專利名稱：緊湊式晶圓自動傳輸裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種晶圓輸送設備。特別是一種對標準機械界面(Standard Mechanical Interface,簡稱SMIF)晶圓盒進行載入載出操作的結構設計更加緊湊，顯著減少其整體 高度，給制程設備在有限行程空間內留出了更多的操作空間，進一步拓展了適用范圍的緊 湊式晶圓自動傳輸裝置。
背景技術：
目前，在半導體的制造過程中，晶圓輸送對IC制造至關重要。為了確保晶圓在不同 的制程間運送時的品質，避免晶圓受到塵?；蚱渌廴荆絹碓蕉嗟倪\送工作采用標準的 運送容器，即采用了標準機械界面(standard mechanical interface,簡稱SMIF)技術。如 美國專利4532970和4534389中，就公開了一種SMIF系統(tǒng)。該系統(tǒng)是通過明顯減少流 過晶圓的塵粒，來降低塵粒對晶圓的污染。該效果是通過在機械方面保證晶圓輸送、存儲 以及多數(shù)制程中，晶圓周圍的氣體相對晶圓保持靜止，以及外部環(huán)境中的塵粒不會進入晶 圓環(huán)境來實現(xiàn)的。SMIF技術以"隔離技術"概念為中心。所謂隔離技術旨在通過將晶圓 封閉在一個超潔凈的環(huán)境中，同時放寬對這個封閉環(huán)境以外的潔凈度要求來防止產(chǎn)品 被污染。這使得節(jié)約巨額先期和運營成本成為可能，同時也使晶圓廠能夠更有效、更 具成本效益。
另外，美國專利5934991公開了一種晶圓盒裝載設備界面改進的潔凈空氣系統(tǒng)(Pod loader interface improved clean air system),是一種集成的空氣過濾系統(tǒng)，可以提供潔凈的 微環(huán)境。該系統(tǒng)中的風扇、過濾器、壓力通風箱和裝載平臺作為一個整體移動，壓力通風 室通過一個成角度有孔的網(wǎng)屏和裝載平臺上的晶圓盒相通，潔凈空氣流均勻的在成角度有 孔網(wǎng)屏的所有高度上吹過晶圓表面。機械裝置在微環(huán)境下舉起晶圓盒外殼，然后載入和載 出晶圓匣，使晶圓匣在載入和載出過程中被污染的幾率降到最低。此方法被業(yè)內人士廣泛 采用。
美國專利6086323公開了一種為IC制程遞送晶圓的方法(Method for supplying wafers to an IC manufacturing process),該方法包括支撐箱體、升降機、上料平臺以及一個 多關節(jié)機械臂，上料平臺可與SMIF晶圓盒對接。提升機用于將晶圓盒蓋從SMIF晶圓盒 上取下。由氣缸控制的夾桿在升降機升起打開晶圓盒以前，將SMIF晶圓盒固定到提升機 上。其將晶圓盒基座與晶圓盒裝載界面的上料平臺對接后，打開晶圓盒蓋與基座之間的鎖 定機構。在使晶圓處于清潔的微環(huán)境中的同時，將晶圓盒蓋從基座上提起，移動多關節(jié)機械臂的執(zhí)行器到裸露的晶圓匣的位置，將晶圓匣抓緊，然后移動機械臂，將晶圓轉出微環(huán) 境，遞送給IC制程。多關節(jié)機械臂包括旋轉肩關節(jié)、肘關節(jié)和腕關節(jié)，可以實現(xiàn)水平方 向的移動。螺桿垂直驅動機構使機械臂可以垂直移動晶圓匣。但機械臂的功能有限，限制 了設備的應用場合。在需要晶圓匣做更復雜動作的制程上，就無法實現(xiàn)自動傳輸。抓取機 構由氣缸作為動力。采用氣缸作為動力元件很難對運動過程進行精確的控制，同時還要增 加一套氣動系統(tǒng)。安裝在執(zhí)行器下表面的定位機構采用一組圍繞中心安裝的四個定位塊。 形成一個漏斗狀的結構，可以引導晶圓匣手柄達到居中的位置。但執(zhí)行器定位塊的安裝只 能適用于固定的一種晶圓匣，隨著制程設備的發(fā)展，晶圓匣的形式也越來越多樣，這就使 得晶圓的自動傳輸受到限制。
