CN103569672B - 一种兼容硅片和玻璃基板的传输装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种兼容硅片和玻璃基板的传输装置，包括：传输组件，传输组件包括无杆气缸、连接板以及承片手，连接板安装于无杆气缸的滑块上，承片手固定连接于连接板上；硅片定位组件，包括硅片夹紧手、定位销以及第一驱动元件，硅片夹紧手安装于所述承片手上，硅片夹紧手和定位销用于定位硅片，所述第一驱动元件安装于承片手上，驱动硅片沿Y方向的运动；以及玻璃基板定位组件，包括第二驱动元件、第三驱动元件以及定位块，第二驱动元件安装于所述承片手上驱动玻璃基板沿Y方向运动，第三驱动元件设置在承片手上驱动玻璃基板沿X方向运动，所述定位块安装于所述承片手上，用于定位所述玻璃基板。本发明能够实现硅片和玻璃基板的兼容且操作简单。

Description

一种兼容硅片和玻璃基板的传输装置

技术领域

本发明涉及一种光刻设备传输装置，尤其涉及一种兼容硅片和玻璃基板的传输装置。

背景技术

目前，在光刻设备中硅片传输和玻璃基板传输均使用专属的机械手，实现硅片或基板的自动化传输，此方法适用于大批量生产，而对于实验或者小批量生产需求而言，存在很大的功能浪费，且因硅片与玻璃基板定位方式不同，无法实现硅片与玻璃基板的兼容，当工作对象切换时，需要更换机械手。

专利JP2008175846A提供了一种基板定位装置和基板定位方法，可以实现平边硅片(waferflat)和玻璃基板的机械定位功能，适用于工件台预定位，但该装置及定位方法存在以下不足：

1.不适用于缺口硅片(wafernotch)；

2.工作对象更换时，需要变换定位及夹紧装置及布置方案；

3.装置安装在工件台上，不易操作。

因此，如何提供一种能够兼容硅片和玻璃基板且操作简单的传输装置是本领域的技术人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种兼容硅片和玻璃基板的传输装置，以实现硅片和玻璃基板的兼容，切换过程中，无需人员调校。

为解决上述技术问题，本发明提供一种兼容硅片和玻璃基板的传输装置，包括：传输组件，所述传输组件包括无杆气缸、连接板以及承片手，所述连接板安装于无杆气缸的滑块上，所述承片手固定连接于所述连接板上；硅片定位组件，所述硅片定位组件包括硅片夹紧手、定位销以及第一驱动元件，所述硅片夹紧手安装于所述承片手上，所述定位销可拔插地设置于所述承片手上，所述硅片夹紧手和定位销用于定位硅片，所述第一驱动元件安装于所述承片手上，驱动所述硅片夹紧手沿Y方向运动；以及玻璃基板定位组件，所述玻璃基板定位组件包括第二驱动元件、第三驱动元件以及定位块，所述第二驱动元件安装于所述承片手上驱动所述玻璃基板沿Y方向运动，所述第三驱动元件设置在所述承片手上驱动所述玻璃基板沿X方向运动，所述定位块安装于所述承片手上，用于定位所述玻璃基板。

较佳地，所述硅片夹紧手包括凸轮槽、过桥、垂向导向孔以及水平导向孔，所述硅片夹紧手为U型板，所述凸轮槽分布于所述U型板的两侧壁上，所述过桥设于所述U型板两侧壁其中的一个侧壁上，所述垂向导向孔位于所述U型板的底边，所述水平导向孔设于所述U型板的两侧壁上。

