本发明属于加工技术领域，具体涉及导向升降结构和腔室传片机构。
背景技术：
集成电路制造中使用的去气(degas)设备以及退火(anneal)设备等在执行相应的工艺过程前，需要采用机械手与工艺腔室的升降结构来完成晶片(wafer)的传递(transfer)。
如图1所示为现有技术中腔室传片机构的示意图，其采用单轴承导向升降结构进行传片。具体的，该腔室传片机构主要由晶片托架结构100、单轴承导向升降结构200和气缸结构300组成。图1中，晶片托架结构100与单轴承导向升降结构200通过螺栓连接，并与气缸结构300配合连接。晶片托架结构100放置于腔室内部，单轴承导向升降结构200与气缸结构300放置于腔室外部，腔室内部为密封空间。
如图2所示为现有技术单轴承导向升降结构200的示意图，其包括升降主轴201、密封圈202、密封法兰203、保持架204、波纹管205、直线轴承206和直线轴承挡圈207等部件。其中：升降主轴201与晶片托架结构100通过螺栓连接，气缸结构300与升降主轴201下端相连。在其内部，密封法兰203的上端有通孔，使用螺栓与腔室连接，并与腔室使用密封圈202密封；波纹管205分别与升降主轴201和密封法兰203焊接，保证其围成的内部上侧与腔室同处于一个密封环境内；直线轴承206对升降主轴201进行导向，处于大气环境中；保持架204对直线轴承206以及密封法兰203进行固定，直线轴承挡圈207对直线轴承206进行单侧限位。通过气缸结构300作为动力源，带动单轴承导向升降结构200运动，再由单轴承导向升降结构200带动晶片托架结构100运动，完成晶片在腔室内的升降动作。
如图3所示为现有技术单轴承导向升降结构中直线轴承206的示意图，其包括直线轴承主体2061、直线轴承滚珠2062和直线轴承保持架2063等部件。其中，直线轴承滚珠2062通过直线轴承保持架2063固定后套在直线轴承主体2061外面。由于直线轴承保持架2063的材质为塑料，有一定的变形量，且未与其他部分零件紧密配合，无法紧密固定直线轴承滚珠2062。因此，直线轴承滚珠2062与直线轴承主体2061之间存在较大间隙，直线轴承滚珠2062与升降主轴201没有紧密贴合，升降主轴201升降运动过程中存在一定的晃动量。单轴承导向升降结构在腔室传片运动过程中，由于升降主轴201存在一定的晃动量，单轴承导向升降结构200在上升与下降过程中会出现小幅度的晃动，晶片托架结构100与晶片会出现小幅的颤抖和撞击，使得晶片上升与下降过程中会出现较大幅度震动，在其表面出现微粒(particle)；并且，由于且上升最高点与下降最低点空间位置不唯一，导致晶片托架结构100的运动可重复性低。
随着集成电路市场的高速发展，芯片产能扩大的需求一方面给设备商带来了新的市场机遇，另一方面也对设备商现有及前瞻性的技术能力提出了更高的要求，以设备单位工作时间内良品的产出数的设备产能成为反映设备加工能力的一个重要技术参数。可见，对于腔室传片机构，如何保证传片升降运动的可重复性，减少升降主轴的晃动量，避免非工艺过程对设备加工产能造成的影响，已经成为设备商亟需解决的一大难题。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种导向升降结构和腔室传片机构，该导向升降结构至少解决升降主轴的晃动量的问题，保证传片升降运动的可重复性，避免非工艺过程对设备加工产能造成的影响。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是提供一种导向升降结构，用于完成晶片在腔室内的升降动作，该导向升降结构包括升降单元、密封单元、轴承单元和保持单元，所述轴承单元包括上端轴承和下端轴承，所述上端轴承和所述下端轴承同轴心设置、且分别对应设置于所述升降单元的上端外围和下端外围。
优选的是，在所述下端轴承内表层的上下两侧，分别开设有多道环形的储油槽，所述储油槽内设置有润滑油。
优选的是，在所述下端轴承内表层位于上下两侧的对称位置处，分别各开设有一道所述储油槽，所述储油槽的直径大于所述下端轴承的内径。
优选的是，在所述上端轴承内表层的轴向方向的相对两侧分别开设有通气槽。
优选的是，所述上端轴承和所述下端轴承均采用铜材质材料形成。
优选的是，所述升降单元包括升降主轴，所述密封单元包括密封圈和密封法兰，所述密封圈和所述密封法兰设置于所述升降主轴的外围；所述上端轴承嵌套在所述升降主轴与所述密封法兰之间，所述上端轴承、所述密封法兰通过波纹管与所述升降主轴固定连接。