美國專利5975825中公開了一種晶圓傳輸裝置(Transfer apparatus for wafers),它含 有一個可升降移動的線性載臺，線性載臺承載一機械臂。該機械臂包括兩個伸展手臂(置 于晶圓匣兩側)和一個擋片裝置(用于抵住晶圓片邊緣)。擋片裝置含有兩個由彈性材料 制成的口邊，使其可抵在晶圓邊緣上。但此種晶圓傳輸裝置存在一些缺點，表現(xiàn)在以下方 面
1、 機械臂的結構復雜，兩只伸展手臂限制了設備的使用場所。
2、 機械臂作旋轉運動所需旋轉空間較大，并在機械臂旋轉的同時，線性載臺必須配 合升降，且在配合中保證晶圓盒的水平運行穩(wěn)定性，以使各部件搭配動作精確度準確。因 此，該裝置不僅占用空間較大，投入的設備成本也較高，而且受其結構的限制，無法適用 于在狹小空間作復雜動作的制程。
3、 機械臂的功能單一，限制其應用場合。在需要晶圓匣做更復雜動作的特殊制程設 備上，就無法實現(xiàn)自動傳輸。
4、 執(zhí)行器定位塊的設置只能適用于固定的一種晶圓匣，無法適應多樣化制程設備所 對應的各種形狀的晶圓匣的自動傳輸。
專利公告號為CN2327664Y的"附有標準機械界面之晶圓運送裝置"，采用了使夾爪 升降至定點以抓取晶圓盒的夾爪垂直升降機構，用于利用倍行程設計將夾爪上的晶圓盒運 送至定點的夾爪水平移動機構和用于將晶圓在盒內歸位的夾爪擺動機構。其中夾爪垂直升 降機構在晶圓盒的側面升起帶動夾爪水平移動機構和夾爪擺動機構共同運動，占用了內部 很大的空間，導致設備體積大，同時該晶圓運送裝置的結構特點，限制其應用的場合。
韓國專利公開號為100594371B1的"一種能運送晶圓匣的裝載裝置(A loader having function for carrying out cassette)"，采用一種垂直軸鏈接單元在晶圓盒的側面升起帶動 夾爪水平移動抓取晶圓盒側面的兩底邊的機構。但由于還是采用內部抓取機構，導致設備 體積偏大，并且機械臂的功能有限，無法實現(xiàn)操縱晶圓匣做更復雜的動作。由于制程設備的多樣性和特殊性，現(xiàn)有的晶圓裝載設備，很難全面的滿足要求。從公 布的文獻來看，還未發(fā)現(xiàn)采用同一設備可以在自動卸載SMIF晶圓盒的同時，會自動地將 將其中的晶圓輸送到下一制程所需的特定位置，即在有限行程空間內實現(xiàn)晶圓匣的上下升 降、前后平移、翻轉和左右平移四個方向的動作，并在加工完成后，重新收回晶圓匣的自 動傳輸裝置，可見現(xiàn)有晶圓傳輸裝置無法達到在其載入、載出的過程中，既能滿足制程設 備對于晶圓在多種空間位置上的要求，又能達到制程設備在狹小空間作更復雜動作的目 的，因此，現(xiàn)有晶圓傳輸裝置有待進一步改進。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種緊湊式晶圓自動傳輸裝置，它除繼承現(xiàn)有技術中的 SMIF中的隔離技術提供潔凈的微環(huán)境的優(yōu)點外，還能有效地克服其受結構限制，無法適 用于在制程設備的狹小空間作復雜動作等缺點，該裝置結構設計更加緊湊，顯著減少其整 體高度，給制程設備留出了更多的操作空間，傳輸運行更加平穩(wěn)，動作更靈活可靠，進一 步拓展了適用范圍，使之能在有限行程空間內實現(xiàn)晶圓匣在0 — 90度范圍翻轉，且隨意設 定傾斜角度，以完成晶圓水平或垂直狀態(tài)的自動傳輸，同時又可以實現(xiàn)晶圓匣左右平移， 以適應在并列設置的制程設備中心距小于傳輸設備中心距的狹小空間內全部實現(xiàn)自動傳 輸，并在遇到外界干涉時可撓性停止，達到精確控制的傳輸效果。
