CN103227084B - 一种等离子体刻蚀机的传片系统 - Google Patents

Abstract

一种等离子体刻蚀机的传片系统，由装载装置和机械手装置组成；装载装置包括装载腔体和腔盖，装载腔体与腔盖之间设有密封圈，装载腔体设取送片口，取送片口处设插板阀；装载腔体连接真空机械泵和外界气源；机械手装置包括机械手和容纳腔，容纳腔通过插板阀与装载腔体连通；装载腔体内部设有托盘架，托盘架具有多个托持位，每个托持位均设有缺口，托盘架固定于底架上，底架与升降旋转装置连接；升降旋转装置包括升降工作部和旋转工作部，升降工作部包括导向杆，升降电机和升降传动机构；旋转工作部包括旋转电机和旋转传动机构；导向杆与腔体之间间隙密封。本发明具有片盘吞吐量增大，自动化程度高的优点。

Description

一种等离子体刻蚀机的传片系统

技术领域

本发明涉及等离子体刻蚀技术领域，涉及一种等离子体刻蚀机的传片系统。

背景技术

等离子刻蚀，是干法刻蚀中最常见的一种形式，其原理是暴露在电子区域的气体形成等离子体，由此产生的电离气体和释放高能电子组成的气体，从而形成了等离子或离子，电离气体原子通过电场加速时，会释放足够的力量与表面驱逐力紧紧粘合材料或蚀刻表面。

传片系统是等离子体刻蚀机的重要组成部分，其作用时将待刻蚀片盘送入刻蚀腔内，等刻蚀完成后，再将片盘取出。现有的等离子体刻蚀机的传片系统每次只能装在一个片盘，片盘的吞吐量小，自动化程度低，不能实现批量加工。

发明内容

为了克服现有技术的传片系统片盘吞吐量小，自动化程度低的缺点，本发明提供了一种片盘吞吐量增大，自动化程度高的等离子体刻蚀机的传片系统。

一种等离子体刻蚀机的传片系统，由装载装置和机械手装置组成；

其特征在于：装载装置包括装载腔体和腔盖，装载腔体与腔盖之间设有密封圈，装载腔体一侧设有取送片口，取送片口处设有插板阀；装载腔体连接真空机械泵和外界气源；

机械手装置包括机械手和机械手的容纳腔，容纳腔通过插板阀与装载腔体连通，机械手经取送片口进入装载腔体内；

装载腔体内部设有托持片盘的托盘架，托盘架具有多个托持片盘的托持位，每个托持位均设有允许片盘离开的缺口，托盘架固定于底架上，底架与升降旋转装置连接；

升降旋转装置包括带动托盘架抬起或下落的升降工作部，和带动托盘架旋转以转换托持位的旋转工作部，升降工作部包括插入装载腔体内的导向杆，升降电机和连接导向杆与升降电机的升降传动机构；旋转工作部包括旋转电机和连接导向杆与旋转电机的旋转传动机构；导向杆与腔体之间间隙密封。

进一步，机械手包括托取片盘的手指，与驱动元件连接的主动臂和连接手指与主动臂的连接臂，连接臂一端与主动臂铰接，另一端与手指铰接，驱动元件带动主动臂做旋转运动。

进一步，升降传动机构包括与升降电机的输出轴连接的减速机，与导向杆连接的丝杠和连接丝杠与减速机的联轴器，导向杆内开设有与丝杠啮合的螺孔，丝杠旋转时导向杆仅上下运动；

旋转传动机构包括固定于导向杆上的蜗轮和与旋转电机的输出轴连接的蜗杆，蜗轮蜗杆啮合传动，旋转电机为步进电机，旋转电机步进一次托盘架旋转一个托持位；导向杆上固定有托持旋转工作部的托架。

进一步，导向杆套设于真空波纹管内，真空波纹管两端的法兰接头分别固定于导向杆上，真空波纹管外套有保护套；真空波纹管底部与背紧螺母连接，背紧螺母的另一端与减速机外壳通过螺纹连接。

