CN113805430B - 一种掩膜版的上版装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种掩膜版的上版装置，包括一呈倾斜状的支撑主体，支撑主体上设置有下支撑组件、左支撑组件和右支撑组件，下支撑组件、左支撑组件和右支撑组件形成一倾斜支撑面，掩膜板置于倾斜支撑面上且掩膜板中心与倾斜支撑面的中心重合，实现对掩膜板支撑；本发明的上版装置，应用于采用六轴机器人进行自动化运输的掩膜版生产线中，通过本上版装置将掩膜版安装固定的姿态放置在固定的位置，避免了光刻机自带的load或AGV进行上版时的复杂的定位操作与控制，以低成本的方法和装置实现不同尺寸掩膜版高精度上版的功能，确保掩膜版生产的定位精度，减少光刻机对掩膜版的定位调整时间，提高掩膜版的生产效率和产品品质。

Description

一种掩膜版的上版装置

技术领域

本发明属于掩膜版生产制造领域，更具体的说涉及一种掩膜版的上版装置。

背景技术

光刻掩膜版(Photomask)也称光罩或MASK，是一种用于微电子制造过程中的图形转移工具或模版。通过曝光、显影以及蚀刻等工序，在玻璃铬版上制作需要的微观图形，主要应用于微电子平版印刷。制作掩膜版所使用的原材料为铬版，其是一种硬面掩膜版材料，即掩膜版基版，它是在平整的、高光洁度的玻璃基版上通过直流磁控溅射沉积上铬-氧化铬薄膜而形成铬膜基版，再在其上涂敷一层光致抗蚀剂(又称光刻胶)制成铬版原料。

近年来，随着对半导体产业的投入加大，光刻掩膜版是整个半导体产业较关键的一个环节，随着半导体产业的大力发展，光刻掩膜版的需求也随之爆发式的增长。

现有技术中，在掩膜版制作的自动化产线中，如何将原材料(玻璃基版)精准的搬到光刻设备上，各制作商方法不一，大部分都是采用AGV或者直接采用光刻机厂商的Load进行上版与定位，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种掩膜版的上版装置，应用于采用六轴机器人进行自动化运输的掩膜版生产线中，通过本上版装置将掩膜版安装固定的姿态放置在固定的位置，避免了光刻机自带的load或AGV进行上版时的复杂的定位操作与控制，仅仅使用光刻机Load的传输功能即可，以低成本的方法和装置实现不同尺寸掩膜版高精度上版的功能，确保掩膜版生产的定位精度，减少光刻机对掩膜版的定位调整时间，提高掩膜版的生产效率和产品品质。

本发明技术方案一种掩膜版的上版装置，包括一呈倾斜状的支撑主体，所述支撑主体上设置有可沿所述支撑主体升降的下支撑组件以及以支撑主体中线轴对称设置的左支撑组件和右支撑组件，所述左支撑组件和右支撑组件均做靠近或远离所述下支撑组件的移动，所述下支撑组件、左支撑组件和右支撑组件形成一倾斜支撑面，掩膜板置于所述倾斜支撑面上且掩膜板中心与所述倾斜支撑面的中心重合，所述下支撑组件、左支撑组件和右支撑组件分别与掩膜板的下边沿、左边沿和右边沿接触，实现对掩膜板支撑。

优选地，所述支撑主体包括呈水平状态的支撑底座、安装于所述支撑底座上的倾斜支撑框架和安装于所述倾斜支撑框架上的防摔支撑面，所述防摔支撑面设置在所述倾斜支撑面后部，所述倾斜支撑框架的倾斜角度为65°～75°；所述倾斜支撑面的中心距离地面高度为130cm～145cm；

所述防摔支撑面包括以倾斜支撑面中线轴对称设置的防摔支架和安装于所述防摔支架上的若干防摔支撑PIN，防摔支撑PIN采用软塑料制成并均布置于倾斜支撑面中线两侧。

优选地，所述下支撑组件包括设置在所述倾斜支撑面的中线后部且平行的升降导杆和升降螺杆、套设在所述升降螺杆上的升降支撑块以及驱动所述升降螺杆旋转的伺服电机；所述伺服电机设置在升降螺杆顶部且位于防摔支撑面后部；所述升降支撑块上升至最高位置为倾斜支撑面的中心位置。

