专利名称：基板支持框架及包含此支持框架的基板处理设备和利用此支持框架装载与卸载基板的方法
技术领域：
本发明关于一种基板处理设备，且尤其关于一种用以在基板处理设备 中支持基板的基板支持框架，及包含此支持框架的基板处理设备和利用此 支持框架装载与卸载基板的方法。
背景技术：
为了因应化石燃料的耗尽并防止环境污染，如太阳能的洁净能源已受 到瞩目。尤其，用来将太阳能转换成电能的太阳能电池已快速地发展。在可为硅晶圆或玻璃基板上的PN(positive-negative,正-负)接合二 极体或PIN (positive-intrinsic-negative, 正-本-负)二极体的薄非晶硅 层的太阳能电池中，由于太阳能而激发的少数载子扩散通过PN接合面，且 由PN接合二极体的两端的电位差产生电动力。针对形成太阳能电池，需要形成抗反射层及P(positive，正)与 N(negative,负)型半导体层其中一个或P(positive,正)、I (Intrinsic, 本)与N(negative,负)型非晶硅薄膜其中一个的制程，以及蚀刻该叠层或 薄膜以形成预定的图形的制程。近来，太阳能电池的基板尺寸日益扩大以改善产能。图1显示公知的 用以透过PECVE (plasma enhanced chemical vapor deposition, 电浆辅助 化学气相沉积)法在基板上沉积薄膜的基板处理设备。在图1中，基板处理设备lO包含腔室ll、基座12、上电极15、气体 分配板14、气体供应管16及排气孔18。基座12设于由腔室11所定义的 内空间中，并将基板S装载于基座12上。并且，基座12运作为上电极15 的相对电极。上电极15设于基座12上方且连接至RF(radio frequency,射 频)电源17。气体分配板14设于基座12与上电极15之间，且具有复数个 喷射孔。气体分配板14可与上电极15结合以固定至腔室11。用以供应原料至气体分配板14的气体供应管16穿过上电极15的一部分，且腔室11 中的剩余气体透过设置于腔室11的底部的排气孔18排出。基座12可依据从基座12的中心部朝下延伸的基座支架12a的位移来 朝上及朝下移动。升降销13穿过基座12以在基座12上装载基板S或由基座12卸载基 板S。基座12朝下移动使得升降销13由基座12突出，并将基板S运送至 腔室11中。且然后，将基板S设置至升降销13上，且基座12朝上移动以 将基板S装载于基座12上。相反地，基座在完成制程后朝下移动，使得升降销13将基板S由基座 12向上推。因此，将基板S由基座12卸载。发明内容技术问题然而，在公知的基板处理设备中有一些问题。 一般而言，升降销由陶 瓷材料所形成。升降销在装载及卸载基板期间运作为基板的支架。当升降 销以相关于基板倾斜的状态支持基板时，升降销受到基板的负载，使得升 降销发生损坏。尤其，太阳能电池的基板较半导体装置的基板为厚。 一般而言，由于 太阳能电池的基板具有数毫米以上的厚度，所以具有相对高的重量。当由 升降销所支持的基板具有相对高的重量时，升降销便更加频繁地发生损坏。 由于升降销的损坏，故需要关闭设备以更换或修复升降销，而降低产能。升降销的损坏问题并不限于处理太阳能电池的基板用设备。升降销亦 在处理其他用途的基板用设备中发生损坏。技术方案因此，本发明的实施例指向基板支持框架，及包含此支持框架的基板 处理设备和利用此支持框架装载与卸载基板的方法，其实质上避免了所述 的相关技术的限制及缺点所致的一个或更多问题。本发明的实施例的目的在于提供一种能够增加产能的基板处理设备。 为了达到这些及其他优点，并依据本发明的实施例的目的，如同所实 施并广泛地说明的， 一种基板支持框架，用以在腔室中装载基板至基座上或由基座卸载基板，其中基板支持框架设置于基座上方，该基板支持框架包含支持基板的边界部的本体；第一开口，穿透本体的中心部，且露出基 座的中心部；以及对应至本体的一侧的第二开口，其中基板透过第二开口 设置于本体上，以与基座的中心部重叠。