CN219649929U - 用于搬运晶圆料盒的夹爪及机械手 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体晶圆运输技术领域，公开了一种用于搬运晶圆料盒的夹爪，包括：两个夹臂，两个夹臂均具有驱动端和夹持端，两个驱动端和两个夹持端一一对应连接，两个夹持端用于夹取晶圆料盒；限位结构，两个驱动端均传动连接限位结构；以及驱动机构，传动连接限位结构；驱动机构经由限位结构驱动两个所述驱动端相互靠近、以使两个夹持端相互远离而释放晶圆料盒；或，驱动机构经由限位结构驱动两个驱动端相互远离、以使两个夹持端相互靠近而夹持晶圆料盒；两个夹持端相互靠近而夹持晶圆料盒时，限位结构向两个驱动端施力，阻止两个驱动端相互靠近以阻止两个夹持端相互远离而释放晶圆料盒。本实用新型还公开了一种用于搬运晶圆料盒的机械手。

Description

用于搬运晶圆料盒的夹爪及机械手

技术领域

本实用新型涉及半导体晶圆运输技术领域，特别涉及一种用于搬运晶圆料盒的夹爪及机械手。

背景技术

晶圆是制作硅半导体电路所用的硅晶片，是半导体技术领域最重要的基础材料之一。在对晶圆的搬运、取放和储存中，需要使用夹爪对晶圆进行转移，转移时，一般使用foup(Front Opening Unified Pod，前开式晶圆传送盒)料盒装载晶圆。

然而，现有的夹爪体积较大、洁净度不高，不利于在立库中运作实现取放料，也难以满足半导体领域的高洁净度要求。此外，现有的夹爪还存在加持力和保持力小的问题，这会导致夹爪容易受外力影响而改变夹持状态，导致夹爪张开而使料盒坠落。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于搬运晶圆料盒的夹爪及机械手，能够提高夹爪的夹持力和保持力，防止晶圆料盒出现跌落的情况。

为解决上述技术问题，本实用新型的第一方面提供了一种用于搬运晶圆料盒的夹爪，包括：

两个夹臂，所述两个夹臂均具有驱动端和夹持端，两个所述驱动端和两个所述夹持端一一对应连接，两个所述夹持端用于夹取晶圆料盒；限位结构，两个所述驱动端均传动连接所述限位结构；以及驱动机构，传动连接所述限位结构；所述驱动机构经由所述限位结构驱动两个所述驱动端相互靠近、以使两个所述夹持端相互远离而释放晶圆料盒；或，所述驱动机构经由所述限位结构驱动两个所述驱动端相互远离、以使两个所述夹持端相互靠近而夹持晶圆料盒；所述两个夹持端相互靠近而夹持晶圆料盒时，所述限位结构向两个所述驱动端施力，阻止两个所述驱动端相互靠近以阻止两个所述夹持端相互远离而释放晶圆料盒。

本实用新型实施方式相对于现有技术而言，驱动机构经由限位结构驱动两个夹臂的驱动端相互靠近、以使两个夹持端相互远离而使夹爪张开，或者使两个驱动端相互远离、以使两个夹持端相互靠近而使夹爪闭合，从而实现对晶圆料盒的取放。其中，当夹爪闭合时，限位结构向两个驱动端施力，阻止两个驱动端相互靠近，从而阻止两个夹持端相互远离，防止两个夹持端释放晶圆料盒。也就是说，在夹爪闭合时，限位结构使夹爪自锁，能够提高夹爪的夹持力和保持力，防止晶圆料盒出现跌落的情况。

可选的，所述限位结构包括两个夹臂连杆，两个所述夹臂连杆均具有相对的第一端和第二端，两个所述第一端均传动连接所述驱动机构，两个所述第二端和两个所述驱动端一一对应、且可旋转地连接；两个所述夹持端相互靠近而夹持晶圆料盒时，两个所述夹臂连杆位于同一直线上。

