一種用于掩模傳輸?shù)臋C(jī)械手的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種集成電路裝備制造領(lǐng)域，尤其涉及一種用于掩模傳輸?shù)臋C(jī)械手。
【背景技術(shù)】
[0002]光刻設(shè)備是一種將掩模圖案曝光成像到硅片或玻璃基板上的設(shè)備。掩模傳輸負(fù)責(zé)物料在曝光成像單元掩模臺(tái)和物料接口(版盒)之間的傳送，是光刻設(shè)備的重要組成部分。隨著基板世代的變遷，芯片刻線精度的提高，掩模版的尺寸也隨著變大，對(duì)于掩模傳輸?shù)男谐碳靶识紟硇碌母淖?，需要在大行程下高速、高精度的完成傳輸任?wù)。
[0003]掩模傳輸系統(tǒng)主要完成的功能如下:負(fù)責(zé)將未曝光的掩模從版盒傳輸?shù)窖谀Ｅ_(tái)上，將完成曝光的掩模從掩模臺(tái)上傳輸回版盒中。保證上到掩模臺(tái)的掩模標(biāo)記在對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的捕獲范圍內(nèi)。
[0004]掩模傳輸系統(tǒng)的工作流程:取放版機(jī)械手將未曝光的掩模版取出，送至解鎖機(jī)構(gòu)進(jìn)行解鎖，解鎖機(jī)構(gòu)打開版盒，交換版機(jī)械手取走掩模版，送至掩模臺(tái)進(jìn)行交接，曝光后由掩模臺(tái)交接于交換版機(jī)械手，由交換版機(jī)械手送至取放版機(jī)械手交接位并送至解鎖機(jī)構(gòu)，把曝光好的掩模版放回版盒，并送回版庫(kù)。
[0005]從上述流程可以發(fā)現(xiàn)，掩模版通過交換版機(jī)械手快速高效的完成各工位的交接并完成曝光，在整個(gè)流程里，如何在大行程下保證機(jī)械手定位精度及重復(fù)性精度，交換版機(jī)械手的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。5世代以后，隨著掩模版尺寸、重量變大，掩模版的交接工位距離變大。都需要一種新型的低成本、大行程高速的交換版機(jī)械手來提高光刻機(jī)的上版精度及產(chǎn)率。傳統(tǒng)的機(jī)械手主要有以下情況:1)高成本、定位精度重復(fù)性好，這類機(jī)械手主要由成本較高的直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)、精密導(dǎo)軌導(dǎo)向及絕對(duì)式光柵尺組合等組成；但隨著行程的加大，直線電機(jī)、絕對(duì)式光柵尺等也隨著行程的加大,成本隨之變大,高精度的背后伴隨著高成本的代價(jià)；2)低成本、定位精度重復(fù)性差，這類機(jī)械手主要由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，帶輪傳送帶的傳輸模式或是絲杠導(dǎo)軌組合模式，共同點(diǎn)都是低成本，但精度、重復(fù)性差得不到保證。3)交換版的夾持機(jī)械手與運(yùn)動(dòng)軸的連接方式通常為剛性連接，發(fā)生碰撞時(shí)，撞擊的沖擊力直接作用于版叉上，很容易使高精密加工的版叉產(chǎn)生變形，使掩模版發(fā)生損壞。4)應(yīng)用到光刻機(jī)的環(huán)境下，運(yùn)動(dòng)部件容易產(chǎn)生顆粒，會(huì)對(duì)整機(jī)產(chǎn)生顆粒污染。
[0006]針對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械手的現(xiàn)狀，很需要發(fā)明一種通過一種具有低成本、行程大、運(yùn)動(dòng)重復(fù)性好、防碰撞、低污染的交換版機(jī)械手，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，使用可靠，控制方便。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種大行程、高精度的用于掩模傳輸?shù)臋C(jī)械手。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明公開一種用于掩模傳輸?shù)臋C(jī)械手，其特征在于，包括:驅(qū)動(dòng)單元，該驅(qū)動(dòng)單元包括沿X方向作單自由度的直線運(yùn)動(dòng)的X向運(yùn)動(dòng)模塊以及沿Z方向作單自由度的直線運(yùn)動(dòng)的Z向運(yùn)動(dòng)模塊；夾持機(jī)械手模塊，用于移動(dòng)該掩模，該夾持機(jī)械手模塊與該Z向運(yùn)動(dòng)模塊耦接；以及防碰撞模塊，用于消除碰撞發(fā)生時(shí)對(duì)該機(jī)械手的沖擊力，該防碰撞模塊與該夾持機(jī)械手模塊耦接。
