CN116153845B - 一种晶圆机器人 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及晶圆搬运设备的领域，尤其是涉及一种晶圆机器人。其技术方案的要点是：包括机架，还包括升降旋转机构，设于机架；机械臂机构，设于所述升降旋转机构上，所述升降旋转机构用于驱使所述机械臂机构升降以及水平旋转；以及真空抓取机构，设于所述机械臂机构上，所述机械臂机构用于驱使所述真空抓取机构水平直线往复运动，所述真空抓取机构用于活动抓取晶圆片，本申请具有提升晶圆的转载效率的效果。

Description

一种晶圆机器人
技术领域
本申请涉及晶圆搬运设备的领域，尤其是涉及一种晶圆机器人。
背景技术
晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是。通过将高纯度的溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅，又称为硅晶棒，随后硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，晶圆是半导体芯片的中间产物，具有重要战略意义。
目前，在半导体元件成型的过程中，还需要将硅晶片进行沉积、光刻胶涂覆、曝光、计算光刻、烘烤与显影以及刻蚀等步骤；而晶圆本身容易破碎及刮花，相关技术中通常采用人力转载的方式，在长期搬运过程中，容易产生疲劳而产生影响搬运效率，在将晶圆转载的过程中，如何高效地将晶圆转移到不同的加工工位处，仍有较大的改进空间。
发明内容
为了高效地实现晶圆的转载，本申请提供一种晶圆机器人。
本申请提供的一种晶圆机器人采用如下的技术方案：
一种晶圆机器人，包括机架，还包括升降旋转机构，设于机架；机械臂机构，设于所述升降旋转机构上，所述升降旋转机构用于驱使所述机械臂机构升降以及水平旋转；以及真空抓取机构，设于所述机械臂机构上，所述机械臂机构用于驱使所述真空抓取机构水平直线往复运动，所述真空抓取机构用于活动抓取晶圆片。
通过采用上述技术方案，升降旋转机构为机械臂机构提供上升级以及旋转两种运动自由度，机械臂机构为真空抓取机构提供平移运动自由度，使真空抓取机构可水平转动以调整抓取角度，并且通过升降改变抓取高度，同时通过平移实现水平取放动作；通过上述动作，设备首先可实现将晶圆水平取出，并通过转动改变方向，最后通过升降以及直线运动，最终将圆晶放置在另一位置处，实现自动化搬运及转载，动作灵活度高，同时可适应长时间工作，搬运效率得到显著提升。
优选的，所述机械臂机构包括第一摆臂，转动设于升降旋转机构；第二摆臂，转动设于所述第一摆臂的末端；第三摆臂，转动设于所述第二摆臂的末端，所述真空抓取机构设于所述第三摆臂；以及摆动驱动源，分别设于第一摆臂与升降旋转机构的连接处、第一摆臂与第二摆臂的连接处以及第二摆臂与第三摆臂的连接处，所述摆动驱动源用于驱使第一摆臂、第二摆臂以及第三摆臂摆动。
通过采用上述技术方案，摆动驱动源可驱使第一摆臂、第二摆臂以及第三摆臂摆动，此时，可摆动的第一摆臂、第二摆臂以及第三摆臂三者通过延伸以及折叠的方式可驱使真空抓取机构往复直线移动，动作快捷灵敏并且结构紧凑，可带动晶圆伸入较为狭窄的空间位置，贴合实际工况。
优选的，所述摆动驱动源包括伺服电机、皮带轮组以及谐波减速器，所述皮带轮组分别与所述伺服电机以及所述谐波减速器相连。
通过采用上述技术方案，伺服电机可输出扭矩，皮带轮组可将扭矩传递至谐波减速器，谐波减速器在接收扭矩后，使传输更加平稳，使第一摆臂、第二摆臂以及第三摆臂摆动时的位置更稳定以及精确。
优选的，所述摆动驱动源为旋转气缸。
通过采用上述技术方案，旋转气缸可输出扭矩，以实现第一摆臂、第二摆臂以及第三摆臂等摆臂结构的摆动动作，结构简单实用。
优选的，所述真空抓取机构包括抓臂，设置于所述机械臂机构，所述抓臂上具有气道以及抓合孔，所述抓合孔为多个，多个所述抓合孔均匀排布于抓臂上，所述抓合孔与所述气道相连通；以及真空组件，与所述抓臂相连，用于抽取气道内的气体以使抓合孔产生抓取晶圆的吸力。
