專利名稱：翻轉(zhuǎn)式晶圓自動(dòng)傳輸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶圓輸送設(shè)備。特別是一種對(duì)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械界面(Standard Mechanical Interface,簡(jiǎn)稱SMIF)晶圓盒進(jìn)行載入載出操作的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，在制程間傳輸運(yùn)行平 穩(wěn)，實(shí)現(xiàn)晶圓匣在0—90度范圍翻轉(zhuǎn)動(dòng)作更靈活可靠，拓展了適用范圍的翻轉(zhuǎn)式晶圓自動(dòng) 傳輸裝置。
背景技術(shù)：
目前，在半導(dǎo)體的制造過(guò)程中，晶圓輸送對(duì)IC制造至關(guān)重要。為了確保晶圓在不同 的制程間運(yùn)送時(shí)的品質(zhì)，避免晶圓受到塵?；蚱渌廴荆絹?lái)越多的運(yùn)送工作采用標(biāo)準(zhǔn)的 運(yùn)送容器，即采用了標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械界面(standard mechanical interface,簡(jiǎn)稱SMIF)技術(shù)。如 美國(guó)專利4532970和4534389中，就公開了一種SMIF系統(tǒng)。該系統(tǒng)是通過(guò)明顯減少流 過(guò)晶圓的塵粒，來(lái)降低塵粒對(duì)晶圓的污染。該效果是通過(guò)在機(jī)械方面保證晶圓輸送、存儲(chǔ) 以及多數(shù)制程中，晶圓周圍的氣體相對(duì)晶圓保持靜止，以及外部環(huán)境中的塵粒不會(huì)進(jìn)入晶 圓環(huán)境來(lái)實(shí)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(guò)將晶圓 封閉在一個(gè)超潔凈的環(huán)境中，同時(shí)放寬對(duì)這個(gè)封閉環(huán)境以外的潔凈度要求來(lái)防止產(chǎn)品 被污染。這使得節(jié)約巨額先期和運(yùn)營(yíng)成本成為可能，同時(shí)也使晶圓廠能夠更有效、更 具成本效益。
另外，美國(guó)專利5934991公開了一種晶圓盒裝載設(shè)備界面改進(jìn)的潔凈空氣系統(tǒng)(Pod loader interface improved clean air system),是一種集成的空氣過(guò)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(guò)濾器、壓力通風(fēng)箱和裝載平臺(tái)作為一個(gè)整體移動(dòng)，壓力通風(fēng) 室通過(guò)一個(gè)成角度有孔的網(wǎng)屏和裝載平臺(tái)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(guò)晶圓表面。機(jī)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(guò)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(guó)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(jī)、上料平臺(tái)以及一個(gè) 多關(guān)節(jié)機(jī)械臂，上料平臺(tái)可與SMIF晶圓盒對(duì)接。提升機(jī)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(jī)升起打開晶圓盒以前，將SMIF晶圓盒固定到提升機(jī) 上。其將晶圓盒基座與晶圓盒裝載界面的上料平臺(tái)對(duì)接后，打開晶圓盒蓋與基座之間的鎖 定機(jī)構(gòu)。在使晶圓處于清潔的微環(huán)境中的同時(shí)，將晶圓盒蓋從基座上提起，移動(dòng)多關(guān)節(jié)機(jī) 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(dòng)機(jī)械臂，將晶圓轉(zhuǎn)出微環(huán)境，遞送給IC制程。多關(guān)節(jié)機(jī)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(shí)現(xiàn)水平方 向的移動(dòng)。螺桿垂直驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)使機(jī)械臂可以垂直移動(dòng)晶圓匣。但機(jī)械臂的功能有限，限制 了設(shè)備的應(yīng)用場(chǎng)合。在需要晶圓匣做更復(fù)雜動(dòng)作的制程上，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)傳輸。抓取機(jī) 構(gòu)由氣缸作為動(dòng)力。采用氣缸作為動(dòng)力元件很難對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行精確的控制，同時(shí)還要增 加一套氣動(dòng)系統(tǒng)。安裝在執(zhí)行器下表面的定位機(jī)構(gòu)采用一組圍繞中心安裝的四個(gè)定位塊。 形成一個(gè)漏斗狀的結(jié)構(gòu)，可以引導(dǎo)晶圓匣手柄達(dá)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(lái)越多樣，這就使 得晶圓的自動(dòng)傳輸受到限制。
