CN1618716B - 装载锁及使用其的装载锁腔室 - Google Patents

Abstract

本文揭示一种装载锁，在与适于依次从处理室转移基板的转移构件协作而加载复数个基板后，其将处于备用状态。本发明提供：装载锁，其增大其转移速率以有效率地向处理室或外部转移基板；及一使用该装载锁的装载锁腔室。根据本发明，装载锁包括：其上支持基板的复数个基板支持板，且其可垂直移动并以大于基板厚度的距离彼此间隔开；及驱动单元，其用于垂直移动基板支持板中的至少一个。

Description

装载锁及使用其的装载锁腔室 

技术领域

本发明大体上涉及装载锁，其用于与适于转移基板的转移构件协作，将复数个基板装载至处理室或从其卸载，该基板诸如半导体、液晶显示器(LCD)或有机发光显示器(OLED)，且更具体来说，涉及装载锁及使用其的装载锁腔室，其可增大基板转移速率且向处理室有效率地转移基板。 

背景技术

图1a为包括一装载锁的通常多腔室型基板处理设备的示意性平面图。此设备包括在其中心的转移室1。一或两个装载锁腔室2或102连接至转移室1。此设备也包括复数个处理室3。将转移单元4安装于转移室1中。即，沿处理室1周围提供复数个处理室3及一或两个装载锁腔室2。处理室3用于处理基板，其中在处理室3中执行包括薄膜沉积、基板加热过程、基板冷却过程、薄膜蚀刻过程等等的半导体制造处理。 

其内具有单个狭槽的单槽装载锁腔室常用作用于一般基板处理设备中的常规装载锁。 

各个装载锁腔室2包括一个与转移室1连通的第一闸门及与外部大气连通的第二闸门，由此对基板进行加载或卸载。一排气单元被连接至装载锁腔室2以将空气泵出或泵入装载锁腔室2，因此在装载锁腔室2内创造出真空环境或大气环境。转移单元4靠近装载锁的一闸门周围的侧面。此时空气排气单元不运行且闸门是打开的。随后驱动转移构件以使用臂件将基板加载于提供于装载锁腔室内的狭槽上。接着转移构件的臂件从装载锁腔室2退出。在闸门关闭后，从装载锁腔室2排出空气，因此在装载锁腔室2内形成真空。当装载锁腔室2的内部到达预定真空度时，开启与转移室1连通的闸门，且 转移单元4从装载锁腔室2将基板卸载且使用臂件将基板转移至预定处理室。相反，当需要从处理室向外部转移基板时，以相反的次序执行上述操作。 

如果装载锁的基板加载或卸载速率比处理室的基板处理速率慢，处理室被空着或必须备用同时在基板处理完成后将完成的基板储存于其中。当存在复数个处理室或如在薄膜处理中处理时间很短时，这种情况经常发生。通过增加装载锁的数目可解决此等问题。然而大量装载锁使基板处理设备的整体尺寸增大。图1b为沿图1a的装载锁腔室102的线II-II剖切所得的剖视图。如图1b所示，尽管增大了狭槽的数目以在装载锁腔室中支持复数个基板，但在这些狭槽之间必须制作用于容纳机械臂及基板的在此腔室中的空间以加载/卸载基板，因此增大了装载锁腔室的尺寸。此外随着腔室内空间增大，将空气泵出腔室花费更长的时间，因此浪费能量且降低生产率。 

发明内容

因此构想本发明以解决现有技术的上述问题。本发明的一个目的在于提供装载锁及使用其的装载锁腔室，其可增大其上加载复数个基板并备用的装载锁的基板转移速率，因此有效地将基板转移至处理室或外部。 

本发明的另一目的为提供装载锁及装载锁腔室，将其设计为容纳复数个基板支持板而无需产生用于加载/卸载基板的额外空间，因此使装载锁腔室的尺寸最小化且使基板转移能力最大化。 

根据用于实现这些目的的本发明的一方面，提供一种装载锁，其包含：一外壳；一第一基板支持板，其安装于该外壳中；一第二基板支持板，其放置于第一基板支持板之上而与第一基板支持板间隔开；及一驱动单元，以便垂直移动第一及第二基板支持板中的至少一个，因此在第一及第二基板支持板之间产生空间以便加载或卸载基板。 

