一种用于石英舟进出炉体的小车及石英舟进出炉体的方法与流程

1.本发明属于半导体设备技术领域，具体涉及一种用于石英舟进出炉体的小车及石英舟进出炉体的方法。


背景技术：

2.管式产品是半导体及光伏行业非常重要的设备之一，如管式pecvd是电池片产线上重要的镀膜设备，制备得到的减反钝化膜可以有效减少电池片表面反射率，增加光的吸收，同时对硅片表面和体内的复合中心起到钝化作用。由于其开机率高、维护周期长、退火和钝化效果好、综合成本投入低、后期维护方便等因素，新产线基本都选用管式pecvd制备减反钝化膜。
3.此外，管式扩散炉是半导体生产线前工序的重要工艺设备之一，用于大规模集成电路、分立器件、电力电子、光电器件和光导纤维等行业的扩散、氧化、退火、合金和烧结等工艺。无论是扩散退火设备还是镀膜设备，实施工艺时，都需要将载有硅片的石英舟送入炉体中。随着硅片尺寸的增大以及设备产能的提高，石英舟的尺寸也随之增加。对于设备研发人员而言，这种变化将使得设备大型化，石英舟如何平稳可靠的进出炉体将是一道难题。
4.现有石英舟进出炉体的方法主要包括以下步骤：
5.当石英舟进入炉体时，首先通过机械手将石英舟放置在推舟组件上，推舟组件将石英舟送入炉体内部后落下，将石英舟放置在炉体内部的支撑杆上，然后推舟组件退出炉体。
6.当石英舟从炉体内出来时，推舟组件伸入炉体内部挑起石英舟，使其脱离支撑杆，石英舟随推舟组件缓慢退出炉体。
7.上述石英舟进出炉体的方法主要存在以下缺点：
8.(1)推舟组件及其附属组件造价高，后期维护费用高。推舟组件及其附属组件包含了多个模组、多个伺服电机，采购成本较高，而特殊材料的浆和支撑杆易损坏且加工费用较高，这些无疑增加了设备的生产成本及后期维护费用。
9.(2)炉管内部无效空间较多。推舟组件将石英舟送进炉体后，需要从炉体中退出，而推舟组件为悬臂结构，其悬臂端由于石英舟的重量在垂直方向产生形变，当推舟组件从炉体中退出时在垂直方向上需要一定的缓冲空间，缓冲空间随着推舟组件形变量的增加而增加。
10.(3)推舟组件及其附属组件结构复杂、故障率高。推舟组件及其附属组件含多个运动零部件，这就注定其结构及逻辑控制复杂，故障率也就越高。
11.(4)设备所占空间较大。现有方案中，由推舟组件以及其他附属零部件组成的净化台与炉体柜是一体结构，故而设备所占空间较大。


技术实现要素：

12.本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种结构紧凑、操作简单、
传动可靠且定位精准的用于石英舟进出炉体的小车及石英舟进出炉体的方法。
13.为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
14.一种用于石英舟进出炉体的小车，
15.作为本发明的进一步改进，包括：车架，以安装在车架上的传动托盘、传动组件和脚轮，所述传动托盘用于承载石英舟，并带动石英舟进出炉体；所述传动组件用于承载传动托盘，并提供传动托盘进出炉体所需的驱动力，以实现传动托盘带动石英舟自动进出炉体；所述脚轮用于实现小车移动。
16.作为本发明的进一步改进，所述传动组件包括传动平台和驱动组件，所述驱动组件安装在车架顶部，所述传动平台安装在驱动组件上，所述传动托盘设置在传动平台上。
17.作为本发明的进一步改进，还包括安装在车架上的升降模组，所述升降模组的输出端与传动组件连接，在升降模组的驱动下，以实现传动组件和传动托盘沿竖直方向往复升降。
18.作为本发明的进一步改进，所述升降模组为丝杠组件或气压缸或液压缸或电动推杆。
