一种晶圆机械手装置的制作方法

1.本实用新型涉及半导体制造设备技术领域，特别是涉及一种晶圆机械手装置。


背景技术：

2.晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。随着半导体特征尺寸越来越小，其加工工艺越来越复杂,加工及测量设备越来越先进，对晶圆加工的精度要求也越发严苛。晶圆的抓取需要专门的机械设备来进行，而现有的晶圆机械手，例如公开号为：cn206524313u及cn102189542a的专利文件中描述的机械手，其方案虽然成熟可靠，但其一次仅仅可以拿取一片晶圆，效率较低，已经不适用于目前晶圆加工的高效要求，容易照成生产过程中的晶圆积压。


技术实现要素：

3.基于此，有必要针对现有晶圆机械手效率较低的问题，提供一种晶圆机械手装置。
4.一种晶圆机械手装置，包括：控制器、平移机构及用于拿取晶圆的机械手；其中，与晶圆摆放的平面相平行的面为水平面；所述机械手及所述平移机构的数量为至少两个，每一所述机械手都与一平移机构的行动端传动连接，并通过所述行动端带动做水平面上的平移运动；所述平移机构的受控端与所述控制器的控制端相连接。
5.其中，为了将机械手进行旋转，进而将晶圆快速的切换到另一工位，该晶圆机械手装置还包括旋转机构，所述旋转机构的行动端与所述机械手传动连接，并带动所述机械手在水平面上做旋转运动；所述旋转机构的受控端与所述控制器的控制端相连接。
6.其中，为了使得设备旋转控制更加精确、简单，所述旋转机构包括第二电机及旋转轴，所述旋转轴与所述机械手传动连接；所述第二电机与所述旋转轴传动连接，并带动所述旋转轴自转，进而带动所述机械手在水平面上做旋转运动。
7.其中，为了机械手可以上下调节高度，以适应晶圆的不同摆放高度，以快速准确地将晶圆拿取，本晶圆机械手装置还包括升降机构，所述升降机构的行动端与所述机械手传动连接，并带动所述机械手做竖直方向的直线往复运动；所述升降机构的受控端与所述控制器的控制端相连接。
8.其中，为了可以精确的控制机械手的位移距离，提高设备的定位精确度，所述升降机构包括第三电机及与所述第三电机传动连接的第二丝杆，所述第二丝杆与所述机械手相连接，并带动所述机械手做竖直方向的直线往复运动。
9.其中，为了使得平移机构更加简单，且减小设备体积，所述平移机构的行动端带动所述机械手在水平面上做直线往复运动。
10.其中，为了可以精确的控制机械手的位移距离，提高设备的定位精确度，所述平移机构包括第一电机及与所述第一电机传动连接的第一丝杆，所述第一丝杆与所述机械手相连接，并带动所述机械手在水平面上做直线往复运动。
11.其中，为了对机械手的移动轨迹进行导向及限位，所述平移机构还包括滑块及滑
轨，所述滑块滑动连接于所述滑轨上，所述机械手与所述滑块相固定，所述第一丝杆带动所述机械手沿所述滑轨做水平面上的直线往复运动。
12.其中，为了对平移机构进行精确归位，提升设备的精确度，对定位件进行自动化的位置控制，所述平移机构上设有到位开开关，所述到位开关的输出端与所述控制器的输入端连接；当所述机械手移动至预设位置时，触发所述到位开关。
13.其中，为了减轻机械手的重量、使其更加轻便，同时也便于机械手拿取晶圆，所述机械手包括支撑架及固定于支撑架上的v形薄片；所述平移机构与所述支撑架传动连接，所述机械手通过所述v形薄片将晶圆抬起。
14.本实用新型技术方案，设置了至少两个机械手及至少两个平移机构，通过平移机构移动机械手，拿取晶圆，实现生产过程中晶圆的上下料。相比于现有的晶圆机械手，其可同时进行至少两个晶圆的拿取工作，大大提升了晶圆的拿取效率，且其结构较为简单，维护成本低，利用应用推广。
附图说明
15.图1为本实用新型的一种晶圆机械手装置一实施例的整体示意图；
16.图2为图1所示中一种晶圆机械手装置一实施例的侧视图；
17.图3为图1所示中一种晶圆机械手装置一实施例的俯视图；
18.图4为本实用新型的一种晶圆机械手装置一实施例在晶圆放置于上面后的示意图；
19.图5为图4所示中一种晶圆机械手装置一实施例的侧视图；
20.图6为图4所示中一种晶圆机械手装置一实施例的传动原理示意图。
21.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
22.1、第一机械手；11、支撑架；12、v形薄片；13、工作台；2、第二机械手；3、旋转机构；4、平移机构；5、升降机构；6、晶圆。
具体实施方式
23.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做清楚、完整的描述。显然，以下描述的具体细节只是本实用新型的一部分实施例，本实用新型还能够以很多不同于在此描述的其他实施例来实现。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的前提下，所获得的所有其他实施例，均属于本实用新型的保护范围。
24.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
25.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
26.在一实施例中，请参阅图1至图6所示，一种晶圆机械手装置，包括控制器、平移机
