專利名稱：翻轉(zhuǎn)式晶圓自動傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種晶圓輸送設(shè)備。特別是一種對標準機械界面(Standard Mechanical Interface,簡稱SMIF)晶圓盒進行載入載出操作的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，在制程間傳輸運行平 穩(wěn)，實現(xiàn)晶圓匣在0 — 90度范圍翻轉(zhuǎn)動作更靈活可靠，拓展了適用范圍的翻轉(zhuǎn)式晶圓自動 傳輸裝置。
背景技術(shù)：
目前，在半導(dǎo)體的制造過程中，晶圓輸送對IC制造至關(guān)重要。為了確保晶圓在不同 的制程間運送時的品質(zhì)，避免晶圓受到塵粒或其它污染，越來越多的運送工作采用標準的 運送容器，即采用了標準機械界面(standard mechanical interface,簡稱SMIF)技術(shù)。如 美國專利4532970和4534389中，就公開了一種SMIF系統(tǒng)。該系統(tǒng)是通過明顯減少流 過晶圓的塵粒，來降低塵粒對晶圓的污染。該效果是通過在機械方面保證晶圓輸送、存儲 以及多數(shù)制程中，晶圓周圍的氣體相對晶圓保持靜止，以及外部環(huán)境中的塵粒不會進入晶 圓環(huán)境來實現(xiàn)的。SMIF技術(shù)以"隔離技術(shù)"概念為中心。所謂隔離技術(shù)旨在通過將晶圓 封閉在一個超潔凈的環(huán)境中，同時放寬對這個封閉環(huán)境以外的潔凈度要求來防止產(chǎn)品 被污染。這使得節(jié)約巨額先期和運營成本成為可能，同時也使晶圓廠能夠更有效、更 具成本效益。
另外，美國專利5934991公開了一種晶圓盒裝載設(shè)備界面改進的潔凈空氣系統(tǒng)(Pod loader interface improved clean air system),是一種集成的空氣過濾系統(tǒng)，可以提供潔凈的 微環(huán)境。該系統(tǒng)中的風(fēng)扇、過濾器、壓力通風(fēng)箱和裝載平臺作為一個整體移動，壓力通風(fēng) 室通過一個成角度有孔的網(wǎng)屏和裝載平臺上的晶圓盒相通，潔凈空氣流均勻的在成角度有 孔網(wǎng)屏的所有高度上吹過晶圓表面。機械裝置在微環(huán)境下舉起晶圓盒外殼，然后載入和載 出晶圓匣，使晶圓匣在載入和載出過程中被污染的幾率降到最低。此方法被業(yè)內(nèi)人士廣泛 采用。
美國專利6086323公開了一種為IC制程遞送晶圓的方法(Method for supplying wafers to an IC manufacturing process),該方法包括支撐箱體、升降機、上料平臺以及一個 多關(guān)節(jié)機械臂，上料平臺可與SMIF晶圓盒對接。提升機用于將晶圓盒蓋從SMIF晶圓盒 上取下。由氣缸控制的夾桿在升降機升起打開晶圓盒以前，將SMIF晶圓盒固定到提升機 上。其將晶圓盒基座與晶圓盒裝載界面的上料平臺對接后，打開晶圓盒蓋與基座之間的鎖 定機構(gòu)。在使晶圓處于清潔的微環(huán)境中的同時，將晶圓盒蓋從基座上提起，移動多關(guān)節(jié)機 械臂的執(zhí)行器到裸露的晶圓匣的位置，將晶圓匣抓緊，然后移動機械臂，將晶圓轉(zhuǎn)出微環(huán)境，遞送給IC制程。多關(guān)節(jié)機械臂包括旋轉(zhuǎn)肩關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)和腕關(guān)節(jié)，可以實現(xiàn)水平方 向的移動。螺桿垂直驅(qū)動機構(gòu)使機械臂可以垂直移動晶圓匣。但機械臂的功能有限，限制 了設(shè)備的應(yīng)用場合。在需要晶圓匣做更復(fù)雜動作的制程上，就無法實現(xiàn)自動傳輸。抓取機 構(gòu)由氣缸作為動力。采用氣缸作為動力元件很難對運動過程進行精確的控制，同時還要增 加一套氣動系統(tǒng)。安裝在執(zhí)行器下表面的定位機構(gòu)采用一組圍繞中心安裝的四個定位塊。 形成一個漏斗狀的結(jié)構(gòu)，可以引導(dǎo)晶圓匣手柄達到居中的位置。但執(zhí)行器定位塊的安裝只 能適用于固定的一種晶圓匣，隨著制程設(shè)備的發(fā)展，晶圓匣的形式也越來越多樣，這就使 得晶圓的自動傳輸受到限制。
