CN110349879B - 机械手传动机构、传输腔及半导体加工设备 - Google Patents

机械手传动机构、传输腔及半导体加工设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种机械手传动机构，包括：导块、第一连接件、第二连接件、传动件；其中导块与第一连接件相连，第一连接件用于在驱动器的驱动下使导块沿第一连接件移动；导块上设置有第一导轨，机械手设置在第一导轨中；传动件与第一连接件和第二连接件相连，第二连接件与机械手相连，用于将第一连接件的运动传递至第二连接件，第二连接件带动机械手沿第一导轨朝向目标位置或远离目标位置移动。本发明还提供了一种传输腔和半导体加工设备。不仅结构简单，而且传动机械手一次到位，从而传片时间短和传片效率高。

Description

机械手传动机构、传输腔及半导体加工设备
技术领域
本发明属于半导体设备制造技术领域，具体涉及一种机械手传动机构、传输腔及半导体加工设备。
背景技术
在集成电路、半导体照明、微机电***等领域的晶圆刻蚀工艺中，通常采用等离子体干法刻蚀设备完成晶片的刻蚀工艺。为提高设备自动化程度和安全性，晶片一般都采用自动化装置进行传输。
图1为典型的单腔室的半导体加工设备的结构简图，请参阅图1，包括：工艺腔1和传输腔2，二者之间通过门阀3相连，在传输腔2内设置有机械手21，工艺前，传输腔2为大气状态，将晶圆放在机械手21的手指上，然后将传输腔2抽真空，之后将门阀3打开，机械手21将晶圆传进工艺腔1内的承载位上，机械手21缩回传输腔2，将门阀3关闭，从而完成晶圆的传输。
在此需要说明的是，在传输腔2中还设置有机械手传动机构，用于传动机械手，以使机械手在传输腔2和工艺腔1之间传输。然而，目前的机械手传动机构的结构相对较复杂，并且，传送过程较复杂，从而造成传输晶圆的时间较长。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种机械手传动机构、传输腔及半导体加工设备，不仅结构简单，而且传动机械手一次到位，从而传片时间短和传片效率高。
为解决上述问题，本发明提供了一种机械手传动机构，包括：导块、第一连接件、第二连接件、传动件；其中，所述导块与所述第一连接件相连，所述第一连接件用于在驱动器的驱动下使所述导块沿所述第一连接件移动；
所述导块上设置有第一导轨，机械手设置在所述第一导轨中；
所述传动件与所述第一连接件和第二连接件相连，所述第二连接件与机械手相连，用于将第一连接件的运动传递至第二连接件，第二连接件带动所述机械手沿所述第一导轨朝向或远离目标位置移动。
优选地，所述第一连接件为第一丝杠；
所述第二连接件为第二丝杠；
所述导块套置在所述第一丝杠上，用以在驱动器驱动下所述第一丝杠沿第一方向转动并使导块沿所述第一丝杠沿朝向目标位置移动，以及所述第一丝杠沿第二方向转动并使导块沿所述第一丝杠沿远离目标位置移动；
所述第二丝杠与所述传动件、所述机械手中的一个固定，与另一个螺纹连接；
所述传动件用于将第一丝杠沿第一方向的转动运动传动至第二丝杠，使与第二丝杠相连的所述机械手沿所述第一导轨朝向目标位置移动，以及将第一丝杠沿第二方向的转动运动传动至第二丝杠，使与第二丝杠相连的所述机械手沿所述第一导轨远离目标位置移动。
优选地，还包括：导轨板；
在所述导轨板上设置有第二导轨；
所述导块设置在所述第二导轨上，以沿所述第二导轨移动。
优选地，所述传动件包括：相啮合的第一齿轮和第二齿轮；
所述第一齿轮，与所述第一丝杠连接；
所述第二齿轮，与所述第二丝杠连接。
优选地，所述传动件还包括：在所述导轨板上设置的两个平行挡板；
