CN101826452B - 基片上载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基片上载装置，用于将基片盒中的基片上载至半导体生产线，包括真空腔体、抽真空控制机构、基片盒载台及升降装置，真空腔体上设有基片入口、基片出口及通气孔，所述基片入口装有密封腔门，所述基片出口装有出口闸阀；所述抽真空控制机构包括真空管、真空计和真空闸阀，真空管的一端与通气孔相连通，另一端连接抽真空系统和充气系统，真空计和真空闸阀安装在真空管上；基片盒载台置于真空腔体内，包括固定板和检测单元；所述升降装置的输出轴密封穿过所述真空腔体与所述基片盒载台固定相连，并控制所述基片盒载台做升降运动。与现有技术相比，本发明在基片上载过程中一直维持在稳定的真空状态中，保证真空腔体的气密封和清洁度。
Description
技术领域
本发明涉及一种基片上载装置，尤其涉及一种应用于半导体生产线上的基片上载装置。
背景技术
玻璃基材等薄板已广泛用于制造LCD-TFT显示屏、有机发光显示器件(OLED)面板、薄膜太阳能面板应用及其他类似者。于此类应用中大多在洁净玻璃上镀覆薄膜晶体管，这类大型玻璃基材的制程通常包含实施多个连续步骤，包括如化学气相沉积制程(CVD)、物理气相沉积制程(PVD)、有机物质蒸镀、磁控溅射沉积或蚀刻制程。用于处理玻璃基材的系统可包括一或多个制程处理室，以进行前述所述制程。目前趋势面板加工朝向大面积基材尺寸发展，以使基材上可形成更多显示器、或制造更大型的显示器以及更大型的太阳能面板。
由于此类制程的工艺要求比较严格，即必须在真空状态下以及完全洁净的空间环境中进行，如有机发光二极管的蒸镀制程，其沉积物为呈蒸汽状的有机物质，如有空气、水汽等存在的话极易与有机蒸镀材料发生反应进而改变基材上的沉积物成分，影响其发光效应；再如，磁控溅射沉积制程过程中，等离子体辉光放电后相互撞击空间内惰性气体使离子化程度达到雪崩状态，从而大面积、大范围的撞击金属靶材，金属原子或/和原子团脱离靶材在磁力引导下沉积到基底上，然此过程如密封不好、真空环境不足将严重影响辉光放电的程度，同时空气中的氧气和水汽也会将靶材侵蚀，导致磁控溅射制程中断或/和沉积薄膜受到影响；类此种种玻璃等基材的镀膜、覆膜制程，都必须要保证整个制程的真空系统的绝对可靠性。这样，在此类制程中，在真空环境下完成基片上载就凸显了重要意义。
然而现有的基片上载装置中，腔体内未能保持真空状态或所设计的装置不能完全保证腔体内的气密性，以致影响基片的洁净度，难以提高基片质量。因此，针对腔体内清洁度不高的缺陷，急需一种保证基片上载的整个过程中，腔体内一直维持在稳定的真空状态下的基片上载装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种可以在持续稳定的真空状态下完成基片上载过程的基片上载装置。
为了实现上有目的，本发明公开了一种基片上载装置，用于将基片盒中的基片通过机械手上载至生产线上，该基片上载装置包括真空腔体、抽真空控制机构、基片盒载台以及升降装置，所述真空腔体的腔壁上分别开设有供所述基片盒进出的基片入口、供所述机械手进出的基片出口以及通气孔，所述基片入口安装有与该基片入口相配合的密封腔门，所述基片出口上安装有出口闸阀；所述抽真空控制机构包括真空管、真空计和真空闸阀，所述真空管的一端与所述通气孔相连通，另一端分别连接有抽真空系统和充气系统，所述真空计和真空闸阀均安装在所述真空管上；所述基片盒载台置于所述真空腔体内，所述基片盒载台包括承载基片盒的固定板和检测基片盒状态的检测单元；所述升降装置的输出轴密封穿过所述真空腔体的底部与所述基片盒载台固定相连，并控制所述基片盒载台做升降运动。
