CN111834270A - 一种晶圆传输装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆传输装置，其包括传递台、支撑架和滑座，所述支撑架滑动连接所述滑座，所述支撑架上设有旋转机构和升降机构，所述旋转机构与所述传递台转动连接，所述升降机构与所述传递台的底部连接以带动所述传递台进行升降。本发明的传递台在所述升降机构、旋转机构以及滑座的作用下，可进行沿Z轴上下的升降运动、沿R轴周向的旋转运动以及沿Y轴进行横向的来回移动，传输作业面积大，灵活性好，传输效率高。

Description

一种晶圆传输装置

技术领域

本发明涉及芯片制造技术领域，特别涉及一种晶圆传输装置。

背景技术

芯片生产制造流程中，晶圆需要经过例如烘烤、冷却、软烤、硬烤、涂布和显影等多段过程的处理，从而需要在各设备间进行传递。因此晶圆的传输效率对整个芯片生产制造的生产效率和产能具有重要的影响，因此，如何得到一种灵活性好，传输效率高的晶圆传输装置是当前研究亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是，提供一种灵活性好、传输效率高的晶圆传输装置。

为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：

提供一种晶圆传输装置，包括传递台、支撑架和滑座，所述支撑架滑动连接所述滑座，所述支撑架上设有旋转机构和升降机构，所述旋转机构与所述传递台转动连接，所述升降机构与所述传递台的底部连接以带动所述传递台进行升降。

可选的，所述升降机构包括中空支撑柱和升降滑台，所述中空支撑柱一端连接所述升降滑台，另一端连接所述传递台的底部，所述升降滑台滑动连接在所述支撑架上。

可选的，所述中空支撑柱的中空部分形成容置腔，所述旋转机构的输出轴设置在所述容置腔内，所述输出轴与所述传递台的底部转动连接。

可选的，所述升降机构还包括螺杆。

可选的，所述支撑架上还设有履带固定板，所述履带固定板具有开口槽，所述开口槽内设有履带。该履带固定板可以对履带起到很好的规整和保护作用。

可选的，所述传递台上设有第一机械手和第二机械手，所述第一机械手用于传递处于冷却状态的晶圆，所述第二机械手用于传递处于高温状态的晶圆。

可选的，所述传递台上还设有第三机械手，所述第一机械手、第二机械手及第三机械手沿竖直方向依次布设，所述第三机械手用于传递处于高温状态的晶圆。

可选的，所述传递台设有分别与所述第一机械手、第二机械手和第三机械手滑动连接的第一滑槽、第二滑槽及第三滑槽，以使所述第一机械手、第二机械手和第三机械手可沿水平方向移动。

可选的，所述第一机械手和第二机械手之间还夹设有散热组件。

可选的，所述散热组件包括第一散热板和第二散热板及连接架，所述第一散热板、连接架和第二散热板由上至下依次叠装连接，所述连接架中空，以使所述第一散热板和第二散热板之间形成空腔。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明提供的晶圆传输装置中，传递台在升降机构、旋转机构以及滑座的作用下，可沿Z轴进行上下的升降运动、沿R轴进行周向的旋转运动以及沿Y轴进行横向的来回移动，传输作业面积大，灵活性好，传输效率高；

2、本发明提供的晶圆传输装置还具有三组机械手，还可沿X1轴、X2轴和X3轴来回双向移动，从而实现了六轴联动，可以对位于传输范围的三维空间内任一位置、任一高度、任一方向进行传输作业，进一步扩大了传输作业面积，提升了传输的灵活性和传输效率；另外三组机械手可以同时进行多组任务，进一步提高了晶圆的传输效率，最终可以显著提升芯片的生产效率和产能；

