带有线性轴承的传送装置及其方法制造方法及图纸

一种真空衬底传送装置包括：框架；具有驱动轴线的驱动部；至少一个臂，该至少一个臂具有：用于保持衬底的末端执行器；具有实现伸展和缩回的至少一个自由度轴线；以及限定导轨的轴承，该导轨限定了轴线，该轴承包括至少一个滚动承载元件，该至少一个滚动承载元件布置在轴承箱中，在轴承滚道和轴承导轨之间邻接以支撑臂负荷，并实现轴承箱沿导轨的滑动；以及至少一个滚动的基本上非承载间隔元件，该至少一个滚动的基本上非承载间隔元件布置在该轴承箱中并且插置在每个承载元件之间，其中，该间隔元件是牺牲性缓冲材料，在规定的预定使用期限内，在超过260℃的温度下的真空环境中，该牺牲性缓冲材料与和该装置的预定服务任务相称的持续的基本上不受限制的服务相兼容。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有线性轴承的传送装置及其方法相关申请的交叉引用本申请是2018年11月1日提交的美国临时专利申请号62/754,465的非临时申请并要求其权益，其全部公开内容通过引用并入本文。背景1、
示例性实施例总体上涉及传送装置，并且更具体地，涉及在热升高的真空环境中采用的传送装置。2、相关发展的简要描述为例如半导体工业开发的工艺通常已经在真空环境中进行，因为它提供了清洁度和分子纯度。历史上有限数量的真空工艺在高于约50℃（约120℉）的温度下运行；但是，在写作本申请时，执行的大部分工艺是在约150℃（约300℉）至约700℃（约1290℉）的温度下执行的。真空环境和升高的温度的结合为滚动元件提出了挑战性的环境，即使当采用润滑剂以在例如半导体加工设备的使用寿命内实现可靠的操作时也是如此。在高于约150℃（约300℉）的温度下，大多数真空润滑脂开始加速蒸发过程，这减少了可用的润滑剂。这继而缩短了滚动元件的使用寿命，并且通常减小了重新润滑滚动元件的检修间隔。在这些检修间隔期间，例如，暴露在大气压条件下的半导体加工设备被停止，然后在检修（一个或多个）滚动元件后重新核验工艺（清洗/清洁，抽真空等）。滚动元件的检修和工艺的重新核验可能会导致三到五天的生产损失，从而给半导体器件制造商造成重大的金钱损失。可替代地，可以延长检修间隔的长度，这可能引入增加数量的随机故障模式，诸如增加的微粒或伺服位置误差。这些选项均不能满足期望的使用寿命。另外，特定的半导体工艺对半导体衬底（例如晶片）上的机械接触变得更敏感。例如，在晶片的传送期间，施加到晶片的薄膜材料可能会断裂或破裂。由薄膜的断裂或破裂产生的材料片可能沉积在晶片表面上，从而在晶片上产生缺陷，这降低了晶片的半导体器件的产量。诸如由于劣化的滚动元件和/或带有较差的机械共振的滚动元件所导致的与晶片的粗糙的机械接触是不期望的。附图说明结合附图，在以下描述中说明了本公开的前述方面和其他特征，其中：图1A-1D是根据本公开的各方面的衬底加工装置的示意图；图1E和1F是根据本公开的各方面的图1A-1D的衬底加工装置的各部分的示意图；图2A是根据所公开的实施例的各方面的传送装置驱动部的示意图；图2B是根据所公开的实施例的各方面的图2A的传送装置驱动部的一部分的示意图；图2C是根据所公开的实施例的各方面的图2A的传送装置驱动部的一部分的示意图；图2D是根据所公开的实施例的各方面的图2A的传送装置驱动部的一部分的示意图；图3A-3B是根据所公开的实施例的各方面的传送装置的示意图；图3C是根据所公开的实施例的各方面的图3A-3B的传送装置的一部分的示意图；图4A-4E是根据所公开的实施例的各方面的图3A-3B的传送装置的各部分的示意图；图5A-5F是根据所公开的实施例的各方面的传送装置的示意图；图6A-6