传输机械臂

摘要

本发明涉及机械手技术领域，尤其是涉及一种传输机械臂。包括：夹取机构、升降机构和平移机构；夹取机构连接在升降机构的升降端，升降机构与平移机构连接，以使夹取机构能够沿水平方向和竖直方向移动；夹取机构包括底座、第一支臂、第二支臂、第一夹持部和第二夹持部；底座与升降机构的升降端连接，第一支臂和第二支臂的一端均设在底座上，且第一支臂和第二支臂能够相对或相向运动，以使连接在第一支臂远离底座的一端的第一夹持部与连接在第二支臂底座一端的第二夹持部将晶圆夹持或将晶圆卸下；第一夹持部和第二夹持部与晶圆的接触部上均设有多个导槽。以缓解现有技术中存在的现有机械臂若直接对晶圆进行夹持时，容易将晶圆划伤的技术问题。

权利要求

1.一种传输机械臂，用于设在无片盒的湿化学清洗设备，其特征在于，包括：夹取机构、升降机构和平移机构；

所述夹取机构连接在所述升降机构的升降端，所述升降机构与所述平移机构连接，以使所述夹取机构能够沿水平方向和竖直方向移动；

所述夹取机构包括底座、第一支臂、第二支臂、第一夹持部和第二夹持部；所述底座与所述升降机构的升降端连接，所述第一支臂和所述第二支臂的一端均设在所述底座上，且所述第一支臂和所述第二支臂能够相对或相向运动，以使连接在所述第一支臂远离所述底座的一端的第一夹持部与连接在所述第二支臂远离所述底座一端的第二夹持部将晶圆夹持或将晶圆卸下；

所述第一夹持部和第二夹持部与所述晶圆的接触部上均设有多个导槽；

所述平移机构包括：安装板和第一驱动组件；

所述安装板用于安装于清洗设备的机架上，所述第一驱动组件用于驱动所述升降机构相对所述安装板沿水平方向移动；

所述第一驱动组件包括两个平行设置的横向轨道、两个定位板、斜齿条、斜齿圆柱齿、电机安装座、横移电机和防撞检测开关；两个所述定位板对称设在所述安装板的上下两侧，每个所述定位板上均设有一个所述横向轨道，两个所述横向轨道平行设置，所述斜齿条设置位于上方的所述定位板上，所述斜齿条的延伸方向与所述横向轨道的延伸方向相同，所述电机安装座设在所述升降机构的主框架上，且在所述主框架上设有与横向轨道配合的凹槽，所述横移电机和防撞检测开关安装在所述电机安装座上，所述斜齿圆柱齿将所述电机的输出端和所述斜齿条配合，以使所述横移电机带动所述升降机构沿水平方向移动。

2.根据权利要求1所述的传输机械臂，其特征在于，所述第一夹持部包括两个第一开夹支臂和两个第一连杆；

两个所述第一开夹支臂沿所述第一支臂的延伸方向间隔分布，两个所述第一开夹支臂均与所述第一支臂垂直，两个所述第一连杆均设在两个所述第一开夹支臂远离所述第一支臂的一端，且两个所述第一连杆平行间隔设置；

沿所述第一连杆的延伸方向上均匀间隔分布有多个所述导槽。

3.根据权利要求2所述的传输机械臂，其特征在于，所述导槽包括定位槽和连接槽，所述连接槽与所述定位槽连通，由所述连接槽的远离所述定位槽的一端向靠近所述定位槽的一端，所述连接槽的槽宽逐渐减小。

4.根据权利要求3所述的传输机械臂，其特征在于，所述夹取机构还包括第一安装座、第二安装座、滚珠丝杠、两个丝杠安装座和第一驱动电机；所述第一安装座和所述第二安装座平行设置，所述第一支臂与所述第一安装座连接，所述第二支臂与所述第二安装座连接，两个丝杠安装座对称设置在所述底座的两端，所述滚珠丝杠上设置有两个第一丝母，其中一个第一丝母穿过第一安装座向所述底座的一端延伸，并与设置在所述底座的一端的丝杠安装座连接，另一个第一丝母穿过所述第二安装座向所述底座的另一端延伸，并与设置在所述底座的另一端的丝杠安装座连接，所述第一驱动电机通过同步带与所述滚珠丝杠中部设置的同步带轮连接，以驱动所述滚珠丝杠转动。

