CN117690857B - 一种防水型晶圆搬运机械手 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防水型晶圆搬运机械手，包括机械手，所述机械手包括机械臂、防水增高筒、翻转机构和晶圆夹持手，所述机械臂、防水增高筒、翻转机构和晶圆夹持手配合运动并供晶圆夹持搬运；防水部，所述防水部包括死防水分部和活防水分部；以及预警部，所述预警部与死防水分部配合并监测大空间内的区域湿度，涉及晶圆搬运防水设备技术领域。本发明一方面通过机械臂、防水增高筒、翻转机构、晶圆夹持手和机械臂盖板的外部均喷涂有特氟龙疏水层进行设备外部的防水，另一方面通过防水部中的死防水分部和活防水分部对机械臂、防水增高筒、翻转机构、晶圆夹持手和机械臂盖板连接的部分进行主动防水，可以有效提升晶圆搬运机械手的防水性能。

Description

一种防水型晶圆搬运机械手

技术领域

本发明涉及晶圆搬运防水设备技术领域，具体是一种防水型晶圆搬运机械手。

背景技术

晶圆搬运机械手是一种用于半导体制造过程中的自动化设备，用于搬运和处理脆弱而重要的晶圆。晶圆是半导体芯片制造的基础材料，需要在各个制造步骤中进行搬运和处理，因此需要特殊设计和精确操作的机械手来完成这些任务。

公开号为CN218385170U的专利公开了一种用于搬运晶圆的机械手臂，该专利通过旋转晶圆实现便捷高效地将晶圆表面液体去除的目的，避免药液对工艺的影响和对设备的损坏。而且，还可以通过旋转机构和夹持机构的配合，实现方便可靠地夹取及放开晶圆，由此提高了晶圆生产的效率。

但是，该专利的夹持机构处没有进行防水控制，使得该专利在长期潮湿的使用环境下水汽容易进入设备内部并造成设备损坏，存在改善的余地；因此，公开号为CN212840048U的专利公开了一种防水防尘波纹管补偿器，该专利对波纹管结构进行改进，与现有的波纹管补偿器相比较，本实用新型通过设计能够提高波纹管补偿器的整体密封性、经济性以及实用性。

通过将引用文件2与引用文件1配合进行使用，可解决引用文件1中的潮湿环境下锈蚀的问题，但是引用文件2中的设备缺乏具体的安装结构和便捷且牢固的安装手段，其虽然达到了防水效果，但不能防止细微处水汽的渗入，其进步不彻底，依然存在技术缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种防水型晶圆搬运机械手，利用紧固密封圈、榫卯和密封圈防护套的设置，解决了波纹管两端与晶圆搬运手接触部分的密封性不足的问题，提升了防水部中的死防水分部和活防水分部的防水功效，保障了现有技术中晶圆搬运手的防水效果。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种防水型晶圆搬运机械手，包括机械手，所述机械手包括机械臂、防水增高筒、翻转机构和晶圆夹持手，所述机械臂、防水增高筒、翻转机构和晶圆夹持手配合运动并供晶圆夹持搬运；防水部，所述防水部包括死防水分部和活防水分部，所述死防水分部与机械臂和翻转机构配合、且工作状态不活动，所述活防水分部与晶圆夹持手配合、且工作状态随晶圆夹持手活动；以及预警部，所述预警部与死防水分部配合并监测大空间内的区域湿度。

本发明的工作原理为：一方面通过机械臂、防水增高筒、翻转机构、晶圆夹持手和机械臂盖板的外部均喷涂有特氟龙疏水层进行设备外部的防水，另一方面通过防水部中的死防水分部和活防水分部对机械臂、防水增高筒、翻转机构、晶圆夹持手和机械臂盖板连接的部分进行主动防水，可以有效提升晶圆搬运机械手的防水性能。

并且，通过设置的预警部可监测防水增高筒、翻转机构和机械臂盖板内部大空间的水汽检测，避免出现水汽而不能及时排除的问题。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

作为本发明再进一步的方案：在死防水分部中，包括机械臂盖板以及设置在翻转机构内部的重力防水结构，所述重力防水结构包括一组圆环以及一对卡接头，所述卡接头将两组部件对接紧固，所述圆环嵌设在卡接头内部并胀紧，通过卡接头对接紧固的区域，为保证防水效果，该区域内的圆环胀紧了卡接头的位置，用以提升重力防水结构的防水效果。

