搬运装置及半导体设备的制作方法

1.本技术涉及晶圆运输技术领域，尤其涉及一种搬运装置及半导体设备。


背景技术：

2.现如今，现代工业产品和现代科学实验活动更偏向于微型化、精密化、高质量和高可靠性，特别是随着半导体制造业的迅速发展，还越来越要求半导体元器件要在相当高的洁净度环境下加工，在这种洁净度相当高的环境下搬运半导体元器件，首先要求搬运设备不能产生超出洁净度等级的污染物，其次要求搬运设备本身也要有很高的密封程度，同时还要满足整机的微型化、精密化、高质量和高可靠性等，具体需满足整机的结构紧凑，所占空间小、运动灵活可靠、重复定位精度高等要求。然而，传统的机械手洁净等级较低，其在运转过程中产生的污染物会污染到半导体元器件，导致半导体元器件被污染无法使用，浪费资源，效率较低，显然，人工、传统的机械手根本不满足高洁净环境的要求。


技术实现要素：

3.本技术的目的在于提供了一种搬运装置及半导体设备，以解决现有技术洁净度较低、整体结构不够紧凑、占用空间较大的技术问题。
4.第一方面，本技术提供的搬运装置，包括：
5.伸缩机构；
6.回转机构，所述伸缩机构设置于所述回转机构的一侧，且所述回转机构用于带动所述伸缩机构以z轴为中心轴旋转；
7.升降机构，设于所述回转机构背向所述伸缩机构的一侧，所述升降机构用于带动所述回转机构沿z轴方向升降；
8.其中，所述伸缩机构包括多个依次转动连接的连接臂，位于一端部的所述连接臂转动连接于所述回转机构，所述回转机构与位于端部的所述连接臂的连接处、各个所述连接臂的连接处均设置有用于磁力密封的磁性密封结构。
9.进一步的，所述伸缩机构至少包括依次转动连接的第一连接臂、第二连接臂和第三连接臂；
10.所述第一连接臂的相对两端分别为相互传动连接的第一主动端和第一从动端，所述第二连接臂的相对两端分别为相互传动连接的第二主动端和第二从动端；
11.所述第一主动端与所述回转机构转动连接；所述第一从动端与所述第二主动端同轴旋转连接，所述第三连接臂的第一连接端与所述第二从动端同轴旋转连接，所述第二连接臂与所述第一连接臂的旋转方向相反，所述第三连接臂与所述第二连接臂的旋转方向相反。
12.进一步的，所述第一主动端和所述第一从动端分别设置有相互传动连接的第一主动轮和第一从动轮，所述第二主动端和所述第二从动端分别设置有相互传动连接的第二主动轮和第二从动轮，所述第二主动轮和所述第一从动轮同轴旋转连接，所述第一连接端与
所述第二从动轮同轴旋转连接，所述第一主动轮与所述回转机构旋转连接。
13.更进一步的，所述第一主动轮和所述第一从动轮通过第一同步带传动连接，所述第二主动轮和所述第二从动轮通过第二同步带传动连接；
14.所述第一主动轮和所述第一从动轮的传动比为1:2，所述第二主动轮和所述第二从动轮的传动比为2:1。
15.进一步的，所述回转机构包括回转平台，所述第一主动端位于所述回转平台上方并与所述回转平台转动连接，所述升降机构位于所述回转平台的下方，所述回转平台与所述第一主动端的连接处、所述第一从动端和所述第二主动端的连接关节处、所述第二从动端与所述第一连接端的连接关节处均包覆设有所述磁性密封结构。
16.更进一步的，所述升降机构包括升降电机、与所述升降电机驱动连接的直线模组、与所述直线模组滑动相连的升降连杆和与所述升降连杆相连的升降平台，所述直线模组用于带动所述升降连杆沿其直线升降方向往复运动。
17.更进一步的，所述升降机构包括至少三个竖直设置的所述直线模组，各所述直线模组沿周向间隔布置；和/或
18.所述升降机构还包括底板，所述升降电机和所述直线模组安装于所述底板。
19.进一步的，所述回转机构还包括回转电机与回转减速器件，所述回转电机与所述回转减速器件传动连接并均安装于所述升降平台面向所述伸缩机构的一侧，所述回转减速器件连接于所述回转平台并用于带动所述回转平台以z轴为中心轴旋转。
20.进一步的，所述伸缩机构还包括设于所述回转平台的伸缩电机、与所述伸缩电机驱动连接的伸缩减速器件，所述伸缩电机驱动所述伸缩减速器件进行转速的转换，所述伸缩减速器件与所述第一主动端相连接并用于带动所述第一主动端旋转。
21.第二方面，本技术提供的半导体设备包括前述任一项所述的搬运装置。
22.与现有技术相比，本技术提供的搬运装置及半导体设备，该搬运装置包括伸缩机构、用于带动伸缩机构以z轴为中心轴旋转的回转机构以及用于带动回转机构沿z轴方向升降的升降机构，该伸缩机构设置于回转机构的一侧，升降机构设于回转机构背向伸缩机构的一侧；其中，伸缩机构包括至少三个依次转动连接的连接臂，且位于一端部的连接臂转动连接于回转机构上，使该搬运装置整体结构紧凑，占用空间较小；回转机构与位于一端部的连接臂的连接处、各连接臂的连接处均包覆设置有磁性密封结构进行磁力密封，有效防止连接处的轴承等结构内油污泄漏，同时对结构连接处的缝隙进行密封隔绝，利用磁力密封的作用，使各个关节连接处的零件之间处于密封状态，达到较好的密封效果，提高设备洁净度。