较佳地，所述真空管包括第一真空管和第二真空管，所述真空闸阀包括第一闸阀和第二闸阀，所述第一真空管和第二真空管一端均与所述通气孔相连，所述第一真空管的另一端与粗抽空系统和充气系统相连，所述第二真空管的另一端与所述精抽空系统相连，且所述第一真空管和第二真空管上分别安装有所述第一闸阀和第二闸阀，所述真空计安装在所述真空管接近通气孔的位置上。在基片上载时，为了保证真空腔体内的气压达到设定的范围，往往采用两阶段抽真空操作，即先进行前期抽真空，然后再进行后期抽真空，直至真空腔体内的气压达到设定值。本发明采用了粗抽空系统和精抽空系统，所述真空腔体内开始抽真空时，第一闸阀打开，粗抽空系统开始工作，对真空腔体内开始抽真空操作，当真空腔体内的气压达到一定范围内时，第一闸阀关闭，粗抽空系统停止工作，第二闸阀打开，精抽空系统开始工作，直至真空腔体内的气压达到预定值。这种采用两阶段抽真空操作，可以使得真空腔体内的气压精确地到达预定范围内，防止真空腔体内气压过低。
较佳地，所述密封腔门与所述真空腔体相接触的环形区域从内至外依次开设有相互平行的内圈凹槽、中圈凹槽及外圈凹槽，所述内圈凹槽与外圈凹槽内均装有密封圈，所述中圈凹槽分别与所述内圈凹槽和外圈凹槽相连通，所述抽真空控制系统还包括第三真空管和第三闸阀，所述第三真空管的一端与所述中圈凹槽相连通，另一端分别与抽真空系统和充气系统相连，所述第三闸阀安装在所述第三真空管上。本发明密封腔门采用了双密封结构，使得密封腔门的密封效果更好，保证了真空腔体内的气密性，而且将内圈凹槽和第三真空管相连通，可以通过对第三真空管进行抽真空或者充气来控制密封腔门的打开与关闭，进一步保证了密封腔门的气密性，也使密封腔门方便准确地打开和关闭。
较佳地，所述密封腔门上还安装有门传感器。在密封腔门上设置门传感器可以使得基片盒到达密封腔门外的第一时间被检测到，以便打开密封腔门，提高工作效率。
较佳地，所述固定板中部沿密封腔门方向开设有凹槽，所述凹槽两侧的固定板上设有若干个定位块，且所述定位块围成一个基片盒定位区。基片上载装置开始工作时，基片盒传送装置将基片盒从密封腔门送至基片盒定位区内，所述定位块使基片盒定位，放置基片盒放置位置错误以至于无法进行下一步操作，而凹槽可以使得基片盒传送装置更加方便将基片盒送至凹槽上方的基片盒定位区内。
较佳地，所述检测单元包括光电传感器、传感器反射板、传感器挡板、挡板支架以及弹性部件；所述固定板与所述基片盒接触的部位开设有通槽，所述传感器反射板安装在所述固定板下表面临近所述通槽的位置，所述光电传感器设置于所述传感器反射板正下方，所述传感器挡板呈Z字形，所述传感器挡板包括上板、弯折板及下板，所述传感器挡板的上板斜向上地突出所述通槽的上端，所述下板斜向下地突出所述通槽的下端并邻近所述光电传感器与所述传感器反射板形成的光通路，所述弯折板临近所述上板的一端旋转安装在所述挡板支架上，所述挡板支架固定在所述固定板下表面，所述弯折板临近所述下板的一端与所述弹性部件相连，所述弹性部件的另一端与所述固定板相连。当所述基片盒载台上放置有基片盒时，在基片盒的重力作用下，突出于所述通槽的上板沿所述挡板支架向下旋转，所述下板随之向光通路方向移动，直至截断光电传感器射与传感器反射板之间的光通路，光电传感器感应不到反射光，本发明检测到基片盒放置到位；当基片盒未放置在基片盒载台时，下板在弹性部件的作用下向远离光通道的方向移动，光电传感器射与传感器反射板之间的光通路贯通，光电传感器接收到放射光，本发明检测到基片盒未放置到位。
较佳地，所述升降装置包括升降驱动机构、输出轴和波纹管，所述真空腔体的底部开设有安装孔，所述波纹管一端与所述升降驱动机构相连，另一端与所述安装孔相连，所述升降驱动机构与所述输出轴相连并驱动所述输出轴沿垂直方向运动，所述输出轴滑动穿过所述波纹管和安装孔并与所述固定板固定连接。所述波纹管结构使得腔体外的大气环境和真空腔体内分隔开来，有效地保持真空腔体内的真空环境。
