CN215942934U - 晶圆夹持机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种晶圆夹持机械手，包括晶圆末端执行器、夹持组件及第一驱动组件，所述晶圆末端执行器包括支撑板，所述支撑板为Y字型结构，且前端对称固设有两个前端限位块，相对的后端固设有后端限位块，所述后端限位块具有与晶圆对应的月牙弧形侧面，且顶面平齐于所述晶圆的上表面，晶圆支撑于所述支撑板上，且卡设于所述前端限位块与所述后端限位块之间；所述夹持组件包括夹持板及导杆，所述夹持板伸缩设于所述后端限位块的顶面，具有相对的夹持端和固定端，所述夹持端自所述晶圆的上表面夹持或释放所述晶圆的边缘，所述导杆的第一端固定连接所述固定端，相对的第二端传动连接所述第一驱动组件；所述第一驱动组件驱动所述导杆沿所述导杆的轴向直线运动，并带动所述夹持板沿所述晶圆的径向伸缩运动。

Description

晶圆夹持机械手

技术领域

本实用新型涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种晶圆夹持机械手。

背景技术

晶圆是制造IC芯片的原料，晶圆经过多道加工工序和测试工序后成为IC芯片，IC芯片经过封装和测试后即为成品。随着半导体技术制程的不断完善，对于晶圆的正、反面表面处理越来越严格，市场上使用的是化学机械抛光设备(CMP工序)需要对晶圆的正、反面进行抛光，这就对晶圆的搬运动作要求越来越多，需要对晶圆进行翻转。

现有技术的水平搬运机器人需要另行配合1个单独的翻转装置进行工作，结构复杂且占用空间较大。此外，由于化学机械抛光设备加工时伴随着去离子水等溶液的清洗动作，现有技术的机械手的防水性能较差，极易出现漏水导致设备故障的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种晶圆夹持机械手。

为实现上述目的，本实用新型提供一种晶圆夹持机械手，其特征在于，包括：晶圆末端执行器、夹持组件及第一驱动组件，其中，所述晶圆末端执行器包括支撑板，所述支撑板为Y字型结构，且前端对称固设有两个前端限位块，相对的后端固设有后端限位块，所述后端限位块具有与晶圆对应的月牙弧形侧面，且顶面平齐于所述晶圆的上表面，晶圆支撑于所述支撑板上，且卡设于所述前端限位块与所述后端限位块之间；所述夹持组件包括夹持板及导杆，所述夹持板伸缩设于所述后端限位块的顶面，具有相对的夹持端和固定端，所述夹持端自所述晶圆的上表面夹持或释放所述晶圆的边缘，所述导杆的第一端固定连接所述固定端，相对的第二端传动连接所述第一驱动组件；所述第一驱动组件驱动所述导杆沿所述导杆的轴向直线运动，并带动所述夹持端沿所述晶圆的径向伸缩运动。

优选地，所述第一驱动组件包括气缸，所述气缸的气缸推杆固定连接所述导杆的一端。

优选地，所述夹持组件还包括第一轴承，所述第二端固定套设所述第一轴承；所述第一驱动组件包括气缸、第一传动轴、第一传动带及第一同步轮，所述第一传动轴固定连接所述气缸的气缸推杆，且平行于所述导杆的轴向设置，所述第一同步轮套设于所述第一传动轴的外圈表面，且通过所述第一传动带传动连接所述第一轴承，所述气缸推杆驱动所述第一传动轴带动所述第一同步轮沿平行于所述导杆的轴向往返运动。

优选地，还包括：传感组件，所述传感组件包括挡光件、相对间距设置的光发射件及光接收件，所述光发射件接收发光信号并发出光线至所述光接收件，所述光接收件接收所述光线并输出感光信号，所述挡光件固定连接所述第一传动轴，且活动设于所述光发射件及所述光接收件之间。

优选地，所述夹持组件还包括第二轴承、第二传动轴及支撑轴承组件，所述导杆的中部滑动套设所述第二轴承，所述第二传动轴的内圈套设于所述第二轴承的外圈，外圈套设所述支撑轴承组件，所述支撑轴承组件压紧所述第二轴承及所述第二传动轴；所述晶圆夹持机械手还包括第二驱动组件，所述第二驱动组件包括旋转电机、第二同步轮、第二传动带及第三同步轮，所述旋转电机的旋转端固定连接所述第二同步轮，且沿平行于所述第二轴承的轴向设置，所述第二同步轮及所述第三同步轮通过所述第二传动带传动相连，所述第三同步轮套设于所述第二传动轴的外圈表面，且固定连接第一转接板的一端，所述第一转接板的相对的另一端固定连接所述晶圆末端执行器。

