CN103811397B - 一种基板翻转对中装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于半导体处理系统中对基板处理的技术领域，具体地说是一种基板翻转对中装置。包括保持部II、保持部I、翻转驱动部、平移驱动部、控制部I、控制部II、传动机构I及传动机构II，其中保持部II和保持部I通过传动机构II与平移驱动部连接，通过传动机构I与翻转驱动部连接，所述保持部II和保持部I通过平移驱动部和翻转驱动部的驱动，实现对基板的对中与翻转；所述平移驱动部和翻转驱动部分别与控制部II和控制部I连接。本发明可以不占用机械手臂输送时间的情况下实现晶圆的翻转对中，结构简单，控制灵活。

Description

一种基板翻转对中装置
技术领域
本发明属于半导体处理系统中对基板处理的技术领域，具体地说是一种基板翻转对中装置。
背景技术
半导体处理是指为了在半导体晶片或者LED基板等被处理基板上按照规定图案形成半导体层、绝缘层和半导体层等，而对基板进行的各种处理。要形成半导体元件，需要对基板进行清洗、成膜、刻蚀、氧化、扩散等各种处理。在这些处理中，随着半导体集成电路的精细化和高集成化，生产率和成品率的提高越来越受重视。在各种处理过程中，基板背面的处理越来越受到人们的重视，尤其是基板清洗时，背面的清洗会对成品率产生重要影响。基板背面的污染会降低成品率，在进入100nm的技术节点以后，成品率的降低会越来越严重。因此越来越多的器件制造厂家要求高集成化的半导体处理系统具有基板双面处理的能力。
在半导体处理系统中，现有的对中单元采用中心吸附式吸盘，这种方式在进行基板正面处理时没有问题，但是如果进行背面处理，那么中心吸附式的结构就有可能毁坏已形成的图案，导致成品率的降低，并且这种对中单元不具备翻转的功能；现有的周边吸附式的机械手臂可以实现基板的翻转，但是在翻转时机械手臂不能用来运输基板，这样就降低了生产率。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种基板翻转对中装置。该基板翻转对中装置可以不占用机械手臂输送时间的情况下实现晶圆的翻转对中，结构简单，控制灵活。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种基板翻转对中装置，包括保持部Ⅱ、保持部Ⅰ、翻转驱动部、平移驱动部、控制部Ⅰ、控制部Ⅱ、传动机构Ⅰ及传动机构Ⅱ，其中保持部Ⅱ和保持部Ⅰ通过传动机构Ⅱ与平移驱动部连接，通过传动机构Ⅰ与翻转驱动部连接，所述保持部Ⅱ和保持部Ⅰ通过平移驱动部和翻转驱动部的驱动，实现对基板的对中与翻转；所述平移驱动部和翻转驱动部分别与控制部Ⅱ和控制部Ⅰ连接。
所述传动机构Ⅱ包括支架Ⅱ、支架Ⅰ及导杆机构，保持部Ⅱ和保持部Ⅰ分别转动安装在支架Ⅱ和支架Ⅰ的上端，所述保持部Ⅱ和保持部Ⅰ通过可直线运动的导杆机构连接，所述支架Ⅱ和支架Ⅰ的下端分别与平移驱动部的两端连接，所述保持部Ⅱ、保持部Ⅰ通过平移驱动部的驱动同步靠近或远离，实现基板的对中。
所述导杆机构包括导杆Ⅰ、导杆Ⅱ、直线运动部Ⅰ及直线运动部Ⅱ，其中导杆Ⅰ和导杆Ⅱ平行设置、并分别与直线运动部Ⅰ和直线运动部Ⅱ连接。
所述传动机构Ⅰ包括支承部Ⅱ和支承部Ⅰ，所述保持部Ⅱ通过支承部Ⅱ转动安装在支架Ⅱ的上端，所述保持部Ⅰ通过支承部Ⅰ安装在支架Ⅰ的上端，所述支承部Ⅱ和支承部Ⅰ的轴线在同一直线上，所述支承部Ⅰ与翻转驱动部连接，所述翻转驱动部通过支承部Ⅰ驱动保持部Ⅰ和保持部Ⅱ同步翻转。
所述平移驱动部的两端分别设有水平方向定位支架Ⅱ和支架Ⅰ的平移定位器Ⅱ和平移定位器Ⅰ。