[0009]更進(jìn)一步地，該X向運(yùn)動(dòng)模塊包括直流電機(jī)，該直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)同步帶在雙導(dǎo)軌上移動(dòng)。
[0010]更進(jìn)一步地,該Z向運(yùn)動(dòng)模塊包括直流電機(jī),該直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)同步帶在雙導(dǎo)軌上移動(dòng)。
[0011]更進(jìn)一步地，該驅(qū)動(dòng)單元還包括氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊，該氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊用于實(shí)現(xiàn)Y向定位以及該機(jī)械手的開合。
[0012]更進(jìn)一步地，該防碰撞模塊的壓緊件由抗沖擊材料組成，該防碰撞模塊還包括防碰撞傳感器。所述抗沖擊材料為彈簧鋼。
[0013]更進(jìn)一步地，該機(jī)械手還包括機(jī)械定位模塊，該機(jī)械定位模塊包括V型塊、滑輪桿和氣動(dòng)組件，該氣動(dòng)組件驅(qū)動(dòng)該滑輪桿伸入該V型塊進(jìn)行X向微調(diào)。
[0014]更進(jìn)一步地，該機(jī)械手還包括自鎖調(diào)整模塊，用于對(duì)所述Z向運(yùn)動(dòng)模塊與夾持機(jī)械手模塊連接處微調(diào)，進(jìn)行X向運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償。。
[0015]更進(jìn)一步地，該機(jī)械手還包括環(huán)境模塊，所述機(jī)械手密閉在該環(huán)境模塊中，該環(huán)境模塊抽除密閉空間中存在的顆粒。
[0016]更進(jìn)一步地，該環(huán)境模塊包括抽顆粒接口。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明通過機(jī)械定位模塊與位置檢測(cè)器件有效保持物料傳輸過程中的精度，定位精度可達(dá)到1ym;有效的解決機(jī)械手碰撞問題，減少夾持版叉的變形問題及掩模版的損壞問題。
【附圖說明】
[0018]關(guān)于本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。
[0019]圖1是本發(fā)明所涉及的掩模傳輸機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明所涉及的掩模傳輸機(jī)械手的X向運(yùn)動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明所涉及的掩模傳輸機(jī)械手的Z向運(yùn)動(dòng)模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4是本發(fā)明所涉及的掩模傳輸機(jī)械手的夾持機(jī)械手模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5是本發(fā)明所涉及的掩模傳輸機(jī)械手的防碰撞模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6是本發(fā)明所涉及的掩模傳輸機(jī)械手的自鎖調(diào)整模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7是本發(fā)明所涉及的掩模傳輸機(jī)械手的機(jī)械定位模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8是本發(fā)明所涉及的掩模傳輸機(jī)械手的工作流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的一種具體實(shí)施例的用于掩模傳輸?shù)臋C(jī)械手。然而，應(yīng)當(dāng)將本發(fā)明理解成并不局限于以下描述的這種實(shí)施方式，并且本發(fā)明的技術(shù)理念可以與其他公知技術(shù)或功能與那些公知技術(shù)相同的其他技術(shù)組合實(shí)施。