优选地，所述第二轴承包括直线轴承。

优选地，还包括：控制组件，所述控制组件电连接所述传感组件，发出所述发光信号以及接收所述感光信号。

优选地，所述控制组件还电连接所述气缸，发出第一驱动信号至所述气缸启动所述气缸推杆，所述气缸推杆驱动所述第一传动轴带动所述挡光件位于所述光发射件及所述光接收件之间，所述感光信号关闭。

优选地，所述控制组件还电连接所述旋转电机，所述感光信号关闭，所述控制组件发出第二驱动信号至所述旋转电机启动所述旋转端。

优选地，还包括：防水外壳，所述防水外壳包括底座、前侧板及上盖，所述底座、所述前侧板及所述上盖拼接形成闭合空腔，所述第一驱动组件设于所述闭合空腔内，且固定连接所述底座，所述晶圆末端执行器及所述夹持板设于所述防水外壳的外侧，且位于所述前侧板的一侧，所述前侧板具有通孔，所述通孔的内侧表面设有第三防水密封件，所述导杆穿过所述第三防水密封件连接所述夹持板。

从上述技术方案可以看出，本实用新型通过第一驱动组件实现了晶圆的夹持；同时，通过设置传感组件对所述第一驱动组件进行监测，避免了晶圆夹持机械手未夹持晶圆而导致的破片异常。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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他的附图。

图1示出了一种根据本实用新型实施例的一种晶圆夹持机械手夹持晶圆状态的结构示意图；

图2示出了一种根据本实用新型实施例的一种晶圆夹持机械手未夹持晶圆状态的结构示意图；

图3示出了一种根据本实用新型实施例的一种晶圆夹持机械手的夹持组件的局部侧视图。

具体实施方式

为使本实用新型的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本实用新型的内容做进一步说明。当然本实用新型并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本实用新型的保护范围内。

需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本实用新型的实施方式时，为了清楚地表示本实用新型的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本实用新型的限定来加以理解。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。图1示出了一种根据本实用新型实施例的一种晶圆夹持机械手夹持晶圆状态的结构示意图，图2示出了一种根据本实用新型实施例的一种晶圆夹持机械手未夹持晶圆状态的结构示意图，图3示出了一种根据本实用新型实施例的一种晶圆夹持机械手的夹持旋转组件的局部侧视图。

本实用新型的一种晶圆夹持机械手包括晶圆末端执行器、夹持组件及第一驱动组件。如图1所示，晶圆100支撑于所述晶圆末端执行器110上，所述晶圆末端执行器包括支撑板，如图2所示，所述支撑板为Y字型结构，所述支撑板的前端，即所述Y字的上端固定设有前端限位块112和113，所述前端限位块112和所述前端限位块113对称设置于所述晶圆末端执行器110上，以对所支撑的晶圆进行限位。所述Y字的下端，即所述晶圆末端执行器110的后端具有与所述晶圆100相匹配的月牙形状的后端限位块，所述后端限位块的顶面平齐于所述晶圆的上表面，晶圆支撑于所述支撑板上，且卡设于所述前端限位块与所述后端限位块之间，所述前端限位块及所述后端限位块均通过螺栓固定连接所述支撑板。

在一实施例中，所述夹持组件包括夹持板及导杆，所述夹持板伸缩设于所述后端限位块的顶面，具有相对的夹持端和固定端，所述夹持端自所述晶圆的上表面夹持或释放所述晶圆的边缘，所述导杆的第一端固定连接所述固定端，相对的第二端传动连接所述第一驱动组件；所述第一驱动组件驱动所述导杆沿所述导杆的轴向直线运动，并带动所述夹持板沿所述晶圆的径向伸缩运动。所述第一驱动组件包括气缸，所述气缸的气缸推杆固定连接所述导杆的一端，通过所述气缸的气缸推杆直接带动所述导杆并传动所述夹持端以夹持或释放所述晶圆的边缘。

作为一优选实施例，请结合参考图3，所述夹持组件包括夹持板114、导杆121、第二轴承122、第二传动轴123、第一轴承126及支撑轴承组件124。所述夹持板114伸缩设于所述后端限位块上，具有相对的夹持端和固定端，所述夹持端与所述支撑板相配合以夹持或释放所述晶圆100的边缘。缩回状态的所述夹持板114的夹持端位于所述后端限位块的顶部或平齐于所述后端限位块的侧面，如图2所示，伸出状态的所述夹持板114的夹持端沿所述晶圆的径向伸出于所述支撑板的上方，以与所述支撑板相配合以夹持所述晶圆。

所述导杆121的一端固定连接所述固定端，中部滑动套设所述第二轴承122，相对的另一端固定套设所述第一轴承126，所述第二传动轴123的内圈套设于所述第二轴承122的外圈，外圈套设所述支撑轴承组件，所述支撑轴承组件压紧所述第二轴承122及所述第二传动轴123。

