TW201707122A - 基板輸送裝置 - Google Patents

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beams
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Nalin Lalith Rupesinghe
Goncalo Pedro Goncalves
Kenneth B K Teo
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Aixtron Se
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Abstract

本發明係有關於一種用於運送帶狀基板(1)穿過反應器(20)之裝置，其中該基板(1)由運送樑(3、3'、4、4'、5、5'、6、6')固持，該等運送樑可在驅動單元(15、15')作用下沿運送方向(V)位移。該等運送構件具有在時間上交替卡住該基板(1)之第一運送樑(3、3'、4、4')及第二運送樑(5、5'、6、6')，其中該等卡住該基板(1)之運送樑沿該運送方向(V)運動，並且該等未卡住該基板之運送樑沿與該運送方向(V)相反之反向(R)運動。設有沿該運送方向(V)分別成對設於該反應器(20)前後之運送滑架(13、13'、14、14')。

Description

基板輸送裝置
本發明係有關於一種用於運送帶狀基板穿過反應器之裝置，其中該基板由運送樑固持，該等運送樑可在驅動單元作用下沿運送方向位移。
DE 32 14 999 A1描述一種用於連續運送工件穿過爐子之裝置，其中工件在循環作業中交替由總共兩個升降樑中之一者進行水平運送。
DE 10 2013 108 056 A1描述一種用於水平輸送連續基板(Endlossubstrat)之基板輸送系統，其中沿導軌受導引之滾動件卡住基板邊緣。
WO 2013/028496 A1描述一種用於連續基板之輸送裝置，其中基板邊緣夾持在兩條受驅而運動之運送帶間。
石墨烯或碳奈米管或其他由碳構成之奈米粒子的沈積需要使用製程室，基板在該製程室中被加熱至高於1000℃之製程溫度。在提供製程室以實施沈積程序之反應器中，帶狀連續基板之表面被塗佈。基板於反應器之其中一側自第一捲軸上展開並於反應器之另一側被再度捲繞到第二捲軸上。該基板可為金屬帶，該金屬帶之強度在製程溫度下減小而需要使用附加輔助手段，以便在運送基板穿過反應器之製程室時穩定基板。
本發明之目的在於提供一種用於帶狀基板之運送裝置，該運送裝置以較低之機械負荷輸送該基板穿過反應器。
該目的透過請求項所給予之發明而達成，其中各附屬項不僅為獨立項之有益改良方案，亦為該目的之獨立解決方案。
該目的首先且主要透過以下方案而達成：該等運送構件具有第一及第二運送樑。根據本發明，該等運送樑往復運動。至少一第一運送樑沿運送方向位移，至少一第二運送樑則沿與該運送方向相反之反向進行反應位移。設有控制裝置及伺服驅動器，藉由該等伺服驅動器可如此驅動運送樑位移，使得僅該至少一沿正向位移之運送樑卡住基板，該反向位移之運送樑則不卡住基板。在第一技術方案中，可如此驅動該等運送樑運動，使得第一運送樑沿其中一方向運動，第二運送樑則沿相反方向運動。該等運送樑可在同一時間點上逆轉其運動，其中在運動逆轉時間點上，卡住基板之運送樑之間發生轉換。此情況下係採用類似於步進傳動裝置之步進驅動。