一種用于掩模傳輸?shù)臋C械手的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種集成電路裝備制造領域，尤其涉及一種用于掩模傳輸?shù)臋C械手。
【背景技術】
[0002]光刻設備是一種將掩模圖案曝光成像到硅片或玻璃基板上的設備。掩模傳輸負責物料在曝光成像單元掩模臺和物料接口(版盒)之間的傳送，是光刻設備的重要組成部分。隨著基板世代的變遷，芯片刻線精度的提高，掩模版的尺寸也隨著變大，對于掩模傳輸?shù)男谐碳靶识紟硇碌母淖?，需要在大行程下高速、高精度的完成傳輸任務?br>[0003]掩模傳輸系統(tǒng)主要完成的功能如下:負責將未曝光的掩模從版盒傳輸?shù)窖谀Ｅ_上，將完成曝光的掩模從掩模臺上傳輸回版盒中。保證上到掩模臺的掩模標記在對準系統(tǒng)的捕獲范圍內。
[0004]掩模傳輸系統(tǒng)的工作流程:取放版機械手將未曝光的掩模版取出，送至解鎖機構進行解鎖，解鎖機構打開版盒，交換版機械手取走掩模版，送至掩模臺進行交接，曝光后由掩模臺交接于交換版機械手，由交換版機械手送至取放版機械手交接位并送至解鎖機構，把曝光好的掩模版放回版盒，并送回版庫。
[0005]從上述流程可以發(fā)現(xiàn)，掩模版通過交換版機械手快速高效的完成各工位的交接并完成曝光，在整個流程里，如何在大行程下保證機械手定位精度及重復性精度，交換版機械手的設計至關重要。5世代以后，隨著掩模版尺寸、重量變大，掩模版的交接工位距離變大。都需要一種新型的低成本、大行程高速的交換版機械手來提高光刻機的上版精度及產率。傳統(tǒng)的機械手主要有以下情況:1)高成本、定位精度重復性好，這類機械手主要由成本較高的直線電機驅動、精密導軌導向及絕對式光柵尺組合等組成；但隨著行程的加大，直線電機、絕對式光柵尺等也隨著行程的加大,成本隨之變大,高精度的背后伴隨著高成本的代價；2)低成本、定位精度重復性差，這類機械手主要由直流電機驅動，帶輪傳送帶的傳輸模式或是絲杠導軌組合模式，共同點都是低成本，但精度、重復性差得不到保證。3)交換版的夾持機械手與運動軸的連接方式通常為剛性連接，發(fā)生碰撞時，撞擊的沖擊力直接作用于版叉上，很容易使高精密加工的版叉產生變形，使掩模版發(fā)生損壞。4)應用到光刻機的環(huán)境下，運動部件容易產生顆粒，會對整機產生顆粒污染。
[0006]針對傳統(tǒng)機械手的現(xiàn)狀，很需要發(fā)明一種通過一種具有低成本、行程大、運動重復性好、防碰撞、低污染的交換版機械手，結構簡單緊湊，使用可靠，控制方便。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術存在的缺陷，提供一種大行程、高精度的用于掩模傳輸?shù)臋C械手。
[0008]為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明公開一種用于掩模傳輸?shù)臋C械手，其特征在于，包括:驅動單元，該驅動單元包括沿X方向作單自由度的直線運動的X向運動模塊以及沿Z方向作單自由度的直線運動的Z向運動模塊；夾持機械手模塊，用于移動該掩模，該夾持機械手模塊與該Z向運動模塊耦接；以及防碰撞模塊，用于消除碰撞發(fā)生時對該機械手的沖擊力，該防碰撞模塊與該夾持機械手模塊耦接。
[0009]更進一步地，該X向運動模塊包括直流電機，該直流電機驅動同步帶在雙導軌上移動。
[0010]更進一步地,該Z向運動模塊包括直流電機,該直流電機驅動同步帶在雙導軌上移動。
[0011]更進一步地，該驅動單元還包括氣動驅動模塊，該氣動驅動模塊用于實現(xiàn)Y向定位以及該機械手的開合。
[0012]更進一步地，該防碰撞模塊的壓緊件由抗沖擊材料組成，該防碰撞模塊還包括防碰撞傳感器。所述抗沖擊材料為彈簧鋼。
[0013]更進一步地，該機械手還包括機械定位模塊，該機械定位模塊包括V型塊、滑輪桿和氣動組件，該氣動組件驅動該滑輪桿伸入該V型塊進行X向微調。
[0014]更進一步地，該機械手還包括自鎖調整模塊，用于對所述Z向運動模塊與夾持機械手模塊連接處微調，進行X向運動補償。。
