CN107285029B - 气浮传输装置及传输方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气浮传输装置和传输方法及应用，所述气浮传输装置用于在工件库和工件台之间传输基板，所述气浮传输装置包括：气浮单元、X向运动单元、Y向运动单元和机械手装置，所述X向运动单元和Y向运动单元设置在所述气浮单元上，所述气浮传输装置设备简单，装配难度低，根据所述气浮传输装置提供一种气浮传输方法，通过机械手装置从工件库上载基板至气浮单元，依靠气浮单元上的X向运动单元和Y向运动单元传输基板至工件台并从工件台上下载基板，通过机械手装置传输给工件库，传输过程中气浮单元只提供浮力使基板悬浮不参与基板传输，该方法简单易行，并能够提高基板的传输效率，所述气浮传输装置应用于光刻机能够提高光刻机的生产效率。

Description

气浮传输装置及传输方法和应用
技术领域
本发明属于光刻机技术领域，具体涉及一种气浮传输装置及传输方法和应用。
背景技术
随着平板显示行业的飞速发展，基板尺寸在不断增加，已经由原来的G1(基板尺寸300mm*400mm)发展到现在的G10(基板尺寸2850mm*3150mm)，且厚度均小于1mm，基板传输变的越来越困难，气浮传输方法因为能适应传输大而薄的材料，在基板传输领域越来越受到重视。
基板传输系统是用于工件台完成上一块基板的曝光工作后下载已曝光基板，并上载下一块未曝光基板，在基板的生产过程中，提高基板的传输效率对提高光刻机的产率有着至关重要的作用。传统的气浮传输方法是把气浮块组整体架设在导轨上，驱动器驱动气浮块组运动，将基板从工件库取出上载至工件台，以及从工件台下载基板放回工件库，但是采用的气浮传输装置存在如下问题：
1.由于气浮块组整体质量很大，对驱动气浮块组运动的驱动器的功率要求较高；
2.由于气浮块组整体质量很大，运动时会产生很大的惯量，为保证交接精度，对刹车机构及惯量消除的技术要求较高；
3.气浮块组的整体运动对周边管线布置及管线安全性的要求也较高；
以上原因增加了设备的技术及装配难度，成本也较高，另外，传统的气浮传输方法在传输基板时采用单行的传输方法，即基板从工件台上下载放回工件库后，才能从工件库取出下一块基板上载至工件台进行处理，这样的方法降低了基板的传输效率。
发明内容
本发明提供了一种气浮传输装置和传输方法，适用于传输玻璃基板、硅片和陶瓷板等大而薄的薄板材料，用以解决传统的气浮台传输方法带来的设备制造困难，生产成本高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种气浮传输装置，设置在工件台和工件库之间，包括：
气浮单元，为基板提供浮力，使所述基板悬浮于气浮单元上，且所述气浮单元在X向至少分三个工位，其中沿Y向与工件台相对应的工位为主工位；
机械手装置，用于将所述基板上载到所述气浮单元和从所述气浮单元上下载所述基板；
X向运动单元，设置在所述气浮单元上，用于所述基板在所述工位之间的传输；
Y向运动单元，设置在所述气浮单元上且位于所述主工位或所述工件台上，用于所述基板在所述气浮单元和所述工件台之间的传输。
作为优选，所述气浮单元包括设置于地面的架体和设置在架体上的气浮台面，所述气浮台面上开设有平行的第一X向滑行道和第二X向滑行道，所述气浮台面上还开设有Y向滑行道，所述Y向滑行道位于所述主工位内；所述X向运动单元设置在所述架体上，并穿过所述第一X向滑行道和第二X向滑行道；所述Y向运动单元设置在所述架体上并设置在所述第一X向滑行道和第二X向滑行道之间，所述Y向运动单元穿过所述Y向滑行道。
