CN207418863U - 一种基片托盘存储腔以及一种mocvd处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种用于MOCVD处理系统的基片托盘存储腔，所述基片托盘存储腔内包括：多个上下叠放的第一支撑架和第二支撑架，其中第二支撑架中设置有冷却液管道用以冷却设置在第二支撑架上的基片托盘；所述多个第二支撑架固定到所述基片存储腔，并且至少一个第二支撑架上方具有大于第二高度(H0)的空间；所述多个第一支撑架通过驱动装置连接到存储腔，所述驱动装置可驱动所述多个第一支撑架上下运动，使得至少两个相邻的第一支撑架之间的间距在第一高度(H3)和所述第二高度之间变化，其中第一高度小于第二高度。

Description

一种基片托盘存储腔以及一种MOCVD处理系统

技术领域

本实用新型涉及一种MOCVD处理系统，具体涉及一种MOCVD处理系统中的基片托盘存储腔。

背景技术

LED被大量生产和广泛应用，用于生产LED的MOCVD处理系统也得到日益广泛的应用。MOCVD处理系统中被通入MO(metal organic)气体和氨气以及气体N2、H2等载流气体，使得GaN等化合物半导体在高温的基片上快速的生长出来。为了提高生产效率往往需要将大量小尺寸的基片(2-6英寸)放入一个基片托盘上的大量凹坑中，然后将基片托盘带着这些基片一起被送入MOCVD处理系统中的处理腔。如图1所示为典型的MOCVD处理系统结构图，包括一个传输腔100，传输腔100上连接着一个真空锁(load lock)110，传输腔内设置有至少一个机械臂，用于转运基片托盘20。传输腔100上还连接着多个进行MOCVD沉积的处理腔120a-120d，以及一个基片托盘存储腔130，其中基片托盘存储腔130内既存储着即将送入处理腔进行处理的待处理基片托盘20，也包括在处理腔完成处理后的基片托盘20。基片托盘存储腔130与传输腔100之间通过一个气密门36相连接。由于MOCVD需要高温(600-1200度)下才能进行，所以需要将刚完成处理的基片托盘降温后才能通过传输腔100、真空锁110输送到大气环境中由工作人员进行进一步处理。图2所示是现有技术中基片托盘存储腔130的剖面结构图，基片托盘存储腔130内最底部包括用于冷却的支撑架31，冷却支撑架31联通到水冷管道，刚完成处理的基片托盘20被放置在冷却支撑架31上以对基片托盘进行冷却。基片托盘存储腔130内还包括三个支撑架33-33c，用于放置待处理的基片托盘，待处理基片托盘未经过加热，所以这些支撑架不需要设置冷却装置。其中冷却支撑架31由于必须包括流通冷却液的管道，所以一般厚度要大于支撑架33。其中基片托盘20的上边缘包括一个凸缘21，在运输基片托盘时机械臂卡住该凸缘21后，需要首先上升一定高度再进行横向运动，将基片托盘20转运走。所以支撑架的31或33顶面到支撑架31/33的上方必须存在一个最低高度H0的空间才能保证基片托盘能够被机械臂先抬升再横向传输，实现顺利转运。基片托盘存储腔130内的四个支撑架和四个基片托盘就需要机械臂能够在相应的高度H1范围内上下运动，才能保证对四个基片托盘20的传输。同时基片托盘存储腔130腔体和基片托盘存储腔130上开设的气密门36也必须具有大于H1的高度。所以H1决定了机械臂的垂直运行范围、存储腔130的高度以及开设在存储腔和传输腔100之间的气密门36的高度。

上述结构的基片托盘存储腔130在MOCVD处理系统运行中会发生问题，当传输腔100上连接着多个处理腔120时，各个基片托盘被先后送入各自的处理腔120，所差时间一般小于10分钟，但是MOCVD的工艺时间很长，通常需要超过5小时，不同处理腔120内任何细微的差别都会导致不同处理腔120内生长速度的差别，最后导致后送入基片10的处理腔比先送入基片10的处理腔先完成或者同时完成处理，两个或更多个处理腔内的基片托盘需要同时从各自的处理腔120中取出，并传输到存储腔130中进行冷却。但是现有技术的存储腔130中只有一个具有冷却功能的支撑架31，要增加带冷却结构的支撑架31，必然会导致上方用于放置待处理基片托盘的支撑架33的数量减少，也会影响整个MOCVD系统的处理效率，如果要增加额外的支撑架31，就会使得总共5个支撑架的高度超过上述H1，需要重新设计选用机械臂、存储腔，成本高昂。