在另一态样中， 一种基板处理设备包含具有内部空间的腔室；基座， 位于腔室的内部空间中，且可朝上或朝下移动；位于基座上方的电极；气 体分配板，设置于基座与电极之间，且供应原料至腔室的内部空间中；以 及基板支持框架，包含第一及第二开口，且设置于基座上方，第一开口穿 透基板支持框架的中心部并露出基座的中心部，第二开口对应至基板支持 框架的一侧，其中将基板透过第二开口运送至基板支持框架上，且其中基 板由基板支持框架所支持，并由基座利用基板支持框架上推至处理位置。在另一态样中， 一种利用基板处理设备而将基板装载于基座上的方法 包含将基板设置于基板处理框架上，其中基板的边界部接触基板支持框架， 且基板的中心部对应至第一开口；以及朝上移动基座，使得具有基板的基 板支持框架定位于预定位置，其中当基座朝上移动时，基座的中心部透过 第一开口接触基板的中心部。在另一态样中， 一种利用基板处理设备由基座卸载基板的方法包含朝 下移动基座，使得具有基板的基板支持框架设置在位于腔室的内部侧壁的 框架支座上，以从基座分离；从基板支持框架分离基板；以及从腔室运送 基板至腔室的外侧。有益效果在依据本发明的基板处理设备中，具有接触基板底面的边界部的基板 支持框架。由于基板支持框架包含沿着边界部且由位于腔室的内部侧壁的 框架支座所支持的本体，所以并无例如在公知的基板处理设备中升降销损 坏的问题。因此改善了产能。
内含用以提供对于本发明的实施例进一步的了解、并结合且构成本说 明书的一部分的附图显示了本发明的实施例，并伴随描述用来说明本发明 的实施例的原理。在图中图1为公知的基板处理设备的横剖面图；图2为依据本发明的实施例的基板处理设备的横剖面图；图3为依据本发明的实施例的基板支持框架的透视图；图4显示装载基板的基板支持框架；图5显示装载基板的基板支持框架；图6A及6B分别为显示装载基板的具有框架支座的基板支持框架的横 剖面图；图7为基座朝上移动时，依据本发明的基板处理设备的横剖面图；图8为显示基座与基板支持框架的接触部分的横剖面图；图9为依据本发明的实施例的基板支持框架的透视图；图IO为依据本发明的实施例的基板支持框架的透视图；以及图11为依据本发明的实施例的基板处理设备的横剖面图。
具体实施方式
图2为依据本发明的实施例的基板处理设备的横剖面图。如图2所示， 基板处理设备100包含腔室110、基座120、上电极160、气体分配板150、 气体供应管170及排气孔112。基座120设置于由腔室110所定义的内部空 间中，且基板S装载于基座120上。并且，基座120运作为上电极160的 相对电极。上电极160设置于基座120上方且连接至RF (radio frequency, 射频)电源180。气体分配板150设置于基座120与上电极160之间，且具 有复数个喷射孔152。气体分配板150可与上电极160结合以固定至腔室 110。用以供应原料至气体分配板150中的气体供应管170穿过上电极160 的一部分，且腔室110中的剩余气体经由设置于腔室110的底部的排气孔 112排出。此外，基板处理设备100在基座120上或上方包含基板支持框架130。 (图1的)升降销13在装载及卸载期间支持基板，而本发明中的基板支持框 架130支持基板S。另一方面，基板100不仅可包含基板支持框架130，并 可包含升降销以在装载及卸载基板S期间支持基板S。将图3与图2对照，基板支持框架130包含本体131以及第一及第二 开口 135及136。第一开口 135形成于本体131的前表面上，且第二开口形成于本体131的侧表面。本体131具有对应至基板S的形状。在图3中， 本体131具有矩形外型。当基座120朝上移动时，基座120的上表面透过 第一开口 135接触基板S的底面以上推基板S。因此，第一开口 135的形状 依基座120的上表面的形状来决定。