专利名称：紧凑式晶圆自动传输装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种晶圆输送设备。特别是一种对标准机械界面(Standard Mechanical Interface,简称SMIF)晶圆盒进行载入载出操作的结构设计更加紧凑，显著减少其整体 高度，给制程设备在有限行程空间内留出了更多的操作空间，进一步拓展了适用范围的紧 凑式晶圆自动传输装置。
背景技术：
目前，在半导体的制造过程中，晶圆输送对IC制造至关重要。为了确保晶圆在不同 的制程间运送时的品质，避免晶圆受到尘粒或其它污染，越来越多的运送工作采用标准的 运送容器，即采用了标准机械界面(standard mechanical interface,简称SMIF)技术。如 美国专利4532970和4534389中，就公开了一种SMIF系统。该系统是通过明显减少流 过晶圆的尘粒，来降低尘粒对晶圆的污染。该效果是通过在机械方面保证晶圆输送、存储 以及多数制程中，晶圆周围的气体相对晶圆保持静止，以及外部环境中的尘粒不会进入晶 圆环境来实现的。SMIF技术以"隔离技术"概念为中心。所谓隔离技术旨在通过将晶圆 封闭在一个超洁净的环境中，同时放宽对这个封闭环境以外的洁净度要求来防止产品 被污染。这使得节约巨额先期和运营成本成为可能，同时也使晶圆厂能够更有效、更 具成本效益。
另外，美国专利5934991公开了一种晶圆盒装载设备界面改进的洁净空气系统(Pod loader interface improved clean air system),是一种集成的空气过滤系统，可以提供洁净的 微环境。该系统中的风扇、过滤器、压力通风箱和装载平台作为一个整体移动，压力通风 室通过一个成角度有孔的网屏和装载平台上的晶圆盒相通，洁净空气流均匀的在成角度有 孔网屏的所有高度上吹过晶圆表面。机械装置在微环境下举起晶圆盒外壳，然后载入和载 出晶圆匣，使晶圆匣在载入和载出过程中被污染的几率降到最低。此方法被业内人士广泛 采用。
美国专利6086323公开了一种为IC制程递送晶圆的方法(Method for supplying wafers to an IC manufacturing process),该方法包括支撑箱体、升降机、上料平台以及一个 多关节机械臂，上料平台可与SMIF晶圆盒对接。提升机用于将晶圆盒盖从SMIF晶圆盒 上取下。由气缸控制的夹杆在升降机升起打开晶圆盒以前，将SMIF晶圆盒固定到提升机 上。其将晶圆盒基座与晶圆盒装载界面的上料平台对接后，打开晶圆盒盖与基座之间的锁 定机构。在使晶圆处于清洁的微环境中的同时，将晶圆盒盖从基座上提起，移动多关节机械臂的执行器到裸露的晶圆匣的位置，将晶圆匣抓紧，然后移动机械臂，将晶圆转出微环 境，递送给IC制程。多关节机械臂包括旋转肩关节、肘关节和腕关节，可以实现水平方 向的移动。螺杆垂直驱动机构使机械臂可以垂直移动晶圆匣。但机械臂的功能有限，限制 了设备的应用场合。在需要晶圆匣做更复杂动作的制程上，就无法实现自动传输。抓取机 构由气缸作为动力。采用气缸作为动力元件很难对运动过程进行精确的控制，同时还要增 加一套气动系统。安装在执行器下表面的定位机构采用一组围绕中心安装的四个定位块。 形成一个漏斗状的结构，可以引导晶圆匣手柄达到居中的位置。但执行器定位块的安装只 能适用于固定的一种晶圆匣，随着制程设备的发展，晶圆匣的形式也越来越多样，这就使 得晶圆的自动传输受到限制。
