CN115418630A - 一种化学气相沉积设备的硅片连续反应冷却装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学气相沉积设备的硅片连续反应冷却装置，反应腔室内包括反应平台和反应罩壳，反应平台圆周均匀分布有若干个容纳凹槽，工作台下方设有平台旋转动力装置，反应平台设有上料工位，反应腔室和片盒之间设有机械手和换位装置，换位装置包括旋转安装于工作台上的换位板，换位板的上板面分别开设有用于放置硅片的第一放置通槽和第二放置通槽，第一放置通槽和第二放置通槽分别处于缓存工位和冷却工位，冷却工位处还设置有用于放置硅片并进行冷却的冷却装置，工作台下方设有驱动对应机械手的升降偏转动力装置；该装置能将硅片进行位置的切换，还能进行硅片的冷却，节省了冷却时间，保证了硅片的生产质量，提高了硅片的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种化学气相沉积设备的硅片连续反应冷却装置，适用于半导体材料制造领域。
背景技术
在半导体制造领域中，表面沉积经常被用在硅片的表面处理工艺中，其利用化学气相沉积的方法使硅片与气体发生化学反应，在硅片表面沉积出氧化层，减少或消除硅片表面的反射光，增加透光量，进而提高硅片的光电转换效率；目前，化学气相沉积设备包括工作台，所述工作台上设有用于进行硅片化学气相沉积的反应腔室，所述反应腔室上设有方便机械手伸入放置硅片的进料口，反应腔室内设置有反应平台，反应平台上设置有多个工作工位，反应平台的中心设置有可旋转可升降的旋转台，旋转台上设置有若干对支撑杆，每个工作工位上均对应一对支撑杆，并且工作工位上设置有方便支撑杆沉下的沉槽，而目前的硅片的机械手为常规的板状机械手，该机械手可以升降和偏转，从而方便将硅片送入到任意位置，机械手的执行端为一个真空吸附板，当真空吸附板与硅片的底部接触后通过负压就能吸取硅片进行转移，而在进行气相沉积时，硅片通过机械手送入到反应腔室内，此时旋转台上升，硅片被支撑杆支撑，之后旋转台旋转一个工位后将硅片放置在第一个工位上进行第一步反应，当反应完成后，旋转台上升支撑第一个工位上的硅片，同时方便接收第二片硅片，当第二个硅片接收好以后，旋转台旋转一个工位后下降，此时第一工位上的硅片进入到第二工位，同时第一工位上又有新的硅片，旋转台下降后，支撑杆沉入到沉槽内，硅片可以平整的放置在反应平台上。当硅片经过多次工艺步骤后，旋转台上的支撑杆支撑反应后的硅片，机械手将反应后的硅片取出后，再送入新的硅片；然而上述的结构和工艺步骤繁琐，并且硅片在进行化学气相沉积时，会产生大量热量，硅片再由机械手直接取出放置于片盒内，片盒也会过热导致工人无法移动，并且片盒内设有容纳硅片的容纳凹槽只能支撑硅片边缘位置，此时硅片温度过高，无法整体支撑会产生热变形，这样可能会导致成品率低，另外上述的硅片在频繁的转移工位时需要将硅片顶升、下降，这样会使硅片进入不同工位时可能产生位置偏差，也会影响化学气相沉积的质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：一种化学气相沉积设备的硅片连续反应冷却装置，该装置能将硅片进行位置的切换，在上料的同时还能进行硅片的冷却，节省了冷却时间，保证了硅片的生产质量，提高了硅片的生产效率。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种化学气相沉积设备的硅片连续反应冷却装置，包括工作台，所述工作台上设有用于进行硅片化学气相沉积的反应腔室，所述反应腔室上设有方便机械手伸入放置硅片的进料口，所述工作台上还设有若干个用于存放硅片的片盒，所述反应腔室内包括反应平台和反应罩壳，所述反应平台旋转安装于工作台上且位于反应罩壳内，所述进料口设在反应罩壳上，所述反应平台圆周均匀分布有若干个方便放置硅片的容纳凹槽，所述工作台下方设有用于驱动反应平台旋转的平台旋转动力装置，所述反应平台靠近进料口处设有上料工位，所述反应腔室和片盒之间设有用于夹持硅片的环形夹取机械手和放置硅片并能切换硅片位置的换位装置，所述环形夹取机械手执行端设有夹持圆环，所述夹持圆环下方圆周分布有若干个夹持凸块，所述容纳凹槽四周设有与夹持凸块对应的避让凹槽，所述夹持固定部位下方设有用于驱动夹持凸块径向伸缩的伸缩动力装置；
