CN112936217A - 晶圆盒搬运机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及晶圆搬运技术领域，具体公开一种晶圆盒搬运机器人。晶圆盒搬运机器人包括自动导引车、托持装置、设于自动导引车上的晶圆盒承载装置及用于驱动托持装置运动的机械臂；托持装置用于托持两相对侧分别凸设有托柄的晶圆盒，包括两个间隔相对设置以分别用于一对一承托两个托柄的承托臂和连接于两个承托臂之间的连接臂；晶圆盒承载装置包括安装于自动导引车上的座体和设于座体上的承载平台；承载平台上形成有至少一个用于承载晶圆盒的容置槽；机械臂的一端与座体连接、另一端与托持装置连接以使托持装置托持晶圆盒至容置槽中或从容置槽中取出。本发明的晶圆盒搬运机器人具有晶圆盒托持方便、可控性好、可靠性高及搬运效率高等特点。

Description

晶圆盒搬运机器人

技术领域

本发明涉及晶圆搬运领域，尤其涉及一种晶圆盒搬运机器人。

背景技术

晶圆具有厚度薄、重量轻、脆性大且对环境洁净对要求高等特点，为了降低晶圆被污染的风险，晶圆一般存放于晶圆盒内并通过晶圆盒实现搬运。在传统技术中，晶圆盒在仓库、生产车间等室内的搬运一般通过人工进行搬运，其耗费的人力较多。

为了解决上述传统技术中的问题，现有技术提出了用于搬运晶圆盒的晶圆搬运机器人。在现有的晶圆盒搬运机器人中，一般是在自动导引车(英文全称：Automated GuidedVehicle，简称：AGV)上安装机械臂，机械臂上设有夹取装置(如夹爪或机械手)，通过夹取装置来对晶圆盒进行夹取并搬运，但是采用这种现有的夹取装置进行晶圆盒夹取和搬运时，存在以下缺陷：

(1)难以控制夹取装置对晶圆盒对夹持力度，且容易损坏晶圆盒和晶圆。如，当夹取装置对晶圆盒夹持的力度过大，则容易压伤晶圆盒导致产生碎屑污染、甚至压坏晶圆盒和晶圆的现象发生；而当夹取装置对晶圆盒夹持的力度过小，则会降低夹持装置夹持晶圆盒的稳固可靠性，从而容易发生晶圆盒从夹持装置上滑脱跌落、进而导致晶圆盒和晶圆损坏的现象。(2)伸缩驱动机构的设置，使得夹持装置的结构比较复杂，成本较高。(3)装卸和搬运效率低，每次只能搬运一个晶圆盒。

为提高搬运效率，在现有的晶圆盒搬运机器人上安装晶圆盒承载座，晶圆盒承载座包括横向部和自横向部的顶部向上延伸的竖向部，在竖向部的一侧凸设有晶圆盒承载板，通过夹持装置将晶圆盒装载在承载板上，从而可以提高晶圆盒的搬运效率，但这样的晶圆盒搬运机器人同样存在缺陷：

(a)晶圆盒搬运机器人重心不稳。一方面，由于在自动导引车上安装的晶圆盒承载座只在竖向部的一侧凸设有晶圆盒承载板，晶圆盒搬运机器人的重心向竖向部一端偏移，为了使得重心稳，晶圆盒承载板的尺寸需设计得比较大或者晶圆盒承载板在自竖向部沿水平方向远离竖向部延伸的尺寸会超出自动导引车的尺寸，以维持晶圆盒搬运机器人空载时重心的稳定；另一方面，由于晶圆承载板凸设在竖向部的一侧，向晶圆盒承载板上装载晶圆盒时，会使得装载有晶圆盒一侧的变得越来越重，导致晶圆盒搬运机器人满载时重心不稳。这两方面都会导致整个晶圆盒搬运机器人的重心难以维持稳定。

(b)可搬运的晶圆盒数量有限，搬运效率不高。一方面，单侧设置的晶圆盒承载板所能装载的晶圆盒数量有限；另一方面，由于晶圆的特性，不能将多个晶圆盒层叠在晶圆盒承载板上，同样使得每次搬运的数量有限；这两方面都会导致现有的晶圆盒搬运机器人的搬运效率不高。

(c)搬运容易出现故障。在晶圆盒承载板上水平装载晶圆盒，会使得晶圆盒承载板在水平方向的面积大于自动导引车在水平方向上的面积，最终使得晶圆盒搬运机器人在水平方向上的面积增大，在机器人工作时容易触碰到仓库、车间等室内的其他物体而导致故障。