5.根据权利要求4所述的传输机械臂，其特征在于，所述夹取机构还包括至少四个导轨；

所述第一安装座的两端分别设有至少一个所述导轨，所述第二安装座的两端分别设置有至少一个所述导轨，且所述导轨的延伸方向与所述滚珠丝杠的延伸方向相同。

6.根据权利要求1‑5任一项所述的传输机械臂，其特征在于，所述第一夹持部和所述第二夹持部结构相同。

7.根据权利要求1所述的传输机械臂，其特征在于，所述升降机构包括升降电机安装座、升降导轨、升降滑块、升降杆、伺服电机、丝杠及第二丝母，所述升降导轨安装于所述主框架中且沿所述竖直方向设置，所述升降滑块与所述升降导轨可滑动地连接，所述升降杆的一端与所述升降滑块连接，所述升降杆的另一端与所述底座连接；所述伺服电机安装于所述升降电机安装座，所述丝杠与所述升降电机安装座可转动地连接且沿所述竖直方向设置，所述伺服电机的输出端与所述丝杠传动地连接，所述第二丝母套设于所述丝杠并与所述丝杠配合，所述升降滑块与所述丝母连接，所述伺服电机通电能够带动所述丝杠转动，以使所述升降杆带动所述底座沿竖直方向移动。

说明书

传输机械臂

技术领域

[0001] 本发明涉及机械手技术领域，尤其是涉及一种传输机械臂。

背景技术

[0002] 全自动晶圆清洗机设备主要用于不同尺寸晶圆的半导体清洗工艺中，而清洗工艺要在所有高温工艺之前进行，因为一旦成膜后，颗粒被盖在下层就不能被去除，更重要的是
表面的金属离子在高温时会非常活跃，渗入底层器件结构，导致器件失效。

[0003] 目前，对晶圆进行处理时，一般是带片盒处理，片盒会与晶圆接触，甚至在超声、兆声清洗环节会严重吸收声波能量，导致清洗不均匀，容易有颗粒残留。而现有的机械臂一般
均是对承载盘或者晶圆盒进行夹持，如果机械臂单独的对晶圆进行夹持，容易将晶圆划伤。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供传输机械臂，以缓解现有技术中存在的现有机械臂在对晶圆进行夹持时，容易将晶圆划伤的技术问题。

[0005] 本发明提供的一种传输机械臂，包括：夹取机构、升降机构和平移机构；

[0006] 所述夹取机构连接在所述升降机构的升降端，所述升降机构与所述平移机构连接，以使所述夹取机构能够沿水平方向和竖直方向移动；

[0007] 所述夹取机构包括底座、第一支臂、第二支臂、第一夹持部和第二夹持部；所述底座与所述升降机构的升降端连接，所述第一支臂和所述第二支臂的一端均设在所述底座
上，且所述第一支臂和所述第二支臂能够相对或相向运动，以使连接在所述第一支臂远离
所述底座的一端的第一夹持部与连接在所述第二支臂所述底座一端的第二夹持部将晶圆
夹持或将晶圆卸下；

[0008] 所述第一夹持部和第二夹持部与所述晶圆的接触部上均设有多个导槽。

[0009] 进一步地，所述第一夹持部包括两个第一开夹支臂和两个第一连杆；

[0010] 两个所述第一开夹支臂沿所述第一支臂的延伸方向间隔分布，所述第一开夹支臂与所述第一支臂垂直，所述第一连杆设两个所述第一开夹支臂远离所述支臂的一端，且两
个所述第一连杆平行间隔设置；

[0011] 沿所述第一连杆的延伸方向上均匀间隔分布有多个所述导槽。

[0012] 进一步地，所述导槽包括定位槽和连接槽，所述连接槽与所述定位槽连通，由所述连接槽的远离所述定位槽的一端向靠近所述定位槽的一端，所述连接槽的槽宽逐渐减小。

[0013] 进一步地，所述夹取机构还包括第一安装座、第二安装座、滚珠丝杠、两个丝杠安装座和第一驱动电机；所述第一安装座和所述第二安装座平行设置，所述第一支臂与所述
第一安装座连接，所述第二支臂与所述第二安装座连接，所述滚珠丝杠上的两个第一丝母
分别穿过第一安装座和所述第二安装座向所述底座的两端延伸，并与对称设在所述底座两
侧的两个所述丝杠安装座连接，所述第一驱动电机通过同步带与所述滚珠丝杠中部设置的
同步带轮连接，以驱动所述滚珠丝杠转动。

