CN115303712B - 晶圆传输装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种晶圆传输装置，属于晶圆检测设备的技术领域，其包括：机架、固定件、夹持件、弹性件、限位件和驱动机构，托盘用于放置晶圆，并在机架上具有初始位，夹持件可在托盘上做靠近或远离固定件的滑动，弹性件为夹持件提供朝固定件方向滑动的弹力，限位件连接在夹持件上，驱动机构用于带动托盘在机架上移动，机架上设有定位面，当托盘处于初始位时，限位件抵接在定位面上，弹性件为蓄力状态，且夹持件与固定件的间距大于晶圆直径；当驱动机构带动托盘向样品室移动时，限位件与定位面分离，夹持件受弹性件的弹力作用向固定件方向滑动，自动将托盘上的晶圆夹紧在固定件上，使晶圆跟随托盘稳定的移动至样品室内进行检测。

Description

晶圆传输装置
技术领域
本发明涉及晶圆检测设备的技术领域，具体涉及一种晶圆传输装置。
背景技术
在使用扫描电镜对晶圆进行检测时，需要使用传输装置将晶圆送入样品室内，样品室内为真空环境，使扫描电镜的检测更精确。
目前，传输装置大都采用皮带带动托盘移动的方式，将晶圆放置到托盘内，由托盘将晶圆送入样品室中，但晶圆仅仅放置在托盘上，无法保证晶圆在传输过程中的稳定性。虽然能够在托盘上设置气缸或丝杠等运动部件的运动来夹紧固定晶圆，但这些运动部件所需连接的线路会跟随托盘移动，还会跟随托盘一同进入样品室内，使样品室难以密封，不利于在样品室内形成真空环境。
因此，现有技术中存在晶圆不易被夹紧固定在托盘内的缺陷。
发明内容
因此，为了使晶圆能够被夹紧固定在托盘内，且托盘进入样品室内后样品室容易密封形成真空环境，本发明提供一种晶圆传输装置，其包括：
机架；
托盘，用于放置待传输的晶圆，其设置在所述机架上，并在所述机架上具有初始位；
固定件，固定设置在所述托盘上；
夹持件，可在托盘上做靠近或远离所述固定件的滑动；
弹性件，连接在所述托盘与所述夹持件之间，为所述夹持件提供朝所述固定件方向滑动的弹力；
限位件，连接在所述夹持件上；以及
驱动机构，用于带动托盘由所述初始位朝向样品室的方向移动，以及带动托盘由样品室朝向所述初始位的方向移动；
其中，所述机架上设有定位面，所述定位面位于所述限位件靠近固定件的一侧，当托盘处于所述初始位时，所述限位件抵接在所述定位面上，所述弹性件为蓄力状态，且所述夹持件与所述固定件的间距大于晶圆直径；当所述驱动机构带动托盘向样品室移动时，所述限位件与所述定位面分离，令所述夹持件受所述弹性件的弹力作用在托盘上向固定件方向滑动。
可选地，所述机架上开设有定位槽，所述限位件的底端高度低于所述托盘的底面并可滑动地嵌于所述定位槽内，所述定位面为所述定位槽的侧壁。
可选地，所述传输装置还包括：传感器，所述传感器用于检测所述托盘在初始位时是否放置有晶圆。
可选地，所述传感器为光电传感器，设置在托盘位于所述初始位时的上方，所述托盘表面设有能够反射光电传感器探测光线的反光体。
可选地，所述托盘和所述限位件通过滑杆连接，所述滑杆能够相对所述托盘滑动，所述夹持件连接在所述滑杆上。
可选地，所述托盘上开设有安装槽，且所述安装槽内壁上开设有滑孔，所述滑杆可滑动地穿设在所述滑孔内，所述夹持件可滑动地嵌设于安装槽内，所述弹性件设置在夹持件与安装槽内壁之间。
可选地，所述弹性件为弹簧，所述弹簧套设在所述滑杆上。
可选地，所述固定件包括至少两个间隔设置的定位钉，相邻两个所述定位钉的间距小于晶圆直径。
可选地，所述驱动机构为传送皮带，所述托盘放置在所述传送皮带上。
可选地，所述传送皮带设有至少两个并间隔分布，所述定位面位于相邻两个传送皮带之间。
本发明技术方案，具有如下优点：
1.本发明提供的传输装置，托盘位于初始位时，由机械手将晶圆放置到托盘上，并使晶圆位于固定件和夹持件之间，然后通过驱动机构带动托盘向样品室的方向移动，移动过程中，限位件会逐渐与定位面分离，蓄力状态的弹性件也脱离限制释放弹力，推动夹持件向固定件移动，直至与晶圆接触，从而自动将晶圆夹紧在固定件和夹持件之间，使晶圆跟随托盘一同移动至样品室内进行检测。
