CN106876312B - 晶圆盒输送装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种晶圆盒输送装置，包括承载机构、平移机构和输送机构，其中，承载机构用于放置晶圆盒，平移机构用于带动所述承载机构分别在第一轴方向、第二轴方向和第三轴方向平移，输送机构用于输送平移机构，第一轴方向、第二轴方向和第三轴方向构成空间笛卡尔直角坐标系或空间笛卡尔斜角坐标系，通过了承载机构和输送机构结合的方式，直接由输送机构移至开门器前，并通过平移机构将晶圆盒准确的送到开门器上，因此省去了人工或机械搬运晶圆盒之一步骤，提高了效率，降低了成本，且自动化程度高。

Description

晶圆盒输送装置
技术领域
本发明涉及一种晶圆盒输送装置。
背景技术
半导体制造工厂中，晶圆通常需要在生产线上不同的工艺模块之间进行高效的传输和定位，设备前端装置(Equipment Front End Module，简称EFEM)正是完成这一任务的关键装备，是连接物料搬运系统与晶圆处理系统的桥梁，能够使晶圆在不受污染的条件下被准确的传输。
设备前端装置至少包括用于存储晶圆的晶圆盒(Front Opening Unified Pod，简称Foup)、用于承载晶圆盒的装载端口(Load Port)以及用于将晶圆从晶圆盒内取出和收纳至晶圆盒内的操作机械手，该装载端口包括开门器和设置在开门器上的承载机构，当半导体生产线上的运输小车移至装载端口前，通过人工或机械将晶圆盒放置到装载端口的承载机构上，然后由开门器执行晶圆盒的开盒动作，进而由操作机械手取出晶圆盒内的晶圆并输送至机台进行相应的制程，待晶圆加工处理后，再由操作机械手将晶圆收纳至晶圆盒内。
晶圆盒在运输小车和装载端口的搬运过程中，人工搬运费时费力，且自动化程度不高。机械搬运可通过一部多关节机器人实现，虽然机械搬运满足了全自动生产线的需求，但是多关节机器人具有占用面积大、成本高和耗电量大等问题，另外，多关节机器人还必须进行特殊处理以保证洁净度，大大提高了使用成本。
发明内容
本发明解决上述现有技术中的不足和问题的技术方案是：提供了一种将承载机构和输送机构结合的晶圆盒输送装置，其省去了从输送机构上搬运到开门器上这一工序，有效提高了生产效率，大大减少了设备成本。
为达到以上目的，本发明提供了一种晶圆盒输送装置，包括：
承载机构，用于放置晶圆盒；
平移机构，用于带动所述承载机构分别在第一轴方向、第二轴方向和第三轴方向平移；
输送机构，用于输送平移机构；
其中，所述平移机构包括：
第一平移机构，用于带动所述承载机构在第一轴方向平移：
第二平移机构，用于带动所述承载机构在第二轴方向平移：
第三平移机构，用于带动所述承载机构在第三轴方向平移；
所述第一轴方向、所述第二轴方向和所述第三轴方向构成空间笛卡尔直角坐标系或空间笛卡尔斜角坐标系。
进一步，所述第一平移机构包括第一安装件、第一驱动件和第一导向件，所述第一导向件平行于所述第一轴方向，所述承载机构和所述第一安装件之间通过所述第一导向件连接，使所述承载机构和所述第一安装件相互滑动，所述第一驱动件能够驱动所述承载机构沿着所述第一轴方向移动；
所述第二平移机构包括第二安装件、第二驱动件和第二导向件，所述第二导向件平行于所述第二轴方向，所述第一安装件和所述第二安装件之间通过所述第二导向件连接，使所述第一安装件和所述第二安装件相互滑动，所述第二驱动件能够驱动所述第一安装件沿所述第二轴方向移动；
所述第三平移机构包括第三安装件、第三驱动件和第三导向件，所述第三导向件平行于所述第三轴方向，所述第二安装件和所述第三安装件之间通过所述第三导向件连接，使所述第二安装件和所述第三安装件相互滑动，所述第三驱动件能够驱动所述第二安装件沿所述第三轴方向移动。