19.作为本发明的进一步改进，还包括安装在驱动组件上的拖钩，所述拖钩用于连接传动托盘，以实现传动托盘与传动平台固定连接。
20.作为本发明的进一步改进，所述传动托盘底部设有多个滚轮。
21.作为本发明的进一步改进，所述传动平台顶部设有多个滚轮，且炉体内部的支撑板上设有多个滚轮。
22.作为本发明的进一步改进，所述炉体上设有多个位置传感器，所述位置传感器分别用于检测小车、传动托盘和传动平台相对于在炉体的位置。
23.作为一个总的技术构思，本发明还提供了一种基于上述的用于石英舟进出炉体的小车的石英舟进出炉体的方法，包括以下步骤：
24.s1、石英舟进炉：
25.s1.1、通过升降模组带动传动平台升降至预设的高度位置；
26.s1.2、通过机械手将石英舟放置到传动托盘上；
27.s1.3、将小车运送到炉体所在的预设区域；
28.s1.4、通过升降模组的驱动以带动传动平台升降，使得石英舟对准炉体，传动托盘或传动平台上的滚轮对准炉体内的支撑板；
29.s1.5、通过驱动组件的驱动，实现石英舟自动送入炉体内；
30.s2、石英舟出炉：
31.s2.1、将小车运送到炉体所在的预设区域；
32.s2.2、通过升降模组带动传动平台升降至预设的高度位置，使得传动平台对准炉体上预设的对接位置；
33.s2.3、通过驱动组件将其上的拖钩传送至传动托盘端部并钩挂传动托盘；
34.s2.4、通过驱动组件将石英舟和传动托盘从炉体中拖出至小车上；
35.s2.5、通过机械手将石英舟搬离小车。
36.作为本发明的进一步改进，所述步骤s1.4中，通过设置在炉体上的位置传感器判断滚轮是否对准支撑板；
37.所述步骤s2.2中，通过设置在炉体上的位置传感器判断传动平台是否对准炉体上预设的对接位置。
38.与现有技术相比，本发明的优点在于：
39.1、本发明的用于石英舟进出炉体的小车，通过将用于承载石英舟的传动托盘安装在传动组件上，利用传动组件提供的驱动力，即实现了石英舟自动进出炉体，有效简化了进舟设备的结构，并且提高了进舟设备的利用率、减小了设备占地空间；进一步地，通过在车架底部安装了脚轮，便于将小车移动至炉体所在的位置，既提高了小车的移动便捷性，又提高了小车的通用性，且故障率低、便于进行维护、所占空间也较小。
40.2、本发明的用于石英舟进出炉体的小车，通过在车架上安装升降模组，并且将升降模组的输出端与传动组件连接，实现了传动托盘和石英舟沿竖直方向进行往复升降，很好地满足了不同高度的炉体的进舟需求，提高了小车的通用性；通过在传动托盘底部或是在传动平台顶部和炉体内部安装多个滚轮，实现了石英舟平稳顺畅地进出炉体，与此同时，由于不用考虑推舟组件退出炉体所需的缓冲空间，炉管直径可适当减小，从而减少了炉管内部无效空间。
41.3、本发明的石英舟进出炉体的方法，通过升降模组的带动，实现了传动平台升降至预设的高度位置，便于机械手将石英舟搬运至传动托盘上，然后将小车移动至炉体所在区域，再通过升降模组的带动，实现了石英舟与炉体进行对准，利用驱动组件的驱动作用，即实现了石英舟自动进入炉体；通过相应的反向操作，即可实现石英舟自动退出炉体，石英舟进出炉体的整个过程操作简单、传动可靠、自动化程度高；进一步地，利用设置在炉体上的多个位置传感器，实现了实时监测石英舟进出炉体的位置状态，提高了定位的精准性，使得石英舟平稳可靠地进出管式炉体，提高了电池片的生产效率。
附图说明
42.图1为本发明实施例1中石英舟进出炉体的原理示意图。
43.图2为本发明实施例1中石英舟进入炉体后的原理示意图。