3、本发明提供的晶圆传输装置，利用第一机械手传递处于高温状态的晶圆，利用第二机械手传递处于冷却状态的晶圆，这样避免了同一个机械手既传递处于高温状态的晶圆又传递处于冷却状态的晶圆，进而避免因机械手的温度影响晶圆而导致晶圆不同位置温度不稳定，从而提高晶圆在各工艺步骤过程中的温度稳定性和均一性，同时减少了一个任务周期内单个机械手运转的次数，延长了单个机械手的使用期限，也即延长了整个晶圆传输装置的使用期限，提升了芯片生产的稳定性、效率及相应的芯片产品良率；

4、本发明提供的晶圆传输装置，第一机械手和第二机械手之间还设有散热组件，可以有效调节第一机械手和第二机械手之间不窜温，从而能够在进行经冷却处理或加热烘烤处理的晶圆传输作业时，将冷却单元和加热烘烤单元温控系统延伸至机械手和晶圆上，进一步改良了晶圆的处理工艺，提高了芯片的生产稳定性和工艺良率；

5、本发明提供的晶圆传输装置，散热组件的连接架中空，从而在第一散热板和第二散热板中间形成一空腔，进而让第一散热板和第二散热板相互传递温度的能力进一步减弱，以达到更佳的散热效果。

附图说明

图1：实施例1的立体示意图；

图2：实施例1支撑架和传递台的示意图；

图3：实施例1不包括支撑架和传递台的示意图；

图4：实施例1包含螺杆和旋转机构的示意图；

图5：实施例1传递台的示意图；

图6：实施例1传递台另一方向的示意图；

图7：实施例1的散热组件的示意图；

图8：实施例1的散热组件的连接架和第二散热板为一体式结构的爆炸图；

图9：实施例1的散热组件的连接架和第二散热板为分体式结构的爆炸图。图中：

1、传递台，11、第一机械手，12、第二机械手，13、第三机械手，14、散热组件，141、第一散热板，1411、第一散热孔，142、第二散热板，1421、第二散热孔，143、连接架，144、空腔；

2、支撑架，21、升降机构，211、升降滑台，212、中空支撑柱，213、螺杆，214、升降驱动电机，22、旋转机构，23、履带固定板，231、开口槽；3、滑座，31、滑轨；

4、滑动连接件；

5、履带。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例及附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

参照图1所示，本实施例公开了一种晶圆传输装置，该晶圆传输装置包括由上至下依次连接的传递台1、支撑架2及滑座3。滑座3位于整个晶圆传输装置的底部，传递台1位于整个晶圆传输装置的顶部，支撑架2连接在传递台1和滑座3之间。

其中，支撑架2和滑座3滑动连接，具体的，配合图1-图3所示，滑座3可以为一长盒形结构，其两侧具有滑轨31(如图3)。滑轨31位于长盒形结构长侧面的上方位置，即滑轨31靠近上表面与侧面形成的棱边位置。其它实施例中，滑轨在侧面的位置可以下移。

参照图1和图2所示，支撑架2包含位于顶部的顶板(图中未标示)，位于底部的底板(图中未标示)以及连接且支撑在所述顶板和底板之间的侧壁(图中未标示)。参照图1和图3所示，所述支撑架2的底板还固定连接有一滑动连接件4，滑动连接件4配合滑轨31而具有两滑动部(图中未标示)，两滑动部分别在两个滑轨31中滑动，从而使得支撑架2可以沿着滑轨31横向来回滑移，滑移的长度范围等于滑轨31的长度范围。本实施例将该横向来回滑移的方向定义为Y轴方向。在其它实施例中，滑动连接件4也可以与所述支撑架2的底板连成一体，也即所述底板上设有配合滑轨31的两滑动部。

支撑架2连接在传递台1和滑座3之间，使得传递台2也可以沿着所述Y轴方向移动。参照图1、图2及图4所示，支撑架2包含升降机构21和旋转机构22，升降机构21包括升降滑台211和中空支撑柱212，支撑架2的侧壁设有导轨(图中未示出)，升降滑台211滑动连接在该导轨上并可沿该导轨进行竖直的上下升降移动，此处将所述竖直的上下升降移动方向定义为Z轴方向。在其它实施例中，所述导轨也可以不直接设在支撑架2的侧壁上，其可以以导柱的形式连接且支撑在支撑架2的顶板和底板之间，升降滑台211滑动连接在该导柱上。

