CN114906768B - 一种用于气相生长装置的升降机构 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种用于气相生长装置的升降机构。该升降机构包括，旋转装置、固定座、摆动组件、摆动支架、导轨、支架及顶升部件，旋转装置固定于固定座的一侧，旋转装置的输出端连接摆动组件，且摆动组件设有第一连接端，所述第一连接端用于匹配穿入摆动支架的槽内，所述摆动支架的远离槽侧安装有支架，支架的一侧配置有第二连接端，所述第二连接端用于与配置于固定座上的导轨匹配连接，且支架上安装有顶升部件，基于旋转装置的驱动带动摆动组件旋转，带动第一连接端以所述旋转装置的输出端为中心旋转，且所述第一连接端在所述槽内滑动的同时带动支架沿导轨移动，使得顶升部件上升或下降。在到达最低点和最高点前实现缓慢降速保证设备的稳定。

Description

一种用于气相生长装置的升降机构

技术领域

本申请涉及半导体设备领域，具体地涉及一种用于气相生长装置的升降机 构。

背景技术

在气相生长装置的设备中，如在其腔室的内部材需拿取需要用到升降功能的 机构，目前该类机构大都采用通过伺服电机带动传动机构实现升降。一典型的 机构具有升降功能，具体的包括：驱动电机、丝杆及导轨，该类结构的控制比 较复杂，需要增加控制器来实现不同的参数控制。并且该结构下很难做到曲线 控制上升速度/下降速度，及最低点及最高点处速度柔性下降。

为此，需要改进现有的气相生长装置的升降机构。

发明内容

为克服上述缺点，本申请的目的在于：提供一种用于气相生长装置的升降机 构。该升降结构能实现完整的正弦曲线速度控制及0-180°的范围内移动速度的 控制。

为了达到以上目的，本申请采用如下技术方案：

一种用于气相生长装置的升降机构，其特征在于，包括：

旋转装置、固定座、摆动组件、摆动支架、导轨、支架及顶升部件，

所述旋转装置固定于固定座的一侧，所述旋转装置的输出端连接摆动组件， 且所述摆动组件设有第一连接端，所述第一连接端用于匹配穿入摆动支架的槽 内，所述摆动支架的远离槽侧安装有支架，

所述支架的一侧配置有第二连接端，所述第二连接端用于与配置于固定座 上的导轨匹配连接，且所述支架上安装有顶升部件，

基于旋转装置的驱动带动摆动组件旋转，带动第一连接端以所述旋转装置 的输出端为中心旋转，且所述第一连接端在所述槽内滑动的同时带动支架沿导 轨移动，使得顶升部件上升或下降。通过这样的设计，这样实现了升降速度可 控，且在接近0°和180°时速度最低，在到达最低点和最高点前实现缓慢降速 保证设备的稳定。

优选的，该支架包括：基座，所述基座上安装所述顶升部件。

优选的，该顶升部件上套设有波纹管。

优选的，该波纹管内嵌入有波纹管密封圈，所述波纹管密封圈套设于所 述顶升部件。这样保证一定的真空度。

优选的，该升降机构处于第一模式时，第一连接端处于所述旋转装置的 输出端的正下方侧，所述第一连接端处于其旋转区域内的最低点，第一连接端 的中心与所述旋转装置的输出端的中心连接线与导轨的中线平行。

优选的，该升降机构处于第二模式时，第一连接端处于所述旋转装置的 输出端的正上方侧，所述第一连接端处于其旋转区域内的最高点，第一连接端 的中心与所述旋转装置的输出端的中心连接线与导轨的中线平行。

优选的，该第一连接端移动至最高点时速度最小。

优选的，该升降机构处于第三模式时，第一连接端的中心与所述旋转装 置的输出端的中心连接线与导轨的中线垂直。

优选的，该第一连接端上配置有轴承部件。

优选的，该槽配置成其中线与所述导轨的中线垂直。

有益效果

通过本申请提出的升降结构，实现了升降速度可控，且在接近0°和180° 时速度最低，在到达最低点和最高点前实现缓慢降速，可保证设备(可靠的传 递部件)的稳定。

附图说明

附图用来提供对本公开技术方案的理解，并且构成说明书的一部分，与本 公开的实施例一起用于解释本公开的技术方案，并不构成对本公开技术方案的 限制。附图中各部件的形状和大小不反映真实比例，目的只是示意说明本申请 内容。

图1为本申请实施例的升降机构的立体示意图；

图2为图1中旋转气缸与摆动组件连接的示意图；

图3为图1中旋转气缸与导轨的示意图；

图4为图1的升降机构的另一视角的立体示意图；

图5为图1的升降机构的处于第一模式的示意图；

图6为图1的升降机构的处于第三模式的示意图；

图7为图6中处于第三模式时摆动组件的示意图；

图8为图1的升降机构的处于第二模式的示意图；

图9为本申请实施例的升降机构的第一连接端在不同模式下时的示意图；

图10为本申请实施例的速度与旋转角度关系的曲线示意图；

图11为本申请实施例的升降机构的升降速度曲线加速度与角度关系示意图；

图12、图13为本申请实施例的升降机构与传输装置连接的示意图。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用 于说明本申请而不限于限制本申请的范围。实施例中采用的实施条件可以如具 体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