优选地，所述升降支撑块上穿过有与升降螺杆平行的纵向标尺，所述纵向标尺最高位置的刻度为零刻度并与倾斜支撑面的中心位置的在高度方向上重合。

优选地，所述升降支撑块包括套设在所述升降导杆与所述升降螺杆上的升降支撑块底座和可拆卸固定在所述升降支撑块底座上的两下支撑PIN，两所述下支撑PIN以倾斜支撑面中线轴对称设置；

所述下支撑PIN横截面呈“凹”字形，两下支撑PIN中线重合并与所述倾斜支撑面中线垂直，横截面呈“凹”字形下支撑PIN的槽口向上且槽宽大于掩膜版厚度。

优选地，所述左支撑组件包括左支撑块和带动所述左支撑块往复移动的左驱动组件，所述右支撑组件包括右支撑块和带动所述右支撑块往复移动的右驱动组件；

所述左驱动组件和所述右驱动组件均包括平行且同步旋转的上螺杆和下螺杆，所述上螺杆与下螺杆之间连接有同步连接组件，下螺杆一端固接有旋转转盘；

所述上螺杆和下螺杆分别设置在倾斜支撑框架的顶边和底边位置；所述左支撑块上下两端分别套设在左驱动组件的上螺杆和下螺杆上，所述右支撑块上下两端分别套设在右驱动组件的上螺杆和下螺杆上。

优选地，所述左支撑块包括左移动连接块和设置在所述左移动连接块上的若干左支撑PIN，所述右支撑块包括右移动连接块和设置在所述右移动连接块上的若干右支撑PIN；所述左移动连接块与左驱动组件的上螺杆、下螺杆连接，所述右移动连接块与右驱动组件的上螺杆、下螺杆连接。

优选地，所述左支撑PIN和右支撑PIN均包括一呈L型的夹紧支撑块，左支撑PIN的夹紧支撑块和右支撑PIN的夹紧支撑块相对设置，形成所述倾斜支撑面，实现掩膜版支撑，同时还形成一相对夹紧面，夹紧掩膜版。

优选地，所述倾斜支撑框架的底边设置有横向标尺，所述横向标尺以倾斜支撑面中线位置为零刻度，向左右两侧延伸标注，分别实现对左支撑块和右支撑块距离倾斜支撑面中线距离的标识。

优选地，所述支撑底座底部设置有万向行走轮和升降地脚。

本发明技术方案的一种掩膜版的上版装置的有益效果是：

1、通过设置倾斜支撑面，且倾斜支撑面的中心固定，掩膜板置于倾斜支撑面上且掩膜板中心与倾斜支撑面的中心重合，实现掩膜版以相同姿态和相同的中心位置方式在固定的位置，然后被光刻机Load进行取板上版，避免了光刻机Load复杂的上版定位操作，仅仅使用光刻机Load的传输功能即可，以低成本的方法和装置实现不同尺寸掩膜版高精度上版的功能，确保掩膜版生产的定位精度，减少光刻机对掩膜版的定位调整时间，提高掩膜版的生产效率和产品品质。

2、防摔支撑面的设置，有效的避免了掩膜版在本上版装置上卸料和上料中不会发生掩膜版滑落至地面或摔版的问题。

3、倾斜支撑面的中心距离地面高度为130cm～145cm；便于对不同尺寸的掩膜版进行放版和取版操作。倾斜支撑面的倾斜角度为65°～75°，一方面便于放版和取版，也避免了灰尘大面积的落在掩膜版上的问题。

