TWI612610B - 批量式基板處理裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明之課題係揭示一種批量式基板處理裝置。本發明一實施形態之批量式基板處理裝置係包含有可上下積層裝載複數基板來之舟皿的批量式基板處理裝置，其特徵在於包含有環支持器、支撐桿及端接器，該環支持器(ring holder)係支撐基板之底部而可載置基板；該支撐桿係從舟皿之垂直框架突出配置，並支撐環支持器之底部而可載置環支持器；該端接器(end effector)係從環支持器之外周面之外側佔有與環支持器同一平面上之空間並且進入舟皿，支撐基板之底部以底部舉起(bottom-lift)方式將基板裝載於舟皿或從舟皿進行卸載。

Description

批量式基板處理裝置 發明領域
本發明係有關於一種批量式基板處理裝置。更詳細言之，係有關於一種可使用底部舉起(bottom-lift)方式之端接器(end effector)，將載置於環支持器上之基板進行裝載/卸載之批量式基板處理裝置。
發明背景
基板處理裝置大致分為蒸氣沉積(Vapor Deposition)裝置、及退火(Annealing)裝置。
蒸氣沉積裝置係用以形成構成半導體之核心結構之透明傳導層、絕緣層、金屬層或矽層之裝置，有LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition：低壓化學氣相沉積)或PECVD(Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition：電漿輔助化學氣相沉積)等化學氣相蒸氣沉積裝置、濺鍍(Sputtering)等物理氣相蒸氣沉積裝置。
退火裝置係對蒸氣沉積於諸如用於半導體製造之矽晶圓之基板上的預定薄膜進行結晶化、相變化等製程所需之熱處理過程的裝置。
圖1係顯示習知批量式基板處理裝置之立體圖， 圖2係習知批量式基板處理裝置之平面圖及截面圖。此種習知批量式基板處理裝置揭示於韓國登錄專利公報第772462號。
參照圖1及圖2，習知之批量式基板處理裝置係於具有下部開放而於內部形成收容空間之開口部以用於處理半導體製造製程之反應腔室(圖中未示)設可將複數基板10上下積層來裝載(loading)之舟皿20。
又，基板10在舟皿20之裝載及卸載可藉機器手臂之端接器(end effector)40從設於台(圖中未示)之卡匣(圖中未示)移送。
舟皿20具有形成柱狀之3個垂直框架22、24，支持桿26從各垂直框架22、24與基板10之個數相等地突出形成。
從3個垂直框架22、24突出至同一平面上之3個支撐桿26支撐環支持器(ring holder)30之底部。此時，支持桿26支撐環支持器30之圓周底部等分成120°之3點。
可於環支持器30之上部載置基板10。環狀之環支持器30可將基板10之底部支撐於圓形之緣面上。
以環支持器30及干擾環支持器30之外側空間之支撐桿26封閉基板10之底部空間，僅支撐桿26之佔有空間之外之基板10的上部空間露出，藉此，可以頂部邊緣抓持(top-edge-grip)方式之端接器40進行基板10之裝載/卸載。頂部邊緣抓持方式之端接器40在舟皿20內進入平面上作業路徑時，為避免與支撐桿26之干擾，頂部邊緣抓持方式之端 接器40之寬度具有可***從兩側突出成放射狀之2個支撐桿26之間隔之間的大小，並於頂部邊緣抓持方式之端接器40之端部備有避免溝部28，而可避免頂部邊緣抓持方式之端接器40之作業路徑與突出至水平方向之剩餘之1個支撐桿26的干擾。
