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1、(10)申请公布号 CN 103984203 A (43)申请公布日 2014.08.13 C N 1 0 3 9 8 4 2 0 3 A (21)申请号 201310049277.9 (22)申请日 2013.02.07 G03F 1/66(2012.01) (71)申请人上海微电子装备有限公司 地址 201203 上海市浦东新区张东路1525 号 (72)发明人郑锋标 王长刚 (74)专利代理机构上海思微知识产权代理事务 所(普通合伙) 31237 代理人屈蘅 李时云 (54) 发明名称 掩模版盒的上锁和解锁装置 (57) 摘要 本发明属于TFT光刻设备领域，具体涉及一 种掩模版盒的上锁和。
2、解锁装置。所述装置包括版 叉机构、夹持机构和版盒升降机构，所述版叉机构 包括左导轨、设置在左导轨上可直线往复运动的 左版叉、右导轨、设置在右导轨上可直线往复运动 的右版叉、驱使左版叉及右版叉反向运动的同步 带和驱动同步带的驱动件；所述夹持机构包括与 锁扣件一一对应的卡爪；所述版盒升降机构从版 盒下部托载版盒，版盒随版盒升降机构升起或下 降。本发明提供技术方案采用低成本的微型气缸 和同步带作为传动件；增加了版盒的保护挡板同 时以分步方式进行上锁和解锁，保证过程的稳定 可靠；为了保证掩模的工作环境，本发明还引入 了伸缩密封箱来提供洁净环境。 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书5页 附图。
3、5页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书5页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103984203 A CN 103984203 A 1/2页 2 1.一种掩模版盒的上锁和解锁装置包括版叉机构、设置在版叉机构下表面的夹持机 构和设置在夹持机构下面的版盒升降机构，其特征在于，所述版叉机构包括左导轨、设置在 左导轨上可直线往复运动的左版叉、右导轨、设置在右导轨上可直线往复运动的右版叉、驱 使左版叉及右版叉反向运动的同步带和驱动同步带的驱动件；所述夹持机构包括与锁扣件 一一对应的卡爪，所述卡爪固定在左版叉或右版叉下表面；所述版盒升降机构从版盒下部 托。
4、载版盒，版盒随版盒升降机构升起或下降。 2.根据权利要求1所述一种掩模版盒的上锁和解锁装置，其特征在于，所述同步带一 侧通过第一连接件与左版叉固定连接，另一侧通过第二连接件与右版叉固定连接，随着同 步带的转动，左版叉和右版叉反向直线运动。 3.根据权利要求1所述一种掩模版盒的上锁和解锁装置，其特征在于，所述版叉机构 还包括设置在左版叉和右版叉上表面的传感器组件，所述传感器组件用于检测左版叉和右 版叉的工位。 4.根据权利要求3所述一种掩模版盒的上锁和解锁装置，其特征在于，所述传感器组 件包括检测左版叉和右版叉张开工位的第一传感器组件和检测左版叉和右版叉闭合工位 的第二传感器组件，所述第一传感器。
5、组件包括第一传感器和与第一传感器相配合的第一挡 片，所述第二传感器组件包括第二传感器和与第二传感器相配合的第二挡片，所述第一传 感器和第一挡片分别相对设置在左版叉和右版叉上表面，所述第二传感器和第二挡片分别 相对设置在右版叉和左版叉上表面。 5.根据权利要求1所述一种掩模版盒的上锁和解锁装置，其特征在于，所述版叉机构 还包括缓冲垫，所述缓冲垫设置在所述左版叉与右版叉之间，位于所述左版叉或右版叉的 内侧面上。 6.根据权利要求1所述一种掩模版盒的上锁和解锁装置，其特征在于，所述夹持机构 还包括保护挡板，所述保护挡板设置在所述左版叉或右版叉下表面，下端与版叉盖的侧面 相接触。 7.根据权利要求6所。