本實用新型所采用的技術方案是該緊湊式晶圓自動傳輸裝置包括機架，固定在機架 上的上料平臺，組裝在機架上作升降移動的帶有扣爪機構的風箱體和作升降、伸展移動的 帶有抓取機構的手臂機構，其技術要點是作升降、伸展移動的所述手臂機構的手臂升降
電機的軸線及其通過三號傳動帶連接的手臂升降螺桿的軸線所在平面與手臂伸展電機的 軸線及其通過二號傳動帶連接的手臂傳動軸的軸線所在平面角接，所述手臂機構的下手臂 通過組裝在一起的平移機構和翻轉機構連接所述抓取機構，所述手臂機構的下手臂與所述 平移機構的平移固定板鉸接，所述平移機構的平移滑塊與所述翻轉機構的翻轉基座固定在 一起，所述抓取機構的固定板通過翻轉軸鉸接在所述翻轉基座上，并利用組裝在翻轉基座 上的齒輪連桿傳動機構驅動所述翻轉軸轉動，帶動所述抓取機構固定板繞軸線轉動，設置 在所述抓取機構的抓取電機通過渦輪蝸桿驅動抓取連桿帶動夾爪沿所述抓取機構固定板 的抓取滑軌往復移動，所述抓取機構上的定位機構設置可調定位塊。
連接所述手臂機構翻轉機構的所述平移機構的平移滑塊固定在平移電機驅動的平移 傳動帶上，并在平移傳動機構的帶動下，沿所述平移固定板的平移滑軌往復移動。
鉸接在所述翻轉基座上的翻轉軸固定在所述抓取機構固定板的兩側，所述翻轉軸伸出 翻轉基座軸孔端與所述齒輪連桿傳動機構中的翻轉連桿端固定連接。
所述齒輪連桿傳動機構中的一對相嚙合的小齒輪和大齒輪組裝在所述翻轉基座上,所 述小齒輪組裝在所述翻轉基座的電機軸上，所述大齒輪側面通過銷軸鉸接傳動連桿的一 端，傳動連桿的另一端與固定連接在所述翻轉軸端的翻轉連桿的另一端。驅動所述手臂機構作升降、伸展移動的手臂升降電機和手臂伸展電機分別固定在所述 機架上和固定在沿機架的手臂升降雙滑軌滑動的手臂升降基板上，所述手臂升降電機通過 三號傳動帶和手臂升降螺桿驅動固定在手臂升降基板上的手臂升降螺母沿螺桿軸向往復 移動，使手臂機構沿與機架的豎向作升降運動。
所述手臂伸展電機通過減速機構、二號傳動帶驅動固定在上手臂上的手臂傳動軸轉 動，手臂傳動軸帶動上手臂繞手臂固定軸擺動，通過手臂旋轉軸與上手臂連接的下手臂在 上手臂內部傳動帶的帶動下繞上手臂擺動，通過手臂旋轉軸與下手臂連接的平移機構在下 手臂內部傳動帶的帶動下繞下手臂擺動，使手臂機構沿與機架垂直方向作伸展運動。
所述風箱體組裝在帶有風箱體升降螺母的風箱體固定座上，固定在機架上的風箱體升 降電機通過一號傳動帶和風箱體升降螺桿驅動風箱體升降螺母沿螺桿軸向往復移動，帶動 風箱體固定座沿機架的風箱體升降雙滑軌上、下滑動。
所述風箱體的扣爪機構的扣爪電機通過組裝其軸上的拉桿銷軸與扣爪拉桿一端鉸接， 扣爪拉桿另一端與扣爪軸端的曲柄鉸接，扣爪軸另一端固定有扣爪，電機驅動扣爪軸上的 曲柄繞軸線轉動，帶動扣爪開、合。