美國專利5975825中公開了一種晶圓傳輸裝置(Transfer apparatus for wafers),它含 有一個可升降移動的線性載臺，線性載臺承載一機械臂。該機械臂包括兩個伸展手臂(置 于晶圓匣兩側(cè))和一個擋片裝置(用于抵住晶圓片邊緣)。擋片裝置含有兩個由彈性材料 制成的口邊，使其可抵在晶圓邊緣上。但此種晶圓傳輸裝置存在一些缺點，表現(xiàn)在以下方 面
1、 機械臂的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，兩只伸展手臂限制了設(shè)備的使用場所。
2、 機械臂作旋轉(zhuǎn)運動所需旋轉(zhuǎn)空間較大，并在機械臂旋轉(zhuǎn)的同時，線性載臺必須配 合升降，且在配合中保證晶圓盒的水平運行穩(wěn)定性，以使各部件搭配動作精確度準確。因 此，該裝置不僅占用空間較大，投入的設(shè)備成本也較高，而且受其結(jié)構(gòu)的限制，無法適用 于在狹小空間作復(fù)雜動作的制程。
3、 機械臂的功能單一，限制其應(yīng)用場合。在需要晶圓匣做更復(fù)雜動作的特殊制程設(shè) 備上，就無法實現(xiàn)自動傳輸。
4、 執(zhí)行器定位塊的設(shè)置只能適用于固定的一種晶圓匣，無法適應(yīng)多樣化制程設(shè)備所 對應(yīng)的各種形狀的晶圓匣的自動傳輸。
專利公告號為CN2327664Y的"附有標準機械界面之晶圓運送裝置"，采用了使夾爪 升降至定點以抓取晶圓盒的夾爪垂直升降機構(gòu)，用于利用倍行程設(shè)計將夾爪上的晶圓盒運 送至定點的夾爪水平移動機構(gòu)和用于將晶圓在盒內(nèi)歸位的夾爪擺動機構(gòu)。其中夾爪垂直升 降機構(gòu)在晶圓盒的側(cè)面升起帶動夾爪水平移動機構(gòu)和夾爪擺動機構(gòu)共同運動，占用了內(nèi)部 很大的空間，導(dǎo)致設(shè)備體積大，同時該晶圓運送裝置的結(jié)構(gòu)特點，限制其應(yīng)用的場合。
韓國專利公開號為100594371B1的"一種能運送晶圓匣的裝載裝置(A loader having function for carrying out cassette)"，采用一種垂直軸鏈接單元在晶圓盒的側(cè)面升起帶動 夾爪水平移動抓取晶圓盒側(cè)面的兩底邊的機構(gòu)。但由于還是采用內(nèi)部抓取機構(gòu)，導(dǎo)致設(shè)備 體積偏大，并且機械臂的功能有限，無法實現(xiàn)操縱晶圓匣做更復(fù)雜的動作。
由于制程設(shè)備的多樣性和特殊性，現(xiàn)有的晶圓裝載設(shè)備，很難全面的滿足要求。從公布的文獻來看，還未發(fā)現(xiàn)采用同一設(shè)備可以在自動卸載SMIF晶圓盒的同時，會自動地將 其中的晶圓輸送到下一制程所需的特定位置，即實現(xiàn)晶圓匣在0—90度范圍翻轉(zhuǎn)，且隨意 設(shè)定傾斜角度，以完成晶圓水平或垂直狀態(tài)的自動傳輸；并在加工完成后，重新收回晶圓 匣的自動傳輸裝置?？梢姮F(xiàn)有晶圓傳輸裝置無法達到在其載入、載出的過程中，既能滿足 制程設(shè)備對于晶圓在多種空間位置上的要求，又能達到制程設(shè)備在狹小空間作更復(fù)雜動作 的目的，因此，現(xiàn)有晶圓傳輸裝置有待進一歩改進。
實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種翻轉(zhuǎn)式晶圓自動傳輸裝置，它除繼承現(xiàn)有技術(shù)中的 SMIF中的隔離技術(shù)提供潔凈的微環(huán)境的優(yōu)點外，還能有效地克服其受結(jié)構(gòu)限制，無法適 用于在制程的狹小空間作復(fù)雜動作等缺點，該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，在制程間傳輸運行平穩(wěn)， 動作更靈活可靠，拓展了適用范圍，使之能實現(xiàn)晶圓匣在0 — 90度范圍翻轉(zhuǎn)，且隨意設(shè)定 傾斜角度，以完成晶圓水平或垂直狀態(tài)的自動傳輸，同時又能適應(yīng)在制程設(shè)備狹小空間作 更復(fù)雜動作，并在遇到外界干涉時可撓性停止，達到精確控制的傳輸效果。
