CN116902870A - 一种半导体堆垛机及其机械臂、运行方法和对芯工装 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种半导体堆垛机及其机械臂、运行方法和对芯工装，应用于半导体存储立库技术领域，其中机械臂包括依次转动连接的机械臂底板、驱动臂组件和存取盘；驱动臂组件包括第一驱动臂和第二驱动臂，第一驱动臂通过第一主动驱动机构转动安装在机械臂底板上；第一驱动臂内安装有用于驱动第二驱动臂的第二主动驱动机构，第二驱动臂经从动联动机构即可带动存取盘相对转动；第一主动驱动机构置于第一驱动臂外部，机械臂底板和第一主动驱动机构落入提升箱内。通过对驱动机构的布局和从动联动机构的设计，保证了机械臂高度尺寸的紧凑性，可取放的位置更低；通过设计专用的对芯工装，提高了机械臂组装及维护保养的便利性。

Description

一种半导体堆垛机及其机械臂、运行方法和对芯工装

技术领域

本申请涉及半导体存储立库技术领域，具体涉及一种半导体堆垛机及其机械臂、运行方法和对芯工装。

背景技术

在半导体厂Fab(Fabrication)内，晶圆盒的数量是极为庞大的，晶圆盒的存储和搬运是一个非常重要的环节，晶圆盒存储立库设备正是解决这样问题的关键设备，而设备内部高速度、高精度运行的堆垛机装置正是晶圆盒存储立库设备的核心。

但由于立库设备的可利用空间小、储存数量大、搬运任务多等情况，对堆垛机机械臂的高度尺寸具有较高的要求，需要对堆垛机机械结构部分及运行方式进行优化。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种半导体堆垛机及其机械臂、运行方法和对芯工装，利用更加紧凑的机械臂驱动布局，解决晶圆盒存储立库堆垛机空间利用率不足的问题。

本说明书实施例提供以下技术方案：

本说明书实施例提供一种半导体堆垛机的机械臂，所述机械臂包括机械臂底板、驱动臂组件和存取盘；所述驱动臂组件包括：第一驱动臂和第二驱动臂；所述通过第一主动驱动机构转动安装在所述机械臂底板上，所述第二驱动臂内置有从动联动机构，所述第一驱动臂内安装有第二主动驱动机构；

所述第一主动驱动机构作为独立的动力源驱动所述第一驱动臂转动，所述第二主动驱动机构作为独立的动力源驱动所述第二驱动臂相对所述第一驱动臂转动；所述第二驱动臂的转动作为动力源，经所述从动联动机构同步带动所述存取盘转动；通过所述第一驱动臂、所述第二驱动臂和所述存取盘按设定规律进行旋转，控制所述存取盘沿直线方向上的伸出和回缩。

在一些实施例中，所述设定规律为：在所述存取盘沿直线方向上伸出或者回缩过程中，所述第二驱动臂相对所述第一驱动臂的转动角度变化量Δα₂等于所述存取盘相对所述第二驱动臂的转动角度变化量Δα₃以及所述第一驱动臂相对所述机械臂底板的转动角度变化量Δα₁之和，从而使所述存取盘达到指定目标位置。

在一些实施例中，所述第一驱动臂的臂体底部向下延伸设置有连接所述第一主动驱动机构的转动座，所述第一主动驱动机构置于所述第一驱动臂外部，所述机械臂底板、所述转动座和所述第一主动驱动机构落入所述提升箱内；在竖向方向上所述第一驱动臂的臂体、所述第二驱动臂和所述存取盘外露于所述提升箱。

所述第一驱动臂与所述机械臂底板之间形成第一转动点，所述第一驱动臂与所述第二驱动臂之间形成第二转动点，所述第二驱动臂与所述存取盘之间形成第三转动点。

在一些实施例中，所述第一转动点与所述第三转动点形成的连线与所述存取盘的对称中心线共线设置，所述存取盘的对称中心线平行于所述存取盘的直线运动方向。本申请的所述存取盘的对称中心线始终经过所述第一转动点，对中设置的好处在于能够进一步节省整体占用空间。

在一些实施例中，所述从动联动机构包括固定在所述第二驱动臂内的固定轮一以及转动安装在所述第二驱动臂内的从动轮三，所述固定轮一与所述从动轮三同步转动连接；所述固定轮一位于所述第二转动点处，所述从动轮三位于所述第三转动点处，所述从动轮三带动所述存取盘同步转动。