优选的是，所述上端轴承、所述波纹管、所述密封法兰以及所述升降主轴焊接连接。
优选的是，所述保持单元包括保持架和轴承挡圈，所述下端轴承和所述密封法兰部分嵌套在所述升降主轴与所述保持架之间，所述轴承挡圈设置于所述下端轴承的下侧，所述保持架用于对所述下端轴承和所述密封法兰进行固定，所述轴承挡圈用于对所述下端轴承进行单侧限位。
一种腔室传片机构，包括晶片托架结构、导向升降结构和动力结构，所述导向升降结构采用上述的导向升降结构，所述升降主轴的下端连接所述动力结构的输出部，所述晶片托架结构和所述上端轴承处于腔室内部，所述下端轴承和所述动力结构处于腔室外部。
优选的是，所述晶片托架结构与所述导向升降结构可拆卸连接，所述导向升降结构与所述动力结构的输出部可拆卸配合连接；所述导向升降结构通过所述密封圈与腔室连通。
本发明的有益效果是：
该具有双轴承的导向升降结构，可以实现与升降主轴之间紧密配合，因此能极大提高升降运动的可重复性；而且其耐磨性好，不容易划伤升降主轴；
相应的，采用该导向升降结构的腔室传片机构在升降运动过程更加稳定，降低了腔室传片升降运动的晃动量，提高了机械手取放片的可重复性，提升了设备性能，改善了工艺性能。
附图说明
图1为现有技术中腔室传片机构的示意图；
图2为图1中单轴承导向升降结构的示意图；
图3为图2中直线轴承的示意图；
图4为本发明实施例1中的导向升降结构的示意图；
图5为图4中下端轴承的示意图；
图6为图4中上端轴承的示意图；
图7为本发明实施例2中腔室传片机构的示意图；
图8为图7中晶片托架结构的示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明导向升降结构和腔室传片机构作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种导向升降结构(liftingmechanism)，用于完成晶片在腔室内的升降动作，其实现了具有双轴承(double-bearing)导向升降的过程，稳定性好，能降低腔室传片升降运动中升降主轴的晃动量，保证传片升降运动的可重复性。
如图4所示，本实施例中导向升降结构包括升降单元、密封单元、轴承单元和保持单元，其中，轴承单元包括上端轴承和下端轴承，上端轴承和下端轴承同轴心设置、且分别对应设置于升降单元的上端外围和下端外围。这里的上端轴承和下端轴承均为导向作用，通过采用较高的同轴度限定，提高重复定位精度，两个轴承一上一下同时使用可以增大导向部分长度，减小导向部分端头处的局部应力。
其中，升降单元包括升降主轴，密封单元包括密封圈和密封法兰，密封圈和密封法兰设置于升降主轴的外围；上端轴承嵌套在升降主轴与密封法兰之间，上端轴承、密封法兰通过波纹管与升降主轴固定连接。这里的波纹管为微电子领域腔室结构的典型结构，其一侧是大气状态，另一侧为真空状态，保证了隔绝气体的需求，尤其适用于腔室传片的导向升降，可以用来密封形成真空。
保持单元包括保持架和轴承挡圈，下端轴承和密封法兰部分嵌套在升降主轴与保持架之间，轴承挡圈设置于下端轴承的下侧，保持架用于对下端轴承和密封法兰进行固定，轴承挡圈用于对下端轴承进行单侧限位。
具体的，在图4所示的导向升降结构400的示意图中，导向升降结构400包括升降主轴401、密封圈402、密封法兰403、上端轴承404、波纹管405、保持架406、下端轴承407和轴承挡圈408。优选上端轴承404、密封法兰403、波纹软管405以及升降主轴401焊接相连，所围成的内部上侧部分与腔室内部相连，为密封环境。上端轴承404嵌套在密封法兰403内部，处于密封环境内。下端轴承407与上端轴承404同时对升降主轴401进行导向，使用保持架406对下端轴承407以及密封法兰403固定。该具有双轴承的导向升降结构使用上端轴承404、下端轴承407双轴承对升降主轴401进行导向，其中上端轴承404位于密封环境内，下端轴承407处于大气环境中，特别适用于腔室传片的应用。
其中，在下端轴承内表层的上下两侧，分别开设有多道环形的储油槽，储油槽内设置有润滑油。优选的是，在下端轴承内表层位于上下两侧的对称位置处，分别各开设有一道储油槽，储油槽的直径大于下端轴承的内径，将储油槽在下端轴承侧对称设置，能获得较均匀的润滑效果。根据应用环境，储油槽的宽度范围为1-3mm。
