CN106426289B - 一种端面自旋转清洗机械手系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种端面自旋转清洗机械手系统，包括机械手和清洗毛刷，机械手包括立柱、摆臂、端面旋转机构和晶片吸附机构；所述端面旋转机构主要包括电机、轴承、摆臂上盘和摆臂下盘，由电机带动安装在轴承上的摆臂上盘和摆臂下盘旋转，进一步带动固定于摆臂下盘下方的晶片吸附机构与晶片接触的端面旋转，机械手运动至清洗毛刷位置则可实现清洗。本发明通过机械手端面自旋转进行清洗，无需毛刷旋转，可有效的节省清洗毛刷的安装空间，简化了清洗毛刷结构，使机械手整体结构更加简单，动作更加简便，并且提升了稳定性。

Description

一种端面自旋转清洗机械手系统

技术领域

本发明属于半导体器件加工技术领域，涉及一种半导体器件加工中使用的机械手，特别是一种可实现端面自旋转清洗的机械手系统。

背景技术

在使用专用加工设备加工半导体器件时，需要传输待加工的器件至加工位置。以晶片加工为例，通常使用夹持晶片的机械手执行该传输操作，但传输过程中机械手会与待加工晶片直接接触，若机械手清洁不干净则极易造成晶片污染，甚至是致晶片的后序加工工序失效，因此传输用机械手的清洗在晶片加工过程中是必不可少的步骤。

目前，在半导体器件加工设备中，常规机械手的清洗由附加的清洗单元完成，清洗单元通常采用电机带动毛刷在机械手端面旋转的方式执行清洗工作，通过毛刷旋转刷洗可将机械手端面的污染物除去。但上述清洗方法需要安装旋转毛刷的额外空间，在一些安装空间狭小的场合实施比较困难，且旋转毛刷加工难度大，成本高。

发明内容

本发明为解决现有技术机械手的清洗需要安装旋转毛刷，额外占用空间的技术问题，提供了一种端面自旋转清洗机械手系统，通过机械手自旋转，配合固定的清洗毛刷，实现机械手端面的自旋转清洗，可有效的简化清洗毛刷结构，节省清洗毛刷的安装空间。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供一种端面自旋转清洗机械手系统，包括机械手和清洗毛刷；所述机械手包括立柱、摆臂、端面旋转机构和晶片吸附机构，其中：

所述摆臂安装在所述立柱上；所述端面旋转机构包括电机、轴承、摆臂上盘和摆臂下盘；所述电机安装在所述摆臂上，所述轴承安装在所述摆臂前端，所述电机带动所述轴承转动；所述摆臂上盘安装在所述轴承上，随所述轴承旋转；所述摆臂下盘与摆臂上盘连接，随所述摆臂上盘旋转；所述晶片吸附机构与所述摆臂下盘的下盘面固定连接，所述晶片吸附机构包括机械手端面和所述机械手端面后的气道，所述机械手端面用于接触晶片并随所述摆臂下盘旋转；所述晶片吸附机构还包括抽真空气路，所述抽真空气路一端连接外部真空设备，另一端连通所述气道抽气。所述清洗毛刷固定设置，通常位于所述机械手端面下方。

优选地，所述轴承选用角接触轴承。

优选地，在所述电机的轴端安装有第一同步带轮；所述轴承安装在摆臂前端部的圆槽中，轴承盖安装在所述摆臂上并固定所述轴承外圈，第二同步带轮通过轴套固定在轴承内圈上；所述第一同步带轮和第二同步带轮间连接有同步带，第一同步带轮通过同步带带动第二同步带轮同步转动。

上述方案进一步优选地，所述摆臂上盘固定在所述轴承内圈下端，所述摆臂上盘的中轴处具有依次贯通所述摆臂、轴承内圈、轴套及第二同步带轮的突出部。

作为前述抽真空气路的优选，其包括在所述摆臂上盘与摆臂下盘中分别设置的气路；所述摆臂上盘和摆臂下盘的气路分别具有第一气路接头和第二气路接头，两个气路接头通过软管连接。

