一種真空環(huán)境中快速傳送大型托盤的裝置及其使用方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種真空環(huán)境中快速傳送大型托盤的裝置及其使用方法，包括：面積大于1m2的石墨材料制成的托盤和用于將所述托盤在真空環(huán)境中進行傳送的機械手臂，所述機械手臂的上表面設(shè)置有若干用于承載所述托盤的支撐件，其特征在于：在所述支撐件和所述托盤之間設(shè)置有接觸材料，所述支撐件通過所述接觸材料來間接承載所述托盤。本發(fā)明通過在設(shè)置于機械手臂的支撐件與托盤之間增加接觸材料的方法，增大托盤與支撐件之間的摩擦力，避免二者之間的相對運動，從而提高大型托盤在真空環(huán)境的傳輸速度。
【專利說明】一種真空環(huán)境中快速傳送大型托盤的裝置及其使用方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及在真空環(huán)境中的傳輸裝置，尤其涉及一種能在真空環(huán)境中快速傳輸大型托盤的裝置及其使用方法。
技術(shù)背景
[0002]在大規(guī)模的半導(dǎo)體、太陽能電池以及平板顯示等工業(yè)生產(chǎn)中，為了擴大產(chǎn)能可以一次性處理更多的硅片襯底，人們通常多采用大尺寸(大于Im2)的托盤，而制作托盤的材料則多選用石墨材料，這主要是因為石墨具有良好的導(dǎo)熱性能、低膨脹系數(shù)、耐高溫、良好的耐腐蝕和化學(xué)穩(wěn)定性等一系列的優(yōu)點，并且石墨材料易于機械加工，使用石墨材料成本也相對較低。然而，由于石墨本身存在的自潤滑性能，使得石墨托盤與傳輸機械手臂在反復(fù)作用后，磨平了原本并不平滑的托盤表面，致使兩接觸面間的摩擦減少，從而石墨托盤與機械手臂之間極有可能會產(chǎn)生相對運動，無法實現(xiàn)對托盤的快速傳送，最終降低了設(shè)備的產(chǎn)能。另一方面，在石墨托盤與機械手臂的兩接觸面相互作用的過程中，也會產(chǎn)生大量顆粒，這些顆粒很有可能會掉落在真空傳輸腔內(nèi)，對腔體環(huán)境造成一定污染，同時，這些顆粒也很有可能會被傳送到真空覆膜腔腔體內(nèi)，從而改變真空覆膜腔內(nèi)的薄膜沉積條件，導(dǎo)致薄膜電學(xué)特性也隨之發(fā)生改變，最終影響真空覆膜腔體的成膜質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了克服以上問題，本發(fā)明提供了一種真空環(huán)境中快速傳送大型托盤的裝置，通過在設(shè)置于機械手臂的支撐件與托盤之間增加接觸材料的方法，增大了托盤與支撐件之間的摩擦力，避免二者之間的相對運動，從而提高大尺寸托盤在真空環(huán)境的傳輸速度。同時該裝置也能夠減少雜質(zhì)顆粒的產(chǎn)生，保證真空覆膜腔內(nèi)的成膜質(zhì)量，從而提高成膜的良品率。
[0004]為了達到以上目的，本發(fā)明提供了一種真空環(huán)境中快速傳送大型托盤的裝置，包括:面積大于Im2的石墨材料制成的托盤和用于將所述托盤在真空環(huán)境中進行傳送的機械手臂，所述機械手臂的上表面設(shè)置有若干用于承載所述托盤的支撐件，其特征在于:在所述支撐件和所述托盤之間設(shè)置有接觸材料，所述支撐件通過所述接觸材料來間接承載所述托盤。
[0005]可選地，所述機械手臂傳送所述托盤的傳送速度為200-400mm/s。
[0006]可選地，所述接觸材料為托盤底表面處所鍍的一層或者多層接觸薄膜，所述接觸薄膜為非晶硅薄膜、微晶硅薄膜、多晶硅薄膜、S12薄膜、SiC薄膜、或Si3N4薄膜中的一種或者多種。
[0007]可選地，所述接觸薄膜采用等離子體增強的化學(xué)氣相沉積(PECVD)方法制備。
[0008]可選地，所述接觸材料為若干軟質(zhì)橡膠材料的密封圈。
[0009]可選地,所述密封圈材料為Viton, Kalrez, FKM中的一種或者多種。