本實用新型所采用的技術(shù)方案是該翻轉(zhuǎn)式晶圓自動傳輸裝置包括機架，固定在機架 上的上料平臺，組裝在機架上作升降移動的帶有扣爪機構(gòu)的風(fēng)箱體和作升降、伸展移動的
帶有抓取機構(gòu)的手臂機構(gòu)，其技術(shù)要點是所述手臂機構(gòu)的下手臂通過翻轉(zhuǎn)機構(gòu)連接所述
抓取機構(gòu)，即所述手臂機構(gòu)的下手臂與所述翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的翻轉(zhuǎn)基座鉸接在一起，所述抓取機 構(gòu)的固定板通過翻轉(zhuǎn)軸鉸接在所述翻轉(zhuǎn)基座上，并利用組裝在翻轉(zhuǎn)基座上的齒輪連桿傳動 機構(gòu)驅(qū)動所述翻轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，帶動所述抓取機構(gòu)固定板繞軸線轉(zhuǎn)動，設(shè)置在所述抓取機構(gòu)的 抓取電機通過渦輪蝸桿驅(qū)動抓取連桿帶動夾爪沿所述抓取機構(gòu)固定板的抓取滑軌往復(fù)移 動，所述抓取機構(gòu)上的定位機構(gòu)設(shè)置可調(diào)定位塊。
鉸接在所述翻轉(zhuǎn)基座上的翻轉(zhuǎn)軸固定在所述抓取機構(gòu)固定板的兩側(cè)，所述翻轉(zhuǎn)軸伸出 翻轉(zhuǎn)基座軸孔端與所述齒輪連桿傳動機構(gòu)中的翻轉(zhuǎn)連桿端固定連接。
所述齒輪連桿傳動機構(gòu)中的一對相嚙合的小齒輪和大齒輪組裝在所述翻轉(zhuǎn)基座上，所 述小齒輪組裝在所述翻轉(zhuǎn)基座的電機軸上，所述大齒輪側(cè)面通過銷軸鉸接傳動連桿的一 端，傳動連桿的另一端與固定連接在所述翻轉(zhuǎn)軸端的翻轉(zhuǎn)連桿的另一端鉸接。
驅(qū)動所述手臂機構(gòu)作升降、伸展移動的手臂升降電機和手臂伸展電機分別固定在所述 機架上和固定在沿機架的手臂升降單滑軌滑動的手臂升降基板上，所述手臂升降電機通過 三號傳動帶和手臂升降螺桿驅(qū)動固定在手臂升降基板上的手臂升降螺母沿螺桿軸向往復(fù) 移動，使手臂機構(gòu)沿與機架的豎向作升降運動。
所述手臂伸展電機通過減速機構(gòu)、二號傳動帶驅(qū)動固定在上手臂上的手臂傳動軸轉(zhuǎn) 動，手臂傳動軸帶動上手臂繞手臂固定軸擺動，通過手臂旋轉(zhuǎn)軸與上手臂鉸接的下手臂在 上手臂內(nèi)部傳動帶的帶動下繞上手臂擺動，通過手臂旋轉(zhuǎn)軸與下手臂鉸接的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)在下手臂內(nèi)部傳動帶的帶動下繞下手臂擺動，使手臂機構(gòu)沿與機架垂直方向作伸展運動。
所述風(fēng)箱體組裝在帶有風(fēng)箱體升降螺母的風(fēng)箱體固定座上，固定在機架上的風(fēng)箱體升 降電機通過一號傳動帶和風(fēng)箱體升降螺桿驅(qū)動風(fēng)箱體升降螺母沿螺桿軸向往復(fù)移動，帶動 風(fēng)箱體固定座沿機架的風(fēng)箱體升降單滑軌上、下滑動。
所述風(fēng)箱體的扣爪機構(gòu)的扣爪電機通過組裝其軸上的拉桿銷軸與扣爪拉桿一端鉸接， 扣爪拉桿另一端與扣爪軸端的曲柄鉸接，扣爪軸另一端固定有扣爪，電機驅(qū)動扣爪軸上的 曲柄繞軸線轉(zhuǎn)動，帶動扣爪開、合。