所述第一齿轮和所述第二齿轮设置在两个所述平行挡板之间。
优选地，所述第二丝杠与所述机械手固定相连，与所述第二齿轮螺纹连接；
在两个所述平行挡板上设置有通孔，所述通孔用于作为所述第二丝杠相对所述第二齿轮移动的通道。
优选地，还包括安装板；
所述安装板用于将所述第一丝杠的一端支撑固定在腔室内壁上；
所述第一丝杠贯穿所述第一安装板与所述驱动器相连，且在所述驱动器的驱动下转动。
优选地，所述驱动器包括：电机和皮带传动组件；
所述电机通过皮带传动组件与所述第一丝杠相连。
优选地，所述皮带传动组件为回转式的皮带传动组件。
本发明还提供一种传输腔，包括机械手传动机构和机械手，采用上述提供的机械手传动机构。
本发明还提供一种半导体加工设备，包括反应腔和传输腔，所述传输腔采用上述提供的传输腔。
本发明提供的机械手传动机构，采用传动件和第一连接件的相连，导块与第一连接件相连，第一连接件在驱动器的驱动下使导块沿第一连接件移动；又借助传动件和第二连接件相连，能够将第一丝杠的运动传递至第二连接件，第二连接件带动机械手沿着导块上设置的第一导轨朝向目标位置或远离目标位置移动。故，本发明提供的机械手传动机构传动机械手的过程一次到位、简单，从而借助机械手传输晶圆的用时较短，从而提高传片效率；另外，该机械手传动机构的结构简单，便于制造和安装。
附图说明
图1为典型的单腔室的半导体加工设备的结构简图；
图2为具有本发明实施例提供的机械手传动机构且机械手处于初始状态时的传输腔的示意图；
图3为将图2中的机械手传送出传输腔的最终状态示意图。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的机械手传动机构、传输腔及半导体加工设备进行详细描述。
实施例1
图2为具有本发明实施例提供的机械手传动机构且机械手处于初始状态时的传输腔示意图；图3为将图2中的机械手传送出传输腔的最终状态示意图，请一并参阅图2和图3，本发明实施例提供的机械手传动机构包括：第一连接件、导块11、传动件12、第二连接件、驱动器14。其中，导块11与第一连接件相连，第一连接件用于在驱动器的驱动下使导块11沿第一连接件移动；导块11上设置有第一导轨111，机械手设置在第一导轨111中；传动件12与第一连接件和第二连接件相连，第二连接件与机械手21相连，用于将第一连接件的运动传递至第二连接件，第二连接件带动机械手21沿第一导轨111朝向目标位置或远离目标位置移动。
在本实施例中，优选地，其中，第一连接件为第一丝杠10；第二连接件为第二丝杠13；导块11套置在第一丝杠10上，用以在驱动器驱动下第一丝杠10沿第一方向转动并使导块11沿第一丝杠10沿朝向目标位置移动，以及第一丝杠10沿第二方向转动并使导块沿第一丝杠10沿远离目标位置移动。第二丝杠13与机械手21固定，且与传送件12螺纹连接；传动件12用于将第一丝杠10沿第一方向的转动运动传动至第二丝杠13，使与第二丝杠13相连的机械手沿第一导轨111朝向目标位置移动，以及将第一丝杠10沿第二方向的转动运动传动至第二丝杠13，使与第二丝杠相连的机械手沿第一导轨111远离目标位置移动。
可以理解的是，第一和第二连接件采用丝杠结构，不仅结构简单、便于安装、成本低，而且仅可以通过在单一方向上旋转即可进行机械手传出或者传回，传送过程进一步简化。
本发明实施例提供的机械手传送机构还包括：导轨板15；其中，在导轨板上15设置有第二导轨；导块11沿第二导轨移动，这既可以对导块11以及位于其上的机械手21的重量提供支撑，而且有助导块11的移动。
