CN101992948A - 基片自动上载装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基片自动上载装置，用于真空环境下上载基片，该基片自动上载装置包括真空腔体、夹持机构，及位于所述真空腔体内的夹持输送机构、夹持升降机构、基片输送机构和基片升降机构，所述夹持机构用于夹持基片，所述夹持输送机构带动夹持机构沿水平方向输入输出真空腔体，所述夹持升降机构驱动夹持机构做升降运动，所述基片输送机构带动基片沿水平方向输入真空腔体，所述基片升降机构驱动基片做升降运动。该基片自动上载装置可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，且安全、洁净、可靠。

Description

基片自动上载装置

技术领域

本发明涉及一种基片上载装置，尤其涉及一种上载基片过程中洁净、安全、可靠的基片上载装置。

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。

传统的基片上载装置包括真空腔体和位于真空腔体内的基片载台和机械手，在真空环境下通过机械手将输入至基片载台的基片传输至相关的制程处理室内，然而这种基片上载装置具有以下缺陷：一方面，基片载台不能在水平方向移动，需要靠真空腔体外部的传动机构将基片通过输入口输送至真空腔体内的基片载台上，将上述传动机构退出真空腔体，关闭输入口的闸门，然后开始基片上载操作，在此过程中需要外部的传动机构进入真空腔体中，影响真空腔体内的洁净度和真空腔体的气密性；另一方面，通过机械手传输基片时，机械手只能抓住基片的一端，在传输过程中基片往往会出现抖动倾斜等问题，使得传输过程不稳定，影响基片上载的安全性。

因此，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，且安全、洁净、可靠的基片上载装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种上载过程维持在真空状态下，且安全、洁净、可靠的基片自动上载装置。

为了实现上有目的，本发明公开了一种基片自动上载装置，用于真空环境下上载基片，该基片自动上载装置包括真空腔体、夹持机构，及位于所述真空腔体内的夹持输送机构、夹持升降机构、基片输送机构、基片升降机构和基片对位机构，所述夹持机构用于夹持基片，所述夹持输送机构带动所述夹持机构沿水平方向输入输出所述真空腔体，所述夹持升降机构驱动所述夹持机构做升降运动，所述基片输送机构带动所述基片沿水平方向输入所述真空腔体，所述基片升降机构位于所述基片下方并驱动所述基片做升降运动，所述基片对位机构调整所述基片在水平方向上的位置。

较佳地，所述夹持机构包括夹持板、夹持驱动机构和顶轮机构，所述夹持板上安装有若干夹子，所述夹持驱动装置驱动所述顶轮机构做升降运动，所述顶轮机构触压所述夹子的顶部并控制所述夹子打开或者关闭。

具体地，所述夹持输送机构包括夹持轨道、电机和齿轮，所述电机与所述齿轮的转动轴相连并带动所述齿轮转动，所述夹持板的侧壁上具有齿条，所述齿轮与所述齿轮相啮合并带动所述夹持板在所述夹持轨道上移动。

更具体地，所述夹持板与所述夹持轨道相接触的部位安装有滚轮，所述夹持板通过滚轮在所述夹持轨道上移动，避免夹持板在夹持轨道上移动产生的机械损耗，增加夹持板的使用寿命。

较佳地，所述基片输送机构包括输送部和驱动部，所述输送部包括若干导轨和轴套，所述导轨两两相对且并行排列在所述真空腔体内，所述轴套呈台阶状并安装在所述导轨内端，所述驱动部包括蜗杆和蜗轮，所述蜗杆与所述蜗轮相连并带动所述蜗轮转动，所述蜗轮固定在所述导轨的外端并带动所述导轨转动，所述轴套承载所述基片并带动所述基片输入至所述真空腔体。通过导轨类输送机构来输送基片，使得基片的中部悬空地承载在输送部上，易于基片升降机构带动基片上升。

具体地，所述轴套外包裹有橡胶层。橡胶层有效地避免了基片在输送过程中的损坏。

较佳地，所述基片自动上载装置还包括基片对位机构，所述基片对位机构调整所述基片在水平方向上的位置。传统的基片对位装置是通过机械手将基片从真空腔体的输出口输送出去，然而机械手抓取基片的位置并不固定，只能将基片输送至大概的位置，不能保证放置基片的位置准确，使得基片上载过程中难以精确对位，与现有技术相比，本发明进行基片上载时，通过夹持升降机构和基片升降机构将夹持机构和基片输送至基片对位机构上，通过对位机构进行精确对位，使得夹持机构将所述基片输送至精确的位置，解决了现有技术中难以精确对位的问题，使得基片上载对位可靠。

