CN209150070U - 基底传输装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基底传输装置，包括存储模块、升降模块、控制模块及对称设置的第一传感器模块和第二传感器模块，升降模块连接存储模块以驱动存储模块沿竖直方向移动，存储模块内沿竖直方向设置有若干基底，第一传感器模块及第二传感器模块等高设置并在对准基底时触发检测动作，控制模块通过获取第一传感器模块及第二传感器模块之间的触发间隔以判断出基底的状态。本实用新型有利于提高基底状态的检测效率，降低基底传输装置的故障率；进而通过第三传感器模块与机械手模块之间的自动标定，缩短了标定时间，提高了响应速率。

Description

基底传输装置

技术领域

本实用新型涉及半导体制造领域，尤其涉及一种基底传输装置。

背景技术

片库是一种用于光刻机基底传输系统的装置，其将片盒从光刻机外部搬运到光刻机内部，并完成在不同工位间的运动，以满足基底传输系统对基底的需求。在此过程中需要检测基底在片盒中的状态信息，包括基底的数量、槽位、叠片、跨槽等。要满足先进光刻机对片库的上述需求，就需要必要的装置、以适当的方式，快速、准确、可靠的完成工作。

目前，基底状态信息的获取主要通过运动单元带动安装在其上的检测单元运动到片盒内部以进行检测，但运动单元的参与会带来其自身不稳定、放大器与检测单元之间的光纤损坏等问题，同时存在检测盲区有撞片的风险。另外，在采用机械手获取基底的过程中，基底与机械手的X、Y、Z三个自由度上的位置关系的建立主要靠人工目视标定，造成精度不高，耗费大量时间。上述状况造成频繁的维修和维护检测单元，产生高昂的成本，不适合大批量生产以及生产现场中出现问题的测试、诊断和恢复等。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基底传输装置，能够去除运动单元，避免光纤损坏以及撞片风险，进而提高基底状态检测效率。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种基底传输装置，包括存储模块、升降模块、控制模块及对称设置的第一传感器模块和第二传感器模块，所述升降模块连接所述存储模块以驱动所述存储模块沿竖直方向移动，所述存储模块内沿竖直方向设置有若干基底，所述第一传感器模块及所述第二传感器模块等高设置并在对准所述基底时触发检测动作，所述控制模块通过获取所述第一传感器模块及所述第二传感器模块之间的触发间隔以判断出所述基底的状态。

可选的，所述存储模块沿着竖直方向设置有若干组平行的基底槽，所述基底设置于所述基底槽内，所述基底的状态包括所述基底处于跨槽状态、叠片状态及正常状态。

可选的，所述基底传输装置还包括一固定框架，所述存储模块具有一用于拿取所述基底的取片口，所述第一传感器模块及所述第二传感器模块设置于所述取片口两侧的固定框架上且对准所述取片口。

可选的，所述第一传感器模块及所述第二传感器模块均为漫反射激光传感器。

可选的，所述第一传感器模块及所述第二传感器模块均为镜面反射激光传感器，且所述存储模块内还设置有两个对称的反射板，两个所述反射板分别与所述第一传感器模块及所述第二传感器模块对应。

可选的，所述基底传输装置还包括第三传感器模块及用于拿取所述基底的机械手模块，所述第三传感器模块设置于所述固定框架上，所述机械手模块上设置有第一标定物，所述第三传感器模块对准所述第一标定物时触发检测动作，以检测出所述机械手模块的平面运动范围。

可选的，所述第三传感器模块为漫反射激光传感器，所述第一标定物为标定孔。

可选的，所述第三传感器模块为镜面反射激光传感器，所述第一标定物为第一反射镜。

可选的，所述机械手模块的任一侧设置有第二标定物，所述第一传感器模块或所述第二传感器模块对准所述第二标定物时触发检测动作，以检测出所述机械手模块的竖直运动范围。

可选的，所述第一传感器模块或所述第二传感器模块为漫反射激光传感器时，所述第二标定物为V形槽；所述第一传感器模块或所述第二传感器模块为镜面反射激光传感器时，所述第二标定物为设置于所述V形槽内的第二反射镜。