作为优选，所述X向运动单元包括与第一X向滑行道对应的第一X向导轨、与第二X向滑行道对应的第二X向导轨和至少两组包括多个X向支架的支架组，所述第一X向导轨和第二X向导轨均设有X向驱动器，每组支架组独立支撑一块基板，所述第一X向导轨和第二X向导轨设置在所述架体上，所述X向支架设置在第一X向导轨或第二X向导轨上并穿过所述第一X向滑行道或第二X向滑行道，所述X向支架顶端设有X向吸盘，X向吸盘位于气浮平台之上支撑基板在气浮平台上沿X向移动。
作为优选，所述X向支架组包括4个X向支架，通过基板上对称的四个点对其进行吸附。
作为优选，所述Y向运动单元包括设有Y向主驱动器的Y向主导轨、Y向支架、设有Y向副驱动器的Y向副导轨、Z向驱动器和吸盘组件，所述Y向主导轨设置在所述架体上并与所述Y向滑行道上下对应，所述Y向支架的下端设置在所述Y向主导轨内，上端设置在所述Y向副导轨内，所述Y向副导轨与所述Y向主导轨上下平行设置，所述Z向驱动器设置在所述Y向副导轨上，所述吸盘组件设置在所述Z向驱动器上。
作为优选，所述机械手装置包括沿X向延伸的导轨、设置在所述导轨上的万向节和设置在所述万向节上的机械手，所述机械手可沿导轨X向运动，并可做360°转动。
本发明采用的技术方案，在气浮单元上设置基板拖动机构X向运动单元和Y向运动单元，通过X向运动单元和Y向运动单元相互作用，从工件台上下载基板以及上载基板至工件台，相比气浮单元整体运动完成下载基板和上载基板的气浮传输装置，本发明的技术方案克服了大质量气浮单元整体运动带来的技术问题，减少了技术上的难点，节约了生产成本。
根据本发明提供的一种气浮传输装置，提供一种气浮传输方法，包括如下步骤：
步骤一：机械手从工件库取第一基板置于气浮单元的第一工位处；
步骤二：X向运动单元托起第一基板沿X向运动，将第一基板传输至第二工位，即主工位；
步骤三：位于第二工位的Y向运动单元托起第一基板沿Y向运动至工件台，将第一基板传输至工件台并返回；
步骤四：机械手从工件库取第二基板置于气浮单元的第一工位处；
步骤五：第一基板加工完成后，Y向运动单元运动至工件台，并下载第一基板，将其托起沿Y向运至第二工位，X向运动单元托起第一基板和第二基板同时沿X向运动，将第一基板传输至第三工位，将第二基板传输至第二工位；
步骤六：Y向运动单元托起第二基板运至工件台，在此之前、同时或者之后，机械手从第三工位处下载第一基板；
步骤七：重复步骤四至步骤六。
作为优选，当Y向运动单元没有吸附基板时，所述Y向运动单元低于X向运动单元。
本发明采用的技术方案，在气浮单元上设置基板拖动机构X向运动单元和Y向运动单元，通过X向运动单元和Y向运动单元相互协作传输基板，在工件台上下载加工后的基板的同时上载未加工的基板至气浮单元，在上载未加工的基板至工件台的同时从气浮单元上下载加工后的基板至工件库，节省了上载未加工的基板至气浮单元和从气浮单元上下载加工后的基板至工件库这两部分的时间，提高了传输效率。
本发明还提供一种光刻机，所述光刻机中的基板采用上述气浮传输装置进行传输。
本发明采用的技术方案，能够提高基板的传输效率，从而提高光刻机的产率。
附图说明
图1是本发明一具体实施例的气浮传输装置结构示意图；
图2是本发明一具体实施例的气浮台、X向运动单元和Y向运动单元结构示意图；
图3是本发明一具体实施例的X向运动单元结构示意图；
图4是本发明一具体实施例的Y向运动单元结构示意图；
图5是本发明一具体实施例的Y向运动单元局部放大结构示意图；
图6～16是本发明一具体实施例的基板传输过程图。
