CN220840262U - 一种传动手臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及晶圆自动化传动领域，提供了一种传动手臂，所述传动手臂包括多个卡槽和配合所述卡槽使用的摩擦小柱；其中，所述摩擦小柱周侧向内凹陷形成环形凹陷部；所述卡槽包括相连的：第一卡槽部，所述第一卡槽部向内凸起形成环形凸起部；以及第二卡槽部，所述第二卡槽部在平面上的投影覆盖所述摩擦小柱在平面上的投影，以使得所述摩擦小柱能够从所述第二卡槽部中移动至所述第一卡槽部，并使得所述环形凸起部卡接于所述环形凸起部，本实用新型的摩擦小柱的环形凹陷部卡接于第一卡槽部内的环形凸起部，这样在具体移动晶圆的作业过程中，摩擦小柱受限于环形凹陷部卡接于环形凸起部，保证了晶圆在移动过程中的稳定。

Description

一种传动手臂

技术领域

本实用新型涉及晶圆自动化传动领域，尤其涉及一种传动手臂。

背景技术

在半导体晶圆制造过程中，晶圆会在不同工况环境中制作，因此晶圆就需要不断移动，晶圆移动需要用到机械手臂，因机械手臂是金属材质的且不可以接触到晶圆，所以需要在机械手臂上设计位置安装其它材质产品以此来接触晶圆。

现有技术中，一般会在机械手臂上设计矩形沟槽或是燕尾沟槽配合O型密封圈(o-ring)来承载晶圆，请参考附图9，以矩形沟槽示例。

机械手臂上设计矩形沟槽时，矩形沟槽内外径需与内外径一致，以防止O型密封圈安装后变形从而造成平整度不平，但这样的设计下，O型密封圈安装后没有固定物或是张力可以固定，在传动晶圆移动时O型密封圈极易从矩型沟槽脱落从而造成晶圆损坏。

如若矩型沟槽的内外径比O型密封圈大，安装O型密封圈后会有张力固定住O型密封圈，但安装后因O型密封圈会被不均匀的拉长从而造成安装后凸出部分平整度不平整，在传动晶圆时造成晶圆晃动、掉落等问题，且O型密封圈还会有脱落的风险。

机械手臂上设计成燕尾沟槽时，O型密封圈安装后会被固定卡紧，但O型密封圈在安装时会被挤压造成安装后凸出部分平整度不平整，在传动晶圆时造成晶圆晃动、掉落等问题，且O型密封圈同样会有脱落的风险。

针对上述问题，现有技术中还设计了通过弹性摩擦小柱来承载晶圆的方案。

请参考附图10和11，一种方案下，传动手臂上开设有沟槽，摩擦小柱直接卡接在沟槽中，这样的设计下难以保证摩擦小柱处于同一高度，进而容易导致晶圆承载的不稳定，且单纯依靠摩擦力固定摩擦小柱时，摩擦小柱承载晶圆受力容易下沉，进而导致各个摩擦小柱顶面不在一平面上，晶圆不稳定，同时，如沟槽的内径设置比摩擦小柱的外径大，放置晶圆时，摩擦小柱会有被晶圆粘住带出凹槽的风险；如沟槽的内径设置比摩擦小柱外径略小来解决摩擦小柱会被晶圆带出的情况下，摩擦小柱安装会被挤压变形，会造成安装后摩擦小柱不平整和安装不到位的情况。

请参考附图12和13，另一种方案下，传动手臂上开设有沟槽，沟槽和摩擦小柱之间设计有相适配的凸起和凹陷，这样的设计下考虑到摩擦小柱是竖直插入的，且传动手臂上的凸起本身具有一定厚度，因此传动手臂尤其是凸起位置必须采用弹性材料，并且传动手臂和摩擦小柱间也必然存在间隙，以满足摩擦小柱向下插入时的传动手臂上凸起的弯曲，凸起弹性越大，该间隙越小；凸起弹性越小，该间隙则需越大，无论何种情况，在摩擦小柱本身是弹性材料的情况下，传动手臂的凸起也是弹性的，且传动手臂和摩擦小柱间还存在间隙，这样的结构以及材料安排均不利于晶圆承载的稳定性，另外，摩擦小柱的安装和去除都会很困难，且安装时摩擦小柱是被弯曲变形安装的，会造成安装后摩擦小柱的平整度出现问题和产品会有被撕裂的风险。

