CN115440644A - 晶圆传输接口及晶圆传输设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆传输接口及晶圆传输设备，晶圆传输接口包括对接口及安装在对接口上的嵌入机构；嵌入机构包括固定外框、弹性伸缩件、活动内框，固定外框嵌装在对接口处，活动内框置于固定外框内，其与固定外框之间通过弹性伸缩件连接；晶圆传输设备包括晶圆传输接口及机械手机构，机械手机构的下端设有机械手固定板，机械手固定板通过调平结构安装在设备框架的框架横梁上，调平结构用以调节机械手固定板的安装水平度。本发明的晶圆传输接口在实现对不同规格的晶圆传输的同时，提高设备的密闭性能，降低晶圆传输过程中的污染风险，调平结构则提高了机械手机构的安装精度。

Description

晶圆传输接口及晶圆传输设备

技术领域

本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种晶圆传输接口及晶圆传输设备。

背景技术

在半导体加工过程中，通常在晶圆传输设备上集成有晶圆装载机，并通过相互之间的配合实现对晶圆盒的搬运。为了提高晶圆传输设备的利用率，实现对不同规格（8寸或12寸）晶圆盒的传输，目前研究主要集中在改变晶圆装载机搭载平台的结构，而对晶圆装载机的晶圆传输接口能否匹配不同尺寸晶圆盒的研究相对较少，当晶圆传输设备对密封性要求较高时，晶圆装载机的晶圆传输接口能否与不同尺寸晶圆盒匹配就显得尤为重要。

此外，晶圆传输设备通常采用机械手来对晶圆盒内的晶圆进行取放，在取放时，机械手应尽可能保持水平状态，以防止晶圆出现斜片的可能。为了保证晶圆的取放精度，对机械手的工作精度要求也较高，而影响机械手工作精度的因素较多，其中，机械手本身的安装误差是影响机械手工作精度的一个重要因素，因此，有必要对机械手的安装结构进行改进。

发明内容

为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种晶圆传输接口及晶圆传输设备，通过对晶圆传输接口的改进在保证对不同规格的晶圆传输的同时，提高设备的密闭性能，降低晶圆传输过程中的污染风险；通过对晶圆传输设备的改进提高了机械手的安装精度，进而提高了机械手传输晶圆的工作精度。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案之一是：一种晶圆传输接口，设置在晶圆装载机上，晶圆传输接口包括对接口及安装在对接口上的嵌入机构；嵌入机构包括固定外框、弹性伸缩件、活动内框，固定外框嵌装在对接口处，活动内框置于固定外框内，其与固定外框之间通过弹性伸缩件连接；

其中，活动内框包括能围设成闭环框体的多个板片，多个板片之间共同形成传输开口，且多个板片能在驱动件作用下同步向互相靠近或互相远离的方向移动以使传输开口的大小能与晶圆盒的尺寸相匹配。

应用时，将对接口的尺寸设定为大于常规晶圆盒的尺寸，当需要传输某种尺寸的晶圆盒时，只需在对接口处安装嵌入机构，并使传输开口的大小调整至与晶圆盒尺寸相匹配即可。

本发明的晶圆传输接口的有益效果在于：

首先通过固定外框与对接口的嵌装保证了嵌入机构整体在对接口处的稳定连接，然后通过弹性伸缩件的伸缩为活动内框的移动提供了活动空间，在活动内框中，通过多个板片的相互靠近或相互远离的移动使得活动内框整体呈现出伸展或收缩的态势，进而使得传输开口的大小可调。通过嵌入机构的设置在保证对不同尺寸晶圆传输的同时，还能提高封闭腔室的密闭性能，降低晶圆传输过程中的污染风险。

进一步来说，板片呈L型结构并设置有四个，且四个板片两两垂直布设，并使任一板片能和与之相邻的两个板片分别沿第一方向、第二方向上发生相对滑移，第一方向、第二方向相互垂直。通过L型结构的板片及板片移动方向的限定使得板片两两垂直布设时，任一板片的一边与相邻的一个板片能沿第一方向部分重合并发生第一方向上的相对移动，另一边与相邻的另一个板片能沿第二方向部分重合并发生第二方向上的相对移动。且四个L型结构的板片的垂直布设使得传输开口能呈现出方形结构。

进一步来说，板片包括第一长板及折弯设置在第一长板一端的第二长板，且在相邻的两个板片中，一个板片的第一长板沿第一方向布设，另一个板片的第一长板沿第二方向布设，以使一个板片的第一长板能与相邻的另一个板片的第二长板沿第一方向重合并能相对移动。

进一步来说，第一长板沿其长度方向上开设有导向滑槽，第二长板沿其长度方向上一体设置有导向滑条，且导向滑槽、导向滑条分别位于板片沿厚度方向的两侧，以使一个板片的导向滑条能插入到相邻的另一个板片的导向滑槽内。通过导向滑槽对导向滑条的限位导向能对两板片之间的相对移动进行限位导向。

进一步来说，弹性伸缩件呈方框形结构，且弹性伸缩件的内框面通过抱持件与活动内框连接，其外框面与固定外框固接。当活动内框伸展时，内框面受力向外框面方向挤压，而外框面受固定外框的限位，使得弹性伸缩件呈现出收缩的态势。

进一步来说，弹性伸缩件上自其内框面向外框面方向上布设有若干经Z字形折叠形成的伸缩褶，以便于利用伸缩褶的伸缩空间为弹性伸缩件提供更大的伸缩量。

进一步来说，弹性伸缩件由四个复合褶首尾相连而成，每个复合褶均包括若干平行布设且能沿复合褶的宽度方向伸缩的第一褶部，每个第一褶部上还布设有若干沿复合褶长度方向上经Z字形折叠形成的第二褶部，以使弹性伸缩件任一面沿其长度方向及宽度方向的伸缩均是利用复合褶所形成的伸缩空间，进而降低对弹性伸缩件材质的弹性要求。