晶圆检测完成后，再由驱动机构带动托盘向初始位移动复位，托盘复位移动的过程中，限位件会重新抵接到定位面上，且托盘继续移动，此时限位件受到限制无法随托盘一同移动，使限位件和夹持件与托盘相对滑动，夹持件与固定件的间距逐渐增大，晶圆即可从托盘上取下，同时弹性件也会随着夹持件的滑动重新进入蓄力状态。
以此，通过弹性件、限位件和定位面的相互配合，实现通过托盘的移动自动夹紧或松开晶圆的目的，结构简单可靠，整个托盘也便于进入样品室内，有利于样品室的密封，为晶圆的检测提供良好的真空环境。
2.本发明提供的传输装置，通过在机架上开设定位槽，使限位件在定位槽内移动，定位槽的侧壁形成定位面的方式，既能为限位件的移动进行导向，又不会干涉托盘在机架上的移动。
3.本发明提供的传输装置，通过光电传感器和托盘表面上设置的反光体，当托盘位于初始位时，反光体正对于光电传感器下方，若托盘表面未放置晶圆，则光电传感器的感应光线能够被反光体反射，光电传感器可接收到反射光线信号；托盘表面放置了晶圆，晶圆会遮挡反光体，导致光电传感器的感应光线无法被反射，其无法接受到反射光线信号，从而可通过判断能否接受到反射光线的方式来判断托盘表面是否具有晶圆。
4.本发明提供的传输装置，采用传送皮带与托盘之间的摩擦力来驱动托盘移动，通过传送皮带的正反移动来带动托盘进入样品室，当传送皮带驱动托盘移动至初始位时，弹性件被蓄力的弹力与传送皮带和托盘之间的摩擦力相等时，托盘不会再跟随传送皮带移动，实现托盘自行停止的目的，无需通过传送皮带控制托盘停止运动，控制方式简单可靠。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例传输装置中托盘处于初始位时的结构示意图；
图2为图1中A部分的放大图；
图3为托盘表面两个定位钉与夹持件位置关系的结构示意图；
图4为传感器与反光体位置关系的局部剖视图；
图5为滑杆、夹持件、弹性件、限位件和托盘连接关系的局部爆炸图；
图6为滑杆、夹持件、弹性件、限位件和托盘连接关系的局部剖视图；
图7为托盘底部导向块和机架配合关系的爆炸图。
附图标记说明：
1、机架；2、托盘；3、夹持件；4、弹性件；5、限位件；6、定位面；7、定位槽；8、光电传感器；9、反光体；10、滑杆；11、安装槽；12、滑孔；13、定位钉；14、传送皮带；15、嵌槽；16、让位槽；17、挡沿；18、导向块；19、挡块。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本实施例提供一种晶圆传输装置，其包括机架1、托盘2、驱动机构、固定件、夹持件3、弹性件4和限位件5。
其中，参照图1，机架1设置在样品室的一侧，托盘2设置在机架1上，托盘2用于放置晶圆，并在机架1上具有初始位，所述初始位位于机架1远离样品室的一侧，托盘2在所述初始位时，机械手在托盘2上取放晶圆。驱动机构连接在托盘2与机架1之间，用于带动托盘2在机架1上做由初始位向样品室方向的移动，以及由样品室向初始位的移动。
参照图1和图2，固定件、夹持件3和弹性件4均设置在托盘2上，固定件和夹持件3沿托盘2的滑动方向间隔分布，夹持件3位于固定件靠近样品室的一侧，夹持件3可在托盘2表面做靠近或远离固定件方向的滑动，弹性件4连接在托盘2与夹持件3之间。限位件5与夹持件3连接，可跟随夹持件3一同在托盘2上滑动，并且，机架1上还设有定位面6，定位面6位于限位件5靠近固定件的一侧。当托盘2位于初始位时，限位件5抵接在定位面6上，夹持件3与固定件的间距大于晶圆直径，且弹性件4处于蓄力状态，夹持件3因受到限位件5和定位面6的限位作用，夹持件3不会受蓄力的弹性件4的弹力而移动。