进一步，真空波纹管和装载腔体之间固定有套筒，蜗轮和蜗杆83均位于套筒内，旋转电机固定于套筒上。

进一步，每个托持位均设有台阶槽，片盘放置于台阶槽上。

进一步，腔盖上设有装载观察窗；机械手腔设有盖子，盖子上设有机械手观察窗。

本发明的使用过程如下：先将待刻蚀片盘放置于托盘架的托持位上，关闭腔盖、机械手腔的盖子和插板阀，真空测量装置连接口上接真空机械泵。接着，开启真空机械泵对装载腔体抽真空。当达到设备预定真空度后，升降工作部带动托盘架升起，此时，开启插板阀，驱动元件带动机械手向外旋出，机械手的手指进入装载腔体内，且手指位于托盘架下方。接着，升降工作部下降，托盘架的片盘落入机械手臂内。机械手向机械手腔内旋回，片盘从缺口脱出托持位，机械手将片盘送入刻蚀机的刻蚀腔内，同时，插板阀关闭。当片盘刻蚀完成后，插板阀开启，机械手将片盘送入装载腔体内，升降工作部使托盘架升起，托起片盘，机械手撤回。然后升降工作部使托盘架下落。再由旋转工作部使托盘架旋转到下一托持位，重复上述将片盘送入刻蚀腔和将刻蚀完成的片盘送回装载腔体的步骤，直到装载腔体内的片盘被全部刻蚀完。当片盘刻蚀完成后，外界气源向装载腔体内充气，使装载腔体内与外界气压相当，打开腔盖，取出片盘。

本发明的有益效果是：可以一次性装载多个片盘，能够实现多盘连续自动刻蚀，生产效率高，自动化程度高，能够适应大规模工业化生产需求。

附图说明

图1是本发明的示意图。

图2是装载装置的剖视图。

图3是装载装置的正视图。

图4是机械手的示意图。

图5是本发明的俯视图。

具体实施方式

一种等离子体刻蚀机的传片系统，由装载装置和机械手装置组成；

装载装置包括装载腔体1和腔盖1A，装载腔体1与腔盖1A之间设有密封圈，装载腔体1一侧设有取送片口，取送片口处设有插板阀3；装载腔体1连接真空机械泵和外界气源；

机械手装置包括机械手2和机械手2的容纳腔21，容纳腔21通过插板阀3与装载腔体1连通，机械手2经取送片口进入装载腔体1内；

装载腔体1内部设有托持片盘的托盘架4，托盘架4具有多个托持片盘的托持位41，每个托持位41均设有允许片盘离开的缺口42，托盘架4固定于底架5上，底架5与升降旋转装置连接；

升降旋转装置包括带动托盘架4抬起或下落的升降工作部，和带动托盘架4旋转以转换托持位41的旋转工作部，升降工作部包括插入装载腔体1内的导向杆6，升降电机71和连接导向杆6与升降电机71的升降传动机构；旋转工作部包括旋转电机和连接导向杆6与旋转电机81的旋转传动机构；导向杆6与腔体之间间隙密封。导向杆6与底架5固定连接。

机械手2包括托取片盘的手指21，与驱动元件24连接的主动臂22和连接手指21与主动臂22的连接臂23，连接臂23一端与主动臂22铰接，另一端与手指21铰接，驱动元件带动主动臂22做旋转运动。手指21呈双叉形。驱动元件24包含动力源和控制盒。

升降传动机构包括与升降电机71的输出轴连接的减速机72，与导向杆6连接的丝杠73和连接丝杠73与减速机72的联轴器74，导向杆6内开设有与丝杠73啮合的螺孔61，丝杠73旋转时导向杆6仅上下运动。丝杠7314采用滚珠丝杠73。导向杆6相当于与丝杆啮合的螺母，导向杆6的旋转自由度被限制后，导向杆6仅沿其轴向做直线运动。

旋转传动机构包括固定于导向杆6上的蜗轮82和与旋转电机81的输出轴连接的蜗杆83，蜗轮82蜗杆83啮合传动，旋转电机81为步进电机，旋转电机81步进一次托盘架4旋转一个托持位41；导向杆6上固定有托持旋转工作部的托架。蜗杆83通过蜗杆安装座84与旋转电机81固定。

当然，旋转传动机构也可以使用齿轮传动机构，主动齿轮与旋转电机81连接，从动齿轮固定于导向杆6上。蜗轮蜗杆机构的传动比高，具有体积小，质量轻，和减轻导向杆6的承载负担的优点。

导向杆6套设于真空波纹管9内，真空波纹管9两端的法兰接头分别固定于导向杆6上，真空波纹管9外套有保护套76；真空波纹管9底部与背紧螺母75连接，背紧螺母75的另一端与减速机72外壳通过螺纹连接。保护套76、真空波纹管9和背紧螺母75组成一个保护壳，防止外界环境影响导向杆6与丝杠73的配合，起到防尘保护的作用，延长导向杆6与丝杆的使用寿命。

真空波纹管9和装载腔体1之间固定有套筒12，蜗轮82和蜗杆83均位于套筒12内，旋转电机81固定于套筒12上。套筒12起到安装旋转电机81和蜗杆83，并且保护蜗轮蜗杆免受外界影响的作用。