[0010]本發(fā)明還提供了一種真空環(huán)境中快速傳送大型托盤的裝置的使用方法，包括: 第一步，將未裝載襯底的托盤翻轉(zhuǎn)后倒置于真空覆膜腔內(nèi)，通過化學(xué)氣相沉積方法在托盤的底表面處制備所需的接觸薄膜；
第二步，將已制備好接觸薄膜的托盤從真空覆膜腔中取出，再次翻轉(zhuǎn)后使所述托盤正放，并將襯底安裝在所述托盤內(nèi)；
第三步，用所述機械手臂抓取裝載有襯底的托盤進行傳送，在此期間，所述托盤底表面的接觸薄膜與設(shè)置于機械手臂上的若干支撐件相接觸；
第四步，當(dāng)裝載有襯底的托盤被傳入所述真空覆膜腔后，利用化學(xué)氣相沉積方法在所述襯底表面制備所需的目標(biāo)薄膜。
[0011]可選地，在所述真空覆膜腔中制備的接觸薄膜和目標(biāo)薄膜為同種類型的薄膜。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果:
I)本發(fā)明通過在機械手臂的支撐件與托盤之間設(shè)置接觸材料克服了因石墨具有自潤滑性能所帶來的不良影響，避免了托盤在快速輸運過程中與機械手臂之間的相對運動，從而可以使托盤的傳送速度不受此相對運動限制，提高傳輸速度，增加產(chǎn)品的產(chǎn)能。同時，該裝置也避免了因石墨托盤與接觸材料的摩擦而產(chǎn)生的雜質(zhì)顆粒，保證真空覆膜腔內(nèi)的成膜質(zhì)量，從而提聞成I旲的良品率。
[0013]2)在可選方案中，所述接觸材料可以為在托盤底表面所鍍的一層或者多層的接觸薄膜，且所述接觸薄膜與所述目標(biāo)薄膜可以為同種類型的薄膜。此時，所述接觸薄膜便可以和目標(biāo)薄膜使用同一個真空覆膜腔制備，從而降低了生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明一實施例中快速傳送大型托盤的裝置結(jié)構(gòu)側(cè)面圖。
[0015]圖2是本發(fā)明一實施例中快速傳送大型托盤的裝置使用方法流程圖。
[0016]圖3是本發(fā)明另一實施例中快速傳送大型托盤的裝置結(jié)構(gòu)側(cè)面圖。
[0017]具體實施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細說明。
[0018]在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其他方法來實施，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0019]本發(fā)明提供了一種在機械手臂的支撐件與托盤之間設(shè)置接觸材料的方法克服了因石墨具有自潤滑性能所帶來的不良影響，通過接觸材料的增加避免了托盤在快速輸運過程中與機械手臂之間的相對運動，從而可以使托盤的傳送速度不受此相對運動限制，提高了托盤的傳輸速度，從而增加產(chǎn)品的產(chǎn)能。同時，該裝置也避免了因石墨托盤與接觸材料的摩擦而產(chǎn)生的雜質(zhì)顆粒，保證了真空覆膜腔內(nèi)的成膜質(zhì)量，從而提高成膜的良品率。
[0020]下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
[0021]實施例一:
圖1示出了本發(fā)明一個具體實施例的裝置結(jié)構(gòu)側(cè)面圖。所述真空環(huán)境中快速傳送大型托盤的裝置I包括由石墨材料制成的托盤11，和將所述托盤11在空間進行快速傳遞的機械手臂12，所述托盤通常為面積大于I m2的大型托盤，具體地，所述托盤的面積為1.1*1.3m2，其可以容納80個6英寸的硅片襯底。所述機械手臂12傳送所述托盤的傳送速度范圍一般在200-400mm/s。所述機械手臂12通常可采用碳纖維或陶瓷等耐高溫材料制成，在所述機械手臂的上表面設(shè)置有若干用于承載所述托盤11的支撐件13，所述支撐件通常采用硬質(zhì)金屬材料制成，以起到較好地支撐大型托盤的作用。所述支撐件可以采用螺絲或者螺釘?shù)染o固方式固定于所述機械手臂上，也可以采用夾具壓住、用扣環(huán)卡住或者直接嵌入的方式固定于所述機械手臂上，還可以通過硅膠等粘結(jié)材料以粘貼方式固定于機械手臂上。