所以业内需要寻求一种简易、低成本的方式，在不改变现有机械臂和存储腔基本尺寸的基础上，使得基片托盘存储腔中能够同时容纳两个冷却支撑架和多个普通支撑架。

实用新型内容

本实用新型公开一种一种基片托盘存储腔，所述基片托盘存储腔内包括：多个上下方向叠放的第一支撑架和第二支撑架，其中第二支撑架中设置有冷却液管道用以冷却设置在第二支撑架上的基片托盘；所述多个第二支撑架固定到所述基片存储腔，并且至少一个第二支撑架上方具有大于第二高度(H0)的空间；所述多个第一支撑架通过驱动装置连接到存储腔，所述驱动装置可驱动所述多个第一支撑架上下运动，使得至少两个相邻的第一支撑架之间的间距在第一高度(H3)和所述第二高度之间变化，其中第一高度小于第二高度。基片托盘存储腔上开设有一个气密门，所述气密门具有第三高度(H1)，所述驱动装置驱动所述多个第一基片支撑架和/或多个第二基片支撑架上下运动时，所述多个第一基片支撑架和多个第二基片支撑架的总高度小于第三高度(H1)。

进一步地，其中第二支撑架也可以通过一个第二驱动装置连接到基片存储腔，或者第一和第二支撑架均通过一个驱动装置使得使得至少一个第二支撑架与相邻的另一个第二支撑架或者第一支撑架之间的间距能够在第一高度和第二高度之间变化。相应的，所述第二支撑架上连接有软管用以向第二支撑架中的冷却液管道提供冷却液。

其中较佳地，可以使得第一高度小于第二高度的1/2。

多个第二支撑架位于所述基片托盘存储腔内下方，多个第一支撑架位于所述基片托盘存储腔内上方，或者多个第二支撑架位于所述基片托盘存储腔内上方，多个第一支撑架位于所述基片托盘存储腔内下方。

可选地，包括至少三个第一支撑架，所述驱动装置驱动所述三个第一支撑架，使得相邻的三个第一支撑架之间分别具有第一高度和第二高度的间距。最佳的选择，所述基片托盘存储腔内包括至少3个第一支撑架，和至少2个第二支撑架包括。

一种MOCVD处理系统，包括上述基片托盘存储腔，所述MOCVD系统包括一个传输腔，连接到所述传输腔的多个处理腔、所述基片托盘存储腔和真空锁。所述传输腔中包括至少一机械臂，用以在所述真空锁、处理腔和基片托盘存储腔之间传输基片托盘。其中所述基片托盘边缘包括一凸缘，所述机械臂能够支撑所述凸缘以抬升基片托盘。所述机械臂能够上下运动，使得所述机械臂能够抓取位于所述多个第一支撑架上的或所述第二支撑架上的任一基片托盘，并抬升所述任一基片托盘到所述第一支撑架或第二支撑架上方第二高度处。

附图说明

图1为现有技术MOCVD系统结构示意图；

图2为现有技术基片托盘存储腔结构图；

图3为本实用新型基片托盘存储腔的第一运行状态图；

图3b为本实用新型基片托盘存储腔的第二运行状态图。

具体实施方式

以下结合附图3和图3b进一步说明本实用新型的具体实施例。

图3是本实用新型基片托盘存储腔的第一运行状态图，存储腔130中，底部包括上下排布的两个冷却支撑架31a和31b，冷却支撑架上各自放置有处理完的基片托盘20，两个冷却支撑架固定设置在存储腔内使得基片托盘上方具有足够的空间(大于等于H0)允许机械臂将基片托盘抬起。冷却支撑架31b上方包括三个支撑架33-33c，该三个支撑架均固定到一个可升降运动的驱动装置34上，通过驱动装置34的运动可以使得三个支撑架可以独立上下运动。为了在比现有技术更有限的空间内叠放三个支撑架33-33c和各个支撑架上的基片托盘20，可以控制所述驱动装置34使得各个支撑架33-33c中至少相邻的两个支撑架之间的间距小于现有技术要求的最小间距H0，如图3中支撑架33c的上表面到支撑架33b的下表面的间距是H3，H3小于H0。更小的间距H3可以使得在机械臂有效运行高度范围H1中，扣除下方两个冷却支撑架高度后，仍然能有效放置下三个支撑架33-33c以及支撑架上的三个基片托盘。