发明内容

本发明的目的在于提供一种晶圆盒搬运机器人，其旨在解决现有晶圆盒搬运机器人夹取不便、搬运效率不高、易发生搬运事故等技术问题。

为达到上述目的，本发明提供的方案是：晶圆盒搬运机器人，包括自动导引车、托持装置、设于所述自动导引车上的晶圆盒承载装置以及用于驱动所述托持装置运动的机械臂；

所述托持装置用于托持两相对侧分别凸设有托柄的晶圆盒，所述托持装置包括两个间隔相对设置以分别用于一对一承托两个所述托柄的承托臂和连接于两个所述承托臂之间的连接臂；

所述晶圆盒承载装置包括安装于所述自动导引车上的座体和设于所述座体上的承载平台；所述承载平台上形成有至少一个用于承载所述晶圆盒的容置槽；

所述机械臂的一端与所述座体连接、另一端与所述托持装置连接，以使所述托持装置托持所述晶圆盒至所述容置槽中或从所述容置槽中取出。

可选地，所述座体包括竖向延伸部，所述竖向延伸部具有第一侧端和第二侧端，所述第一侧端和所述第二侧端相背设置；

所述第一侧端和所述第二侧端分别凸设有至少一个所述承载平台。

可选地，所述第一侧端上沿所述竖向延伸部之高度方向间隔分布有至少两个所述承载平台；

和/或，所述第二侧端上沿所述竖向延伸部之高度方向间隔分布有至少两个所述承载平台。

可选地，每个所述承载平台上都形成有至少两个沿水平方向分布的所述容置槽。

可选地，所述竖向延伸部还包括第三侧端和与所述第三侧端相背设置的第四侧端，所述第三侧端和所述第四侧端都分别与所述第一侧端和所述第二侧端连接，且每个所述承载平台上的所述容置槽沿所述第三侧端至所述第四侧端的方向间隔分布。

可选地，所述承载平台还包括至少一个分别用于检测各所述容置槽内是否装载有所述晶圆盒的检测组件；所述容置槽具有用于支撑所述晶圆盒的槽底壁和凸设于所述槽底壁之边缘以用于对所述晶圆盒进行限位的槽侧壁；

所述检测组件包括嵌设于所述槽底壁上以用于探测所述槽底壁上是否支撑有所述晶圆盒的第一探测器和设于所述槽侧壁上以用于探测所述容置槽内是否装载有所述晶圆盒的第二探测器；

且/或，所述承载平台还包括用于识别所述晶圆盒之信息载体的识别装置，所述识别装置嵌设于所述承载平台之远离所述竖向延伸部的端部。

可选地，所述第一探测器为微动开关或者压力传感器；所述第二探测器为漫反射式光电传感器或者光耦合器或者超声波传感器；且/或，

所述识别装置为射频读卡器或条形码扫描器或二维码扫描器。

可选地，每个所述检测组件都包括一个或两个以上的所述第一探测器。

可选地，每个所述检测组件都包括两个对称分布于所述槽底壁之中心两侧的所述第一探测器。

可选地，所述槽侧壁为沿所述槽底壁之边缘环绕设置的环状壁体；或者，

所述槽侧壁包括至少两个沿环绕所述槽底壁之边缘且间隔设置的分段式壁体。

可选地，所述槽底壁的边缘包括四个两两呈对角设置的拐角部，每个所述检测组件都包括两个分别靠近于两个呈对角设置之所述拐角部设置的所述第一探测器。

可选地，所述座体还包括横向延伸部，所述竖向延伸部与所述横向延伸部连接并自所述横向延伸部延伸于所述横向延伸部的上方，所述承载平台设于所述横向延伸部的上方。

可选地，最靠近所述横向延伸部的所述承载平台与所述横向延伸部的顶部和/或所述竖向延伸部连接。

可选地，所述承托臂上设有用于与所述托柄之第一卡插限位部卡插配合以防止所述晶圆盒从所述承托臂上滑脱的第二卡插限位部。

可选地，所述承托臂具有用于支撑所述托柄的支撑面，所述第二卡插限位部为延伸于所述支撑面上方以用于卡插于所述第一卡插限位部内的凸台。

可选地，所述凸台从所述支撑面以截面面积逐渐减小的趋势延伸于所述支撑面的上方。

可选地，所述凸台的侧部具有朝向所述连接臂设置的第一限位面和背对所述连接臂设置的第二限位面，一个所述承托臂上的所述第一限位面和所述第二限位面以距离逐渐增大的趋势朝远离另一个所述承托臂的方向倾斜延伸。

可选地，所述凸台的侧部还具有连接于所述第一限位面与所述第二限位面之间的光滑过渡面，一个所述承托臂上的所述第一限位面和所述第二限位面以距离逐渐增大的趋势从所述光滑过渡面朝远离另一个所述承托臂的方向倾斜延伸；且/或

