CN101692431A - 翻转装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种翻转装置，包括翻转驱动部件、承载件、夹持件及控制装置，夹持件安装于承载件上，翻转驱动部件与承载件连接并与控制装置电连接，控制装置控制翻转驱动部件，翻转驱动部件驱动承载件翻转，待翻转物被夹持件夹持于承载件上，还包括呈中空结构的腔体，腔体的中空结构形成翻转腔，承载件容置于翻转腔内，承载件呈中空结构，承载件的中空结构形成承载腔，夹持件安装于承载腔内，承载件开设有与承载腔连通的入口，腔体开设有与翻转腔连通的进口，入口与进口相对且位于同一高度处。本发明的目的在于提供一种结构简单紧凑、安装调试便捷、对基片污染相对较低、可以进行360度精确翻转的翻转装置。

Description

翻转装置

技术领域

本发明涉及一种对成品或半成品进行翻转，尤其涉及一种用于半导体设备中对基片或基板进行翻转的装置。

背景技术

随着半导体制程设备与工艺的发展，越来越多的场合需要对基片进行翻转，通常的基片处理(比如说清洗、抛光)，每次只能对基片的一面进行处理，这个时候就需要一种基片的翻转装置对基片进行翻转。

目前，在半导体的制造过程中，基片的翻转已经是至关重要的一个工序。基片翻转装置设计的是否合理可靠，将直接影响到基片的后序的再处理，比如说翻转装置的定位精度不高，会导致翻转之后的基片位置有偏差，进而影响到基片的加工和定位精度；翻转的速度较慢，又会导致生产周期的延长等一些列问题。

现有的较普遍的基片翻转机构有以下三种：

1、直接对基片进行翻转，此种基片翻转装置是通过以下步骤实现基片翻转的：

将基片通过机械手放到基片支撑件上，基片支撑件在汽缸或者电机等机构带动下做上升运动，达到指定位置时停止，同时安放其上的基片被基片卡盘(基片卡盘设置在基片的上部)夹持。基片支撑件下降，基片卡盘在翻转装置的驱动下进行180度翻转，此后基片支撑件再度上升达到指定的位置。在此同时，基片卡盘将基片落下，基板运出部分将基板运出。

以上的基片翻转装置存在着以下几个问题：

首先工序太多，需要较多的时间，延长了生产周期。

翻转过程将会导致基片的二次污染。基片支撑件的上升、下降，基片卡盘的夹持、松开、翻转都是在一个环境中进行，这将导致翻转过程中真空气体质量的污染，进而影响基片的清洁度。

上述的翻转过程需要利用三个驱动系统；基片支撑件的升降系统，卡盘的夹持机构，控制卡盘的翻转机构。无形中增加了零件的个数，也增加了系统的成本。

2、直接对基片盒进行翻转，针对以上存在污染的问题，又有企业在此基础上开发出了下述的基片翻转装置。

为了保证基片的品质，避免基片受到二次污染，对现有的基片翻转设备提高了更高的要求，且越来越多的翻转工作采用标准机械接口装置(SMIF)技术。SIMF是以“隔离技术”概念为中心的“微局部环境”技术的一种。所谓隔离技术是通过将基片封闭在一个超洁净的微局部的环境中(微局部环境，下称基片盒)，同时可以减轻微局部环境以外的空间的洁净度要求。这样亦可以达到较高的洁净度，提高了产品的成品率，同时节约的洁净室建造成本和生产运营费用。

典型的一种基片翻转装置包括以下几个部分：

基片盒、基片装卸组件、基片盒支撑组件、基片盒夹持组件、基片盒翻转组件。

翻转过程是通过对装载基片的基片盒进行翻转，利用此基片盒进行翻转的基片翻转装置，与前述第一种的直接对基片进行翻转装置唯一不同点在于：一个是通过基片盒的翻转达到基片翻转的目的，另一个是直接对基片进行翻转(无基片盒)

