CN201380488Y

CN201380488Y - 硅片机械手

Info

Publication number: CN201380488Y
Application number: CN200920068553U
Authority: CN
Inventors: 郑椰琴; 齐芊枫
Original assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd; Shanghai Micro and High Precision Mechine Engineering Co Ltd
Current assignee: Shanghai Micro Electronics Equipment Co Ltd; Shanghai Micro and High Precision Mechine Engineering Co Ltd
Priority date: 2009-03-06
Filing date: 2009-03-06
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2019-03-06

Abstract

本实用新型属光刻设备领域，尤其涉及一种用于取放硅片的硅片机械手。公开了一种硅片机械手，包括驱动机构、传动机构和机械手爪，所述驱动机构经传动机构带动机械手爪取放硅片，所述传动机构与机械手爪通过簧片连接，且所述簧片的刚度比所述硅片小。本实用新型的硅片机械手的垂向解耦能在抓取或者吸附硅片时对硅片具有一定的缓冲作用，可防止所抓取的硅片的变形和窜动。同时，可以缓冲对驱动电机如音圈电机所造成的冲击，以延长驱动电机使用寿命。本实用新型的硅片机械手的这种由簧片构成的自我调节结构在一定程度上降低了结构上零部件的加工要求和装配精度要求，降低生产成本，提高生产率。

Description

硅片机械手

技术领域

本实用新型属光刻设备领域，尤其涉及一种用于取放硅片的硅片机械手。

背景技术

传统的用于接片的机械手，如图6所示，由直流电机603驱动凸轮604运动，带动滑块605上下滑动。而机械手爪601直接固定在滑块上，跟随滑块上下运动。图中，602为电机固定架，606为导轨。其具有如下问题：在硅片接放过程中，真空始终开启，接片机械手上升到接片位时，由于接片机械手的刚度大于硅片刚度，真空吸附力会造成硅片中间凸起变形。另外，在圆形硅片接近吸盘时，吸盘的真空吸附力大于接片机械手的真空吸附力，并且圆形吸盘上的真空腔径向均匀分布，因此在吸盘和接片机械手交接硅片时会对接片机械手及其驱动电机有冲击力，同时会引起硅片窜动。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种硅片机械手，在抓取或者吸附硅片时具有一定的缓冲作用，可防止所抓取的硅片的变形和窜动，并能避免对电机的冲击。

为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术方案：

一种硅片机械手，包括驱动机构、传动机构和机械手爪，所述驱动机构经传动机构带动机械手爪取放硅片，所述传动机构与机械手爪通过簧片连接，且所述簧片的刚度比所述硅片小。

所述硅片机械手为接片机械手，所述传动机构包括一滑动导轨、一滑块和一与驱动机构输出部固连的连接块，所述连接块与所述滑块固定连接，所述滑块与所述滑动导轨相配合，所述连接块上固设有若干簧片，所述机械手爪通过所述簧片固定于所述连接块上。

所述驱动机构包括一固设于一基座板的音圈电机，所述音圈电机的线圈部分包括固设于所述基座板上的定子和作为输出部的磁铁动子，所述磁铁动子与所述连接块固定连接。

所述基座板上设有若干用于限定驱动机构输出部最低位置的下止动块。

所述连接块的形状与滑块与机械手爪个数相对应。

所述连接块由一连接杆和两平行板连接组成，呈“工”字型，所述连接块的平行板的上方和下方分别设有一簧片，所述两簧片的两端分别与一机械手爪固定连接，所述每一簧片的中部与平行板的中部固定连接，所述簧片的两边与平行板之间留有用于簧片变形的间隙。

所述硅片机械手为取片机械手，所述驱动机构为音圈电机，所述传动机构为一连接块，所述机械手爪为一吸附块，所述音圈电机的输出部与所述连接块固定连接，所述吸附块通过簧片连接于连接块的下方。

本实用新型的有益效果：

由于机械手爪通过簧片与由驱动机构带动的连接块连接，所以硅片机械手的垂向解耦能在抓取或者吸附硅片时对硅片具有一定的缓冲作用，可防止所抓取的硅片的变形和窜动。同时，可以缓冲对驱动电机如音圈电机所造成的冲击，以延长驱动电机使用寿命。

本实用新型的硅片机械手的这种由簧片构成的自我调节结构在一定程度上降低了结构上零部件的加工要求和装配精度要求，降低生产成本，提高生产率。

附图说明

图1a是硅片机械手应用于曝光台中的结构示意图(实施例1即接片机械手)；

图1b是图1a的剖视图；

图2a是硅片机械手的示意图(实施例1即接片机械手)；

图2b是图2a的A-A剖视图；

图2c是图2b的虚框部放大图；

图3是传输机械手与接片机械手交换硅片时的结构示意图；

图4是硅片机械手的结构示意图(实施例2即取片机械手)；

图5为传统的硅片机械手的结构示意图(接片机械手)

