CN1111033A - 真空处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种真空处理装置，该装置提供了一种 用一个驱动源驱动的双层臂以及晶片升降驱动装置， 即，通过将上层臂及下层臂的上层臂驱动圆弧齿轮及 下层臂驱动圆弧齿轮与晶片升降驱动装置用同一轴 的臂驱动用槽凸轮板和晶片顶出用槽凸轮板驱动，可 以缩短处理时间，提高动作可靠性。

Description

本发明涉及一种用于半导体制造、薄膜形成等的真空处理装置。

传统的真空处理装置，如后面将要述及的图14、图15所示，备有晶片盒升降装置1和前进后退的晶片移送臂，配设了旋转的搬运臂2和加载闭锁室3以及在加载闭锁室内通过汽缸20而升降的晶片升降台19。并且双加载闭锁室4与双加载闭锁室内用脉冲马达16、17驱动的双层臂8、9以及双层臂旋转脉冲马达18经过真空密封室10而连接，各自配设了回转式编码器13、14、15。另外，反应室5、6、7各自配设了下部电极23、顶出汽缸12和三根顶出销11。各反应室还有门，由此而与双加载闭锁室4隔开，关于门的结构及其动作的说明在此省略。

以下对这种真空处理装置的动作加以说明。通过晶片盒升降装置1和搬运臂2从晶片盒21A取出晶片22A，并把它送至加载闭锁室3，移放至晶片升降台19。然后，进行真空抽吸，当晶片升降台19上升时，双加载闭锁室4内的上层臂8及下层臂9中的一个进入加载闭锁室3，在晶片升降台19下降后接收晶片，然后返回双加载闭锁室4。同时，通过旋转驱动马达18使上层臂8和下层臂9一起旋转，并朝着反应室5的方向停止。接着用汽缸12使晶片顶出销11上升，由此使处理过的晶片22B上升。接着没有晶片的臂进入反应室5，在晶片顶出销11下降后该臂接收处理过的晶片22B并返回双加载闭锁室4。接着另一个载有晶片的臂进入反应室5，晶片顶出销11上升后接收未处理的晶片22A，然后该臂返回双加载闭锁室4。其时通过回转式编码器13、14、15分别将上层臂8和下层臂9的各个旋转动作的动作行程限度加以检测，使在各个动作结束后继续后面的动作。接着，上层臂8和下层臂9旋转至反应室6的方向，并且与在反应室5内的动作一样，进行在反应室5处理过的晶片的交接。同样，当在反应室7结束了晶片的交接后，双层臂8和9旋转至加载闭锁室3的方向，空臂伸向被晶片升降台19带动上升的新的晶片的下方，在晶片升降台19下降后接收新的晶片，接着载有新晶片的臂移动至双加载闭锁室4，且载有处理过的晶片的臂伸至加载闭锁室3的晶片供给部，晶片升降台19上升后接收晶片，臂返回双加载闭锁室4。然后使加载闭锁室3恢复大气压，用搬运臂2取出处理过的晶片后送回晶片盒21B，一连串的晶片搬运就此结束。

但是在采用上述结构进行晶片的搬运时，上层臂8和下层臂9各自的往复动作以及晶片顶出销11或晶片升降台19的升降动作都必须在检测了各个动作终点之后才能开始下一个动作，因此动作时间较长。另外，为了减轻晶片顶出、停止时的冲击力，必须减慢晶片顶出用的汽缸12的动作速度，这样不利于缩短装置的处理时间。还有，在真空处理装置里，为了修复晶片的操作失误需要破坏真空，且修复需要很多时间，在用程序控制来控制多个装置时，在进行停电后的处理或不规则动作操作时容易发生动作失误。

鉴于上述传统装置的问题，本发明的目的是提供一种真空处理装置，它采用单一驱动源来完成双层臂的动作和顶出动作，可以缩短处理时间，提高动作的可靠性。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案，包括在所述真空处理室里用一个驱动源驱动的双层臂以及晶片升降驱动装置，以及该装置的旋转装置和位于旋转方向的反应室、或者晶片供给部的晶片升降装置与晶片升降驱动机构间的选择性卡合装置。

这个技术方案具有如下的作用。

双层臂和晶片顶出动作用一部马达驱动，且对上层臂、下层臂以及顶出销的各个动作已作了机械性规定，由此使上层臂、下层臂的动作与顶出销的动作可以连续并且同时进行，可以缩短处理时间。再者，通过选择适当的机构的动作曲线还能减缓晶片顶出时的冲击力。另外，由于是使双层臂以及晶片升降驱动装置作整体旋转后对晶片升降驱动装置与各反应室的晶片升降装置作选择性卡合的，因而可以进一步提高晶片搬运动作的可靠性。

