一種用于多腔室處理的晶圓片傳遞裝置的制作方法

本發明涉及半導體晶圓片制造工藝，尤其涉及一種多機械手爪的全自動單晶圓濕法處理設備的晶圓片傳遞裝置。

背景技術：
在半導體晶圓片制造工藝過程中，需要在各個工位之間對晶圓片進行傳遞，隨著晶圓片處理工藝復雜程度的提高，往往需要在多個不同的腔室對晶圓片進行處理，不同腔室之間使用不同的化學藥液，使用傳統的單機械手爪或雙機械手爪，同一個機械手爪會在不同的腔室中重復使用，由于不同的腔室的工藝功能不同，所使用的化學液也不同，同一個機械手爪會把上一個腔室的化學液傳遞到下一個腔室，這樣就會造成晶圓片在不同腔室的交叉污染，不能滿足晶圓片的傳遞要求。只有采用多個機械手傳遞裝置，才能避免晶片交叉污染，以達到工藝處理效能。

技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種用于多腔室處理的晶圓片傳遞裝置，可以解決傳統的晶圓片傳遞裝置在多個不同腔室進行傳遞時會造成交叉污染的問題。為實現上述目的，本發明提供的技術方案如下：一種用于多腔室處理的晶圓片傳遞裝置，主要包括：升降電機、絲杠、升降平臺、旋轉電機、旋轉平臺、至少三個機械手爪、以及數量與機械手爪數量相同的用于驅動機械手爪的驅動機構；其中，升降電機的輸出端通過聯軸器與絲杠相連，升降平臺安裝在絲杠和導軌Z上，升降電機旋轉時帶動升降平臺上下運動；旋轉電機的定子安裝在升降平臺上，旋轉平臺安裝在旋轉電機的轉子上，旋轉電機旋轉時帶動旋轉平臺轉動；驅動機構安裝在旋轉平臺上，每一個驅動機構驅動一個機械手爪，以使機械手爪做伸縮運動。進一步的，每一個驅動機構包括一個步進電機、一個同步帶、兩個同步帶輪以及一個導軌，步進電機安裝在旋轉平臺上，由該驅動結構驅動的機械手爪安裝在同步帶和導軌上，步進電機的輸出端設有同步帶輪，在機械手爪伸縮的方向設有另一個同步帶輪，兩個帶輪之間通過同步帶傳動。其中，該晶圓片傳遞裝置優選設有四個機械爪和四個驅動機構，其中，機械手爪I由步進電機I驅動，機械手爪I安裝在同步帶I和導軌I上，步進電機I的輸出端設有同步帶輪Ia，在機械手爪I伸縮的方向設有同步帶輪Ib，兩個帶輪之間通過同步帶I傳動；機械手爪II由步進電機II驅動，機械手爪II安裝在同步帶II和導軌II上，步進電機II的輸出端設有同步帶輪IIa，在機械手爪II伸縮的方向設有同步帶輪IIb，兩個帶輪之間通過同步帶II傳動；機械手爪III由步進電機III驅動，機械手爪III安裝在同步帶III和導軌III上，步進電機III的輸出端設有同步帶輪IIIa，在機械手爪III伸縮的方向設有同步帶輪IIIb，兩個帶輪之間通過同步帶III傳動；機械手爪IV由步進電機IV驅動，機械手爪IV安裝在同步帶IV和導軌IV上，步進電機IV的輸出端設有同步帶輪IVa，在機械手爪IV伸縮的方向設有同步帶輪IVb，兩個帶輪之間通過同步帶IV傳動。進一步的，該裝置采用具有中空軸的旋轉電機驅動旋轉平臺，旋轉平臺上的內部電氣線纜和真空管通過中空軸穿過。進一步的，升降電機安裝在升降底板上，升降底板上設有限位傳感器Ia、Ib和限位塊Ia、Ib，升降平臺上設有與限位傳感器Ia、Ib和限位塊a、b對應的擋片a，升降平臺的升降高度范圍優選在0mm-1100mm。進一步的，升降平臺可通過絲杠驅動，導軌Z導向，實現升降運行。進一步的，升降平臺上設有限位傳感器IIa、IIb和限位塊c，旋轉平臺上設有與限位傳感器IIa、IIb和限位塊c對應的擋片b，旋轉平臺的旋轉角度范圍優選在0o-355o。進一步的，旋轉平臺上對應每一個驅動機構設有一個原點傳感器和兩個限位塊，每一個驅動機構的同步帶上設有一個與原點傳感器和限位塊對應的擋片，機械手爪的伸縮距離范圍優選在0mm-500mm。進一步的，機械手爪I、II、III、IV從上往下依次平行排放。進一步的，機械手爪II前端裝有晶圓片掃描裝置，晶圓片掃描裝置由一組對射式光纖傳感器探頭組成。另外，晶圓片傳遞裝置中，絲杠上可安裝有與絲杠通過螺紋連接的螺母，升降平臺與螺母和導軌Z相連接。本發明的積極效果如下：1、本發明設有至少三個機械手爪，相比現有技術單機械手爪或雙機械手爪，減少了機械手爪交叉污染的機會，本發明的一個技術方案采用四個機械手爪，可以根據需要，使用除機械手爪II外其它任意三個機械手爪對不同的腔室進行晶圓片的取放動作，提高了效率，避免不同腔室之間的藥液交叉污染。