附图说明
23.为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1为本技术实施例所提供的搬运装置的结构示意图；
25.图2为本技术实施例所提供的搬运装置的侧面剖视图；
26.图3为本技术一种实施例所提供的伸缩机构的侧面剖视图；
27.图4为本技术另一种实施例所提供的伸缩机构的侧面剖视图；
28.图5为本技术实施例所提供的伸缩机构的示意图。
29.附图标记：
30.10-伸缩机构；
31.11-第一连接臂；
32.111-第一主动轮；
33.112-第一从动轮；
34.113-第一同步带；
35.12-第二连接臂；
36.121-第二主动轮；
37.122-第二从动轮；
38.123-第二同步带；
39.13-第三连接臂；
40.131-第一连接端；
41.132-抓取端；
42.14-磁性密封结构；
43.15-伸缩电机；
44.16-伸缩减速器件；
45.20-回转机构；
46.21-回转平台；
47.22-回转电机；
48.23-回转减速器件；
49.30-升降机构；
50.31-升降平台；
51.32-升降电机；
52.33-直线模组；
53.34-升降连杆；
54.35-底板；
55.40-陶瓷手指。
具体实施方式
56.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
57.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范
围。
58.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
59.在本技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
60.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
61.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
62.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
63.如图1至5所示，本技术实施例提供了一种搬运装置，该搬运装置能够在高洁净度环境下作业，能够应用在对于晶圆的搬运工作中，具体该搬运装置为一种结构紧凑、定位精度较高的搬运机械手，本技术实施例还提供一种应用该搬运装置的半导体设备。
64.如图3至5所示，该搬运装置包括伸缩机构10、回转机构20和升降机构30，升降机构30用于带动伸缩机构10上下升降以便于吸附不同高度上的晶圆，该回转机构20用于带动该伸缩机构10旋转以便于吸附同一高度位置处圆周范围内不同位置处的晶圆；具体的，该伸缩机构10设置于回转机构20的一侧，使回转机构20能够带动该伸缩机构10以z轴为中心轴做圆周运动，该升降机构30设置于回转机构20背向该伸缩机构10的一侧，升降机构30能够带动回转机构20沿z轴方向做直线往复运动，z轴方向优选为竖直方向；该伸缩机构10优选位于该升降机构30和该回转机构20的上方，方便机械安装，伸缩机构10位于搬运装置上端部的位置，也方便伸缩机构10进行伸缩，以使得设于伸缩机构端部的陶瓷手指40便于吸附晶圆。
65.具体的，前述伸缩机构10包括多个依次转动连接的连接臂，位于一端部的连接臂转动连接于回转机构20，回转机构20与位于端部的连接臂的连接处、各个连接臂的连接处均设置有用于磁力密封的磁性密封结构14，如此设置可有效防止连接处的轴承等结构内油污泄漏，同时对结构连接处的缝隙进行密封隔绝，利用磁力密封的磁场作用，使各关节连接处的零件相互吸引，实现转轴等转动连接件与关节处紧密贴合，达到较好的密封效果，提高设备洁净度。
66.一种具体的实施例是，如图4所示，前述升降机构30包括升降平台31、升降电机32、直线模组33、升降连杆34和底板35，升降电机32与直线模组33驱动连接，升降连杆34与直线
模组33滑动连接，升降电机32与直线模组33均安装在底板上。具体的，该直线模组33上设有能够沿z轴方向上下滑动的滑块，升降连杆34通过滑块与直线模组33滑动连接，升降平台31与升降连杆34相连，作为优选，该升降平台连接于该升降连杆34的顶部；升降电机驱动设置在直线模组上的滑块沿z轴方向运动，进而，通过滑块带动升降连杆34与升降平台31沿其直线方向同步进行往复直线运动，如此设置，可带动设于升降平台31上的回转机构20与伸缩机构10沿z轴方向进行升降，具有较好的升降稳定性，且其结构紧凑、空间利用率高。
67.进一步的，为了提高运动稳定性，该升降机构30包括至少三个前述直线模组33，各个直线模组33之间沿周向间隔布置，如此设置，通过三个直线模组33同时承受回转机构20与伸缩机构10的重量，能够有效降低每个直线模组33所承担的重量，即能够在很大程度上减少每个直线模组33所承受的重量，也大大提高每个直线模组的寿命和升降运动的稳定性。
