装卸料机构、CVD设备和该CVD设备的控制方法
技术领域
本发明涉及一种装卸料机构、具有该装卸料机构的CVD(化学气相淀积)设备及CVD设备的控制方法。
背景技术
目前CVD设备,特别是MOCVD(金属有机化合物化学气相淀积)设备,作为LED生产工艺过程中的关键设备,其设备成本约占整条生产线投资成本的70%。MOCVD外延工艺流程及其复杂,工艺难度很高,工艺时间长。通常需要数小时才能完成一炉基片的完整工艺过程。
随着LED产业的不断发展以及制造工艺的逐步完善,对MOCVD设备的产能要求也在不断的提升。
如图1所示,为现有技术中多托盘立式结构的反应室的示意图。该反应室包括反应室外壁110’和设置在反应室外壁110’之外的多个感应加热线圈120’。多层呈垂直间隔放置的托盘400’设置在外延反应腔室之内。通过在反应室内增加托盘数量可以扩大设备产能。
如图2所示,为现有技术中具有装卸料机构的多托盘立式结构的CVD设备结构图。该CVD设备包括反应室和装卸料机构。装卸料机构包括托架300’、设置在托架300’之上的多层托盘400’和托盘旋转机构500’。其中,基片被放置在可旋转的多层托盘400’上,托盘旋转驱动机构500’可驱动托架300’旋转,进而可由托架300’带动多层托盘400’旋转。反应室与如图1所示的反应室结构相同,均采用多托盘立式结构,该反应室包括反应室外壁110’以及设置在反应室外壁110’之外的多个感应加热线圈(图2中未示出),以及穿过多个托盘400’并为多个托盘400’上的基片提供反应气体的工艺气体传输结构130’。其中,装卸料机构还包括机械手搬运结构210’和升降机构220’。目前的上下料方案是:在一炉生长工艺完成之后,将承载多层托盘400’的托架300’整体下降到反应室下方,从而使整个托架300’降到反应室之外,利用托盘旋转机构500’进行分度旋转,配合机械手搬运结构210’将每层的基片取出并放到片盒承载架(片盒放在LOADLOCK腔室内)上。机械手搬运结构210’可具有水平方向伸缩、旋转及Z轴上下运动功能,配合托盘旋转机构500’在原位完成多层基片的取放工作。
现有技术存在的缺点是:在一炉生长工艺完成之后,多层托盘结构在反应室之下,由机械手搬运结构210’一片一片地取出完成生长工艺的基片并放到片盒承载架上,然后机械手搬运结构210’再将待生长的基片传送到每层托盘400’上,之后再将承载多层托盘400’的托架300’上升到反应室内开始下一炉工艺。这样造成了每炉之间需要较长时间用于等待机械手搬运结构210’取放基片的时间,因此影响了机台的有效工艺时间,降低了设备产能。
发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一,特别是解决现有CVD设备有效工艺时间及设备产能低的缺陷。
为达到上述目的,本发明第一方面的实施例提出一种装卸料机构,包括:第一机架,所述第一机架在第一工位与反应工位之间可移动;第一托架,所述第一托架上设有用于承载多个基片的多层第一托盘且所述第一托架可上下移动地设置在所述第一机架上;第二托架,所述第二托架上设有用于承载多个基片的多层第二托盘且所述第二托架可上下移动地设置在所述第二机架上;和机械手搬运机构,用于将基片从位于第一工位的所述第一托架上的第一托盘上卸载或将基片装载到位于第一工位的所述第一托架上的第一托盘上,以及用于将基片从位于第二工位的所述第二托架上的第二托盘上卸载或将基片装载到位于第二工位的所述第二托架上的第二托盘上。
本发明实施例的装卸料机构可以大大缩短每炉之间用于基片取放的时间,实现每炉之间不间断生产,从而提高了设备的利用效率。
在本发明的一个实施例中,所述装卸料机构还包括:第一旋转机构,所述第一旋转机构可上下移动安装在所述第一机架上且与所述第一托架相连,用于驱动所述第一托架带动所述多层第一托盘转动;和第二旋转机构,所述第二旋转机构安装在所述机架上且与所述第二托架相连,用于驱动所述第二托架带动所述多层第二托盘转动。