本實用新型具有的優(yōu)點及積極效果是由于本實用新型是在現(xiàn)有遞送晶圓方法中的傳 輸設備的結構基礎上改進設計的，所以它除繼承現(xiàn)有技術中的SMIF中的隔離技術提供 潔凈的微環(huán)境的優(yōu)點外，還能有效地克服其受結構限制，無法適用于在制程的狹小空間 作復雜動作等缺點。該裝置的手臂機構的手臂升降電機的軸線及其與手臂升降螺桿的軸線 所在平面與手臂伸展電機的軸線及其手臂傳動軸的軸線所在平面進行角接，即不在一個平 面上，因此結構設計更加緊湊，顯著減少其整體高度和寬度，給制程設備留出了更多的操 作空間。手臂機構的下手臂通過組裝在一起的平移機構和翻轉機構連接抓取機構，并在平 移傳動機構的帶動下，沿所述平移固定板的平移滑軌往復移動。因此，其手臂機構可以在 有限行程空間內夾持晶圓匣，實現(xiàn)晶圓匣的上下升降、前后平移、翻轉和左右平移四個方 向的動作。因其抓取機構采用抓取電機通過渦輪蝸桿驅動抓取連桿的結構形式來替代現(xiàn)有 抓取機構中的氣動系統(tǒng)帶動夾爪動作，確保夾爪夾緊后的晶圓匣不會脫落，故其結構設計
更加合理，在制程間傳輸運行不僅平穩(wěn)，而且可實現(xiàn)晶圓匣在0—90度范圍翻轉隨意設定
傾斜角度，動作更靈活可靠，拓展了對不同制程設備的適用范圍，使之既能夠完成晶圓水 平或垂直狀態(tài)的自動傳輸，滿足制程設備對于晶圓在多種空間位置上的要求，又能適應在 并列設置的制程設備中心距小于傳輸設備中心距的狹小空間內全部實現(xiàn)自動傳輸，并在遇 到外界干涉時可撓性停止，達到精確控制的傳輸效果。以下結合附圖對本實用新型作進一步描述。

圖1是本實用新型一種具體結構示意圖。
圖2是圖1的右視圖。圖3是圖1中的手臂機構的一種結構示意圖。 圖4是圖1中的手臂機構伸展狀態(tài)的一種結構示意圖。 圖5是圖4的俯視圖。 圖6是是圖4的右視圖。
圖7是圖3中的抓取機構的一種結構示意圖。 圖8是圖3中的定位機構的一種結構示意圖。 圖9是圖3中的平移機構的一種結構示意圖。 圖10是圖2中的扣爪機構的一種結構示意圖。
圖中序號說明l機架、2風箱體升降電機、3—號傳動帶、4風箱體固定座、5風箱 體升降螺母、6風箱體升降螺桿、7風箱體升降雙滑軌、8手臂升降雙滑軌、9 二號傳動帶、 IO減速機構、ll手臂伸展電機、12手臂升降基板、13手臂升降螺桿、14三號傳動帶、 15手臂升降電機、16手臂升降螺母、17手臂固定座、18手臂傳動軸、19手臂機構、20 扣爪機構、21上料平臺、22風箱體、23定位機構、24抓取機構、25翻轉軸、26翻轉機 構、27下手臂、28手臂旋轉軸、29上手臂、30手臂固定軸、31平移機構、32小齒輪、 33銷軸、34大齒輪、35傳動連桿、36翻轉基座板、37翻轉連桿、38夾爪、39抓取電機、 40抓取滑軌、41抓取連桿、42聯(lián)軸器、43連桿銷軸、44蝸桿、45渦輪、46抓取機構固 定板、47可調定位塊、48抓取固定板、49固定定位塊、50平移電機、51平移傳動帶輪、 52平移傳動帶、53平移滑塊、54平移滑軌、55平移固定板、56扣爪電機、57拉桿銷軸、 58扣爪拉桿、59固定座、60扣爪軸、61扣爪。
具體實施方式

根據(jù)圖1 10詳細說明本實用新型的具體結構。該翻轉式晶圓自動傳輸裝置是在繼承 美國專利6086323的"一種為IC制程遞送晶圓的方法"等專利技術優(yōu)點的基礎上，并根 據(jù)現(xiàn)有技術中存在的缺陷進行重新設計的。它包括機架l，固定在機架1上的上料平臺21， 組裝在機架1上作升降移動的帶有扣爪機構20的風箱體22和作升降、伸展移動的帶有抓 取機構24的手臂機構19等件。其中風箱體22是一個集成的空氣過濾系統(tǒng)，可以提供潔 凈的微環(huán)境。其工作原理與上述美國專利技術中的方法基本相同，在此不再贅述。
