[发明专利]一种离子注入机机械臂装卸托盘

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造中的离子注入技术领域，特别涉及一种离子注入机机械臂装卸托盘。

背景技术

在半导体制造领域中，离子注入工艺是由离子注入机通过高压将离子注入目标靶。在离子注入机中，机械臂用于将晶圆从进样室传送至工艺腔中。晶圆被放置在输入架上送入进样室密封，通过泵将进样室抽气至高真空，随后隔离阀打开，机械臂将晶圆送入工艺腔中，在工艺腔中离子束实现向晶圆的离子注入。由此可见，机械臂在传输晶圆的过程中至关重要，在每年对离子注入机的保修过程中都要对机械臂进行拆装以查看机械臂与工艺腔之间的密封性是否良好，并对机械臂的表面进行清洁。同时，由于离子注入机的使用时间较长，在使用过程中对机械臂的更换也是不可避免的。经过调查研究和数据总结，机械臂的更换周期通常为2.2年。如果时间很长不及时更换机械臂，就可能会发生晶圆传送故障，导致晶圆碎片，使工艺腔内的颗粒物增加。

请参看图1，图1为离子注入机机械臂的结构示意图。如图1所示，机械臂包括传送臂101、托盘102和传动装置103，所述托盘102连接所述传送臂101和所述传动装置103，所述传送臂101用于向工艺腔中转送晶圆，所述托盘102通过固定螺母固定于工艺腔的内腔壁上，起到固定并支撑整个机械臂的作用，同时通过所述托盘102使机械臂与工艺腔紧密结合，起到对工艺腔的密封作用；所述固定螺母安装于所述工艺腔的外壁上；所述传动装置103内部安装齿轮，皮带，PCB板等，保证机械臂按照设定程序完成晶圆传送，所述传动装置103的底端连接传动轴104。

离子注入机的机械臂安装于离子注入机的工艺腔上，所述托盘102卡在工艺腔的机械臂安装口上，机械臂的传送臂101和托盘102部分位于工艺腔内，机械臂的传动装置103和与传动装置103相连的传动轴104则位于工艺腔外，同时起到对工艺腔的密封作用。所述托盘102上带有螺母固定杆，所述螺母固定杆穿过工艺腔壁伸至工艺腔外，通过在所述螺母固定杆当拧上所述固定螺母将所述托盘102固定在工艺腔上，从而实现机械臂与工艺腔之间的固定。

现有技术中，对于机械臂的拆装是采用人工手动的方式进行的，通过将所述托盘101固定于工艺腔壁上的固定螺母拆卸下来或安装上去来实现对机械臂的拆装。拆装固定螺母时通常使用活扳手或套筒作为工具。由于固定螺母位于传动装置的底部位置，位置比较隐蔽，拆装时空间局限性较大，因此拆装固定螺母时较为困难。同时，拆装时除了需要手动拆装固定螺母外，还需要将机械臂从工艺腔的顶部抬出来或将机械臂从工艺腔的顶部放入至工艺腔中，而整个机械臂的重量达50公斤以上，因此整个拆装的过程比较困难，通常需要4位工程师同时配合拆装工作，花费5-6小时才可以完成操作。

在拆装机械臂的过程中，很容易碰到工艺腔的外壁，从而导致机械臂的物理传送位置发生错误，使机械臂作废。再次安装机械臂时，还需要保证机械臂与工艺腔之间能够准确严密地结合。一旦工艺腔与机械臂之间的密封不严，将会导致工艺腔的真空储量问题。故在拆装机械臂的过程中，需要十分小心，一旦出现问题，需要重新拆装机械臂时既浪费人力又浪费时间。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种离子注入机机械臂装卸托盘，以解决现有的手工拆装机械臂方法既需花费较多的人力和时间，操作起来又较困难，无法保证拆装精准性的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种离子注入机机械臂装卸托盘，所述机械臂包括传送臂、托盘、传动装置和传动轴，所述托盘连接所述传送臂和传动装置，所述托盘通过固定螺母固定于离子注入机工艺腔的内腔壁上，所述固定螺母安装于离子注入机工艺腔的外腔壁上；所述传动装置的底端连接传动轴，包括底端托盘、中间托盘以及顶端托盘，所述底端托盘、中间托盘以及顶端托盘依次通过至少两根表面具有螺纹的丝杠连接；所述丝杠的两端分别固定于所述顶端托盘上和所述底端托盘上，所述丝杠穿过所述中间托盘，所述中间托盘可沿所述丝杠上下移动；所述中间托盘的中央具有第一中空孔，所述顶端托盘的中央具有第二中空孔，所述机械臂可通过所述第一中空孔和所述第二中空孔固定于所述顶端托盘和中间托盘之间；所述顶端托盘的四周设置有螺母套筒，所述螺母套筒包括螺母固定筒和驱动杆，所述螺母固定筒用于卡住所述固定螺母，所述驱动杆用于旋转所述螺母固定筒；所述螺母套筒的数量、形状大小和位置与所述固定螺母的数量、形状大小和位置相适应；所述螺母套筒的驱动杆位于所述顶端托盘面向中间托盘的底面，所述螺母固定筒的开口位于所述顶端托盘的另一面。