所述承托臂包括承托臂本体和安装于所述承托臂本体侧部的限位件，所述限位件上设有所述第二卡插限位部。

可选地，所述托持装置还包括用于探测所述托柄是否承托于所述承托臂上的探测装置，至少一个所述承托臂上设有所述探测装置。

可选地，所述探测装置为微动开关或者压力传感器；且/或，

每个所述承托臂上都设有至少一个所述探测装置。

可选地，所述承托臂上凸设有用于防止所述晶圆盒朝远离所述连接臂之方向滑动的第一限位部和/或用于防止所述晶圆盒朝靠近所述连接臂之方向滑动的第二限位部；且/或，

所述连接臂的两端分别与两个所述承托臂的一端连接。

可选地，所述托持装置还包括设于所述连接臂上以用于辅助定位的识别定位装置。

可选地，所述托持装置还包括设于所述连接臂上以检测货架上是否有晶圆盒的识别检测装置。

本发明的有益效果为：

本发明提供的晶圆盒搬运机器人，包括在自动导引车上安装有用于托持晶圆盒的托持装置以及用于装载晶圆盒的晶圆盒承载装置，且在晶圆盒承载装置之座体上设有承载平台，每个承载平台上形成有至少一个用于承载晶圆盒的容置槽，这样的设计，第一方面，使得晶圆盒夹取由夹持变为托持，无需对晶圆盒施加夹持力度，托持变得方便，并极大地降低了晶圆搬运受损及被污染的风险；第二方面，托持装置从晶圆盒两相对侧的托柄下托持晶圆盒，晶圆盒不易从托持装置上滑脱或跌落，托持可控性和可靠性大幅度提高；第三方面，托持装置只是将晶圆盒托持至晶圆盒承载装置的承载平台上，使得晶圆盒搬运机器人一次可以搬运多个晶圆盒，提高了搬运的效率；最终有效提高了晶圆搬运机器人的搬运综合性能。

附图说明

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，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示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的晶圆盒搬运机器人的立体结构示意图；

图2是本发明实施例提供的晶圆盒搬运机器人的第四侧端视角示意图；

图3是本发明实施例提供的晶圆盒承载装置的立体结构示意图；

图4是本发明实施例提供的承载平台的立体结构示意图；

图5是图4中A处的局部放大示意图；

图6是本发明实施例提供的承载平台的爆炸结构示意图；

图7是本发明实施例提供的托持装置的立体结构示意图；

图8是图7中B处的局部放大示意图；

图9是图7中C处的局部放大示意图；

图10是本发明实施例提供的托持装置的另一视角示意图；

图11是本发明实施例提供的托持装置托持晶圆盒的立体结构示意图；

图12是图11中D处的局部放大示意图；

图13是本发明实施例提供的晶圆盒的立体结构示意图。

附图标号说明：

1、晶圆盒搬运机器人；10、自动导引车；20、晶圆盒承载装置；210、座体；211、竖向延伸部；2111、第一侧端；2112、第二侧端；2113、第三侧端；2114、第四侧端；212、横向延伸部；220、承载平台；221、容置槽；2211、槽底壁；22111、拐角部；2212、槽侧壁；22121、限位壁；22122、导向壁；230、检测组件；2301、第一探测器；2302、第二探测器；240、识别装置；30、托持装置；310、承托臂；3100、支撑面；311、承托臂本体；3111、第一限位部； 3112、第二限位部；312、限位件；3120、第二卡插限位部；3121、第一限位面； 3122、第二限位面；3123、光滑过渡面；3124、连接座；3101、避让空间；320、连接臂；330、探测装置；340、识别定位装置；350、识别检测装置；40、机械臂；50、晶圆盒；51、托柄；511、第一卡插限位部；52、晶圆盒本体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者也可以是通过居中元件间接连接另一个元件。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

图1至图13为本发明实施例的晶圆盒搬运机器人1及其主要部件的结构示意图。本发明实施例的晶圆盒搬运机器人1可以用于搬运两相对侧分别凸设有托柄51的晶圆盒50，但不局限于两相对侧分别凸设有托柄51的晶圆盒50。

请参阅图1和图2，晶圆盒搬运机器人1包括自动导引车10、晶圆盒承载装置 20、托持装置30以及机械臂40。其中，自动导引车10用于搭载晶圆盒承载装置 20运动，晶圆盒承载装置20用于装载晶圆盒50，托持装置30用于托持晶圆盒50，机械臂40用于驱动托持装置30运动，通过机械臂40的驱动作用，可以将晶圆盒 50托持于托持装置30上，并由托持装置30将托持的晶圆盒50转移至晶圆盒承载装置20上或者将晶圆盒50从晶圆盒承载装置20上取下。具体地，晶圆盒承载装置20设于自动导引车10上，机械臂40的一端与晶圆盒承载装置20连接、另一端与托持装置30连接。

请参阅图1和图3，晶圆盒承载装置20包括座体210、承载平台220以及指示灯(图中未标示)。其中，座体210安装在自动导引车10上，承载平台 220设置在座体210上。

请参阅图2和图3，座体210包括竖向延伸部211和横向延伸部212。其中，竖向延伸部211包括第一侧端2111、第二侧端2112、第三侧端2113和第四侧端2114。第一侧端2111和第二侧端2112相背设置，同时第一侧端2111 和第二侧端2112间隔设置，第三侧端2113和第四侧端2114相背设置，第三侧端2113和第四侧端2114间隔设置，并且第三侧端2113与第一侧端2111和第二侧端2112分别连接，第四侧端2114与第一侧端2111和第二侧端2112分别连接。第一侧端2111上凸设有两个承载平台220，并且第一侧端2111上的两个承载平台220沿竖向延伸部211的高度方向间隔分布；第二侧端2112上凸设有两个承载平台220，并且第二侧端2112上的两个承载平台220沿竖向延伸部 211的高度方向间隔分布。在一些替代的实施方式中，第一侧端2111上的承载平台220的数量可以是一个，也可以是三个或者四个等；而在另一替代的实施方式中，第二侧端2112上的承载平台220的数量可以一个，也可以是三个或者四个等。竖向延伸部211和横向延伸部212连接，并且竖向延伸部211延伸于横向延伸部212的上方，即，竖向延伸部211自横向延伸部212上顺着自动导引车10的高度方向向远离自动导引车10的方向延伸，并且竖向延伸部211与横向延伸部211连接的部位位于横向延伸部212水平方向尺寸的中心。