因此，有必要开发一种传动手臂，在手臂承载晶圆移动的过程中，保证其稳定不晃动。

实用新型内容

本实用新型主要提供了一种传动手臂，用以解决上述背景技术中提出的晶圆移动过程中易晃动掉落等技术问题。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种传动手臂，所述传动手臂包括多个卡槽和配合所述卡槽使用的摩擦小柱；其中，所述摩擦小柱周侧向内凹陷形成环形凹陷部；所述卡槽包括相连通的：第一卡槽部，所述第一卡槽部向内凸起形成有一开口的环形凸起部；以及第二卡槽部，所述第二卡槽部在平面上的投影覆盖所述摩擦小柱在平面上的投影，以使得所述摩擦小柱能够从所述第二卡槽部中通过所述开口移动至所述第一卡槽部，并使得所述环形凸起部卡接于所述环形凸起部。

优选的，所述传动手臂移动方向记为第一移动方向，摩擦小柱从所述第二卡槽部中移动至所述第一卡槽部的移动方向记为第二移动方向，所述第二移动方向和所述第一移动方向之间有一预设夹角。

优选的，该预设夹角为直角。

优选的，所述传动手臂上设置有3至8个所述卡槽。

优选的，所述卡槽均设置在和晶圆同心的圆周上。

优选的，所述圆周直径小于晶圆直径20至200mm。

优选的，所述摩擦小柱顶部边缘向上凸起形成环形曲面，所述环形曲面能够承载晶圆。

优选的，所述环形曲面的截面设置成圆弧，所述圆弧的半径为0.5至0.7mm。

优选的，所述环形曲面的顶点高出所述传动手臂0.4至1mm。

优选的，所述摩擦小柱沿轴线方向设有通孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

具体晶圆移动作业前，将摩擦小柱从第二卡槽部中放入并平移至第一卡槽部，使得摩擦小柱的环形凹陷部卡接于第一卡槽部内的环形凸起部，这样在具体移动晶圆的作业过程中，摩擦小柱受限于环形凹陷部卡接于环形凸起部，摩擦小柱不会受到挤压或是拉长，或者造成摩擦小柱顶部承载面不平整的问题，进而保证了晶圆在移动过程中的稳定。

以下将结合附图与具体的实施例对本实用新型进行详细的解释说明。

附图说明

图1：本实用新型部分实施例的整体结构立体图；

图2：本实用新型部分实施例的整体结构俯视图；

图3：图2中A-A截面的剖面图；

图4：本实用新型部分实施例的卡槽示意图；

图5：本实用新型部分实施例的摩擦小柱立体图；

图6：本实用新型部分实施例的摩擦小柱正视图；

图7：本实用新型部分实施例的摩擦小柱俯视图；

图8：本实用新型部分实施例的整体结构移动方向示意图；

图9：现有技术中矩型沟槽配合O型密封圈的示意图；

图10：现有技术中摩擦小柱和传动手臂的一种连接方式示意图；

图11：现有技术中摩擦小柱和传动手臂的一种连接方式剖面图；

图12：现有技术中摩擦小柱和传动手臂的另一种连接方式示意图；

图13：现有技术中摩擦小柱和传动手臂的另一种连接方式剖面图。

附图标记说明：

100卡槽；

101第一卡槽部；101a环形凸起部；101b开口；

102第二卡槽部；

200摩擦小柱；

201环形凹陷部；

202环形曲面；

203通孔；

300O型密封圈；

D1第一移动方向；

D2第二移动方向。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型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，都属于本实用新型保护的范围。除非另外定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中使用的“包括”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

现有技术中，请参考附图9，以矩形沟槽示例，机械手臂上设计有沟槽配合O型密封圈300来承载晶圆，但无论是矩型沟槽还是燕尾沟槽，O型密封圈300均容易出现凸出部分不平整或是易脱落的问题，进而导致机械手臂在移动晶圆时经常会出现有晶圆晃动、晶圆掉落等问题，请参考附图10至13，机械手臂上设计有沟槽配合摩擦小柱，无论是直接将摩擦小柱卡接在沟槽中(附图10和11)，还是设计凸起配合凹陷进行卡接(附图12和13)，摩擦小柱承载晶圆时均不稳定。

针对上述问题，本实用新型提供了一种传动手臂，请参考附图1至7，传动手臂包括多个卡槽100和配合卡槽100使用的摩擦小柱200，摩擦小柱200设置于卡槽100对晶圆起承载作用，摩擦小柱200周侧向内凹陷形成环形凹陷部201，卡槽100包括相连通的第一卡槽部101以及第二卡槽部102，第一卡槽部101向内凸起形成有一开口101b的环形凸起部101a，第二卡槽部102在平面上的投影覆盖摩擦小柱200在平面上的投影，以使得摩擦小柱200能够从第二卡槽部102中通过开口101b移动至第一卡槽部101，并使得环形凸起部101a卡接于环形凹陷部201。