具体地，所述基片对位机构包括对位固定架、第一对位驱动机构、第二对位驱动机构、第一对位头和第二对位头，所述第一对位头和第二对位头位于同一水平面且相互垂直，所述对位固定架上固定安装有与所述第一对位头相对的第一对位架和与所述第二对位头相对的第二对位架，所述第一对位驱动机构控制所述第一对位头向所述第一对位架方向移动，所述第二对位驱动机构控制所述第二对位头向所述第二对位架方向移动。这种对位机构结构简单，对位方便。

较佳地，所述夹持升降机构包括第一夹持升降机构和第二夹持升降机构，所述第一夹持升降机构与所述夹持输送机构相连并带动所述夹持输送机构做升降运动，所述第二夹持升降机构穿过所述夹持输送机构并带动所述夹持机构做升降运动。使用两个升降机构来带动夹持机构上升时，先通过第一夹持升降机构将夹持输送机构上升一端距离，避免基片输入到真空腔体时撞到夹持输送机构，再通过第二夹持升降机构带动夹持机构上升，使得夹持机构夹持基片时，夹持机构与夹持输送机构相分离，防止夹持机构夹持基片时撞到夹持输送机构，减少夹持输送机构的上升高度，并再一定程度上减少的夹持输送机构的移动空间，有效的节省了真空腔体内的空间。

较佳地，所述基片升降机构包括驱动电机、升降杆和升降板，所述驱动电机与所述升降杆相连并控制所述升降杆动作，所述升降杆与所述升降板相连并带动所述升降板做升降运动，所述升降板位于所述基片下方并带动所述基片做升降运动。这种结构简单，成本低，易于操作。

与现有技术相比，本发明基片自动上载装置包括真空腔体、夹持机构、夹持输送机构、夹持升降机构、基片输送机构和基片升降机构，一方面通过真空腔体内的夹持输送机构和基片输送机构将夹持机构和基片先后输送进来，然后关闭真空腔体输入通道的输入闸阀开始进行基片的上载，使得基片的上载过程中真空腔体一直维持在稳定的真空状态下，使得基片上载过程保持洁净；另一方面，夹持机构夹持基片后，通过夹持输送机构将夹持有基片的夹持机构沿水平方向输送至真空腔体外，保证了输送过程稳定性和安全性。总之，本发明基片自动上载装置可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，且安全、洁净、可靠。

附图说明

图1是本发明基片自动上载装置的结构示意图。

图2是本发明基片自动上载装置另一角度的结构示意图。

图3是本发明所述夹持升降机构和夹持输送机构的结构示意图。

图4是本发明所述夹持升降机构和夹持输送机构另一角度结构示意图。

图5是本发明所述基片输送机构和基片升降机构的结构示意图。

图6是本发明所述基片输送机构和基片升降机构另一角度的结构示意图。

图7是本发明所述夹持板的俯视图。

图8是本发明所述夹持板的侧视图。

图9是本发明所述夹持板另一侧视图。

图10是本发明所述夹子的结构示意图。

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。

本发明所述基片自动上载装置100用于真空环境下基片16的上载，该基片自动上载装置100包括真空腔体10、夹持机构20，及位于所述真空腔体10内的夹持输送机构30、夹持升降机构40、基片输送机构50和基片升降机构60。所述夹持机构20用于夹持基片16，所述夹持输送机构30带动所述夹持机构20沿水平方向输入输出所述真空腔体10，所述夹持升降机构40驱动所述夹持机构20做升降运动，所述基片输送机构50带动所述基片16沿水平方向输入所述真空腔体10，所述基片升降机构60位于所述基片16下方并驱动所述基片16做升降运动。参考图1至图10，描述本发明基片自动上载装置100的具体结构和功能。

参考图1，所述真空腔体10的侧部开设有输入通道11和输出通道13，所述输入通道11上安装有输入闸阀12，所述输出通道13上安装有输出闸阀14，当开始基片上载时，向真空腔体10内充气，直至真空腔体10内的气压与腔体外气压相等，打开输入闸阀12，当基片16输入后，进行抽真空操作，直至真空腔体10内的气压与基片16的待输入制程处理室的气压相等，打开输出闸阀14，通过夹持输送机构30将基片输出。

参考图1、图2、图7至图10，所述夹持机构20包括夹持板23、夹持驱动机构21和顶轮机构22，所述夹持板23上具有若干夹子232，所述夹持驱动装置21驱动所述顶轮机构22做升降动作，所述顶轮机构22触压所述夹子232的顶部并控制所述夹子232打开或者关闭。

