CN104183525B - 一种真空环境中快速传送大型托盘的装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种真空环境中快速传送大型托盘的装置及其使用方法，包括：面积大于1m2的石墨材料制成的托盘和用于将所述托盘在真空环境中进行传送的机械手臂，所述机械手臂的上表面设置有若干用于承载所述托盘的支撑件，其特征在于：在所述支撑件和所述托盘之间设置有接触材料，所述支撑件通过所述接触材料来间接承载所述托盘。本发明通过在设置于机械手臂的支撑件与托盘之间增加接触材料的方法，增大托盘与支撑件之间的摩擦力，避免二者之间的相对运动，从而提高大型托盘在真空环境的传输速度。

Description

一种真空环境中快速传送大型托盘的装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及在真空环境中的传输装置，尤其涉及一种能在真空环境中快速传输大型托盘的装置及其使用方法。
技术背景
在大规模的半导体、太阳能电池以及平板显示等工业生产中，为了扩大产能可以一次性处理更多的硅片衬底，人们通常多采用大尺寸（大于1m2）的托盘，而制作托盘的材料则多选用石墨材料，这主要是因为石墨具有良好的导热性能、低膨胀系数、耐高温、良好的耐腐蚀和化学稳定性等一系列的优点，并且石墨材料易于机械加工，使用石墨材料成本也相对较低。然而，由于石墨本身存在的自润滑性能，使得石墨托盘与传输机械手臂在反复作用后，磨平了原本并不平滑的托盘表面，致使两接触面间的摩擦减少，从而石墨托盘与机械手臂之间极有可能会产生相对运动，无法实现对托盘的快速传送，最终降低了设备的产能。另一方面，在石墨托盘与机械手臂的两接触面相互作用的过程中，也会产生大量颗粒，这些颗粒很有可能会掉落在真空传输腔内，对腔体环境造成一定污染，同时，这些颗粒也很有可能会被传送到真空覆膜腔腔体内，从而改变真空覆膜腔内的薄膜沉积条件，导致薄膜电学特性也随之发生改变，最终影响真空覆膜腔体的成膜质量。
发明内容
为了克服以上问题，本发明提供了一种真空环境中快速传送大型托盘的装置，通过在设置于机械手臂的支撑件与托盘之间增加接触材料的方法，增大了托盘与支撑件之间的摩擦力，避免二者之间的相对运动，从而提高大尺寸托盘在真空环境的传输速度。同时该装置也能够减少杂质颗粒的产生，保证真空覆膜腔内的成膜质量，从而提高成膜的良品率。
为了达到以上目的，本发明提供了一种真空环境中快速传送大型托盘的装置，包括：面积大于1m2的石墨材料制成的托盘和用于将所述托盘在真空环境中进行传送的机械手臂，所述机械手臂的上表面设置有若干用于承载所述托盘的支撑件，其特征在于：在所述支撑件和所述托盘之间设置有接触材料，所述支撑件通过所述接触材料来间接承载所述托盘。
可选地，所述机械手臂传送所述托盘的传送速度为200-400mm/s。
可选地，所述接触材料为托盘底表面处所镀的一层或者多层接触薄膜，所述接触薄膜为非晶硅薄膜、微晶硅薄膜、多晶硅薄膜、SiO2薄膜、SiC薄膜、或Si3N4薄膜中的一种或者多种。
可选地，所述接触薄膜采用等离子体增强的化学气相沉积（PECVD）方法制备。
可选地，所述接触材料为若干软质橡胶材料的密封圈。
可选地，所述密封圈材料为Viton, Kalrez,FKM中的一种或者多种。
本发明还提供了一种真空环境中快速传送大型托盘的装置的使用方法，包括：
第一步，将未装载衬底的托盘翻转后倒置于真空覆膜腔内，通过化学气相沉积方法在托盘的底表面处制备所需的接触薄膜；
第二步，将已制备好接触薄膜的托盘从真空覆膜腔中取出，再次翻转后使所述托盘正放，并将衬底安装在所述托盘内；
第三步，用所述机械手臂抓取装载有衬底的托盘进行传送，在此期间，所述托盘底表面的接触薄膜与设置于机械手臂上的若干支撑件相接触；
第四步，当装载有衬底的托盘被传入所述真空覆膜腔后，利用化学气相沉积方法在所述衬底表面制备所需的目标薄膜。
可选地，在所述真空覆膜腔中制备的接触薄膜和目标薄膜为同种类型的薄膜。
与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：
