一种微动台、交接方法及运动设备

技术领域

本发明涉及集成电路装备制造技术领域，尤其涉及一种微动台、交接方法及运动设备。

背景技术

在半导体光刻领域和硅片检测领域，微动台是光刻设备和检测设备的核心部件之一，其承载着硅片，完成硅片的高速高精度定位。微动台的硅片交接装置是微动台的组成部分，用于和硅片传输系统进行硅片交接。当硅片完成曝光或者检测时，需要交接装置将吸盘上的硅片迅速平稳的提升一定距离，以便传输机械手将硅片取回。同时，当传输机械手将硅片输送到指定工位时，需要交接装置将硅片迅速平稳的提升一定距离，以便传输机械手与硅片脱离并退回，要求该装置能够在有限的空间里进行稳定有效的运动。

现有技术中，交接装置上设置有电气线缆或气动管路，交接装置的所有部件全部固定在吸盘上，而硅片测量时，吸盘需要进行转动，从而需要解决交接装置引入的电气线缆或气动管路的旋转缠绕问题，导致整个工件台的结构较为复杂。而且交接装置固定在吸盘上，导致了吸盘的安装复杂度提高和变形量增大，且增加了吸盘的旋转电机的驱动负载。

基于此，亟需一种微动台、交接方法及运动设备，以解决上述存在的问题。

发明内容

基于以上所述，本发明的目的在于提供一种微动台、交接方法及运动设备，本发明解决了吸盘旋转时，基底交接装置线缆或管路的缠绕问题，简化了吸盘结构，减少了吸盘变形风险。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，提供一种微动台，包括：

垂向升降装置，其包括由下至上依次连接的基台、垂向驱动组件和固定台，所述垂向驱动组件安装于所述基台上，所述固定台安装于所述垂向驱动组件上；

吸盘组件，其包括吸盘，所述吸盘转动设置于所述固定台上，所述吸盘用于承载基底；

基底交接装置，所述基底交接装置包括交接轴和顶杆，所述交接轴与所述固定台滑动连接，所述顶杆设置于所述基台上，且所述基底交接装置被配置为在所述垂向驱动组件带动所述固定台向下运动时，所述顶杆能够顶动所述交接轴，以使所述交接轴相对所述固定台向上滑动并伸出所述吸盘上表面以托起并吸附所述基底。

作为一种微动台的优选技术方案，所述基底交接装置还包括交接底座，所述交接底座连接于所述固定台的底部，所述交接底座设置有两端开口的型腔，所述交接轴的下端滑动安装于所述型腔内，所述顶杆的顶端能穿过所述型腔的下端开口以顶动所述交接轴，以使所述交接轴的上端穿过所述固定台并伸出所述固定台的上方。

作为一种微动台的优选技术方案，所述基底交接装置还包括弹性复位件，所述弹性复位件用于在所述顶杆与所述交接轴脱离接触后，向所述交接轴施加向下的回复力。

作为一种微动台的优选技术方案，所述固定台上贯通开设有第一通孔，所述交接轴与所述第一通孔的侧壁之间设置有导套，所述交接轴滑动穿设于所述导套中。

作为一种微动台的优选技术方案，所述交接轴的顶部设置有通气孔道，所述交接轴的顶端设置有吸嘴，所述交接轴的侧壁安装有连接管路，所述通气孔道一端连接所述吸嘴，另一端连通所述连接管路。

作为一种微动台的优选技术方案，所述固定台上环设有多组所述基底交接装置。

作为一种微动台的优选技术方案，所述基底交接装置还包括驱动件，所述顶杆设置于所述驱动件的驱动部上，所述驱动件的固定部固定于所述基台上，所述驱动件能够驱动所述顶杆在第一位置和第二位置间切换，所述第一位置为所述顶杆能够顶动所述交接轴的位置，所述第二位置为所述顶杆避让所述交接轴的位置。