本实用新型通过驱动所述存储模块沿竖直方向移动的过程中，控制模块获取所述第一传感器模块及所述第二传感器模块之间的触发间隔以判断出所述基底的状态，有利于提高基底状态的检测效率，降低基底传输装置的故障率；进一步的，通过第三传感器模块与机械手模块之间的自动标定，缩短了标定时间，提高了响应速率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的基底传输装置的结构示意图一；

图2为本实用新型实施例提供的基底传输装置的结构示意图二；

图3为漫反射激光传感器工作原理示意图；

图4a为实施例一基底检测XY平面示意图；

图4b为实施例一基底跨槽状态检测示意图；

图4c为实施例一基底叠片状态检测示意图；

图5为镜面反射激光传感器工作原理示意图；

图6a为实施例二基底检测XY平面示意图；

图6b为实施例二基底跨槽状态检测示意图；

图6c为实施例二基底叠片状态检测示意图；

图7a为实施例一机械手模块的XY轴标定示意图一；

图7b为实施例一机械手模块的XY轴标定示意图二；

图8a为实施例一机械手模块的Z轴标定示意图一；

图8b为实施例一机械手模块的Z轴标定示意图二；

图9a为实施例二机械手模块的XY轴标定示意图一；

图9b为实施例二机械手模块的XY轴标定示意图二；

图10a为实施例二机械手模块的Z轴标定示意图一；

图10b为实施例二机械手模块的Z轴标定示意图二；

图中：100-固定框架；101-存储模块；102-升降模块；103-基底；201-第一传感器模块；202-第二传感器模块；203-第三传感器模块；204-第一反射板；205-第二反射板；300-机械手模块；301-标定孔；302-V形槽；303-第一反射镜；304-第二反射镜。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

如图1所示，一种基底传输装置，包括存储模块101、升降模块102控制模块及对称设置的第一传感器模块201和第二传感器模块202，所述升降模块102连接所述存储模块101以驱动所述存储模块101沿竖直方向移动，所述存储模块101内沿竖直方向设置有若干基底103，所述第一传感器模块201及所述第二传感器模块202等高设置并在对准所述基底103时触发检测动作，所述控制模块通过获取所述第一传感器模块201及所述第二传感器模块202之间的触发间隔以判断出所述基底103的状态。

进一步的，所述存储模块101沿着竖直方向设置有若干组平行的基底槽，所述基底103设置于所述基底槽内，所述基底103的状态包括所述基底103处于跨槽状态、叠片状态及正常状态。其中，所述基底103可以为硅片。

进一步的，所述基底传输装置还包括一固定框架100，所述存储模块101具有一用于拿取所述基底103的取片口，所述第一传感器模块201及所述第二传感器模块202设置于所述取片口两侧的固定框架100上且对准所述取片口。

具体的，所述第一传感器模块201与所述第二传感器模块202对称设置于所述存储模块101的取片口两侧，且等高设置，即位于同一水平面上。所述第一传感器模块201与所述第二传感器模块202的光线出射口对准所述取片口。

进一步的，所述第一传感器模块201及所述第二传感器模块202均为漫反射激光传感器。

具体的，参阅图3，当漫反射激光传感器发出的光束在触发范围内接触到被检测物体时，漫反射激光传感器接收端会接收到由被检测物体反射回来的光信号，漫反射激光传感器将接收到的光信号转化为电压信号输出给上层信号处理器。

理想状态下，第一传感器模块201及第二传感器模块202应安装在同一水平高度。然而，在实际应用中，如图4a、图4b及图4c所示，第一传感器模块201及第二传感器模块202在水平高度必然存在安装高度误差，因此需要测量其高度误差d1，并在软件中进行补偿。

在升降模块102的运动下，如图4b所示，存储模块101以一定速度V被升高，正常状态下，当基底103进入第一传感器模块201及第二传感器模块202的测量范围时，二者的触发间隔t1与参考间隔d1/V之间的差值的绝对值应该在第一参考误差范围内，即|t1-d1/V|<err1；如果触发间隔t2＝d2/V与参考间隔d1/V之间的差值的绝对值大于所述第一参考误差范围，即|t2-d1/V|>err1，则可以判定所述基底103处于跨槽状态。其中，所述第一参考误差可以根据所述存储模块101的基底槽间距设定。