美國(guó)專利5975825中公開了一種晶圓傳輸裝置(Transfer apparatus for wafers),它含 有一個(gè)可升降移動(dòng)的線性載臺(tái)，線性載臺(tái)承載一機(jī)械臂。該機(jī)械臂包括兩個(gè)伸展手臂(置 于晶圓匣兩側(cè))和一個(gè)擋片裝置(用于抵住晶圓片邊緣)。擋片裝置含有兩個(gè)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(diǎn)，表現(xiàn)在以下方 面
1、 機(jī)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(chǎng)所。
2、 機(jī)械臂作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所需旋轉(zhuǎn)空間較大，并在機(jī)械臂旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，線性載臺(tái)必須配 合升降，且在配合中保證晶圓盒的水平運(yùn)行穩(wěn)定性，以使各部件搭配動(dòng)作精確度準(zhǔn)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(wú)法適用 于在狹小空間作復(fù)雜動(dòng)作的制程。
3、 機(jī)械臂的功能單一，限制其應(yīng)用場(chǎng)合。在需要晶圓匣做更復(fù)雜動(dòng)作的特殊制程設(shè) 備上，就無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(wú)法適應(yīng)多樣化制程設(shè)備所 對(duì)應(yīng)的各種形狀的晶圓匣的自動(dòng)傳輸。
專利公告號(hào)為CN2327664Y的"附有標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械界面之晶圓運(yùn)送裝置"，采用了使夾爪 升降至定點(diǎn)以抓取晶圓盒的夾爪垂直升降機(jī)構(gòu)，用于利用倍行程設(shè)計(jì)將夾爪上的晶圓盒運(yùn) 送至定點(diǎn)的夾爪水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)和用于將晶圓在盒內(nèi)歸位的夾爪擺動(dòng)機(jī)構(gòu)。其中夾爪垂直升 降機(jī)構(gòu)在晶圓盒的側(cè)面升起帶動(dòng)夾爪水平移動(dòng)機(jī)構(gòu)和夾爪擺動(dòng)機(jī)構(gòu)共同運(yùn)動(dòng)，占用了內(nèi)部 很大的空間，導(dǎo)致設(shè)備體積大，同時(shí)該晶圓運(yùn)送裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，限制其應(yīng)用的場(chǎng)合。
韓國(guó)專利公開號(hào)為100594371B1的"一種能運(yùn)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(dòng) 夾爪水平移動(dòng)抓取晶圓盒側(cè)面的兩底邊的機(jī)構(gòu)。但由于還是采用內(nèi)部抓取機(jī)構(gòu)，導(dǎo)致設(shè)備 體積偏大，并且機(jī)械臂的功能有限，無(wú)法實(shí)現(xiàn)操縱晶圓匣做更復(fù)雜的動(dòng)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
4布的文獻(xiàn)來(lái)看，還未發(fā)現(xiàn)采用同一設(shè)備可以在自動(dòng)卸載SMIF晶圓盒的同時(shí)，會(huì)自動(dòng)地將 其中的晶圓輸送到下一制程所需的特定位置，即實(shí)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(dòng)傳輸；并在加工完成后，重新收回晶圓 匣的自動(dòng)傳輸裝置。可見現(xiàn)有晶圓傳輸裝置無(wú)法達(dá)到在其載入、載出的過(guò)程中，既能滿足 制程設(shè)備對(duì)于晶圓在多種空間位置上的要求，又能達(dá)到制程設(shè)備在狹小空間作更復(fù)雜動(dòng)作 的目的，因此，現(xiàn)有晶圓傳輸裝置有待進(jìn)一步改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種翻轉(zhuǎn)式晶圓自動(dòng)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(diǎn)外，還能有效地克服其受結(jié)構(gòu)限制，無(wú)法適用于在 制程的狹小空間作復(fù)雜動(dòng)作等缺點(diǎn)，該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，在制程間傳輸運(yùn)行平穩(wěn)，動(dòng)作 更靈活可靠，拓展了適用范圍，使之能實(shí)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(dòng)傳輸，同時(shí)又能適應(yīng)在制程設(shè)備狹小空間作更復(fù) 雜動(dòng)作，并在遇到外界干涉時(shí)可撓性停止，達(dá)到精確控制的傳輸效果。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是該翻轉(zhuǎn)式晶圓自動(dòng)傳輸裝置包括機(jī)架，固定在機(jī)架上的 上料平臺(tái)，組裝在機(jī)架上作升降移動(dòng)的帶有扣爪機(jī)構(gòu)的風(fēng)箱體和作升降、伸展移動(dòng)的帶有