所述支架Ⅰ上位于保持部Ⅰ的上下方分别设有翻转定位器Ⅰ、翻转为定位器Ⅱ，所述保持部Ⅰ上设有翻转定位器Ⅲ、并翻转时通过翻转定位器Ⅰ或翻转为定位器Ⅱ周向定位。
所述保持部Ⅱ和保持部Ⅰ上设有真空通道，所述真空通道与设置于保持部Ⅱ和保持部Ⅰ下方的真空提供部连接。
所述保持部Ⅱ和保持部Ⅰ上设有载置基板的平台，所述平台上开设有与真空通道相连通的孔。
本发明的优点及有益效果是：
1.本发明可以不占用机械手臂输送时间的情况下实现晶圆的翻转对中。
2.本发明结构简单，控制灵活。
附图说明
图1为具有本发明的半导体处理系统平面概略图；
图2为本发明的立体示意图；
图3为本发明中保持部的结构示意图；
图4为图3的剖视图；
图5为图3的横剖俯视图；
图6为本发明的结构示意图。
其中：1为平移驱动部，2为翻转驱动部，3A为保持部Ⅱ，3B为保持部Ⅰ，4为支架Ⅱ，5为支架Ⅰ，6A为翻转定位器Ⅰ，6B翻转为定位器Ⅱ，7为支承部Ⅰ，8为支承部Ⅱ，9为翻转定位器Ⅲ，10A为导杆Ⅰ，10B为导杆Ⅱ，11A为支承部座Ⅱ，11B为支承部座Ⅰ，12为控制部Ⅰ，13为控制部Ⅱ，14A为直线运动部Ⅰ，14B为直线运动部Ⅱ，15为真空供给部，16A为平移定位器Ⅱ，16B为平移定位器Ⅰ，17A为OVEN单元Ⅰ，17B为OVEN单元Ⅱ，18为基板翻转对中单元，19为基板正面处理单元，20为基板背面处理单元，21为搬送臂，22A为搬送手指Ⅰ，22B为搬送手指Ⅱ，23A为装载单元Ⅰ，23B为装载单元Ⅱ，24A为真空接口Ⅰ，24B为真空接口Ⅱ，K为真空接口。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步描述。
如图1所示，半导体处理系统具有：装载单元Ⅰ23A、装载单元Ⅱ23B、基板正面处理单元19、基板背面处理单元20、OVEN单元Ⅰ17A、OVEN单元Ⅱ17B及搬送臂21，搬送臂21有搬送手指Ⅰ22A和搬送手指Ⅱ22B。一般高度集成半导体处理系统中会有多个相同的处理单元。
基板双面处理的一般步骤为：搬送臂21从装载单元Ⅰ23A取基板(正面向上)后，将基板(正面向上)送入基板翻转对中单元18处理，基板翻转对中单元18对基板(正面向上)进行对中处理，搬送臂21将基板(正面向上)送入正面处理单元19中处理，搬送臂21将基板(正面向上)送入OVEN单元Ⅰ17A处理，搬送臂21将基板(正面向上)送入基板翻转对中单元18中处理，基板翻转对中单元18将基板对中并翻转，搬送臂21将基板(背面向上)送入背面处理单元20处理，搬送臂21将基板(背面向上)送入OVEN单元Ⅱ17B中处理，搬送臂21将基板(背面向上)送入基板翻转对中单元18中处理，基板翻转对中单元18将基板对中并翻转，搬送臂21将基板(正面向上)送入装载单元Ⅰ23A。这是基板双面处理的一般步骤，但不限于此。
如图2、图6所示，本发明包括保持部Ⅱ3A、保持部Ⅰ3B、翻转驱动部2、平移驱动部1、控制部Ⅰ12、控制部Ⅱ13、传动机构Ⅰ及传动机构Ⅱ，其中传动机构Ⅱ包括支架Ⅱ4、支架Ⅰ5及导杆机构，传动机构Ⅰ包括支承部Ⅱ8和支承部Ⅰ7。保持部Ⅱ3A和保持部Ⅰ3B分别通过支承部Ⅱ8和支承部Ⅰ7转动安装在支架Ⅱ4和支架Ⅰ5的上端，支承部Ⅱ8和支承部Ⅰ7的轴线在同一直线上，承部Ⅱ8和支承部Ⅰ7可以调节到基板的中心厚度位置，翻转过程中保持基板的空间水平位置不变。保持部Ⅱ3A和保持部Ⅰ3B通过可直线运动的导杆机构连接。支架Ⅱ4和支架Ⅰ5的下端分别与平移驱动部1的两端连接，保持部Ⅱ3A和保持部Ⅰ3B通过平移驱动部1的驱动同步靠近或远离，实现基板的对中；支承部Ⅰ7与翻转驱动部2连接，保持部Ⅱ3A和保持部Ⅰ3B通过翻转驱动部2的驱动同步旋转，实现基板的翻转。翻转驱动部2和平移驱动部1分别与控制部Ⅰ12和控制部Ⅱ13连接。控制部Ⅰ12和控制部Ⅱ13为现有技术。
