一种用于湿制程设备的花篮及晶圆全自动转运传输机构的制作方法

本实用新型涉及湿制程设备技术领域，具体地说是一种用于湿制程设备的花篮及晶圆全自动转运传输机构。

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背景技术：
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在LED和半导体行业，湿制程设备作为一种批量式处理晶圆的设备，应用广泛且成熟。晶圆常见的尺寸一般有2"/4"/6"/8"/12"乃至16"，晶圆厚度一般在650～850μm之间。在晶圆制造厂，一片晶圆需要两到三个月的工艺流程，完成450道或者更多的工艺步骤，集成几十到上万个特定芯片，在制造工艺末端，将单个芯片从晶圆上分开，然后封装成最终产品。由此可见，单片晶圆的成本已经远超估量，尤其是在后段封装工艺，若能在不影响整体产能的前提下，更大程度提高设备智能化程度，减少人为接触晶圆的次数，避免不可控的因素，进一步保证产品洁净度及立案率，这将对晶圆生产厂商产生巨大的经济效益。基于此，如何提供更智能化、低成本、稳定性高的湿制程设备，争取湿制程设备的核心竞争优势，是各设备制造商努力的方向。

湿制程设备根据智能程度的不同，分为手动/半自动及全自动三种；根据出货状态，分为干进干出和干进湿出两种。随着人力成本愈来愈高，智能化需求愈来愈大，效率及洁净度要求愈来愈高，全自动干进干出设备逐渐占据湿制程设备的主要市场。常规的全自动干进干出湿制程设备，通过全自动机械手臂搬运，实现花篮在设备中的工艺制程切换，配合旋干机或IPA干燥或马兰格尼干燥等方式，实现花篮及晶圆干进干出制程。在这一过程中，一般是单花篮或者双花篮同步运行，采用机械手臂直接夹取花篮或者特制载具的方式，进行搬运；并且配合干燥方式实现干进干出。

目前常用的三种干燥方式：①旋干机根据伯努利原理，利用高速旋转的机械离心力，配合洁净气流，将晶圆表面的水滴旋干。旋干机工艺成熟，成本低廉，干燥时间短(约6～8分钟)，效率高。②IPA干燥基于Marangoni效应，利用高温高压的环境，挥发IPA蒸汽，通过IPA与DI表面张力差异带走晶圆表面的水滴，再加热挥发表面IPA。这种干燥方式要求高压高温的环境，不仅增加化学品消耗，而且闪点低，危害大，逐步被市场淘汰中。③马兰格尼干燥同样基于Marangoni效应，在DI表面形成IPA薄膜，在Slow Drain的过程中带走晶圆表面的水滴，再通过高洁净热氮气进行最终干燥。这种干燥方式洁净度高，化学品用量少，但成本高昂，干燥时间长(10～30分钟)，晶圆与花篮接触部分很难干燥彻底。

综合以上，全自动搭配旋干机的湿制程设备逐渐成为主流应用。对于双花篮的制程设备，直接搭载水平式旋干机，内嵌入湿制程设备，通过与湿制程共用的机械手臂，即可实现花篮与晶圆的全自动搬运。但是针对单花篮的制程设备，因旋干机对于离心力及动平衡的特殊要求，目前应用到的大部分单花篮旋干机均为直立式旋干机，旋干转子与水平面形成约5～10°的角度，保证在高速旋干的过程中，单花篮及晶圆不会被离心甩出，也能保证较好的平衡，降低破片风险。但是单花篮直立式旋干机嵌入湿制程设备，就无法与湿制程设备共用一套机械手臂，实现花篮与晶圆的全自动搬运。

对于目前配合单花篮直立式旋干机的湿制程设备，常采用湿制程设备制程结束后由人工放置到单花篮直立式旋干机中，湿制程设备制程结束后花篮及晶圆只能是干进湿出的状态，无法有效做到干进干出，同时还存在人为不可控因素，可能导致Particle增加，影响产能及产品良率。

因此，如何将湿制程完成后的花篮与芯片在设备内无缝传递到单花篮直立式旋干机转子内部，并在完成旋干制程后，顺利将花篮与晶圆顺利取出到湿制程设备的下货区域，保证制程结束的花篮及晶圆保持干燥状态，并且保证整个制程过程的智能化及洁净度，则是需要进一步解决的问题。