本發明亦提出，該控制裝置對用於驅動運送樑位移之驅動裝置及伺服裝置進行控制，使得卡住基板之轉換發生於基板運動期間。在此情況下，運送功能之轉移在時間上先於運送樑之運動逆轉時間點。舉例而言，第一運送樑沿運送方向緩慢位移，未卡住基板之第二運送樑則快速沿反向進行反向位移。在第一運送樑即將到達其端位時，第二運送樑加速至運送速度，使得第一及第二運送樑以同一速度位移。在該二運送樑做此並行運動期間，卡住基板之功能自第一運送樑轉換至第二運送樑。而後，在第二運送樑以運送速度進一步運送基板期間，第一運送樑以提高之速度反向位移，以便在第二 運送樑接近其端位時以相似方式加速至運送速度，從而在一使得所有運送樑皆以運送速度沿運送方向位移之階段中，再度承擔運送基板之任務。運送樑較佳卡住基板縱緣。但運送樑亦可例如在中間部位或其他部位上支撐基板。根據本發明之第一態樣，邊側運送樑形成夾持側面，該等夾持側面可由夾持面形成。特定言之設有上運送樑及下運送樑，該等運送樑具有朝向彼此之夾持側面。透過上運送樑及下運送樑之相向運動，可將夾持側面送入一貼靠基板邊緣之具夾持作用的貼靠位置。藉此在基板與運送構件之間形成壓緊配合連接，使得卡住基板之運送構件沿運送方向輸送基板，未卡住基板之運送構件(即彼此隔開之運送樑)沿與運送方向相反之方向進行反向位移。但亦可設置僅自下方支撐基板之運送樑。亦可在基板邊緣之間進行支撐。較佳設有用於固持運送樑之運送滑架。該等運送滑架可相對於位置固定的托架進行水平位移。為此使用由該控制裝置控制之水平驅動器。該等水平驅動器可為與托架之固定式齒條嚙合且由安裝於運送滑架上之馬達驅動的齒輪。但亦可將齒條固定連接運送滑架並將馬達或齒輪傳動裝置分配給托架。亦設有液壓或氣動驅動器。該等運送滑架在輸送基板時分別完成往復運動。特定言之，在反應器之每一側，即，在供基板進入反應器的一側以及在供基板離開反應器的另一側，皆各設有兩運送滑架。本發明提出，第一及第二運送樑分別沿水平方向以其末端剛性連接相對應之運送滑架。其中，該等運送樑伸出反應器及其製程室，故每個運送樑皆連接基板進料側運送滑架及基板出料側運送滑架。該等運送樑較佳具有不同長度，故該至少一第一運送樑之長度可小於該至少一第二運送樑。設於反應器其中一側之運送滑架做相向運動，設於反應器另 一側之運送滑架則做相揹運動。其中，自進料側儲存捲筒上展開基板並將其捲繞到出料側捲筒上。在反應器20內部(即大致在運送樑中間部位)存在超過1000℃之溫度。因此，運送樑在此中間部位區域具有耐熱性能。該等運送樑可由石英、陶瓷或優質鋼構成。但其亦可由數種不同材料組成。在設有運送滑架之兩端上，溫度低於100℃，較佳低於50℃。由此，沿運送樑之延伸方向(即基板輸送方向)形成溫度梯度。另外，沿運送方向依次設置數個運送樑總成，此係有益的。在此情況下，甚至可在製程室中間部位鄰接設置兩個不同之運送樑總成或兩對運送樑總成，使得一由至少兩個運送樑組成之基板運送裝置將基板輸送至製程室中間部位，並且一同樣具有至少兩個運送樑之第二基板運送裝置自中間部位起繼續輸送基板穿過製程室。此外可設置如下：第一及第二運送樑分別為同等長度。
本發明之第二態樣係有關於一種用於運送帶狀基板穿過反應器之裝置，其中該基板由運送樑固持，該等運送樑可在驅動單元作用下沿運送方向位移，其中該等運送構件具有在時間上交替卡住該基板之第一運送樑及第二運送樑，其中該等卡住該基板之運送樑沿該運送方向運動，並且該等未卡住該基板之運送樑沿與該運送方向相反之反向運動。其特徵在於沿該運送方向分別成對設於該反應器前後之運送滑架，以使得該等運送樑沿該運送方向位移。