所述换位装置包括旋转安装于工作台上的换位板，所述换位板的下端安装有传动杆，所述传动杆贯穿工作台与升降旋转动力装置连接，所述升降旋转动力装置通过传动杆驱动换位板的升降和旋转，所述换位板的上板面分别开设有用于放置硅片的第一放置通槽和第二放置通槽，所述第一放置通槽和第二放置通槽分别处于缓存工位和冷却工位，所述升降旋转动力装置驱动换位板旋转和升降，所述换位板旋转时第一放置通槽和第二放置通槽在缓存工位和冷却工位之间相互切换，所述冷却工位处还设置有用于放置硅片并进行冷却的冷却装置；所述环形夹取机械手在上料工位和冷却工位之间移动；
所述工作台上位于缓存工位和片盒之间还设置有用于吸附硅片的吸附机械手；所述换位板上设置有用于避让吸附机械手的第一避让缺口和第二避让缺口，所述第一避让缺口和第二避让缺口分别与第一放置通槽和第二放置通槽连通。
作为一种优选的方案，所述第一放置通槽和第二放置通槽结构相同且为台阶形，所述第一放置通槽包括支撑硅片底部边缘的支撑面和防止硅片移动的定位面，所述第一放置通槽和第二放置通槽尺寸均大于冷却装置尺寸。
作为一种优选的方案，所述夹持凸块包括一个支撑硅片底部的底部支撑板部和夹持硅片边缘的侧壁支撑板部，所述伸缩动力装置的动力端与所述侧壁支撑板部连接；所述侧壁支撑板部的内侧设置有导向斜面。
作为一种优选的方案，所述伸缩动力装置包括小型气缸，所述小型气缸固定安装在夹持圆环下方，所述小型气缸包括缸体、活塞和活塞杆，所述活塞活动安装于缸体内将缸体分隔成前腔室和后腔室，所述活塞杆贯穿缸体的前端并与所述活塞的前端连接，所述后腔室内设置有预压缩于活塞的尾端与缸体之间的压缩弹簧，所述缸体上设置有与所述前腔室连通的进气孔，该进气孔与气路系统连通。
作为一种优选的方案，所述夹持圆环上设置有环形的气路分配腔，该气路分配腔均与所述缸体上的进气孔连通，所述气路分配腔与气路系统连通。
作为一种优选的方案，所述底部支撑板部向外侧延伸并设置有限位板，该限位板与所述缸体的尾部限位配合。
作为一种优选的方案，所述工作台底部固定有容纳升降旋转动力装置的容纳罩壳，所述容纳罩壳内升降滑动安装有升降座，所述传动杆的下段转动安装于所述升降座上，所述升降旋转动力装置包括控制传动杆旋转的旋转动力装置和驱动传动杆升降的升降动力装置，所述旋转动力装置固定于升降座上，所述旋转动力装置与传动杆之间通过同步带传动，所述升降动力装置固定于容纳罩壳内，升降动力装置的动力端与升降座连接控制升降座的升降。
作为一种优选的方案，所述冷却装置包括冷却座，所述冷却座上设有用于放置硅片的冷却平台，所述冷却座上圆周分布有方便夹持凸块升降移动时滑动凹槽。
作为一种优选的方案，所述工作台上还设有用于放置若干片盒的定位凹槽。
采用了上述技术方案后，本发明的效果是：由于化学气相沉积设备的硅片连续反应冷却装置，包括工作台，所述工作台上设有用于进行硅片化学气相沉积的反应腔室，所述反应腔室上设有方便机械手伸入放置硅片的进料口，所述工作台上还设有若干个用于存放硅片的片盒，所述反应腔室内包括反应平台和反应罩壳，所述反应平台旋转安装于工作台上且位于反应罩壳内，所述进料口设在反应罩壳上，所述反应平台圆周均匀分布有若干个方便放置硅片的容纳凹槽，所述工作台下方设有用于驱动反应平台旋转的平台旋转动力装置，所述反应平台靠近进料口处设有上料工位，所述反应腔室和片盒之间设有用于夹持硅片的环形夹取机械手和放置硅片并能切换硅片位置的换位装置，所述环形夹取机械手执行端设有夹持圆环，所述夹持圆环下方圆周分布有若干个夹持凸块，所述容纳凹槽四周设有与夹持凸块对应的避让凹槽，所述夹持固定部位下方设有用于驱动夹持凸块径向伸缩的伸缩动力装置；
