基片传输系统的制作方法

本实用新型涉及微电子技术领域，具体地，涉及一种基片传输系统。

背景技术：

目前，在微电子技术领域中，化学气相沉积(CVD)方法，是一种利用不同气体在高温下相互反应来制备外延薄膜层的方法，通过CVD设备可以进行外延生长，即在单晶衬底(基片)上生长一层达到一定要求的、与衬底晶向相同的单晶层，CVD设备包括旋转升降系统和机械手，机械手起到取放硅片的功能，旋转升降系统中设置有托盘，用以承载硅片。

现有技术中，机械手只进行二维运动，即只在一个平面上运动，升降装置设置有上下两个气缸，在放片过程中，机械手携带硅片伸入腔室，上气缸带动顶针及托盘同时上升，当顶针接触到硅片并将硅片顶起，机械手缩回，下气缸带动托盘上升，直至托盘接触硅片并将硅片托起，完成放片过程，在取片过程中，下气缸带动托盘下降，当硅片被顶针顶起，机械手伸入腔室，上气缸带动顶针及托盘同时下降，机械手将硅片托起并缩回，完成取片过程。

上述硅片取放装置，在完成一次取放片过程中，上下两个气缸分别需要工作两次，造成取放硅片时间长，降低生产效率，而且气缸的伸缩受气流量的影响，从静止到运动的瞬间，可能会产生振动，并且气缸的升降精度较差，两个气缸会造成较大的升降误差，造成硅片工艺结果的不稳定性。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种基片传输系统，其不仅能够降低取放基片的时间，而且能够减小升降误差，从而提高生产效率，并提高硅片工艺结果的稳定性。

为实现本实用新型的目的而提供一种基片传输系统，包括：

承载装置，用于在进行工艺时承载基片；

顶针装置，用于在对基片进行取放时承载基片；

升降装置，用于驱动所述承载装置或者顶针装置上升或下降，以能够在所述承载装置与顶针装置之间传递基片；

机械手，能够通过作水平运动和升降运动将所述基片传递至所述顶针装置，或者自所述顶针装置取出基片。

优选的，所述升降装置包括传动机构和电缸，所述电缸通过所述传动机构驱动所述承载装置或者顶针装置上升或下降。

优选的，所述电缸通过所述传动机构驱动所述承载装置上升或下降；并且，所述承载装置包括托盘和托盘升降轴，所述托盘用于承载基片；所述托盘升降轴分别与所述托盘和所述传动机构连接。

优选的，所述顶针装置包括顶针升降轴和至少三个顶针，其中，

所述顶针升降轴为中空结构，且套设于所述托盘升降轴周围；

所述至少三个顶针围绕所述顶针升降轴间隔分布，用于在对基片进行取放时承载基片；并且在所述托盘上升或下降时，所述至少三个顶针的上端能够低于或者高于所述托盘的上表面。

优选的，在所述托盘中沿其厚度方向设置有多个第一通孔，所述第一通孔的数量与所述顶针的数量相同，且各个所述顶针能够一一对应地穿过各个所述第一通孔。

优选的，多个所述第一通孔为沉头孔；每个所述顶针的上端设置有凸台；在所述托盘上升的过程中，所述凸台能够沉入并止挡在所述沉头孔中；并且，所述凸台在沉入所述沉头孔中时，其上端面不高于所述托盘的上表面。

