机械手及晶圆储存装置的制作方法

1.本实用新型大致涉及半导体制备技术领域，尤其是一种机械手及晶圆储存装置。


背景技术：

2.半导体立式炉是半导体生产线的重要工艺设备之一，用于大规模集成电路、分立器件、电力电子、光电器件和光导纤维等行业的扩散、氧化、退火、合金及烧结等工艺。
3.半导体立式炉一般会配置用来存放标准机械接口(standard mechanicalinterface，smif，每个标准机械接口中一般存放25个晶圆)的晶圆储存装置。出于对生产效率的追求，半导体立式炉每次工艺制程所需要的晶圆越来越多，这就要求晶圆储存装置的能够储存更多的标准机械接口，而晶圆储存装置又需要在有限空间内取放标准机械接口，因此晶圆储存装置的储位将越来越高，有些晶圆储存装置的储位甚至可能会达到3-4米高。
4.目前，晶圆储存装置中为取放标准机械接口，大多配置以滚珠丝杠升降系统来实现升降功能的机械手，但是这种机械手受限于滚珠丝杠的长度，行程有限，而且安装调试困难，难以适应越来越高的晶圆储存装置。
5.背景技术部分的内容仅仅是发明人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。


技术实现要素：

6.针对现有技术中的一个或多个缺陷，本实用新型提供一种机械手，包括：
7.支撑座，设置有定位块；
8.升降模组，包括导轨、第一滑台和柔性环式传动件，所述导轨竖向设置，所述柔性环式传动件配置成驱动所述第一滑台沿所述导轨滑动；和
9.二维移动模组，设置于所述第一滑台，并配置成驱动所述支撑座移动。
10.根据本实用新型的一个方面，所述柔性环式传动件为传动带或链条。
11.根据本实用新型的一个方面，所述升降模组还包括主动轮、从动轮和电机，所述电机与所述主动轮连接，所述柔性环式传动件连接在所述主动轮与所述从动轮之间。
12.根据本实用新型的一个方面，所述二维移动模组包括：
13.直线模组，设置于所述第一滑台，具有可沿第一方向移动的第二滑台；和
14.水平关节式机械臂，设置于所述第二滑台，具有可沿第二方向移动的输出部；
15.其中，所述第一方向和所述第二方向均为水平方向，且所述第一方向与所述第二方向不平行，所述支撑座连接于所述水平关节式机械臂的输出部。
16.根据本实用新型的一个方面，所述二维移动模组还包括保护壳，所述保护壳连接于所述第二滑台，所述直线模组设置在所述保护壳内，所述保护壳上侧设置有开口。
17.根据本实用新型的一个方面，所述二维移动模组还包括连接组件，所述水平关节式机械臂安装于所述连接组件，所述连接组件安装于所述第二滑台，所述连接组件的两侧设置有滑槽；所述保护壳包括第一板件和第二板件，所述第一板件和所述第二板件分别插
接于所述连接组件两侧的滑槽并与所述滑槽滑动配合。
18.根据本实用新型的一个方面，所述连接组件包括第一连接板和第二连接板，所述第一连接板位于所述保护壳上方，所述第二连接板位于所述保护壳内，所述第一连接板与所述第二连接板连接，所述第一连接板或所述第二连接板边缘设置所述滑槽。
19.根据本实用新型的一个方面，所述连接组件还包括连接件，所述连接件具有避让槽，所述连接件连接在所述第二连接板与所述第二滑台之间。
20.根据本实用新型的一个方面，所述支撑座的边沿设置有让位槽。
21.本实用新型还提供一种晶圆储存装置，包括如上所述的机械手。
22.与现有技术相比，本实用新型的实施例提供了一种机械手和晶圆储存装置，通过柔性环式传送件驱动第一滑台沿导轨竖向移动，来带动支撑座和二维移动模组上升或下降，机械手升降行程长度设计不受限制，而且安装调试更为方便。通过定位块与标准机械接口底部的结构相配合，可以对标准机械接口进行定位，避免标准机械接口从支撑座上掉落。
附图说明
23.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
24.图1示出了根据本实用新型的一个实施例的机械手的示意图；
25.图2示出了根据本实用新型的一个实施例的机械手的爆炸图；
26.图3示出了根据本实用新型的一个实施例的升降模组的示意图；
27.图4示出了根据本实用新型的一个实施例的支撑座的示意图；
28.图5示出了根据本实用新型的一个实施例的二维移动模组驱动支撑座动作的示意图；
29.图6示出了根据本实用新型的一个实施例的连接组件的部分结构示意图；
30.图7示出了根据本实用新型的一个实施例的水平关节式机械臂与连接组件的连接结构的示意图。
31.图中：100、机械手；110、支撑座；111、定位块；112、让位槽；120、二维移动模组；121、直线模组；1211、第二滑台；122、水平关节式机械臂； 123、保护壳；1231、底壳；1232、第一板件；1233、第二板件；1234、开口； 124、连接组件；1241、第一连接板；1242、第二连接板；1243、连接件；12431、横板；12432、竖板；12433、避让槽；1244、滑槽；130、升降模组；131、导轨；132、第一滑台；133、柔性环式传动件；134、主动轮；135、从动轮； 136、电机；140、基座。