所述换位装置包括旋转安装于工作台上的换位板，所述换位板的下端安装有传动杆，所述传动杆贯穿工作台与升降旋转动力装置连接，所述升降旋转动力装置通过传动杆驱动换位板的升降和旋转，所述换位板的上板面分别开设有用于放置硅片的第一放置通槽和第二放置通槽，所述第一放置通槽和第二放置通槽分别处于缓存工位和冷却工位，所述升降旋转动力装置驱动换位板旋转和升降，所述换位板旋转时第一放置通槽和第二放置通槽在缓存工位和冷却工位之间相互切换，所述冷却工位处还设置有用于放置硅片并进行冷却的冷却装置；所述环形夹取机械手在上料工位和冷却工位之间移动；
所述工作台上位于缓存工位和片盒之间还设置有用于吸附硅片的吸附机械手；所述换位板上设置有用于避让吸附机械手的第一避让缺口和第二避让缺口，所述第一避让缺口和第二避让缺口分别与第一放置通槽和第二放置通槽连通；
首先吸附机械手夹取片盒内的硅片放置于处于缓存工位第一放置通槽上，接着升降旋转动力装置驱动传动杆带动换位板上升再转动使第一放置通槽到达冷却工位上，第二放置通槽到达缓存工位上，而后换位板下降将硅片放置在冷却装置上，环形夹取机械手移动到冷却工位将冷却装置上的硅片夹取后从进料口伸入到反应腔室，环形夹取机械手下降将硅片放置在反应平台的上料工位上的容纳凹槽后复位，在环形夹取机械手夹取了冷却装置上的硅片后，换位板上升高于冷却装置并旋转，反应平台旋转一个角度，环形夹取机械手重复夹持使新的容纳凹槽处于上料工位上，反应平台间歇旋转将空的容纳凹槽逐个移动到上料工位；同时将放置了硅片的容纳凹槽在反应腔室内逐步进行化学气相沉积，
完成后，平台旋转动力装置驱动反应平台上的其中一个容纳凹槽至上料工位等待出料，环形夹取机械手伸入到反应腔室内将上料工位上的已经反应好的硅片夹取并移送至冷却装置上冷却，等待一个化学气相沉积反应周期，同时在该反应周期内，吸附机械手将片盒内的硅片送至缓存工位上的第一放置通槽或第二放置通槽上，硅片在冷却工位上冷却完成后，换位板上升支撑已冷却的硅片旋转切换工位，接着换位板下降使新的硅片放置在冷却装置上，环形夹取机械手移动到冷却工位将冷却装置上的硅片夹取后从进料口伸入到反应腔室放置硅片，吸附机械手将缓存工位上的硅片放回至片盒内，反应平台再旋转一个角度，重复上述操作，完成所有硅片的自动化学气相沉积；该装置能将硅片进行位置的切换，在上料的同时还能进行硅片的冷却，节省了冷却时间，保证了硅片的生产质量，提高了硅片的生产效率。
又由于所述第一放置通槽和第二放置通槽结构相同且为台阶形，所述第一放置通槽包括支撑硅片底部边缘的支撑面和防止硅片移动的定位面，所述第一放置通槽和第二放置通槽尺寸均大于冷却装置尺寸，这样硅片处于第一放置通槽或第二放置通槽会被有效支撑且防止硅片发生晃动，提高精确度，并且换位板在升降时不会与冷却装置发生碰撞，使硅片能准确落在冷却装置上。
又由于所述夹持凸块包括一个支撑硅片底部的底部支撑板部和夹持硅片边缘的侧壁支撑板部，所述伸缩动力装置的动力端与所述侧壁支撑板部连接；所述侧壁支撑板部的内侧设置有导向斜面；在进行冷却工位与上料工位之间的上料时，夹持圆环与硅片均为圆形，方便夹持凸块进行夹持，再通过伸缩动力装置驱动底部支撑板部和侧壁支撑板部，这样当进行上料时就能快速进行定位夹持，在放置于容纳凹槽上时，通过避让凹槽与夹持凸块进行进一步的定位，夹持凸块刚好落入避让凹槽内，这样能大大简化加工步骤，加快放置和夹取；导向斜面能形成一定的倾斜角度，由于硅片从冷却装置夹起时上会出现一定的偏差，通过导向斜面形成了一个由大到小的导向区域，这样硅片就能落在底部支撑板部且侧壁支撑板部准确夹持，保证放置硅片的准确性。