虽然利用基片盒进行基片翻转可以保持较好的微局部环境洁净度，但是同样的存在工序多、占用空间大、结构复杂、整体设备造价较高等问题。且在基片尺寸较大时，基片盒也会随之增大，其相应的翻转控制过程也会相当的复杂。

3、直接通过机械手对基片或者是基片盒进行翻转，此种机械手操作，对旋转角度、速度的控制又存在一定的难度。

现有的技术或多或少存在不尽人意的地方，较多的工序和一些冗余的设计产生了一些列问题，比如说真空污染，或者占用空间大，安装、操作、维护不便等。

针对上述技术问题，本装置是提供另外一种结构简单紧凑、安装调试便捷、对基片污染相对较低、可以进行360度精确翻转的翻转装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简单紧凑、安装调试便捷、对基片或基板污染相对较低、可以进行360度精确翻转的翻转装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种翻转装置，包括翻转驱动部件、承载件、夹持件及控制装置，所述夹持件安装于所述承载件上，所述翻转驱动部件与所述承载件连接并与所述控制装置电连接，所述控制装置控制所述翻转驱动部件，所述翻转驱动部件驱动所述承载件翻转，待翻转物被所述夹持件夹持于所述承载件上，其中，还包括呈中空结构的腔体，所述腔体的中空结构形成翻转腔，所述承载件容置于所述翻转腔内，所述承载件呈中空结构，所述承载件的中空结构形成承载腔，所述夹持件安装于所述承载腔内，所述承载件开设有与所述承载腔连通的入口，所述腔体开设有与所述翻转腔连通的进口。

较佳地，所述翻转驱动部件包括电机及传动组件，所述传动组件包括蜗杆、蜗轮及传动轴，所述传动轴的一端枢接地穿入所述腔体并与所述承载件固定连接，所述传动轴的另一端与所述蜗轮固定连接，所述蜗轮与所述蜗杆啮合，所述蜗杆与所述电机的输出轴固定连接，所述控制装置与所述电机电连接。蜗轮可以采用硬度和耐磨性较好的有色金属制造，优选材料是锡青铜，蜗杆优选为钢制；采用蜗杆与蜗轮啮合传动，具有良好的自锁性，可以保证传动更加平稳，持久。

较佳地，所述腔体包括门法兰、门板及腔体筒，所述腔体筒呈中空结构，所述中空结构形成所述翻转腔，所述腔体筒的侧壁上开设有门法兰口，所述门法兰口安装有门法兰，所述门板与所述腔体筒枢接并密封所述门法兰，所述进口开设于所述腔体筒的左端，所述传动轴枢接地穿过所述腔体筒的右端。腔体筒侧壁开设较大的门法兰和门板结构便于对腔体内部零件进行安装、调试及维护。

较佳地，所述腔体筒左、右端呈开口状并形成左开口和右开口，所述左开口处安装有左法兰，所述左法兰外密封安装有左盖板，所述右开口处安装有右法兰，所述右法兰外密封安装有右盖板，所述进口开设于所述左盖板上，所述传动轴枢接地穿过右盖板。此种设计优化了腔体筒内部空间，使得所述腔体筒内部翻转腔能够得到最大化利用。

较佳地，所述承载件的侧壁上开设有若干与所述承载腔连通的气流孔。便于对所述承载腔内与所述夹持件固定的基片或基板进行高效处理。

较佳地，所述腔体侧壁上开设有观察窗口，所述观察窗口上安装有呈透明状的观察窗。便于观察腔体筒内部承载件的翻转情况，以及被所述夹持件夹持的基片或基板。

较佳地，还包括与所述控制装置电连接的光电传感器，所述光电传感器安装于所述腔体上并伸入所述翻转腔内。通过光电传感器可以精确监测承载件的翻转位置和基片或基板的载入载出状态，并将相关信息反馈，实现智能控制。

