CN102270593B

CN102270593B - 一种离子注入机机械臂装卸托盘

Info

Publication number: CN102270593B
Application number: CN 201010192482
Authority: CN
Inventors: 许鹖
Original assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Current assignee: Semiconductor Manufacturing International Shanghai Corp; Semiconductor Manufacturing International Beijing Corp
Priority date: 2010-06-04
Filing date: 2010-06-04
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2030-06-04
Also published as: CN102270593A

Abstract

本发明提供了一种离子注入机机械臂装卸托盘，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；所述中间托盘可沿所述丝杠上下移动。本发明的装卸托盘可保证机械臂在拆装的过程中，不会受到损伤，同时确保在将机械臂安装于工艺腔上时不会有真空泄露的危险，确保在安装的过程中，机械臂能够在一定的轨道中进行安装并稳定的和工艺腔相结合。同时在本发明的装卸托盘的辅助下，拆装机械臂上的固定螺母时较为方便，总体的拆装过程可极大的节省拆装机械臂所需的人力和时间。

Description

一种离子注入机机械臂装卸托盘

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102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、机械臂托盘、传动装置和传动轴，所述机械臂托盘连接所述传送臂和传动装置，所述机械臂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。

可选的，所述中间托盘内具有由中心齿轮和与所述中心齿轮相咬合的多个外围齿轮组成的齿轮组，所述外围齿轮的数量与所述丝杠的数量相同，所述中心齿轮中间具有通孔，所述通孔的大小和形状与所述中间托盘上的第一中空孔一致，且所述通孔与所述中间托盘上的第一中空孔相贯通；所述中心齿轮的面向底端托盘的底部连接有旋转罗盘，所述旋转罗盘位于所述中间托盘外部、面向所述底端托盘的一面上；所述外围齿轮的中心具有丝杠穿孔，所述丝杠穿孔的内壁带有能够和所述丝杠上的螺纹相咬合的螺纹，所述丝杠穿过所述丝杠穿孔，将内部包含所述齿轮组的中间托盘固定在所述丝杠上。

可选的，所述中间托盘内具有由所述中心齿轮、多个中间齿轮以及多个外围齿轮共同组成的齿轮组，所述中间齿轮和所述外围齿轮的数量均与所述丝杠的数量相同，所述中间齿轮同时与所述中心齿轮和所述外围齿轮相咬合，所述中心齿轮中间具有通孔，所述通孔的大小和形状与所述中间托盘上的第一中空孔一致，且所述通孔与所述中间托盘上的第一中空孔相贯通；所述中心齿轮的面向底端托盘的底部连接有旋转罗盘，所述旋转罗盘位于所述中间托盘外部，面向所述底端托盘的一面上；所述外围齿轮的中心具有丝杠穿孔，所述丝杠穿孔的内壁带有可和所述丝杠上的螺纹相咬合的螺纹，所述丝杠穿过所述丝杠穿孔，将内部包含所述齿轮组的中间托盘固定在所述丝杠上。

可选的，所述第一中空孔的大小和形状与所述机械臂的传动轴的形状和大小相适应，可使所述传动轴从所述第一中空孔中穿过；所述第二中空孔的形状和大小与所述机械臂的传动装置的形状和大小相适应，可使所述传动装置从所述第二中空孔中穿过。

本发明提供的离子注入机机械臂装卸托盘解决了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，使用本发明的装卸托盘的拆装机械臂时，可保证机械臂在拆装的过程中，不会受到损伤，同时确保在将机械臂安装于工艺腔上时不会有真空泄露的危险，确保在安装的过程中，机械臂能够在一定的轨道中进行安装并稳定的和工艺腔相结合。同时在本发明的装卸托盘的辅助下，拆装机械臂上的固定螺母时较为方便，总体的拆装过程可极大的节省拆装机械臂所需的人力和时间。

附图说明

图1为离子注入机机械臂的结构示意图；

图2为本发明的离子注入机机械臂装卸托盘的整体结构示意图；

图3为本发明的离子注入机机械臂装卸托盘的侧视结构示意图；

图4为中间托盘的内部结构示意图；

图5为中间托盘面向底端托盘的底面结构仰视示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

本发明所述的离子注入机机械臂装卸托盘利用多种替换方式实现，下面是通过较佳的实施例来加以说明，当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的普通技术人员所熟知的一般的替换无疑地涵盖在本发明的保护范围内。