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技术实现要素：
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本实用新型的目的就是要解决上述的不足而提供一种用于湿制程设备的花篮及晶圆全自动转运传输机构，解决了单花篮在湿制程制程槽及旋干机间的全自动转运及传送，保证了花篮干进干出的制程需求，进而保证了晶圆的良率，节约了人力。

为实现上述目的设计一种用于湿制程设备的花篮及晶圆全自动转运传输机构，包括单花篮直立式旋干机1、防腐骨架2、电缸承载机构3、转向定位机构4、花篮夹持机构5、花篮承载机构6，所述单花篮直立式旋干机1通过旋干机角度调整脚18安装在防腐骨架2上，所述旋干机角度调整脚18用于调整单花篮直立式旋干机1的倾斜角度，所述单花篮直立式旋干机1前侧设置有电缸承载机构3，所述电缸承载机构3通过电缸固定支座31以及电缸可调支座32安装在防腐骨架2上，所述电缸可调支座32用于调整电缸承载机构3的倾斜角度，所述电缸承载机构3的电缸滑台上安装有转向定位机构4、花篮夹持机构5，所述转向定位机构4带动花篮夹持机构5作90°旋转，所述花篮夹持机构5用于夹取花篮及晶圆7，所述电缸滑台带动转向定位机构4、花篮夹持机构5作前后传送，所述单花篮直立式旋干机1左侧设置有花篮承载机构6，所述花篮承载机构6可升降式安装在防腐骨架2上。

进一步地，所述防腐骨架2采用SUS不锈钢管焊接调平而成，所述防腐骨架2表面包覆有防腐PP板，所述防腐骨架2顶面安装有贴膜铝板23，所述防腐骨架2底端安装有地脚21及万向轮22。

进一步地，所述单花篮直立式旋干机1包括旋干机底座11、旋干机自动门12、旋干机开关门气缸13、旋干机电机14、旋干机转子15、机械定位孔16、旋干机外壳17、旋干机角度调整脚18，所述旋干机底座11与防腐骨架2的贴膜铝板相连，所述旋干机外壳17通过旋干机角度调整脚18安装在旋干机底座11上，所述旋干机外壳17一侧安装有旋干机电机14，所述旋干机外壳17内设有旋干机转子15，所述旋干机转子15与旋干机电机14的输出端相连，所述旋干机转子15上开有机械定位孔16，所述旋干机外壳17的开口处装设有旋干机自动门12，所述旋干机自动门12与旋干机开关门气缸13的活塞端相连，所述旋干机自动门12通过旋干机开关门气缸13自动开闭。

进一步地，所述旋干机底座11上的安装孔设置为腰型孔，所述单花篮直立式旋干机1通过腰型孔调节前后位置。

进一步地，所述旋干机外壳17、旋干机电机14与旋干机底座11之间均设置有旋干机缓冲垫19，所述旋干机外壳17上开设有排水口，所述排水口连接旋干机排水管20。

进一步地，所述电缸承载机构3包括电缸本体33、电缸滑台34、电缸电机36，所述电缸本体33通过电缸固定支座31以及电缸可调支座32安装在防腐骨架2的贴膜铝板23上，所述电缸可调支座32用于保证电缸本体33倾斜的角度与旋干机转子15倾斜角度一致，所述电缸滑台34设于电缸本体33上，所述电缸滑台34一侧装设有定位传感器35，所述电缸本体33底端安装有电缸电机36，所述电缸电机36处设置有电缆拖链37。

进一步地，所述花篮承载机构6包括升降气缸61、花篮承载盘62、气缸支座63，所述升降气缸61的升降端安装有花篮承载盘62，所述升降气缸61通过气缸支座63安装在防腐骨架2上，所述气缸支座63背面安装有风道机构64，所述风道机构64用于对花篮夹抓进行干燥，所述花篮承载盘62采用镂空状。

进一步地，所述转向定位机构4包括轴承安装支座41、电机42、减速机43，所述电机42、减速机43锁紧在轴承安装支座41上，所述电机42通过旋转改变花篮方向，所述轴承安装支座41上方装设有转向定位感应器44，所述轴承安装支座41通过固定支座安装在电缸滑台34上。