具体实施方式
32.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
33.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、 "长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、 "水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特
定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语" 第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，" 多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
34.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，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。
35.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之" 上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、" 下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
36.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
37.以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
38.图1示出了根据本实用新型的一个实施例的机械手100的示意图，图2 示出了根据本实用新型的一个实施例的机械手100的爆炸图，下面结合图1 和图2进行详细描述。
39.如图1和图2所示，机械手100可用于标准机械接口的取放。机械手100 包括支撑座110、二维移动模组120和升降模组130。所述支撑座110用于在其上承载标准机械接口，二维移动模组120和升降模组130分别用于改变和调节所述支撑座110以及其上的标准机械接口的位置，下面详细描述。
40.图3示出了根据本实用新型的一个实施例的升降模组130。如图3所示，升降模组130可以安装在竖向设置的基座140上，升降模组130包括导轨131、第一滑台132和柔性环式传动件133。其中，导轨131竖向设置，并与基座 140连接，导轨131可以设置一个或多个，本实施例以两个为例。第一滑台 132滑移连接在导轨131上，柔性环式传动件133配置成可以驱动第一滑台 132沿导轨131上下滑动，柔性环式传动件133可以是同步带、平板带、圆形带、三角带等传动带，其中优选的是同步带。在其它实施例中，柔性环式传动件133也可以是链条。如图1和图2所示，二维移动模组120安装在第一滑台132上，支撑座110安装在二维移动模组120上，二维移动模组120 配置成驱动支撑座110移动，并且支撑座110和二维移动模组120可以随第一滑台132共同升降。
41.根据本实用新型的一个实施例，如图3所示，升降模组130还可以包括主动轮134、从动轮135和电机136，主动轮134和从动轮135可以分别安装在基座140的两端，电机136安装在基座140上并与主动轮134连接，以驱动主动轮134转动，上述的柔性环式传动件133可以安装在主动轮134与从动轮135之间。通过电机136驱动主动轮134向不同方向转动，由主动轮134 带动柔性环式传动件133绕主动轮134、从动轮135转动，进而柔性环式传动件133带动第一滑台132沿导轨131向上或向下滑动。其中，柔性环式传动件133的长度不易受生产工艺等限制，因此以柔性环式传动件133为传动基础的升降模组130的行程也不易受限，可以根据需要进行匹配。
42.图4示出了根据本实用新型的一个实施例的支撑座110的示意图。如图 4所示，支撑座110水平布置，用于承载标准机械接口。在支撑座110的上侧有定位块111，定位块111用于与标准机械接口底部的结构(例如标准机械接口底部的槽)相配合，以对标准机械接口进行定位，避免标准机械接口从支撑座110上掉落。定位块111的数量、形状及在支撑座110上的布置位置可以根据标准机械接口底部的结构进行设置，只要能定位标准机械接口即可。在支撑座110的边沿可以设置让位槽112，以使支撑座110在有较大的支撑面积的情况下，不与晶圆储存装置中的承载部件干涉。由于晶圆储存装置中的承载部件一般是通过支撑标准机械接口底部相对的两边，来将标准机械接口托起的，因此在本实施例中，让位槽112设置有两个，并且两个让位槽112分别设置于支撑座110相对的两边。
