[发明专利]一种具有多轴联动机械手的晶圆自动传输装置

说明书

本发明公开了一种具有多轴联动机械手的晶圆自动传输装置，包括机架；固定安装在机架内的机械手传动机构和风箱传动机构；与机械手传动机构传动连接的机械手机构，所述机械手机构通过数个机械手传动组件联动形成多轴联动机械手，且机械手机构上设置有夹持机构；与风箱传动机构传动连接的风箱机构，所述风箱机构活动安装在机架上。本发明通过机械手机构多轴联动提供XY方向运动，机械手传动机构提供上下Z轴运动，可以将晶圆上料至不同加工机型的对应位置，可有效解决单台上料设备无法兼容不同的加工机型的问题，避免了需要配置不同款式的定制版上料设备，导致了企业成本的急剧上升的问题，具有适用性强的优点。

技术领域

本发明涉及晶圆加工装置技术领域，具体为一种具有多轴联动机械手的晶圆自动传输装置。

背景技术

晶圆是指制作硅半导体集成电路所用的硅晶片，其原始材料是硅，由于其形状为圆形，故称为晶圆。二氧化硅矿石经由电弧炉提炼，盐酸氯化，并经蒸馏后，制成了高纯度的多晶硅，其纯度高达99.999999999%。晶圆制造厂再将此多晶硅熔解，再于溶液内掺入一小粒的硅晶体晶种，然后将其慢慢拉出，以形成圆柱状的单晶硅晶棒，由于硅晶棒是由一颗小晶粒在融熔态的硅原料中逐渐生成，此过程称为“长晶”。硅晶棒再经过研磨，抛光，切片后，即成为集成电路工厂的基本原料——硅晶圆片，这就是“晶圆”。简单的说,单晶硅圆片由普通硅砂拉制提炼，经过溶解、提纯、蒸馏一系列措施制成单晶硅棒，单晶硅棒经过抛光、切片之后，就成为了晶圆。晶圆经多次光罩处理，其中每一次的步骤包括感光剂途布、曝光、显影、腐蚀、渗透或蒸煮等等，制成具有多层线路与元件的IC晶圆，再交由后段的测试、切割、封装厂，以制成实体的集成电路成品。

晶圆在生产加工过程中，非常容易受到环境中粉尘的污染，小到几十纳米的微小颗粒，大到几百微米的灰尘，自于生产加工中晶圆表面的灰尘、空气纯净度未到达标准以及加工过程中化学试剂等。这些颗粒在光刻时会遮挡光线，造成集成电路结构上的缺陷，污染物可能会附着在晶圆表面，造成图案的不完整，直接影响芯片的电气特性，因此通常通过SMIF（标准机械界面）隔离技术，使晶圆可以在对外界环境要求相对较低的情况下，保障晶圆自动上下料过程中的洁净。

如中国发明专利公开号CN101459100B公布了一种紧凑式晶圆自动传输装置，包括机架、上料平台、风箱体和手臂机构，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。

如中国发明专利公开号CN101459101B公布了一种翻转式晶圆自动传输装置，包括机架、上料平台、风箱体和手臂机构，手臂机构的下手臂通过翻转机构连接抓取机构，抓取机构的固定板通过翻转轴铰接在翻转基座上，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抓取滑轨往复移动，抓取机构上的定位机构设置可调定位块。

如中国发明专利公开号CN101465308B公布了一种旋转型晶圆自动传输装置，包括机架、上料平台、风箱体和手臂机构，手臂机构的抓取机构利用组装在下手臂固定座内的大、小带轮组成的传动机构绕轴转动，设置在抓取机构的抓取电机通过蜗轮蜗杆驱动抓取连杆带动夹爪沿抓取滑轨往复移动，抓取机构上的定位机构设置可调定位块。

如中国发明专利公开号CN101465309公布了一种平移翻转式晶圆自动传输装置，包括机架、上料平台、风箱体和手臂机构，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抓取机构，并利用组装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。

但是在实际使用中发现，上述对比文件中的技术方案均存在缺陷，如对比文件一中的技术方案，仅可在有限行程空间内完成晶圆水平或垂直状态的自动传输，同时实现晶圆匣左右平移和翻转；又如对比文件三中的技术方案，仅仅是在完成晶圆自动传输的同时，实现晶圆匣随意旋转和180度反向置放。