本發(fā)明涉及半導體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導體真空處理裝置中用于基片傳輸?shù)臋C械臂。

背景技術(shù)：

在半導體工業(yè)內(nèi)，用來對待處理基片進行高精度的加工如等離子刻蝕、化學氣相沉積（cvd）等需要機械臂將基片傳入或傳出反應(yīng)腔。隨著技術(shù)發(fā)展基片尺寸越來越大，特別是在mocvd領(lǐng)域基片托盤越來越大，以容納更多獨立小基片一次完成材料層生長，提高產(chǎn)量。這些趨勢也要求機械臂能夠精確的在半導體處理系統(tǒng)內(nèi)傳遞更重更大的基片或托盤。傳統(tǒng)的機械臂如圖1所示，包括三段傳動桿，每個傳動桿之間通過傳動軸r1-r3連接，通過驅(qū)動傳動軸r1-r3的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)機械臂轉(zhuǎn)向、伸縮等動作，帶動承載端3運動，使得承載端3能夠托起、放下，以及指定路線上水平移動基片或托盤。這種機械臂存在多個缺點，在托盤質(zhì)量較大時，傳動桿容易變形造成托盤掉落。同時由于需要多個傳動軸都具有驅(qū)動能力才能實現(xiàn)承載端3在指定路線內(nèi)移動，傳動機構(gòu)復(fù)雜。在真空處理腔中為了避免漏氣，一般都是將電機設(shè)置在下方大氣環(huán)境中，通過一個或多個機械傳動軸向上傳遞轉(zhuǎn)動力矩的，機械轉(zhuǎn)動軸與軸套之間設(shè)置磁流體密封裝置，實現(xiàn)真空環(huán)境和大氣環(huán)境之間的氣密和力矩傳遞。圖1所示的現(xiàn)有技術(shù)中除了r1可以直接驅(qū)動外，另外兩個傳動軸r2、r3都需要將來自傳動桿下方的兩個傳動力矩通過機械結(jié)構(gòu)傳遞，這些結(jié)構(gòu)很難在狹窄的空間內(nèi)實現(xiàn)。

所以業(yè)內(nèi)需要一種新的機械傳輸機械臂，能夠利用簡單而且可靠的方式實現(xiàn)承載端3的伸縮和角度旋轉(zhuǎn)，還能夠承載較大質(zhì)量的基片或基片托盤避免機械臂變形。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題是在真空環(huán)境的半導體處理系統(tǒng)中，提供一種能夠承載大質(zhì)量基片或基片托盤的機械臂，本發(fā)明提供了一種真空環(huán)境中使用的機械臂，包括：一旋轉(zhuǎn)平臺，旋轉(zhuǎn)平臺上表面包括第一滑軌，一滑臺設(shè)置在第一滑軌上可以沿第一滑軌滑動，一承載端固定到所述滑臺上，所述承載端用于支撐基片或基片托盤，一個支撐基座支撐所述旋轉(zhuǎn)平臺，所述支撐基座上包括一個第一驅(qū)動軸用于驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)平臺轉(zhuǎn)動，還包括一個第二驅(qū)動軸用以驅(qū)動所述滑臺在滑軌上滑動，所述滑臺位于滑軌的第一端時承載端處于收縮狀態(tài)，所述滑臺位于滑軌第二端時承載待處于向外伸展狀態(tài)；其特征在于：所述支撐基座上包括第一和第二旋轉(zhuǎn)軸，所述第二驅(qū)動軸用于驅(qū)動所述第一旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，第一和第二傳動桿的第一端分別連接到所述第一第二旋轉(zhuǎn)軸，第一和第二傳動桿的第二端分別連接到第三和第四旋轉(zhuǎn)軸，一個中間傳動桿的兩端連接在所述第三和第四旋轉(zhuǎn)軸上，一個第三傳動桿包括第一端連接到位于所述滑臺上的第一滑臺旋轉(zhuǎn)軸，所述第三傳動桿中間部分連接到所述第三傳動軸，所述第三傳動桿的第二端位于遠離滑臺方向延伸形成的延伸部上；所述中間傳動桿上還包括一個第二滑軌和可在第二滑軌上移動的滑塊，第三傳動桿第二端通過一個第五旋轉(zhuǎn)軸和第五傳動桿與所述滑塊相連接，第一傳動桿中間包括一個第六旋轉(zhuǎn)軸通過一第六連接桿與所述滑塊相連接。所述中間傳動桿位于第一、第二傳動桿上方，第三傳動桿下方。