较佳地，所述硅片定位组件还包括钢珠滚轮，所述钢珠滚轮安装于所述承片手上，位于所述凸轮槽的下方。

较佳地，所述硅片定位组件还包括垂向导向销和水平导向销，所述垂向导向销插设于所述垂向导向孔内，所述水平导向销设置于所述承片手上，位于所述水平导向孔内。

较佳地，所述第一驱动元件包括第一气缸和导向块，所述垂向导向销设置于所述导向块的通孔内，所述第一气缸通过驱动所述导向块带动所述硅片夹紧手沿Y方向运动。

较佳地，所述硅片夹紧手还包括两硅片夹紧指，所述两硅片夹紧指分别设于所述U型板的两个端部，且所述两硅片夹紧指与所述定位销的位置分布为等边三角形的三个顶点。

较佳地，所述承片手设有指槽，所述硅片夹紧指设置在所述指槽内。

较佳地，所述硅片夹紧指采用尼龙材料。

较佳地，所述第二驱动元件包括第二气缸和Y向顶针，所述第三驱动元件包括第三气缸和X向顶针，所述定位块与所述第二驱动元件和第三驱动元件配合夹紧所述玻璃基板。

较佳地，所述X向顶针设置在所述过桥的下方并穿过所述过桥。

较佳地，所述承片手上设有两承片面以及若干真空气道，所述两承片面为相对设置的矩形板，每个矩形板上开有若干连接至负压源的真空气道，所述真空气道由外向内逐渐加长。

较佳地，所述硅片定位组件还包括两个复位弹簧，所述复位弹簧的两端分别连接至所述硅片夹紧手和所述承片手。

较佳地，所述传输组件还包括节流阀，用于调节所述无杆气缸的速度。

较佳地，所述传输组件还包括调节垫条，所述调节垫条设于所述连接板与所述承片手之间。

本发明提供的兼容硅片和玻璃基板的传输装置，包括：传输组件，所述传输组件包括无杆气缸、连接板以及承片手，所述无杆气缸与外部设备连接，是传输组件的执行元件，与工件台的相对位置保持固定，实现点对点(工件台与承片手之间)的传输运动。所述连接板安装于无杆气缸的滑块上，所述承片手固定连接于所述连接板上，所述承片手用于承载工作对象(硅片或玻璃基板)；硅片定位组件，所述硅片定位组件包括硅片夹紧手、定位销以及第一驱动元件，所述硅片夹紧手安装于所述承片手上，所述定位销可插拔地设置于所述承片手上，所述硅片夹紧手和定位销用于定位硅片，所述第一驱动元件安装于所述承片手上，驱动所述硅片夹紧手Y方向运动；还包括玻璃基板定位组件，所述玻璃基板定位组件包括第二驱动元件、第三驱动元件以及定位块，所述第二驱动元件安装于所述承片手上驱动所述玻璃基板沿Y方向运动，所述第三驱动元件设置在所述承片手上驱动所述玻璃基板沿X方向运动，所述定位块安装于所述承片手上，用于定位所述玻璃基板。本发明利用互不干涉的两组组件分别定位夹紧硅片和玻璃基板，一方面实现工作对象在传输前预定位，从而减少工件台的工作量，另一方面能够实现硅片与玻璃基板的兼容。

附图说明

图1为本发明一实施例的兼容硅片和玻璃基板的传输装置结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为图2的A部放大图(初始状态)；

图4为图2的A部放大图(硅片夹紧状态)；

图5为本发明一实施例的承片手结构示意图；

图6为本发明一实施例的硅片夹紧手结构示意图；

图7为本发明一实施例的硅片定位夹紧示意图；

图8为本发明一实施例的玻璃基板定位夹紧示意图。

图中：110-无杆气缸、111-节流阀、120-连接板、130-承片手、131-承片面、132-真空气道、133-指槽、140-调节垫条、200-硅片、210-硅片夹紧手、211-凸轮槽、212-过桥、213-垂向导向孔、214-水平导向孔、215-硅片夹紧指、216-第一气缸、217-导向块、220-定位销、230-垂向导向销、240-水平导向销、250-钢珠滚轮、260-复位弹簧、300-玻璃基板、311-第二气缸、312-Y向顶针、321-第三气缸、322-X向顶针、330-定位块。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明提供的一种兼容硅片和玻璃基板的传输装置，如图1、图7和图8所示，包括：传输组件，所述传输组件包括无杆气缸110、连接板120以及承片手130，具体地，所述无杆气缸110与外部设备连接，是传输组件的执行元件，与工件台(图中未示出)的相对位置保持固定，实现点对点(工件台与承片手之间)的传输运动，无需做复杂的轨迹规划，简化控制要求，降低成本，作为优选，所述无杆气缸110利用节流阀111进行速度调节。所述连接板120安装于无杆气缸110的滑块上，所述承片手130固定连接于所述连接板120上，所述承片手130用于承载工作对象(硅片200或玻璃基板300)；硅片定位组件，所述硅片定位组件包括硅片夹紧手210、定位销220、第一驱动元件、垂向导向销230、水平导向销240以及钢珠滚轮250，所述硅片夹紧手210与所述定位销220分别固定于所述承片手130上，用于定位硅片200，所述第一驱动元件安装于所述承片手130上，驱动所述硅片夹紧手210沿Y方向运动，所述垂向导向销230与硅片夹紧手210固连，所述水平导向销240固定于所述承片手130上，请参考图6，所述垂向导向销230与所述水平导向销240分别插置于所述硅片夹紧手210相应位置的垂向及水平导向孔213、214中，所述钢珠滚轮250设于所述承片手130上，具体地，所述钢珠滚轮250位于所述硅片夹紧手210的下方，并且能够在所述硅片夹紧手210的下表面滑动或滚动；兼容硅片和玻璃基板的传输装置还包括玻璃基板定位组件，所述玻璃基板定位组件包括第二驱动元件、第三驱动元件以及若干定位块330，所述第二驱动元件安装于所述承片手130上驱动所述玻璃基板300沿Y方向运动、所述第三驱动元件设置在所述承片手130上驱动所述玻璃基板300沿X方向运动，所述定位块330分别安装于所述承片手130上，用于定位玻璃基板300。本发明利用互不干涉的两组组件分别定位夹紧硅片200和玻璃基板300，一方面实现工作对象在传输前的预定位，从而减少工件台的工作量，另一方面能够实现硅片200与玻璃基板300的兼容，具体地，本实施例的传输装置能够兼容8英寸硅片和200mm玻璃基板。

