一种单晶圆搬运装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种单晶圆搬运装置，包括CST进料单元，CST进料单元上置有用于放置晶圆的晶圆载体，晶圆载体由水平输送模组运送至提升工位，并经提升机构提升至晶圆夹爪转台单元的取货位置，晶圆夹爪转台单元包括转台和晶圆框边夹持气爪，晶圆框边夹持气爪在转台的带动下旋转至取货位置夹取晶圆，并将晶圆输送至晶圆对中单元正上方取片位置，晶圆对中单元包括行程可调气缸以及顶针，晶圆对中单元通过顶针托举正上方的晶圆，并由顶针将晶圆向下输送至晶圆对中单元的对中位置，真空吸盘单元用于吸取晶圆对中单元上的晶圆，并将晶圆输送至上货区域；本实用新型专利技术能够实现取片输送与取片回收采用相同机构完成,且使用的零部件少，占空间小。

【技术实现步骤摘要】
一种单晶圆搬运装置[
]本技术涉及半导体行业
，具体地说是一种单晶圆搬运装置。[
技术介绍
]中高端半导体行业内对晶圆(Wafer)在制程过程时进行直接接触(又称：无载具工艺Cassetteless，以下载具Casstte将简称CST)的应用场景较多。通常见于批次式(Batch)湿制程干燥工序或200mm直径及以上直径的单晶圆(Single)湿制程的上下货工序。对于制程初始段将晶圆从CST取出并搬运至反应槽去区域的作业(Chamber以下简称CHB)，目前业内常采用SCARA型机械臂完成。此类机械臂的优点在于能在水平运动过程中具有很高的刚性及运动精度，结合伸缩式的运动特征非常适合在狭小空间内完成单片大直径晶圆的搬运。由于SCARA型机械臂属于平面型机械臂，从CST中取出晶圆至CHB的过程中(以下简称取片)，采用水平式叉齿(以下简称Fork)在水平放置的CST中与晶圆直接接触并通过对其进行夹持或真空吸取的方式获得搬运的基础条件。基于水平夹持和平面运动的两项特征，此类晶圆搬运装置，在采用主动/被动式运动的CHB所属的单面单晶圆清洗中有着比较成熟的应用。但对不具备可动CHB的双面清洗制程来说(双面清洗无需CHB运动以回收清洗药液)，水平式Fork难以通过平面运动绕开圆形CHB侧壁并将晶圆从CHB顶部开口中输送至CHB中心的晶圆转台之上。结合目前开发的双面清洗装置的晶圆搬运需求，若能针对上诉缺陷提出一种单晶圆搬运装置的技术方案，将具有非常重要的意义。[
技术实现思路
]本技术的目的就是要解决上述的不足而提供一种单晶圆搬运装置，能够实现取片输送与取片回收采用相同机构完成,且使用的零部件较少，结构简洁，机构整体所占空间较小。为实现上述目的设计一种单晶圆搬运装置，包括CST进料单元1、晶圆夹爪转台单元2、晶圆对中单元3、真空吸盘单元4，所述CST进料单元1上置有用于放置晶圆5的晶圆载体6，所述晶圆载体6由CST进料单元1的水平输送模组运送至提升工位，并经提升机构102提升至晶圆夹爪转台单元2的取货位置，所述晶圆夹爪转台单元2包括转台201和晶圆框边夹持气爪202，所述晶圆框边夹持气爪202安装在转台201上，所述晶圆框边夹持气爪202在转台201的带动下旋转至取货位置夹取晶圆5，并将晶圆5输送至晶圆对中单元3正上方取片位置，所述晶圆对中单元3包括行程可调气缸301以及连接在行程可调气缸301活塞端的顶针302，所述晶圆对中单元3通过顶针302托举正上方的晶圆5使其在垂直方向被限位，并由顶针302将晶圆5向下输送至晶圆对中单元3的对中位置，所述真空吸盘单元4用于吸取晶圆对中单元3上的晶圆5，并将晶圆5输送至上货区域。进一步地，还包括静电消除模组，所述静电消除模组包含至少三组静电消除风道，所述三组静电消除风道分别安装于CST进料单元1、晶圆对中单元3上方，所述CST进料单元1、晶圆夹爪转台单元2、晶圆对中单元3、真空吸盘单元4、静电消除模组分别连接控制系统。