具体地，参考图7、图8和图9，所述夹持板23上安装有若干夹子232，所述夹持板23至少一侧的侧壁开设有齿条231，为了防止夹持板23上升时与基片对位机构70相撞，夹持板23的边缘开设有若干凹槽，所述夹子232安装在凹槽内。更具体地，参考图10，所述夹子232包括固定座241、抓手242、转动轴243以及扭转弹簧244，所述固定座241上开设有安装孔245，所述抓手241的顶部弯折，下部呈钩状，所述转动轴243穿过所述抓手242的本体并安装在所述固定座241上，所述扭转弹簧244安装在所述转动轴243上，且所述扭转弹簧244的一端抵触在所述抓手顶部弯折处的下端，另一端抵触在固定座241上，夹持基片16时，向下压触抓手242的顶部，所述抓手242绕转动轴243转动，所述抓手242的下部向外旋转打开，将基片16置于抓手242内，放开抓手242上方的压力，在扭转弹簧244的作用下，抓手242绕转动轴243反向旋转，抓手242的下部向内旋转闭合并夹持基片16。

具体地，所述夹持驱动机构21包括驱动电机211和驱动杆212，所述顶轮机构22包括顶轮架222和顶轮221，所述驱动电机211与所述驱动杆212相连并控制所述驱动杆212伸缩，所述驱动杆212与所述顶轮架222相连并控制所述顶轮架222做升降运动，所述顶轮架222上安装有所述顶轮221，所述顶轮221位于所述夹子232的上方。打开夹子232时，所述驱动电机211控制所述驱动杆212伸出，驱动杆212带动顶轮架222下降，直至顶轮架222上的顶轮221向下抵触夹子232的顶部，夹子232被打开；关闭所述夹子232时，所述驱动电机211控制所述驱动杆212缩回，驱动杆212带动顶轮架222上升，直至顶轮架222上的顶轮221向上脱离夹子232的顶部，夹子232关闭。

参考图1-图4，所述夹持输送机构30包括夹持轨道31、电机32、齿轮33、蜗杆传动部34，所述电机32与所述齿轮33的转动轴相连并带动所述齿轮33转动，所述齿轮33位于所述夹持轨道31的侧边上，在本实施例中，齿轮33具有三个，分别位于夹持轨道31的前端、中端和末端，中端的齿轮与电机32相连，当所述夹持板23输入真空腔体10时，先通过夹持升降机构40将夹持输送机构30升降到输入通道11的同一水平面上，电机32动作并控制与之相连齿轮33转动，该齿轮33通过蜗杆传动部34带动另两个齿轮33转动，齿轮33与夹持板23侧部的齿条231相啮合并带动夹持板23在夹持轨道31上移动，直至夹持板23位于夹持轨道31的中端；输出夹持板23时，先通过夹持升降机构40将夹持输送机构30升降到输出通道13的同一水平面上，电机32动作并控制齿轮33转动，齿轮33与齿条231啮合并带动夹持板23在夹持轨道31上向输出通过13方向移动，直至夹持板23输出真空腔体10。其中，输送轨道31的底部开设有供基片16通过的通孔。

较佳者，所述夹持板23与所述夹持轨道31相接触的地方安装有滚轮233，所述夹持板23通过滚轮233在所述夹持轨道31上移动。

参考图1-图4，所述夹持升降机构40包括第一夹持升降机构41和第二夹持升降机构42，所述第一夹持升降机构41与所述夹持输送机构30相连并带动所述夹持输送机构30做升降运动，所述第二夹持升降机构42与所述夹持机构20相连并带动所述夹持机构20做升降运动。

具体地，所述第一夹持升降机构41包括驱动电机411和升降杆412，所述驱动电机411与所述升降杆412相连并控制所述升降杆412伸缩动作，所述升降杆412与所述夹持输送机构30的夹持轨道31相连并带动所述夹持输送机构30做升降运动，所述第二夹持升降机构42包括驱动电机421和升降杆422，所述驱动电机421与所述升降杆422相连并控制所述升降杆422伸缩动作，所述升降杆422穿过所述夹持输送机构30的夹持轨道31并带动夹持轨道31正上方上的夹持板23做升降运动。

参考图1、图2、图5和图6，所述基片输送机构50包括输送部51和驱动部52，所述输送部51包括导轨511和轴套512，所述轴套512呈阶梯状并安装在导轨511的前端，所述驱动部52包括蜗杆522和蜗轮521，所述蜗杆522与所述蜗轮521相配合并带动所述蜗轮521转动，所述蜗轮的固定在所述导轨511的末端并带动所述导轨511转动，所述基片16承载在所述轴套512上，并随着导轨511的转动而移动。