通过采用上述技术方案，抓臂起到承载晶圆的作用，真空组件可将晶圆吸附在抓臂处，抓取动作快捷且高效，多个均匀排布的抓合孔可对晶圆提供多点吸合，吸合动作稳固，晶圆搬运过程中的稳定性得到提升。
优选的，还包括翻转机构，所述真空抓取机构通过所述翻转机构设于所述机械臂机构，所述翻转机构用于驱使所述真空抓取机构翻转。
通过采用上述技术方案，翻转机构可驱使机械臂机构带动晶圆实现翻转，以便于机械臂机构可从更多的角度实现对晶圆进行取放，晶圆机器人的整体动作灵活，可适配多种复杂的放置角度。
优选的，所述升降旋转机构包括升降滑移座，可升降设置于机架；升降驱动组件，设于所述升降滑移座并与所述机架相连，用于驱使所述升降滑移座相较于机架升降滑移；旋转驱动组件，设于所述升降滑移座，所述机械臂机构于所述旋转驱动组件相连，所述旋转驱动组件用于驱使所述机械臂机构水平转动；动力输出组件，设于所述升降滑移座，用输出动力；以及动力切换组件，活动设置于所述升降滑移座，与所述动力输出组件相连，用于将动力在升降驱动组件以及旋转驱动组件处切换输入，以单独控制升降以及水平转动动作。
通过采用上述技术方案，在动力切换组件的作用下，动力可实现在升降驱动组件以及旋转驱动组件处进行切换输入，通过一个动力源即可控制转动以及升降两个动作实现，结构紧凑并且巧妙。
优选的，所述升降旋转机构包括齿圈，转动设置于所述升降滑移座，与所述动力切换组件相连，所述动力切换组件用于驱使所述齿圈转动；升降套筒，转动设置于所述升降滑移座，所述升降套筒外侧具有外驱动齿，内侧具有内螺旋齿，所述升降套筒经由外驱动齿与所述齿圈相啮合；以及升降螺杆，固定设置在机架，所述升降套筒经由内螺旋齿与所述升降螺杆相啮合。
通过采用上述技术方案，在动力切换组件的驱动下，可驱使齿圈转动，齿圈带动升降套筒转动，此时升降套筒在升降螺杆处转动，进而推动升降滑移座实现升降运动，结构巧妙且稳定。
优选的，所述旋转驱动组件包括齿盘以及旋转轴，所述齿盘转动设置于所述升降滑移座，所述旋转轴的两端分别与所述机械臂机构以及所述齿盘相连，所述齿盘与所述动力切换组件相连，所述动力切换组件用于驱使所述齿盘转动。
通过采用上述技术方案，旋转轴起到联动作用，在旋转轴的带动下，可驱使机械臂实现水平转动动作，贴合实际使用工况。
优选的，所述动力切换组件包括齿轮套筒，滑动设置于所述动力输出组件，所述齿轮套筒上具有第一啮合齿以及第二啮合齿；切换气缸，设于所述升降滑移座；以及连接架，分别与所述切换气缸以及所述齿轮套筒连接，所述切换气缸经由所述连接架驱使所述齿轮套筒在升降驱动组件以及旋转驱动组件之间往复移动；至少包括两种状态，在第一状态时，所述齿轮套筒经由第一啮合齿与所述升降驱动组件啮合，以实现将动力输入至升降驱动组件中，此时齿轮套筒与旋转驱动组件分离；在第二状态时，所述齿轮套筒经由第二啮合齿与所述旋转驱动组件啮合，以实现将动力输入至旋转驱动组件中，此时齿轮套筒与升降驱动组件分离。
通过采用上述技术方案，在切换气缸的推动下，齿轮套筒可实现滑动切换，进而改变动力的输出方向，结构巧妙且高效，很好地贴合实际使用工况。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1、升降旋转机构以及机械臂机构为真空抓取机构提供升降、旋转以及平移等方位的运动自由度，使真空抓取机构可将晶圆从任一放置位置处水平取出，并通过转动改变方向，最后通过升降以及直线运动，将圆晶放置在另一位置处，实现自动化搬运及转载，动作灵活度高，同时，可适应长时间工作，搬运效率得到显著提升；
2、抓臂起到承载晶圆的作用，通过真空组件可将晶圆吸附在抓臂处，抓取动作快捷且高效，多个均匀排布的抓合孔可对晶圆提供多点吸合，吸合动作稳固，晶圆搬运过程中的稳定性及安全性得到提升；
3、采用一组动力源即可控制升降以及转动两个动作进行，结构紧凑并且实用性强。
附图说明
图1是本申请实施例1中圆晶机器人的结构示意图。