4、下支撑组件、左支撑组件和右支撑组件形成一倾斜支撑面，便于对各个支撑组件位置的调节，适应不同型号的掩膜版的放版和取版。

附图说明

图1为本发明技术方案的一种掩膜版的上版装置的结构示意图，

图2为本上版装置中升降支撑块结构示意图，

图3为本上版装置中左支撑PIN结构示意图。

具体实施方式

为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。

如图1所示，本发明技术方案一种掩膜版的上版装置，包括一呈倾斜状的支撑主体。支撑主体上设置有可沿支撑主体升降的下支撑组件以及以支撑主体中线轴对称设置的左支撑组件和右支撑组件。左支撑组件和右支撑组件均做靠近或远离下支撑组件的移动。下支撑组件、左支撑组件和右支撑组件形成一倾斜支撑面，倾斜支撑面的中心固定，掩膜板置于倾斜支撑面上且掩膜板中心与倾斜支撑面的中心重合。下支撑组件、左支撑组件和右支撑组件分别与掩膜板的下边沿、左边沿和右边沿接触，实现对掩膜板支撑。

基于上述技术方案，通过设置倾斜支撑面，且倾斜支撑面的中心固定，无论何种尺寸的掩膜板置于倾斜支撑面上，掩膜板中心均与倾斜支撑面的固定中心重合，实现掩膜版以相同姿态和相同的中心位置方式在固定的位置。工作时，人工手动将掩膜版置于倾斜支撑面上，然后掩膜版被光刻机Load进行取板上版，避免了光刻机Load复杂的上版定位操作，仅仅使用光刻机Load的传输功能即可，即光刻机Load仅仅在固定位置进行抓取掩膜版即可，即仅仅进行抓取操作，不需要进行定位、对准等。这样就可以实现以低成本的方法和装置实现不同尺寸掩膜版高精度上版的功能，确保掩膜版生产的定位精度，减少光刻机对掩膜版的定位调整时间，提高掩膜版的生产效率和产品品质。

上述技术方案中，倾斜支撑面的中心距离地面高度为130cm～145cm，最佳的为140cm，便于对不同尺寸的掩膜版进行放版和取版操作，避免工作人员能够直立操作，在操作中不需要进行大幅度的弯腰等，降低劳动强度。倾斜支撑面的倾斜角度为65°～75°，最佳的为70°，一方面便于放版和取版，也避免了灰尘大面积的落在掩膜版上的问题，倾斜状态的掩膜版在水平方向上的投影较小，灰尘着落面积小，确保了掩膜版的洁净度，提高了掩膜版的加工质量和品质。

如图1所示，支撑主体包括呈水平状态的支撑底座12、安装于支撑底座12上的倾斜支撑框架11和安装于倾斜支撑框架11上的防摔支撑面。防摔支撑面设置在倾斜支撑面后部，倾斜支撑框架11的倾斜角度为65°～75°；倾斜支撑面的中心距离地面高度为130cm～145cm。支撑底座12的设置，确保了支撑主体的稳定和安装，避免其在工作中出现晃动等问题。倾斜支撑框架11的设置，为倾斜支撑面和防摔支撑面等其他各个部件提供一个安装基座，便于各个部件的安装和布置。

本技术方案中，如图1，防摔支撑面包括以倾斜支撑面中线轴对称设置的防摔支架21和安装于防摔支架21上的若干防摔支撑PIN22，防摔支撑PIN设置不少于8根。防摔支撑PIN22采用软塑料制成并均布置于倾斜支撑面中线两侧。防摔支撑PIN的高度略小于倾斜支撑面位置高度，位于倾斜支撑面后部一定距离，在确保实现对掩膜版防摔防护支撑的同时，也避免对掩膜版支撑的过定位，避免与下支撑组件、左支撑组件和右支撑组件形成的倾斜支撑面出现干涉、交叉或过定位的问题。采用软塑料制成的防摔支撑PIN不会对掩膜版造成划伤的问题。

本技术方案中，下支撑组件包括设置在倾斜支撑面的中线后部且平行的升降导杆和升降螺杆32、套设在升降螺杆32上的升降支撑块34以及驱动升降螺杆32旋转的伺服电机35。伺服电机35设置在升降螺杆32顶部且位于防摔支撑面后部。伺服电机35升降导杆和升降螺杆32均设置在防摔支撑面，更是在倾斜支撑面后部，这样就有效的避免了掩膜版在被倾斜支撑面或防摔支撑面支撑后不会与伺服电机35升降导杆和升降螺杆32等造成干涉，避免了伺服电机35升降导杆和升降螺杆32对掩膜版造成伤害等问题。