作为本发明再进一步的方案：在死防水分部中，还包括设置在翻转机构两侧的盖板密封圈以及翻转机构底部的底板密封圈，所述盖板密封圈和底板密封圈均与翻转机构螺接，且盖板密封圈、底板密封圈分别与翻转机构接触但不螺接的部分由硅胶制成，硅胶接触的部分可以填充因盖板密封圈与翻转机构或底板密封圈与翻转机构接触存在细微空隙的部分，该部分可以防止水汽渗入，保证翻转机构的防水效果。

作为本发明再进一步的方案：在死防水分部中，所述盖板密封圈的一侧固定连接有外卡筒，所述翻转机构的内部开设有内沉孔，所述外卡筒与内沉孔相适配，通过外卡筒与内沉孔以一凸一凹相适配的结构可防止螺接部分的水汽渗入，保证翻转机构的防水效果。

作为本发明再进一步的方案：在死防水分部中，所述机械臂盖板的内部开设有预警槽，所述预警槽的内部均匀排布有若干个湿度传感器，预警槽内部所固定安装的若干个隐藏的预警槽可对存在较大空置区域进行空间的水汽检测预警，用以查探该区域是否被水汽过度侵蚀。

作为本发明再进一步的方案：在活防水分部中，包括设置在晶圆夹持手内部的防水波纹管，所述防水波纹管与晶圆夹持手主轴的伸缩跟随活动、且防水波纹管通过榫卯与晶圆夹持手主轴固定连接，所述防水波纹管通过紧固密封圈套接在晶圆夹持手的主轴上，紧固密封圈具备一定的弹性，可将防水波纹管较为紧固的套接在晶圆夹持手的主轴外周，并且通过榫卯的设置可加强防水波纹管与晶圆夹持手主轴的连接强度，并且榫卯的互嵌式结构可减少水汽的进入，从而保证晶圆夹持手的防水效果。

作为本发明再进一步的方案：在活防水分部中，所述防水波纹管的外部固定连接有由弹簧钢制成的密封圈防护套，所述密封圈防护套与紧固密封圈活动连接，在紧固密封圈进行防水波纹管的紧固时可将紧固密封圈塞入密封圈防护套中，从而对紧固密封圈进行限位，避免其沿着主轴轴向移动导致防水波纹管松脱的问题，提升防水波纹管与晶圆夹持手主轴的连接效果。

作为本发明再进一步的方案：所述重力防水结构包括第一防水分部、第二防水分部、第三防水分部和第四防水分部，所述第一防水分部、第二防水分部、第三防水分部和第四防水分部配合进行机械臂与翻转机构的防水作业，重力防水结构实现了的结构为递进式结构，并实现了逐层防水的效果。

作为本发明再进一步的方案：所述机械臂包括大臂和小臂，所述大臂和小臂均通过机械臂盖板进行防水干涉，在大臂和小臂活动的部分进行了机械臂盖板的安装并实现了该处的防水干涉，可防止液体进入大臂和小臂内，保护机械臂的整体安全。

作为本发明再进一步的方案：所述机械臂、防水增高筒、翻转机构、晶圆夹持手和机械臂盖板的外部均喷涂有特氟龙疏水层，特氟龙疏水层具有卓越的疏水性能，使得设备的机械臂、防水增高筒、翻转机构、晶圆夹持手和机械臂盖板表面具备高度的防污和防水能力。

附图说明

图1为本发明实施例中整体结构的示意图；

图2为本发明实施例中翻转机构和晶圆夹持手的结构剖视图；

图3为本发明实施例中翻转机构外部结构的拆分示意图；

图4为本发明实施例图2中A处的放大图；

图5为本发明实施例图2中B处的放大图；

图6为本发明实施例图2中C处的放大图；

图7为本发明实施例图3中D处的放大图；

图8为本发明实施例图3中E处的放大图；

图9为本发明实施例中机械臂盖板外部结构的拆分示意图；

图10为本发明实施例中预警槽的结构示意图；

图11为本发明实施例中防水增高筒的结构示意图；

图中：1、机械臂；11、大臂；12、小臂；2、防水增高筒；3、翻转机构；31、盖板密封圈；32、底板密封圈；33、内沉孔；34、外卡筒；4、晶圆夹持手；41、防水波纹管；42、紧固密封圈；43、榫卯；44、密封圈防护套；5、机械臂盖板；51、预警槽；52、湿度传感器；6、重力防水结构；61、第一防水分部；62、第二防水分部；63、第三防水分部；64、第四防水分部。

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，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。下面根据本发明的整体结构，对其实施例进行说明。

参照图1、图2以及图11所示，本发明实施例中提出的一种防水型晶圆搬运机械手包括有机械手、防水部、预警部，所述机械手包括机械臂1、防水增高筒2、翻转机构3和晶圆夹持手4，所述机械臂1、防水增高筒2、翻转机构3和晶圆夹持手4配合运动并供晶圆夹持搬运，其中，机械臂1、防水增高筒2、翻转机构3、晶圆夹持手4和机械臂盖板5的外部均喷涂有特氟龙疏水层，如图11所示，所述防水增高筒2的内壁为连续凸槽肋板设计，增加本身结构强度，增加承载机械臂1的稳固性。