作为前述摆臂上盘的气路的优选，所述摆臂上盘的气路与摆臂上盘同轴设置，由中空的所述突出部构成；所述抽真空气路还包括用于连接外部真空设备的气路旋转接头，所述气路旋转接头连接在所述突出部顶端。

优选地，所述摆臂上盘和摆臂下盘通过缓冲结构连接；进一步优选地，所述摆臂上盘和摆臂下盘之间设置若干圆柱杆，所述圆柱杆一杆端固定在两个盘之一的盘面上，另一杆端穿过另一个盘的盘体上的通孔，该另一杆端安装螺母使其无法从通孔脱出，所述圆柱杆可在所述通孔中滑动；每个圆柱杆上均套有弹簧，所述弹簧抵在所述摆臂上盘和摆臂下盘的相对的两个盘面上。上述圆柱杆、螺母和弹簧的设置在摆臂上盘和摆臂下盘之间形成了缓冲连接。

作为晶片吸附机构的优选，其包括陶瓷台和多孔陶瓷盘；所述陶瓷台与所述摆臂下盘的下盘面固定连接；所述多孔陶瓷盘嵌置于所述陶瓷台中，其表面为所述机械手端面；进一步优选地，所述气道设置在所述陶瓷台中，所述抽真空气路通过摆臂下盘连通所述气道；所述摆臂下盘与陶瓷台的下盘面之间设置有用于密封连接所述抽真空气路与所述气道的密封圈。

本发明实施例的上述技术方案通过机械手自旋转设计，配合固定的清洗毛刷，可实现机械手端面的自旋转清洗，其有益效果为：端面自旋转清洗无需毛刷旋转，可有效的节省清洗毛刷的安装空间，简化了清洗毛刷结构，使机械手整体结构更加简单，动作更加简便，并且提升了稳定性。

附图说明

图1为本发明实施例提供的端面自旋转清洗机械手系统的立体结构及工作方式示意图；

图2为图1所示机械手系统的局部放大剖视图。

[主要元件符号说明]

1-立柱；2-摆臂；3-电机；31-第一同步带轮；32-第二同步带轮；33-同步带；4-轴承；41-轴承盖；42-轴套；5-摆臂上盘；51-突出部；52-第一气路接头；53-软管；54-气路旋转接头；6-摆臂下盘；61-第二气路接头；62-圆柱杆；63-螺母；64-弹簧；7-陶瓷台；71-多孔陶瓷盘；72-密封圈；8-清洗毛刷。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明针对现有的问题，提供一种端面自旋转清洗机械手系统，其机械手端面可通过自旋转实现清洗，无需清洗毛刷旋转。

图1和2所示为本发明一实施例提供的一种端面自旋转清洗机械手系统如所示，包括机械手和清洗毛刷8，机械手包括立柱1、摆臂2、端面旋转机构和晶片吸附机构；其中：

摆臂2安装在立柱1上，可通过螺钉连接。

端面旋转机构安装在摆臂2上。端面旋转机构包括电机3、轴承4、摆臂上盘5和摆臂下盘6，具体结构如下：

电机3安装在摆臂2上，轴承4安装在摆臂2前端，电机3带动轴承4转动；摆臂上盘5安装在轴承4上，随轴承4旋转；摆臂下盘6与摆臂上盘5连接，随摆臂上盘5旋转；

轴承4安装在摆臂2前端部的圆槽中，轴承盖41安装在摆臂2上并固定轴承4外圈，轴套42过盈配合固定在在轴承4内圈；作为一种较佳的实施方式，轴承4可选用角接触轴承，可同时承受径向负荷和轴向负荷，能在较高的转速下工作，其接触角越大，轴向承载能力越高；

电机带动轴承转动可使用多种常用的传动方式实现，如图1和2所示，本实施例采用了同步带传动，电机3的轴端安装有第一同步带轮31，第二同步带轮32压在轴套42上，通过轴套42固定在轴承4内圈上；第一同步带轮31和第二同步带轮32间连接有同步带33；

