CN101988191B - 基板卸载装置及卸载方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基板卸载装置，其具有腔内传输机构及腔外传输机构，在腔内传输机构的两端分别安装有腔内感应系统，腔外传输机构的两端分别安装有腔外感应系统，且真空腔体及腔内传输机构上均设置有冷却水管，因此，在镀膜生产线上的高温基板经过腔内传输机构传输的同时，真空腔体及腔内传输机构上的冷却水管对基板进行有效冷却，避免现有技术中基板与冷却板直接接触的方式，不易损坏基板，提高生产的良品率，冷却后的基板经腔外传输机构进行卸载，实现在真空环境下对高温基板进行卸载的同时对其有效冷却，使操作精度高。另，本发明还公开了使用基板卸载装置卸载基板的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种基板卸载装置及卸载方法，尤其涉及一种对基板进行卸载的同时可对基板进行有效冷却的装置及卸载方法。
背景技术
真空镀膜技术是真空技术领域的一个重要组成部分，其主要利用物理、化学等手段在固体基板表面形成一层特殊性能的膜层，它已广泛的应用于光学、电子学、半导体制品、能源开发、民用制品、表面科学等技术领域中，在半导体工业中，真空镀膜技术一般是指用物理方法沉积薄膜，真空镀膜有三种形式，即蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀，其中，蒸发镀膜技术即通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体基板表面，这种方法最早由M·法拉第于1857年提出，现代已成为常用镀膜技术之一，在蒸发镀膜过程中，蒸发物质如金属、化合物等置于坩埚内或挂在热丝上作为蒸发源，待镀工件例如金属、陶瓷、塑料等基板置于坩埚前方，待系统抽至高真空后，加热坩埚使其中的物质蒸发，蒸发物质的原子或分子以冷凝方式沉积在基板表面，薄膜厚度可由数百埃至数微米，膜厚决定于蒸发源的蒸发速率和时间，并与蒸发源和基片的距离有关，对于大面积镀膜，常采用旋转基片或多蒸发源的方式以保证膜层厚度的均匀性，从蒸发源到基片的距离应小于蒸气分子在残余气体中的平均自由程，以免蒸气分子与残气分子碰撞引起化学作用。
但镀膜工艺完成后，基板通常具有较高的温度，需先对基板进行冷却处理并卸载后方能进行后续工艺，对基板进行冷却是以防止膜层高温暴露在环境中造成膜层损坏，或者因工艺引起基板反常升温而造成膜层损坏，众所周知，热量的传递方式有三种：辐射、传导及对流，由于真空镀膜过程中分子极度稀薄，通过对流带走的热量极少，并且由于基板与冷却板之间的温差不会太大，所以辐射带走的热量也不多，由于辐射及对流的方式在真空中难以达到对基板快速降温目的，因此，目前普遍采用传导方式对真空中的基板进行降温，即采用冷却板与基板直接接触对即基板进行降温，但这种接触式降温方式容易造成基板破损或表面划伤，降低良品率，并且操作精度低。
因此，急需一种在对基板进行卸载的同时对其进行冷却、冷却效果好且良品率高的基板卸载装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基板卸载装置，其在对基板进行卸载的同时能对基板进行有效冷却，且良品率高。