然而，習知批量式基板處理裝置封閉基板10之底部空間，妨礙端接器40之進入，僅基板10之上部空間露出，而採用頂部邊緣抓持方式之端接器40，進行裝載/卸載，因此，有基板10之間之間距P之間隔擴大之問題點。具體言之，由於頂部邊緣抓持方式之端接器40為了從基板10之上部下降抓持基板10之兩端部，必須確保最小限度之作業空間a，故此種限制使間距P之間隔擴大，而有使可裝載於舟皿20之基板10之個數減少的問題點。
又，由於頂部邊緣抓持方式之端接器40為了抓持基板10而具有複雜之結構，歷經端接器40進入舟皿20內之步驟、端接器40下降而抓持基板10之步驟、及端接器40上升而卸載基板10之步驟，故有製程時間增加之問題點。
再者，由於頂部邊緣抓持方式之端接器40抓持基板10，故基板10之上部在裝載/卸載中露出至污染物質之可能性高，相對地端接器40與基板10之上部接觸，因此，有於基板10之上部產生擦痕之問題點。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1 韓國登錄專利公報第772462號
發明概要
是故，本發明係為解決上述習知技術之諸問題點而創作之發明，其以提供可以底部舉起(bottom-lift)方式處理載置於環支持器上之基板之批量式基板處理裝置為目的。
又，本發明之目的係提供一種批量式基板處理裝置為目的，該批量式基板處理裝置係減少基板間之間距，使裝載於舟皿之基板之個數增加，藉此，可使每單位製程之基板之處理量增加。
再者，本發明以提供採用了構造簡單之端接器之批量式基板處理裝置為目的。
此外，本發明以提供使基板之裝載及卸載時間減少而使製程時間顯著地減少之批量式基板處理裝置為目的。
為達成上述目的，本發明一實施形態之批量式基板處理裝置係包含有可將複數基板上下積層來裝載之舟皿的批量式基板處理裝置，其特徵在於包含有環支持器、支撐桿及端接器，該環支持器(ring holder)係支撐基板之底部而可載置基板；該支撐桿係從舟皿之垂直框架突出配置，並支撐環支持器之底部而可載置環支持器；該端接器(end effector)係從環支持器之外周面之外側佔有與環支持器同 一平面上之空間並且進入舟皿，支撐基板之底部以底部舉起(bottom-lift)方式將基板裝載於舟皿或從舟皿進行卸載。
又，為達成上述目的，本發明一實施形態之批量式基板處理裝置係包含有可將複數基板上下積層來裝載之舟皿的批量式基板處理裝置，其特徵在於包含有環支持器、支撐桿及端接器，該環支持器(ring holder)係支撐基板之底部而可載置基板；該支撐桿係從舟皿之垂直框架突出配置，並分割成91°至150°之間隔而可以3點支撐方式載置環支持器；該端接器(end effector)係從環支持器之外周面之外側佔有與環支持器同一平面上之空間並且進入舟皿，支撐基板之底部以底部舉起(bottom-lift)方式將基板裝載於舟皿或從舟皿進行卸載。
根據如此構成之本發明，具有可以底部舉起(bottom-lift)方式處理載置於環支持器上之基板的效果。
又，本發明具有下述效果，前述效果係藉減少基板間之間距而使裝載於舟皿之基板之個數增加，可使每單位製程之基板之處理量增加。
再者，本發明具有可採用構造簡單之端接器之效果。
又，本發明具有使基板之裝載及卸載時間減少而使製程時間顯著性地減少之效果。
此外，本發明具有藉以最適當化之大小之環支持器支撐大面積基板而防止基板之撓曲的效果。
5‧‧‧前面開放部
10‧‧‧基板
100‧‧‧批量式基板處理裝置
20，200‧‧‧晶舟
22，24，220，240‧‧‧垂直框架
26，260，260’，260”‧‧‧支撐桿
28‧‧‧避免溝部
30，300‧‧‧環支持器
40‧‧‧頂部邊緣抓持方式之端接器
262‧‧‧段差
400‧‧‧底部舉起方式之端接器
A，B‧‧‧角度
a‧‧‧作業空間
C‧‧‧中心點
d1‧‧‧端接器之兩內側面間之距離
d2‧‧‧端接器之兩外側面間之距離
P‧‧‧間距