同时，在升降模块102的运动下，存储模块101以速度V被升高的过程中，如图4c所示，单个基底103对第一传感器模块201及第二传感器模块202的触发间隔t3与预期间隔D1/V的之间的差值的绝对值应该在第二参考误差范围内|D1/V-t3|<err2。如果触发间隔t4＝D2/V与预期间隔D1/V之间的差值的绝对值大于第二参考误差范围|t4-D1/V|>err2，则可以判定所述基底103处于叠片状态。其中，D1为单个基底103的厚度，所述第二参考误差根据所述基底103的厚度设定。

具体实施时，例如，漫反射激光传感器在安装距离为L＝133mm时，光斑长度为12mm，宽度为0.15mm；300mm基底厚度为0.775mm。光斑宽度远小于基底厚度，以确保扫描精度。检测时基底运动速度为66mm/s，单个基底检测时长为t＝0.776mm/66＝12ms，以采样周期400us，每5个周期计数一次计算，单个基底扫描点数为5.8；叠片扫描点数为11.7；跨槽时第一传感器模块201及第二传感器模块202的扫描间隔点数为37，上层软件可以通过扫描点数判断存储模块101内基底103的状态。

进一步的，所述第一传感器模块201及所述第二传感器模块202均为镜面反射激光传感器，且所述存储模块101内还设置有两个对称的反射板，两个所述反射板分别与所述第一传感器模块201及所述第二传感器模块202对应。

具体的，如图5所示，当镜面反射激光传感器发出的光束在触发范围内接触到反射镜面时，镜面反射激光传感器的接收端会接收到由反射镜面反射回来的光信号，传感器将接收到的光信号转化为电压信号输出给上层信号处理器。

镜面反射激光传感器的检测方案只针对200mm基底及其配套的存储模块101，由于配套的存储模块101外有屏蔽罩壳，屏蔽罩壳为非标准件，可以在罩壳内部对称设置反射板，包括第一反射板204及第二反射板205，如图6a所示，所述第一反射板204用以触发所述第二传感器模块202，所述第二反射板205用以触发所述第一传感器模块201。

同样的，在升降模块102的运动下，如图6b所示，存储模块101以一定速度V被升高，正常状态下，当基底103进入第一传感器模块201及第二传感器模块202的测量范围时，二者的触发间隔t1与参考间隔d1/V之间差值的绝对值应该在第一参考误差范围内，即|t1-d1/V|<err1；如果触发间隔t2＝d2/V与参考间隔d1/V之间差值的绝对值大于所述第一参考误差范围，即|t2-d1/V|>err1，则可以判定所述基底103处于跨槽状态。

同时，在升降模块102的运动下，存储模块101以速度V被升高的过程中，如图6c所示，单个基底103触发间隔t3与预期间隔D1/V之间差值的绝对值应该在第二参考误差范围内|D1/V-t3|<err2。如果基底103触发间断时间t4＝D2/V与预期触发间断时间D1/V之间差值绝对值大于误差范围|t4-D1/V|>err2，则可以判定所述基底103处于叠片状态。

具体实施时，考虑到此实施例只针对200mm基底及其配套的存储模块101，选用镜面反射激光传感器在安装距离为L＝183mm时，光斑长度小于等于12mm，宽度小于等于0.15mm；200mm基底厚度为0.725mm。光斑宽度远小于基底厚度，以确保扫描精度。检测时基底运动速度为66mm/s，单个基底检测时长为t＝0.725mm/66＝11ms，以采样周期400us，每5个周期计数一次计算，单个基底扫描点数为5.5；叠片扫描点数为11；跨槽时第一传感器模块201及第二传感器模块202的扫描间隔点数为42.5，上层软件可以通过扫描点数来判断存储模块101内基底103的状态。

