CN104342630B - 转轴装置、托盘旋转机构及托盘传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种转轴装置，该转轴装置包括：转轴，该转轴包括位于该转轴顶部的连接部；加热器，该加热器用于加热所述转轴的连接部，使得所述转轴的连接部能够受热膨胀。相应地，本发明还提供一种包括上述转轴装置的托盘旋转机构和一种托盘传输方法。本发明能够灵活地调节转轴与托盘接触的松紧，既能使转轴能够稳定地带动托盘旋转，又能使托盘便于拆卸，满足了半导体工艺设备中需要旋转托盘以及传输托盘的要求。

Description

转轴装置、托盘旋转机构及托盘传输方法

技术领域

本发明涉及半导体工艺设备，尤其涉及一种转轴装置、包括该转轴装置的托盘旋转机构及一种托盘传输方法。

背景技术

在半导体工艺设备中，经常需要在各种腔室内用托盘承载晶片，并且，为了实现一些特定的工艺流程，还需要托盘能够进行旋转。图1为一种现有的托盘旋转机构，该托盘旋转机构中通过两个销钉20将托盘30与转轴10连接，之后，通过电机驱动转轴10旋转，从而带动托盘30旋转。在一些特定的设备中，为了提高晶片的传输效率，需要使用机械手自动化地传输整个托盘，然而上述现有的托盘旋转机构中，由于采用销钉连接托盘与转轴，使得托盘拆卸不便，无法满足用机械手自动化地传输整个托盘的要求。

另一种现有的托盘旋转机构中，采用了利用托盘和转轴之间的摩擦力来传递旋转轴和托盘之间扭矩的方法，在该类现有的托盘旋转机构中，为了提高托盘和转轴之间的摩擦力，通常对托盘和转轴的接触面做了特殊的处理。该类托盘旋转机构虽然便于拆卸，可实现用机械手对整个托盘的传输，但是往往存在扭矩传输效率低的问题，无法实现高速旋转，并且稳定性较差，托盘和转轴可能出现不同步旋转的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种转轴装置、托盘旋转机构及托盘传输方法，以能够实现托盘在转轴带动下的稳定旋转，并且使得托盘便于拆卸。

为实现上述目的，本发明提供一种转轴装置，所述转轴装置包括：

转轴，该转轴包括位于该转轴顶部的连接部；

加热器，该加热器用于加热所述转轴的连接部，使得所述转轴的连接部能够受热膨胀。

优选地，所述转轴装置还包括冷却管，该冷却管设置于所述转轴内部，用于冷却所述转轴的连接部，使得所述连接部能够冷却收缩。

优选地，所述转轴的连接部为上窄下宽的柱状结构。

优选地，所述加热器设置于所述转轴的连接部的下端。

优选地，所述转轴装置还包括加热电源，所述加热电源用于向所述加热器供电。

优选地，所述转轴装置还包括温控器，所述温控器用于获取所述加热器的温度。

优选地，所述温控器还用于根据所述加热器的温度，调节所述加热电源的输出功率。

相应地，本发明还提供一种托盘旋转机构，该托盘旋转机构包括托盘，和上述本发明所提供的转轴装置，所述托盘底部设置有凹槽，所述转轴的连接部设置在所述凹槽中，且所述连接部受热膨胀时能够与所述凹槽的内壁相接触并能够在所述转轴转动时带动所述托盘转动。

优选地，所述凹槽的形状与所述连接部的形状相匹配。

优选地，所述转轴的连接部的热膨胀系数大于所述托盘的热膨胀系数。

相应地，本发明还提供一种托盘传输方法，用于传输上述本发明所提供的托盘旋转机构中的托盘，所述托盘传输方法包括：

利用机械手将所述托盘放置在所述托盘旋转机构的转轴上；

加热所述转轴的连接部，使所述转轴的连接部受热膨胀，以使所述连接部的外表面与所述凹槽的内壁接触，并使得所述转轴转动时能够带动所述托盘转动以进行相应的工艺处理；

工艺结束后，冷却所述转轴的连接部，使所述转轴的连接部收缩，以松动与所述托盘的连接；

利用机械手将所述托盘与所述转轴分离并传输所述托盘至下一道工序。

可见，本发明通过利用转轴的热胀冷缩效应，可以灵活地调节转轴与托盘底部接触的松紧，当需要带动托盘旋转时，可加热以使转轴与托盘牢固连接，当需要传输托盘时，可冷却以松动转轴与托盘的连接。与现有技术相比，本发明既使得转轴能够稳定地带动托盘旋转，又使托盘便于拆卸，能够满足外部机械手传输整个托盘的要求。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有的托盘旋转机构示例图；