进一步，所述第一安装件呈方体结构，该呈方体结构的所述第一安装件一侧开口，所述开口用于所述承载机构的滑入和滑出；
所述承载机构包括第一承载件和第二承载件，所述第一承载件连接所述第二承载件，所述第一承载件位于所述第一安装件外侧，且用于放置所述晶圆盒，所述第二承载件用于滑入和滑出所述开口。
进一步，所述第一安装件具有一位于所述第一承载件和所述第二承载件之间的底面，所述底面的相对面可为两个连接板，该两个所述连接板用于连接所述第二平移机构。
进一步，所述第一导向件设置在所述第一承载件和所述第一安装件之间，所述第一导向件为导轨，且所述导轨的数量为两个；
所述第一平移机构还包括第一丝杠和第一导向块，所述第一驱动件和所述第一丝杠分别位于所述第一安装件内部，所述第一驱动件为电机，所述第一驱动件皮带传动连接所述第一丝杠，所述第一丝杠的轴线与所述第一轴方向平行，所述第一丝杠上螺纹连接有所述第一导向块，所述第一导向块穿出所述第一安装件外侧，并与所述第一承载件连接，通过所述第一驱动件可带动所述承载机构沿着所述第一轴方向移动，所述第一安装件上还设置有与所述第一导向块配合的第一避让孔。
进一步，所述第二导向件为导轨，且所述导轨的数量为两个，每个所述连接板与所述第二安装件之间分别设置有一所述导轨；
所述第二平移机构还包括第二丝杠和第二导向块，所述第二驱动件和所述第二丝杠分别设置在所述第二安装件的外侧，且所述第二驱动件和所述第二丝杠位于两个所述连接板之间，所述第二驱动件为电机，所述第二驱动件皮带传动连接所述第二丝杠，所述第二丝杠的轴线与所述第二轴方向平行，所述第二丝杠上螺纹连接有所述第二导向块，所述第二导向块连接一所述连接板，通过所述第二驱动件带动所述第一平移机构沿着所述第二轴方向移动。
进一步，所述第三平移机构还包括第三丝杠、第三导向块和滑板，所述第三驱动件、所述第三丝杠、所述第三导向块、所述第三导向件和所述滑板分别设置在所述第三安装件内部；
所述第三驱动件为电机，所述第三驱动件皮带传动连接所述第三丝杠，所述第三丝杠的轴线与所述第三轴方向平行，所述第三丝杠上螺纹连接有所述第三导向块，所述第三导向块连接有所述滑板，所述滑板连接第三导向件，所述第三导向件为导轨，且所述导轨的数量为两个，所述第二安装件穿进所述第三安装件连接所述滑板，所述第三安装件上设置有所述第二安装件配合的第二避让孔，通过所述第三驱动件带动所述第二平移机构沿着所述第三轴方向移动。
进一步，所述输送机构为自动导引运输车，所述第三安装件固定在所述自动导引运输车上。
进一步，还包括控制器，所述控制器分别与所述第一驱动件、所述第二驱动件和所述第三驱动件电连接；
所述控制器设置在所述第三安装件内部，通过一个隔板将所述控制器与所述第三丝杠和所述第三驱动件隔开。
进一步，所述第一驱动件、所述第二驱动件和所述第三驱动件可分别为气缸或液压缸。
据优选实施例，本发明提供了如下优点：
本发明通过承载机构和输送机构结合的方式，直接由输送机构移至开门器前，并通过平移机构将晶圆盒准确的送到开门器上，因此省去了人工或机械搬运晶圆盒之一步骤，提高了效率，降低了成本，且自动化程度高。
以下结合附图及实施例进一步说明本发明。
附图说明
图1为本发明所述晶圆盒输送装置的示意图；
图2为本发明所述承载机构和第一平移机构装配的示意图；
图3为图2后视的断开剖视图；
图4为本发明所述第一平移机构和第二平移机构装配的示意图；
图5为图4的主视图；
图6为图5中沿A-A向的剖视图；
图7为本发明所述第二平移机构和第三平移机构装配的立体图；
图8为图7的右视图；
图9为图8中沿B-B向的剖视图；
图10为图7的后视图；
