一种晶圆清洗设备推拉式晶圆盒输送方法与流程

本发明属于半导体清洗设备技术领域，具体涉及一种晶圆清洗设备推拉式晶圆盒输送方法，

背景技术：

在半导体湿法工艺设备上，常常会因为有不同的使用需求设置有不同的配置，半导体工艺设备常根据配置的调整来调整晶圆负载吞吐量。

晶圆盒在湿法设备中进行一系列的清洗工艺时，需要将晶圆盒由晶圆装载区域由机械手抓取后输送到各个清洗工艺区进行清洗，因此，晶圆装载区域与机械手的配置能够直接影响到晶圆的输送效率。晶圆清洗设备往往又要求结构的紧凑，若晶圆装载区域与机械手的配置不合理，将会大大增加设备所占用的空间，同时使得运动行程变得复杂。

综上，如何设计出配置合理的晶圆装载区域与机械手是当前亟需解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种晶圆清洗设备推拉式晶圆盒输送方法，本发明能够实现机械手在晶圆装载区域顺畅的转移，提高晶圆的输送效率，减少晶圆清洗设备的整体体积。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种晶圆清洗设备推拉式晶圆盒输送方法，包括晶圆装载装置及机械夹持装置，所述晶圆装载装置包括装载壳体、腔室隔板、推车放置腔、晶圆盒承载推车及清洗腔，所述腔室隔板沿装载壳体的长度方向设置于所述装载壳体内将所述装载壳体的内部分隔为第一移动腔与第二移动腔，所述推车放置腔设置于所述第二移动腔下部的一侧，所述晶圆盒承载推车设置于所述推车放置腔内，所述清洗腔设置于所述第二移动腔下部的另一侧，所述腔室隔板朝向第一移动腔的一侧设置有齿条；

所述机械夹持装置包括横向移动机构、升降机构、夹持机构及机架，所述横向移动机构与所述升降机构均安装于所述机架上；

所述横向移动机构包括旋转气缸、驱动齿轮、从动齿轮，所述旋转气缸安装于所述机架上，所述旋转气缸的输出端连接所述驱动齿轮，所述驱动齿轮与所述从动齿轮通过传送带连接，所述从动齿轮与所述齿条啮合连接；

所述升降机构包括升降气缸，所述升降气缸安装于所述机架上，所述升降机构的输出端连接所述夹持机构；

所述夹持机构包括第一夹持手、第二夹持手、第一夹持臂、第二夹持臂、安装底座、气缸安装座、驱动气缸、驱动机构，所述驱动机构安装于所述安装底座上，所述安装底座安装于所述升降气缸的输出端，所述驱动气缸安装于气缸安装座上，所述第一夹持手安装于所述第一夹持臂的一端，所述第二夹持手安装于所述第二夹持臂的一端，所述第一夹持臂、所述第二夹持臂由所述驱动机构驱动；

所述腔室隔板的顶部于所述推车放置腔、清洗腔的正上方分别设置有一组夹持槽，所述夹持槽与所述第一夹持臂、第二夹持臂相匹配，所述机架设置于所述第一移动腔内，所述第一夹持手、所述第二夹持手设置于所述第二移动腔内。

作为优选的技术方案，所述驱动机构包括第一驱动臂、第二驱动臂、第一移动臂、第二移动臂、第一驱动块、第二驱动块、第一旋转块、第二旋转块、第一限位块、第二限位块及限位弹簧，所述第一驱动臂、所述第二驱动臂的一端分别连接所述驱动气缸的输出端，所述第一驱动臂、所述第二驱动臂的另一端为椭圆锥形，所述第一移动臂的一端连接所述第一夹持臂的另一端，所述第二移动臂的一端连接所述第二夹持臂的另一端，所述第一旋转块安装于所述第一移动臂的另一端，所述第二旋转块安装于所述第二移动臂的另一端，所述第一驱动块安装于所述第一旋转块上，所述第二驱动块安装于所述第二旋转块上，所述第一驱动臂的另一端位于所述第一驱动块的下方且与所述第一驱动块相接触，所述第二驱动臂的另一端位于所述第二驱动块的下方且与所述第二驱动块接触，所述第一限位块安装于所述第一旋转块上，所述第二限位块安装于所述第二旋转块上，所述限位弹簧连接所述第一限位块与所述第二限位块，所述限位弹簧位于所述第一驱动臂、所述第二驱动臂的下方。

作为优选的技术方案，所述晶圆盒承载推车设置有两个晶圆盒放置槽，每个所述晶圆盒放置槽的上方均设置有一组夹持槽。

作为优选的技术方案，所述第一旋转块上安装有第一接近开关，所述第二旋转块上安装有第二接近开关，所述第一接近开关的下方设置有第一感应器，所述第二接近开关的下方设置有第二感应器。