优选地，第一及第二基板支持板中的一个为固定的，且第一及第二基板支持板中的另一个连接至驱动单元且向上或向下移动，因此产生用于加载或 卸载基板的空间。 

更优选地，驱动单元连接至第一及第二基板支持板中每一者，第一基板支持板向上移动且第二基板支持板向下移动以产生用于加载或卸载基板的空间。 

装载锁可进一步包含基板支持突起部，其上安放基板且其提供于第一及第二基板支持板中每一者上以具有将基板对准的功能。 

此外，装载锁可进一步包含：一基板馈进单元以向第一及第二基板支持板中每一者加载基板或从其卸载基板；及一或多个凹入部件，其提供于第一及第二基板支持板中每一者上以允许基板馈进单元移动。 

更加优选地，第一及第二基板支持板中每一者包含一冷却及/或加热单元。 

根据本发明的另一方面，提供一装载锁，其包含：一外壳；一第一基板支持板，其安装于该外壳中；一第二基板支持板，其放置于第一基板支持板上而与第一基板支持板间隔开；一第三基板支持板，其放置于第二基板支持板之上而与第二基板支持板间隔开；及一驱动单元，其垂直移动第一至第三基板支持板中的至少一个，因此在第一及第二基板支持板之间或第二及第三基板支持板之间产生用于加载或卸载基板的空间。 

优选地，第一基板支持板是固定的，且驱动单元包含分别连接至第二及第三基板支持板的第一及第二驱动单元，第一及第二驱动单元向上移动以在第一与第二基板支持板之间及第二与第三基板支持板之间产生用于加载或卸载基板的空间。 

更加优选地，驱动单元包含一空气缸。 

而且，第一至第三基板支持板中每一者可包含一冷却及/或加热单元。 

更加优选地，第一基板支持板是固定的，且驱动单元水平移动以便选择性地垂直移动第二及第三基板支持板中的一个。 

更加优选地，第一基板支持板小于第二基板支持板，且第二基板支持板 小于第三基板支持板，以便提供用于容纳驱动单元的空间，该驱动单元沿外壳的内壁连接至预定位置。 

装载锁可进一步包含基板支持突起部，其上安放基板且其提供于第一至第三基板支持板中每一者上以具有将基板对准的功能。 

根据本发明的另一方面，提供一种驱动装载锁的方法，该装载锁包含：一外壳；一第一基板支持板，其安装于该外壳中；一第二基板支持板，其放置于第一基板支持板之上而与第一基板支持板间隔开，及一驱动单元，以垂直移动第一及第二基板支持板中的至少一个。该方法包含以下步骤：通过将第一及第二基板支持板向上或向下移动，在第一或第二基板支持板上产生用于加载或卸载基板的空间；及向第一或第二基板支持板加载基板或从其卸载基板。 

根据本发明的另一方面，提供一种驱动装载锁的方法，该装载锁包含：一外壳；一第一基板支持板，其安装于该外壳中；一第二基板支持板，其放置于第一基板支持板之上而与第一基板支持板间隔开；一第三基板支持板，其放置于第二基板支持板之上而与第二基板支持板间隔开；及一驱动单元，以垂直移动第一至第三基板支持板中的至少一个。该方法包含以下步骤：通过垂直移动第一至第三基板支持板中的一个，在第一至第三基板支持板上产生用于加载或卸载基板的空间；及向第一至第三基板支持板中的至少一个加载基板或从其卸载基板。 

根据本发明的另一方面，提供一装载锁，其包含：复数个基板支持板，其以大于基板厚度的预定间隔彼此间隔开，各个基板支持板垂直移动且在其上表面支持基板；及一驱动单元，其用于垂直移动基板支持板中的至少一个。 

附图说明

从以下详尽说明且结合随附图式，可更清晰地理解本发明的上述及其它目的、特征及优点，其中： 

图1a及1b为常规基板处理设备的示意图。 

图2a及2b为根据本发明的装载锁的示意性侧面剖视图。 

图3为根据本发明的装载锁的示意性侧面剖视图。 

图4为展示根据本发明的装载锁的中间基板支持板的一个实例的透视图。 

图5a为展示根据本发明的装载锁的中间基板支持板的另一实例的俯视平面图。 

图5b为沿图5a的线IVB-IVB剖切所得的中间基板支持板的侧面剖视图。 

图6a至6c为沿图5a的线IVB-IVB剖切所得的装载锁腔室的侧面剖视图，其说明在将基板加载至上部、中间及下部基板支持板中每一者上或从其卸载了基板时，基板及基板支持板的位置；且 