控制模块通过记录所述第一传感器模块201及所述第二传感器模块202的触发间隔，可以计算出所述存储模块101中基底103的状态。通过上述方式，能够快速获得基底103的状态，有利于提高基底103状态的检测效率，降低基底传输装置的故障率。

进一步的，所述基底传输装置还包括第三传感器模块203及用于拿取所述基底103的机械手模块300，所述第三传感器模块203设置于所述固定框架100上，所述机械手模块300上设置有第一标定物，所述第三传感器模块203对准所述第一标定物时触发检测动作，以检测出所述机械手模块300的平面运动范围。

具体的，所述第三传感器模块203设置于所述固定框架100上，并位于所述存储模块101的取片口上方，所述第一标定物设置于所述机械手模块300的中部，用以触发所述第三传感器模块203。机械手模块300的X轴与Y轴的标定通过第三传感器模块203来完成，下面以第三传感器模块203为漫反射激光传感器为例进行说明，相应的所述机械手模块300上设置的第一标定物为标定孔301。如图7a所示，当机械手模块300进入存储模块101区域，机械手模块300没有触及第三传感器模块203的光束时，第三传感器模块203处于未触发状态；如图7b所示，当机械手模块300靠近并触发所述第三传感器模块203，此时进入对所述标定孔301进行扫描的状态；机械手模块300沿R轴移动以检测所述标定孔301的X轴边界，完成所述机械手模块300的X轴的标定；随后机械手模块300沿轴摆动以检测所述标定孔301的Y轴边界，完成所述机械手模块300的Y轴的标定，这样，四个边界的标定完成后，机械手模块300的X轴与Y轴标定完成，即完成对机械手模块300的平面运动范围检测。

进一步的，所述机械手模块300的任一侧设置有第二标定物，所述第一传感器模块201或所述第二传感器模块202对准所述第二标定物时触发检测动作，以检测出所述机械手模块300的竖直运动范围。

本实施例中，机械手模块300的Z轴标定使用第一传感器模块201或第二传感器模块202，且所述第一传感器模块201或第二传感器模块202为漫反射激光传感器，相应的，所述机械手模块300的任一侧设置的第二标定物为V形槽302，用以触发所述第一传感器模块201或所述第二传感器模块202。如图8a所示，以第二传感器模块202为例，当机械手模块300完成X轴与Y轴的标定之后，机械手模块300在XY平面移动至Z轴标定开始位，此位置为第二传感器模块202在XY平面位置上的焦点处。此后，如图8b所示，机械手模块300沿Z轴方向在约束方位内上下移动，当机械手模块300到达第二传感器模块202所处的Z轴高度时，机械手模块300上的V形槽302此时处于第二传感器模块202的焦点位置，所述第二传感器模块202射出的光束与V形槽302的接触面成直角关系，此时第二传感器模块202触发，完成对机械手模块300的Z轴标定，即完成对机械手模块300的竖直运动范围检测。

进一步的，当第三传感器模块203及第一传感器模块201、所述第二传感器模块202为镜面反射激光传感器时，相应的所述机械手模块300上设置的第一标定物为第一反射镜303。

机械手模块300的X轴与Y轴的标定，如图9a所示，当机械手模块300进入存储模块101区域，机械手模块300没有触及第三传感器模块203的光束时，第三传感器模块203处于未触发状态；如图9b所示，当机械手模块300靠近并触发所述第三传感器模块203，此时进入对所述第一反射镜303进行扫描的状态；机械手模块300沿R轴移动以检测所述第一反射镜303的X轴边界，完成所述机械手模块300的X轴的标定；随后机械手模块300沿轴摆动以检测所述第一反射镜303的Y轴边界，完成所述机械手模块300的Y轴的标定，这样，四个边界的标定完成后，机械手模块300的X轴与Y轴标定完成，即完成对机械手模块300的平面运动范围检测。