图11为图10中沿C-C向的剖视图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在此描述的发明不局限于输送晶圆盒，举例来说，本发明各个实施例也可以被应用于和/或适用于搬运标准机械接口盒、光栅盒、平板显示器或其它任何容器或加工设备。该容器被定义为用于承载物品的任何类型构件，上述物品包括但不局限于晶圆。为了描述本发明，将只参照用于输送晶圆盒。
参照图1，示出了根据本发明优选实施例所述的一种晶圆盒输送装置，包括承载机构200、平移机构和输送机构600，承载机构200用于放置晶圆盒100，平移机构用于带动承载机构200分别在第一轴方向、第二轴方向和第三轴方向平移，输送机构600，用于输送平移机构，具体地，输送机构600将平移机构输送至开门器前。该平移机构包括第一平移机构300、第二平移机构400和第三平移机构500，第一平移机构300用于带动承载机构200在第一轴方向平移，第二平移机构400用于带动承载机构200在第二轴方向平移，第三平移机构500用于带动承载机构200在第三轴方向平移，该第一轴方向、第二轴方向和第三轴方向构成空间笛卡尔坐标系，该空间笛卡尔坐标系包括空间笛卡尔直角坐标系和空间笛卡尔斜角坐标系，其中，第一轴方向、第二轴方向和第三轴方向互相垂直被称为空间笛卡尔直角坐标系，否则被称为空间笛卡尔斜角坐标系。
当第一轴方向、第二轴方向和第三轴方向构成空间笛卡尔直角坐标系时，第一轴方向可视为图1中的Y轴方向，第二轴方向为X轴方向，第三轴方向为Z轴方向。
在本实施例中，承载机构200设置于第一平移机构300上，第一平移机构300设置于第二平移机构400上，第二平移机构400设置于第三平移机构500上。
在其它实施例中，该第一平移机构300、第二平移机构400和第三平移机构500之间的安装位置可进行相应调整，只要满足其能够带动承载机构200分别朝三个轴方向移动，例如：第一平移机构300设于第三平移机构500上，第三平移机构500设于第二平移机构400上。
在本实施例中，第一平移机构300、第二平移机构400和第三平移机构500可依次移动。
在其它实施例中，第一平移机构300、第二平移机构400和第三平移机构500中至少两者同时移动。
参考图2和图3，第一安装件301呈方体结构，该呈方体结构的第一安装件301一侧开口，该开口用于承载机构200的滑入和滑出。该承载机构200可包括第一承载件201和第二承载件202，第一承载件201连接第二承载件202，该第一承载件201位于第一安装件301外侧，且用于放置晶圆盒100，该第二承载件202用于滑入和滑出该开口，因此，第一安装件301具有一位于第一承载件201和第二承载件202之间的底面，该底面的相对面可为两个连接板306，该两个连接板306用于连接第二平移机构400。
另外，前述的第一安装件301的侧面可采用钣金材料制成，即通过折弯或拼接的方式成型。
在其它实施例中，该两个连接板306可为一体化结构。
在其它实施例中，第一安装件301还可呈其它结构，只要满足第一安装件301和承载机构200相互滑动。
当晶圆盒100放置在第一承载件201上时，可通过定位销203进行定位。具体地，第一承载件201上设置有三个定位销203，晶圆盒100底部设置有与定位销203配合的定位孔，该定位孔可呈长孔状。
在其它实施例中，定位销203的数量可以是其它数。
在其他实施例中，晶圆盒100和承载机构200还可采用其它限位的方式进行定位，例如：限位块或限位槽等。
参考图1至图11，第一平移机构300包括第一安装件301、第一驱动件302和第一导向件，第一导向件平行于第一轴方向，承载机构200和第一安装件301之间通过第一导向件连接，使承载机构200和第一安装件301可滑动，第一驱动件302能够驱动承载机构200沿着第一轴方向移动。