可选的，还包括安装座和两个固定于所述安装座上的旋转轴，所述两个夹臂和所述两个旋转轴一一对应、且经由所述旋转轴与所述安装座可旋转地连接；所述驱动机构经由两个所述夹臂连杆驱动两个所述夹臂分别以对应的所述旋转轴为转轴旋转。

可选的，还包括盖板，所述盖板固定连接所述安装座，所述盖板上设有位置检测传感器，所述位置检测传感器用于监测两个所述夹持端是否完全张开或闭合。

可选的，所述驱动机构包括电机、丝杆和滑块，所述电机的转轴同轴固定连接所述丝杆，所述滑块地套设于所述丝杆外周，所述滑块被配置为只能沿所述丝杆的轴向移动；两个所述第一端均可转动地连接所述滑块。

可选的，所述驱动机构还包括丝杆固定座，所述丝杆固定座固定连接所述安装座，所述丝杆远离所述电机的一端可旋转地连接于所述丝杆固定座上。

可选的，所述驱动机构还包括至少一个具有相对两端的连接板，所述连接板固定连接所述滑块，所述连接板的一端可旋转地连接所述两个夹臂连杆中的一者，所述连接板的另一端可旋转地连接所述两个夹臂连杆中的另一者。

可选的，所述连接板的两端均设有第一连接轴，所述两个夹臂连杆和所述两个第一连接轴一一对应、且可旋转地连接。

可选的，所述两个夹持端均设有卡接槽，所述卡接槽用于容纳晶圆料盒上的卡接部以使所述夹持端夹持所述晶圆料盒。

本实用新型的第二方面提供了一种用于搬运晶圆料盒的机械手，包括驱动装置和如上述第一方面所述的夹爪，所述驱动装置传动连接所述夹爪，所述驱动装置用于驱使所述夹爪运动以使所述夹爪搬运不同位置的晶圆料盒。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本实用新型第一实施方式提供的用于搬运晶圆料盒的夹爪的结构示意图；

图2是本实用新型第一实施方式提供的用于搬运晶圆料盒的夹爪的夹臂连杆的连接示意图；

图3是本实用新型第一实施方式提供的用于搬运晶圆料盒的夹爪的位置检测传感器的结构示意图。

附图标记说明：

100用于搬运晶圆料盒的夹爪，110夹臂，111驱动端，111a第二连接轴，112夹持端，112a卡节槽，120限位结构，121夹臂连杆，130驱动机构，131电机，132丝杆，133滑块，134丝杆连接座，135连接板，135a第一连接轴，140安装座，141旋转轴，150盖板，151位置检测传感器。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。

在本实用新型实施方式中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本实用新型及其实施方式，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“开设”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。

本实用新型的第一实施方式涉及一种用于搬运晶圆料盒的夹爪100，如图1所示，包括：两个夹臂110，两个夹臂110均具有驱动端111和夹持端112，两个驱动端111和两个夹持端112一一对应连接，两个夹持端112用于夹取晶圆料盒。用于搬运晶圆料盒的夹爪100还包括限位结构120，两个驱动端111均传动连接限位结构120。以及驱动机构130，传动连接限位结构130。驱动机构130经由限位结构120驱动两个驱动端111相互靠近、以使两个夹持端112相互远离而释放晶圆料盒；或，驱动机构130经由限位结构120驱动两个驱动端111相互远离、以使两个夹持端112相互靠近而夹持晶圆料盒。两个夹持端112相互靠近而夹持晶圆料盒时，限位结构120向两个驱动端111施力，阻止两个驱动端111相互靠近以阻止两个夹持端112相互远离而释放晶圆料盒。

本实用新型实施方式相对于现有技术而言，驱动机构130经由限位结构120驱动两个夹臂110的驱动端111相互靠近、以使两个夹持端112相互远离而使夹爪100张开，或者使两个驱动端111相互远离、以使两个夹持端112相互靠近而使夹爪100闭合，从而实现对晶圆料盒的取放。其中，当夹爪100闭合时，限位结构120向两个驱动端111施力，阻止两个驱动端111相互靠近，从而阻止两个夹持端112相互远离，防止两个夹持端112释放晶圆料盒。也就是说，在夹爪100闭合时，限位结构120使夹爪100自锁，能够提高夹爪100的夹持力和保持力，防止晶圆料盒出现跌落的情况。