在检测晶圆时，机械手将晶圆放置到位于初始位的托盘2上，将晶圆放置在固定件和夹持件3之间，然后由驱动机构带动托盘2向样品室移动，移动过程中，限位件5会与定位面6分离，夹持件3不会再受到限位件5与定位面6的限制，随即在弹性件4的作用下向固定件一侧移动，直至将晶圆夹紧在固定件上，以此实现自动夹紧晶圆的目的，保证托盘2移动过程中晶圆的位置稳定性，使托盘2带动晶圆平稳的进入样品室内进行检测。当晶圆在样品室内检测完成后，再由驱动机构带动托盘2向初始位移动，直至托盘2恢复至初始位，在托盘2复位的过程中，限位件5又会重新抵接在定位面6上，限制夹持件3的移动，随着托盘2的继续移动，夹持件3会与托盘2产生相对滑动，使夹持件3和固定件的间距增大，令托盘2复位至初始位时，夹持件3自动松开对晶圆的夹持，此时机械手可将晶圆从托盘2上取下。
上述中的晶圆传输装置，通过弹性件4的弹力驱动夹持件3移动、限位件5与定位面6的限位作用，实现夹持件3随着托盘2的移动自动夹紧或松开晶圆的动作，结构稳定可靠，整个托盘2也便于进入样品室内，有利于样品室的密封，为晶圆的检测提供良好的真空环境。
进一步地，为了能够检测位于初始位的托盘2上是否具有晶圆，传输装置还包括用于检测托盘2上是否具有晶圆的传感器。
参照图3和图4，在本实施例中，所述传感器为光电传感器8，光电传感器8固定在初始位的上方，托盘2上设有反光体9，反光体9位于固定件和夹持件3之间。当托盘2位于初始位且表面未放置晶圆时，所述反光体9位于光电传感器8的正下方，使光电传感器8的探测光线能够照射到反光体9上，并通过反光体9反射回光电传感器8中，使光电传感器8能够感应到反射光线。若托盘2位于初始位且表面放置有晶圆，晶圆会遮挡反光体9，使光电传感器8射出的探测光线无法被反射，及光电传感器8无法感应到反射光线。以此，通过光电传感器8是否能够感应到反射光线来判断位于初始位的托盘2上是否具有晶圆。
进一步地，参照图3，光电传感器8和反光体9均设有两个并对称分布在托盘2两侧，提高检测的精确程度。且托盘2表面开设有嵌槽15，反光体9设置在嵌槽15内，反光体9的高度低于托盘2表面，使反光体9不干涉晶圆与托盘2表面的接触。
在本实施例中，所述反光体9为反光纸，反光纸粘贴固定在托盘2上。作为可替代的实施方式，反光体9还可以是反光镜或在托盘2表面涂抹反光材料，能够准确地将光电传感器8的探测光线反射均可。
作为可替代的实施方式，传感器还可以采用距离传感器，将接近传感器设置在托盘2位于初始位的上方，通过检测托盘2与距离传感器的间距变化来判断托盘2上是否具有晶圆。
当然，还可以直接将传感器安装到托盘2上，但会使传感器跟随托盘2一同进入真空状态的样品室内，容易造成传感器的损坏，而且随着托盘2一同移动的传感器线路布局较为复杂。因此，通过在初始位上方设置传感器的方式，传感器无需进入样品室内，不仅有利于传感器的正常运作，也便于对传感器线路的布局，使整个传输装置的结构更佳紧凑可靠。
参照图1，在本实施例中，所述托盘2为水平的平板结构，托盘2表面开设有两个间隔设置的让位槽16，两个让位槽16用于适配机械手穿入让位槽16内从晶圆下方夹取或放置晶圆。托盘2在垂直于其移动方向的相对两侧还具有向上凸起的挡沿17，用于限制晶圆的移动，进一步提高晶圆在托盘2表面的稳定性。
参照图1和图3，在本实施例中，所述固定件包括两个定位钉13，定位钉13为轴线与托盘2表面垂直的圆柱状，两个定位钉13间隔分布，两个定位钉13的轴线间距小于晶圆的直径，使晶圆可抵接到两个晶圆之间，通过定位钉13上的柱面实现对晶圆的定位作用。所述夹持件3为矩形的块状结构，夹持件3靠近两个定位钉13的侧面为竖直的平面，即夹持件3通过竖直的平面将晶圆压紧在两个定位钉13上，且夹持件3位于两个定位钉13中心连线的垂直平分线上，使晶圆受力均匀，夹紧效果较好。
作为可替代的实施方式，固定件可包括比两个更多的定位钉13，也可采用具有与晶圆直径相适凹槽的块状结构，只要能够限制晶圆的移动均可。夹持件3还可以采用其他形状的块状结构，与晶圆接触的侧壁可以是竖直的平面，也可以是竖直的柱面，当然，夹持件3也可以采用两个间隔定位钉13的方式与晶圆接触，能够对晶圆提供稳定的压力即可。
