专利名称：Mocvd设备及其中的失电保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于半导体薄膜生长的MOCVD设备，尤其涉及一种MOCVD设备中的失电保护装置。
背景技术：
MOCVD (金属有机化学气相沉积)设备，能够提供在晶片(例如是蓝宝石外延片)表面生长用于发光的晶体结构GaN (氮化镓)时所需的温度，压力，化学气体组分等条件。MOCVD设备中设有真空的反应腔，通过喷淋头等进气装置将反应气体引入反应腔内，并输送到放置在托盘上的多个晶片的表面进行处理。在现有的一种MOCVD设备中，托盘和转轴(或称为旋转轴)直接接触，转轴起到支撑托盘以及带动托盘旋转的作用。具体地，在实现托盘旋转时，转轴在电机的驱动下转动，通过转轴和托盘上各自对应设置的接触面之间的摩擦力进一步带动托盘的转动。为满足MOCVD设备的生产工艺要求，通常托盘会保持一定的转速，在实际应用中，托盘可以在一定的范围内例如每分钟500-1500转的速度下进行高速旋转，具有很大的转动惯量。由于托盘和转轴之间通过摩擦力实现托盘的转动，并没有刚性连接，如果设备出现异常，例如市电供应出现失电，电机因突然失电而快速停转的话，转轴也随之快速停止转动，而托盘在转动惯量的作用下，将可能脱离转轴飞出去(亦称为“飞盘”现象);此外，托盘上的晶片和托盘之间也没有刚性固定，因此托盘上的晶片也可能从托盘中飞出去(亦称为“飞片”现象)，不论上述哪种情形，均可能会撞击到反应腔而对MOCVD设备造成损害。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种MOCVD设备中的失电保护装置及MOCVD设备，来保证MOCVD设备突然失电后托盘的平稳停止，从而尽可能地避免损坏反应腔的飞盘或飞片现象。为了达到上述目的，本实用新型的一个实施例是提供一种应用于MOCVD设备中的失电保护装置，所述MOCVD设备包括托盘、和托盘直接接触并带动托盘转动的旋转轴、驱动旋转轴的电机，以及接收市电并至少向电机供电的交流电供电单元，其中所述失电保护装置包括不间断电源和控制单元；所述不间断电源分别和交流电供电单元以及电机相连，用以在市电供应出现失电时通过自身储备电量给电机和控制单元供电，并将市电失电的信息发送给控制单元；所述控制单元和电机相连，用以在接收到不间断电源发送的市电失电的信息后，向电机发送控制命令以使电机逐渐降低自身转速至零。所述不间断电源还用于在市电供应正常时将交流电供电单元提供的电能进行平滑处理后提供给电机和控制单元，以及输出市电供应正常的信号给控制单元；所述控制单元还用于在接收到市电供应正常的信号后，根据MOCVD设备中托盘的转速要求，向所述电机发送控制命令来控制电机转速。[0011]优选的，所述控制单元通过可编程控制器实现。本实用新型的另一个实施例是提供一种MOCVD设备，包括托盘、和托盘直接接触并带动托盘转动的旋转轴、驱动旋转轴的电机以及接收市电并至少向电机供电的交流电供电单元，其中所述MOCVD设备还包括失电保护装置，所述失电保护装置进一步包括不间断电源和控制单兀；所述不间断电源分别和交流电供电单元以及电机相连，用以在市电供应出现失电时通过自身储备电量给电机和控制单元供电，并将市电失电的信息发送给控制单元；所述控制单元和电机相连，用以在接收到不间断电源发送的市电失电的信息后，向所述电机发送第一控制命令以使电机逐渐降低自身转速至零。所述第一控制命令至少包括用以降低电机转速的负加速度信息。优选的，所述电机还用于在电机和控制单元之间失去通信或者电机过载时，按照电机自身设定的负加速度逐渐降低转速至零。优选的，所述不间断电源还用于在市电供应正常时将交流电供电单元提供的电能进行平滑处理后提供给电机和控制单元，以及输出市电供应正常的信号给控制单元；所述控制单元还用于在接收到市电供应正常的信号后，根据MOCVD设备中托盘的转速要求，向所述电机发送第二控制命令来控制电机转速。所述第二控制命令包括改变转速至设定目标值的信息以及加速度信息。所述不间断电源还用于在市电恢复正常以及收到人工触发的表示市电恢复正常的指示命令后，向所述控制单元发送指示市电供应正常的信号；所述控制单元还用于在收到该指示市电供应正常的信号后，根据MOCVD设备中托盘的转速要求，向电机发出提升转速至设定目标值的控制命令。优选的，所述设定目标值介于600至1200转/分钟之间。与现有技术相比，本实用新型提供的MOCVD设备及应用于该MOCVD设备中的失电保护装置，优点在于当市电失电时，由不间断电源的自身储备电量给电机和控制单元供电，控制单元向电机发送控制命令，使电机逐渐降低转速至零，例如按照正常的减速曲线逐渐停止转动，保证托盘的平稳停止，防止发生飞片、飞盘的情况发生，达到保护MOCVD设备安全的目的。进一步地，不间断电源还能够对市电提供的电能进行平滑处理后提供给电机和控制单兀，有利于提闻供电质量。