6、述一种掩模版盒的上锁和解锁装置，其特征在于，所述保护挡板 与版叉盖接触位置设置有弹性垫。 8.根据权利要求1所述一种掩模版盒的上锁和解锁装置，其特征在于，所述夹持机构 还包括缓冲器，所述缓冲器设置在左版叉或右版叉的下表面，底端与版盒盖上表面接触。 9.根据权利要求1所述一种掩模版盒的上锁和解锁装置，其特征在于，所述夹持机构 还包括第三传感器，所述第三传感器设置在左版叉或右版叉下表面，用于检测版盒盖或版 盒的存在。 10.根据权利要求1所述一种掩模版盒的上锁和解锁装置，其特征在于，所述掩模版盒 的上锁和解锁装置还包括设置在版叉机构上面的可伸缩密封箱，所述可伸缩密封箱包括与 左版叉联动的左半密封箱。
7、、与右版叉联动的右半密封箱、可伸缩的密封连接件和用于颗粒 抽取的外接管，所述密封箱随着版叉机构运动而伸缩。 11.根据权利要求10所述一种掩模版盒的上锁和解锁装置，其特征在于，所述伸缩密 封箱还包括限位机构，用于左半密封箱和右半密封箱之间的行程约束。 12.根据权利要求11所述一种掩模版盒的上锁和解锁装置，其特征在于，所述限位机 构包括设置在右半密封箱上的条形凹槽、设置在左半密封箱上在条形凹槽内滑动的凸块、 权 利 要 求 书CN 103984203 A 2/2页 3 凸块与条形凹槽左端之间的第一弹簧和凸块与条形凹槽右端之间的第二弹簧。 权 利 要 求 书CN 103984203 A 1/5页。
8、 4 掩模版盒的上锁和解锁装置 技术领域 0001 本发明属于TFT光刻设备领域，具体涉及一种掩模版盒的上锁和解锁装置。 背景技术 0002 版盒作为掩模存储的装置，其目的是保护掩模，使其不受外环境的污染。由于在正 常工作时，不断地取放掩模，则需要频繁地对版盒解锁和上锁，同时掩模传输需要在洁净度 高达CLASS100级的工作环境下进行，这对版盒上锁和解锁过程的安全性，稳定性和洁净度 有着很高的要求。 0003 版盒的上锁和解锁机构作为TFT光刻机设备运行上不可缺少的一个机构，其上锁 和解锁方法会直接影响到掩模的取放安全。 0004 目前比较有代表性的上锁和解锁装置如下。方式一，如图1所示，版盒。
9、1包括版盒 盖100、掩模101和版盒底座102，版盒盖100和版盒底座102之间通过锁扣件103锁紧。 该装置的上锁和解锁过程为步进电机驱动丝杆，导向摆动气缸104，气缸104向下运动，使 得固定框架105产生弯矩变形，进一步导致锁扣件103旋转，实现版盒1解锁；上锁时，在弹 簧106的作用下，进行锁扣件103的回复。该方法和装置的缺陷在于，首先，由于该装置在 版库内以多层叠放，所使用的部件多，同时电机和丝杆作为传动件，运动复杂，成本较高；其 次，版盒1放置在固定框架105上，在解锁过程中，若版盒1放置有偏差，气缸104对版盒1 两点定位导致版盒1两端受到得弯距不一致，使得锁扣件103的张开。
10、角度不相同，而版盒周 围又欠缺保护，解锁过程不能保证稳定性和安全性；最后，在解锁过程中，由于传动件的运 动必然带来粉尘颗粒，使得洁净度得不到保证。 0005 另外，目前还有一种上锁和解锁装置。方式二，如图2所示，采用拨杆107的旋转 带动左手版叉108和右手版叉109做反向直线运动，通过设置在版叉下的弯爪110导致锁 扣件旋转来实现上锁和解锁过程。但左手版叉108和右手版叉109需四个导轨导向，成本 过高，同时易磨损产生粉尘颗粒，严重影响了掩模在传输过程的质量。 发明内容 0006 本发明所要解决的技术问题是现有技术中的掩模版盒的上锁和解锁装置存在稳 定性安全性差，结构复杂成本高，影响掩模传输。
