CN116968071B - 一种用于晶圆传输的防滑装置及机械手指 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于晶圆传输的防滑装置及机械手指，其中该防滑装置包括：基座，开合滑块组，弹性限位滑块，插件滑块，所述基座内设有滑动腔，所述滑动腔内经导壁分别隔出纵横贯通的第一及第二滑道，且第一、第二滑道间保持间隔；所述开合滑块组的尾部在第一滑道内位移，以带动其头部在第二滑道内开合；所述弹性限位滑块头部设有双叉臂，以弹性夹持开合滑块组的头部，所述弹性限位滑块在第二滑道内位移，以经双叉臂控制开合滑块组头部的开合程度，所述弹性限位滑块腹部设有导槽，所述插件滑块与导槽配接，以引导其由双叉臂之间，插入开合滑块组的头部开合处，籍此以支持机械手指在高速移动过程中自动稳住晶圆。

Description

一种用于晶圆传输的防滑装置及机械手指

技术领域

本发明涉及半导体晶圆传输技术，尤其涉及一种用于半导体晶圆传输的防滑装置及机械手指。

背景技术

目前在半导体晶圆传输领域，大气条件下的机械手指夹持晶圆进行运输的方案种类很多且都很可靠，此外还有吸附式持住晶圆的机械手指方案，因此在大气条件下的机械手可以全速运行进行晶圆传送。

而鉴于真空环境的特殊性，适用于真空条件下的机械手指，目前通常采用被动摩擦式方案来固定晶圆，即完全依靠晶圆与机械手指接触面的摩擦力，来保持晶圆位置。因此机械手指在经历加速/减速的传输过程中，晶圆会相对机械手指进行滑动，从而导致晶圆与机械手指的定位产生偏差，甚至直接滑出造成晶圆碎裂事故。

因此在这种方案下，机械手指的运动速度有极限值，且其极限值远远小于真空机械手的最大速度值。可见目前此类被动摩擦式方案传输效率有固定上限。所以如果想要进一步提高设备在真空条件下的传输效率，机械手指需要对晶圆的固定方式进行优化。

发明内容

为此，本发明的主要目的在于提供一种用于晶圆传输的防滑装置及机械手指，以支持机械手指在高速移动过程中自动稳住晶圆。

为了实现上述目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种用于晶圆传输的防滑装置，其包括：基座，开合滑块组，弹性限位滑块，插件滑块，所述基座内设有滑动腔，所述滑动腔内经导壁分别隔出纵横贯通的第一滑道及第二滑道，且第一滑道、第二滑道间保持间隔；所述开合滑块组的尾部在第一滑道内位移，以带动其头部在第二滑道内开合；所述弹性限位滑块头部设有双叉臂，以弹性夹持开合滑块组的头部，所述弹性限位滑块在第二滑道内位移，以经双叉臂控制开合滑块组头部的开合程度，所述弹性限位滑块腹部设有导槽，所述开合滑块组包括：一对呈镜像设置的第一滑块，所述插件滑块与导槽配接，以引导其由双叉臂之间，插入开合滑块组的头部开合处，并在受加速或减速运动惯性时，经弹性限位滑块沿第二滑道位移，以挤压开合滑块组的头部，迫使第一滑块间靠拢，以排挤插件滑块沿导槽向滑动腔外伸出，或弹性限位滑块、插件滑块沿第二滑道及导槽位移伸出滑动腔。

在可能的优选实施方式中，其中所述第一滑块呈类L形，各所述第一滑块的滑动段设置在第一滑道内、引导段伸入第二滑道，且所述引导段头部内外两侧分别设有呈倾斜状的第一引导壁及第二引导壁，其中经第一滑块的滑动段在第一滑道内滑动，以控制各第一滑块的引导段在第二滑道内开合。

在可能的优选实施方式中，其中所述第一滑块滑动段与第一滑道导壁的第一接触位置处设有凹口，其中第一接触位置为，滑动段在第一滑道内位移时，所述凹口的开口端不超出第一滑道的位置。