图1是本实用新型一个实施例中MOCVD设备的结构示意图；图2是本实用新型一个实施例中MOCVD设备中的电机加速和降速的示意图。
具体实施方式
本申请的发明人通过努力发现，如果能够控制电机4的停止过程中负加速度的数值，就能够防止旋转轴和托盘之间的相对滑动，保证托盘I的平稳停止，避免飞盘或者飞片这样的情况发生。
以下结合附图对本实用新型的实施例进行进一步的说明。如图1所示，本实用新型在一个实施例中提供的MOCVD设备，主要包括有反应腔，反应腔内设有用于放置多个晶片2 (例如是蓝宝石外延片)的托盘1，支持并带动托盘I旋转的旋转轴3的一端位于反应腔中，另一端和电机4相连接。其中，托盘I可以是石墨盘，旋转轴3可以直接与托盘I接触，电机4 (即马达)驱动旋转轴3进行旋转，进而通过旋转轴3和托盘I之间接触表面的摩擦力，来带动托盘I在MOCVD设备的反应腔内旋转。进一步地，该MOCVD设备还包括交流电供电单元6，交流电供电单元6接收市电并提供给MOCVD中的用电装置例如电机4等。此外，该MOCVD设备还包括失电保护装置10，失电保护装置10进一步包括UPS (Uninterruptible Power System,不间断电源)5和控制单兀7,其中不间断电源5和电机4、交流电供电单元6分别相连，控制单元7和不间断电源5、电机4分别相连。控制单元7可以通过PLC (可编程控制器)或其他类似逻辑电路来实现。若市电供电不正常例如出现失电情形时，不间断电源5通过自身储备电量给电机4和控制单元7供电，并将市电失电的信息发送给控制单元7 ;在接收到不间断电源5发送的市电失电的信息后，控制单元7向电机4发送控制命令(为表达方便，此处称为第一控制命令)以使电机4逐渐降低自身转速至零，电机4接收到第一控制命令后，根据第一控制命令逐渐降低转速至零。这样旋转轴3和托盘I的转速也将逐渐降低为零。在实际应用中，第一控制命令至少包括用以降低电机转速的负加速度信息，以使电机可以逐渐降低转速并停下来例如电机可以按照正常的减速曲线逐渐停止转动，从而保证托盘的平稳停止。在市电供应正常时，不间断电源5将交流电供电单元6提供的电能进行平滑处理后提供给电机4和控制单元7，以及输出市电供应正常的信号给控制单元7。控制单元7接收到不间断电源5发送的市电供应正常的信号后，控制单元7根据MOCVD设备中托盘I的转速要求，向电机4发送控制命令(为方便表达，称为第二控制命令)来控制电机转速，进而控制旋转轴3和托盘I的转速。具体地，第二控制命令中可以包含改变转速至设定目标值的信息以及加速度信息等。通常，该设定目标值介于600至1200转/分钟之间。本实施例中，交流电供电单元6和不间断电源5相连，不间断电源5又和电机4、控制单元7相连；不间断电源5内部设有蓄电池，通常使交流电供电单元6和该蓄电池相连，该蓄电池又和MOCVD中的用电装置(例如电机4、控制单元7)相连；在市电正常供电时，不间断电源5通过内部蓄电池间接将电能提供给用电装置；即不间断电源5有AC-DC-AC (交流电一直流电一交流电)的转换功能，因此能平滑电源输出，起到削峰填谷的作用。在市电供应出现异常例如失电时，由不间断电源5内部的蓄电池给电机4和控制单元7供电，从而保证电机4可以按照控制单元7发出的负加速度信息降低转速至零。不间断电源5除了可以应用于上述的失电情况，还可以适用于市电电压不稳定的情形，以提高供电的质量。