其中第一驅(qū)動軸和第二驅(qū)動軸同心設(shè)置，第一驅(qū)動軸圍繞所述第二驅(qū)動軸。

第二滑軌和滑塊位于所述中間傳動桿的下表面。第一、第二旋轉(zhuǎn)軸和第一、第二傳動桿位于所述旋轉(zhuǎn)平臺下方。

本發(fā)明還可以包括一個第四傳動桿，所述第四傳動桿第一端連接到位于滑臺上的第二滑臺旋轉(zhuǎn)軸，第二端連接到所述第四旋轉(zhuǎn)軸。其中第三和第四傳動桿在旋轉(zhuǎn)中保持平行。

第一傳動桿和第二傳動桿在旋轉(zhuǎn)過程中保持平行。

第三傳動桿和第一傳動桿平行時，所述第二驅(qū)動軸驅(qū)動所述第一旋轉(zhuǎn)軸和第一傳動桿逆時針旋轉(zhuǎn)時，所述第六傳動桿帶動所述滑塊向滑臺的第一端方向移動，滑臺帶動第五傳動桿運動并使第三傳動桿向順時針方向運動。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)機械臂意圖；

圖2是本發(fā)明機械臂俯視圖；

圖3是圖2中x處剖面示意圖；

圖4a-4c是本發(fā)明機械臂上各個傳動桿和滑塊移動過程示意圖。

具體實施方式

如圖2所示為本發(fā)明機械臂俯視圖，本發(fā)明包括一個旋轉(zhuǎn)平臺，旋轉(zhuǎn)平臺上表面包括至少一條滑軌s1，也可以包括其它平行的滑軌。一個滑臺t1設(shè)置在滑軌上，可以在外力驅(qū)動下沿著滑軌往復(fù)運動。滑軌一側(cè)固定有承載端3，另一側(cè)設(shè)置有旋轉(zhuǎn)軸rc1和rc2。旋轉(zhuǎn)平臺的機械強度和寬度、厚度都足夠大，使得本發(fā)明承載端3在承載大質(zhì)量托盤時不會發(fā)生變形。旋轉(zhuǎn)平臺下方包括一個支撐基座，提供機械傳動所需的旋轉(zhuǎn)動力，同時實現(xiàn)支撐基座和外部大氣環(huán)境之間的氣密。支撐基座包括至少一個第一驅(qū)動軸用于驅(qū)動旋轉(zhuǎn)平臺轉(zhuǎn)動，和第二驅(qū)動軸用于驅(qū)動滑臺移動。旋轉(zhuǎn)平臺底面中央包括一個空心的傳動軸rθ，可以驅(qū)動旋轉(zhuǎn)平臺在圓周方向上轉(zhuǎn)動。與rθ同軸的包括一個用于驅(qū)動承載端3伸縮的傳動軸ra1，通過傳動軸ra1的旋轉(zhuǎn)可以帶動傳動桿l1的旋轉(zhuǎn)。在遠離傳動軸ra1的傳動桿l1另一端，包括一個連接桿l8通過一個旋轉(zhuǎn)軸rb1與傳動桿l1連接。在旋轉(zhuǎn)平臺下方支撐基座上，傳動軸ra1右側(cè)還包括一個隨動旋轉(zhuǎn)軸ra2，隨動旋轉(zhuǎn)軸ra2通過傳動桿l2與連接桿l8另一端的旋轉(zhuǎn)軸rb2連接。所以旋轉(zhuǎn)軸ra1、ra2、rb1、rb2和3條連接桿l1、l2、l8構(gòu)成一個平行四邊形，只需要傳動軸ra1轉(zhuǎn)動就能驅(qū)動整個平行四邊形轉(zhuǎn)動。隨動旋轉(zhuǎn)軸rb1和rb2向上延伸分別與第三傳動桿l3和第四傳動桿l4向連接，其中傳動桿l3包括一端連接到位于滑臺t1上的旋轉(zhuǎn)軸rc1，與rc1方向相反的另一端包括一段第三傳動桿延伸部l3x。第四傳動桿l4連接在滑臺旋轉(zhuǎn)軸rc2和旋轉(zhuǎn)軸rb2之間。旋轉(zhuǎn)軸rc1與rc2之間的距離和rb1與rb2之間的距離相同，所以l3和l4之間能夠互相平行運動。本發(fā)明連接桿l8下表面還設(shè)置了一個第二滑軌s2，第二滑軌上設(shè)置了一個滑塊t2可以沿第二滑軌s2滑動。其中傳動桿延伸部l3x上包括一個旋轉(zhuǎn)軸rd2，通過連接桿l5與所述滑塊t2連接，同時傳動桿l1中間也包括一個旋轉(zhuǎn)軸rd1通過一個連接桿l6與滑塊t2連接。

