一种连杆式单臂双手指真空机械手及真空腔室制造技术

本实用新型专利技术提供了一种连杆式单臂双手指真空机械手及真空腔室，其中真空机械手包括：驱动机构和连杆机构，所述连杆机构包括：第一连杆单元和第二连杆单元以及连接两者的手臂横向杆，所述手臂横向杆具有两个伸出部，分别连接有第一手指和第二手指，所述第一手指和所述第二手指均用于承载晶圆；所述驱动机构包括第一驱动单元、第二驱动单元和第三驱动单元，所述第一驱动单元连接于所述第一连杆单元，用于驱动所述第一连杆单元进行伸缩运动；所述第二驱动单元连接于所述第二连杆单元，用于驱动所述第二连杆单元进行伸缩运动；所述第三驱动单元连接于所述连杆机构整体，用于驱动所述整体进行旋转运动。体进行旋转运动。体进行旋转运动。

【技术实现步骤摘要】
一种连杆式单臂双手指真空机械手及真空腔室


[0001]本技术涉及半导体制造设备
，具体涉及一种连杆式单臂双手指真空机械手及真空腔室。

技术介绍

[0002]半导体晶圆加工中的刻蚀、沉积、外延生长等工艺需要在真空反应腔室中进行，因此需要真空机械手把晶圆从前端晶圆搬送模块搬送到真空反应腔中，而真空机械手一般安装在晶圆搬送前端模块与真空反应腔之间的真空传输腔中，因其独特的使用环境，造成传统的洁净大气水平多关节机械手(俗称洁净SCARA机械手)不能应用在真空环境下，大气机械手一般是丝杆、同步带、谐波减速器、电气线缆等构成，这些结构在真空环境或者超高真空环境下会有很大的危害，一是运动会产生颗粒污染真空环境，二是这些运动轴系释气性很差，在真空腔室抽真空的时候，因这些释放气体源的存在，造成真空环境建立要非常久，失去了经济可行性。
[0003]市面上常规的真空机械手是以直驱电机直接驱动，在真空环境内的轴系不再使用丝杆、同步带、谐波减速器、电器线缆等零部件，一般情况下真空机械手的手臂运动形式分为连杆运动和钢带运动，都可以在真空环境下实现晶圆的往复搬送功能。
[0004]连杆运动的优点：手臂薄；运行速度快，可应用在薄款真空腔室中，节约了真空腔室空间，变相的节约了成本。缺点：负载小；单侧只能安装单手指，产能低；搬送距离不远；受结构限制，与手臂连接的手指很短，需要长手指搬送的真空腔室不能对应。
[0005]钢带运动的优点：负载大；搬送距离很远；手臂单侧可以安装双手指，产能高。缺点：运行速度一般；手臂中因钢带的存在，手臂设计很厚，造成真空腔室整体厚度增加，增加成本。
[0006]因此，如何优化真空机械手的结构，使其适用性更强，是目前需要解决的问题。