[0014] 进一步地，所述夹取机构还包括至少四个导轨；

[0015] 所述第一安装座的两端分别设有至少一个所述导轨，所述第二安装座的两端分别设置有至少一个所述导轨，且所述导轨的延伸方向与所述滚珠丝杠的延伸方向相同。

[0016] 进一步地，所述夹取机构还包括第一安装块、第二安装块和光电检测探头；

[0017] 所述第一安装块安装在所述第一支臂远离所述底座的一端，所述第二安装块的一端与所述第一安装块连接，所述第二安装块的另一端的两侧与两个所述第一开夹支臂连
接，所述光电检测探头设在所述第一开夹支臂靠近所述第一连杆的一端。

[0018] 进一步地，所述第一夹持部和所述第二夹持部结构相同。

[0019] 进一步地，所述平移机构包括：安装板和第一驱动组件；

[0020] 所述安装板用于安装于清洗设备的机架上，所述第一驱动组件用于驱动所述升降机构相对所述安装板沿水平方向移动。

[0021] 进一步地，所述第一驱动组件包括两个平行设置的横向轨道、两个定位板、斜齿条、斜齿圆柱齿、电机安装座、横移电机和防撞检测开关；两个所述定位板对称设在所述安
装板的上下两侧，每个所述定位板上均设有一个所述横向轨道，两个所述横向轨道平行设
置，所述斜齿条设置位于上方的所述定位板上，所述斜齿条的延伸方向与所述横向轨道的
延伸方向相同，所述电机安装座设在所述升降机构的主框架上，且在所述主框架上设有与
横向轨道配合的凹槽，所述横移电机和防撞检测开关安装在所述电机安装座上，所述斜齿
圆柱齿将所述电机的输出端和所述斜齿条配合，以使所述横移电机带动所述升降机构沿水
平方向移动。

[0022] 进一步地，所述升降机构包括升降电机安装座、升降导轨、升降滑块、升降杆、伺服电机、丝杠及第二丝母，所述升降导轨安装于所述主框架中且沿所述竖直方向设置，所述升
降滑块与所述升降导轨可滑动地连接，所述升降杆的一端与所述升降滑块连接，所述升降
杆的另一端与所述底座连接；所述伺服电机安装于所述升降电机安装座，所述丝杠与所述
升降电机安装座可转动地连接且沿所述竖直方向设置，所述伺服电机的输出端与所述丝杠
传动地连接，所述第二丝母套设于所述丝杠并与所述丝杠配合，所述升降滑块与所述丝母
连接，所述伺服电机通电能够带动所述丝杠转动，以使所述升降杆带动所述底座沿竖直方
向移动。

[0023] 进一步地，还包括风琴罩，所述风琴罩的一端穿过所述升降机构与所述夹取机构的连接部且其两端用于安装在清洗设备的机架上。

[0024] 本发明提供的传输机械臂，包括：夹取机构、升降机构和平移机构；所述夹取机构连接在所述升降机构的升降端，所述升降机构与所述平移机构连接，以使所述夹取机构能
够沿水平方向和竖直方向移动；所述夹取机构包括底座、第一支臂、第二支臂、第一夹持部
和第二夹持部；所述底座与所述升降机构的升降端连接，所述第一支臂和所述第二支臂的
一端均设在所述底座上，且所述第一支臂和所述第二支臂能够相对或相向运动，以使连接
在所述第一支臂远离所述底座的一端的第一夹持部与连接在所述第二支臂所述底座一端
的第二夹持部将晶圆夹持或将晶圆卸下；所述第一夹持部和第二夹持部与所述晶圆的接触
部上均设有多个导槽。在第一夹持部和第二夹持部夹持晶圆的时候，第一夹持部和第二夹
持部向晶圆所在的位置靠近的过程中，晶圆的最外部的边沿会进入到第一夹持部和第二夹
持部上设的导槽中，这样第一夹持部和第二夹持部在夹持晶圆时不会将晶圆损坏，以缓解
现有技术中存在的现有机械臂若直接对晶圆进行夹持时，容易将晶圆划伤的技术问题。

附图说明

[0025] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的
附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前
提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0026] 图1为本发明实施例提供的传输机械臂的立体图；