图2是本申请实施例1中真空抓取机构的结构示意图。
图3是本申请实施例1中抓臂的结构示意图。
图4是本申请实施例1中抓臂以及翻转机构的结构示意图。
图5是本申请实施例2中机械臂机构的结构示意图。
图6是本申请实施例3中升降旋转机构以及机械臂机构的结构示意图。
图7是本申请实施例3中升降旋转机构的结构示意图。
附图标记说明：
1、机架；
2、升降旋转机构；
21、升降滑移座；
22、升降驱动组件；221、齿圈；222、升降套筒；223、升降螺杆；
23、旋转驱动组件；231、齿盘；232、旋转轴；
24、动力输出组件；241、动力马达；242、动力输出轴；
25、动力切换组件；251、齿轮套筒；2511、第一啮合齿；2512、第二啮合齿；252、切换气缸；253、连接架；
3、机械臂机构；31、第一摆臂；32、第二摆臂；33、第三摆臂；34、摆动驱动源；341、伺服电机；342、皮带轮组；343、谐波减速器；
4、真空抓取机构；41、抓臂；411、臂杆部；412、承托部；413、气道；4131、主干段；4132、支干段；414、抓合孔；42、真空组件；
5、翻转机构；
6、旋转平台。
具体实施方式
以下结合附图1-7对本申请作进一步详细说明。
实施例1：
本申请实施例公开一种晶圆机器人。
参照图1，包括机架1、升降旋转机构2、机械臂机构3以及真空抓取机构4。升降旋转机构2设置在机架1处，机械臂机构3设置在升降旋转机构2上方，真空抓取机构4则设于机械臂机构3，其中，真空抓取机构4用于活动抓取晶圆，升降旋转机构2以及机械臂机构3驱使真空抓取机构4执行升降、水平旋转以及直线往复移动等动作。
此时，在实际应用场景中，晶圆通常放置在提篮中，提篮内部中空并且一侧开口，提篮内部可放置晶圆，真空抓取机构4可直线往复伸入其中一个提篮内，通过升降以及真空吸附的方式将晶圆取出，随后驱使真空抓取机构4水平转动，并最终将晶圆放置在另一提篮内，实现物料的搬运。
继续参照图1，在晶圆的搬运过程中，升降旋转机构2一方面用于驱使机械臂机构3沿着竖直方向作升降运动，另一方面用于驱使机械臂机构3水平旋转。
具体的，为实现升降功能，升降旋转机构2主要包括升降滑移座21以及升降元件，其中，首先可将升降滑移座21滑动安装于机架1处，随后将机械臂机构3设置升降滑移座21的顶部，此时将升降元件设于机架1上，并将升降元件与升降滑移座21相连，在升降元件的驱动下，可驱使升降滑移座21实现升降运动。升降元件具体可选用为液压装置、剪叉结构、螺杆升降结构等驱动形式，可实现升降滑移座21升降运动的结构均可选用，在此不作限制。
与此同时，升降旋转机构2还包括旋转元件，其中，可在升降滑移座21顶部转动安装一旋转平台6，并将机械臂机构3安装于旋转平台6处，此时将旋转元件安装于升降滑移座21上，并将旋转元件与旋转平台6连接，依靠旋转元件对旋转平台6施加扭矩，进而实现机械臂机构3的水平转动动作。其中，旋转元件可选用为电机、液压马达等一类可输出转动扭矩的元件，在本实施例中选用为电机以作示例，在实际安装时，旋转元件的输出轴可竖直朝上设置，以使旋转平台6可带动机械臂机构3依靠一竖直轴线为轴心水平转动，需要说明的是，可实现旋转平台6水平转动的结构均可尝试选用，在此不作具体限制。
此时，在升降旋转机构2的驱使下，机械臂机构3可带动真空抓取机构4实现升降以及水平转动运动，同时，机械臂机构3用于驱使真空抓取机构4沿着水平直线方向往复运动，使真空抓取机构4可往复伸入提篮内对晶圆实现取放料动作。
继续参照图1，具体的，机械臂机构3包括第一摆臂31、第二摆臂32、第三摆臂33以及摆动驱动源34，第一摆臂31、第二摆臂32以及第三摆臂33分别呈长条空心摆臂结构，三者的内部均为空心状态，内部空间可供摆动驱动源34容置，摆动驱动源34则用于驱使第一摆臂31、第二摆臂32以及第三摆臂33摆动。