抓取機(jī)構(gòu)的手臂機(jī)構(gòu)，其技術(shù)要點(diǎn)是所述手臂機(jī)構(gòu)的下手臂通過(guò)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接所述抓取
機(jī)構(gòu)，即所述手臂機(jī)構(gòu)的下手臂與所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)基座鉸接在一起，所述抓取機(jī)構(gòu)的 固定板通過(guò)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(dòng)機(jī)構(gòu) 驅(qū)動(dòng)所述翻轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)所述抓取機(jī)構(gòu)固定板繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)置在所述抓取機(jī)構(gòu)的抓取 電機(jī)通過(guò)渦輪蝸桿驅(qū)動(dòng)抓取連桿帶動(dòng)夾爪沿所述抓取機(jī)構(gòu)固定板的抓取滑軌往復(fù)移動(dòng)，所 述抓取機(jī)構(gòu)上的定位機(jī)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(jī)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(dòng)機(jī)構(gòu)中的翻轉(zhuǎn)連桿端固定連接。
所述齒輪連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的一對(duì)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(jī)軸上，所述大齒輪側(cè)面通過(guò)銷軸鉸接傳動(dòng)連桿的一 端，傳動(dòng)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(dòng)所述手臂機(jī)構(gòu)作升降、伸展移動(dòng)的手臂升降電機(jī)和手臂伸展電機(jī)分別固定在所述 機(jī)架上和固定在沿機(jī)架的手臂升降單滑軌滑動(dòng)的手臂升降基板上，所述手臂升降電機(jī)通過(guò) 三號(hào)傳動(dòng)帶和手臂升降螺桿驅(qū)動(dòng)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(dòng)，使手臂機(jī)構(gòu)沿與機(jī)架的豎向作升降運(yùn)動(dòng)。
所述手臂伸展電機(jī)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)、二號(hào)傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)固定在上手臂上的手臂傳動(dòng)軸轉(zhuǎn) 動(dòng)，手臂傳動(dòng)軸帶動(dòng)上手臂繞手臂固定軸擺動(dòng)，通過(guò)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(dòng)帶的帶動(dòng)下繞上手臂擺動(dòng),通過(guò)手臂旋轉(zhuǎn)軸與下手臂鉸接的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在下手臂內(nèi)部傳動(dòng)帶的帶動(dòng)下繞下手臂擺動(dòng)，使手臂機(jī)構(gòu)沿與機(jī)架垂直方向作伸展運(yùn)動(dòng)。
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(jī)架上的風(fēng)箱體升
降電機(jī)通過(guò)一號(hào)傳動(dòng)帶和風(fēng)箱體升降螺桿驅(qū)動(dòng)風(fēng)箱體升降螺母沿螺桿軸向往復(fù)移動(dòng)，帶動(dòng)
風(fēng)箱體固定座沿機(jī)架的風(fēng)箱體升降單滑軌上、下滑動(dòng)。
所述風(fēng)箱體的扣爪機(jī)構(gòu)的扣爪電機(jī)通過(guò)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(jī)驅(qū)動(dòng)扣爪軸上的
曲柄繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)扣爪開、合。