具体地，在本实施例中，传动件12包括：第一齿轮121和第二齿轮122；其中，第一齿轮121和第二齿轮122啮合，第一齿轮121与第一丝杠10固定连接；第二齿轮122与第二丝杠13螺纹连接，这样，第一丝杠10转动也就同时带动第一齿轮121转动；第一齿轮121转动则带动第二齿轮122转动，转动的第二齿轮122与第二丝杠进行螺纹传动，使得第二丝杠13和机械手21一起相对第一齿轮121发生移动。
优选地，传动件12还包括：在导轨板15上设置的两个平行挡板123；第一齿轮121和第二齿轮122设置在两个平行挡板123之间，将二者限定在同一面内，有利于使得二者的传动。
为了便于第二丝杠13的移动，在两个平行挡板123上设置有通孔1231，通孔1231用于作为第二丝杠13相对第二齿轮122移动的通道，在机械手21位于初始位置时(如图2所示)，第二丝杠13穿过位于左侧平行挡板123上的通孔与第二齿轮122可转动连接，在机械手21移动时(如图3所示)，第二丝杠13的右端向右移动穿过位于左侧的平行挡板123上的通孔1231。
还优选地，机械手传动机构还包括安装板16；安装板16用于将第一丝杠10的一端支撑固定在腔室内壁上；第一丝杠10的一端贯穿安装板16与驱动器14相连，且在驱动器14的驱动下转动。
在本实施例中，导轨板15设置在传输腔2的底壁上，安装板16固定在导轨板15的侧壁上。
优选地，驱动器14包括：电机142和皮带传动组件141；电机142通过皮带传动组件141与第一丝杠10相连，采用皮带传动组件可以节省空间。
进一步优选地，皮带传动组件141为但不限于：回转式的皮带传动组件。
下面结合附图2和3详细描述本发明实施例提供的机械手传送机构的工作过程。具体地，机械手传送机构的初始状态请参阅图2，图2中机械手21位于传输腔2的偏左侧，且所在高度与传输腔2的侧壁上设置的通道22相平齐，目的是为了通过使得机械手21通过通道22左右移动。
机械手传出过程：电机142正转带动第一丝杠10转动，并且，由于第一齿轮121和第一丝杠10的右端固定，因此，第一齿轮121随着第一丝杠10一起同时转动，并且，由于导块11与第一丝杠10螺纹传动，因此，导块11在第一丝杠10转动时沿第二导轨15朝右传动；又由于第一齿轮121和第二齿轮122啮合，因此，第二齿轮122随着第一齿轮121转动；由于第二齿轮122和第二丝杠13螺纹传动，机械手21和第二丝杠13固定，因此，第二丝杠13和机械手21一起沿着第一导轨111向右传动；最终如图3所示，机械手21穿过通道22，在实际应用时，通道22右侧应该为反应腔，这样机械手21也就能够在传输腔2和工艺腔之间移动，也就能够在二者之间传输晶圆。
由于机械手退回传输腔的过程与传出过程相反，仅需要点击142反转即可，在此不再详述。
在此说明的是，在实际应用中，可通过设置传动件12的传动比以及第一轨道的长度设置整个机械手传动机构的传输距离，以便满足不同长度的传输需求。
综上所述，本发明实施例提供了一种新型的机械手传动机构，不仅结构简单，而且机械手可以快速地一次到位，从而可以减少传片时间，提高传片效率。
需要说明的是，虽然在本实施例中，第二丝杠13与机械手21固定，而与传动件12中的第二齿轮122可转动连接，因此，第一丝杠13和机械手21一起传出传输腔2；但是，在实际应用中，本发明并不局限于此，还可以：第二丝杠13与机械手21螺纹连接，与传动件12中的第二齿轮122固定连接，这样，第二丝杠13则会随着第二齿轮122同时转动，转动的第二齿轮122会与机械手21螺纹传动，使得机械手21相对第二丝杠13沿着第一导轨111朝向右移动。