基板S由机器人透过第二开口 136来 运送，以接触本体并由本体加以支持。基板支持框架130针对第二开口 136 而定位，以对应至位于腔室110的侧壁的基板入/出口(未显示)。本体131 可具有由本体131的上表面凹入的边缘部132，以有效地支持基板S。亦即， 边缘部132的上表面具有小于本体131的高度。在此情形中，基板并非接 触本体131的上表面，而是边缘部132的上表面。当本体131具有平坦的 上表面而不具有边缘部132时，基板S可能被误置或错列于本体131上。 由于基板S接触本体131的边缘部132并由其加以支持，故可预防以上的 问题。此外，基板支持框架130具有由基板支持框架130的底面突出、并 接触基座120的一部分的足部133。足部133可沿本体131呈连续性。另一 方面，复数个足部133可形成为互相分离。足部可加以省略。基板支持框架130可由阳极化铝(A1)所形成且具有一些优点。铝具有 对于处理气体的化学耐受度。此外，基板支持框架130对运作为上电极160 的相对电极的基座电绝缘，以预防电浆密度不均匀。框架支座140形成于腔室110的内部侧壁。框架支座140运作为基板 支持框架的支座。因此，只要框架支座140支撑基板支持框架130且不阻 碍基座120的动作，框架支座140便无形状或数目上的限制。框架支座140 的高度对应至位于腔室110的侧壁的基板入/出口 (未显示)，以便于输入或 输出基板S。在图6A及6B中说明了框架支座的两实施例。在图6A中有三框架支座 140。三框架支座140的每一个对应至基板支持框架130的各边而设置。另 一方面，在图6B中有四框架支座140。四框架支座140的二个位于基板支 持框架130的一侧，且四框架支座140的另外二个位于基板支持框架130 的一相对侧。再参照图2，基座120可包含强化部126。强化部126可由陶瓷材料所 形成。当基座120接触基板支持框架130的足部133时，基座120的一部 分120或足部133的阳极化膜可能磨损，使得基板支持框架130与基座120之间的电绝缘受到干扰。具有抗磨耗性质的材质(如陶瓷)的强化部126预 防了以上的问题。强化部126设置于基座120中或基座120上。在任一情 形中，当足部133接触强化部126时，基座120应接触基板S。参照显示设置于基板支持框架的边缘部上的基板的图4,基板S以宽度 W接触基板支持框架130的边缘部132。宽度W可约为3毫米(mm)至约10mm。 当宽度过窄时，基板S可能具有不稳定的定位。相反地，当宽度过宽时， 因基板支持框架130与基座120之间的温度偏差而发生例如在边界部的涂 布厚度不均匀的问题。此因加热器(未显示)设置于基座120中以加热基板So在图4中，边缘部132的上表面与本体131的上表面之间的一部分向 其倾斜。此对于将基板S对准于基板支持框架130上具有优势。另一方面，边缘部132的上表面与本体131的上表面之间的一部分对 其呈垂直。此对于预防薄膜形成于基板S的侧面具有优势。图7基座朝上移动时，依据本发明的基板处理设备的横剖面图。基座 120的中心部接触基板S的底面；基座120的第一外部122接触边缘部132 的底面；且基座120的第二外部124接触足部133的底面。由于基座的中 心部的上表面在基座120朝上移动时接触并上推基板S，所以第一外部122 的高度大于第二外部124的高度，并小于基座120的中心部的高度。参照显示基座与基板支持框架的接触部分的图8，基座的中心部120 的厚度Dl等于或大于基板支持框架130的边缘部132的厚度D2。在此情形 中，将基座120的中心部的厚度Dl定义为中心部与第一外部122之间的高 度差。若基座120的中心部的厚度D1小于基板支持框架130的边缘部132 的厚度D2，则基板S无法接触基座120，使得基板S上有温度偏差。因此， 无法达到基板上的薄膜的均一性。