所述第二驱动组件传动连接所述晶圆末端执行器110及所述夹持组件，以驱动所述晶圆末端执行器110及所述夹持组件同步同向旋转，所述第一驱动组件用于驱动所述导杆121带动所述夹持板114沿所述晶圆的径向直线移动以夹持或松开所述晶圆，本实用新型通过分设第二驱动组件和第一驱动组件实现了晶圆的翻转和夹持。

具体地，所述第一驱动组件传动连接所述第一轴承，驱动所述第一轴承带动所述导杆121沿所述第二轴承122的轴向往返运动，并传动所述夹持板114沿所述晶圆的圆心伸缩运动以夹持或松开所述晶圆。所述夹持板114夹持所述晶圆后，所述第二传动轴123及所述晶圆末端执行器110分别传动连接所述第二驱动组件，所述第二驱动组件驱动所述第二传动轴123带动所述第二轴承122、所述导杆121及所述夹持板114绕所述第二轴承122的轴向旋转运动，并同步驱动所述晶圆末端执行器110绕所述第二轴承122的轴向同向旋转。作为一优选实施例，所述晶圆夹持机械手还包括防水外壳，所述防水外壳包括底座、前侧板及上盖，所述底座、所述前侧板及所述上盖拼接形成闭合空腔，本实施例中，所述第一驱动组件及所述第二驱动组件设于所述闭合空腔内，且固定连接所述底座，所述晶圆末端执行器110及所述夹持板114设于所述防水外壳的外侧，且位于所述前侧板的一侧，本实施例中，所述第二驱动组件包括旋转电机、第二同步轮、第二传动带及第三同步轮。在另一实施例中，仅存在所述第一驱动组件，因此，仅所述第一驱动组件设于所述闭合空腔内，且固定连接所述底座。

请结合参考图1和图3，所述旋转电机131设于所述底座的右侧，所述旋转电机的旋转端固定连接所述第二同步轮132，且沿平行于所述第二轴承122的轴向设置，所述第二同步轮132及所述第三同步轮134通过所述第二传动带133传动相连，所述第三同步轮134套设于所述第二传动轴123的外圈表面，且固定连接第一转接板的一端，所述第一转接板的相对的另一端固定连接所述晶圆末端执行器110。所述前侧板具有通孔，所述通孔的内侧表面设有第三防水密封件，所述导杆121穿过所述第三防水密封件连接所述夹持板114，所述第二轴承122、所述第二传动轴123、所述第一轴承及所述支撑轴承组件均分别对应设于所述闭合空腔内，且位于所述前侧板的另一侧，所述第一转接板穿过所述第三防水密封件对应连接所述第二驱动组件。

本实施例中，所述第二轴承122包括直线轴承，所述第三同步轮与所述第一转接板之间设有第一防水密封件，所述第三同步轮与所述第二传动轴123之间设有第二防水密封件。

如图1所示，所述第一驱动组件包括气缸141、第一传动轴(未图示)、第一传动带142及第一同步轮143，所述第一传动轴固定连接所述气缸141的气缸推杆，且平行于所述第二轴承122的轴向设置，所述第一同步轮143套设于所述第一传动轴的外圈表面，且通过所述第一传动带142传动连接所述第一轴承。

作为一优选实施例，如图1所示，所述晶圆夹持机械手还包括传感组件，所述传感组件包括挡光件145、相对间距设置的光发射件及光接收件144，所述光发射件接收发光信号并发出光线至所述光接收件，所述光接收件144接收所述光线并输出感光信号，所述挡光件固定连接所述第一传动轴，且活动设于所述光发射件及所述光接收件之间。所述气缸推杆驱动所述第一传动轴带动所述第一同步轮143沿平行于所述第二轴承122的轴向往返运动。

本实施例中，所述晶圆夹持机械手还包括控制组件，所述控制组件电连接所述传感组件，发出所述发光信号以及接收所述感光信号。

所述控制组件还电连接所述第二驱动组件及所述第一驱动组件，所述控制组件还发出第一驱动信号及第二驱动信号。

具体地，所述控制组件电连接所述气缸及所述旋转电机，发出第一驱动信号至所述气缸启动所述气缸推杆，所述气缸推杆驱动所述第一传动轴带动所述挡光件位于所述光发射件及所述光接收件之间，所述感光信号关闭。所述感光信号关闭后，所述控制组件发出第二驱动信号至所述旋转电机启动所述旋转端。

本实用新型通过所述第一同步轮带动所述挡光件145垂直穿设于所述光发射件及所述光接收件144之间以阻挡所述光线，所述光线经阻挡导致所述感光信号关闭，同时，所述控制组件发出所述第一驱动信号，并启动所述第二驱动组件以翻转晶圆。本实用新型通过设置所述传感组件，根据所述气缸141的气缸推杆的行程从而有效判断是否已夹持晶圆，避免晶圆夹持机械手的误操作而导致的晶圆错误翻转。所述底座、所述前侧板及所述上盖的拼接处设有防水垫，以进一步提升防水性能。