美国专利5975825中公开了一种晶圆传输装置(Transfer apparatus for wafers),它含 有一个可升降移动的线性载台，线性载台承载一机械臂。该机械臂包括两个伸展手臂(置 于晶圆匣两侧)和一个挡片装置(用于抵住晶圆片边缘)。挡片装置含有两个由弹性材料 制成的口边，使其可抵在晶圆边缘上。但此种晶圆传输装置存在一些缺点，表现在以下方
面
1、 机械臂的结构复杂，两只伸展手臂限制了设备的使用场所。
2、 机械臂作旋转运动所需旋转空间较大，并在机械臂旋转的同时，线性载台必须配 合升降，且在配合中保证晶圆盒的水平运行稳定性，以使各部件搭配动作精确度准确。因 此，该装置不仅占用空间较大，投入的设备成本也较高，而且受其结构的限制，无法适用 于在狭小空间作复杂动作的制程。
3、 机械臂的功能单一，限制其应用场合。在需要晶圆匣做更复杂动作的特殊制程设 备上，就无法实现自动传输。
4、 执行器定位块的设置只能适用于固定的一种晶圆匣，无法适应多样化制程设备所 对应的各种形状的晶圆匣的自动传输。
专利公告号为CN2327664Y的"附有标准机械界面之晶圆运送装置"，采用了使夹爪 升降至定点以抓取晶圆盒的夹爪垂直升降机构，用于利用倍行程设计将夹爪上的晶圆盒运 送至定点的夹爪水平移动机构和用于将晶圆在盒内归位的夹爪摆动机构。其中夹爪垂直升 降机构在晶圆盒的侧面升起带动夹爪水平移动机构和夹爪摆动机构共同运动，占用了内部 很大的空间，导致设备体积大，同时该晶圆运送装置的结构特点，限制其应用的场合。
韩国专利公开号为100594371B1的"一种能运送晶圆匣的装载装置(A loader having function for carrying out cassette)"，采用一种垂直轴链接单元在晶圆盒的侧面升起带动 夹爪水平移动抓取晶圆盒侧面的两底边的机构。但由于还是采用内部抓取机构，导致设备 体积偏大，并且机械臂的功能有限，无法实现操纵晶圆匣做更复杂的动作。由于制程设备的多样性和特殊性，现有的晶圆装载设备，很难全面的满足要求。从公 布的文献来看，还未发现采用同一设备可以在自动卸载SMIF晶圆盒的同时，会自动地将 将其中的晶圆输送到下一制程所需的特定位置，即在有限行程空间内实现晶圆匣的上下升 降、前后平移、翻转和左右平移四个方向的动作，并在加工完成后，重新收回晶圆匣的自 动传输装置，可见现有晶圆传输装置无法达到在其载入、载出的过程中，既能满足制程设 备对于晶圆在多种空间位置上的要求，又能达到制程设备在狭小空间作更复杂动作的目 的，因此，现有晶圆传输装置有待进一步改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种紧凑式晶圆自动传输装置，它除继承现有技术中的SMIF中 的隔离技术提供洁净的微环境的优点外，还能有效地克服其受结构限制，无法适用于在 制程设备的狭小空间作复杂动作等缺点，该装置结构设计更加紧凑，显著减少其整体高度， 给制程设备留出了更多的操作空间，传输运行更加平稳，动作更灵活可靠，进一步拓展了 适用范围，使之能在有限行程空间内实现晶圆匣在0—90度范围翻转，且随意设定倾斜角 度，以完成晶圆水平或垂直状态的自动传输，同时又可以实现晶圆匣左右平移，以适应在 并列设置的制程设备中心距小于传输设备中心距的狭小空间内全部实现自动传输，并在遇 到外界干涉时可挠性停止，达到精确控制的传输效果。