又由于所述伸缩动力装置包括小型气缸，所述小型气缸固定安装在夹持圆环下方，所述小型气缸包括缸体、活塞和活塞杆，所述活塞活动安装于缸体内将缸体分隔成前腔室和后腔室，所述活塞杆贯穿缸体的前端并与所述活塞的前端连接，所述后腔室内设置有预压缩于活塞的尾端与缸体之间的压缩弹簧，所述缸体上设置有与所述前腔室连通的进气孔，该进气孔与气路系统连通；这样当需要伸出夹持凸块，气路系统停止通气，压缩弹簧释放压力推动活塞带动活塞杆伸出，使夹持凸块能定位夹持硅片，当需要缩回夹持凸块，压缩弹簧需要压紧，气路系统从进气孔内通入气体，气体进入前腔室内，前腔室内压力增大，当大于压缩弹簧压力后，推动活塞和活塞杆使夹持凸块缩回，有效提高夹持效率。
又由于所述夹持圆环上设置有环形的气路分配腔，该气路分配腔均与所述缸体上的进气孔连通，所述气路分配腔与气路系统连通；通入气体后能同步驱动夹持凸块伸出或缩回，提高夹持稳定性。
又由于所述底部支撑板部向外侧延伸并设置有限位板，该限位板与所述缸体的尾部限位配合；限位板能限定夹持凸块最大伸缩范围，限位板与缸体的尾部接触后，使夹持凸块伸出的长度相同，使硅片定位准确，保证夹持准确性。
又由于所述工作台底部固定有容纳升降旋转动力装置的容纳罩壳，所述容纳罩壳内升降滑动安装有升降座，所述传动杆的下段转动安装于所述升降座上，所述升降旋转动力装置包括控制传动杆旋转的旋转动力装置和驱动传动杆升降的升降动力装置，所述旋转动力装置固定于升降座上，所述旋转动力装置与传动杆之间通过同步带传动，所述升降动力装置固定于容纳罩壳内，升降动力装置的动力端与升降座连接控制升降座的升降；升降动力装置的动力端与升降座连接控制升降座的升降，通过旋转动力装置和升降动力装置的配合使换位板能进行升降换位，提高装置灵活性，再通过容纳罩壳能对容纳罩壳内的升降旋转动力装置进行有效保护，提高装置安全。
又由于所述冷却装置包括冷却座，所述冷却座上设有用于放置硅片的冷却平台，所述冷却座上圆周分布有方便夹持凸块升降移动时滑动凹槽；滑动凹槽能避免夹持凸块夹持硅片时与冷却座发生碰撞，进一步的提高装置安全性。
又由于所述工作台上还设有用于放置若干片盒的定位凹槽；当片盒内的硅片都加工完成后，需要将片盒整体取走，放置新的片盒，通过定位凹槽能快速确定新的片盒的位置，省去了定位的繁琐，保证机械手夹持时能准确伸入片盒内。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例的立体图；
图2是本发明实施例的俯视图；
图3是本发明实施例的升降旋转动力装置结构示意图；
图4是本发明实施例夹持圆环部分的结构示意图；
图5是本发明实施例夹持凸块的剖视图；
图6是本发明实施例换位板的结构示意图；
附图中：1、工作台；2、反应平台；3、反应罩壳；4、进料口；5、步进电机；6、容纳凹槽；7、避让凹槽；8、上料工位；9、冷却工位；10、缓存工位；11、冷却座；111、冷却平台；12、滑动凹槽；13、换位板；131、第一避让缺口；132、第二避让缺口；14、第一放置通槽；15、第二放置通槽；16、传动杆；17、上板；18、中间板；19、下板；20、轴承；21、伺服电机；22、主动轮；23、从动轮；24、同步带；25、直线气缸；26、容纳罩壳；27、吸附机械手；28、片托；281、吸附孔；29、环形夹取机械手；30、夹持圆环；31、夹持凸块；311、底部支撑板部；312、侧壁支撑板部；32、导向斜面；33、限位板；34、缸体；341、前腔室；342、后腔室；35、活塞；36、活塞杆；37、压缩弹簧；38、进气孔；39、气路分配腔；40、片盒；41、定位凹槽。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1至图5所示，一种化学气相沉积设备的硅片连续反应冷却装置，包括工作台1，所述工作台1上设有用于进行硅片化学气相沉积的反应腔室，所述反应腔室上设有方便机械手伸入放置硅片的进料口4，所述工作台1上还设有若干个用于存放硅片的片盒40，其特征在于：