[0021]在以下描述中，為了清楚展示本發(fā)明的結(jié)構(gòu)及工作方式，將借助諸多方向性詞語進(jìn)行描述，但是應(yīng)當(dāng)將“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“內(nèi)”、“向外”、“向內(nèi)”、“上”、“下”等詞語理解為方便用語，而不應(yīng)當(dāng)理解為限定性詞語。此外，在以下描述中所使用的“X向”一詞主要指與水平向平行的方向'“Y向”一詞主要指與水平向平行，且與X向垂直的方向；“z向”一詞主要指與水平向垂直，且與X、Y向均垂直的方向。
[0022]本發(fā)明所公開的交換版機(jī)械手主要由驅(qū)動(dòng)單元、結(jié)構(gòu)單元及輔助單元構(gòu)成。其中，驅(qū)動(dòng)單元主要由X向運(yùn)動(dòng)模塊、Z向運(yùn)動(dòng)模塊及氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊組成；結(jié)構(gòu)單元由夾持機(jī)械手模塊及支架模塊組成；輔助單元由機(jī)械定位模塊、防碰撞模塊及環(huán)境模塊組成。
[0023]驅(qū)動(dòng)單元主要是掩模傳輸機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)單元，對(duì)于TFT5世代之后的發(fā)展，掩模版的尺寸變大，X軸的行程也隨之變大，目前5世代的掩模板約800X920mm，所以對(duì)于交換版機(jī)械手X向行程，大約3-5米，如此大的行程，如果運(yùn)用直線電機(jī)及絕對(duì)式光柵尺的驅(qū)動(dòng)方案，行程及成本問題會(huì)隨之產(chǎn)生。本發(fā)明機(jī)械手X向運(yùn)動(dòng)模塊采用齒輪及傳送帶的傳動(dòng)模型，由直流電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，并由精密導(dǎo)軌導(dǎo)向的運(yùn)動(dòng)模式。很好的保證機(jī)械傳輸?shù)男蕟栴}，這種運(yùn)動(dòng)模式所產(chǎn)生的上版精度問題主要由輔助單元中的機(jī)械定位模塊及各工位傳感器保證，利于一種機(jī)械定位流程很好的進(jìn)行上版前的機(jī)械粗對(duì)準(zhǔn)，保證X向運(yùn)動(dòng)模塊的重復(fù)性。Z向運(yùn)動(dòng)模塊主要完成交換版機(jī)械手與交接工位完成交接時(shí)Z向補(bǔ)償，氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)模塊主要提供給夾持對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)及輔助單元的機(jī)械定位模塊的運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
[0024]結(jié)構(gòu)單元包括夾持機(jī)械手模塊和支架模塊。其中支架模塊主要完成機(jī)械手與外界的機(jī)械接口及各運(yùn)動(dòng)單元的安裝；夾持機(jī)械手模塊完成機(jī)械手的夾持動(dòng)作，夾持過程提供掩模版的X向及Y向定位。
[0025]輔助單元主要由機(jī)械定位模塊、防碰撞模塊以及環(huán)境模塊三個(gè)模塊構(gòu)成。其中，機(jī)械定位模塊采用機(jī)械定位結(jié)構(gòu)定位，結(jié)合氣動(dòng)，可以補(bǔ)償X向的運(yùn)動(dòng)，解決大行程、低成本帶來的定位精度不高等問題。
[0026]防碰撞模塊主要防止夾持機(jī)械手在發(fā)生碰撞時(shí)，產(chǎn)生的沖擊力對(duì)夾持機(jī)械手的加工件的變形，及破壞機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)重復(fù)性。針對(duì)防碰撞的思路，主要由主動(dòng)及被動(dòng)相結(jié)合的設(shè)計(jì)思想，主動(dòng)方式是，增加測(cè)距手段，達(dá)到碰撞前的提前制動(dòng)，直接保證機(jī)械手安全；被動(dòng)方式是，采用一種耦合結(jié)構(gòu)方式，并且連接件采用