进一步来说，抱持件与板片一一对应设置，并能抱持住对应的板片的第一长板及能沿对应的板片的第一长板滑移的导向滑条。

进一步来说，抱持件包括抱持基板及折弯设置在抱持基板两侧的抱持折板，且抱持折板远离抱持基板的一端均设有能卡钩在对应的板片的第一长板上的抱持钩，且抱持基板与对应的板片的导向滑槽之间形成供导向滑条插入的空隙。

将抱持件与弹性伸缩件固接，然后通过抱持件间接实现了弹性伸缩件与活动内框的连接，当活动内框伸展时，抱持在同一抱持件内的第一长板及导向滑条能沿着抱持件移动，避免直接将第一长板或导向滑条固接在弹性伸缩件上导致的滑移受阻的问题，使得导向滑条的滑移更加顺畅；而且抱持件的设置能对相应的导向滑条在导向滑槽内的滑移进行导向，也能避免导向滑条沿第一长板宽度及厚度方向滑脱。

进一步来说，驱动件包括与板片一一对应设置的多个提拉板，且提拉板均沿传输开口的对角线方向布设，其一端与对应的板片连接，另一端与驱动源连接。将驱动件沿传输开口对角线方向设置能对L型的板片同时产生第一方向、第二方向的力，进而使得板片分别位于第一方向、第二方向的导向滑槽、导向滑条能同时受力移动，因而位于同一抱持件内的导向滑槽与导向滑条能同时背向移动，加快传输开口扩大的速度，提高效率。此外，提拉板还能配合抱持件及弹性伸缩件加强对活动内框的稳定支撑。

进一步来说，板片上固接有固定销，提拉板上开设有能套装在固定销上并能沿固定销移动的腰型长槽，腰型长槽沿传输开口对接线方向布设。采用腰型长槽与固定销的配合使得传输开口在缩小时，板片是依靠弹性伸缩件的回弹力移动的，避免因提拉板直接带动板片移动导致的板片带动抱持件与弹性伸缩件的分离，保证抱持件与弹性伸缩件连接的稳固性。此外，腰型长槽能沿着固定销转动以便于调整提拉板的提拉方向。

本发明采用的技术方案之二是：一种晶圆传输设备，包括晶圆装载机，晶圆装载机上设有上述晶圆传输接口。

本发明的晶圆传输设备在保证对不同尺寸晶圆传输的同时，还能提高封闭腔室的密闭性能，降低晶圆传输过程中的污染风险。

进一步来说，还包括内置在设备框架内的机械手机构，机械手机构的下端设有机械手固定板，机械手固定板通过调平结构安装在设备框架的框架横梁上，调平结构用以调节机械手固定板的安装水平度。通过调平结构的设置能调节机械手固定板的安装水平度，进而降低因机械手固定板安装误差对机械手工作精度的影响。

进一步来说，调平结构包括连接螺栓、锁紧螺母、补心螺栓、上调节部、下调节部，连接螺栓自下而上依次穿过下调节部、框架横梁、机械手固定板、补心螺栓、上调节部后与锁紧螺母螺纹连接；补心螺栓与连接螺栓螺纹连接，且补心螺栓的头部抵压在机械手固定板上，补心螺栓的螺杆穿入机械手固定板内；上调节部、下调节部均包括球面配合的凹球面垫圈、凸球面垫圈。

进一步来说，调平结构包括连接螺栓、锁紧螺母、连接套筒、上调节部、下调节部，连接螺栓自上而下依次穿过上调节部、机械手固定板、下调节部、连接套筒后与锁紧螺母螺纹连接，且连接套筒嵌装在框架横梁内并与连接螺栓螺纹连接；下调节部包括凸球面垫圈及开设在连接套筒上端面的凹球面，且凹球面与凸球面垫圈能球面配合。将连接套筒嵌装在框架横梁内，使得连接套筒能与框架横梁保持相同的水平度，而将下调节部设置在机械手固定板与框架横梁之间，既能利用凹球面与凸球面垫圈的球面滑移来抵消机械手固定板与框架横梁之间的夹角，使得在框架横梁倾斜时，仍能稳固支撑处于水平状态的机械手固定板，又能利用下调节部两侧与机械手固定板、框架横梁的面接触，保证机械手固定板及框架横梁上受力均匀，提高安装稳定性。

进一步来说，连接套筒包括截面呈T型结构的上筒体、下筒体，且上筒体、下筒体内共同贯穿设置有能与连接螺栓螺纹连接的内螺纹孔；上筒体与框架横梁沿水平方向上卡合固定。通过上筒体与框架横梁的卡合固定能在连接螺栓旋入内螺纹孔时，利用框架横梁对上筒体的限位，避免连接套筒的旋转。

进一步来说，框架横梁上开设有与下筒体匹配的第二孔位，第二孔位的上端部开设有能与上筒体卡合固定的沉孔。

进一步来说，当连接套筒嵌装到框架横梁上时，连接套筒的上端面低于框架横梁的上端面，下调节部的凸球面垫圈的上端面高于框架横梁的上端面。以使抵压在凸球面垫圈上端面的机械手固定板能与框架横梁之间留有一定的调节间隙，保证凸球面垫圈与凹球面之间能进行球面滑移。

进一步来说，上调节部包括球面配合的凸球面垫圈、凹球面垫圈。通过球面配合的凸球面垫圈、凹球面垫圈能保证凸球面垫圈、凹球面垫圈发生滑移时上调节部仍能与机械手固定板、连接螺栓的头部保持面面接触，提高受力均匀度。

进一步来说，锁紧螺母与框架横梁之间还设有弹簧垫圈。通过弹簧垫圈的设置能在锁紧螺母拧紧后给锁紧螺母一个力，以增大锁紧螺母与连接螺栓之间的摩擦力，防止后期因设备震动造成的连接螺栓的松动。