进一步地，所述花篮夹持机构5包括双轴承机构51、锁紧螺母52、转向感应片53、转轴54、花篮夹抓55、滑轨型同步夹持气缸56，所述双轴承机构51通过锁紧螺母52安装在转向定位机构4的轴承安装支座41内，所述双轴承机构51通过转轴54与减速机43输出轴相连，所述转轴54一侧设置有转向感应片53，所述花篮夹抓55安装在滑轨型同步夹持气缸56的伸缩端，所述花篮夹抓55用于对花篮进行夹取或松开。

进一步地，所述花篮夹持机构5通过导向定位轴57与旋干机转子15的机械定位孔16配合，所述导向定位轴57后方安装有单向气缸58，所述单向气缸58安装在气缸支座59上，所述单向气缸58通过线路连接转向感应片53。

本实用新型同现有技术相比，提供了一种基于湿制程设备与内嵌旋干机之间Cassette全自动转运传输机构，该机构应用于全自动湿制程设备中，实现cassette在制程槽与内嵌式旋干机之间的全自动传输，实现客户功能集成、干进干出的需求，保证了晶圆的良率，节约了人力，解决了单花篮在湿制程制程槽及旋干机间的全自动转运及传送，保证了花篮干进干出的制程需求；同时，本实用新型所述机构智能化程度更高，功能集成度更强，避免了人为等不可控因素，避免了Particle引入风险，有效地保证了产品良率及产品产能，降低了产品成本及人力消耗，值得推广应用。

[附图说明]

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是本实用新型中单花篮直立式旋干机及防腐骨架的结构示意图；

图3是图2的侧面结构示意图；

图4是本实用新型中电缸承载机构及防腐骨架的结构示意图；

图5是图4的俯视结构示意图；

图6是本实用新型中花篮承载机构及防腐骨架的结构示意图；

图7是图6的俯视结构示意图；

图8是图6中花篮承载机构的结构示意图；

图9是图8的俯视结构示意图；

图10是本实用新型中转向定位机构的结构示意图；

图11是图10的俯视结构示意图；

图12是本实用新型中花篮夹持机构的结构示意图；

图13是图12的俯视结构示意图；

图中：1、单花篮直立式旋干机 2、防腐骨架 3、电缸承载机构 4、转向定位机构 5、花篮夹持机构 6、花篮承载机构 7、花篮及晶圆 11、旋干机底座 12、旋干机自动门 13、旋干机开关门气缸 14、旋干机电机 15、旋干机转子 16、机械定位孔 17、旋干机外壳 18、旋干机角度调整脚 19、旋干机缓冲垫 20、旋干机排水管 21、地脚 22、万向轮 23、贴膜铝板 31、电缸固定支座 32、电缸可调支座 33、电缸本体 34、电缸滑台 35、定位传感器 36、电缸电机 37、电缆拖链 41、轴承安装支座 42、电机 43、减速机 44、转向定位感应器 45、侧向支撑座 51、双轴承机构 52、锁紧螺母 53、转向感应片 54、转轴 55、花篮夹抓 56、滑轨型同步夹持气缸57、导向定位轴 58、单向气缸 59、气缸支座 61、升降气缸 62、花篮承载盘 63、气缸支座 64、风道机构。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作以下进一步说明：

如附图所示，本实用新型提供了一种用于湿制程设备的花篮及晶圆全自动转运传输机构，包括单花篮直立式旋干机1、防腐骨架2、电缸承载机构3、转向定位机构4、花篮夹持机构5、花篮承载机构6，单花篮直立式旋干机1通过旋干机角度调整脚18安装在防腐骨架2上，旋干机角度调整脚18用于调整单花篮直立式旋干机1的倾斜角度，单花篮直立式旋干机1前侧设置有电缸承载机构3，电缸承载机构3通过电缸固定支座31以及电缸可调支座32安装在防腐骨架2上，电缸可调支座32用于调整电缸承载机构3的倾斜角度，电缸承载机构3的电缸滑台上安装有转向定位机构4、花篮夹持机构5，转向定位机构4带动花篮夹持机构5作90°旋转，花篮夹持机构5用于夹取花篮及晶圆7，电缸滑台带动转向定位机构4、花篮夹持机构5作前后传送，单花篮直立式旋干机1左侧设置有花篮承载机构6，花篮承载机构6可升降式安装在防腐骨架2上，该防腐骨架2采用SUS不锈钢管焊接调平而成，防腐骨架2表面包覆有防腐PP板，防腐骨架2顶面安装有贴膜铝板23，防腐骨架2底端安装有地脚21及万向轮22。