本實用新型具有的優(yōu)點及積極效果是由于本實用新型是在現(xiàn)有遞送晶圓方法中的傳 輸設(shè)備的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上改進設(shè)計的，所以它除繼承現(xiàn)有技術(shù)中的SMIF中的隔離技術(shù)提供 潔凈的微環(huán)境的優(yōu)點外，還能有效地克服其受結(jié)構(gòu)限制，無法適用于在制程的狹小空間 作復(fù)雜動作等缺點。該裝置的手臂機構(gòu)的下手臂通過翻轉(zhuǎn)機構(gòu)連接抓取機構(gòu)，并使抓取機 構(gòu)采用抓取電機通過渦輪蝸桿驅(qū)動抓取連桿的結(jié)構(gòu)形式來替代現(xiàn)有抓取機構(gòu)中的氣動系 統(tǒng)帶動夾爪動作，確保夾爪夾緊后的晶圓匣不會脫落，故其結(jié)構(gòu)設(shè)計更加合理，在制程間 傳輸運行不僅平穩(wěn)，而且可實現(xiàn)晶圓匣在0 — 90度范圍翻轉(zhuǎn)隨意設(shè)定傾斜角度，動作更靈 活可靠，拓展了對不同制程設(shè)備的適用范圍，使之既能夠在完成晶圓水平或垂直狀態(tài)的自 動傳輸?shù)耐瑫r，滿足制程設(shè)備對于晶圓在多種空間位置上的要求，又能適應(yīng)在制程設(shè)備狹 小空間作更復(fù)雜動作，并在遇到外界干涉時可撓性停止，達到精確控制的傳輸效果。以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步描述。

圖1是本實用新型一種具體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是圖1的右視圖。
圖3是圖1中的手臂機構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是圖1中的手臂機構(gòu)伸展?fàn)顟B(tài)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是圖4的俯視圖。 圖6是圖4的右視圖。
圖7是圖3中的抓取機構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。 圖8是圖3中的定位機構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。 圖9是圖2中的扣爪機構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中序號說明l機架、2風(fēng)箱體升降電機、3—號傳動帶、4風(fēng)箱體固定座、5風(fēng)箱 體升降螺母、6風(fēng)箱體升降螺桿、7風(fēng)箱體升降單滑軌、8手臂升降單滑軌、9 二號傳動帶、 IO減速機構(gòu)、ll手臂伸展電機、12手臂升降基板、13手臂升降螺桿、14三號傳動帶、 15手臂升降電機、16手臂升降螺母、17手臂固定座、18手臂傳動軸、19手臂機構(gòu)、20扣爪機構(gòu)、21上料平臺、22風(fēng)箱體、23定位機構(gòu)、24抓取機構(gòu)、25翻轉(zhuǎn)軸、26翻轉(zhuǎn)機構(gòu)、27下手臂、28手臂旋轉(zhuǎn)軸、29上手臂、30手臂固定軸、31小齒輪、32銷軸、33大齒輪、34傳動連桿、35翻轉(zhuǎn)基座、36翻轉(zhuǎn)連桿、37夾爪、38抓取電機、39抓取滑軌、40抓取連桿、41聯(lián)軸器、42連桿銷軸、43蝸桿、44渦輪、45抓取機構(gòu)固定板、46可調(diào)定位塊、47抓取固定板、48固定定位塊、49扣爪電機、50拉桿銷軸、51扣爪拉桿、52固定座、53扣爪軸、54扣爪。
具體實施方式

根據(jù)圖1 9詳細說明本實用新型的具體結(jié)構(gòu)。該翻轉(zhuǎn)式晶圓自動傳輸裝置是在繼承美國專利6086323的"一種為IC制程遞送晶圓的方法"等專利技術(shù)優(yōu)點的基礎(chǔ)上，并根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷進行重新設(shè)計的。它包括機架l，固定在機架1上的上料平臺21，組裝在機架1上作升降移動的帶有扣爪機構(gòu)20的風(fēng)箱體22和作升降、伸展移動的帶有抓取機構(gòu)24的手臂機構(gòu)19等件。其中風(fēng)箱體22是一個集成的空氣過濾系統(tǒng)，可以提供潔凈的微環(huán)境。其工作原理與上述美國專利技術(shù)中的方法基本相同，在此不再贅述。