技术实现思路

[0007]本技术的目的是提出一种连杆式单臂双手指真空机械手及真空腔室，能够解决连杆式机械手负载小、产能低的问题。
[0008]为了实现上述目的，本技术提供了一种连杆式单臂双手指真空机械手，包括：
[0009]驱动机构和连杆机构，所述连杆机构包括：
[0010]第一连杆单元和第二连杆单元以及连接两者的手臂横向杆，所述手臂横向杆具有两个伸出部，分别连接有第一手指和第二手指，所述第一手指和所述第二手指均用于承载晶圆；
[0011]所述驱动机构包括第一驱动单元、第二驱动单元和第三驱动单元，所述第一驱动单元连接于所述第一连杆单元，用于驱动所述第一连杆单元进行伸缩运动；所述第二驱动单元连接于所述第二连杆单元，用于驱动所述第二连杆单元进行伸缩运动；所述第三驱动单元连接于所述连杆机构整体，用于驱动所述整体进行旋转运动。
[0012]可选方案中，所述第一连杆单元包括：下手臂主动连杆；
[0013]下手臂被动连杆，与所述下手臂主动连杆通过第一轴承连接；
[0014]所述第二连杆单元包括：上手臂主动连杆；
[0015]上手臂被动连杆，与所述上手臂主动连杆通过第二轴承连接；
[0016]所述手臂横向杆一端与所述下手臂被动连杆通过第三轴承连接，另一端与所述上手臂被动连杆通过第四轴承连接。
[0017]可选方案中，所述第一驱动单元包括相互配合的第一定子线圈和第一转子，所述第一转子环绕于所述第一定子线圈的外周；
[0018]所述第一转子通过第一连接件与所述下手臂主动连杆连接；
[0019]所述第二驱动单元包括相互配合的第二定子线圈和第二转子，所述第二转子环绕于所述第二定子线圈的外周；
[0020]所述第二转子通过第二连接件与所述上手臂主动连杆连接；
[0021]所述第三驱动单元包括相互配合的第三定子线圈和第三转子；且所述第三转子环绕于所述第三定子线圈的外周；
[0022]所述第三转子通过第三连接件与所述连杆机构整体连接。
[0023]可选方案中，所述机械手还包括基座和套筒，所述套筒位于所述基座内，所述套筒具有沿周向凸出的环形外延，所述环形外延与所述基座的内壁滑动密封连接，使所述套筒的外壁与所述基座之间形成真空环境；
[0024]所述第一转子、所述第二转子、所述第三转子处于真空环境中，所述第一定子线圈、所述第二定子线圈、所述第三定子线圈位于所述套筒内部，处于大气环境中。
[0025]可选方案中，所述机械手还包括波纹管，所述波纹管的上端连接于所述环形外延的底面，所述波纹管的下端连接于所述基座的底面。
[0026]可选方案中，所述机械手还包括第四驱动单元；
[0027]所述第四驱动单元包括：
[0028]依次连接的伺服电机、同步带、同步带轮、丝杆；所述伺服电机带动所述同步带和同步带轮转动，所述同步带轮带动所述丝杆转动。
[0029]可选方案中，所述下手臂主动连杆和所述上手臂主动连杆长度一致，且所述下手臂被动连杆和所述上手臂被动连杆长度一致。
[0030]可选方案中，所述下手臂主动连杆与所述下手臂被动连杆的最小夹角大于30
°
，且所述上手臂主动连杆与所述上手臂被动连杆的最小夹角大于30
°
。
[0031]可选方案中，所述第一轴承、所述第二轴承、所述第三轴承均为真空轴承，所述真空轴承的表面具有润滑涂层。
[0032]本技术还提供了一种真空腔室，包括：
[0033]真空传输腔，所述真空传输腔中设有如上述的连杆式单臂双手指真空机械手；
[0034]至少一个真空反应腔，位于所述真空传输腔外周，与所述真空传输腔通过真空门阀连接；
[0035]晶圆上片台，与所述真空传输腔通过真空门阀连接。
[0036]本技术的有益效果在于：
[0037]本申请真空机械手可以单侧安装两个手指，真空机械手一次可以搬送2片晶圆，真
空腔室可以做的更薄，真空传输腔单边挂接的真空反应腔可以一次放置2片晶圆，产能更高，整体节约生产成本。
[0038]进一步地，本申请提供了一种新型的外转子内定子的直驱电机结构，因转子在外侧，输出转矩更大，手臂负载增加，也是因为负载增加才能实现手臂单侧安装两个手指。
附图说明
[0039]通过结合附图对本技术示例性实施例进行更详细的描述，本技术的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本技术示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
[0040]图1为本技术实施例中连杆式真空机械手的轴侧图，真空机械手处于初始位置(缩回位置)，手臂没有伸出。
[0041]图2为本技术实施例中驱动机构构造图。
[0042]图3为本技术实施例中真空机械手安装在真空腔室中的俯视图，真空机械手处于初始位置，手臂没有伸出。
[0043]图4为本技术实施例中真空机械手安装在真空腔室中的俯视图，真空机械手的手臂已经展开，晶圆被送到真空反应腔的工位。
[0044]图5a至图5k为本技术实施例中真空机械手的手臂从初始位置到最大伸出位置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种连杆式单臂双手指真空机械手，其特征在于，包括：驱动机构和连杆机构，所述连杆机构包括：第一连杆单元和第二连杆单元以及连接两者的手臂横向杆，所述手臂横向杆具有两个伸出部，分别连接有第一手指和第二手指，所述第一手指和所述第二手指均用于承载晶圆；所述驱动机构包括第一驱动单元、第二驱动单元和第三驱动单元，所述第一驱动单元连接于所述第一连杆单元，用于驱动所述第一连杆单元进行伸缩运动；所述第二驱动单元连接于所述第二连杆单元，用于驱动所述第二连杆单元进行伸缩运动；所述第三驱动单元连接于所述连杆机构整体，用于驱动所述整体进行旋转运动。2.如权利要求1所述的连杆式单臂双手指真空机械手，其特征在于，所述第一连杆单元包括：下手臂主动连杆；下手臂被动连杆，与所述下手臂主动连杆通过第一轴承连接；所述第二连杆单元包括：上手臂主动连杆；上手臂被动连杆，与所述上手臂主动连杆通过第二轴承连接；所述手臂横向杆一端与所述下手臂被动连杆通过第三轴承连接，另一端与所述上手臂被动连杆通过第四轴承连接。3.如权利要求2所述的连杆式单臂双手指真空机械手，其特征在于，所述第一驱动单元包括相互配合的第一定子线圈和第一转子，所述第一转子环绕于所述第一定子线圈的外周；所述第一转子通过第一连接件与所述下手臂主动连杆连接；所述第二驱动单元包括相互配合的第二定子线圈和第二转子，所述第二转子环绕于所述第二定子线圈的外周；所述第二转子通过第二连接件与所述上手臂主动连杆连接；所述第三驱动单元包括相互配合的第三定子线圈和第三转子；且所述第三转子环绕于所述第三定子线圈的外周；所述第三转子通过第三连接件与所述连杆机构整体连接。4.如权利要求3所述的连杆式单臂双手指真空机械手，其特征在于，所述机械手还包括基座和套筒，所述套筒位于所述基座内，所述套筒...

【专利技术属性】
技术研发人员：张明辉，孙长玲，余涛，
申请(专利权)人：乐孜芯创半导体设备上海有限公司，
类型：新型
国别省市：