CN111376284A - 机械手及其机械手指 - Google Patents

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侯永刚
胡冬冬
邱勇
李娜
程实然
刘海洋
陈兆超
许开东
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/0019—End effectors other than grippers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开一种机械手及其机械手指，用于输送晶片，所述机械手指包括手指本体和定位柱，其中所述手指本体具有多个限位孔，至少3个所述限位孔位于所述晶片的边界位置；所述定位柱可拆卸地设置于所述限位孔内，以使所述晶片卡设于所述定位柱上。通过在手指本体上设置多个限位孔，利用定位柱与不同的限位孔配合可以适应不同规格的晶片，从而可以提高机械手指的通用性。

Description

机械手及其机械手指
技术领域
本发明涉及一种晶片传输技术领域，具体而言，涉及一种用于传输晶片的机械手及其机械手指。
背景技术
在科技飞速发展，半导体行业日见突出重要的今天，半导体的自动化及要求也越来越高，半导体行业中很多设备都用到了机械手传送晶片，然而传送晶片的机械手指也有多种多样，但这些机械手指多为功能单一的机械手指，且调节机械手指的位置比较困难。
传统用于运输多种规格晶圆的机械手指一般是在机械手指上开沉槽，如此一般也只能承载两三种标准规格的晶片，这不能满足目前机械手指的通用性的要求。
另外，采用在机械手指上开沉槽的做法，还会降低机械手指的刚度，从而影响机械手指的使用寿命。
因此，本领域技术人员亟需提供一种机械手指，以能够具有更好的通用性，降低制造成本。在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解。
发明内容
本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种机械手指。
本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种机械手。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
根据本发明的一个方面，提供了一种机械手指，用于输送晶片，所述机械手指包括手指本体和定位柱，其中所述手指本体具有多个限位孔，至少3个所述限位孔位于所述晶片的边界位置；所述定位柱可拆卸地设置于所述限位孔内，以使所述晶片卡设于所述定位柱上。
根据本发明的一实施方式，其中所述限位孔为螺纹孔，所述定位柱的外周设置有外螺纹。
根据本发明的一实施方式，其中所述定位柱设置为由顶端向底端延伸的方向，所述定位柱的顶部的横截面尺寸逐渐增大。
根据本发明的一实施方式，其中所述定位柱的顶部呈圆台形结构，该圆台形结构的圆台斜角为0°—45°。
根据本发明的一实施方式，其中所述手指本体上还设置有备用柱孔，所述备用柱孔设置有与所述定位柱匹配的内螺纹。
根据本发明的一实施方式，其中所述手指本体还具有减重孔。
根据本发明的另一方面，提供一种机械手，所述机械手包括机械手臂和本发明提供的机械手指，所述机械手指连接于所述机械手臂上。
根据本发明的一实施方式，其中所述机械手指上设置有手指定位部，所述机械手臂上设置有与所述手指定位部匹配的手臂定位部，所述手指定位部与所述手臂定位部配合，以将所述机械手指固定于所述机械手臂上。
根据本发明的一实施方式，其中所述手指定位部或者所述手臂定位部两者中的一者为固定孔，所述手指定位部或者所述手臂定位部两者中的另一者为固定柱，所述固定柱与所述固定孔配合以将所述机械手指固定于所述机械手臂上。
根据本发明的一实施方式，其中所述固定孔为长孔，以及/或者所述固定柱为横截面为圆形的柱体。
由上述技术方案可知，本发明的机械手及其机械手指的优点和积极效果在于：一方面，本发明提供的机械手指通过在手指本体上设置多个限位孔，利用定位柱与不同的限位孔配合可以适应不同规格的晶片，从而可以提高机械手指的通用性。另一方面，与现有技术中通过设置沉槽的方式来对晶片限位的方式相比，本发明提供的机械手指降低了制造难度，也就降低了制造成本。除此，本发明提供的机械手指，避免设置沉孔的方式，能够提高手指本体的结构强度，从而延长使用寿命。
附图说明
通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：
图1是根据一示例性实施方式示出的一种机械手指爆炸图。
图2是图1中的手指本体的主视图。
图3是图1中的固定柱的结构图。
图4是图1中的晶片落入机械手指中的配合图。
图5是图1中的机械手指与晶片配合的俯视图。
图6是图1中的机械手指与另一种晶片配合的俯视图。
图7是图1中的机械手指与另一种晶片配合的俯视图。
图8是图1中的机械手指与另一种晶片配合的俯视图。
其中，附图标记说明如下：
100、手指本体； 101、定位柱；
102、限位孔； 103、固定孔；
104、备用柱孔； 105、减重孔；
106、晶片； 107、固定柱。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
参照图1至图8，根据本发明的一个方面，提供了一种机械手指，用于输送晶片106，机械手指可以包括手指本体100和定位柱101，其中手指本体100可以具有多个限位孔102，至少3个限位孔102可以位于晶片106的边界位置。定位柱101可拆卸地设置于限位孔102内，以使晶片106卡设于定位柱101上。通过不同位置的限位孔102与定位柱101的配合，可以对不同规格的晶片106进行限位，从而可以提高机械手指的通用性。
继续参照图1至图8，根据本发明的一实施方式，其中定位柱101可以与限位孔102形成螺纹配合，以将定位柱101设置于限位孔102内。具体地，限位孔102可以为螺纹孔，定位柱101的外周可以设置有与螺纹孔配合的外螺纹。根据本发明的一具体实施方式，其中限位孔102也可以设置为与定位柱101的外螺纹配合光孔，或者定位柱101也可以设置为外周面光滑的阶梯柱体，通过设置于光孔内而实现对晶片106定位，都在本发明的保护范围内。
参照图3和图4，根据本发明的一实施方式，其中定位柱101可以具有顶部和本体部，其中本体部的外周可以设置有外螺纹，该本体部可以插入到限位孔102内，以与限位孔102配合实现对定位柱101的固定。根据本发明的一具体实施方式，其中定位柱101的顶部可以设置为由顶端向底端延伸的方向，该定位柱101的顶部的横截面尺寸逐渐增大。