1)本发明通过在机械手臂的支撑件与托盘之间设置接触材料克服了因石墨具有自润滑性能所带来的不良影响，避免了托盘在快速输运过程中与机械手臂之间的相对运动，从而可以使托盘的传送速度不受此相对运动限制，提高传输速度，增加产品的产能。同时，该装置也避免了因石墨托盘与接触材料的摩擦而产生的杂质颗粒，保证真空覆膜腔内的成膜质量，从而提高成膜的良品率。
2)在可选方案中，所述接触材料可以为在托盘底表面所镀的一层或者多层的接触薄膜，且所述接触薄膜与所述目标薄膜可以为同种类型的薄膜。此时，所述接触薄膜便可以和目标薄膜使用同一个真空覆膜腔制备，从而降低了生产成本。
附图说明
图1是本发明一实施例中快速传送大型托盘的装置结构侧面图。
图2是本发明一实施例中快速传送大型托盘的装置使用方法流程图。
图3是本发明另一实施例中快速传送大型托盘的装置结构侧面图。
具体实施例方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方法来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明提供了一种在机械手臂的支撑件与托盘之间设置接触材料的方法克服了因石墨具有自润滑性能所带来的不良影响，通过接触材料的增加避免了托盘在快速输运过程中与机械手臂之间的相对运动，从而可以使托盘的传送速度不受此相对运动限制，提高了托盘的传输速度，从而增加产品的产能。同时，该装置也避免了因石墨托盘与接触材料的摩擦而产生的杂质颗粒，保证了真空覆膜腔内的成膜质量，从而提高成膜的良品率。
下面将结合附图对本发明进行详细说明。
实施例一：
图1示出了本发明一个具体实施例的装置结构侧面图。所述真空环境中快速传送大型托盘的装置1包括由石墨材料制成的托盘11，和将所述托盘11在空间进行快速传递的机械手臂12，所述托盘通常为面积大于1 m2的大型托盘, 具体地，所述托盘的面积为1.1*1.3 m2，其可以容纳80个6英寸的硅片衬底。所述机械手臂12 传送所述托盘的传送速度范围一般在200-400mm/s。所述机械手臂12通常可采用碳纤维或陶瓷等耐高温材料制成，在所述机械手臂的上表面设置有若干用于承载所述托盘11的支撑件13，所述支撑件通常采用硬质金属材料制成，以起到较好地支撑大型托盘的作用。所述支撑件可以采用螺丝或者螺钉等紧固方式固定于所述机械手臂上，也可以采用夹具压住、用扣环卡住或者直接嵌入的方式固定于所述机械手臂上，还可以通过硅胶等粘结材料以粘贴方式固定于机械手臂上。优选地，本实施例中采用螺钉方式固定于所述机械手臂上。位于机械手臂上的所述支撑件13和托盘11之间设置有接触材料14，所述支撑件13通过所述接触材料14来间接承载所述托盘。具体地，所述接触材料14可以是在托盘底表面所镀的一层或者多层接触薄膜，所述接触薄膜可以为非晶硅薄膜、微晶硅薄膜、多晶硅薄膜、SiO2薄膜、SiC薄膜、或Si3N4薄膜中的一种或者多种，这些材料的热膨胀率接近于托盘所用的石墨材料，因此可以避免接触薄膜从衬底底表面脱落。优选地，在本实施例中所述接触材料14为利用PECVD方法制备的非晶硅薄膜。
对于图1所示的实施例中所揭示的这种真空环境下的快速传送大型托盘的装置，图2示出了该装置的使用方法流程图，其使用步骤如下：
步骤S1，将未装载衬底的托盘翻转后倒置于真空覆膜腔内，通过化学气相沉积方法在托盘的底表面处制备所需的接触薄膜；
步骤S2，将已制备好接触薄膜的托盘从真空覆膜腔中取出，再次翻转后使所述托盘正放，并将衬底安装在所述托盘内；
步骤S3，用所述机械手臂抓取装载有衬底的托盘并进行传送，在此期间，所述托盘底表面的接触薄膜与设置于机械手臂上的若干支撑件相接触；
步骤S4，当装载有衬底的所述托盘被传入所述真空覆膜腔后，利用化学气相沉积方法在所述衬底表面制备所需的目标薄膜。
以下对于各步骤进行详细的说明：
步骤S1为所述接触薄膜的制备步骤，所述真空覆膜腔可以是化学气相沉积腔，优选地，可以为等离子体增强的化学气相沉积腔(PECVD)。
在步骤S1中，首先将未装载衬底的空托盘在PECVD真空覆膜腔外进行翻转，使得托盘底部朝上，承载托盘的面朝下，将这种倒置后的托盘传入PECVD真空覆膜腔内，通过PECVD方法在所述托盘的底表面处沉积出所需的一层或者多层接触薄膜，所需接触薄膜的材料可以为非晶硅、微晶硅、多晶硅、SiO2、SiC、或Si3N4中的一种或者多种，通常需要沉积的接触薄膜的厚度范围为0.5-1um。
