一种应用于晶圆转运机械手的增程装置的制作方法

本技术属于机械手，具体涉及一种应用于晶圆转运机械手的增程装置。

背景技术：

1、在半导体制造领域，晶圆转运机械手是实现晶圆自动化传输的核心设备，广泛应用于光刻机、蚀刻机、薄膜沉积设备等半导体工艺设备之间的晶圆搬运作业。为满足不同高度工艺设备的晶圆装卸需求，转运机械手上通常配置可升降的转运臂结构，通过调节转运臂的竖向高度，实现晶圆在不同设备晶圆端口之间的精准对接与传输。

2、现有晶圆转运机械手的升降调节结构，普遍采用“安装立柱+升降立柱”的二级升降设计：安装立柱固定设置于机械手底座，升降立柱可相对安装立柱上下运动，转运臂直接安装于升降立柱顶部的转运臂安装位，通过升降立柱相对安装立柱的竖向运动，实现转运臂安装位的高度调节。然而，这种传统结构在实际应用中存在显著技术局限，难以满足半导体制造对转运机械手操作范围的日益提升的需求：

3、一方面，转运臂安装位的竖向行程受限，导致横向覆盖空间不足。由于升降立柱的运动行程完全依赖于安装立柱所提供的竖向运动行程，受限于机械手整体结构尺寸，尤其是安装立柱的高度不能无限增加，否则会影响设备稳定性与车间布局，升降立柱的最大伸出高度被严格限制，进而导致转运臂安装位的最高高度无法提升。当面对高度较高的工艺设备晶圆端口时，转运臂因竖向行程不足无法抵达指定位置，需通过调整机械手整体摆放位置或额外增设辅助升降平台才能完成作业，不仅降低了传输效率，还增加了设备调试复杂度与生产成本。

4、另一方面，若试图通过增加安装立柱行程提升竖向高度，会导致转运臂安装位的最低高度受限。部分技术方案为解决竖向行程不足的问题，尝试通过延长安装立柱的竖向高度以增大升降立柱相对安装立柱的最高运动高度，从而增加升降立柱的运动行程。但由于升降立柱最低可滑动至与安装立柱顶部齐平的位置，此时转运臂安装位的高度不低于安装立柱顶部高度，因此转运臂安装位的最低高度由安装立柱的顶面高度决定，安装立柱高度的增加会直接抬高转运臂安装位的最低高度。当面对高度较低的工艺设备晶圆端口(如部分薄膜沉积设备的低位端口)时，转运臂因最低高度过高无法下降至对接位置，导致机械手无法适配该类设备，显著缩小了机械手的适用范围，难以满足半导体车间内多类型、多高度工艺设备的兼容传输需求。

5、综上，现有晶圆转运机械手的升降结构，因“竖向行程提升”与“最低高度控制”之间存在冲突，导致其操作范围受限，难以适配半导体制造中多高度、多类型工艺设备的晶圆转运需求。

技术实现思路

1、本技术提供了一种应用于晶圆转运机械手的增程装置，以解决现有晶圆转运机械手中转运臂竖向运动空间受限的技术问题。

2、本技术所采用的技术方案为：

3、一种应用于晶圆转运机械手的增程装置，包括安装立柱以及安装于所述安装立柱的升降立柱，所述升降立柱顶部设有用于安装转运臂的转运臂安装位，所述升降立柱能够相对所述安装立柱上下运动以带动所述转运臂安装位上下运动；所述增程装置还包括增程组件，所述增程组件包括增程座与驱动单元，所述安装立柱安装于所述增程座，所述驱动单元能够驱动所述安装立柱相对所述增程座上下运动。

4、本技术所述的增程装置还包括如下附加技术特征：

5、所述增程座设有沿竖直方向延伸的升降腔，所述增程组件还包括升降座，所述安装立柱安装于所述升降座，所述驱动单元驱动所述升降座沿所述升降腔上下运动以带动所述安装立柱沿所述升降腔上下运动。

6、所述安装立柱顶部设有承载面，所述转运臂安装位位于所述承载面上方，所述升降腔顶部具有开口，所述安装立柱具有位于所述升降腔底部的第一极限位置以及位于所述升降腔顶部的第二极限位置，当所述安装立柱位于第一极限位置时，所述承载面不低于所述开口。

7、所述增程座包括底板、背板、侧板以及面板，所述底板、所述背板、所述侧板以及所述面板配合围成所述升降腔，所述面板与所述侧板可拆卸连接，所述驱动单元包括驱动件与传动机构，所述驱动件安装于所述背板背离所述升降腔的一侧，所述驱动件通过所述传动机构驱动所述升降座上下运动。