作为优选的技术方案，所述第一旋转块与所述第一移动臂同轴设置，所述第二旋转块与所述第二移动臂同轴设置。

作为优选的技术方案，所述第一旋转块与轴安装于所述第一移动臂的端部，所述第二旋转块轴安装于所述第二移动臂的端部。

作为优选的技术方案，所述第一夹持手套设安装于所述第一夹持臂的一端，所述第二夹持手套设安装于所述第二夹持臂的一端。

作为优选的技术方案，所述第一旋转块、所述第二旋转块的运动角度为1-3度，所述第一夹持臂、所述第二夹持臂的相对运动距离为16-25毫米。

作为优选的技术方案，还包括固定座，所述固定座与所述气缸安装座为一体式结构，所述固定座上开设有限位槽，所述第一夹持臂与所述第一移动臂通过第一连接套件连接，所述第二夹持臂与所述第二移动臂通过第二连接套件连接，所述第一连接套件、所述第二连接套件设置于所述限位槽内并能在限位槽内左右移动。

作为优选的技术方案，所述第一旋转块、所述第二旋转块的横向截面为八边形。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明能够实现机械手在晶圆装载区域顺畅的转移，提高晶圆的输送效率，减少晶圆清洗设备的整体体积。

(2)本发明配备对称的u型夹持手，在驱动机构的驱动下做开合动作，进行晶圆盒的夹取动作，针对不同的晶圆盒的尺寸对应调整夹持手的开合间距，保证了夹持动作的完整性与稳定性。

(3)本发明驱动机构通过驱动臂、驱动块、旋转块、限位块的联动，实现了对夹持臂的精确开合控制，仅需要控制一个驱动气缸，大大减少了驱动机构所占用的空间，满足晶圆的上下货动作可以顺畅的进行。

(4)本发明通过限位弹簧，实现了夹持臂的复位过程，减少了动力装置的使用，保证了动作过程的稳定性，提高了晶圆的夹取效率。

(5)本发明通过设置横向移动机构，实现了机械手臂在不同工艺区之间的传递，通过设置升降机构，带动夹持机构上下移动，实现了对晶圆盒的有效夹取。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1为本发明晶圆装载装置的结构示意图之一。

图2为本发明晶圆装载装置的结构示意图之二。

图3为本发明晶圆装载装置的结构示意图之三。

图4为本发明机械夹持装置的结构示意图之一。

图5为本发明机械夹持装置的结构示意图之二。

图6为本发明机械夹持装置的局部放大图之一。

图7为本发明机械夹持装置的局部放大图之二。

图8为本发明机械夹持装置的局部放大图之三。

其中，附图标记具体说明如下：第一夹持臂1、第二夹持臂2、第一夹持手3、第二夹持手4、第一移动臂5、第二移动臂6、安装底座7、气缸安装座8、驱动气缸9、第一驱动臂10、第二驱动臂11、第一旋转块12、第二旋转块13、第一驱动块14、第二驱动块15、第一限位块16、第二限位块17、限位弹簧18、第一接近开关19、第二接近开关20、第一感应器21、第二感应器22、固定座23、旋转气缸24、驱动齿轮25、从动齿轮26、升降气缸27、装载壳体28、腔室隔板29、第一移动腔30、第二移动腔31、晶圆盒承载推车32、晶圆盒放置槽33、清洗腔34。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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付出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。

实施例1

本实施例提供一种晶圆清洗设备推拉式晶圆盒装载输送系统，包括配合使用的晶圆装载装置及机械夹持装置。

其中，机械夹持装置包括横向移动机构、升降机构、夹持机构及机架，横向移动机构与升降机构均安装于机架上。

横向移动机构包括旋转气缸24、驱动齿轮25、从动齿轮26，旋转气缸24安装于机架上，旋转气缸24的输出端连接驱动齿轮25，驱动齿轮25与从动齿轮26通过传送带连接，晶圆清洗设备的各个工艺区通过一齿条连接，从动齿轮26与齿条啮合连接。

升降机构包括升降气缸27，升降气缸27安装于机架上，升降机构27的输出端连接夹持机构。

夹持机构包括第一夹持手3、第二夹持手4、第一夹持臂1、第二夹持臂2、安装底座7、气缸安装座8、固定座23、驱动气缸9、驱动机构。其中第一夹持手3、第二夹持手4为对称设置的u形结构，能够卡合在晶圆盒两侧的边缘位置，实现对晶圆盒的夹取。第一夹持手3安装于第一夹持臂1的一端，第二夹持手4安装于第二夹持臂2的一端，通过第一夹持臂1、第二夹持臂2的运动带动第一夹持手3、第二夹持手4的开合。更为优选的方式是，第一夹持手3套设安装于第一夹持臂1的一端，第二夹持手4套设安装于第二夹持臂2的一端，采用套设的安装方式，可以保证第一夹持手3、第二夹持手4只随第一夹持臂1、第二夹持臂2做开合运动，而不会发生转动。