R‧‧‧高度
圖1係顯示習知批量式基板處理裝置之立體圖。
圖2係習知批量式基板處理裝置之平面圖及截面圖。
圖3係顯示本發明一實施形態之批量式基板處理裝置之立體圖。
圖4係本發明一實施形態之批量式基板處理裝置之平面圖及截面圖。
圖5係顯示本發明另一實施形態之批量式基板處理裝置之立體圖。
圖6係本發明另一實施形態之批量式基板處理裝置之平面圖及截面圖。
用以實施發明之形態
後述之關於本發明之詳細說明參照可實施本發明之特定實施形態為例而顯示之附加圖式。為了使該業者可實施本發明而充分地詳細說明該等實施形態。雖然本發明之多種實施形態相互不同，但務必理解不需相互排斥。舉例言之，記載於此之特定形狀、構造及特性與一實施形態相關，可在不脫離本發明之精神及範圍之範圍內以其他實施形態實現。又，務必理解各揭示之實施形態之個別構成要件之位置或配置可在不脫離本發明之精神及範圍之範圍內變更。因而，後述之詳細說明並非被採納作為限定之說明，本發明之範圍係於適當地說明時，僅以與其請求項主張均等之所有範圍一同添附之請求項限定。在圖示中， 類似之參照標號在各方面指同一或類似之功能，長度、面積及厚度等與其形態亦可為方便說明而誇張呈現。
在本說明中，基板可以包含半導體基板、用於LED、LCD等顯示裝置之基板、太陽電池基板等之意思理解。
批量式基板處理裝置之結構
圖3係顯示本發明一實施形態之批量式基板處理裝置之立體圖，圖4係本發明一實施形態之批量式基板處理裝置之平面圖及截面圖。
參照圖3，本發明一實施形態之批量式基板處理裝置100包含舟皿200、環支持器(ring holder)300、底部舉起(bottom-lift)方式之端接器(end effector)400。
舟皿200係可將複數基板10上下積層來裝載之批量式基板處理裝置用舟皿。舟皿200之材質可包含石英(quartz)、碳化矽(SiC)、石墨(graphite)、碳複合材(carbon composite)、矽(Si)中之至少任一個。
舟皿200具有形成柱狀之複數垂直框架220、240，較佳為可包含3個垂直框架220、240。以下，將舟皿200之垂直框架220、240假定為3個來說明。
垂直框架220、240對舟皿200之截面圓周上佔半圓而設，垂直框架220、240未佔有之圓周上之部份構成可容許端接器400之***之前面開放部5而可容許基板10之裝載/卸載。
另一方面，在圖3及圖4，顯示有以位於與端接器 400之作業路徑形成水平之方向的垂直框架240為基準，與剩餘之2個垂直框架220之角度A為91°，但不限於此，亦可在容許端接器400***晶舟200內之範圍內，垂直框架240與垂直框架220之角度A構成91°至120°來配置。詳細之內容在圖5及圖6後述。
於各垂直框架220、240在舟皿200之內側突出至同一平面上之支撐桿(support rod)260可以一定之高度間隔配置。
支撐桿260支撐環支持器300之底部而可載置環支持器300。支撐桿260分割成91°至150°之間隔，以3點支撐方式支撐環支持器300，藉此，環支持器300可載置於支撐桿260上。
於支撐桿260之端部可形成段差260，而可將環支持器300以更固定之方式載置。
當以超高溫(約1200至1350℃)將基板10進行熱處理時，在基板10及環支持器300有產生預定之下垂現象之可能性。因而，宜以等分成120°之方式將環支持器300進行3點支撐，支撐桿260得以均等地支撐環支持器300及環支持器300之上部之基板10的重量。
