紧凑式晶圆自动传输装置制造方法及图纸

一种紧凑式晶圆自动传输装置，它克服了现有技术无法在制程的狭小空间作复杂动作等缺点，包括机架、上料平台、风箱体和手臂机构，其技术要点是：手臂机构的升降、伸展电机不在一个平面上，下手臂通过平移机构和翻转机构连接抓取机构，并利用齿轮连杆传动机构驱动抓取机构绕轴线转动，抓取机构的抓取电机驱动夹爪往复移动，抓取机构上的定位机构设置可调定位块。其设计合理，在制程间传输运行平稳，动作灵活可靠，在有限行程空间内完成晶圆水平或垂直状态的自动传输的同时，实现晶圆匣左右平移和翻转，以适应在并列设置的制程设备中心距小于传输设备中心距的狭小空间内全部实现自动传输，并在遇到外界干涉时可挠性停止，达到精确控制的传输效果。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种晶圆输送设备。特别是一种对标准机械界面(Standard Mechanical Interface,简称SMIF)晶圆盒进行载入载出操作的结构设计更加紧凑，显著减少其整体 高度，给制程设备在有限行程空间内留出了更多的操作空间，进一步拓展了适用范围的紧 凑式晶圆自动传输装置。
技术介绍
目前，在半导体的制造过程中，晶圆输送对IC制造至关重要。为了确保晶圆在不同 的制程间运送时的品质，避免晶圆受到尘粒或其它污染，越来越多的运送工作采用标准的 运送容器，即采用了标准机械界面(standard mechanical interface,简称SMIF)技术。如 美国专利4532970和4534389中，就公开了一种SMIF系统。该系统是通过明显减少流 过晶圆的尘粒，来降低尘粒对晶圆的污染。该效果是通过在机械方面保证晶圆输送、存储 以及多数制程中，晶圆周围的气体相对晶圆保持静止，以及外部环境中的尘粒不会进入晶 圆环境来实现的。SMIF技术以"隔离技术"概念为中心。所谓隔离技术旨在通过将晶圆 封闭在一个超洁净的环境中，同时放宽对这个封闭环境以外的洁净度要求来防止产品 被污染。这使得节约巨额先期和运营成本成为可能，同时也使晶圆厂能够更有效、更 具成本效益。另外，美国专利5934991公开了一种晶圆盒装载设备界面改进的洁净空气系统(Pod loader interface improved clean air system),是一种集成的空气过滤系统，可以提供洁净的 微环境。该系统中的风扇、过滤器、压力通风箱和装载平台作为一个整体移动，压力通风 室通过一个成角度有孔的网屏和装载平台上的晶圆盒相通，洁净空气流均匀的在成角度有 孔网屏的所有高度上吹过晶圆表面。机械装置在微环境下举起晶圆盒外壳，然后载入和载 出晶圆匣，使晶圆匣在载入和载出过程中被污染的几率降到最低。此方法被业内人士广泛 采用。美国专利6086323公开了一种为IC制程递送晶圆的方法(Method for supplying wafers to an IC manufacturing process),该方法包括支撑箱体、升降机、上料平台以及一个 多关节机械臂，上料平台可与SMIF晶圆盒对接。提升机用于将晶圆盒盖从SMIF晶圆盒 上取下。由气缸控制的夹杆在升降机升起打开晶圆盒以前，将SMIF晶圆盒固定到提升机 上。其将晶圆盒基座与晶圆盒装载界面的上料平台对接后，打开晶圆盒盖与基座之间的锁 定机构。在使晶圆处于清洁的微环境中的同时，将晶圆盒盖从基座上提起，移动多关节机械臂的执行器到裸露的晶圆匣的位置，将晶圆匣抓紧，然后移动机械臂，将晶圆转出微环 境，递送给IC制程。多关节机械臂包括旋转肩关节、肘关节和腕关节，可以实现水平方 向的移动。螺杆垂直驱动机构使机械臂可以垂直移动晶圆匣。但机械臂的功能有限，限制 了设备的应用场合。在需要晶圆匣做更复杂动作的制程上，就无法实现自动传输。抓取机 构由气缸作为动力。采用气缸作为动力元件很难对运动过程进行精确的控制，同时还要增 加一套气动系统。安装在执行器下表面的定位机构采用一组围绕中心安装的四个定位块。 形成一个漏斗状的结构，可以引导晶圆匣手柄达到居中的位置。但执行器定位块的安装只 能适用于固定的一种晶圆匣，随着制程设备的发展，晶圆匣的形式也越来越多样，这就使 得晶圆的自动传输受到限制。美国专利5975825中公开了一种晶圆传输装置(Transfer apparatus for wafers),它含 有一个可升降移动的线性载台，线性载台承载一机械臂。该机械臂包括两个伸展手臂(置 于晶圆匣两侧)和一个挡片装置(用于抵住晶圆片边缘)。挡片装置含有两个由弹性材料 制成的口边，使其可抵在晶圆边缘上。但此种晶圆传输装置存在一些缺点，表现在以下方 面1、 机械臂的结构复杂，两只伸展手臂限制了设备的使用场所。