所述防水部包括死防水分部和活防水分部，所述死防水分部与机械臂1和翻转机构3配合、且工作状态不活动，所述活防水分部与晶圆夹持手4配合、且工作状态随晶圆夹持手4活动；所述预警部与死防水分部配合并监测大空间内的区域湿度。

实施例一

参照图1、图2以及图5所示，在死防水分部中，包括机械臂盖板5以及设置在翻转机构3内部的重力防水结构6，所述重力防水结构6包括一组圆环以及一对卡接头，所述卡接头将两组部件对接紧固，所述圆环嵌设在卡接头内部并胀紧，第一防水分部61、第二防水分部62和第三防水分部63中均可视有一组圆形截面（实际为圆环）、一组容置圆形截面的空间（实际为圆环的容置腔）以及一组重叠区域（实际为互相干涉的卡接头），该结构中重叠区域实际为通过卡接头对接紧固的区域，为保证防水效果，该区域内的圆环胀紧了卡接头的位置，用以提升重力防水结构6的防水效果。

参照图1、图3所示，在死防水分部中，还包括设置在翻转机构3两侧的盖板密封圈31以及翻转机构3底部的底板密封圈32，所述盖板密封圈31和底板密封圈32均与翻转机构3螺接，且盖板密封圈31、底板密封圈32分别与翻转机构3接触但不螺接的部分由硅胶制成；翻转机构3的两侧设置有供翻转机构3侧部防水的盖板密封圈31、底部设置有供翻转机构3底部防水的盖板密封圈31，由于盖板密封圈31、底板密封圈32分别与翻转机构3接触但不螺接的部分由硅胶制成，在螺接保证盖板密封圈31和底板密封圈32与翻转机构3的连接效果后，硅胶接触的部分可以填充因盖板密封圈31与翻转机构3或底板密封圈32与翻转机构3接触存在细微空隙的部分，该部分可以防止水汽渗入，保证翻转机构3的防水效果。

参照图3、图7以及图8所示，在死防水分部中，所述盖板密封圈31的一侧固定连接有外卡筒34，所述翻转机构3的内部开设有内沉孔33，所述外卡筒34与内沉孔33相适配；在保证盖板密封圈31与翻转机构3或底板密封圈32与翻转机构3接触存在细微空隙的部分的防水效果后，需要保证盖板密封圈31与翻转机构3或底板密封圈32与翻转机构3螺接部分的防水效果，因此通过外卡筒34与内沉孔33以一凸一凹相适配的结构可防止螺接部分的水汽渗入，保证翻转机构3的防水效果。

实施例二

参照图1、图2以及图4所示，在活防水分部中，包括设置在晶圆夹持手4内部的防水波纹管41，所述防水波纹管41与晶圆夹持手4主轴的伸缩跟随活动、且防水波纹管41通过榫卯43与晶圆夹持手4主轴固定连接，所述防水波纹管41通过紧固密封圈42套接在晶圆夹持手4的主轴上。请参阅图4，防水波纹管41的两端均通过环形的紧固密封圈42将防水波纹管41固定连接在晶圆夹持手4的主轴上，紧固密封圈42具备一定的弹性，可将防水波纹管41较为紧固的套接在晶圆夹持手4的主轴外周，并且通过榫卯43的设置可加强防水波纹管41与晶圆夹持手4主轴的连接强度，并且榫卯的互嵌式结构可减少水汽的进入，从而保证晶圆夹持手4的防水效果。

参照图4所示，在活防水分部中，所述防水波纹管41的外部固定连接有由弹簧钢制成的密封圈防护套44，所述密封圈防护套44与紧固密封圈42活动连接；请参阅图4，该密封圈防护套44由120°-150°的圆弧制成，在紧固密封圈42进行防水波纹管41的紧固时可将紧固密封圈42塞入密封圈防护套44中，从而对紧固密封圈42进行限位，避免其沿着主轴轴向移动导致防水波纹管41松脱的问题，提升防水波纹管41与晶圆夹持手4主轴的连接效果。