在一些实施例中，所述第一主动驱动机构包括安装在所述机械臂底板上的驱动马达一、安装在所述驱动马达一上的主动轮一以及与所述主动轮一同步转动连接的从动轮一，所述从动轮一位于所述第一转动点处，所述从动轮一带动所述第一驱动臂转动；所述主动轮一和所述从动轮一置于所述机械臂底板的底部。

在一些实施例中，所述第二主动驱动机构包括设置在所述转动座内的驱动马达二、安装在所述驱动马达二上的主动轮二以及与所述主动轮二同步转动连接的从动轮二，所述从动轮二位于所述第二转动点处，所述从动轮二带动所述第二驱动臂相对转动；所述从动轮二连接所述固定轮一同步带动所述第二驱动臂转动。

在一些实施例中，所述固定轮一与所述从动轮三之间通过传动带三同步转动连接，所述主动轮一与所述从动轮一通过传动带一同步转动连接；所述主动轮二与所述从动轮二通过传动带二同步转动连接。

在一些实施例中，所述机械臂底板上设置有用于限制所述第一驱动臂转动角度的第一限位传感器和第二限位传感器，所述转动座上对应设置有传感器检测片。

在一些实施例中，所述第一驱动臂的外侧端形成用于快速对芯的定位平面，所述存取盘上设置有用于快速对芯的对芯孔一；所述转动座上设置有与所述对芯孔一对应的对芯孔二。

本说明书实施例还提供一种半导体堆垛机的机械臂的运行方法，基本本说明书任一项实施例所述的半导体堆垛机的机械臂实现，在执行所述存取盘沿直线方向上的伸出和回缩过程中，所述第一驱动臂、所述第二驱动臂和所述存取盘从初始原点位置，按照Δα₂＝Δα₁+Δα₃使所述存取盘沿直线方向逐渐伸出，直至到达存储库的目标阁位；再按照Δα₂＝Δα₁+Δα₃使所述存取盘沿直线方向逐渐回缩，直至回到初始原点位置；

其中：

α₁为所述第一驱动臂相对于水平方向的角度，Δα₁为α₁逆时针或顺时针转动时的转动角度变化量；

α₂为所述第二驱动臂相对于所述第一驱动臂的角度，Δα₂为α₂顺时针或逆时针转动时的转动角度变化量；

α₃为所述存取盘相对于所述第二驱动臂的角度，Δα₃为α₃逆时针或顺时针转动时的转动角度变化量。

本说明书实施例还提供一种半导体堆垛机的机械臂的对芯工装，用于对本说明书中任一项实施例所述的半导体堆垛机的机械臂进行初始原点位置归置，所述对芯工装包括插销一、插销二以及设置在所述机械臂底板上的带孔支架，所述插销二上安装有靠块；所述机械臂进行初始原点位置归置包括对所述存取盘进行初始原点位置归置以及对所述第一驱动臂进行初始原点位置归置；

对所述存取盘进行初始原点位置归置时，将所述插销一依次同轴插入至所述存取盘的对芯孔一以及所述转动座的对芯孔二内，实现所述存取盘的初始原点位置归置；

对所述第一驱动臂进行初始原点位置归置时，将所述插销二插入至所述带孔支架上，使所述第一驱动臂外侧的定位平面抵靠在所述靠块上，实现所述第一驱动臂的初始原点位置归置。

在一些实施例中，所述对芯孔二与所述第一转动点a同轴设置；所述插销一和所述插销二上分别设置有拉环。

本说明书实施例还提供一种半导体堆垛机，包括本说明书中任一项实施例所述的半导体堆垛机的机械臂，堆垛机还包括立柱和所述提升箱，所述提升箱沿Z轴方向滑动安装在所述立柱上，所述立柱底部设置有行进模块，所述行进模块沿X轴方向滑动安装在外部水平设置的滑轨上；

当前所述机械臂处于初始原点位置时，执行取货任务：所述行进模块带动堆垛机整体沿X轴方向运行指定距离；所述提升箱沿Z轴方向升降运行指定距离；所述机械臂的驱动臂组件旋转使所述机械臂的存取盘沿Y轴方向伸出到达指定阁位取到晶圆盒，而后反向回缩至所述初始原点位置；

当前所述机械臂携对应晶圆盒处于初始原点位置时，执行存货任务：所述行进模块带动所述堆垛机整体沿X轴方向运行指定距离；所述提升箱沿Z轴方向升降运行指定距离；所述机械臂的驱动臂组件旋转使所述机械臂的存取盘沿Y轴方向伸出并将对应的晶圆盒放置至指定存储库阁位，而后反向回缩至所述初始原点位置。

