處理站，其中一個站係類似第1圖之真空隔離室5的雙向真空隔離室站35。該等表面處理站38a-38e可以全部實施不同基板處理，或這些處理站中之一些處理站可以構想出同等的表面處理及甚至所有這些站可以構想出同等的基板表面處理。這種的處理站可以是用於PVD表面處理之站(例如：用於反應或非反應式濺鍍之濺鍍站，藉此特別是磁控管濺鍍)、可以是用於電弧蒸鍍之站(同樣是反應式或非反應式)、另外可以是用於CVD之處理站，藉此特別用於電漿加強式CVD、另外可以是蝕刻站、加熱或冷卻站等。

特別如第4圖所見，該等個別基板載具34存在於內閥構件中，其中一內閥構件40_C係顯示於第4圖中。在登記有該等處理站38a-38e之位置及真空隔離室35之位置的位置中，分別提供汽缸/活塞裝置44a-44e及44₃₅安裝至該真空處理容器10之底壁42。

藉由該等汽缸/活塞裝置44(事實上，雙活塞裝置)，該等基板載具34及該等閥構件40可以獨立地舉起及縮回。因此，注意到第4圖，藉由該汽缸/活塞裝置44c該基板載具34可被舉起至處理站38c中之基板36的處理位置。同時，如果需要的話，藉由朝該真空處理容器10之壁部48舉起該閥構件40_C至該真空處理容器10之壁部48，在該處理站38c中之處理空間與該真空處理容器10之剩餘內部i成密封。

如果期望在特定處理作特定基板處理，如在第4圖中之處理站38_C之舉例說明，則進一步提供一受控旋轉驅動器46_C，藉由該受控旋轉驅動器46_C，一旦使該個別基板載具34處於一處理站38之對應位置，在它的處理位置中旋轉該基板載具34，以便例如沿著該基板之表面建立均勻處理。

因此，在操作中，如第3圖所示以角度步進β逐步地旋轉該運輸裝置30，所以於在每一角度旋轉步進後，該閥構件40及基板載具34中之一者係處於該處理站38及真空隔離室35中之一者的對應位置中。然後，在對應位置中，藉由朝該真空處理容器10之上壁48的內表面舉起該閥構件40至該真空處理容器10之上壁48的內表面，則可建立該真空處理容器10之內部i與該處理環境之密封，因此，該等基板載具34在該等處理站38內之個別處理位置中被舉起。在每一處理站上實質上同時實施該等基板載具34及該閥構件40之舉起。

與該真空隔離室5對應之該閥構件40係充當該內真空隔離室閥。如上下文中以第1圖所說明的，可構想出具有旋轉驅動器9之基板機械手1。因此，藉由個別汽缸/活塞驅動器11a'及11b'可實現第1圖所示之驅動器11a及11b。使一真空隔離室真空泵48可操作地連接至該真空隔離室35之真空隔離室隔間。

再者及可以從第3圖看出，如在第1至2f圖中所更示意性的舉例說明，可構想出該第二基板機械手20。

如從第2b-2f圖可以看出，該運輸裝置30之步進向前移動的發生及該第一基板機械手1的180度旋轉步進的發生係同時的，但是相位位移為一步進重複週期的一半。因此，相依於在該等處理站38之個別處理期間的該運輸裝置30之步進控制時脈，控制了機械手1之旋轉時脈。

針對在該等處理站38a-38e所實施之每一處理步驟，建立起一相等期間，其與從該運輸裝置30移去一已處理基板至第一基板機械手1之基板載具1a或1b中之一者及另外地從機械手1之個別基板載具1b或1a經由該真空隔離室35施加一尚未處理基板至該基板運輸裝置30所需之期間一致。

如可以從第3圖看出，在依據本發明之裝置的一特定實施例中進一步提供一第三基板機械手50。此第三基板機械手50，再次注意到第2b-2f圖操作成如來源及目的位置7。如依據所述之第2b-2f圖，在此位置7上裝載一未處理基板，及在那裡接收一已處理基板，此係以如此的週期韻律：第一基板機械手1在位置7處理基板，而該機械手50係以相同於該第一基板機械手1之步進控制時脈來進行操作。因此，第三基板機械手50從該等基板載具20中之一個別基板載具移走一已處理基板及施加一未處理基板至該基板載具。該第三基板機械手50繞一較佳是平行於該等軸A₁、A₂₀及A₃₀之軸A₅₀旋轉，及將該第三基板機械手50構思成一類似於該基板機械手1之雙-臂機械手。該第三基板機械手50之受控旋轉驅動器，在第3圖中以元件符號52提及且具有控制輸入C₅₂。

