CN117284752B - 一种用于mocvd设备的上下料系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于MOCVD设备的上下料系统及方法，属于MOCVD领域，系统包括上料功能区、下料功能区、衬底搬送机械臂、托盘搬送机械臂以及上位机；上料功能区中设置有衬底上料工位、托盘上料工位以及组合工位，衬底上料工位中设有衬底上料盒，托盘上料工位中设有托盘上料盒，组合工位中设有用于检测衬底与托盘之间组合状态的检测装置；下料功能区中设有分离工位、托盘下料工位及衬底下料工位，分离工位中设有分离装置，托盘下料工位中设有托盘下料盒，衬底下料工位中设有衬底下料盒；上位机与衬底搬送机械臂、托盘搬送机械臂、检测装置及分离装置电性连接。本发明实现了对手动上下料的机械替代，不但能够提高效率，而且避免了上下料操作不稳定的缺点。

Description

一种用于MOCVD设备的上下料系统及方法

技术领域

本发明涉及，特别涉及一种用于MOCVD设备的上下料系统及方法。

背景技术

MOCVD是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种气相外延生长技术。MOCVD是以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有机化合物和V、Ⅵ族元素的氢化物等作为晶体生长源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长薄层单晶材料。为了提高衬底温度的均匀性，会将衬底放置于托盘上进行组合后再进行气相外延反应。

因此，MOCVD设备的生产上下料的过程中，需将待反应的衬底放置于托盘上，组合后再置入反应腔，待反应完成后，再取出托盘，然后分离衬底，并将分离后的衬底单独放置，以用于后续工艺。重复上述步骤即可不断地获取经气相外延生长处理的衬底。

目前的MOCVD设备常用的上下料方案为，将手套箱作为前置工位，以此来保证相对洁净的环境，上下料时，手动使用吸笔在手套箱内部完成衬底与托盘的组合及分离，然后再进行上下料工作。然而，手动进行上下料的操作过于依赖操作人员的经验，存在人为操作失误的风险，并且手动生产效率较低。

发明内容

针对现有技术存在的MOCVD设备上下料操作依赖人工以及人工作业效率低、失误率高的问题，本发明的目的在于提供一种用于MOCVD设备的上下料系统及方法，以便于至少部分地解决上述问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

第一方面，本发明提供一种用于MOCVD设备的上下料系统，所述系统使用时与MOCVD设备对接，所述系统能够在大气环境下，通过上料功能区、下料功能区、衬底搬送机械臂、托盘搬送机械臂全自动地实现衬底与托盘的组合及分离功能；

所述上料功能区中设置有衬底上料工位、托盘上料工位以及组合工位，所述衬底上料工位中设有用于装载衬底的衬底上料盒，所述托盘上料工位中设有用于装载托盘的托盘上料盒，所述组合工位用于进行衬底与托盘的组合，且所述组合工位中设有用于检测衬底与托盘之间组合状态的检测装置；

所述下料功能区中设有分离工位、托盘下料工位及衬底下料工位，所述分离工位用于进行衬底与托盘的分离，且所述分离工位中设有用于将衬底从托盘中分离的分离装置，所述托盘下料工位中设有用于装载托盘的托盘下料盒，所述衬底下料工位中设有用于装载衬底的衬底下料盒；

所述衬底搬送机械臂的末端安装有用于操作衬底的衬底手爪，所述托盘搬送机械臂的末端安装有用于操作托盘的托盘手爪；所述衬底搬送机械臂和所述托盘搬送机械臂集成在同一台机械手驱动机构上，所述机械手驱动机构则包括升降机构和旋转机构；

其中，所述上位机与所述衬底搬送机械臂、所述托盘搬送机械臂、所述检测装置及所述分离装置电性连接。

在一优选实施例中，所述组合工位通过机械定位和传感器定位双重定位方式实现托盘的精准定位；所述衬底手爪为夹持式手爪，夹持位置为衬底的侧壁，以避免与衬底的正反两面直接接触；且所述衬底搬送机械臂的末端具有一旋转轴，所述衬底手爪固定安装在所述旋转轴上。

在一优选实施例中，所述衬底手爪包括相互背离布置的上料手爪和下料手爪，所述上料手爪为夹持式手爪，所述下料手爪为夹持式手爪、真空吸附式手爪、伯努利式手爪或承托摩擦式手爪。

在一优选实施例中，所述检测装置包括对射式传感器，所述对射式传感器的光轴位于组合工位中的托盘顶面之上；衬底与托盘之间的组合状态包括准确组合以及非准确组合，当衬底与托盘准确组合时，所述光轴与衬底之间无干涉，当衬底与托盘非准确组合时，所述光轴被衬底阻断；所述上位机则用于根据所述光轴的通断状态来判断衬底与托盘之间的组合状态。

在一优选实施例中，所述检测装置包括检测相机，所述检测相机用于对所述组合工位进行拍摄，并获取包含衬底及托盘轮廓的检测图像，所述上位机则用于根据所述检测图像中衬底的轮廓与托盘的轮廓之间的相对位置关系来判断衬底与托盘之间的组合状态。

在一优选实施例中，所述分离装置用于从上方一侧将衬底从托盘中抓起，所述分离装置包括固定安装在所述分离工位中的升降机构以及固定安装在所述升降机构的输出端上的衬底抓取机构，其中，所述衬底抓取机构为真空吸附式手爪或伯努利式手爪。

在一优选实施例中，所述系统还包括侧向过滤单元及顶部过滤单元，所述顶部过滤单元用于从上方一侧向所述上料功能区及所述下料功能区吹送洁净空气，所述侧向过滤单元沿着从上料功能区到下料功能区的方向朝所述上料功能区吹送洁净空气。

在一优选实施例中，所述衬底搬送机械臂及所述托盘搬送机械臂均通过在轨道上的直线移动，进而完成在所述上料功能区及所述下料功能区中各工位间的切换。

在一优选实施例中，所述衬底上料工位、所述托盘上料工位、所述组合工位、所述分离工位、所述托盘下料工位及所述衬底下料工位则围绕所述轨道布置。

在一优选实施例中，所述衬底的材质为硅、蓝宝石或碳化硅；所述托盘的材质为石墨或碳化硅。

在一优选实施例中，所述系统还包括衬底校准工位及托盘校准工位，所述衬底校准工位中设有用于定位衬底的中心及其平边缺口的衬底校准器，所述托盘校准工位中设有用于定位托盘的中心及其平边止口的托盘校准器；其中，所述衬底校准器及所述托盘校准器均与所述上位机电性连接。