图中所示：1-第一工位、2-第二工位、3-第三工位、10-X向运动单元、20-Y向运动单元、30-气浮台、40-工件台、50-机械手装置、60-工件库、70-第一基板、80-第二基板、90-第三基板、31-架体、32-气浮台面、321-第一X向滑行道、322-第二X向滑行道、323-第一Y向滑行道、324-第二Y向滑行道、111-第一X向导轨、112-第二X向导轨、113-X向支架、114-X向吸盘、211-第一Y向主导轨、212-第一Y向支架、213-第一Y向副导轨、214-第一Z向驱动器、215-第一吸盘组件、51-导轨、52-机械手、53-万向节。
具体实施方式
本发明提供一种气浮传输装置，请参考图1，所述气浮传输装置设置于所述工件台40和工件库60之间，将工件库60中的基板上载至工件台40上，以及将工件台40上的基板下载至工件库60中，所述气浮传输装置包括气浮台30、设置在所述气浮台30上的X向运动单元10和Y向运动单元20，以及机械手装置50，所述机械手装置50和工件库60设置在所述气浮台30的一侧，所述工件台40设置在所述气浮台30的另一侧。
所述机械手装置50包括沿X向延伸的导轨52、设置在所述导轨上的万向节53和设置在所述万向节上的机械手51，所述机械手可沿所述导轨X向运动，并通过所述万向节53做360°转动。
请参考图2，所述气浮台30包括设置于地面的架体31和设置在架体31上的气浮台面32，所述气浮台面32在X向分三个工位，分别为第一工位1、第二工位2和第三工位3，其中第二工位沿Y向与工件台对应，所述气浮台面32上开设有平行的第一X向滑行道321和第二X向滑行道322，以及平行的第一Y向滑行道323和第二Y向滑行道324，所述第一Y向滑行道323和第二Y向滑行道324位于所述第二工位2。
请参考图3，所述X向运动单元10包括第一X向导轨111、第二X向导轨112、X向支架113和X向吸盘114，所述第一X向导轨111设置在所述架体31上并与所述第一X向滑行道321上下对应，所述第二X向导轨112设置在所述架体31上并与所述第二X向滑行道322上下对应，所述第一X向导轨111和第二X向导轨112上均设有4个所述X向支架113，所述第一X向导轨111上的4个所述X向支架113一体成型，第二X向导轨112上的4个所述X向支架113一体成型，每个所述X向支架113的顶端设有所述X向吸盘114，所述X向吸盘114位于所述气浮平台32上，所述第一X向导轨111上的2个所述X向吸盘114与第二X向导轨112上对应的2个所述X向吸盘114通过吸附基板上对称的4个点，进而拖动基板运动。
请参考图4和图5，所述Y向运动单元包括对称设置的第一Y向运动单元和第二Y向运动单元，所述第一Y向运动单元包括设有Y向主驱动器的第一Y向主导轨211、第一Y向支架212、设有Y向副驱动器的第一Y向副导轨213、第一Z向驱动器214和第一吸盘组件215，所述第一Y向主导轨211设置在所述架体31上并与所述第一Y向滑行道323上下对应，且所述第一Y向主导轨211设置在所述第一X向导轨111和第二X向导轨112之间，所述第一Y向支架212，下端设置在所述第一Y向主导轨211内，上端设置在所述第一Y向副导轨213内，所述第一Y向副导轨213与所述第一Y向主导轨211上下平行设置，所述第一Z向驱动器214设置在所述第一Y向副导轨213内，并能沿着所述第一Y向副导轨213滑动，所述第一吸盘组件215设置在所述第一Z向驱动器214上，所述第一吸盘组件215包括沿着所述第一Y向副导轨213方向设置的两个Y向吸盘，所述第二Y向运动单元与第一Y向运动单元相互配合传输基板，通过基板对称的两侧对其进行吸附后拖动，使基板在传输时更加平稳。