进一步地，结合图2、图5和图6所示，托盘2上设有滑杆10，滑杆10为水平设置的圆柱杆，托盘2表面开设有安装槽11，滑杆10设置在安装槽11内，安装槽11沿滑杆10轴向的两个内侧壁上开设有滑孔12，滑杆10的两端均可滑动地穿设在滑孔12内。夹持件3套设在滑杆10上，并通过螺栓与滑杆10固定连接，夹持件3可滑动地嵌入在安装槽11内，以此实现夹持件3在托盘2上的滑动，且安装槽11也为夹持件3的滑动起到限位作用。所述限位件5也为矩形的块状结构，滑杆10的一端穿过滑孔12延伸至安装槽11外侧，限位件5通过螺栓固定在滑杆10的端部，以通过滑杆10将限位件5和夹持件3连接在一起。弹性件4也设置在安装槽11内，并位于夹持件3与安装槽11的内壁之间，使弹性件4能够将弹力作用于夹持件3上。
在本实施例中，所述弹性件4为弹簧，弹簧位于夹持件3远离固定件的一侧，且弹簧套设在滑杆10上，当夹持件3向远离固定件的方向滑动时，弹簧被压缩蓄力，通过弹簧的伸长来推动夹持件3向靠近固定件的方向互动。
作为可替代的实施方式，弹性件4还可以采用气动弹簧、气垫或弹性较好的橡胶、聚氨酯材料，能够使夹持件3对晶圆产生足够的夹持力即可。并且，弹性件4还可以设置在夹持件3靠近固定件的一侧，当夹持件3向远离固定件的方向滑动时，令弹性件4被拉伸蓄力，通过弹性件4的收缩来带动夹持件3向靠近固定件的方向滑动。
作为可替代的实施方式，可通过将滑杆10固定在托盘2上、夹持件3可滑动地套设在滑杆10上，实现夹持件3在托盘2上的滑动；也可通过在托盘2上开设T型或燕尾型的滑槽、夹持件3底部嵌入滑槽内的方式实现夹持件3的滑动；还可以采用直接在托盘2端部开设滑孔12的方式，滑杆10可滑动的穿设在滑孔12内，夹持件3通过滑杆10连接在托盘2的外侧，能够实现夹持件3在托盘2上的滑动，且不干涉晶圆在托盘2表面的放置均可。
作为可替代的实施方式，限位件5可以直接连接在夹持件3上，也可通过其他方式与夹持件3连接，还可以一体成型在夹持件3上，能够实现同夹持件3在托盘2上滑动均可。
参照图6，在本实施例中，限位件5的底端高度低于托盘2的底面，且机架1顶部开设有沿托盘2移动方向设置的定位槽7，限位件5的底端可滑动地嵌入在定位槽7内，所述定位面6为定位槽7靠近托盘2初始位一侧的侧壁。定位槽7为限位件5的移动进行导向，可保证限位件5能够准确地与定位面6接触，机架1上凹陷成型的定位槽7也不会干涉托盘2的移动。并且，定位槽7远离初始位的一侧呈开口状，以便限位件5能够穿过开口，使托盘2能够顺利的进入到样品室内。
作为可替代的实施方式，可通过在机架1上设置凸起的方式形成所述定位面6，只要在不干涉托盘2移动的前提下能够与限位件5接触均可。
参照图1，在本实施例中，所述驱动机构为传送皮带14，传送皮带14设置在机架1表面，托盘2的底部抵接在皮带上，利用传送皮带14与托盘2之间的摩擦力带动托盘2移动，控制传送皮带14的正反移动即可实现带动托盘2从初始位进入样品室和托盘2从样品室复位至初始位的移动。
并且，在传送皮带14带动托盘2复位至初始位时，当弹性件4蓄力的大小与托盘2和传送皮带14之间的摩擦力一致时，托盘2不会再跟随传送皮带14移动，实现托盘2达到初始位时自动停止移动的目的，因此，只需根据托盘2的移动方向控制传送皮带14的正反运动即可，无需在托盘2到达初始位时的位置控制传送皮带14停止运转，控制方式简单可靠。
进一步地，参照图1，传送皮带14设有两个，间隔且均匀地设置在托盘2的两侧，使托盘2的移动更佳平稳。定位槽7、限位件5和夹持件3均位于两个传送皮带14之间，使限位件5与定位面6接触时，整个托盘2受力均匀，不易倾斜。
作为可替代的实施方式，传送皮带14还可以采用更多个，能够稳定的支撑托盘2并使托盘2移动时受力均匀即可。限位件5和定位槽7可以设置在托盘2的中间部位，也可以设置在托盘2的一侧，当然，限位件5和定位槽7也可以设置多个并均布的方式，能够令整个托盘2在移动时受力均匀不易倾斜即可。