所述反应腔室内包括反应平台2和反应罩壳3，所述反应平台2旋转安装于工作台1上且位于反应罩壳3内，所述进料口4设在反应罩壳3上，所述反应平台2圆周均匀分布有若干个方便放置硅片的容纳凹槽6，所述工作台1下方设有用于驱动反应平台2旋转的平台旋转动力装置，所述反应平台2靠近进料口4处设有上料工位8，所述反应腔室和片盒40之间设有用于夹持硅片的环形夹取机械手29和放置硅片并能切换硅片位置的换位装置，所述环形夹取机械手29执行端设有夹持圆环30，所述夹持圆环30下方圆周分布有若干个夹持凸块31，所述容纳凹槽6四周设有与夹持凸块31对应的避让凹槽7，所述夹持固定部位下方设有用于驱动夹持凸块31径向伸缩的伸缩动力装置；
所述换位装置包括旋转安装于工作台1上的换位板13，所述换位板13的下端安装有传动杆16，所述传动杆16贯穿工作台1与升降旋转动力装置连接，所述升降旋转动力装置通过传动杆16驱动换位板13的升降和旋转，所述换位板13的上板面分别开设有用于放置硅片的第一放置通槽14和第二放置通槽15，所述第一放置通槽14和第二放置通槽15分别处于缓存工位10和冷却工位9，所述升降旋转动力装置驱动换位板13旋转和升降，所述换位板13旋转时第一放置通槽14和第二放置通槽15在缓存工位10和冷却工位9之间相互切换，所述冷却工位9处还设置有用于放置硅片并进行冷却的冷却装置；所述环形夹取机械手29在上料工位8和冷却工位9之间移动；
所述工作台1上位于缓存工位10和片盒40之间还设置有用于吸附硅片的吸附机械手27；所述换位板13上设置有用于避让吸附机械手27的第一避让缺口131和第二避让缺口132，所述第一避让缺口131和第二避让缺口132分别与第一放置通槽14和第二放置通槽15连通。
在本实施例中，所述第一放置通槽14和第二放置通槽15结构相同且为台阶形，所述第一放置通槽14包括支撑硅片底部边缘的支撑面和防止硅片移动的定位面，所述第一放置通槽14和第二放置通槽15尺寸均大于冷却装置尺寸；在放置硅片时，支撑面支撑硅片边缘位置，定位面限定硅片，防止硅片发生晃动，这样等下次移动硅片时也能准确吸取，且在第一放置通槽14或第二放置通槽15下降过程中使硅片底部准确与冷却座11贴合，保证硅片不发生热变形，有效提高定位准确性。
在本实施例中，所述环形夹取机械手29在冷却工位9和上料工位8之间夹持移动，所述吸附机械手27在缓存工位10和片盒40之间吸附移动，所述吸附机械手27和环形夹取机械手29采用一套升降偏转动力装置；这样使两个不同的机械手负责相应的区域，进行加工时不会发生两个机械手之间碰撞等问题且能有效提高生产效率。
进一步的，所述吸附机械手27执行端设有方便吸附夹取硅片的吸附装置，所述吸附装置包括固定安装于吸附机械手27执行端托举硅片片托28，所述片托28上设有若干个吸附孔281，所述吸附孔281连通真空动力装置吸附硅片；由于硅片只需从片盒40内取出放置到缓存工位10上的第一放置通槽14或第二放置通槽15，因此吸附机械手27吸附夹取硅片就非常方便快捷，通过片托28托举硅片起到支撑作用，再由吸附孔281通过真空动力装置对托举的硅片进行进一步的固定，这样就吸附夹取硅片移动，上下料方便，提高效率；在冷却工位9上，硅片需要处于冷却装置上方，因此换位板13需要下降至低于冷却装置，冷却完成后，换位板13还需顶起硅片，这样在缓存工位10一侧，吸附机械手27与换位板13会发生碰撞，并且在缓存工位10放置硅片时，吸附机械手27吸附硅片后由上而下放置，通过第一避让缺口131和第二避让缺口132能有效避免碰撞的发生，保证装置的生产安全。