其中，单花篮直立式旋干机1包括旋干机底座11、旋干机自动门12、旋干机开关门气缸13、旋干机电机14、旋干机转子15、机械定位孔16、旋干机外壳17、旋干机角度调整脚18，旋干机底座11与防腐骨架2的贴膜铝板相连，旋干机外壳17通过旋干机角度调整脚18安装在旋干机底座11上，旋干机外壳17一侧安装有旋干机电机14，旋干机外壳17内设有旋干机转子15，旋干机转子15与旋干机电机14的输出端相连，旋干机转子15上开有机械定位孔16，旋干机外壳17的开口处装设有旋干机自动门12，旋干机自动门12与旋干机开关门气缸13的活塞端相连，旋干机自动门12通过旋干机开关门气缸13自动开闭；旋干机底座11上的安装孔设置为腰型孔，单花篮直立式旋干机1通过腰型孔调节前后位置；旋干机外壳17、旋干机电机14与旋干机底座11之间均设置有旋干机缓冲垫19，旋干机外壳17上开设有排水口，排水口连接旋干机排水管20。

本实用新型中，电缸承载机构3包括电缸本体33、电缸滑台34、电缸电机36，电缸本体33通过电缸固定支座31以及电缸可调支座32安装在防腐骨架2的贴膜铝板23上，电缸可调支座32用于保证电缸本体33倾斜的角度与旋干机转子15倾斜角度一致，电缸滑台34设于电缸本体33上，电缸滑台34一侧装设有定位传感器35，电缸本体33底端安装有电缸电机36，电缸电机36处设置有电缆拖链37。花篮承载机构6包括升降气缸61、花篮承载盘62、气缸支座63，升降气缸61的升降端安装有花篮承载盘62，升降气缸61通过气缸支座63安装在防腐骨架2上，气缸支座63背面安装有风道机构64，风道机构64用于对花篮夹抓进行干燥，花篮承载盘62采用镂空状。

本实用新型中，转向定位机构4包括轴承安装支座41、电机42、减速机43，电机42、减速机43锁紧在轴承安装支座41上，电机42通过旋转改变花篮方向，轴承安装支座41上方装设有转向定位感应器44，轴承安装支座41通过固定支座安装在电缸滑台34上。花篮夹持机构5包括双轴承机构51、锁紧螺母52、转向感应片53、转轴54、花篮夹抓55、滑轨型同步夹持气缸56，双轴承机构51通过锁紧螺母52安装在转向定位机构4的轴承安装支座41内，双轴承机构51通过转轴54与减速机43输出轴相连，转轴54一侧设置有转向感应片53，花篮夹抓55安装在滑轨型同步夹持气缸56的伸缩端，花篮夹抓55用于对花篮进行夹取或松开，花篮夹持机构5通过导向定位轴57与旋干机转子15的机械定位孔16配合，导向定位轴57后方安装有单向气缸58，单向气缸58安装在气缸支座59上，单向气缸58通过线路连接转向感应片53。

本实用新型为基于湿制程设备与内嵌旋干机之间Cassette全自动转运传输机构，应用于全自动湿制程设备中，配合湿制程设备的全自动机械手臂及单花篮直立式旋干机，实现花篮Cassette及晶圆wafer在制程槽与旋干机的位置转运传送。该机构包含单花篮直立式旋干机、防腐骨架、电缸承载机构、转向定位机构、花篮夹持机构、花篮承载机构等，通过各个机构的相互配合，实现转运传送功能。

其中，防腐骨架采用SUS不锈钢管焊接调平，表面包覆防腐的PP板，配合地脚及万向轮，便于搬运及定位；骨架上表面安装高精度平整性的贴膜铝板，为其他机构的安装及调校提供高精度的平台；其他部件与旋干机均装在该平台，确保相对位置精度及重复定位精度。单花篮直立式旋干机安装在防腐骨架的贴膜铝板上，通过旋干机底座与铝板直连，旋干机底座上的腰型孔可以调节其前后位置；旋干机自动门通过气缸自动开闭，为全自动制程提供了保障；旋干机电机带动旋干机转子及放置在转子内部的花篮及晶圆高速旋转，通过物理离心力对花篮及晶圆进行表面干燥处理；旋干机转子上开有机械定位孔，为了保证在花篮取放的过程中转子始终保持固定位置，避免位置误差带来的影响。