其中，第一摆臂31、第二摆臂32以及第三摆臂33三者均沿水平方向设置，第一摆臂31转动设于升降旋转机构2，更具体地说，第一摆臂31位于旋转平台6的上方，第一摆臂31的一端通过轴承转动安装于旋转平台6；同时，第二摆臂32转动设于第一摆臂31的末端，更具体地说，第二摆臂32位于第一摆臂31的正上方，第二摆臂32的一端通过轴承转动安装于第一摆臂31的另一端，即第一摆臂31的末端；此外，第三摆臂33转动设于第二摆臂32的末端，第三摆臂33位于第二摆臂32的上方，第三摆臂33的安装方式与第二摆臂32相同，在此不作赘述。
此时，将第一摆臂31、第二摆臂32以及第三摆臂33两两之间转动连接，可使第一摆臂31、第二摆臂32以及第三摆臂33三者执行向外延伸以及向内重叠等运动动作。同时，第三摆臂33的末端可沿着水平直线轨迹移动，此时将真空抓取机构4设于第三摆臂33的末端，即可驱使真空抓取机构4实现直线位移动作。
此外，为驱使第一摆臂31、第二摆臂32以及第三摆臂33三者同步摆动，摆动驱动源34在本实施例中选用为旋转气缸，其中，摆动驱动源34可设置多组，多组摆动驱动源34可分别设于第一摆臂31与升降旋转机构2的连接处、第一摆臂31与第二摆臂32的连接处以及第二摆臂32与第三摆臂33的连接处。
其中，可将摆动驱动源34固定安装于旋转平台6处，并将摆动驱动源34的输出轴与第一摆臂31相连，以驱使第一摆臂31相较于旋转平台6摆动；另外，还可将另一摆动驱动源34固定安装于第一摆臂31处，并将摆动驱动源34与第二摆臂32连接，摆动驱动源34此时可驱使第二摆臂32相较于第一摆臂31摆动；随后再次将另一摆动驱动源34固定安装于第二摆臂32处，并将摆动驱动源34与第三摆臂33连接，摆动驱动源34此时可驱使第三摆臂33相较于第二摆臂32摆动。基于此，通过多个摆动驱动源34，可实现第一摆臂31、第二摆臂32以及第三摆臂33三者同步摆动动作，动作灵活。
参照图1和图2，在机械臂机构3的驱使下，真空抓取机构4通过真空吸附的方式抓取晶圆片，此时，真空吸附方式相较于机械夹持方式而言，对于晶圆的压力较小，可稳固抓取晶圆的同时，还起到保护晶圆的作用，晶圆转载过程中的安全性得到提升。
具体的，真空抓取机构4包括抓臂41以及真空组件42，其中，抓臂41的其中一种装配方式是直接固定安装于第三摆臂33，其中，抓臂41呈薄板结构，抓臂41包括笔直的臂杆部411以及呈弧形的承托部412，臂杆部411的一端与承托部412相一体连接，抓臂41采用陶瓷材质，以获得良好的结构强度。
同时，参照图2和图3，抓臂41上具有气道413以及抓合孔414，其中，抓合孔414为多个，比如可以为三个、四个或者五个等，多个抓合孔414均匀排布于抓臂41的承托部412处，抓合孔414的具体数量可依据实际情况作调整，在此不作具体限制。另外，气道413与多个抓合孔414连通，用于实现气体流动，气道413具体包括主干段4131以及支干段4132，主干段4131设于臂杆部411，并且沿着臂杆部411的长度方向延伸，支干段4132沿着承托部412的长度方向延伸，并且与主干段4131的一端连通。
此时，支干段4132分别同时与多个抓合孔414相连通，真空组件42通过气道413与抓合孔414连通，真空组件42用于抽吸气道413内的空气，以实现在抓合孔414处形成负压区，产生抓取晶圆的吸力。
其中，真空组件42主要包括真空泵以及真空管道等部件，真空泵固定安装于机械臂组件处，通过真空管道与主干段4131的一端连通。此时，通过启动真空泵，可实现对气道413内部的空气进行抽吸，进而在抓合孔414处形成负压区，将晶圆放置在抓臂41上，实现对晶圆进行吸附。
参照图，为提升晶圆的运转效率，通常在同一设备内，相互配合的机械臂机构3以及真空抓取机构4设置为多组，比如在本实施例中设置两组以作示例，其中，多组相互配合的机械臂机构3可交替运作，以实现对晶圆进行交替取出，减少结构上的干涉，在一次转移动作中，可实现多片晶圆转移，转载效率提升了一半。
另外，参照图4，在实际工况需求中，通常还需要将晶圆进行翻转，以使圆晶具备更多的放置状态，满足更为复杂的转载要求。基于此，抓臂41除了直接固定安装于在机械臂机构3，还有另外一种安装于机械臂机构3上的方式。