本申请提出一种用于气相生长装置的升降机构，其包括，旋转装置、固定 座、摆动组件、摆动支架、导轨、支架及顶升部件，旋转装置固定于固定座的 一侧，旋转装置的输出端连接摆动组件，且摆动组件设有第一连接端，第一连 接端用于匹配穿入摆动支架的槽内，摆动支架的远离槽侧安装有支架，支架的 一侧配置有第二连接端，第二连接端用于与配置于固定座上的导轨匹配连接，且支架上安装有顶升部件，基于旋转装置的驱动带动摆动组件旋转，带动第一 连接端以旋转装置的输出端为中心旋转，且第一连接端在槽内滑动的同时带动 支架沿导轨移动，使得顶升部件上升或下降。

通过这样的设计，该升降机构利用旋转装置如：旋转气缸，通过旋转气缸 与导轨的匹配来实现顶升部件的升降。该升降机构控制旋转气缸的电磁阀来控 制气缸的旋转，再通过旋转气缸的旋转实现顶升部件的升降，且可以实现升降 速度正弦曲线，速度控制范围：0-180°范围速度控制，在接近0°和180°时 速度最低，结构简单，重复精度高。较佳的，在机构与设备的对接处增加波纹管保证真空状态，并且需要满足运动空间。在真空状态下实现顶升部件的升/降， 满足工艺要求。该第一连接端顶升部件处于负压时通过可抵住摆动支架，防止 其移动，可避免顶升部件受压上移。

接下来结合附图来描述本申请提出的用于气相生长装置的升降机构。

该升降机构100包括：

旋转气缸110、气缸固定座120、摆动组件130、摆动支架140、导轨150、支 架160及顶升部件170，

其中，旋转气缸110固定于气缸固定座120的一侧，旋转气缸110的输出端111 连接摆动组件130的摆动臂131，摆动臂131上设有第一连接端132，该第一连接 端132用于匹配穿入摆动支架140的槽141内，基于旋转气缸110的驱动使得摆动 臂131沿输出端111为圆心旋转(如旋转180°，也可旋转其它的角度)。较佳的， 该第一连接端上配置有轴承，摆动臂131沿输出端111为圆心旋转带动摆动支架 上升或下降时，通过轴承转动。

摆动支架140的远离槽141侧安装有支架160，支架160的一侧配置有第二连 接端161，该第二连接端161用于与配置于气缸固定座120上的导轨150匹配连接，

支架160还具有基座162，该基座162上配置有顶升部件170，

该顶升部件170上套设有波纹管180及用于密封的波纹管密封圈181。较佳的， 该顶升部件170包括：顶杆及端部，该顶杆的一侧端固定于基座162上，另一侧 配置有端部171，该端部用于顶起部品(如衬底)。

该升降机构运行时，基于旋转气缸110的驱动带动摆动组件130旋转，带动 摆动臂131沿输出端111旋转，进而带动第一连接端132旋转，第一连接端132旋 转的同时带动摆动支架140同步的沿导轨150实现顶升部件170的上升/下降。升 降速度计算：假设旋转气缸的旋转速度ω恒定，升降时的位移的速度

V＝ω*r*sin(θ)(参见图10)，

瞬时加速度：在微小时间△t内将速度的变化看成一个定值△v,那么加速度 为：

当△t取趋向于0的极限值，得到：

将V＝ω*r*sin(θ)代入公式得到：

加速度与角度关系曲线(参见图11)即初始时速度很小，到达180时速度也 最小。这样实现了升降速度正弦速度曲线。0-180°范围速度控制，在接近0° (此时处于最低点，参见图5，图9中A处)和180°时速度最低(此时处于最高 点，参见图8，图9中B处)，在接近90°(此时处于中间位置，参见图6)该方式 相较于一般的气缸升降机构，在上升到最高位时或在下降到最低位置速度最大， 这样不能满足实际工况需要。本申请的实施方式的升降机构，在运行时该升降机构在最底部和最高点的速度最慢，一般设备的工作点都是最低点和最高点， 这样在到达最低点和最高点前实现缓慢降速保证工作时设备的稳定。本实施方式中，升降的距离：H＝2*r，升降高度H可以通过旋转半径r大小来调整(参见图 9)。

在一实施方式第一连接端的初始位置可位于其他的位置(如图9中A处的旁 边)，这样以调节上升/下降的距离。该顶升部件处于负压时通过第一连接端可 抵住摆动支架，这样可避免顶升部件受压上移。