如图5所示为本实施例中下端轴承407的示意图，并以在下端轴承407内表层的上下两侧各设置一道储油槽作为示例。下端轴承407包括轴承主体4071，以及在轴承主体4071的上下两侧分别各开设的宽度为2mm，直径略大于下端轴承407内径的上端储油槽4072和下端储油槽4073。这样，由于下端轴承407包含上下两道储油槽，并使得储油槽位于下端轴承407的内表层的上下两侧对称位置，这样在安装下端轴承前预先注入润滑油，即可形成一种带有润滑作用的自润滑轴承结构，在升降主轴401升降运动的过程中会自然带出少量润滑油润滑，降低运动摩擦力。
同样的，上端轴承在内表层的轴向方向的相对两侧分别开设有通气槽。即在上端轴承的内壁的相对位置设置通气槽，该通气槽可以完全沿轴向方向贯穿轴承主体。
如图6所示为本实施例中上端轴承404的示意图，并以将通气槽设置在相对的左右两侧作为示例。该上端轴承404包括上端轴承主体4043，以及在上端轴承主体4043的左右两侧各开设的左通气槽4041和右通气槽4042。由于上端轴承404、波纹管405、密封法兰403以及升降主轴401之间与腔室内部形成气密结构，为了保证升降主轴401运动过程中结构内部气流流通性，在上端轴承主体4043中开设了左通气槽4041与右通气槽4042，通过开设通气槽形成一种带有通气性的可通气轴承结构，该结构用于密封环境中，便于密封环境内抽真空。
优选的是，上端轴承404和下端轴承407的主体材质为铜。铜材质较软，耐磨性好，不容易划伤升降主轴401，适合低速运动使用。相比图3的现有技术中使用直线轴承挡圈207对单个直线轴承206进行单侧限位，常用的直线轴承适合高速运行，自身摩擦系数小，摩擦力小，但是其中的滚珠与升降主轴为点接触，受力集中，应力大，容易损伤升降主轴；同时，直线轴承206的滚珠和升降主轴之间固有的间隙较大，直接导致晃动幅度变大。由于腔室传片过程中的运行速度较低，本实施例中导向升降结构的双轴承导向同轴度高、升降重复性好，以及双轴承的铜材质质软耐磨，因此相比较而言，腔室传片特别适用于采用本实施例中的导向升降结构。
本实施例提供了一种用于腔室传片的导向升降结构，具有如下优点：
1)轴承单元采用特别设计的上端轴承和下端轴承实现了双轴承导向，由于上端轴承、下端轴承同轴度高，与升降主轴之间可以实现紧密配合，因此能极大提高升降运动的可重复性；
2)轴承单元采用不同于现有技术中使用的直线轴承，而是使用铜材质形成的双轴承，耐磨性好，不容易划伤升降主轴，由于不含直线轴承的滚珠，特别适合应用于腔室传片应用中。
实施例2：
本实施例提供一种腔室传片机构，其采用了实施例1中的具有双轴承(double-bearing)的导向升降结构，在腔室传片的过程中，降低了腔室传片升降运动的晃动量，提高了机械手取放晶片的可重复性，提升了设备性能，改善了工艺性能。
该一种腔室传片机构，包括晶片托架结构、导向升降结构和动力结构，向升降结构采用实施例1的导向升降结构，升降主轴的下端连接动力结构的输出部，晶片托架结构和上端轴承处于腔室内部，下端轴承和动力结构处于腔室外部，通常应用于微电子领域的传片。
其中，晶片托架结构与导向升降结构可拆卸连接，导向升降结构与动力结构的输出部可拆卸配合连接；导向升降结构通过密封圈与腔室连通。这里的动力结构可以为气缸结构或电机等动力源。
如图7所示为腔室传片机构的示意图，其包括晶片托架结构100、导向升降结构400、气缸结构300。如图8所示为晶片托架结构100的示意图，其包括螺栓101、锁紧螺栓102、机械手指103和托架104等部件。晶片托架结构100放置于腔室内部，导向升降结构400与气缸结构300放置于腔室外部。导向升降结构400的上端有四个通孔，通过密封圈402与腔室连接，升降主轴401下端连接气缸结构300；通过气缸结构300作为动力源，带动导向升降结构400运动，再由导向升降结构400带动晶片托架结构100运动，完成晶片在腔室内的升降动作。
其中，机械手指103上加工四个通孔，通过锁紧螺栓102固定在托架104上；晶片托架结构100与导向升降结构400通过螺栓101连接；密封法兰403与腔室之间使用密封圈402密封；导向升降结构400与气缸结构300使用前端连接接头、后端连接接头相互配合连接(前端连接接头、后端连接接头是可拆卸的，为类似于快插接头的气缸配件标准件)。
本实施例中的腔室传片机构，由于采用了具有更优稳定性能的具有双轴承的导向升降结构，使得升降主轴在动力结构驱动下的运动过程比采用现有单轴承导向升降结构的升降过程更加稳定，降低了腔室传片升降运动的晃动量，提高了机械手取放片的可重复性，提升了设备性能，改善了工艺性能。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。