附图说明

图1为本发明实施例1的嵌入机构安装到晶圆装载机上的结构示意图；

图2为本发明实施例1的嵌入机构的结构示意图；

图3为本发明实施例1的板片的结构示意图；

图4为本发明实施例1的弹性伸缩件的侧视图；

图5为图4中A-A向的剖切示意图；

图6为本发明实施例1的弹性伸缩件的复合褶的结构示意图；

图7为本发明实施例1的驱动件对嵌入机构的驱动原理示意图；

图8为本发明实施例2的晶圆传输设备的结构示意图；

图9为本发明实施例2的晶圆传输设备另一视角的结构示意图；

图10为本发明实施例2的晶圆传输设备另一视角的结构示意图；

图11为图10中A部位的局部放大图；

图12为本发明实施例2的机械手机构的安装结构示意图；

图13为本发明实施例2中调平结构的结构示意图；

图14为图13的调平结构的剖切示意图；

图15为本发明实施例2中改进后的调平结构的爆炸示意图；

图16为本发明实施例2中连接套筒嵌装到框架横梁上的剖切示意图；

图17为本发明实施例2中框架横梁水平、机械手固定板倾斜时，未调平时的框架横梁与机械手固定板的安装示意图；

图18为本发明实施例2中框架横梁水平、机械手固定板倾斜时，调平后框架横梁与机械手固定板的安装示意图；

图19为本发明实施例2中框架横梁倾斜、机械手固定板水平时的框架横梁与机械手固定板的安装示意图；

图20为图19的剖切示意图；

图21为本发明实施例2中框架横梁、机械手固定板均倾斜时，未调平时的框架横梁与机械手固定板的安装示意图；

图22为本发明实施例2中框架横梁水平、机械手固定板均倾斜时，调平后框架横梁与机械手固定板的安装示意图。

图中：

1-晶圆装载机；11-立板；12-晶圆承载座；13-晶圆盒；

2-嵌入机构；21-固定外框；22-弹性伸缩件；221-伸缩褶；222-第一褶部；223-第二褶部；23-活动内框；231-第一长板；232-第二长板；233-导向滑槽；234-导向滑条；24-传输开口；

3-抱持件；31-抱持基板；32-抱持折板；33-抱持钩；

41-提拉板；411-腰型长槽；42-固定销；

5-晶圆传输设备；51-机壳；52-工艺开口；53-对准机构；54-机械手机构；541-机械手；542-机械手控制部；543-机械手固定板；55-净化机构；56-气体控制机构；57-电气控制机构；58-框架横梁；

61、71-连接螺栓；62、72-锁紧螺母；63-补心螺栓；64、74-上调节部；65、75-下调节部；66、76-平垫圈；67、77-弹簧垫圈；73-连接套筒；731-上筒体；732-下筒体；733-内螺纹孔；741、751-凸球面垫圈；742-凹球面垫圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1

参见附图1-2所示，本发明的一种晶圆传输接口，设置在晶圆装载机1上，其包括对接口及安装在对接口上的嵌入机构2。嵌入机构2包括固定外框21、弹性伸缩件22、活动内框23，固定外框21固定嵌装在对接口处，活动内框23置于固定外框21内，其与固定外框21之间通过弹性伸缩件22连接。其中，活动内框23包括能围设成闭环框体的多个板片，多个板片之间共同形成传输开口24，且多个板片能在驱动件作用下同步向互相靠近或互相远离的方向移动以使传输开口24的大小能与晶圆盒的尺寸相匹配。

在实际应用时，可将对接口的尺寸设定为大于常规晶圆盒的尺寸，当需要传输某种尺寸的晶圆盒时，只需在对接口处安装嵌入机构2，并使传输开口24的大小调整至与晶圆盒尺寸相匹配即可。

具体的，在一些实施例中，参见附图2-3所示，板片呈L型结构并设置有四个，且四个板片两两垂直布设，并使任一板片能和与之相邻的两个板片分别沿第一方向、第二方向上发生相对滑移。其中，第一方向、第二方向分别与相邻的两个板片的布设方向一致，即第一方向、第二方向相互垂直。通过L型结构的板片及板片移动方向的限定使得板片两两垂直布设时，任一板片的一边与相邻的一个板片能沿第一方向部分重合并发生第一方向上的相对移动，另一边与相邻的另一个板片能沿第二方向部分重合并发生第二方向上的相对移动。且四个L型结构的板片的垂直布设使得传输开口能呈现出方形结构。

在一些实施例中，参见附图3所示，每个板片均包括第一长板231及折弯设置在第一长板231一端并与之形成L型结构的第二长板232，且在相邻的两个板片中的一个板片的第一长板231沿第一方向布设，另一个板片的第一长板231沿第二方向布设，以使一个板片的第一长板231能与相邻的另一个板片的第二长板232沿第一方向重合并能相对移动。

为了对板片的滑移方向进行限位导向，在一些实施例中，参见附图3所示，第一长板231远离第二长板232的一端开设有沿第一长板231长度方向（第一方向或第二方向）布设的导向滑槽233，第二长板232远离第一长板231的一端一体设置有沿第二长板232长度方向布设的导向滑条234，且导向滑槽233、导向滑条234分别位于板片沿厚度方向（厚度方向分别与第一方向、第二方向垂直）的相对两侧，当两个板片垂直布设时，一个板片的导向滑条234能插入到另一个板片的导向滑槽233内并沿着该导向滑槽233进行滑移。通过导向滑槽233对导向滑条234的限位导向能对两板片之间的相对移动进行限位导向。