在步骤S2中，当托盘底表面处制备好接触薄膜后，将托盘从PECVD真空覆膜腔取出，再次翻转后使托盘正放，并将衬底安装在托盘内；
在步骤S3中，一般来说，常见的PECVD系统包括PECVD真空覆膜腔、进片腔、传输腔、出片腔等几个部分，在本发明中，用机械手臂抓取装载有衬底的托盘进行传输可以是在PECVD系统内各腔体之间的传输以及PECVD系统内与系统外之间的传输。当用机械手臂抓取装载有衬底的托盘进行传输时，所述托盘底表面的接触薄膜与设置于机械手臂上的若干支撑件相接触。
在步骤S4中，当装载有衬底的托盘被传入所述真空覆膜腔后，利用化学气相沉积方法在所述衬底表面制备所需的目标薄膜。优选地，所需化学气相沉积方法可以是PECVD方法，所需制备的目标薄膜和接触薄膜可以为同种类型的薄膜，例如可以均为非晶硅薄膜。
图3所示为本发明另一个具体实施例的装置结构侧面图，其中托盘11、机械手臂12、支撑件13均与第一实施例中情况相似，二者的区别在于：此处接触材料14可以若干由软质橡胶材料制成的密封圈，具体地，所述密封圈材料可以为Viton, Kalrez,FKM中的一种或者多种。
本发明通过采用在机械手臂的支撑件与石墨托盘之间设置接触薄膜或者密封圈的方式，使得支撑件与石墨托盘间没有直接接触，避免了两者因反复相互作用后的摩擦力减小而产生的相互运动的问题，克服了因石墨具有自润滑性能所带来的不良影响，从而可以使托盘的传送速度不受此相对运动限制，提高了机械手臂的传输速度，增加了产品的产能。同时，该装置也避免了石墨托盘与接触材料相互作用过程中产生的杂质颗粒，保证真空覆膜腔内的成膜环境和成膜质量，从而提高成膜的良品率。
在本发明的可选方案中，所述接触材料可以为在托盘底表面所镀的一层或者多层的接触薄膜，所述接触薄膜的材料可以为非晶硅、多晶硅、SiO2、SiC、或Si3N4中的一种或者多种，并且所述接触薄膜与所述目标薄膜可以为同种类型的薄膜，例如均采用PECVD方法制备非晶硅薄膜，这样，所述接触薄膜便可以和目标薄膜使用同一个真空覆膜腔制备，从而降低了生产成本。
虽然本法明已以较佳的实施例披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本法明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (5)

1.一种真空环境中快速传送大型托盘的装置，包括：面积大于1m2的石墨材料制成的托盘和用于将所述托盘在真空环境中进行传送的机械手臂，所述机械手臂的上表面设置有若干用于承载所述托盘的支撑件，其特征在于：在所述支撑件和所述托盘之间设置有接触材料，所述支撑件通过所述接触材料来间接承载所述托盘，所述接触材料为所述托盘底表面处所镀的一层或者多层接触薄膜，所述接触薄膜为非晶硅薄膜、微晶硅薄膜、多晶硅薄膜、SiO2薄膜、SiC薄膜、或Si3N4薄膜中的一种或者多种，所述真空环境为PECVD覆膜腔。
2.根据权利要求1所述的一种真空环境中快速传送大型托盘的装置，其特征在于，所述机械手臂传送所述托盘的传送速度范围为200-400mm/s。
3.根据权利要求1所述的一种真空环境中快速传送大型托盘的装置，其特征在于，所述接触薄膜采用等离子体增强的化学气相沉积方法制备。
4.一种权利要求1所述的真空环境中快速传送大型托盘的装置的使用方法，包括：
第一步，将未装载衬底的托盘翻转后倒置于真空覆膜腔内，通过化学气相沉积方法在托盘的底表面处制备所需的接触薄膜；
第二步，将已制备好接触薄膜的托盘从真空覆膜腔中取出，再次翻转后使所述托盘正放，并将衬底安装在所述托盘内；
第三步，用所述机械手臂抓取装载有衬底的托盘并进行传送，在此期间，所述托盘底表面的接触薄膜与设置于机械手臂上的若干支撑件相接触；
第四步，当装载有衬底的所述托盘被传入所述真空覆膜腔后，利用化学气相沉积方法在所述衬底表面制备所需的目标薄膜。
5.一种权利要求4所述的真空环境中快速传送大型托盘的装置的使用方法，其特征在于：在所述真空覆膜腔中制备的接触薄膜和目标薄膜为同种类型的薄膜。
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