如第3圖進一步所示，提供一具有線內基板支撐區域(inline substrate support areas)56之單向運輸器裝置54。如箭頭所示，使該單向運輸器54步進地向前移動，所以每當該第三基板機械手50之一基板載具50a或50b與該第二基板機械手20之基板載具20a-20c中之一者對位時，該兩個基板載具50a、50b中之另一者與在該運輸器54上之該等基板支撐物56中之一者對位。在此位置中，該等基板載具50a、50b中之一者夾取一從E_in到達之基板支撐物56上之未處理基板，以及接著，在該第三基板機械手50之180度旋轉步進後，將一已處理基板釋放及放置在該剛空出之基板支撐物56上。藉由該單向載具54之下一個步進，與運輸裝置30同步地來移動該已處理基板。

關於該第三基板機械手50相對於它的軸A₅₀之幾何配置及作為一雙-臂機械手等的觀念，可達成相同於有關第一基板機械手1之特定配置在上下文中所提及之優點。該第三基板機械手50之基板載具50a及50b裝備有基板夾取構件，因為在這些基板載具上要將該等基板夾在懸空位置中。

如熟習技藝者所完全清楚知道，原則上可傳遞已處理基板至一類似第3圖之運輸器54的運輸器，及從這樣的運輸器直接施加未處理基板至該第二基板機械手20及從該第二基板機械手20施加未處理基板。然而，結合在該真空處理容器10的上面之真空隔離室所舉例說明之三個機械手觀念具有下面優點：在該多基板載具運輸器54上正好可以放置基板。

第3圖所特別顯示的設備可連同稍後所提及之不同型態的第三基板機械手50，允許用於更複雜基板處理設備之最大彈性觀念。

在第5圖所示之實施例中，將處理基板之兩個表面。要如此做，依據第3圖之實施例的第一設備60a沿著該單向運輸器54予以設置。藉由在該設備60a上之5個剖面線處理站來舉例說明，以5個相同或不同處理步驟來處理該等基板之正面。在該第三基板機械手50將該等單面已處理之基板再次放置在該運輸器54上後，朝一翻轉站58步進地向前移動它們。在此翻轉站58上翻轉該等基板，以便使它們尚未處理的表面向上。接著，將該等已翻轉基板運輸至一構思成在上下文中關於第3圖所說明之第二設備60b。在那裏處理該等基板之背面。這樣的背面處理在該設備60b上可能例如只需要一表面處理步驟及如單獨地以剖面線所示，該等處理站中只有一處理站在操作或者完全只安裝這樣的處理站中之一。將背面已表面處理之基板再次放置在該運輸器54上，以使朝設備60b下游逐步運送兩面(正面及背面)已處理之基板。

顯然地且仍然注意到第5圖之實施例，該基板之同一表面可以完全以其10個處理步驟來處理，即設備60a及設備60b而不需提供該翻轉站58。

第6圖顯示依據本發明之可彈性組合設備的另一範例，以成為更複雜之多設備配置。以第6圖之實施例建立基板之平行處理，此導致在運輸器54之輸出端Eout上有雙倍生產量。在依據本發明之一第一設備60c中，清空在運輸器54之每一第二工作件支撐物56上的一未處理基板，以及將一已處理基板再次施加至該已清空工作件支撐物56上。要如此做，每當以一已在設備60c處理之基板取代一未處理基板，使該運輸器54步進地前進有兩個後續基板支撐物56之範圍。沿著該運輸器54，在上游提供一相同於設備60c之第二設備60d。建立起該兩個設備60c及60d之間隔，以致於當第一設備60c連同它的第三基板機械手50c之與在該運輸器54上之一未處理基板對位時，第二設備60d連同它的第三基板機械手50d亦與在該運輸器54上之一未處理基板對應。因此，該設備60d以平行於該設備60c之方式，被裝載有一從該基板載具54來之未處理基板，及個別再次施加一已處理基板返回至該剛剛清空之基板支撐物56，該設備60c亦同步如此做。當以雙倍速度使該運輸器54前進時，因該所提及平行處理而使在E_out上之已處理基板的輸出加倍。