第二方面，本发明还提供一种用于MOCVD设备的上下料方法，所述方法应用于如上所述的系统，所述方法包括以下步骤：

响应于启动信号，上位机分别向所述衬底搬送机械臂及所述托盘搬送机械臂发送衬底上料指令和托盘上料指令，其中，所述衬底搬运机械臂在执行所述衬底上料指令后，从所述衬底上料盒中取出衬底，所述托盘搬送机械臂在执行所述托盘上料指令后，从所述托盘上料盒中取出托盘；

上位机分别向所述托盘搬送机械臂以及所述衬底搬送机械臂发送组合指令，所述托盘搬送机械臂在执行所述组合指令后，将托盘放置于所述组合工位中，所述衬底搬送机械臂在执行所述组合指令后，将衬底放置于所述组合工位中的托盘内；

上位机向所述检测装置发送检测指令，所述检测装置在执行所述检测指令后获取用于表示衬底与托盘之间组合状态的检测结果；

上位机根据所述检测结果判断衬底与托盘是否准确组合，是则进入下一步，否则向所述衬底搬送机械臂发送调整指令且在所述调整指令被执行后返回上一步，所述衬底搬送机械臂执行所述调整指令后，对所述组合工位中的衬底进行重放置；

上位机向所述托盘搬送机械臂发送进料指令，所述托盘搬送机械臂在执行所述进料指令后，将所述组合工位中的托盘送入MOCVD设备；

响应于出料信号，上位机向所述托盘搬送机械臂发送出料指令，所述托盘搬送机械臂在执行所述出料指令后，将托盘从MOCVD设备搬送至所述分离工位；

上位机向所述分离装置发送分离指令，所述分离装置在执行所述分离指令后，将经过外延处理的衬底从托盘中拾起；

上位机向所述衬底搬送机械臂及所述托盘搬送机械臂发送衬底下料指令和托盘下料指令，其中，所述衬底搬运机械臂在执行所述衬底下料指令后，将经过外延处理的衬底从所述分离装置取走并放入至所述衬底下料盒中，所述托盘搬送机械臂在执行所述托盘下料指令后，将托盘从所述分离工位中取走并放入至所述托盘下料盒中。

第三方面，本发明还提供一种用于MOCVD设备的上下料方法，所述方法应用于如上所述的系统，所述方法包括以下步骤：

响应于启动信号，上位机分别向所述衬底搬送机械臂及所述托盘搬送机械臂发送衬底上料指令和托盘上料指令，其中，所述衬底搬运机械臂在执行所述衬底上料指令后，从所述衬底上料盒中取出衬底并放入衬底校准器，所述托盘搬送机械臂在执行所述托盘上料指令后，从所述托盘上料盒中取出托盘并放入托盘校准器；

上位机分别向所述衬底校准器以及所述托盘校准器发送校准指令，所述衬底校准器在执行所述校准指令后，对衬底执行校准操作并将校准结果发送至所述上位机，所述托盘校准器在执行所述校准指令后，对托盘执行校准操作并将校准结果发送至所述上位机；

上位机根据接收到的校准结果分别向所述托盘搬送机械臂以及所述衬底搬送机械臂发送组合指令，所述托盘搬送机械臂在执行所述组合指令后，将托盘放置于所述组合工位中，所述衬底搬送机械臂在执行所述组合指令后，将衬底放置于所述组合工位中的托盘内；

上位机向所述检测装置发送检测指令，所述检测装置在执行所述检测指令后获取用于表示衬底与托盘之间组合状态的检测结果；

上位机根据所述检测结果判断衬底与托盘是否准确组合，是则进入下一步，否则向所述衬底搬送机械臂发送调整指令且在所述调整指令被执行后返回上一步，所述衬底搬送机械臂执行所述调整指令后，对所述组合工位中的衬底进行重放置；

上位机向所述托盘搬送机械臂发送进料指令，所述托盘搬送机械臂在执行所述进料指令后，将所述组合工位中的托盘送入MOCVD设备；

响应于出料信号，上位机向所述托盘搬送机械臂发送出料指令，所述托盘搬送机械臂在执行所述出料指令后，将托盘从MOCVD设备搬送至所述分离工位；

上位机向所述分离装置发送分离指令，所述分离装置在执行所述分离指令后，将经过外延处理的衬底从托盘中拾起；

上位机向所述衬底搬送机械臂及所述托盘搬送机械臂发送衬底下料指令和托盘下料指令，其中，所述衬底搬运机械臂在执行所述衬底下料指令后，将经过外延处理的衬底从所述分离装置取走并放入至所述衬底下料盒中，所述托盘搬送机械臂在执行所述托盘下料指令后，将托盘从所述分离工位中取走并放入至所述托盘下料盒中。

采用上述技术方案，本发明的有益效果在于：本发明技术方案能够实现完全由机械臂来进行衬底及托盘的取放、组合及分离，从而能够适用于MOCVD设备的上下料操作，实现了对手动上下料的机械替代，不但能够提高效率，而且避免了上下料操作不稳定的缺点。

附图说明

图1为本发明的俯视结构示意图；

图2为本发明的工位分布示意图；

图3为本发明中托盘手爪的结构示意图；

图4为本发明实施例一中衬底手爪(夹持式手爪)的结构示意图；

图5为本发明实施例一中衬底手爪(伯努利式手爪)的结构示意图；

图6为本发明实施例一中衬底手爪(真空吸附式手爪)的结构示意图；

图7为本发明实施例一中检测装置的使用(准确组合)示意图；

图8为本发明实施例一中检测装置的使用(未准确组合)示意图；

图9为本发明实施例二中检测装置的使用示意图；

图10为本发明实施例三中衬底手爪的结构示意图；

图11为本发明实施例四中过滤单元的布置示意图；

图12为本发明实施例五中6寸衬底及其托盘的结构示意图；

图13为本发明实施例六中用于MOCVD设备的上下料方法的流程示意图；

图14为本发明实施例七中用于MOCVD设备的上下料方法的流程示意图。

图中:1-上料功能区、11-衬底上料盒、12-托盘上料盒、13-检测装置、14-校准器、2-下料功能区、21-分离装置、22-托盘下料盒、23-衬底下料盒、3-衬底搬送机械臂、31-衬底手爪、311-基板、312-活动夹块、313-固定夹块、4-托盘搬送机械臂、41-托盘手爪、411-承托板、412-橡胶圈、413-限位块、5-上位机、6-支架、7-轨道、8-侧向过滤单元、9-顶部过滤单元。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示对本发明结构的说明，仅是为了便于描述本发明的简便，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