较佳者，所述轴套512外包裹有橡胶层，当基片16在轴套512上移动时，橡胶层可以有效的保护基片16的下表面。

参考图1、图2、图5和图6，所述基片升降机构60包括驱动电机61、升降杆62和升降板63，所述驱动电机61与所述升降杆62相连并控制所述升降杆62伸缩动作，所述升降杆51与所述升降板63相连并带动所述升降板63做升降运动，所述升降板63用于带动承载在基片输送机构50上方的基片16上升。其中，第一夹持升降机构14、第二夹持升降机构42和基片升降机构60均穿过了同一导向架15。

较佳者，参考图1、图2、图5和图6，所述基片自动上载装置100还包括基片对位机构70，用于调整所述基片16在水平方向上的位置。所述基片对位机构70包括对位固定架71、第一对位驱动机构72、第二对位驱动机构73、第一对位头74、第二对位头75、安装在对位固定架71上的第一对位架76和第二对位架77，所述第一对位头74和第二对位头75位于同一水平面且相互垂直，所述第一对位头74与第一对位架76相对，第二对位头75与第二对位架77相对，所述第一对位驱动机构72控制所述第一对位头74向所述第一对位架76方向移动，所述第二对位驱动机构73控制所述第二对位头75向所述第二对位架77方向移动。

具体地，所述第一对位驱动机构72包括驱动电机721和驱动杆722，所述第一对位头74安装在驱动杆722末端，所述驱动电机721带动所述驱动杆722做伸缩动作，所述驱动杆722带动所述第一对位头74向所述第一对位架76方向移动；所述第二对位驱动机构73包括驱动电机731和驱动杆722，所述第二对位头75安装在驱动杆732末端，所述驱动电机731带动所述驱动杆732做伸缩动作，所述驱动杆732带动所述第二对位头75向所述第二对位架77方向移动。

参考图1-图10，详细描述本发明基片自动上载装置100的工作原理和工作过程。本发明基片自动上载装置100上载基片16的步骤如下：

(1)将夹持板23水平输送到真空腔体10内，具体如下：给真空腔体10内充气，直至真空腔体10的气压与腔体外的气压相等，打开输入闸阀12，将夹持板23通过输入通道11输入真空腔体10，夹持输送机构30的电机32动作并控制齿轮33转动，齿轮33与夹持板23侧部的齿条231相啮合并带动夹持板23沿夹持轨道31移动，直至夹持板23输入到夹持轨道31中端，电机停止运行。

(2)将夹持板23上升至基片对位机构70的位置，具体如下：第一夹持升降机构的驱动电机411动作并控制升降杆412伸出，升降杆412带动夹持轨道31上升到适当位置(本实施例中夹持轨道31被上升至输出通道13的同一水平面上)，第二夹持升降机构的驱动电机421动作并控制升降杆422伸出，升降杆422穿过夹持轨道31并带动夹持板31上升，直至夹持板31上升到第一对位架76的位置。

(3)将基片16输送至真空腔体10内，具体如下：将基片16通过输入通道11输入真空腔体10，基片输送机构50的蜗杆522转动，蜗轮521随之转动并带动导轨511转动，轴套512转动并带动基片16沿水平方向输入到真空腔体10，直至基片16被移动到基片输送机构50的输送部51的中端，关闭输入闸阀12，对真空腔体10进行抽真空操作。

(4)将基片上升至基片对位机构70的位置，具体如下：当基片16位于基片输送机构50的中端时，基片升降机构60的升降板63位于基片16的下方，基片升降机构60的驱动电机61动作并带动升降杆62伸出，升降杆62带动升降板63上升，并带动基片16上升，直至基片16上升到第一对位架76的位置。

(5)对基片16进行对位，具体如下：第一对位驱动机构72的驱动电机721动作并控制驱动杆722伸出，驱动杆722带动第一对位头74向第一对位架76方向移动，第一对位头74顶触基片16的一侧，直至基片16的另一侧抵触在第一对位架76上；第二对位驱动机构73的驱动电机731动作并控制驱动杆732伸出，驱动杆732带动第二对位头75向第二对位架77方向移动，第二对位头75顶触基片16的一侧，直至基片16的另一侧抵触在第二对位架77上，完成基片16的对位。