在可能的优选实施方式中，其中所述弹性限位滑块的头部双叉臂的内侧分别设有呈倾斜状的第三引导壁，所述插件滑块的头部两侧分别设有呈倾斜状的第四引导壁。

在可能的优选实施方式中，其中所述弹性限位滑块的质量大于插件滑块。

在可能的优选实施方式中，其中所述插件滑块两侧设有限位块，所述插件滑块经限位块，抵在导槽位于双叉臂侧开口处形成限位，其中所述限位块在插件滑块两侧的

延伸距离与双叉臂间隔距离相仿。

在可能的优选实施方式中，所述基座外侧壁、弹性限位滑块尾端、插件滑块尾端呈与晶圆外形至少部分大致匹配的弧面。

在可能的优选实施方式中，所述第一引导壁与第三引导壁的斜角相等，第二引导壁与第四引导壁的斜角相等，且第一引导壁、第三引导壁斜角小于第二引导壁、第四引导壁的斜角。

为了实现上述目的，对应上述防滑装置，根据本发明的第二个方面，还提供了一种机械手指，其包括：延伸架，托盘，其中所述延伸架一端与托盘连接，所述托盘上设有指托，所述指托随机械手指加速/减速运动惯性持住晶圆，其中所述指托采用如上任一所述用于晶圆传输的防滑装置的结构。

在可能的优选实施方式中，所述指托所处的托盘位置处呈倾斜状，以使滑动腔开口呈相对托盘水平面上扬状。

通过本发明提供的该用于晶圆传输的防滑装置及机械手指，巧妙的设计了一种体积小巧且扁平化的锁定机构，其主要利用加速/减速运动时的惯性来驱动机构运动，从而在晶圆进行高速移动或减速运动时，能够根据对应的惯性来驱动机构持住晶圆保持其位置稳定，此举不但可避免在高速运动下晶圆与机械手指的定位产生偏差，同时还可确保晶圆不会滑出手指，籍此既能够保证机械手指抓持晶圆的稳定性，又能提高晶圆的传输速度，使其传输效率大大提高。此外由于本发明的防滑装置结构扁平化设计，因此特别适用于改进现有多层叠加的机械手指方案，以在确保一次搬运晶圆数量的同时，提升手指与晶圆的定位精度、抓持稳定性及传输速度。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的用于晶圆传输的防滑装置的透视结构示意图；

图2为本发明的用于晶圆传输的防滑装置的基座内部结构示意图；

图3为本发明的用于晶圆传输的防滑装置的弹性限位滑块背部结构示意图；

图4为本发明的用于晶圆传输的防滑装置的插件滑块结构示意图；

图5为本发明的用于晶圆传输的防滑装置的开合滑块组结构示意图；

图6为本发明的用于晶圆传输的防滑装置在晶圆前端受到前伸加速运动惯性时内部机构运动的结构示意图；

图7为本发明的用于晶圆传输的防滑装置在晶圆后端受到前伸加速运动惯性时内部机构运动的结构示意图；

图8为本发明的用于晶圆传输的防滑装置在晶圆前端受到前伸减速运动惯性时内部机构运动的结构示意图；

图9为本发明的用于晶圆传输的防滑装置在晶圆后端受到前伸减速运动惯性时内部机构运动的结构示意图；

图10为本发明的机械手指抓持晶圆的结构示意图；

图11为图10种A-A的局部放大图，其中机械手指中各指托呈倾斜设置的结构示意图。

附图标记说明

基座1，开合滑块组2，弹性限位滑块3，插件滑块4，滑动腔5，导壁6，延伸架7，托盘8，晶圆9，第一滑道51，第二滑道52，第一滑块21，双叉臂31，导槽32，限位块41，指托81。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。而术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“布设”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况，结合现有技术来理解上述术语在本发明中的具体含义。此外在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。且图示中的部件中的一个或多个可以是必须的或非必须的，以及上述图示的各部件之间的相对位置关系可以根据实际需要进行调整。

为支持机械手指在高速移动过程中自动稳住晶圆9，请参阅图1至图7所示，本发明提供了一种用于晶圆传输的防滑装置，其包括：基座1，开合滑块组2，弹性限位滑块3，插件滑块4，其中如图图1至图2所示，所述基座1内设有滑动腔5，所述滑动腔5内经导壁6分别隔出纵横贯通的第一及第二滑道51、52，且第一、第二滑道51、52间保持间隔。