44.图3为本发明实施例1中石英舟进入炉体后的侧视原理示意图。
45.图4为本发明实施例1中用于石英舟进出炉体的小车的结构原理示意图。
46.图5为本发明实施例2中石英舟进出炉体的原理示意图。
47.图6为本发明实施例2中石英舟进入炉体后的原理示意图。
48.图7为本发明实施例2中石英舟进入炉体后的侧视原理示意图。
49.图8为本发明中石英舟进出炉体的流程示意图；其中，图8(a)为石英舟进炉的流程示意图，图8(b)为石英舟出炉的流程示意图。
50.图例说明：1、炉体；2、支撑板；3、石英舟；4、传动托盘；5、传动平台；6、驱动组件；7、脚轮；8、车架；9、升降模组；10、拖钩；11、滚轮。
具体实施方式
51.以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
52.实施例1
53.如图1至图4所示，本发明的用于石英舟进出炉体的小车，包括：车架8，以安装在车架8上的传动托盘4、传动组件和脚轮7，传动托盘4用于承载石英舟3，并带动石英舟3进出炉体1。传动组件用于承载传动托盘4，并提供传动托盘4进出炉体1所需的驱动力，以实现传动托盘4带动石英舟3自动进出炉体1。四个脚轮7均布在车架8底部的四个顶点，用于实现小车移动。进一步地，脚轮7可以采用万向轮；也可以采用电机驱动脚轮7移动，以实现小车自动移动。
54.本实施例中，通过将用于承载石英舟3的传动托盘4安装在传动组件上，利用传动组件提供的驱动力，即实现了石英舟3自动进出炉体1，有效简化了进舟设备的结构，并且提高了进舟设备的利用率、减小了设备占地空间。进一步地，通过在车架8底部安装了脚轮7，便于将小车移动至炉体所在的位置，可以同时给多台管式设备提供石英舟3进出炉体1的服务，既提高了小车的移动便捷性，又提高了小车的通用性。需要说明的是，本发明的小车同样可以满足石墨舟进出炉体的使用需求。
55.如图4所示，本实施例中，传动组件包括传动平台5和驱动组件6，驱动组件6安装在车架8顶部，传动平台5安装在驱动组件6上，传动托盘4设置在传动平台5上。具体地，驱动组件6可以采用伺服电机的形式，只要能够驱动传动托盘4在传动平台5上平稳可靠地移动即可。
56.如图4所示，本实施例中，还包括安装在车架8上的升降模组9，升降模组9的输出端与传动组件连接，在升降模组9的驱动下，以实现传动组件和传动托盘4沿竖直方向往复升降，以满足不同高度的炉体1的进舟需求。
57.本实施例中，升降模组9具体可以采用丝杠组件。可以理解，在其他实施例中，升降模组9也可以采用气压缸或液压缸或电动推杆。
58.如图4所示，本实施例中，还包括安装在驱动组件6上的拖钩10，拖钩10用于连接传动托盘4，以实现传动托盘4与传动平台5固定连接，提高传动托盘4由炉体1内部退出时的稳定性，避免石英舟3在退出炉体1的过程中发生晃动或是倾倒。
59.如图1所示，本实施例中，传动托盘4底部设有多个滚轮11，以提高传动托盘4移动的灵活性。利用滚轮11的承载和导向作用，也可以有效避免传动托盘4在垂直方向发生变形，无需在炉体1内预设缓冲空间，也就减少了炉体1内部的无效空间，降低了炉体1的制造成本。具体地，滚轮11可以采用耐高温的陶瓷材料制备得到。
60.本实施例中，通过在车架8上安装升降模组9，并且将升降模组9的输出端与传动组件5连接，实现了传动托盘4和石英舟3沿竖直方向进行往复升降，很好地满足了不同高度的炉体的进舟需求，提高了小车的通用性。通过在传动托盘4底部安装多个滚轮11，实现了石英舟3平稳顺畅地进出炉体1；与此同时，由于不用考虑推舟组件退出炉体所需的缓冲空间，炉管直径可适当减小，从而减少了炉管内部无效空间。