其中，还包括翻转机构5，翻转机构5在本实施例中采用电动马达；首先将电动马达直接固定安装于第三摆臂33处，并将抓臂41与第三摆臂33的输出轴固定连接，翻转机构5可驱使抓臂41实现翻转，进而驱使晶圆翻转，达到调整放置位置的效果，动作快捷且高效。
本申请实施例一种晶圆机器人的实施原理为：升降旋转机构2为机械臂机构3提供上升降以及旋转两种运动自由度，机械臂机构3为真空抓取机构4提供平移运动自由度，使真空抓取机构4可水平转动以调整抓取角度，实现将晶圆水平取出，并通过转动改变方向，最后通过升降以及直线运动，最终将圆晶放置在另一位置处，实现自动化搬运及转载，此外，还可启动翻转机构5，翻转机构5驱使抓臂41翻转，进而达到调整晶圆摆放位置的作用。
实施例2：
参照图5，本实施例与实施例1的不同之处在于，摆动驱动源34的结构不同。通常，部分圆晶在运转过程中，对位置精度要求非常高，而常规的气动结构可能无法满足实际的工况使用需求。
基于此，在本实施例中，摆动驱动源34包括伺服电机341、皮带轮组342以及谐波减速器343，其中，皮带轮组342包括传动皮带、第一皮带轮以及第二皮带轮。在本实施例中，为方便展示具体结构，主要以第二摆臂32以及第三摆臂33作为例子对结构进行展示。首先，谐波减速器343安装于第三摆臂33处，伺服电机341固定安装于第二摆臂32处，皮带轮组342分别与伺服电机341以及谐波减速器343相连；具体的，此时可将其中一个皮带轮固定安装于伺服电机341的输出轴，并且另一个皮带轮与谐波减速器343同轴装配，此时将皮带分别包覆设置于两个皮带轮处，完成结构的组装。
此时，伺服电机341可输出正向以及反向的扭矩，皮带轮组342则起到传动的作用，最终驱使带动谐波减速器343运作，在谐波减速器343的驱动下，第三摆臂33摆动，在此过程中，谐波减速器343具有提升第三摆臂33摆动精度的作用，使晶圆的位移精度进一步得到提升。
本申请实施例一种晶圆机器人的实施原理为：伺服电机341可输出精确的驱动力，在谐波减速器343的带动下，可精确控制第一摆臂31、第二摆臂32以及第三摆臂33三者的摆动位置，结构运转精度良好。
实施例3：
参照图6和图7，本实施例与实施例1及实施例2的区别在于，在常规的升降旋转机构2中，需要采用两组独立的驱动源实现升降以及水平转动两种动作，因此在机架1内，需要设置容纳两套驱动结构的空间，如此设置，通常会导致机器人的整体尺寸过大，若整体尺寸过大，则会使设备在一些狭小的装配空间内无法得到安装，对设备的适用性造成一定的影响。
基于此，为进一步优化结构的整体紧凑性，在本实施例中，可采用同一驱动源控制升降以及水平转动两个动作。具体的，升降旋转机构2具体包括升降滑移座21、升降驱动组件22、旋转驱动组件23、动力输出组件24以及动力切换组件25。
其中，与实施例1以及实施例2相同，升降滑移座21同样沿竖直方向滑动安装于机架1处，升降滑移座21此时可进行升降运动，在此不作赘述其装配方式。
同时，动力输出组件24用输出动力，具体的，动力输出组件24包括动力马达241以及动力输出轴242，动力马达241固定安装于升降滑移座21的底部，动力输出轴242沿水平方向设置，动力输出轴242通过轴承座转动安装于升降滑移座21，并且动力输出轴242的一端与动力马达241的输出轴连接，启动动力马达241，即可驱使动力输出轴242转动，进而实现动力的输出。
动力输出组件24与动力切换组件25连接，动力切换组件25用于将动力在升降驱动组件22以及旋转驱动组件23处切换输入，以达到运动控制效果。
具体的，动力切换组件25活动设置于升降滑移座21。其中，动力切换组件25包括齿轮套筒251、切换气缸252以及连接架253，其中，齿轮套筒251呈圆柱套筒结构，齿轮套筒251两端分别一体连接有第一啮合齿2511以及第二啮合齿2512，第一啮合齿2511以及第二啮合齿2512沿着套筒部分的周向方向环绕设置。