对于本技术方案中的“第一”和“第二”，仅为对相同或相似结构，或者起相似功能的对应结构的称谓区分，不是对这些结构重要性的排列，也没有排序、或比较大小、或其他含义。

另外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个结构内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据本发明的总体思路，联系本方案上下文具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

如图1-2所示，本发明实施例提供一种用于MOCVD设备的上下料系统，该系统能够部署在大气环境下，该系统使用时与MOCVD设备的真空模块对接，该系统用于从上料位置处夹取待外延处理的衬底以及托盘，进行组合后再送入MOCVD设备中进行外延处理，然后将经过外延处理的衬底及托盘的组合体从MOCVD设备中取出，然后将经过外延处理的衬底与托盘分离，最后将经过外延处理的衬底以及托盘分别搬送到下料位置，以上动作均由上位机控制完成，实现自动化的上下料操作。

其中，衬底为硅、蓝宝石或碳化硅材质的圆盘形构造，其上通常具有缺口(圆弧形)或平边缺口。托盘的材质为石墨或碳化硅，托盘也呈圆盘形，其顶面具有与衬底的大小和形状相适配的凹槽，当衬底上具有平边缺口时，与其配套使用的托盘上也具有平边止口。

如图1所示，该系统通常包括上料功能区1、下料功能区2、衬底搬送机械臂3、托盘搬送机械臂4以及上位机5。通常，该系统还包括一个作为支撑结构使用的支架6，以便于对系统中的各功能部件及其组合体进行支持，同时也便于安装和转移该系统在流水线中的位置。

上料功能区1中设置有衬底上料工位、托盘上料工位以及组合工位；下料功能区2中则设有分离工位、托盘下料工位及衬底下料工位；衬底搬送机械臂3以及托盘搬送机械臂4则设置在上料功能区1与下料功能区2之间，以便于两个功能区之间进行衬底以及托盘的搬送操作。

本实施例中，为了方便上述的两类机械臂工作，该系统还配置衬底搬送机械臂3及托盘搬送机械臂4均能够在上料功能区1与下料功能区2之间移动，如此，即可降低对机械臂的尺寸要求，通过机械臂移动的方式使其能够在各个工位之间转移。例如，系统包括铺设在支架6中部位置处的轨道7(例如两条)，两条轨道7互相平行且相对布置，轨道7上安装有机械手驱动机构，其包括底座、固定在底座上的旋转机构以及固定在旋转机构上的升降机构，上述的衬底搬送机械臂3及托盘搬送机械臂4均均固定在升降机构的输出端。在移动方式上，可在两个轨道7上固定齿条，在底座上固定安装电机，然后在该电机的输出轴上安装与齿条相啮合的驱动齿轮即可，如此，通过控制驱动电机的转速以及转动方向即可带动衬底搬送机械臂3及托盘搬送机械臂4在各工位之间往复运动，最终实现两类机械臂在各工位之间的转移。其中，机械手驱动机构中，旋转机构配置为由电机驱动的回转支承，升降机构配置为由电机驱动的电动推杆，或者是液压缸，升降机构的输出端上通常还固定有用于承载衬底搬送机械臂3及托盘搬送机械臂4的安装座。

其中，为了方便机械臂对各工位中的衬底或托盘进行操作，具体配置衬底上料工位、托盘上料工位、组合工位、分离工位、托盘下料工位及衬底下料工位围绕轨道7所在的区域(以下统称为搬送区域)布置。其中，属于上料功能区1的衬底上料工位、托盘上料工位以及组合工位布置在搬送区域的右半侧(此处所称的左右方向与轨道7平行)，属于下料功能区2的分离工位、托盘下料工位及衬底下料工位则布置在搬送区域的左半侧。另外，为了上下料方便以及对接MOCVD设备，配置衬底上料工位、托盘上料工位、托盘下料工位及衬底下料工位位于搬送区域的前部一侧，搬送区域的后部一侧用于对接MOCVD设备的真空模块(包括真空传输上料部分及真空传输下料部分)，组合工位及分离工位则分别布置在搬送区域的右部一侧及左部一侧。

其中，衬底搬送机械臂3的末端安装有用于操作衬底的衬底手爪31，托盘搬送机械臂4的末端则安装有用于操作托盘的托盘手爪41。

本实施例中，托盘手爪41配置为承托摩擦式手爪，即，其以承托的方式从底面一侧对托盘进行搬运操作，其与托盘相接触的表面设有用于增加摩擦力的摩擦构造，以放置托盘滑脱。如图3所示，配置托盘手爪41包括一个承托板411，承托板为扁平状构造，圆形或矩形均可，选用陶瓷、碳纤维或铝合金等具有一定刚度和平面度的材料制作，其顶面固定安装有若干个(例如三个)围绕承托板411的中心周向均匀分布的橡胶圈412。另外，为了进一步防止托盘滑脱，还在承托板411顶面一侧的四周设置限位块413。

本实施例中，衬底手爪31配置为夹持式手爪，即通过抓取衬底边缘的方式进行衬底的搬送操作。如图4所示，夹持式手爪具体包括基板311以及安装在基板311的底面一侧的活动夹块312和固定夹块313。其中，基板311为圆形、矩形或者其组合构造均可，选用陶瓷、碳纤维或铝合金等具有一定刚度和平面度的材料制作，活动夹块312滑动连接在基板311的近端(用于连接衬底搬送机械臂3的末端的一侧)，固定夹块313有两个并布置在基板311的远端，且两个固定夹块313关于活动夹块312的滑动方向对称布置。另外，夹持式手爪还包括固定安装在基板311上，并用于驱动活动夹块312运动的直线驱动机构(图中未示出)，例如电动缸、气缸或者液压缸等均可。