图中：101接片机械手；102重力补偿器；103调平调焦板；104X向微动电机；105Y向微动电机；106吸盘；107支撑板；108气足；109调焦调平板；201基座板；202音圈电机；203机械手爪；204簧片；205滑动导轨；206连接块；207下止动块；301微动台；302硅片；303硅片台Y向长行程模块；304硅片台X向长行程模块；305硅片传输机械手；306取片机械手；307硅片盒；501吸附块；502簧片；503音圈电机连接块；504音圈电机；505连接块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作清楚、完整地说明：

针对背景技术提及的问题，本实用新型提出一种硅片机械手，包括驱动机构、传动机构和机械手爪，所述驱动机构经传动机构带动机械手爪取放硅片，所述传动机构与机械手爪通过簧片连接，且所述簧片的刚度比所述硅片小。机械手爪通过簧片与传动机构连接，这种结构可以在机械手爪抓取或吸附硅片时提供缓冲力，以防止所抓取或吸附的硅片产生变形和串动，同时也可以避免对驱动机构如音圈电机的冲击，以延长其使用寿命。

基于上述想法，本实用新型提供了如下两个具体实施例以解决现有硅片机械手方案中存在的上述问题。下面结合附图对该具体实施例作清楚、完整地说明：

实施例1

本实施例硅片机械手是一个基于一种可垂向运动并利用真空吸附来抓取硅片的接片机械手。如图1a和图1b所示为该接片机械手的应用场合。该接片机械手101位于硅片曝光台调平调焦板103下方，基座固定在微动台中间的连接板109上。该调平调焦板103由两个重力补偿器102a、102b支撑。该接片机械手101的主要功能是在传输机械手将硅片运送到吸盘106上方时，上升并吸附抓取硅片。在吸附住硅片后，接片机械手101下降，将硅片下放到吸盘106上，由吸盘106来吸附硅片。硅片从传输机械手转交给接片机械手101前已完成精密预对准，在接片机械手101将硅片置于吸盘106上方时，通过两个X向微动电机104a、104b和Y向微动电机105实现X向、Y向和Rz角度的调整。因此在这个过程中，接片机械手101要保证沿吸盘106垂直上下运动，保证已完成预对准硅片的水平向位置不变，同时保证抓取的硅片不变形和不窜动。

如图1所示，接片机械手位于吸盘正下方位置，两个X向微动电机104和一个Y向微动电机105布置在调焦调平板103的相邻两侧。三个重力补偿器102分布在方镜下方，用于支撑方镜的重量。

如图2a和图2b所示为该接片机械手的结构示意图及剖视图。这种接片机械手，可以实现抓取硅片时硅片不变形和不窜动。所述硅片机械手，本实施例中为接片机械手，其包括驱动机构、传动机构和机械手爪。

所述机械手爪203内带有气腔，可真空吸附位于其上的硅片。所述驱动机构为一固设于一基座板201的音圈电机202，其为接片机械手的上下运动提供动力。所述音圈电机202的线圈部分为定子和磁铁动子，所述定子固设于一基座板201上。

所述传动机构包括一滑动导轨205、一滑块和一与驱动机构输出部固连的连接块206和若干簧片。所述驱动机构的输出部即磁铁动子可以带动与之固连的连接块206上下移动。所述连接块206又与所述滑块固定连接在一起，并且所述滑块与所述滑动导轨205相配合。因此，所述连接块206可以在驱动机构的驱动下随着滑块沿滑动导轨205上下运动。所述连接块206上固设有若干簧片204，所述机械手爪203通过所述簧片204与所述连接块206连接。

所述连接块的形状与机械手爪个数相关，本例中有4个机械手爪，所以呈“工”字型。请参阅图2a、2b和2c，所述呈“工”字型的连接块206由一连接杆和两平行板连接组成。所述每一平行板的上方和下方分别设有一簧片。即所述簧片204d、204a分别设置于一平行板的上、下方。所述簧片204c、204b分别设置于另一平行板的上、下方。所述上下设置的两簧片204d、204a的两端分别与一机械手爪203a、203d固定连接，即两簧片204d、204a的上下对应端与一机械手爪203a固定连接，另一上下对应端与另一机械手爪203d固定连接。同样，所述上下设置的两簧片204c、204b的两端分别与一机械手爪203b、203c固定连接。