下面对附图加以简单说明。

图1是本发明第一实施例中真空处理装置的晶片搬运装置的结构图。

图2是本发明第一实施例中真空处理装置的整体结构图。

图3是本发明第一实施例中晶片搬运装置的部分俯视图。

图4是本发明第一实施例中晶片升降机构的纵剖视图。

图5是本发明第一实施例中上层臂的俯视图。

图6是本发明第一实施例中下层臂的俯视图。

图7是本发明第一实施例中双层臂的侧视图。

图8是本发明第一实施例中臂齿轮箱的剖视图。

图9（a）是本发明第一实施例中凸轮箱的仰视图，（b）是本发明第一实施例中凸轮箱的纵剖视图。

图10是本发明第一实施例中凸轮箱内双层臂槽凸轮部的纵剖视图。

图11是本发明第一实施例中凸轮箱内顶出销槽凸轮部的剖视图。

图12是本发明第一实施例中三个凸轮的定时线图。

图13是本发明第三实施例中的整体模式图。

图14是传统实施例中真空处理装置的整体模式图。

图15是传统实施例中真空处理装置的晶片搬运装置的结构图。

下面结合图1-图12对本发明的第一实施例加以说明。首先结合图2对真空处理装置的整体结构作一说明。在图2中，24是晶片盒，26是晶片盒升降装置，27是搬运臂，28是加载闭锁室，29是双加载闭锁室，30、31是反应室，加载闭锁室内配设了晶片升降台34。下面再结合图1、图3、图4加以说明。在反应室30、31里有下部电极39，其内部设有顶出销40。在它的下方有一个与它相连的升降轴61，升降轴61周围装有波纹管41，升降轴61处装有槽形配件42。反应室30的外部下方有支柱63，经过支点62装有顶出销升降叉43，该叉两端装有滚子92，与槽形配件42卡合。在双加载闭锁室29内有上层臂32、下层臂33以及使它们运动的关节装置，上层臂32和下层臂33装在贯穿真空密封室65的轴45、48的上方，在轴45、48的下方装有上层臂驱动齿轮46和下层臂驱动齿轮49。如图9（a）和图9（b）所示，各齿轮与圆弧齿轮47、50啮合，在圆弧齿轮的齿轮部与支点80、82的中间固定了凸轮从动件79、81，如图10所示，它们与内外槽凸轮板51的槽凸轮部接合。另外，这个槽凸轮板51的旋转轴84与另一块晶片顶出用的槽凸轮52连接，如图11所示，在杠杆86端处凸轮从动件87与槽凸轮接合，在相反侧连接着回转可调螺丝式杆85，如图9（b）所示，其尖端部与顶出销推动臂44连接。在臂44的尖端部有滚子88。滚子88与臂的旋转方向的顶出销升降叉43的槽部卡合。槽凸轮旋转轴84装于蜗轮减速器83的输出轴孔，蜗轮减速器输入轴上连接着双层臂驱动马达55。另外所述槽凸轮和齿轮收容于凸轮箱54内，凸轮箱54与真空密封室65的旋转轴接合。在凸轮箱54的下方，该旋转轴与同轴的转轴56接合，该转轴56经过分度装置58与双层臂旋转马达57连接。这里的分度装置58是立体凸轮，它是可以使输出轴相对输入轴的旋转按预先分配的角度停留的凸轮装置，在这里分配的是90°。图5、图6、图7、图8（a）-图8（d）中显示了上层臂组件32和下层臂组件33。在上层臂组件32里，68是第一前连杆，71是第二前连杆，67是第一后连杆，70是第二后连杆，32是接收晶片的，各自通过铰链销连接。固定于第一后连杆67上的齿轮77与固定于第2前连杆71上的齿轮78互相啮合，为了使两齿轮的轴间距离保持固定，配设了齿轮箱60。用铰链销69将第一前连杆68固定于真空密封室65上，第一后连杆67则经过真空密封室固定于轴48上。

下面就具有上述结构的本发明第一实施例来说明它的一连串动作。如图2所示，首先，用搬运臂27将从盒24取出的晶片25移送至加载闭锁室28，并开始真空抽吸。如图9（a）、图9（b）所示，在加载闭锁室真空抽吸后，双层臂驱动马达55开始转动，由于2个槽凸轮板51、52的转动，与凸轮从动件79、81、87连接的圆弧齿轮47、50和杠杆86摆动，并且晶片顶出和双层臂驱动根据图12所示的定时进行工作。如图1所示，首先由于槽凸轮板52的旋转，被晶片顶出凸轮从动件87摆动的杠杆86使顶出销推动臂44工作，并用尖端的顶出滚子88将顶出销升降叉43压下去后晶片升降台34上升并停住。接着由于槽凸轮板51的旋转，用上层臂从动件79摆动的上层臂驱动圆弧齿轮47的支点80为中心摆动，并且使与啮合的上层臂驱动齿轮46摆动，并经过真空密封室65使上层臂驱动轴45摆动。通过这样的动作使上层臂32伸至加载闭锁室中心，并在晶片升降台34下降后接受晶片，然后上层臂32后退至双加载闭锁室。紧接着下层臂33以同样方式进入加载闭锁室中心，这时晶片升降台上升，接受处理过的晶片后停住。下层臂后退至双加载闭锁室，晶片升降台34下降后双层臂驱动马达55停止，1个周期的动作结束。