如圖1、 2所示，風箱體22組裝在帶有風箱體升降螺母5的風箱體固定座4上，固定 在機架1上的風箱體升降電機2通過一號傳動帶3和風箱體升降螺桿6驅動風箱體升降螺 母5沿螺桿軸向往復移動，帶動風箱體固定座4沿機架1的風箱體升降雙滑軌7上、下滑 動。采用風箱體升降雙滑軌7與現(xiàn)有技術中的風箱體升降雙滑軌相比，可以簡化傳動結構， 不僅安裝容易，而且維護時便于調整。
如圖10所示，風箱體22的扣爪機構20由扣爪電機56、拉桿銷軸57、扣爪拉桿58、 固定座59、扣爪軸60、扣爪61等組成?？圩C構20采用扣爪電機56傳動，不再采用氣動系統(tǒng)的氣缸傳動，這既解決了其對運動過程無法進行精確控制的問題，同時還節(jié)省一套 氣動系統(tǒng)?？圩C構20采用扣爪電機56并通過組裝其軸上的拉桿銷軸57與扣爪拉桿58 的一端鉸接，扣爪拉桿58另一端與扣爪軸60—端的曲柄鉸接，利用固定座59組裝在風 箱體22上的扣爪軸60另一端固定有扣爪61。扣爪電機56通過拉桿銷軸57和扣爪拉桿 58來驅動扣爪軸60上的曲柄繞軸線轉動，帶動扣爪61開、合?？圩C構20由扣爪電機 56做動力，增強了機構的穩(wěn)定性與可控性。
如圖7所示，抓取機構24由夾爪38、抓取電機39、抓取滑軌40、抓取連桿41、聯(lián) 軸器42、連桿銷軸43、蝸桿44、渦輪45、抓取機構固定板46等組成。
如圖8所示，定位機構由可調定位塊47、抓取固定板48、固定定位塊49組成。
如圖3、 4、 5、 6、 9所示，手臂機構19由抓取機構24、翻轉軸25、翻轉機構26、 下手臂27、手臂旋轉軸28、上手臂29、手臂固定軸30、平移機構31等組成。翻轉機構 26由電機驅動的小齒輪32、大齒輪34、傳動連桿35、翻轉基座板36、翻轉連桿37等組 成。平移機構31由平移電機50、平移傳動帶輪51、平移傳動帶52、平移滑塊53、平移 滑軌54及平移固定座板55組成。
其中作升降、伸展移動的手臂機構19的手臂升降電機15的軸線及其通過三號傳動帶 14連接的手臂升降螺桿16的軸線所在平面，與手臂伸展電機11的軸線及其通過二號傳動 帶9連接的手臂傳動軸18的軸線所在平面角接，使其結構設計更加緊湊，盡管厚度稍有 增加，但可以根據(jù)兩平面間的角接需要使設備寬度上減小，本實施例中根據(jù)手臂機構19 的實際升降行程,在整體高度上至少降低了 300mm，這樣的高度給制程設備留出了更多的 操作空間，可以滿足制程設備對于晶圓在多種空間位置上的要求。
手臂機構19的下手臂27通過組裝在一起的平移機構31和翻轉機構26連接抓取機構 24，即手臂機構19的下手臂27與平移機構31的平移固定座板55鉸接，平移機構31的 平移滑塊53與翻轉機構26的翻轉基座板36固定在一起。連接手臂機構19的翻轉機構 26的平移機構31的平移滑塊53固定在平移電機50驅動的平移傳動帶52上，并在由平 移電機50、平移傳動帶輪51與平移傳動帶52組成的平移傳動機構的帶動下，沿固定于 平移固定板55的平移滑軌54往復移動。與現(xiàn)有技術相比，該手臂機構19能夠在完成晶 圓水平或垂直狀態(tài)的自動傳輸?shù)耐瑫r，還可以根據(jù)實際需要實現(xiàn)晶圓匣的上下升降、前后 平移、在0—90度范圍翻轉隨意設定傾斜角度和左右平移四個方向的動作，以適應不同的 制程設備結構特點的要求。
