本发明涉及机械制造的,具体涉及一种智能化半导体晶圆搬运可变机械手结构。
背景技术:
1、在半导体制造工序中具有从上下排列多片晶圆并收纳的前开式晶圆传送盒(front opening unified pod;foup),将多片半导体晶圆一次地搬运至半导体晶圆实现规定的处理工序。在该搬运途中,存在变更相邻的半导体晶圆的上下间隔(也称“间距”)的情况,为了变更该间距,使用间距调节模组。
2、现有调节模组利用连杆机构旋转时,轴上各点的线性方向上移动长度等比的特性,将末端执行器固定于连杆上2:1:-1:-2的点位上,则可以实现等间距变换,其成本低廉,结构相对简单,但是连杆结构的可靠性差,关节处易磨损,使用寿命短。
3、同时现有晶圆搬运设备中与调节模组配合的机械手多采用摩擦接触方式实现晶圆承载运输,其摩擦力相对较小,限定了晶圆搬运的移动速度,晶圆搬运作业效率低,不能满足晶圆生产线的作业需求。
技术实现思路
1、本发明提供了一种智能化半导体晶圆搬运可变机械手结构,利用滚珠丝杠的旋转方向以及齿轮的齿数之间的配合关系,实现稳定可靠的等间距调节模组,调节精度高,间距重复定位精度可以精确到0.02mm以下,制造成本低,便于推广应用,同时采用夹持方式将晶圆锁定在执行器上,稳定性高,更有利于晶圆的快速搬运。
2、本发明可通过以下技术方案实现:
3、一种智能化半导体晶圆搬运可变机械手结构,包括自上而下依次设置的多个执行器,每个所述执行器均与等间距调节机构,所述等间距调节机构用于通过不同尺寸的从动带轮驱动相同导程的多对滚珠丝杠,以带动各个执行器同时向处于中间的执行器做等间距靠近或远离运动,实现各个执行器之间的等间距调整;
4、在每个所述执行器上均设置有连杆伸缩机构,每个所述连杆伸缩机构均与同一驱动器相连,所述驱动器用于带动连杆伸缩机构做伸缩运动,以实现晶圆在对应执行器上的夹持或者解除夹持。
5、进一步,所述等间距调节机构包括多对滚珠丝杠,每对滚珠丝杠均包括同轴相连的左旋滚珠丝杠和右旋滚珠丝杠,左旋滚珠丝杠在上,右旋滚珠丝杠在下,且它们的导程相同,
6、从中间同时向上下两边数,每两个执行器分别设置在同一对滚珠丝杠的左旋滚珠丝杠和右旋滚珠丝杠上,其右旋滚珠丝杠的自由端与对应的从动带轮的中心轴同轴连接,
7、这些从动带轮的齿数、周长均对应呈整倍数增加,它们通过同步带与主动带轮连同,所述主动带轮的中心轴与电动机的输出轴同轴连接,所述电动机用于带动主动带轮转动,并通过同步带带动各个从动带轮转动,进而带动与之连接的左旋滚珠丝杠和右旋滚珠丝杠同步转动,从而带动对应的两个执行器同步向上/向下运动,实现各个执行器的等间距可变调整。
8、进一步,越靠近中间的执行器对应的从动带轮的齿数、周长越大。
9、进一步,所述执行器设置为奇数个,处于中间的执行器设置为固定不同的。
10、进一步,所述执行器设置有五个,处于中间的执行器的位置固定不动,靠近中间的上下两个执行器对应的从动带轮的周长设置为2n,远离中间的上下两个执行器对应的从动带轮的周长设置为n,其中n为自然数。
11、进一步,每个所述连杆伸缩机构均通过各自的滑块与t形推板的横板配合,且能够沿横板移动,所述t形推板的竖板与驱动器相连,所述横板的设置方向与执行器的移动方向平行。
12、进一步,每个所述连杆伸缩机构均包括推杆,所述推杆的一端设置有推块,另一端穿过直线轴承、弹簧与滑块相连,所述弹簧的一端与直线轴承的端部相连,另一端与滑块相连,且始终处于压缩状态,每个所述直线轴承均固定设置,
13、在所述滑块上设置有u形卡口,所述u形卡口卡在t形推板的横板上,且能够沿横板移动,
14、所述驱动器通过t形推板带动所有的滑块连同推杆、推块向靠近晶圆的方向运动,将晶圆夹持在执行器上,此时弹簧被进一步压缩;