本发明所采用的技术方案是该紧凑式晶圆自动传输装置包括机架，固定在机架上的 上料平台，组装在机架上作升降移动的带有扣爪机构的风箱体和作升降、伸展移动的带有
抓取机构的手臂机构，其技术要点是作升降、伸展移动的所述手臂机构的手臂升降电机
的轴线及其通过三号传动带连接的手臂升降螺杆的轴线所在平面与手臂伸展电机的轴线 及其通过二号传动带连接的手臂传动轴的轴线所在平面角接，所述手臂机构的下手臂通过 组装在一起的平移机构和翻转机构连接所述抓取机构，所述手臂机构的下手臂与所述平移 机构的平移固定板铰接，所述平移机构的平移滑块与所述翻转机构的翻转基座固定在一 起，所述抓取机构的固定板通过翻转轴铰接在所述翻转基座上，并利用组装在翻转基座上 的齿轮连杆传动机构驱动所述翻转轴转动，带动所述抓取机构固定板绕轴线转动，设置在 所述抓取机构的抓取电机通过涡轮蜗杆驱动抓取连杆带动夹爪沿所述抓取机构固定板的 抓取滑轨往复移动，所述抓取机构上的定位机构设置可调定位块。
连接所述手臂机构翻转机构的所述平移机构的平移滑块固定在平移电机驱动的平移 传动带上，并在平移传动机构的带动下，沿所述平移固定板的平移滑轨往复移动。
铰接在所述翻转基座上的翻转轴固定在所述抓取机构固定板的两侧，所述翻转轴伸出 翻转基座轴孔端与所述齿轮连杆传动机构中的翻转连杆端固定连接。
所述齿轮连杆传动机构中的一对相啮合的小齿轮和大齿轮组装在所述翻转基座上，所 述小齿轮组装在所述翻转基座的电机轴上，所述大齿轮侧面通过销轴铰接传动连杆的一 端，传动连杆的另一端与固定连接在所述翻转轴端的翻转连杆的另一端。驱动所述手臂机构作升降、伸展移动的手臂升降电机和手臂伸展电机分别固定在所述 机架上和固定在沿机架的手臂升降双滑轨滑动的手臂升降基板上，所述手臂升降电机通过 三号传动带和手臂升降螺杆驱动固定在手臂升降基板上的手臂升降螺母沿螺杆轴向往复 移动，使手臂机构沿与机架的竖向作升降运动。
所述手臂伸展电机通过减速机构、二号传动带驱动固定在上手臂上的手臂传动轴转 动，手臂传动轴带动上手臂绕手臂固定轴摆动，通过手臂旋转轴与上手臂连接的下手臂在
上手臂内部传动带的带动下绕上手臂摆动，通过手臂旋转轴与下手臂连接的平移机构在下 手臂内部传动带的带动下绕下手臂摆动，使手臂机构沿与机架垂直方向作伸展运动。
所述风箱体组装在带有风箱体升降螺母的风箱体固定座上，固定在机架上的风箱体升 降电机通过一号传动带和风箱体升降螺杆驱动风箱体升降螺母沿螺杆轴向往复移动，带动 风箱体固定座沿机架的风箱体升降双滑轨上、下滑动。
所述风箱体的扣爪机构的扣爪电机通过组装其轴上的拉杆销轴与扣爪拉杆一端铰接， 扣爪拉杆另一端与扣爪轴端的曲柄铰接，扣爪轴另一端固定有扣爪，电机驱动扣爪轴上的 曲柄绕轴线转动，带动扣爪开、合。
本发明具有的优点及积极效果是由于本发明是在现有递送晶圆方法中的传输设备的 结构基础上改进设计的，所以它除继承现有技术中的SMIF中的隔离技术提供洁净的微 环境的优点外，还能有效地克服其受结构限制，无法适用于在制程的狭小空间作复杂动 作等缺点。该装置的手臂机构的手臂升降电机的轴线及其与手臂升降螺杆的轴线所在平面 与手臂伸展电机的轴线及其手臂传动轴的轴线所在平面进行角接，即不在一个平面上，因 此结构设计更加紧凑，显著减少其整体高度和宽度，给制程设备留出了更多的操作空间。 手臂机构的下手臂通过组装在一起的平移机构和翻转机构连接抓取机构，并在平移传动机 构的带动下，沿所述平移固定板的平移滑轨往复移动。因此，其手臂机构可以在有限行程 空间内夹持晶圆匣，实现晶圆匣的上下升降、前后平移、翻转和左右平移四个方向的动作。 因其抓取机构采用抓取电机通过涡轮蜗杆驱动抓取连杆的结构形式来替代现有抓取机构