与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

通过对机械臂驱动马达的重新布局，将用于驱动第一驱动臂转动的驱动马达一设置在了提升箱内，将用于驱动第二驱动臂转动的驱动马达二设置在了第一驱动臂的转动座内，而转动座同样置于提升箱内，第二驱动臂通过从动联动机构即可带动存取盘旋转，保证了机械臂高度尺寸的紧凑性，可取放的位置更低；通过第一驱动臂、第二驱动臂和存取盘的按设定规律转动，控制存取盘沿直线方向上的伸出和回缩；通过设计专用的对芯工装，提高机械臂组装及维护保养的便利性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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它的附图。

图1是本申请中机械臂安装至提升箱后的立体图；

图2是本申请中机械臂的立体图；

图3是本申请中机械臂的俯视图；

图4是本申请中机械臂的主视图；

图5是本申请中驱动臂组件的结构原理简图；

图6是本申请中第一驱动臂、第二驱动臂和存取盘处于初始原点位置时的结构示意简图；

图7是本申请中驱动臂组件从初始原点位置朝目标库位移动的过程示意图；

图8是本申请中对芯工装使用时的立体图；

图9是本申请中插销二使用时的立体图；

图10是本申请中堆垛机的立体图；

图11是本申请中堆垛机的结构示意图；

图12是本申请中存取盘上的各传感器的立体图；

图13是本申请中传感器一和传感器二感应反光板的结构示意图；

图14是本申请中取走存储库阁位上的晶圆盒的流程图；

图15是本申请中向存储库阁位存入晶圆盒的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，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申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请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，在没有背离本申请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。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践。

结合图1-图7所示，本申请提供一种半导体堆垛机的机械臂，机械臂1安装在提升箱2上；机械臂1包括机械臂底板3、驱动臂组件4和存取盘5，机械臂底板3用于承载驱动臂组件4，驱动臂组件4用于实现存取盘5沿直线方向上运动(用于将目标晶圆盒存入目标存储库阁位17或将目标晶圆盒从目标存储库阁位17中取走)；具体来讲，驱动臂组件4包括：第一驱动臂6和第二驱动臂8；第一驱动臂6通过第一主动驱动机构7转动安装在机械臂底板3上，第二驱动臂8内置有从动联动机构10，第一驱动臂6内安装有第二主动驱动机构9；

第一主动驱动机构7、第二主动驱动机构9和从动联动机构10的作用如下：第一主动驱动机构7作为独立的动力源驱动第一驱动臂6转动，第二主动驱动机构9作为独立的动力源驱动第二驱动臂8相对第一驱动臂6转动，第二驱动臂8的转动作为动力源，经从动联动机构10同步带动存取盘5转动存取盘5的动力源来自于第二驱动臂8的转动，无需额外设置驱动动力源(比如驱动马达)来带动存取盘5旋转，进而又能够缩减机械臂在竖向方向的高度尺寸；通过第一驱动臂6、第二驱动臂8和存取盘5按设定规律进行旋转，控制存取盘5沿Y轴直线方向上的伸出和回缩。

在一示例中，如图7所示，设定规律为：在存取盘5沿直线方向上伸出或者回缩过程中，第二驱动臂8相对第一驱动臂6的转动角度变化量Δα₂等于存取盘5相对第二驱动臂8的转动角度变化量Δα₃以及第一驱动臂6相对机械臂底板3的转动角度变化量Δα₁之和，从而使存取盘5达到指定目标位置。

具体而言，在存取盘5沿直线方向上伸出过程中(从初始原点位置的回缩状态切换至伸出状态)，二级驱动臂8相对一级驱动臂6进行顺时针转动的转动角度变化量Δα₂等于存取盘5相对二级驱动臂8进行逆时针转动的转动角度变化量Δα₃以及一级驱动臂6相对机械臂底板3进行逆时针转动的转动角度变化量Δα₁之和。反之，在存取盘5沿直线方向上回缩过程中(从伸出状态切换至初始原点位置的回缩状态)，二级驱动臂8相对一级驱动臂6进行逆时针转动的转动角度变化量Δα₂等于存取盘5相对二级驱动臂8进行顺时针转动的转动角度变化量Δα₃以及一级驱动臂6相对机械臂底板3进行顺时针转动的转动角度变化量Δα₁之和。