图2为本发明实施例所提供的转轴装置的结构示例图；

图3为本发明实施例所提供的转轴与托盘底部接触部分的示例图；

图4为本发明实施例所提供的托盘传输方法流程图。

附图标记说明

10-转轴；20-销钉；30-托盘；101-转轴；102-加热器；103-冷却管；104-加热电源；105-温控器；106-连接部。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

作为本发明的一个方面，提供一种转轴装置，如图2所示，该转轴装置可以包括：转轴101、加热器102。

转轴101的顶部可以设置有连接部106，该连接部106能够与托盘30底部的对应位置相接触，加热器102可以用于加热连接部106，使得连接部106能够受热膨胀。

通过该转轴装置，能够实现托盘30在转轴101带动下的稳定旋转，并且使得托盘30便于拆卸。具体地，当需要托盘30旋转以进行相应的工艺处理时，可以通过加热器102加热连接部106，使得连接部106受热膨胀以与托盘30底部的对应位置紧密接触，从而能够在转轴101转动时带动托盘30转动；当需要传输托盘30时，则可以使连接部106自然冷却，使其收缩从而松动与托盘30底部的对应位置的连接，从而使得外部的机械手能够直接抬起托盘30并将该托盘30传输至下一道工序。

更进一步地，本发明所提供的转轴装置还可以包括冷却管103，该冷却管103可以设置于转轴101内部，用于冷却连接部106，使得连接部106能够冷却收缩。具体地，可以在需要传输托盘30时，利用冷却管103通入冷却水，使得连接部106能够快速冷却收缩以松动与托盘30底部的对应位置的连接。

更进一步地，连接部106可以为上窄下宽的柱状结构，即连接部106可以为柱状且其横截面积由上至下逐渐增加。采用这样上窄下宽的柱状结构能够使得连接部106在受热膨胀时与托盘30底部对应位置的接触更加牢固，从而能够在转轴101旋转时稳定地带动托盘30旋转。

为了便于加工制造，连接部106可以形成为锥台形，且连接部106的直径从上向下逐渐增加。

更进一步地，加热器102可以设置在连接部106的下端，以便于利用加热器102对连接部106进行加热。具体地，加热器102可以具有与轴承类似的结构。即，加热器102具有内圈、外圈和设置在内圈以及外圈之间的滚珠，其中，内圈可以固定于转轴101上并能够随转轴101转动，外圈可以采用电阻式加热法进行加热，或者，也可以将加热器102设置在转轴101外部，并采用红外加热的方式，向连接部106发射红外线以对其进行加热。或者加热器102可以为感应加热器。

更进一步地，本发明所提供的转轴装置还可以包括加热电源104，该加热电源104可以设置于托盘30所在腔室的外部，可以通过导线对加热器102供电，使得加热器102能够发热，从而对连接部106进行加热。

更进一步地，本发明所提供的转轴装置还可以包括温控器105，该温控器105可以设置于托盘30所在腔室的外部，可以用于获取所述加热器102的温度。具体地，可以在加热器102上设置温度传感器来获取加热器102的温度。通过设置温控器105，能够使操作人员便捷地了解当前加热器102进行加热时所达到的温度。

需要说明的是，若托盘30所在腔室为真空腔室，而加热电源104和温控器105设置于腔室外部且通过导线与加热器102连接，则需要在导线进入腔室处做真空密封处理（例如，在导线和腔室的侧壁之间设置密封圈）。

更进一步地，温控器105还用于根据加热器102的温度，调节加热电源104的输出功率。通过调节加热电源104的输出功率，能够控制加热器102加热时的温度，从而能够进一步调节连接部106受热时产生的膨胀量，使得连接部106与托盘30之间能够达到所需要的连接效果。

上述为对本发明所提供的转轴装置进行的表述，可以看出，本发明所提供的转轴装置能够灵活地调节转轴与托盘底部接触的松紧，从而使得转轴与托盘既能牢固连接，又偏于拆卸，满足了需旋转托盘进行相应工艺处理，以及需传输整个托盘的要求。

作为本发明的另一个方面，提供一种托盘旋转机构，该托盘旋转机构包括托盘和上述本发明提供的转轴装置，其中，如图3所示，托盘30的底部设置可以设置有凹槽，转轴101的连接部106可以设置在该凹槽中，并且可以使得连接部106在受热膨胀时能够与凹槽的内壁相接触以能够在转轴101转动时带动托盘30转动。

更进一步地，托盘30底部凹槽的形状可以与连接部106的形状相匹配，使得连接部106可以匹配地设置在凹槽中。例如，若连接部106的形状为上窄下宽的柱状，则凹槽凹陷的形状可以为上宽下窄的柱状。将凹槽的形状设定为与连接部106的形状相匹配，可以使得连接部106在受热膨胀时能够紧固地嵌在凹槽中，以能够在转轴101转动时带动托盘30转动。