当强化部126不由第二外部124的上表面突出时，足部133的厚度便 和第一与第二外部122及124之间的高度差相同。另一方面，当强化部126 由第二外部124的上表面突出时，足部133与强化部126的厚度总和与第 一及第二外部122及124之间的高度差相同。若未形成足部133，则基座 120不具有第二外部124。以下，参照图2至7来说明装载及卸载基板的制程。在未将基板S输入腔室110中前，基板支持框架130设置于基座120上方，并由位于腔室 110的侧壁的框架支座140所支持。基板S由机器人(未显示)透过基板入/ 出口 (未显示)输入至腔室110中，并透过基板支持框架130的第二开口 136 设置于基板支持框架130的第一开口 135上方。然后，机器人(未显示)朝 下移动，使基板S设置于基板支持框架130的边缘部132上。在机器人(未 显示)不存在后，腔室110的内部空间具有由真空泵(未显示)透过排气孔 112所产生的真空状态。基座120朝上移动至处理位置。亦即，基座120 的中心部透过基板支持框架130的第一开口 135接触基板S的底面，并利 用基板支持框架130上推基板S。此称为装载制程。当将基板S设置于处理 位置时，便透过气体分配板150将原料喷洒在基板S上，且上电极160接 收到来自RF电源180的电力。因此，产生活化的自由基及离子所混合而成 的电浆，使得薄膜沉积于基板S上。在完成膜形成制程之后，基座120朝下移动。当基座移动120时，基 板支持框架130的本体131被框架支座140加以悬吊，使得具有基板S的 基板支持框架130由基座120分离。即使基板S因静电而紧密地附着至基座120，仍由于基板S的足够厚度 而在由基座120分离基板S时不损及基板S。当基座S下移至原始位置时，机器人(未显示)进入腔室且位于基板S 下方。然后，基板S由机器人(未显示)上推并从基板支持框架130分离， 且由腔室110输出。此称为卸载制程。上述的基板支持框架在侧面具有开口。然而，位于侧面的幵口造成温 度偏差或电浆密度偏差。因此，产生了制程均一性。参照图9来说明用以克服以上的问题的基板支持框架。在图9中，开 口 135由本体131所围绕。亦即，本体131包含四侧壁而不具(图3的)第 二开口 136。沟槽138形成于一侧壁。基板由机器人200透过沟槽138运送 至开口 135中。沟槽138的数目由机器人200的臂部210的数目来决定。 在装载或卸载期间，机器人200需要略为向上或向下移动。因此，沟槽138 的深度依据机器人200的位移来决定。图10显示基板支持框架的另一实施例。与图3中的基板支持框架类似， 图10中的基板支持框架130具有两开口及三侧壁。不若先前说明的实施例，将对应至基板支持框架130的第二开口的辅助框架190附加在基座120上。 当进行薄膜形成制程时，辅助框架的辅助边缘部192接触基板，使得如温 度偏差及电浆密度偏差的问题受到完善的预防。上述的基板处理设备并不具有升降销。然而，如图11所示，为了预防 基板的中心部下沉，依据本发明的基板处理设备不仅包含基板支持框架， 亦包含升降销。基板S的边界部由基板支持框架130所支持，而基板S的 中心部由升降销300所支持。对于本领域技术人员将显而易见的，可在不背离本发明的精神或范畴 的情况下作出具有边框的设备的各种修改及变化。于是，意图使本发明涵 盖在所附权利要求及其等同物的范围内的本发明的修改及变化。工业实用性在本发明中，产能已因接触基板的底面的边界部的基板支持框架而改 善。包含基板支持框架的基板处理设备可用以处理太阳能电池、晶圆等等。
权利要求
1.一种基板支持框架，用以在一腔室中装载一基板至一基座上或由该基座卸载该基板，其中该基板支持框架设置于该基座上方，该基板支持框架包含一本体，支持该基板的边界部；一第一开口，穿透该本体的中心部，且露出该基座的中心部；以及一第二开口，对应至该本体的一侧，其中该基板透过该第二开口设置于该本体上，以与该基座的中心部重叠。