电缸承载机构通过固定支座可可调支座安装在防腐骨架的高精度平台上，电缸可调支架保证电缸倾斜的角度始终与转子倾斜角度一致，避免因角度偏差导致传送不到位的风险；电缸承载机构配有电缆拖链，保证传送过程中的电机线缆及感应器线缆规整有序，不会对传送过程形成干扰；电缸滑台带动其上的转向定位机构和花篮夹持机构前后传送。花篮承载机构利用升降气缸托举花篮承载盘，从而实现花篮的及时承载；气缸通过气缸支座安装在防腐骨架的高精度平台上，支架背面安装有风道机构，风道机构可以对花篮夹抓进行及时干燥，避免在取出干燥后的花篮时，对其造成二次沾湿；花篮承载盘采用镂空状，同样避免承载平沾湿干燥后的花篮；花篮承载盘需要升降处理，是为了保证在花篮传送转向的过程中不会与承载盘干涉，同时保证旋干机自动门开关过程中不干涉。

转向定位机构通过固定支座安装在电缸滑台上，电机/减速机锁紧在轴承安装支座上，利用电机旋转，实现花篮方向的改变，保证花篮在传送到旋干机之前方向与旋干机转子的倾角一致，并且在取出干燥后的花篮放置到花篮承载盘前恢复到水平位置；转向定位感应器实现高精度角度控制；并且在花篮进入旋干机干燥的过程中，转向定位机构带动花篮夹持机构90°旋转，使花篮夹抓刚好位于风道机构出风口，进而对花篮夹抓进行干燥。

花篮夹持机构由双轴承机构、锁紧螺母、转向感应片、转轴、花篮夹抓、滑轨型同步夹持气缸及相关调节安装固定件组成；双轴承机构安装在转向定位机构的轴承安装支座内，通过转轴与减速机输出轴相连，保证花篮夹持过程中的转向；花篮夹持机构利用滑轨型同步夹持气缸带动花篮夹抓，实现对花篮的夹取及松开；花篮夹持机构通过导向定位轴早于花篮和晶圆与旋干机转子的机械定位孔配合，在花篮进入转子之前对转子进行强制机械定位校正，确保花篮及晶圆在转子位置不对时，不会强制传送而受到硬性挤压及破坏；当定位轴不能与机械定位孔完全配合时，装于导向定位轴后方的单向气缸受到挤压产生位移，感应器感应到位移发信号给PLC，从而中断电缸的传送，对花篮及晶圆进行保护；花篮夹抓上装有小范围感应器，检验花篮夹取与否，对稳定性及安全性进行二重保障。

本实用新型的工作流程如下：

(1)自动转运传输机构初始位置花篮承载盘处于低位，旋干机自动门关闭，电缸滑台处于近机械臂远旋干机端，花篮夹抓处于开位，转向机构处于水平位；

(2)花篮完成制程槽制程后，湿制程设备的全自动机械手臂夹取花篮移位到对应花篮承载盘的位置，此时旋干机自动门打开，花篮承载盘升至高位，机械手臂向下运动，将花篮与晶圆放置在花篮承载盘上；

(3)电缸滑台带动转向定位机构及花篮夹持机构移动到适合夹持的位置，花篮夹抓加紧花篮，花篮承载盘降至低位，转向定位机构由水平位旋转至于旋干机转子倾角一致的位置，同时电缸滑台带动转向定位机构与花篮夹持机构与花篮和晶圆一起向旋干机方向移动；

(4)花篮夹持机构的导向定位轴配合进旋干机转子的机械定位孔，电缸速度降低，将花篮及晶圆放置到旋干机转子内；

(5)花篮夹抓松开花篮，电缸滑台反向运动，带动转向定位机构及花篮夹持机构返回到靠近机械臂方向，转向定位机构带动花篮夹持机构转动90°，使花篮夹抓处于风道机构出风口位置进行干燥；

(6)旋干机自动门关闭，开始旋干制程。制程结束后，自动门打开。花篮夹抓转到与转子倾角一致的角度，电缸滑台往旋干机方向移动，花篮夹抓夹紧，取出花篮。转向定位机构恢复水平位置，电缸滑台带动转向定位机构及花篮夹持机构及花篮等回到花篮承载盘承载位，花篮承载盘升起，顶起花篮，花篮夹抓打开，机械臂取走花篮至下货区，该制程结束。

本实用新型并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。