上述技术方案中，伺服电机35控制升降螺杆32旋转，使得升降支撑块34沿升降螺杆32升降，位置精度0.08mm以内。且伺服电机35具有自锁功能，避免升降支撑块34在放版、支撑或取版的工作中出现滑动的问题，同时也保证了升降支撑块34的位置精度不会丢失。

上述技术方案中，升降支撑块34上升至最高位置为倾斜支撑面的中心位置，即确定倾斜支撑面的中心固定在支撑主体的整体中心位置。工作时，根据掩膜版在竖直方向上的高度来确保升降支撑块34的位置，升降支撑块34工作时需要向下调节的距离为掩膜版在竖直方向上的高度的一半。

本技术方案中，如图1和图2所示，升降支撑块34上穿过有与升降螺杆32平行的纵向标尺33。纵向标尺33最高位置的刻度为零刻度并与倾斜支撑面的中心位置的在高度方向上重合。纵向标尺33是升降支撑块34移动位移的指示，纵向标尺33由倾斜支撑面的中心位置的零刻度向下延伸，便于对升降支撑块34位置的确定和读数。

本技术方案中，升降支撑块34包括套设在升降导杆与升降螺杆32上的升降支撑块底座和可拆卸固定在升降支撑块底座上的两下支撑PIN31。两下支撑PIN31以倾斜支撑面中线轴对称设置。下支撑PIN31横截面呈“凹”字形，两下支撑PIN中线重合并与倾斜支撑面中线垂直，横截面呈“凹”字形下支撑PIN的槽口向上且槽宽大于掩膜版厚度。呈“凹”字形的下支撑PIN，一方面实现对掩膜版的支撑，另一方面实现对掩膜版的限位，避免掩膜版在下支撑PIN上滑动的问题。

本技术方案中，下支撑PIN靠近防摔支撑面的内侧面为形成的倾斜支撑面。下支撑PIN远离倾斜支撑面的内侧面为向外倾斜的斜面，便于掩膜版的放版，避免在放版过程中磕碰掩膜版。

本技术方案中，左支撑组件包括左支撑块41和带动左支撑块41往复移动的左驱动组件。右支撑组件包括右支撑块51和带动右支撑块51往复移动的右驱动组件。左支撑组件和右支撑组件单独调节，但是均是向倾斜支撑面的中线位置调节。工作时，根据掩膜版的宽度，确保左支撑块41和右支撑块51的位置，左支撑块41和右支撑块51距离倾斜支撑面的距离均为掩膜版宽度的一半。

左驱动组件和右驱动组件均包括平行且同步旋转的上螺杆43、53和下螺杆44、54，下螺杆44、54一端固接有旋转转盘45、55。上螺杆与下螺杆之间连接有同步连接组件，即上螺杆43和下螺杆44之间连接有同步连接组件46，即上螺杆53和下螺杆54之间连接有同步连接组件56。同步连接组件46和同步连接组件56均包括分别套设在上螺杆和下螺杆上的同步轮以及实现两同步轮同步旋转的同步带。同步连接组件的设置，使得上螺杆和下螺杆同步旋转，即实现了左支撑块41或右支撑块51各自的上下两端同步移动。

本技术方案中，上螺杆43、53和下螺杆44、54分别设置在倾斜支撑框架11的顶边和底边位置。左支撑块41上下两端分别套设在左驱动组件的上螺杆43和下螺杆44上。右支撑块51上下两端分别套设在右驱动组件的上螺杆53和下螺杆44上。螺杆的旋转运动转化为左支撑块或右支撑块的直线移动。

本技术方案中，如图1和图3所示，左支撑块41包括左移动连接块和设置在左移动连接块上的若干左支撑PIN42，右支撑块51包括右移动连接块和设置在右移动连接块上的若干右支撑PIN52。左移动连接块与左驱动组件的上螺杆43、下螺杆44连接，右移动连接块与右驱动组件的上螺杆53、下螺杆54连接。