2、本發明設有升降電機、旋轉電機、步進電機以及機械手爪等，分別組成了升降裝置、旋轉裝置和伸縮裝置，控制升降電機，并通過聯軸器、絲杠、升降平臺等部件實現了整個裝置的升降功能；裝載在升降平臺上的旋轉裝置由旋轉電機控制，旋轉裝置和升降平臺通過旋轉電機的定子與轉子相互聯系起來；伸縮裝置由步進電機控制，傳動部件為同步帶輪和同步帶等，從而，升降、旋轉、伸縮同時聯動，單位時間內完成三個方向的運動，從而迅速、準確的將晶圓片傳遞到預期位置。3、本發明采用具有中空軸的旋轉電機驅動旋轉平臺，旋轉平臺上的內部電氣線纜和真空管通過中空軸穿過，同時內置的限位傳感器IIa、IIb和限位塊c保證旋轉平臺旋轉時，不會轉過360o，避免內部電氣線纜和真空管被扭斷。4、本發明機械手爪II上裝有對射式晶圓片掃描裝置，可以通過對裝有晶圓片的片盒進行掃描，準確的判斷片盒中晶圓片的位置，便于晶圓片的取放。附圖說明圖1是本發明晶圓片傳遞裝置的整體結構圖；圖2是本發明晶圓片傳遞裝置的旋轉部分和伸縮部分的機構圖；圖3是本發明晶圓片傳遞裝置的旋轉部分的限位裝置局部結構圖；圖4是本發明晶圓片傳遞裝置機械手爪I和機械手爪II驅動部分結構圖；圖5是本發明晶圓片傳遞裝置機械手爪III和機械手爪IV驅動部分結構圖；圖6是本發明晶圓片傳遞裝置四個機械手爪（重合）時的伸縮部分俯視圖；圖7是本分明晶圓片傳遞裝置四個機械手爪（伸出）時的伸縮部分俯視圖；圖8是本分明晶圓片傳遞裝置機械手爪I、II、III、IV的結構圖。1.升降底板；2.升降電機；3.聯軸器；4.絲杠；5.限位塊a；6.限位傳感器Ia；7.導軌Z；8.擋片a；9.螺母；10.原點傳感器Z；11.限位傳感器Ib；12.限位塊b；13.升降平臺；14.同步帶輪Ib；15.擋片b；16.限位傳感器IIa；17.限位塊c；18.旋轉電機；19.旋轉支撐軸；20.同步帶I；21.導軌I；22.同步帶輪Ia；23.旋轉平臺；24.同步帶輪IIIa；25.旋轉臺面；26.導軌III；27.機械手爪IV；28.機械手爪III；29.機械手爪II；30.機械手爪I；31.同步帶III；32.同步帶輪IIIb；33.步進電機I；34.限位塊Ia；35.原點傳感器I；36.擋片I；37.真空傳感器I；38.限位塊Ib；39.步進電機II；40.同步帶輪IIb；41.限位塊IIa；42.原點傳感器II；43.擋片II；44.導軌II；45.同步帶II；46.真空傳感器II；47.限位塊IIb；48.同步帶輪IIb；49.步進電機IV；50.同步帶輪IVa；51.限位塊IVa；52.原點傳感器IV；53.擋片IV；54.導軌IV；55.同步帶IV；56.真空傳感器IV；57.限位塊IVb；58.同步帶輪IVb；59.步進電機III；60.限位塊IIIa；61.原點傳感器III；62.擋片III；63.真空傳感器III；64.限位塊IIIb；65.原點傳感器T；66.限位傳感器IIb；67.光纖傳感器探頭I；68.光纖傳感器探頭II；69.晶圓片掃描裝置。具體實施方式下面將結合附圖，對本發明的技術方案進行清楚、完整的描述。如圖1-8所示，該晶圓片傳遞裝置主要包括升降電機2、絲杠4、升降平臺13、旋轉電機18、旋轉平臺23、至少三個機械手爪、以及數量與機械手爪數量相同的用于驅動機械手爪的驅動機構；其中，升降電機2的輸出端通過聯軸器3與絲杠4相連，升降平臺13安裝在絲杠4和導軌Z7上，升降電機2旋轉時帶動升降平臺13上下運動；旋轉電機18的定子安裝在升降平臺13上，旋轉平臺23安裝在旋轉電機18的轉子上，旋轉電機18旋轉時帶動旋轉平臺23轉動，其中，旋轉平臺23可通過旋轉支撐軸19與旋轉電機18的轉子相連；驅動機構安裝在旋轉平臺23上，每一個驅動機構驅動一個機械手爪，以使機械手爪做伸縮運動。本發明設有至少三個機械手爪，相比現有技術單機械手爪或雙機械手爪，減少了機械手爪交叉污染的機會。其中，每一個驅動機構包括一個步進電機、一個同步帶、兩個同步帶輪以及一個導軌，步進電機安裝在旋轉平臺23上，由該驅動結構驅動的機械手爪安裝在同步帶和導軌上，步進電機的輸出端設有同步帶輪，在機械手爪伸縮的方向設有另一個同步帶輪，兩個帶輪之間通過同步帶傳動。