容易理解的是，在进行外延处理之前，衬底手爪31是从顶面一侧抓取衬底，而在外延处理之后，衬底凸出于托盘的部分并不明显，导致衬底手爪31难以从顶面一侧抓取衬底，因此需要借助分离装置从顶面一侧将经过外延处理的衬底从托盘中分离，此后，衬底手爪31再从分离后衬底的底面一侧进行抓取，因此，当衬底手爪31配置为夹持式手爪时，则还需要配置衬底搬送机械臂3的末端具有一旋转轴，衬底手爪31则固定安装在该旋转轴上，旋转轴的轴线平行于基板311的平面。如此设置，即可通过旋转轴的旋转运动来带动衬底手爪31进行翻转，实现从顶面或底面一侧对衬底进行抓取，满足不同工位上对于抓取姿势的不同要求。

在其他优选实施例中，衬底手爪31还可以是真空吸附式手爪或伯努利式手爪。对于伯努利式手爪，如图5所示，其包括一个呈板状的结构件，选用陶瓷、碳纤维或铝合金等具有一定刚度和平面度的材料制作，结构件朝向衬底的一侧表面(工作面)开设有若干个出气孔，结构件的工作面靠近衬底并喷出气流时，即可根据伯努利效益吸附住衬底，结构件的工作面上通常还具有若干个用于对衬底进行限位的垫块，例如橡胶垫块，垫块呈环状布置，并仅接触衬底正面边缘3mm的部分，从而在防止衬底在吸附过程中发生滑移的同时，还避免对衬底的正面造成损伤。对于真空吸附式手爪，如图6所示，其也包括一个结构件，结构件上呈环状布置有若干个吸气孔或吸气嘴(橡胶材质)，并且吸气孔或吸气嘴与衬底边缘3mm的范围相对应，从而保护衬底的正面(即顶面)中心部分，其中，真空吸附式手爪通常仅适用于允许接触衬底正面的场合。

对于衬底上料工位，支架6上对应的设有用于承载衬底上料盒11的平台，其中设有用于装载衬底的衬底上料盒11，衬底上料盒11的外形及结构遵循SEMI标准，其内可层叠放置多片衬底(通常为25层)，相邻的衬底之间具有供衬底手爪31伸入其中的间隙，衬底上料盒11为公知技术，本实施例不再赘述。其中，本实施例中所称的

对于托盘上料工位，支架6上对应的设有用于承载托盘上料盒12的平台，其中设有用于装载托盘的托盘上料盒12，托盘的形状及结构适配于其所承托的衬底，其顶面则开设有用于放置衬底的凹槽，凹槽的深度小于衬底的厚度，即衬底放置其中后，会有部分突出。托盘上料盒12的形状及结构与衬底上料盒11基本一致，其内可放置多层托盘，相邻的两层托盘之间具有供托盘手爪41伸入其中的间隙，托盘上料盒12根据需要通常配置为5-10层，例如10层。

对于组合工位，支架6上也对应的设有板状的平台，平台上设有至少两个呈周向布置的支撑块，各支撑块的顶面共同构成一个用于放置托盘的承载平面，支撑块之间的间隙则用于托盘搬送机械臂4末端处的托盘手爪41通过，从而实现从底面一侧对托盘进行搬送操作。当进行衬底与托盘的组合操作时，先由托盘搬送机械臂4从托盘上料盒12中取出托盘，然后将托盘放置在组合工位中，再由衬底搬送机械臂3从衬底上料盒11中取出衬底，然后将该衬底放置在组合工位中的托盘(具体是其顶面的凹槽中)中，从而完成托盘与衬底的组合操作。

在进行托盘与衬底的组合操作时，首先需要定位托盘的位置，本实施例中，通过机械定位和传感器定位双重定位方式实现托盘的精准定位。机械定位可以配置为三爪或者多爪卡盘，即，其固定安装在组合工位中的平台上，每个“爪”上则分别固定有上述的支撑块。传感器定位方面，则具体包括布置在每个支撑块上的压力传感器，通过检测压力传感器是否有数值来判断托盘是否放置到位。当托盘放置到位后，卡盘运动后即可将托盘定心在指定位置。

另外，还需要衬底搬送机械臂3将衬底的中心对准托盘的中心，并且使衬底到托盘的距离尽可能小，然后松开衬底手爪31后，衬底将因自重而下落，从而落入托盘的凹槽中。容易理解的是，组合时衬底并不是始终都能够准确落入托盘中，因此组合工位中的平台上设有用于检测衬底与托盘之间组合状态的检测装置13，衬底与托盘之间的组合状态包括准确组合以及非准确组合，通过检测装置13来进行检测。

本实施例中，配置检测装置13包括对射式传感器，具有一发射器和一接收器，两者相对布置，并固定安装在组合工位中的平台上，并且配置对射式传感器的光轴位于组合工位中的托盘顶面之上，通常，该光轴与组合工位中托盘的顶面之间具有一定的间隙，如图7-8所示，该间隙适于使：当衬底与托盘准确组合时(即衬底完全落入到托盘的凹槽中时)，光轴位于衬底的上方一侧，即光轴未被遮挡，对射式传感器处于信号导通状态；当衬底与托盘非准确组合时(即衬底只有部分落入到托盘的凹槽中时)，此时衬底处于倾斜状态并具有更高的高度位置，导致光轴被衬底所阻断，对射式传感器处于信号中断状态。基于此，与检测装置13相连接的上位机5则能够根据光轴的通断状态来判断衬底与托盘之间的组合状态。更优的是，配置对射式传感器有多个，并使各光轴呈交错状汇于一点(交汇点位于托盘的中心点上方)，如此无论衬底是在哪个方向发生倾斜，都有对应的光轴被遮挡，只有全部的光轴均处于导通状态时，才认为衬底与托盘准确组合。

进行衬底与托盘的组合后，即可通过托盘搬送机械臂4将托盘(承载有衬底)送入到MOCVD设备内进行外延处理。

对于分离工位，支架6上也同样布置有板状的平台以及设置在该平台上的多个用于共同支撑托盘的支撑块，分离工位具体用于进行衬底与托盘的分离，相应的分离工位中设有用于将衬底从托盘中分离的分离装置21。进行分离操作时，先由托盘搬送机械臂4从MOCVD设备中取出托盘并放置在分离工位中，然后分离装置21则从上方一侧将经MOCVD设备外延处理后的衬底从托盘中抓起。容易理解的是，如同组合工位，分离工位中通常也通过机械定位和传感器定位双重定位方式实现托盘的精准定位。