所述开合滑块组2的尾部设置在第一滑道51内，经其尾部在第一滑道51内位移，以带动其头部在第二滑道52内开合，具体来说，如图1及图5所示，在优选示例中，所述开合滑块组2包括：一对呈镜像设置的第一滑块21，其中所述第一滑块21呈类L形，各所述第一滑块21的滑动段设置在第一滑道51内、引导段伸入第二滑道52，且所述引导段头部内外两侧分别设有呈倾斜状的第一及第二引导壁6，其中经第一滑块21的滑动段在第一滑道51内滑动，以带动各第一滑块21的引导段在第二滑道52内开合。

所述弹性限位滑块3如图1及图3所示，其呈类H形，所述弹性限位滑块3头部设有双叉臂31，所述双叉臂31的内侧分别设有呈倾斜状的第三引导壁6，所述插件滑块4的头部两侧分别设有呈倾斜状的第四引导壁6。其中所述弹性限位滑块3设置在第二滑道52内，通过该双叉臂31，可弹性夹持开合滑块组2的头部，以当所述弹性限位滑块3在第二滑道52内位移时，经双叉臂31及其引导壁6来控制开合滑块组2头部引导段的开合程度。

同时如图3所示，所述弹性限位滑块3腹部设有导槽32，所述插件滑块4与导槽32配接，以引导其由双叉臂31之间，插入开合滑块组2的头部引导段之间的开合处。此外，所述弹性限位滑块3的质量大于插件滑块4。

其中需要注意的是，该防滑装置在使用时，优选设置其基座1呈倾斜姿态，以使弹性限位滑块3及插件滑块4在常态下，可受各自重力，沿第二滑道52及导槽32滑向开合滑块组2方向。

籍此在该防滑装置受加速/减速运动惯性时，经弹性限位滑块3沿第二滑道52位移，以挤压开合滑块组2的头部，迫使第一滑块21间靠拢，可排挤插件滑块4沿导槽32向滑动腔5外伸出，/或弹性限位滑块3、插件滑块4沿第二滑道52及导槽32位移伸出滑动腔5。

具体来说，由于晶圆9在高速传输过程中，无论是做前伸运动还是后退运动，首先会经历加速启动，然后匀速运动，最后减速结束，因此经上述示例的结构设置，如图6所示，该设置在晶圆9前端的防滑装置，在晶圆9做前伸移动过程中的加速阶段，受加速运动惯性的影响，此时开合滑块组2的横向受第一滑道51的限制不会移动，而弹性限位滑块3、插件滑块4会相对基座1形成后撤位移状态，此刻将分别沿第二滑道52及导槽32位移伸出滑动腔5直至抵住晶圆9，以在晶圆9前部形成阻挡。

而设置在晶圆9后端的防滑装置由于与前端呈镜像位设置，因此两者在受到加速运动惯性时的机构动作会呈现不同样态，如图7所示，受加速运动惯性的影响，此刻晶圆9后端的防滑装置，其弹性限位滑块3、插件滑块4会相对基座1形成前进位移状态，因此该弹性限位滑块3会沿第二滑道52向开合滑块组2方向移动，并经两者引导壁6的引导逐渐令开合滑块组2纵向移动合并，此时值得一提的是，虽然插件滑块4沿导槽32也是向开合滑块组2的开合处方向移动，但由于弹性限位滑块3的质量远大于插件滑块4，因此弹性限位滑块3在惯性的带动下，所转换出的对开合滑块组2的夹持力，将远大于插件滑块4所受惯性形成的插力，因此插件滑块4将会被开合滑块组2排挤，以向滑动腔5外伸出抵住晶圆9后端。

在晶圆9做前伸移动过程中的减速阶段，受减速运动惯性的影响，如图8所示，设置在晶圆9前端的防滑装置，其弹性限位滑块3、插件滑块4会相对基座1形成前进位移状态，因此该弹性限位滑块3会沿第二滑道52向开合滑块组2方向移动，并经两者引导壁6的引导逐渐令开合滑块组2纵向移动合并，此时由于弹性限位滑块3的质量远大于插件滑块4，因此弹性限位滑块3在惯性的带动下，所转换出的对开合滑块组2的夹持力，将远大于插件滑块4所受惯性形成的插力，因此插件滑块4将会被开合滑块组2排挤，以向滑动腔5外伸出抵住晶圆9前端。