如图4所示，所述夹持凸块31包括一个支撑硅片底部的底部支撑板部311和夹持硅片边缘的侧壁支撑板部312，所述伸缩动力装置的动力端与所述侧壁支撑板部312连接；所述侧壁支撑板部312的内侧设置有导向斜面32；夹持圆环30与硅片均为圆形，方便夹持凸块31进行夹持，再通过伸缩动力装置驱动底部支撑板部311和侧壁支撑板部312，这样当进行上料时就能快速进行定位夹持，在放置于容纳凹槽6上时，通过避让凹槽7与夹持凸块31进行进一步的定位，夹持凸块31刚好落入避让凹槽7内，这样能大大简化步骤，加快放置和夹取；导向斜面32能形成一定的倾斜角度，由于硅片从冷却装置夹起时上会出现一定的偏差，通过导向斜面32形成了一个由大到小的导向区域，这样硅片就能落在底部支撑板部311且侧壁支撑板部312准确夹持，保证放置硅片的准确性；目前，所述吸附机械手27和环形夹取机械手29的升降转动部分以及升降偏转动力装置部分为现有装置，因此不在文中作详细描述。
如图5所示，所述伸缩动力装置包括小型气缸，所述小型气缸固定安装在夹持圆环30下方，所述小型气缸包括缸体34、活塞35和活塞杆36，所述活塞35活动安装于缸体34内将缸体34分隔成前腔室341和后腔室342，所述活塞杆36贯穿缸体34的前端并与所述活塞35的前端连接，所述后腔室342内设置有预压缩于活塞35的尾端与缸体34之间的压缩弹簧37，所述缸体34上设置有与所述前腔室341连通的进气孔38，该进气孔38与气路系统连通；当需要夹持凸块31伸出进行夹持硅片时，气路系统停止供气，前腔室341内压力消失，后腔室342内的压缩弹簧37释放压力，推动活塞35和活塞杆36伸出；当需要夹持凸块31缩回进行硅片的放置时，气路系统开始供气，气体从进气孔38内进入前腔室341内，前腔室341内压力逐渐变大，当前腔室341内压力大于后腔室342内压缩弹簧37的压力，活塞35和活塞杆36缩回，压缩弹簧37被压缩，有效提高夹持效率。
如图4所示，所述夹持圆环30上设置有环形的气路分配腔39，该气路分配腔39均与所述缸体34上的进气孔38连通，所述气路分配腔39与气路系统连通；通入气体后能同步驱动夹持凸块31伸出或缩回，使硅片夹持或放置时准确可靠，提高夹持稳定性。
在本实施例中，所述底部支撑板部311向外侧延伸并设置有限位板33，该限位板33与所述缸体34的尾部限位配合；所述限位板33能限定夹持凸块31最大伸缩范围，限位板33与缸体34的尾部接触后，限位板33迫使底部支撑板部311无法继续伸出，底部支撑板部311与侧壁支撑板部312连接在一起，侧壁支撑板部312也无法继续移动，使夹持凸块31伸出的长度相同，使硅片定位准确，保证夹持准确性。
在本实施例中，所述工作台1底部固定有容纳平台旋转动力装置、升降旋转动力装置和升降偏转动力装置的容纳罩壳26，所述容纳罩壳26能起到有效保护作用；所述平台旋转动力装置包括步进电机5，所述步进电机5在驱动反应平台2旋转的过程当中精准控制启停，这样就能使每次偏转容纳凹槽6都能准确处于上料工位8，方便每次放置硅片时与机械手进行准确的定位；容纳凹槽6在反应平台2偏转过程中也能有效限定硅片位置，使硅片不会发生偏移，节省时间，提高上料效率。
进一步的，所述容纳升降旋转动力装置的容纳罩壳26内升降滑动安装有升降座，所述传动杆16的下段转动安装于所述升降座上，所述升降旋转动力装置包括控制传动杆16旋转的旋转动力装置和驱动传动杆16升降的升降动力装置，所述旋转动力装置固定于升降座上，所述旋转动力装置与传动杆16之间通过同步带24传动，所述升降动力装置固定于容纳罩壳26内，升降动力装置的动力端与升降座连接控制升降座的升降。
如图3所示，所述旋转动力装置包括伺服电机21，所述伺服电机21输出轴上固定有主动轮22，所述传动杆16上连接有从动轮23，所述主动轮22和从动轮23之间通过同步带24啮合传动，所述伺服电机21固定安装于升降座上；所述伺服电机21固定安装于升降座上，所述伺服电机21能准确控制速度，位置精度非常准确，且由于主动轮22和从动轮23之间通过同步带24啮合传动，传动带上设有等距分布的带齿，主动路和从动轮23上设有与之啮合的齿槽，这样能够有效减少打滑保证了传动时的效率，提高装置精确性。