较佳地，如图5所示，所述承片手130上设有两承片面131以及若干真空气道132，所述两承片面131为相对设置的矩形板，每个矩形板上开有若干连接至负压源的真空气道132，用以实现对工作对象(硅片或玻璃基板)的吸附，所述真空气道132由外向内逐渐加长，换句话说，请参考图7和图8，由于硅片200为圆形，玻璃基板300为矩形，将不同的工作对象放置于所述承片面131上时，不会出现真空气道132外露而导致气道不封闭无法吸附工作对象的现象发生，进一步适应所述硅片200和所述玻璃基板300的兼容。较佳地，所述承片手130上还设有指槽133。

较佳地，如图2和图6所示，第一驱动元件是所述硅片定位组件的执行机构，包括第一气缸216和导向块217，所述垂向导向销230设置于所述导向块217的通孔内，所述第一气缸216通过驱动所述导向块217带动所述硅片夹紧手210沿Y方向运动，所述第一气缸216可由其自带的磁性开关(图中未示出)检测气缸杆(图中未示出)是否缩至最后端。具体地，所述硅片夹紧手210包括凸轮槽211、过桥212、垂向导向孔213、水平导向孔214以及两硅片夹紧指215，所述硅片夹紧手210为U型板，所述凸轮槽211分别分布于所述U型板的两侧壁上与所述钢珠滚轮250相对应的位置，所述钢珠滚轮250与所述凸轮槽211组成凸轮机构，具体地，包括4组钢珠滚轮250与所述凸轮槽211组成凸轮机构，所述两硅片夹紧指215分别设于所述U型板的两个端部，请进一步参考图1、图3和图4，初始位置时，所述钢珠滚轮250位于所述凸轮槽211与所述承片手130组成的空隙之间，所述硅片夹紧手210处于低位，所述硅片夹紧指215设置于所述指槽133内，所述硅片夹紧指215的上表面低于所述承片面131；当进行夹紧动作时，所述硅片夹紧手210向Y负向(图3中虚线箭头方向)运动，具体地，硅片夹紧手210的运动由第一气缸216驱动，所述第一气缸216的滑块连接于导向块217，垂向导向销230穿过所述导向块217的通孔将导向块217连接至所述硅片夹紧手210，所述第一气缸216通过驱动所述导向块217带动所述硅片夹紧手210沿Y方向运动，所述硅片夹紧手210的运动带动所述钢珠滚轮250离开所述凸轮槽211，将所述硅片夹紧手210抬高，从而将所述硅片夹紧指215抬高至所述承片面131之上，进而完成夹紧硅片的动作，采用这种凸轮机构能够避免工作对象为玻璃基板时发生干涉，而且简单有效，重复性好，适合人工操作。较佳地，所述四个钢珠滚轮250同时动作，使所述硅片夹紧手210保持水平。所述过桥212设于所述U型板两侧壁其中的一个侧壁上，用于避让所述玻璃定位组件中的X向顶针322，所述垂向导向孔213位于所述U型板的底边，用于插置所述垂向导向销230，避免所述硅片定位组件和所述玻璃基板定位组件干涉，进一步实现工作对象的兼容。所述水平导向孔214设于所述U型板的两侧壁上，用于插置所述水平导向销240，分别对所述硅片夹紧手210垂向及水平的运动进行导向。

较佳地，如图7所示，所述两硅片夹紧指215与所述定位销220的位置分布为等边三角形的三个顶点，采用这种一点(定位销220)、两切边(两硅片夹紧指215)的定位方式固定更稳固，且适用于定位缺口硅片(wafernotch)，较佳地，所述硅片夹紧指215采用尼龙材料，用以保护硅片200。