如圖1、 2所示，風(fēng)箱體22組裝在帶有風(fēng)箱體升降螺母5的風(fēng)箱體固定座4上，固定在機架1上的風(fēng)箱體升降電機2通過一號傳動帶3和風(fēng)箱體升降螺桿6驅(qū)動風(fēng)箱體升降螺母5沿螺桿軸向往復(fù)移動，帶動風(fēng)箱體固定座4沿機架1的風(fēng)箱體升降單滑軌7上、下滑動。采用風(fēng)箱體升降單滑軌7與現(xiàn)有技術(shù)中的風(fēng)箱體升降雙滑軌相比，可以簡化傳動結(jié)構(gòu)，不僅安裝容易，而且維護時便于調(diào)整。
如圖9所示，風(fēng)箱體22的扣爪機構(gòu)20由扣爪電機49、拉桿銷軸50、扣爪拉桿51、固定座52、扣爪軸53、扣爪54等組成?？圩C構(gòu)20采用扣爪電機49傳動，不再采用氣動系統(tǒng)的氣缸傳動，這既解決了其對運動過程無法進行精確控制的問題，同時還節(jié)省一套氣動系統(tǒng)?？圩C構(gòu)20采用扣爪電機49并通過組裝其軸上的拉桿銷軸50與扣爪拉桿51的一端鉸接，扣爪拉桿51另一端與扣爪軸53—端的曲柄鉸接，利用固定座52組裝在風(fēng)箱體22上的扣爪軸53另一端固定有扣爪54?？圩﹄姍C49通過拉桿銷軸50和扣爪拉桿51來驅(qū)動扣爪軸53上的曲柄繞軸線轉(zhuǎn)動，帶動扣爪54開、合。扣爪機構(gòu)20由扣爪電機49做動力，增強了機構(gòu)的穩(wěn)定性與可控性。
如圖3、 4、 5、 6所示，手臂機構(gòu)19由定位機構(gòu)23、抓取機構(gòu)24、翻轉(zhuǎn)軸25、翻轉(zhuǎn)機構(gòu)26、下手臂27、手臂旋轉(zhuǎn)軸28、上手臂29、手臂傳動軸18、手臂固定軸30等組成。翻轉(zhuǎn)機構(gòu)26由小齒輪31、銷軸32、大齒輪33、傳動連桿34、翻轉(zhuǎn)基座35、翻轉(zhuǎn)連桿36等組成。
如圖7所示，抓取機構(gòu)24由夾爪37、抓取電機38、抓取滑軌39、抓取連桿40、聯(lián)軸器41、連桿銷軸42、蝸桿43、渦輪44、抓取機構(gòu)固定板45等組成。
如圖8所示，定位機構(gòu)23由可調(diào)定位塊46、抓取固定板47、固定定位塊48等組成。
其中手臂機構(gòu)19的下手臂27通過翻轉(zhuǎn)機構(gòu)26連接抓取機構(gòu)24，即手臂機構(gòu)19的下手臂27與翻轉(zhuǎn)機構(gòu)26的翻轉(zhuǎn)基座35鉸接在一起，與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠在完成晶圓水平或垂直狀態(tài)的自動傳輸?shù)耐瑫r，還可以根據(jù)實際需要實現(xiàn)晶圓匣在0_90度范圍翻轉(zhuǎn)，隨意設(shè)定傾斜角度，以適應(yīng)不同的制程設(shè)備結(jié)構(gòu)特點的要求。抓取機構(gòu)固定板45通過翻轉(zhuǎn)軸25鉸接在翻轉(zhuǎn)基座35上，并利用組裝在翻轉(zhuǎn)基座35上的齒輪連桿傳動機構(gòu)驅(qū)動翻轉(zhuǎn)軸25轉(zhuǎn)動，帶動抓取機構(gòu)固定板45繞軸線轉(zhuǎn)動。設(shè)置在抓取機構(gòu)24的抓取電機38通過渦輪44和蝸桿43驅(qū)動抓取連桿40帶動夾爪37沿固定于抓取機構(gòu)固定板45的抓取滑軌39往復(fù)移動。抓取機構(gòu)24上的定位機構(gòu)23設(shè)置可調(diào)定位塊46。鉸接在翻轉(zhuǎn)基座35上的翻轉(zhuǎn)軸25固定在抓取機構(gòu)固定板45的兩側(cè)。翻轉(zhuǎn)軸25伸出翻轉(zhuǎn)基座35軸孔端與齒輪連桿傳動機構(gòu)中的翻轉(zhuǎn)連桿36的一端固定連接。齒輪連桿傳動機構(gòu)由電機驅(qū)動的小齒輪31、銷軸32、大齒輪33、傳動連桿34、翻轉(zhuǎn)連桿36組成。齒輪連桿傳動機構(gòu)中的一對相嚙合的小齒輪31和大齒輪33組裝在翻轉(zhuǎn)基座35上。小齒輪31組裝在翻轉(zhuǎn)基座35的電機軸(圖中未示出)上。大齒輪33通過銷軸32鉸接傳動連桿34的一端，傳動連桿34的另一端與固定連接在翻轉(zhuǎn)軸25端的翻轉(zhuǎn)連桿36的另一端鉸接。