1‧‧‧基板
2‧‧‧邊緣
2'‧‧‧邊緣
3‧‧‧運送樑
3'‧‧‧運送樑
4‧‧‧運送樑
4'‧‧‧運送樑
5‧‧‧運送樑
5'‧‧‧運送樑
6‧‧‧運送樑
6'‧‧‧運送樑
7‧‧‧垂直方向驅動器
7'‧‧‧垂直方向驅動器
8‧‧‧垂直方向驅動器
8'‧‧‧垂直方向驅動器
9‧‧‧夾持面
9'‧‧‧夾持面
10‧‧‧夾持面
10'‧‧‧夾持面
11‧‧‧夾持面
11'‧‧‧夾持面
12‧‧‧夾持面
12'‧‧‧夾持面
13‧‧‧運送滑架
13'‧‧‧運送滑架
14‧‧‧運送滑架
14'‧‧‧運送滑架
15‧‧‧水平驅動器
15'‧‧‧水平驅動器
16‧‧‧捲軸
17‧‧‧捲軸
18‧‧‧托架
19‧‧‧托架
20‧‧‧反應器
R‧‧‧反向
V‧‧‧運送方向
以下結合實施例詳細闡述本發明。其中：圖1為運送輸送裝置之側面示意圖，藉由該運送輸送裝置自第一捲筒16上展開帶狀可撓性基板1，輸送該基板穿過反應器20之製程室並將其捲繞到第二捲筒17上，其中示出一運動階段，在該 運動階段中，第一運送樑總成13、13'、3、4做反向運動R且第二運送樑總成14、14'、5、6受驅而做正向運動V，其中運送樑5、6將基板1夾持在兩夾持面11、12之間；圖2為沿II-II線所截取之剖面圖，其中沿運送方向V位於第二運送樑總成之運送滑架14後面的組件未示出；圖3為沿圖1中III-III線所截取之剖面圖，其中沿運送方向V位於第一運送樑總成之運送滑架13後面的組件未示出；圖4為對應圖1之視圖，但係關於另一操作位置，在該操作位置上，第一運送樑總成13、3、4以夾持面9、10卡住基板1且沿正向V位移，並且第二運送樑總成14、5、6未卡住基板1且沿反向R位移；圖5為沿圖4中V-V線所截取之剖面圖，其中沿輸送方向V設於運送滑架14後面之組件在此亦未示出；圖6為沿圖4中VI-VI線所截取之剖面圖，其中該裝置沿輸送方向設於運送滑架13後面之元件在此亦未示出；圖7為對應圖1及圖4之相似視圖，第一運送樑總成13、3、4及第二運送樑總成14、5、6處於第一運動逆轉點；圖8為對應圖7之視圖，但該二運送樑總成處於第二運動逆轉點；圖9為用於說明均勻驅動基板1運動時之運動與轉換時間w1至w6的距離-時間圖；及圖10為第二實施例之具有兩個運送樑總成3、4、13；5、6、14的基板輸送裝置俯視圖。
圖式中僅示意性示出配合CVD反應器20使用之輸送裝置。該反應器為一如先前技術及相關文獻中所記載之用於沈積碳奈米粒子、石墨烯、碳奈米管或類似之物的反應器20。特定言之，氣態起始材料被送入反應器20之製程室。特定言之，金屬質連續基板1被輸送穿過反應器20之製程室。基板及反應器20之製程室被加熱至超過1000℃之製程溫度。奈米粒子在此溫度下沈積於基板1表面。基板寬度可約為300毫米。如此之窄的基板僅需在相對背面邊緣上被固持。中間區域雖可採取支撐措施，但此為不必要的。
設有第一運送樑總成13、3、4及第二運送樑總成14、5、6，二者在時間上交替藉由夾持面9、9'、10、10'及11、11'、12、12'卡住基板1之邊緣2、2'，以便輸送自第一捲筒16上展開之基板1穿過反應器20之製程室，而後將基板1再度捲繞到第二捲筒17上。在此過程中，基板1沿正向V被運送。