然而，以中溫至高溫(約500至800℃)將基板10進行熱處理時，由於在基板10及環支持器300可稍微減少下垂現象，故可緩和以等分成120°之方式將環支持器300進行3點支撐之必要性。因而，以中溫至高溫進行熱處理時，可將支撐桿260與環支持器300接觸之3點之間隔分割成91°至 150°。具體言之，從位於與端接器400之作業路徑形成水平之方向之垂直框架240朝中心點C之方向突出之支撐桿260’與環支持器300接觸之點跟從相鄰之2個垂直框架220突出之支撐桿260”與環支持器300接觸之點之間的角度可為91°至150°。
環支持器300係用於防止在高溫熱處理過程基板之矽晶格之結晶缺陷亦即滑移之產生，並用於支撐大口徑化(300mm、450mm)之基板10之底部而防止在構造上下垂。為因應高溫環境與反應製程之化學環境，環支持器300可以陶瓷系、例如碳化矽(SiC)形成，除此之外，可含有石英(quartz)、石墨(graphite)、碳複合材(carbon composite)、或矽(Si)中之至少任一個。
為穩定地支撐基板10，環支持器300宜配置成中心軸[或中心點C]一致。在此，中心軸[或中心點C]可理解為環支持器300之重心之法線[或重心點(原點)]、或基板10之重心之法線[或重心點(原點)]。另一方面，為使環支持器300有效地均等支撐基板10全面積，環支持器300之直徑可為基板10之直徑之0.6至0.8倍。特別是為使環支持器300之內側及外側各支撐基板10之1/2面積，環支持器300之直徑宜為基板10之直徑之0.7倍，但未必限於此，可考慮製程溫度、基板之大小及強度等來適當地變更環支持器300之直徑。
又，基板10之直徑為300mm時，環支持器300之環寬度可為2至25mm，較佳為環寬度可為2至5mm。當將環支持器300之直徑(外徑)採用為基板10之直徑之0.7倍即 210mm時，將環支持器之300之環寬度設定為2至25mm，藉此，基板10與環支持器300接觸之面積之比例可為約1.85至20.56%，將環支持器300之環寬度設定成2至5mm，藉此，基板10與環支持器300接觸之面積之比例可為約1.85至4.56%。另一實施形態係當將環支持器300之直徑(外徑)採用199mm時，藉將環支持器300之環寬度設定成2至25mm，基板10與環支持器300接觸之面積之比例可為約1.85至15.56%，將環支持器300之環寬度設定成2至5mm，基板10與環支持器300接觸之面積之比例可為約1.75至4.31%。因而，當將環支持器300之環寬度設定成2至5mm時，由於僅基板10之低於約5%之水準的面積與環支持器300接觸，故具有可防止基板10之下垂並且可使基板10之下部之擦痕更減少的優點。
另一方面，於基板10之直徑為450mm時，亦調整環支持器300之環寬度，可防止基板10之下垂，並且可在使基板10之下部之擦痕減少之範圍調整基板10與環支持器300接觸之面積之比例。
端接器400可以底部舉起方式將基板10裝載於舟皿200，或從舟皿200進行卸載。
再者，參照圖3及圖4，本發明一實施形態之底部舉起方式之端接器400從環支持器300外周面之外側佔有與環支持器300同一平面上之空間，並進入舟皿200，支撐基板10之底部，而可進行基板100之裝載/卸載。於底部舉起方式之端接器400進入舟皿200之內部時，為避免與環支持 器300之干擾，端接器400可具有U形叉形態。又，如圖4(b)之平面圖所示，因端接器400具有U形叉形態，故與從垂直框架240突出之支撐桿260’之干擾問題亦可自然地解決。又，如圖4(b)之截面圖所示，端接器400高於支撐桿260”，而不與支撐桿260”重疊，另一方面，以不與環支持器300重疊之狀態之高度進入舟皿200之內部，故亦可解決與從2個垂直框架220突出之支撐桿260”之干擾問題。亦即，由於端接器400高於從2個垂直框架220突出之支撐桿260”，故可解決干擾問題。
