CN108356804A - 一种晶圆搬运机械手 - Google Patents

Abstract

一种晶圆搬运机械手，涉及一种半导体制造技术，包括升降轴、旋转轴和伸展轴，所述的伸展轴包括伸展电机、一级伸展臂、二级伸展臂和手指固定座，一级伸展臂与所述伸展电机之间设置有一级关节，一级伸展臂与所述的二级伸展臂之间设置有二级关节，二级伸展臂和所述的手指固定座之间设置有三级关节，伸展电机、一级关节、二级关节和所述的三级关节依次传动，手指固定座始终保持直线运动。与现有技术相比，本发明的机械手在传送过程中晶片中心始终保证直线运动，且角度不会发生改变。从而提高机械手整体刚度和承重能力，同时提高了重复定位精度。本发明结构合理性能稳定，维护方便，多功能集一身，可满足多种工艺设备要求，适用于各种半导体设备。

Description

一种晶圆搬运机械手

技术领域

本发明涉及一种半导体制造技术，尤其是一种用于晶圆搬运的机械手。

背景技术

在半导体加工设备中，经常需要将晶圆在各个工位之间进行传送，在传送的过程中，传送精度越高，设备工艺一致性就越好，速度越快，单台设备的产能就越大。随着半导体工艺的发展，设备处理的工艺越来越复杂，对设备自动化程度、柔性化程度要求也越来越高，这就需要一种定位精度高，速度快的多自由度的机械手。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种晶圆搬运机械手，本发明的机械手在传送过程中晶片中心始终保证直线运动，且角度不会发生改变。从而提高机械手整体刚度和承重能力，同时提高了重复定位精度。本发明结构合理性能稳定，维护方便，多功能集一身，可满足多种工艺设备要求，适用于各种半导体设备。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：一种晶圆搬运机械手，包括升降轴、旋转轴和伸展轴，其特征为，所述的伸展轴包括伸展电机、一级伸展臂、二级伸展臂和手指固定座，所述的一级伸展臂与所述伸展电机之间设置有一级关节，所述的一级伸展臂与所述的二级伸展臂之间设置有二级关节，所述的二级伸展臂和所述的手指固定座之间设置有三级关节，所述的伸展电机、所述的一级关节、所述的二级关节和所述的三级关节依次传动，所述的手指固定座始终保持直线运动。

上述技术方案中，优选的，所述的一级关节、所述的二级关节和所述的三级关节的传动比为1:2:1。

上述技术方案中，优选的，所述的伸展电机通过谐波减速机驱动所述一级伸展臂转动。

上述技术方案中，优选的，所述的一级关节上设置有一级同步轮，所述的二级关节上设置有二级同步轮，所述的一级同步轮和所述的二级同步轮通过一级同步带传动连接。

上述技术方案中，优选的，所述的一级伸展臂内还设置有与所述一级同步带相配合的一级张紧轮。

上述技术方案中，优选的，所述的二级关节上设置有三级同步轮，所述的三级关节上设置有四级同步轮，所述的三级同步轮和所述的四级同步轮通过二级同步带传动连接。

上述技术方案中，优选的，所述的二级伸展臂内还设置有与所述二级同步带相配合的二级张紧轮。

上述技术方案中，优选的，所述的手指固定座上设置有插槽，所述的插槽内可拆卸安装晶圆固定装置。

上述技术方案中，优选的，所述的晶圆固定装置包括真空吸盘、气缸机械手。

上述技术方案中，优选的，所述的手指固定座上还设置有扫描传感器。

本发明具体为一种用于晶圆搬运的机械手，它是自动晶圆处理设备中核心组成部分，本发明能够有效解决现有技术中机械手运行速度低，定位精度差的问题。本机械手包含3个轴，分别为升降轴、旋转轴和伸展轴，其中伸展轴又包含3个关节，三个关节分别为一级关节、二级关节和三级关节，三个关节之间的传动比为1:2:1，伸展电机通过谐波减速机驱动一级伸展臂转动，通过一级关节、二级关节和三级关节之间设置有传动结构，同时带动二级伸展臂和手指固定座的移动，间接将第一级关节远端的一级同步带轮变为主动轮，通过这种结构，可以在一级伸展臂和二级伸展臂移动时，保持手指固定座的始终直线运动，既晶圆中心始终保持直线运动，晶圆的角度也保持不变。这种结构还提高了机械手整体强度，达到高速度运行和重复定位精度高的双重目的。

与现有技术相比，本发明的机械手在传送过程中晶片中心始终保证直线运动，且角度不会发生改变。从而提高机械手整体刚度和承重能力，同时提高了重复定位精度。本发明结构合理性能稳定，维护方便，多功能集一身，可满足多种工艺设备要求，适用于各种半导体设备。