而设置在晶圆9后端的防滑装置，受减速运动惯性的影响，如图9所示，此时开合滑块组2的横向受第一滑道51的限制不会移动，而弹性限位滑块3、插件滑块4会相对基座1形成后撤位移状态，此刻将分别沿第二滑道52及导槽32位移伸出滑动腔5直至抵住晶圆9，以在晶圆9前部形成阻挡。

实际上根据上述示例，可以理解的是，由于在加速/减速移动过程中，惯性也会随之增加或减少，因此本发明的该防滑装置，其特性在于会根据惯性力的增减，而自动适应性的提供对应可抵住晶圆9的稳固力，从而不会主动挪动晶圆9位置，而仅仅是形成对应惯性力的阻挡，从而对晶圆9的定位具有稳定效果。

此外在匀速运动或禁止状态下，由于基座1呈倾斜姿态，因此弹性限位滑块3及插件滑块4受各自重力，会沿第二滑道52及导槽32滑向开合滑块组2方向移动，以归于常态位，也就是放开对晶圆9的稳固力，以便后续其他工艺取走晶圆9。

此外，相对晶圆9做后撤移动过程中的加速/减速阶段，可以参照上述示例理解。籍此通过上述示例提供的该防滑装置，便可在惯性作用下对高速移动的晶圆9形成限位，防止其脱出。

另一方面，在示例中，所述第一引导壁6与第三引导壁6的斜角相等，第二引导壁6与第四引导壁6的斜角相等，且第一、第三引导壁6斜角小于第二、第四引导壁6的斜角。这样设置的目的在于，让弹性限位滑块3可以引导开合滑块组2更深入双叉臂31，从而更加积极排挤插件滑块4。

另一方面，为了减小第一滑块21滑动段与导壁6间的摩擦阻力，在优选示例中，如图5所示，所述第一滑块21滑动段与第一滑道51导壁6的第一接触位置处设有凹口，其中第一接触位置为，滑动段在第一滑道51内位移时，所述凹口的开口端不超出第一滑道51的位置，籍此通过凹口来减小第一滑块21滑动段与导壁6间的接触面积，来减少两者间的摩擦阻力，进而使得引导段的开合可更为顺畅丝滑。

进一步的，在优选示例中，如图1、图4所示，所述插件滑块4两侧设有限位块41，以当惯性较为激烈时，所述插件滑块4经限位块41，可抵在导槽32位于双叉臂31侧开口处形成限位，同时所述限位块41在插件滑块4两侧的延伸距离与双叉臂31间隔距离相仿，从而使得插件滑块4可经由双叉臂31间，进行引导修正其插入开合滑块组2间的路径，提高机构可靠性。

进一步的，在优选示例中，如图6至图9所示，所述基座1外侧壁、弹性限位滑块3尾端、插件滑块4尾端呈与晶圆9外形至少部分大致匹配的弧面，从而便于引导及持住晶圆9。

另一方面，在对应上述防滑装置示例的基础上，如图8所示，本发明还提供了一种机械手指，其包括：延伸架7，托盘8，其中所述延伸架7一端与托盘8连接，所述托盘8上设有指托81，所述指托81呈对镜像设置在托盘8前后两端，其随机械手指加速/减速运动惯性持住晶圆9，其中所述指托81，优选采用如上任一所述用于晶圆传输的防滑装置的结构。

此外，如图9所示，所述托盘8前后两端任一位置的指托81，其与托盘8位置呈相对倾斜状，以使滑动腔5开口呈相对托盘8水平面上扬状。籍此以使弹性限位滑块3及插件滑块4在常态下，可受各自重力，沿第二滑道52及导槽32滑向开合滑块组2方向，以便移动后晶圆9可以从托盘8上被放置或提取。