在一些实施例中，如图4所示，第一驱动臂6的臂体底部向下延伸设置有连接第一主动驱动机构的转动座601，第二主动驱动机构9部分置于转动座601内；第一主动驱动机构7置于第一驱动臂6外部，机械臂底板3、转动座601和第一主动驱动机构7落入提升箱2内；在竖向方向上第一驱动臂6的臂体、第二驱动臂8和存取盘5外露于提升箱2，限缩了机械臂1整体的高度尺寸。

本申请基于立库设备的可利用空间小的关键问题，通过对机械臂1的两个驱动臂的动力驱动机构进行重新布局，保证了机械臂高度尺寸的紧凑性，设备空间利用率大，可取放位置更低，使得最下层取货位置尽可能低；又能通过第一驱动臂、第二驱动臂和存取盘进行相互旋转，从而实现存取盘沿Y轴直线方向上的伸出和回缩。

如图6所示，第一驱动臂6与机械臂底板3之间形成第一转动点a，第一驱动臂6与第二驱动臂8之间形成第二转动点b，第二驱动臂8与存取盘5之间形成第三转动点c，通过第一驱动臂6、第二驱动臂8和存取盘5的转动最终实现存取盘5沿Y轴方向上的伸出和回缩。第一转动点a与第三转动点c形成的连线与存取盘的对称中心线共线设置，存取盘5的对称中心线平行于存取盘5的直线运动方向；如图4所示，存取盘5的对称中心线始终经过转动座601的转动中心。

在一些实施例中，如图6所示，从动联动机构10包括固定在第二驱动臂8内的固定轮一1001以及转动安装在第二驱动臂8内的从动轮三1002，固定轮一1001与从动轮三1002同步转动连接；固定轮一1001与第二驱动臂8不产生相对转动，固定轮一1001位于第二转动点b处，从动轮三1002位于第三转动点c处，从动轮三1002带动存取盘5同步转动(可通过减速器进行减速连接)；从动联动机构10不带主动驱动的驱动马达，其通过第二驱动臂8的转动来带动从动轮三1002的转动，而从动轮三1002的转动最终实现存取盘5相对于第二驱动臂8的转动。

其中，固定轮一1001与从动轮三1002可以是通过带轮实现传动连接，也可以是通过多级齿轮啮合等方式实现传动连接；如图6所示，本申请的定轮一1001与从动轮三1002通过传动带三1003同步连接。

在一些实施例中，第一主动驱动机构7包括安装在机械臂底板3上的驱动马达一701、安装在驱动马达一701上的主动轮一702以及与主动轮一702同步转动连接的从动轮一703，从动轮一703位于第一转动点a处；从动轮一703带动第一驱动臂6转动(可通过减速器进行减速连接)，主动轮一702和从动轮一703置于机械臂底板3的底部，驱动马达一701的马达轴朝下设置，其马达主体部分安装在机械臂底板3上方。

其中，主动轮一702与从动轮一703之间可以是通过带轮实现传动连接，也可以是通过多级齿轮啮合等方式实现传动连接；如图6所示，本申请的主动轮一702与从动轮一703之间通过传动带一704同步连接。

在一些实施例中，第二主动驱动机构9包括设置在转动座601内的驱动马达二901、安装在驱动马达二901上的主动轮二902以及与主动轮二902同步转动连接的从动轮二903，从动轮二903位于第二转动点b处；从动轮二903连接固定轮一1001并带动第二驱动臂8(可通过减速器进行减速连接)相对转动，从动轮二903同步带动固定轮一1001转动，从而使第二驱动臂8相对第一驱动臂6进行转动。

其中，主动轮二902与从动轮二903之间可以是通过带轮实现传动连接，也可以是通过多级齿轮啮合等方式实现传动连接；如图6所示，主动轮二902与从动轮二903之间通过传动带二904同步连接。

在一些实施例中，如图2所示，机械臂底板3上设置有用于限制第一驱动臂6转动角度的第一限位传感器301和第二限位传感器302，通过两个限位传感器来限制第一驱动臂6的极限转动角度，转动座601上对应设置有传感器检测片604。

在一些实施例中，如图8和图9所示，第一驱动臂6的外侧端形成用于快速对芯的定位平面602，存取盘5上设置有用于快速对芯的对芯孔一501；转动座601上设置有与对芯孔一501对应的对芯孔二603，其中对芯孔二603与第一转动点a同轴设置。