附图说明

图1是本发明示意图。

图2是本发明伸展轴示意图。

图3是本发明伸展轴内部俯视示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1，如图1至图3所示，一种晶圆搬运机械手，包括升降轴1、旋转轴2和伸展轴3，所述的伸展轴3包括伸展电机34、一级伸展臂31、二级伸展臂32和手指固定座33，所述的一级伸展臂31与所述伸展电机34之间设置有一级关节5，所述的一级伸展臂31与所述的二级伸展臂32之间设置有二级关节6，所述的二级伸展臂32和所述的手指固定座33之间设置有三级关节7。所述的伸展电机34通过谐波减速机35驱动所述一级伸展臂31转动。所述的伸展电机34、所述的一级关节5、所述的二级关节6和所述的三级关节7依次传动，所述的一级关节5、所述的二级关节6和所述的三级关节7的传动比为1:2:1，根据本机械手的运动原理，所述的手指固定座34始终保持直线运动。所述的一级关节5上设置有一级同步轮51，所述的二级关节6上设置有二级同步轮61，所述的一级同步轮51和所述的二级同步轮61通过一级同步带52传动连接，所述的一级伸展臂31内还设置有与所述一级同步带52相配合的一级张紧轮53。所述的二级关,6上设置有三级同步轮62，所述的三级关节7上设置有四级同步轮71，所述的三级同步轮63和所述的四级同步轮71通过二级同步带64传动连接，所述的二级伸展,32内还设置有与所述二级同步带64相配合的二级张紧轮63。所述的手指固定座33上设置有插槽41，所述的插槽41内可拆卸安装晶圆固定装置4。所述的晶圆固定装置4包括真空吸盘、气缸机械手等。所述的手指固定座33上还设置有扫描传感器42，扫描传感器42包括光纤放大器以及滤光片等光信号探测设备。

使用时，升降轴1进行机械手的竖直上升下降工作，旋转轴2进行机械手的水平旋转工作，伸展轴3进行机械手的伸展拿取工作。相比现有的晶圆搬运机械手，本申请中伸展轴3中的一级伸展臂31、二级伸展臂32和手指固定座33联动，一级伸展臂31、二级伸展臂32和手指固定座33之间分别具有传动机构，通过一级关节5、二级关节6和三级关节7之间的一级同步带52和二级同步带64在一级伸展臂31转动的同时，带动二级伸展臂32和手指固定座33不同速率的转动，在升降轴1、旋转轴2和伸展轴3三轴联动的同时让手指固定座33始终保证直线运动，且角度不会发生改变。这种方式不仅简化了整个伸展轴3传动结构，共用一个传动系后不仅提高了运行精度、重复定位精度，又提高了机械手整体刚度和承重能力。本发明的机械手可以通过设定在机械手后方的扫描传感器42，自动扫描片盒中晶片的状态（包括：有，无，重片，斜片），通过数据分析后把结果传送给上位设备控制系统。 本发明的机械手还可以使用真空吸附和机械夹持的方式把晶片固定在手指固定座33上，保证高速传送情况下晶片不会发生位移。本发明结构合理性能稳定，维护方便，多功能集一身，可满足多种工艺设备要求，适用于各种半导体设备。

Claims (10)

1.一种晶圆搬运机械手，包括升降轴、旋转轴和伸展轴，其特征为，所述的伸展轴包括伸展电机、一级伸展臂、二级伸展臂和手指固定座，所述的一级伸展臂与所述伸展电机之间设置有一级关节，所述的一级伸展臂与所述的二级伸展臂之间设置有二级关节，所述的二级伸展臂和所述的手指固定座之间设置有三级关节，所述的伸展电机、所述的一级关节、所述的二级关节和所述的三级关节依次传动，所述的手指固定座始终保持直线运动。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆搬运机械手，其特征为，所述的一级关节、所述的二级关节和所述的三级关节的传动比为1:2:1。

3.根据权利要求1或2所述的一种晶圆搬运机械手，其特征为，所述的伸展电机通过谐波减速机驱动所述一级伸展臂转动。

4.根据权利要求3所述的一种晶圆搬运机械手，其特征为，所述的一级关节上设置有一级同步轮，所述的二级关节上设置有二级同步轮，所述的一级同步轮和所述的二级同步轮通过一级同步带传动连接。

5.根据权利要求4所述的一种晶圆搬运机械手，其特征为，所述的一级伸展臂内还设置有与所述一级同步带相配合的一级张紧轮。

6.根据权利要求3所述的一种晶圆搬运机械手，其特征为，所述的二级关节上设置有三级同步轮，所述的三级关节上设置有四级同步轮，所述的三级同步轮和所述的四级同步轮通过二级同步带传动连接。

7.根据权利要求6所述的一种晶圆搬运机械手，其特征为，所述的二级伸展臂内还设置有与所述二级同步带相配合的二级张紧轮。

8.根据权利要求1所述的一种晶圆搬运机械手，其特征为，所述的手指固定座上设置有插槽，所述的插槽内可拆卸安装晶圆固定装置。

9.根据权利要求8所述的一种晶圆搬运机械手，其特征为，所述的晶圆固定装置包括真空吸盘、气缸机械手。

10.根据权利要求1所述的一种晶圆搬运机械手，其特征为，所述的手指固定座上还设置有扫描传感器。