一种半导体设备用机械手与预上片台系统

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，具体为一种半导体设备用机械手与预上片台系统。

背景技术

光刻机一般根据操作的简便性分为三种，手动、半自动、全自动，手动：指的是对准的调节方式，是通过手调旋钮改变它的X轴，Y轴和θ角度来完成对准，对准精度可想而知并不理想。制造高精度的对准系统需要具有近乎完美的精密机械工艺，工件台为光刻机的一个关键，由掩模样片整体运动台(XY)、掩模样片相对运动台(XY)、转动台、样片调平机构、样片调焦机构、承片台、掩模夹、抽拉掩模台组成，抽拉掩模台主要用于快速上下片，由燕尾导轨、定位挡块和锁紧手轮组成。

传统的手动光刻机需要手动上片至工作台，手工上片既不能保证效率，也不能保证基片的对准精度，影响曝光效果。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种半导体设备用机械手与预上片台系统，解决了手工上片既不能保证效率也不能保证基片的对准精度的问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种半导体设备用机械手与预上片台系统，包括机械手系统和气动旋转预上片台系统，所述机械手系统包括有机械手气动θ向旋转机构、机械手Z向电动抬升机构、机械手真空取片机构，所述机械手气动θ向旋转机构用于实现机械手Z向电动抬升机构进行θ向旋转，所述机械手Z向电动抬升机构用于实现机械手真空取片机构上下运动，所述机械手真空取片机构用于与气动旋转预上片台系统接触并微量Z向抬升；

所述机械手Z向电动抬升机构包括有机械手电动抬升丝杠、机械手Z向抬升下到位开关和机械手下降挂板，所述机械手下降挂板安装在机械手θ向旋转轴上，所述机械手电动抬升丝杠用于使机械手下降挂板进行上下运动，对机械手下降挂板的上限位方式为硬限位，下限位方式为触碰所述机械手Z向抬升下到位开关；

所述机械手真空取片机构包括有机械手自锁机构，所述机械手自锁机构安装于机械手下降挂板上，所述机械手自锁机构包含机械手自锁锁紧气缸、机械手取片吸盘和取片吸盘上到位开关，所述机械手自锁机构用于利用机械手取片吸盘与气动旋转预上片台系统接触并微量Z向抬升，机械手取片吸盘触碰到取片吸盘上到位开关产生信号驱动机械手自锁锁紧气缸实现锁紧操作；

所述气动旋转预上片台系统通过燕尾槽结构挂于预上片台固定立墙上，所述气动旋转预上片台系统包括有预上片气动旋转机构、转台机构；

所述预上片气动旋转机构包括有气动旋转机构、转轴和旋转到位开关，所述气动旋转机构通过燕尾槽结构安装在预上片台固定立墙指定位置，所述气动旋转机构用于通过转轴带动所述转台机构进行转动，所述旋转到位开关用于对转台机构进行限位；

所述转台机构包括旋转盘、上片承片台、旋转挡块和下片承片台，所述下片承片台和上片承片台分别位于所述旋转盘的上表面两侧，所述旋转盘下端对应位置连接转轴在转动过程中通过安装于旋转盘底部的旋转挡块实现限位，所述机械手自锁机构能够通过机械手取片吸盘与上片承片台接触并微量Z向抬升。

优选的，所述机械手系统包括机械手固定台、机械手旋转气缸、机械手旋转滑块、机械手θ向旋转轴、机械手电动抬升丝杠、机械手Z向抬升下到位开关、机械手下降挂板、机械手自锁锁紧气缸、机械手取片吸盘、取片吸盘上到位开关，所述机械手旋转气缸安装在机械手固定台上，所述机械手旋转滑块安装在机械手固定台对应θ向滑轨上，所述机械手θ向旋转轴安装在机械手固定台并使得机械手θ向旋转轴的挡块与机械手旋转滑块配合，所述机械手电动抬升丝杠安装在机械手固定台对应位置，所述机械手Z向抬升下到位开关安装在机械手Z向电动抬升机构指定位置，所述机械手下降挂板安装在机械手电动抬升丝杠上，并且置于机械手Z向电动抬升机构的Z向滑轨中，所述机械手自锁锁紧气缸安装于机械手自锁机构的指定位置，所述机械手取片吸盘安装于机械手前端位置，所述取片吸盘上到位开关安装于机械手取片吸盘上部位置。