进一步的，两个夹持端112均设有卡接槽112a，卡接槽112a用于容纳晶圆料盒上的卡接部以使夹持端112夹持晶圆料盒。也就是说，当两个夹持端112夹持晶圆料盒时，晶圆料盒上的卡接部伸入卡节操112a中，实现两个夹持端112和晶圆料盒的卡接，使得夹持端112和晶圆料盒之间的连接更稳固。

请一并参考图2及图3，在本实施方式中，限位结构120包括两个夹臂连杆121，两个夹臂连杆121均具有相对的第一端和第二端，两个第一端均传动连接驱动机构130，两个第二端和两个驱动端111一一对应、且可旋转地连接。两个夹持端112相互靠近而夹持晶圆料盒时，两个夹臂连杆121位于同一直线上。也就是说，在驱动机构130的驱动下，两个夹臂连杆121相对自身的第二端旋转，同时带动两个驱动端111相互靠近或远离，从而使两个夹持端112相互远离或靠近。而在驱动机构130经由两个夹臂连杆121使两个夹持端112相互靠近至夹持晶圆料盒时，两个夹臂连杆121位于同一直线上，此时，两个夹臂连杆121位于死点位置，两个夹臂110对晶圆料盒的夹持处于锁定状态中，两个夹臂110无法通过外力使其张开，可以防止晶圆料盒出现跌落的情况。

具体的，当夹爪100闭合时，两个夹臂110和各自对应连接的夹臂连杆121之间呈90度设置，即夹臂110和对应连接的夹臂连杆121在夹爪100闭合时相互垂直。

进一步的，用于搬运晶圆料盒的夹爪100还包括安装座140和两个固定于安装座140上的旋转轴141，两个夹臂110和两个旋转轴141一一对应、且经由旋转轴141与安装座140可旋转地连接。驱动机构130经由两个夹臂连杆121驱动两个夹臂110分别以对应的旋转轴141为转轴旋转。可以理解的是，以两个夹臂110中的一个夹臂110为例，当夹臂110以旋转轴141为转轴旋转时，驱动端111和夹持端112均环绕旋转轴141的轴线做圆周运动。在夹爪100闭合时，两个夹臂连杆121位于同一直线，向两个夹持端112施加方向相互远离的力，此时两个驱动端111有相互靠近的趋势，抵持各自连接的夹臂连杆121，并向夹臂连杆121施加方向相互靠近的力，由于两个夹臂连杆121位于同一直线，且夹臂110和对应连接的夹臂连杆121相互垂直，使得施加在两个夹臂连杆121同一直线相互抵持而无法运动，进而使两个夹臂110无法张开，实现夹爪100的自锁。

实际上，在两个夹臂连杆121的作用下，同时向两个夹臂110施力，或向两个夹臂110中的任一个施力，都无法使夹爪100张开。

请再次参考图1，在本实施方式中，驱动机构130包括电机131、丝杆132和滑块133，电机131的转轴同轴固定连接丝杆132，滑块133地套设于丝杆132外周，滑块133被配置为只能沿丝杆132的轴向移动。两个第一端均可转动地连接滑块133。使用电机131和丝杆传动组件作为驱动夹臂连杆121和夹臂110的动力机构，洁净度比使用气缸更高，更符合半导体领域的洁净度要求，而且采用丝杆传动以控制夹爪100的张开或闭合，也比气缸更为平稳。此外，使用一个电机131配合丝杆传动组件，同时驱动滑块133左右两侧的夹臂连杆121和夹臂110运动，既不需要考虑多电机同步的问题，也避免了多电机导致夹爪100结构复杂、体积较大的缺陷。