较佳地，还包括安装板，所述安装板位于所述腔体外且一端与所述腔体固定连接，所述安装板的另一端悬空。所述安装板的设置便于将所述翻转装置固定于机架上，使其工作更加的平稳安全。

较佳地，所述腔体筒呈圆柱形。不仅方便了承载件进行360度翻转，还节省了整个翻转装置的体积，更便于对腔体筒内部进行检测。

较佳地，所述电机为私服电机。所述伺服电机的输出通过蜗杆传递给蜗轮，使得蜗轮同步带动的传动轴旋转的更加的平稳，同时使得与所述传动轴连接的承载件旋转也更加的平稳、精确，避免了因旋转不平稳而造成承载件发生震动，进而影响到产品基片或基板的翻转。

与现有技术相比，由于本发明翻转装置的腔体呈中空结构，所述腔体的中空结构形成翻转腔，且用于翻转基片或基板的承载件容置于所述腔体筒内，使得承载件翻转发出的噪音传出到外界大大的减小了，同时也使翻转驱动部件产生的细小的颗粒粉因为腔体筒所阻碍而无法进入到翻转腔内，大大的提高了清洁度；用于提供动力的伺服电机及用于传递输出动力的蜗杆传动保证了翻转装置整体结构的紧凑、降低了成本；通过蜗杆与蜗轮的啮合来实现传动轴的旋转，可实现较大的传动比，且传动平稳、又可自锁，提高了基片或基板的翻转效率。另由于本发明翻转装置安装调试便捷、可进行360度精确翻转，因此比较适用于半导体设备中对基片或基板进行翻转。

附图说明

图1是本发明翻转装置的整体结构图。

图2是本发明翻转装置拆除腔体筒后的结构示意图。

图3是本发明翻转装置的腔体筒结构示意图。

具体实施方式

如图1、图2及图3所示，本发明翻转装置100包括翻转驱动部件1、承载件2、夹持件4及控制装置(图中未示)，所述夹持件4安装于所述承载件2上，所述翻转驱动部件1与所述承载件2连接并与所述控制装置电连接，所述控制装置控制所述翻转驱动部件1，所述翻转驱动部件1驱动所述承载件2翻转，待翻转物被所述夹持件4夹持于所述承载件2上，本发明翻转装置100还包括呈中空结构的腔体，所述腔体的中空结构形成翻转腔300，所述承载件2容置于所述翻转腔300内，所述承载件2呈中空结构，所述承载件2的中空结构形成承载腔200，所述夹持件4安装于所述承载腔200内，所述承载件2开设有与所述承载腔200连通的入口202，所述腔体开设有与所述翻转腔300连通的进口309a，所述入口202与所述进口309a相对且位于同一高度处。

较佳者，所述翻转驱动部件1包括电机14及传动组件，所述传动组件包括蜗杆13、蜗轮12及传动轴11，所述传动轴11的一端枢接地穿入所述腔体并与所述承载件2固定连接，所述传动轴11的另一端与所述蜗轮12固定连接，所述蜗轮12与所述蜗杆13啮合，所述蜗杆13与所述电机14的输出轴固定连接，所述控制装置与所述电机14电连接。蜗轮12可以采用硬度和耐磨性较好的有色金属制造，优选材料是锡青铜，蜗杆13优选为钢制；采用蜗杆13与蜗轮12啮合传动，具有良好的自锁性，可以保证传动更加平稳，持久。

较佳者，所述腔体包括门法兰304、门板305及腔体筒301，所述腔体筒301呈中空结构，所述中空结构形成所述翻转腔300，所述腔体筒301的侧壁上开设有门法兰口，所述门法兰口安装有门法兰304，所述门板305与所述腔体筒301枢接并密封所述门法兰304，所述进口309a开设于所述腔体筒301的左端，所述传动轴11枢接地穿过所述腔体筒301的右端。腔体筒301侧壁开设较大的门法兰304和门板305结构便于对腔体内部零件进行安装、调试及维护。