代替構想出針對單基板處理之整個裝置及因而在該如第3、5及6圖所舉例說明之個別運輸器54上運送單基板，在另一實施例中，以匣盒對匣盒技術(cassett-to-cassette technique)實施基板處理。

依據第7圖及注意到例如第3圖，提供一匣盒運送運輸器54a，以代替一單基板運送運輸器54，其中提供匣盒(cassette or magazine)支撐物56a，以取代單晶圓支撐物56。將裝滿多數未處理基板之匣盒以箭頭方向步進地朝向卸載位置P_UL饋送。藉由一樞轉機器手58將具有多數未處理基板之匣盒卸下至該第二基板機械手20，及藉由機械手58將多數已處理基板從該第二基板機械手20卸下及裝載至下一個上游匣盒。只在清空一具有多數未處理基板之匣盒後，實施該運輸器54a之步進向前運動，於是，該下一個上游匣盒裝滿個別數目之多數已處理基板。顯然地，注意到例如第3圖，亦可以藉由一雙-臂機械手50實施一匣盒對匣盒處理，藉此移動運輸器54a使匣盒前後來回移動，以隨後清空一個具有多數未處理基板之匣盒，以及以多數已處理基板填充該上游鄰近匣盒。

現今特別修改依據本發明之設備，以處理像是太陽能電池生產用之矽晶圓基板。因此及注意到第5圖，用於沉積一具有後續層之三倍厚度的層，相同地操作3個後續處理站及事實上藉由隨後在三個相同操作後續處理站中沉積該層之1/3，以沉積這樣的三倍厚度層。因此，依據本發明之設備可以高彈性地實施基板表面處理，藉此所有處理步驟以相等持續時間之子處理予以細分。該所提及設備在最佳生產量下具有一最小設置面積。必須注意到從該真空處理容器外部可輕易接近所有處理設施(顯然除了在這樣的容器內之運輸裝置30之外)。可以輕易地處理特別是大於200×200mm之例如圓形或方形設計的基板。顯然及關於第3圖之處理站38的數目，這樣的處理站之數目可以大於或小於如第3圖所示之五個的範例。藉由在依據第8a圖之六個處理站38中建立起處理，以藉由實施六次相同層沉積(例如，藉由電漿加強型CVD或反應式PVD(濺鍍))，在矽晶圓上沉積一厚SiN：H層。依據第8b圖之實施例，沉積一相對薄之SiN：H層，及在這樣相對薄層上沉積另一具有約該SiN：H層之五倍厚的SiN層。使用如第8c圖所示意性顯示之實施例，先沉積一相對薄SiN：H層，然後由於較高沉積率，沉積一相對厚ZnS-SiO₂層，接著以4個子步驟沉積一相對厚SiO₂層。將單一處理步驟細分成數個子步驟，接著在後續處理站實施這些子步驟，此顯然係考量到在該基板表面上之所提製程的個別處理速率。

1．．．第一基板機械手

1a．．．外部閥板(第一基板載具)