请参阅图2、图3和图4，承载平台220设于横向延伸部212的上方，并且每个承载平台220上形成有两个用于承载晶圆盒50的容置槽221。同一个承载平台220上的两个容置槽221沿第三侧端2113至第四侧端2114的方向间隔分布。在一些替代的实施方式中，承载平台220上的容置槽221数量可以是一个，也可是三个或者其他数量。在一些可能的实施方式中，凸设于第一侧端2111 上的承载平台220中的一个承载平台220最靠近横向延伸部212的顶部，并且最靠近横向延伸部212的顶部的承载平台220与横向延伸部212的顶部连接；凸设于第二侧端2112上的承载平台220中的一个承载平台220最靠近横向延伸部212的顶部，并且最靠近横向延伸部212的顶部的承载平台220与横向延伸部212的顶部连接。在一些替代的实施方式中，最靠近横向延伸部212的顶部的承载平台220除了与横向延伸部212的顶部连接外，还与竖向延伸部211连接。靠近横向延伸部212的顶部的承载平台220同时与横向延伸部212的顶部、竖向延伸部211连接，可以有效提高承载平台220的可靠性。

请按参阅图3～图5，在一种可能的实施方式中，容置槽221上具有槽底壁 2211和槽侧壁2212。其中，槽底壁2211用于支撑晶圆盒50，而槽侧壁2212 凸设在槽底壁2211的边缘，以用于对晶圆盒50进行限位，避免装载在容置槽221里的晶圆盒50发生移动。在一种可能的实施方式中，槽侧壁2212为沿着槽底壁2211的边缘环绕设置的环状壁体。而作为一种替代的实施方式，槽侧壁 2212包括至少两个环绕设置在槽底壁2211的边缘且间隔设置的分段式壁体。

请参阅图4和图5，在一种可能的实施方式中，槽侧壁2212包括限位壁 22121和导向壁22122。其中，限位壁22121的底部边缘与槽底壁2211的边缘连接，导向壁22122的底部边缘与限位壁22121的顶部边缘连接，并且导向壁 22122自导向壁22122与限位壁22121连接的部位以相对于容置槽221中心的距离逐渐变大的趋势向竖向延伸部211的顶部延伸，并连接于容置槽221之槽口的边缘。通过导向壁22122可以将晶圆盒50导入容置槽221里，而通过限位壁22121可以将晶圆盒50限制在容置槽221里，避免在晶圆盒50搬运过程中晶圆盒50在容置槽221里发生水平方向的移动。

请参阅图5和图6，在一种可能的实施方式中，每个承载平台220都包括用于监测容置槽221内是否装载有晶圆盒50的检测组件230以及用于识别晶圆盒50之信息载体的识别装置240。其中，检测组件230包括两个第一探测器2301 和一个第二探测器2302，第一探测器2301和第二探测器2302用于反馈容置槽 221里是否装载有晶圆盒50。由于第一探测器2301和第二探测器2302分别独立地从不同维度探测容置槽221内是否装载有晶圆盒50，为晶圆盒搬运机器人 1获取容置槽221内是否承载有晶圆盒50的信息提供了保障，当第一探测器 2301或者第二探测器2302中的一者出现故障时，另一者不会受到影响，另一者仍能够正常工作，因此，当第一探测器2301或者第二探测器2302中的一者出现故障时，不会影响晶圆盒搬运机器人1的正常工作，有效地提高了晶圆盒搬运机器人1的可靠性。

在一些实施例方式中，第一探测器2301设置在槽底壁2211上，以用于探测槽底壁2211是否支撑有晶圆盒50；而第二探测器2302则设置在槽侧壁2212 上。在一种可能的实施方式中，第一探测器2301为微动开关或者压力传感器等，由于微动开关或者压力传感器具有反应灵敏、体积小的特性，当晶圆盒50装载于容置槽221内时，晶圆盒50抵压于微动开关或者压力传感器上并触发微动开关或者压力传感器快速地发出反馈信号。在一种可能的实施方式中，第二探测器2302为漫反射式光电传感器或者光耦合器或者超声波传感器，由于漫反射式光电传感器或者光耦合器或者超声波传感器等具有快速反应、探测准确等特点，可以快速、精准地探测到容置槽221内是否承载有晶圆盒50。此外，通过在容置槽221里设置第一探测器2301，还可以有效判断晶圆盒50是否正对容置槽 221装载，如果晶圆盒50没有正对容置槽221装载，第一探测器2301就反馈相应的信息至机械臂40以及托持装置30中，从而可以调整晶圆盒50的装载位置，直至晶圆盒50可以正对容置槽221装载，这对于晶圆盒承载装置20用于自动化搬运场景尤为有效，可以有效提高自动化搬运的效率，同时还能降低因晶圆盒50装载位置不精准导致的搬运故障以及搬运风险；通过在容置槽221 里设置第二探测器2302，还可以有效判断容置槽221里是否装载了晶圆盒50，当晶圆盒承载装置20用于自动化搬运的场景时，可以快速判断哪个容置槽221 里已经装载了晶圆盒50，从而减少搬运动作，提高搬运效率。