请再次参考图2，进一步的，驱动机构130还包括丝杆固定座134，丝杆固定座134固定连接安装座140，丝杆132远离电机131的一端可旋转地连接于丝杆固定座134上。也就是说，丝杆132一端连接电机131的转轴，另一端则通过丝杆固定座134固定在安装座140上，如此，可以使丝杆132在旋转过程中更为稳定，不会发生摇摆或抖动。

更进一步的，驱动机构130还包括至少一个具有相对两端的连接板135，连接板135固定连接滑块133，连接板135的一端可旋转地连接两个夹臂连杆121中的一者，连接板135的另一端可旋转地连接两个夹臂连杆121中的另一者。

具体地说，电机131带动丝杆132旋转时，滑块133在丝杆132的作用下沿丝杆132的轴向运动，由于连接板135固定在滑块133上，因此连接板135跟随滑块133运动以带动夹臂连杆121运动，从而驱使夹臂110的运动。

更具体的，连接板135的两端均设有第一连接轴135a，两个夹臂连杆121和两个第一连接轴135a一一对应、且可旋转地连接。也就是说，连接板135在滑块133的带动下运动时，夹臂连杆121相对第一连接轴135a的轴线旋转，从而带动驱动端111运动，进而使夹持端112运动。

优选的，将连接板135设为两个，一个位于滑块133的上方，一个位于滑块133的下方，二者经由两侧的第一连接轴135a固定连接，并夹持固定滑块133上。

进一步的，两个夹臂110的驱动端111均设有第二连接轴111a，驱动端111和夹臂连杆121之间通过第二连接轴111a相互可旋转地连接。

请再次参考图3，在本实施方式中，用于搬运晶圆料盒的夹爪100还包括盖板150，盖板150固定连接安装座140，盖板150上设有位置检测传感器151，位置检测传感器151用于监测两个夹持端112是否完全张开或闭合。如此。可以判断夹爪100的状态是否满足夹持或者释放晶圆料盒，避免在搬运过程中因操作不当导致晶圆损坏。

具体而言，位置检测传感器151为两个，并且两个位置检测传感器151并不是直接检测两个夹持端112的位置以判断两个夹持端112是否完全张开或闭合。实际上，两个位置检测传感器151设置在滑块133的上方，当电机131驱动滑块133运动至夹爪闭合时，滑块133处于第一位置，此时两个位置检测传感器151中的一个位于第一位置的正上方，可以对滑块133进行检测；而当电机131驱动滑块133运动至夹爪张开时，滑块133处于第二位置，此时两个位置检测传感器151的另一个位于第二位置的正上方，可以对滑块133进行检测。

可选的，位置检测传感器151可以选用光学传感器或力学传感器，或者是其他类型的传感器，只要能够用于判断夹爪100是否完全闭合或张开即可，本实用新型实施方式对此不作具体限定。

本实用新型的第二实施方式涉及一种用于搬运晶圆料盒的机械手，包括：驱动装置和如上述第一实施方式所述的夹爪100，驱动装置传动连接夹爪100，驱动装置用于驱使夹爪100运动以使夹爪100搬运不同位置的晶圆料盒。

具体地说，驱动装置可以包括上升机构和水平运动机构。其中，上升机构和水平运动机构传动连接，水平运动机构传动连接夹爪100，上升机构驱动水平运动机构上下运动，从而带动夹爪100上下运动，实现夹爪100在不同高度夹取或放置晶圆料盒；水平运动机构则可以驱动夹爪100在沿平行于水平面方向上的运动，比如前进、后退以及旋转，实现夹爪100在不同角度上夹取或放置晶圆料盒。

可以理解的是，也可以将水平运动机构设置为驱使上升机构沿平行于水平面的方向运动，而上升机构则驱使夹爪100上下运动。

在其他可行的实施方式中，驱动装置还可以是多关节机械臂，通过多关节机械臂调整夹爪100取放晶圆料盒的高度和方向。

优选地，可以在驱动装置上设置一个传动连接夹爪100的旋转驱动机构，旋转驱动机构能够以丝杆132的轴线为转轴驱使夹爪100旋转，以使夹爪100适应更多角度的夹取需求。