齿轮套筒251滑动设置于动力输出组件24，并与动力输出组件24传动连接。具体的，首先，齿轮套筒251套设在动力输出轴242上，齿轮套筒251的内壁与动力输出轴242滑移抵接，此时齿轮套筒251可沿着动力输出轴242的长度方向滑移；另外，在动力输出轴242上固定安装限位键，限位键沿着动力输出轴242的长度方向朝向两端延伸，同时，齿轮套筒251上具有供限位键嵌入的限位槽；在限位键的带动下，齿轮套筒251可随着动力输出轴242转动同步转动，此时，齿轮套筒251一方面可在动力输出轴242上通过滑动实现位置变化，以改变动力输出位置，同时还可自身转动，实现动力传输，为后续动力切换提供了可能性。
与此同时，切换气缸252固定安装于升降滑移座21，连接架253分别与切换气缸252的伸缩杆以及齿轮套筒251固定连接，此时，启动切换气缸252，在连接架253的带动下齿轮套筒251可往复直线滑动，以使齿轮套筒251在升降驱动组件22以及旋转驱动组件23之间往复移动，在此过程中，升降驱动组件22以及旋转驱动组件23可分别单独与动力输出组件24连接。
升降驱动组件22用于驱使升降滑移座21相较于机架1升降滑移，旋转驱动组件23用于驱使机械臂机构3水平转动，在动力切换过程中，达到单独控制升降以及水平转动动作的效果。
首先，为驱使机械臂机构3水平转动，旋转驱动组件23包括齿盘231以及旋转轴232。其中，齿盘231通过轴承转动安装于升降滑移座21的底部，齿盘231端面的周缘处一体成型有呈闭环结构的驱动齿，齿盘231水平设置，啮合齿朝向齿轮套筒251。
与此同时，在升降滑移座21的中部贯穿设置有通孔，旋转轴232容置在通孔内，如此可节省整体空间尺寸，旋转轴232的上下两端分别与旋转平台6以及齿盘231固定，齿盘231与动力切换组件25相连，更具体地说，齿盘231通过驱动齿与第一啮合齿2511相啮合，如此实现传动连接。此时若齿轮套筒251转动，齿轮套筒251可驱使齿盘231实现转动，齿盘231带动旋转轴232转动，旋转轴232驱使旋转平台6转动，进入使机械臂机构3实现水平转动。
此外，继续参照图7，为实现升降滑移座21进行升降运动，升降旋转机构2包括齿圈221、升降套筒222以及升降螺杆223。其中，齿圈221沿水平设置，齿圈221通过轴承转动安装于升降滑移座21底部，齿圈221与齿盘231同轴，齿圈221的内壁以及端面处分别一体连接有驱动齿，齿圈221与动力切换组件25相连，具体的，齿圈221可通过端面的驱动齿与第二啮合齿2512相啮合，在齿轮套筒251转动的过程中，可驱使齿圈221转动。
另外，升降套筒222呈空心套筒结构，升降套筒222通过轴承转动安装于升降滑移座21的底部，升降套筒222的外侧一体连接有外驱动齿，内侧具有内螺旋齿，升降套筒222经由外驱动齿与齿圈221相啮合，在齿圈221转动的过程中，升降套筒222可实现转动。同时，升降螺杆223沿竖直方向固定安装在机架1，升降螺杆223贯穿升降套筒222，并且升降螺杆223与升降套筒222经由内螺旋齿与升降螺杆223相啮合，当升降套筒222在升降螺杆223处转动，可推动升降滑移座21实现升降运动。
需要说明的是，升降滑移座21上具有用于供升降螺杆223容置的避让孔，避让孔可使升降螺杆223与升降滑移座21重叠，结构紧凑性得到提升，另外，相互配合的升降套筒222以及升降螺杆223可设置为多组，比如两组、三组或四组，多组相互配合的升降套筒222以及升降螺杆223沿着齿圈221的周向方向均匀排布，多组相互配合的升降套筒222以及升降螺杆223可起到对升降滑移座21提供均衡推力的作用，使升降滑移座21不易偏载，运动稳定精确。
此时，在齿轮套筒251滑移的过程中，至少包括两种传动状态，在第一状态时，齿轮套筒251经由第一啮合齿2511与升降驱动组件22啮合，以实现将动力输入至升降驱动组件22中，此时，机械臂机构3实现升降动作，齿轮套筒251与旋转驱动组件23分离，机械臂机构3的转动动作停止.