实施例三

参照图2以及图6所示，所述重力防水结构6包括第一防水分部61、第二防水分部62、第三防水分部63和第四防水分部64，所述第一防水分部61、第二防水分部62、第三防水分部63和第四防水分部64配合进行机械臂1与翻转机构3的防水作业；请参阅图2、图5和图6，第一防水分部61、第二防水分部62和第三防水分部63分别对螺栓与翻转机构3的防水区域、翻转机构3与机械臂1的防水区域和翻转机构3与外部空间的防水区域进行防水作业，第四防水分部64则配合第三防水分部63对另一侧的翻转机构3与外部空间的防水区域进行配合防水工作，该过程实现了的结构为递进式结构，并实现了逐层防水的效果。

实施例四

参照图1所示，所述机械臂1包括大臂11和小臂12，所述大臂11和小臂12均通过机械臂盖板5进行防水干涉；在大臂11和小臂12活动的部分进行了机械臂盖板5的安装并实现了该处的防水干涉，可防止液体进入大臂11和小臂12内，保护机械臂1的整体安全，并且在死防水分部中，所述机械臂盖板5的内部开设有预警槽51，所述预警槽51的内部均匀排布有若干个湿度传感器52；参照图1、图9和图10，预警槽51内部所固定安装的若干个隐藏的预警槽51可对存在较大空置区域进行空间的水汽检测预警，用以查探该区域是否被水汽过度侵蚀。

同理，在使用的过程中也可按照需求在盖板密封圈31和底板密封圈32的内部开设有容置湿度传感器的腔或槽、用以检测翻转机构3内部的空气湿度。

实施例五

所述机械臂1、防水增高筒2、翻转机构3、晶圆夹持手4和机械臂盖板5的外部均喷涂有特氟龙疏水层；特氟龙疏水层具有卓越的疏水性能，使得其表面具备高度的防污和防水能力。水、油等液体很难附着在其表面，从而实现了自洁和防污效果。

以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明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发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种防水型晶圆搬运机械手，其特征在于,

包括机械手，所述机械手包括机械臂（1）、防水增高筒（2）、翻转机构（3）和晶圆夹持手（4），所述机械臂（1）、防水增高筒（2）、翻转机构（3）和晶圆夹持手（4）配合运动并供晶圆夹持搬运；

防水部，所述防水部包括死防水分部和活防水分部，所述死防水分部与机械臂（1）和翻转机构（3）配合、且工作状态不活动，所述活防水分部与晶圆夹持手（4）配合、且工作状态随晶圆夹持手（4）活动；以及

预警部，所述预警部与死防水分部配合并监测大空间内的区域湿度；其中：

在死防水分部中，包括机械臂盖板（5）以及设置在翻转机构（3）内部的重力防水结构（6），所述重力防水结构（6）包括一组圆环以及一对卡接头，所述卡接头将两组部件对接紧固，所述圆环嵌设在卡接头内部并胀紧；具体为：所述重力防水结构（6）包括第一防水分部（61）、第二防水分部（62）、第三防水分部（63）和第四防水分部（64），所述第一防水分部（61）、第二防水分部（62）、第三防水分部（63）和第四防水分部（64）配合进行机械臂（1）与翻转机构（3）的防水作业；

在死防水分部中还包括设置在翻转机构（3）两侧的盖板密封圈（31）以及翻转机构（3）底部的底板密封圈（32），所述盖板密封圈（31）和底板密封圈（32）均与翻转机构（3）螺接，且盖板密封圈（31）、底板密封圈（32）分别与翻转机构（3）接触但不螺接的部分由硅胶制成；所述盖板密封圈（31）的一侧固定连接有外卡筒（34），所述翻转机构（3）的内部开设有内沉孔（33），所述外卡筒（34）与内沉孔（33）相适配；

所述机械臂盖板（5）的内部开设有预警槽（51），所述预警槽（51）的内部均匀排布有若干个湿度传感器（52）；

在活防水分部中，包括设置在晶圆夹持手（4）内部的防水波纹管（41），所述防水波纹管（41）与晶圆夹持手（4）主轴的伸缩跟随活动、且防水波纹管（41）通过榫卯（43）与晶圆夹持手（4）主轴固定连接，所述防水波纹管（41）通过紧固密封圈（42）套接在晶圆夹持手（4）的主轴处；

所述防水波纹管（41）的外部固定连接有由弹簧钢制成的密封圈防护套（44），所述密封圈防护套（44）与紧固密封圈（42）活动连接。

2.根据权利要求1所述的一种防水型晶圆搬运机械手，其特征在于，所述机械臂（1）包括大臂（11）和小臂（12），所述大臂（11）和小臂（12）均通过机械臂盖板（5）进行防水干涉。

3.根据权利要求2所述的一种防水型晶圆搬运机械手，其特征在于，所述机械臂（1）、防水增高筒（2）、翻转机构（3）、晶圆夹持手（4）和机械臂盖板（5）的外部均喷涂有特氟龙疏水层。