优选地，槽底壁2211的边缘包括四个两两呈对角设置的拐角部22111，每个检测组件230都包括两个分别靠近于两个呈对角设置之拐角部22111设置的第一探测器2301。通过该种设置方式，可在多点探测反馈晶圆盒50是否精准装入容置槽221中，利于保障晶圆盒50可以正位装载在容置槽221内，从而利于保证晶圆盒50放置定位的可靠性。

请参阅图4，在一种可能的实施方式中，槽侧壁2212为沿槽底壁2211之边缘环绕设置的环状壁体。当然，在其他实施例中，槽侧壁2212包括至少两个沿槽底壁2211之边缘环绕间隔设置的分段式壁体也可以。

请参阅图5和图6，在一种可能的实施方式中，识别装置240嵌设于在承载平台220之远离竖向延伸部211的端部。具体而言，识别装置240嵌设于槽侧壁2212中，并且每个容置槽221的槽侧壁2212上均设有一个识别装置240。通过识别装置240的设置，利于建立容置槽221与晶圆盒50的一对一关系，便于对晶圆盒50的追踪管理。优选地，识别装置240选自射频读卡器、条形码扫描器、二维码扫描器等中的任一种。其中，射频读卡器用于识别晶圆盒50上的射频识别标签，条形码扫描器用于识别晶圆盒50上的条形码，二维码扫描器用于识别晶圆盒50上的二维码。

请参阅图1和图3，在一种可能的实施方式中，指示灯包括两个，其中一个指示灯设置在第一侧端2111靠近竖向延伸部211顶部的承载平台220上，另一个指示灯设置在第二侧端2112靠近竖向延伸部211顶部的承载平台220上，并且指示灯都设置在承载平台220背离竖向延伸部211的端部。指示灯用于显示晶圆盒搬运机器人1的工作状态，如当晶圆盒搬运机器人1出现故障时，指示灯呈红色并且不断闪动；当晶圆盒搬运机器人1正常工作时，指示灯显示绿色，并保持不闪动；当晶圆盒搬运机器人1呈现其他状态时，可以显示蓝色，并不断闪动，以起到警示作用等等，当然指示灯的显示不局限于上述这几种颜色，也可以是其他颜色，具体可以根据用户的需求去设置不同的灯光颜色以及灯光颜色指示的信息。在另一种可能的实施方式中，指示灯只需要一个，并且指示灯安装在竖向延伸部211的顶部上，将指示灯设置在竖向延伸部211的顶部上，只需要一个指示灯就可以在各个方向上快速看到晶圆盒搬运机器人1的工作状态。在另一种替代的实施方式中，指示灯只有一个，并且设置在座体210 上，将指示灯设置在座体210上，指示灯闪动时，不会过于耀眼，也不会影响周围的人对晶圆盒搬运机器人1的工作状态的观察。当然指示灯也可以是四个，分布设置在座体210的四个侧向端部上。当然，本发明的指示灯不局限设置在上述这几种部位上，也可以根据实际需要调整其设置的部位。

请参阅图7，托持装置30用于托持两相对侧分别凸设有托柄51的晶圆盒 50。托持装置30包括承托臂310和连接臂320，其中，承托臂310包括两个，并且两个承托臂310间隔相对设置以分别用于一对一承托晶圆盒50上的两个托柄51，而连接臂320连接在两个承托臂310之间。

具体的应用中，两个承托臂310分别从晶圆盒50的两侧托持晶圆盒50，且每个承托臂310对应承托一个托柄51。本发明实施例托持装置30的设置，一方面，由于托持装置30是通过托持的方式托持晶圆盒50，因此可以有效避免了托持装置30压伤晶圆盒50、甚至压坏晶圆盒50和晶圆等不良现象的发生，保障晶圆盒50承托于托持装置30上的稳固可靠性；另一方面，由于托持装置 30是对晶圆盒50进行托持而不是夹持，并且是从晶圆盒50的相对两侧进行托持，可以尽量降低托持晶圆盒50或者放下晶圆盒50的瞬间对晶圆盒50内晶圆的扰动，有效避免搬运过程中晶圆与晶圆盒50发生磕碰的现象，从而有效的减少搬运过程对晶圆的损耗。再一方面，由于托持装置30不需要设置用于驱动夹紧或者松开晶圆盒50的动力机构，故有效简化了托持装置30的结构和控制难度，并利于降低托持装置30的成本，也可以有效减少搬运过程中因各个零部件的相对摩擦运动而导致微小颗粒、粉尘等污染源的产生。

请参阅图11、图12和图13，晶圆盒50包括晶圆盒本体52和两个托柄51。晶圆盒本体52设有用于容置晶圆的容纳腔(图中未标示)。在一种可能的实施方式中，晶圆盒本体52的两相对侧分别设有一个托柄51，每个托柄51还上设有第一卡插限位部511，托持装置30的两个承托臂310从晶圆盒本体52的两相对侧分别托持一个托柄51；当然，托柄51的数量不限于两个，如，作为替代的实施方案，也可在晶圆盒本体52的四个侧部分别设置一个托柄51。