所述升降动力装置包括直线气缸25，所述直线气缸25固定安装于容纳罩壳26底部，所述升降座包括上板17、中间板18和下板19，所述上板17、中间板18和下板19构成了矩形框架结构，所述直线气缸25的导杆与下板19连接，伺服电机21固定安装于中间板18上，所述上板17上固定有轴承20，所述传动杆16通过所述轴承20转动安装于上板17上；通过上板17上的轴承20与传动杆16连接，这样传动杆16在旋转的同时不会影响自身的升降，这样通过直线气缸25驱动下板19上升，再带动中间板18和上板17上升，这样就能使伺服电机21与传动轴同步上升，完成升降旋动的操作，使装置结构紧凑。
如图3所示，所述冷却装置包括冷却座11，所述冷却座11上设有用于放置硅片的冷却平台111，所述冷却座11上圆周分布有方便夹持凸块31升降移动时滑动凹槽12，滑动凹槽12能避免夹持凸块31夹持硅片时与冷却座11发生碰撞，提高装置安全性，进一步，所述冷却座11内设置有用于流通冷却介质的冷却盘管，所述冷却盘管与冷却介质循环管路系统连通，通过循环管路系统使冷却介质在冷却盘管内不断循环能带走处于冷却平台111上硅片的热量，达到硅片的降温效果，使得硅片不会发生热变形，保证生产质量。
在本实施例中，所述工作台1上还设有用于放置若干片盒40的定位凹槽41；所述工作台1上设三个片盒40，因此对应有三个定位凹槽41，当片盒40内的硅片都加工完成后，需要将片盒40整体取走，放置新的片盒40，通过定位凹槽41能快速确定新的片盒40的位置，省去了定位的繁琐，保证机械手夹持时能准确伸入片盒40内。
本发明的工作原理：首先吸附机械手27夹取片盒40内的硅片放置于处于缓存工位10第一放置通槽14上，接着直线气缸25驱动传动杆16带动换位板13上升再由伺服电机21驱动换位板13转动使第一放置通槽14到达冷却工位9上，第二放置通槽15到达缓存工位10上，换位板13下降将硅片放置在冷却座11上，环形夹取机械手29移动到冷却工位9通过夹持凸块31对准滑动凹槽12，下降至夹持凸块31低于硅片伸出夹持凸块31将冷却座11上的硅片夹取后从进料口4伸入到反应腔室内，环形夹取机械手29下降，夹持凸块31落入避让凹槽7内，缩回夹持凸块31，硅片就落在反应平台2的上料工位8上的容纳凹槽6，环形夹取机械手29复位，换位板13上升高于冷却座11并旋转，反应平台2旋转一个角度，环形夹取机械手29重复夹持使新的容纳凹槽6处于上料工位8上，反应平台2间歇旋转将空的容纳凹槽6逐个移动到上料工位8；同时将放置了硅片的容纳凹槽6在反应腔室内逐步进行化学气相沉积，
完成后，步进电机5驱动反应平台2上的其中一个容纳凹槽6至上料工位8等待出料，环形夹取机械手29伸入到反应腔室内将上料工位8上的已经反应好的硅片夹取并移送至冷却座11上冷却，等待一个化学气相沉积反应周期，同时在该反应周期内，吸附机械手27将片盒40内的硅片送至缓存工位10上的第一放置通槽14或第二放置通槽15上，硅片在冷却工位9上冷却完成后，换位板13上升支撑已冷却的硅片旋转切换工位，接着换位板13下降使新的硅片放置在冷却座11上，环形夹取机械手29移动到冷却工位9将冷却座11上的硅片夹取后从进料口4伸入到反应腔室内放置硅片，吸附机械手27将缓存工位10上的硅片放回至片盒40内，此时反应平台2驱动接下来的容纳凹槽6到达上料工位8，环形夹取机械手29夹持硅片放置于冷却座11上，吸附机械手27再吸取新的硅片放置于缓存工位10上的第一放置通槽14或第二放置通槽15，冷却完成后反应平台2再旋转一个角度，重复上述操作，完成所有硅片的自动化学气相沉积。
以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种化学气相沉积设备的硅片连续反应冷却装置，包括工作台，所述工作台上设有用于进行硅片化学气相沉积的反应腔室，所述反应腔室上设有方便机械手伸入放置硅片的进料口，所述工作台上还设有若干个用于存放硅片的片盒，其特征在于：