具体晶圆移动作业前，将摩擦小柱200从第二卡槽部102中放入并平移至第一卡槽部101，使得摩擦小柱200的环形凹陷部201卡接于第一卡槽部101内的环形凸起部101a，这样在具体移动晶圆的作业过程中，摩擦小柱200受限于环形凹陷部201卡接于环形凸起部101a，摩擦小柱200不会受到挤压或是拉长，或者造成摩擦小柱200顶部承载面不平整的问题，进而保证了晶圆在移动过程中的稳定。

需要说明的是，本申请中环形凸起部101a以及环形凹陷部201中的环形可以是封闭的环，也可以是开口的环(附图中以环形凸起部101a为开口环，环形凹陷部201为闭口环为例)，环形外缘或内缘形状可以是圆形，也可以是矩形(附图中以环形凸起部101a、环形凹陷部201均为圆形为例)，只要环形凸起部101a和环形凹陷部201能相互卡接即可，本领域技术人员可以根据实际情况自行选择。

另外，请参考附图4，环形凸起部101a朝向第二卡槽部102的位置设有开口101b，考虑到摩擦小柱200的顶部需要承载晶圆，摩擦小柱200一般采用弹性材料制成，所以开口101b的宽度应该等于或是略小于环形凹陷部201的宽度(也即环形凹陷部201的直径)，当开口101b的宽度等于环形凹陷部201的宽度时，环形凸起部101a能够刚好卡接于环形凹陷部201，此时卡槽100可采用弹性材料，也可以采用刚性材料，明显的，卡槽100采用刚性材料时，对摩擦小柱200的承载会更加稳定；当开口101b的宽度略小于环形凹陷部201的宽度时，环形凹陷部201需要受挤压变形以便于卡接于环形凸起部101a，此时，卡槽100可采用弹性材料，也可以采用刚性材料，卡槽100采用刚性材料时，摩擦小柱的环形凹陷部201单方受挤压，卡槽100对摩擦小柱200的承载可以保证稳定，当卡槽100采用弹性材料，也即卡槽100和摩擦小柱200均采用弹性材料制成时，摩擦小柱200对晶圆的承载稳定性会偏差，本领域技术人员可以根据实际情况自行选择。

为了进一步提高摩擦小柱200在晶圆移动过程中的稳定性，在本实用新型的一些具体实施例中，请参考附图8，传动手臂移动方向记为第一移动方向D1，摩擦小柱200从第二卡槽部102中移动至第一卡槽部101的移动方向记为第二移动方向D2，第二移动方向D2和第一移动方向D1之间有一预设夹角(明显的，该夹角不为零)，也即第一移动方向D1不同于第二移动方向D2，此时，当传动手臂移动时，不会助力摩擦小柱200反向从第一卡槽部101脱离至第二卡槽部102，有助于摩擦小柱200在第一卡槽部101中的稳定性，从而进一步提高晶圆移动时的稳定性，进一步的，在一些具体实施例中，该预设夹角为直角，当第一移动方向D1和第二移动方向D2之间呈直角时，传动手臂的移动对摩擦小柱200完全无影响，明显的，此时摩擦小柱200的稳定性最高。

示例性的，第一移动方向D1不同于第二移动方向D2，但是各个卡槽100内摩擦小柱200的第二移动方向D2可以一致，也可以不一致。

进一步的，各个卡槽100内摩擦小柱200的第二移动方向D2不一致时，晶圆移动对各个摩擦小柱200产生的摩擦力可以相互抵消摩擦小柱200的第二移动方向D2反向移动倾向，也即摩擦小柱200从第一卡槽部101脱离的倾向，从而保证摩擦小柱200作业中的稳定性，进而保证晶圆移动时的稳定性。

再进一步的，各个卡槽100内摩擦小柱200的第二移动方向D2均指向晶圆圆心或者沿径向向外时(各个摩擦小柱200设置时至少有一条对称轴)，晶圆移动对各个摩擦小柱200产生的摩擦力可以相互完美抵消，此时摩擦小柱200的稳定性最高。

考虑到卡槽100的具体设计，在本实用新型的一些具体实施例中，请参考附图8，传动手臂上设置有3至8个卡槽100。

示例性的，传动手臂上可以设置有3个非线性的卡槽100，那么3个卡槽100可以形成稳定的三角结构对晶圆形成支撑；传动手臂上还可以设置有4个非线性的卡槽100(如附图8所示)，4个卡槽100关于(附图中的)水平线对称设置，同样可以对晶圆形成稳定的支撑。