E是根据所公开的实施例的各方面的衬底传送装置的各部分的示意图；图7A-7B是根据所公开的实施例的各方面的衬底传送装置的一部分的示意图；图8A-8F是根据所公开的实施例的各方面的图8A-8B所示的衬底传送装置的一部分的示意图；图9A-9C是根据所公开的实施例的各方面的衬底传送装置的各部分的示意图；图10是根据所公开的实施例的各方面的衬底传送装置的各部分的示意图；图11是根据本公开的各方面的衬底传送装置的轴承的示意图；图12是根据本公开的各方面的图11的轴承的示意图；图13A是根据本公开的各方面的图11的轴承的一部分的示意图；图13B是传统轴承的示意图；图13C是根据本公开的各方面的轴承的一部分的示意图；图13D是传统轴承的示意图；图14是示出根据本公开的各方面的包括图11的轴承的各种轴承构造的行进距离的示例性图表；图15是示出根据本公开的各方面的作为包括图11的轴承的各种轴承构造的根据经验得出的累积能量的代表结果的振动响应的示例性图表；图16是示出根据本公开的各方面的包括图11的轴承的材料在高温下的持续材料特性性能的示例性图表；以及图17是根据本公开的各方面的示例性方法的流程图。具体实施方式图1A-1D示出了根据本公开的各方面的包括传送装置104的半导体加工系统100A、100B、100C、100D。尽管将参考附图描述本公开的各方面，但是应当理解，本公开的各方面可以以多种形式来实施。另外，可以使用任何合适的尺寸、形状或类型的元件或材料。本公开的各方面提供了一种衬底传送装置104（在本文中也简称为传送装置104），该衬底传送装置104可以在真空环境中，在约150℃（约300℉）（或以下）和约500℃（约930℉）之间、在约260℃（约500℉）（或以下）和约500℃（约930℉）之间，更特别地在约260℃（约500℉）（或以下）和约700℃（约1290℉）之间的温度基本上没有周期性的检修间隔的情况下运行。作为示例，传送装置104的检修间隔基本上等于传送装置104的期望使用寿命或周期（即，传送装置104在传送装置104的期望服务周期内基本上是免维护的），诸如例如在基本上零维护的情况下，最低五年的使用期限/寿命。传送装置104在本文中被描述为线性真空衬底传送装置，尽管在其他方面，传送装置可以具有包括至少一个具有滚动元件的轴承的任何合适的构造（诸如在线性轴承应用中的线性滚动元件或诸如在旋转轴承应用中的旋转滚动元件–须注意，本公开的各方面是相对于线性轴承进行描述的，但是应该理解，在不脱离本公开的范围的情况下，本公开的各方面同样适用于旋转轴承）。根据本公开的各方面，滚动元件提供了在传送装置104的末端执行器与晶片之间的平滑机械接触，其中由于滚动元件/轴承性能的受控的末端执行器振动将在本文中描述。本公开的各方面还提供了对传送装置104所承载的晶片具有减小的振动影响的传送装置104，从而不影响例如由传送装置104所承载的晶片上的已加工膜。例如，传送装置104包括轴承21600（参见图11），该轴承使轴承21600的滚动的承载元件21611（参见图11）之间的摩擦阻力和振动引起的冲击最小化。如将在下面更详细地描述的，本公开的各方面提供了至少一个滚动的基本上非承载间隔元件21620（参见图11），每个滚动的承载元件21611与另一个滚动的承载元件21611间隔开。与滚动的承载元件21611相比，滚动的基本上非承载间隔元件21620可尺寸较小，以便在滚动的基本上非承载间隔元件21620和轴承21600的轴承滚道21820A、21820B（参见图11和13A）之间形成自由运转游隙21801，以及在滚动的基本上非承载间隔元件21620和相邻的滚动的承载元件21611之间形成另一自由运转游隙21800，如本文所述。