所述反应腔室内包括反应平台和反应罩壳，所述反应平台旋转安装于工作台上且位于反应罩壳内，所述进料口设在反应罩壳上，所述反应平台圆周均匀分布有若干个方便放置硅片的容纳凹槽，所述工作台下方设有用于驱动反应平台旋转的平台旋转动力装置，所述反应平台靠近进料口处设有上料工位，所述反应腔室和片盒之间设有用于夹持硅片的环形夹取机械手和放置硅片并能切换硅片位置的换位装置，所述环形夹取机械手执行端设有夹持圆环，所述夹持圆环下方圆周分布有若干个夹持凸块，所述容纳凹槽四周设有与夹持凸块对应的避让凹槽，所述夹持固定部位下方设有用于驱动夹持凸块径向伸缩的伸缩动力装置；
所述换位装置包括旋转安装于工作台上的换位板，所述换位板的下端安装有传动杆，所述传动杆贯穿工作台与升降旋转动力装置连接，所述升降旋转动力装置通过传动杆驱动换位板的升降和旋转，所述换位板的上板面分别开设有用于放置硅片的第一放置通槽和第二放置通槽，所述第一放置通槽和第二放置通槽分别处于缓存工位和冷却工位，所述升降旋转动力装置驱动换位板旋转和升降，所述换位板旋转时第一放置通槽和第二放置通槽在缓存工位和冷却工位之间相互切换，所述冷却工位处还设置有用于放置硅片并进行冷却的冷却装置；所述环形夹取机械手在上料工位和冷却工位之间移动；
所述工作台上位于缓存工位和片盒之间还设置有用于吸附硅片的吸附机械手；所述换位板上设置有用于避让吸附机械手的第一避让缺口和第二避让缺口，所述第一避让缺口和第二避让缺口分别与第一放置通槽和第二放置通槽连通。
2.如权利要求1所述的一种化学气相沉积设备的硅片连续反应冷却装置，其特征在于：所述第一放置通槽和第二放置通槽结构相同且为台阶形，所述第一放置通槽包括支撑硅片底部边缘的支撑面和防止硅片移动的定位面，所述第一放置通槽和第二放置通槽尺寸均大于冷却装置尺寸。
3.如权利要求2所述的一种化学气相沉积设备的硅片连续反应冷却装置，其特征在于：所述夹持凸块包括一个支撑硅片底部的底部支撑板部和夹持硅片边缘的侧壁支撑板部，所述伸缩动力装置的动力端与所述侧壁支撑板部连接；所述侧壁支撑板部的内侧设置有导向斜面。
4.如权利要求3所述的一种化学气相沉积设备的硅片连续反应冷却装置，其特征在于：所述伸缩动力装置包括小型气缸，所述小型气缸固定安装在夹持圆环下方，所述小型气缸包括缸体、活塞和活塞杆，所述活塞活动安装于缸体内将缸体分隔成前腔室和后腔室，所述活塞杆贯穿缸体的前端并与所述活塞的前端连接，所述后腔室内设置有预压缩于活塞的尾端与缸体之间的压缩弹簧，所述缸体上设置有与所述前腔室连通的进气孔，该进气孔与气路系统连通。
5.如权利要求4所述的一种化学气相沉积设备的硅片连续反应冷却装置，其特征在于：所述夹持圆环上设置有环形的气路分配腔，该气路分配腔均与所述缸体上的进气孔连通，所述气路分配腔与气路系统连通。
6.如权利要求5所述的一种化学气相沉积设备的硅片连续反应冷却装置，其特征在于：所述底部支撑板部向外侧延伸并设置有限位板，该限位板与所述缸体的尾部限位配合。
7.如权利要求6所述的一种化学气相沉积设备的硅片连续反应冷却装置，其特征在于：所述工作台底部固定有容纳升降旋转动力装置的容纳罩壳，所述容纳罩壳内升降滑动安装有升降座，所述传动杆的下段转动安装于所述升降座上，所述升降旋转动力装置包括控制传动杆旋转的旋转动力装置和驱动传动杆升降的升降动力装置，所述旋转动力装置固定于升降座上，所述旋转动力装置与传动杆之间通过同步带传动，所述升降动力装置固定于容纳罩壳内，升降动力装置的动力端与升降座连接控制升降座的升降。
8.如权利要求7所述的一种化学气相沉积设备的硅片连续反应冷却装置，其特征在于：所述冷却装置包括冷却座，所述冷却座上设有用于放置硅片的冷却平台，所述冷却座上圆周分布有方便夹持凸块升降移动时滑动凹槽。
9.如权利要求1所述的一种化学气相沉积设备的硅片连续反应冷却装置，其特征在于：所述工作台上还设有用于放置若干片盒的定位凹槽。
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