驱动机构安装于安装底座7上，安装底座7安装于升降气缸27的输出端，驱动气缸9安装于气缸安装座8上，驱动机构包括第一驱动臂10、第二驱动臂11、第一移动臂5、第二移动臂6、第一驱动块14、第二驱动块15、第一旋转块12、第二旋转块13、第一限位块16、第二限位块17、限位弹簧18、第一接近开关19、第二接近开关20、第一感应器21及第二感应器22，其中，第一驱动臂10的一端、第二驱动臂11的一端分别连接驱动气缸9的输出端，在驱动气缸9的作用下伸出或缩回，第一驱动臂10、第二驱动臂11的另一端为椭圆锥形，其半径沿长度方向发生变化，第一移动臂5的一端连接第一夹持臂1的另一端，第二移动臂6的一端连接第二夹持臂2的另一端，第一旋转块12轴安装于第一移动臂5的另一端，第二旋转块13轴安装于第二移动臂6的另一端，第一旋转块12与第一移动臂5同轴设置，第二旋转块13与第二移动臂6同轴设置。第一旋转块12、第二旋转块13的横向截面为八边形。第一驱动块14安装于第一旋转块12朝向第二旋转块13的一侧，第二驱动块15安装于第二旋转块13朝向第一旋转块12的一侧。第一驱动臂10的另一端位于第一驱动块14的下方且始终与第一驱动块14相接触；第二驱动臂11的另一端位于第二驱动块15的下方且始终与第二驱动块15相抵触。第一限位块16安装于第一旋转块12上，第二限位块17安装于第二旋转块13，限位弹簧18连接第一限位块16与第二限位块17，限位弹簧18位于第一驱动臂10、第二驱动臂11的下方，限位弹簧18的作用是保证第一驱动臂10与第一驱动块14始终处于接触状态，第二驱动臂11与第二驱动块15始终处于接触状态。第一旋转块12上安装有第一接近开关19，第二旋转块13上安装有第二接近开关20，第一接近开关19的下方设置有第一感应器21，第二接近开关20的下方设置有第二感应器22。第一旋转块12、第二旋转块13的运动角度为1-3度，第一夹持臂1、第二夹持臂2的相对运动距离为16-25毫米。固定座23与气缸安装座8为一体式结构，固定座23上开设有限位槽，第一夹持臂1与第一移动臂5通过第一连接套件连接，第二夹持臂2与第二移动臂6通过第二连接套件连接，第一连接套件、第二连接套件设置于限位槽内并能在限位槽内左右移动。

晶圆装载装置及机械夹持装置，晶圆装载装置包括装载壳体28、腔室隔板29、推车放置腔、晶圆盒承载推车32及清洗腔34，腔室隔板29沿装载壳体28的长度方向设置于装载壳体28内将装载壳体28的内部分隔为第一移动腔30与第二移动腔31，推车放置腔设置于第二移动腔31下部的一侧，晶圆盒承载推车32设置于推车放置腔内，清洗腔34设置于第二移动腔31下部的另一侧，腔室隔板29朝向第一移动腔30的一侧设置有齿条，从动齿轮26与齿条啮合连接。腔室隔板29的顶部于推车放置腔、清洗腔34的正上方分别设置有一组夹持槽，晶圆盒承载推车32设置有两个晶圆盒放置槽33，每个晶圆盒放置槽33的上方均设置有一组夹持槽。夹持槽与第一夹持臂、第二夹持臂相匹配，机架设置于第一移动腔30内，第一夹持手、第二夹持手设置于第二移动腔31内。

实施例2

本实施例提供一种晶圆清洗设备推拉式晶圆盒输送方法，包括以下步骤：

步骤一、将晶圆盒放置于晶圆盒承载推车32上的晶圆放置槽内，之后将晶圆承载推车推入推车放置腔内。

步骤二、驱动气缸9处于回缩状态，第一夹持臂1与第二夹持臂2处于靠近状态，升降机构控制第一夹持臂1与第二夹持臂2的高度位于放置槽的上方，横向移动机构带动第一夹持臂1与第二夹持臂2朝向晶圆承载推车的方向运动。

步骤三、当第一夹持手3与第二夹持手4运动至晶圆放置槽的正上方时，升降机构带动第一夹持臂1与第二夹持臂2下降至放置槽内，驱动气缸9动作，推动第一驱动臂10与第二驱动臂11，第一驱动臂10、第二驱动臂11推动第一驱动块14与第二驱动块15，第一驱动块14与第二驱动块15带动第一旋转块12、第二旋转块13转动，第一旋转块12、第二旋转块13转动带动第一限位块16、第二限位块17远离，从而带动第一移动臂5、第二移动臂6远离，第一移动臂5与第二移动臂6带动第一夹持臂1、第二夹持臂2打开。当需要合拢第一夹持臂1与第二夹持臂2时，驱动气缸9缩回，第一旋转块12、第二旋转块13在限位弹簧18的作用下复位第一夹持臂1与第二夹持臂2打开，升降气缸27控制夹持机构下移，使得第一夹持手3与第二夹持手4到达夹持位置，第一夹持手3与第二夹持手4合拢夹取晶圆盒。

步骤四、升降机构带动第一夹持臂1与第二夹持臂2向上运动，使得第一夹持臂1与第二夹持臂2位于放置槽的上方，横向移动机构带动晶圆盒运动至清洗腔34对晶圆盒进行清洗。

尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。