中空支撑柱212一端(底端)固定连接在升降滑台211上，该固定连接可以是法兰连接，中空支撑柱212的另一端(顶端)固定连接在传递台1的底部。因此随着升降滑台212沿着所述Z轴方向的上下升降滑动，中空支撑柱212也随着上下升降移动，最终使得传递台1也可以沿着所述Z轴方向进行上下升降运动。

参照图4所示，升降机构21还包括螺杆213和升降驱动电机214。螺杆213竖直设立在中空支撑柱212的其中一侧，螺杆213传动连接升降驱动电机214和升降滑台211。升降驱动电机214为螺杆213的转动提供动力，而升降滑台211具有与螺杆213实现螺纹连接的螺孔(未示出，螺杆213穿过该螺孔)。在这种结构下，当螺杆213转动时，根据螺杆213转动方向的不同，升降滑台211能够在螺杆213的转动作用而沿着螺杆213向上或向下移动，以使得升降滑台211可以沿Z轴进行上下升降移动。

参照图2所示，支撑架2内还设有履带固定板23，履带固定板23具有开口槽231，具体的，本实施例中，所述履带固定板23包括主板(未标示)和连接在主板两侧的侧板(未标示)，所述主板和两侧板形成凹槽状的开口槽231。开口槽231内还设有履带5，履带固定板23可以对履带5起到很好的规整和保护作用。履带5可以为中空的链状结构，其可以用于收纳和固定升降机构21的线束(例如是电子通路线束)，从而可以使线束排布更加齐整，不会干扰整个晶圆传输装置中的其他部件运作。

具体的，参照图2所示，本实施例中，所述支撑架2的顶板上开设有配合中空支撑柱212形状、尺寸的圆形孔(未标示)，所述中空支撑柱212的另一端(顶端)从支撑架2的内侧穿过该顶板的圆形孔从而伸出支撑架2之外，并且与传递台1的底部相连接。中空支撑柱212可以为圆柱形，所述圆形孔的直径大于所述圆柱形中空支撑柱的外径，以使得中空支撑柱212升降时不会被该圆形孔阻碍，同时该圆形孔的直径也不可过大，以免使得中空支撑柱212时在该圆形孔内左右晃动，影响整体装置的稳固性。

参照图4所示，中空支撑柱212的中空部分形成容置腔，本实施例中，旋转机构22包含一旋转驱动电机(图中未示出)，该旋转驱动电机可以设置在所述容置腔内，所述旋转驱动电机的输出轴转动连接所述传递台1的底部，从而所述旋转驱动电机可以驱动传递台1进行转动，此处定义所述转动围绕的旋转轴为R轴，本实施例中，所述R轴也为所述旋转电机的旋转轴。

传递台1上设置有用于取放及传递晶圆的机械手，所述机械手包含第一机械手11、第二机械手12和第三机械手13，参照图5和图6所示，传递台1开设有第一滑槽(未标示)、第二滑槽(未标示)及第三滑槽(未标示)，配合图5和图6所示，该第一滑槽可以开设在传递台1的一侧，该第二滑槽可以开设在传递台1的另一侧，该第三滑槽可以开设在传递台1的中间。第一机械手11、第二机械手12和第二机械手13分别对应滑动连接所述第一滑槽、第二滑槽及第三滑槽，从而第一机械手11、第二机械手12和第二机械手13可以分别沿着所述第一滑槽、第二滑槽及第三滑槽移动。传递台1内还可以设有驱动第一机械手11、第二机械手12和第二机械手13移动的动力单元(图中未示出)。本实施例中，第一机械手11、第二机械手12和第二机械手13的机械手移动方向分别定义为X1轴、X2轴和X3轴，三个方向可以相互平行。需要说明的是，每个方向上，相应机械手是可以来回运动的，即每个移动方向表示的是一种同一直线上的双向。