还需要说明的是，虽然本实施例中，传动件12包括相啮合的第一齿轮121和第二齿轮122，二者进行传动；但是，本发明并不局限于此，在实际应用中，还可以采用其他传动方式，例如，皮带传动方式等。
实施例2
本发明还提供一种传输腔2，如图2和图3所示，包括机械手传动机构和机械手21，机械手传动机构采用上述实施例1提供的机械械手传动机构，具体参见上述实施例1。
本发明实施例提供的传输腔，由于采用了上述实施例1提供的机械手传动机构，因此，可以提高传片效率。
实施例3
本发明还提供一种半导体加工设备，包括反应腔和传输腔，传输腔采用上述实施例2提供的传输腔。
本发明实施例提供的半导体加工设备，由于采用上述实施例2提供的传输腔，因此，可以提高工艺效率、产量。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种机械手传动机构，其特征在于，包括：导块、第一连接件、第二连接件、传动件；其中
所述导块与所述第一连接件相连，所述第一连接件用于在驱动器的驱动下使所述导块沿所述第一连接件移动；
所述导块上设置有第一导轨，机械手设置在所述第一导轨中；
所述传动件与所述第一连接件和第二连接件相连，所述第二连接件与机械手相连，用于将第一连接件的运动传递至第二连接件，第二连接件带动所述机械手沿所述第一导轨朝向或远离目标位置移动；
所述机械手传动机构还包括：导轨板；
在所述导轨板上设置有第二导轨；
所述导块设置在所述第二导轨上，以沿所述第二导轨移动。
2.根据权利要求1所述的机械手传动机构，其特征在于，所述第一连接件为第一丝杠；
所述第二连接件为第二丝杠；
所述导块套置在所述第一丝杠上，用以在驱动器驱动下所述第一丝杠沿第一方向转动并使导块沿所述第一丝杠沿朝向目标位置移动，以及所述第一丝杠沿第二方向转动并使导块沿所述第一丝杠沿远离目标位置移动；
所述第二丝杠与所述传动件、所述机械手中的一个固定，与另一个螺纹连接；
所述传动件用于将第一丝杠沿第一方向的转动运动传动至第二丝杠，使与第二丝杠相连的所述机械手沿所述第一导轨朝向目标位置移动，以及将第一丝杠沿第二方向的转动运动传动至第二丝杠，使与第二丝杠相连的所述机械手沿所述第一导轨远离目标位置移动。
3.根据权利要求2所述的机械手传动机构，其特征在于，所述传动件包括：相啮合的第一齿轮和第二齿轮；
所述第一齿轮，与所述第一丝杠连接；
所述第二齿轮，与所述第二丝杠连接。
4.根据权利要求3所述的机械手传动机构，其特征在于，所述传动件还包括：在所述导轨板上设置的两个平行挡板；
所述第一齿轮和所述第二齿轮设置在两个所述平行挡板之间。
5.根据权利要求4所述的机械手传动机构，其特征在于，所述第二丝杠与所述机械手固定相连，与所述第二齿轮螺纹连接；
在两个所述平行挡板上设置有通孔，所述通孔用于作为所述第二丝杠相对所述第二齿轮移动的通道。
6.根据权利要求2所述的机械手传动机构，其特征在于，还包括安装板；
所述安装板用于将所述第一丝杠的一端支撑固定在腔室内壁上；
所述第一丝杠贯穿所述安装板与所述驱动器相连，且在所述驱动器的驱动下转动。
7.根据权利要求2所述的机械手传动机构，其特征在于，所述驱动器包括：电机和皮带传动组件；
所述电机通过皮带传动组件与所述第一丝杠相连。
8.根据权利要求7所述的机械手传动机构，其特征在于，所述皮带传动组件为回转式的皮带传动组件。
9.一种传输腔，其特征在于，包括机械手传动机构和机械手，采用权利要求1-8任意一项所述的机械手传动机构。
10.一种半导体加工设备，其特征在于，包括反应腔和传输腔，所述传输腔采用权利要求9所述的传输腔。
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