更进一步地，连接部106的热膨胀系数可以大于托盘30的热膨胀系数，这样可以使得受热时，连接部106的膨胀量大于托盘30的膨胀量，从而连接部106能够紧密地与凹槽内部相接触。具体地，连接部106可以选用热膨胀系数大于托盘30热膨胀系数的硬质材料制成。

作为本发明的再一个方面，提供一种托盘传输方法，用于传输上述本发明所提供的托盘旋转机构中的托盘。该方法能够将托盘固定于转轴上以使转轴转动时能够带动托盘转动，还能在需要传输时将托盘与所述转轴分离以传输整个托盘。该方法可以包括：

S1、利用机械手将所述托盘放置在所述托盘旋转机构的转轴上。

S2、加热所述转轴的连接部，使所述转轴的连接部受热膨胀，以使所述连接部的外表面与所述凹槽的内壁接触，并使得所述转轴转动时能够带动所述托盘转动以进行相应的工艺处理；

S3、冷却所述转轴的连接部，使所述转轴的连接部收缩，以松动与所述托盘的连接；

S4、利用机械手将所述托盘与所述转轴分离并传输所述托盘至下一道工序。

具体地，可以先利用机械手将托盘放置在转轴上，在需要托盘旋转来完成相应的工艺处理时，可以加热转轴的连接部，使该连接部受热膨胀从而与托盘底部的对应位置紧密接连，这样使得转轴转动时能够带动托盘转动以完成相应的工艺处理；在完成相应的工艺处理并需要传输托盘时，可以冷却转轴的连接部，使该连接部冷缩从而松动与托盘底部对应位置（即，托盘上的凹槽）的连接，从而能够使用机械手将托盘抬起以传输整个托盘。

在本发明中，步骤S2中的“相应的工艺处理”可以指化学气相沉积工艺。

该方法中对转轴连接部的加热以及冷却过程可以利用上述本发明所提供的转轴装置来实现。

可见，本发明通过利用转轴的热胀冷缩效应，可以灵活地调节转轴与托盘底部接触的松紧。与现有技术相比，本发明即能使转轴能够稳定地带动托盘旋转，又可使托盘便于拆卸。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种托盘旋转机构，该托盘旋转机构包括托盘和转轴装置，其特征在于，所述转轴装置包括转轴和加热器：

所述转轴包括位于该转轴顶部的连接部；

所述加热器仅设置于所述转轴的连接部的下端，用于加热所述转轴的连接部，使得所述转轴的连接部能够受热膨胀；

所述托盘底部设置有凹槽，所述转轴的连接部设置在所述凹槽中，且所述连接部受热膨胀时能够与所述凹槽的内壁相接触并能够在所述转轴转动时带动所述托盘转动；

所述转轴装置还包括冷却管，该冷却管设置于所述转轴内部，用于冷却所述转轴的连接部，使得所述连接部能够冷却收缩。

2.根据权利要求1所述的托盘旋转机构，其特征在于，所述转轴的连接部为上窄下宽的柱状结构。

3.根据权利要求1至2中任意一项所述的托盘旋转机构，其特征在于，所述转轴装置还包括加热电源，所述加热电源用于向所述加热器供电。

4.根据权利要求3所述的托盘旋转机构，其特征在于，所述转轴装置还包括温控器，所述温控器用于获取所述加热器的温度。

5.根据权利要求4所述的托盘旋转机构，其特征在于，所述温控器还用于根据所述加热器的温度，调节所述加热电源的输出功率。

6.根据权利要求1所述的托盘旋转机构，其特征在于，所述凹槽的形状与所述连接部的形状相匹配。

7.根据权利要求1所述的托盘旋转机构，其特征在于，所述转轴的连接部的热膨胀系数大于所述托盘的热膨胀系数。

8.一种托盘传输方法，用于传输权利要求1至7中任意一项所述的托盘旋转机构中的托盘，其特征在于，所述托盘传输方法包括：

利用机械手将所述托盘放置在所述托盘旋转机构的转轴上；

加热所述转轴的连接部，使所述转轴的连接部受热膨胀，以使所述连接部的外表面与所述凹槽的内壁接触，并使得所述转轴转动时能够带动所述托盘转动以进行相应的工艺处理；

工艺结束后，冷却所述转轴的连接部，使所述转轴的连接部收缩，以松动与所述托盘的连接；

利用机械手将所述托盘与所述转轴分离并传输所述托盘至下一道工序。