进一步地，所述CST进料单元1包括定位平台101、提升机构102、水平驱动轴103、直线电动驱动器104，所述定位平台101装在提升机构102的升降端，并在提升机构102的带动下提升或下降，所述定位平台101上安装有水平驱动轴103，置有晶圆5的晶圆载体6通过滑块105连接在水平驱动轴103上，所述水平驱动轴103与直线电动驱动器104的输出端相连接，所述晶圆载体6在直线电动驱动器104的带动下作水平移动。进一步地，所述定位平台101上布置有扫片传感器106，所述扫片传感器106沿对角线对射布局，且安装在传感器安装架107上，所述传感器安装架107固定在定位平台101上，所述扫片传感器106用于获得晶圆5在CST进料单元1内的位置信息。进一步地，所述晶圆框边夹持气爪202通过行程倍增轴203安装在转台201上，所述晶圆框边夹持气爪202布置在行程倍增轴203后部，并在同步带行程倍增轴203的带动下伸出或回缩。进一步地，所述晶圆框边夹持气爪202由夹爪和真空托盘构成，并采用夹爪及真空托盘将晶圆5锁定，所述晶圆框边夹持气爪202处设置有真空传感器，并通过真空传感器确认晶圆5的锁定状态。进一步地，所述晶圆对中单元3上设置有沿周向布置的高精度随动器303，所述高精度随动器303为凸轮随动器，并采用凸轮随动器进行接触定位。进一步地，所述真空吸盘单元4包括十字型中空支架以及真空吸盘401，所述十字型中空支架由水平运动轴402与垂直提升轴403构成，所述真空吸盘401通过连接臂404连接在垂直提升轴403上，并在垂直提升轴403的带动下作升降运动，所述垂直提升轴403可滑动式连接在水平运动轴402上，并沿水平运动轴402作水平移动，所述真空吸盘401与晶圆5吸附连接。本技术同现有技术相比，具有如下优点：(1)本技术通过CST进料单元与晶圆夹爪转台的联动，晶圆自提取出CST至被真空吸盘提取之前始终处于同一个水平面的高度，避免提取时单侧偏载夹持形成的应力在大角度回转过程中对晶圆本身造成应力破坏，或垂直方向晃动对真空吸盘的吸取面造成冲击从而使得真空失效。(2)本技术CST输送平台/对中机构/真空吸盘三组单元的晶圆接触区域均布置静电消除器及静电监控传感器，使晶圆输送过程中静电带来的安全性及吸附污染降到最低。(3)本技术整个晶圆搬运装置的运动过程具有对称性,取片输送/取片回收采用相同机构完成,使用的零部件较少,结构简洁,机构整体所占空间较小.可通过机构运动轴方向的模块扩展实现多槽体单晶圆清洗机的嵌入。(4)本技术直线运动单元采用了滚珠丝杠/线性导向轴为驱动件的设计,凸轮连杆组中采用标准轴承的设计,通过选购高精度预压轴承(C7级以上),可获得微米级的运动精度.可以相对较低的成本和成熟的部件获得极高的运动精度,从而实现各部位动作的高定位精度与高重复性。(5)本技术对中机构在进入CHB之前，完成对晶圆的重定位，有利于消除CST侧和CHB侧难以消除的定位或运动误差造成的整体运动误差的叠加。有利于降低两侧静动结构的精度要求，降低制造成本；或以两侧高精度运动件进行更高精密度CST或CHB区域的上下货输送作业。