一种用于多腔室处理的晶圆片传递装置的制作方法

本发明涉及半导体晶圆片制造工艺，尤其涉及一种多机械手爪的全自动单晶圆湿法处理设备的晶圆片传递装置。

背景技术：
在半导体晶圆片制造工艺过程中，需要在各个工位之间对晶圆片进行传递，随着晶圆片处理工艺复杂程度的提高，往往需要在多个不同的腔室对晶圆片进行处理，不同腔室之间使用不同的化学药液，使用传统的单机械手爪或双机械手爪，同一个机械手爪会在不同的腔室中重复使用，由于不同的腔室的工艺功能不同，所使用的化学液也不同，同一个机械手爪会把上一个腔室的化学液传递到下一个腔室，这样就会造成晶圆片在不同腔室的交叉污染，不能满足晶圆片的传递要求。只有采用多个机械手传递装置，才能避免晶片交叉污染，以达到工艺处理效能。

技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种用于多腔室处理的晶圆片传递装置，可以解决传统的晶圆片传递装置在多个不同腔室进行传递时会造成交叉污染的问题。为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：一种用于多腔室处理的晶圆片传递装置，主要包括：升降电机、丝杠、升降平台、旋转电机、旋转平台、至少三个机械手爪、以及数量与机械手爪数量相同的用于驱动机械手爪的驱动机构；其中，升降电机的输出端通过联轴器与丝杠相连，升降平台安装在丝杠和导轨Z上，升降电机旋转时带动升降平台上下运动；旋转电机的定子安装在升降平台上，旋转平台安装在旋转电机的转子上，旋转电机旋转时带动旋转平台转动；驱动机构安装在旋转平台上，每一个驱动机构驱动一个机械手爪，以使机械手爪做伸缩运动。进一步的，每一个驱动机构包括一个步进电机、一个同步带、两个同步带轮以及一个导轨，步进电机安装在旋转平台上，由该驱动结构驱动的机械手爪安装在同步带和导轨上，步进电机的输出端设有同步带轮，在机械手爪伸缩的方向设有另一个同步带轮，两个带轮之间通过同步带传动。其中，该晶圆片传递装置优选设有四个机械爪和四个驱动机构，其中，机械手爪I由步进电机I驱动，机械手爪I安装在同步带I和导轨I上，步进电机I的输出端设有同步带轮Ia，在机械手爪I伸缩的方向设有同步带轮Ib，两个带轮之间通过同步带I传动；机械手爪II由步进电机II驱动，机械手爪II安装在同步带II和导轨II上，步进电机II的输出端设有同步带轮IIa，在机械手爪II伸缩的方向设有同步带轮IIb，两个带轮之间通过同步带II传动；机械手爪III由步进电机III驱动，机械手爪III安装在同步带III和导轨III上，步进电机III的输出端设有同步带轮IIIa，在机械手爪III伸缩的方向设有同步带轮IIIb，两个带轮之间通过同步带III传动；机械手爪IV由步进电机IV驱动，机械手爪IV安装在同步带IV和导轨IV上，步进电机IV的输出端设有同步带轮IVa，在机械手爪IV伸缩的方向设有同步带轮IVb，两个带轮之间通过同步带IV传动。进一步的，该装置采用具有中空轴的旋转电机驱动旋转平台，旋转平台上的内部电气线缆和真空管通过中空轴穿过。进一步的，升降电机安装在升降底板上，升降底板上设有限位传感器Ia、Ib和限位块Ia、Ib，升降平台上设有与限位传感器Ia、Ib和限位块a、b对应的挡片a，升降平台的升降高度范围优选在0mm-1100mm。进一步的，升降平台可通过丝杠驱动，导轨Z导向，实现升降运行。进一步的，升降平台上设有限位传感器IIa、IIb和限位块c，旋转平台上设有与限位传感器IIa、IIb和限位块c对应的挡片b，旋转平台的旋转角度范围优选在0o-355o。进一步的，旋转平台上对应每一个驱动机构设有一个原点传感器和两个限位块，每一个驱动机构的同步带上设有一个与原点传感器和限位块对应的挡片，机械手爪的伸缩距离范围优选在0mm-500mm。进一步的，机械手爪I、II、III、IV从上往下依次平行排放。进一步的，机械手爪II前端装有晶圆片扫描装置，晶圆片扫描装置由一组对射式光纤传感器探头组成。另外，晶圆片传递装置中，丝杠上可安装有与丝杠通过螺纹连接的螺母，升降平台与螺母和导轨Z相连接。本发明的积极效果如下：1、本发明设有至少三个机械手爪，相比现有技术单机械手爪或双机械手爪，减少了机械手爪交叉污染的机会，本发明的一个技术方案采用四个机械手爪，可以根据需要，使用除机械手爪II外其它任意三个机械手爪对不同的腔室进行晶圆片的取放动作，提高了效率，避免不同腔室之间的药液交叉污染。