如图2所示，在市电供应正常时，启动电机4后，电机4的转速按照设定的正加速度逐渐增加转速，由于电机4和旋转轴3刚性连接,旋转轴3的转速也逐渐增大,从而使得托盘I的转速也逐步上升(对应图2中上升直线，斜率为正);当电机4的转速平稳即保持不变后，旋转轴3和托盘I也保持在稳定的转速，旋转轴3和托盘I之间没有相对的滑动，此时加速度为零(对应图2中水平直线，斜率为零);在正常情况下，如果要停止托盘I的转动，电机4的转速按照设定的负加速度逐渐降低转速，也就是说电机4正常停止时沿着正常的减速曲线逐渐降低转速，从而使旋转轴3和托盘I的转速也逐渐降低下来，最终停止转动(对应图2中用实线表示的下降直线，斜率为负)。[0032]优选地，本实施例中电机4启动的正加速度和正常停止的负加速度的数值相等。作为一种可选方案，失电时控制单元7发出的第一控制命令中的负加速度和电机正常停止的负加速度的数值相等。需要指出的是，图2的示例为从电机4启动到维持一个转速再到停止转动的过程。对于电机4从第一转速上升到第二转速，以及从第二转速下降到第三转速(可以和第一转速相同或者不相同)，其原理大致类似，此处不再详细叙述。现有技术中，电机4 一旦突然失电，这时的电机4就会产生一个很大的负加速度(见图2中虚线所示)，使电机4快速停止，但托盘I和/或晶片2由于惯性的作用，就会失控飞出，其后果就是对MOCVD设备产生破坏力。因此，本实施例提供的MOCVD设备在市电失电时，由不间断电源给电机和控制单元7供电，并使得电机按照控制单元7设定的负加速度(例如可以是图2中正常降低转速的负加速度)逐渐降低转速为零，从而实现托盘的平稳停止，避免了飞盘或飞片对MOCVD设备中反应腔的损害。此外，若电机4和控制单元7之间失去通信或者电机4过载时，电机4还能够按照自身设定的负加速度逐渐降低转速至零，从而实现托盘的平稳停止。在市电恢复正常以及收到人工触发的表示市电恢复正常的指示命令后，不间断电源5向控制单元7发送指示市电正常的信号；控制单元7在收到该指示市电正常的信号后，根据MOCVD设备中托盘的转速要求，向电机4发出提升转速至设定目标值的控制命令。该设定目标值一般介于600至1200转/分钟之间。如图1所示，本实用新型还提供了一种失电保护装置10，包括不间断电源5和控制单元7，本实施例中不间断电源5应用于MOCVD设备，和MOCVD设备中的电机4相连，MOCVD设备中用于接收市电的交流电并至少向电机4供电的交流电供电单元6也和不间断电源5相连，此外控制单元7和不间断电源5、电机4分别相连。在市电供应正常情况下，控制单元7例如PLC负责控制电机4的转速，包括电机4是降低转速还是提升转速，以及按照什么样的加速度来降低转速或提升转速。控制单元7向电机4发出对应的控制命令，具体地，该控制命令可以包含改变转速至设定目标值的信息及加速度信息，电机4接收到该控制命令后，相应地改变转速，例如按照某一加速度逐渐提升或降低转速以从一个转速改变至另一个转速(即设定目标值)。本实施例中，该设定目标值通常为600至1200转/分钟。在市电正常供电情况下，不间断电源5还会向控制单元7发出市电供应正常的信号。控制单元7接收到该信号后，根据MOCVD设备中托盘的转速要求，向电机4发送控制命令来控制电机转速。若市电供电不正常，例如出现失电情形时，则由不间断电源5的蓄电池直接给电机4和控制单元7供电；此时，控制单元7向电机4发送控制命令以使电机4逐渐降低自身转速至零；电机4接收到控制单元7发送的控制命令后，将按照控制单元7设定的负加速度逐渐降低转速。在市电供电恢复正常后，若经过人工检查确认可以恢复MOCVD设备工作，不间断电源5接收人工触发的表示市电供电恢复正常的指示命令后，向控制单元7发出指示市电供应正常的信号，控制单元7接到指示市电供应正常的信号后，根据MOCVD设备和工艺相关的要求，例如托盘的转速要求，向电机4发出控制命令，例如包含将电机4转速升为设定目标值的信息以及加速度信息在内的控制命令后，电机4逐渐增加转速到该设定目标值，一般来说，电机4按照控制单元7设定的正加速度来提升转速，该设定目标值取值范围通常是600至1200转/分钟，即介于600至1200转/分钟之间。综上所述，本实用新型所述MOCVD设备中的失电保护装置10，如果电机4由于外界因素突然失电，不间断电源5也可以保证电机4沿着控制单元设定的负加速度逐渐降低转速至零，从而电机4可以按照正常的减速曲线停止，以达到保护机台安全的目的。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。