驅(qū)動手臂機構(gòu)19作升降、伸展移動的手臂升降電機15和手臂伸展電機11分別固定在機架1上和固定在沿機架1的手臂升降單滑軌8滑動的手臂升降基板12上。采用手臂升降單滑軌8與現(xiàn)有技術(shù)中的手臂升降雙滑軌相比，可以簡化傳動結(jié)構(gòu)，不僅安裝容易，而且維護時便于調(diào)整。手臂升降電機15通過三號傳動帶14和手臂升降螺桿13驅(qū)動固定在手臂升降基板12上的手臂升降螺母16沿螺桿軸向往復(fù)移動，使手臂機構(gòu)19隨手臂升降基板12的上、下滑動而沿與機架1的豎向作升降運動。手臂伸展電機11通過減速機構(gòu)10、 二號傳動帶9驅(qū)動固定在上手臂29上的手臂傳動軸18轉(zhuǎn)動，手臂傳動軸18帶動上手臂29繞手臂固定軸30擺動，通過手臂旋轉(zhuǎn)軸28與上手臂29連接的下手臂27在上手臂29內(nèi)部傳動帶的帶動下繞上手臂29擺動，通過手臂旋轉(zhuǎn)軸28與下手臂27鉸接的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)26在下手臂27內(nèi)部傳動帶的帶動下繞下手臂27擺動，(見圖3中的局部剖視圖)，使手臂機構(gòu)19沿與機架1垂直方向作伸展運動。
該翻轉(zhuǎn)式晶圓自動傳輸裝置的動作過程是
它由風(fēng)箱體22的升降、手臂機構(gòu)19的升降、手臂機構(gòu)19的伸展、扣爪機構(gòu)20的開合、抓取機構(gòu)24的開合、抓取機構(gòu)24的翻轉(zhuǎn)等部件的動作組成。采用該裝置專用的控制器作為中央處理單元和利用獨有的軟件控制技術(shù)，使各部件間配合運動完成晶圓的自動傳輸。
風(fēng)箱體升降電機2通過一號傳動帶3驅(qū)動風(fēng)箱體升降螺桿6轉(zhuǎn)動，風(fēng)箱體升降螺母5沿風(fēng)箱體升降螺桿6上、下移動，帶動風(fēng)箱體22沿風(fēng)箱體升降單滑軌7上、下移動。
手臂升降電機15通過三號傳動帶14驅(qū)動手臂升降螺桿13轉(zhuǎn)動，手臂升降螺母16沿手臂升降螺桿13上、下移動，帶動手臂升降基板12沿手臂升降單滑軌8上、下移動，實現(xiàn)了手臂機構(gòu)19的上、下移動。手臂升降電機15由編碼器作位置反饋，可以實現(xiàn)上升、下降的位置精確控制。
手臂機構(gòu)19在上手臂29與下手臂27的共同擺動作用下，使其鉸接有抓取機構(gòu)24的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)26實現(xiàn)了沿與機架1垂直的方向作直線運動，即手臂機構(gòu)19的伸展運動。手臂伸展電機15由編碼器作位置反饋，可以實現(xiàn)伸展位置的精確控制。這種上升、下降的位置和伸展位置的設(shè)計可確保定位精度達O.lmm以內(nèi)，且遇到外界干涉狀況時，隨時做可撓性停止，不會撞傷物體，本身機構(gòu)不容易損傷。
翻轉(zhuǎn)機構(gòu)26在手臂機構(gòu)19的伸展行程內(nèi)都可以實現(xiàn)晶圓匣的翻轉(zhuǎn)。翻轉(zhuǎn)機構(gòu)26的電機驅(qū)動的小齒輪31帶動大齒輪33，大齒輪33轉(zhuǎn)動通過銷軸32推動傳動連桿34擺動。在傳動連桿34的推動下，翻轉(zhuǎn)連桿36通過翻轉(zhuǎn)軸25的轉(zhuǎn)動帶動了抓取機構(gòu)24的翻轉(zhuǎn)運動。