本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)及積極效果是由于本發(fā)明是在現(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(jìn)設(shè)計(jì)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(diǎn)外，還能有效地克服其受結(jié)構(gòu)限制，無(wú)法適用于在制程的狹小空間作復(fù)雜動(dòng) 作等缺點(diǎn)。該裝置的手臂機(jī)構(gòu)的下手臂通過(guò)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接抓取機(jī)構(gòu)，并使抓取機(jī)構(gòu)采用抓 取電機(jī)通過(guò)渦輪蝸桿驅(qū)動(dòng)抓取連桿的結(jié)構(gòu)形式來(lái)替代現(xiàn)有抓取機(jī)構(gòu)中的氣動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)夾 爪動(dòng)作，確保夾爪夾緊后的晶圓匣不會(huì)脫落，故其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加合理，在制程間傳輸運(yùn)行
不僅平穩(wěn)，而且可實(shí)現(xiàn)晶圓匣在0—90度范圍翻轉(zhuǎn)隨意設(shè)定傾斜角度，動(dòng)作更靈活可靠，
拓展了對(duì)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(dòng)傳輸?shù)?同時(shí)，滿足制程設(shè)備對(duì)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(dòng)作，并在遇到外界干涉時(shí)可撓性停止，達(dá)到精確控制的傳輸效果。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

圖1是本發(fā)明一種具體結(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(jī)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。 圖4是圖1中的手臂機(jī)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(jī)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。 圖8是圖3中的定位機(jī)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。 圖9是圖2中的扣爪機(jī)構(gòu)的一種結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中序號(hào)說(shuō)明l機(jī)架、2風(fēng)箱體升降電機(jī)、3—號(hào)傳動(dòng)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(hào)傳動(dòng)帶、 IO減速機(jī)構(gòu)、ll手臂伸展電機(jī)、12手臂升降基板、13手臂升降螺桿、14三號(hào)傳動(dòng)帶、 15手臂升降電機(jī)、16手臂升降螺母、17手臂固定座、18手臂傳動(dòng)軸、19手臂機(jī)構(gòu)、20扣爪機(jī)構(gòu)、21上料平臺(tái)、22風(fēng)箱體、23定位機(jī)構(gòu)、24抓取機(jī)構(gòu)、25翻轉(zhuǎn)軸、26翻轉(zhuǎn)機(jī) 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(dòng)連桿、35翻轉(zhuǎn)基座、36翻轉(zhuǎn)連桿、37夾爪、38抓取電機(jī)、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(jī)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(jī)、50拉桿銷軸、51扣爪拉桿、52 固定座、53扣爪軸、54扣爪。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)圖1 9詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)。該翻轉(zhuǎn)式晶圓自動(dòng)傳輸裝置是在繼承美國(guó) 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(diǎn)的基礎(chǔ)上，并根據(jù)現(xiàn) 有技術(shù)中存在的缺陷進(jìn)行重新設(shè)計(jì)的。它包括機(jī)架1，固定在機(jī)架1上的上料平臺(tái)21，組 裝在機(jī)架1上作升降移動(dòng)的帶有扣爪機(jī)構(gòu)20的風(fēng)箱體22和作升降、伸展移動(dòng)的帶有抓取 機(jī)構(gòu)24的手臂機(jī)構(gòu)19等件。其中風(fēng)箱體22是一個(gè)集成的空氣過(guò)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(guó)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(jī)架1上的風(fēng)箱體升降電機(jī)2通過(guò)一號(hào)傳動(dòng)帶3和風(fēng)箱體升降螺桿6驅(qū)動(dòng)風(fēng)箱體升降螺 母5沿螺桿軸向往復(fù)移動(dòng)，帶動(dòng)風(fēng)箱體固定座4沿機(jī)架1的風(fēng)箱體升降單滑軌7上、下滑 動(dòng)。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(jiǎn)化傳動(dòng)結(jié)構(gòu)， 不僅安裝容易，而且維護(hù)時(shí)便于調(diào)整。