基于相同的发明构思，本说明书实施例还提供一种半导体堆垛机的机械臂的运行方法，基于前述任意一项实施例的半导体堆垛机的机械臂实现；如图7所示，在执行存取盘5沿直线方向上的伸出和回缩过程中，第一驱动臂6、第二驱动臂8和存取盘5从初始原点位置，按照Δα₂＝Δα₁+Δα₃使存取盘5沿直线方向逐渐伸出，直至到达存储库的目标阁位；再按照Δα₂＝Δα₁+Δα₃使存取盘5沿直线方向逐渐回缩，直至回到初始原点位置；

其中：α₁为所述第一驱动臂相对于水平方向的角度，Δα₁为α₁逆时针或顺时针转动时的转动角度变化量；α₂为所述第二驱动臂相对于所述第一驱动臂的角度，Δα₂为α₂顺时针或逆时针转动时的转动角度变化量；α₃为所述存取盘相对于所述第二驱动臂的角度，Δα₃为α₃逆时针或顺时针转动时的转动角度变化量。如图7所示，存取盘5沿直线方向(Y轴方向)上从回缩状态切换至伸出状态的过程中，第一驱动臂6相对机械臂底板3进行逆时针转动，第二驱动臂8相对第一驱动臂6进行顺时针转动，存取盘5相对第二驱动臂8进行逆时针转动；存取盘5沿直线方向(Y轴方向)上从伸出状态切换至回缩状态的过程中，第一驱动臂6相对机械臂底板3进行顺时针转动，第二驱动臂8相对第一驱动臂6进行逆时针转动，存取盘5相对第二驱动臂8进行顺时针转动。

机械臂1的设置均是为了配合存取盘5对晶圆盘进行精准存入和取出，不仅是需要机械臂1的运行状态精准，同时也需要对其机械臂1上的存取盘5的位置状态进行检测，机械臂1上的存取盘5的位置确认是保证晶圆盘顺利搬运的关键；在一些实施例中，如图12所示，存取盘5上还安装有RFID读取器15以及多个检测传感器，多个检测传感器包括传感器一1601、传感器二1602、传感器三1603、传感器四1604、传感器五1605和传感器六1606，传感器一1601设置在存取盘5的左侧端，传感器二1602设置在存取盘5前侧；传感器三1603倾斜向下朝向存取盘5的盘面，感器六置于存取盘5的盘面上；传感器四1604和传感器五1605设置在存取盘5的右侧端；传感器四1604置于传感器五1605上方位置；传感器一1601和传感器二1602为反射光电传感器；传感器六1606为微动开关传感器，传感器三1603为反射光电传感器；传感器四1604和传感器五1605为反射激光传感器；在我们存取盘5取走存储库阁位17的晶圆盒时，需要存取盘5从存储库阁位17的盘面下方顶升晶圆盒才能将其取走；同样在我们存取盘5向存储库阁位17存入晶圆盒时，需要从存储库阁位17的盘面上方下降晶圆盒才能将其置于存储库阁位17的盘面上；因此本申请分别通过传感器四1604和传感器五1605，对应检测存取盘5的等待取货指定位置和等待存货指定位置，提高了检测的准确率。

其中如图13所示，传感器一1601和传感器二1602分别与存储库阁位17上的反光板1701对应；传感器一1601被配置为在存取盘5执行从存储库阁位17上取走晶圆盒时，检测存储库阁位17是否有对应的晶圆盒，通过将传感器一1601光线照射到存储库阁位17的反光板1701上，若无光线返回则表明存储库阁位17有对应的晶圆盒；传感器二1602被配置为在存取盘5执行向存储库阁位17上存入晶圆盒时，检测存储库阁位17是否无晶圆盒，通过将传感器二1602光线照射到存储库阁位17的反光板1701上，若有光线返回则表明存储库阁位17无晶圆盒，可进行晶圆盒的存入。传感器三1603被配置为用于检测当前存取盘5是否有晶圆盒(在存入和取出晶圆盒时都需要通过传感器三1603进行检测)；传感器六1606被配置为用于检测当前的存取盘5上的晶圆盒的状态，在取出存储库阁位17的晶圆盒时检测晶圆盒是否安装到位，在向存储库阁位17放置完晶圆盒后检测存取盘5上是否已无晶圆盒。传感器四1604被配置为在存取盘5执行从存储库阁位17上取走晶圆盒时，检测当前存取盘5相对存储库阁位17的位置是否正确，传感器五1605被配置为在存取盘5执行向存储库阁位17上存入晶圆盒时，检测当前存取盘5相对存储库阁位17的位置是否正确。