作为一种微动台的优选技术方案，所述驱动件为伸缩气缸，所述顶杆固定于所述伸缩气缸的气缸杆上，所述伸缩气缸驱动所述顶杆在所述第一位置和所述第二位置间直线运动；或

所述驱动件为旋转电机，所述顶杆固定于所述旋转电机的驱动轴上，所述旋转电机驱动所述顶杆在所述第一位置和所述第二位置间旋转切换。

作为一种微动台的优选技术方案，所述固定台和所述基台二者中的一个设置有导轨，另一个设置有导杆，所述导杆滑动设置于所述导轨内，所述导轨和所述导杆至少为三组。

作为一种微动台的优选技术方案，所述吸盘组件还包括旋转驱动部件，所述旋转驱动部件设置于所述吸盘与所述固定台之间，所述旋转驱动部件被配置为驱动所述吸盘转动。

作为一种微动台的优选技术方案，所述吸盘设置有第二通孔，所述旋转驱动部件驱动所述吸盘转动，以使所述第二通孔位于所述交接轴的上方，所述交接轴能够向上滑动并穿设所述第二通孔，以托起并吸附所述基底。

第二方面，提供一种交接方法，应用以上任一项所述的微动台进行所述基底交接，所述交接方法包括：

在所述基底测量完成后，所述固定台下移至接片位，所述吸盘释放所述基底，所述交接轴吸附所述基底；此后，所述固定台下移至交接位，所述交接轴释放所述基底，机械手取走所述基底；

所述固定台保持在所述交接位，机械手将新的所述基底放置在所述交接轴上，所述交接轴吸附所述基底；此后，所述固定台上移至所述接片位，所述交接轴释放所述基底，所述吸盘吸附所述基底；所述固定台上移至测量位，对所述基底进行测量。

第三方面，提供一种运动设备，包括XY台和以上任一项所述的微动台，所述微动台设置于所述XY台上，所述XY台能够驱动所述微动台在水平方向移动。

本发明的有益效果为：

本发明中提供的微动台，吸盘组件和基底交接装置均固定于垂向升降装置的固定台上，吸盘组件和基底交接装置为两个独立结构，相较于现有技术，吸盘旋转时，不会带动基底交接装置旋转，解决了基底交接装置线缆或管路的缠绕问题，简化了吸盘结构，减少了吸盘变形风险。

当需要基底交接时，垂向驱动组件带动固定台向下运动，顶杆能够顶动交接轴，以使交接轴相对固定台向上滑动并伸出吸盘上表面以托起并吸附基底，以便实现交接轴与机械手之间基底交接。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一中提供的微动台的结构示意图；

图2是本发明实施例一中提供的微动台第一状态的部分结构示意图；

图3是本发明实施例一中提供的微动台第二状态的部分结构示意图；

图4是本发明实施例一中提供的基底交接装置的部分结构示意图；

图5是本发明实施例一中提供的吸盘的结构示意图；

图6是本发明实施例一中提供的基底交接装置的工作步骤示意图；

图7是本发明实施例二中提供的基底交接装置的结构示意图；

图8是本发明实施例二中提供的基底交接装置的工作步骤示意图；

图9是本发明实施例三中提供的运动设备的结构示意图。

图中标记如下：

100、微动台；

1、垂向升降装置；11、基台；111、导杆；12、垂向驱动组件；13、固定台；131、导轨；

2、吸盘组件；21、吸盘；211、第二通孔；22、旋转驱动部件；

3、基底交接装置；31、交接底座；32、交接轴；321、通气孔道；322、吸嘴；323、连接管路；33、弹性复位件；34、导套；35、顶杆；36、驱动件；37、顶杆底座；

200、XY台；2001、滑杆；2002、滑轨；2003、滑座；

300、基底。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

实施例一

现有技术中，交接装置上设置有电气线缆或气动管路，交接装置的所有部件全部固定在吸盘上，而硅片测量时，吸盘需要进行转动，从而需要解决交接装置引入的电气线缆或气动管路的旋转缠绕问题，导致整个工件台的结构较为复杂。而且交接装置固定在吸盘上，导致了吸盘的安装复杂度提高和变形量增大，且增加了吸盘的旋转电机的驱动负载。