所述导杆机构包括导杆Ⅰ10A、导杆Ⅱ10B、直线运动部Ⅰ14A及直线运动部Ⅱ14B，其中导杆Ⅰ10A和导杆Ⅱ10B平行设置、并分别与直线运动部Ⅰ14A和直线运动部Ⅱ14B连接。
平移驱动部1的两端分别设有水平方向定位支架Ⅱ4和支架Ⅰ5的平移定位器Ⅱ16A和平移定位器Ⅰ16B。支架Ⅰ5上位于保持部Ⅰ3B的上下方分别设有翻转定位器Ⅰ6A和翻转为定位器Ⅱ6B。保持部Ⅰ3B上设有翻转定位器Ⅲ9、并翻转时通过翻转定位器Ⅰ6A或翻转为定位器Ⅱ6B周向定位，使基板翻转到位能保持与水平面平行。
如图3-5所示，保持部Ⅱ3A和保持部Ⅰ3B上设有真空通道，所述真空通道与设置于保持部Ⅱ3A和保持部Ⅰ3B下方的真空提供部15连接，真空吸附在基板周边，在旋转时用于保持基板的稳定。保持部Ⅱ3A和保持部Ⅰ3B上设有载置基板的平台，所述平台上开设有与真空通道相连通的孔。保持部Ⅱ3A和保持部Ⅰ3B的弧形边缘有凸台，内侧台的半径R与基板半径相同，真空接口K与保持部平台小孔相通。本实施例为圆形基板的保持部示意图，基板为方形或其他形状时均可做相应形状改变以适应基板要求。
本发明的工作过程是：
1.仅实现对中功能：
搬送臂21将基板送过来之前，将信号发给平移驱动部1的控制部Ⅱ13，控制部Ⅱ13控制平移驱动部1驱动保持部Ⅱ3A和保持部Ⅰ3B平移，两保持部同步远离。导杆Ⅰ10A和导杆Ⅱ10B在直线运动部Ⅰ14A及直线运动部Ⅱ14B的协作下保证保持部的水平位置不变，到位后平移定位器Ⅱ16A和平移定位器Ⅰ16B将位置信号发给控制部Ⅱ13，控制部Ⅱ13停止控制，平移驱动部1停止驱动，保持部Ⅱ3A和保持部Ⅰ3B位置保持。
搬送臂21将基板送到预订位置，将信号发给平移驱动部1的控制部Ⅱ13，控制部Ⅱ13控制平移驱动部1驱动保持部Ⅱ3A和保持部Ⅰ3B平移，两保持部同步靠近，导杆Ⅰ10A和导杆Ⅱ10B在直线运动部Ⅰ14A及直线运动部Ⅱ14B的协作下保证保持部Ⅱ3A和保持部Ⅰ3B的水平位置不变，到位后平移定位器Ⅱ16A和平移定位器Ⅰ16B将位置信号发给控制部Ⅱ13，控制部Ⅱ13停止控制，平移驱动部1停止驱动，完成对中动作。
对中完成后，搬送臂21夹持住基板，将信号发给平移驱动部1的控制部Ⅱ13，控制部Ⅱ13控制平移驱动部1驱动保持部Ⅱ3A和保持部Ⅰ3B平移，两保持部同步远离。到位后平移定位器Ⅱ16A和平移定位器Ⅰ16B将位置信号发给控制部Ⅱ13，控制部Ⅱ13停止控制，平移驱动部1停止驱动，保持部Ⅱ3A和保持部Ⅰ3B位置保持。
2.实现对中和翻转功能：
搬送臂21将基板送过来之前，将信号发给平移驱动部1的控制部Ⅱ13，控制部Ⅱ13控制平移驱动部1驱动保持部Ⅱ3A和保持部Ⅰ3B平移，两保持部同步远离。导杆Ⅰ10A和导杆Ⅱ10B在直线运动部Ⅰ14A及直线运动部Ⅱ14B的协作下保证保持部的水平位置不变，到位后平移定位器Ⅱ16A和平移定位器Ⅰ16B将位置信号发给控制部Ⅱ13，控制部Ⅱ13停止控制，平移驱动部1停止驱动，保持部Ⅱ3A和保持部Ⅰ3B位置保持。
搬送臂21搬送臂21将基板送到预订位置，将信号发给平移驱动部1的控制部Ⅱ13，控制部Ⅱ13控制平移驱动部1驱动保持部Ⅱ3A和保持部Ⅰ3B平移，两保持部同步靠近，导杆Ⅰ10A和导杆Ⅱ10B在直线运动部Ⅰ14A及直线运动部Ⅱ14B的协作下保证保持部Ⅱ3A和保持部Ⅰ3B的水平位置不变，到位后平移定位器Ⅱ16A和平移定位器Ⅰ16B将位置信号发给控制部Ⅱ13，控制部Ⅱ13停止控制，平移驱动部1停止驱动，完成对中动作。