作为可替代的实施方式，驱动机构还可以采用电机带动丝杠旋转、托盘2底部设置于丝杠螺纹连接的滑块的方式带动托盘2移动，也可采用气缸、液压缸等能够驱动托盘2做直线往复运动的驱动部件。
另外，参照图7，托盘2的底面还设有两个间隔分布的导向块18，两个导向块18分别位于机架1两侧，为托盘2在机架1上的移动导向，使托盘2的移动方向不易倾斜。机架1的两端还设有挡块19，导向块18位于两个挡块19之间，两个挡块19用于限制导向块18的移动，以限制托盘2的移动距离，防止托盘2从脱离传送皮带14。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种传输装置，其特征在于，包括：
机架(1)；
托盘(2)，用于放置待传输的晶圆，其设置在所述机架(1)上，并在所述机架(1)上具有初始位；
固定件，固定设置在所述托盘(2)上；
夹持件(3)，可在托盘(2)上做靠近或远离所述固定件的滑动；
弹性件(4)，连接在所述托盘(2)与所述夹持件(3)之间，为所述夹持件(3)提供朝所述固定件方向滑动的弹力；
限位件(5)，连接在所述夹持件(3)上；以及
驱动机构，用于带动托盘(2)由所述初始位朝向样品室的方向移动，以及带动托盘(2)由样品室朝向所述初始位的方向移动；
其中，所述机架(1)上设有定位面(6)，所述定位面(6)位于所述限位件(5)靠近固定件的一侧，当托盘(2)处于所述初始位时，所述限位件(5)抵接在所述定位面(6)上，所述弹性件(4)为蓄力状态，且所述夹持件(3)与所述固定件的间距大于晶圆直径；当所述驱动机构带动托盘(2)向样品室移动时，所述限位件(5)与所述定位面(6)分离，令所述夹持件(3)受所述弹性件(4)的弹力作用在托盘(2)上向固定件方向滑动。
2.根据权利要求1所述的传输装置，其特征在于，所述机架(1)上开设有定位槽(7)，所述限位件(5)的底端高度低于所述托盘(2)的底面并可滑动地嵌于所述定位槽(7)内，所述定位面(6)为所述定位槽(7)的侧壁。
3.根据权利要求1所述的传输装置，其特征在于，所述传输装置还包括：传感器，所述传感器用于检测所述托盘(2)在初始位时是否放置有晶圆。
4.根据权利要求3所述的传输装置，其特征在于，所述传感器为光电传感器(8)，设置在托盘(2)位于所述初始位时的上方，所述托盘(2)表面设有能够反射光电传感器(8)探测光线的反光体(9)。
5.根据权利要求1所述的传输装置，其特征在于，所述托盘(2)和所述限位件(5)通过滑杆(10)连接，所述滑杆(10)能够相对所述托盘(2)滑动，所述夹持件(3)连接在所述滑杆(10)上。
6.根据权利要求5所述的传输装置，其特征在于，所述托盘(2)上开设有安装槽(11)，且所述安装槽(11)内壁上开设有滑孔(12)，所述滑杆(10)可滑动地穿设在所述滑孔(12)内，所述夹持件(3)可滑动地嵌设于安装槽(11)内，所述弹性件(4)设置在夹持件(3)与安装槽(11)内壁之间。
7.根据权利要求6所述的传输装置，其特征在于，所述弹性件(4)为弹簧，所述弹簧套设在所述滑杆(10)上。
8.根据权利要求1所述的传输装置，其特征在于，所述固定件包括至少两个间隔设置的定位钉(13)，相邻两个所述定位钉(13)的间距小于晶圆直径。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的传输装置，其特征在于，所述驱动机构为传送皮带(14)，所述托盘(2)放置在所述传送皮带(14)上。
10.根据权利要求9所述的传输装置，其特征在于，所述传送皮带(14)设有至少两个并间隔分布，所述定位面(6)位于相邻两个传送皮带(14)之间。
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