抓取機構固定板46通過翻轉軸25鉸接在翻轉基座板36上，并利用組裝在翻轉基座 板36上的齒輪連桿傳動機構驅動翻轉軸25轉動，帶動抓取機構固定板46繞軸線轉動。 設置在抓取機構24的抓取電機39通過渦輪45和蝸桿44驅動抓取連桿41帶動夾爪38 沿抓取機構固定板46的抓取滑軌40往復移動。抓取機構24上的定位機構23設置可調定位塊47。鉸接在翻轉基座板36上的翻轉軸25固定在抓取機構固定板46的兩側。翻轉軸 25伸出翻轉基座板36軸孔端與齒輪連桿傳動機構中的翻轉連桿37的一端固定連接。齒 輪連桿傳動機構由電機驅動的小齒輪32、大齒輪34、傳動連桿35、翻轉連桿37組成。 齒輪連桿傳動機構中的一對相嚙合的小齒輪32和大齒輪34組裝在翻轉基座板36上。小 齒輪32組裝在翻轉基座板36的電機軸(圖中未示出)上。大齒輪34側面通過銷軸鉸接傳 動連桿35的一端，傳動連桿35的另一端與固定連接在翻轉軸25端的翻轉連桿37的另一 端鉸接。
驅動手臂機構19作升降、伸展移動的手臂升降電機15和手臂伸展電機11分別固定 在機架1上和固定在沿機架1的手臂升降雙滑軌8滑動的手臂升降基板12上。手臂升降 電機15通過三號傳動帶14和手臂升降螺桿13驅動固定在手臂升降基板12上的手臂升降 螺母16沿螺桿軸向往復移動，使手臂機構19隨手臂升降基板12的上、下滑動而沿與機 架1的豎向作升降運動。手臂伸展電機11通過減速機構10、 二號傳動帶9驅動固定在上 手臂29上的手臂傳動軸18轉動，手臂傳動軸18帶動上手臂29繞手臂固定軸30擺動， 通過手臂旋轉軸28與上手臂29連接的下手臂27在上手臂29內部傳動帶的帶動下繞上手 臂擺動，通過手臂旋轉軸28與下手臂27連接的平移機構31在下手臂27內部傳動帶的帶 動下繞下手臂27擺動，(見圖3中的局部剖視圖)，使手臂機構19沿與機架1垂直方向作 伸展運動。
由于該裝置采用了更加緊湊的結構設計，使手臂升降基板12沿兩根手臂升降滑軌8 上、下滑動，雙導軌使手臂升降基板12的運動具有無與倫比的可重復性和可靠性。手臂 升降螺桿13、手臂升降電機15所在平面安裝在與手臂伸展電機11所在平面相垂直的平 面內，顯著節(jié)省了高度方向和寬度方向的空間，使之能在有限行程空間內實現(xiàn)晶圓匣的上 下升降、前后平移、翻轉和左右平移四個方向的動作。
該緊湊式晶圓自動傳輸裝置的動作過程是
它由手臂機構19的升降、手臂機構19的伸展、風箱體22的升降、扣爪機構20的開 合、翻轉機構26的左右平移、抓取機構24的開合、抓取機構24的翻轉等部件的動作組 成。采用該裝置專用的控制器作為中央處理單元和利用獨有的軟件控制技術，使各部件間 配合運動完成晶圓的自動傳輸。
風箱體升降電機2通過一號傳動帶3和風箱體升降螺母5驅動風箱體升降螺桿6轉動， 風箱體升降螺母5沿風箱體升降螺桿6上、下移動，帶動風箱體22沿風箱體升降單滑軌 7上、下移動。
手臂升降電機15通過三號傳動帶14驅動手臂升降螺桿13轉動，手臂升降螺母16 沿手臂升降螺桿13上、下移動，帶動手臂升降基板12沿手臂升降雙滑軌8上下移動，實 現(xiàn)了手臂機構19的上、下移動。手臂升降電機15由編碼器作位置反饋，可以實現(xiàn)上升、下降的位置精確控制。
手臂機構19在上手臂29與下手臂27的共同擺動作用下，使鉸接在下手臂27上通過 組裝在一起的平移機構31與翻轉機構26連接的抓取機構24實現(xiàn)了沿與機架1垂直的方 向作直線運動，即手臂機構19的伸展運動。手臂伸展電機15由編碼器作位置反饋，可以 實現(xiàn)伸展位置的精確控制。這種上升、下降的位置和伸展位置的設計可確保定位精度達 O.lmm以內，且遇到外界干涉狀況時，隨時做可撓性停止，不會撞傷物體，本身機構不 容易損傷。
平移機構31的平移電機50驅動平移傳動帶輪51旋轉，使與翻轉機構26連接的平移 滑塊53在平移傳動帶52的帶動下，沿平移滑軌54作直線運動，帶動翻轉機構26在手臂 機構19的伸展行程內實現(xiàn)晶圓匣的左、右平移。