又，為可避免與環支持器300之干擾，並且穩定且有效地支撐基板10，端接器400之兩內側面間之距離d1宜大於環支持器300之直徑，端接器400之兩外側面間之距離d2宜小於基板10之直徑。
一實施形態係基板10之直徑為300mm時，端接器400之兩內側面間之距離d1採用200至220mm之範圍，兩外側面間之距離d2採用244至260mm之範圍，可避免與環支持器300及2個垂直框架220之干擾，而可輕易裝載/卸載基板10。
另一實施形態係基板10之直徑為450mm時，端接器400之兩內側面間之距離d1採用300至330mm之範圍，兩外側面間之距離d2採用366至390mm之範圍，可避免與環支持器300及2個垂直框架220之干擾，而可輕易裝載/卸載基板10。
圖5係顯示本發明另一實施形態之批量式基板處 理裝置之立體圖，圖6係本發明另一實施形態之批量式基板處理裝置之平面圖及截面圖。在以下之圖5及圖6之說明中，僅就與上述圖3及圖4之說明之不同點記述，省略重複之說明。
參照圖5及圖6，可確認從垂直框架220突出之支撐桿260”之方向朝向中心點C。圖3及圖4之批量式基板處理裝置100之方式係於固定垂直框架240與2個垂直框架220之角度A後[一例為91°]，調整從垂直框架220突出之支撐桿260”之突出角度，而在從垂直框架240朝中心點C之方向突出之支撐桿260’與環支持器300接觸之點跟從相鄰之2個垂直框架220突出之支撐桿260”與環支持器300接觸之點之間的角度B為91°至150°之範圍，進行環支持器300之3點支撐。即，從垂直框架220突出之支撐桿260”之方向亦可不朝向中心點C。
另一方面，圖5及圖6之批量式基板處理裝置100’由於從垂直框架220突出之支撐桿260”之方向朝向中心點C，故僅調整垂直框架240與2個垂直框架220之角度A，便可調整支撐桿260與環支持器300接觸之點之角度B。惟，此時，當角度(A或B)超過120°時，端接器400進入舟皿200時，有產生垂直框架220或支撐桿260”與端接器400之間之干擾的可能性，故可將角度(A或B)維持在91°至120°，較佳為維持105°。
批量式基板處理裝置之動作過程
在以下，參照圖4及圖6，說明採用了底部舉起方 式之端接器400之批量式基板處理裝置100之動作過程。圖4及圖6顯示基板10之卸載過程，裝載過程可理解為將卸載過程倒過來進行之過程。
參照圖4(a)及圖6(a)，將環支持器300載置於從垂直框架220、240突出配置之3個支撐桿260之端部上，且以環支持器300與中心軸[或中心點C]一致之方式將基板10載置於環支持器300之上部。
接著，參照圖4(b)及圖6(b)，底部舉起方式之端接器400通過舟皿200之前面開放部5進入。此時，由於端接器400具有U形叉形態而可包圍環支持器300之外周面，從環支持器300之外周面之外側佔有同一平面上之空間且高於從2個垂直框架220所突出之支撐桿260”，故可避免與環支持器300或支撐桿260”之干擾並進入而位於基板10之底部。又，端接器400可舉起基板10，而使基板10與環支持器300隔開預定高度R。
接著，參照圖4(c)及圖6(c)，端接器400可在僅支撐基板10之狀態下，從舟皿200進行卸載。
如此，藉採用本發明之底部舉起方式之端接器400，具有即使僅基板10與環支持器300隔開之高度R亦可進行基板10之裝載/卸載之優點。亦即，頂部邊緣抓持方式的批量式基板處理裝置連從基板之上部下降而用以抓持基板之兩端部之最小限度的作業空間a、端接器之厚度、基板之厚度及環支持器之高度也考慮而形成間距P間隔，與此頂部邊緣抓持方式的批量式基板處理裝置比較，本發明之底部 舉起方式之批量式基板處理裝置可僅考慮基板與環支持器可隔開之高度R、基板之厚度及環支持器之高度，形成間距P間隔，故最終可確保大幅減少之間距P間隔。因而，藉使裝載於舟皿之基板之個數增加，具有可使每單位製程之基板之處理量增加的優點。