较佳地，如图1和图8所示，第二驱动元件以及第三驱动元件分别位于两个相互垂直的水平方向上，分别驱动玻璃基板300在X方向和Y方向运动，具体地，本实施例中，所述第二驱动元件和第三驱动元件分别位于图中Y负向和X向上，第二驱动元件包括第二气缸311和Y向顶针312，第三驱动元件包括第三气缸321和X向顶针322，具体地，所述X向顶针322设置在所述过桥212的下方并穿过所述过桥212，所述若干定位块330分别位于所述基第二驱动元件以及第三驱动元件的反方向，即X负向及Y向上，所述第二驱动元件是玻璃基板300Y向夹紧动作的的执行器，用第二气缸311驱动，所述第三驱动元件是玻璃基板300X向夹紧动作的执行器，用第三气缸321驱动，所述定位块330分别用于玻璃基板300X向和Y向的定位，所述定位块330与所述第一驱动元件和第三驱动元件配合夹紧所述玻璃基板300，本发明采用定位销220以及定位块330对所述的工作对象进行预定位，以减少工件台的工作量。

较佳地，如图1和图2所示，所述硅片定位组件还包括两个复位弹簧260，所述复位弹簧260的两端分别连接至所述硅片夹紧手210和所述承片手130，以确保所述硅片夹紧手210能够回复到初始位置。

较佳地，如图1、图7和图8所示，所述定位销220为可插拔式，也可以说是可拆除式，当工作对象为硅片200时，所述定位销220为所述硅片200在所述承片手130上的定位基准；当工作对象为玻璃基板300时，取出定位销220，这种切换方式简单迅速，无需专业人员调校，所述工作对象的中心在所述承片手130上的中心一致时，避免所述定位销220与所述玻璃基板300发生干涉，进而保证交接位置一致。

较佳地，如图1和图2所示，所述传输组件还包括调节垫条140，所述调节垫条140设于所述连接板120与所述承片手130之间，所述调节垫条140为修配环节，用于保证所述连接板120与所述承片手130之间的Z向距离。

下面参照附图对装置的运动过程进行详细的介绍，

请参考图1和图7，当工作对象为硅片200时的动作说明如下：

初始状态：

无杆气缸110处于外部交接位置；硅片夹紧手210处于最后端；第二气缸311和第三气缸321均处于缩回状态；钢珠滚轮250位于硅片夹紧手210的凸轮槽211内；硅片夹紧指215藏于所述指槽133内，所述硅片夹紧指215的上表面低于所述承片面131。

夹紧动作：

1.将硅片200放置在所述承片面131上，若所述硅片200为缺口硅片，将所述缺口硅片的缺口与所述定位销220对准；

2.所述第一气缸216伸出，通过所述导向块217带动硅片夹紧手210沿Y向运动，凸轮槽211和钢珠滚轮250组成的凸轮机构将硅片夹紧手210抬高，并带动硅片夹紧指215，使所述硅片夹紧指215的上表面高出所述承片面131；

3.所述硅片夹紧指131斜边与硅片200的外边缘相切，并推动所述硅片200与所述定位销220靠紧；

4.真空气道132接通真空负压源，将所述硅片200吸附在所述承片面131上；

5.所述第一气缸216缩回，带动所述硅片夹紧手210回到初始位置，完成所述硅片200在所述承片手130上的定位；

6.所述无杆气缸110运动至内部交接位置与工件台完成硅片200的交接。

请参考图1和图8，当工作对象为玻璃基板300时的动作说明如下：

初始状态：

无杆气缸110处于外部交接位置；硅片夹紧手210处于最后端；第二气缸311和第三气缸321均处于缩回状态；钢珠滚轮250位于硅片夹紧手210的凸轮槽211内；硅片夹紧指215藏于所述指槽133内，所述硅片夹紧指215的上表面低于所述承片面131。

夹紧动作：

1.取下定位销220；

2.将玻璃基板300放置在所述承片面131上；

3.所述第二驱动元件和第三驱动元件分别在所述第二气缸311和第三气缸321的驱动下同时动作，将所述玻璃基板300在X、Y方向上分别以所述定位块330的边缘定位；

4.真空气道132接通真空负压源，将所述玻璃基板300吸附在所述承片面131上；

5.所述第二气缸311和第三气缸321回到初始状态；

6.所述无杆气缸110运动至内部交接位置与工件台完成玻璃基板300的交接。

综上所述，本发明提供的兼容硅片和玻璃基板的传输装置，具有如下所述的进步效果：

1.采用无杆气缸110做为传输组件的驱动，降低成本，简化控制要求；

2.实现所述硅片200和玻璃基板300的兼容，避免工作对象变更时更换专用传输机构；

3.采用所述钢珠滚轮250与所述凸轮槽211组成的凸轮机构，使用单一气缸驱动，同时完成所述硅片夹紧手210的抬升和夹紧动作，简单有效，重复性好；

4.工作对象切换时，只需对所述定位销220进行插入和拔除的动作，切换迅速，无需专业人员调校；

5.所述硅片200的中心与所述玻璃基板300的中心重合，使得工件台的交接位置一致，方便操作。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种兼容硅片和玻璃基板的传输装置，其特征在于，包括：