1b．．．第一基板載具

3．．．真空泵裝置

5．．．雙向真空隔離室

5a．．．真空隔離室隔間

7．．．來源及目的位置

8．．．上壁

9．．．第一驅動器

10．．．真空容器

11a．．．控制驅動器

11b．．．控制驅動器

11a'．．．汽缸/活塞驅動器

11b'．．．汽缸/活塞驅動器

20．．．第二基板機械手

20a．．．第二基板載具

20b．．．第二基板載具

20c．．．第二基板載具

20d．．．第二基板載具

21．．．第二控制驅動器

25．．．時序單元

30．．．運輸裝置

32．．．驅動器

34．．．基板載具

35．．．雙向真空隔離室站

36．．．基板

38a．．．表面處理站

38b．．．表面處理站

38c．．．表面處理站

38d．．．表面處理站

38e．．．表面處理站

40_C．．．內閥構件

42．．．下壁

44a．．．汽缸/活塞裝置

44b．．．汽缸/活塞裝置

44c．．．汽缸/活塞裝置

44d．．．汽缸/活塞裝置

44e．．．汽缸/活塞裝置

44₃₅．．．汽缸/活塞裝置

46_C．．．受控旋轉驅動器

48．．．上壁

48．．．真空隔離室真空泵

50．．．第三基板機械手

50a．．．基板載具

50b．．．基板載具

50c．．．第三基板機械手

50d．．．第三基板機械手

52．．．受控旋轉驅動器

54．．．單向運輸器裝置

54a．．．匣盒運送運輸器

56．．．串列基板支撐區域

56a．．．匣盒支撐物

58．．．翻轉站

58．．．樞轉機器手

60a．．．第一設備

60b．．．第二設備

60c．．．第一設備

60d．．．第二設備

100．．．運輸裝置

A₁．．．第一軸

A₂₀．．．第二軸

A₃₀．．．中心軸

A₅₀．．．軸

C₉．．．控制輸入

C_11a．．．控制輸入

C_11b．．．控制輸入

C₂₁．．．控制輸入

C₃₂．．．控制輸入

C₅₂．．．控制輸入

e．．．外部

i．．．內部容積

P_1/20．．．位置

P_UL．．．卸載位置

R．．．參考點

T．．．已處理之基板

UT．．．尚未處理之基板

α．．．方位角方向

β．．．角度步進

第1圖最示意性地以透視圖表示依據本發明之設備；

第2圖以上視圖示意性地顯示依據第1圖之設備，以便藉由第2b-2f圖說明依據第1圖之設備的運輸裝置之逐步控制；

第3圖以上視圖顯示依據本發明之設備的一實施例，在此以第1及2圖之協助來舉例說明該設備；

第4圖以剖面圖表示依據第3圖之設備的一部分；

第5圖顯示一依據本發明之一擴大設備的實施例，其中使用了第3及4圖所示之兩個設備；

第6圖類似第5圖，表示一擴大處理設備之另一實施例；

第7圖以立體圖顯示依據本發明之設備，其相似於第3及4圖之設備，使用匣盒對匣盒轉運基板處理；以及

第8a-8c圖示意表示依據本發明之用於不同基板處理及因而具有不同處理站配置的設備。

1．．．第一基板機械手

1a．．．外部閥板(第一基板載具)

1b．．．第一基板載具

3．．．真空泵裝置

5．．．雙向真空隔離室

5a．．．真空隔離室隔間

7．．．來源及目的位置

8．．．上壁

9．．．第一驅動器

10．．．真空容器

11a．．．控制驅動器

11b．．．控制驅動器

20．．．第二基板機械手

20a．．．第二基板載具

20b．．．第二基板載具

20c．．．第二基板載具

20d．．．第二基板載具

21．．．第二控制驅動器

25．．．時序單元

100．．．運輸裝置

A₁．．．第一軸

A₂₀．．．第二軸

C₉．．．控制輸入

C_11a．．．控制輸入

C_11b．．．控制輸入

C₂₁．．．控制輸入

e．．．外部

i．．．內部容積

P_1/20．．．位置

R．．．參考點

α．．．方位角方向

Claims (21)