本实施例中，分离装置21包括固定安装在分离工位(具体是支架6上或者是分离工位中的平台上)中的升降机构以及固定安装在该升降机构的输出端上的衬底抓取机构。其中，升降机构配置为竖向布置的直线驱动机构，例如电动缸、气缸或者液压缸等均可，其通过安装架固定；衬底抓取机构则配置为上述的真空吸附式手爪或伯努利式手爪等均可，如此设置，即不用考虑经外延处理之后衬底的边缘突出于托盘的部分是否还适于抓取。

另外，托盘下料工位中设有用于装载托盘(从分离工位转移而来)的托盘下料盒22，衬底下料工位中设有用于装载衬底(经外延处理后的衬底)的衬底下料盒23。托盘下料盒22、衬底下料盒23的形状及结构以及其在支架6上的布置方式均与上料功能区一致，本实施例不再赘述。

上位机5则通过线缆与上述的衬底搬送机械臂3(包括衬底抓手31)、托盘搬送机械臂4、检测装置13及分离装置21电性连接，上位机5用于向与其相连接的设备或装置发生控制指令，从而实现衬底与托盘的组合与检测，组合后送入MOCVD设备，从MOCVD设备中取出托盘，分离托盘与衬底然后下料等操作。具体操作过程将在后续实施例中详细说明。

实施例二

本实施例中，检测装置13还可以配置为检测相机，检测相机布置在组合工位的高处位置，其视野朝下并用于对组合工位进行拍摄，从而获取包含衬底的轮廓及托盘的轮廓的检测图像，如图9所示。

上位机5与检测相机通过电缆连接，一方面用于向检测相机发送拍摄指令，另一方面用于对检测图像进行处理。上位机5通过其搭载的轮廓识别算法从检测图像中获取到衬底的轮廓以及托盘的轮廓，并根据检测图像中衬底的轮廓与托盘的轮廓之间的相对位置关系来判断衬底与托盘之间的组合状态。即，在提取到衬底的轮廓与托盘的轮廓后，首先分别根据衬底的轮廓计算获得衬底中心、根据托盘的轮廓计算获得托盘的中心，其次，当衬底与托盘同心时(中心距小于或等于阈值)，判定托盘与衬底准确组合；当衬底与托盘不同心时(中心距大于阈值)，判定托盘与衬底未准确组合。

当然，在其他优选实施例中，还可以将本实施例以及上述实施例中的检测装置同时使用，两组相互验证，从而提高检测的准确率。

实施例三

可以理解的是，在上述实施例公开的方案中，衬底手爪31需要在旋转轴的带动下进行翻转，才能够分别适用于衬底与托盘间组合操作和分离操作。

而在本实施例中，配置衬底手爪31包括相互背离布置的上料手爪和下料手爪，即上料手爪和下料手爪相互间隔180°布置，并分别应用于上料功能区的衬底搬送作业以及下料功能区的衬底搬送作业。其中，上料手爪位于相对底面的一侧，其用于从上方对衬底进行抓取，其配置为夹持式手爪、真空吸附式手爪或伯努利式手爪均可；下料手爪位于相对顶面的一侧，其用于从下方对衬底进行抓取，其除了是夹持式手爪、真空吸附式手爪、伯努利式手爪外，还可以是上述的承托摩擦式手爪。

如图10所示，其中上料手爪配置为夹持式手爪，下料手爪配置为承托摩擦式手爪。

如此设置，使得衬底手爪31不需要进行翻转，只需要调节衬底手爪31的位置，使得：在上料功能区中，通过上料手爪从上方对衬底进行抓取，而在下料功能区中，通过下料手爪从下方对衬底进行抓取或者承托。

实施例四

在上述实施例的基础上，本实施例配置系统还包括侧向过滤单元8及顶部过滤单元9，两组均基于支架6安装固定，两者的结构及功能均相同，区别仅在于工作参数以及安装位置不同。以侧向过滤单元8为例，其包括按照气流流动方向依次布置的空气过滤器以及风机，风机的吸气端朝向空气过滤器，如图11所示。

其中，顶部过滤单元9用于从上方一侧同时向上料功能区1及下料功能区2吹送洁净空气，侧向过滤单元8则沿着从上料功能区1到下料功能区2的方向(从右往左的方向)朝上料功能区1吹送洁净空气。

如此设置，使得外延处理后附着在托盘及衬底上的副反应颗粒不会污扩散到上料功能区1，从而保护上料功能区1中的衬底及托盘。

实施例五

衬底一般为6寸或8寸，其中，6寸的衬底其边缘具有平边状的平边缺口，8寸的衬底其边缘具有弧形状的缺口。如图12所示，对于6寸衬底，与其对应的托盘顶面上的凹槽也具有一个平边状的平边止口，因此在组合时，不但要求6寸衬底与托盘同心，还需要6寸衬底保持特定的角度(衬底上的缺口对准托盘凹槽上的止口)才能够完全放置于托盘的凹槽中，实现准确组合。而对于8寸衬底，与其对应的托盘顶面上的凹槽呈完整的圆形，因此8寸衬底只需要保持其中心与托盘中心对齐即可。

因此，当衬底为6寸衬底时，还需要在系统中增加校准工位，该校准工位中设置有校准器14，校准器14用于对衬底以及托盘进行校准操作，校准的内容包括寻找衬底的中心及平边缺口，寻找托盘的中心及平边止口。可以看出，对衬底的校准操作以及对托盘的校准操作具有高度的相似性，因此可共用一个校准器进行校准操作，本实施例选用常见的晶圆校准器即可，该晶圆校准器固定安装在组合工位中的平台上，即校准工位与组合工位共用一个平台。校准器的结构及原理均为公知技术，本实施例不再赘述。当然，在其他实施例中，也可以布置两个校准器，即用于定位衬底的中心及其上平边缺口的衬底校准器以及用于定位托盘的中心及其上平边止口的托盘校准器。