较佳地，所述基片上载装置还包括基片上载控制系统，所述基片上载控制系统分别与所述抽真空控制机构、检测单元和升降装置电连接，并控制所述抽真空控制机构、检测单元和升降装置动作。采用自动化控制手段进行基片上载工作，节省劳动力，工作效率高。
本发明基片上载装置包括真空腔体、抽真空控制机构、基片盒载台以及升降装置，进行基片上载时，盛放基片的基片盒先通过真空腔体的密封腔门传送至基片盒载台上，然后通过抽真空控制机构使得真空腔体内的气压达到预定范围，持续抽真空操作以保持腔体内的气压，通过升降装置使基片盒内的基片和出口闸阀外的机械手完成对位，打开出口闸阀，机械手取出基片，重复对位和取基片动作，直至基片上载完毕，最后停止抽真空操作。与现有技术相比，本发明在基片上载过程中一直维持在稳定的真空状态中，保证了真空腔体内的气密封和清洁度，最终保证了基片的洁净度，有效地提高了基片的质量。
附图说明
图1是本发明基片上载装置的结构示意图。
图2是本发明基片上载装置另一角度的结构示意图。
图3是本发明基片上载装置的局部剖视图。
图4是图3中A部分的放大图。
图5是本发明密封腔门的结构示意图。
图6是图5中B部分的放大图。
图7是本发明基片盒载台的结构示意图。
图8是本发明基片盒载台的另一角度的结构示意图。
图9是本发明基片盒载台的立体分解图。
图10是本发明传感器挡板的结构示意图。
图11a-图11c是本发明检测单元的工作示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
如图1和图2所示，本发明基片上载装置100，用于将基片盒50中的基片通过机械手(图中未示)上载至生产线上，该基片上载装置100包括真空腔体10、抽真空控制机构20、基片盒载台30以及升降装置40。
参考图1和图3，所述真空腔体10的腔壁上分别开设有供所述基片盒50进出的基片入口11、供所述机械手进出的基片出口12、以及通气孔13，所述基片入口11安装有与之相配合的密封腔门14，所述基片出口12上安装有出口闸阀15。所述抽真空控制机构20包括真空管21、真空计22和真空闸阀23，所述真空管21的一端与所述通气孔13相连通，另一端分别连接抽真空系统和充气系统，所述真空计22和真空闸阀23均安装在所述真空管21上；所述基片盒载台30置于所述真空腔体10内，所述基片盒载台30包括承载基片盒50的固定板31和检测基片盒50状态的检测单元32；所述升降装置40的输出轴42密封穿过所述真空腔体10的底部与所述基片盒载台30固定相连，并控制所述基片盒载台30做升降运动。
较佳者，所述真空管21包括第一真空管211和第二真空管212，所述真空闸阀23包括第一闸阀231和第二闸阀232，所述第一真空管211一端与所述通气孔13相连，另一端分别与粗抽空系统和充气系统相连，所述第一闸阀231安装在所述第一真空管211上；第二真空管212的一端与所述通气孔13相连，第二真空管212的另一端与所述精抽空系统相连，所述第二闸阀232安装在所述第二真空管212上；所述真空计22安装在所述真空管21上接近通气孔13的位置。所述真空腔体10进行抽真空操作时，第一闸阀231打开，粗抽空系统开始工作，当真空腔体10内的气压达到一定范围内时，第一闸阀231关闭，粗抽空系统停止工作，第二闸阀232打开，精抽空系统开始工作，直至真空腔体10内的气压达到预定值。真空腔体10充气时，第一闸阀231打开，充气系统开始工作，直至真空腔体10内的气压与外界相等，第一闸阀关闭，充气系统停止工作。