第一運送樑總成具有第一運送滑架13，該第一運送滑架具有門形框架，該門形框架上(參見圖3)固定有垂直方向驅動器7、7'。垂直方向驅動器7、7'鄰近被輸送穿過運送滑架13之門洞之基板1的邊緣佈置。藉由垂直方向驅動器7、7'可分別使得設於基板1之邊緣2、2'上的上運送樑3、3'上下位移並且使下運送樑4、4'上下位移。第一運送樑3、3'、4、4'形成內運送樑。該等運送樑可自圖3所示之間隔位置進入圖6所示之夾持位置。在夾持位置上，基板1之邊緣2、2'分別位於上運送樑3、3'及下運送樑4、4'之夾持面9、9'；10、10'間。
在反應器20之進料側及反應器20之出料側皆分別設有運送滑架13、13'，該運送滑架分別固持第一運送樑3、3'、4、 4'之一末端。該二第一運送滑架13、13'可藉由水平驅動器15沿水平方向相對於位置固定的托架18進行位移。根據本發明，設有往復位移。
設有第二運送樑總成14、5、6。此運送樑總成亦具有兩運送滑架14、14'，其中運送滑架14設於反應器20之基板進料側且運送滑架14'設於反應器20之基板出料側。與第一運送樑總成一樣，第二運送樑總成亦共具有四個運送樑5、5'、6、6'，其中此等運送樑係為同樣能卡住基板的邊緣2、2'之外運送樑。該等以其末端分別固定於一運送滑架14、14'上之第二運送樑5、5'、6、6'的長度大於第一運送樑3、3'、4、4'。運送滑架14、14'具有水平驅動器15、15'以往復驅動第二運送樑總成。
門形第二運送滑架14、14'載有第二垂直方向驅動器8，藉由該等第二垂直方向驅動器可將第二運送樑5、5'、6、6'自圖2所示之夾持位置送入圖5所示之與基板1之邊緣2隔開的間隔位置。為此，上運送樑5、5'向上位移且下運送樑6、6'向下位移。在此過程中，上運送樑5、5'之上夾持面11分別與下運送樑6、6'之下夾持面11、11'分離。
垂直方向驅動器8、8'、7、7'可為齒條傳動裝置、主軸傳動裝置、液壓或氣動活塞氣缸驅動裝置。水平驅動器15、15'可為例如齒輪與齒條嚙合之齒輪傳動裝置。水平驅動器使用轉矩限制伺服馬達。可透過可旋轉的偏心臂來完成垂直方向運動。
該裝置可採用步進法進行工作。採用此方法時，兩夾持樑總成分別以相反方向位移，其中由沿正向V運動之夾持樑總成輸送基板1。為此，基板1之邊緣2、2'被夾持在相關夾持面10、 10'、11、11'、12、12'之間。沿反向R位移之運送樑總成則具有夾持面9、12，該等夾持面與基板1之邊緣2、2'隔開。其中，該二運送樑總成在圖7及圖8所示之運動逆轉點間運動，該等運動逆轉點被同時達到。
但亦可藉由恆定的連續運動來輸送基板1。相關運動圖由圖9示出。該圖以時間t為橫軸繪示兩運送樑總成I、II之運動距離S。
w1至w6係指相關夾持樑總成轉換功能以用作基板輸送總成或反向位移總成之時段。在w1期間，第一運送樑總成I之夾持元件對基板1的夾持被解除，並且第二運送樑總成之夾持元件進入夾持位置，從而由第二運送樑總成承擔輸送基板1之任務。接著，第一運送樑總成在快速運動中返回並且在w2時承擔輸送基板之任務。在w3時，再度發生由第一運送樑總成到第二運送樑總成之輸送功能轉換。w4、w5、w6表示相似轉換。如圖9所示，在夾持轉換時間點w1至w6上，兩運送樑總成I、II具有同一速度。
圖10以俯視圖示出基板輸送裝置。該基板輸送裝置具有外運送樑5、6及5'、6'，該等外運送樑以其縱向末端分別固定在一運送滑架14、14'上。在運送滑架14、14'上設有垂直方向驅動器8、8'，以便驅動運送樑5、5'、6、6'以前述方式沿垂直方向位移。運送滑架14、14'在此亦為門形物體。