每个托持位41均设有台阶槽，片盘放置于台阶槽上。片盘置于台阶槽上可以防止片盘因振动等原因脱离托持位41，起到定位的作用。

腔盖1A上设有装载观察窗1B；机械手的容纳腔21设有盖子22，盖子22上设有机械手观察窗23。操作者可以通过装载观察窗1B观察装载腔体11内的动作和刻蚀进度，通过机械手观察窗23观察机械手2的动作，具有方便观察的优点。

本发明的使用过程如下：先将待刻蚀片盘放置于托盘架4的托持位41上，关闭腔盖1A、机械手2腔的盖子和插板阀3，真空测量装置连接口上接真空机械泵。接着，开启真空机械泵对装载腔体1抽真空。当达到设备预定真空度后，升降工作部带动托盘架4升起，此时，开启插板阀3，驱动元件带动机械手2向外旋出，机械手2的手指21进入装载腔体1内，且手指21位于托盘架4下方。接着，升降工作部下降，托盘架4的片盘落入机械手2臂内。机械手2向机械手2腔内旋回，片盘从缺口42脱出托持位41，机械手2将片盘送入刻蚀机的刻蚀腔内，同时，插板阀3关闭。当片盘刻蚀完成后，插板阀3开启，机械手2将片盘送入装载腔体1内，升降工作部使托盘架4升起，托起片盘，机械手2撤回。然后升降工作部使托盘架4下落。再由旋转工作部使托盘架4旋转到下一托持位41，重复上述将片盘送入刻蚀腔和将刻蚀完成的片盘送回装载腔体1的步骤，直到装载腔体1内的片盘被全部刻蚀完。当片盘刻蚀完成后，外界气源向装载腔体1内充气，使装载腔体1内与外界气压相当，打开腔盖1A，取出片盘。

本发明的有益效果是：可以一次性装载多个片盘，能够实现多盘连续自动刻蚀，生产效率高，自动化程度高，能够适应大规模工业化生产需求。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (5)

1.一种等离子体刻蚀机的传片系统，由装载装置和机械手装置组成；其特征在于：装载装置包括装载腔体和腔盖，装载腔体与腔盖之间设有密封圈，装载腔体一侧设有取送片口，取送片口处设有插板阀；装载腔体连接真空机械泵和外界气源；机械手装置包括机械手和机械手的容纳腔，容纳腔通过插板阀与装载腔体连通，机械手经取送片口进入装载腔体内；装载腔体内部设有托持片盘的托盘架，托盘架具有多个托持片盘的托持位，每个托持位均设有允许片盘离开的缺口，托盘架固定于底架上，底架与升降旋转装置连接；升降旋转装置包括带动托盘架抬起或下落的升降工作部和带动托盘架旋转以转换托持位的旋转工作部，升降工作部包括插入装载腔体内的导向杆、升降电机和连接导向杆与升降电机的升降传动机构；旋转工作部包括旋转电机和连接导向杆与旋转电机的旋转传动机构；导向杆与腔体之间间隙密封；

机械手包括托取片盘的手指，与驱动元件连接的主动臂和连接手指与主动臂的连接臂，连接臂一端与主动臂铰接，另一端与手指铰接，驱动元件带动主动臂做旋转运动；

升降传动机构包括与升降电机的输出轴连接的减速机，与导向杆连接的丝杠和连接丝杠与减速机的联轴器，导向杆内开设有与丝杠啮合的螺孔，丝杠旋转时导向杆仅上下运动；

旋转传动机构包括固定于导向杆上的蜗轮和与旋转电机的输出轴连接的蜗杆，蜗轮蜗杆啮合传动，旋转电机为步进电机，旋转电机步进一次托盘架旋转一个托持位；导向杆上固定有托持旋转工作部的托架。

2.如权利要求1所述的等离子体刻蚀机的传片系统，其特征在于：导向杆套设于真空波纹管内，真空波纹管两端的法兰接头分别固定于导向杆上，真空波纹管外套有保护套；真空波纹管底部与背紧螺母连接，背紧螺母的另一端与减速机外壳通过螺纹连接。

3.如权利要求2所述的等离子体刻蚀机的传片系统，其特征在于：真空波纹管和装载腔体之间固定有套筒，蜗轮和蜗杆均位于套筒内，旋转电机固定于套筒上。

4.如权利要求3所述的等离子体刻蚀机的传片系统，其特征在于：每个托持位均设有台阶槽，片盘放置于台阶槽上。

5.如权利要求4所述的等离子体刻蚀机的传片系统，其特征在于：腔盖上设有装载观察窗；机械手腔设有盖子，盖子上设有机械手观察窗。