11、环境的洁净度等问题，为了克服以上不足， 提供了一种掩模版盒的上锁和解锁装置。 0007 为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：所述掩模版盒的上锁和解锁装置 包括版叉机构、设置在版叉机构下表面的夹持机构和设置在夹持机构下面的版盒升降机 构； 0008 所述版叉机构包括左导轨、设置在左导轨上可直线往复运动的左版叉、右导轨、设 置在右导轨上可直线往复运动的右版叉、驱使左版叉及右版叉反向运动的同步带和驱动同 步带的驱动件； 0009 所述夹持机构包括与锁扣件一一对应的卡爪，所述卡爪固定在左版叉或右版叉下 说 明 书CN 103984203 A 2/5页 5 表面； 0010 所述版盒升降机构从版盒。
12、下部托载版盒，版盒随版盒升降机构升起或下降。 0011 左版叉和右版叉有闭合工位和张开工位，解锁过程为，张开工位时，版盒上升到版 叉机构下部，左版叉和右版叉反向运动到闭合工位，卡爪位于锁扣件下部，版盒升降机构下 降，版盒下降，卡爪顶开锁扣，版盒升降机构下降，版盒下降实现解锁，上锁过程为解锁逆过 程。 0012 进一步，所述同步带一侧通过第一连接件与左版叉的固定连接，另一侧通过第二 连接件与右版叉的固定连接，随着同步带的转动，左版叉和右版叉反向直线运动，也就是左 版叉和右版叉之间进行闭合或张开运动。 0013 进一步，所述版叉机构还包括设置在左版叉和右版叉上表面的传感器组件，所述 传感器组件用于。
13、检测左版叉和右版叉的工位，传感器组件便于实现版叉机构的自动化控 制。 0014 进一步，所述传感器组件包括检测左版叉和右版叉张开工位的第一传感器组件和 检测左版叉和右版叉闭合工位的第二传感器组件，所述第一传感器组件包括第一传感器和 与第一传感器相配合的第一挡片，所述第二传感器组件包括第二传感器和与第二传感器相 配合的第二挡片，所述第一传感器和第一挡片分别相对设置在左版叉和右版叉上表面，所 述第二传感器和第二挡片分别相对设置在左版叉和右版叉上表面。 0015 进一步，所述驱动件为微型单向气缸或微型双向气缸，当为微型单向气缸时，版叉 机构还包括复位弹簧，所述复位弹簧一端连接左版叉，另一端连接右版叉。
14、，微型单向气缸驱 动同步带，进一步带动左版叉和右版叉张开，微型单向气缸停止驱动，复位弹簧带动左版叉 和右版叉闭合。 0016 进一步，所述版叉机构还包括缓冲垫，所述缓冲垫设置在左版叉或右版叉的内侧 面上，防止在调试过程中，出现运动超程导致版叉直接相撞。 0017 进一步，所述夹持机构还包括保护挡板，所述保护挡板设置在左版叉或右版叉下 表面，下端与版叉盖的侧面相接触，用于版叉盖的平面位置的约束和保护，保证上锁或解锁 过程中版叉盖的安全稳固。 0018 进一步，所述保护挡板与版叉盖接触位置设置有弹性垫，防止刚性接触造成磨损。 0019 进一步，所述夹持机构还包括缓冲器，所述缓冲器设置在左版叉或右版。
15、叉的下表 面，低端与版盒盖上表面接触，缓冲器配合卡爪对版盒盖上下约束。 0020 进一步，所述夹持机构还包括第三传感器，所述第三传感器设置在左版叉或右版 叉下表面，用于检测版盒盖或版盒的存在。 0021 进一步，所述掩模版盒的上锁和解锁装置还包括设置在版叉机构上面的可伸缩密 封箱，所述可伸缩密封箱包括与左版叉联动的左半密封箱、与右版叉联动的右半密封箱、可 伸缩的密封连接件和用于颗粒抽取的外接管，所述密封箱随着版叉机构运动而伸缩，主要 实现随着左右版叉的移动保持装置的洁净度。 0022 进一步，所述伸缩密封箱还包括限位机构，用于左半密封箱和右半密封箱之间的 行程约束。 0023 进一步，所述限位。