图7a及7b为根据本发明的装载锁腔室的侧面剖视图，其中采用了驱动各个基板支持板的驱动单元的另一实例。 

具体实施方式

下文将参照随附图式详尽地描述本发明的优选实施例。然而本发明并非意欲限制于下列实施例且在权利要求所界定的本发明的范畴内可进行各种改变及修改。包括优选实施例仅为了协助理解本发明。贯穿不同图式使用相同的参考数字来指示相同或相似的组件。 

包括根据本发明的装载锁腔室的基板处理设备具有与图1a相同的构造。相似地，在转移室1的中心提供转移单元4，该转移室连接安装于装载锁腔室2的侧壁。通过连接至转移单元4的臂件，将加载于提供于装载锁腔室内的基板支持板上的基板转移到处理室，或在馈送至外部之前，将基板从处理室转移到基板支持板。建构臂件使得诸如基板的待转移对象被加载于臂件的端部。建构臂件以使用真空夹盘或静电夹盘来吸取及抬升基板，或简单地将基板放置于臂件的端部，或在以真空夹盘或静电夹盘固持基板时将基板抬升及移动到另一位置。 

图2a及2b为沿图1a的装载锁腔室2的线II-II剖切所得的剖视图，以示意性说明其中安装根据本发明的装载锁的腔室，其中装载锁在加载两块基板后备用。参考图2a及2b，根据本发明的装载锁腔室包括一外壳；一第一基板支持板20，其安装于该外壳中；一第二基板支持板21，其放置于第一基板支持板20之上并以预定间隔与第一基板支持板20间隔开；及一驱动单元25，以垂直移动第一及第二基板支持板20及21中的至少一个，因此在第一及第二基板支持板20及21之间产生用于加载或卸载基板的空间。 

第一及第二基板支持板20及21进一步分别包括基板支持突起部20a及21a。基板支持突起部20a及21a用于将基板对准且保护所加载的基板。此外可包括一基板馈进单元(未图示)及一或多个凹入部件(未图示)。在此状况下，基板馈进单元用于向第一及第二基板支持板20及21中每一者加载基板或从其卸载基板。在第一及第二基板支持板20及21中每一者上提供凹入部件以允许基板馈进单元移动。此外第一及第二基板支持板20及21中每一者可进一步包括一冷却单元(未图示)或一加热单元(未图示)。 

因此为根据如图1b所示之现有技术使用两块基板支持板20及21来加载或卸载两块基板，相邻基板必须以预定距离d彼此间隔开。因此装载锁腔室2的全高T1不可避免地相应于距离2d而增大。然而，根据本发明，如图2a及2b所示，两块基板支持板中的至少一个会移动，因此产生了用于加载基板的充分距离d。因此装载锁腔室2的全高T2可相应于距离d而减小。可以各种方式驱动如上建构的装载锁。 

作为一实例，将说明第一及第二基板支持板20及21中的一个为固定的状况。假定第一基板支持板20固定，第二基板支持板21由驱动单元25向上移动以向第一基板支持板20加载基板或从其卸载基板，因此产生了用于加载或卸载基板的空间。接着由基板馈进单元向第一基板支持板20加载基 板或从其卸载基板。同时，当使用者需要向第二基板支持板21加载基板或从其卸载基板时，由驱动单元25向下移动第二基板支持板21，因此产生用于加载或卸载基板的空间。随后由基板馈进单元向第二基板支持板21加载基板或从其卸载基板。 

此外将描述第一及第二基板支持板20及21为不固定的状况。在此状况下，当需要向第一基板支持板20加载基板或从其卸载基板时，由驱动单元25向下移动第一基板支持板20且向上移动第二基板支持板21。其后，向第一基板支持板20加载基板或从其卸载基板。接着如果需要向第二基板支持板21加载基板或从其卸载基板，第二基板支持板21向下移动以便向第二基板支持板加载基板或从其卸载基板。 