中的气动系统带动夹爪动作，确保夹爪夹紧后的晶圆匣不会脱落，故其结构设计更加合理， 在制程间传输运行不仅平稳，而且可实现晶圆匣在0 — 90度范围翻转随意设定倾斜角度， 动作更灵活可靠，拓展了对不同制程设备的适用范围，使之既能够完成晶圆水平或垂直状 态的自动传输，满足制程设备对于晶圆在多种空间位置上的要求，又能适应在并列设置的 制程设备中心距小于传输设备中心距的狭小空间内全部实现自动传输，并在遇到外界干涉 时可挠性停止，达到精确控制的传输效果。
以下结合附图对本发明作进一步描述。
图1是本发明一种具体结构示意图。
图2是图1的右视图。图3是图1中的手臂机构的一种结构示意图。 图4是图1中的手臂机构伸展状态的一种结构示意图。 图5是图4的俯视图。 图6是是图4的右视图。
图7是图3中的抓取机构的一种结构示意图。 图8是图3中的定位机构的一种结构示意图。 图9是图3中的平移机构的一种结构示意图。 图10是图2中的扣爪机构的一种结构示意图。
图中序号说明l机架、2风箱体升降电机、3—号传动带、4风箱体固定座、5风箱 体升降螺母、6风箱体升降螺杆、7风箱体升降双滑轨、8手臂升降双滑轨、9 二号传动带、 IO减速机构、ll手臂伸展电机、12手臂升降基板、13手臂升降螺杆、14三号传动带、 15手臂升降电机、16手臂升降螺母、17手臂固定座、18手臂传动轴、19手臂机构、20 扣爪机构、21上料平台、22风箱体、23定位机构、24抓取机构、25翻转轴、26翻转机 构、27下手臂、28手臂旋转轴、29上手臂、30手臂固定轴、31平移机构、32小齿轮、 33销轴、34大齿轮、35传动连杆、36翻转基座板、37翻转连杆、38夹爪、39抓取电机、 40抓取滑轨、41抓取连杆、42联轴器、43连杆销轴、44蜗杆、45涡轮、46抓取机构固 定板、47可调定位块、48抓取固定板、49固定定位块、50平移电机、51平移传动带轮、 52平移传动带、53平移滑块、54平移滑轨、55平移固定板、56扣爪电机、57拉杆销轴、 58扣爪拉杆、59固定座、60扣爪轴、61扣爪。
具体实施例方式
根据图1 10详细说明本发明的具体结构。该翻转式晶圆自动传输装置是在继承美国 专利6086323的"一种为IC制程递送晶圆的方法"等专利技术优点的基础上，并根据现 有技术中存在的缺陷进行重新设计的。它包括机架1，固定在机架1上的上料平台21，组 装在机架1上作升降移动的带有扣爪机构20的风箱体22和作升降、伸展移动的带有抓取 机构24的手臂机构19等件。其中风箱体22是一个集成的空气过滤系统，可以提供洁净 的微环境。其工作原理与上述美国专利技术中的方法基本相同，在此不再赘述。
如图1、 2所示，风箱体22组装在带有风箱体升降螺母5的风箱体固定座4上，固定 在机架1上的风箱体升降电机2通过一号传动带3和风箱体升降螺杆6驱动风箱体升降螺 母5沿螺杆轴向往复移动，带动风箱体固定座4沿机架1的风箱体升降双滑轨7上、下滑 动。采用风箱体升降双滑轨7与现有技术中的风箱体升降双滑轨相比，可以简化传动结构， 不仅安装容易，而且维护时便于调整。