摆臂上盘5固定在轴承4内圈下端，摆臂上盘5的中轴处具有依次贯通摆臂2、轴承4内圈、轴套42及第二同步带轮32的突出部51，通常通过突出部51与轴承4内圈过盈配合实现摆臂上盘5与轴承4内圈的固定。

晶片吸附机构安装在端面旋转机构前端，包括陶瓷台7、多孔陶瓷盘71和抽真空气路，其中：陶瓷台7与摆臂下盘6的下盘面固定连接；多孔陶瓷盘71嵌置于陶瓷台7中，其表面即为接触晶片并随摆臂下盘6旋转的机械手端面；晶片吸附机构的气道设置在所述陶瓷台7中，位于多孔陶瓷盘71的后面，抽真空气路一端连接外部真空设备，另一端连通气道，真空设备打开时对整个抽真空气路和气道抽真空，气道内形成负压，因多孔陶瓷盘71表面具有开孔，晶片即可吸附在多孔陶瓷盘71表面。

抽真空气路可以是附加的与晶片吸附机构的气道连接的抽气管，也可以内置于端面旋转机构中。在图1和2所示实施例的情形下，抽真空气路包括摆臂上盘5与摆臂下盘6中分别设置的气路以及气路旋转接头54；摆臂上盘5和摆臂下盘6的气路分别具有第一气路接头52和第二气路接头61，两个气路接头通过软管53连接，摆臂下盘6的气路再与陶瓷台7中的气道连通；摆臂上盘5的气路与摆臂上盘5同轴设置，由中空的突出部51构成；突出部51顶端与摆臂上盘5同轴连接有用于连接外部真空设备的气路旋转接头54。

一种较佳的实施例，可在机械手中设置接触缓冲结构，当多孔陶瓷盘71接触晶片时，多孔陶瓷盘71表面受向上的力的作用，通过接触缓冲结构进行缓冲，可减小多孔陶瓷盘71与晶圆接触的冲击力，从而减小晶片的变形和损伤；接触缓冲结构可通过将摆臂上盘5和摆臂下盘6缓冲连接构成；具体的，如图1和2所示，摆臂上盘5和摆臂下盘6之间设置三个圆柱杆62，圆柱杆62一杆端固定在摆臂下盘6的盘面上，另一杆端穿过摆臂上盘5盘体上的通孔，在杆端安装螺母63使其无法从通孔脱出，圆柱杆62可在摆臂上盘5的通孔中滑动，在摆臂上盘5和摆臂下盘6之间实现限位；每个圆柱杆62上均套有弹簧64，弹簧64抵在摆臂上盘5和摆臂下盘6的相对的两个盘面上，当摆臂上盘5与圆柱杆62间相对滑动时，弹簧压缩提供缓冲；为保证受力均匀，三个圆柱杆62位置在摆臂下盘6的盘面上均匀分布；作为其它的实施方式，圆柱杆可以设置为其它数量，以三个以上为佳；圆柱杆的一杆端并不限于固定在摆臂下盘上，也可以全部或部分固定在摆臂上盘上，而在摆臂下盘的相对位置设置通孔供圆柱杆另一杆端穿过。

清洗毛刷8固定设置在机械手端面下方，因无需旋转，平面的条状毛刷即可满足使用要求；清洗毛刷8可通过螺钉安装在半导体设备工作台的机械手清洗位置上；作为一种清洗的实施方式，清洗时机械手先运动到清洗位置，并下降到清洗毛刷8上表面，清洗毛刷8沿半径方向覆盖多孔陶瓷盘71中心到边缘位置，机械手端面自旋转启动，完成机械手端面多孔陶瓷盘71整个表面的清洗。

本发明是一种结构简单、操作灵活、节省空间的端面自旋转清洗机械手系统。机械手端面自旋转清洗，有效的节省了清洗毛刷的安装空间，简化了清洗毛刷结构，整体结构简单、动作简便、稳定性好。

以上所述方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述；各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可，各实施例中所涉及到的技术特征在彼此之间不构成冲突的前提下可以相互组合。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系基于附图所示，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义；此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种端面自旋转清洗机械手系统，包括机械手和清洗毛刷(8)；所述机械手包括立柱(1)和摆臂(2)，所述摆臂(2)安装在所述立柱(1)上；其特征在于，还包括端面旋转机构和晶片吸附机构，其中：