(6)夹持板23夹持基片16，具体如下：夹持驱动机构21的驱动电机211动作并控制驱动杆212伸出，所述驱动杆212带动带动顶轮架222下降，直至顶轮架222上的顶轮221向下触压夹子232的顶部，夹子232被打开；基片升降机构50带动基片16上升，直至基片16位于夹持板23的夹子232内；夹持驱动机构21的驱动电机211动作并控制驱动杆212缩回，所述驱动杆212带动带动顶轮架222上升，直至顶轮架222上的顶轮221脱离夹子232的顶部，夹子232被关闭并夹住基片16的边缘，基片16被夹持板23夹持。

(7)将夹持有基片16的夹持板23输出真空腔体10。具体如下：第二夹持升降机构42的驱动电机421动作并控制升降杆422缩回，升降杆422穿过夹持轨道31并带动夹持板31下降，直至夹持板31承载在夹持输送机构30的夹持轨道31上，此时夹持板31与输出通道13位于同一水平面上；于此同时进行充气或者抽真空操作，直至真空腔体10内的气压与待上载基片的制程处理室气压相等，打开输出闸阀14，夹持输送机构30的电机32动作，并通过齿轮33带动夹持板31在夹持轨道31上向输出通道13方向水平移动，直至夹持有基片16的夹持板输出真空腔体10，关闭输出闸阀14。

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 (10)

1.一种基片自动上载装置，用于真空环境下上载基片，其特征在于，包括真空腔体、夹持机构，及位于所述真空腔体内的夹持输送机构、夹持升降机构、基片输送机构和基片升降机构，所述夹持机构用于夹持基片，所述夹持输送机构带动所述夹持机构沿水平方向输入输出所述真空腔体，所述夹持升降机构驱动所述夹持机构做升降运动，所述基片输送机构带动所述基片沿水平方向输入所述真空腔体，所述基片升降机构位于所述基片下方并驱动所述基片做升降运动。

2.如权利要求1所述的基片自动上载装置，其特征在于，所述夹持机构包括夹持板、夹持驱动机构和顶轮机构，所述夹持板上具有若干夹子，所述夹持驱动装置驱动所述顶轮机构做升降运动，所述顶轮机构触压所述夹子的顶部并控制所述夹子打开或者关闭。

3.如权利要求2所述的基片自动上载装置，其特征在于，所述夹持输送机构包括夹持轨道、电机、齿轮，所述电机与所述齿轮的转动轴相连并带动所述齿轮转动，所述夹持板的侧壁上具有齿条，所述齿轮与所述齿轮相啮合并带动所述夹持板在所述夹持轨道上移动。

4.如权利要求3所述的基片自动上载装置，其特征在于，所述夹持板与所述夹持轨道相接触的部位安装有滚轮。

5.如权利要求1所述的基片自动上载装置，其特征在于，所述基片输送机构包括输送部和驱动部，所述输送部包括若干导轨和轴套，所述导轨两两相对且并行排列在所述真空腔体内，所述轴套呈台阶状并安装在所述导轨内端，所述驱动部包括蜗杆和蜗轮，所述蜗杆与所述蜗轮相配合并带动所述蜗轮转动，所述蜗轮固定在所述导轨的外端并带动所述导轨转动，所述轴套承载所述基片并带动所述基片输入至所述真空腔体。

6.如权利要求5所述的基片自动上载装置，其特征在于，所述轴套外包裹有橡胶层。

7.如权利要求1所述的基片自动上载装置，其特征在于，所述基片自动上载装置还包括基片对位机构，所述基片对位机构调整所述基片在水平方向上的位置。

8.如权利要求7所述的基片自动上载装置，其特征在于，所述基片对位机构包括对位固定架、第一对位驱动机构、第二对位驱动机构、第一对位头和第二对位头，所述第一对位头和第二对位头位于同一水平面且相互垂直，所述对位固定架上固定安装有与所述第一对位头相对的第一对位架和与所述第二对位头相对的第二对位架，所述第一对位驱动机构控制所述第一对位头向所述第一对位架方向移动，所述第二对位驱动机构控制所述第二对位头向所述第二对位架方向移动。

9.如权利要求1所述的基片自动上载装置，其特征在于，所述夹持升降机构包括第一夹持升降机构和第二夹持升降机构，所述第一夹持升降机构与所述夹持输送机构相连并带动所述夹持输送机构做升降运动，所述第二夹持升降机构位于所述夹持机构下方并带动所述夹持机构做升降运动。

10.如权利要求1所述的基片自动上载装置，其特征在于，所述基片升降机构包括驱动电机、升降杆和升降板，所述驱动电机与所述升降杆相连并控制所述升降杆动作，所述升降杆与所述升降板相连并带动所述升降板做升降运动，所述升降板位于所述基片下方并带动所述基片做升降运动。

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