CN108555936A - 一种晶圆搬运机械手臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆搬运机械手臂，涉及半导体零件输送领域。包括主体和搬运装置，所述主体包括支架和设置在所述支架上的固定座，所述固定座上转动连接有转动座，所述主体上还设有用于驱动所述转动座转动的转动机构；所述搬运装置包括穿设在所述转动座上的滑杆，所述滑杆至少设置为三个，多个所述滑杆的轴线相互平行，并平行于所述转动座的转动轴线，至少一个滑杆的轴线在其余所述滑杆形成的平面的外侧；所述搬运装置还包括分别设置在所述滑杆两端的连接基座和连接底座，所述连接基座用于安装所述搬运头，所述连接底座上还设有用于驱动所述搬运装置升降的升降机构。减小了搬运装置晃动的可能，增加了晶圆的加工精度。

Description

一种晶圆搬运机械手臂

技术领域

本发明涉及半导体零件输送领域，尤指一种晶圆搬运机械手臂。

背景技术

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆；在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之IC产品。

晶圆在制造加工过程中，需要通过机械手臂进行位置的更改；但在现有的机械手臂的结构中，丝杠及两个滑杆形成一个平面，因此造成机械手臂在竖直方向运动的过程中，运输晶圆的机械手臂受到的约束较少，稳定性较低，存在摇晃摆动的现象，不利于机械手臂将晶圆运输到特定的位置，降低了晶圆的加工精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种晶圆搬运机械手臂，增加滑杆与转动座之间的约束，减小了搬运装置晃动的可能，有利于机械手臂将晶圆运输到特定的位置，增加了晶圆的加工精度。

本发明提供的技术方案如下：

一种晶圆搬运机械手臂，包括主体和搬运装置，所述主体包括支架和设置在所述支架上的固定座，所述固定座上转动连接有转动座，所述主体上还设有用于驱动所述转动座转动的转动机构；所述搬运装置包括穿设在所述转动座上的滑杆，所述滑杆至少设置为三个，多个所述滑杆的轴线相互平行，并平行于所述转动座的转动轴线，至少一个滑杆的轴线在其余所述滑杆形成的平面的外侧；所述搬运装置还包括分别设置在所述滑杆两端的连接基座和连接底座，所述连接基座用于安装所述搬运头，所述连接底座上还设有用于驱动所述搬运装置升降的升降机构。

本实施例中，通过至少三个平行设置的滑杆，由于至少一个滑杆的轴线在其余滑杆形成的平面的外侧，即所有滑杆的轴线不能够在同一个平面内，至少存在三个滑杆在同一平面内能够形成一个三角形，所有滑杆能够组成稳定的结构，升降机构在驱动搬运装置升降的过程中，增加滑杆与转动座之间的约束，减小了搬运装置晃动的可能，有利于机械手臂将晶圆运输到特定的位置，增加了晶圆的加工精度。

进一步，所述转动座上设有用于所述滑杆穿过的轴套，所述轴套的内径与所述滑杆的直径相同。

本实施例中，通过轴套的设置，进一步增加了转动座与滑杆之间的约束，增加了每个滑杆在滑移过程中的约束，减小了搬运装置在升降过程中晃动的可能。

进一步，所述轴套设置在所述转动座靠近所述连接基座的一侧，所述轴套远离所述转动座的一端还设有止动环，所述止动环为柔性材料。

本实施例中，当升降装置在升降过程中，连接基座向转动座的一侧靠近时，止动环的设置，减小了连接基座对转动座的冲击，减小了转动座损坏的可能，增加了转动座的安全性。

进一步，所述连接底座靠近转动座的一侧开设有第一限位槽，所述滑杆靠近连接底座的一端的抵接在所述第一限位槽内；所述连接基座靠近转动座的一侧开设有第二限位槽，所述滑杆靠近连接基座的一端的抵接在所述第二限位槽内；所述第一限位槽、第二限位槽与所述滑杆均为过盈配合。