第二平移机构400包括第二安装件401、第二驱动件402和第二导向件405，第二导向件405平行于第二轴方向，第一安装件301和第二安装件401之间通过第二导向件405连接，使第一安装件301和第二安装件401可滑动，第二驱动件402能够驱动第一安装件301沿第二轴方向移动。
第三平移机构500包括第三安装件501、第三驱动件502和第三导向件505，第三导向件505平行于第三轴方向，第二安装件401和第三安装件501之间通过第三导向件505连接，使第二安装件401和第三安装件501可滑动，第三驱动件502能够驱动第二安装件401沿第三轴方向移动。
更具体地，参考图2和图3，第一导向件设置在第一承载件201和第一安装件301之间，即第一导向件位于第一安装件301的外侧，第一导向件可为导轨，且导轨的数量可为两个。第一平移机构300还包括第一丝杠303和第一导向块304等，其中，第一驱动件302和第一丝杠303分别位于第一安装件301内部，该第一驱动件302可为电机，第一驱动件302皮带传动连接第一丝杠303，该第一丝杠303的轴线与第一轴方向平行，第一丝杠303上螺纹连接有第一导向块304，第一导向块304穿出第一安装件301外侧，并与第一承载件201连接，通过第一驱动件302可带动承载机构200沿着第一丝杠303轴线方向(即第一轴方向)移动，其中，第一安装件301上设置有与第一导向块304配合的第一避让孔305。通过将第一驱动件302和第一丝杠303等内置于第一安装件301内部，不仅使结构变得紧凑，还起到保护零件的作用。
在其它实施例中，该第一驱动件302和第一丝杠303可设置在第一安装件301的外侧。
参考图4至图6，第二安装件401可呈箱体，第二导向件405为导轨，且导轨的数量为两个，每个连接板306与第二安装件401之间分别设置有一导轨。第二平移机构400还包括第二丝杠403和第二导向块404，其中，第二驱动件402和第二丝杠403可分别设置在第二安装件401的外侧，且第二驱动件402和第二丝杠403位于两个连接板306之间，该第二驱动件402为电机，第二驱动件402皮带传动连接第二丝杠403，该第二丝杠403的轴线与第二轴方向平行，第二丝杠403上螺纹连接有第二导向块404，该第二导向块404可连接一连接板306，此时，通过第二驱动件402带动第一平移机构300沿着第二轴方向移动。
在其它实施例中，第二安装件401可为一块板。
参考图7至图9，第三平移机构500还包括第三丝杠503、第三导向块504和滑板506，该第三驱动件502、第三丝杠503、第三导向块504、第三导向件505和滑板506可分别设置在第三安装件501内部，该第三安装件501可呈L形，其中，第三驱动件502为电机，第三驱动件502皮带传动连接第三丝杠503，第三丝杠503的轴线与第三轴方向平行，第三丝杠503上螺纹连接有第三导向块504，该第三导向块504连接有滑板506，滑板506连接第三导向件505，该第三导向件505可为导轨，且导轨的数量为两个，第二安装件401可穿进第三安装件501连接滑板506，该第三安装件501上设置有第二安装件40配合的第二避让孔507，此时，通过第三驱动件502带动第二平移机构400沿着第三轴方向移动。
在其它实施例中，第一平移机构300、第二平移机构400和第三平移机构500还分别包括传感器和防撞机构等，其中，以第一平移机构300举例来说，该传感器用于测量承载机构200移动距离，该防撞机构可设置在第一丝杠303的两端，用于防止承载机构200沿第一丝杠303轴线方向移动因超出行程而无法复位。
在其它实施例中，第一驱动件302可通过联轴器与第一丝杠303直接连接；第二驱动件402可通过联轴器与第二丝杠403直接连接；第三驱动件502可通过联轴器与第三丝杠503直接连接。
在其它实施例中，第一导向件、第二导向件405和第三导向件505可分别为滑条和滑槽配合的结构。