所述每一簧片204a、204d、204b或204c的中部与连接板206的平行板的中部固定连接。请参阅图2c，所述簧片204a、204d、204b或204c的两边与平行板之间留有用于簧片变形的间隙，使簧片有一定程度的弯曲空间，但其弯曲变形的大小不超过间隙的尺寸，即所述间隙的大小小于或者等于所述簧片变形的大小。

另外，如图2b所示，所述基座板201上设有四个用于限定驱动机构输出部即音圈电机202的磁铁动子最低位置的下止动块207，所述下止动块207与所述连接块206下方的簧片204a、204b分离或接触。起到缓冲作用，以保护音圈电机202。

当所述滑块沿滑动导轨205运动时，带动所述连接块206和所述簧片204运动，同时机械手爪203跟随簧片204运动。固定机械手爪203的上下簧片204形成柔性铰链。由于本实用新型的机械手爪203并不直接和连接块206相连，而是通过簧片204固定在连接块206上。簧片204可提供缓冲。选择簧片的材料和形状使其刚度比硅片小，在机械手爪203接近硅片时，簧片204首先弯曲，越接近硅片簧片204的弯曲变形越大，对机械手爪203向上运动的阻力越大，使机械手爪203以越来越慢的速度接近硅片，直到完全吸附硅片。如此，在抓取或者吸附硅片时对硅片具有一定的缓冲作用，以防止所抓取的硅片产生变形和窜动。当机械手爪203带动硅片向下运动到接近吸盘时，当吸盘对硅片的吸附力逐渐增大并开始超过机械手爪203对硅片的吸附力时，连接机械手爪203到连接块206的簧片204首先发生变形。如此，就不会对负责为上下运动提供动力的驱动电机如音圈电机产生冲击。

为了便于理解，图3示出了传输机械手和接片机械手交换硅片时微动台301位于接片位的情况。所述微动台301在X长行程电机304、Y向长行程电机303和短行程电机驱动下运动到接片位置，传输机械手305接过取片机械手306从硅片盒307中抓取的未曝光硅片，将硅片302运送到微动台301正上方，转交给接片机械手(图中未示出)。

实施例2

请参阅图5，本实施例硅片机械手为应用于硅片传输系统中的取片机械手。该取片机械手包括驱动机构、传动机构和机械手爪。所述驱动机构经传动机构带动机械手爪取放硅片，所述传动机构与机械手爪通过簧片连接，且所述簧片的刚度比所述硅片小。其中，所述驱动机构为音圈电机504、所述传动机构为与所述音圈电机504的动子固定连接的连接块505，所述机械手爪为一吸附块501，所述吸附块501通过若干簧片连接于连接块505的下方。

当该取片机械手位于硅片上方时，其垂直运动由音圈电机504驱动。在带真空气腔的吸附块501接近硅片上方时，吸附块501下表面与硅片上方形成的真空吸附力使固定吸附块的簧片502弯曲，吸附块501由于簧片502弯曲变形向下运动接触硅片。如此，可以放置硅片产生变形和串动。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims

1.一种硅片机械手，包括驱动机构、传动机构和机械手爪，所述驱动机构经传动机构带动机械手爪取放硅片，其特征在于：所述传动机构与机械手爪通过簧片连接，且所述簧片的刚度比所述硅片小。

2.如权利要求1所述的硅片机械手，其特征在于：所述硅片机械手为接片机械手，所述传动机构包括一滑动导轨、一滑块和一与驱动机构输出部固连的连接块，所述连接块与所述滑块固定连接，所述滑块与所述滑动导轨相配合，所述连接块上固设有若干簧片，所述机械手爪通过所述簧片固定于所述连接块上。

3.如权利要求2所述的硅片机械手，其特征在于：所述驱动机构包括一固设于一基座板的音圈电机，所述音圈电机的线圈部分包括固设于所述基座板上的定子和作为输出部的磁铁动子，所述磁铁动子与所述连接块固定连接。

4.如权利要求3所述的硅片机械手，其特征在于：所述基座板上设有若干用于限定驱动机构输出部最低位置的下止动块。

5.如权利要求3所述的硅片机械手，其特征在于：所述连接块的形状与滑块与机械手爪个数相对应。

6.如权利要求5所述的硅片机械手，其特征在于：所述连接块由一连接杆和两平行板连接组成，呈“工”字型，所述连接块的平行板的上方和下方分别设有一簧片，所述两簧片的两端分别与一机械手爪固定连接，所述每一簧片的中部与平行板的中部固定连接，所述簧片的两边与平行板之间留有用于簧片变形的间隙。

7.如权利要求1所述的硅片机械手，其特征在于：所述硅片机械手为取片机械手，所述驱动机构为音圈电机，所述传动机构为一连接块，所述机械手爪为一吸附块，所述音圈电机的输出部与所述连接块固定连接，所述吸附块通过簧片连接于连接块的下方。