为解决上述问题，如图1-图5所示，本实施例提供一种微动台100，该微动台100包括垂向升降装置1、吸盘组件2和基底交接装置3。

具体地，垂向升降装置1包括由下至上依次连接的基台11、垂向驱动组件12和固定台13，垂向驱动组件12安装于基台11上，固定台13安装于垂向驱动组件12上；吸盘组件2包括吸盘21，吸盘21转动设置于固定台13上，吸盘21用于承载基底300。本实施例中，吸盘组件2还包括旋转驱动部件22，旋转驱动部件22设置于吸盘21和固定台13之间，旋转驱动部件22能够驱动吸盘21转动。基底交接装置3包括交接轴32和顶杆35，交接轴32与固定台13滑动连接，顶杆35设置于基台11上。本实施例中，顶杆35固定于基台11上且位于交接轴32的下方。需要说明的是，基底300可以为硅片等能用于进行半导体制备的片状结构。

吸盘组件2和基底交接装置3均固定于垂向升降装置1的固定台13上，吸盘组件2和基底交接装置3均为独立结构，相较于现有技术，旋转驱动部件22驱动吸盘21旋转时，固定台13固定不动，进而不会带动基底交接装置3旋转，解决了基底交接装置3线缆或管路的缠绕问题，简化了吸盘21结构，减少了吸盘21变形风险。当需要基底300交接时，垂向驱动组件12带动固定台13向下运动，顶杆35能够顶动交接轴32，以使交接轴32相对固定台13向上滑动并伸出吸盘21上表面以托起并吸附基底300，以便实现交接轴32与机械手之间基底300交接。

优选地，基底交接装置3还包括交接底座31，交接底座31连接于固定台13的底部，在本实施例中，交接底座31通过螺钉固定于固定台13的底部。交接底座31设置有两端开口的型腔，交接轴32的下端滑动安装于型腔内，顶杆35的顶端能穿过型腔的下端开口以顶动交接轴32，以使交接轴32的上端穿过吸盘21的上方，托起并吸附基底300。

本实施例中，固定台13上贯通开设有第一通孔，交接轴32可滑动安装于型腔内且穿设于型腔顶部的开口和第一通孔，吸盘21上设置有第二通孔211，旋转驱动部件22驱动吸盘21转动，以使第二通孔211位于交接轴32的上方，交接轴32能够向上滑动并穿设第二通孔211，以托起并吸附基底300。顶杆35顶动交接轴32时，使交接轴32相对固定台13向上滑动并穿过吸盘21的第二通孔211，以吸附基底300，以便实现交接轴32与机械手之间基底300交接。

进一步优选地，交接轴32与第一通孔的侧壁之间设置有导套34，导套34为交接轴32提供导向作用，提高交接轴32的运动精度，利于基底300的交接。

优选地，交接轴32设置有通气孔道321，交接轴32的顶端设置有吸嘴322，交接轴32的侧壁安装有连接管路323，通气孔道321一端连接吸嘴322，另一端连通连接管路323，吸嘴322通过通气孔道321和连接管路323连接于气泵。当交接轴32托起基底300时，气泵吸气使通气孔道321形成真空，从而通过吸嘴322吸附基底300，提高基底300的稳固性，当交接轴32与机械手交接基底300时，以及交接轴32与吸盘21交接基底300时，气泵关闭或打开，以释放或吸附基底300。当然，在其他实施例中，未设置吸嘴322，仅开设通气孔道321也能实现吸附基底300。