翻轉機構26在手臂機構19的伸展行程內都可以實現(xiàn)晶圓匣的翻轉。翻轉機構26的 電機驅動的小齒輪32帶動大齒輪34，大齒輪34的轉動通過銷軸33推動傳動連桿35擺 動。在傳動連桿35的推動下，翻轉連桿37通過翻轉軸25的轉動帶動了抓取機構24的翻 轉運動。
扣爪機構20用于在提升晶圓盒之前，將晶圓盒固定在風箱體22上?？圩C構20的 扣爪電機56運動時，電機軸伸出，通過拉桿銷軸57拉動扣爪拉桿58擺動，扣爪拉桿58 的擺動帶動扣爪軸60繞固定座59轉動?？圩?1隨著扣爪軸60的轉動而轉動，完成扣爪 扣合的動作。反之，扣爪電機56的電機軸縮回，在扣爪拉桿58的拉動下扣爪軸60向相 反的方向轉動，即帶動扣爪61打開，這樣就完成了扣爪機構20的扣合、打開動作。
抓取機構24的抓取電機39通過連軸器42帶動蝸桿44和渦輪45轉動；渦輪45通過 連桿銷軸43推動抓取連桿41帶動夾爪38，在抓取滑軌40的限制下，夾爪38沿抓取滑 軌40作直線往復運動；控制抓取電機39的正轉、反轉即可實現(xiàn)夾爪38的開、合。采用 DC抓取電機39加編碼器的控制設計，可確保夾爪38夾緊后的晶圓匣不會脫落。
安裝在抓取機構24下端的定位機構23是用來實現(xiàn)晶圓匣定位的。可調定位塊47和 固定定位塊49均由一個傾斜的內表面，可以引導晶圓匣達到居中的位置?？烧{定位塊47 具有位置調整的功能，在晶圓匣外部形狀有差異的情況下可以通過調整可調定位塊47的 位置使晶圓匣處于合適的位置。。
該緊湊式晶圓自動傳輸裝置的工作過程如下
操作人員將晶圓盒放置在上料平臺21上。設備開始工作，晶圓盒被通用的鎖定機構 打開，扣爪機構20動作，扣爪61將晶圓盒的蓋子固定在風箱體22上。風箱體22上升至 頂部，帶動晶圓盒蓋從晶圓匣上提起。此時晶圓匣處于風箱體22的微環(huán)境中。
手臂機構19下降到晶圓匣上方，定位機構23將晶圓匣定位到中央位置，抓取機構 24動作，夾爪38將晶圓匣夾?。皇直蹤C構19上升，將晶圓匣從上料平臺21上提起。
手臂機構19伸展，將晶圓匣移出傳輸設備，平移機構31帶動晶圓匣平移，將晶圓匣的中心線與制程設備中晶圓的加工位置中心線對齊，手臂機構19繼續(xù)伸展，將晶圓匣送 于制程設備的加工位置上方。手臂機構19下降，將晶圓匣放置在加工位置。如果制程設 備需要晶圓垂直放置，手臂機構19在運送晶圓匣的過程中將使翻轉機構26動作，將晶圓 匣作90度的翻轉，然后放置在加工位置。
當晶圓的加工操作完成后，設備執(zhí)行相反的流程，將晶圓匣重新裝回設備的晶圓盒中， 以便操作者取走。
權利要求1、一種緊湊式晶圓自動傳輸裝置，包括機架，固定在機架上的上料平臺，組裝在機架上作升降移動的帶有扣爪機構的風箱體和作升降、伸展移動的帶有抓取機構的手臂機構，其特征在于作升降、伸展移動的所述手臂機構的手臂升降電機的軸線及其通過三號傳動帶連接的手臂升降螺桿的軸線所在平面與手臂伸展電機的軸線及其通過二號傳動帶連接的手臂傳動軸的軸線所在平面角接，所述手臂機構的下手臂通過組裝在一起的平移機構和翻轉機構連接所述抓取機構，所述手臂機構的下手臂與所述平移機構的平移固定板鉸接，所述平移機構的平移滑塊與所述翻轉機構的翻轉基座固定在一起，所述抓取機構的固定板通過翻轉軸鉸接在所述翻轉基座上，并利用組裝在翻轉基座上的齒輪連桿傳動機構驅動所述翻轉軸轉動，帶動所述抓取機構固定板繞軸線轉動，設置在所述抓取機構的抓取電機通過渦輪蝸桿驅動抓取連桿帶動夾爪沿所述抓取機構固定板的抓取滑軌往復移動，所述抓取機構上的定位機構設置可調定位塊。
