磁控晶圆传输机构的制作方法

1.本实用新型属于半导体设备技术领域，更具体的说涉及一种磁控晶圆传输机构。


背景技术：

2.半导体设备一般配有自动晶圆自动传输机构，传输晶圆至单腔体或者多腔体半导体设备。由于传输腔体需要抽真空，所以需要真空密封、可以上下、水平、旋转等运动的机械手或者其他传输装置。这样的传输系统，结构复杂，制造成本高，同时运动部件需满足真空密封要求，机械传动过程中运动部件多，将对真空环境造成污染。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种采用外部驱动装置和真空腔体内的磁铁配合，通过磁力带动真空腔体内的晶圆托盘运动，以达到晶圆传输、上下载功能，免除了对于运动部件的真空密封要求，减少机械运动部件对真空环境的污染，过滤机械传动系统的振动。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种磁控晶圆传输机构，包括真空腔体和外部驱动装置；
5.所述真空腔体内设置有内水平导轨，内水平导轨上设置有第一滑块，第一滑块上设置有晶圆托盘，所述第一滑块上设置有第一磁铁，内水平导轨与真空腔体竖直方向移动连接，所述内水平导轨上设置有第二磁铁；
6.所述外部驱动装置包括与内水平导轨平行的外水平导轨，外水平导轨上设置有第二滑块，第二滑块上设置有第三磁铁，第三磁铁与第一磁铁耦合，所述第三磁铁连接有驱动机构；所述外部驱动装置还包括第四磁铁，第四磁铁位于真空腔体下方，第四磁铁与第二磁铁耦合，并且第四磁铁为电磁铁。
7.进一步的所述内水平导轨与真空腔体底部之间设置有缓冲弹簧。
8.进一步的所述内水平导轨下方设置有支撑盘，支撑盘连接缓冲弹簧。
9.进一步的所述真空腔体内对应内水平导轨的两端处均设置有位置传感器，位置传感器电连接驱动机构，位置传感器用于检测第一滑块的位置。
10.进一步的所述驱动机构包括驱动马达。
11.进一步的所述第三磁铁与第二滑块之间设置有连接螺杆，所述连接螺杆穿过第二滑块并且连接螺杆上设置有调节螺母，所述连接螺杆的轴向与第一滑块和第二滑块的连线平行。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本技术将主动驱动部件全部置于真空腔体外部，在真空腔体内仅具有第一滑块为运动部件，通过外部磁力效果驱动内部的晶圆托盘移动，达到传输和上下载功能，免除了对于运动部件的真空密封要求，减少机械运动部件对真空环境的污染，过滤机械传动系统的振动，降低冲击载荷，设计结构简单，制造成本低，可靠性高。
附图说明
13.图1为本实用新型磁控晶圆传输机构内部的俯视图；
14.图2为第一磁铁、第三磁铁和真空腔体的侧壁位置结构示意图；
15.图3为第三磁铁位置调节时的示意图；
16.图4为本实用新型磁控晶圆传输机构内部的侧视图。
17.附图标记：1、真空腔体；21、内水平导轨；22、外水平导轨；31、第一滑块；32、第二滑块；4、晶圆托盘；51、第一磁铁；52、第三磁铁；521、支撑板；523、连接螺杆；524、调节螺母；6、驱动马达；7、位置传感器；81、第二磁铁；82、第四磁铁；9、缓冲弹簧。
具体实施方式
18.参照图1至图4对本实用新型磁控晶圆传输机构的实施例做进一步说明。
19.在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向(x)”、“纵向(y)”、“竖向(z)”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，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、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。
20.此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本实用新型描述中，“数个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
21.一种磁控晶圆传输机构，包括真空腔体1和外部驱动装置；
22.在真空腔体1的一侧连接工艺腔体，并在二者之间具有真空阀门，真空在阀门关闭时，真空腔体1内部空间独立，可进行抽真空并保持真空，真空腔体1还有一个用于与外界隔离的上盖。
23.所述真空腔体1内设置有内水平导轨21，内水平导轨21上设置有第一滑块31，第一滑块31上设置有晶圆托盘4，所述第一滑块31上设置有第一磁铁51，内水平导轨21与真空腔体1竖直方向移动连接，所述内水平导轨21上设置有第二磁铁81；水平导轨一端朝向真空阀门，另一端朝向上盖处，在第一滑块31运动至真空阀门一端时，晶圆托盘4能够伸入至工艺腔体内；