权利要求1.一种应用于MOCVD设备中的失电保护装置，所述MOCVD设备包括托盘(I )、和托盘(O直接接触并带动托盘(I)转动的旋转轴(3)、驱动旋转轴(3)的电机(4),以及接收市电并至少向电机(4)供电的交流电供电单元(6)，其特征在于所述失电保护装置(10)包括不间断电源(5)和与不间断电源(5)相连的控制单元(7)；所述不间断电源(5)分别和交流电供电单元(6)以及电机(4)相连，用以在市电供应出现失电时通过自身储备电量给电机(4)和控制单元(7)供电，并将市电失电的信息发送给控制单兀(7);所述控制单元(7)和电机(4)相连，用以在接收到不间断电源(5)发送的市电失电的信息后，向电机(4 )发送控制命令以使电机(4 )逐渐降低自身转速至零。
2.如权利要求1所述的失电保护装置，其特征在于所述不间断电源(5)还用于在市电供应正常时将交流电供电单元(6)提供的电能进行平滑处理后提供给电机(4)和控制单元(7)，以及输出市电供应正常的信号给控制单元(7)；所述控制单元(7 )还用于在接收到市电供应正常的信号后，根据MOCVD设备中托盘(I)的转速要求，向所述电机(4)发送控制命令来控制电机转速。
3.如权利要求1所述的失电保护装置，其特征在于所述控制单元(7)通过可编程控制器实现。
4.一种金属有机化学气相沉积MOCVD设备，包括托盘(I )、和托盘(I)直接接触并带动托盘(I)转动的旋转轴(3 )、驱动旋转轴(3 )的电机(4)以及接收市电并至少向电机(4)供电的交流电供电单元(6)，其特征在于所述MOCVD设备还包括失电保护装置(10)，所述失电保护装置(10)进一步包括不间断电源(5)和与不间断电源(5)相连的控制单元(7)；所述不间断电源(5)分别和交流电供电单元(6)以及电机(4)相连，用以在市电供应出现失电时通过自身储备电量给电机(4)和控制单元(7)供电，并将市电失电的信息发送给控制单兀(7);所述控制单元(7)和电机(4)相连，用以在接收到不间断电源(5)发送的市电失电的信息后，向所述电机(4)发送第一控制命令，以使所述电机(4)根据接收到的第一控制命令逐渐降低转速至零。
5.如权利要求4所述的MOCVD设备，其特征在于，所述第一控制命令至少包括用以降低电机转速的负加速度信息。
6.如权利要求4所述的MOCVD设备，其特征在于，所述电机(4)还用于在电机(4 )和控制单元(7)之间失去通信或者电机(4)过载时，按照电机(4)自身设定的负加速度逐渐降低转速至零。
7.如权利要求4所述的MOCVD设备，其特征在于所述不间断电源(5)还用于在市电供应正常时将交流电供电单元(6)提供的电能进行平滑处理后提供给电机(4)和控制单元(7),以及输出市电供应正常的信号给控制单元(7)；所述控制单元(7 )还用于在接收到市电供应正常的信号后，根据MOCVD设备中托盘(I)的转速要求，向所述电机(4)发送第二控制命令来控制电机转速。
8.如权利要求4所述的MOCVD设备，其特征在于所述第二控制命令包括改变转速至设定目标值的信息以及加速度信息。
9.如权利要求4所述的MOCVD设备，其特征在于所述不间断电源(5)还用于在市电恢复正常以及收到人工触发的表示市电恢复正常的指示命令后，向所述控制单元(7)发送指示市电供应正常的信号；所述控制单元(7)还用于在收到该指示市电供应正常的信号后，根据MOCVD设备中托盘(I)的转速要求，向电机(4)发出提升转速至设定目标值的控制命令。
10.如权利要求8或9所述的MOCVD设备，其特征在于所述设定目标值介于600至1200转/分钟之间。
专利摘要本实用新型涉及一种MOCVD设备及其中的失电保护装置，所述MOCVD设备包括用于放置晶片的托盘、和托盘直接接触并带动托盘转动的旋转轴、驱动旋转轴的电机，以及接收市电并至少向电机供电的交流电供电单元。所述失电保护装置包括不间断电源和控制单元，当供电异常时，由不间断电源的自身储备电量给电机和控制单元供电，使电机根据控制单元的控制命令按照正常的减速曲线停止，保证托盘的平稳停止，防止发生飞片、飞盘的情况发生，达到保护MOCVD设备安全的目的。
文档编号H02J9/06GK202840487SQ20122049578
公开日2013年3月27日 申请日期2012年9月26日 优先权日2012年9月26日
发明者孙东曦, 万红 申请人:中晟光电设备(上海)有限公司