在本发明的一个实施例中,所述装卸料机构还包括:第一升降机构,所述第一升降机构安装在所述第一机架上,用于驱动所述第一托架和所述第一旋转机构上下移动;第二升降机构,所述第二升降机构安装在所述第二机架上,用于驱动所述第二托架和所述第二旋转机构上下移动;第一驱动机构,所述第一驱动机构与所述第一机架相连,用于驱动所述第一机架在所述第一工位和所述反应工位之间移动;和第二驱动机构,所述第二驱动机构与所述第二机架相连,用于驱动所述第二机架在所述第二工位和所述反应工位之间移动。
在本发明的一个实施例中,所述第一工位、所述反应工位与所述第二工位呈直线排列,所述反应工位位于所述第一工位和第二工位之间,且所述机械手搬运机构的移动轨迹平行于所述第一工位、所述反应工位与所述第二工位之间的连线。
在本发明的一个实施例中,还包括机械手驱动机构,所述机械手驱动机构与所述机械手搬运机构相连,用于驱动所述机械手搬运机构在所述第一工位和所述第二工位之间移动。
根据本发明实施例的装卸料机构通过机械手驱动机构可实现对基片的自动装卸,从而提高装卸效率。
在本发明的一个实施例中,所述装卸料机构还包括:第一直线导轨,所述第一直线导轨连接所述第一工位与所述反应工位且所述第一机架可移动地设置在所述第一直线导轨上;第二直线导轨,所述第二直线导轨连接所述第二工位与所述反应工位且所述第二机架可移动地设置在所述第二直线导轨上,所述第一直线导轨与所述第二直线导轨在同一条直线上;第三直线导轨,所述第三直线导轨平行于第一直线导轨和所述第二直线导轨且所述机械手搬运机构可移动地设置在所述第三直线导轨上。
在本发明的一个实施例中,所述装卸料机构还包括多个片盒装载室,所述多个片盒装载室与所述第三直线导轨平行设置且彼此间隔开。
在本发明的一个实施例中,所述第一直线导轨和所述第二直线导轨由同一导轨构成。
在本发明的一个实施例中,所述第一工位与所述反应工位之间的连线垂直于所述第二工位与所述反应工位之间的连线。
在本发明的一个实施例中,所述机械手搬运机构固定在第四位置,所述第四位置与所述第一工位之间的连线平行于所述第二工位与所述反应工位之间的连线,且所述第四位置与所述第二工位之间的连线平行于所述第一工位与所述反应工位之间的连线。
在本发明的一个实施例中,所述第一工位、所述反应工位和所述第二工位呈圆环排列。
在本发明的一个实施例中,所述机械手搬运机构固定在第四位置,所述第四位置在所述圆环上位于所述第一工位与所述第二工位之间。
在本发明的一个实施例中,所述装卸料机构还包括环形导轨,其中所述第一机架和所述第二机架可移动地设置在所述环形导轨上。
在本发明的一个实施例中,所述装卸料机构还包括多个片盒装载室,所述多个片盒装载室围绕所述机械手搬运机构间隔排列。
本发明另一方面的实施例提出了一种CVD设备,包括:装卸料机构,所述装卸料机构为如上所述的装卸料机构;和反应室本体,所述反应室本体内限定有反应室,所述反应室本体位于所述装卸料机构的所述反应工位上方,以便处于反应工位的第一托架或第二托架可向上移动到所述反应室内和向下移出所述反应室。根据本发明实施例的CVD设备可实现每炉之间不间断生产,从而提高设备产能。
在本发明的一个实施例中,所述CVD设备还包括控制器,所述控制器分别与所述第一驱动机构、所述第一升降机构、所述第一旋转机构、所述第二驱动机构、所述第二升降机构和所述第二旋转机构相连,用于在所述反应室内对所述第一托架上的多层第一托盘上的基片进行工艺处理的同时,通过所述机械手搬运机构对第二托架中的多层第二托盘装卸基片。
在本发明的一个实施例中,当所述第一托架上的多层第一托盘上的基片在所述反应室内处理完毕之后,所述控制器控制所述第一升降机构使所述第一托架向下移出所述反应室并控制所述第一驱动机构将所述第一机架从所述反应工位移动至所述第一工位,所述控制器控制所述第二驱动机构以将所述第二机架从所述第二工位移动至所述反应工位,控制所述第二升降机构使所述第二托架移入所述反应室并控制所述第二旋转机构旋转所述第二托架中的所述多层第二托盘以进行工艺处理,同时所述控制器控制所述第一旋转机构旋转所述第一托架上的所述多层第一托盘并控制所述机械手搬运机构从处于所述第一工位的第一托架上的多层第一托盘卸载基片。
