一種自動晶圓搬送機及搬送方法與流程

文檔序號：12788072閱讀：2355來源：國知局

本發(fā)明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種晶圓搬送機機器搬送方法。

背景技術：

半導體晶圓由于需經過各種不同流程的處理且需配合工藝設備，因此會被搬運到不同的工作站。為了方便晶圓的搬運且避免受到外力碰撞，會將多個晶圓收納于晶圓暫存卡匣中。

一般來說，晶圓暫存卡匣內設置有逐層排列的多個插槽可水平容置多個晶圓，且其一側面具有一開口可供晶圓的載出及載入。再者，于開口處亦設置有可防止晶圓于搬運時滑出的止擋構件。然而，當將存放晶圓的晶圓暫存卡匣搬運至下一工作站時，作業(yè)人員常會忘記解除止擋構件對晶圓的限位，而導致機械手臂強行從開口將晶圓取出，造成晶圓撞擊止擋構件而破裂及損壞。此外，晶圓暫存卡匣的插槽間距大于晶圓厚度，且晶圓暫存卡匣的容置空間會大于晶圓面積，因此晶圓于搬運過程中仍會在晶圓暫存卡匣內晃動，而與晶圓暫存卡匣相互碰撞，此也會造成晶圓的破裂及損壞。因此，如何有效降低作業(yè)人員誤動作的機會及降低搬運過程中晶圓暫存卡匣與晶圓間相互碰撞的機率是業(yè)界亟欲解決的課題之一。

以往，利用機械手從容器中取出收容在容器中的半導體晶圓(以下適當地稱為晶圓)，暫時載置到校準裝置上。利用校準裝置檢測出凹槽，使載置在校準裝置上的晶圓到達規(guī)定位置地對位。利用機械手從校準裝置中取出已由校準裝置進行了對位的晶圓，然后輸送到用于處理晶圓的晶圓處理裝置。

技術實現要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供了一種自動晶圓搬送機及搬送方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種自動晶圓搬送機，其特征在于：所述自動晶圓搬送機包括卡匣模組、用于提取與存放晶圓的第一機械手臂模組和用于傳送第一機械手臂模組上的晶圓至工作臺的第二機械手臂模組，其中：

所述卡匣模組包括用于安裝卡匣的工作平臺、用于Z軸方向上升降動作的卡匣升降臺傳動裝置和卡匣模組固定架，所述卡匣固定架上設有分布在工作平臺兩側用于掃描卡匣內晶圓的光纖傳感器；

所述第一機械手臂模組包括設有直線滑軌的第一機械手臂固定座、第一機械手臂固定座一側的直線傳動裝置和在直線滑軌上做往復動作的第一機械手臂，所述第一機械手臂末端設有用于承載晶圓的“C”型托盤；

所述第二機械手臂模組包括設有兩根傳動軸滑軌的傳動軸固定座、兩根與傳動軸滑軌配合的第二機械手臂、用于第二機械手臂模組Z軸方向上升降動作的升降軸傳動裝置、用于第二機械手臂模組橫向動作的橫向傳動裝置，所述第二機械手臂末端設有與“C”型托盤匹配的插盤。

進一步的，卡匣升降臺傳動裝置和升降軸傳動裝置均包括伺服電機、絲桿、用于聯動伺服電機與絲桿的第一同步皮帶和用于升降的Z軸傳動滑軌，伺服電機的主軸末端和絲桿末端均設有與第一同步皮帶匹配的第一皮帶齒輪，所述伺服電機和絲桿均設有對應的安裝座，所述卡匣的工作平臺和傳動軸固定座均增設有與Z軸傳動滑軌匹配的滑塊。

進一步的，第一機械手臂模組的直線傳動裝置和第二機械手臂模組橫向裝置均包括步進電機、第二同步皮帶、兩個用于撐開第二同步皮帶的第二皮帶齒輪，所述第二皮帶齒輪中有一個固定于步進電機的主軸末端，所述第二皮帶齒輪的另一個分別固定在第一機械手臂固定座和傳動軸固定座上，所述第二皮帶齒輪將第二同步皮帶撐開呈長方形循環(huán)傳動，撐開的第二同步皮帶夾分別通過夾板夾設于第一機械手臂和第二機械手臂上，通過步進電機帶動第二同步皮帶傳動，帶動第一機械手臂和第二機械手臂分別在直線導軌和傳動軸滑軌上進行往復動作。