43.根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，二维移动模组120用于驱动支撑座110水平移动。二维移动模组120可以包括直线模组121和水平关节式机械臂122。直线模组121与第一滑台132连接，从而可以随着第一滑台132沿着竖直方向升降，并且其具有可沿第一方向(见图5)移动的第二滑台1211，直线模组121优选的采用同步带型线性模组，在其它实施例中，也可以开用滚珠丝杆型线性模组，还可以采用直线电机型线性模组。水平关节式机械臂122与第二滑台1211连接，可以在第二滑台1211的带动下沿第一方向往复移动，水平关节式机械臂122具有可沿第二方向(见图5)移动的输出部，输出部与支撑座110连接。如图5所示，上述的第一方向和第二方向均为水平方向，且第一方向与第二方向不平行，可选的，第一方向与第二方向大致垂直。水平关节式机械臂122具有伸缩的特性，在取放标准机械接口时，水平关节式机械臂122可以伸展，以将支撑座110移动到标准机械接口的存放位置；在完成取放后，水平关节式机械臂122可以收拢，这个状态下，水平关节式机械臂122和直线模组121在水平面上的投影基本重合，可以避免在升降过程中与晶圆储存装置中的部件发生碰撞。
44.根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，二维移动模组120还可以包括保护壳123和连接组件124。其中，保护壳123可以安装在第一滑台132 背向基座140的一侧，保护壳123上侧设置有开口1234，上述的移动模组安装在保护壳123内；连接组件124设置在保护壳123的开口1234处并与保护壳123滑移连接，连接组件124还与移动模组的第二滑台1211连接，水平关节式机械臂122安装在连接组件124上。保护壳123和连接组件124为线性模组和水平关节式机械臂122提供了支撑和安装空间，使水平关节式机械臂 122在随第二滑台1211运动时更平顺，也可降低或避免水平关节式机械臂122 在伸缩动作时的晃动。
45.根据本实用新型的一个实施例，如图2所示，保护壳123可以包括底壳 1231、第一板件1232和第二板件1233，其中第一板件1232和第二板件1233 连接在底壳1231上侧，并且
在第一板件1232与第二板件1233之间形成上述的开口1234。连接组件124的两侧设置有滑槽1244(见图6)，第一板件1232 和第二板件1233分别插入滑槽1244并与滑槽1244滑动配合。
46.具体的，如图6和图7所示，连接组件124可以包括第一连接板1241、第二连接板1242和连接件1243，第一连接板1241设置在保护壳123上方，第一连接板1241下侧的两个边沿处设置所述滑槽1244，第一连接板1241可以是由多个板件拼接而成(例如图6所示，第一连接板1241由两块板件拼接而成)，也可以是一块板件。第二连接板1242设置在保护壳123内并与第一连接板1241螺栓连接。在其它实施例中，也可以是在第二连接板1242的上侧边沿设置所述滑槽1244，还可以是在第一连接板1241的下侧边沿和第二连接板1242的上侧边沿均设置槽结构，当第一连接板1241与第二连接板1242 连接后，第一连接板1241上的槽结构和第二连接板1242上的槽结构组合形成上述滑槽1244。
47.如图6和图7所示，水平关节式机械臂122的一个动力模块安装在第二连接板1242下侧，水平关节式机械臂122的其它部件安装在第一连接板1241 上侧并与上述动力模块连接。连接件1243具有避让槽12433，以为上述的动力模块提供安装空间，连接件1243连接在第二连接板1242与第二滑台1211 之间。具体的，连接件1243可以包括横板12431和两块竖板12432，其中，横板12431与第二滑台1211连接，竖板12432连接在横板12431与第二连接板1242之间，两个竖板12432之间形成所述避让槽12433。
48.机械手100的工作原理如下。通过升降模组130可以驱动支撑座110和二维移动模组120共同上升或下降，通过直线模组121和水平关节式机械臂 122可以驱动支撑座110在支撑座110所在平面内移动，从而使得支撑座110 可以对存放在不同高度、不同水平位置的标准机械接口进行取放。
49.本实用新型还提供一种晶圆储存装置。所述晶圆储存装置包括如上所述的机械手100。
50.与现有技术相比，本实用新型的实施例中，机械手100和晶圆储存装置具有以柔性环式传动件133为传动基础的升降模组130，升降模组130的升降行程长度设计不受限制，可以根据需要进行匹配，而且安装调试更为方便。
51.最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。