優(yōu)選地，本實施例中采用螺釘方式固定于所述機械手臂上。位于機械手臂上的所述支撐件13和托盤11之間設(shè)置有接觸材料14，所述支撐件13通過所述接觸材料14來間接承載所述托盤。具體地，所述接觸材料14可以是在托盤底表面所鍍的一層或者多層接觸薄膜，所述接觸薄膜可以為非晶硅薄膜、微晶硅薄膜、多晶硅薄膜、S12薄膜、SiC薄膜、或Si3N4薄膜中的一種或者多種，這些材料的熱膨脹率接近于托盤所用的石墨材料，因此可以避免接觸薄膜從襯底底表面脫落。優(yōu)選地，在本實施例中所述接觸材料14為利用PECVD方法制備的非晶硅薄膜。
[0022]對于圖1所示的實施例中所揭示的這種真空環(huán)境下的快速傳送大型托盤的裝置，圖2示出了該裝置的使用方法流程圖，其使用步驟如下:
步驟SI，將未裝載襯底的托盤翻轉(zhuǎn)后倒置于真空覆膜腔內(nèi)，通過化學(xué)氣相沉積方法在托盤的底表面處制備所需的接觸薄膜；
步驟S2，將已制備好接觸薄膜的托盤從真空覆膜腔中取出，再次翻轉(zhuǎn)后使所述托盤正放，并將襯底安裝在所述托盤內(nèi)；
步驟S3，用所述機械手臂抓取裝載有襯底的托盤并進行傳送，在此期間，所述托盤底表面的接觸薄膜與設(shè)置于機械手臂上的若干支撐件相接觸；
步驟S4,當(dāng)裝載有襯底的所述托盤被傳入所述真空覆膜腔后，利用化學(xué)氣相沉積方法在所述襯底表面制備所需的目標(biāo)薄膜。
[0023]以下對于各步驟進行詳細的說明:
步驟Si為所述接觸薄膜的制備步驟，所述真空覆膜腔可以是化學(xué)氣相沉積腔，優(yōu)選地，可以為等離子體增強的化學(xué)氣相沉積腔(PECVD)。
[0024]在步驟SI中，首先將未裝載襯底的空托盤在PECVD真空覆膜腔外進行翻轉(zhuǎn)，使得托盤底部朝上，承載托盤的面朝下，將這種倒置后的托盤傳入PECVD真空覆膜腔內(nèi)，通過PECVD方法在所述托盤的底表面處沉積出所需的一層或者多層接觸薄膜，所需接觸薄膜的材料可以為非晶硅、微晶硅、多晶硅、Si02、SiC、或Si3N4中的一種或者多種，通常需要沉積的接觸薄膜的厚度范圍為0.5-lum。
[0025]在步驟S2中，當(dāng)托盤底表面處制備好接觸薄膜后，將托盤從PECVD真空覆膜腔取出，再次翻轉(zhuǎn)后使托盤正放，并將襯底安裝在托盤內(nèi)；
在步驟S3中，一般來說，常見的PECVD系統(tǒng)包括PECVD真空覆膜腔、進片腔、傳輸腔、出片腔等幾個部分，在本發(fā)明中，用機械手臂抓取裝載有襯底的托盤進行傳輸可以是在PECVD系統(tǒng)內(nèi)各腔體之間的傳輸以及PECVD系統(tǒng)內(nèi)與系統(tǒng)外之間的傳輸。當(dāng)用機械手臂抓取裝載有襯底的托盤進行傳輸時，所述托盤底表面的接觸薄膜與設(shè)置于機械手臂上的若干支撐件相接觸。
[0026]在步驟S4中，當(dāng)裝載有襯底的托盤被傳入所述真空覆膜腔后，利用化學(xué)氣相沉積方法在所述襯底表面制備所需的目標(biāo)薄膜。優(yōu)選地，所需化學(xué)氣相沉積方法可以是PECVD方法，所需制備的目標(biāo)薄膜和接觸薄膜可以為同種類型的薄膜，例如可以均為非晶硅薄膜。
[0027]圖3所示為本發(fā)明另一個具體實施例的裝置結(jié)構(gòu)側(cè)面圖，其中托盤11、機械手臂
12、支撐件13均與第一實施例中情況相似，二者的區(qū)別在于:此處接觸材料14可以若干由軟質(zhì)橡膠材料制成的密封圈，具體地，所述密封圈材料可以為Viton，Kalrez, FKM中的一種或者多種。
[0028]本發(fā)明通過采用在機械手臂的支撐件與石墨托盤之間設(shè)置接觸薄膜或者密封圈的方式，使得支撐件與石墨托盤間沒有直接接觸，避免了兩者因反復(fù)相互作用后的摩擦力減小而產(chǎn)生的相互運動的問題，克服了因石墨具有自潤滑性能所帶來的不良影響，從而可以使托盤的傳送速度不受此相對運動限制，提高了機械手臂的傳輸速度，增加了產(chǎn)品的產(chǎn)能。同時，該裝置也避免了石墨托盤與接觸材料相互作用過程中產(chǎn)生的雜質(zhì)顆粒，保證真空覆膜腔內(nèi)的成膜環(huán)境和成膜質(zhì)量，從而提高成膜的良品率。