本发明的另一目的在于提供一种卸载基板的方法，该方法在实现对基板卸载的同时能对基板进行有效冷却，且良品率高。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种基板卸载装置，适用于对高温基板进行卸载并进行冷却，其包括控制系统、抽真空系统、感应系统、传输机构及具有腔盖的真空腔体，所述抽真空系统、感应系统及传输机构均与所述控制系统连接，所述真空腔体的前后两端分别设置有入口及出口，所述入口与上游设备密封连接，所述出口与下游设备密封连接，所述真空腔体上还设置有抽真空口，所述抽真空系统与所述真空腔体的抽真空口密封连接，其中，所述传输机构包括腔内传输机构及腔外传输机构，所述腔内传输机构设置于真空腔体内且对接于所述入口与所述出口之间，所述腔外传输机构设置于真空腔体外且对接于所述出口处，所述腔内传输机构及腔外传输机构形成所述基板卸载通道，所述感应系统包括腔内感应系统及腔外感应系统，所述腔内感应系统设置于所述腔内传输机构的两端，所述腔外感应系统设置于所述腔外传输机构的两端，且所述真空腔体及所述腔内传输机构上均设置有冷却水管。
较佳地，所述腔内传输机构包括电机、固定座、磁流体及若干滚轮，所述滚轮通过所述固定座安装于所述真空腔体内，所述滚轮用于传输所述基板，所述磁流体密封安装于所述真空腔体上，所述电机安装于所述真空腔体外且所述电机的输出轴密封地穿过所述磁流体与所述滚轮连接，所述电机带动所述滚轮转动，电机穿过磁流体与滚轮连接，实现真空腔体内部良好的密封性，且电机不会污染真空腔体内部。
较佳地，所述真空腔体的入口处设置有第一闸阀，所述出口处设置有第二闸阀，所述第一闸阀及第二闸阀分别对所述真空腔体的入口及处口进行密封，且在卸载基板过程中操作简便。
较佳地，所述抽真空系统包括真空计、冷凝泵、前期泵及充氮气机构，所述冷凝泵、前期泵及充氮气机构分别通过冷泵阀、前期泵阀、氮气充气阀与所述真空腔体的抽真空口对接，所述真空计连接于所述抽真空口处，抽真空系统使真空腔体内部可在短时间内达到高真空，且可以在高真空与标准大气压之间频繁快速的切换。
较佳地，所述腔内感应系统包括第一光电传感器及第二光电传感器，所述第一光电传感器及第二光电传感器分别设置于所述腔内传输机构的前后两端，所述腔外感应系统包括第三光电传感器及第四光电传感器，所述第三光电传感器及第四光电传感器分别设置于所述腔外传输机构的前后两端，使基板卸载过程的操作具有高精度。
较佳地，所述腔外传输机构包括电机、固定座及若干滚轮，所述滚轮通过所述固定座安装于所述真空腔体外且与所述腔内传输机构相对应，所述电机带动所述滚轮转动，冷却后的基板通过腔外传输机构进行卸载，使生产连续，操作简便。
较佳地，所述真空腔体的腔盖上还设置有冷却水管，用于进一步冷却基板。
较佳地，所述真空腔体的腔盖上还设置有传感器，用于感应腔盖的关闭，便于全自动控制，更具体地，所述真空腔体的腔盖上还设置有减振器，用于缓冲腔盖开启同时保护密封圈。
使用本发明基板卸载装置卸载基板的方法，包括如下步骤：(1)关闭真空腔体的第一闸阀及第二闸阀，将真空腔体内抽真空至预设压力条件；(2)感应基板位置并对应开启腔内传输机构，将基板通过第一闸阀传送至真空腔体内；(3)腔内传输机构传送基板的同时对基板进行冷却；(4)关闭第一闸阀，向真空腔室内充入氮气，使真空腔体内的压力升高至标准大气压后停止充气；(5)打开第二闸阀，将基板传送至腔外传输机构，并通过所述腔外传输机构传送至下游设备中。
较佳地，所述步骤(3)包括如下步骤：(31)当控制系统接收到第一光电传感器感应到基板的信号时，控制腔内传输机构开启，所述腔内传输机构对所述基板传送的同时并对所述基板进行冷却；(32)当第二光电传感器感应到基板时，发送信号至控制系统，控制系统控制腔内传输机构关闭，停止对所述基板的传送。