较佳者，所述腔体筒301左、右端呈开口状并形成左开口311和右开口312，所述左开口311处安装有左法兰307，所述左法兰307外密封安装有左盖板309，所述右开口312处安装有右法兰308，所述右法兰308外密封安装有右盖板310，所述进口309a开设于所述左盖板309上，所述传动轴11枢接地穿过右盖板310。此种设计优化了腔体筒301内部空间，使得所述腔体筒301内部翻转腔300能够得到最大化利用。

较佳者，所述承载件2的侧壁上开设有若干与所述承载腔200连通的气流孔201。便于对所述承载腔200内与所述夹持件4固定的基片或基板进行高效处理。

较佳者，所述腔体侧壁上开设有观察窗口，所述观察窗口上安装有呈透明状的观察窗302。便于观察腔体筒301内部承载件2的翻转情况，以及被所述夹持件4夹持的基片或基板。

较佳者，还包括与所述控制装置电连接的光电传感器(图中未示)，所述光电传感器安装于所述腔体上并伸入所述翻转腔300内。通过光电传感器可以精确监测承载件2的翻转位置和基片或基板的载入载出状态，并将相关信息反馈，实现智能控制。

较佳者，还包括安装板306，所述安装板306位于所述腔体外且一端与所述腔体固定连接，所述安装板306的另一端悬空。所述安装板306的设置便于将所述翻转装置100固定于机架上，使其工作更加的平稳安全。

较佳者，所述腔体筒301呈圆柱形。不仅方便了承载件2进行360度翻转，还节省了整个翻转装置100的体积，更便于对腔体筒301内部进行检测。

较佳者，所述电机14为私服电机14。所述伺服电机14的输出通过蜗杆13传递给蜗轮12，使得蜗轮12同步带动的传动轴11旋转的更加的平稳，同时使得与所述传动轴11连接的承载件2旋转也更加的平稳、精确，避免了因旋转不平稳而造成承载件2发生震动，进而影响到产品基片或基板的翻转。

结合图1、图2及图3对本发明翻转装置100的工作原理作一详细的说明：

工作时，启动控制装置，所述控制装置将指令输出给一外接设备(图中未示)，所述外接设备(可以是机械手)通过左盖板309上的进口309a及承载件2上的入口202将基片或基板送入到承载件2的内部，并被夹持件4固定。在此基片或基板载入承载件2的过程中，设于所述腔体筒301上的圆法兰303的光电传感器监测到基片载入状态或基片盒的位置状态，并将监测到的信号反馈到控制装置，控制装置将光电传感器的输入信号处理后输出指令，控制私服电机14的起停。私服电机14启动后，带动蜗杆13同步转动，蜗杆13与蜗轮12啮合，继而带动蜗轮12转动，贯穿所述蜗轮12并与其固定连接的传动轴11亦随着转动，从而带动与所述传动轴11固定的承载件2转动，间接的将承载件2内部的基片或基板翻转。基片或基板和承载件2翻转到指定位置后，光电传感器又将监测到的信号反馈给控制装置，所述控制装置控制私服电机14停止并控制外接设备将基片或基板载出。由此完成整个基片或基板的翻转动作。

本发明翻转装置100的腔体呈中空结构，所述腔体的中空结构形成翻转腔300，且用于翻转基片或基板的承载件2容置于所述腔体筒301内，使得承载件2翻转发出的噪音传出到外界大大的减小了，同时也使翻转驱动部件1产生的细小的颗粒粉因为腔体筒301所阻碍而无法进入到翻转腔300内，大大的提高了清洁度；用于提供动力的伺服电机14及用于传递输出动力的蜗杆传动保证了翻转装置100整体结构的紧凑、降低了成本；通过蜗杆13与蜗轮12的啮合来实现传动轴11的旋转，可实现较大的传动比，且传动平稳、又可自锁，提高了基片或基板的翻转效率。另由于本发明翻转装置100安装调试便捷、可进行360度精确翻转，因此比较适用于半导体设备中对基片或基板进行翻转。