本技术方案中，如图1和图3所示，左支撑PIN42和右支撑PIN52均包括一呈L型的夹紧支撑块40，左支撑PIN42的夹紧支撑块和右支撑PIN的夹紧支撑块相对设置，形成倾斜支撑面，实现掩膜版支撑，同时还形成一相对夹紧面，夹紧掩膜版。相对设置的若干呈L型的夹紧支撑块40，夹紧支撑块40一内侧面形成倾斜支撑面，另一垂直的内侧面相对设置，在对掩膜版支撑时，朝向掩膜版左右侧面上，实现掩膜版的夹紧。

本技术方案中，倾斜支撑框架11的底边设置有横向标尺61，横向标尺61以倾斜支撑面中线位置为零刻度，向左右两侧延伸标注，分别实现对左支撑块和右支撑块距离倾斜支撑面中线距离的标识。支撑底座12底部设置有万向行走轮13和升降地脚14，升降地脚14实现支撑底座12高度的调节。

另外，一方面为了实现对掩膜版的支撑，同时也避免支撑部位与掩膜版接触面积过大，影响掩膜版表面的质量，或者影响小尺寸的掩膜版的放置。本技术方案中，两下支撑PIN31的内侧面、所有左支撑PIN42的夹紧支撑块以及所有右支撑PIN52的夹紧支撑块与掩膜版的接触面内侧边沿距离掩膜版外边沿距离在10mm以内。

如图1所示，本发明技术方案一种掩膜版的上版装置，在对掩膜版进行放版支撑时，操作过程为：

首选，确定需要放置的掩膜版的尺寸，获得下支撑组件、左支撑组件和右支撑组件需要调节至的位置。下支撑组件为距离倾斜支撑面中心距离为掩膜版高度的一半，左支撑组件和右支撑组件距离倾斜支撑面中心距离均为掩膜版宽度的一半。

然后，调节下支撑组件位置，通过控制伺服电机35，带动升降螺杆32旋转，调节升降支撑块34及其上的两下支撑PIN31向下运动至指定位置。

再后，调节左支撑组件和右支撑组件位置，手动控制旋转转盘45旋转，调节左支撑块41及其上的夹紧支撑块40至指定位置。再手动控制旋转转盘55旋转，调节右支撑块51及其上的夹紧支撑块至指定位置，再继续控制旋转转盘55，将右支撑块51及其上的夹紧支撑块向右调节1mm，停止。

最后，上版并夹紧，手动将掩膜版置于倾斜支撑面上，且掩膜版左侧与左支撑块41及其上的夹紧支撑块40的夹紧面(夹紧支撑块40上垂直于倾斜支撑面的侧面)接触，然后控制旋转转盘55反向旋转，将右支撑块51及其上的夹紧支撑块向左，使得左支撑组件和右支撑组件实现对掩膜版的夹紧。即本技术方案中，左支撑组件和右支撑组件不但实现掩膜版支撑，还实现掩膜版夹紧。最后，等待光刻机自带的load进行取版即可。

在上述下支撑组件、左支撑组件和右支撑组件的位置调节中，所有操作误差控制在±0.5mm，确保了掩膜版进入光刻机的定位精度，减少光刻机对掩膜版的定位调整时间，提高生产效率和产品品质。

本发明技术方案在上面结合附图对发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性改进，或未经改进将发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种掩膜版的上版装置，其特征在于，包括一呈倾斜状的支撑主体，所述支撑主体上设置有可沿所述支撑主体升降的下支撑组件以及以支撑主体中线轴对称设置的左支撑组件和右支撑组件，所述左支撑组件和右支撑组件均做靠近或远离所述下支撑组件的移动，所述下支撑组件、左支撑组件和右支撑组件形成一倾斜支撑面，所述倾斜支撑面的中心固定，掩膜板置于所述倾斜支撑面上且掩膜板中心与所述倾斜支撑面的中心重合，所述下支撑组件、左支撑组件和右支撑组件分别与掩膜板的下边沿、左边沿和右边沿接触，实现对掩膜板支撑。