2、本发明设有升降电机、旋转电机、步进电机以及机械手爪等，分别组成了升降装置、旋转装置和伸缩装置，控制升降电机，并通过联轴器、丝杠、升降平台等部件实现了整个装置的升降功能；装载在升降平台上的旋转装置由旋转电机控制，旋转装置和升降平台通过旋转电机的定子与转子相互联系起来；伸缩装置由步进电机控制，传动部件为同步带轮和同步带等，从而，升降、旋转、伸缩同时联动，单位时间内完成三个方向的运动，从而迅速、准确的将晶圆片传递到预期位置。3、本发明采用具有中空轴的旋转电机驱动旋转平台，旋转平台上的内部电气线缆和真空管通过中空轴穿过，同时内置的限位传感器IIa、IIb和限位块c保证旋转平台旋转时，不会转过360o，避免内部电气线缆和真空管被扭断。4、本发明机械手爪II上装有对射式晶圆片扫描装置，可以通过对装有晶圆片的片盒进行扫描，准确的判断片盒中晶圆片的位置，便于晶圆片的取放。附图说明图1是本发明晶圆片传递装置的整体结构图；图2是本发明晶圆片传递装置的旋转部分和伸缩部分的机构图；图3是本发明晶圆片传递装置的旋转部分的限位装置局部结构图；图4是本发明晶圆片传递装置机械手爪I和机械手爪II驱动部分结构图；图5是本发明晶圆片传递装置机械手爪III和机械手爪IV驱动部分结构图；图6是本发明晶圆片传递装置四个机械手爪（重合）时的伸缩部分俯视图；图7是本分明晶圆片传递装置四个机械手爪（伸出）时的伸缩部分俯视图；图8是本分明晶圆片传递装置机械手爪I、II、III、IV的结构图。1.升降底板；2.升降电机；3.联轴器；4.丝杠；5.限位块a；6.限位传感器Ia；7.导轨Z；8.挡片a；9.螺母；10.原点传感器Z；11.限位传感器Ib；12.限位块b；13.升降平台；14.同步带轮Ib；15.挡片b；16.限位传感器IIa；17.限位块c；18.旋转电机；19.旋转支撑轴；20.同步带I；21.导轨I；22.同步带轮Ia；23.旋转平台；24.同步带轮IIIa；25.旋转台面；26.导轨III；27.机械手爪IV；28.机械手爪III；29.机械手爪II；30.机械手爪I；31.同步带III；32.同步带轮IIIb；33.步进电机I；34.限位块Ia；35.原点传感器I；36.挡片I；37.真空传感器I；38.限位块Ib；39.步进电机II；40.同步带轮IIb；41.限位块IIa；42.原点传感器II；43.挡片II；44.导轨II；45.同步带II；46.真空传感器II；47.限位块IIb；48.同步带轮IIb；49.步进电机IV；50.同步带轮IVa；51.限位块IVa；52.原点传感器IV；53.挡片IV；54.导轨IV；55.同步带IV；56.真空传感器IV；57.限位块IVb；58.同步带轮IVb；59.步进电机III；60.限位块IIIa；61.原点传感器III；62.挡片III；63.真空传感器III；64.限位块IIIb；65.原点传感器T；66.限位传感器IIb；67.光纤传感器探头I；68.光纤传感器探头II；69.晶圆片扫描装置。具体实施方式下面将结合附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。如图1-8所示，该晶圆片传递装置主要包括升降电机2、丝杠4、升降平台13、旋转电机18、旋转平台23、至少三个机械手爪、以及数量与机械手爪数量相同的用于驱动机械手爪的驱动机构；其中，升降电机2的输出端通过联轴器3与丝杠4相连，升降平台13安装在丝杠4和导轨Z7上，升降电机2旋转时带动升降平台13上下运动；旋转电机18的定子安装在升降平台13上，旋转平台23安装在旋转电机18的转子上，旋转电机18旋转时带动旋转平台23转动，其中，旋转平台23可通过旋转支撑轴19与旋转电机18的转子相连；驱动机构安装在旋转平台23上，每一个驱动机构驱动一个机械手爪，以使机械手爪做伸缩运动。本发明设有至少三个机械手爪，相比现有技术单机械手爪或双机械手爪，减少了机械手爪交叉污染的机会。