又，由於可將用以抓持基板之具有複雜結構的頂部邊緣方式之端接器改換成底部舉起方式之端接器，故具有下述優點，前述優點係構造簡單，且使用底部舉起方式之端接器，可使基板之裝載及卸載時間減少，而可使製程時間顯著地減少。
本發明如上述舉較佳之實施形態為例，進行了圖示及說明，但不限於上述實施形態，在不脫離本發明之精神之範圍內，具有該發明所屬之技術領域之一般知識者可進行多種之變形及變更。該種變形例及變更例屬於本發明與附上之申請專利範圍之範圍內。
5‧‧‧前面開放部
10‧‧‧基板
100‧‧‧批量式基板處理裝置
200‧‧‧晶舟
220，240‧‧‧垂直框架
260，260’，260”‧‧‧支撐桿
262‧‧‧段差
300‧‧‧環支持器
400‧‧‧底部舉起方式之端接器
d1‧‧‧端接器之兩內側面間之距離
d2‧‧‧端接器之兩外側面間之距離

Claims (11)

  1. 一種批量式基板處理裝置，係包含有上下積層並裝載複數基板之舟皿，其特徵在於包含有：環支持器(ring holder)，係支撐基板之底部而可載置基板；支撐桿，係從舟皿之垂直框架突出配置，並支撐環支持器之底部而可載置環支持器；及端接器(end effector)，係從環支持器之外周面之外側，佔有與環支持器同一平面上之空間並且進入舟皿，支撐基板之底部，並以底部舉起(bottom-lift)方式將基板裝載於舟皿或從舟皿進行卸載，其中，環支持器之直徑為基板之直徑的0.6倍至0.8倍。
  2. 一種批量式基板處理裝置，係包含有上下積層並裝載複數基板之舟皿，其特徵在於包含有：環支持器(ring holder)，係支撐基板之底部而可載置基板；支撐桿，係從舟皿之垂直框架突出配置，並分割成91°至150°之間隔而可以3點支撐方式載置環支持器；及端接器(end effector)，係從環支持器之外周面之外側，佔有與環支持器同一平面上之空間並且進入舟皿，支撐基板之底部，並以底部舉起(bottom-lift)方式將基板裝載於舟皿或從舟皿進行卸載， 其中，環支持器之直徑為基板之直徑的0.6倍至0.8倍。
  3. 如請求項1或2之批量式基板處理裝置，其中於支撐桿之端部形成有段差而可固定載置環支持器。
  4. 如請求項1之批量式基板處理裝置，其中基板之直徑為300mm，環支持器之環寬度為2mm至25mm。
  5. 如請求項4之批量式基板處理裝置，其中環支持器之環寬度為2mm至5mm。
  6. 如請求項1或2之批量式基板處理裝置，其中端接器為U形叉形態。
  7. 如請求項6之批量式基板處理裝置，其中端接器之兩內側面間之距離大於環支持器之直徑，端接器之兩外側面間之距離小於基板之直徑。
  8. 如請求項2之批量式基板處理裝置，其中調整從垂直框架突出之支撐桿的突出角度而將環支持器之3點支撐角度分割成91°至150°之間隔。
  9. 如請求項2之批量式基板處理裝置，其中在從垂直框架突出之支撐桿配置成朝向環支持器或基板之中心點之狀態下，直接調整垂直框架與相鄰之垂直框架之間的配置角度而將環支持器之3點支撐角度分割成91°至120°之間隔。
  10. 如請求項1或2之批量式基板處理裝置，其中舟皿包含石英(quartz)、碳化矽(SiC)、石墨(graphite)、碳複合材(carbon composite)、或矽(Si)中至少任一個。
  11. 如請求項1或2之批量式基板處理裝置，其中環支持器包含石英(quartz)、碳化矽(SiC)、石墨(graphite)、碳複合材(carbon composite)、或矽(Si)中至少任一個。
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