1. 一種真空處理設備，包括：一真空處理容器，其包括一用於在該容器之內部與該容器之外部間之基板傳送的雙向真空隔離室，該真空隔離室包括一在該真空隔離室之一隔間與該外部間之外部閥裝置及一在該隔間與該內部間的內部閥裝置；及一第一運輸裝置，位於該外部中，用以朝及自該真空隔離室雙向運送基板，其包括：一第一基板機械手，其繞一第一軸旋轉，包括從該第一軸等距徑向隔開之至少兩個第一基板載具，一第二基板機械手，其繞一第二軸旋轉，包括從該第二軸等距徑向隔開之至少四個第二基板載具；其中，該等第一基板載具係被構造成沿著第一旋轉軌跡路徑旋轉，該路徑包括一第一位置及一第二位置，其中當該等第一基板載具中之一者位在該第一位置時，該等第一基板載具中之另一者會位在該第二位置，其中當在該第一位置時，該等第一基板載具係被構造成與該等第二基板載具中之一者對準，當在該第二位置時，該等第一基板載具係被構造成與該真空隔離室對準；其中，當在該第二位置時，該等第一基板載具係進一步被構造成一旦與該真空隔離室對準，則該等第一基板載具可朝向並自該真空處理容器移動，以封閉該隔間而與該外部隔開，藉此形成該外部閥配置。
2. 如申請專利範圍第1項之真空處理設備，其中該真空隔離室具有一朝該外部之服務開口，其位於該真空處理容器之上壁部中。
3. 如申請專利範圍第1項之真空處理設備，其中該第一基板機械手包括該兩個第一基板載具，位於該第一基板機械手上與該第一軸彼此相對的位置。
4. 如申請專利範圍第1項的真空處理設備，其中該第二基板機械手包括該四個第二基板載具，相對於該第二軸成對地彼此相對配置。
5. 如申請專利範圍第1項的真空處理設備，其中該第一軸、該第二軸、以及該等第一基板載具朝向並自該真空處理容器之一移動的方向係平行的。
6. 如申請專利範圍第1項的真空處理設備，其中該真空處理容器包括至少兩個安裝位置，該等安裝位置之每一者係被構造成用於一處理站，該處理站係用以處理一單基板，其中該真空處理設備進一步包括一第三基板機械手，可繞一第三軸旋轉，該第三基板機械手包括至少2個第三基板載具，從該第三軸成等距徑向隔開。
7. 如申請專利範圍第6項之真空處理設備，其中該第三軸係平行於該第一軸。
8. 如申請專利範圍第6項的真空處理設備，進一步包括一單向運輸器，其被構造成將基板傳送至該真空處理設備並從該真空處理設備傳送基板。
9. 如申請專利範圍第8項的真空處理設備，其中該第三基板機械手係構造成，將基板從該單向運輸器移動至該第二基板機械手並將基板從該第二基板機械手移動至該單向運輸器。
10. 如申請專利範圍第6項的真空處理設備，其中一第三控制驅動器係構造成使該第三基板機械手繞該第三軸旋轉。
11. 如申請專利範圍第10項的真空處理設備，其中一時序單元係構造成控制該第三控制驅動器。
12. 如申請專利範圍第1項之真空處理設備，進一步包括一單向運輸器，其被構造成將基板傳送至該真空處理設備並從該真空處理設備傳送基板。
13. 如申請專利範圍第1項的真空處理設備，其中一第一控制驅動器係構造成使該第一基板機械手繞該第一軸旋轉，以及一第二控制驅動器係構造成使該第二基板機械手繞該第二軸旋轉。
14. 如申請專利範圍第13項的真空處理設備，其中一時序單元係構造成控制該第一控制驅動器及該第二控制驅動器之至少一者。
15. 如申請專利範圍第1項的真空處理設備，其中一第四控制驅動器係構造成將該等第一基板載具朝向該真空處理容器移動並從該真空處理容器移動該等第一機板載具，以封閉該隔間而與該外部隔開。
16. 如申請專利範圍第15項的真空處理設備，其中該第四控制驅動器包括個別的第四控制驅動器，其每一者係與第一基板載具中之一者連接，且構造成獨自將該等第一基板載具中之至少一者朝向該真空處理容器移動並從該真空處理容器移動，以封閉該隔間而與該外部隔開。
17. 一種擴大真空處理設備，其包括沿著該單向運輸器之至少兩個如申請專利範圍第8項的真空處理設備。
18. 一種擴大真空處理設備，包括沿著該單向運輸器而設置的至少兩個如申請專利範圍第12項的真空處理設備。
19. 如申請專利範圍第18項之擴大真空處理設備，包括一翻轉站在沿著該單向運輸器所配置之至少該兩個真空處理設備間，用以將在該單向運輸器上之基板翻轉過來。
20. 一種用於處理至少200mm×200mm之基板的系統，包括如申請專利範圍第1項的真空處理設備。
21. 一種用於製造太陽能電池的系統，包括如申請專利範圍第1項的真空處理設備。