本发明再一方面的实施例还提出了一种CVD设备的控制方法,包括以下步骤:在第一工位控制第一托架上的多层第一托盘旋转以向所述第一托架上的多层第一托盘上装载基片;在对所述第一托盘装载基片完毕之后,将所述第一托架从所述第一工位移动至反应工位;在所述反应工位将所述第一托架移入反应室之内并旋转所述第一托架上的多层第一托盘以进行工艺处理,同时在第二工位控制第二托架上的多层第二托盘旋转以向所述第二托架上的多层第二托盘装载基片;在第一托盘上的基片的工艺处理完毕之后,控制所述第一托架移出反应室并移动到所述第一工位;将所述第二托架从所述第二工位移动至所述反应工位;和在所述反应工位将所述第二托架移入反应室并控制所述第二托架上的多层第二托盘旋转以对进行工艺处理,同时在第一工位控制所述第一托架上的多层第一托盘旋转以从所述第一托架上的多层第一托盘上卸载基片。
通过根据本发明实施例的控制方法可实现每炉之间不间断生产,从而提高设备产能。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:
图1为现有技术中多托盘立式结构的反应室的示意图;
图2为现有技术中具有装卸料机构的多托盘立式结构的CVD设备结构图;
图3和4为根据本发明一个实施例的直线式装卸料机构的俯视图和主视图;
图5为根据本发明另一实施例的直角式装卸料机构的俯视图;
图6为根据本发明再一实施例的环形装卸料机构的俯视图;
图7为根据本发明一个实施例的CVD设备的控制方法流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能解释为对本发明的限制。
在本发明的描述中,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
根据本发明实施例的装卸料机构适于与反应室相互配合,从而使得一组承载基片的托盘在反应室中进行工艺处理的同时,对另一组承载基片的托盘进行装卸操作,从而可以在一组完成处理之后直接将已装载完毕的托盘送入反应室中进行处理,以实现每炉之间不间断生产。
如图3和4所示,分别为根据本发明一个实施例的直线式装卸料机构的俯视图和主视图。如图5所示,为根据本发明另一实施例的直角式装卸料机构的俯视图。如图6所示,为根据本发明再一实施例的环形装卸料机构的俯视图。
根据本发明实施例的装卸料机构包括第一机架1100、第一托架1200、第二机架2100、第二托架2200和机械手搬运机构3000。
第一机架1100在第一工位5100与反应工位5200之间可移动,第二机架2100在第二工位5300与反应工位5200之间可移动。第一托架1200上设有用于承载多个基片的多层第一托盘1500,且第一托架1200可上下移动地设置在第一机架1100上,这样当第一托架1200处于反应工位5200时,可使第一托架1200上移进入反应室1000内。
同样地,第二托架2200上设有用于承载多个基片的多层第二托盘2500,且第二托架2200可上下移动地设置在第二机架2100上,这样当第二托架2200处于反应工位5200时,可使第二托架2200上移进入反应室1000内。
在本发明的实施例中,装卸料机构还包括第一旋转机构1300和第二旋转机构2300。第一旋转机构1300可上下移动安装在第一机架1100上且与第一托架1200相连,用于驱动第一托架1200带动多层第一托盘1500转动,例如当第一托架1200进入反应室1000中进行反应时,第一旋转机构1300控制第一托架1200中的多层第一托盘1500以第一转速转动,而当第一托架1200位于第一工位5100进行基片的装卸时,第一旋转机构1300控制第一托架1200中的多层第一托盘1500以第二转速转动。
同样地,第二旋转机构2300可上下移动安装在第二机架2100上且与第二托架2200相连,用于驱动第二托架2200带动多层第二托盘2500转动,例如当第二托架2200进入反应室1000中进行反应时,第二旋转机构2300控制第二托架2200中的多层第二托盘2500以第一转速转动,而当第二托架2200位于第二工位5300进行基片的装卸时,第二旋转机构2300控制第二托架2200中的多层第二托盘2500以第二转速转动。
机械手搬运机构3000用于将基片从位于第一工位5100的第一托架1200上的第一托盘1500上卸载或将基片装载到位于第一工位5100的第一托架1200上的第一托盘1500上,以及用于将基片从位于第二工位5300的第二托架2200上的第二托盘2500上卸载或将基片装载到位于第二工位5300的第二托架2200上的第二托盘2500上。