其中，校准器14与上位机5通过电缆相连接，当校准器14在对衬底(或托盘)进行校准后，衬底(或托盘)的中心以及平边缺口(或平边止口)的位置即被确定，并朝向指定方向，此时上位机5即可分别控制托盘搬送机械臂4将托盘从校准器14转移到组合工位，控制衬底搬送机械臂3将衬底转移到组合工位中的托盘上，由于衬底(或托盘)的中心以及平边缺口(或平边止口)在搬运前的位置是确定且符合要求的，因此在搬运后(即组合工位中)，衬底将与托盘也将准确组合。

实施例六

本发明实施例提供一种用于MOCVD设备的上下料方法，该方法应用于实施例一至四所公开的系统，如图13所示，该方法具体包括以下步骤：

步骤S1.响应于启动信号，上位机5分别向衬底搬送机械臂3及托盘搬送机械臂4发送衬底上料指令和托盘上料指令；

其中，启动信号可由人工(或终端)向上位机5发送，以按键或指令等方式发送均可。

其中，衬底搬运机械臂3在执行衬底上料指令后，从衬底上料盒11中取出衬底，托盘搬送机械臂4在执行托盘上料指令后，从托盘上料盒12中取出托盘。

步骤S2.上位机5分别向托盘搬送机械臂4以及衬底搬送机械臂3发送组合指令；

其中，托盘搬送机械臂4在执行组合指令后，将托盘放置于组合工位中，衬底搬送机械臂3在执行组合指令后，将衬底放置于组合工位中的托盘内。

可以理解的是，组合指令的执行具有先后顺序，即由托盘搬送机械臂4执行，再由衬底搬送机械臂3执行。具体实施时，一方面可设置延时；另一方面还可以在组合工位中安装传感器(例如压力传感器)，即先由托盘搬送机械臂4执行组合指令，并在传感器检测到的压力值从零变化到某个数值(托盘的重量)时，再由衬底搬送机械臂3执行组合指令。

步骤S3.上位机5向检测装置13发送检测指令；

其中，检测装置13在执行检测指令后，获取用于表示衬底与托盘之间组合状态的检测结果，并将检测结果发送给上位机5。

步骤S4.上位机5根据其接收的检测结果判断衬底与托盘是否准确组合，是则进入下一步，否则向衬底搬送机械臂3发送调整指令且在调整指令被执行后返回上一步；

其中，衬底搬送机械臂3执行调整指令后，则对组合工位中的衬底进行重放置。

步骤S5.上位机5向托盘搬送机械臂4发送进料指令；

其中，托盘搬送机械臂4在执行所述进料指令后，将组合工位中的托盘(搭载有衬底)送入MOCVD设备，由MOCVD设备进行外延处理作业。

步骤S6.响应于出料信号，上位机5向托盘搬送机械臂3发送出料指令；

其中，出料信号与MOCVD设备的停机动作相关联，或者出料信号与MOCVD设备的真空模块相关联，并在真空模块的密闭门打开的同时发出出料信号即可。

其中，托盘搬送机械臂3在执行出料指令后，将托盘从MOCVD设备中搬送至分离工位。

步骤S7.上位机5向分离装置21发送分离指令；

其中，分离装置21在执行分离指令后，将经过外延处理的衬底从托盘中拾起至设定高度。

步骤S8.上位机5向衬底搬送机械臂3及托盘搬送机械臂4发送衬底下料指令和托盘下料指令；

其中，衬底搬运机械臂3在执行衬底下料指令后，将经过外延处理的衬底从分离装置21处取走并放入至衬底下料盒23中。并且，当衬底搬运机械臂3在分离工位中抓取住衬底后，分离装置21放开衬底。

其中，托盘搬送机械臂4在执行托盘下料指令后，将托盘从分离工位中取走并放入至托盘下料盒22中。

可以理解的是，在步骤S8中，衬底搬运机械臂3执行衬底下料指令以及托盘搬送机械臂4执行托盘下料指令这两个动作之间没有先后从属关系，同步或异步执行均可。

重复步骤S1-步骤S8的过程，即可连续不断地进行为衬底外延处理工序提供上下料服务。

实施例七

本发明实施例也提供一种用于MOCVD设备的上下料方法，区别在于该方法应用于实施例五所公开的系统，即，应用于6寸衬底的外延处理上下料，如图14所示，该方法包括以下步骤：

步骤S11.响应于启动信号，上位机5分别向衬底搬送机械臂3及托盘搬送机械臂4发送衬底上料指令和托盘上料指令；

其中，启动信号可由人工(或终端)向上位机5发送，以按键或指令等方式发送均可。

其中，衬底搬运机械臂3在执行衬底上料指令后，从衬底上料盒11中取出衬底并放入到衬底校准器中，托盘搬送机械臂4在执行托盘上料指令后，从托盘上料盒12中取出托盘并放入到托盘校准器。

步骤S12.上位机5分别向衬底校准器以及托盘校准器发送校准指令；

其中，衬底校准器在执行校准指令后，对衬底执行校准操作并将校准结果发送至上位机5，托盘校准器在执行校准指令后，对托盘执行校准操作并将校准结果发送至上位机5。对于衬底来说，其校准结果即包括衬底的中心位置以及平边缺口的朝向；对于托盘来说，其校准结果即包括托盘的中心位置以及平边止口的朝向。

步骤S13.上位机根据接收到的校准结果分别向托盘搬送机械臂4以及衬底搬送机械臂3发送组合指令；

其中，托盘搬送机械臂4在执行组合指令后，将托盘从托盘校准器处搬送至组合工位中，衬底搬送机械臂3在执行组合指令后，将衬底从衬底校准器处搬送并放置于组合工位中的托盘内。

其中，组合指令的执行具有先后顺序，即由托盘搬送机械臂4执行，再由衬底搬送机械臂3执行。具体实施时，一方面可设置延时；另一方面还可以在组合工位中安装传感器(例如压力传感器)，即先由托盘搬送机械臂4执行组合指令，并在传感器检测到的压力值从零变化到某个数值(托盘的重量)时，再由衬底搬送机械臂3执行组合指令。