其中，每一个驱动机构包括一个步进电机、一个同步带、两个同步带轮以及一个导轨，步进电机安装在旋转平台23上，由该驱动结构驱动的机械手爪安装在同步带和导轨上，步进电机的输出端设有同步带轮，在机械手爪伸缩的方向设有另一个同步带轮，两个带轮之间通过同步带传动。在本发明的实施例中，该晶圆片传递装置优选设有四个机械爪和四个驱动机构，其中，机械手爪I30由步进电机I33驱动，机械手爪I30安装在同步带I20和导轨I21上，步进电机I33的输出端设有同步带轮Ia22，在机械手爪I30伸缩的方向同样设有同步带轮Ib14，两个带轮之间通过同步带I20传动；机械手爪II29由步进电机II39驱动，机械手爪II29安装在同步带II45和导轨II44上，步进电机II29的输出端设有同步带轮IIa40，在机械手爪II29伸缩的方向同样设有同步带轮IIb32，两个带轮之间通过同步带II43传动；机械手爪III28由步进电机III59驱动，机械手爪III28安装在同步带III31和导轨III26上，步进电机III59的输出端设有同步带轮IIIa24，在机械手爪III28伸缩的方向同样设有同步带轮IIIb48，两个带轮之间通过同步带III31传动；机械手爪IV27由步进电机IV49驱动，机械手爪IV27安装在同步带IV55和导轨IV54上，步进电机IV49的输出端设有同步带轮IVa50，在机械手爪IV27伸缩的方向同样设有同步带轮IVb58，两个带轮之间通过同步带IV55传动。升降电机2安装在升降底板1上，升降底板1上设有限位传感器Ia6、限位传感器Ib11和限位块a5、限位块b12，升降平台13上设有与传感器Ia、Ib和限位块a、b对应的挡片a8，升降平台13的升降高度范围在0mm-1100mm。升降平台13固定在丝杠4和导轨Z7上，通过丝杠4驱动，导轨Z7导向，实现上下运行，旋转电机18安装在升降平台13上，可以转动。升降平台13可通过螺母9与丝杠4相连，并在导轨Z7上作升降运动。旋转平台23和升降平台13通过旋转电机18的定子与转子相互联系起来，升降平台13上设有限位传感器IIa16、限位传感器IIb66和限位块c17，旋转平台23上设有与限位传感器IIa、IIb和限位块c17对应的挡片b15，旋转平台的旋转角度范围在0o-355o。旋转平台23上对应每一个驱动机构设有一个原点传感器和两个限位块，即，原点传感器I35、原点传感器II42、原点传感器III61、原点传感器IV52，限位块Ia34、限位块Ib38、限位块IIa41、限位块IIb47、限位块IIIa60、限位块IIIb64、限位块IVa51、限位块IVb57，每一个驱动机构的同步带上设有一个与原点传感器和限位块对应的挡片，即，挡片I36、挡片II43、挡片III62、挡片IV53，机械手爪的伸缩距离范围在0mm-500mm。四个机械手爪I、II、III、IV从上往下依次平行排放，编号为机械手爪I30，机械手爪II29，机械手爪III28，机械手爪IV27。可以根据需要，使用除机械手爪II29外其它任意三个机械手爪I、III、IV对不同的腔室进行晶圆片的取放动作，提高了生产效率，避免不同腔室之间的药液交叉污染。机械手爪II29前端装有晶圆片扫描装置69，晶圆片扫描装置69由一组对射式光纤传感器探头组成，其中光纤传感器探头I67为发光侧，光纤传感器探头II68为受光侧，可以实现自动扫描记忆，便于机械收取放片。该装置还采用具有中空轴的旋转电机18驱动旋转平台23，旋转平台23上的内部电气线缆和真空管通过中空轴穿过，同时内置的限位传感器IIa16和限位传感器IIb66及限位块c17保证旋转平台23旋转时，不会转过360o，避免内部电气线缆和真空管被扭断。该晶片传递装置还设有四个真空传感器，即，真空传感器I37、真空传感器II46、真空传感器III63、真空传感器IV56。本发明的晶片传递装置既能满足多腔室工艺处理干进干出的功能，同时对大尺寸晶圆片工艺处理，应用也非常重要。通过上述技术方案，本发明提高了效率，避免了不同腔室之间的药液交叉污染；能实现升降、旋转、伸缩同时联动，单位时间内完成三个方向的运动，从而迅速、准确的将晶圆片传递到预期位置；能避免内部电气线缆和真空管被扭断；能准确的判断片盒中晶圆片的位置，便于晶圆片的取放。显然，上面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。