抓取機構(gòu)24的抓取電機38通過連軸器41帶動蝸桿43和渦輪44轉(zhuǎn)動，渦輪44通過連桿銷軸42推動抓取連桿40帶動夾爪37，在抓取滑軌39的限制下，夾爪37沿抓取滑軌39作直線往復(fù)運動?？刂谱ト‰姍C38的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)即可實現(xiàn)夾爪37的開、合。采用抓取電機38加編碼器的控制設(shè)計，可確保夾爪夾緊后的晶圓匣不會脫落。
安裝在抓取機構(gòu)24下端的定位機構(gòu)23是用來實現(xiàn)晶圓匣定位的。可調(diào)定位塊46和固定定位塊48均有一個傾斜的內(nèi)表面，可以引導(dǎo)晶圓匣達到居中的位置。可調(diào)定位塊46具有位置調(diào)整的功能，在晶圓匣外部形狀有差異的情況下可以通過調(diào)整可調(diào)定位塊46的位置使晶圓匣處于合適的位置。
扣爪機構(gòu)20用于在提升晶圓盒之前，將晶圓盒固定在風(fēng)箱體22上?？圩C構(gòu)20的扣爪電機49運動時，電機軸伸出，通過拉桿銷軸50拉動扣爪拉桿51擺動，扣爪拉桿51的擺動帶動扣爪軸53繞固定座52轉(zhuǎn)動。扣爪54隨著扣爪軸53的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，完成扣爪54扣合的動作。反之，扣爪電機49的電機軸縮回，在扣爪拉桿51的拉動下扣爪軸53向相反的方向轉(zhuǎn)動，即帶動扣爪54打開，這樣就完成了扣爪機構(gòu)20的扣合、打開動作。
該翻轉(zhuǎn)式晶圓自動傳輸裝置的工作過程如下
操作人員將晶圓盒放置在上料平臺21上。設(shè)備開始工作，晶圓盒被通用的鎖定機構(gòu)打開，扣爪機構(gòu)20動作，扣爪54將晶圓盒的蓋子固定在風(fēng)箱體22上。風(fēng)箱體22上升至頂部，帶動晶圓盒蓋從晶圓匣上提起。此時晶圓匣處于風(fēng)箱體22的微環(huán)境中。
手臂機構(gòu)19下降到晶圓匣上方，定位機構(gòu)23將晶圓匣定位到中央位置，抓取機構(gòu)24動作，夾爪37將晶圓匣夾住；手臂機構(gòu)19上升，將晶圓匣從上料平臺21上提起。
手臂機構(gòu)19伸展，將晶圓匣送于制程設(shè)備的加工位置上方；手臂機構(gòu)19下降，將晶圓匣放置在加工位置。與此同時，如果制程設(shè)備需要晶圓垂直放置，手臂機構(gòu)19在運送晶圓匣的過程中使翻轉(zhuǎn)機構(gòu)26動作，將晶圓匣作90度的翻轉(zhuǎn)，然后放置在加工位置。
當(dāng)晶圓的加工操作完成后，設(shè)備執(zhí)行相反的流程，將晶圓匣重新裝回設(shè)備的晶圓盒中，以便操作者取走。
權(quán)利要求1、一種翻轉(zhuǎn)式晶圓自動傳輸裝置，包括機架，固定在機架上的上料平臺，組裝在機架上作升降移動的帶有扣爪機構(gòu)的風(fēng)箱體和作升降、伸展移動的帶有抓取機構(gòu)的手臂機構(gòu)，其特征在于所述手臂機構(gòu)的下手臂通過翻轉(zhuǎn)機構(gòu)連接所述抓取機構(gòu)，即所述手臂機構(gòu)的下手臂與所述翻轉(zhuǎn)機構(gòu)的翻轉(zhuǎn)基座鉸接在一起，所述抓取機構(gòu)的固定板通過翻轉(zhuǎn)軸鉸接在所述翻轉(zhuǎn)基座上，并利用組裝在翻轉(zhuǎn)基座上的齒輪連桿傳動機構(gòu)驅(qū)動所述翻轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，帶動所述抓取機構(gòu)固定板繞軸線轉(zhuǎn)動，設(shè)置在所述抓取機構(gòu)的抓取電機通過渦輪蝸桿驅(qū)動抓取連桿帶動夾爪沿所述抓取機構(gòu)固定板的抓取滑軌往復(fù)移動，所述抓取機構(gòu)上的定位機構(gòu)設(shè)置可調(diào)定位塊。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的翻轉(zhuǎn)式晶圓自動傳輸裝置，其特征在于鉸接在所述翻轉(zhuǎn) 基座上的翻轉(zhuǎn)軸固定在所述抓取機構(gòu)固定板的兩側(cè)，所述翻轉(zhuǎn)軸伸出翻轉(zhuǎn)基座軸孔端與所 述齒輪連桿傳動機構(gòu)中的翻轉(zhuǎn)連桿端固定連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的翻轉(zhuǎn)式晶圓自動傳輸裝置，其特征在于所述齒輪連 桿傳動機構(gòu)中的一對相嚙合的小齒輪和大齒輪組裝在所述翻轉(zhuǎn)基座上，所述小齒輪組裝在 所述翻轉(zhuǎn)基座的電機軸上，所述大齒輪側(cè)面通過銷軸鉸接傳動連桿的一端，傳動連桿的另 一端與固定連接在所述翻轉(zhuǎn)軸端的翻轉(zhuǎn)連桿的另一端鉸接。