CN112828867A - 用于晶圆搬运机器人的双臂水平运动结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于晶圆搬运机器人的双臂水平运动结构，包括骨架结构、双臂结构和驱动结构；双臂结构包括结构相同的两组运动结构，运动结构分别相对设置并安装在骨架结构两侧；驱动结构分别位于双臂结构两侧，驱动双臂结构在水平方向往复运动。通过采用带传动结构，把滑动连接块运动路径上的空隙遮蔽起来，减少了结构内部与外部环境的空气对流，确保结构内部的颗粒和粉尘不会逸散到外部空间中去，从而达到高等级超净环境中安装使用的要求；主动轮支架与主动轮转动连接，对主动轮起到辅助支撑的作用，提高主动轮转动时的稳定性；通过调整调节螺钉的伸出长度来调节从动轮与同步带的相对位置，进而来调节同步带的张力，因此提高运动时的稳定性。

Description

用于晶圆搬运机器人的双臂水平运动结构

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种用于晶圆搬运机器人的双臂水平运动结构。

背景技术

在现代芯片加工行业中，水平运动结构是晶圆搬运机器人各轴中与晶圆夹持器机构直接连接的运动结构。水平运动结构通过带动晶圆夹持器机构前后伸缩动作，使得晶圆搬运机器人可以完成从特定位置拾取和放置晶圆片的功能。目前随着半导体行业和半导体工艺的发展，对生产效率提出了更高的要求，晶圆片加工尺寸逐渐增大，双臂结构的晶圆搬运机器人可以更好的满足高集成度生产加工的使用要求。如何使双臂结构晶圆搬运机器人在兼顾运动稳定性和控制精度的条件下，更好的适用于超净无尘的工作环境，目前国内尚未有较成熟的设计方法，这是影响晶圆搬运机器人在超净环境下使用的主要原因之一。

因此,本行业急需一种可在高等级超净环境安装使用的高精度双臂水平运动结构的设计方法。

发明内容

本发明的目的是，鉴于上述半导体行业发展的迫切需求，本专利提出一种可以在高等级超净环境使用的高精度双臂水平运动结构。该结构使用两组相同的运动结构，分别分布在基座两侧；两组运动结构分别由一台电机单独驱动，从而实现双臂结构中各个臂的独立控制；采用步带轮和同步带作为运动传递部件，有利于运动精度的控制和保持；采用直线导轨作为直线运动的引导部件，在提高运动精度的同时也使得直线运动更加平稳。在双臂连接块的运动路径上，通过采用密封带的设计，将路径上的空隙遮蔽起来，减少结构内部与外部环境的空气对流，确保结构内部中由运动产生的颗粒和粉尘不会逸散到外部空间中去，从而达到高等级超净环境安装使用的要求。

本发明公开了一种用于晶圆搬运机器人的双臂水平运动结构，包括：

骨架结构；

双臂结构，包括结构相同的两组运动结构，所述运动结构分别相对设置并安装在骨架结构两侧；

驱动结构，分别位于双臂结构内侧，驱动双臂结构在水平方向往复运动。

进一步的，所述骨架结构包括：

基座；

顶板，位于基座顶部；和

侧方支架，相对设置在基座两侧。

进一步的，所述骨架结构还包括两个结构相同的侧方面板，每个侧方面板分别与基座和顶板固接。

进一步的，所述运动结构包括：

带传动结构，安装在侧方支架底部；

滑动结构，安装在侧方支架顶部；和

滑动连接块，所述滑动连接块分别连接带传动结构和滑动结构。

进一步的，所述滑动连接块呈梯状，包括：

第一连接板；

第二连接板，垂直设置在第一连接板的一面；和

第三连接板，与第一连接板平行，并与第二连接板的另一面底部呈一体结构设置。

进一步的，所述带传动结构包括：

主动轮支架，安装在侧方支架一端；

主动轮，所述主动轮与驱动结构的主轴固接，且一端与主动轮支架转动连接；

从动轮安装架，安装在侧方支架另一端；

从动轮，转动连接在从动轮安装架上；和

同步带，分别与主动轮和从动轮带传动连接，并固接在第三连接板底部。

进一步的，所述滑动结构包括：

直线导轨，固接在侧方支架上；和

滑动块，一侧与直线导轨滑动连接，另一侧固接在第二连接板上。

进一步的，所述双臂结构还包括结构相同的两组密封结构，所述密封结构分别相对设置并固接在滑动连接块上。

进一步的，所述密封结构包括：

密封带轮支架，位于侧方支架端部；

密封带轮，位于侧方支架端部，两两一组，每个带轮分别安装在独自的密封带轮支架上；和

密封带，与每组密封带轮带传动连接，并固接在第一连接板和第二连接板的连接处。

有益效果：通过采用密封带和密封带轮的设计结构，把滑动连接块运动路径上的空隙遮蔽起来，减少了结构内部与外部环境的空气对流，确保结构内部的颗粒和粉尘不会逸散到外部空间中去，从而达到高等级超净环境中安装使用的要求；主动轮支架与主动轮转动连接，对主动轮起到辅助支撑的作用，以此来提高主动轮转动时的稳定性；从动轮安装架上设置有调节螺钉，通过调节调节螺钉的伸出长度来调节从动轮与同步带的相对位置，从而调节同步带张力，提高运动时的稳定性。