如图10所示，风箱体22的扣爪机构20由扣爪电机56、拉杆销轴57、扣爪拉杆58、 固定座59、扣爪轴60、扣爪61等组成。扣爪机构20釆用扣爪电机56传动，不再采用气动系统的气缸传动，这既解决了其对运动过程无法进行精确控制的问题，同时还节省一套 气动系统。扣爪机构20采用扣爪电机56并通过组装其轴上的拉杆销轴57与扣爪拉杆58 的一端铰接，扣爪拉杆58另一端与扣爪轴60—端的曲柄铰接，利用固定座59组装在风 箱体22上的扣爪轴60另一端固定有扣爪61。扣爪电机56通过拉杆销轴57和扣爪拉杆 58来驱动扣爪轴60上的曲柄绕轴线转动，带动扣爪61开、合。扣爪机构20由扣爪电机 56做动力，增强了机构的稳定性与可控性。
如图7所示，抓取机构24由夹爪38、抓取电机39、抓取滑轨40、抓取连杆41、联 轴器42、连杆销轴43、蜗杆44、涡轮45、抓取机构固定板46等组成。
如图8所示，定位机构由可调定位块47、抓取固定板48、固定定位块49组成。
如图3、 4、 5、 6、 9所示，手臂机构19由抓取机构24、翻转轴25、翻转机构26、 下手臂27、手臂旋转轴28、上手臂29、手臂固定轴30、平移机构31等组成。翻转机构 26由电机驱动的小齿轮32、大齿轮34、传动连杆35、翻转基座板36、翻转连杆37等组 成。平移机构31由平移电机50、平移传动带轮51、平移传动带52、平移滑块53、平移 滑轨54及平移固定座板55组成。
其中作升降、伸展移动的手臂机构19的手臂升降电机15的轴线及其通过三号传动带 14连接的手臂升降螺杆16的轴线所在平面，与手臂伸展电机11的轴线及其通过二号传动 带9连接的手臂传动轴18的轴线所在平面角接，使其结构设计更加紧凑，尽管厚度稍有 增加，但可以根据两平面间的角接需要使设备宽度上减小，本实施例中根据手臂机构19 的实际升降行程，在整体高度上至少降低了 300mm，这样的高度给制程设备留出了更多的 操作空间，可以满足制程设备对于晶圆在多种空间位置上的要求。
手臂机构19的下手臂27通过组装在一起的平移机构31和翻转机构26连接抓取机构 24，即手臂机构19的下手臂27与平移机构31的平移固定座板55铰接，平移机构31的 平移滑块53与翻转机构26的翻转基座板36固定在一起。连接手臂机构19的翻转机构 26的平移机构31的平移滑块53固定在平移电机50驱动的平移传动带52上，并在由平 移电机50、平移传动带轮51与平移传动带52组成的平移传动机构的带动下，沿固定于 平移固定板55的平移滑轨54往复移动。与现有技术相比，该手臂机构19能够在完成晶 圆水平或垂直状态的自动传输的同时，还可以根据实际需要实现晶圆匣的上下升降、前后 平移、在0—90度范围翻转随意设定倾斜角度和左右平移四个方向的动作，以适应不同的 制程设备结构特点的要求。
抓取机构固定板46通过翻转轴25铰接在翻转基座板36上，并利用组装在翻转基座 板36上的齿轮连杆传动机构驱动翻转轴25转动，带动抓取机构固定板46绕轴线转动。 设置在抓取机构24的抓取电机39通过涡轮45和蜗杆44驱动抓取连杆41带动夹爪38 沿抓取机构固定板46的抓取滑轨40往复移动。抓取机构24上的定位机构23设置可调定