兩位於內側之運送樑3、4及3'、4'的長度大於外運送樑5、6及5'、6'。該等運送樑以其縱向末端分別固定於運送滑架13、13'上。運送滑架13、13'亦為門形物體。運動時，運送滑架13可位移至貼靠運送滑架14，並且運送滑架13'可位移至接觸貼靠運 送滑架14'。因此，垂直方向驅動器7、7'及8、8'係在相對背面側上設於門形運送滑架13、13'、14、14'之豎桿上。
前述實施方案係用於說明本申請整體所包含之發明，該等發明至少透過以下特徵組合分別獨立構成相對於先前技術之進一步方案：一種裝置，其特徵在於，該等運送構件具有在時間上交替卡住該基板1之第一運送樑3、3'、4、4'及第二運送樑5、5'、6、6'，其中該等卡住該基板1之運送樑沿該運送方向V運動，並且該等未卡住該基板之運送樑沿與該運送方向V相反之反向R運動。
一種裝置，其特徵在於沿該運送方向V分別成對設於該反應器(20)前後之運送滑架13、13'、14、14'。
一種裝置，其特徵在於，該等運送滑架13、13'、14、14'如此佈置且如此連接該等運送樑3、3'至6、6'，使得在一使得設於該反應器20之其中一側的運送滑架13、14做相向運動之運動階段中，設於該反應器20之另一側的運送滑架13'、14'做相揹運動，其中該等第一運送樑3、3'、4、4'之長度小於該等第二運送樑5、5'、6、6'。
一種裝置，其特徵在於，該等運送樑3、3'、4、4'、5、5'、6、6'具有夾持側面9、9'、10、10'、11、11'、12、12'、13、13'，以便特別將該基板1之邊緣2、2'夾持在兩夾持側面之間。
一種裝置，其特徵在於，該等運送樑具有下運送樑4、4'、6、6'及上運送樑3、3'、5、5'，其中該基板1由該等沿該運送方向V位移之運送樑透過上運送樑及下運送樑之兩夾持面9、9'、 10、10'、11、11'、12、12'間的中間位置加以固持。
一種裝置，其特徵在於，該等運送樑3、3'、4、4'、5、5'、6、6'可藉由垂直方向驅動器7、7'、8、8'沿橫向於該基板1之表面法線的方向自一貼靠該基板1之貼靠位置進入一與該基板1隔開之間隔位置。
一種裝置，其特徵在於用於驅動該等運送滑架13、13'、14、14'水平位移之水平驅動器15、15'以及用於驅動該等運送樑3、3'、4、4'、5、5'、6、6'在一貼靠該基板1之貼靠位置與一與該基板1隔開之間隔位置間位移的垂直方向驅動器7、7'、8、8'，其中如此控制該等驅動器15、15'；7、7'、8、8'，使得該等運送樑之位移發生於該等運送滑架之運動逆轉點上或者發生於所有運送滑架13、13'、14、14'沿該運送方向V運動期間。
一種裝置，其特徵在於，該反應器20為CVD反應器。
一種裝置，其特徵在於，藉由該反應器20特定言之在大於1000℃之溫度下將碳奈米粒子、石墨烯或碳奈米管沈積於該基板1上。
所有已揭露特徵(作為單項特徵或特徵組合)皆為發明本質所在。故本申請之揭露內容亦包含相關/所附優先權檔案(在先申請副本)所揭露之全部內容，該等檔案所述特徵亦一併納入本申請之申請專利範圍。附屬項以其特徵對本發明針對先前技術之改良方案的特徵予以說明，其目的主要在於在該等請求項基礎上進行分案申請。
1‧‧‧基板
2‧‧‧邊緣
2'‧‧‧邊緣
3‧‧‧運送樑
3'‧‧‧運送樑
4‧‧‧運送樑
4'‧‧‧運送樑
5‧‧‧運送樑
5'‧‧‧運送樑
6‧‧‧運送樑
6'‧‧‧運送樑
8‧‧‧垂直方向驅動器
8'‧‧‧垂直方向驅動器
9‧‧‧夾持面
9'‧‧‧夾持面
10‧‧‧夾持面
10'‧‧‧夾持面
11‧‧‧夾持面
11'‧‧‧夾持面
12‧‧‧夾持面
12'‧‧‧夾持面
14'‧‧‧運送滑架