進一步的，直線滑軌、傳動軸滑軌和Z軸傳動滑軌均在兩端設有限位塊，所述第一機械手臂和第二機械手臂均設有行程限位器。

其中，自動晶圓搬送機的搬送方法如下：

a、對機器進行組裝，試運行；

b、將卡匣安裝在卡匣的工作平臺上；

c、卡匣升降臺傳動裝置的伺服電機聯動絲桿對卡匣工作平臺進行下降，通過光纖傳感器對卡匣內進行掃描，將卡匣內存放有晶圓的層數和存放晶圓的總數發(fā)送至數據終端；

d、對卡匣內晶圓進行提取：第一機械手臂上的托盤在直線滑軌上滑動至卡匣內，針對第一片晶圓進行提取，并運輸到第二機械手臂插盤的上方；

e、晶圓對接：第二機械手臂模組通過升降軸傳動裝置上升，通過插盤將晶圓從托盤中提??；

f、晶圓輸送：第二機械手臂開始在傳動軸導軌上進行滑動，第二機械手臂的插盤將第一片晶圓送到晶圓工作臺；

g、第一機械手臂模組重復d步驟，托盤上提取第二片晶圓；

h、第二機械手臂模組重復e、f步驟，此時，裝夾有第一片晶圓的插盤位于托盤上方，裝夾有第二晶圓的插盤位于晶圓工作臺；

i、第一機械手臂模組沿直線滑軌將第一片晶圓存放回原位后，繼續(xù)重復d步驟。

進一步的，搬送步驟為逐步動作；行程到位，觸發(fā)安全信號才會進行下一步動作。

進一步的，步驟d中對晶圓層數的提取選擇分為人工、偶數、奇數、全選。

進一步的，步驟f中所述第二機械手臂的兩根插盤在傳動軸滑軌上垂直方向重合，間距為3mm。

由上述對本發(fā)明結構的描述可知，和現有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明采用伺服電機、絲桿和同步帶來聯動，保證了在Z軸上升和下降過程中的穩(wěn)定性，能較大程度的確保其Z軸方向上的穩(wěn)定性，為機械手對晶圓的搬送保證了機械手的動作間隙精度。

2、本發(fā)明通過光纖傳感器來對卡匣內的晶圓進行存放的精確層數和存放數量進行檢測、掃描，并反饋到電腦數據平臺中，能從不同方面來進行對晶圓提取和存放的操作。

3、設有的行程傳感器和限位塊，能保證機械手的行程，防止超出行程造成的損失。

4、通過采用伺服電機、步進電機和光纖傳感器為現有市場中的國標組件，能保證其組件的穩(wěn)定性，使得本裝置使用穩(wěn)定，使用壽命長。

5、整機的組合和搬送方法能有效的防止搬送過程中對晶圓造成的損傷。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構成對本發(fā)明的不當限定。在附圖中：

圖1為本發(fā)明一種自動晶圓搬送機的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明一種自動晶圓搬送機的卡匣結構示意圖；

圖3為本發(fā)明一種自動晶圓搬送機的卡匣立體結構示意圖；

圖4為本發(fā)明一種自動晶圓搬送機的第一同步皮帶配合結構示意圖；

圖5為本發(fā)明一種自動晶圓搬送機的第一機械手臂模組結構示意圖；

圖6為本發(fā)明一種自動晶圓搬送機的第一機械手臂模組側視結構示意圖；

圖7為本發(fā)明一種自動晶圓搬送機的第二機械手臂模組結構示意圖；

圖8為本發(fā)明一種自動晶圓搬送機的第二機械手臂模組立體結構示意圖；

圖9為本發(fā)明一種自動晶圓搬送機的第二機械手臂模組主視結構示意圖；

圖10為本發(fā)明一種自動晶圓搬送機的夾板與同步皮帶的配合結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例

參考圖1至圖10，一種自動晶圓搬送機，自動晶圓搬送機包括卡匣模組1、用于提取與存放晶圓的第一機械手臂模組2和用于傳送第一機械手臂模組上的晶圓至工作臺的第二機械手臂模組3，其中：

卡匣模組包括用于安裝卡匣的工作平臺4、用于Z軸方向上升降動作的卡匣升降臺傳動裝置5和卡匣模組固定架6，卡匣固定架上設有分布在工作平臺兩側用于掃描卡匣內晶圓的光纖傳感器7；

第一機械手臂模組包括設有直線滑軌27的第一機械手臂固定座8、第一機械手臂固定座一側的直線傳動裝置9和在直線滑軌上做往復動作的第一機械手臂10，第一機械手臂末端設有用于承載晶圓的“C”型托盤11；

第二機械手臂模組包括設有兩根傳動軸滑軌28的傳動軸固定座12、兩根與傳動軸滑軌配合的第二機械手臂13、用于第二機械手臂模組Z軸方向上升降動作的升降軸傳動裝置14、用于第二機械手臂模組橫向動作的橫向傳動裝置15，第二機械手臂末端設有與“C”型托盤匹配的插盤16。

卡匣升降臺傳動裝置5和升降軸傳動裝置14均包括伺服電機17、絲桿18、用于聯動伺服電機17與絲桿18的第一同步皮帶19和用于升降的Z軸傳動滑軌20，伺服電機的主軸末端和絲桿末端均設有與第一同步皮帶匹配的第一皮帶齒輪21，伺服電機17和絲桿18均設有對應的安裝座，卡匣的工作平臺4和傳動軸固定座12均增設有與Z軸傳動滑軌匹配的滑塊22。

第一機械手臂模組的直線傳動裝置9和第二機械手臂模組橫向裝置15均包括步進電機23、第二同步皮帶24、兩個用于撐開第二同步皮帶的第二皮帶齒輪25，第二皮帶齒輪25中有一個固定于步進電機的主軸末端，第二皮帶齒輪25的另一個分別固定在第一機械手臂固定座8和傳動軸固定座12上，第二皮帶齒輪25將第二同步皮帶24撐開呈長方形循環(huán)傳動，撐開的第二同步皮帶夾24分別通過夾板26夾設第一機械手臂和第二機械手臂，通過步進電機23帶動第二同步皮帶24傳動，帶動第一機械手臂10和第二機械手臂13分別在直線導軌27和傳動軸滑軌28上進行往復動作。

直線滑軌27、傳動軸滑軌28和Z軸傳動滑軌20均在兩端設有限位塊，第一機械手臂10和第二機械手臂13均設有行程限位器。

自動晶圓搬送機的搬送方法如下：