请参考图2，当所述Y向运动单元20没有吸附基板时，所述Y向运动单元上的Y向吸盘均低于所述X向运动单元上的X向吸盘114，请参考图5，所述Y向运动单元20吸附基板时，驱动所述第一Z向驱动器214和第二Z向驱动器，所述左吸盘组件215和右吸盘组件沿Z方向同步上升，使所述Y向吸盘均不低于所述X向吸盘115，从而吸附基板。
一种气浮传输方法，基板在气浮台上沿X向传输时，气浮台从右至左分为第一工位1、第二工位2、第三工位3，其传输步骤如下：
步骤一：请参考图6，当X向运动单元10上的X向吸盘114位于第一工位和第二工位，Y向运动单元20上的第一吸盘组件215和第二吸盘组件位于第二工位时，机械手51从工件库60上载第一基板70到气浮台30上，气浮台30提供浮力使第一基板70悬浮于气浮台30上，X向运动单元10上的X向吸盘114吸附第一基板70；
步骤二：请参考图7，驱动X向驱动器，X向运动单元10上的X向吸盘114沿着X向运动至第二工位2和第三工位3，将第一基板70传输至第二工位2处；
驱动第一Z向驱动器214和第二Z向驱动器，Y向运动单元20上的第一吸盘组件215和第二吸盘组件沿Z向同步上升，吸附第一基板70；
步骤三：请参考图8，驱动第一Y向主驱动器和第二Y向主驱动器，Y向运动单元20上的第一吸盘组件和第二吸盘组件沿着Y向在气浮台上运动，再驱动第一Y向副驱动器和第二Y向副驱动器，第一吸盘组件和第二吸盘组件继续沿着Y向运动至工件台40，将第一基板70从气浮台30传输到工件台40，并上载至工件台40上进行曝光处理；
步骤四：请参考图9，第一基板70在工件台40上进行曝光处理，
驱动第一Z向驱动器214和第二Z向驱动器，Y向运动单元20上的第一吸盘组件215和第二吸盘组件同步下降至原来位置，第一吸盘组件215和第二吸盘组件沿Y向运动回到气浮台30第二工位2；
步骤五：请参考图10，X向运动单元10上的X向吸盘114运动返回至第一工位1和第二工位2；
步骤六：请参考图11，机械手51从工件库60上载第二基板80到气浮台30上，第二基板80悬浮于气浮台30上，X向运动单元10上的X向吸盘114吸附第二基板80；
步骤七：请参考图12，Y向运动单元20上的第一吸盘组件215和第二吸盘组件向工件台40运动，驱动第一Z向驱动器和第二Z向驱动器，第一吸盘组件215和第二吸盘组件同步上升，吸附曝光后的第一基板70；
步骤八：请参考图13，Y向运动单元20上的第一吸盘组件215和第二吸盘组件从工件台40上下载第一基板70，并带动第一基板70向气浮台30第二工位2运动，将第一基板70从工件台40传输到气浮台30第二工位2，X向运动单元10的X向吸盘114吸附第一基板70；
步骤九：请参考图14，驱动X向驱动器，X向运动单元10的X向吸盘114沿X向运动至第二工位2和第三工位3，将第二基板80传输至第二工位2，将第一基板70传输至第三工位3；
步骤十：请参考图15，驱动第一Z向驱动器和第二Z向驱动器，Y向运动单元20上的第一吸盘组件215和第二吸盘组件同步上升，并吸附第二基板80，并带动第二基板80沿Y方向运动至工件台40，将第二基板80从气浮台30第二工位2传输到工件台40，并释放第二基板80，将第二基板80上载至工件台40；
同时机械手51沿导轨52运动到第三工位3，下载第一基板70后送回工件库60；
步骤十一：请参考图16，驱动X向驱动器，X向运动单元10上的X向吸盘114沿X向运动返回至第一工位1和第二工位2；
机械手51从工件库60上载第三基板90至气浮台30，循环步骤六～十，完成开始下一循环。

Claims (8)