请参阅图7和图8，在一种可能的实施方式中，承托臂310上设有第二卡插限位部3120，第二卡插限位部3120用于与晶圆盒50上的第一卡插限位部511 卡插配合以防止晶圆盒50从承托臂310上滑脱，从而充分保证晶圆盒50承托于托持装置30上的稳固可靠性。

请参阅图7和图8，在一种可能的实施方式中，承托臂310具有用于支撑托柄51的支撑面3100，第二卡插限位部3120为延伸于支撑面3100上方以用于卡插于第一卡插限位部511内的凸台。在具体的应用中，承托臂310上的第二卡插限位部3120为凸台，晶圆盒50上的第一卡插限位部511为与凸台适配的卡槽，凸台卡插于卡槽内，可起到限制晶圆盒50移动的作用；当然，作为替代的实施方案，将第二卡插限位部3120设为卡槽，将第一卡插限位部511设为凸台也可以。

请参阅图7和图8，在一种可能的实施方式中，凸台从支撑面3100以截面面积逐渐减小的趋势延伸于支撑面3100的上方。在具体的应用中，当承托臂 310向上移动并托持晶圆盒50的过程中，凸台截面面积小的一端首先卡插于托柄51的卡槽内，以利于保障凸台卡插于卡槽内和从卡槽内拔出的顺畅性，减少卡插过程中对晶圆盒50内晶圆的扰动。

请参阅图7和图8，在一种可能的实施方式中，凸台的侧部具有朝向连接臂320设置的第一限位面3121和背对连接臂320设置的第二限位面3122，一个承托臂310上的第一限位面3121和第二限位面3122以二者之距离(第一限位面3121和第二限位面3122之间的距离)逐渐增大的趋势朝远离另一个承托臂310的方向倾斜延伸。第一限位面3121和第二限位面3122可延伸交汇形成一个横置的V字形结构。两个承托臂310之间形成有用于避让晶圆盒50的避让空间3101，一个凸台中第一限位面3121和第二限位面3122的水平距离是逐渐变化的，且在靠近避让空间3101一侧的水平距离最小。在一种可能的实施方式中，将第一限位面3121和第二限位面3122都设置为倾斜面，可使得第一限位面3121和第二限位面3122均能从两个相互垂直的水平方向对托柄51进行限位，从而利于提高第二卡插限位部3120与第一卡插限位部511卡插限位的可靠性，并减少对晶圆盒50内晶圆的扰动。

在一种可能的实施方式中，第一限位面3121朝向连接臂320设置，以限制晶圆盒50朝远离连接臂320的方向移动，第二限位面3122背对连接臂320设置，可以限制晶圆盒50朝靠近连接臂320的方向移动，从而在托持装置30运输晶圆盒50的过程中，晶圆盒50受到第一限位面3121和第二限位面3122的作用，在水平方向不会进行滑动，有效地降低了晶圆盒50搬运时对晶圆盒50 内的晶圆的扰动。

请参阅图7和图8，在一种可能的实施方式中，凸台的侧部还具有连接于第一限位面3121与第二限位面3122之间的光滑过渡面3123，一个承托臂310 上的第一限位面3121和第二限位面3122以二者之距离逐渐增大的趋势从光滑过渡面3123朝远离另一个承托臂310的方向倾斜延伸。通过设置光滑过渡面 3123，可有效消除凸台之用于与卡槽配合的部位存在尖锐的棱角，从而可防止凸台插入托柄51的卡槽时刮伤托柄51产生碎屑等不良现象的发生。

请参阅图7和图8，在一种可能的实施方式中，承托臂310包括承托臂本体311和限位件312，其中，限位件312安装于承托臂本体311的侧部，且限位件312上设有第二卡插限位部3120。在一种可能的实施方式中，限位件312 包括连接座3124和凸设于连接座3124上的凸台，承托臂本体311的顶部表面和连接座3124的顶部表面平齐且共同构成支撑面3100。当然，在具体的应用中，作为替代的实施方式，将连接座3124的顶部表面设置于低于承托臂本体 311的顶部表面也可以，此时支撑面3100仅由承托臂本体311的顶部表面构成。

请参阅图7和图9，在一种可能的实施方式中，托持装置30还包括用于探测托柄51是否承托于承托臂310上的探测装置330，至少一个承托臂310上设有探测装置330。探测装置330的设置，主要用于反馈托持装置30上是否托持有晶圆盒50，从而便于控制托持装置30将晶圆盒50托持、放置至指定的位置。

在一种可能的实施方式中，每个承托臂310上都设有至少一个探测装置 330，从而可以确保每个承托臂310托持一个托柄51时都有一个反馈信号，使得在两个承托臂310都准确托持两个托柄51后才控制托持装置30运动。作为本实施例的一较佳实施方案，每个承托臂310上都设有一个探测装置330；当然，在具体的应用中，每个承托臂310上设置的探测装置330数量不限于一个，如每个承托臂310上设置的探测装置330数量也可以为两个以上。