上升过程：初始位置是低位，旋转气缸通气，通过旋转气缸带动摆动臂顺 时针方向运动，进而带动摆动支架及其上的顶升部件170一起往上运动，波纹管 180被压缩，通过导轨的引导以保证升降组件的上升的位置。通过摆动支架限制 保证其上部零件一起随动。即升降机构处于第一模式向第二模式切换，在第一 模式时，第一连接端处于旋转装置的输出端的正下方侧，第一连接端处于其旋 转区域内的最低点，第一连接端的中心与旋转装置的输出端的中心连接线与导轨的中线平行。第一连接端移动至最高点时速度最小。升降机构处于第二模式 时，第一连接端处于所述旋转装置的输出端的正上方侧，所述第一连接端处于 其旋转区域内的最高点，第一连接端的中心与所述旋转装置的输出端的中心连 接线与导轨的中线平行。第一连接端处于中间位置时升降机构处于第三模式， 此时第一连接端的中心与旋转装置的输出端的中心连接线与导轨的中线垂直。

下降过程：初始位置在高位，旋转气缸通气，通过旋转气缸带动摆动臂逆 时针运动；带动摆动支架及其上的顶升部件170一起往下运动，波纹管180被释 放，升降导轨保证升降组件的移动的位置。

在一实施方式中，上述的第一连接端132上配置有轴承(如滚珠轴承)。这 样在槽内滑动时通过轴承相对滚动。该第一连接端(含轴承)的外径D’与槽141 的宽度D相同或略小于宽度D，不能太小，以第一连接端在槽内顺畅滑动为宜。 槽的长度大于或略大于旋转半径r与第一连接端的外径D’的和。

在一实施方式中，上述的摆动支架140包括：摆动部及支持部，摆动部上配 置有椭圆形的槽，该槽用于与第一连接端匹配。支持部配置于摆动部的一侧， 且支持部一侧配置第二连接端，该第二连接端用于与导轨匹配连接，使得基座 连同顶升部件移动(上升或下降)。本实施方式中，该槽的宽度略大于第一连接 端的外径。

接下来结合图12及图13来描述上述的升降机构与传输装置的配合。

传输装置传递衬底500时，第一传输部件300将衬底500传输至缓冲盒200内 的预设位置，旋转气缸110驱动摆动组件130旋转(如旋转180°，以将顶升部件 从初始的最低点上升至最高点)将上升顶升部件170，该顶升部件在上升的同时 将衬底500同步的托起至预设的位置，机械手400动作，其夹爪以夹取衬底500。 该顶升部件在上升的同时波纹管180被压缩。该顶升部件处于负压时第一连接端可抵住摆动支架这样可避免顶升部件。

上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技 术的人是能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范 围。凡如本申请精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本申请的保护范 围之内。

Claims (7)

1.一种用于气相生长装置的升降机构，其特征在于，包括：

旋转装置、摆动组件、摆动支架、导轨、支架及顶升部件，

所述旋转装置设于固定座的一侧，所述旋转装置的输出端连接摆动组件，所述摆动组件的远离输出端侧设有第一连接端，所述第一连接端用于匹配穿入摆动支架的槽内，所述槽配置成其中线与所述导轨的中线垂直，

所述摆动支架的远离槽侧安装有支架，所述支架的一侧配置有第二连接端，所述第二连接端用于与配置于所述固定座上的导轨匹配连接，且所述支架上安装有顶升部件，

基于旋转装置的驱动带动摆动组件旋转，带动第一连接端以所述旋转装置的输出端为中心旋转，所述第一连接端在所述槽内滑动的同时带动支架沿导轨移动，使得所述顶升部件上升或下降，

所述升降机构处于第一模式时，第一连接端处于所述旋转装置的输出端的正下方侧，所述第一连接端处于其旋转区域内的最低点，第一连接端的中心与所述旋转装置的输出端的中心连接线与导轨的中线平行，

所述升降机构处于第二模式时，第一连接端处于所述旋转装置的输出端的正上方侧，所述第一连接端处于其旋转区域内的最高点，第一连接端的中心与所述旋转装置的输出端的中心连接线与导轨的中线平行，且升降机构在最底部和最高点的速度最慢。

2.如权利要求1所述的用于气相生长装置的升降机构，其特征在于，

所述支架包括：基座，所述基座上安装所述顶升部件。

3.如权利要求2所述的用于气相生长装置的升降机构，其特征在于，

所述顶升部件上套设有波纹管。

4.如权利要求3所述的用于气相生长装置的升降机构，其特征在于，

所述波纹管内嵌入有波纹管密封圈，所述波纹管密封圈套设于所述顶升部件。

5.如权利要求1所述的用于气相生长装置的升降机构，其特征在于，

所述第一连接端移动至最高点时速度最小。

6.如权利要求1所述的用于气相生长装置的升降机构，其特征在于，

所述升降机构处于第三模式时，第一连接端的中心与所述旋转装置的输出端的中心连接线与导轨的中线垂直。

7.如权利要求1所述的用于气相生长装置的升降机构，其特征在于，所述第一连接端上配置有轴承部件。