例如，与两个滚动的承载元件21611的接触界面21871处的反向旋转摩擦力21870（图13B）相比，至少通过滚动的基本上非承载间隔元件21620的构造和材料特性，在滚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种真空衬底传送装置，包括：/n框架；/n连接至所述框架的驱动部，所述驱动部具有至少一个驱动轴线；/n至少一个臂，所述至少一个臂具有构造为用于保持衬底的末端执行器，所述至少一个臂通过传动连杆连接至所述驱动部并且具有实现所述末端执行器相对于所述至少一个臂伸展和缩回的至少一个自由度轴线；以及/n轴承，所述轴承连接至所述框架和所述末端执行器，所述轴承限定导轨，所述导轨限定所述至少一个自由度轴线，其中，所述轴承包括：/n至少一个滚动承载元件，所述滚动承载元件布置在所述轴承的轴承箱中以沿着轴承导轨循环通过所述轴承箱，邻接在所述轴承箱的轴承滚道和所述轴承导轨之间以支撑由所述至少一个臂施加到所述轴承上的臂负荷，并且利用所述至少一个臂实现所述轴承箱沿着所述轴承导轨的滑动；以及/n至少一个滚动的基本上非承载间隔元件，所述间隔元件并排布置在所述轴承箱中，插置在所述至少一个滚动承载元件中的每个承载元件与所述至少一个滚动承载元件中的另一个之间并将所述至少一个滚动承载元件中的每个承载元件与所述至少一个滚动承载元件中的另一个间隔开，所述至少一个滚动的基本上非承载间隔元件被构造为使得邻接在所述轴承滚道和所述轴承导轨之间的所述至少一个滚动的基本上非承载间隔元件没有被所述臂负荷加载，/n其中，所述至少一个滚动的基本上非承载间隔元件由牺牲性缓冲材料制成，在规定的预定使用期限内，在260℃以上的温度下的真空环境中，所述牺牲性缓冲材料与持续的基本上不受限制的服务相兼容，所述持续的基本上不受限制的服务与真空衬底传送装置的预定服务任务相称。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181101 US 62/754465;20191030 US 16/6682901.一种真空衬底传送装置，包括：
框架；
连接至所述框架的驱动部，所述驱动部具有至少一个驱动轴线；
至少一个臂，所述至少一个臂具有构造为用于保持衬底的末端执行器，所述至少一个臂通过传动连杆连接至所述驱动部并且具有实现所述末端执行器相对于所述至少一个臂伸展和缩回的至少一个自由度轴线；以及
轴承，所述轴承连接至所述框架和所述末端执行器，所述轴承限定导轨，所述导轨限定所述至少一个自由度轴线，其中，所述轴承包括：
至少一个滚动承载元件，所述滚动承载元件布置在所述轴承的轴承箱中以沿着轴承导轨循环通过所述轴承箱，邻接在所述轴承箱的轴承滚道和所述轴承导轨之间以支撑由所述至少一个臂施加到所述轴承上的臂负荷，并且利用所述至少一个臂实现所述轴承箱沿着所述轴承导轨的滑动；以及
至少一个滚动的基本上非承载间隔元件，所述间隔元件并排布置在所述轴承箱中，插置在所述至少一个滚动承载元件中的每个承载元件与所述至少一个滚动承载元件中的另一个之间并将所述至少一个滚动承载元件中的每个承载元件与所述至少一个滚动承载元件中的另一个间隔开，所述至少一个滚动的基本上非承载间隔元件被构造为使得邻接在所述轴承滚道和所述轴承导轨之间的所述至少一个滚动的基本上非承载间隔元件没有被所述臂负荷加载，
其中，所述至少一个滚动的基本上非承载间隔元件由牺牲性缓冲材料制成，在规定的预定使用期限内，在260℃以上的温度下的真空环境中，所述牺牲性缓冲材料与持续的基本上不受限制的服务相兼容，所述持续的基本上不受限制的服务与真空衬底传送装置的预定服务任务相称。