[0027] 图2为本发明实施例提供的传输机械臂的俯视图；

[0028] 图3为本发明实施例提供的传输机械臂的第一连杆的结构示意图；

[0029] 图4为图3对放大图；

[0030] 图5为本发明实施例提供的传输机械臂的主视图；

[0031] 图6为本发明实施例提供的传输机械臂的侧视图。

[0032] 图标：1‑平移机构；10‑安装板；11‑定位板；12‑横向轨道；13‑斜齿条；14‑斜齿圆柱齿；15‑电机安装座；16‑防撞检测开关；2‑升降机构；21‑升降电机安装座；22‑伺服电机；23‑
升降导轨；24‑升降滑块；25‑升降杆；26‑丝杠；27‑主框架；271‑侧板；272‑底板；273‑顶板；
274‑基准板；3‑夹取机构；31‑底座；32‑第二支臂；33‑第二夹持部；34‑第一支臂；35‑第一夹
持部；36‑第一安装座；37‑第二安装座；38‑滚珠丝杠；39‑丝杠安装座；40‑第一驱动电机；
350‑第一开夹支臂；351‑第一连杆；352‑导槽；3520‑定位槽；3521‑连接槽。

具体实施方式

[0033] 下面将结合实施例对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技
术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范
围。

[0034] 如图1‑2所示，本发明提供的一种传输机械臂，包括：夹取机构3、升降机构2和平移机构1；所述夹取机构3连接在所述升降机构2的升降端，所述升降机构2与所述平移机构1连
接，以使所述夹取机构3能够沿水平方向和竖直方向移动；所述夹取机构3包括底座31、第一
支臂34、第二支臂32、第一夹持部35和第二夹持部33；所述底座31与所述升降机构2的升降
端连接，所述第一支臂34和所述第二支臂32的一端均设在所述底座31上，且所述第一支臂
34和所述第二支臂32能够相对或相向运动，以使连接在所述第一支臂34远离所述底座31的
一端的第一夹持部35与连接在所述第二支臂32所述底座31一端的第二夹持部33将晶圆夹
持或将晶圆卸下；所述第一夹持部35和第二夹持部33与所述晶圆的接触部上均设有多个导
槽352。

[0035] 其中，底座31的上方设有防护罩，以防止被腐蚀性气体腐蚀，且底座31、第一支臂34和第二支臂32均采用金属材质，并在第一支臂34和第二支臂32的表面涂有防腐蚀材料。

[0036] 本实施例中，在第一夹持部35和第二夹持部33夹持晶圆的时候，第一夹持部35和第二夹持部33向晶圆所在的位置靠近的过程中，晶圆的最外部的边沿会进入到第一夹持部
35和第二夹持部33上设的导槽352中，这样第一夹持部35和第二夹持部33在夹持晶圆时不
会将晶圆损坏。

[0037] 在上述实施例中，所述第一夹持部35包括两个第一开夹支臂350和两个第一连杆351；两个所述第一开夹支臂350沿所述第一支臂34的延伸方向间隔分布，所述第一开夹支
臂350与所述第一支臂34垂直，所述第一连杆351设两个所述第一开夹支臂350远离所述支
臂的一端，且两个所述第一连杆351平行间隔设置；沿所述第一连杆351的延伸方向上均匀
间隔分布有多个所述导槽352。

[0038] 其中，导槽352环设在第一连杆351上。

[0039] 本实施例中，两个第一开夹支臂350垂直设在第一支臂34的下方，并在两个第一开夹支臂350远离第一支臂34的一端之间设置的带有导槽352的第一连杆351，在第一支臂34
和第二支臂32移动的时候，设在第一连杆351上的导槽352能够使晶圆的边沿卡设在导槽
352中，并且多个导槽352沿第一连杆351的延伸方向均匀分布，进而能够使放置好的晶圆卡
设在不同的导槽352中。

[0040] 如图3‑4所述，在上述实施例中，所述导槽352包括定位槽3520和连接槽3521，所述连接槽3521与所述定位槽3520连通，由所述连接槽3521的远离所述定位槽3520的一端向靠
近所述定位槽3520的一端，所述连接槽3521的槽宽逐渐减小。

[0041] 其中，定位槽3520的截面为长条形，连接槽3521的截面为V形，且V形连接槽3521的开口大小根据晶圆的规格进行调整。

[0042] 本实施例中，连接槽3521的槽宽由外向内逐渐减小，且连接槽3521与定位槽3520连通，这样晶圆的边沿可逐渐的由连接槽3521进入到定位槽3520以使晶圆的位置相对稳
定。