进一步优选地，基底交接装置3还包括弹性复位件33，弹性复位件33用于在顶杆35与交接轴32脱离接触后，向交接轴32施加向下的回复力。在本实施例中，交接轴32设置有环形凸台，在顶杆35未抵接交接轴32时，环形凸台的底端抵接于型腔的底壁，环形凸台与固定台13之间设置有弹性复位件33。当基底300交接完毕后，垂向驱动组件12驱动固定台13向上运动，顶杆35与交接轴32脱离接触，弹性复位件33为交接轴32施加向下的回复力，使交接轴32向远离固定台13的方向运动。弹性复位件33优选为弹簧，弹簧套设在交接轴32上，且一端抵接环形凸台，另一端抵接固定台13。

作为优选地，固定台13上环设有多组基底交接装置3，吸盘21的第二通孔211数量和位置也与基底交接装置3的数量和位置相匹配。当基底300交接时，多组基底交接装置3同时托起基底300，提高基底300传输的稳定性。在本实施例中，基底交接装置3为三组，均匀环设于固定台13的底部。

需要说明的是，垂向驱动组件12可以采用直线电机、旋转电机+丝杠螺母升降结构、伸缩气缸或者现有其他能够实现固定台13垂向运动的驱动结构，旋转驱动部件22可以采用旋转电机或现有其他能够实现吸盘21转动的驱动结构，本发明对此不作限制。

优选地，固定台13和基台11二者中的一个设置有导轨131，另一个设置有导杆111，导杆111滑动设置于导轨131内。在本实施例中，固定台13的底部环设有至少三组垂向的导轨131，基台11上设置有与导轨131匹配的导杆111，导杆111设置于基台11上，导杆111滑动设置于导轨131内。导杆111对固定台13的升降具有导向作用，而且还能防止固定台13相对基台11转动，提高微动台100上基底300的测量精度。

需要说明的是，如图1和图6所示，本实施例还提供了一种交接方法，应用以上所述的微动台100进行基底300交接，具体如下：

首先，基底300在微动台100上测量，测量完毕后；S1、微动台100触发基底300交接信号时，旋转驱动部件22将吸盘21旋转至交接位置，使第二通孔211的中心与交接轴32的中心重合；S2、固定台13向下运动至接片位（吸嘴322与吸盘21交接基底300的位置）；S3、吸盘21真空关闭，释放基底300；S4、同时气泵打开，吸嘴322吸附基底300；S5、固定台13继续向下运动至交接位（吸嘴322与机械手交接基底300的位置）；S6、气泵关闭，释放基底300，机械手拾取基底300；S7、固定台13保持在交接位，等待上片；S8、机械手将新的基底300放置在交接轴32上；S9、气泵开启，吸嘴322吸附基底300；S10、机械手退出；S11、固定台13向上运动至接片位，同时气泵关闭，释放基底300；S12、吸盘21吸气，以使基底300置于吸盘21上；S13、然后固定台13继续上升至测量位（吸盘21完全脱离交接轴32的位置）；S14、吸盘21做旋转和/或升降运动，以进行基底300的测量；S15、检测基底300是否完成测量，如果完成测量，继续触发基底300交接信号；重复以上步骤，进行下一组基底300的测量；如果未完成测量，再次对基底300测量。

实施例二

由于基底300测量时，吸盘21还需要完成垂向的运动，为了增加吸盘21的垂向运动行程，且防止吸盘21垂向运动时，顶杆35抵接交接轴32，造成吸盘21的垂向运动行程不满足测量需求。本实施例提供了一种微动台100，且本实施例提供的基底交接装置3的结构与实施例一基本相同，仅基底交接装置3的结构存在部分差异，本实施例不再对与实施例一相同的结构进行赘述。

如图7所示，本实施例中基底交接装置3还包括驱动件36，顶杆35设置于驱动件36的驱动部上，驱动件36的固定部固定于基台11上，驱动件36能够驱动顶杆35在第一位置和第二位置间切换，不限定驱动件36通过垂向、旋转、多自由度或其他驱动方式进行切换，其中，第一位置为顶杆35能够顶动交接轴32的位置（即固定台13下降时，顶杆35能够顶动交接轴32的位置），第二位置为顶杆35避让交接轴32的位置（即固定台13下降时，顶杆35无法顶动交接轴32的位置），以提高吸盘21的垂向运动行程。具体地，基底交接装置3还包括顶杆底座37，顶杆35安装于顶杆底座37上，顶杆底座37安装于驱动件36上。