较佳地，所述步骤(5)包括如下步骤：(51)当控制系统接收到第三光电传感器感应到基板的信号时，控制腔外传输机构开启，通过腔外传输机构传送所述基板；(52)当第四光电传感器感应到基板时，发送信号至控制系统，控制系统控制腔外传输机构及腔内传输机构停止，停止基板传送。
较佳地，所述步骤(1)具体包括如下步骤：关闭第一闸阀、第二闸阀及冷泵阀，开启前期泵并打开前期泵阀进行抽真空，当腔室内压力下降到一定程度，开启冷凝泵并打开冷泵阀，将真空腔室抽真空至预设工艺条件。
较佳地，所述步骤(4)具体包括如下步骤：关闭冷泵阀、前期泵阀及第一闸阀，打开氮气充气阀向真空腔体内充入氮气，当真空腔体内的压力升高至标准大气压时，停止充入氮气，关闭氮气充气阀。
与现有技术相比，由于本发明基板卸载装置具有腔内传输机构及腔外传输机构，在腔内传输机构的两端分别安装有腔内感应系统，腔外传输机构的两端分别安装有腔外感应系统，且真空腔体及腔内传输机构上均设置有冷却水管，因此，在镀膜生产线上的高温基板经过腔内传输机构传输的同时，真空腔体及腔内传输机构上的冷却水管对基板进行有效冷却，避免现有技术中基板与冷却板直接接触的方式，不易损坏基板，提高生产的良品率，冷却后的基板经腔外传输机构进行卸载，实现在真空环境下对高温基板进行卸载的同时对其有效冷却，使操作精度高。
附图说明
图1是本发明基板卸载装置的结构示意图。
图2是本发明基板卸载装置的系统框图。
图3是本发明卸载基板的方法的流程图。
图4是图3中步骤(S3)的子流程图。
图5是图3中步骤(S5)的子流程图。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。
如图1、图2所示，本发明基板卸载装置包括控制系统10、感应系统20、传输机构30、抽真空系统40及具有腔盖504的真空腔体50，感应系统20、传输机构30、抽真空系统40均与控制系统10连接，真空腔体50的腔盖504上设置有氟橡胶密封圈，腔盖504关闭时实现真空腔体50的良好密封，真空腔体50的前后两端分别设置有入口及出口，入口处还设置有第一闸阀501，出口处设置有第二闸阀502，第一闸阀501及第二闸阀502分别对真空腔体50的入口及处口进行密封，使基板卸载过程中的操作简便，真空腔体50的入口与上游设备密封连接，真空腔体50的出口与下游设备密封连接，真空腔体50上还设置有抽真空口503，用于与抽真空系统40密封连接；传输机构30包括腔内传输机构31及腔外传输机构32，腔内传输机构31设置于真空腔体50内且对接于所述入口与出口之间，腔内传输机构31包括电机(图未示)、磁流体(图未示)、固定座311及若干滚轮312，滚轮312通过固定座311安装于真空腔体50内，磁流体密封安装于所述真空腔体上，电机安装于所述真空腔体50外，且所述电机的输出轴密封地穿过所述磁流体与所述滚轮312连接，电机带动所述腔体内的滚轮312转动，滚轮312用于传输所述基板60，真空腔体50与电机之间通过磁流体实现动密封，保证真空腔体50内部良好的密封性，且电机不会污染真空腔体50内部；腔外传输机构32设置于真空腔体50的后端且对接于所述出口处，腔外传输机构30包括电机(图未示)、固定座321及若干滚轮322，所述滚轮322通过固定座321安装于真空腔体50外且与腔内传输机构31的滚轮312相对应，电机带动所述腔外的滚轮322转动，腔内传输机构31的滚轮312与腔外传输机构32的滚轮322位于一条直线上并形成基板卸载通道；感应系统20包括腔内感应系统21及腔外感应系统22，均用于准确检测基板的位置，腔内感应系统21包括第一光电传感器211及第二光电传感器212，第一光电传感器211及第二光电传感器212分