其次，本发明利用示意图进行了详细描述，在详述本发明实施例时，为了便于说明，示意图不依一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。

请同时参看图1和图2和图3，图1为离子注入机机械臂的结构示意图；图2为本发明的离子注入机机械臂装卸托盘的整体结构示意图；图3为本发明的离子注入机机械臂装卸托盘的侧视结构示意图。结合背景技术中有关对图1所示的离子注入机机械臂结构的描述并参看图2和图3，本发明的离子注入机机械臂装卸托盘包括底端托盘201、中间托盘202以及顶端托盘203，所述底端托盘201、中间托盘202以及顶端托盘203依次通过至少两根(本实施例中为四根)表面具有螺纹的丝杠204连接；所述丝杠204的两端分别固定于所述顶端托盘203上和所述底端托盘201上，所述丝杠204穿过所述中间托盘202，所述中间托盘202可沿所述丝杠204上下移动。

所述中间托盘202的中央具有第一中空孔205，所述第一中空孔205的大小和形状与机械臂的传动轴104的形状和大小相适应，可使所述传动轴104从所述第一中空孔205中穿过；所述中间托盘202面向所述底端托盘201的底部连接旋转罗盘242。

所述顶端托盘203的中央具有第二中空孔206，所述第二中空孔206的形状和大小与机械臂的传动装置103的形状和大小相适应，可使所述传动装置103从所述第二中空孔206中穿过；所述顶端托盘203的四周设置有螺母套筒，所述螺母套筒包括螺母固定筒217和驱动杆227，所述螺母固定筒217用于卡住机械臂托盘102上安装的固定螺母，所述驱动杆227用于旋转所述螺母固定筒217，从而将所述固定螺母从所述托盘102上卸下或将所述固定螺母安装在所述托盘102上；所述螺母套筒的数量、形状大小和位置均与机械臂的托盘上安装的固定螺母的数量、形状大小和位置相适应；所述螺母套筒的驱动杆227位于所述顶端托盘203面向中间托盘202的底面，所述螺母固定筒217的开口位于所述顶端托盘203的另一面，即顶面。

请再结合参看图3和图4，图3为所述中间托盘202的内部结构示意图，图4为所述中间托盘202面向底端托盘203的底面结构仰视示意图。如图3和图4所示，所述中间托盘202内由中心齿轮212和与所述中心齿轮212相咬合的多个外围齿轮222组成的齿轮组组成；所述外围齿轮222的数量与所述丝杠204的数量相同；所述中心齿轮212中间具有通孔232，所述通孔232的大小和形状与机械臂的传动轴104的形状和大小相适应，可使所述传动轴104从所述通孔232中穿过，且所述通孔232与所述中间托盘202上的第一中空孔205相贯通；所述中心齿轮212的面向底端托盘201的底部连接旋转罗盘242；所述外围齿轮222的中心具有丝杠穿孔252，所述丝杠穿孔252的内壁带有可和所述丝杠204上的螺纹相咬合的螺纹，所述丝杠204穿过所述丝杠穿孔252，将内部包含所述齿轮组的中间托盘202固定在所述丝杠204上，当转动所述旋转罗盘242时，带动所述中心齿轮212旋转，所述中心齿轮212带动所述外围齿轮222转动，通过所述外围齿轮222的旋转带动所述齿轮组沿所述丝杠204进行上下移动，从而实现使所述中间托盘202沿所述丝杠204可进行上下移动调节。

作为本发明的另一种实施例，在所述中心齿轮212和所述外围齿轮222之间还可设置有中间齿轮262，由所述中心齿轮212、多个中间齿轮262以及多个外围齿轮222共同组成齿轮组，所述中间齿轮212和所述外围齿轮222的数量均与所述丝杠204的数量相同，所述中间齿轮262同时与所中心齿轮212和所述外围齿轮222相咬合。当转动所述旋转罗盘242时，带动所述中心齿轮212旋转，所述中心齿轮212带动所述中间齿轮262旋转，所述中间齿轮262带动所述外围齿轮222转动，通过所述外围齿轮222的旋转带动所述齿轮组沿所述丝杠204进行上下移动，从而实现使所述中间托盘202沿所述丝杠204可进行上下移动调节。