当然，本发明可包括复数个基板支持板而不限于两块基板支持板。参考图3以下将描述具有三块基板支持板的装载锁腔室。 

图3为沿图1a的装载锁腔室2的线II-II剖切所得的剖视图，以说明其中安装根据本发明的装载锁的腔室，其中装载锁在加载复数个基板后备用。装载锁安装于装载锁腔室2中，此装载锁在加载了待依次转移至处理室的基板或待转移到外部的基板后处于备用状态。装载锁腔室2被密封且抽气以从其排出空气，因此于其内形成真空。提供三块基板支持板20、21及22，作为用于在腔室内加载或卸载复数个基板的基板支持板。基板支持板20、21及22预定距离彼此间隔开且在装载锁腔室2中可垂直移动。按需要，将冷却或加热单元安装至基板支持板20至22中每一者以冷却或加热装载锁腔室中的基板。此外提供用于分别与转移室1及装载锁腔室外部连通的闸门(未图示)，其在加载或卸载基板时开启或关闭。举例而言，可在图3的前侧及后侧提供各别闸门。当向外部加载基板或从其卸载基板时，与转移室1连通的闸门关闭，且与外部连通的闸门开启，使得装载锁腔室2的内部处于大气压力。另一方面，当向转移室1加载基板或从其卸载基板时，与外部连通的闸门关闭且接着将空气泵出装载锁腔室2以在装载锁腔室2中形成真空，且 随后与运载室4连通的闸门开启。作为垂直移动基板支持板的驱动单元的一实例，使用空气缸25。将空气缸25提供于基板支持板20、21及22的相对端。在各基板支持板上提供的空气缸可独立操作，因此允许基板支持板以预定间隔彼此间隔开。在此状况下，下部基板支持板20固定较好。当加载或卸载基板时，该构造产生用于在其上放置基板的基板支持板上方容纳臂件的端部的预定空间。由于其上加载或卸载基板的基板支持板上方需要预定空间，所以当下部基板支持板20固定时装载锁腔室2的高度最小化。因此安装空气缸25以垂直移动中间基板支持板21及上部基板支持板22，但不移动下部基板支持板20。空气缸25可连接至装载锁腔室2的外部或内部。空气缸25穿过中间基板支持板21的孔以连接至上部基板支持板22。 

图4为一透视图，其展示(例如通过臂件29)向图3的中间基板支持板21加载基板37或从其卸载基板37的状态。在中间基板支持板21上提供复数个基板支持突起部27，且在基板支持突起部27上安放基板37以便支持基板37。因此允许将基板37稳定地加载到中间基板支持板21上，从而防止基板37由于与中间基板支持板21直接接触而变脏。为使用臂件29向基板支持突起部27加载基板37或从其卸载基板37，中间基板支持板21其上必须具有预定空间以允许臂件29平滑地从基板与中间基板支持板21之间移动或移动至基板与中间基板支持板21之间。为产生预定空间，可在基板支持板21上提供彼此平行的凹入部件30以允许臂件29向前及向后移动。举例而言，如图4所示，当由臂件29加载或卸载基板37时，各凹入部件30延伸而开口于基板支持板的前端及/或后端。在此状况下，在基板被放置于臂件29的端部且***装载锁中后，基板被定位在基板支持板21上方。其后，臂件29向下移动，使得基板安放于基板支持突起部27上。臂件29的端部安置在基板支持板的凹入部件30中。因此当臂件29退出时，仅臂件29可移动而基板静止。在基板支持板21上提供的凹入部件30增大了在加载或卸载基板时基板与基板支持板之间的臂件29的端部的垂直移动距离， 因此允许减小基板支持板之间的间隔。由于减小了基板支持板之间的间隔，所以可减小装载锁腔室的体积，或在相同体积的腔室中可提供更多的基板支持板。如果臂件29通过锁扣基板37的上部部分的周边部分来转移基板37，就无需凹入部件30。 