明显的，传动手臂上设置的卡槽100越多，总体结构对晶圆的支持稳定性就越好，但是结构也会越复杂，成本也会越高，具体情况可以自行选择。

进一步的，在本实用新型的一些具体实施例中，还是请参考附图8，卡槽100均设置在和晶圆同心的圆周上，这样的设计下，每个卡槽100中的摩擦小柱200可以给晶圆提供相同模的力矩，进一步提高晶圆移动时的稳定性。

具体的，圆周直径小于晶圆直径20至200mm，明显的，卡槽100所在的圆周直径越小，对晶圆的支撑点越向圆心汇集，支撑效果越不稳定；反之，卡槽100所在的圆周直径越大，对晶圆的支撑点越向圆周上扩散，对晶圆的承载效果越稳定，具体情况可以自行选择。

进一步优化晶圆移动时，摩擦小柱200和晶圆的接触，请参考附图3和5，摩擦小柱200顶部边缘向上凸起形成环形曲面202，环形曲面202能够承载晶圆，明显的，环形曲面202和晶圆的接触呈环形的接触面，相比传统的面接触，既保证了一定的摩擦力，避免晶圆移动时晃动，又极大地减少了摩擦小柱200和晶圆间的接触面积，保证晶圆的洁净度，一举两得，适于实用。

具体的，环形曲面202的截面设置成圆弧，圆弧的设计使得环形曲面202承载晶圆时的接触面无线逼近为呈圆周的线性接触，进一步减少了两者间的接触面积，其中，圆弧半径为0.5至0.7mm为佳。

具体考虑到环形曲面202需要对晶圆起到支撑作用，环形曲面202的顶点高出传动手臂0.4至1mm。

在本实用新型的一些具体实施例中，请参考附图3、5和7，摩擦小柱200沿轴线方向设有通孔203，通孔203的设计避免了晶圆挤压环形曲面202形成负压空间，从而吸附晶圆阻碍了其正常流传。

具体的，摩擦小柱200的外径比第一卡槽部101的内径小0.01～2mm为佳；通孔203的内径比环形凸起部101a的内径小0.1～2mm为佳；环形凹陷部201的内径比环形凸起部101a的内径大0.01～0.2mm为佳。

虽然在上文中详细说明了本实用新型的实施方式，但是对于本领域的技术人员来说显而易见的是，能够对这些实施方式进行各种修改和变化。但是，应理解，这种修改和变化都属于权利要求书中所述的本实用新型的范围和精神之内。而且，在此说明的本实用新型可有其它的实施方式，并且可通过多种方式实施或实现。

Claims (10)

1.一种传动手臂，其特征在于，所述传动手臂包括多个卡槽和配合所述卡槽使用的摩擦小柱；

其中，所述摩擦小柱周侧向内凹陷形成环形凹陷部；

所述卡槽包括相连通的：

第一卡槽部，所述第一卡槽部向内凸起形成有一开口的环形凸起部；以及

第二卡槽部，所述第二卡槽部在平面上的投影覆盖所述摩擦小柱在平面上的投影，以使得所述摩擦小柱能够从所述第二卡槽部中通过所述开口移动至所述第一卡槽部，并使得所述环形凸起部卡接于所述环形凸起部。

2.根据权利要求1所述的传动手臂，其特征在于，所述传动手臂移动方向记为第一移动方向，摩擦小柱从所述第二卡槽部中移动至所述第一卡槽部的移动方向记为第二移动方向，所述第二移动方向和所述第一移动方向之间有一预设夹角。

3.根据权利要求2所述的传动手臂，其特征在于，该预设夹角为直角。

4.根据权利要求1所述的传动手臂，其特征在于，所述传动手臂上设置有3至8个所述卡槽。

5.根据权利要求1或4所述的传动手臂，其特征在于，所述卡槽均设置在和晶圆同心的圆周上。

6.根据权利要求5所述的传动手臂，其特征在于，所述圆周的直径小于晶圆直径20至200mm。

7.根据权利要求1所述的传动手臂，其特征在于，所述摩擦小柱顶部边缘向上凸起形成环形曲面，所述环形曲面能够承载晶圆。

8.根据权利要求7所述的传动手臂，其特征在于，所述环形曲面的截面设置成圆弧，所述圆弧的半径为0.5至0.7mm。

9.根据权利要求7或8所述的传动手臂，其特征在于，所述环形曲面的顶点高出所述传动手臂0.4至1mm。

10.根据权利要求9所述的传动手臂，其特征在于，所述摩擦小柱沿轴线方向设有通孔。