其中如图14所示，机械臂的存取盘5从存储库阁位17中取走晶圆盒时具体包括如下步骤：

步骤S001，传感器三1603检测存取盘5上晶圆盒状态；经存取盘5上的传感器三1603对存取盘5的盘面上进行晶圆盒无货检测；若有，则报警，若无，表明当前的存取盘5上不带晶圆盒，可以向存储库阁位17取走晶圆盒；步骤S002，将存取盘5移动到等待取货指定位置；将存取盘5移动到存储库阁位17前方的等待取货指定位置；步骤S003，传感器四1604检测存取盘5当前位置，传感器一1601检测存储库阁位17上晶圆盒状态；经存取盘5上的传感器四1604检测存取盘5相对存储库阁位17的等待取货指定位置，若位置错误，则报警；存取盘5上的传感器一1601同步对存储库阁位17上进行晶圆盒有货检测，若无，则报警；步骤S004，存取盘5相对于存储库阁位17移动指定距离并上升；存取盘5进入存储库阁位17并上升抬取对应的晶圆盒；步骤S005，传感器六1606检测晶圆盒已放置在存取盘5上，RFID读取器读当前晶圆盒信息；经存取盘5上的传感器六1606检测当前抬取的晶圆盒是否安装到位，若否，则报警；存取盘5上的RFID读取器读取当前晶圆盒的信息；步骤S006，存取盘5回缩，取货完成；存取盘5回缩复位，取货完成；

其中如图15所示，机械臂的存取盘5携带晶圆盒存入存储库阁位17中时，具体包括如下步骤：

步骤S101，传感器三1603检测存取盘5上晶圆盒状态，RFID读取器读取当前晶圆盒信息；经存取盘5上的传感器三1603对存取盘5上进行晶圆盒有货检测；若无，则报警；存取盘5上的RFID读取器读取当前晶圆盒的信息；步骤S102，将携晶圆盒的存取盘5移动到等待存货指定位置；将携带有对应晶圆盒的存取盘5移动到存储库阁位17前方的等待存货指定位置；步骤S103，传感器五1605检测存取盘5当前位置，传感器二1602检测存储库阁位17上晶圆盒状态；经存取盘5上的传感器五1605检测存取盘5相对存储库阁位17的等待存货指定位置，若位置错误，则报警；存取盘5上的传感器二1602同步对存储库阁位17上进行晶圆盒的无货检测，若有，则报警；步骤S104，存取盘5相对于存储库阁位17移动指定距离并下降；存取盘5进入存储库阁位17并下降放置对应的晶圆盒；步骤S105，传感器六1606检测晶圆盒脱离存取盘5；经存取盘5上的传感器六1606检测晶圆盒是否已脱离存取盘5，若否，则报警；步骤S106，存取盘5回缩，存货完成；存取盘5回缩复位，存货完成。

需要指出的是：本申请在整体缩减机械臂高度尺寸的基础上，通过第一驱动臂、第二驱动臂和存取盘5的相对转动，再通过配置不同位置和数量的传感器，提高了机械臂的存取盘的位置检测精度；在保证检测稳定性的基础上，又将RFID读取器也设置在存取盘5上，可以实现即取即读的效果；最终实现存取盘5对晶圆盘的快速精确拿取或者存入。

机械臂在装配过程中需要对其进行初始原点位置的校正，因此本说明书实施例基于相同的发明构思，还提供一种半导体堆垛机的机械臂的对芯工装，如图8和图9所示，对芯工装包括插销一11、插销二12以及设置在机械臂底板3上的带孔支架13，插销二12上安装有靠块1201；机械臂进行初始原点位置归置包括对存取盘5进行初始原点位置归置以及对第一驱动臂6进行初始原点位置归置；其中插销一11和插销二12上分别设置有拉环，方便两个插销的安装和拆卸。

对存取盘5进行初始原点位置归置时，将插销一11依次同轴插入至存取盘5的对芯孔一501以及转动座601的对芯孔二603实现初始原点位置归置；对第一驱动臂6进行初始原点位置归置时，将插销二12插入至带孔支架13上，使第一驱动臂6外侧的定位平面602抵靠在靠块1201上实现初始原点位置归置。