另外，在第二状态时，齿轮套筒251经由第二啮合齿2512与旋转驱动组件23啮合，以实现将动力输入至旋转驱动组件23中，进而实现机械臂机构3的旋转动作，此时齿轮套筒251与升降驱动组件22分离，机械臂机构3的升降运动停止，实现通过一个动力源对单独两个动作进行控制。
本申请实施例一种晶圆机器人的实施原理为：在动力切换组件25的作用下，动力输出组件24所输出的动力可在升降驱动组件22以及旋转驱动组件23处进行切换输入，设置一个动力源即可控制转动以及升降两个动作实现，结构紧凑可靠。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种晶圆机器人，包括机架(1)，其特征在于：
还包括升降旋转机构(2)，设于机架(1)；
机械臂机构(3)，设于所述升降旋转机构(2)上，所述升降旋转机构(2)用于驱使所述机械臂机构(3)升降以及水平旋转；
以及真空抓取机构(4)，设于所述机械臂机构(3)上，所述机械臂机构(3)用于驱使所述真空抓取机构(4)水平直线往复运动，所述真空抓取机构(4)用于活动抓取晶圆片；
所述升降旋转机构(2)包括
升降滑移座(21)，升降设置于机架(1)；
升降驱动组件(22)，设于所述升降滑移座(21)并与所述机架(1)相连，用于驱使所述升降滑移座(21)升降滑移；
旋转驱动组件(23)，设于所述升降滑移座(21)，所述机械臂机构(3)与所述旋转驱动组件(23)相连，所述旋转驱动组件(23)用于驱使所述机械臂机构(3)水平转动；
动力输出组件(24)，设于所述升降滑移座(21)，用于输出动力；
以及动力切换组件(25)，活动设置于所述升降滑移座(21)，与所述动力输出组件(24)相连，用于将动力在升降驱动组件(22)以及旋转驱动组件(23)处切换输入，以单独控制升降以及水平转动动作；
所述升降旋转机构(2)包括
齿圈(221)，转动设置于所述升降滑移座(21)，与所述动力切换组件(25)相连，所述动力切换组件(25)用于驱使所述齿圈(221)转动；
升降套筒(222)，转动设置于所述升降滑移座(21)，所述升降套筒(222)外侧具有外驱动齿，内侧具有内螺旋齿，所述升降套筒(222)经由外驱动齿与所述齿圈(221)相啮合；
以及升降螺杆(223)，固定设置在机架(1)，所述升降套筒(222)经由内螺旋齿与所述升降螺杆(223)相啮合；
所述旋转驱动组件(23)包括
齿盘(231)以及旋转轴(232)，所述齿盘(231)转动设置于所述升降滑移座(21)，所述旋转轴(232)的两端分别与所述机械臂机构(3)以及所述齿盘(231)相连，所述齿盘(231)与所述动力切换组件(25)相连，所述动力切换组件(25)用于驱使所述齿盘(231)转动；
相互配合的升降套筒(222)以及升降螺杆(223)设置为多组，多组相互配合的升降套筒(222)以及升降螺杆(223)沿着齿圈(221)的周向方向均匀排布，升降滑移座(21)上具有通孔以及避让孔，通孔贯穿设置于升降滑移座(21)的中部，旋转轴(232)容置在通孔内，避让孔用于供升降螺杆(223)容置。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆机器人，其特征在于：所述机械臂机构(3)包括
第一摆臂(31)，转动设于升降旋转机构(2)；
第二摆臂(32)，转动设于所述第一摆臂(31)的末端；
第三摆臂(33)，转动设于所述第二摆臂(32)的末端，所述真空抓取机构(4)设于所述第三摆臂(33)；
以及摆动驱动源(34)，分别设于第一摆臂(31)与升降旋转机构(2)的连接处、第一摆臂(31)与第二摆臂(32)的连接处以及第二摆臂(32)与第三摆臂(33)的连接处，所述摆动驱动源(34)用于驱使第一摆臂(31)、第二摆臂(32)以及第三摆臂(33)摆动。
3.根据权利要求2所述的一种晶圆机器人，其特征在于：所述摆动驱动源(34)包括伺服电机(341)、皮带轮组(342)以及谐波减速器(343)，所述皮带轮组(342)分别与所述伺服电机(341)以及所述谐波减速器(343)相连。
4. 根据权利要求2所述的一种晶圆机器人，其特征在于：所述摆动驱动源(34)为旋转气缸。
5.根据权利要求1所述的一种晶圆机器人，其特征在于：所述真空抓取机构(4)包括
抓臂(41)，设置于所述机械臂机构(3)，所述抓臂(41)上具有气道(413)以及抓合孔(414)，所述抓合孔(414)为多个，多个所述抓合孔(414)均匀排布于抓臂(41)上，所述抓合孔(414)与所述气道(413)相连通；
以及真空组件(42)，与所述抓臂(41)相连，用于抽取气道(413)内的气体以使抓合孔(414)产生抓取晶圆的吸力。
6. 根据权利要求1或5所述的一种晶圆机器人，其特征在于：还包括翻转机构(5)，所述真空抓取机构(4)通过所述翻转机构(5)设于所述机械臂机构(3)，所述翻转机构(5)用于驱使所述真空抓取机构(4)翻转。