本实施例中，滑杆能够插接并固定在第一限位槽和第二限位槽内，实现了连接基座、连接底座与滑杆的可拆卸连接。

进一步，所述第一限位槽远离转动座的一侧开设有第一连通槽；所述第二限位槽远离转动座的一侧开设有第二连通槽。

本实施例中，在滑杆插接在第一限位槽和第二限位槽内时，第一限位槽或第二限位槽内的气体能够从第一连通槽或第二连通槽内溢出，减小了气体残留在连接基座、连接底座与滑杆之间的间隙内，减小了连接基座与连接底座抖动的可能，增加了连接基座与连接底座的稳定性。

进一步，所述转动机构包括设置在所述主体上的转动轮，所述转动轮的轴线平行于所述转动座的转动轴线；所述转动机构还包括套设在所述转动轮与所述转动座上的转动皮带，且所述转动皮带抵接在所述转动轮和所述转动座上；所述固定座上还设有用于驱动所述转动轮转动的第一转动电机。

本实施例中，通过第一转动电机的设置，第一电机转动能够带动转动轮转动，且由于转动轮的轴线平行于转动座的转动轴线，套设在转动轮与转动座上的转动皮带能够带动转动座转动，实现了转动座的转动，实现了搬运装置的转向。

进一步，所述固定座上还设有用于抵接在所述转动皮带上的张紧轮，所述张紧轮的轴线平行于所述转动轮的轴线。

本实施例中，张紧轮的设置，增加了转动皮带的张力，减小了转动皮带相对于转动座或转动轮打滑的可能，增加了转动皮带传输作用的稳定性。

进一步，所述固定座上设有张力调节装置，所述张力调节装置包括设置在所述固定座上的滑移块，所述滑移块与所述转动皮带的轴线之间的间距可调，所述滑移块上还设有用于抵接在所述转动皮带上的调节轮，所述调节轮的轴线平行于所述转动轮的轴线。

本实施中，通过张力调节装置的设置，进一步调节了转动皮带的张力，减小了转动皮带相对于转动座或转动轮打滑的可能，也减小了转动皮带因张力过大损坏的可能，增加了转动皮带传输作用的稳定性。

进一步，所述升降机构包括设置在所述连接底座上的丝杠，所述丝杠螺纹连接在转动座上，所述丝杠远离连接底座的一端转动连接在所述连接基座上，所述连接基座上还设有用于驱动所述丝杠转动的第二转动电机。

本实施例中，第二转动电机转动即可带动丝杠转动，由于丝杠螺纹连接在转动座上，且转动座转动连接在固定座上，转动座竖直方向上的高度确定，因此，丝杠转动接口带动搬运装置升降，实现了升降装置高度的变化。

进一步，所述转动座上设有用于螺纹连接在所述丝杠上的螺纹套。

本实施例中，通过螺纹套的设置，进一步增加了转动座与丝杠之间的约束，增加了搬运装置在滑移过程中的约束，减小了搬运装置在升降过程中晃动的可能。

与现有技术相比，本发明提供的一种晶圆搬运机械手臂具有以下有益效果：

1、增加滑杆与转动座之间的约束，减小了搬运装置晃动的可能，有利于机械手臂将晶圆运输到特定的位置，增加了晶圆的加工精度。

2、通过轴套的设置，进一步增加了转动座与滑杆之间的约束，增加了每个滑杆在滑移过程中的约束，减小了搬运装置在升降过程中晃动的可能。

3、通过第一转动电机的设置，第一电机转动能够带动转动轮转动，且由于转动轮的轴线平行于转动座的转动轴线，套设在转动轮与转动座上的转动皮带能够带动转动座转动，实现了转动座的转动，实现了搬运装置的转向。

4、通过张力调节装置的设置，进一步调节了转动皮带的张力，减小了转动皮带相对于转动座或转动轮打滑的可能，也减小了转动皮带因张力过大损坏的可能，增加了转动皮带传输作用的稳定性。

附图说明

下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对一种晶圆搬运机械手臂的上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。