[附图说明]图1是本技术的整体结构示意图；图2是本技术CST进料单元的结构示意图；图3是本技术晶圆夹爪转台单元的结构示意图；图4是本技术晶圆对中单元的结构示意图；图5是本技术真空吸盘单元的结构示意图；图中：1、CST进料单元101、定位平台102、提升机构103、水平驱动轴104、直线电动驱动器105、滑块106、扫片传感器107、传感器安装架2、晶圆夹爪转台单元201、转台202、晶圆框边夹持气爪203、行程倍增轴3、晶圆对中单元301、行程可调气缸302、顶针303、高精度随动器4、真空吸盘单元401、真空吸盘402、水平运动轴403、垂直提升轴404、连接臂5、晶圆6、晶圆载体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单晶圆搬运装置，其特征在于：包括CST进料单元(1)、晶圆夹爪转台单元(2)、晶圆对中单元(3)、真空吸盘单元(4)，所述CST进料单元(1)上置有用于放置晶圆(5)的晶圆载体(6)，所述晶圆载体(6)由CST进料单元(1)的水平输送模组运送至提升工位，并经提升机构(102)提升至晶圆夹爪转台单元(2)的取货位置，所述晶圆夹爪转台单元(2)包括转台(201)和晶圆框边夹持气爪(202)，所述晶圆框边夹持气爪(202)安装在转台(201)上，所述晶圆框边夹持气爪(202)在转台(201)的带动下旋转至取货位置夹取晶圆(5)，并将晶圆(5)输送至晶圆对中单元(3)正上方取片位置，所述晶圆对中单元(3)包括行程可调气缸(301)以及连接在行程可调气缸(301)活塞端的顶针(302)，所述晶圆对中单元(3)通过顶针(302)托举正上方的晶圆(5)使其在垂直方向被限位，并由顶针(302)将晶圆(5)向下输送至晶圆对中单元(3)的对中位置，所述真空吸盘单元(4)用于吸取晶圆对中单元(3)上的晶圆(5)，并将晶圆(5)输送至上货区域。/n

【技术特征摘要】
1.一种单晶圆搬运装置，其特征在于：包括CST进料单元(1)、晶圆夹爪转台单元(2)、晶圆对中单元(3)、真空吸盘单元(4)，所述CST进料单元(1)上置有用于放置晶圆(5)的晶圆载体(6)，所述晶圆载体(6)由CST进料单元(1)的水平输送模组运送至提升工位，并经提升机构(102)提升至晶圆夹爪转台单元(2)的取货位置，所述晶圆夹爪转台单元(2)包括转台(201)和晶圆框边夹持气爪(202)，所述晶圆框边夹持气爪(202)安装在转台(201)上，所述晶圆框边夹持气爪(202)在转台(201)的带动下旋转至取货位置夹取晶圆(5)，并将晶圆(5)输送至晶圆对中单元(3)正上方取片位置，所述晶圆对中单元(3)包括行程可调气缸(301)以及连接在行程可调气缸(301)活塞端的顶针(302)，所述晶圆对中单元(3)通过顶针(302)托举正上方的晶圆(5)使其在垂直方向被限位，并由顶针(302)将晶圆(5)向下输送至晶圆对中单元(3)的对中位置，所述真空吸盘单元(4)用于吸取晶圆对中单元(3)上的晶圆(5)，并将晶圆(5)输送至上货区域。


2.如权利要求1所述的单晶圆搬运装置，其特征在于：还包括静电消除模组，所述静电消除模组包含至少三组静电消除风道，所述三组静电消除风道分别安装于CST进料单元(1)、晶圆对中单元(3)上方，所述CST进料单元(1)、晶圆夹爪转台单元(2)、晶圆对中单元(3)、真空吸盘单元(4)、静电消除模组分别连接控制系统。


3.如权利要求1所述的单晶圆搬运装置，其特征在于：所述CST进料单元(1)包括定位平台(101)、提升机构(102)、水平驱动轴(103)、直线电动驱动器(104)，所述定位平台(101)装在提升机构(102)的升降端，并在提升机构(102)的带动下提升或下降，所述定位平台(101)上安装有水平驱动轴(103)，置有晶圆(5)的晶圆载体(6)通过滑块(105)连接在水平驱动...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄自柯，赵晗，林生海，
申请(专利权)人：冠礼控制科技上海有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31