综上所述，通过本发明提供的该用于晶圆传输的防滑装置及机械手指，巧妙的设计了一种体积小巧且扁平化的锁定机构，其主要利用加速/减速运动时的惯性来驱动机构运动，从而在晶圆9进行高速移动或减速运动时，能够根据对应的惯性来驱动机构持住晶圆9保持其位置稳定，此举不但可避免在高速运动下晶圆9与机械手指的定位产生偏差，同时还可确保晶圆9不会滑出手指，籍此既能够保证机械手指抓持晶圆9的稳定性，又能提高晶圆9的传输速度，使其传输效率大大提高。

此外由于本发明的防滑装置结构扁平化设计，因此特别适用于改进现有多层叠加的机械手指方案，以在确保一次搬运晶圆9数量的同时，提升手指与晶圆9的定位精度、抓持稳定性及传输速度。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制，凡在本发明的精神和原则之内，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。

此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

Claims (10)

1.一种用于晶圆传输的防滑装置，其包括：基座，开合滑块组，弹性限位滑块，插件滑块，所述基座内设有滑动腔，所述滑动腔内经导壁分别隔出纵横贯通的第一滑道及第二滑道，且第一滑道、第二滑道间保持间隔；所述开合滑块组的尾部在第一滑道内位移，以带动其头部在第二滑道内开合；所述弹性限位滑块头部设有双叉臂，以弹性夹持开合滑块组的头部，所述弹性限位滑块在第二滑道内位移，以经双叉臂控制开合滑块组头部的开合程度，所述弹性限位滑块腹部设有导槽，所述开合滑块组包括：一对呈镜像设置的第一滑块，所述插件滑块与导槽配接，以引导其由双叉臂之间，插入开合滑块组的头部开合处，并在受加速或减速运动惯性时，经弹性限位滑块沿第二滑道位移，以挤压开合滑块组的头部，迫使第一滑块间靠拢，以排挤插件滑块沿导槽向滑动腔外伸出，或弹性限位滑块、插件滑块沿第二滑道及导槽位移伸出滑动腔。

2.根据权利要求1所述的用于晶圆传输的防滑装置，其特征在于，所述第一滑块呈类L形，各所述第一滑块的滑动段设置在第一滑道内、引导段伸入第二滑道，且所述引导段头部内外两侧分别设有呈倾斜状的第一引导壁及第二引导壁，其中经第一滑块的滑动段在第一滑道内滑动，以控制各第一滑块的引导段在第二滑道内开合。

3.根据权利要求2所述的用于晶圆传输的防滑装置，其特征在于，所述第一滑块滑动段与第一滑道导壁的第一接触位置处设有凹口，其中第一接触位置为，滑动段在第一滑道内位移时，所述凹口的开口端不超出第一滑道的位置。

4.根据权利要求2所述的用于晶圆传输的防滑装置，其特征在于，所述弹性限位滑块的头部双叉臂的内侧分别设有呈倾斜状的第三引导壁，所述插件滑块的头部两侧分别设有呈倾斜状的第四引导壁。

5.根据权利要求1所述的用于晶圆传输的防滑装置，其特征在于，所述弹性限位滑块的质量大于插件滑块。

6.根据权利要求1所述的用于晶圆传输的防滑装置，其特征在于，所述插件滑块两侧设有限位块，且所述限位块在插件滑块两侧的延伸距离与双叉臂间隔距离相仿。

7.根据权利要求1所述的用于晶圆传输的防滑装置，其特征在于，所述基座外侧壁、弹性限位滑块尾端、插件滑块尾端呈与晶圆外形至少部分大致匹配的弧面。

8.根据权利要求4所述的用于晶圆传输的防滑装置，其特征在于，所述第一引导壁与第三引导壁的斜角相等，第二引导壁与第四引导壁的斜角相等，且第一引导壁、第三引导壁斜角小于第二引导壁、第四引导壁的斜角。

9.一种机械手指，其包括：延伸架，托盘，其中所述延伸架一端与托盘连接，所述托盘上设有指托，所述指托随机械手指加速/减速运动惯性持住晶圆，其特征在于，所述指托采用如权利要求1至8中任一所述用于晶圆传输的防滑装置的结构。

10.根据权利要求9所述的机械手指，其特征在于，所述指托所处的托盘位置处呈倾斜状，以使滑动腔开口呈相对托盘水平面上扬状。