2、 机械臂作旋转运动所需旋转空间较大，并在机械臂旋转的同时，线性载台必须配 合升降，且在配合中保证晶圆盒的水平运行稳定性，以使各部件搭配动作精确度准确。因 此，该装置不仅占用空间较大，投入的设备成本也较高，而且受其结构的限制，无法适用 于在狭小空间作复杂动作的制程。3、 机械臂的功能单一，限制其应用场合。在需要晶圆匣做更复杂动作的特殊制程设 备上，就无法实现自动传输。4、 执行器定位块的设置只能适用于固定的一种晶圆匣，无法适应多样化制程设备所 对应的各种形状的晶圆匣的自动传输。专利公告号为CN2327664Y的"附有标准机械界面之晶圆运送装置"，采用了使夹爪 升降至定点以抓取晶圆盒的夹爪垂直升降机构，用于利用倍行程设计将夹爪上的晶圆盒运 送至定点的夹爪水平移动机构和用于将晶圆在盒内归位的夹爪摆动机构。其中夹爪垂直升 降机构在晶圆盒的侧面升起带动夹爪水平移动机构和夹爪摆动机构共同运动，占用了内部 很大的空间，导致设备体积大，同时该晶圆运送装置的结构特点，限制其应用的场合。韩国专利公开号为100594371B1的"一种能运送晶圆匣的装载装置(A loader having function for carrying out cassette)"，采用一种垂直轴链接单元在晶圆盒的侧面升起带动 夹爪水平移动抓取晶圆盒侧面的两底边的机构。但由于还是采用内部抓取机构，导致设备 体积偏大，并且机械臂的功能有限，无法实现操纵晶圆匣做更复杂的动作。由于制程设备的多样性和特殊性，现有的晶圆装载设备，很难全面的满足要求。从公 布的文献来看，还未发现采用同一设备可以在自动卸载SMIF晶圆盒的同时，会自动地将 将其中的晶圆输送到下一制程所需的特定位置，即在有限行程空间内实现晶圆匣的上下升 降、前后平移、翻转和左右平移四个方向的动作，并在加工完成后，重新收回晶圆匣的自 动传输装置，可见现有晶圆传输装置无法达到在其载入、载出的过程中，既能满足制程设 备对于晶圆在多种空间位置上的要求，又能达到制程设备在狭小空间作更复杂动作的目 的，因此，现有晶圆传输装置有待进一步改进。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种紧凑式晶圆自动传输装置，它除继承现有技术中的 SMIF中的隔离技术提供洁净的微环境的优点外，还能有效地克服其受结构限制，无法适 用于在制程设备的狭小空间作复杂动作等缺点，该装置结构设计更加紧凑，显著减少其整 体高度，给制程设备留出了更多的操作空间，传输运行更加平稳，动作更灵活可靠，进一 步拓展了适用范围，使之能在有限行程空间内实现晶圆匣在0 — 90度范围翻转，且随意设 定倾斜角度，以完成晶圆水平或垂直状态的自动传输，同时又可以实现晶圆匣左右平移， 以适应在并列设置的制程设备中心距小于传输设备中心距的狭小空间内全部实现自动传 输，并在遇到外界干涉时可挠性停止，达到精确控制的传输效果。本技术所采用的技术方案是该紧凑式晶圆自动传输装置包括机架，固定在机架 上的上料平台，组装在机架上作升降移动的带有扣爪机构的风箱体和作升降、伸展移动的 带有抓取机构的手臂机构，其技术要点是作升降、伸展移动的所述手臂机构的手臂升降电机的轴线及其通过三号传动带连接的手臂升降螺杆的轴线所在平面与手臂伸展电机的 轴线及其通过二号传动带连接的手臂传动轴的轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种紧凑式晶圆自动传输装置，包括机架，固定在机架上的上料平台，组装在机架上作升降移动的带有扣爪机构的风箱体和作升降、伸展移动的带有抓取机构的手臂机构，其特征在于：作升降、伸展移动的所述手臂机构的手臂升降电机的轴线及其通过三号传动带连接的手臂升降螺杆的轴线所在平面与手臂伸展电机的轴线及其通过二号传动带连接的手臂传动轴的轴线所在平面角接，所述手臂机构的下手臂通过组装在一起的平移机构和翻转机构连接所述抓取机构，所述手臂机构的下手臂与所述平移机构的平移固定板铰接，所述平移机构的平移滑块与所述翻转机构的翻转基座固定在一起，所述抓取机构的固定板通过翻转轴铰接在所述翻转基座上，并利用组装在翻转基座上的齿轮连杆传动机构驱动所述翻转轴转动，带动所述抓取机构固定板绕轴线转动，设置在所述抓取机构的抓取电机通过涡轮蜗杆驱动抓取连杆带动夹爪沿所述抓取机构固定板的抓取滑轨往复移动，所述抓取机构上的定位机构设置可调定位块。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴功，
申请(专利权)人：富创得科技沈阳有限公司，
类型：实用新型
国别省市：89[中国|沈阳]