15、所述驱动器带动t形推板向远离晶圆的方向运动,压缩状态的弹簧产生反作用力推动对应的滑块向靠近t形推板的方向运动,以带动推杆、推块向远离晶圆的方向运动,直至滑块与t形推板重新配合,从而解除晶圆夹持。
16、进一步,在每个所述滑块上均设置有遮光板,每个所述遮光板均与对应的光电式传感器的检测端配合,且跟随滑块同步运动,通过是否阻隔光路,促使光电式传感器产生检测信号,以检测晶圆是否在位。
17、本发明有益的技术效果在于:
18、1、以相同导程的滚珠丝杠和不同周长的从动带轮相配合,在同一同步带的连接下实现联动,以从动带轮的不同转动角度控制滚珠丝杠的转动角度,从而控制与之连接执行器的移动距离,实现半导体晶圆搬运机械手的等间距可变调整,相较于利用连杆机构旋转实现执行器的间距调整,本发明的可变机械手结构的节精度高,间距重复定位精度可以精确到0.02mm以下。
19、2、以相同导程的滚珠丝杠配合不同尺寸的从动带轮实现多个执行器的等间距调整,可以大大缩减成本,更有利于推广应用。
20、3、借助t形推板和各个滑块的配合,可以将多个连杆伸缩机构连接在一起的同时,还不会影响执行器之间的间距调整,这样只需一个驱动器就可以实现驱动,能够大大节省部件数量,提高装置集成度,降低成本。
21、4、利用设置在滑块和直线轴承之间的弹簧可以在解除夹持时,反向推动滑块向始终跟随t形推板运动,进而带动连杆缩回原位,滑块与t形推板重新配合,为下一次夹持操作做好准备。
22、整个可变机械手结构更加紧凑简洁,装配工序更简单,装配精度更容易保证,维护难度低,同时采用夹持方式将晶圆固定在执行器上,可以相对高的速度实现晶圆搬运,提高作业效率。
1.一种智能化半导体晶圆搬运可变机械手结构,其特征在于:包括自上而下依次设置的多个执行器,每个所述执行器均与等间距调节机构,所述等间距调节机构用于通过不同尺寸的从动带轮驱动相同导程的多对滚珠丝杠,以带动各个执行器同时向处于中间的执行器做等间距靠近或远离运动,实现各个执行器之间的等间距调整;
2.根据权利要求1所述的智能化半导体晶圆搬运可变机械手结构,其特征在于:所述等间距调节机构包括多对滚珠丝杠,每对滚珠丝杠均包括同轴相连的左旋滚珠丝杠和右旋滚珠丝杠,左旋滚珠丝杠在上,右旋滚珠丝杠在下,且它们的导程相同,
3.根据权利要求2所述的智能化半导体晶圆搬运可变机械手结构,其特征在于:越靠近中间的执行器对应的从动带轮的齿数、周长越大。
4.根据权利要求3所述的智能化半导体晶圆搬运可变机械手结构,其特征在于:所述执行器设置为奇数个,处于中间的执行器设置为固定不同的。
5.根据权利要求4所述的智能化半导体晶圆搬运可变机械手结构,其特征在于:所述执行器设置有五个,处于中间的执行器的位置固定不动,靠近中间的上下两个执行器对应的从动带轮的周长设置为2n,远离中间的上下两个执行器对应的从动带轮的周长设置为n,其中n为自然数。
6.根据权利要求1所述的智能化半导体晶圆搬运可变机械手结构,其特征在于:每个所述连杆伸缩机构均通过各自的滑块与t形推板的横板配合,且能够沿横板移动,所述t形推板的竖板与驱动器相连,所述横板的设置方向与执行器的移动方向平行。
7.根据权利要求6所述的智能化半导体晶圆搬运可变机械手结构,其特征在于:每个所述连杆伸缩机构均包括推杆,所述推杆的一端设置有推块,另一端穿过直线轴承、弹簧与滑块相连,所述弹簧的一端与直线轴承的端部相连,另一端与滑块相连,且始终处于压缩状态,每个所述直线轴承均固定设置,
8.根据权利要求7所述的智能化半导体晶圆搬运可变机械手结构,其特征在于:在每个所述滑块上均设置有遮光板,每个所述遮光板均与对应的光电式传感器的检测端配合,且跟随滑块同步运动,通过是否阻隔光路,促使光电式传感器产生检测信号,以检测晶圆是否在位。