优选的，还包括固定支架和连接件，其中，所述固定支架固定，所述电缸固定在所述固定支架上；

所述连接件与所述顶针升降轴连接，并且所述连接件与所述固定支架通过螺栓连接，通过旋转所述螺栓，能够使所述连接件上升或者下降，从而带动所述顶针升降轴上升或者下降。

优选的，还包括：

导轨，所述导轨竖直设置；

托盘固定架，能够在所述导轨中滑动，并套设在所述托盘升降轴上，且与所述托盘升降轴相固定；

顶针固定架，能够在所述导轨中滑动，并套设在所述顶针升降轴上，且与所述托盘升降轴相固定，并且所述顶针固定架的轴线与所述托盘固定架的轴线同轴。

优选的，所述导轨与所述固定支架连接，所述传动机构与所述托盘固定架连接。

优选的，所述承载装置还包括托盘承载部，所述托盘通过所述托盘承载部与所述托盘升降轴连接，所述托盘承载部为环形，所述顶针装置还包括顶针承载部，所述顶针承载部与所述顶针升降轴连接，所述顶针承载部为环形，用于阻挡所述顶针下降，所述顶针承载部套设在所述托盘承载部周围，在所述托盘承载部中沿其厚度方向设置有多个第二通孔，各个所述第二通孔的数量与所述顶针的数量相同，且各个所述顶针能够一一对应地穿过各个所述第二通孔。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的基片传输系统，其能够借助作三维运动的机械手与升降装置驱动承载装置或者顶针装置作升降运动相配合，来实现对基片的取放片操作。这样，升降装置只需要驱动承载装置或者顶针装置上升或下降一次，即可完成对基片的传输，从而不仅能够节省取放基片的时间，而且能够减小升降误差，进而提高生产效率，并提高硅片工艺结果的稳定性。

附图说明

图1为本实施例提供的基片传输系统未放入基片时的结构示意图；

图2为本实施例提供的基片传输系统基片放置于顶针上时的结构示意图；

图3为本实施例提供的基片传输系统基片处于托盘上时的结构示意图；

图4为本实施例提供的导轨、托盘固定架及顶针固定架的结构示意图；

图5为图4的后视示意图；

说明书附图：

11-托盘；12-托盘升降轴；13-托盘承载部；21-顶针；22-顶针升降轴；23-顶针承载部；32-电缸；33-传动机构；4-机械手；5-固定支架；6-连接件；7-螺栓；81-导轨；82-托盘固定架；83-顶针固定架。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图来对本实用新型提供的基片传输系统进行详细描述。

如图1-图5所示，本实用新型提供了一种基片传输系统，包括：承载装置、顶针装置、升降装置和机械手4，其中，承载装置用于在进行工艺时承载基片；顶针装置用于在对基片进行取放时承载基片；升降装置用于驱动承载装置或者顶针装置上升或下降，以能够在承载装置与顶针装置之间传递基片；机械手4能够通过作水平运动和升降运动将基片传递至顶针装置，或者自顶针装置取出基片。

通过借助作三维运动的机械手4与升降装置驱动承载装置或者顶针装置作升降运动相配合，来实现对基片的取放片操作。这样，升降装置只需要驱动承载装置或者顶针装置上升或下降一次，即可完成对基片的传输，从而不仅能够节省取放基片的时间，而且能够减小升降误差，进而提高生产效率，并提高硅片工艺结果的稳定性。

在放片过程中，借助升降装置驱动承载装置下降，以使顶针装置高于承载装置；然后，机械手4平移至顶针装置上方，并下降至低于顶针装置的位置，以将基片传递至顶针装置上；然后，借助升降装置驱动承载装置上升至高于顶针位置的位置处，在此过程中，承载装置自顶针装置托起基片，并使其与顶针装置相分离。承载装置可以以当前位置作为工艺位置对基片进行加工，或者也可以继续上升一定的高度。

在放片过程中，也可以是借助升降装置驱动顶针装置上升，以使顶针装置高于承载装置；然后，机械手4平移至顶针装置上方，并下降至低于顶针装置的位置，以将基片传递至顶针装置上；然后，借助升降装置驱动顶针装置下降至与低于承载位置的位置处，在此过程中，承载装置自顶针装置托起基片，并使其与顶针装置相分离。承载装置可以以当前位置作为工艺位置对基片进行加工，或者也可以继续上升一定的高度。