为了便于理解，将两两垂直布设的三个板片分别称为板片A、板片B、板片C，且板片B位于板片A、板片C之间，装配时，将板片A的导向滑条234插入到板片B的导向滑槽233内，将板片B的导向滑条234插入到板片C的导向滑槽233内，此时，板片A的第一长板231与板片C的第一长板231平行。假定板片B的导向滑槽233沿第一方向布设，板片C的导向滑槽233则沿第二方向布设；当板片B的导向滑条234沿着板片C的导向滑槽233进行第二方向的滑移时，板片B能整体沿第二方向移动，此时，板片A能随板片B同步进行第二方向的移动；板片A的导向滑条234沿着板片B的导向滑槽233进行第一方向的滑移时，板片A能整体沿第一方向移动；因此，当板片B的导向滑条234、板片A的导向滑条234同步移动时，板片A能相对于板片C同步进行第一方向、第二方向的移动，当四个板片的导向滑条234同步滑入或滑出对应的导向滑槽233时，四个板片能呈现出沿传输开口24对角线方向相互靠近或相互远离的态势，以使传输开口24缩小或扩大，且传输开口24的中心点、对角线方向能保持不变。

在一些实施例中，固定外框21、弹性伸缩件22均呈方框形结构，且弹性伸缩件22位于固定外框21与活动内框23之间，其内框面与活动内框23连接，其外框面与固定外框21固定连接。当活动内框23伸展时，内框面受力向外框面方向挤压，而外框面受固定外框21的限位，使得弹性伸缩件22呈现出收缩的态势。

为了配合活动内框23在第一方向、第二方向上移动，弹性伸缩件22内框面的四面分别通过四个抱持件3与活动内框23的四个板片连接，且每个抱持件3均能抱持住对应板片的第一长板231及能沿该第一长板231的导向滑槽233移动的导向滑条234。

具体的，参见附图2、3所示，抱持件3包括沿第一长板231宽度方向布设在导向滑槽233一侧的抱持基板31，抱持基板31的两端分别折弯设置有沿第一长板231厚度方向布设的抱持折板32，抱持折板32远离抱持基板31的一端折弯设置有能卡钩在第一长板231上的抱持钩33，且抱持基板31与导向滑槽233的内壁之间设有供导向滑条234插入的空隙。靠近弹性伸缩件22一侧的抱持折板32与弹性伸缩件22固接。示例性地，抱持件3可通过胶粘的方式与弹性伸缩件22固接。通过抱持件3间接实现了弹性伸缩件22与活动内框23的连接，当活动内框23伸展时，抱持在同一抱持件3内的第一长板231及导向滑条234能沿着抱持件3移动，避免直接将第一长板231或导向滑条234固接在弹性伸缩件22上导致的滑移受阻的问题，使得导向滑条234的滑移更加顺畅；而且抱持件3的设置能对相应的导向滑条234在导向滑槽233内的滑移进行导向，也能避免导向滑条234沿第一长板231宽度及厚度方向滑脱。

为了便于描述，将弹性伸缩件22内框面的四面分别称之为第一面、第二面、第三面和第四面，活动内框23的四个板片分别为板片A、板片B、板片C、板片D，当第一面的抱持件3抱持住板片A 的第一长板231及板片B的导向滑条234时，且板片B的第一长板231与板片C的导向长条234位于第二面的抱持件3内，当板片B的导向滑条234沿板片A伸展时，板片B的第一长板231同步移动并沿板片B伸展方向上对第二面进行压缩，此时，第一面沿板片B伸展方向上被拉伸。因此，当板片A、板片B、板片C、板片D同时伸展时，第一面、第二面、第三面、第四面能同时进行沿其长度方向的拉伸及沿其宽度方向的收缩。

更进一步地，参见附图4-5所示，弹性伸缩件22自内框面向外框面方向上布设有若干经Z字形折叠形成的伸缩褶221，以便于利用伸缩褶221的伸缩空间为弹性伸缩件提供更大的伸缩量。示例性地，弹性伸缩件可采用具有弹性的材质，例如橡胶材质。当弹性伸缩件22四面的任一面沿其宽度方向（即伸缩褶221伸缩方向）上伸缩时，是利用伸缩褶221所形成的伸缩空间，而沿任一面长度方向上的伸缩则是利用材质自身的伸缩性。

在一些实施例中，也可将伸缩褶设计成能双向伸缩的复合褶，即该复合褶既可以沿第一方向伸缩，同时也可以沿第二方向伸缩，以使得弹性伸缩件22任一面沿其长度方向及宽度方向的伸缩均是利用复合褶所形成的伸缩空间，进而降低对弹性伸缩件材质的弹性要求。具体的，如图6所示，弹性伸缩件22由四个复合褶首尾相连而成，每个复合褶均包括若干平行布设且能沿复合褶的宽度方向伸缩的第一褶部222，每个第一褶部222上还布设有若干沿复合褶长度方向上经Z字形折叠形成的第二褶部223，第二褶部223能沿复合褶的长度方向伸缩。

在一些实施例中，参见附图2、3所示，驱动件包括与板片一一对应设置的多个提拉板41，且提拉板41沿传输开口24的对角线方向布设，其一端与对应的板片连接，另一端与驱动源（图中未示出）连接。具体的，在板片的第一长板231、第二长板232的折弯处固定设置有固定销42，在提拉板41上开设有能套装在固定销42上并能沿固定销42移动的腰型长槽411，且腰型长槽411沿传输开口24的对角线方向布设。

参见附图2、3、7所示，当驱动源带动提拉板41沿传输开口24的对角线向远离传输开口24的中心点方向移动时，提拉板41上的腰型长槽411能同步进行同向移动，直至腰型长槽411能抵接到固定销42上，此时，因腰型长槽411与固定销42的抵接，对应的板片上能受到提拉板41施加的沿传输开口24对角线方向的力，使得该板片能沿传输开口24对角线方向移动并对弹性伸缩件22同步进行第一方向及第二方向的挤压；当驱动源反向带动提拉板41沿传输开口24的对角线向靠近传输开口24的中心点方向移动时，提拉板41上的腰型长槽411能同步进行同向移动，因腰型长槽411与固定销42的配合，腰型长槽411能沿着固定销42移动，固定销42及板片上不再受到来自提拉板41的力，此时，弹性伸缩件22回弹，并能带动板片向靠近传输开口24中心点的方向移动，直至固定销42再次抵接到腰型长槽411上。采用腰型长槽411与固定销42的配合使得传输开口24在缩小时，板片是依靠弹性伸缩件22的回弹力移动的，避免因提拉板41直接带动板片移动导致的板片带动抱持件3与弹性伸缩件22的分离，保证抱持件3与弹性伸缩件22连接的稳固性。此外，腰型长槽411能沿着固定销42转动以便于调整提拉板41的提拉方向。