机械手模块300的Z轴标定使用第一传感器模块201或第二传感器模块202，且所述第一传感器模块201或第二传感器模块202为镜面反射激光传感器，相应的，所述机械手模块300的任一侧所设置的第二标定物为设置于所述V形槽302内的第二反射镜304，用以触发所述第一传感器模块201或所述第二传感器模块202。如图10a所示，以第二传感器模块202为例，当机械手模块300完成X轴与Y轴的标定之后，机械手模块300在XY平面移动至Z轴标定开始位，此位置为第二传感器模块202在XY平面位置上的焦点处。此后，如图10b所示，机械手模块300沿Z轴方向在约束方位内上下移动，当机械手模块300到达第二传感器模块202所处的Z轴高度时，机械手模块300上的第二反射镜304此时处于第二传感器模块202的焦点位置，所述第二传感器模块202射出的光束与V形槽302内的第二反射镜304的接触面成直角关系，此时第二传感器模块202触发，机械手模块300的Z轴标定完成，即完成对机械手模块300的竖直运动范围检测。

通过上述方式，机械手模块300可以实现快速、准确的自动标定，有利于缩短标定时间，提高响应速率。

综上，在本实用新型实施例提供的一种基底传输装置中，通过驱动所述存储模块沿竖直方向移动的过程中，控制模块获取所述第一传感器模块及所述第二传感器模块之间的触发间隔以判断出所述基底的状态，有利于提高基底状态的检测效率，降低基底传输装置的故障率；进一步的，通过第三传感器模块与机械手模块之间的自动标定，缩短了标定时间，提高了响应速率。满足先进光刻机对片库装置的产率及重复性需求，同时能够保护设备及基底的安全，降低全生命周期内的成本。

上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基底传输装置，其特征在于，包括存储模块、升降模块、控制模块及对称设置的第一传感器模块和第二传感器模块，所述升降模块连接所述存储模块以驱动所述存储模块沿竖直方向移动，所述存储模块内沿竖直方向设置有若干基底，所述第一传感器模块及所述第二传感器模块等高设置并在对准所述基底时触发检测动作，所述控制模块通过获取所述第一传感器模块及所述第二传感器模块之间的触发间隔以判断出所述基底的状态。

2.如权利要求1所述的基底传输装置，其特征在于，所述存储模块沿着竖直方向设置有若干组平行的基底槽，所述基底设置于所述基底槽内，所述基底的状态包括所述基底处于跨槽状态、叠片状态及正常状态。

3.如权利要求1所述的基底传输装置，其特征在于，所述基底传输装置还包括一固定框架，所述存储模块具有一用于拿取所述基底的取片口，所述第一传感器模块及所述第二传感器模块设置于所述取片口两侧的固定框架上且对准所述取片口。

4.如权利要求3所述的基底传输装置，其特征在于，所述第一传感器模块及所述第二传感器模块均为漫反射激光传感器。

5.如权利要求3所述的基底传输装置，其特征在于，所述第一传感器模块及所述第二传感器模块均为镜面反射激光传感器，且所述存储模块内还设置有两个对称的反射板，两个所述反射板分别与所述第一传感器模块及所述第二传感器模块对应。

6.如权利要求3所述的基底传输装置，其特征在于，所述基底传输装置还包括第三传感器模块及用于拿取所述基底的机械手模块，所述第三传感器模块设置于所述固定框架上，所述机械手模块上设置有第一标定物，所述第三传感器模块对准所述第一标定物时触发检测动作，以检测出所述机械手模块的平面运动范围。

7.如权利要求6所述的基底传输装置，其特征在于，所述第三传感器模块为漫反射激光传感器，所述第一标定物为标定孔。

8.如权利要求6所述的基底传输装置，其特征在于，所述第三传感器模块为镜面反射激光传感器，所述第一标定物为第一反射镜。

9.如权利要求6所述的基底传输装置，其特征在于，所述机械手模块的任一侧设置有第二标定物，所述第一传感器模块或所述第二传感器模块对准所述第二标定物时触发检测动作，以检测出所述机械手模块的竖直运动范围。

10.如权利要求9所述的基底传输装置，其特征在于，所述第一传感器模块或所述第二传感器模块为漫反射激光传感器时，所述第二标定物为V形槽；所述第一传感器模块或所述第二传感器模块为镜面反射激光传感器时，所述第二标定物为设置于所述V形槽内的第二反射镜。