可以理解的是，当校准工位中同时存在衬底校准器和托盘校准器时，则衬底上料指令以及托盘上料指令能够同时进行。而当校准工位中仅有一个共用的校准器时，则需要上位机5先向托盘搬送机械臂4发送托盘上料指令、托盘校准指令及组合指令，然后，上位机再向衬底搬送机械臂3发送衬底上料指令、衬底校准指令及组合指令，从而完成衬底及托盘的上料、校准及组合操作。

步骤S14.上位机5向检测装置13发送检测指令；

其中，检测装置13在执行检测指令后，获取用于表示衬底与托盘之间组合状态的检测结果，并将检测结果发送给上位机5。

步骤S15.上位机5根据其接收的检测结果判断衬底与托盘是否准确组合，是则进入下一步，否则向衬底搬送机械臂3发送调整指令且在调整指令被执行后返回上一步；

其中，衬底搬送机械臂3执行调整指令后，则对组合工位中的衬底进行重放置。

步骤S16.上位机5向托盘搬送机械臂4发送进料指令；

其中，托盘搬送机械臂4在执行所述进料指令后，将组合工位中的托盘(搭载有衬底)送入MOCVD设备，由MOCVD设备进行外延处理作业。

步骤S17.响应于出料信号，上位机5向托盘搬送机械臂3发送出料指令；

其中，出料信号与MOCVD设备的停机动作相关联，或者出料信号与MOCVD设备的真空模块相关联，并在真空模块的密闭门打开的同时发出出料信号即可。

其中，托盘搬送机械臂3在执行出料指令后，将托盘从MOCVD设备中搬送至分离工位。

步骤S18.上位机5向分离装置21发送分离指令；

其中，分离装置21在执行分离指令后，将经过外延处理的衬底从托盘中拾起至设定高度。

步骤S19.上位机5向衬底搬送机械臂3及托盘搬送机械臂4发送衬底下料指令和托盘下料指令；

其中，衬底搬运机械臂3在执行衬底下料指令后，将经过外延处理的衬底从分离装置21处取走并放入至衬底下料盒23中。并且，当衬底搬运机械臂3在分离工位中抓取住衬底后，分离装置21放开衬底。

其中，托盘搬送机械臂4在执行托盘下料指令后，将托盘从分离工位中取走并放入至托盘下料盒22中。

可以理解的是，在步骤S19中，衬底搬运机械臂3执行衬底下料指令以及托盘搬送机械臂4执行托盘下料指令这两个动作之间没有先后从属关系，同步或异步执行均可。

重复步骤S11-步骤S19的过程，即可连续不断地进行为衬底外延处理工序提供上下料服务。

以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种用于MOCVD设备的上下料方法，其特征在于：所述方法应用于MOCVD设备的上下料系统，所述系统能够在大气环境下，通过上料功能区、下料功能区、衬底搬送机械臂、托盘搬送机械臂、上位机全自动地实现衬底与托盘的组合及分离功能；

所述上料功能区中设置有衬底上料工位、托盘上料工位以及组合工位，所述衬底上料工位中设有用于装载衬底的衬底上料盒，所述托盘上料工位中设有用于装载托盘的托盘上料盒，所述组合工位用于进行衬底与托盘的组合，且所述组合工位中设有用于检测衬底与托盘之间组合状态的检测装置；

所述下料功能区中设有分离工位、托盘下料工位及衬底下料工位，所述分离工位用于进行衬底与托盘的分离，且所述分离工位中设有用于将衬底从托盘中分离的分离装置，所述托盘下料工位中设有用于装载托盘的托盘下料盒，所述衬底下料工位中设有用于装载衬底的衬底下料盒；

所述衬底搬送机械臂的末端安装有用于操作衬底的衬底手爪，所述托盘搬送机械臂的末端安装有用于操作托盘的托盘手爪；所述衬底搬送机械臂和所述托盘搬送机械臂集成在同一台机械手驱动机构上，所述机械手驱动机构则包括升降机构和旋转机构；

其中，所述上位机与所述衬底搬送机械臂、所述托盘搬送机械臂、所述检测装置及所述分离装置电性连接；

所述方法包括以下步骤：

响应于启动信号，上位机分别向所述衬底搬送机械臂及所述托盘搬送机械臂发送衬底上料指令和托盘上料指令，其中，所述衬底搬送机械臂在执行所述衬底上料指令后，从所述衬底上料盒中取出衬底，所述托盘搬送机械臂在执行所述托盘上料指令后，从所述托盘上料盒中取出托盘；

上位机分别向所述托盘搬送机械臂以及所述衬底搬送机械臂发送组合指令，所述托盘搬送机械臂在执行所述组合指令后，将托盘放置于所述组合工位中，所述衬底搬送机械臂在执行所述组合指令后，将衬底放置于所述组合工位中的托盘内；

上位机向所述检测装置发送检测指令，所述检测装置在执行所述检测指令后获取用于表示衬底与托盘之间组合状态的检测结果；

上位机根据所述检测结果判断衬底与托盘是否准确组合，是则进入下一步，否则向所述衬底搬送机械臂发送调整指令且在所述调整指令被执行后返回上一步，所述衬底搬送机械臂执行所述调整指令后，对所述组合工位中的衬底进行重放置；