将驱动件沿传输开口24对角线方向设置能对L型的板片同时产生第一方向、第二方向的力，进而使得板片分别位于第一方向、第二方向的导向滑槽233、导向滑条234能同时受力移动，因而位于同一抱持件3内的导向滑槽233与导向滑条234能同时背向移动，加快传输开口24扩大的速度，提高效率。此外，提拉板41还能配合抱持件3及弹性伸缩件22加强对活动内框23的稳定支撑。

需要注意的是，驱动源可采用现有技术中的电动推杆、液压推杆等，只要能实现提拉板41沿传输开口24对角线方向的直线移动即可。

实施例2

参见附图8-10所示，本发明的一种晶圆传输设备5，包括内设封闭腔室的设备框架及罩设在设备框架上的机壳51，设备框架的一侧并排设置有多个晶圆装载机1，另一侧设有位于机壳51上的工艺开口52，且设备框架上分别设有对准机构53、机械手机构54、净化机构55、气体控制机构56及电气控制机构57。

在本实施例中，晶圆装载机1设置有两个，并沿设备框架的长度方向依次设置。每个晶圆装载机1均包括立板11、晶圆承载座12、晶圆盒13，立板11固接在设备框架上，其上设有与封闭腔室连通的晶圆传输接口，一侧安装有晶圆承载座12，晶圆承载座12用以搭载不同尺寸的晶圆盒13。

目前，常用的晶圆盒尺寸为12寸，少部分会使用到8寸的晶圆盒，为了使晶圆传输接口能适配不同尺寸晶圆的传输，即既能传输12寸晶圆，也能传输8寸的晶圆，甚至可以传输其他尺寸的晶圆，本实施例的晶圆传输接口采用实施例1中的结构，在保证对不同尺寸晶圆传输的同时，还能提高封闭腔室的密闭性能，降低晶圆传输过程中的污染风险。

在一些实施例中，净化机构55位于封闭腔室的顶部，用以与封闭腔室进行气流交换。净化机构55中含有过滤器，通过过滤器向封闭腔室内提供洁净空气，保持内部环境所需的洁净度。净化机构55还可实时检测封闭腔室内部环境的洁净状态以及内部气压状态，并进行实时反馈。当封闭腔室内气压偏高或偏低时，净化机构55能自动识别后反馈至控制系统，以便于控制系统控制净化机构调节内部气压。

在一些实施例中，对准机构53安装在设备框架的隔板上，其包括放置平台、对中传感器和标识传感器，其中，对中传感器能识别放置平台上的晶圆轴心是否与放置平台的轴心对齐，若没有对齐，对中传感器的感应信号会反馈给电气控制机构，电气控制机构控制机械手机构调整晶圆的位置，使晶圆的轴心与放置平台的轴心重合。当放置平台旋转时，能带动晶圆同步旋转，直至标识传感器检测到晶圆上的标识，放置平台停止旋转，此时，晶圆实现对准操作。

在一些实施例中，气体控制机构56具备抽取真空、充放氮气的功能，但机械手机构54采用真空吸附晶圆时，由气体控制机构56控制机械手机构54工作。由于对晶圆不同的加工工艺，晶圆传输要求不同，为了防止晶圆表面与空气接触氧化，在传输空间中会充入氮气来保护晶圆。当晶圆加工好后，需防止晶圆氧化，此时，需将晶圆放置到晶圆盒后，并封闭晶圆盒开口，然后抽取晶圆盒中的空气，并充入氮气以平衡晶圆盒中的气压，该过程均是由气体控制机构56完成的。

在一些实施例中，参见附图10-12所示，机械手机构54设置在封闭腔室内，其包括机械手541及机械手控制部542，机械手控制部542安装在设备框架上，其上方安装有位于两晶圆装载机1之间的机械手541，且机械手541能自由移动（自由移动包括上下升降移动及水平旋转移动）以实现对两个晶圆装载机1上的晶圆的夹取。当机械手541不工作时，机械手541移动至垂直于两晶圆装载机1连线的方向。在机械手541上可设置多个夹取手指，以同时取放多片晶圆。而机械手541对晶圆的夹取方式则可根据实际需求选择真空吸附式或夹爪夹取式。

考虑到机械手机构54安装误差对机械手541工作精度的影响，当机械手机构54处于非水平状态时，机械手541在旋转至不同位置时，夹取手指的倾斜度是不同的，进而影响到夹取手指在不同位置传输晶圆时的精度。因此，在一些实施例中，对机械手机构54与设备框架的连接结构作了改进。具体的，在机械手控制部542的下端设置有机械手固定板543，在设备框架上设置有框架横梁58，然后通过调平结构将机械手固定板安装到框架横梁上，以调节机械手固定板的安装水平度。

在机械手固定板543上开设有多个沿机械手固定板543周向均匀分布的第一孔位，在框架横梁58上开设有与第一孔位一一对应设置的多个第二孔位。调平结构与第一孔位一一对应设置并能锁紧对应的第一孔位和第二孔位。示例性地，第一孔位设置有四个，且分别位于机械手固定板543的四个角上。

在一些实施例中，参见附图13-14所示，调平结构包括连接螺栓61、锁紧螺母62、补心螺栓63、上调节部64、下调节部65，连接螺栓61自下而上依次穿过下调节部65、框架横梁58、机械手固定板543、补心螺栓63、上调节部64后与锁紧螺母62螺纹连接。其中，补心螺栓63与连接螺栓61螺纹连接，且补心螺栓63的头部抵压在机械手固定板543上，补心螺栓63的螺杆插入到第一孔位内。上调节部64、下调节部65均包括球面配合的凹球面垫圈、凸球面垫圈。