较佳者，参考图3至图6，所述密封腔门14与所述真空腔体10的腔壁接触的环形区域从内至外依次开设有相互平行的内圈凹槽141、中圈凹槽142及外圈凹槽143，所述内圈凹槽141与外圈凹槽143内分别设有密封圈144，所述中圈凹槽142分别与所述内圈凹槽141和外圈凹槽143之间开设有连通孔146，使中圈凹槽142分别与所述内圈凹槽141和外圈凹槽143相连通，所述抽真空控制系统20还包括第三真空管213和第三闸阀233，所述中圈凹槽142上开设有通孔145，所述第三真空管213的一端与通孔145相连，另一端分别与抽真空系统和充气系统相连，所述第三闸阀233安装在所述第三真空管213上。当密封腔门14打开时，打开第三闸阀233，充气系统开始工作，直至真空腔体10内的气压等于真空腔体10外的气压，第三闸阀233关闭，充气系统停止工作，打开密封腔门14；当需要关闭密封腔门14时，将密封腔门14关闭，打开第三闸阀233，抽真空系统开始工作，直至真空腔体10内的气体达到预定值。当然，与第三真空管213相连通的通孔开设在密封腔门14关闭后真空腔体10上与中圈凹槽相对的地方，同样可以使得密封腔门14通过中圈凹槽142的充气或者抽气来打开和关闭；为了简化整个基片上载装置的结构，也可以省略第三真空管213和第三闸阀233，直接在密封腔门14关闭后真空腔体10上与中圈凹槽相对的地方开设一个与真空腔体10内部贯通的通孔。具体地，密封腔门14上还具有一个门感应器，用于感应密封腔门14是否贴合。
较佳者，所述密封腔门14上还安装有门传感器(图中未示)。在密封腔门14上设置门传感器可以使得基片盒50到达密封腔门14外的第一时间被检测到，提高工作效率。
较佳者，参考图7至图8，所述固定板31中部沿密封腔门14方向开设有凹槽33，所述凹槽33两侧的固定板分为第一支撑板311和第二支撑板312，所述一支撑板311和第二支撑板312上均设有若干个定位块34，且所述定位块34围成一个基片盒定位区，当基片盒50放置在凹槽33的上方时，定位块34将基片盒50固定在基片盒定位区内。
较佳者，参考图7至图9，所述检测单元32包括光电传感器321、传感器反射板322、传感器挡板323、挡板支架324以及弹性部件325；所述固定板31与所述基片盒50接触的部位开设有通槽313，本实施例中通槽313开设在第二支撑板312上，所述传感器反射板322安装在所述第二支撑板312下表面临近所述通槽313的位置，所述光电传感器321设置于所述传感器反射板322正下方，所述传感器挡板323呈Z字形，所述传感器挡板323包括上板3231、弯折板3232及下板3233，所述传感器挡板323的上板3231斜向上地突出所述通槽313的上端，所述下板3233斜向下地突出所述通槽313的下端并邻近所述光电传感器321与所述传感器反射板322形成的光通路，所述弯折板3232临近所述上板3231的一端旋转安装在所述挡板支架324上，所述挡板支架324固定在所述第二支撑板312下表面，所述弯折板3232临近所述下板3233的一端与所述弹性部件325相连，所述弹性部件325的另一端固定在所述固定板31的外表面上。具体地，参考图10，所述传感器挡板323的弯折板3232包括第一弯折部3234和第二弯折部3235，上板3231与第一弯折部3234相连，下板3233与第二弯折部3235相连，由于第一弯折部3234和第二弯折部3235的纵向不在一条直线上，与之相连的上板3231和下板3233在第二支撑板312上的映射不重合，传感器反射板322的安装位置临近下板3233在第二支撑板312上的映射位置。其中，第二弯折部3235上开设有弹簧安装孔，弹性部件325的一端安装在弹簧安装孔内，挡板支架324支撑在第一弯折部3234与上板的连接处，可以使传感器挡板323绕挡板支架324旋转。