图1是本发明一种晶圆搬运机械手臂的结构示意图；

图2是图1的A处放大图；

图3是本发明一种晶圆搬运机械手臂中搬运装置的结构示意图；

图4是图1的B处放大图；

图5是本发明另一种晶圆搬运机械手臂中搬运装置的部分结构示意图；

图6是本发明又一种晶圆搬运机械手臂中连接底座的结构示意图；

图7是本发明又一种晶圆搬运机械手臂中连接基座的结构示意图；

图8是本发明再一种晶圆搬运机械手臂中转动皮带的状态示意图。

附图标号说明：11.支架，12.固定座，121.燕尾槽，122.锁紧孔，13.转动座，131.滑孔，132.升降孔，133.电线孔，14.第一转动轴承，21.转动轮，22.转动皮带，23.第一转动电机，24.张紧轮，25.滑移块，26.调节轮，27.腰型孔，31.滑杆，32.连接基座，321.第二限位槽，322.第二连通槽，33.连接底座，331.第一限位槽，332.第一连通槽，34.丝杠，35.第二转动轴承，36.第一转动轮，37.第二转动轮，38.第二转动电机，39.传输皮带，40.电线管，41.轴套，42.第一连接板，43.止动环，44.螺纹套，45.第二连接板。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本发明的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

根据本发明提供的一种实施例，结合图1至图4所示，一种晶圆搬运机械手臂，包括用于支撑在地面上的主体，主体包括多个支架11和设置在支架11上的固定座12，多个支架11优选为铝型材，且多个支架11之间通过角码连接；固定座12固定连接在支架11的最上端，且支架11能够固定连接在固定座12的角落。

主体还包括设置在固定座12上的转动座13，转动座13为圆盘状，且转动座13的轴线方向竖直设置，转动座13能够沿其轴线方向转动连接在固定座12上，主体上还设有用于驱动转动座13转动的转动机构。

优选地，转动座13与固定座12之间还设有第一转动轴承14，转动座13能够通过第一转动轴承14连接在固定座12上，增加了转动座13与固定座12之间的约束，减小了转动座13在固定座12上跳动的可能，增加了转动座13在固定座12上转动的稳定性。

转动机构包括设置在主体上的转动轮21，转动轮21竖直设置，即转动轮21的轴线平行于转动座13的轴线；转动机构还包括套设在转动轮21和转动座13上的转动皮带22，转动皮带22的内侧能够抵接在转动轮21和转座的外侧。

固定座12上设有第一转动电机23，转动轮21固定连接在第一转动电机23的输出轴上，且第一转动电机23转动能够带动转动轮21转动；优选地，转动轮21为皮带轮，转动皮带22为同步皮带。第一转动电机23能够带动转动轮21转动，且由于转动轮21的轴线平行于转动座13的转动轴线，套设在转动轮21与转动座13上的转动皮带22能够带动转动座13转动，实现了转动座13的转动，实现了搬运装置的转向。

机械手臂还包括设置在主体上的搬运装置，搬运装置包括穿设在转动座13上的滑杆31，滑杆31至少设置为三个，且多个滑杆31相互平行，转动座13上还开设有用于滑杆31穿过的滑孔131，滑孔131为竖直设置在转动座13上的通孔，且每个滑孔131能够对应一个滑杆31，滑孔131的孔径大于或略大于滑杆31的直径。

至少一个滑杆31的轴线在其余滑杆31形成的平面的外侧，即所有滑杆31的轴线不能够在同一个平面内，至少存在三个滑杆31在同一平面内能够形成一个三角形，所有滑杆31能够组成稳定的结构。

搬运装置包括上端的连接基座32和下端的连接底座33，每个滑杆31的上端均能够固定连接在连接基座32上，每个滑杆31的下端均能够固定连接在连接底座33上，用于搬运晶圆的搬运头能够安装在连接基座32上。

搬运装置还包括设置在连接基座32和连接底座33之间的丝杠34，丝杠34的轴线平行于滑杆31的轴线，丝杠34的上端能够转动连接在连接基座32上，丝杠34的下端能够转动连接在连接底座33上，转动座13上开设有升降孔132，丝杠34能够螺纹连接在升降孔132内；优选地，连接基座32和连接底座33上均设有第二转动轴承35，丝杠34能够通过连接轴承连接在连接基座32和连接底座33上。