传输组件，所述传输组件包括无杆气缸、连接板以及承片手，所述连接板安装于无杆气缸的滑块上，所述承片手固定连接于所述连接板上；

硅片定位组件，所述硅片定位组件包括硅片夹紧手、定位销以及第一驱动元件，所述硅片夹紧手安装于所述承片手上，所述定位销可拔插地设置于所述承片手上，所述硅片夹紧手和定位销用于定位硅片，所述第一驱动元件安装于所述承片手上，驱动所述硅片夹紧手沿Y方向运动；以及

玻璃基板定位组件，所述玻璃基板定位组件包括第二驱动元件、第三驱动元件以及定位块，所述第二驱动元件安装于所述承片手上驱动所述玻璃基板沿Y方向运动，所述第三驱动元件设置在所述承片手上驱动所述玻璃基板沿X方向运动，所述定位块安装于所述承片手上，用于定位所述玻璃基板。

2.如权利要求1所述的兼容硅片和玻璃基板的传输装置，其特征在于，所述硅片夹紧手包括凸轮槽、过桥、垂向导向孔以及水平导向孔，所述硅片夹紧手为U型板，所述凸轮槽分布于所述U型板的两侧壁上，所述过桥设于所述U型板两侧壁其中的一个侧壁上，所述垂向导向孔位于所述U型板的底边，所述水平导向孔设于所述U型板的两侧壁上。

3.如权利要求2所述的兼容硅片和玻璃基板的传输装置，其特征在于，所述硅片定位组件还包括钢珠滚轮，所述钢珠滚轮安装于所述承片手上，位于所述凸轮槽的下方。

4.如权利要求3所述的兼容硅片和玻璃基板的传输装置，其特征在于，所述硅片定位组件还包括垂向导向销和水平导向销，所述垂向导向销插设于所述垂向导向孔内，所述水平导向销设置于所述承片手上，位于所述水平导向孔内。

5.如权利要求4所述的兼容硅片和玻璃基板的传输装置，其特征在于，所述第一驱动元件包括第一气缸和导向块，所述垂向导向销设置于所述导向块的通孔内，所述第一气缸通过驱动所述导向块带动所述硅片夹紧手沿Y方向运动。

6.如权利要求2所述的兼容硅片和玻璃基板的传输装置，其特征在于，所述硅片夹紧手还包括两硅片夹紧指，所述两硅片夹紧指分别设于所述U型板的两个端部，且所述两硅片夹紧指与所述定位销的位置分布为等边三角形的三个顶点。

7.如权利要求6所述的兼容硅片和玻璃基板的传输装置，其特征在于，所述承片手设有指槽，所述硅片夹紧指设置在所述指槽内。

8.如权利要求7所述的兼容硅片和玻璃基板的传输装置，其特征在于，所述硅片夹紧指采用尼龙材料。

9.如权利要求2所述的兼容硅片和玻璃基板的传输装置，其特征在于，所述第二驱动元件包括第二气缸和Y向顶针，所述第三驱动元件包括第三气缸和X向顶针，所述定位块与所述第二驱动元件和第三驱动元件配合夹紧所述玻璃基板。

10.如权利要求9所述的兼容硅片和玻璃基板的传输装置，其特征在于，所述X向顶针设置在所述过桥的下方并穿过所述过桥。

11.如权利要求1所述的兼容硅片和玻璃基板的传输装置，其特征在于，所述承片手上设有两承片面以及若干真空气道，所述两承片面为相对设置的矩形板，每个矩形板上开有若干连接至负压源的真空气道，所述真空气道由外向内逐渐加长。

12.如权利要求1所述的兼容硅片和玻璃基板的传输装置，其特征在于，所述硅片定位组件还包括两个复位弹簧，所述复位弹簧的两端分别连接至所述硅片夹紧手和所述承片手。

13.如权利要求1所述的兼容硅片和玻璃基板的传输装置，其特征在于，所述传输组件还包括节流阀，用于调节所述无杆气缸的速度。

14.如权利要求1所述的兼容硅片和玻璃基板的传输装置，其特征在于，所述传输组件还包括调节垫条，所述调节垫条设于所述连接板与所述承片手之间。