以上所述的仅为本实用新型的优选实施例，所述实施例并非用以限制本实用新型的专利保护范围，因此凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种晶圆夹持机械手，其特征在于，包括：晶圆末端执行器、夹持组件及第一驱动组件，其中，

所述晶圆末端执行器包括支撑板，所述支撑板为Y字型结构，且前端对称固设有两个前端限位块，相对的后端固设有后端限位块，所述后端限位块具有与晶圆对应的月牙弧形侧面，且顶面平齐于所述晶圆的上表面，晶圆支撑于所述支撑板上，且卡设于所述前端限位块与所述后端限位块之间；

所述夹持组件包括夹持板及导杆，所述夹持板伸缩设于所述后端限位块的顶面，具有相对的夹持端和固定端，所述夹持端自所述晶圆的上表面夹持或释放所述晶圆的边缘，所述导杆的第一端固定连接所述固定端，相对的第二端传动连接所述第一驱动组件；

所述第一驱动组件驱动所述导杆沿所述导杆的轴向直线运动，并带动所述夹持端沿所述晶圆的径向伸缩运动。

2.如权利要求1所述的晶圆夹持机械手，其特征在于，所述第一驱动组件包括气缸，所述气缸的气缸推杆固定连接所述导杆的一端。

3.如权利要求1所述的晶圆夹持机械手，其特征在于，所述夹持组件还包括第一轴承，所述第二端固定套设所述第一轴承；所述第一驱动组件包括气缸、第一传动轴、第一传动带及第一同步轮，所述第一传动轴固定连接所述气缸的气缸推杆，且平行于所述导杆的轴向设置，所述第一同步轮套设于所述第一传动轴的外圈表面，且通过所述第一传动带传动连接所述第一轴承，所述气缸推杆驱动所述第一传动轴带动所述第一同步轮沿平行于所述导杆的轴向往返运动。

4.如权利要求3所述的晶圆夹持机械手，其特征在于，还包括：传感组件，所述传感组件包括挡光件、相对间距设置的光发射件及光接收件，所述光发射件接收发光信号并发出光线至所述光接收件，所述光接收件接收所述光线并输出感光信号，所述挡光件固定连接所述第一传动轴，且活动设于所述光发射件及所述光接收件之间。

5.如权利要求4所述的晶圆夹持机械手，其特征在于，所述夹持组件还包括第二轴承、第二传动轴及支撑轴承组件，所述导杆的中部滑动套设所述第二轴承，所述第二传动轴的内圈套设于所述第二轴承的外圈，外圈套设所述支撑轴承组件，所述支撑轴承组件压紧所述第二轴承及所述第二传动轴；所述晶圆夹持机械手还包括第二驱动组件，所述第二驱动组件包括旋转电机、第二同步轮、第二传动带及第三同步轮，所述旋转电机的旋转端固定连接所述第二同步轮，且沿平行于所述第二轴承的轴向设置，所述第二同步轮及所述第三同步轮通过所述第二传动带传动相连，所述第三同步轮套设于所述第二传动轴的外圈表面，且固定连接第一转接板的一端，所述第一转接板的相对的另一端固定连接所述晶圆末端执行器。

6.如权利要求5所述的晶圆夹持机械手，其特征在于，所述第二轴承包括直线轴承。

7.如权利要求5所述的晶圆夹持机械手，其特征在于，还包括：控制组件，所述控制组件电连接所述传感组件，发出所述发光信号以及接收所述感光信号。

8.如权利要求7所述的晶圆夹持机械手，其特征在于，所述控制组件还电连接所述气缸，发出第一驱动信号至所述气缸启动所述气缸推杆，所述气缸推杆驱动所述第一传动轴带动所述挡光件位于所述光发射件及所述光接收件之间，所述感光信号关闭。

9.如权利要求8所述的晶圆夹持机械手，其特征在于，所述控制组件还电连接所述旋转电机，所述感光信号关闭，所述控制组件发出第二驱动信号至所述旋转电机启动所述旋转端。

10.如权利要求1所述的晶圆夹持机械手，其特征在于，还包括：防水外壳，所述防水外壳包括底座、前侧板及上盖，所述底座、所述前侧板及所述上盖拼接形成闭合空腔，所述第一驱动组件设于所述闭合空腔内，且固定连接所述底座，所述晶圆末端执行器及所述夹持板设于所述防水外壳的外侧，且位于所述前侧板的一侧，所述前侧板具有通孔，所述通孔的内侧表面设有第三防水密封件，所述导杆穿过所述第三防水密封件连接所述夹持板。

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