附图说明

图1为本发明用于晶圆搬运机器人的双臂水平运动结构的结构示意图之一；

图2为本发明用于晶圆搬运机器人的双臂水平运动结构的结构示意图之二；

图3为本发明用于晶圆搬运机器人的双臂水平运动结构的结构示意图之三；

图4为本发明用于晶圆搬运机器人的双臂水平运动结构的各个结构示意图；

图5为本发明用于晶圆搬运机器人的滑动连接块的结构示意图。

图例：1.骨架结构；11.基座；12.顶板；13.侧方支架；14.侧方面板；2.双臂结构；21.运动结构；211.带传动结构；2111.主动轮支架；2112.主动轮；2113.从动轮安装架；2114.从动轮；2115.同步带；212.滑动结构；2121.直线导轨；2122.滑动块；213.滑动连接块；2131.第一连接板；2132.第二连接板；2133.第三连接板；22.密封结构；221.密封带轮支架；222.密封带轮；223.密封带；3.驱动结构。

具体实施例

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中间”、“长度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“垂直”、“水平”、“内”、“外”、“正面”、“背面”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯，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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-4所示，本发明公开了一种用于晶圆搬运机器人的双臂水平运动结构，适用于超净间的高精度双臂水平运动结构，包括骨架结构1、双臂结构2和驱动结构3。

骨架结构1，对安装在其内部的双臂结构2和驱动结构3起到支撑和保护的作用。双臂结构2包括结构相同的两组运动结构21，运动结构21分别相对设置并安装在骨架结构1两侧。驱动结构3数量为2，分别位于双臂结构2内侧，驱动双臂结构2在水平方向往复运动，两组运动结构21分别由一台驱动结构3，即电机单独驱动，从而实现双臂结构2中各个臂的独立控制。

骨架结构1包括基座11、顶板12和侧方支架13。基座11底部开设有安装孔，可与外部结构进行固定安装，对固定安装在内部的结构起到固定保护的作用。顶板12位于基座11顶部，对基座11内部的结构起到密封和保护的作用。侧方支架13数量为2，相对设置在基座11两侧，顶底两侧分别与顶板12和基座11固定连接。

骨架结构1还包括两个结构相同的侧方面板14，两个侧方面板14分别固接在基座11和顶板12两侧，对内部的运动结构起到密封和保护作用。

每组运动结构21包括带传动结构211、滑动结构212和滑动连接块213。带传动结构211安装在侧方支架13底部，并与驱动结构3连接。滑动结构212安装在侧方支架13顶部。滑动连接块213分别连接带传动结构211和滑动结构212。带传动结构211在驱动结构3的驱动作用下，使固定在带传动结构211上的滑动连接块213随之运动，有利于运动精度的控制和保持，同时，与滑动连接块213连接的滑动结构212引导滑动连接块213运动，在提高运动精度的同时也使得双臂结构2水平运动更加平稳。

如图5所示，滑动连接块213呈梯状，包括第一连接板2131、第二连接板2132和第三连接板2133。第二连接板2132垂直设置在第一连接板2131的一面；第三连接板2133与第一连接板2131平行，并与第二连接板2132的另一面底部呈一体结构设置。

带传动结构211包括主动轮支架2111、主动轮2112、从动轮安装架2113、从动轮2114和同步带2115。主动轮支架2111安装在侧方支架13一端，对主动轮2112的转动起到稳定支撑的作用。主动轮2112转动连接在主动轮支架2111上，并与驱动结构3一端的主轴固接。从动轮安装架2113安装在侧方支架13另一端。从动轮2114转动连接在从动轮安装架2113上。同步带2115分别与主动轮2112和从动轮2114带传动连接，并固接在第三连接板2133底部，在主动轮2112的驱动下带动从动轮2114同步转动。从动轮安装架2113上设有调节螺钉与侧方支架13的接触连接，通过调节螺钉的长度可以调整从动轮的相对位置，从而实现调节同步带张力的目的。

滑动结构212包括直线导轨2121和滑动块2122。直线导轨2121固接在侧方支架13上。滑动块2122一侧与直线导轨2121滑动连接，另一侧固接在第二连接板2132上。滑动块2122辅助引导滑动连接块213沿直线导轨2121做前后直线运动。

双臂结构2还包括结构相同的两组密封结构22，密封结构22分别相对设置并固接在滑动连接块213上。密封结构22在滑动连接块213的带动下转动。在在双臂滑动连接块的运动路径上，通过设置密封结构22将路径上的空隙遮蔽起来，减少结构内部与外部环境的空气对流，确保结构内部中由运动产生的颗粒和粉尘不会逸散到外部空间中去，从而达到高等级超净环境安装使用的要求。