优选的，所述气动旋转预上片台系统包括预上片台固定立墙、气动旋转机构、转轴、旋转到位开关、旋转盘、上片承片台、旋转挡块、下片承片台，所述预上片台固定立墙安装在曝光机设备规定位置，所述转轴安装在气动旋转机构上，所述旋转到位开关安装在预上片气动旋转机构上并于旋转盘上的对应机构实现控制，所述旋转盘安装在转轴上，所述上片承片台安装在旋转盘，实现上片吸片效果，所述旋转挡块安装于旋转盘底部，实现旋转限位和定位的任务，所述下片承片台安装于旋转盘指定位置，实现机械手下片的承片任务。

优选的，所述机械手系统中所使用滑轨滑块的材质均为高强度材质。

优选的，所述气动旋转预上片台系统中所使用的气动旋转机构为高精度气动模组。

优选的，所述机械手气动θ向旋转机构包括有机械手旋转气缸、机械手旋转滑块、机械手θ向旋转轴，所述机械手旋转气缸用于推动机械手旋转滑块在滑轨上定向移动，所述机械手旋转滑块用于推动机械手θ向旋转轴上的挡块来实现所述机械手Z向电动抬升机构进行θ向旋转。

工作原理：本发明的半导体设备用机械手与预上片台系统，包括创新的机械手系统和气动旋转预上片台系统，机械手系统采用一组气动旋转机构，一组气动锁紧机构，一组丝杠抬升机构；气动旋转机构通过机械手旋转气缸推动机械手旋转滑块在定导轨滑动，机械手旋转滑块推动机械手θ向旋转轴上的挡块实现转轴θ向旋转，所述气动锁紧机构，通过机械手自锁锁紧气缸顶紧机械手自锁机构中的杠杆机构，所述杠杆机构另一端顶紧机械手取片吸盘实现机械手吸片锁紧，所述丝杠抬升机构通过电机带动机械手下降挂板上下运动，来实现机械手上下运动取片。所述气动旋转预上片台系统采用一组气动旋转机构和一组缓冲机构来实现旋转转盘到指定工位，一组气动旋转机构采用气动摆动气缸来实现旋转盘转动，一组缓冲机构通过两个缓冲器来实现定位，保证旋转盘上的上片承片台和下片承片台达到指定工位。

本发明提供了一种半导体设备用机械手与预上片台系统。具备以下有益效果：

本发明通过机械手系统的机械手气动θ向旋转机构、机械手Z向电动抬升机构、机械手真空取片机构等实现机械手系统的旋转、抬升、取放片等动作，配合气动旋转预上片台系统的气动旋转机构、转轴和旋转到位开关、旋转盘、上片承片台、旋转挡块和下片承片台等实现上下片，既保证效率，也保证基片的对准精度，提高曝光效果。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的机械手系统结构示意图；

图3为本发明的气动旋转预上片台系统结构示意图。

其中，1、机械手系统；2、气动旋转预上片台系统；3、预上片气动旋转机构；4、机械手真空取片机构；5、机械手气动θ向旋转机构；6、机械手Z向电动抬升机构；7、机械手自锁机构；8、机械手固定台；9、机械手旋转气缸；10、机械手旋转滑块；11、机械手θ向旋转轴；12、机械手电动抬升丝杠；13、机械手Z向抬升下到位开关；14、机械手下降挂板；15、机械手自锁锁紧气缸；16、机械手取片吸盘；17、取片吸盘上到位开关；18、预上片台固定立墙；19、气动旋转机构；20、转轴；21、旋转到位开关；22、旋转盘；23、上片承片台；24、旋转挡块；25、下片承片台。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例：

如图1-3所示，本发明实施例提供一种半导体设备用机械手与预上片台系统，包括机械手系统1和气动旋转预上片台系统2，机械手系统1包括有机械手气动θ向旋转机构5、机械手Z向电动抬升机构6、机械手真空取片机构4，机械手气动θ向旋转机构5用于实现机械手Z向电动抬升机构6进行θ向旋转，机械手Z向电动抬升机构6用于实现机械手真空取片机构4上下运动，机械手真空取片机构4用于与气动旋转预上片台系统2接触并微量Z向抬升；

机械手气动θ向旋转机构5包括有机械手旋转气缸9、机械手旋转滑块10、机械手θ向旋转轴11，机械手旋转气缸9用于推动机械手旋转滑块10在滑轨上定向移动，机械手旋转滑块10用于推动机械手θ向旋转轴11上的挡块来实现机械手Z向电动抬升机构6进行θ向旋转；机械手旋转滑块10依赖机械手旋转气缸9推动在指定滑轨上定向运动，机械手旋转滑块10带有凹槽，凹槽位置对应机械手θ向旋转轴11上的挡块，机械手θ向旋转轴11通过机械手旋转滑块10推动机械手θ向旋转轴11上的挡块实现机械手系统1的θ向旋转。

