[发明专利]一种无接触输运与定位平台装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及无接触输运与定位平台装置及控制方法，属于半导体硅片的无接触输运与定位技术领域。

背景技术

新一代硅片制造要求其在生产传输过程中必须采用无摩擦非接触的方式以确保表面清洁无损伤。如何实现极脆极薄的硅片的安全运输与定位是一项非常重要的制造装配技术，是保证生产效率和良品率的关键一环。传统的接触式定位方式(采用滚轮、吸盘等接触方式)容易造成半导体工件表面出现刮痕、裂纹，同时还存在静电和金属污染等诸多问题，已无法适应当前技术发展的需求。新一代硅片制造对定位系统提出了高精度、高洁净和高可靠性的要求，无摩擦非接触的方式在满足这些技术要求方面具有极大优势。

当前流行的非接触式输运与定位方式是采用伯努利或旋回流真空吸盘从硅片上方实施吸附抓取。但是，这类抓取的方式在移动过程中很容易导致吸附力不稳定，存在晶圆易脱落等隐患，必须通过定位销或橡胶垫对其进行限位，否则工件极易发生侧滑脱落。另有一种利用空气静压轴承来实现无接触传输与定位的方式，通过小孔或多孔质节流元件从物体下方进行供气，在物体和装置之间形成一层空气压力薄膜从而达到减少表面接触的效果，目前已成功应用于玻璃基板生产线上。上述两种气浮方式的共同之处在于工件上下表面压力差仅起到平衡重力的作用，而工件在水平方向上的移动仍必须依靠机械接触方可实现。严格来说，这并未实现真正意义上的完全无接触。如图1所示，装置4与工件2之间的气膜仅起支撑作用，工件2通过电机驱动滚轮1进行输运，由于与滚轮1相接触，工件2易刮伤、变形或损坏。如图2所示，利用伯努利真空吸盘1对半导体工件3进行抓取，工件3与定位销2处于接触状态，否则工件容易发生侧滑脱落。此外，这类工作方式还需要另行设计驱动工件运动的可移动平台，如机械手臂，滑台等，导轨运动部件的存在大幅增加了整体平台的重量，也极易破坏工作环境的清洁度。

现有这种悬浮传输设备中，较为典型的有如中国专利申请“一种气悬浮装置”(申请公布号为CN201961843U，申请公布日为：2011年9月7日)、“气悬浮传送装置”(申请公布号为CN102363476A，申请公布日为：2012年2月29日)、“浮起装置及输送装置”(申请公布号为CN1966371B，申请公布日为：2012年8月15日)、“无触碰抓持工具”(申请公布号为CN102107782A，申请公布日为：2011年6月29日)、“涡流形成体和非接触式运送装置”(申请公布号为CN102083720A，申请公布日为：2011年6月1日)。

在现有技术中，还有一类气浮非接触式输运方式，如图3所示，在装置1表面开设斜向喷嘴2，通过斜向喷嘴2在工件3下方喷射定向气流，利用空气流动的粘性牵引作用从而驱动工件2运动。尽管利用斜向喷流可以实现对物体进行驱动，然而，这种技术方案存在如下问题：

1)喷嘴射出的气流流量较小，驱动能力有限，工件运动加速度小；2)斜向气流存在水平分量和竖直分量，其中竖直分量容易造成工件不稳定扰动现象的出现；3)从喷嘴射出的高速气流与半导体工件接触时容易产生静电污染，同时在接触点附近容易导致应力集中。4.喷嘴气流方向受限，不利于对工件进行运动控制。

在现有技术中，还有一种利用气流粘性力驱动工件做无接触运动的装置“一种气浮输运装置”(申请公布号为201410626307.2)，虽然该方式能够实现无接触运输，但是缺少物件的位姿检测和控制功能，无法实现对物件进行精确定位，此外，驱动单元采用全部供气的方式也导致耗气量大幅增加。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种无接触输运与定位平台装置，可以最大程度地利用气流粘性力驱动工件运动，获得较大的运动加速度，实现真正意义上的完全无接触。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明的一种无接触输运与定位平台装置，包括运输平台、位于运输平台下方的固定平台和位于固定平台下方的基座，所述固定平台通过固定平台支撑与基座连接，所述运输平台上设有若干个凹槽，每个凹槽设有进气孔和出气孔，所述进气孔与进气软管连接，进气软管与正压气源连接，所述出气孔与出气软管连接，出气软管与负压气源连接。

作为优选，所述正压气源通过连接软管与正压减压阀连接，正压减压阀的输出端通过流量计的进气软管相连，流量计的输出端通过阀座汇流板的进气软管相连并通过阀座汇流板与第一气动电磁阀组连接，第一气动电磁阀组通过软管与进气孔连接。

作为优选，所述运输平台上方设有高速摄像机，高速摄像机与输入转换模块连接，输入转换模块与控制器连接，控制器与输出驱动模块连接，输出驱动模块与气动电磁阀组连接。