当第一孔位、第二孔位通过调平结构初步锁定时，若机械手固定板543相较于框架横梁58发生倾斜，连接螺栓61也处于倾斜状态，锁紧螺母62、补心螺栓63保持与机械手固定板543平行，上调节部64因两侧受锁紧螺母62、补心螺栓63的限位，其也处于与机械手固定板543平行的方向（此时，上调节部64的凹球面垫圈、凸球面垫圈的球面完全贴合），而下调节部65的两侧分别受框架横梁58与连接螺栓61头部的限位，下调节部65的凹球面垫圈、凸球面垫圈的球面处于相对滑移的状态，以保证下调节部65的两侧能分别贴合在框架横梁58和连接螺栓61的头部，保证受力均匀。此时，机械手固定板543的调平过程为：向下旋紧补心螺栓63，以使补心螺栓63的头部能对机械手固定板543产生向下的作用力，机械手固定板543随之向下贴合到框架横梁58的表面，在这个过程中，连接螺栓61随之调整至垂直于框架横梁58的方向，下调节部65靠近连接螺栓61头部一侧的凹球面垫圈（或凸球面垫圈）随之移动，并使其球面完全贴合到对应的凸球面垫圈（或凹球面垫圈）上，此时，上调节部64、下调节部65、机械手固定板543均与框架横梁58平行。

更进一步地，在上调节部64与补心螺栓63之间、下调节部65与框架横梁58之间均设有平垫圈66。在上调节部64与锁紧螺母62之间设有弹簧垫圈67。

上述调平机构在调节机械手固定板543的水平度时，是以框架横梁58的水平度为参照的，即假设框架横梁58与水平面的夹角为0，则当机械手固定板543与框架横梁58平行时，则认定机械手固定板543与水平面的夹角为0。但在实际装配时，框架横梁58本身有可能会与水平面之间发生倾斜，此时，再以框架横梁58的水平度作为参照时，则难以保证机械手固定板543的水平度，而且当框架横梁58处于倾斜状态，而机械手固定板543调整至处于水平状态时，框架横梁58与机械手固定板543之间会存在夹角，此时，难以保证框架横梁58与机械手固定板543之间的稳固连接。因此，在一些实施例中，对调平结构作了如下改进：

参见附图15所示，调平结构包括连接螺栓71、锁紧螺母72、连接套筒73、上调节部74、下调节部75，连接螺栓71自上而下依次穿过上调节部74、机械手固定板543、下调节部75、连接套筒73后与锁紧螺母72螺纹连接，且连接套筒73嵌装在框架横梁58的第二孔位内并与连接螺栓71螺纹连接。其中，下调节部75包括凸球面垫圈751及开设在连接套筒73上端面的凹球面，且凹球面与凸球面垫圈751能球面配合，以实现对机械手固定板543的角度调节。将连接套筒73嵌装在框架横梁58内，使得连接套筒73能与框架横梁58保持相同的水平度，而将下调节部75设置在机械手固定板543与框架横梁58之间，既能利用凹球面与凸球面垫圈751的球面滑移来抵消机械手固定板543与框架横梁58之间的夹角，使得在框架横梁58倾斜时，仍能稳固支撑处于水平状态的机械手固定板543，又能利用下调节部75两侧与机械手固定板543、框架横梁58的面接触，保证机械手固定板543及框架横梁58上受力均匀，提高安装稳定性。

在一些实施例中，参见附图16所示，连接套筒73包括截面呈T型结构的上筒体731、下筒体732，且上筒体731、下筒体732内共同贯穿设置有能与连接螺栓71螺纹连接的内螺纹孔733，下筒体732的外径与第二孔位的内径相匹配。第二孔位的上端部开设有与上筒体731的外壁相匹配的沉孔，当连接套筒73嵌装到第二孔位内时，上筒体731能卡合在沉孔内，进而避免连接套筒73在第二孔位内的旋转。示例性的，为了实现上筒体731与沉孔的卡接，可在上筒体731的外壁上设置卡接块，或直接将上筒体731的外壁设计为非圆形结构，例如三角形、四边形、五边形、六边形等。在本实施例中，上筒体731的外壁呈方形结构。

上筒体731的上端面开设有与凸球面垫圈751配合使用的凹球面，当连接套筒73嵌装在第二孔位内时，上筒体731的上端面略低于框架横梁58（或沉孔）的上端面，凸球面垫圈751的上端面高于框架横梁58（或沉孔）的上端面，以使抵压在凸球面垫圈751上端面的机械手固定板543能与框架横梁58之间留有一定的调节间隙，保证凸球面垫圈751与凹球面之间能进行球面滑移。

在一些实施例中，参见附图15、20所示，锁紧螺母72与框架横梁58之间依次设有弹簧垫圈77、平垫圈76，且平垫圈76位于框架横梁58与弹簧垫圈77之间。通过弹簧垫圈77的设置能在锁紧螺母72拧紧后给锁紧螺母72一个力，以增大锁紧螺母72与连接螺栓71之间的摩擦力，防止后期因设备震动造成的连接螺栓71的松动。通过平垫圈76的设置能增强其与框架横梁58的接触面积，降低因锁紧螺母72锁紧时对框架横梁58的挤压力。

在一些实施例中，上调节部74包括球面配合的凸球面垫圈741、凹球面垫圈742，且上调节部74与机械手固定板543之间还设有平垫圈76。需要注意的上，凸球面垫圈、凹球面垫圈、平垫圈、弹簧垫圈均为现有技术，本实施例中不再赘述其具体结构，球面配合是指凸球面垫圈的球面与凹球面垫圈（或连接套筒的凹球面）的球面半径相等，以使两者的球面能完全贴合。