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的翻轉(zhuǎn)式晶圓自動傳輸裝置，其特征在于驅(qū)動所述手臂機 構(gòu)作升降、伸展移動的手臂升降電機和手臂伸展電機分別固定在所述機架上和固定在沿機架的手臂升降單滑軌滑動的手臂升降基板上，所述手臂升降電機通過三號傳動帶和手臂升 降螺桿驅(qū)動固定在手臂升降基板上的手臂升降螺母沿螺桿軸向往復(fù)移動，使手臂機構(gòu)沿與 機架的豎向作升降運動。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的翻轉(zhuǎn)式晶圓自動傳輸裝置，其特征在于所述手臂伸 展電機通過減速機構(gòu)、二號傳動帶驅(qū)動固定在上手臂上的手臂傳動軸轉(zhuǎn)動，手臂傳動軸帶 動上手臂繞手臂固定軸擺動,通過手臂旋轉(zhuǎn)軸與上手臂鉸接的下手臂在上手臂內(nèi)部傳動帶 的帶動下繞上手臂擺動，通過手臂旋轉(zhuǎn)軸與下手臂鉸接的翻轉(zhuǎn)機構(gòu)在下手臂內(nèi)部傳動帶的 帶動下繞下手臂擺動，使手臂機構(gòu)沿與機架垂直方向作伸展運動。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的翻轉(zhuǎn)式晶圓自動傳輸裝置，其特征在于所述風(fēng)箱體組裝 在帶有風(fēng)箱體升降螺母的風(fēng)箱體固定座上，固定在機架上的風(fēng)箱體升降電機和風(fēng)箱體升降 螺桿通過一號傳動帶驅(qū)動風(fēng)箱體升降螺母沿螺桿軸向往復(fù)移動，帶動風(fēng)箱體固定座沿機架 的風(fēng)箱體升降單滑軌上、下滑動。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的翻轉(zhuǎn)式晶圓自動傳輸裝置，其特征在于所述風(fēng)箱體的扣 爪機構(gòu)的扣爪電機通過組裝其軸上的拉桿銷軸與扣爪拉桿一端鉸接，扣爪拉桿另一端與扣 爪軸端的曲柄鉸接，扣爪軸另一端固定有扣爪，電機驅(qū)動扣爪軸上的曲柄繞軸線轉(zhuǎn)動，帶 動扣爪開、合。
專利摘要一種翻轉(zhuǎn)式晶圓自動傳輸裝置，它克服了現(xiàn)有技術(shù)無法在制程的狹小空間作復(fù)雜動作等缺點，包括機架、上料平臺、風(fēng)箱體和手臂機構(gòu)，其技術(shù)要點是手臂機構(gòu)的下手臂通過翻轉(zhuǎn)機構(gòu)連接抓取機構(gòu)，抓取機構(gòu)的固定板通過翻轉(zhuǎn)軸鉸接在翻轉(zhuǎn)基座上，抓取機構(gòu)的抓取電機通過渦輪蝸桿驅(qū)動抓取連桿帶動夾爪沿抓取滑軌往復(fù)移動，抓取機構(gòu)上的定位機構(gòu)設(shè)置可調(diào)定位塊。該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，在制程間傳輸運行平穩(wěn)，動作更靈活可靠，拓展了適用范圍，使之能實現(xiàn)晶圓匣在0-90度范圍翻轉(zhuǎn)，且隨意設(shè)定傾斜角度，以完成晶圓水平或垂直狀態(tài)的自動傳輸，同時又能適應(yīng)在制程設(shè)備狹小空間作更復(fù)雜動作，并在遇到外界干涉時可撓性停止，達到精確控制的傳輸效果。
文檔編號H01L21/67GK201345358SQ200920010069
公開日2009年11月11日 申請日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
發(fā)明者功 吳 申請人:富創(chuàng)得科技(沈陽)有限公司