圖3是圖2中x處剖面示意圖，旋轉(zhuǎn)平臺中間部分和下方的支撐基座被隱去以方便顯示后方的各個旋轉(zhuǎn)軸和連接桿的形貌。如圖3所示第一傳動桿l1，第二傳動桿l2位于旋轉(zhuǎn)平臺下方，l1通過傳動軸ra1驅(qū)動。l1、l2的遠端各包括一個向上延伸的旋轉(zhuǎn)軸rb1和rb2，旋轉(zhuǎn)軸rb1和rb2上安裝有連接桿l8的兩個旋轉(zhuǎn)孔，同時在l8上方還安裝有l(wèi)3的中間旋轉(zhuǎn)孔和l4的遠端旋轉(zhuǎn)孔。在l3和l4的近端各包括一個旋轉(zhuǎn)孔與旋轉(zhuǎn)軸rc1、rc2匹配，旋轉(zhuǎn)軸rc1、rc2向下延伸連接到滑臺t1上。

本發(fā)明連接桿下表面還包括滑軌s2（圖中未示出），以及可以左右滑動的滑塊t2，l3延展部l3x的遠端包括一個向下延伸的旋轉(zhuǎn)軸rd2，第一傳動桿l1的中間包括一個向上延伸的旋轉(zhuǎn)軸rd1，rd1通過連接桿l6連接到滑塊t2，rd2通過連接桿l5連接到滑塊t2。

在本發(fā)明機械臂運行過程中旋轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)由傳動軸rθ驅(qū)動外，所有的傳動桿l1-l8均通過傳動軸ra1驅(qū)動，只需要兩個位于底部的傳動軸就能實現(xiàn)機械臂所需要的旋轉(zhuǎn)和伸展動作。

如圖4a-4c為本發(fā)明機械臂運行過程中各個傳動桿和滑塊移動過程示意圖。圖4a為滑臺t1位于最右端時，也就是承載端3位于收縮狀態(tài)時各個傳動軸和滑塊位置的示意圖，其中由于傳動桿l4只是起部分穩(wěn)定作用，省略后不影響本發(fā)明機械臂的運行，所以圖中未示出l4。圖4a中滑塊t2位于連接桿l8上滑軌s2的較左端，l1、l2、l8等構(gòu)成的平行四邊形向右傾斜，連接桿l3也向右傾斜。隨著傳動軸ra1逆時針旋轉(zhuǎn)，l1、l2、l8等構(gòu)成的平行四邊形也向左旋轉(zhuǎn)直到達到圖4b所示的位置，此時平行四邊形已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殚L方形，也就是驅(qū)動用的傳動桿l1和隨動的傳動桿l3互相平行，上下相疊，到達了臨界點。如果沒有l(wèi)5、l6、s2、t2這套用于臨界點強制驅(qū)動的機構(gòu)，在臨界點附近時隨動傳動桿l3得到的力矩接近于零，隨著l1逆時針轉(zhuǎn)動，連接桿l3會發(fā)生停頓、振動甚至會使l3的下端再次向右轉(zhuǎn)動，而最理想的運行軌跡是需要l3下端延著旋轉(zhuǎn)軸rb1向左滑動。本發(fā)明由于設(shè)置了臨界點強制驅(qū)動的機構(gòu)，在到達臨界點附近時隨著l1的逆時針向左轉(zhuǎn)動帶動旋轉(zhuǎn)軸rd1上的連接桿l6向右轉(zhuǎn)動，同時使得滑塊t2也向右移動，進一步的滑塊t2向右移動也帶動連接桿l5和旋轉(zhuǎn)軸rd2向右移動，所以連接桿l3的下端向左移動，滑臺t1達到如圖4c所示的位置。本發(fā)明在傳動連接桿l1和隨動連接桿l3達到臨界位置時，通過l1機械連接強制驅(qū)動滑塊t2，帶動l3向希望的方向轉(zhuǎn)動，最終使得整個伸縮過程連續(xù)、流場，避免了停頓以及機械振動的發(fā)生。

本發(fā)明中連接桿l8的高度可以進一步下降，只要是處于l1、l2上方好l3、l4的下方均可以實現(xiàn)本發(fā)明目標。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。