[0015]更進一步地，該機械手還包括環(huán)境模塊，所述機械手密閉在該環(huán)境模塊中，該環(huán)境模塊抽除密閉空間中存在的顆粒。
[0016]更進一步地，該環(huán)境模塊包括抽顆粒接口。
[0017]與現(xiàn)有技術相比較，本發(fā)明通過機械定位模塊與位置檢測器件有效保持物料傳輸過程中的精度，定位精度可達到1ym;有效的解決機械手碰撞問題，減少夾持版叉的變形問題及掩模版的損壞問題。
【附圖說明】
[0018]關于本發(fā)明的優(yōu)點與精神可以通過以下的發(fā)明詳述及所附圖式得到進一步的了解。
[0019]圖1是本發(fā)明所涉及的掩模傳輸機械手的結構示意圖；
圖2是本發(fā)明所涉及的掩模傳輸機械手的X向運動模塊的結構示意圖；
圖3是本發(fā)明所涉及的掩模傳輸機械手的Z向運動模塊的結構示意圖；
圖4是本發(fā)明所涉及的掩模傳輸機械手的夾持機械手模塊的結構示意圖；
圖5是本發(fā)明所涉及的掩模傳輸機械手的防碰撞模塊的結構示意圖；
圖6是本發(fā)明所涉及的掩模傳輸機械手的自鎖調整模塊的結構示意圖；
圖7是本發(fā)明所涉及的掩模傳輸機械手的機械定位模塊的結構示意圖；
圖8是本發(fā)明所涉及的掩模傳輸機械手的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖詳細說明本發(fā)明的一種具體實施例的用于掩模傳輸?shù)臋C械手。然而，應當將本發(fā)明理解成并不局限于以下描述的這種實施方式，并且本發(fā)明的技術理念可以與其他公知技術或功能與那些公知技術相同的其他技術組合實施。
[0021]在以下描述中，為了清楚展示本發(fā)明的結構及工作方式，將借助諸多方向性詞語進行描述，但是應當將“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“內”、“向外”、“向內”、“上”、“下”等詞語理解為方便用語，而不應當理解為限定性詞語。此外，在以下描述中所使用的“X向”一詞主要指與水平向平行的方向'“Y向”一詞主要指與水平向平行，且與X向垂直的方向；“z向”一詞主要指與水平向垂直，且與X、Y向均垂直的方向。
[0022]本發(fā)明所公開的交換版機械手主要由驅動單元、結構單元及輔助單元構成。其中，驅動單元主要由X向運動模塊、Z向運動模塊及氣動驅動模塊組成；結構單元由夾持機械手模塊及支架模塊組成；輔助單元由機械定位模塊、防碰撞模塊及環(huán)境模塊組成。
[0023]驅動單元主要是掩模傳輸機械手的運動單元，對于TFT5世代之后的發(fā)展，掩模版的尺寸變大，X軸的行程也隨之變大，目前5世代的掩模板約800X920mm，所以對于交換版機械手X向行程，大約3-5米，如此大的行程，如果運用直線電機及絕對式光柵尺的驅動方案，行程及成本問題會隨之產生。本發(fā)明機械手X向運動模塊采用齒輪及傳送帶的傳動模型，由直流電機直接驅動，并由精密導軌導向的運動模式。很好的保證機械傳輸?shù)男蕟栴}，這種運動模式所產生的上版精度問題主要由輔助單元中的機械定位模塊及各工位傳感器保證，利于一種機械定位流程很好的進行上版前的機械粗對準，保證X向運動模塊的重復性。Z向運動模塊主要完成交換版機械手與交接工位完成交接時Z向補償，氣動驅動模塊主要提供給夾持對準結構及輔助單元的機械定位模塊的運動驅動。
[0024]結構單元包括夾持機械手模塊和支架模塊。其中支架模塊主要完成機械手與外界的機械接口及各運動單元的安裝；夾持機械手模塊完成機械手的夾持動作，夾持過程提供掩模版的X向及Y向定位。
[0025]輔助單元主要由機械定位模塊、防碰撞模塊以及環(huán)境模塊三個模塊構成。其中，機械定位模塊采用機械定位結構定位，結合氣動，可以補償X向的運動，解決大行程、低成本帶來的定位精度不高等問題。
[0026]防碰撞模塊主要防止夾持機械手在發(fā)生碰撞時，產生的沖擊力對夾持機械手的加工件的變形，及破壞機械手的運動重復性。針對防碰撞的思路，主要由主動及被動相結合的設計思想，主動方式是，增加測距手段，達到碰撞前的提前制動，直接保證機械手安全；被動方式是，采用一種耦合結構方式，并且連接件采用