上位机向所述托盘搬送机械臂发送进料指令，所述托盘搬送机械臂在执行所述进料指令后，将所述组合工位中的托盘送入MOCVD设备；

响应于出料信号，上位机向所述托盘搬送机械臂发送出料指令，所述托盘搬送机械臂在执行所述出料指令后，将托盘从MOCVD设备搬送至所述分离工位；

上位机向所述分离装置发送分离指令，所述分离装置在执行所述分离指令后，将经过外延处理的衬底从托盘中拾起；

上位机向所述衬底搬送机械臂及所述托盘搬送机械臂发送衬底下料指令和托盘下料指令，其中，所述衬底搬送机械臂在执行所述衬底下料指令后，将经过外延处理的衬底从所述分离装置取走并放入至所述衬底下料盒中，所述托盘搬送机械臂在执行所述托盘下料指令后，将托盘从所述分离工位中取走并放入至所述托盘下料盒中。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述组合工位通过机械定位和传感器定位双重定位方式实现托盘的精准定位；所述衬底手爪为夹持式手爪，夹持位置为衬底的侧壁，以避免与衬底的正反两面直接接触；且所述衬底搬送机械臂的末端具有一旋转轴，所述衬底手爪固定安装在所述旋转轴上。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述衬底手爪包括相互背离布置的上料手爪和下料手爪，所述上料手爪为夹持式手爪，所述下料手爪为夹持式手爪、真空吸附式手爪、伯努利式手爪或承托摩擦式手爪。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述检测装置包括对射式传感器，所述对射式传感器的光轴位于组合工位中的托盘顶面之上；衬底与托盘之间的组合状态包括准确组合以及非准确组合，当衬底与托盘准确组合时，所述光轴与衬底之间无干涉，当衬底与托盘非准确组合时，所述光轴被衬底阻断；所述上位机则用于根据所述光轴的通断状态来判断衬底与托盘之间的组合状态。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述检测装置包括检测相机，所述检测相机用于对所述组合工位进行拍摄，并获取包含衬底及托盘轮廓的检测图像，所述上位机则用于根据所述检测图像中衬底的轮廓与托盘的轮廓之间的相对位置关系来判断衬底与托盘之间的组合状态。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述分离装置用于从上方一侧将衬底从托盘中抓起，所述分离装置包括固定安装在所述分离工位中的升降机构以及固定安装在所述升降机构的输出端上的衬底抓取机构，其中，所述衬底抓取机构为真空吸附式手爪或伯努利式手爪。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述系统还包括侧向过滤单元及顶部过滤单元，所述顶部过滤单元用于从上方一侧向所述上料功能区及所述下料功能区吹送洁净空气，所述侧向过滤单元沿着从上料功能区到下料功能区的方向朝所述上料功能区吹送洁净空气。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述衬底搬送机械臂及所述托盘搬送机械臂均通过在轨道上的直线移动，进而完成在所述上料功能区及所述下料功能区中各工位间的切换。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：所述衬底上料工位、所述托盘上料工位、所述组合工位、所述分离工位、所述托盘下料工位及所述衬底下料工位则围绕所述轨道布置。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述衬底的材质为硅、蓝宝石或碳化硅；所述托盘的材质为石墨或碳化硅。

11.一种用于MOCVD设备的上下料方法，其特征在于：所述方法应用于MOCVD设备的上下料系统，所述系统能够在大气环境下，通过上料功能区、下料功能区、衬底搬送机械臂、托盘搬送机械臂、上位机全自动地实现衬底与托盘的组合及分离功能；

所述上料功能区中设置有衬底上料工位、托盘上料工位以及组合工位，所述衬底上料工位中设有用于装载衬底的衬底上料盒，所述托盘上料工位中设有用于装载托盘的托盘上料盒，所述组合工位用于进行衬底与托盘的组合，且所述组合工位中设有用于检测衬底与托盘之间组合状态的检测装置；

所述下料功能区中设有分离工位、托盘下料工位及衬底下料工位，所述分离工位用于进行衬底与托盘的分离，且所述分离工位中设有用于将衬底从托盘中分离的分离装置，所述托盘下料工位中设有用于装载托盘的托盘下料盒，所述衬底下料工位中设有用于装载衬底的衬底下料盒；

所述衬底搬送机械臂的末端安装有用于操作衬底的衬底手爪，所述托盘搬送机械臂的末端安装有用于操作托盘的托盘手爪；所述衬底搬送机械臂和所述托盘搬送机械臂集成在同一台机械手驱动机构上，所述机械手驱动机构则包括升降机构和旋转机构；

其中，所述上位机与所述衬底搬送机械臂、所述托盘搬送机械臂、所述检测装置及所述分离装置电性连接；

所述系统还包括衬底校准工位及托盘校准工位，所述衬底校准工位中设有用于定位衬底的中心及其平边缺口的衬底校准器，所述托盘校准工位中设有用于定位托盘的中心及其平边止口的托盘校准器；其中，所述衬底校准器及所述托盘校准器均与所述上位机电性连接；

所述方法包括以下步骤：

响应于启动信号，上位机分别向所述衬底搬送机械臂及所述托盘搬送机械臂发送衬底上料指令和托盘上料指令，其中，所述衬底搬送机械臂在执行所述衬底上料指令后，从所述衬底上料盒中取出衬底并放入衬底校准器，所述托盘搬送机械臂在执行所述托盘上料指令后，从所述托盘上料盒中取出托盘并放入托盘校准器；

上位机分别向所述衬底校准器以及所述托盘校准器发送校准指令，所述衬底校准器在执行所述校准指令后，对衬底执行校准操作并将校准结果发送至所述上位机，所述托盘校准器在执行所述校准指令后，对托盘执行校准操作并将校准结果发送至所述上位机；

上位机根据接收到的校准结果分别向所述托盘搬送机械臂以及所述衬底搬送机械臂发送组合指令，所述托盘搬送机械臂在执行所述组合指令后，将托盘放置于所述组合工位中，所述衬底搬送机械臂在执行所述组合指令后，将衬底放置于所述组合工位中的托盘内；

上位机向所述检测装置发送检测指令，所述检测装置在执行所述检测指令后获取用于表示衬底与托盘之间组合状态的检测结果；

上位机根据所述检测结果判断衬底与托盘是否准确组合，是则进入下一步，否则向所述衬底搬送机械臂发送调整指令且在所述调整指令被执行后返回上一步，所述衬底搬送机械臂执行所述调整指令后，对所述组合工位中的衬底进行重放置；

上位机向所述托盘搬送机械臂发送进料指令，所述托盘搬送机械臂在执行所述进料指令后，将所述组合工位中的托盘送入MOCVD设备；

响应于出料信号，上位机向所述托盘搬送机械臂发送出料指令，所述托盘搬送机械臂在执行所述出料指令后，将托盘从MOCVD设备搬送至所述分离工位；

上位机向所述分离装置发送分离指令，所述分离装置在执行所述分离指令后，将经过外延处理的衬底从托盘中拾起；

上位机向所述衬底搬送机械臂及所述托盘搬送机械臂发送衬底下料指令和托盘下料指令，其中，所述衬底搬送机械臂在执行所述衬底下料指令后，将经过外延处理的衬底从所述分离装置取走并放入至所述衬底下料盒中，所述托盘搬送机械臂在执行所述托盘下料指令后，将托盘从所述分离工位中取走并放入至所述托盘下料盒中。