继续参照图3和图4，根据本发明的一具体实施方式，其中定位柱101的顶部的横截面可以呈圆形，以使该定位柱101的顶部可以呈圆台形结构。根据本发明的一实施方式，其中该圆台形结构的圆台斜角α为0°—45°。根据本发明的一具体实施方式，牟其中定位柱101的顶面到底面的距离可以称为总高度h，该总高度h可以为2-6mm。根据本发明的一具体实施方式，其中定位柱101的顶面到螺纹上端的距离可以称为圆台高度b，在定位柱101固定于限位孔102内的情况下，圆台高度即可以为定位柱101突出于手指本体100顶面的部分的高度，圆台高度b可以为1-4mm。圆台斜角α形成的坡距c可以为1-2mm。
参照图1至图2以及图6至图8，根据本发明的一实施方式，其中手指本体100上还设置有备用柱孔104，备用柱孔104设置有与定位柱101匹配的内螺纹，也就是说，该备用柱孔104可以具有与限位孔102相同的结构参数，以用于固定定位柱101。在机械手指处于未使用状态下，定位柱101通常可以固定于备用柱孔104内，将晶片106放置于合适位置后，再将位于备用柱孔104内的定位柱101取下，并固定在晶片106边界处的限位孔102内，以对晶片106进行限位。
备用柱孔104可以用于放置备用的定位柱101，由于定位柱101体积小，再使用过程中会根据使用的晶片种类不同而切换不同的位置，这样难免会掉落丢失，而此时的备用柱孔104上放置的定位柱101，便可以派上用场。备用的定位柱101的数量一般可以为4-10个，例如但不限于本实施例中是6个。
手指本体100和定位柱101可根据实际需要采用合适的材料加工，例如但不限于，需要在高温环境下取送片，则可以选择使用密度较低且刚度好的钛、钛合金材料。一般非高温使用环境，可以选择使用铝、铝合金材料，价格更低，且更轻盈。本发明提供的机械手可以应用于200mm等离子刻蚀设备。采用的铝制及钛合金材料制作均有。本发明提供的机械手可以应用于将高温达400℃的腔体内将晶片106运输处，采用钛合金材料制作。本发明提供的机械手批量应用于镀膜和刻蚀设备中，在此之前也经过10万多次的专项取送片测试后，证实此方案实用且可靠。
继续参照图1至图2以及图6至图8，根据本发明的一实施方式，其中手指本体100还可以具有减重孔105，该减重孔105的形状和位置，可以不具体限定，例如但不限于，减重孔105可以为圆形孔、三角形孔、长孔等，这些减重孔105可以设置在不影响手指本体100的结构强度的任意位置。根据本发明的一具体实施方式，其中手指本体100可以为轴对称结构。根据本发明的一具体实施方式，其中限位孔102可以设置于相邻的减重孔105之间。
根据本发明的另一方面，提供一种机械手，机械手可以包括机械手臂(未示出)和本发明提供的机械手指，机械手指可以连接于机械手臂上。根据本发明的一具体实施方式，其中机械手指可以设置为可拆卸地连接于机械手臂上，也可以通过焊接等连接方式将机械手指固定于机械手臂上。
更加具体地，根据本发明的一实施方式，其中机械手指上可以设置有手指定位部，机械手臂上也可以设置有与手指定位部匹配的手臂定位部，手指定位部可以与手臂定位部配合，以将机械手指固定于机械手臂上。
继续参照图1至图2以及图6至图8，根据本发明的一实施方式，其中手指定位部或者手臂定位部两者中的一者可以为固定孔103，手指定位部或者手臂定位部两者中的另一者可以为固定柱107，通过固定柱107与固定孔103配合，可以将机械手指固定于机械手臂上。根据本发明的一实施方式，其中固定孔103可以为长孔，以及/或者固定柱107可以为横截面为圆形的柱体。具体地，固定孔103可以设置为多个，固定柱107可以与固定孔103匹配，在固定孔103为长孔的情况下，多个固定孔103可以彼此平行设置，固定柱107可以设置为圆形柱体，其可以延固定孔103的长轴方向移动，以调节机械手指与机械手臂的相对位置，从而实现位置调整。可以理解的是，固定柱107的横截面也可以设置为与长孔匹配的椭圆形结构，以能够插入到长孔内，其中固定柱107也可以设置为能够在长孔内沿长孔的延伸方向移动，都在本发明的保护范围内。
根据本发明的一具体实施方式，其中机械手指可以用于传输至少4种规格的晶片106，其中晶片106的形状可以为圆形结构(图6至图8所示)，例如但不限于，该晶片106可以为4寸、6寸或者8寸等，具体尺寸可以根据实际需要而选择。根据本发明的一具体实施方式，其中圆形晶片106可以通过4个定位柱101限位。晶片106的形状也可以为方形结构(图5所示)，例如但不限于，该方形晶片106可以为156×156mm2，该晶片106可以通过6个定位柱101限位。
本发明提供的机械手指的使用过程可以描述为：根据待固定的晶片106的形状和尺寸，可以选择合适的限位孔102，将定位柱101由备用柱孔104移动至限位孔102内(通常需要使用3-6个定位柱101)；然后将晶片106由定位柱101的上方置入到定位柱101上，晶片106可以随着定位柱101顶部的圆台斜角α滑落入合适位置。此过程中，圆台斜角α可以协助晶片106进行位置微调，直至落入到定位柱101的合适位置上。
多个定位柱101装配在手指本体100的合适限位孔102上，可形成特定的限位圈，且拥有一定的调节范围，即使晶片106从上面的落入位置稍有偏差，依靠定位柱101的圆台斜角则可以自动将其调整，使晶片106落入指定的限位圈内。限位圈的调节范围由定位柱101的坡距c决定，即晶片106在落入指定限位圈时有±c的位置调节量。
参照图4，手指本体100上的实用孔13的设置是根据晶片106的直径或长宽d，限位孔102使得3-6个定位柱101形成一个环，其内壁所成的直径或长宽D，一般取D-d＝0.1～3m，则可调整的范围环尺寸D’＝D+2c。
本发明提供的手指本体100上的部分限位孔102，可以同时位于不同规格尺寸的晶片106的边界位置，也就是说，该部分限位孔102可以在传输至少两种规格的晶片106时使用，从而能减少加工量，减少成本，又能实现应用上的便利。另一方面，使用时可减少切换需要的时间，例如但不限于，图5所示的手指本体100上的用于限位156×156mm2的方形晶片106的6个孔位，取掉左右两个定位柱101，剩余的4个定位柱101形成的内圆可以是限位8寸晶片106的限位孔102，如图6所示。
所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。

