[发明专利]旋转式晶圆自动传输装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种晶圆输送设备。特别是一种对标准机械界面(Standard MechanicalInterface，简称SMIF)晶圆盒进行载入载出操作的结构设计合理，在制程间传输运行平稳，实现随意旋转的晶圆匣180度反向置放动作更灵活可靠，拓展了适用范围的旋转式晶圆自动传输装置。

背景技术

目前，在半导体的制造过程中，晶圆输送对IC制造至关重要。为了确保晶圆在不同的制程间运送时的品质，避免晶圆受到尘粒或其它污染，越来越多的运送工作采用标准的运送容器，即采用了标准机械界面(standard mechanical interface，简称SMIF)技术。如美国专利4532970和4534389中，就公开了一种SMIF系统。该系统是通过明显减少流过晶圆的尘粒，来降低尘粒对晶圆的污染。该效果是通过在机械方面保证晶圆输送、存储以及多数制程中，晶圆周围的气体相对晶圆保持静止，以及外部环境中的尘粒不会进入晶圆环境来实现的。SMIF技术以“隔离技术”概念为中心。所谓隔离技术旨在通过将晶圆封闭在一个超洁净的环境中，同时放宽对这个封闭环境以外的洁净度要求来防止产品被污染。这使得节约巨额先期和运营成本成为可能，同时也使晶圆厂能够更有效、更具成本效益。

另外，美国专利5934991公开了一种晶圆盒装载设备界面改进的洁净空气系统(Podloader interface improved clean air system)，是一种集成的空气过滤系统，可以提供洁净的微环境。该系统中的风扇、过滤器、压力通风箱和装载平台作为一个整体移动，压力通风室通过一个成角度有孔的网屏和装载平台上的晶圆盒相通，洁净空气流均匀的在成角度有孔网屏的所有高度上吹过晶圆表面。机械装置在微环境下举起晶圆盒外壳，然后载入和载出晶圆匣，使晶圆匣在载入和载出过程中被污染的几率降到最低。此方法被业内人士广泛采用。

美国专利6086323公开了一种为IC制程递送晶圆的方法(Method for supplyingwafers to an IC manufacturing process)，该方法包括支撑箱体、升降机、上料平台以及一个多关节机械臂，上料平台可与SMIF晶圆盒对接。提升机用于将晶圆盒盖从SMIF晶圆盒上取下。由气缸控制的夹杆在升降机升起打开晶圆盒以前，将SMIF晶圆盒固定到提升机上。其将晶圆盒基座与晶圆盒装载界面的上料平台对接后，打开晶圆盒盖与基座之间的锁定机构。在使晶圆处于清洁的微环境中的同时，将晶圆盒盖从基座上提起，移动多关节机械臂的执行器到裸露的晶圆匣的位置，将晶圆匣抓紧，然后移动机械臂，将晶圆转出微环境，递送给IC制程。多关节机械臂包括旋转肩关节、肘关节和腕关节，可以实现水平方向的移动。螺杆垂直驱动机构使机械臂可以垂直移动晶圆匣。但机械臂的功能有限，限制了设备的应用场合。在需要晶圆匣做更复杂动作的制程上，就无法实现自动传输。抓取机构由气缸作为动力。采用气缸作为动力元件很难对运动过程进行精确的控制，同时还要增加一套气动系统。安装在执行器下表面的定位机构采用一组围绕中心安装的四个定位块。形成一个漏斗状的结构，可以引导晶圆匣手柄达到居中的位置。但执行器定位块的安装只能适用于固定的一种晶圆匣，随着制程设备的发展，晶圆匣的形式也越来越多样，这就使得晶圆的自动传输受到限制。

美国专利5975825中公开了一种晶圆传输装置(Transfer apparatus for wafers)，它含有一个可升降移动的线性载台，线性载台承载一机械臂。该机械臂包括两个伸展手臂(置于晶圆匣两侧)和一个挡片装置(用于抵住晶圆片边缘)。挡片装置含有两个由弹性材料制成的口边，使其可抵在晶圆边缘上。但此种晶圆传输装置存在一些缺点，表现在以下方面：

1、机械臂的结构复杂，两只伸展手臂限制了设备的使用场所。

2、机械臂作旋转运动所需旋转空间较大，并在机械臂旋转的同时，线性载台必须配合升降，且在配合中保证晶圆盒的水平运行稳定性，以使各部件搭配动作精确度准确。因此，该装置不仅占用空间较大，投入的设备成本也较高，而且受其结构的限制，无法适用于在狭小空间作复杂动作的制程。

3、机械臂的功能单一，限制其应用场合。在需要晶圆匣做更复杂动作的特殊制程设备上，就无法实现自动传输。

4、执行器定位块的设置只能适用于固定的一种晶圆匣，无法适应多样化制程设备所对应的各种形状的晶圆匣的自动传输。