2. 如权利要求1的基板支持框架，其中该本体包含由该本体突出至该 第一开口中并由该本体凹入的一边缘部，且其中该基板接触该本体的该边 缘部。
3. 如权利要求1的基板支持框架，其中该第二开口在该本体的一侧壁 包含至少一沟槽。
4. 如权利要求1的基板支持框架，更包含沿该基座由该本体突出的一 足部。
5. 如权利要求1的基板支持框架，其中该本体包含阳极化铝。
6. —种基板处理设备，包含 一腔室，具有一内部空间；一基座，位于该腔室的该内部空间中，且可朝上或朝下移动； 一电极，位于该基座上方；一气体分配板，设置于该基座与该电极之间，且供应一原料至该腔室 的该内部空间中；以及一基板支持框架，包含第一及第二开口，且设置于该基座上方，该第一开口穿透该基板支持框架的中心部并露出该基座的中心部，该第二开口 对应至该基板支持框架的 一侧，其中将一基板透过该第二开口运送至该基板支持框架上，且其中该基 板由该基板支持框架所支持，并由该基座利用该基板支持框架上推至一处 理位置。
7. 如权利要求6的基板处理设备，其中该基板支持框架包含一第一本体及一第二本体，其中该第二本体由该第一本体突出至该第一开口中，且 具有由本体的底面起算比该第一本体更小的一高度，且其中该基板接触该第二本体。
8. 如权利要求7的基板处理设备，其中该基座包含一第一边缘部，该 第一边缘部围绕该基座的中心部，并具有由该基座的底面起算比该基座的 中心部更小的一高度，其中该基座的中心部与该第一边缘部之间的一高度 差等于或大于该第二本体的厚度，且其中当该基座朝上移动时，该第一边 缘部接触该基板支持框架的该第二本体。
9. 如权利要求8的基板处理设备，其中该基板支持框架更包含由该第 一本体延伸至该基座中的一足部，且该基座更包含一第二边缘部，使得该 第一边缘部设置于该基座的中心部与该第二边缘部之间，其中当该基座朝 上移动时，该第二边缘部接触该足部。
10. 如权利要求9的基板处理设备，更包含一谷形，该谷形接触该第 二边缘部并对应至该足部，使得该基座与该足部电绝缘。
11. 如权利要求6的基板处理设备，更包含通过该基座并对应至该基 板支持框架的该第一开口的一升降销，其中该升降销的由该腔室的底面起 算的高度与该基板支持框架的高度相同。
12. 如权利要求6的基板处理设备，更包含一辅助框架，设置于该基座上并对应至该第二开口。
13. 如权利要求6的基板处理设备，更包含位于该腔室的一内部侧壁 的一框架支座，用以将该基板支持框架支持于该基座上方。
14. 如权利要求7的基板处理设备，其中该基板支持框架与该基座隔绝。
15. 如权利要求14的基板处理设备，其中该基板支持框架包含阳极化铝。
16. —种利用权利要求6的基板处理设备而将基板装载于基座上的方 法，包含将该基板设置于该基板处理框架上，其中该基板的一边界部接触该基 板支持框架，且该基板的中心部对应至该第一开口；以及朝上移动该基座，使得具有该基板的该基板支持框架定位于一预定位置，其中当该基座朝上移动时，该基座的中心部透过该第一开口接触该基 板的中心部。
17. —种利用权利要求6的基板处理设备由基座卸载基板的方法，包含朝下移动该基座，使得具有该基板的该基板支持框架设置在位于该腔 室的一内部侧壁的一框架支座上，以从该基座分离； 从该基板支持框架分离该基板；以及 从该腔室运送该基板至该腔室的外侧。
全文摘要
一种基板支持框架，用以在腔室中装载基板至基座上或由基座卸载基板，其中基板支持框架设置于基座上方，该基板支持框架包含支持基板的边界部的本体；第一开口，穿透本体的中心部，且露出基座的中心部；以及对应至本体的一侧的第二开口，其中基板透过第二开口设置于本体上，以与基座的中心部重叠。
文档编号H01L21/683GK101622703SQ200880006621
公开日2010年1月6日 申请日期2008年2月27日 优先权日2007年2月28日
发明者李龙炫 申请人:周星工程股份有限公司