2.根据权利要求1所述的真空衬底传送装置，其中，所述至少一个滚动承载元件和所述至少一个滚动的基本上非承载间隔元件各自是滚珠。


3.根据权利要求1所述的真空衬底传送装置，其中，所述至少一个滚动承载元件和所述至少一个滚动的基本上非承载间隔元件各自是滚柱。


4.根据权利要求1所述的真空衬底传送装置，其中，所述至少一个滚动的基本上非承载间隔元件的所述牺牲性缓冲材料形成相对于所述至少一个滚动承载元件牺牲地磨损的所述至少一个滚动的基本上非承载间隔元件的牺牲性磨损表面。


5.根据权利要求1所述的真空衬底传送装置，其中，所述至少一个滚动的基本上非承载间隔元件相对于所述至少一个滚动承载元件具有润滑的材料表面，其中所述润滑的材料表面包括润滑剂。


6.根据权利要求1所述的真空衬底传送装置，其中，所述至少一个滚动的基本上非承载间隔元件的所述牺牲性缓冲材料是聚酰亚胺（PI）。


7.根据权利要求1所述的真空衬底传送装置，其中，所述至少一个滚动的基本上非承载间隔元件的所述牺牲性缓冲材料是聚酰胺-酰亚胺（PAI）。


8.根据权利要求1所述的真空衬底传送装置，其中，在超过260℃的温度下的真空环境中，在所述真空衬底传送装置的所述预定服务任务下，所述规定的预定使用期限超过数年。


9.根据权利要求8所述的真空衬底传送装置，其中，所述真空环境是与高真空衬底制造操作兼容的高真空。


10.根据权利要求1所述的真空衬底传送装置，其中，所述至少一个滚动的基本上非承载间隔元件贯穿整个所述至少一个滚动的基本上非承载间隔元件由共同的材料制成。


11.根据权利要求1所述的真空衬底传送装置，其中，所述真空衬底传送装置的所述预定服务任务对应于所述真空衬底传送装置的规定的预定使用寿命。


12.根据权利要求1所述的真空衬底传送装置，其中，所述至少一个滚动的基本上非承载间隔元件在每个滚动承载元件与另一个承载元件之间邻接，以便在所述轴承箱沿所述轴承导轨滑动时缓冲每个滚动承载元件与另一个承载元件之间的相对运动。


13.根据权利要求1所述的真空衬底传送装置，其中，所述至少一个滚动的基本上非承载间隔元件布置在所述轴承箱中，以便占据所述轴承箱中的滚动承载元件的位置，使得与全滚动承载元件轴承相比，所述轴承具有减少数量的所述至少一个滚动承载元件。


14.根据权利要求13所述的真空衬底传送装置，其中，所述轴承是与所述全承载元件轴承相当的、用于预定负荷能力的减少的承载元件轴承，其提供与所述减少的承载元件轴承相称的减小的滑动阻力，所述减少的承载元件轴承具有减小的与所述全滚动承载元件轴承相当的振动响应。


15.一种真空衬底传送装置，包括：
框架；
连接至所述框架的驱动部，所述驱动部具有至少一个驱动轴线；
至少一个臂，所述至少一个臂具有构造为用于保持衬底的末端执行器，所述至少一个臂通过传动连杆连接至所述驱动部并且具有实现所述末端执行器相对于所述至少一个臂伸展和缩回的至少一个自由度轴线；以及
轴承，所述轴承连接至所述框架和所述末端执行器，所述轴承限定导轨，所述导轨限定所述至少一个自由度轴线，其中，所述轴承包括：
至少一个滚动承载元件，所述滚动承载元件布置在所述轴承的轴承箱中以沿着轴承导轨循环通过所述轴承箱，邻接在所述轴承箱的轴承滚道和轴承导轨之间以支撑由所述至少一个臂施加到所述轴承上的臂负荷，并且利用所述至少一个臂实现所述轴承箱沿着所述轴承导轨的滑动；以及
至少一个滚动的塑料间隔元件，所述至少一个滚动塑料间隔元件布置在所述轴承滚道中，并且与所述至少一个滚动承载元件中的每一个和所述至少一个滚动承载元件中的另一个在所述滚道中并排滚动并将所述至少一个滚动承载元件中的每一个和所述至少一个滚动承载元件中的另一个间隔开，
其中，在规定的预定使用期限内，在260℃以上的温度下的真空环境中，所述至少一个滚动的塑料间隔元件与持续的基本上不受限制的服务相兼容，所述持续的基本上不受限制的服务与真空衬底传送装置的预定的服务任务相称。