基于相同的发明构思，本说明书实施例还提供一种半导体堆垛机，包括前述任意一项实施例的半导体堆垛机的机械臂；图10和图11所示，堆垛机还包括立柱14和提升箱2，提升箱2通过滑块组件201沿Z轴方向滑动安装在立柱14上，提升箱2上连接有带轮机构，带轮机构的传动带作为主动力带动提升箱2做升降运动；立柱14底部设置有行进模块15，行进模块15沿X轴方向滑动安装在外部水平设置的滑轨上；

图10中X轴方向为堆垛机的移动方向，Y轴方向为机械臂的存取盘5的移动方向，Z轴方向为提升箱2的升降移动方向。

当前机械臂1处于初始原点位置时，执行取货任务：行进模块15带动堆垛机整体沿X轴方向运行指定距离；提升箱2沿Z轴方向升降运行指定距离；机械臂1的驱动臂组件4旋转使机械臂1的存取盘5沿Y轴方向伸出到达指定阁位取到晶圆盒，而后反向回缩至初始原点位置；

当前机械臂1携对应晶圆盒处于初始原点位置时，执行存货任务：行进模块15带动堆垛机整体沿X轴方向运行指定距离；提升箱2沿Z轴方向升降运行指定距离；机械臂1的驱动臂组件4旋转使机械臂1的存取盘5沿Y轴方向伸出并将对应的晶圆盒放置至指定阁位，而后反向回缩至初始原点位置。

本说明书中，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的实施例而言，描述比较简单，相关之处参见前述实施例的部分说明即可。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (14)

1.一种半导体堆垛机的机械臂，所述机械臂安装在提升箱上，其特征在于，所述机械臂包括机械臂底板、驱动臂组件和存取盘；所述驱动臂组件包括：第一驱动臂和第二驱动臂；所述第一驱动臂通过第一主动驱动机构转动安装在所述机械臂底板上，所述第二驱动臂内置有从动联动机构，所述第一驱动臂内安装有第二主动驱动机构；

所述第一主动驱动机构作为独立的动力源驱动所述第一驱动臂转动，所述第二主动驱动机构作为独立的动力源驱动所述第二驱动臂相对所述第一驱动臂转动；所述第二驱动臂的转动作为动力源，经所述从动联动机构同步带动所述存取盘转动；通过所述第一驱动臂、所述第二驱动臂和所述存取盘按设定规律进行旋转，控制所述存取盘沿直线方向上的伸出和回缩。

2.根据权利要求1所述的半导体堆垛机的机械臂，其特征在于，所述设定规律为：在所述存取盘沿直线方向上伸出或者回缩过程中，所述第二驱动臂相对所述第一驱动臂的转动角度变化量Δα₂等于所述存取盘相对所述第二驱动臂的转动角度变化量Δα₃以及所述第一驱动臂相对所述机械臂底板的转动角度变化量Δα₁之和。

3.根据权利要求1所述的半导体堆垛机的机械臂，其特征在于，所述第一驱动臂的臂体底部向下延伸设置有连接所述第一主动驱动机构的转动座；所述第一主动驱动机构置于所述第一驱动臂外部，所述机械臂底板、所述转动座和所述第一主动驱动机构落入所述提升箱内，在竖向方向上所述第一驱动臂的臂体、所述第二驱动臂和所述存取盘外露于所述提升箱。

4.根据权利要求3所述的半导体堆垛机的机械臂，其特征在于，所述第一驱动臂与所述机械臂底板之间形成第一转动点，所述第一驱动臂与所述第二驱动臂之间形成第二转动点，所述第二驱动臂与所述存取盘之间形成第三转动点，所述第一转动点和所述第三转动点形成的连线与所述存取盘的对称中心线共线设置，所述存取盘的对称中心线平行于所述存取盘的直线运动方向。

5.根据权利要求4所述的半导体堆垛机的机械臂，其特征在于，所述从动联动机构包括固定在所述第二驱动臂内的固定轮一以及转动安装在所述第二驱动臂内的从动轮三，所述固定轮一与所述从动轮三同步转动连接；所述固定轮一位于所述第二转动点处，所述从动轮三位于所述第三转动点处，所述从动轮三带动所述存取盘同步转动。

6.根据权利要求5所述的半导体堆垛机的机械臂，其特征在于，

所述第一主动驱动机构包括安装在所述机械臂底板上的驱动马达一、安装在所述驱动马达一上的主动轮一以及与所述主动轮一同步转动连接的从动轮一，所述从动轮一位于所述第一转动点处，所述从动轮一带动所述第一驱动臂转动；所述主动轮一和所述从动轮一置于所述机械臂底板的底部。