8、所述升降座底部设有第一走线槽，所述第一走线槽包括朝向所述面板一侧的出线口，所述第一走线槽用于穿设管线并引导管线自所述出线口伸出以与所述安装立柱连接。

9、所述增程装置还包括安装于所述背板的拖链组件，所述拖链组件内部中空以形成与所述第一走线槽连通的第二走线槽。

10、所述侧板沿竖直方向间隔设有多个减重孔。

11、所述增程座设有位于所述升降腔内的导向滑轨，所述升降座设有与所述导向滑轨适配的导向滑槽，所述升降座通过所述导向滑轨与所述导向滑槽的滑动配合相对所述增程座上下滑动。

12、所述升降座包括沿水平方向延伸的承载板、安装于所述承载板相对两侧的加强侧板以及位于两所述加强侧板之间的加强后板，所述安装立柱安装于所述承载板。

13、所述安装立柱内部中空以形成滑动腔，所述升降立柱至少部分位于所述滑动腔内并能够沿所述滑动腔上下滑动。

14、由于采用了上述技术方案，本技术所取得的有益效果为：

15、1.本技术的增程装置通过升降立柱相对安装立柱的上下运动与安装立柱相对增程组件的上下运动的双重竖向调节结构，能够在不过多影响升降立柱顶端转运臂安装位的下放高度基础上，增强升降立柱的竖向运动高度范围，从而增强转运臂安装位可到达的竖向高度。具体地，当需要对接高度较高的工艺设备晶圆端口时，驱动单元可驱动安装立柱相对增程座向上运动，同时升降立柱同步相对安装立柱向上运动，两者运动行程叠加能使转运臂安装位稳定抵达更高对接高度，完成对高位置晶圆的精准转运；而面对车间内高度较低的工艺设备晶圆端口时，仅需通过驱动单元驱动安装立柱相对增程座向下运动，即可带动升降立柱及转运臂安装位同步下移，且因升降立柱仍可相对安装立柱向下运动至与相对安装立柱较低的状态，转运臂安装位的最低高度能稳定控制在适配低位端口的合理范围，可顺利完成对薄膜沉积设备等低位工艺设备的晶圆对接，有效覆盖车间内多类型低位设备的转运需求。

16、此外，增程组件的设置能够提升转运臂安装位的竖向高度切换速度，升降立柱相对安装立柱的运动以及安装立柱相对增程座的运动可同步进行，从而实现转运臂安装位高度的快速切换。以晶圆在低处的蚀刻机向高处的光刻机的转运为例，当晶圆从较低高度的蚀刻机的端口取出时，安装立柱相对增程座处于较低位置，升降立柱调整至适配蚀刻机端口的高度；随后驱动单元驱动安装立柱相对增程座向上运动，同时升降立柱根据光刻机端口高度进一步微调，即可快速将晶圆转运至光刻机端口，无需对机械手整体结构进行调整，大幅提升了机械手在多设备、多高度场景下的操作灵活性，满足半导体车间内复杂的晶圆转运流程需求。

17、再者，安装立柱与增程座的连接结构、升降立柱与安装立柱的配合方式，在实际运行过程中可形成稳定的双重支撑体系，当转运臂携带晶圆进行竖向高度调节时，安装立柱相对增程座的运动能提供稳定的基础调节支撑，升降立柱相对安装立柱的运动则可实现精准的高度微调，两者协同工作能有效降低单一升降结构可能出现的晃动或偏移问题，确保转运臂在不同高度位置均能保持平稳状态，保障晶圆在转运过程中的安全性，降低因结构不稳定导致的晶圆损坏风险，符合半导体制造对设备可靠性的严苛要求。

18、2.通过在增程座内设置沿竖直方向延伸的升降腔，并引入升降座作为安装立柱与增程座的过渡连接部件，为安装立柱提供了稳定的承载平台，从而提升了增程装置的整体运行可靠性。当驱动单元驱动升降座沿升降腔上下运动时，升降腔的内壁可对升降座的四周形成限位，有效限制升降座在运动过程中的横向偏移，降低安装立柱因晃动导致转运臂安装位偏离预设轨迹的概率，尤其是在对接精度要求极高的光刻机晶圆端口时，这种导向作用能确保安装立柱带动转运臂安装位平稳升降，降低其因偏移导致晶圆与端口对接错位的概率，保障晶圆装卸的精准性。同时，升降座作为中间载体，可将安装立柱传递包括安装立柱自身重量、升降立柱自重、转运臂的重量以及晶圆重量的载荷等均匀分散到增程座的升降腔内壁，降低安装立柱直接与增程座连接时产生的局部应力集中的概率，减少对增程座的直接冲击。