丝杠34的下端能够穿过连接底座33，丝杠34的下端还设有第二转动轮37；连接底座33上还设有用于驱动丝杠34转动的第二转动电机38，第二转动电机38的输出轴上还固定连接有第一转动轮36，第一转动轮36与第二转动轮37上套设有传输皮带39。第二转动电机38转动带动第一转动轮36转动，继而通过传输皮带39带动第二转动轮37转动，最终实现了丝杠34的转动；由于丝杠34螺纹连接在转动座13上，且转动座13转动连接在固定座12上，转动座13竖直方向上的高度确定，因此，丝杠34转动接口带动搬运装置升降，实现了升降装置高度的变化。

升降机构在驱动搬运装置升降的过程中，增加滑杆31与转动座13之间的约束，减小了搬运装置晃动的可能，有利于机械手臂将晶圆运输到特定的位置，增加了晶圆的加工精度。

优选地，搬运装置还包括设置在连接基座32和连接底座33之间的电线管40，电线管40的上下两端分别固定连接在连接基座32和连接底座33上，转动座13上还开设有电线管40穿过的电线孔133，电线孔133的孔径大于电线管40的外径。

根据本发明提供的另一种实施例，如图5所示，一种晶圆搬运机械手臂，在第一种实施例的基础上，转动座13上设有用于滑杆31穿过的轴套41，轴套41的内径与滑杆31的直径相同，轴套41靠近转动座13的一侧能够通过第一连接板42和螺栓固定在转动座13上。

优选地，轴套41设置在转动座13靠近连接基座32的一侧，即轴套41设置在转动座13的上侧，轴套41的上端还设有止动环43，止动环43为柔性材料。当升降装置在升降过程中，止动环43的设置，减小了升降装置对转动座13的冲击，减小了转动座13损坏的可能，增加了转动座13的安全性，有利于转动座13的长期使用。

转动座13上还设有用于螺纹连接在丝杠34上的螺纹套44，螺纹套44靠近转动座13的一侧能够通过第二连接板45和螺栓固定在转动座13上。通过螺纹套44的设置，进一步增加了转动座13与丝杠34之间的约束，增加了搬运装置在滑移过程中的约束，减小了搬运装置在升降过程中晃动的可能。

根据本发明提供的又一种实施例，结合图1、图6和图7所示，一种晶圆搬运机械手臂，在第一种实施例的基础上，连接底座33靠近转动座13的一侧开设有第一限位槽331，滑杆31靠近连接底座33的一端的抵接在所述第一限位槽331内；连接基座32靠近转动座13的一侧开设有第二限位槽321，滑杆31靠近连接基座32的一端的抵接在所述第二限位槽321内；第一限位槽331、第二限位槽321与所述滑杆31均为过盈配合。

滑杆31的下端能够紧密插接在第一限位槽331内，滑杆31的上端能够紧密插接在第二限位槽321内，实现了连接基座32、连接底座33与滑杆31的可拆卸连接，方便了连接基座32、连接底座33与滑杆31的更换。

优选地，第一限位槽331远离转动座13的一侧开设有第一连通槽332；第二限位槽321远离转动座13的一侧开设有第二连通槽322。在滑杆31插接在第一限位槽331和第二限位槽321内时，第一限位槽331或第二限位槽321内的气体能够从第一连通槽332或第二连通槽322内溢出，减小了气体残留在连接基座32、连接底座33与滑杆31之间的间隙内，减小了连接基座32与连接底座33抖动的可能，增加了连接基座32与连接底座33的稳定性。

根据本发明提供的再一种实施例，结合图1和图8所示，一种晶圆搬运机械手臂，在第一种实施例的基础上，固定座12上还设有用于抵接在转动皮带22上的张紧轮24，张紧轮24的轴线平行于所述转动轮21的轴线，即张紧轮24竖直设置在固定座12上，张紧轮24抵接在转动皮带22的内侧或外侧均可。

通过张紧轮24的设置，增加了转动皮带22的张力，减小了转动皮带22相对于转动座13或转动轮21打滑的可能，增加了转动皮带22传输作用的稳定性。

根据本实施例的改进，固定座12上设有张力调节装置，张力调节装置包括设置在固定座12上的滑移块25，滑移块25为倒梯形的条状块，且固定座12上开设有用于滑移块25滑移的燕尾槽121，滑移块25与转动皮带22的轴线之间的间距能够通过滑移块25的滑移调节。