如圖9所示，風(fēng)箱體22的扣爪機(jī)構(gòu)20由扣爪電機(jī)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(jī)構(gòu)20采用扣爪電機(jī)49傳動(dòng)，不再采用氣 動(dòng)系統(tǒng)的氣缸傳動(dòng)，這既解決了其對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程無(wú)法進(jìn)行精確控制的問題，同時(shí)還節(jié)省一套 氣動(dòng)系統(tǒng)?？圩C(jī)構(gòu)20采用扣爪電機(jī)49并通過(guò)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C(jī)49通過(guò)拉桿銷軸50和扣爪拉桿 51來(lái)驅(qū)動(dòng)扣爪軸53上的曲柄繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)扣爪54開、合?？圩C(jī)構(gòu)20由扣爪電機(jī) 49做動(dòng)力，增強(qiáng)了機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性與可控性。
如圖3、 4、 5、 6所示，手臂機(jī)構(gòu)19由定位機(jī)構(gòu)23、抓取機(jī)構(gòu)24、翻轉(zhuǎn)軸25、翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu) 26、下手臂27、手臂旋轉(zhuǎn)軸28、上手臂29、手臂傳動(dòng)軸18、手臂固定軸30等組成。翻轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu)26由小齒輪31、銷軸32、大齒輪33、傳動(dòng)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(jī)構(gòu)24由夾爪37、抓取電機(jī)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(jī)構(gòu)固定板45等組成。
如圖8所示，定位機(jī)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(jī)構(gòu)19的下手臂27通過(guò)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)26連接抓取機(jī)構(gòu)24，即手臂機(jī)構(gòu)19的下手臂27與翻轉(zhuǎn)機(jī)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(dòng)傳輸?shù)耐瑫r(shí)，還可以根據(jù)實(shí)際需要實(shí)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(diǎn)的要求。抓取機(jī)構(gòu)固定板45通 過(guò)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(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū) 動(dòng)翻轉(zhuǎn)軸25轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)抓取機(jī)構(gòu)固定板45繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)置在抓取機(jī)構(gòu)24的抓取電機(jī) 38通過(guò)渦輪44和蝸桿43驅(qū)動(dòng)抓取連桿40帶動(dòng)夾爪37沿固定于抓取機(jī)構(gòu)固定板45的抓 取滑軌39往復(fù)移動(dòng)。抓取機(jī)構(gòu)24上的定位機(jī)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(jī)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(dòng)機(jī)構(gòu)中的翻轉(zhuǎn)連桿36的一端固定連接。齒輪連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的 小齒輪31、銷軸32、大齒輪33、傳動(dòng)連桿34、翻轉(zhuǎn)連桿36組成。齒輪連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中 的一對(duì)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(jī)軸(圖中未示出)上。