在一种可能的实施方式中，探测装置330为微动开关，当托柄51承托于承托臂310上时，托柄51抵压于微动开关上并触发微动开关动作，从而使得微动开关发出反馈信号。微动开关具有反应灵敏、体积小的特性。当然，在具体的应用中，探测装置330不限于采用微动开关，例如，探测装置330也可以采用压力传感器。

请参阅图7，在一种可能的实施方式中，承托臂310上凸设有用于防止晶圆盒50朝远离连接臂320之方向滑动的第一限位部3111和用于防止晶圆盒50 朝靠近连接臂320之方向滑动的第二限位部3112。第一限位部3111和第二限位部3112的设置，可进一步提高晶圆盒50承托于承托臂310上的稳固可靠性。当然，具体的应用中，承托臂310上也可以只设置第一限位部3111和第二限位部3112中的其中一者。

在一种可能的实施方式中，连接臂320的两端分别与两个承托臂310的一端连接。通过该种设置方式，可使得托持装置30的结构比较简洁，体型较小。当然，在具体的应用中，连接臂320的两端与承托臂310之间的连接也可以不是端部之间的连接。

请参阅图10，在一种可能的实施方式中，托持装置30还包括设于连接臂 320上以用于辅助定位的识别定位装置340。识别定位装置340主要用于反馈托持装置30的位置信息，从而利于精确控制托持装置30运动至晶圆盒50的位置处进行夹取晶圆盒50和精确控制托持装置30夹持晶圆盒50运动至指定位置进行放置晶圆盒50。

在一种可能的实施方式中，识别定位装置340为相机。当然，在具体的应用中，识别定位装置340也可以为其它类型的视觉传感器。

请参阅图10，在一种可能的实施方式中，托持装置30还包括设于连接臂 320上以检测货架上是否有晶圆盒50的识别检测装置350。通过设置识别检测装置350，可利于减少托持装置30做无用动作。在具体的应用中，当托持装置 30运动至货架的一个货位处时，识别检测装置350先检测并反馈该货位是否有晶圆盒50，如果识别检测装置350反馈该货位有晶圆盒50，则控制托持装置 30运动去托持该晶圆盒50；而如果识别检测装置350反馈该货位没有晶圆盒 50，则控制托持装置30运动至下一个货位处。

在一种可能的实施方式中，识别检测装置350为超声波传感器。当然，在具体的应用中，识别检测装置350也可以采用光电传感器。

在一种可能的实施方式中，座体210设有用于控制机械臂40运动的第一控制器(图中未标示)，自动导引车10设有电池(图中未标示)和用于控制自动导引车10运动的第二控制器(图中未标示)。当然，在具体的应用中，第一控制器和第二控制器也可以集成设计为一体；或者，自动导引车10和机械臂40 的运动也可以通过外置的工控机控制运动。

下面结合图1至图13简述本发明实施例的晶圆盒搬运机器人的工作原理：

(a)、晶圆搬运机器人行驶至装载有晶圆盒50的货架旁侧，自动导引车 10停止运动，机械臂40启动；

(b)、机械臂40在托持装置30上识别定位装置340和识别检测装置350 的导引下动作并驱动托持装置30运动，直至托持装置30的两个承托臂310分别运动至一个晶圆盒50的两个托柄51正下方；

(c)、机械臂40再驱动托持装置30上升运动，直至承托臂310的探测装置330被晶圆盒50的托柄51触发才控制停止托持装置30的上升动作；

(d)、机械臂40驱动托持装置30托持晶圆盒50运动，并将晶圆盒50 托持至座体210的一个容置槽221中；

(e)、当晶圆盒50放置于座体210的一个容置槽221后，机械臂40控制托持装置30下降运动以松开对晶圆盒50的托持，这样即完成了装载一个晶圆盒50的动作；

(f)、机械臂40继续控制托持装置30进行其他晶圆盒50的托持和搬运，直至晶圆盒承载装置20上的容置槽221已经满载晶圆盒50，随后机械臂40收缩晶圆盒搬运机器人1中，在机械臂40占据空间达到最小状态后，机械臂40 停止运动，自动导引车10启动，晶圆搬运机器人搭载晶圆盒50行驶至目的地；

(g)、机械臂40启动，并按步骤(b)至(f)的动作，将晶圆盒从晶圆盒承载装置20中卸下，并放至指定的目的地，即可完成晶圆盒50的搬运。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (23)

1.晶圆盒搬运机器人，其特征在于：包括自动导引车、托持装置、设于所述自动导引车上的晶圆盒承载装置以及用于驱动所述托持装置运动的机械臂；

所述托持装置用于托持两相对侧分别凸设有托柄的晶圆盒，所述托持装置包括两个间隔相对设置以分别用于一对一承托两个所述托柄的承托臂和连接于两个所述承托臂之间的连接臂；

所述晶圆盒承载装置包括安装于所述自动导引车上的座体和设于所述座体上的承载平台；所述承载平台上形成有至少一个用于承载所述晶圆盒的容置槽；

所述机械臂的一端与所述座体连接、另一端与所述托持装置连接，以使所述托持装置托持所述晶圆盒至所述容置槽中或从所述容置槽中取出。

2.如权利要求1所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：所述座体包括竖向延伸部，所述竖向延伸部具有第一侧端和第二侧端，所述第一侧端和所述第二侧端相背设置；