16、机构包括设置在右半密封箱上的条形凹槽、设置在左半密封箱 上在条形凹槽内滑动的凸块、凸块与条形凹槽左端之间的第一弹簧和凸块与条形凹槽右端 说 明 书CN 103984203 A 3/5页 6 之间的第二弹簧，左版叉和右版叉张开时，密封连接件伸长，凸块靠近条形凹槽左端，密封 箱完全伸开，左版叉和右版叉闭合时，密封连接件收缩，凸块靠近条形凹槽右端，密封箱收 缩到最小。 0024 本发明提供的掩模版盒的上锁和解锁装置基于提高解锁的安全性，稳定性的同时 降低成本为目的，采用低成本的微型气缸和同步带作为传动件带动左右版叉反向直线运 动；增加了版盒的保护挡板同时以分步方式进行上锁和解锁，保证过程的稳定可靠；。
17、为了 保证掩模的工作环境，本发明还引入了伸缩密封箱来提供洁净环境。 附图说明 0025 图1是现有技术中方式一的结构示意图； 0026 图2是现有技术中方式二的结构示意图； 0027 图3是本发明技术方案的结构示意图； 0028 图4是版叉机构和夹持机构的轴测图； 0029 图5是图4的仰视图； 0030 图6是密封箱的剖视图； 0031 图7是限位机构结构示意图； 0032 图8是同步带的工作过程原理图； 0033 图9是保护挡板工作示意图； 0034 图10是装置解锁过程示意图。 0035 图中所示： 0036 1-版盒，100-版盒盖，101-掩膜，102-版盒底座，103-锁扣件，10。
18、4-气缸，105-固 定框架，106-弹簧，107-拨杆，108-左手版叉，109-右手版叉，110-弯爪； 0037 2-版叉机构，201-左导轨，202-左版叉，203-右导轨，204-右版叉，205-同步带， 2051-第一连接件，2052-第二连接件，206-复位弹簧，207-微型单向气缸，208-第一传感组 件，209-第二传感组件。 0038 3-夹持机构，301-卡爪，302-缓冲垫，303-保护挡板，304-缓冲器，305-第三传感 器，306-弹性垫； 0039 4-版盒升降机构； 0040 5-可伸缩密封箱，501-左半密封箱，502-右半密封箱，503-密封连接件，504。
19、-外接 管，505-限位机构，5051-条形凹槽，5052-凸块，5053-第一弹簧，5054-第二弹簧。 具体实施方式 0041 下面结合附图对本发明作详细描述： 0042 如图3所示，版盒盖100左右两侧分别设置了三个锁扣件103。本发明所述掩模版 盒的上锁和解锁装置包括版叉机构2、设置在版叉机构2下表面的夹持机构3、设置在夹持 机构3下面的版盒升降机构4和设置在版叉机构2上面的可伸缩密封箱5。 0043 如图4所示，所述版叉机构2包括左导轨201、左版叉202、右导轨203、右版叉204、 设置在左版叉202和右版叉203上表面的同步带205、复位弹簧206、微型单向气缸207、第 一传。
20、感器组件208和第二传感组件209。 说 明 书CN 103984203 A 4/5页 7 0044 如图4和5所示，所述夹持机构3包括与锁扣件103一一对应的六个卡爪301、设 置在左版叉202的内侧面上的缓冲垫302、四个保护挡板303、四个缓冲器304和第三传感 器305。 0045 如图6所示，所述可伸缩密封箱5包括左半密封箱501、右半密封箱502、密封连接 件503、外接管504和限位机构505。 0046 如图4所示，所述同步带205的A侧通过第一连接件2051与左版叉202和左半密 封箱501固定连接，B侧通过第二连接件2052与右版叉204和右半密封箱502固定连接。 如图8。