改进后的调平结构的工作原理如下：

安装时，首先将连接套筒73嵌入到框架横梁58的第二孔位内，并使上筒体731与沉孔卡接，然后将连接螺栓71自上而下依次穿过上调节部74的凸球面垫圈741、凹球面垫圈742、平垫圈76、机械手固定板543的第一孔位、下调节部75的凸球面垫圈751、连接套筒73、平垫圈76、弹簧垫圈77、锁紧螺母72，然后同时旋转连接螺栓71与锁紧螺母72，但保持两者旋转方向相反，此时，连接螺栓71下移，锁紧螺母72上移，且连接螺栓71的头部、锁紧螺母72不断靠近连接套筒73，且在该过程中，连接套筒73受沉孔限位，在框架横梁58的第二孔位内保持不动，而连接螺栓71不断向下旋入连接套筒73；

当调平结构的各部件之间的间隙不大（该间隙靠人眼观察）时，停止旋转连接螺栓71和锁紧螺母72，然后测量机械手固定板543的水平度，并通过连接螺栓71旋入连接套筒73来调整机械手固定板543的高低。具体的，操作时，在机械手固定板543与框架横梁58之间的所有连接位置（即第一孔位、第二孔位处）附近均塞入4-6片0.5mm的塞片，然后将连接螺栓71向下旋入连接套筒73内，当连接螺栓71旋至机械手固定板543和框架横梁58对塞片产生挤压时，停止旋入，并测量机械手固定板543的水平度，然后从各连接位置处逐一取出一片塞片，继续旋入连接螺栓71，重复上述操作，直至所有塞片均取出，调节机械手固定板543水平度至允许值后，拧紧锁紧螺母72即可。需要注意的是，连接螺栓71与连接套筒73之间是能实现自锁的，而在连接螺栓71上再拧一个锁紧螺母72，是实现双重紧固的作用，防止设备运行时连接螺栓71的松动，影响机械手的工作精度。

在安装调平结构时，机械手固定板543与框架横梁58的水平度可能处于如下几种状态：

1、机械手固定板543、框架横梁58均处于水平状态，连接螺栓71处于竖直方向，此时，无需再调整机械手固定板543的水平度；

2、框架横梁58处于水平状态、而机械手固定板543处于倾斜状态，此时，需要对机械手固定板543进行水平矫正：由于机械手固定板543处于倾斜状态，势必有一个连接螺栓71固定位置上的机械手固定板543相对于框架横梁58出现翘曲现象，如图17-18所示，机械手固定板543与框架横梁58之间存在夹角α，上调节部74的凹球面垫圈742、凸球面垫圈741之间发生球面滑移，下调节部75的凸球面垫圈751与连接套筒73的凹球面发生球面滑移，此时，向下拧紧连接螺栓71，连接螺栓71的头部对上调节部74施加向下的作用力，进而迫使上调节部74对机械手固定板543施加向下的力，下调节部75的凸球面垫圈751随之滑移至其球面完全贴合在连接套筒73的凹球面上，以使凸球面垫圈751的平面能与连接套筒73保持平行，进而与框架横梁58保持平行，机械手固定板543随之贴合到凸球面垫圈751的平面上，并与框架横梁58保持平行，上调节部74的凹球面垫圈742、凸球面垫圈741也随之移动并能完全球面贴合，以使上调节部74的上、下端面平行；最后拧紧锁紧螺母72即可。

3、机械手固定板543处于水平状态，而框架横梁58处于倾斜状态：如图19-20所示，因安装误差导致框架横梁58本身与水平面有夹角β，此时，连接套筒73（及凹球面）与水平面之间也形成夹角β，连接螺栓71与竖直平面之间也形成夹角β，为了保证凸球面垫圈751的平面能支撑住水平状态的机械手固定板543，下调节部75的凸球面垫圈751沿连接套筒73的凹球面产生球面滑移，同时，上调节部74的凹球面垫圈742、凸球面垫圈741也发生了球面滑移，使得上调节部74的上下两端形成夹角β，以抵消连接螺栓头71部与机械手固定板543上端面之间的夹角β。此时，虽然机械手固定板543与框架横梁58之间有夹角β，但在上调节部74、下调节部75的配合下，连接螺栓71的头部与上调节部74的上表面之间、上调节部74的凹球面垫圈742与上调节部74的凸球面垫圈741之间、上调节部74的下表面与机械手固定板543上表面之间、机械手固定板543下表面与下调节部75的凸球面垫圈751之间、下调节部75的凸球面垫圈751与连接套筒73的凹球面之间均形成了面面接触，各部件直接的受力均衡，因此能保证安装的稳定性。

4、机械手固定板543、框架横梁58均处于非水平状态：如图21-22所示，机械手固定板543与水平面形成夹角γ，框架横梁58与水平面形成夹角θ，此时，首先参照第二种情况，向下旋入连接螺栓71，随着连接螺栓71的旋入，连接螺栓71的头部能对上调节部74及机械手固定板543产生向下的力，迫使机械手固定板543向下贴合在下调节部75上，并使下调节部75的凸球面垫圈沿连接套筒73的凹球面发生球面滑移，直至机械手固定板543调整至水平状态（夹角γ为0），此时，参照第三种情况，由于上调节部74、下调节部75的配合，虽然机械手固定板543与框架横梁58之间有夹角θ，但调平结构与机械手固定板543、框架横梁58之间均为面面接触，受力均衡，因此，机械手固定板543、框架横梁58之间仍处于稳固安装。

因此，通过改进后的调平结构来实现机械手固定板543与框架横梁58之间的连接时，能很好地调节机械手固定板543的水平度，并保证在不同工况下各部件之间就能面面接触，以使各部件之间受力面积充分，安装更加稳定。

以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (20)

1.一种晶圆传输接口，设置在晶圆装载机上，其特征在于：所述晶圆传输接口包括对接口及安装在所述对接口上的嵌入机构；所述嵌入机构包括固定外框、弹性伸缩件、活动内框，所述固定外框嵌装在所述对接口处，所述活动内框置于所述固定外框内，其与所述固定外框之间通过弹性伸缩件连接；