Claims (10)

1.一种机械手指，用于输送晶片(106)，其特征在于，
包括手指本体(100)和定位柱(101)，其中所述手指本体(100)具有多个限位孔(102)，至少3个所述限位孔(102)位于所述晶片(106)的边界位置；所述定位柱(101)可拆卸地设置于所述限位孔(102)内，以使所述晶片(106)卡设于所述定位柱(101)上。
2.如权利要求1所述的机械手指，其特征在于，
所述限位孔(102)为螺纹孔，所述定位柱(101)的外周设置有外螺纹。
3.如权利要求2所述的机械手指，其特征在于，
所述定位柱(101)设置为由顶端向底端延伸的方向，所述定位柱(101)的顶部的横截面尺寸逐渐增大。
4.如权利要求3所述的机械手指，其特征在于，
所述定位柱(101)的顶部呈圆台形结构，该圆台形结构的圆台斜角(α)为0°—45°。
5.如权利要求1至4中任一项所述的机械手指，其特征在于，
所述手指本体上还设置有备用柱孔(104)，所述备用柱孔(104)设置有与所述定位柱(101)匹配的内螺纹。
6.如权利要求1至4中任一项所述的机械手指，其特征在于，
所述手指本体还具有减重孔(105)。
7.一种机械手，其特征在于，包括机械手臂和如权利要求1至6所述的机械手指，所述机械手指连接于所述机械手臂上。
8.如权利要求7所述的机械手，其特征在于，
所述机械手指上设置有手指定位部，所述机械手臂上设置有与所述手指定位部匹配的手臂定位部，所述手指定位部与所述手臂定位部配合，以将所述机械手指固定于所述机械手臂上。
9.如权利要求8所述的机械手，其特征在于，
所述手指定位部或者所述手臂定位部两者中的一者为固定孔(103)，所述手指定位部或者所述手臂定位部两者中的另一者为固定柱(107)，所述固定柱(107)与所述固定孔(103)配合以将所述机械手指固定于所述机械手臂上。
10.如权利要求9所述的机械手，其特征在于，
所述固定孔(103)为长孔，以及/或者所述固定柱为横截面为圆形的柱体。
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