在本实用新型中的当待处理的基片托盘需要从基片托盘存储腔中取出，送入处理腔120时，由于支撑架33上方空间不够，无法直接由机械臂取出，需要进行如图3b所示的调整。图3b中驱动装置34驱动支撑架33c向下降了一定高度，使得基片托盘33c用于支撑基片的顶面到上方支撑架33b底面之间的间距大于等于H0，从而保证支撑架33c上的基片托盘能够被顺利抬升后取出。

上述机片托盘20从支撑架33c取出后被送入处理腔120，经过几个小时的处理后，再次通过机械臂将仍具有高温的基片托盘送入基片存储腔130内的冷却支撑架31a或31b。冷却支撑架31会对高温的基片托盘进行冷却，经过约10几分钟的冷却后，基片托盘20的温度达到目标温度，随后机械臂将冷却后的基片托盘20从存储腔130中取出，转送到真空锁110中。真空锁110关闭与传输腔100之间的气密门，将空气通入真空锁，随后通过机械或者人力将真空锁内处理完的基片托盘20和基片托盘上的大量基片10取出，进行下一道工序。添加新的待处理基片托盘20采用相同的路径，只是方向相反，而且基片托盘需要被放置到支撑架33-33c上。

位于其它几个支撑架33b、33上的基片也可以用类似的方式进行取放，取放支撑架33b上的基片时：同时降下支撑架33b和33c可以使得支撑架33b上方具有足够的空间(大于等于H0)，支撑架33b和33c之间的距离仍然保持在较小的值H3。取放支撑架33上的基片时：同时下降三个支撑架33-c的高度，并使得三个支撑架之间的距离保持在较小值H3，最终使得支撑架33上方具有足够空间使得机械臂进行取放基片托盘作业。

所以本实用新型提供的基片托盘存储腔中，位于腔体内上方的三个支撑架33中同时只有一个支撑架的上方空间达到H0，其它两个支撑架之间的间距仍然保持在H3。所以本实用新型中上方三个支撑架上方空间的总高度2H3+H0再加上下方2个冷却支撑架31的高度2H0，只要满足3H0+2H3<H1的要求，就能保证现有机械臂的运行高度范围H1能够取放比现有技术更多的基片托盘。

本实用新型中的MOCVD处理系统中的处理腔的数量除了可以是四个也可以更少，如3个，或者更多如5个，相应的基片托盘存储腔内的基片托盘的容量需求也会有变化，比如上方最少需要2个支撑架33，此时可以省略其中一个支撑架如33c；当存储腔内上方需要4个支撑架时，需要进一步优化本实用新型中支撑架的材料、厚度以容纳更多支撑架。只要存在多个处理腔120，就不可避免的会出现同时完成处理工艺的情况，需要将两个处理完的基片托盘送入基片托盘存储腔130中的冷却支撑架31。

本实用新型中也可以是冷却支撑架31位于存储腔130内的上方，三个支撑架33-c位于存储腔内的下方，只要能够在有限的空间高度(H1)内排布3个支撑架33和2个冷却支撑架31就能实现本实用新型目的。

本实用新型中的驱动装置可以是电机驱动的3个同轴套设的不锈钢管，通过驱动装置使得三个支撑架可以独立上下运动，或者采用其它机械驱动结构，如支撑架33c、33b和33之间的驱动装置可以独立进行伸缩，又或者三个支撑架分别连接到3套不同的独立驱动轴上，只要能够使得三个支撑架进行垂直方向的独立运动的机械结构均可以作为本实用新型中驱动装置34的实施例。其中多个冷却支撑架31也可以选择通过驱动装置上下移动，只要冷却液是通过可变形的软管供应到可升降的冷却支撑架31，这样软管就能够随着冷却支撑架31上下移动。三个支撑架33-33c和两个冷却支撑架31a、31b可以是通过各自独立的两套驱动装置独立驱动，也可以是共用一套驱动装置分别驱动5个甚至更多个支撑架。这样5个支撑架中至少4个可以同时压缩到具有较近间距H3，所以同样高度(H1)的气密门甚至能够容纳更多数量的冷却支撑架31或者普通支撑架33。

本实用新型中的支撑架33除了可以是图3、3b中所示的呈环形的，也可以是如图2所示的呈圆盘形，只要能支撑基片托盘20的支撑装置均可以作为支撑架。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (16)