取片过程与放片过程同样是借助升降装置驱动承载装置或者顶针装置完成，其具体的实施方式与放片过程相反。

在本实施例中，升降装置包括传动机构33和电缸32，电缸32通过传动机构33驱动承载装置上升或下降。具体地，电缸32采用直线电机，用于提供直线动力；传动机构33采用连接块，电缸32的驱动轴和承载装置与该连接块连接。在电缸32的驱动下，连接块能够带动承载装置上升或者下降。

在本实施例中，电缸32也可以是通过传动机构33驱动顶针上升或者下降。具体地，电缸32采用直线电机，用于提供直线动力；传动机构33采用连接块，电缸32的驱动轴和顶针装置与该连接块连接。在电缸32的驱动下，连接块能够带动顶针装置上升或者下降。

需要说明的是，电缸32与传动机构33的结构并不局限于本实施例采用的上述结构，在实际应用中，电缸32还可以采用旋转电机，传动机构还可以采用诸如齿轮传动、丝杠螺母传动等的机构，以能够将旋转电机的旋转动力转换为直线动力，并传递至承载装置。

下面仅以电缸32通过传动机构33驱动承载装置为例，对本实用新型提供的基片传输系统的具体实施方式进行详细说明。

在本实施例中，承载装置包括托盘11和托盘升降轴12，其中，托盘11用于承载基片，托盘升降轴12的下端与传动机构33连接，托盘升降轴12的上端与托盘11连接，在电缸32的驱动下，传动机构33带动托盘升降轴12和托盘11上升或者下降。

在本实施例中，顶针装置包括顶针升降轴22和至少三个顶针21，其中，顶针升降轴22为中空结构的圆柱体，并套设于托盘升降轴12周围。

至少三个顶针21围绕顶针升降轴22间隔分布，用于在对基片进行取放时支撑基片，并且在托盘11上升或下降时，至少三个顶针21的上端能够低于或者高于托盘11的上表面。

在机械手4进行放片操作之前，使顶针21的上端高于托盘11的上表面，然后，机械手4平移至顶针21的上方，并下降至低于顶针21的位置，以将基片传递至顶针21上；然后，借助电缸32的驱动，传动机构33带动托盘升降轴12上升将托盘11上升至高于顶针21位置的位置处，在此过程中，托盘11自顶针21托起基片，并使其与顶针21相分离。

在本实施例中，在托盘11中沿其厚度方向设置有多个第一通孔，各个第一通孔的数量与顶针21的数量相同，且各个顶针21能够一一对应地穿过各个第一通孔，以使托盘11在上升或者下降的过程中，顶针21能够穿过托盘11，从而使基片能够在托盘11与顶针21之间传递。

在本实施例中，多个第一通孔设置为沉头孔，每个顶针21的上端设置有凸台。沉头孔具体包括设置在托盘11中沿其厚度方向设置的通孔，以及直径大于该通孔的扩孔，其中，扩孔的一端位于托盘11的用于承载基片的表面，且扩孔的轴向长度小于托盘11的厚度，即，小于通孔的轴向长度。顶针21位于通孔中；顶针21上端的凸台能够位于扩孔中。

在托盘11上升的过程中，顶针21上端的凸台沉入并止挡在沉头孔中，之后，托盘11继续上升，顶针21能够随托盘11同步上升，并与顶针升降轴22相分离。在托盘11下降时，顶针21随托盘11同步下降，直至与顶针升降轴22相接触，并由顶针升降轴22支撑。这样，可以使顶针21能够始终位于第一通孔中，从而可以避免因运动、安装等误差导致顶针21与第一通孔相互偏离而无法穿过第一通孔，从而可以提高结构的稳定性，同时可以降低对第一通孔和顶针21的运动精度和安装精度的要求，从而可以降低加工成本。