参考图11a至11c，描述检测单元32检测基片盒50的工作原理，图11a是基片盒50未放置时，光电传感器321、传感器反射板322和传感器挡板323之间的位置关系，此时光电传感器321与传感器反射板322之间的光通连通；参考图11b，当所述基片盒载台30上放置有基片盒50时，在基片盒50的重力作用下，所述上板3231沿所述挡板支架324向下旋转，所述下板3233随之向光通路方向移动，直至截断光电传感器射321与传感器反射板322之间的光通路(见图11c)，光电传感器321感应不到反射光，检测单元32检测到基片盒50放置到位；当基片盒50离开基片盒载台30时，下板3233在弹性部件325的作用下向远离光通路的方向移动，光电传感器321与传感器反射板322之间的光通路贯通，光电传感器321接收到放射光(见图11a)，检测单元32检测到基片盒50未放置到位。
较佳者，所述升降装置40包括升降驱动机构41、输出轴42和波纹管43，所述真空腔体10的底部开设有安装孔331，所述波纹管43一端与所述升降驱动机构41相连，另一端与所述安装孔331相连，所述升降驱动机构41与输出轴42相连并驱动所述输出轴42沿垂直方向运动，所述输出轴42滑动穿过所述波纹管43和安装孔331并与所述固定板31固定连接。所述波纹管43使得真空腔体10外的大气环境和真空腔体10内分隔开来，有效地保持真空腔体10内的真空环境。本发明中升降装置40用于驱动基片盒载台30在垂直方向上的运动，使得基片盒50中的基片与外部的机械手的高度一致，方便机械手穿过出口闸阀15取出基片。其中，升降驱动机构41包括传感器和伺服电机，通过传感器来检测基片盒50内基片的位置高度，通过伺服电机来实现基片盒载台30的升降定位，由于采用该升降驱动机构41来进行升降定位在现有技术中属于常用技术手段，再次就不予详述。当基片盒50在基片盒载台30上固定好后，升降驱动机构41的传感器检测基片盒50内基片的高度(一般检测基片盒最下端基片的下底面高度或者最上端基片的上端面高度)，接着伺服电机动作，推动固定板31运动，使得被检测基片的高度与真空腔体10外部机械手的高度一致，完成机械手与基片的对位操作。
较佳者，所述基片上载装置100还包括基片上载控制系统，所述基片上载控制系统分别与所述抽真空控制机构20、检测单元32和升降装置40电连接，并控制所述抽真空控制机构20、检测单元32和升降装置40动作。具体地，基片上载控制系统还与出口闸阀15和门传感器电连接。
参考附图，详细描述本发明基片上载装置100进行基片上载的工作原理和工作过程：首先，将基片盒50送至密封腔门14外部，门传感器检测到基片盒50的到达信号；第一闸阀231和第三闸阀233打开，充气系统开始工作，直至真空计22检测到真空腔体10内部的气压和外部相同，关闭第一闸阀231和第三闸阀233打开，充气系统停止工作，打开密封腔门14；将基片盒50通过密封腔门14送至基片盒载台30上，固定板31上的定位块34将基片盒50固定，关闭密封腔门；第一闸阀231和第三闸阀233打开，与第三闸阀233相连的抽真空系统、以及与第一闸阀231相连的粗抽空系统开始进行前期抽真空操作，当真空腔体10内的气压到达一定值时，第一闸阀231和第三闸阀233关闭，与之相应的抽真空系统停止工作，同时第二闸阀232打开，精抽空系统开始工作开始后期抽真空操作，直至真空腔体10内的气压达到预定值。当真空计22检测到真空腔体10内的气压为设定的范围时，出口闸阀15打开；在抽真空持续操作的同时，升降装置40开始工作，输出轴42推动固定板31在垂直方向上移动，直至承载在固定板31上的基片盒50从下往上的第一块基片下底面与真空腔体10外部的机械手的高度一致，基片上载控制系统发出信号，外部的机械手通过出口闸阀15伸入腔体10接住基片，再经过出口闸阀15离开真空腔体10，第一基片上载完毕；升降装置40继续工作，输出轴42推动基片盒载台30下降，直至基片盒50从下往上的第一块基片下底面与真空腔体10外部的机械手的高度一致(即完成第二次对位)，机械手穿过出口闸阀15取出第二次基片，重复上述操作，直至基片盒50内的基片上载完毕，关闭第二闸阀232，精抽空系统停止工作，完成基片上载工作。