大齒輪33通過(guò)銷軸32鉸接傳動(dòng)連桿34的一端，傳動(dòng)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(dòng)手臂機(jī)構(gòu)19作升降、伸展移動(dòng)的手臂升降電機(jī)15和手臂伸展電機(jī)11分別固定 在機(jī)架1上和固定在沿機(jī)架1的手臂升降單滑軌8滑動(dòng)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(jiǎn)化傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，不僅安裝容易， 而且維護(hù)時(shí)便于調(diào)整。手臂升降電機(jī)15通過(guò)三號(hào)傳動(dòng)帶14和手臂升降螺桿13驅(qū)動(dòng)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(dòng)，使手臂機(jī)構(gòu)19隨手臂升 降基板12的上、下滑動(dòng)而沿與機(jī)架1的豎向作升降運(yùn)動(dòng)。手臂伸展電機(jī)11通過(guò)減速機(jī)構(gòu) 10、 二號(hào)傳動(dòng)帶9驅(qū)動(dòng)固定在上手臂29上的手臂傳動(dòng)軸18轉(zhuǎn)動(dòng)，手臂傳動(dòng)軸18帶動(dòng)上 手臂29繞手臂固定軸30擺動(dòng)，通過(guò)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(dòng)帶的帶動(dòng)下繞上手臂29擺動(dòng)，通過(guò)手臂旋轉(zhuǎn)軸28與下手臂27鉸接的翻轉(zhuǎn) 機(jī)構(gòu)26在下手臂27內(nèi)部傳動(dòng)帶的帶動(dòng)下繞下手臂27擺動(dòng)，(見圖3中的局部剖視圖)， 使手臂機(jī)構(gòu)19沿與機(jī)架1垂直方向作伸展運(yùn)動(dòng)。
該翻轉(zhuǎn)式晶圓自動(dòng)傳輸裝置的動(dòng)作過(guò)程是
它由風(fēng)箱體22的升降、手臂機(jī)構(gòu)19的升降、手臂機(jī)構(gòu)19的伸展、扣爪機(jī)構(gòu)20的開合、 抓取機(jī)構(gòu)24的開合、抓取機(jī)構(gòu)24的翻轉(zhuǎn)等部件的動(dòng)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(dú)有的軟件控制技術(shù)，使各部件間配合運(yùn)動(dòng)完成晶圓的自動(dòng)傳輸。
風(fēng)箱體升降電機(jī)2通過(guò)一號(hào)傳動(dòng)帶3驅(qū)動(dòng)風(fēng)箱體升降螺桿6轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)箱體升降螺母5 沿風(fēng)箱體升降螺桿6上、下移動(dòng)，帶動(dòng)風(fēng)箱體22沿風(fēng)箱體升降單滑軌7上、下移動(dòng)。
手臂升降電機(jī)15通過(guò)三號(hào)傳動(dòng)帶14驅(qū)動(dòng)手臂升降螺桿13轉(zhuǎn)動(dòng)，手臂升降螺母16 沿手臂升降螺桿13上、下移動(dòng)，帶動(dòng)手臂升降基板12沿手臂升降單滑軌8上、下移動(dòng)， 實(shí)現(xiàn)了手臂機(jī)構(gòu)19的上、下移動(dòng)。手臂升降電機(jī)15由編碼器作位置反饋，可以實(shí)現(xiàn)上升、下降的位置精確控制。
手臂機(jī)構(gòu)19在上手臂29與下手臂27的共同擺動(dòng)作用下，使其鉸接有抓取機(jī)構(gòu)24 的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)26實(shí)現(xiàn)了沿與機(jī)架1垂直的方向作直線運(yùn)動(dòng)，即手臂機(jī)構(gòu)19的伸展運(yùn)動(dòng)。手 臂伸展電機(jī)15由編碼器作位置反饋，可以實(shí)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(jì)可確保定位精度達(dá)0.1mm以內(nèi)，且遇到外界干涉狀況時(shí)，隨時(shí)做 可撓性停止，不會(huì)撞傷物體，本身機(jī)構(gòu)不容易損傷。
翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)26在手臂機(jī)構(gòu)19的伸展行程內(nèi)都可以實(shí)現(xiàn)晶圓匣的翻轉(zhuǎn)。翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)26的 電機(jī)驅(qū)動(dòng)的小齒輪31帶動(dòng)大齒輪33，大齒輪33轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)銷軸32推動(dòng)傳動(dòng)連桿34擺動(dòng)。在 傳動(dòng)連桿34的推動(dòng)下，翻轉(zhuǎn)連桿36通過(guò)翻轉(zhuǎn)軸25的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)了抓取機(jī)構(gòu)24的翻轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