别设置于腔内传输机构31的前后两端，腔外感应系统22包括第三光电传感器223及第四光电传感器224，第三光电传感器223及第四光电传感器224分别设置于腔外传输机构32的前后两端，使基板卸载过程的操作具有高精度；真空腔体50上设置有冷却水管(图未示)，腔内传输机构31的固定座311上设置有冷却水管313，冷却水管用于冷却传输中的高温基板；真空腔体50的腔盖504上也设置有冷却水管505，用于进一步冷却高温基板，且在腔盖504上还设置有传感器，用于感应腔盖的关闭，便于全自动控制，所述真空腔体50的腔盖504上还设置有减振器，用于缓冲腔盖504的开启同时保护密封圈。
较佳者，抽真空系统40包括真空计401、冷凝泵(图未示)、前期泵(图未示)及充氮气机构(图未示)，所述冷凝泵、前期泵及充氮气机构分别通过冷泵阀402、前期泵阀403、氮气充气阀404与所述真空腔体50的抽真空口503对接，所述真空计401连接于所述抽真空口503处，抽真空系统40使真空腔体50内部可在短时间内达到高真空条件，且可以在高真空与标准大气压之间频繁快速的切换。
较佳者，本发明的控制系统为PLC控制系统，编程简单，程序可变，可靠性高且控制精度高。
如图3所示，使用本发明基板卸载装置卸载基板的方法，包括如下步骤：
(S1)关闭真空腔体的第一闸阀及第二闸阀，将真空腔体内抽真空至预设压力条件；
(S2)感应基板位置并对应开启腔内传输机构，将基板通过第一闸阀传送至真空腔体内；
(S3)腔内传输机构传送基板的同时对基板进行冷却；
(S4)关闭第一闸阀，向真空腔室内充入氮气，使真空腔体内的压力升高至标准大气压后停止充气；
(S5)打开第二闸阀，将基板传送至腔外传输机构，并通过所述腔外传输机构传送至下游设备中。
如图4所示，本发明卸载基板的方法中，所述步骤(S3)还包括如下步骤：
(S31)当控制系统接收到第一光电传感器感应到基板的信号时，控制腔内传输机构开启，所述腔内传输机构对所述基板传送的同时并对所述基板进行冷却；
(S32)当第二光电传感器感应到基板时，发送信号至控制系统，控制系统控制腔内传输机构关闭，停止对所述基板的传送。
如图5所示，本发明卸载基板的方法中，所述步骤(S5)还包括如下步骤：
(S51)当控制系统接收到第三光电传感器感应到基板的信号时，控制腔外传输机构开启，通过腔外传输机构传送所述基板；
(S52)当第四光电传感器感应到基板时，发送信号至控制系统，控制系统控制腔外传输机构及腔内传输机构停止，停止基板传送。
较佳者，所述步骤(S1)具体包括如下步骤：关闭第一闸阀、第二闸阀及冷泵阀，开启前期泵并打开前期泵阀进行抽真空，当腔室内压力下降到一定程度，开启冷凝泵并打开冷泵阀，将真空腔室抽真空至预设工艺条件。
较佳者，所述步骤(S4)具体包括如下步骤：关闭冷泵阀、前期泵阀及第一闸阀，打开氮气充气阀向真空腔体内充入氮气，当真空腔体内的压力升高至标准大气压时，停止充入氮气，关闭氮气充气阀。
下面结合图1-5，对本发明基板卸载装置卸载并冷却基板的过程进行详细描述。在镀膜生产线上的高温成品或半成品基板60经上游设备传输至本发明基板卸载装置后，利用本发明基板卸载装置对其进行卸载并进行冷却，首先，关闭真空腔体50的第一闸阀501及第二闸阀502，并关闭冷泵阀402，开启前期泵并打开前期泵阀403对真空腔体50内部进行抽真空处理，当真空腔室50内的压力下降到预设的启动冷凝泵的条件时，开启冷凝泵并打开冷泵阀402，将真空腔体50内抽真空至预设工艺条件；然后，打开第一闸阀501，从上游设备的滚轮传输过来的高温基板60通过入口进入真空腔体50内，当第一光电