构4及用于拿取晶圆6的机械手；其中，与晶圆6摆放的平面相平行的面为水平面；机械手及平移机构4的数量为两个，本实施例中的机械手为如图所示的第一机械手1及第二机械手2，每一机械手都与一平移机构4的行动端传动连接，并通过行动端带动做水平面上的平移运动；平移机构4的受控端与控制器的控制端相连接。
27.使用时，当一个机械手拿取到晶圆6做收回的动作时，另一个机械手即可做向前伸出拿取晶圆6的动作，因此可大大提升装置的工作效率。
28.本实用新型技术方案，设置了至少两个机械手及至少两个平移机构4，通过平移机构4移动机械手，拿取晶圆6，实现生产过程中晶圆6的上下料。相比于现有的晶圆机械手，其可同时进行至少两个晶圆6的拿取工作，大大提升了晶圆6的拿取效率，且其结构较为简单，维护成本低，利用应用推广。
29.其中，为了将机械手进行旋转，进而将晶圆6快速的切换到另一工位，该晶圆机械手装置还包括旋转机构3，旋转机构3的行动端与机械手传动连接，并带动机械手在水平面上做旋转运动；旋转机构3的受控端与控制器的控制端相连接。旋转机构3包括第二电机、齿轮及旋转轴，旋转轴通过齿轮与机械手传动连接；第二电机与旋转轴传动连接，并带动旋转轴自转，进而带动机械手在水平面上做旋转运动。
30.可以理解的是，电机、齿轮和旋转轴的配合使得设备旋转控制更加精确、简单，其对机械手控制更加的准确。当然其也可以通过电机、带轮、旋转轴配合的其他结构来实现。
31.在本实施例的基础上，为了机械手可以上下调节高度，以适应晶圆6的不同摆放高度，以快速准确的将晶圆6拿取，本晶圆机械手装置还包括升降机构5，升降机构5的行动端与机械手传动连接，并带动机械手做竖直方向的直线往复运动；升降机构5的受控端与控制器的控制端相连接。其中，为了可以精确的控制机械手的位移距离，提高设备的定位精确度，升降机构5包括第三电机及与第三电机传动连接的第二丝杆，第二丝杆与机械手相连接，并带动机械手做竖直方向的直线往复运动。同样的，该第三电机及第二丝杆也可以使用直线电机等其他设备来进行替代。
32.在本实用新型的一实施例中，平移机构4的行动端带动机械手在水平面上做直线往复运动。平移机构4包括第一电机及与第一电机传动连接的第一丝杆，第一丝杆与机械手相连接，并带动机械手在水平面上做直线往复运动。其中，平移机构4还包括滑块及滑轨，滑块滑动连接于滑轨上，机械手与滑块相固定，第一丝杆带动机械手沿滑轨做水平面上的直线往复运动。
33.直线运动即可完成晶圆6的拿取，且使得平移机构4更加简单，还可减小设备体积。而电机和丝杆的配合可以精确的控制机械手的位移距离，提高设备的定位精确度。本实施例中还加入了滑轨及滑块，对机械手的位移轨迹进行了限位，使得机械手可以精确的抓取晶圆6，大大提升了设备的精确度。
34.当然，该平移机构4也可以为驱动机械手在水平面x轴、y轴方向上运动的机构。同时第一电机和丝杆的配合也可以使用直线电机等其他设备来实现。其并不以本实施例中的描述为限制。
35.本实施例的基础上，进一步的，升降机构5、旋转机构3和/或平移机构4上设有到位开开关，到位开关的输出端与控制器的输入端连接；当机械手移动至预设位置时，触发到位开关。其可以提升设备的精确度，对定位件进行自动化的位置控制。
36.需要说明的是，本实施例中的到位开关包括定位挡片及定位光电传感器，定位光电传感器的输出端与控制器的一输入端连接，定位挡片与平移机构4的行动端传动连接，当行动端移动至预定位置时，定位挡片将定位光电传感器的光电信号遮挡住。此外，该到位开关不仅可以使用如定位光电传感器的非接触式的开关，还可以使用如接触式开关等其他触发开关来实现，不以实施例所列举为限制。
37.需要说明的是，本实施例中，为了可以同时驱动两个机械手进行升降、旋转，机械手及平移机构4都设置于一工作台13上。旋转机构3的行动端与工作台13固定连接，进而带动工作台13上的机械手在水平面上做旋转运动；升降装置的行动端与旋转机构3相固定，并通过行动端带动旋转机构3及机械手做竖直方向的直线往复运动。
38.使用时，两个机械手可以同时拿取两块晶圆6，大大的提高了设备的效率。而两个机械手臂及平移机构4都设置于工作台13上，可以通过工作台13同时升降、转动两个机械手臂，而机械手臂平移拿取晶圆6的操作又可以分别控制，较为高效，且减低了设备的用料及成本。
39.其中，为了减轻机械手的重量、使其更加轻便，同时也便于机械手拿取晶圆6，机械手包括支撑架11及固定于支撑架11上的v形薄片12；升降机构5、旋转机构3及平移机构4都与支撑架11传动连接，机械手通过v形薄片12将晶圆6抬起。当然，机械手的形状结构还可以为其他样式，例如，青蛙手形状等，其不以本实施例描述为限制。
40.本实用新型技术方案，通过平移机构4移动机械手，拿取晶圆6，通过升降机构5将晶圆6抬起，并通过旋转机构3旋转机械手，进而带动晶圆6移动，实现生产过程中晶圆6的上下料。相比于现有的晶圆机械手，其结构较为简单，无需十分专业的人员进行维护，维护成本低，利用应用推广。本双臂的晶圆传送机械手结构紧凑，维修简单，功能稳定可靠，造价实惠，极大的降低了晶圆6上下料的成本与技术要求。
41.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
42.以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形、替换及改进，这些都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型专利的保护范围应以权利要求为准。