需要理解的是,在本发明中,术语“反应工位”、“第一工位”、和“第二工位”是指第一托架和第二托架所处的不同位置,例如,“反应工位”可以是第一托架或第二托架移动到反应室下面、以便可以将多层第一托盘或多层第二托盘向上移动到反应室内、从而在反应室内对第一托盘或第二托盘上承载的基片进行处理的位置;“第一工位”可以是第一托架从反应室下方移开以进行装卸基片的位置;“第二工位”可以是第二托架从反应室下方移开以进行装卸基片的位置。
在本发明的一个实施例中,装卸料机构还包括第一升降机构1400、第二升降机构2400和第一驱动机构以及第二驱动机构(图中未示出)。
第一升降机构1400安装在第一机架1100上,用于驱动第一托架1200和第一旋转机构1300上下移动,例如在反应工位5200可以使得承载第一托盘1500的第一托架1200和第一旋转机构1300进入反应工位5200上方的反应室1000。第二升降机构2400安装在第二机架2100上,用于驱动第二托架2200和第二旋转机构2300上下移动,例如在反应工位5200可以使得承载第二托盘2500的第二托架2200和第二旋转机构2300进入反应工位5200上方的反应室1000。第一驱动机构与第一机架1100相连,用于驱动第一机架1100在第一工位5100和反应工位5200之间移动,第二驱动机构与第二机架2100相连,用于驱动第二机架2100在第二工位5300和反应工位之间移动。
下面参考附图结合具体实施例对根据本发明的装卸料机构进行详细描述。
参考图3和4,为本发明实施例一的直线式装卸料机构的俯视图和主视图。在图4的主视图中,以将第一托架1200送入反应室1000进行处理,而第二托架2200在第二工位5300进行基片装卸为例进行描述。如图3和4,在该实施例中,第一工位5100、反应工位5200与第二工位5300呈直线排列,且反应工位5200位于第一工位5100和第二工位5300之间,且机械手搬运机构3000的移动轨迹平行于第一工位5100、反应工位5200与第二工位5300之间的连线。当然在本发明的其他实施例中,也可在第一工位5100和第二工位5300分别设置机械手。
在本发明的一个实施例中,装卸料机构还包括机械手驱动机构,该机械手驱动机构与机械手搬运机构3000相连,用于驱动机械手搬运机构3000在第一工位5100和第二工位5300之间移动。
参照图3,在本发明的一个实施例中,装卸料机构还包括第一直线导轨6100、第二直线导轨6200和第三直线导轨6300。第一直线导轨6100连接第一工位5100与反应工位5200且第一机架1100可移动地设置在第一直线导轨6100上,第二直线导轨6200连接第二工位5300与反应工位5200且第二机架2100可移动地设置在第二直线导轨6200上。在本发明的实施例中,第一直线导轨6100与第二直线导轨6200在同一条直线上,优选地,第一直线导轨6100和第二直线导轨6200由同一导轨构成。其中,第三直线导轨6300平行于第一直线导轨6100和第二直线导轨6200且机械手搬运机构3000可移动地设置在第三直线导轨6300上。
在本发明的一个实施例中,装卸料机构还包括多个片盒装载室4000,多个片盒装载室4000与第三直线导轨6300平行设置且彼此间隔开,从而方便机械手搬运机构3000取放基片。
图5为根据本发明实施例二的直角式装卸料机构的俯视图。在该实施例中,第一工位5100、反应工位5200和第二工位5300呈直角,即第一工位5100与反应工位5200之间的连线垂直于第二工位5300与反应工位5200之间的连线。同样地,在该实施例中,还包括第一直线导轨6100和第二直线导轨6200。其中,第一直线导轨6100连接第一工位5100与反应工位5200且第一机架1100可移动地设置在第一直线导轨6100上,第二直线导轨6200连接第二工位5300与反应工位5200且第二机架2100可移动地设置在第二直线导轨6200上。