在本發明的實施例中，該晶圓片傳遞裝置優選設有四個機械爪和四個驅動機構，其中，機械手爪I30由步進電機I33驅動，機械手爪I30安裝在同步帶I20和導軌I21上，步進電機I33的輸出端設有同步帶輪Ia22，在機械手爪I30伸縮的方向同樣設有同步帶輪Ib14，兩個帶輪之間通過同步帶I20傳動；機械手爪II29由步進電機II39驅動，機械手爪II29安裝在同步帶II45和導軌II44上，步進電機II29的輸出端設有同步帶輪IIa40，在機械手爪II29伸縮的方向同樣設有同步帶輪IIb32，兩個帶輪之間通過同步帶II43傳動；機械手爪III28由步進電機III59驅動，機械手爪III28安裝在同步帶III31和導軌III26上，步進電機III59的輸出端設有同步帶輪IIIa24，在機械手爪III28伸縮的方向同樣設有同步帶輪IIIb48，兩個帶輪之間通過同步帶III31傳動；機械手爪IV27由步進電機IV49驅動，機械手爪IV27安裝在同步帶IV55和導軌IV54上，步進電機IV49的輸出端設有同步帶輪IVa50，在機械手爪IV27伸縮的方向同樣設有同步帶輪IVb58，兩個帶輪之間通過同步帶IV55傳動。升降電機2安裝在升降底板1上，升降底板1上設有限位傳感器Ia6、限位傳感器Ib11和限位塊a5、限位塊b12，升降平臺13上設有與傳感器Ia、Ib和限位塊a、b對應的擋片a8，升降平臺13的升降高度范圍在0mm-1100mm。升降平臺13固定在絲杠4和導軌Z7上，通過絲杠4驅動，導軌Z7導向，實現上下運行，旋轉電機18安裝在升降平臺13上，可以轉動。升降平臺13可通過螺母9與絲杠4相連，并在導軌Z7上作升降運動。旋轉平臺23和升降平臺13通過旋轉電機18的定子與轉子相互聯系起來，升降平臺13上設有限位傳感器IIa16、限位傳感器IIb66和限位塊c17，旋轉平臺23上設有與限位傳感器IIa、IIb和限位塊c17對應的擋片b15，旋轉平臺的旋轉角度范圍在0o-355o。旋轉平臺23上對應每一個驅動機構設有一個原點傳感器和兩個限位塊，即，原點傳感器I35、原點傳感器II42、原點傳感器III61、原點傳感器IV52，限位塊Ia34、限位塊Ib38、限位塊IIa41、限位塊IIb47、限位塊IIIa60、限位塊IIIb64、限位塊IVa51、限位塊IVb57，每一個驅動機構的同步帶上設有一個與原點傳感器和限位塊對應的擋片，即，擋片I36、擋片II43、擋片III62、擋片IV53，機械手爪的伸縮距離范圍在0mm-500mm。四個機械手爪I、II、III、IV從上往下依次平行排放，編號為機械手爪I30，機械手爪II29，機械手爪III28，機械手爪IV27。可以根據需要，使用除機械手爪II29外其它任意三個機械手爪I、III、IV對不同的腔室進行晶圓片的取放動作，提高了生產效率，避免不同腔室之間的藥液交叉污染。機械手爪II29前端裝有晶圓片掃描裝置69，晶圓片掃描裝置69由一組對射式光纖傳感器探頭組成，其中光纖傳感器探頭I67為發光側，光纖傳感器探頭II68為受光側，可以實現自動掃描記憶，便于機械收取放片。該裝置還采用具有中空軸的旋轉電機18驅動旋轉平臺23，旋轉平臺23上的內部電氣線纜和真空管通過中空軸穿過，同時內置的限位傳感器IIa16和限位傳感器IIb66及限位塊c17保證旋轉平臺23旋轉時，不會轉過360o，避免內部電氣線纜和真空管被扭斷。該晶片傳遞裝置還設有四個真空傳感器，即，真空傳感器I37、真空傳感器II46、真空傳感器III63、真空傳感器IV56。本發明的晶片傳遞裝置既能滿足多腔室工藝處理干進干出的功能，同時對大尺寸晶圓片工藝處理，應用也非常重要。通過上述技術方案，本發明提高了效率，避免了不同腔室之間的藥液交叉污染；能實現升降、旋轉、伸縮同時聯動，單位時間內完成三個方向的運動，從而迅速、準確的將晶圓片傳遞到預期位置；能避免內部電氣線纜和真空管被扭斷；能準確的判斷片盒中晶圓片的位置，便于晶圓片的取放。顯然，上面所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例，基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。