在其它实施例中，第一导向件、第二导向件405和第三导向件505可分别为导向杆和导向孔配合的结构。
在其它实施例中，第一驱动件302、第二驱动件402和第三驱动件502可分别为气缸。
在其它实施例中，第一驱动件302、第二驱动件402和第三驱动件502可分别为液压缸。
在本实施例中，所述输送机构600可为自动导引运输车(AGV)，第三安装件501固定在自动导引运输车上，由于自动导引运输车装备有电磁或光学等自动导引装置，它能够沿规定的导引路径行驶，因此，自动导引运输车能够将晶圆盒输送到开盒器前，提高了自动化程度。
自动导引运输车600四周可设置有罩壳800，该罩壳800可用来防止碰撞。
在其它实施例中，所述输送机构600可为输送带，通过输送带将晶圆盒100运送到开盒器前。
参考图10和图11，所述晶圆盒输送装置还包括控制器700，控制器700分别与自动导引运输车600、第一驱动件302、第二驱动件402和第三驱动件502电连接，通过位置识别系统(例如电子视觉系统)侦测出开门器和晶圆盒100的相对位置，然后控制器700分别通过第一驱动件302、第二驱动件402和第三驱动件502调节晶圆盒100在三轴上的位置，进而将晶圆盒100准确的送到开门器上，进而实现晶圆盒100全自动搬运以及送盒功能。
该控制器700可设置在第三安装件501内部，通过一个隔板508将其与第三丝杠503和第三驱动件502隔开，该第三丝杠503和第三驱动件502可固定在该隔板508上。
参照图1，第三安装件501上还可设置警示灯701和按键702，该警示灯701和按键702分别与控制器700电连接，警示灯701可用来显示晶圆盒输送装置运动状态，该状态包括待机或故障等，按键702可用来自动导引运输车600、第一平移机构300、第二平移机构400和第三平移机构500等的启闭。
晶圆盒输送装置上还可设置有球形连接器，实现小角度的自由调整，保证对接时的完全精度。
晶圆盒输送装置上可设置视频读写器，当晶圆盒100到位后，控制器700利用自身的无线传输系统将晶圆盒100上的标签信息传输到晶圆厂的自动化系统，完成信息对比需求。
本发明利用了开盒器的工作原理，将开门器上的承载机构与输送机构结合，其中，承载端口取消承载机构后，只留下了开门器，该输送机构将承载机构输送到开门器上后，由平移机构将晶圆盒准确的送到开门器上，因此省去了通过人工或机械将输送小车上的晶圆盒放置在带有承载机构的开门器上这一步骤，提高了效率，降低了工艺设备成本，且达到全自动生产线的需求。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围采用，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。

Claims (8)

1.一种晶圆盒输送装置，其特征在于，包括：
承载机构，用于放置晶圆盒；
平移机构，用于带动所述承载机构分别在第一轴方向、第二轴方向和第三轴方向平移；
输送机构，用于输送平移机构；
其中，所述平移机构包括：
第一平移机构，用于带动所述承载机构在第一轴方向平移：
第二平移机构，用于带动所述承载机构在第二轴方向平移：
第三平移机构，用于带动所述承载机构在第三轴方向平移；
所述第一轴方向、所述第二轴方向和所述第三轴方向构成空间笛卡尔直角坐标系或空间笛卡尔斜角坐标系；
所述第一平移机构包括第一安装件、第一驱动件和第一导向件，所述第一导向件平行于所述第一轴方向，所述承载机构和所述第一安装件之间通过所述第一导向件连接，使所述承载机构和所述第一安装件相互滑动，所述第一驱动件能够驱动所述承载机构沿着所述第一轴方向移动；