在本实施例中，基片传输系统还包括固定支架5和连接件6，其中，固定支架5是固定设置的，即，无论是承载装置还是顶针装置作升降运动，固定支架5始终固定不动。电缸32固定在固定支架5上。连接件6的一端与顶针升降轴22的底部连接，另一端与固定支架5通过螺栓7连接，螺栓7的轴线与托盘升降轴12或者顶针升降轴22的轴线平行，通过顺时针或者逆时针旋转螺栓7，能够使连接件6上升或者下降，从而带动顶针升降轴22上升或者下降。

由于装置需要定期维护，在维护前后顶针升降轴22或托盘升降轴12的相对位置会出现轻微偏差，为此，借助上述螺栓7能够对连接件6的高度进行微调，从而实现对顶针升降轴22或托盘升降轴12的相对位置进行调节，以保证每次维护后顶针升降轴22或托盘升降轴12的位置准确。

在本实施例中，基片传输系统还包括：导轨81、托盘固定架82、顶针固定架83，其中，导轨81竖直设置，该导轨81可以固定在固定支架5上；托盘固定架82套设在托盘升降轴12周围，且与托盘升降轴12相固定，并能够在导轨81中滑动，托盘固定架82与传动机构33连接；顶针固定架83套设在顶针升降轴22周围，且与顶针升降轴22相固定，并能够在导轨81中滑动。并且，托盘固定架82与顶针固定架83同轴设置。在托盘升降轴12相对于顶针升降轴22作升降运动时，在电缸32的驱动下，传动机构33带动托盘固定架82在导轨81中滑动，从而使托盘升降轴12通过托盘固定架82沿导轨81滑动，进而可以保证托盘升降轴12能够沿竖直方向移动，同时由于托盘固定架82与顶针固定架83同轴设置，这可以使托盘升降轴12与顶针固定架83对中，从而可以避免托盘升降轴12发生倾斜。

在本实施例中，承载装置还包括托盘承载部13，托盘11通过托盘承载部13与托盘升降轴12连接，托盘承载部13的一端与托盘11连接，另一端与托盘升降轴12连接，并且，托盘承载部13为环体。

在实际应用中，托盘承载部13的外径自托盘11向托盘升降轴12逐渐减小。也就是说，托盘承载部13类似为锥形环体，且锥形环体的开口较小的一端与托盘升降轴12连接，开口较大的一端与托盘11连接。通过采用锥形环体的托盘承载部13，可以更稳定地支撑基片，同时可以作为承载基片的部分与托盘升降轴12之间的过渡结构。

在本实施例中，在托盘承载部13上还设置有多个支撑柱，且沿托盘升降轴12的轴线均匀分布，用于支撑基片。借助支撑柱，更有利于与机械手4配合完成基片的传递。当然，在实际应用中，也可以由托盘承载部13直接支撑基片。

顶针装置还包括顶针承载部23，顶针承载部23与顶针升降轴22连接。并且，顶针承载部23为环体，用于阻挡顶针21下降。

在实际应用中，顶针承载部23的外径自顶针21向顶针升降轴22逐渐减小。也就是说，顶针承载部23类似为锥形环体，且锥形环体的开口较小的一端与顶针升降轴22连接。通过采用锥形环体的顶针承载部23，可以更稳定地支撑基片，同时可以作为承载基片的部分与顶针升降轴22之间的过渡结构。

而且，在托盘承载部13中沿其厚度方向设置有多个第二通孔，第二通孔的数量与顶针21的数量相同，且各个顶针21能够一一对应地穿过各个第二通孔，以使托盘11在上升或者下降的过程中，顶针21能够穿过托盘承载部13，从而使基片能够在托盘11与顶针21之间传递。

需要说明的是，托盘承载部13与顶针承载部23的形状不局限于此，其也可以是分体式的锥体，顶针承载部23套设在托盘承载部13周围。

需要说明的是，本实用新型提供的基片传输系统，电缸32也可以通过传动机构33驱动顶针装置，连接件6也可以与承载装置连接，其具体实施方式与本实施例类似，在此不做过多赘述。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。