[0029]在本發(fā)明的可選方案中，所述接觸材料可以為在托盤底表面所鍍的一層或者多層的接觸薄膜，所述接觸薄膜的材料可以為非晶硅、多晶硅、S12, SiC、或Si3N4中的一種或者多種，并且所述接觸薄膜與所述目標(biāo)薄膜可以為同種類型的薄膜，例如均采用PECVD方法制備非晶硅薄膜，這樣，所述接觸薄膜便可以和目標(biāo)薄膜使用同一個真空覆膜腔制備，從而降低了生產(chǎn)成本。
[0030]雖然本法明已以較佳的實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本法明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種真空環(huán)境中快速傳送大型托盤的裝置，包括:面積大于Irn2的石墨材料制成的托盤和用于將所述托盤在真空環(huán)境中進行傳送的機械手臂，所述機械手臂的上表面設(shè)置有若干用于承載所述托盤的支撐件，其特征在于:在所述支撐件和所述托盤之間設(shè)置有接觸材料，所述支撐件通過所述接觸材料來間接承載所述托盤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空環(huán)境中快速傳送大型托盤的裝置，其特征在于，所述機械手臂傳送所述托盤的傳送速度范圍為200-400mm/s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空環(huán)境中快速傳送大型托盤的裝置，其特征在于，所述接觸材料為所述托盤底表面處所鍍的一層或者多層接觸薄膜，所述接觸薄膜為非晶硅薄膜、微晶硅薄膜、多晶硅薄膜、S12薄膜、SiC薄膜、或Si3N4薄膜中的一種或者多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種真空環(huán)境中快速傳送大型托盤的裝置，其特征在于，所述接觸薄膜采用等離子體增強的化學(xué)氣相沉積方法制備。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空環(huán)境中快速傳送大型托盤的裝置，其特征在于，所述接觸材料為若干軟質(zhì)橡膠材料的密封圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種真空環(huán)境中快速傳送大型托盤的裝置，其特征在于，所述密封圈材料為Viton，Kalrez, FKM中的一種或者多種。
7.—種權(quán)利要求3所述的真空環(huán)境中快速傳送大型托盤的裝置的使用方法，包括: 第一步，將未裝載襯底的托盤翻轉(zhuǎn)后倒置于真空覆膜腔內(nèi)，通過化學(xué)氣相沉積方法在托盤的底表面處制備所需的接觸薄膜； 第二步，將已制備好接觸薄膜的托盤從真空覆膜腔中取出，再次翻轉(zhuǎn)后使所述托盤正放，并將襯底安裝在所述托盤內(nèi)； 第三步，用所述機械手臂抓取裝載有襯底的托盤并進行傳送，在此期間，所述托盤底表面的接觸薄膜與設(shè)置于機械手臂上的若干支撐件相接觸； 第四步，當(dāng)裝載有襯底的所述托盤被傳入所述真空覆膜腔后，利用化學(xué)氣相沉積方法在所述襯底表面制備所需的目標(biāo)薄膜。
8.—種權(quán)利要求7所述的真空環(huán)境中快速傳送大型托盤的裝置的使用方法，其特征在于:在所述真空覆膜腔中制備的接觸薄膜和目標(biāo)薄膜為同種類型的薄膜。
【文檔編號】H01L21/677GK104183525SQ201310195069
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月22日
【發(fā)明者】胡宏逵, 李一成 申請人:理想能源設(shè)備(上海)有限公司