当然，基片除了可以由下往上的顺序上在载，还可以由上往下的顺序上载，基片盒载台30在基片上载的过程中，相应地逐步上升，从而完成机械手与基片的对位。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (8)
1.一种基片上载装置，用于将基片盒中的基片通过机械手上载至生产线上，其特征在于，包括：
真空腔体，所述真空腔体的腔壁上分别开设有供所述基片盒进出的基片入口、供所述机械手进出的基片出口、以及通气孔，所述基片入口安装有与之相配合的密封腔门，所述基片出口上安装有出口闸阀；
抽真空控制机构，所述抽真空控制机构包括真空管、真空计和真空闸阀，所述真空管的一端与所述通气孔相连通，另一端分别连接抽真空系统和充气系统，所述真空计和真空闸阀均安装在所述真空管上；
基片盒载台，所述基片盒载台置于所述真空腔体内，所述基片盒载台包括承载基片盒的固定板和检测基片盒状态的检测单元；
升降装置，所述升降装置的输出轴密封穿过所述真空腔体的底部与所述基片盒载台固定相连，并控制所述基片盒载台做升降运动。
2.如权利要求1所述的基片上载装置，其特征在于，所述真空管包括第一真空管和第二真空管，所述真空闸阀包括第一闸阀和第二闸阀，所述第一真空管和第二真空管一端均与所述通气孔相连，所述第一真空管的另一端与粗抽空系统和充气系统相连，所述第二真空管的另一端与精抽空系统相连，且所述第一真空管和第二真空管上分别安装有所述第一闸阀和第二闸阀，所述真空计安装在所述真空管接近通气孔的位置上。
3.如权利要求1所述的基片上载装置，其特征在于，所述密封腔门与所述真空腔体相接触的环形区域从内至外依次开设有相互平行的内圈凹槽、中圈凹槽及外圈凹槽，所述内圈凹槽与外圈凹槽内分别装有密封圈，所述中圈凹槽分别与所述内圈凹槽和外圈凹槽相连通；所述抽真空控制系统还包括第三真空管和第三闸阀，所述第三真空管的一端与所述中圈凹槽相连通，另一端分别与抽真空系统和充气系统相连，所述第三闸阀安装在所述第三真空管上。
4.如权利要求1所述的基片上载装置，其特征在于，所述密封腔门上还安装有门传感器。
5.如权利要求1所述的基片上载装置，其特征在于，所述固定板中部沿密封腔门方向开设有凹槽，所述凹槽两侧的固定板上设有若干个定位块，且所述定位块围成一个基片盒定位区。
6.如权利要求1所述的基片上载装置，其特征在于，所述检测单元包括光电传感器、传感器反射板、传感器挡板、挡板支架以及弹性部件；所述固定板与所述基片盒接触的部位开设有通槽，所述传感器反射板安装在所述固定板下表面临近所述通槽的位置，所述光电传感器设置于所述传感器反射板正下方，所述传感器挡板呈Z字形，所述传感器挡板包括上板、弯折板及下板，所述传感器挡板的上板斜向上地突出所述通槽的上端，所述下板斜向下地突出所述通槽的下端并邻近所述光电传感器与所述传感器反射板形成的光通路，所述弯折板临近所述上板的一端旋转安装在所述挡板支架上，所述挡板支架固定在所述固定板下表面，所述弯折板临近所述下板的一端与所述弹性部件相连，所述弹性部件的另一端与所述固定板相连。
7.如权利要求1所述的基片上载装置，其特征在于，所述升降装置包括升降驱动机构、输出轴和波纹管，所述真空腔体的底部开设有安装孔，所述波纹管一端与所述升降驱动机构相连，另一端与所述安装孔相连，所述升降驱动机构与所述输出轴相连并驱动所述输出轴沿垂直方向运动，所述输出轴滑动穿过所述波纹管和安装孔并与所述固定板固定连接。
8.如权利要求1所述的基片上载装置，其特征在于，还包括基片上载控制系统，所述基片上载控制系统分别与所述抽真空控制机构、检测单元和升降装置电连接，并控制所述抽真空控制机构、检测单元和升降装置动作。
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