9位块47。铰接在翻转基座板36上的翻转轴25茵定在抓取机构固定板46的两侧。翻转轴 25伸出翻转基座板36轴孔端与齿轮连杆传动机构中的翻转连杆37的一端固定连接。齿 轮连杆传动机构由电机驱动的小齿轮32、大齿轮34、传动连杆35、翻转连杆37组成。 齿轮连杆传动机构中的一对相啮合的小齿轮32和大齿轮34组装在翻转基座板36上。小 齿轮32组装在翻转基座板36的电机轴(图中未示出)上。大齿轮34侧面通过销轴铰接传 动连杆35的一端，传动连杆35的另一端与固定连接在翻转轴25端的翻转连杆37的另一 端铰接。
驱动手臂机构19作升降、伸展移动的手臂升降电机15和手臂伸展电机11分别固定 在机架1上和固定在沿机架1的手臂升降双滑轨8滑动的手臂升降基板12上。手臂升降 电机15通过三号传动带14和手臂升降螺杆13驱动固定在手臂升降基板12上的手臂升降 螺母16沿螺杆轴向往复移动，使手臂机构19随手臂升降基板12的上、下滑动而沿与机 架1的竖向作升降运动。手臂伸展电机11通过减速机构10、 二号传动带9驱动固定在上 手臂29上的手臂传动轴18转动，手臂传动轴18带动上手臂29绕手臂固定轴30摆动， 通过手臂旋转轴28与上手臂29连接的下手臂27在上手臂29内部传动带的带动下绕上手 臂摆动，通过手臂旋转轴28与下手臂27连接的平移机构31在下手臂27内部传动带的带 动下绕下手臂27摆动，(见图3中的局部剖视图)，使手臂机构19沿与机架1垂直方向作 伸展运动。
由于该装置采用了更加紧凑的结构设计，使手臂升降基板12沿两根手臂升降滑轨8 上、下滑动，双导轨使手臂升降基板12的运动具有无与伦比的可重复性和可靠性。手臂 升降螺杆13、手臂升降电机15所在平面安装在与手臂伸展电机11所在平面相垂直的平 面内，显著节省了高度方向和宽度方向的空间，使之能在有限行程空间内实现晶圆匣的上 下升降、前后平移、翻转和左右平移四个方向的动作。
该紧凑式晶圆自动传输装置的动作过程是-
它由手臂机构19的升降、手臂机构19的伸展、风箱体22的升降、扣爪机构20的开 合、翻转机构26的左右平移、抓取机构24的开合、抓取机构24的翻转等部件的动作组 成。采用该装置专用的控制器作为中央处理单元和利用独有的软件控制技术，使各部件间 配合运动完成晶圆的自动传输。
风箱体升降电机2通过一号传动带3和风箱体升降螺母5驱动风箱体升降螺杆6转动， 风箱体升降螺母5沿风箱体升降螺杆6上、下移动，带动风箱体22沿风箱体升降单滑轨 7上、下移动。
手臂升降电机15通过三号传动带14驱动手臂升降螺杆13转动，手臂升降螺母16 沿手臂升降螺杆13上、下移动，带动手臂升降基板12沿手臂升降双滑轨8上下移动，实 现了手臂机构19的上、下移动。手臂升降电机15由编码器作位置反馈，可以实现上升、下降的位置精确控制。
手臂机构19在上手臂29与下手臂27的共同摆动作用下，使铰接在下手臂27上通过 组装在一起的平移机构31与翻转机构26连接的抓取机构24实现了沿与机架1垂直的方 向作直线运动，即手臂机构19的伸展运动。手臂伸展电机15由编码器作位置反馈，可以 实现伸展位置的精确控制。这种上升、下降的位置和伸展位置的设计可确保定位精度达 O.lmm以內，且遇到外界干涉状况时，随时做可挠性停止，不会撞伤物体，本身机构不 容易损伤。
平移机构31的平移电机50驱动平移传动带轮51旋转，使与翻转机构26连接的平移 滑块53在平移传动带52的带动下，沿平移滑轨54作直线运动，带动翻转机构26在手臂 机构19的伸展行程内实现晶圆匣的左、右平移。 '