2.根据权利要求1所述的掩膜版的上版装置，其特征在于，所述支撑主体包括呈水平状态的支撑底座、安装于所述支撑底座上的倾斜支撑框架和安装于所述倾斜支撑框架上的防摔支撑面，所述防摔支撑面设置在所述倾斜支撑面后部，所述倾斜支撑框架的倾斜角度为65°～75°；所述倾斜支撑面的中心距离地面高度为130cm～145cm；

所述防摔支撑面包括以倾斜支撑面中线轴对称设置的防摔支架和安装于所述防摔支架上的若干防摔支撑PIN，防摔支撑PIN采用软塑料制成并均布置于倾斜支撑面中线两侧。

3.根据权利要求1所述的掩膜版的上版装置，其特征在于，所述下支撑组件包括设置在所述倾斜支撑面的中线后部且平行的升降导杆和升降螺杆、套设在所述升降螺杆上的升降支撑块以及驱动所述升降螺杆旋转的伺服电机；所述伺服电机设置在升降螺杆顶部且位于防摔支撑面后部；所述升降支撑块上升至最高位置为倾斜支撑面的中心位置。

4.根据权利要求3所述的掩膜版的上版装置，其特征在于，所述升降支撑块上穿过有与升降螺杆平行的纵向标尺，所述纵向标尺最高位置的刻度为零刻度并与倾斜支撑面的中心位置的在高度方向上重合。

5.根据权利要求3所述的掩膜版的上版装置，其特征在于，所述升降支撑块包括套设在所述升降导杆与所述升降螺杆上的升降支撑块底座和可拆卸固定在所述升降支撑块底座上的两下支撑PIN，两所述下支撑PIN以倾斜支撑面中线轴对称设置；

所述下支撑PIN横截面呈“凹”字形，两下支撑PIN中线重合并与所述倾斜支撑面中线垂直，横截面呈“凹”字形下支撑PIN的槽口向上且槽宽大于掩膜版厚度。

6.根据权利要求1所述的掩膜版的上版装置，其特征在于，所述左支撑组件包括左支撑块和带动所述左支撑块往复移动的左驱动组件，所述右支撑组件包括右支撑块和带动所述右支撑块往复移动的右驱动组件；

所述左驱动组件和所述右驱动组件均包括平行且同步旋转的上螺杆和下螺杆，所述上螺杆与下螺杆之间连接有同步连接组件，下螺杆一端固接有旋转转盘；

所述上螺杆和下螺杆分别设置在倾斜支撑框架的顶边和底边位置；所述左支撑块上下两端分别套设在左驱动组件的上螺杆和下螺杆上，所述右支撑块上下两端分别套设在右驱动组件的上螺杆和下螺杆上。

7.根据权利要求6所述的掩膜版的上版装置，其特征在于，所述左支撑块包括左移动连接块和设置在所述左移动连接块上的若干左支撑PIN，所述右支撑块包括右移动连接块和设置在所述右移动连接块上的若干右支撑PIN；所述左移动连接块与左驱动组件的上螺杆、下螺杆连接，所述右移动连接块与右驱动组件的上螺杆、下螺杆连接。

8.根据权利要求7所述的掩膜版的上版装置，其特征在于，所述左支撑PIN和右支撑PIN均包括一呈L型的夹紧支撑块，左支撑PIN的夹紧支撑块和右支撑PIN的夹紧支撑块相对设置，形成所述倾斜支撑面，实现掩膜版支撑，同时还形成一相对夹紧面，夹紧掩膜版。

9.根据权利要求6所述的掩膜版的上版装置，其特征在于，所述倾斜支撑框架的底边设置有横向标尺，所述横向标尺以倾斜支撑面中线位置为零刻度，向左右两侧延伸标注，分别实现对左支撑块和右支撑块距离倾斜支撑面中线距离的标识。

10.根据权利要求2所述的掩膜版的上版装置，其特征在于，所述支撑底座底部设置有万向行走轮和升降地脚。

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