68.如图1至3所示，前述伸缩机构10包括至少三个依次转动连接的连接臂，即至少包括第一连接臂11、第二连接臂12和第三连接臂13，第二连接臂12转动连接于第一连接臂11上，第三连接臂13转动连接于第二连接臂12上，第一连接臂11的一端与前述回转机构20相连，第三连接臂13设有抓取端132，抓取端132可连接有陶瓷手指40，陶瓷手指40用于吸取晶圆；第三连接臂13的伸出方向与第一连接臂11的伸出方向相同。当伸缩机构10处于初始状态时，该第一连接臂11、第二连接臂12和第三连接臂13均处于收回状态，使其占地空间较小，结构更紧凑；当伸缩机构10处于使用状态时，该伸缩机构10的最远伸出距离可为第一连接臂11、第二连接臂12、第三连接臂13及抓取端132沿同一直线方向延伸时的长度，使得抓取端能够吸取较大范围内的晶圆，具有较好的适用性。
69.前述第一连接臂11的相对两端可分别为相互传动连接的第一主动端和第一从动端，第二连接臂12的相对两端分别为相互传动连接的第二主动端和第二从动端，第一主动端与前述回转机构20相转动连接，第一从动端与第二主动端上下同轴旋转连接，第三连接臂13的第一连接端131与第二从动端同轴旋转连接，在始终保持第三连接臂13的伸出方向与第一连接臂11的伸出方向相同的前提下，使该第二连接臂12与该第一连接臂11的旋转方向相反，该第三连接臂13与该第二连接臂12的旋转方向相反，这样设置能够使伸缩机构10的多个连接臂折叠伸出，活动更灵活，定位精度更高。
70.一种具体的实施例是，如图1所示，前述第一主动端和第一从动端分别设置有相互传动连接的第一主动轮111和第一从动轮112，二者通过第一同步带113传动连接，第二主动端和第二从动端分别设置有相互传动连接的第二主动轮121和第二从动轮122，二者通过第二同步带123传动连接，第二主动轮121和第一从动轮112同轴旋转连接，第一连接端131与第二从动轮122同轴旋转连接，第一主动轮111与前述回转机构20旋转连接。
71.一种进一步的实施例是，为了可达到该伸缩机构的前述最远伸出距离，也就是第一连接臂11、第二连接臂12和第三连接臂13三者沿同一方向均伸直的状态，第一主动轮111和第一从动轮112的传动比设置为1:2，第二主动轮121和第二从动轮122的传动比设置为2:1，其中，第一主动轮111与第一从动轮112间的圆心距和第二主动轮121与第二从动轮122件的圆心距相同。
72.更进一步的实施例是，前述伸缩机构10还包括伸缩电机15和与伸缩电机15驱动连接的伸缩减速器件16，伸缩电机15用于驱动伸缩减速器件16进行转速的转换，伸缩电机15
和伸缩减速器件16均位于前述第一主动端的一侧，且伸缩减速器件连接于第一主动端并用于带动第一主动端旋转；即伸缩减速器件16与第一主动端的第一主动轮111相连接，在伸缩电机15和伸缩减速器件16的共同作用下带动第一连接臂11旋转，第一连接臂11同步带动第二连接臂12旋转，第二连接臂12同步带动第三连接臂13旋转。
73.另一种具体的实施例是，前述回转机构20包括回转电机22、回转减速器件23和回转平台21，前述伸缩机构10的第一主动端位于回转平台21上方并与回转平台21转动连接，伸缩电机15安装于该回转平台21上表面，升降机构30位于回转平台21的下方，回转平台21与回转减速器件23相传动连接，该回转减速器件23连接于回转平台21上并用于带动回转平台21以z轴为中心轴旋转，具体连同控制位于回转平台21上方的伸缩机构10一同以z轴为中心轴旋转；回转电机22和回转减速器件23均安装于前述升降平台31面向伸缩机构10的一侧，在升降机构30的作用下，带动与其升降平台31相连接的回转机构20升降的同时，连同带动与该回转机构20的回转平台21相转动连接的伸缩机构10同步进行升降运动。
74.一种优选的实施例是，前述各连接臂的连接处包覆设置有磁性密封结构14进行磁性密封，前述回转平台21与第一主动端的连接关节处、第一从动端和第二主动端的连接关节处、第二从动端与第一连接端131的连接关节处均包覆设有该磁性密封结构14，该磁性密封结构14采用磁性材料制成，可有效防止连接处的轴承等结构内油污泄漏，在很大程度上减少连接臂中尘粒的泄漏，提高搬运装置的洁净等级，且同时由于前述连接关节处一般会有缝隙，该磁性密封结构14的设置可对前述连接关节处的缝隙进行密封隔绝，利用磁力密封的磁力作用，实现转轴等转动连接件与关节连接处紧密贴合，达到更高的密封效果，提高设备洁净度。
75.另一种优选的实施例是，前述升降电机32采用带有断电保护的电机，当设备突然断电时，由于电机断电保护，直线模组33能够保持原位置不动，并不会因为重力而下降，即能够在很大程度上减少搬运过程中晶圆的破损。
76.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。