21、所示，同步带205带动左版叉202和左半密封箱501与右版叉204和右半密封箱502 反向直线运动。 0047 所述复位弹簧206一端固定在左版叉202的前侧面，另一端固定在右版叉203的 前侧面。 0048 所述第一传感器组件208包括设置在左版叉202上表面的第一传感器和与第一传 感器相配合的第一挡片，第一挡片设置在右版叉204的上表面。 0049 所述第二传感器组件209包括设置在右版叉204上表面的第二传感器和与第二传 感器相配合的第二挡片，第二挡片设置在左版叉202的上表面。 0050 如图5和9所示，所述六个L型卡爪301，三个分布在左版叉202的底部左侧，另外 三个分布在右版叉2。
22、04的底部右侧，所述四个保护挡板303，分布在左版叉202的底部前后 两侧和右版叉204的底部前后两侧，保护挡板303上设有弹性垫306，所述四个缓冲器304 设置在左版叉202和右版叉204的底部中间位置，对版盒进行四点定位，所述第三传感器 305设置在左版叉202的底部，当然设置在右版叉204底部也是可以的。 0051 所述版盒升降机构4为从版盒下部托载版盒的机械手。 0052 如图6和7所示，所述密封连接件503为伸缩弹簧，设置在可伸缩密封箱5上部，连 接左半密封箱502和右半密封箱502，所述外接管504设置右半密封箱502的侧壁上，所述 限位机构505设置在可伸缩密封箱5的底部，其包。
23、括设置在右半密封箱502上的条形凹槽 5051、设置在左半密封箱501上在条形凹槽5051内滑动的凸块5052、凸块5052与条形凹槽 5051左端之间的第一弹簧5053和凸块5052与条形凹槽5051右端之间的第二弹簧5054。 0053 掩模版盒的上锁和解锁装置的工作过程如下： 0054 解锁过程如图10所示， 0055 步骤一：第一传感器组件208检测信号，说明左版叉202和右版叉204处于张开工 位，版盒升降机构4托着版盒1上升到解锁工位，此时版盒盖100挤压缓冲器304，缓冲器 304对版盒1进行四点定位。弹性垫306对版盒盖100的周围进行保护，如图10（a）所示。 0056 步骤。
24、二：第三传感器305检测到版盒1的存在，在复位弹簧206的弹性回复作用力 下，同步带205的AB两侧分别带动左版叉202和右版叉204反向直线运动，第二传感器组 件209检测到信号，说明左版叉202和右版叉204处于闭合工位，如图10（b）所示。 0057 步骤三：版盒升降机构4做下降运动，版盒1在缓冲器304的弹性回复力和自重 的作用下下降，锁扣件103下降到卡爪301上，缓冲器304和卡爪301对版盒盖100上下约 束，保证版盒盖100固定，版盒1继续下降，卡爪301顶开锁扣，如图10（c）所示。 0058 步骤四：掩膜101和版盒底座102随版盒升降机构4继续下降，如图10（d）所示。 。
25、0059 上锁过程为解锁过程的反过程，上锁过程中版叉机构从闭合工位到张开工位是通 说 明 书CN 103984203 A 5/5页 8 过单向微型气缸207驱动同步带完成的。 0060 装置中版叉机构在张开工位和闭合工位的转换是通过复位弹簧206和单向微型 气缸提供驱动力，该过程也可通过双向微型气缸来实现。 说 明 书CN 103984203 A 1/5页 9 图1 图2 说 明 书 附 图CN 103984203 A 2/5页 10 图3 图4 说 明 书 附 图CN 103984203 A 10 3/5页 11 图5 图6 说 明 书 附 图CN 103984203 A 11 4/5页 12 图7 图8 图9 说 明 书 附 图CN 103984203 A 12 5/5页 13 图10 说 明 书 附 图CN 103984203 A 13 。