图5a展示了基板支持板的另一实例，且说明了通过臂件29向图2的中间基板支持板21加载基板37或从其卸载基板37的状态。图5b为沿图5a的线IVB-IVB剖切所得的中间基板支持板的侧面剖视图，且其中省略了臂件。如图5a及5b所示，在各基板支持板上可进一步提供突出部26以产生预定距离，以便当向基板支持板加载基板时可允许基板支持板以大于基板厚度的距离彼此间隔开。即突出部26用于产生预定空间，由此防止基板与其正上方的基板支持板相干扰。此外，当向基板支持板21加载基板时，突出部26也通过使基板与各突出部26的侧表面接触来对准基板。此外可在图4的各基板支持板的外部周边部分提供突出部26。此外在基板支持板21上提供基板支持突出部27，且基板37安放于基板支持突出部27上以便支持基板37，因此允许将基板37稳定地加载到中间基板支持板21上，且防止基板37由于与基板支持板21直接接触而变脏。在此状况下，在将被垂直移动的基板支持板21上提供基板支持突出部27，因此允许基板被平滑地加载或卸载。即，当将基板37放置于臂件29的端部且向基板支持板21加载或从其卸载时，基板支持突出部27向上移动超过臂件29的厚度，因此(例如)允许臂件29在将基板37放置于基板支持突出部27上后退出。在臂件29退出后，基板支持突出部27向下移动以回归到其初始位置。同时，在臂件29通过锁扣基板37的上部部分的周边部分来转移基板37的状况下，无需基板支持突出部27的垂直移动结构。图6a至6c为沿图5a的IVB-IVB线剖切所得的装载锁腔室的剖视图。以下将参照图6a至6c来描述根据本发明的装载锁的操作。 

如图6a所示，当向上部基板支持板22加载基板37或从其卸载基板37 时，驱动连接至中间及上部基板支持板21及22的空气缸以向下移动中间及上部基板支持板21及22。因此在上部基板支持板22及腔室之间产生预定空间，使得通过转移单元(未图示)及臂件可向上部基板支持板22加载基板37或从其卸载基板37。如图6b所示，当向中间基板支持板21加载基板37或从其卸载基板37时，仅上部基板支持板22通过连接至上部基板支持板22的空气缸向上移动。在此状况下，在上部基板支持板22及中间基板支持板21之间产生预定空间，使得通过转移单元及臂件向中间基板支持板21加载基板37或从其卸载基板37。相似地，如图6c所示，当向下部基板支持板20加载基板37或从其卸载基板37时，中间基板支持板21及上部基板支持板22向上移动，使得在中间基板支持板21及下部基板支持板20之间产生预定空间。在此状况下，尽管在各基板支持板上未提供突出部26，但是通过连接至基板支持板的空气缸可在相邻基板支持板之间保持预定间隔。 

图7a及7b中展示了一用于垂直移动基板支持板的单元的另一实例。如在图式中所示，在腔室的底部上提供空气缸45以在基板支持板的径向上选择性地或替代性地移动至一基板支持板。在此状况下，必须在中间及下部基板支持板21及20上提供突出部26。即，由于上部及中间基板支持板21及22中的至少一个不由空气缸45支持，所以需要突出部26以允许相邻基板支持板保持预定间隔。举例而言，如图7a所示，当向下部基板支持板20装载基板或从其卸载基板时，空气缸45于将与其接合之中间基板支持板21的下表面之下方移动而连接至其下表面(或根据基板支持板21的特征，连接至侧表面)，从而向上移动中间及上部基板支持板21及22。由此提供了用于向下部基板支持板20加载基板或从其卸载基板的空间。在此状况下，上部基板支持板22的下表面与在中间基板支持板21上提供的突出部26接触，使得中间基板支持板21支持上部基板支持板22。因此中间基板支持板21与上部基板支持板22一起向上移动。同时，如图7b所示，当向中间基板支持板21加载基板37或从其卸载基板37时，驱动空气缸使得上部及中间基 板支持板22及21分别由在中间及下部基板支持板21及20上提供的突出部26所支持，且接着空气缸最大程度地退出。其后，空气缸45于上部基板支持板22的下表面移动而连接至其下表面，因此向上移动上部基板支持板22。此时中间基板支持板21由下部基板支持板20上的突出部26支持。 

以下将描述驱动具有三块基板支持板20至22的装载锁的方法。驱动装载锁的方法不限于以下说明，但根据基板支持板的固定状态及基板支持板与驱动单元的连接状态，各种方法是可能的。 