所述端面旋转机构包括电机(3)、轴承(4)、摆臂上盘(5)和摆臂下盘(6)；所述电机(3)安装在所述摆臂(2)上，所述轴承(4)安装在所述摆臂(2)前端，所述电机(3)带动所述轴承(4)转动；所述摆臂上盘(5)安装在所述轴承(4)上，随所述轴承(4)旋转；所述摆臂下盘(6)与摆臂上盘(5)连接，随所述摆臂上盘(5)旋转；

所述晶片吸附机构与所述摆臂下盘(6)的下盘面固定连接，所述晶片吸附机构包括机械手端面和在所述机械手端面后的气道，所述机械手端面用于接触晶片并随所述摆臂下盘(6)旋转；所述晶片吸附机构还包括抽真空气路，所述抽真空气路一端连接外部真空设备，另一端连通所述气道抽气；

所述清洗毛刷(8)固定设置。

2.根据权利要求1所述的机械手系统，其特征在于，所述轴承(4)为角接触轴承。

3.根据权利要求1所述的机械手系统，其特征在于，所述电机(3)的轴端安装有第一同步带轮(31)；所述轴承(4)安装在摆臂(2)前端部的圆槽中，轴承盖(41)安装在所述摆臂(2)上并固定所述轴承(4)外圈，第二同步带轮(32)通过轴套(42)固定在轴承(4)内圈上；所述第一同步带轮(31)和第二同步带轮(32)间连接有同步带(33)。

4.根据权利要求3所述的机械手系统，其特征在于，所述摆臂上盘(5)固定在所述轴承(4)内圈下端，所述摆臂上盘(5)的中轴处具有依次贯通所述摆臂(2)、轴承(4)内圈、轴套(42)及第二同步带轮(32)的突出部(51)。

5.根据权利要求4所述的机械手系统，其特征在于，所述抽真空气路包括在所述摆臂上盘(5)与摆臂下盘(6)中分别设置的气路；所述摆臂上盘(5)和摆臂下盘(6)的气路分别具有第一气路接头(52)和第二气路接头(61)，两个气路接头通过软管(53)连接。

6.根据权利要求5所述的机械手系统，其特征在于，所述摆臂上盘(5)的气路与摆臂上盘(5)同轴设置，由中空的所述突出部(51)构成；所述抽真空气路还包括用于连接外部真空设备的气路旋转接头(54)，所述气路旋转接头(54)连接在所述突出部(51)顶端。

7.根据权利要求1所述的机械手系统，其特征在于，所述摆臂上盘(5)和摆臂下盘(6)通过缓冲结构连接。

8.根据权利要求7所述的机械手系统，其特征在于，所述摆臂上盘(5)和摆臂下盘(6)之间设置若干圆柱杆(62)，所述圆柱杆(62)一杆端固定在两个盘之一的盘面上，另一杆端穿过另一个盘的盘体上的通孔，该另一杆端安装螺母(63)使其无法从通孔脱出，所述圆柱杆(62)可在所述通孔中滑动；每个圆柱杆(62)上均套有弹簧(64)，所述弹簧(64)抵在所述摆臂上盘(5)和摆臂下盘(6)的相对的两个盘面上。

9.根据权利要求1至8任一项所述的机械手系统，其特征在于，所述晶片吸附机构包括陶瓷台(7)和多孔陶瓷盘(71)；所述陶瓷台(7)与所述摆臂下盘(6)的下盘面固定连接；所述多孔陶瓷盘(71)嵌置于所述陶瓷台(7)中，其表面为所述机械手端面。

10.根据权利要求9所述的机械手系统，其特征在于，所述气道设置在所述陶瓷台(7)中，所述抽真空气路通过摆臂下盘(6)连通所述气道；所述摆臂下盘(6)与陶瓷台(7)的下盘面之间设置有用于密封连接所述抽真空气路与所述气道的密封圈(72)。