机械手Z向电动抬升机构6包括有机械手电动抬升丝杠12、机械手Z向抬升下到位开关13和机械手下降挂板14，机械手下降挂板14安装在机械手θ向旋转轴11上，机械手电动抬升丝杠12用于使机械手下降挂板14进行上下运动，对机械手下降挂板14的上限位方式为硬限位，下限位方式为触碰机械手Z向抬升下到位开关13；机械手Z向电动抬升机构6配备有机械手电动抬升丝杠12，机械手电动抬升丝杠12带动机械手下降挂板14上下运动，机械手下降挂板14上托举机械手真空取片机构4实现取片机构的Z向运动。机械手电动抬升丝杠12上配备有机械手Z向抬升下到位开关13实现到位限制，机械手系统1安装于机械手固定台8上。

机械手真空取片机构4包括有机械手自锁机构7，机械手自锁机构7安装于机械手下降挂板14上，机械手自锁机构7包含机械手自锁锁紧气缸15、机械手取片吸盘16和取片吸盘上到位开关17，机械手自锁机构7用于利用机械手取片吸盘16与气动旋转预上片台系统2接触并微量Z向抬升，机械手取片吸盘16触碰到取片吸盘上到位开关17产生信号驱动机械手自锁锁紧气缸15实现锁紧操作；机械手自锁机构7依靠机械手自锁锁紧气缸15顶紧固定于机械手自锁机构7的杠杆，进而顶紧机械手取片吸盘16实现机械手系统1取片时的Z向锁紧功能，取片吸盘上到位开关17触发后激发机械手自锁锁紧气缸15动作实现锁紧功能；

气动旋转预上片台系统2通过燕尾槽结构挂于预上片台固定立墙18上，气动旋转预上片台系统2包括有预上片气动旋转机构3、转台机构；

预上片气动旋转机构3包括有气动旋转机构19、转轴20和旋转到位开关21，气动旋转机构19通过燕尾槽结构安装在预上片台固定立墙18指定位置，气动旋转机构19用于通过转轴20带动转台机构进行转动，旋转到位开关21用于对转台机构进行限位；气动旋转机构19上端安装转轴20，转轴20上端安装旋转盘22，转轴20下端通过挂板安装旋转到位开关21，旋转盘22上面指定位置分别安装上片承片台23和下片承片台25，旋转盘22下面指定位置安装两个旋转挡块24结合旋转到位开关21实现旋转到位功能。

转台机构包括旋转盘22、上片承片台23、旋转挡块24和下片承片台25，下片承片台25和上片承片台23分别位于旋转盘22的上表面两侧，旋转盘22下端对应位置连接转轴20在转动过程中通过安装于旋转盘22底部的旋转挡块24实现限位，机械手自锁机构7能够通过机械手取片吸盘16与上片承片台23接触并微量Z向抬升。

机械手系统1包括机械手固定台8、机械手旋转气缸9、机械手旋转滑块10、机械手θ向旋转轴11、机械手电动抬升丝杠12、机械手Z向抬升下到位开关13、机械手下降挂板14、机械手自锁锁紧气缸15、机械手取片吸盘16、取片吸盘上到位开关17，机械手旋转气缸9安装在机械手固定台8上，机械手旋转滑块10安装在机械手固定台8对应θ向滑轨上，机械手θ向旋转轴11安装在机械手固定台8并使得机械手θ向旋转轴11的挡块与机械手旋转滑块10配合，机械手电动抬升丝杠12安装在机械手固定台8对应位置，机械手Z向抬升下到位开关13安装在机械手Z向电动抬升机构6指定位置，机械手下降挂板14安装在机械手电动抬升丝杠12上，并且置于机械手Z向电动抬升机构6的Z向滑轨中，机械手自锁锁紧气缸15安装于机械手自锁机构7的指定位置，机械手取片吸盘16安装于机械手前端位置，取片吸盘上到位开关17安装于机械手取片吸盘16上部位置。

气动旋转预上片台系统2包括预上片台固定立墙18、气动旋转机构19、转轴20、旋转到位开关21、旋转盘22、上片承片台23、旋转挡块24、下片承片台25，预上片台固定立墙18安装在曝光机设备规定位置，转轴20安装在气动旋转机构19上，旋转到位开关21安装在预上片气动旋转机构3上并于旋转盘22上的对应机构实现控制，旋转盘22安装在转轴20上，上片承片台23安装在旋转盘22，实现上片吸片效果，旋转挡块24安装于旋转盘22底部，实现旋转限位和定位的任务，下片承片台25安装于旋转盘22指定位置，实现机械手下片的承片任务。

机械手系统1中所使用滑轨滑块的材质均为高强度材质。

气动旋转预上片台系统2中所使用的气动旋转机构19为高精度气动模组。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。