可以理解到，本翻转装置100是对基片或基板进行翻转，同样也可以通过承载件2对载有基片的基片盒进行翻转(背景技术中对此基片盒已做说明)，或是其它的产品，并不局限它的应用范围。还有本翻转装置100中特有的腔体设计也并不局限于它现有的功能和应用领域，比如说可以在门法兰304外接一镀膜装置或者一清洗装置再或者是一传输装置。再比如说腔体也可以应用到其他的装置上，甚至其它的领域上。再者，本翻转装置100是通过一个电机14带动一个蜗杆13、蜗轮12进行一级传动，也可以增加一组齿轮进行二级传动。

本发明翻转装置100所涉及的伺服电机14、蜗杆传动、光电传感器及控制装置的具体结构及工作原理均为本领域普通技术人员所熟知，在此不再做详细的说明。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种翻转装置，包括翻转驱动部件、承载件、夹持件及控制装置，所述夹持件安装于所述承载件上，所述翻转驱动部件与所述承载件连接并与所述控制装置电连接，所述控制装置控制所述翻转驱动部件，所述翻转驱动部件驱动所述承载件翻转，待翻转物被所述夹持件夹持于所述承载件上，其特征在于：还包括呈中空结构的腔体，所述腔体的中空结构形成翻转腔，所述承载件容置于所述翻转腔内，所述承载件呈中空结构，所述承载件的中空结构形成承载腔，所述夹持件安装于所述承载腔内，所述承载件开设有与所述承载腔连通的入口，所述腔体开设有与所述翻转腔连通的进口，所述入口与所述进口相对且位于同高度处。

2.如权利要求1所述的翻转装置，其特征在于：所述翻转驱动部件包括电机及传动组件，所述传动组件包括蜗杆、蜗轮及传动轴，所述传动轴的一端枢接地穿入所述腔体并与所述承载件固定连接，所述传动轴的另一端与所述蜗轮固定连接，所述蜗轮与所述蜗杆啮合，所述蜗杆与所述电机的输出轴固定连接，所述控制装置与所述电机电连接。

3.如权利要求2所述的翻转装置，其特征在于：所述腔体包括门法兰、门板及腔体筒，所述腔体筒呈中空结构，所述中空结构形成所述翻转腔，所述腔体筒的侧壁上开设有门法兰口，所述门法兰口安装有门法兰，所述门板与所述腔体筒枢接并密封所述门法兰，所述进口开设于所述腔体筒的左端，所述传动轴枢接地穿过所述腔体筒的右端。

4.如权利要求3所述的翻转装置，其特征在于：所述腔体筒左、右端呈开口状并形成左开口和右开口，所述左开口处安装有左法兰，所述左法兰外密封安装有左盖板，所述右开口处安装有右法兰，所述右法兰外密封安装有右盖板，所述进口开设于所述左盖板上，所述传动轴传枢接地穿过右盖板。

5.如权利要求1所述的翻转装置，其特征在于：所述承载件的侧壁上开设有若干与所述承载腔连通的气流孔。

6.如权利要求1所述的翻转装置，其特征在于：所述腔体侧壁上开设有观察窗口，所述观察窗口上安装有呈透明状的观察窗。

7.如权利要求1所述的翻转装置，其特征在于：还包括与所述控制装置电连接的光电传感器，所述光电传感器安装于所述腔体上并伸入所述翻转腔内。

8.如权利要求1所述的翻转装置，其特征在于：还包括安装板，所述安装板位于所述腔体外且一端与所述腔体固定连接，所述安装板的另一端悬空。

9.如权利要求1所述的翻转装置，其特征在于：所述腔体筒呈圆柱形。

10.如权利要求1所述的翻转装置，其特征在于：所述电机为私服电机。

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