7.根据权利要求6所述的半导体堆垛机的机械臂，其特征在于，所述第二主动驱动机构包括设置在所述转动座内的驱动马达二、安装在所述驱动马达二上的主动轮二以及与所述主动轮二同步转动连接的从动轮二，所述从动轮二位于所述第二转动点处，所述从动轮二带动所述第二驱动臂相对转动；所述从动轮二连接所述固定轮一同步带动所述第二驱动臂转动。

8.根据权利要求7所述的半导体堆垛机的机械臂，其特征在于，所述固定轮一与所述从动轮三之间通过传动带三同步转动连接，所述主动轮一与所述从动轮一通过传动带一同步转动连接；所述主动轮二与所述从动轮二通过传动带二同步转动连接。

9.根据权利要求3所述的半导体堆垛机的机械臂，其特征在于，所述机械臂底板上设置有用于限制所述第一驱动臂转动角度的第一限位传感器和第二限位传感器，所述转动座上对应设置有传感器检测片。

10.根据权利要求3所述的半导体堆垛机的机械臂，其特征在于，所述第一驱动臂的外侧端形成用于快速对芯的定位平面，所述存取盘上设置有用于快速对芯的对芯孔一；所述转动座上设置有与所述对芯孔一对应的对芯孔二。

11.一种半导体堆垛机的机械臂的运行方法，根据权利要求2至10任一项所述的半导体堆垛机的机械臂实现，其特征在于，

在执行所述存取盘沿直线方向上的伸出和回缩过程中，所述第一驱动臂、所述第二驱动臂和所述存取盘从初始原点位置，按照Δα₂＝Δα₁+Δα₃使所述存取盘沿直线方向逐渐伸出，直至到达存储库的目标阁位；再按照Δα₂＝Δα₁+Δα₃使所述存取盘沿直线方向逐渐回缩，直至回到初始原点位置；

其中：

α₁为所述第一驱动臂相对于水平方向的角度，Δα₁为α₁顺转或反转时的转动角度变化量；

α₂为所述第二驱动臂相对于所述第一驱动臂的角度，Δα₂为α₂顺转或反转时的转动角度变化量；

α₃为所述存取盘相对于所述第二驱动臂的角度，Δα₃为α₃顺转或反转时的转动角度变化量。

12.一种半导体堆垛机的机械臂的对芯工装，用于对权利要求2至10任一项所述的半导体堆垛机的机械臂进行初始原点位置归置，其特征在于，所述对芯工装包括插销一、插销二以及设置在所述机械臂底板上的带孔支架，所述插销二上安装有靠块；所述机械臂进行初始原点位置归置包括对所述存取盘进行初始原点位置归置以及对所述第一驱动臂进行初始原点位置归置；

对所述存取盘进行初始原点位置归置时，将所述插销一依次同轴插入至所述存取盘的对芯孔一以及所述转动座的对芯孔二内，实现所述存取盘的初始原点位置归置；

对所述第一驱动臂进行初始原点位置归置时，将所述插销二插入至所述带孔支架上，使所述第一驱动臂外侧的定位平面抵靠在所述靠块上，实现所述第一驱动臂的初始原点位置归置。

13.根据权利要求12所述的半导体堆垛机的机械臂的对芯工装，其特征在于，所述对芯孔二与所述第一转动点同轴设置；所述插销一和所述插销二上分别设置有拉环。

14.一种半导体堆垛机，包括权利要求2至10任一项所述的半导体堆垛机的机械臂，其特征在于，堆垛机还包括立柱和所述提升箱，所述提升箱沿Z轴方向滑动安装在所述立柱上，所述立柱底部设置有行进模块，所述行进模块沿X轴方向滑动安装在外部水平设置的滑轨上；

当前所述机械臂处于初始原点位置时，执行取货任务：所述行进模块带动堆垛机整体沿X轴方向运行指定距离；所述提升箱沿Z轴方向升降运行指定距离；所述机械臂的驱动臂组件旋转使所述机械臂的存取盘沿Y轴方向伸出到达指定阁位取到晶圆盒，而后反向回缩至所述初始原点位置；

当前所述机械臂携对应晶圆盒处于初始原点位置时，执行存货任务：所述行进模块带动所述堆垛机整体沿X轴方向运行指定距离；所述提升箱沿Z轴方向升降运行指定距离；所述机械臂的驱动臂组件旋转使所述机械臂的存取盘沿Y轴方向伸出并将对应的晶圆盒放置至指定存储库阁位，而后反向回缩至所述初始原点位置。