2、 根據(jù)權利要求l所述的緊湊式晶圓自動傳輸裝置，其特征在于連接所述手臂機 構翻轉機構的所述平移機構的平移滑塊固定在平移電機驅動的平移傳動帶上，并在平移傳 動機構的帶動下，沿所述平移固定板的平移滑軌往復移動。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的緊湊式晶圓自動傳輸裝置，其特征在于鉸接在所述 翻轉基座上的翻轉軸固定在所述抓取機構固定板的兩側，所述翻轉軸伸出翻轉基座軸孔端 與所述齒輪連桿傳動機構中的翻轉連桿端固定連接。
4、 根據(jù)權利要求3所述的緊湊式晶圓自動傳輸裝置，其特征在于所述齒輪連桿傳 動機構中的一對相嚙合的小齒輪和大齒輪組裝在所述翻轉基座上，所述小齒輪組裝在所述 翻轉基座的電機軸上，所述大齒輪側面通過銷軸鉸接傳動連桿的一端，傳動連桿的另一端 與固定連接在所述翻轉軸端的翻轉連桿的另一端鉸接。
5、 根據(jù)權利要求l所述的緊湊式晶圓自動傳輸裝置，其特征在于驅動所述手臂機 構作升降、伸展移動的手臂升降電機和手臂伸展電機分別固定在所述機架上和固定在沿機架的手臂升降雙滑軌滑動的手臂升降基板上，所述手臂升降電機通過三號傳動帶和手臂升 降螺桿驅動固定在手臂升降基板上的手臂升降螺母沿螺桿軸向往復移動，使手臂機構沿與 機架的豎向作升降運動。
6、 根據(jù)權利要求1或5所述的緊湊式晶圓自動傳輸裝置，其特征在于所述手臂伸 展電機通過減速機構、二號傳動帶驅動固定在上手臂上的手臂傳動軸轉動，手臂傳動軸帶 動上手臂繞手臂固定軸擺動，通過手臂旋轉軸與上手臂連接的下手臂在上手臂內部傳動帶 的帶動下繞上手臂擺動，通過手臂旋轉軸與下手臂連接的平移機構在下手臂內部傳動帶的 帶動下繞下手臂擺動，使手臂機構沿與機架垂直方向作伸展運動。
7、 根據(jù)權利要求l所述的緊湊式晶圓自動傳輸裝置，其特征在于所述風箱體組裝在帶有風箱體升降螺母的風箱體固定座上，固定在機架上的風箱體升降電機通過一號傳動 帶和風箱體升降螺桿驅動風箱體升降螺母沿螺桿軸向往復移動，帶動風箱體固定座沿機架 的風箱體升降雙滑軌上、下滑動。
8、根據(jù)權利要求l所述的緊湊式晶圓自動傳輸裝置，其特征在于所述風箱體的扣 爪機構的扣爪電機通過組裝其軸上的拉桿銷軸與扣爪拉桿一端鉸接，扣爪拉桿另一端與扣 爪軸端的曲柄鉸接，扣爪軸另一端固定有扣爪，電機驅動扣爪軸上的曲柄繞軸線轉動，帶 動扣爪開、合。
專利摘要一種緊湊式晶圓自動傳輸裝置，它克服了現(xiàn)有技術無法在制程的狹小空間作復雜動作等缺點，包括機架、上料平臺、風箱體和手臂機構，其技術要點是手臂機構的升降、伸展電機不在一個平面上，下手臂通過平移機構和翻轉機構連接抓取機構，并利用齒輪連桿傳動機構驅動抓取機構繞軸線轉動，抓取機構的抓取電機驅動夾爪往復移動，抓取機構上的定位機構設置可調定位塊。其設計合理，在制程間傳輸運行平穩(wěn)，動作靈活可靠，在有限行程空間內完成晶圓水平或垂直狀態(tài)的自動傳輸?shù)耐瑫r，實現(xiàn)晶圓匣左右平移和翻轉，以適應在并列設置的制程設備中心距小于傳輸設備中心距的狹小空間內全部實現(xiàn)自動傳輸，并在遇到外界干涉時可撓性停止，達到精確控制的傳輸效果。
文檔編號H01L21/677GK201374323SQ200920010068
公開日2009年12月30日 申請日期2009年1月9日 優(yōu)先權日2009年1月9日
發(fā)明者功 吳 申請人:富創(chuàng)得科技(沈陽)有限公司