传感器211感应到基板60时，发送信号至控制系统10，控制系统10控制腔内传输机构31的电机开启，电机带动腔内的滚轮312转动进而带动其上的高温基板60传输，在传输的过程中，腔内固定座311上的冷却水管313及真空腔体50上的冷却水管对高温的基板60进行冷却，当第二光电传感器212感应到基板60时，发送信号至控制系统10，控制系统10控制腔内传输机构31的电机关闭，使腔内的滚轮312停止转动，停止对所述基板60的传送；接着，关闭第一闸阀501、冷泵阀402、前期泵阀403，打开氮气充气阀404向真空腔室50内充入氮气，使真空腔体50内的压力升高至标准大气压后停止充气；当真空计401的压力为一个标准大气压时，打开第二闸阀502，控制系统10控制腔内传输机构31的电机启动，带动滚轮312转动将其上的基板60从真空腔体50的出口传送出来，第三光电传感器223将感应到基板60的信号并发送至控制系统10，控制系统10控制腔外传输机构32的电机开启，电机带动腔外的滚轮322转动进而传输其上的基板，当第四光电传感器224感应到基板时，发送信号至控制系统10，控制系统10控制腔外传输机构32的电机及腔内传输机构31的电机停止转动，停止基板60传送，完成基板60的卸载，基板60在被卸载的过程中被冷却，等待进入下游设备进行后续工艺。
由于本发明基板卸载装置具有腔内传输机构31及腔外传输机构32，腔内传输机构31的两端设置有腔内感应系统21，腔外传输机构32的两端设置有腔外感应系统22，且真空腔体50及腔内传输机构31上均设置有冷却水管，因此，在镀膜生产线上的高温基板经过腔内传输机构31传输的同时，真空腔体50及腔内传输机构31上的冷却水管对基板进行有效冷却，且避免现有技术中基板与冷却板直接接触的方式，不易损坏基板，提高生产的良品率，冷却后的基板经腔外传输机构32进行卸载，实现在真空环境下对高温基板进行卸载的同时对其有效冷却，使操作简化且精度高。
本发明基板卸载装置并不限于在镀膜工艺中对高温基板进行卸载及冷却，还可根据实际需要，用于其他真空环境中具有高温的成品或半成品的物件的卸载及冷却，且本发明基板卸载装置的传输机构30的安装方式及原理等均为本领域普通技术人员所熟知，在此不再做详细的说明。
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 (14)
1.一种基板卸载装置，适用于对高温基板进行卸载并进行冷却，其包括控制系统、抽真空系统、感应系统、传输机构及具有腔盖的真空腔体，所述抽真空系统、感应系统及传输机构均与所述控制系统连接，所述真空腔体的前后两端分别设置有入口及出口，所述入口与上游设备密封连接，所述出口与下游设备密封连接，所述真空腔体上还设置有抽真空口，所述抽真空系统与所述真空腔体的抽真空口密封连接，其特征在于：所述传输机构包括腔内传输机构及腔外传输机构，所述腔内传输机构设置于真空腔体内且对接于所述入口与所述出口之间，所述腔外传输机构设置于真空腔体外且对接于所述出口处，所述腔内传输机构及腔外传输机构形成所述基板卸载通道，所述感应系统包括腔内感应系统及腔外感应系统，所述腔内感应系统设置于所述腔内传输机构的两端，所述腔外感应系统设置于所述腔外传输机构的两端，且所述真空腔体及所述腔内传输机构上均设置有冷却水管。
2.如权利要求1所述的基板卸载装置，其特征在于：所述腔内传输机构包括电机、固定座、磁流体及若干滚轮，所述滚轮通过所述固定座安装于所述真空腔体内，所述滚轮用于传输所述基板，所述磁流体密封安装于所述真空腔体上，所述电机安装于所述真空腔体外且所述电机的输出轴密封地穿过所述磁流体与所述滚轮连接，所述电机带动所述滚轮转动。