使用本发明的离子注入机机械臂装卸托盘拆卸离子注入机机械臂时，首先，将装卸托盘置于离子注入机的工艺腔下，将所述离子注入机机械臂的传动装置103及传动轴104穿入所述顶端托盘203的第二中空孔206；接着，旋转所述旋转罗盘242，使所述中间托盘202沿丝杠204移动，使得所述传动轴104最终固定于所述中间托盘202上的第一中空孔205内，同时使所述机械臂托盘102上的固定螺母对准进入所述顶端托盘203上螺母套筒的螺母固定筒217内；其次，旋转螺母套筒的驱动杆227，使所述机械臂托盘102上的固定螺母脱落进入所述螺母固定筒217内；最后，待卸下所有固定螺母后，从离子注入机工艺腔的顶端将已被解除固定的机械臂抬出。

使用本发明的离子注入机机械臂装卸托盘安装离子注入机机械臂时，则首先将装卸托盘置于离子注入机的工艺腔下，机械臂从离子注入机工艺腔的顶端放置入工艺腔内，使机械臂的传动装置103和传动轴104通过工艺腔壁上机械臂的安装出口伸出工艺腔外，同时使所述机械臂的传动装置103和传动轴104穿入装卸托盘的顶端托盘203的第二中空孔206；接着，旋转所述旋转罗盘242，使所述中间托盘202沿丝杠204移动，使得所述传动轴104最终固定于所述中间托盘202上的第一中空孔205内，同时使所述螺母套筒的螺母固定筒217内的固定螺母对准机械臂托盘102上的螺母固定杆；最后，旋转螺母套筒的驱动杆227，使螺母固定筒217内的固定螺母均固定于机械臂托盘102上的螺母固定杆上，从而完成对机械臂的安装工作。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种离子注入机机械臂装卸托盘，所述机械臂包括传送臂、机械臂托盘、传动装置和传动轴，所述机械臂托盘连接所述传送臂和传动装置，所述机械臂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，其特征在于，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；

所述第一中空孔的大小和形状与所述机械臂的传动轴的形状和大小相适应，可使所述传动轴从所述第一中空孔中穿过；所述第二中空孔的形状和大小与所述机械臂的传动装置的形状和大小相适应，可使所述传动装置从所述第二中空孔中穿过。

2.如权利要求1所述的离子注入机机械臂装卸托盘，其特征在于，所述中间托盘内具有由中心齿轮和与所述中心齿轮相咬合的多个外围齿轮组成的齿轮组，所述外围齿轮的数量与所述丝杠的数量相同，所述中心齿轮中间具有通孔，所述通孔的大小和形状与所述中间托盘上的第一中空孔一致，且所述通孔与所述中间托盘上的第一中空孔相贯通；所述中心齿轮的面向底端托盘的底部连接有旋转罗盘，所述旋转罗盘位于所述中间托盘外部、面向所述底端托盘的一面上；所述外围齿轮的中心具有丝杠穿孔，所述丝杠穿孔的内壁带有能够和所述丝杠上的螺纹相咬合的螺纹，所述丝杠穿过所述丝杠穿孔，将内部包含所述齿轮组的中间托盘固定在所述丝杠上。

3.如权利要求1所述的离子注入机机械臂装卸托盘，其特征在于，所述中间托盘内具有由中心齿轮、多个中间齿轮以及多个外围齿轮共同组成的齿轮组，所述中间齿轮和所述外围齿轮的数量均与所述丝杠的数量相同，所述中间齿轮同时与所述中心齿轮和所述外围齿轮相咬合，所述中心齿轮中间具有通孔，所述通孔的大小和形状与所述中间托盘上的第一中空孔一致，且所述通孔与所述中间托盘上的第一中空孔相贯通；所述中心齿轮的面向底端托盘的底部连接有旋转罗盘，所述旋转罗盘位于所述中间托盘外部，面向所述底端托盘的一面上；所述外围齿轮的中心具有丝杠穿孔，所述丝杠穿孔的内壁带有可和所述丝杠上的螺纹相咬合的螺纹，所述丝杠穿过所述丝杠穿孔，将内部包含所述齿轮组的中间托盘固定在所述丝杠上。