在本实施例中，顶杆底座37设置有支杆，顶杆35固定于支杆上，交接底座31上设置有避让支杆的避让孔，防止顶杆35穿设于型腔底端开口时，支杆与铰接底座的侧壁干涉。当不需要交接基底300时，驱动件36将顶杆35移动至第二位置，防止吸盘21垂向运动时，顶杆35抵接交接轴32，增加了吸盘21垂向的升降行程。当需要交接基底300时，驱动件36驱动顶杆35移动至第一位置，固定台13向下运动时，实现交接轴32托起基底300。

优选地，驱动件36为伸缩气缸，第一位置为交接轴32的正下方，第二位置为水平避开交接轴32的正下方后所在的位置，顶杆底座37固定于伸缩气缸的气缸杆上，伸缩气缸驱动顶杆35在第一位置和第二位置间直线运动。在其他实施例中，驱动件36为旋转电机，第一位置为交接轴32的正下方，第二位置为旋转避开交接轴32的正下方后所在的位置，旋转电机运行精度高，顶杆底座37固定于旋转电机的驱动轴上，旋转电机驱动顶杆35在第一位置和第二位置间旋转切换。在其他实施例中，驱动件36可以为升降机构，第一位置和第二位置均为交接轴32的正下方，第一位置高于第二位置，第二位置较低，提高吸盘21的垂向运动行程，升降机构安装在基台11上，顶杆35安装在升降机构上，升降机构能够驱动顶杆35在第一位置和第二位置间升降切换。

如图8所示，本实施例还提供了另一种交接方法，具体如下：

首先，基底300在微动台100上测量，测量完毕后；S1、微动台100触发基底300交接信号时，旋转驱动部件22将吸盘21旋转至交接位置，使第二通孔211的中心与交接轴32的中心重合；S2、驱动件36将顶杆35置于第一位置；S3、固定台13向下运动至接片位；S4、吸盘21真空关闭，释放基底300；S5、同时气泵打开，吸嘴322吸附基底300；S6、固定台13继续向下运动至交接位；S7、气泵关闭，机械手拾取基底300；S8、固定台13保持在交接位，等待上片；S9、机械手将新的基底300放置在交接轴32上；S10、气泵开启，吸嘴322吸附基底300；S11、机械手退出；S12、然后固定台13向上运动至接片位，同时气泵关闭，释放基底300；S13、吸盘21吸气，以使基底300置于吸盘21上；S14、然后固定台13继续上升至测量位；S15、同时驱动件36将顶杆35撤离至第二位置；S16、然后吸盘21做旋转和/或升降运动，以进行基底300的测量；S17、检测基底300是否完成测量，如果完成测量，继续触发基底300交接信号；重复以上步骤，进行下一组基底300的测量；如果未完成测量，再次对基底300测量。

实施例三

如图9所示，本实施例提供一种运动设备，包括XY台200，还包括实施例一或实施例二中的微动台100，微动台100设置于XY台200上，XY台200能够驱动微动台100在水平方向移动。XY台200包括滑杆2001、滑座2003和两个滑轨2002，两个滑轨2002平行且间隔设置，滑杆2001两端分别滑接于两个滑轨2002，滑座2003滑动安装于滑杆2001上，微动台100的基台11安装于滑座2003上，实现了微动台100能够在水平面上任意滑动。而且由于包括前文所述的微动台100，因而具备实施例一和实施例二中任一项所述的优点，解决了基底交接装置3线缆或管路的缠绕问题，简化了吸盘21结构，减少了吸盘21变形风险，减少了旋转驱动部件22的驱动负载，提高了旋转驱动部件22的寿命。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。