所述第一侧端和所述第二侧端分别凸设有至少一个所述承载平台。

3.如权利要求2所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：所述第一侧端上沿所述竖向延伸部之高度方向间隔分布有至少两个所述承载平台；

和/或，所述第二侧端上沿所述竖向延伸部之高度方向间隔分布有至少两个所述承载平台。

4.如权利要求3所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：每个所述承载平台上都形成有至少两个沿水平方向分布的所述容置槽。

5.如权利要求4所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：所述竖向延伸部还包括第三侧端和与所述第三侧端相背设置的第四侧端，所述第三侧端和所述第四侧端都分别与所述第一侧端和所述第二侧端连接，且每个所述承载平台上的所述容置槽沿所述第三侧端至所述第四侧端的方向间隔分布。

6.如权利要求5所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：所述承载平台还包括至少一个分别用于检测各所述容置槽内是否装载有所述晶圆盒的检测组件；所述容置槽具有用于支撑所述晶圆盒的槽底壁和凸设于所述槽底壁之边缘以用于对所述晶圆盒进行限位的槽侧壁；

所述检测组件包括嵌设于所述槽底壁上以用于探测所述槽底壁上是否支撑有所述晶圆盒的第一探测器和设于所述槽侧壁上以用于探测所述容置槽内是否装载有所述晶圆盒的第二探测器；

且/或，所述承载平台还包括用于识别所述晶圆盒之信息载体的识别装置，所述识别装置嵌设于所述承载平台之远离所述竖向延伸部的端部。

7.如权利要求6所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：所述第一探测器为微动开关或者压力传感器；所述第二探测器为漫反射式光电传感器或者光耦合器或者超声波传感器；且/或，

所述识别装置为射频读卡器或条形码扫描器或二维码扫描器。

8.如权利要求7所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：每个所述检测组件都包括一个或两个以上的所述第一探测器。

9.如权利要求8所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：每个所述检测组件都包括两个对称分布于所述槽底壁之中心两侧的所述第一探测器。

10.如权利要求9所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：所述槽侧壁为沿所述槽底壁之边缘环绕设置的环状壁体；或者，

所述槽侧壁包括至少两个沿环绕所述槽底壁之边缘且间隔设置的分段式壁体。

11.如权利要求10所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：所述槽底壁的边缘包括四个两两呈对角设置的拐角部，每个所述检测组件都包括两个分别靠近于两个呈对角设置之所述拐角部设置的所述第一探测器。

12.如权利要求1至11任一项所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：所述座体还包括横向延伸部，所述竖向延伸部与所述横向延伸部连接并自所述横向延伸部延伸于所述横向延伸部的上方，所述承载平台设于所述横向延伸部的上方。

13.如权利要求12所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：最靠近所述横向延伸部的所述承载平台与所述横向延伸部的顶部和/或所述竖向延伸部连接。

14.如权利要求1所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：所述承托臂上设有用于与所述托柄之第一卡插限位部卡插配合以防止所述晶圆盒从所述承托臂上滑脱的第二卡插限位部。

15.如权利要求14所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：所述承托臂具有用于支撑所述托柄的支撑面，所述第二卡插限位部为延伸于所述支撑面上方以用于卡插于所述第一卡插限位部内的凸台。

16.如权利要求15所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：所述凸台从所述支撑面以截面面积逐渐减小的趋势延伸于所述支撑面的上方。

17.如权利要求16所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：所述凸台的侧部具有朝向所述连接臂设置的第一限位面和背对所述连接臂设置的第二限位面，一个所述承托臂上的所述第一限位面和所述第二限位面以距离逐渐增大的趋势朝远离另一个所述承托臂的方向倾斜延伸。

18.如权利要求17所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：所述凸台的侧部还具有连接于所述第一限位面与所述第二限位面之间的光滑过渡面，一个所述承托臂上的所述第一限位面和所述第二限位面以距离逐渐增大的趋势从所述光滑过渡面朝远离另一个所述承托臂的方向倾斜延伸；且/或

所述承托臂包括承托臂本体和安装于所述承托臂本体侧部的限位件，所述限位件上设有所述第二卡插限位部。

19.如权利要求1至11或14至18任一项所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：所述托持装置还包括用于探测所述托柄是否承托于所述承托臂上的探测装置，至少一个所述承托臂上设有所述探测装置。

20.如权利要求19所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：所述探测装置为微动开关或者压力传感器；且/或，

每个所述承托臂上都设有至少一个所述探测装置。

21.如权利要求20所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：所述承托臂上凸设有用于防止所述晶圆盒朝远离所述连接臂之方向滑动的第一限位部和/或用于防止所述晶圆盒朝靠近所述连接臂之方向滑动的第二限位部；且/或，

所述连接臂的两端分别与两个所述承托臂的一端连接。

22.如权利要求1至11或14至18任一项所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：所述托持装置还包括设于所述连接臂上以用于辅助定位的识别定位装置。

23.如权利要求1至11或14至18任一项所述的晶圆盒搬运机器人，其特征在于：所述托持装置还包括设于所述连接臂上以检测货架上是否有晶圆盒的识别检测装置。

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