密封结构22包括密封带轮支架221、密封带轮222和密封带223。封带轮支架221安装在侧方支架13端部。密封带轮222位于侧方支架13端部，两两一组，每个带轮分别安装在独自的密封带轮支架221上，在密封带223转动的时候起到支撑和辅助转动的作用。密封带223与每组密封带轮222带传动连接，并固接在第一连接板2131和第二连接板2132的连接处。密封带223用来遮挡住滑动连接块运动路径上空隙，对内部结构起到一定的隔离和密封作用。

实际运行时，驱动结构3在外部驱动信号的控制下驱动主动轮2112转动，主动轮2112带动同步带2115在从动轮2114的配合下使得滑动连接块213完成前后运动，驱动结构3在外部驱动信号的控制下驱动主动轮2112转动，主动轮2112带动同步带2115在从动轮2114的配合下使得滑动连接块213在直线导轨2121的引导下完成前后运动。双臂采用相同的设计结构，并排分布在基座的两侧，分别由一台电机独立控制。

有益效果：通过采用密封带和密封带轮的设计结构，把滑动连接块运动路径上的空隙遮蔽起来，减少了结构内部与外部环境的空气对流，确保结构内部的颗粒和粉尘不会逸散到外部空间中去，从而达到高等级超净环境中安装使用的要求；主动轮支架与主动轮转动连接，对主动轮起到辅助支撑的作用，以此来提高主动轮转动时的稳定性；从动轮安装架上设置有调节螺钉，通过调节调节螺钉的伸出长度来调节从动轮与同步带的相对位置，从而调节同步带张力，提高运动时的稳定性。

以上仅为说明本发明的实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡在本发明的精神和原则之内，不经过创造性劳动所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于晶圆搬运机器人的双臂水平运动结构，其特征在于，包括：

骨架结构(1)；

双臂结构(2)，包括结构相同的两组运动结构(21)，所述运动结构(21)分别相对设置并安装在骨架结构(1)两侧；

驱动结构(3)，分别位于双臂结构(2)内侧，驱动双臂结构(2)在水平方向往复运动。

2.根据权利要求1所述的用于晶圆搬运机器人的双臂水平运动结构，其特征在于，所述骨架结构(1)包括：

基座(11)；

顶板(12)，位于基座(11)顶部；和

侧方支架(13)，相对设置在基座(11)两侧。

3.根据权利要求1所述的用于晶圆搬运机器人的双臂水平运动结构，其特征在于，所述骨架结构(1)还包括两个结构相同的侧方面板(14)，每个侧方面板(14)分别与基座(11)和顶板(12)固接。

4.根据权利要求1所述的用于晶圆搬运机器人的双臂水平运动结构，其特征在于，所述运动结构(21)包括：

带传动结构(211)，安装在侧方支架(13)底部；

滑动结构(212)，安装在侧方支架(13)顶部；和

滑动连接块(213)，所述滑动连接块(213)分别连接带传动结构(211)和滑动结构(212)。

5.根据权利要求4所述的用于晶圆搬运机器人的双臂水平运动结构，其特征在于，所述滑动连接块(213)呈梯状，包括：

第一连接板(2131)；

第二连接板(2132)，垂直设置在第一连接板(2131)的一面；和

第三连接板(2133)，与第一连接板(2131)平行，并与第二连接板(2132)的另一面底部呈一体结构设置。

6.根据权利要求4所述的用于晶圆搬运机器人的双臂水平运动结构，其特征在于，所述带传动结构(211)包括：

主动轮支架(2111)，安装在侧方支架(13)一端；

主动轮(2112)，所述主动轮(2112)与驱动结构(3)的主轴固接，且一端与主动轮支架(2111)转动连接；

从动轮安装架(2113)，安装在侧方支架(13)另一端；

从动轮(2114)，转动连接在从动轮安装架(2113)上；和

同步带(2115)，分别与主动轮(2112)和从动轮(2114)带传动连接，并固接在第三连接板(2133)底部。

7.根据权利要求4所述的用于晶圆搬运机器人的双臂水平运动结构，其特征在于，所述滑动结构(212)包括：

直线导轨(2121)，固接在侧方支架(13)上；和

滑动块(2122)，一侧与直线导轨(2121)滑动连接，另一侧固接在第二连接板(2132)上。

8.根据权利要求1所述的用于晶圆搬运机器人的双臂水平运动结构，其特征在于，所述双臂结构(2)还包括结构相同的两组密封结构(22)，所述密封结构(22)分别相对设置并固接在滑动连接块(213)上。

9.根据权利要求8所述的用于晶圆搬运机器人的双臂水平运动结构，其特征在于，所述密封结构(22)包括：

密封带轮支架(221)，位于侧方支架(13)端部；

密封带轮(222)，位于侧方支架(13)端部，两两一组，每个带轮分别安装在独自的密封带轮支架(221)上；和

密封带(223)，与每组密封带轮(222)带传动连接，并固接在第一连接板(2131)和第二连接板(2132)的连接处。

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