当基板支持板20至22中的一个(例如第一基板支持板20)为固定的，第二及第三基板支持板21及22向上移动以向第一基板支持板20加载基板或从其卸载基板。通过第二及第三基板支持板21及22的向上移动，使在腔室2的内壁与第三基板支持板22之间的空间及在第二及第三基板支持板21及22之间的空间最小化，而在第一及第二基板支持板20及21之间的空间最大化，因此产生用于加载基板或卸载基板的空间。接着，由基板馈进单元向第一基板支持板20加载基板或从其卸载基板。另一方面，当向第二基板支持板21加载基板或从其卸载基板时，第二基板支持板21向下移动以使在第一及第二基板支持板20及21之间的空间最小化，且第三基板支持板22向上移动以使在第三基板支持板22与腔室的内壁之间的空间最小化，因此使第二及第三基板支持板21及22之间的空间最大化，且由此产生用于加载或卸载基板的空间。在该状况下，向第二基板支持板21加载基板或从其卸载基板。此外，当向第三基板支持板22加载基板或从其卸载基板时，第二及第三基板支持板21及22向下移动以使第一至第三基板支持板20至22之间的空间最小化且使第三基板支持板22与腔室内壁之间的空间最大化。在此状况下向第三基板支持板22加载基板或从其卸载基板。 

此外，当第一至第三基板支持板20至22都不固定时，允许第一基板支持板20垂直移动，由此产生了用于加载或卸载基板的充分空间。 

本发明不限于上述说明，处理室的数目及装载锁腔室的基板支持板的数目可根据处理条件而改变。随着基板支持板数目的增大，提高了基板处理能力。然而应在基板支持板之间保持预定间隔，使得装载锁腔室的体积不可避免地增大，经由其加载或卸载基板的闸门的尺寸增大。此外用于驱动基板支持板的驱动单元变得复杂。因此考虑上述因素应适当选择基板支持板的数目。

如上所述，尽管在装载锁腔室内提供了额外基板支持板以加载复数个基板，但本发明最小化了用于加载或卸载基板的装载锁腔室的空间，因此获得了较小的装载锁腔室。因此本发明允许在较小的装载锁腔室内容纳大量基板，且缩短了在装载锁腔室内形成真空所需的泵吸及排气时间，因此提高了生产率且节约了能量。 

Claims (6)

1.一种装载锁，其包含：

一外壳；

一第一基板支持板，其安装于外壳中；

一第二基板支持板，其放置于第一基板支持板上方而与第一基板支持板间隔开；

一第三基板支持板，其放置于第二基板支持板上方而与第二基板支持板间隔开；及

一驱动单元，来垂直移动第一至第三基板支持板中的至少一个，从而在第一及第二基板支持板之间或在第二及第三基板支持板之间产生一用于加载或卸载一基板的空间；

其中第一基板支持板为固定的，且驱动单元水平移动以便选择性地垂直移动第二及第三基板支持板中的一个。

2.如权利要求1所述的装载锁，其中驱动单元包含一空气缸。

3.如权利要求1所述的装载锁，其中第一至第三基板支持板中每一者包含一冷却及/或加热单元。

4.如权利要求1所述的装载锁，其中第一基板支持板小于第二基板支持板，且第二基板支持板小于第三基板支持板，以便提供一用于容纳驱动单元的空间，该驱动单元连接至一在外壳的一内壁周围的位置处。

5.如权利要求1所述的装载锁，其进一步包含：

一基板支持突出部，基板安放于其上，且其提供于第一至第三基板支持板中每一者上以具有一对准基板的功能。

6.一种装载锁，其包含：

一外壳；

一第一基板支持板，其安装于外壳中；

一第二基板支持板，其放置于第一基板支持板上方而与第一基板支持板间隔开；

一第三基板支持板，其放置于第二基板支持板上方而与第二基板支持板间隔开；

一驱动单元，来垂直移动第一至第三基板支持板中的至少一个，从而在第一及第二基板支持板之间或在第二及第三基板支持板之间产生一用于加载或卸载一基板的空间；及

一基板支持突出部，基板安放于其上，且其提供于第一至第三基板支持板中每一者上以具有一对准基板的功能；

其中第一基板支持板小于第二基板支持板，且第二基板支持板小于第三基板支持板，以便提供一用于容纳驱动单元的空间，该驱动单元连接至一在外壳的一内壁周围的位置处；及

其中第一基板支持板为固定的，且驱动单元水平移动以便选择性地垂直移动第二及第三基板支持板中的一个。

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