所述第二平移机构包括第二安装件、第二驱动件和第二导向件，所述第二导向件平行于所述第二轴方向，所述第一安装件和所述第二安装件之间通过所述第二导向件连接，使所述第一安装件和所述第二安装件相互滑动，所述第二驱动件能够驱动所述第一安装件沿所述第二轴方向移动；
所述第三平移机构包括第三安装件、第三驱动件和第三导向件，所述第三导向件平行于所述第三轴方向，所述第二安装件和所述第三安装件之间通过所述第三导向件连接，使所述第二安装件和所述第三安装件相互滑动，所述第三驱动件能够驱动所述第二安装件沿所述第三轴方向移动；
所述第一安装件呈方体结构，该呈方体结构的所述第一安装件一侧开口，所述开口用于所述承载机构的滑入和滑出；
所述承载机构包括第一承载件和第二承载件，所述第一承载件连接所述第二承载件，所述第一承载件位于所述第一安装件外侧，且用于放置所述晶圆盒，所述第二承载件用于滑入和滑出所述开口。
2.如权利要求1所述的晶圆盒输送装置，其特征在于，所述第一安装件具有一位于所述第一承载件和所述第二承载件之间的底面，所述底面的相对面可为两个连接板，该两个所述连接板用于连接所述第二平移机构。
3.如权利要求2所述的晶圆盒输送装置，其特征在于，所述第一导向件设置在所述第一承载件和所述第一安装件之间，所述第一导向件为导轨，且所述导轨的数量为两个；
所述第一平移机构还包括第一丝杠和第一导向块，所述第一驱动件和所述第一丝杠分别位于所述第一安装件内部，所述第一驱动件为电机，所述第一驱动件皮带传动连接所述第一丝杠，所述第一丝杠的轴线与所述第一轴方向平行，所述第一丝杠上螺纹连接有所述第一导向块，所述第一导向块穿出所述第一安装件外侧，并与所述第一承载件连接，通过所述第一驱动件可带动所述承载机构沿着所述第一轴方向移动，所述第一安装件上还设置有与所述第一导向块配合的第一避让孔。
4.如权利要求3所述的晶圆盒输送装置，其特征在于，所述第二导向件为导轨，且所述导轨的数量为两个，每个所述连接板与所述第二安装件之间分别设置有一所述导轨；
所述第二平移机构还包括第二丝杠和第二导向块，所述第二驱动件和所述第二丝杠分别设置在所述第二安装件的外侧，且所述第二驱动件和所述第二丝杠位于两个所述连接板之间，所述第二驱动件为电机，所述第二驱动件皮带传动连接所述第二丝杠，所述第二丝杠的轴线与所述第二轴方向平行，所述第二丝杠上螺纹连接有所述第二导向块，所述第二导向块连接一所述连接板，通过所述第二驱动件带动所述第一平移机构沿着所述第二轴方向移动。
5.如权利要求4所述的晶圆盒输送装置，其特征在于，所述第三平移机构还包括第三丝杠、第三导向块和滑板，所述第三驱动件、所述第三丝杠、所述第三导向块、所述第三导向件和所述滑板分别设置在所述第三安装件内部；
所述第三驱动件为电机，所述第三驱动件皮带传动连接所述第三丝杠，所述第三丝杠的轴线与所述第三轴方向平行，所述第三丝杠上螺纹连接有所述第三导向块，所述第三导向块连接有所述滑板，所述滑板连接第三导向件，所述第三导向件为导轨，且所述导轨的数量为两个，所述第二安装件穿进所述第三安装件连接所述滑板，所述第三安装件上设置有所述第二安装件配合的第二避让孔，通过所述第三驱动件带动所述第二平移机构沿着所述第三轴方向移动。
6.如权利要求5所述的晶圆盒输送装置，其特征在于，所述输送机构为自动导引运输车，所述第三安装件固定在所述自动导引运输车上。
7.如权利要求6所述的晶圆盒输送装置，其特征在于，还包括控制器，所述控制器分别与所述第一驱动件、所述第二驱动件和所述第三驱动件电连接；
所述控制器设置在所述第三安装件内部，通过一个隔板将所述控制器与所述第三丝杠和所述第三驱动件隔开。
8.如权利要求1所述的晶圆盒输送装置，其特征在于，所述第一驱动件、所述第二驱动件和所述第三驱动件可分别为气缸或液压缸。
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