参照图5和图6所示，第一机械手11、第二机械手12和第二机械手13沿竖直方向依次设置。具体的，沿竖直方向由上至下，第一机械手11、第二机械手12和第二机械手13依次分层设置。第一机械手11用于传递(包括传递和取放)处于冷却状态(可以是温度为18℃-28℃)的晶圆，第二机械手12和第二机械手13用于传递处于高温状态(可以是温度为50℃-180℃)的晶圆。这样避免了同一个机械手既传递处于高温状态的晶圆又传递处于冷却状态的晶圆，进而避免因机械手的温度影响晶圆而导致晶圆不同位置温度不稳定，从而提高晶圆在各工艺步骤过程中的温度稳定性和均一性；同时减少了一个任务周期(例如为一组晶圆进行涂布和/或显影的过程)内单个机械手运转的次数，也就是说，本实施例中，每个任务周期里，单个机械手(第一机械手11或第二机械手12或第二机械手13)的使用时间缩短(或单个机械手的使用次数减少)，从而使得本实施例中，单个机械手能参与的任务周期总数增多，从而延长了单个机械手的使用期限，也即延长了整个晶圆传输装置的使用期限，提升了芯片生产的稳定性、效率及产品良率。

参照图1、图2、图5及图6所示，第一机械手11和第二机械手12之间还夹设有散热组件14，散热组件14固定连接在传递台1上。由于散热组件14位于第一机械手11和第二机械手12之间，所以其可以有效调节第一机械手11和第二机械手12之间不窜温，从而能够在例如是进行经冷却处理或加热烘烤处理的晶圆传输作业时，将冷却单元和加热烘烤单元温控系统延伸至机械手和晶圆上，有效区分两个独立的温控系统，进一步改良了晶圆的处理工艺，提高了芯片的生产稳定性和工艺良率；同时还可以帮助第一机械手11和第二机械手12快速散热。

配合图7-图9所示，散热组件14包括第一散热板141、第二散热板142及连接架143，第一散热板141、连接架143和第二散热板142依次叠装在一起，三者形状、大小相适配，连接架143中空，其边缘与第一散热板141的边缘及第二散热板142的边缘贴合，因此第一散热板141和第二散热板142之间形成一空腔144，可以让第一散热板141和第二散热板142相互传递温度的能力进一步减弱，以达到更佳的散热效果。

本实施例之中，第一散热板141、第二散热板142可以为马蹄形的板状结构，连接架143可以为边缘为马蹄形，中间空腔144为圆柱形的圈架结构。

作为可选的，本实施例中，连接架143的厚度为4mm，也即空腔144的高度为4mm，此厚度适中，可以满足散热需求，又不会使整个散热组件14需要占用更多空间。

参照图7和图8所示，第二散热板142和连接架143可以为一体式结构，第二散热板142的边缘与连接架143的边缘融为一体，其可通过常见的一次成型工艺加工成型。第一散热板141和连接架143可以通过螺接、焊接或胶接等方式连接。

参照图9所示，连接架143与第二散热板142也可以不为一体式结构，两者可以通过螺接、焊接或胶接等方式连接。这样更利于散热组件14的加工，且装配时无需区分第一散热板141和第二散热板142，便于批量化生产。

参照图7-图9所示，第一散热板141上设有若干个第一散热孔1411，第二散热板142上设有若干个第二散热孔1421，这一方面有利于第一散热板141和/或第二散热板142有更大面积与空气接触进行散热，另一方面可以减轻第一散热板141和/或第二散热板142的重量使传递台1进行升降或旋转时运动更轻便。第一散热孔1411可以是均匀分布在第一散热板141上，也可以是非均匀分布，第二散热孔1421亦是如此。第一散热孔1411的数量、形状、大小以及开设位置可以与第二散热孔1421的相对应，两者对称设置在第一散热板141和第二散热板142上。这样可使得整个散热组件14更加对称、美观。