在本发明的一个实施例中,机械手搬运机构3000固定在第四位置,第四位置与第一工位5100之间的连线平行于第二工位5300与反应工位5200之间的连线,且第四位置与第二工位5300之间的连线平行于第一工位5100与反应工位5200之间的连线。该实施例相对于实施例一来说,可以将机械手搬运机构3000固定设置,从而降低设备的成本,且相对于实施例一,实施例二可节省一个X方向的直线导轨,同时就设备的整体结构而言,如采用直角式装卸料结构能节省设备占地面积。
图6为根据本发明实施例三的环形装卸料机构的俯视图。在该实施例中,第一工位5100、反应工位5200和第二工位5300呈环形,即第一工位5100、反应工位5200和第二工位5300呈圆环排列。在本发明的一个实施例中,机械手搬运机构3000固定在第四位置,其中,第四位置在圆环上位于第一工位5100与第二工位5300之间。该装卸料机构还包括环形导轨6400,其中第一机架1100和第二机架2100可移动地设置在环形导轨6400上。该实施例相对于实施例一和实施例二在实际工程实施中结构更加简单,更容易实现。
在本发明的一个实施例中,装卸料机构还包括多个片盒装载室4000,多个片盒装载室4000围绕机械手搬运机构3000间隔排列。
下面描述根据本发明实施例的CVD设备,例如MOCVD设备等。根据本发明实施例的CVD设备包括装卸料机构和反应室本体。其中,所述装卸料机构可以为参考上述实施例描述的装卸料机构。反应室本体内限定有反应室1000,反应室本体位于装卸料机构的反应工位5200的上方,以便处于反应工位5200的第一托架2100或第二托架2200可向上移动到反应室1000内或向下移出反应室1000。根据本发明实施例的CVD设备可实现每炉之间不间断生产,从而提高设备产能。
在本发明的一个实施例中,该CVD设备还包括控制器,该控制器分别与第一驱动机构、第一升降机构1400、第一旋转机构1300、第二驱动机构、第二升降机构2400和第二旋转机构2300相连,用于在反应室1000内对第一托架1200上的多层第一托盘1500上的基片进行工艺处理的同时,通过机械手搬运机构3000对第二托架2200中的另一个上的多层第二托盘2500装卸基片。具体地,当第一托架1200上的多层第一托盘1500上的基片在反应室1000内处理完毕之后,控制器控制第一升降机构1400使第一托架1100向下移出反应室1000并控制第一驱动机构将第一机架1100从反应工位5200移动至第一工位5100,控制器控制第二驱动机构以将第二机架2200从第二工位5300移动至反应工位5200,控制第二升降机构2400使第二托架2200移入反应室1000并控制第二旋转机构2300旋转第二托架2200中的多层第二托盘2500以进行工艺处理,同时控制器控制第一旋转机构1300旋转第一托架1200上的多层第一托盘1500并控制机械手搬运机构3000从处于第一工位5100的第一托架1200上的多层第一托盘1500卸载基片。
下面参考附图描述根据本发明实施例的CVD设备的控制方法。如图7所示,为根据本发明实施例的CVD设备的控制方法流程图,根据本发明实施例的CVD设备的控制方法包括以下步骤:
步骤S701,在第一工位控制第一托架上的多层第一托盘旋转以向第一托架上的多层第一托盘上装载基片。
步骤S702,在对第一托盘装载基片完毕之后,将第一托架从第一工位移动至反应工位,其中,第一工位与反应工位相邻。
步骤S703,在反应工位将第一托架移入反应室之内并旋转第一托架上的多层第一托盘以进行工艺处理,同时在第二工位控制第二托架上的多层第二托盘旋转以向第二托架上的多层第二托盘装载基片。
步骤S704,在第一托盘上的基片的工艺处理完毕之后,控制第一托架移出反应室并移动到第一工位。
步骤S705,将第二托架从第二工位移动至反应工位,其中,第二工位与反应工位相邻。
步骤S706,在反应工位将第二托架移入反应室并控制第二托架上的多层第二托盘旋转以对进行工艺处理,同时在第一工位控制第一托架上的多层第一托盘旋转以从第一托架上的多层第一托盘上卸载基片。
利用根据本发明实施例的CVD设备的控制方法可实现每炉之间不间断生产,从而提高设备产能。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。