3.如权利要求1所述的基板卸载装置，其特征在于：所述真空腔体的入口处设置有第一闸阀，所述出口处设置有第二闸阀，所述第一闸阀及第二闸阀分别对所述真空腔体的入口及出口进行密封。
4.如权利要求3所述的基板卸载装置，其特征在于：所述抽真空系统包括真空计、冷凝泵、前期泵及充氮气机构，所述冷凝泵、前期泵及充氮气机构分别通过冷泵阀、前期泵阀、氮气充气阀与所述真空腔体的抽真空口对接，所述真空计连接于所述抽真空口处。
5.如权利要求4所述的基板卸载装置，其特征在于：所述腔内感应系统包括第一光电传感器及第二光电传感器，所述第一光电传感器及第二光电传感器分别设置于所述腔内传输机构的前后两端，所述腔外感应系统包括第三光电传感器及第四光电传感器，所述第三光电传感器及第四光电传感器分别设置于所述腔外传输机构的前后两端。
6.如权利要求1所述的基板卸载装置，其特征在于：所述腔外传输机构包括电机、固定座及若干滚轮，所述滚轮通过所述固定座安装于所述真空腔体外且与所述腔内传输机构相对应，所述电机带动所述滚轮转动。
7.如权利要求1所述的基板卸载装置，其特征在于：所述真空腔体的腔盖上还设置有冷却水管。
8.如权利要求7所述的基板卸载装置，其特征在于：所述真空腔体的腔盖上还设置有传感器，用于感应腔盖的关闭。
9.如权利要求8所述的基板卸载装置，其特征在于：所述真空腔体的腔盖上还设置有减振器。
10.使用权利要求5所述的基板卸载装置卸载基板的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)关闭真空腔体的第一闸阀及第二闸阀，将真空腔体内抽真空至预设压力条件；
(2)感应基板位置并对应开启腔内传输机构，将基板通过第一闸阀传送至真空腔体内；
(3)腔内传输机构传送基板的同时对基板进行冷却；
(4)关闭第一闸阀，向真空腔室内充入氮气，使真空腔体内的压力升高至标准大气压后停止充气；
(5)打开第二闸阀，将基板传送至腔外传输机构，并通过所述腔外传输机构传送至下游设备中。
11.如权利要求10所述的卸载基板的方法，其特征在于，所述步骤(3)包括如下步骤：
(31)当控制系统接收到第一光电传感器感应到基板的信号时，控制腔内传输机构开启，所述腔内传输机构对所述基板传送的同时并对所述基板进行冷却；
(32)当第二光电传感器感应到基板时，发送信号至控制系统，控制系统控制腔内传输机构关闭，停止对所述基板的传送。
12.如权利要求10所述的卸载基板的方法，其特征在于，所述步骤(5)包括如下步骤：
(51)当控制系统接收到第三光电传感器感应到基板的信号时，控制腔外传输机构开启，通过腔外传输机构传送所述基板；
(52)当第四光电传感器感应到基板时，发送信号至控制系统，控制系统控制腔外传输机构及腔内传输机构停止，停止基板传送。
13.如权利要求10所述的卸载基板的方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括如下步骤：
关闭第一闸阀、第二闸阀及冷泵阀，开启前期泵并打开前期泵阀进行抽真空，当腔室内压力下降到一定程度，开启冷凝泵并打开冷泵阀，将真空腔室抽真空至预设工艺条件。
14.如权利要求10所述的卸载基板的方法，其特征在于，所述步骤(4)具体包括如下步骤：
关闭冷泵阀、前期泵阀及第一闸阀，打开氮气充气阀向真空腔体内充入氮气，当真空腔体内的压力升高至标准大气压时，停止充入氮气，关闭氮气充气阀。
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