抓取機(jī)構(gòu)24的抓取電機(jī)38通過(guò)連軸器41帶動(dòng)蝸桿43和渦輪44轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪44通過(guò) 連桿銷軸42推動(dòng)抓取連桿40帶動(dòng)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(yùn)動(dòng)?？刂谱ト‰姍C(jī)38的正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)即可實(shí)現(xiàn)夾爪37的開、合。采用 抓取電機(jī)38加編碼器的控制設(shè)計(jì)，可確保夾爪夾緊后的晶圓匣不會(huì)脫落。
安裝在抓取機(jī)構(gòu)24下端的定位機(jī)構(gòu)23是用來(lái)實(shí)現(xiàn)晶圓匣定位的?？烧{(diào)定位塊46和 固定定位塊48均有一個(gè)傾斜的內(nèi)表面，可以引導(dǎo)晶圓匣達(dá)到居中的位置?？烧{(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(guò)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(jī)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。扣爪機(jī)構(gòu)20的 扣爪電機(jī)49運(yùn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)軸伸出，通過(guò)拉桿銷軸50拉動(dòng)扣爪拉桿51擺動(dòng)，扣爪拉桿51 的擺動(dòng)帶動(dòng)扣爪軸53繞固定座52轉(zhuǎn)動(dòng)。扣爪54隨著扣爪軸53的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，完成扣爪 54扣合的動(dòng)作。反之，扣爪電機(jī)49的電機(jī)軸縮回，在扣爪拉桿51的拉動(dòng)下扣爪軸53向 相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，即帶動(dòng)扣爪54打開，這樣就完成了扣爪機(jī)構(gòu)20的扣合、打開動(dòng)作。
該翻轉(zhuǎn)式晶圓自動(dòng)傳輸裝置的工作過(guò)程如下
操作人員將晶圓盒放置在上料平臺(tái)21上。設(shè)備開始工作，晶圓盒被通用的鎖定機(jī)構(gòu) 打開，扣爪機(jī)構(gòu)20動(dòng)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(dòng)晶圓盒蓋從晶圓匣上提起。此時(shí)晶圓匣處于風(fēng)箱體22的微環(huán)境中。
手臂機(jī)構(gòu)19下降到晶圓匣上方，定位機(jī)構(gòu)23將晶圓匣定位到中央位置，抓取機(jī)構(gòu) 24動(dòng)作，夾爪37將晶圓匣夾??；手臂機(jī)構(gòu)19上升，將晶圓匣從上料平臺(tái)21上提起。
手臂機(jī)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(jī)構(gòu)19下降，將晶 圓匣放置在加工位置。與此同時(shí)，如果制程設(shè)備需要晶圓垂直放置，手臂機(jī)構(gòu)19在運(yùn)送 晶圓匣的過(guò)程中使翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)26動(dòng)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(dòng)傳輸裝置，包括機(jī)架，固定在機(jī)架上的上料平臺(tái)，組裝在機(jī)架上作升降移動(dòng)的帶有扣爪機(jī)構(gòu)的風(fēng)箱體和作升降、伸展移動(dòng)的帶有抓取機(jī)構(gòu)的手臂機(jī)構(gòu)，其特征在于所述手臂機(jī)構(gòu)的下手臂通過(guò)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接所述抓取機(jī)構(gòu)，即所述手臂機(jī)構(gòu)的下手臂與所述翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的翻轉(zhuǎn)基座鉸接在一起，所述抓取機(jī)構(gòu)的固定板通過(guò)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(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述翻轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)所述抓取機(jī)構(gòu)固定板繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，設(shè)置在所述抓取機(jī)構(gòu)的抓取電機(jī)通過(guò)渦輪蝸桿驅(qū)動(dòng)抓取連桿帶動(dòng)夾爪沿所述抓取機(jī)構(gòu)固定板的抓取滑軌往復(fù)移動(dòng)，所述抓取機(jī)構(gòu)上的定位機(jī)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(dòng)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(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)傳輸裝置，其特征在于所述齒輪連 桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的一對(duì)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(jī)軸上，所述大齒輪側(cè)面通過(guò)銷軸鉸接傳動(dòng)連桿的一端，傳動(dòng)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(dòng)傳輸裝置，其特征在于驅(qū)動(dòng)所述手臂機(jī) 構(gòu)作升降、伸展移動(dòng)的手臂升降電機(jī)和手臂伸展電機(jī)分別固定在所述機(jī)架上和固定在沿機(jī) 架的手臂升降單滑軌滑動(dòng)的手臂升降基板上，所述手臂升降電機(jī)通過(guò)三號(hào)傳動(dòng)帶和手臂升 降螺桿驅(qū)動(dòng)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(dòng)，使手臂機(jī)構(gòu)沿與 機(jī)架的豎向作升降運(yùn)動(dòng)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的翻轉(zhuǎn)式晶圓自動(dòng)傳輸裝置，其特征在于所述手臂伸 展電機(jī)通過(guò)減速機(jī)構(gòu)、二號(hào)傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)固定在上手臂上的手臂傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，手臂傳動(dòng)軸帶 動(dòng)上手臂繞手臂固定軸擺動(dòng)，通過(guò)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(dòng)帶 的帶動(dòng)下繞上手臂擺動(dòng)，通過(guò)手臂旋轉(zhuǎn)軸與下手臂鉸接的翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在下手臂內(nèi)部傳動(dòng)帶的 帶動(dòng)下繞下手臂擺動(dòng)，使手臂機(jī)構(gòu)沿與機(jī)架垂直方向作伸展運(yùn)動(dòng)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的翻轉(zhuǎn)式晶圓自動(dòng)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(jī)架上的風(fēng)箱體升降電機(jī)和風(fēng)箱體升降 螺桿通過(guò)一號(hào)傳動(dòng)帶驅(qū)動(dòng)風(fēng)箱體升降螺母沿螺桿軸向往復(fù)移動(dòng)，帶動(dòng)風(fēng)箱體固定座沿機(jī)架 的風(fēng)箱體升降單滑軌上、下滑動(dòng)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的翻轉(zhuǎn)式晶圓自動(dòng)傳輸裝置，其特征在于所述風(fēng)箱體的扣 爪機(jī)構(gòu)的扣爪電機(jī)通過(guò)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(jī)驅(qū)動(dòng)扣爪軸上的曲柄繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，帶 動(dòng)扣爪開、合。
全文摘要
一種翻轉(zhuǎn)式晶圓自動(dòng)傳輸裝置，它克服了現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法在制程的狹小空間作復(fù)雜動(dòng)作等缺點(diǎn)，包括機(jī)架、上料平臺(tái)、風(fēng)箱體和手臂機(jī)構(gòu)，其技術(shù)要點(diǎn)是手臂機(jī)構(gòu)的下手臂通過(guò)翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接抓取機(jī)構(gòu)，抓取機(jī)構(gòu)的固定板通過(guò)翻轉(zhuǎn)軸鉸接在翻轉(zhuǎn)基座上，抓取機(jī)構(gòu)的抓取電機(jī)通過(guò)渦輪蝸桿驅(qū)動(dòng)抓取連桿帶動(dòng)夾爪沿抓取滑軌往復(fù)移動(dòng)，抓取機(jī)構(gòu)上的定位機(jī)構(gòu)設(shè)置可調(diào)定位塊。該裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，在制程間傳輸運(yùn)行平穩(wěn)，動(dòng)作更靈活可靠，拓展了適用范圍，使之能實(shí)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(dòng)傳輸，同時(shí)又能適應(yīng)在制程設(shè)備狹小空間作更復(fù)雜動(dòng)作，并在遇到外界干涉時(shí)可撓性停止，達(dá)到精確控制的傳輸效果。
文檔編號(hào)H01L21/67GK101459101SQ20091001003
公開日2009年6月17日 申請(qǐng)日期2009年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月9日
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