下面对上层臂组件32的动作加以说明。如图5-图8所示，由于双层臂驱动马达55的旋转，与轴45接合的上层臂第一后连杆67摆动，且通过齿轮箱60与连杆67平行的第一前连杆68从动。由于第一后连杆67的公转，与外观上旋转的后臂齿轮77啮合的前臂齿轮78旋转，从而带动固定于其上的第二前连杆71摆动。与晶片夹32平行的第二后连杆70从动，结果是晶片夹32成直线运动。同样，在升降方向以某种间隔配设的下层臂组件33也通过轴48的摆动使晶片夹33作直线运动。这里假设是来自上层臂32的驱动，一旦凸轮轴84在图12中360°位置上停下，后面就会由于马达55的反转而作360°～180°～0°的旋转，故必然是由未载晶片的臂进入反应室，从而防止了故障发生。

下面就双层臂的旋转动作加以说明。如图所示，首先双层臂旋转马达57旋转，并经过分度装置58与凸轮箱54一起使双层臂32和33从加载闭锁室28方向旋转，并向着反应室30停止。旋转的凸轮箱54上所装的顶出销推动臂44尖端的滚子88与其所对前方的顶出销升降叉43卡合。在此一旦传感器89确认了是面向反应室30，首先是门66打开，然后双层臂驱动马达55开始作与在加载闭锁室内时相反方向的旋转，并且按图12所示的定时从360°向0°方向动作，并且倒过来重复前述的动作。首先，使顶出销推动臂44所卡合的顶出销升降叉43动作，并将与它卡合的升降轴61顶出。在升降轴61的轴的上端固定了3根顶出销40，它使反应室30里的晶片上升。接着下层臂33进入反应室30，一旦它停留在下部电极39上，晶片顶出销40立即下降，将晶片交给下层臂33。在下层臂33后退至双加载闭锁室29的同时，载有未处理晶片的上层臂32进入反应室30并在下部电极39上停住。接着晶片顶出销40上升，上层臂32在交接了晶片后向双加载闭锁室29后退，门66关闭。晶片顶出销40下降后将晶片载于下部电极，至此晶片的交换结束。接着双层臂旋转马达57工作，紧接着立即与所述过程一样，双层臂32、33与凸轮箱54一起转至面向反应室31的位置。顶出销推动臂44与前方所对的顶出销升降叉43卡合后面向反应室31，一旦传感器90确认了这一点，双层臂驱动马达55即开始与面向加载闭锁室28时同样的旋转。就是说，通过双层臂进行晶片的交换，上层臂32接受处理过的晶片。接着双层臂旋转马达57转至面向加载闭锁室28的位置。一旦传感器91确认了该位置，双层臂驱动马达55就向与面向反应室30时相同的方向旋转，进行晶片的交换。一旦加载闭锁室28恢复了大气压，即用搬运臂27将处理过的晶片放入晶片盒25内，由此结束一连串的动作。

如上所述，在采用本实施例时，在进行一连串的晶片搬运、顶出等动作时，不是象传统的晶片搬运机构那样，要在将上层臂32、下层臂33、晶片顶出销40的动作行程终端加以检测之后才开始下一个动作，而是作连续的、并行的动作，因此可以缩短晶片搬运时间，并且就连晶片的顶出动作也由于冲击减缓而可以设计出最佳凸轮曲线。另外由于只需对臂所面对方向的反应室的晶片升降机构作机械性选择后进行升降动作，因而提高了机构的可靠性。

下面就本发明的其他实施例加以说明。

采用第二实施例时，图9（b）中的双层臂驱动马达为可变速马达，通过把该马达作为速度控制马达，在搬运晶片时，原先采用凸轮时为固定的晶片顶出速度就可任意地变成慢顶出、慢停止，从而可以防止晶片弹跳等。

如图13所示，第三实施例是使加载闭锁室37和反应室38各成一室，并且在加载闭锁室37内配设了双层臂组件59，即使是在加载闭锁室外设置晶片供给部36，也能获得同样的效果。

另外，在所述的第一实施例中是按二个反应室来加以说明的，而如果把移送室的形状设计成多边形，并改变分度装置的分配角度，则即使有两个以上的反应室也能获得同样效果。

由于本发明的真空处理装置是利用单一驱动源来进行晶片搬运时的双层臂动作和晶片升降动作的，故不会发生错误动作，可望缩短晶片搬运的动作时间。另外，即使是具有几个处理室的装置，由于使双层臂和晶片升降装置一起旋转卡合，故不会发生错误动作，可望缩短晶片搬运的动作时间。

Claims (2)

1、一种真空处理装置，包括反应室、加载闭锁室或双加载闭锁室、加载闭锁室或双加载闭锁室内由一个将处理过的晶片从反应室取出的臂和另一个将未处理的晶片提供给反应室的臂组成的双层臂、反应室内的晶片升降装置与晶片供给装置、以及晶片供给部的晶片升降装置；其特征在于，具有用一个驱动源驱动的双层臂以及晶片升降驱动装置、该装置的旋转装置、位于旋转方向的反应室、或者晶片供给部的晶片升降装置与晶片升降驱动装置之间的选择性卡合装置。

2、根据权利要求1所述的真空处理装置，其特征在于具有多个反应室。

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