翻转机构26在手臂机构19的伸展行程内都可以实现晶圆匣的翻转。翻转机构26的 电机驱动的小齿轮32带动大齿轮34，大齿轮34的转动通过销轴33推动传动连杆35摆 动。在传动连杆35的推动下，翻转连杆37通过翻转轴25的转动带动了抓取机构24的翻 转运动。
扣爪机构20用于在提升晶圆盒之前，将晶圆盒固定在风箱体22上。扣爪机构20的 扣爪电机56运动时，电机轴伸出，通过拉杆销轴57拉动扣爪拉杆58摆动，扣爪拉杆58 的摆动带动扣爪轴60绕固定座59转动。扣爪61随着扣爪轴60的转动而转动，完成扣爪 扣合的动作。反之，扣爪电机56的电机轴縮回，在扣爪拉杆58的拉动下扣爪轴60向相 反的方向转动，即带动扣爪61打开，这样就完成了扣爪机构20的扣合、打开动作。
抓取机构24的抓取电机39通过连轴器42带动蜗杆44和涡轮45转动；涡轮45通过 连杆销轴43推动抓取连杆41带动夹爪38，在抓取滑轨40的限制下，夹爪38沿抓取滑 轨40作直线往复运动；控制抓取电机39的正转、反转即可实现夹爪38的开、合。采用 DC抓取电机39加编码器的控制设计，可确保夹爪38夹紧后的晶圆匣不会脱落。
安装在抓取机构24下端的定位机构23是用来实现晶圆匣定位的。可调定位块47和 固定定位块49均由一个倾斜的内表面，可以引导晶圆匣达到居中的位置。可调定位块47 具有位置调整的功能，在晶圆匣外部形状有差异的情况下可以通过调整可调定位块47的 位置使晶圆匣处于合适的位置。。
该紧凑式晶圆自动传输装置的工作过程如下-
操作人员将晶圆盒放置在上料平台21上。设备开始工作，晶圆盒被通用的锁定机构 打开，扣爪机构20动作，扣爪61将晶圆盒的盖子固定在风箱体22上。风箱体22上升至 顶部，带动晶圆盒盖从晶圆匣上提起。此时晶圆匣处于风箱体22的微环境中。
手臂机构19下降到晶圆匣上方，定位机构23将晶圆匣定位到中央位置，抓取机构 24动作，夹爪38将晶圆匣夹住；手臂机构19上升，将晶圆匣从上料平台21上提起。
手臂机构19伸展，将晶圆匣移出传输设备，平移机构31带动晶圆匣平移，将晶圆匣的中心线与制程设备中晶圆的加工位置中心线对齐，手臂机构19继续伸展，将晶圆匣送 于制程设备的加工位置上方。手臂机构19下降，将晶圆匣放置在加工位置。如果制程设 备需要晶圆垂直放置，手臂机构19在运送晶圆匣的过程中将使翻转机构26动作，将晶圆 匣作卯度的翻转，然后放置在加工位置。
当晶圆的加工操作完成后，设备执行相反的流程，将晶圆匣重新装回设备的晶圆盒中， 以便操作者取走。
权利要求
1、一种紧凑式晶圆自动传输装置，包括机架，固定在机架上的上料平台，组装在机架上作升降移动的带有扣爪机构的风箱体和作升降、伸展移动的带有抓取机构的手臂机构，其特征在于作升降、伸展移动的所述手臂机构的手臂升降电机的轴线及其通过三号传动带连接的手臂升降螺杆的轴线所在平面与手臂伸展电机的轴线及其通过二号传动带连接的手臂传动轴的轴线所在平面角接，所述手臂机构的下手臂通过组装在一起的平移机构和翻转机构连接所述抓取机构，所述手臂机构的下手臂与所述平移机构的平移固定板铰接，所述平移机构的平移滑块与所述翻转机构的翻转基座固定在一起，所述抓取机构的固定板通过翻转轴铰接在所述翻转基座上，并利用组装在翻转基座上的齿轮连杆传动机构驱动所述翻转轴转动，带动所述抓取机构固定板绕轴线转动，设置在所述抓取机构的抓取电机通过涡轮蜗杆驱动抓取连杆带动夹爪沿所述抓取机构固定板的抓取滑轨往复移动，所述抓取机构上的定位机构设置可调定位块。