15'‧‧‧水平驅動器
18‧‧‧托架

Claims (8)

  1. 一種用於運送帶狀基板(1)穿過反應器(20)之裝置，其中該基板(1)由運送樑(3、3’、4、4’、5、5’、6、6’)固持，該等運送樑可在驅動單元(15、15’)作用下沿運送方向(V)位移，其中該等運送樑具有在時間上交替卡住該基板(1)之第一運送樑(3、3’、4、4’)及第二運送樑(5、5’、6、6’)，其中該等卡住該基板(1)之運送樑沿該運送方向(V)運動，並且該等未卡住該基板之運送樑沿與該運送方向(V)相反之反向(R)運動，其特徵在於：該等運送樑(3、3’、4、4’、5、5’、6、6’)具有夾持側面(9、9’、10、10’、11、11’、12、12’、13、13’)，以便特別將該基板(1)之邊緣(2,2')夾持在兩夾持側面之間。
  2. 一種用於運送帶狀基板(1)穿過反應器(20)之裝置，其中該基板(1)由運送樑(3、3’、4、4’、5、5’、6、6’)固持，該等運送樑可在驅動單元(15、15’)作用下沿運送方向(V)位移，其中該等運送樑具有在時間上交替卡住該基板(1)之第一運送樑(3、3’、4、4’)及第二運送樑(5、5’、6、6’)，其中該等卡住該基板(1)之運送樑沿該運送方向(V)運動，並且該等未卡住該基板之運送樑沿與該運送方向(V)相反之反向(R)運動，其特徵在於：沿該運送方向(V)分別成對設於該反應器(20)前後之運送滑架(13、13’、14、14’)。
  3. 如請求項2之裝置，其中，該等運送滑架(13、13’、14、14’)如此佈置且如此連接該等運送樑(3、3')至(6、6')，使得在一使得設於該反應器(20)之其中一側的運送滑架(13,14)做相向運動之運動階段中，設於該反應器(20)之另一側的運送滑架(13’、14’)做相揹運動，其中該等第一運送樑(3、3’、4、4’)之長度小於該等第二運送 樑(5、5’、6、6’)。
  4. 如請求項1之裝置，其中，該等運送樑具有下運送樑(4、4’、6、6’)及上運送樑(3、3’、5、5’)，其中該基板(1)由該等沿該運送方向(V)位移之運送樑透過上運送樑及下運送樑之兩夾持面(9、9’、10、10’、11、11’、12、12’)間的中間位置加以固持。
  5. 如請求項1或2之裝置，其中，該等運送樑(3、3’、4、4’、5、5’、6、6’)可藉由垂直方向驅動器(7、7’、8、8’)沿橫向於該基板(1)之表面法線的方向自一貼靠該基板(1)之貼靠位置進入一與該基板(1)隔開之間隔位置。
  6. 如請求項1之裝置，其中，水平驅動器(15、15’)用於驅動該等運送滑架(13、13’、14、14’)水平位移以及垂直方向驅動器(7、7’、8、8’)用於驅動該等運送樑(3、3’、4、4’、5、5’、6、6’)在一貼靠該基板(1)之貼靠位置與一與該基板(1)隔開之間隔位置間位移，其中如此控制該等驅動器(15、15’；7、7’、8、8’)，使得該等運送樑之位移發生於該等運送滑架之運動逆轉點上或者發生於所有運送滑架(13、13’、14、14’)沿該運送方向(V)運動期間。
  7. 如請求項1或2之裝置，其中，該反應器(20)為CVD反應器。
  8. 如請求項1或2之裝置，其中，藉由該反應器(20)特定言之在大於1000℃之溫度下將碳奈米粒子、石墨烯或碳奈米管沈積於該基板(1)上。
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