第一散热板141、第二散热板142、连接架143可以由常见的任一种散热材料制成，作为可选的，本实施例中第一散热板141、第二散热板142和连接架143均由铝材料制成，且可以为铝6061-T6材质，该材料热导率为166.9W/(m·K)，其对周边温度的吸收和传递能力适中，可对局部环境发挥有效的恒温作用。

本实施例提供的晶圆传输装置具有三组机械手，可沿所述X1轴、X2轴和X3轴来回双向移动，同时在升降机构21、旋转机构22以及滑座3的作用下，还可沿所述Z轴方向上下升降运动，沿所述R轴进行周向的旋转运动，以及沿所述Y轴进行双向移动，实现了六轴联动，从而可以对位于所述晶圆传输装置传输范围三维空间内的任一位置、任一高度、任一方向进行传输作业，传输面积大，灵活性好，传输效率高；同时三组机械手可以同时进行多组任务，该任务例如是从晶舟取放晶圆，又例如是涂布显影过程中对晶圆进行冷却和/或加热烘烤，进一步提高了晶圆的传输效率，最终可以达到显著提升芯片的生产效率和产能的效果。

以上实施例仅用以解释说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管上述实施例对本发明进行了具体的说明，相关技术人员应当理解，依然可对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改和等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围之中。

Claims (10)

1.一种晶圆传输装置，其特征在于：包括传递台、支撑架和滑座，所述支撑架滑动连接所述滑座，所述支撑架上设有旋转机构和升降机构，所述旋转机构与所述传递台转动连接，所述升降机构与所述传递台的底部连接以带动所述传递台进行升降。

2.根据权利要求1所述的晶圆传输装置，其特征在于：所述升降机构包括中空支撑柱和升降滑台，所述中空支撑柱一端连接所述升降滑台，另一端连接所述传递台的底部，所述升降滑台滑动连接在所述支撑架上。

3.根据权利要求2所述的晶圆传输装置，其特征在于：所述中空支撑柱的中空部分形成容置腔，所述旋转机构的输出轴设置在所述容置腔内，所述输出轴与所述传递台的底部转动连接。

4.根据权利要求1所述的晶圆传输装置，其特征在于：所述升降机构还包括螺杆，所述螺杆传动连接所述升降滑台。

5.根据权利要求1所述的晶圆传输装置，其特征在于：所述支撑架上还设有履带固定板，所述履带固定板具有开口槽，所述开口槽内设有履带。

6.根据权利要求1所述的晶圆传输装置，其特征在于：所述传递台上设有第一机械手和第二机械手，所述第一机械手用于传递处于冷却状态的晶圆，所述第二机械手用于传递处于高温状态的晶圆。

7.根据权利要求6所述的晶圆传输装置，其特征在于：所述传递台上还设有第三机械手，所述第一机械手、第二机械手及第三机械手沿竖直方向依次布设，所述第三机械手用于传递处于高温状态的晶圆。

8.根据权利要求7所述的晶圆传输装置，其特征在于：所述传递台设有分别与所述第一机械手、第二机械手和第三机械手滑动连接的第一滑槽、第二滑槽及第三滑槽，以使所述第一机械手、第二机械手和第三机械手可沿水平方向移动。

9.根据权利要求6所述的晶圆传输装置，其特征在于：所述第一机械手和第二机械手之间还夹设有散热组件。

10.根据权利要求9所述的晶圆传输装置，其特征在于：所述散热组件包括第一散热板和第二散热板及连接架，所述第一散热板、连接架和第二散热板由上至下依次叠装连接，所述连接架中空，以使所述第一散热板和第二散热板之间形成空腔。

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