以上对本实用新型实施方式提供的用于搬运晶圆料盒的夹爪及机械手进行了详细地介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施方式的说明只是用于帮助理解本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书的内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.一种用于搬运晶圆料盒的夹爪，其特征在于，包括：

两个夹臂，所述两个夹臂均具有驱动端和夹持端，两个所述驱动端和两个所述夹持端一一对应连接，两个所述夹持端用于夹取晶圆料盒；

限位结构，两个所述驱动端均传动连接所述限位结构；以及

驱动机构，传动连接所述限位结构；所述驱动机构经由所述限位结构驱动两个所述驱动端相互靠近、以使两个所述夹持端相互远离而释放晶圆料盒；或，所述驱动机构经由所述限位结构驱动两个所述驱动端相互远离、以使两个所述夹持端相互靠近而夹持晶圆料盒；

所述两个夹持端相互靠近而夹持晶圆料盒时，所述限位结构向两个所述驱动端施力，阻止两个所述驱动端相互靠近以阻止两个所述夹持端相互远离而释放晶圆料盒。

2.根据权利要求1所述的用于搬运晶圆料盒的夹爪，其特征在于，所述限位结构包括两个夹臂连杆，两个所述夹臂连杆均具有相对的第一端和第二端，两个所述第一端均传动连接所述驱动机构，两个所述第二端和两个所述驱动端一一对应、且可旋转地连接；

两个所述夹持端相互靠近而夹持晶圆料盒时，两个所述夹臂连杆位于同一直线上。

3.根据权利要求2所述的用于搬运晶圆料盒的夹爪，其特征在于，还包括安装座和两个固定于所述安装座上的旋转轴，所述两个夹臂和所述两个旋转轴一一对应、且经由所述旋转轴与所述安装座可旋转地连接；所述驱动机构经由两个所述夹臂连杆驱动两个所述夹臂分别以对应的所述旋转轴为转轴旋转。

4.根据权利要求3所述的用于搬运晶圆料盒的夹爪，其特征在于，还包括盖板，所述盖板固定连接所述安装座，所述盖板上设有位置检测传感器，所述位置检测传感器用于监测两个所述夹持端是否完全张开或闭合。

5.根据权利要求3所述的用于搬运晶圆料盒的夹爪，其特征在于，所述驱动机构包括电机、丝杆和滑块，所述电机的转轴同轴固定连接所述丝杆，所述滑块地套设于所述丝杆外周，所述滑块被配置为只能沿所述丝杆的轴向移动；两个所述第一端均可转动地连接所述滑块。

6.根据权利要求5所述的用于搬运晶圆料盒的夹爪，其特征在于，所述驱动机构还包括丝杆固定座，所述丝杆固定座固定连接所述安装座，所述丝杆远离所述电机的一端可旋转地连接于所述丝杆固定座上。

7.根据权利要求5所述的用于搬运晶圆料盒的夹爪，其特征在于，所述驱动机构还包括至少一个具有相对两端的连接板，所述连接板固定连接所述滑块，所述连接板的一端可旋转地连接所述两个夹臂连杆中的一者，所述连接板的另一端可旋转地连接所述两个夹臂连杆中的另一者。

8.根据权利要求7所述的用于搬运晶圆料盒的夹爪，其特征在于，所述连接板的两端均设有第一连接轴，所述两个夹臂连杆和所述两个第一连接轴一一对应、且可旋转地连接。

9.根据权利要求1-8任一项所述的用于搬运晶圆料盒的夹爪，其特征在于，所述两个夹持端均设有卡接槽，所述卡接槽用于容纳晶圆料盒上的卡接部以使所述夹持端夹持所述晶圆料盒。

10.一种用于搬运晶圆料盒的机械手，其特征在于，包括驱动装置和如权利要求1-9任一项所述的夹爪，所述驱动装置传动连接所述夹爪，所述驱动装置用于驱使所述夹爪运动以使所述夹爪搬运不同位置的晶圆料盒。