滑移块25上还开设有腰型孔27，燕尾槽121内还开设有与腰型孔27连通的锁紧孔122，锁紧孔122为螺纹孔，螺栓能够穿过腰型孔27螺纹连接在螺纹孔122内，并将滑移块25固定在固定座12上。

滑移块25上还设有用于抵接在转动皮带22上的调节轮26，调节轮26抵接在转动皮带22的内侧或外侧均可；调节轮26的轴线平行于转动轮21的轴线，即调节轮26竖直设置在滑移块25上。

通过张力调节装置的设置，进一步调节了转动皮带22的张力，减小了转动皮带22相对于转动座13或转动轮21打滑的可能，也减小了转动皮带22因张力过大损坏的可能，增加了转动皮带22传输作用的稳定性。

应当说明的是，上述实施例均可根据需要自由组合。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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶圆搬运机械手臂，其特征在于，包括主体和搬运装置，所述主体包括支架和设置在所述支架上的固定座，所述固定座上转动连接有转动座，所述主体上还设有用于驱动所述转动座转动的转动机构；

所述搬运装置包括穿设在所述转动座上的滑杆，所述滑杆至少设置为三个，多个所述滑杆的轴线相互平行，并平行于所述转动座的转动轴线，至少一个滑杆的轴线在其余所述滑杆形成的平面的外侧；

所述搬运装置还包括分别设置在所述滑杆两端的连接基座和连接底座，所述连接基座用于安装所述搬运头，所述连接底座上还设有用于驱动所述搬运装置升降的升降机构。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆搬运机械手臂，其特征在于：

所述转动座上设有用于所述滑杆穿过的轴套，所述轴套的内径与所述滑杆的直径相同。

3.根据权利要求2所述的一种晶圆搬运机械手臂，其特征在于：

所述轴套设置在所述转动座靠近所述连接基座的一侧，所述轴套远离所述转动座的一端还设有止动环，所述止动环为柔性材料。

4.根据权利要求1所述的一种晶圆搬运机械手臂，其特征在于：

所述连接底座靠近转动座的一侧开设有第一限位槽，所述滑杆靠近连接底座的一端的抵接在所述第一限位槽内；

所述连接基座靠近转动座的一侧开设有第二限位槽，所述滑杆靠近连接基座的一端的抵接在所述第二限位槽内；

所述第一限位槽、第二限位槽与所述滑杆均为过盈配合。

5.根据权利要求4所述的一种晶圆搬运机械手臂，其特征在于：

所述第一限位槽远离转动座的一侧开设有第一连通槽；所述第二限位槽远离转动座的一侧开设有第二连通槽。

6.根据权利要求1所述的一种晶圆搬运机械手臂，其特征在于：

所述转动机构包括设置在所述主体上的转动轮，所述转动轮的轴线平行于所述转动座的转动轴线；

所述转动机构还包括套设在所述转动轮与所述转动座上的转动皮带，且所述转动皮带抵接在所述转动轮和所述转动座上；

所述固定座上还设有用于驱动所述转动轮转动的第一转动电机。

7.根据权利要求6所述的一种晶圆搬运机械手臂，其特征在于：

所述固定座上还设有用于抵接在所述转动皮带上的张紧轮，所述张紧轮的轴线平行于所述转动轮的轴线。

8.根据权利要求6所述的一种晶圆搬运机械手臂，其特征在于：

所述固定座上设有张力调节装置，所述张力调节装置包括设置在所述固定座上的滑移块，所述滑移块与所述转动皮带的轴线之间的间距可调，所述滑移块上还设有用于抵接在所述转动皮带上的调节轮，所述调节轮的轴线平行于所述转动轮的轴线。

9.根据权利要求1所述的一种晶圆搬运机械手臂，其特征在于：

所述升降机构包括设置在所述连接底座上的丝杠，所述丝杠螺纹连接在转动座上，所述丝杠远离连接底座的一端转动连接在所述连接基座上，所述连接基座上还设有用于驱动所述丝杠转动的第二转动电机。

10.根据权利要求9所述的一种晶圆搬运机械手臂，其特征在于：

所述转动座上设有用于螺纹连接在所述丝杠上的螺纹套。