24.所述外部驱动装置包括与内水平导轨21平行的外水平导轨22，外水平导轨22上设置有第二滑块32，第二滑块32上设置有第三磁铁52，第三磁铁52与第一磁铁51耦合，所述第三磁铁52连接有驱动机构，此驱动机构优选的采用驱动马达6，其可以与第二滑块32和外水平导轨22构成直线模组；所述外部驱动装置还包括第四磁铁82，第四磁铁82位于真空腔体1下方，第四磁铁82与第二磁铁81耦合，并且第四磁铁82为电磁铁。
25.如图1和2所示，在本实施例中第一磁铁51和第三磁铁52相互靠近于真空腔体1的一个侧壁处。
26.优选的第一磁铁51和第三磁铁52均由两个磁铁构成，两个磁铁置于t型支撑板521上，并且被支撑板521隔开，支撑板521通常是非磁性材料，如铝，铜，不锈钢等。这两个磁铁
的极性在支撑板521的两面相反，进而可以相互吸引，夹附在支撑板521上。同时，t型支撑板521又可以防止磁铁在垂直方向滑动；第一磁铁51和第三磁铁52，其磁铁的极化方向在真空腔体1侧壁的两边相反，即第一磁铁51的n极对应第三磁铁52的s极，第一磁铁51的s极对应第三磁铁52的n极，这样，第一磁铁51和第三磁铁52有磁力相互吸引。
27.在本实施例中第一磁铁51与第三磁铁52的间距可以调整，这样即可以调整第一磁铁51与第三磁铁52的相互吸力的大小，以确保它们在运行时能够同时稳定平滑的运动。
28.具体的可以采用如下方式调整第一磁铁51与第三磁铁52的间距，在第三磁铁52与第三磁铁52所在的支撑板521之间设置有连接螺杆523，所述连接螺杆523穿过第二滑块32并且连接螺杆523上设置有调节螺母524，所述连接螺杆523的轴向与第一滑块31和第二滑块32的连线平行，即当内水平导轨21和外水平导轨22为横向布置时，那么连接螺杆523的轴线则沿纵向布置；如图所示，调节螺母524设置有多个，但至少在第二滑块32的两侧布置，通过改变连接螺杆523伸出第二滑块32的距离，进而调整第三磁铁52所在的支撑板521与第二滑块32距离，控制第三磁铁52与第一磁铁51的间距，从而改变第一磁铁51与第三磁铁52的相互吸力大小。
29.当然还可以整体调整外水平导轨22与真空腔体1的间距。
30.在本实施例中所述真空腔体1内对应内水平导轨21的两端处均设置有位置传感器7，位置传感器7电连接驱动机构，位置传感器7用于检测第一滑块31的位置。
31.位置传感器7其一，是精确定位晶圆托盘4处于晶圆在工艺腔体内上下载的位置；其二，是精确定位晶圆托盘4处于晶圆在传输腔体的位置。在本案列中，可以应用光电传感器来实现此功能，由于采用位置传感器7，可以确保晶圆传输、上下载位置的高度精确、重复性好。
32.为实现内水平导轨21顺利的上下移动，优选的在真空腔体1内设置有竖直导轨，内水平导轨21与竖直导轨滑动连接，并且所述内水平导轨21与真空腔体1底部之间设置有缓冲弹簧9；更具体的所述内水平导轨21下方设置有支撑盘，支撑盘连接缓冲弹簧9。
33.通过改变第四磁铁82上通过电流大小及方向，以控制第四磁铁82的磁力，其可以吸引或排斥第二磁铁81，使第二磁铁81上下运动，进而带动支撑盘及其上的晶圆托盘4等上下运动，完成晶圆上载、下载的功能。
34.晶圆传输及上载的方法如下：
35.1.关闭真空腔体1的真空阀门，打开上盖，将晶圆放置于晶圆托盘4上；
36.2.关闭上盖，将真空腔体1内抽真空；
37.3.当真空腔体1达到预定真空后，打开真空阀门，使真空腔体1与工艺腔体相通；
38.4.启动驱动马达6，带动第三磁铁52在外水平导轨22上运动，由于第三磁铁52与第一磁铁51的耦合，在磁力吸引下，第三磁铁52带动第一磁铁51及与之相连的第一滑块31和晶圆在真空腔体1的内水平导轨21上做同样的平行运动；在位置传感器7探测到第一滑块31到达预先设定的位置后，停止运动，晶圆到达位于工艺腔体内的指定位置；
39.5.改变控制第四磁铁82的电流源的电流大小，产生的磁力可以带动第四磁铁82向下运动，进而带动支撑盘向下运动，将晶圆放置于工艺腔体内的晶圆架上，实现晶圆的上载，同时也使晶圆与晶圆托盘4分离；
40.6.使驱动马达6反向运动，依靠第三磁铁52和第一磁铁51的耦合，牵引托盘由工艺
腔体回到真空腔体1内；
41.7.关闭真空阀门。
42.其中晶圆的下载过程，可以反向执行上述过程实现，基本过程为，由晶圆托盘4至工艺腔体内获取晶圆，然后回到真空腔体1内，关闭真空阀门，并向真空腔体1内冲空气，使其与外界气压平衡，打开上盖取出晶圆。
43.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。