其中，所述活动内框包括能围设成闭环框体的多个板片，多个所述板片之间共同形成传输开口，且多个所述板片能在驱动件作用下同步向互相靠近或互相远离的方向移动以使所述传输开口的大小能与晶圆盒的尺寸相匹配。

2.根据权利要求1所述的晶圆传输接口，其特征在于：所述板片呈L型结构并设置有四个，且四个所述板片两两垂直布设，并使任一所述板片能和与之相邻的两个所述板片分别沿第一方向、第二方向上发生相对滑移，所述第一方向、第二方向相互垂直。

3.根据权利要求2所述的晶圆传输接口，其特征在于：所述板片包括第一长板及折弯设置在所述第一长板一端的第二长板，且在相邻的两个所述板片中，一个所述板片的第一长板沿第一方向布设，另一个所述板片的第一长板沿第二方向布设。

4.根据权利要求3所述的晶圆传输接口，其特征在于：所述第一长板沿其长度方向上开设有导向滑槽，所述第二长板沿其长度方向上一体设置有导向滑条，且所述导向滑槽、导向滑条分别位于所述板片沿厚度方向的两侧，以使一个所述板片的导向滑条能插入到相邻的另一个所述板片的导向滑槽内。

5.根据权利要求4所述的晶圆传输接口，其特征在于：所述弹性伸缩件呈方框形结构，且所述弹性伸缩件的内框面通过抱持件与所述活动内框连接，其外框面与所述固定外框固接。

6.根据权利要求5所述的晶圆传输接口，其特征在于：所述弹性伸缩件上自其内框面向外框面方向上布设有若干经Z字形折叠形成的伸缩褶。

7.根据权利要求5所述的晶圆传输接口，其特征在于：所述弹性伸缩件由四个复合褶首尾相连而成，每个所述复合褶均包括若干平行布设且能沿所述复合褶的宽度方向伸缩的第一褶部，每个所述第一褶部上还布设有若干沿所述复合褶长度方向上经Z字形折叠形成的第二褶部。

8.根据权利要求5所述的晶圆传输接口，其特征在于：所述抱持件与所述板片一一对应设置，并能抱持住对应的所述板片的第一长板及能沿对应的所述板片的第一长板滑移的导向滑条。

9.根据权利要求8所述的晶圆传输接口，其特征在于：所述抱持件包括抱持基板及折弯设置在所述抱持基板两侧的抱持折板，且所述抱持折板远离抱持基板的一端均设有能卡钩在对应的所述板片的第一长板上的抱持钩，且所述抱持基板与对应的所述板片的导向滑槽之间形成供所述导向滑条插入的空隙。

10.根据权利要求1-9任一所述的晶圆传输接口，其特征在于：所述驱动件包括与所述板片一一对应设置的多个提拉板，且所述提拉板均沿所述传输开口的对角线方向布设，其一端与对应的所述板片连接，另一端与驱动源连接。

11.根据权利要求10所述的晶圆传输接口，其特征在于：所述板片上固接有固定销，所述提拉板上开设有能套装在所述固定销上并能沿所述固定销移动的腰型长槽，所述腰型长槽沿传输开口对接线方向布设。

12.一种晶圆传输设备，包括晶圆装载机，其特征在于：所述晶圆装载机上设有权利要求1-11任一所述的晶圆传输接口。

13.根据权利要求12所述的晶圆传输设备，其特征在于：还包括内置在设备框架内的机械手机构，所述机械手机构的下端设有机械手固定板，所述机械手固定板通过调平结构安装在所述设备框架的框架横梁上，所述调平结构用以调节所述机械手固定板的安装水平度。

14.根据权利要求13所述的晶圆传输设备，其特征在于：所述调平结构包括连接螺栓、锁紧螺母、补心螺栓、上调节部、下调节部，所述连接螺栓自下而上依次穿过所述下调节部、框架横梁、机械手固定板、补心螺栓、上调节部后与锁紧螺母螺纹连接；所述补心螺栓与连接螺栓螺纹连接，且所述补心螺栓的头部抵压在所述机械手固定板上，补心螺栓的螺杆穿入所述机械手固定板内；所述上调节部、下调节部均包括球面配合的凹球面垫圈、凸球面垫圈。

15.根据权利要求13所述的晶圆传输设备，其特征在于：所述调平结构包括连接螺栓、锁紧螺母、连接套筒、上调节部、下调节部，所述连接螺栓自上而下依次穿过上调节部、机械手固定板、下调节部、连接套筒后与锁紧螺母螺纹连接，且所述连接套筒嵌装在所述框架横梁内并与所述连接螺栓螺纹连接；所述下调节部包括凸球面垫圈及开设在所述连接套筒上端面的凹球面，且所述凹球面与凸球面垫圈能球面配合。

16.根据权利要求15所述的晶圆传输设备，其特征在于：所述连接套筒包括截面呈T型结构的上筒体、下筒体，且所述上筒体、下筒体内共同贯穿设置有能与所述连接螺栓螺纹连接的内螺纹孔；所述上筒体与框架横梁沿水平方向上卡合固定。

17.根据权利要求16所述的晶圆传输设备，其特征在于：所述框架横梁上开设有与所述下筒体匹配的第二孔位，所述第二孔位的上端部开设有能与所述上筒体卡合固定的沉孔。

18.根据权利要求15-17任一所述的晶圆传输设备，其特征在于：当所述连接套筒嵌装到所述框架横梁上时，所述连接套筒的上端面低于所述框架横梁的上端面，所述下调节部的凸球面垫圈的上端面高于所述框架横梁的上端面。

19.根据权利要求15所述的晶圆传输设备，其特征在于：所述上调节部包括球面配合的凸球面垫圈、凹球面垫圈。

20.根据权利要求15所述的晶圆传输设备，其特征在于：所述锁紧螺母与框架横梁之间还设有弹簧垫圈。

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