16.根据权利要求15所述的真空衬底传送装置，其中，所述至少一个滚动的塑料间隔元件是基本上非承载元件，所述非承载元件被构造为使得邻接在所述轴承滚道和所述轴承导轨之间的所述至少一个滚动的塑料间隔元件没有被施加到所述轴承箱的臂负荷加载，从而使所述至少一个塑料间隔元件基本上是非承载的。


17.根据权利要求15所述的真空衬底传送装置，其中，所述至少一个滚动的塑料间隔元件相对于所述至少一个滚动承载元件形成牺牲性磨损表面。


18.根据权利要求17所述的真空衬底传送装置，其中，所述至少一个滚动的塑料间隔元件的所述牺牲性磨损表面相对于所述至少一个滚动承载元件牺牲地磨损。


19.根据权利要求17所述的真空衬底传送装置，其中，所述至少一个滚动的塑料间隔元件的所述牺牲性磨损表面是聚酰亚胺（PI）。


20.根据权利要求17所述的真空衬底传送装置，其中，所述至少一个滚动的塑料间隔元件的所述牺牲性磨损表面是聚酰胺-酰亚胺（PAI）。


21.根据权利要求15所述的真空衬底传送装置，其中，所述至少一个滚动的塑料间隔元件相对于所述至少一个滚动的承载元件具有润滑的材料表面。


22.根据权利要求15所述的真空衬底传送装置，其中，所述至少一个滚动的承载元件和所述至少一个滚动的塑料间隔元件各自是滚珠。


23.根据权利要求15所述的真空衬底传送装置，其中，所述至少一个滚动的承载元件和所述至少一个滚动的塑料间隔元件各自是滚柱。


24.根据权利要求15所述的真空衬底传送装置，其中，在超过260℃的温度下的真空环境中，在所述真空衬底传送装置的所述预定服务任务下，所述规定的预定使用期限超过数年。


25.根据权利要求24所述的真空衬底传送装置，其中，所述真空环境是与高真空衬底制造操作兼容的高真空。


26.根据权利要求15所述的真空衬底传送装置，其中，所述至少一个滚动的塑料间隔元件贯穿整个所述至少一个滚动的塑料间隔元件由共同的材料制成。


27.根据权利要求15所述的真空衬底传送装置，其中，所述真空衬底传送装置的所述预定服务任务对应于所述真空衬底传送装置的规定的预定使用寿命。


28.根据权利要求15所述的真空衬底传送装置，其中，所述至少一个滚动的塑料间隔元件在每个滚动承载元件与另一个承载元件之间邻接，以便在所述轴承箱沿所述轴承导轨滑动时缓冲每个滚动承载元件与另一个承载元件之间的相对运动。


29.根据权利要求15所述的真空衬底传送装置，其中，所述至少一个滚动的塑料间隔元件布置在所述轴承箱中，以便占据所述轴承箱中的滚动承载元件的位置，使得与全滚动承载元件轴承相比，所述轴承具有减少数量的所述至少一个滚动的承载元件。


30.根据权利要求29所述的真空衬底传送装置，其中，所述轴承是与所述全承载元件轴承相当的、用于预定负荷能力的减少的承载元件轴承，其提供与所述减少的承载元件轴承相称的减小的滑动阻力，所述减少的承载...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·达布斯，R·C·梅，R·T·卡夫尼，
申请(专利权)人：布鲁克斯自动化公司，
类型：发明
国别省市：美国;US