2、 根据权利要求l所述的紧凑式晶圆自动传输装置，其特征在于连接所述手臂机 构翻转机构的所述平移机构的平移滑块固定在平移电机驱动的平移传动带上，并在平移传 动机构的带动下，沿所述平移固定板的平移滑轨往复移动。
3、 根据权利要求1或2所述的紧凑式晶圆自动传输装置，其特征在于铰接在所述 翻转基座上的翻转轴固定在所述抓取机构固定板的两侧，所述翻转轴伸出翻转基座轴孔端 与所述齿轮连杆传动机构中的翻转连杆端固定连接。
4、 根据权利要求1或3所述的紧凑式晶圆自动传输装置，其特征在于所述齿轮连 杆传动机构中的一对相啮合的小齿轮和大齿轮组装在所述翻转基座上，所述小齿轮组装在 所述翻转基座的电机轴上，所述大齿轮侧面通过销轴铰接传动连杆的一端，传动连杆的另 一端与固定连接在所述翻转轴端的翻转连杆的另一端铰接。
5、 根据权利要求l所述的紧凑式晶圆自动传输装置，其特征在于驱动所述手臂机 构作升降、伸展移动的手臂升降电机和手臂伸展电机分别固定在所述机架上和固定在沿机架的手臂升降双滑轨滑动的手臂升降基板上，所述手臂升降电机通过三号传动带和手臂升 降螺杆驱动固定在手臂升降基板上的手臂升降螺母沿螺杆轴向往复移动，使手臂机构沿与 机架的竖向作升降运动。
6、 根据权利要求1或5所述的紧凑式晶圆自动传输装置，其特征在于所述手臂伸 展电机通过减速机构、二号传动带驱动固定在上手臂上的手臂传动轴转动，手臂传动轴带 动上手臂绕手臂固定轴摆动，通过手臂旋转轴与上手臂连接的下手臂在上手臂内部传动带 的带动下绕上手臂摆动，通过手臂旋转轴与下手臂连接的平移机构在下手臂内部传动带的 带动下绕下手臂摆动，使手臂机构沿与机架垂直方向作伸展运动。
7、 根据权利要求l所述的紧凑式晶圆自动传输装置，其特征在于所述风箱体组装在带有风箱体升降螺母的风箱体固定座上，固定在机架上的风箱体升降电机通过一号传动 带和风箱体升降螺杆驱动风箱体升降螺母沿螺杆轴向往复移动，带动风箱体固定座沿机架的风箱体升降双滑轨上、下滑动。
8、根据权利要求l所述的紧凑式晶圆自动传输装置，其特征在于所述风箱体的扣 爪机构的扣爪电机通过组装其轴上的拉杆销轴与扣爪拉杆一端铰接，扣爪拉杆另一端与扣 爪轴端的曲柄铰接，扣爪轴另一端固定有扣爪，电机驱动扣爪轴上的曲柄绕轴线转动，带 动扣爪开、合。
全文摘要
一种紧凑式晶圆自动传输装置，它克服了现有技术无法在制程的狭小空间作复杂动作等缺点，包括机架、上料平台、风箱体和手臂机构，其技术要点是手臂机构的升降、伸展电机不在一个平面上，下手臂通过平移机构和翻转机构连接抓取机构，并利用齿轮连杆传动机构驱动抓取机构绕轴线转动，抓取机构的抓取电机驱动夹爪往复移动，抓取机构上的定位机构设置可调定位块。其设计合理，在制程间传输运行平稳，动作灵活可靠，在有限行程空间内完成晶圆水平或垂直状态的自动传输的同时，实现晶圆匣左右平移和翻转，以适应在并列设置的制程设备中心距小于传输设备中心距的狭小空间内全部实现自动传输，并在遇到外界干涉时可挠性停止，达到精确控制的传输效果。
文档编号H01L21/677GK101459100SQ20091001003
公开日2009年6月17日 申请日期2009年1月9日 优先权日2009年1月9日
发明者功 吴 申请人:富创得科技(沈阳)有限公司