1.一种气浮传输装置，设置在工件台和工件库之间，其特征在于，包括：
气浮单元，为基板提供浮力，使所述基板悬浮于气浮单元上，且所述气浮单元在X向至少分三个工位，其中沿Y向与工件台相对应的工位为主工位；
机械手装置，用于将所述基板上载到所述气浮单元和从所述气浮单元上下载所述基板；
其中，所述机械手装置包括沿X向延伸的导轨、设置在所述导轨上的万向节和设置在所述万向节上的机械手；
X向运动单元，设置在所述气浮单元上，用于所述基板在所述工位之间的传输；
Y向运动单元，设置在所述气浮单元上且位于所述主工位或所述工件台上，用于所述基板在所述气浮单元和所述工件台之间的传输。
2.根据权利要求1所述的气浮传输装置，其特征在于，所述气浮单元包括设置于地面的架体和设置在架体上的气浮台面，所述气浮台面上开设有平行的第一X向滑行道和第二X向滑行道，所述气浮台面上还开设有Y向滑行道，所述Y向滑行道位于所述主工位内；所述X向运动单元设置在所述架体上，并穿过所述第一X向滑行道和第二X向滑行道；所述Y向运动单元设置在所述架体上并设置在所述第一X向滑行道和第二X向滑行道之间，所述Y向运动单元穿过所述Y向滑行道。
3.根据权利要求2所述的气浮传输装置，其特征在于，所述X向运动单元包括与第一X向滑行道对应的第一X向导轨、与第二X向滑行道对应的第二X向导轨和至少两组包括多个X向支架的支架组，所述第一X向导轨和第二X向导轨均设有X向驱动器，每组支架组独立支撑一块基板，所述第一X向导轨和第二X向导轨设置在所述架体上，所述X向支架设置在第一X向导轨或第二X向导轨上并穿过所述第一X向滑行道或第二X向滑行道，所述X向支架顶端设有X向吸盘，X向吸盘位于气浮平台之上支撑基板在气浮平台上沿X向移动。
4.根据权利要求3所述的气浮传输装置，其特征在于，所述支架组包括4个X向支架，通过基板上对称的四个点对其进行吸附。
5.根据权利要求2所述的气浮传输装置，其特征在于，所述Y向运动单元包括设有Y向主驱动器的Y向主导轨、Y向支架、设有Y向副驱动器的Y向副导轨、Z向驱动器和吸盘组件，所述Y向主导轨设置在所述架体上并与所述Y向滑行道上下对应，所述Y向支架的下端设置在所述Y向主导轨内，上端设置在所述Y向副导轨内，所述Y向副导轨与所述Y向主导轨上下平行设置，所述Z向驱动器设置在所述Y向副导轨上，所述吸盘组件设置在所述Z向驱动器上。
6.采用权利要求1-5任一所述气浮传输装置进行气浮传输的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：机械手从工件库取第一基板置于气浮单元的第一工位处；
步骤二：X向运动单元托起第一基板沿X向运动至第二工位，即主工位；
步骤三：位于第二工位的Y向运动单元托起第一基板沿Y向运动至工件台，将第一基板传输至工件台并返回；
步骤四：机械手从工件库取第二基板置于气浮单元的第一工位处；
步骤五：第一基板加工完成后，Y向运动单元运动至工件台并下载第一基板，将其托起沿Y向运至第二工位，X向运动单元托起第一基板和第二基板同时沿X向运动，将第一基板传输至第三工位，将第二基板传输至第二工位；
步骤六：Y向运动单元托起第二基板运至工件台，在此之前、同时或者之后，机械手从第三工位处下载第一基板；
步骤七：重复步骤四至步骤六。
7.根据权利要求6所述的气浮传输方法，其特征在于，当Y向运动单元没有吸附基板时，所述Y向运动单元低于X向运动单元。
8.一种光刻机，所述光刻机中的基板的传输采用权利要求1-5任一所述气浮传输装置。
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