7.根据权利要求1所述的一种晶圆机器人，其特征在于：所述动力切换组件(25)包括
齿轮套筒(251)，滑动设置于所述动力输出组件(24)，所述齿轮套筒(251)上具有第一啮合齿(2511)以及第二啮合齿(2512)；
切换气缸(252)，设于所述升降滑移座(21)；
以及连接架(253)，分别与所述切换气缸(252)以及所述齿轮套筒(251)连接，所述切换气缸(252)经由所述连接架(253)驱使所述齿轮套筒(251)在升降驱动组件(22)以及旋转驱动组件(23)之间往复移动；
至少包括两种状态，在第一状态时，所述齿轮套筒(251)经由第一啮合齿(2511)与所述升降驱动组件(22)啮合，以实现将动力输入至升降驱动组件(22)中，此时齿轮套筒(251)与旋转驱动组件(23)分离；在第二状态时，所述齿轮套筒(251)经由第二啮合齿(2512)与所述旋转驱动组件(23)啮合，以实现将动力输入至旋转驱动组件(23)中，此时齿轮套筒(251)与升降驱动组件(22)分离。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116504694B (zh) * 2023-06-28 2023-09-12 苏州鸿安机械股份有限公司 一种半导体晶圆输送设备
CN117558668B (zh) * 2024-01-10 2024-04-09 无锡星微科技有限公司杭州分公司 用于传送晶圆的双叉式机械臂和传送装置
CN117656037B (zh) * 2024-02-01 2024-04-05 泓浒(苏州)半导体科技有限公司 一种自适应抓取晶圆双臂搬运机器人

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201922441U (zh) * 2010-12-15 2011-08-10 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 用于板状工件搬运的末端执行器可侧翻机构
CN102581745A (zh) * 2012-02-29 2012-07-18 清华大学 一种化学机械抛光传输机器人系统
CN103170986A (zh) * 2011-12-21 2013-06-26 株式会社安川电机 机器人的臂结构和机器人
TW201507829A (zh) * 2013-08-23 2015-03-01 Chiuan Yan Technology Co Ltd 升降取送裝置
CN209327372U (zh) * 2018-11-29 2019-08-30 吉林基蛋生物科技有限公司 一种样本针运动机构
CN218039109U (zh) * 2022-07-19 2022-12-13 江苏晋誉达半导体股份有限公司 一种硅片的冷却换位装置
CN218255164U (zh) * 2022-06-29 2023-01-10 深圳市梦启半导体装备有限公司 晶圆搬运机械手

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102061693B1 (ko) * 2013-10-07 2020-01-02 삼성전자주식회사 액추에이터 유닛, 이를 포함한 로봇 및 감속기 장치

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201922441U (zh) * 2010-12-15 2011-08-10 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 用于板状工件搬运的末端执行器可侧翻机构
CN103170986A (zh) * 2011-12-21 2013-06-26 株式会社安川电机 机器人的臂结构和机器人
CN102581745A (zh) * 2012-02-29 2012-07-18 清华大学 一种化学机械抛光传输机器人系统
TW201507829A (zh) * 2013-08-23 2015-03-01 Chiuan Yan Technology Co Ltd 升降取送裝置
CN209327372U (zh) * 2018-11-29 2019-08-30 吉林基蛋生物科技有限公司 一种样本针运动机构
CN218255164U (zh) * 2022-06-29 2023-01-10 深圳市梦启半导体装备有限公司 晶圆搬运机械手
CN218039109U (zh) * 2022-07-19 2022-12-13 江苏晋誉达半导体股份有限公司 一种硅片的冷却换位装置

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