1.一种基片托盘存储腔，所述基片托盘存储腔内包括：

多个上下方向叠放的第一支撑架和第二支撑架，其中第二支撑架中设置有冷却液管道用以冷却设置在第二支撑架上的基片托盘；

所述多个第二支撑架固定到所述基片存储腔，并且至少一个第二支撑架上方具有大于第二高度(H0)的空间；

所述多个第一支撑架通过驱动装置连接到存储腔，所述驱动装置可驱动所述多个第一支撑架上下运动，使得至少两个相邻的第一支撑架之间的间距在第一高度(H3)和所述第二高度之间变化，其中第一高度小于第二高度。

2.如权利要求1所述的基片托盘存储腔，其特征在于，所述第一高度小于第二高度的1/2。

3.如权利要求1所述的基片托盘存储腔，其特征在于，所述多个第二支撑架位于所述基片托盘存储腔内下方，多个第一支撑架位于所述基片托盘存储腔内上方。

4.如权利要求3所述的基片托盘存储腔，其特征在于，所述基片托盘存储腔内包括至少3个第一支撑架，和至少2个第二支撑架包括。

5.如权利要求1所述的基片托盘存储腔，其特征在于，所述多个第二支撑架位于所述基片托盘存储腔内上方，多个第一支撑架位于所述基片托盘存储腔内下方。

6.如权利要求1所述基片托盘存储腔，其特征在于，包括至少三个第一支撑架，所述驱动装置驱动所述三个第一支撑架，使得相邻的三个第一支撑架之间分别具有第一高度和第二高度的间距。

7.一种基片托盘存储腔，所述基片托盘存储腔内包括：

多个上下方向叠放的第一支撑架和第二支撑架，其中第二支撑架中设置有冷却液管道用以冷却设置在第二支撑架上的基片托盘；

所述多个第二支撑架通过第二驱动装置连接到所述基片存储腔；

所述多个第一支撑架通过驱动装置连接到存储腔，所述驱动装置可驱动所述多个第一支撑架上下运动，使得至少两个相邻的第一支撑架之间的间距在第一高度(H3)和第二高度之间变化，其中第一高度小于第二高度。

8.如权利要求7所述的基片托盘存储腔，其特征在于所述第二驱动装置能够驱动所述第二支撑架，使得至少一个第二支撑架与相邻的另一个第二支撑架或者第一支撑架之间的间距能够在第一高度和第二高度之间变化。

9.一种基片托盘存储腔，所述基片托盘存储腔内包括：

多个上下方向叠放的第一支撑架和第二支撑架，其中第二支撑架中设置有冷却液管道用以冷却设置在第二支撑架上的基片托盘；

所述多个第一支撑架和多个第二支撑架通过一驱动装置连接到所述基片存储腔，所述驱动装置可驱动所述多个第一支撑架上下运动，使得至少两个相邻的第一支撑架之间的间距在第一高度(H3)和第二高度之间变化，其中第一高度小于第二高度。

10.如权利要求9所述的基片托盘存储腔，其特征在于，所述驱动装置能够驱动所述第二支撑架，使得至少一第二支撑架与相邻的另一个第二支撑架或者第一支撑架之间的间距能够在第一高度和第二高度之间变化。

11.如权利要求7或9中所述基片托盘存储腔，其特征在于，所述第二支撑架上连接有软管用以向第二支撑架中的冷却液管道提供冷却液。

12.如权利要求1或7或9中所述的基片托盘存储腔，其特征在于，基片托盘存储腔上开设有一个气密门，所述气密门具有第三高度(H1)，所述驱动装置驱动所述多个第一基片支撑架和/或多个第二基片支撑架上下运动时，所述多个第一基片支撑架和多个第二基片支撑架的总高度小于第三高度(H1)。

13.一种MOCVD处理系统，包括权利要求1或7或9中所述的基片托盘存储腔，所述MOCVD系统包括一个传输腔，连接到所述传输腔的多个处理腔、所述基片托盘存储腔和真空锁。

14.如权利要求13所述的MOCVD处理系统，其特征在于，所述传输腔中包括至少一机械臂，用以在所述真空锁、处理腔和基片托盘存储腔之间传输基片托盘。

15.如权利要求14所述的MOCVD处理系统，其特征在于，所述基片托盘边缘包括一凸缘，所述机械臂能够支撑所述凸缘以抬升基片托盘。

16.如权利要求14所述的MOCVD处理系统，其特征在于，所述机械臂能够上下运动，使得所述机械臂能够抓取位于所述多个第一支撑架上的或所述第二支撑架上的任一基片托盘，并抬升所述任一基片托盘到所述第一支撑架或第二支撑架上方第二高度处。