对中完成后，真空供给部15通过24A和24B为保持部提供真空，基板被吸附在保持部平台上，翻转控制部Ⅰ12控制翻转驱动部2带动保持部Ⅰ3B翻转，保持部Ⅰ3B通过导杆Ⅰ10A和导杆Ⅱ10B以及直线运动部Ⅰ14A及直线运动部Ⅱ14B带动保持部Ⅱ3A同步翻转，到位后平移定位器Ⅱ16A和平移定位器Ⅰ16B将位置信号发给翻转控制部Ⅰ12，控制部Ⅰ12停止控制，翻转驱动部2停止驱动，完成翻转动作。
翻转完成后，搬送臂21夹持住基板，将信号发给真空供给部15和平移驱动部1的控制部Ⅱ13，真空供给部15停止提供真空，平移控制部Ⅱ13控制平移驱动部1驱动保持部Ⅱ3A和保持部Ⅰ3B平移，两保持部同步远离，到位后平移定位器Ⅱ16A和平移定位器Ⅰ16B将位置信号发给控制部Ⅱ13，控制部Ⅱ13停止控制，平移驱动部1停止驱动，保持部Ⅱ3A和保持部Ⅰ3B位置保持。

Claims (8)

1.一种基板翻转对中装置，其特征在于：包括保持部II(3A)、保持部I(3B)、翻转驱动部(2)、平移驱动部(1)、控制部I(12)、控制部II(13)、传动机构I及传动机构II，其中保持部II(3A)和保持部I(3B)通过传动机构II与平移驱动部(1)连接，通过传动机构I与翻转驱动部(2)连接，所述保持部II(3A)和保持部I(3B)通过平移驱动部(1)和翻转驱动部(2)的驱动，实现对基板的对中与翻转；所述平移驱动部(1)和翻转驱动部(2)分别与控制部II(13)和控制部I(12)连接。
2.按权利要求1所述的基板翻转对中装置，其特征在于：所述传动机构II包括支架II(4)、支架I(5)及导杆机构，保持部II(3A)和保持部I(3B)分别转动安装在支架II(4)和支架I(5)的上端，所述保持部II(3A)和保持部I(3B)通过可直线运动的导杆机构连接，所述支架II(4)和支架I(5)的下端分别与平移驱动部(1)的两端连接，所述保持部II(3A)、保持部I(3B)通过平移驱动部(1)的驱动同步靠近或远离，实现基板的对中。
3.按权利要求2所述的基板翻转对中装置，其特征在于：所述导杆机构包括导杆I(10A)、导杆II(10B)、直线运动部I(14A)及直线运动部II(14B)，其中导杆I(10A)和导杆II(10B)平行设置、并分别与直线运动部I(14A)和直线运动部II(14B)连接。
4.按权利要求2所述的基板翻转对中装置，其特征在于：所述传动机构I包括支承部II(8)和支承部I(7)，所述保持部II(3A)通过支承部II(8)转动安装在支架II(4)的上端，所述保持部I(3B)通过支承部I(7)安装在支架I(5)的上端，所述支承部II(8)和支承部I(7)的轴线在同一直线上，所述支承部I(7)与翻转驱动部(2)连接，所述翻转驱动部(2)通过支承部I(7)驱动保持部I(3B)和保持部II(3A)同步翻转。
5.按权利要求2所述的基板翻转对中装置，其特征在于：所述平移驱动部(1)的两端分别设有水平方向定位支架II(4)和支架I(5)的平移定位器II(16A)和平移定位器I(16B)。
6.按权利要求2所述的基板翻转对中装置，其特征在于：所述支架I(5)上位于保持部I(3B)的上下方分别设有翻转定位器I(6A)、翻转为定位器II(6B)，所述保持部I(3B)上设有翻转定位器III(9)、并翻转时通过翻转定位器I(6A)或翻转为定位器II(6B)周向定位。
7.按权利要求1-6任一项所述的基板翻转对中装置，其特征在于：所述保持部II(3A)和保持部I(3B)上设有真空通道，所述真空通道与设置于保持部II(3A)和保持部I(3B)下方的真空提供部(15)连接。
8.按权利要求7所述的基板翻转对中装置，其特征在于：所述保持部II(3A)和保持部I(3B)上设有载置基板的平台，所述平台上开设有与真空通道相连通的孔。
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