61.本实施例中，炉体1上设有多个位置传感器(图中未示出)，利用位置传感器分别检测小车、传动托盘4和传动平台5相对于在炉体1的位置，以提高石英舟3进出炉体1的定位精准性。
62.如图8所示，本实施例中，还提供了基于上述的用于石英舟进出炉体的小车的石英舟进出炉体的方法，包括以下步骤：
63.s1、石英舟进炉：
64.s1.1、通过升降模组9带动传动平台5升降至预设的高度位置；
65.s1.2、通过机械手将石英舟3放置到传动托盘4上；
66.s1.3、将装载了石英舟3的小车运送到炉体1所在的预设区域；
67.s1.4、通过升降模组9的驱动以带动传动平台5升降，使得石英舟3对准炉体1的管口、传动托盘4上的滚轮11对准炉体1内的支撑板2；
68.s1.5、通过驱动组件6的正向驱动，传动托盘4在传动平台5上朝向炉体1管口内部的方向移动，实现石英舟3自动送入炉体1内。
69.s2、石英舟出炉：
70.s2.1、将小车运送到炉体1所在的预设区域；
71.s2.2、通过升降模组9带动传动平台5升降至预设的高度位置，使得传动平台5对准炉体1上预设的对接位置；
72.s2.3、通过驱动组件6的正向驱动，将其上的拖钩10传送至传动托盘4端部并钩挂传动托盘4，以实现传动托盘4与传动组件连接；
73.s2.4、通过驱动组件6的反向驱动，传动托盘4在传动平台5上朝向炉体1管口外部的方向移动，将石英舟3和传动托盘4从炉体1中拖出至小车上；
74.s2.5、通过机械手将石英舟3搬离小车。
75.进一步地，步骤s1.4中，通过设置在炉体1上的位置传感器判断滚轮11是否对准支撑板2，以确保石英舟3精准送入炉体1内。
76.步骤s2.2中，通过设置在炉体1上的位置传感器判断传动平台5是否对准炉体1上预设的对接位置，以确保石英舟3精准返回传动平台5上。
77.本实施例中，通过升降模组9的带动，实现了传动平台5升降至预设的高度位置，便于机械手将石英舟3搬运至传动托盘4上，然后将小车移动至炉体所在区域，再通过升降模组9的带动，实现了石英舟3与炉体1进行对准，利用驱动组件6的驱动作用，即实现了石英舟3自动进入炉体。通过相应的反向操作，即可实现石英舟3自动退出炉体1，石英舟3进出炉体1的整个过程操作简单、传动可靠、自动化程度高。进一步地，利用设置在炉体1上的多个位置传感器，实现了实时监测石英舟3进出炉体1的位置状态，提高了定位的精准性，使得石英舟3平稳可靠地进出管式炉体，提高了电池片的生产效率。
78.实施例2
79.如图5至图7所示，本发明的用于石英舟进出炉体的小车，其结构设置和工作原理与实施例1中的用于石英舟进出炉体的小车大致相同，区别点在于：传动平台5顶部设有多个滚轮11，且炉体1内部的支撑板2上设有多个滚轮11。
80.本实施例中，通过在传动平台5顶部和支撑板2上安装多个滚轮，使得承载石英舟3的传动托盘4在下车和炉体1内均可实现滑动前行，减小了石英舟移动前行的阻力，实现了石英舟平稳顺畅地进出炉体，与此同时，由于不用考虑推舟组件退出炉体所需的缓冲空间，炉管直径可适当减小，从而减少了炉管内部无效空间。此外，本实施例的小车涉及的零部件数量较少，且无易碎零件，后期维护费用较低。
81.虽然本发明以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施
例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。