[0043] 在上述实施例中，所述夹取机构3还包括第一安装座36、第二安装座37、滚珠丝杠38、两个丝杠安装座39和第一驱动电机40；所述第一安装座36和所述第二安装座37平行设
置，所述第一支臂34与所述第一安装座36连接，所述第二支臂32与所述第二安装座37连接，
所述滚珠丝杠38上的两个第一丝母分别穿过第一安装座36和所述第二安装座37向所述底
座31的两端延伸，并与对称设在所述底座31两侧的两个所述丝杠安装座39连接，所述第一
驱动电机40通过同步带与所述滚珠丝杠38中部设置的同步带轮连接，以驱动所述滚珠丝杠
38转动。

[0044] 具体地，所述夹取机构3还包括至少四个导轨；所述第一安装座36的两端分别设有至少一个所述导轨，所述第二安装座37的两端分别设置有至少一个所述导轨，且所述导轨
的延伸方向与所述滚珠丝杠38的延伸方向相同。

[0045] 进一步地，所述第一夹持部35和所述第二夹持部33结构相同。

[0046] 本实施例中，当要夹取晶圆时，第一驱动电机40工作，同步带带动设在滚珠丝杠38中部的同步带轮转动，以使滚珠丝杠38转动，进而带动连接在丝母上的第一安装座36和第
二安装座37，第一安装座36和第二安装座37沿着导轨上做相对运动，从而带动第一支臂34
和第二支臂32相对运动，这样，第一夹持部35和第二夹持部33即可以完成对晶圆的夹取，而
且因导槽352的设置，第一夹持部35和第二夹持部33能够更好的将晶圆夹取，降低晶圆损坏
的概率。

[0047] 在上述实施例中，所述夹取机构3还包括第一安装块、第二安装块和光电检测探头；所述第一安装块安装在所述第一支臂34远离所述底座31的一端，所述第二安装块的一
端与所述第一安装块连接，所述第二安装块的另一端的两侧与两个所述第一开夹支臂350
连接，所述光电检测探头设在所述第一开夹支臂350靠近所述第一连杆351的一端。

[0048] 本实施例中，通过第一安装块和第二安装块的设置能够便于将第一开夹臂与第一支臂34连接，而且可以通过较小的材料加工成第一安装块和第二安装块，也便于材料的选
用，还可节省成本；另外光电检测探头的设置能够检测出是否有晶圆片的遗漏，当有晶圆遗
漏时，光电检测探头能够及时的报警，使整个装置停止工作，以提高整个生产线的安全系
数。

[0049] 如图5‑6所示，在上述实施例中，所述平移机构1包括：安装板10和第一驱动组件；所述安装板10用于安装于清洗设备的机架上，所述第一驱动组件用于驱动所述升降机构2
相对所述安装板10沿水平方向移动。

[0050] 具体地，所述第一驱动组件包括两个平行设置的横向轨道12、两个定位板11、斜齿条13、斜齿圆柱齿14、横移电机和防撞检测开关16；两个所述定位板11对称设在所述安装板
10的上下两侧，每个所述定位板11上均设有一个所述横向轨道12，两个所述横向轨道12平
行设置，所述斜齿条13设置位于上方的所述定位板11上，所述斜齿条13的延伸方向与所述
横向轨道12的延伸方向相同，所述电机安装座15设在所述升降机构2的主框架27上，且在所
述主框架27上设有与横向轨道12配合的凹槽，所述横移电机和防撞检测开关16安装在所述
电机安装座15上，所述斜齿圆柱齿14将所述电机的输出端和所述斜齿条13配合，以使所述
横移电机带动所述升降机构2沿水平方向移动。

[0051] 本实施例中，安装板10为金属板，以使其能够支撑整体是装置；安装板10与晶圆清洗设备骨架相应的位置通过螺钉连接，铺成整个机械臂安装的一个平面，并将平面调平，所
有其他的安装件的安装包括夹取机构3的运行都以安装板10为基准和前提。两个定位板11
可拆卸的设在安装板10上，定位板11上设置的横向轨道12与主框架27通过设在主框架27上
的凹槽滑动连接，电机安装座15上的电机工作，以驱动斜齿圆柱齿14转动，以使其相对齿条
横向移动，进而带动主框架27沿水平方向移动；防撞检测开关16用于限制主框架27水平方
向移动的距离，另外本方案中采用电机驱动带动斜齿圆柱齿14轮，斜齿圆柱齿14轮与斜齿
条13的啮合运动使得整个主架体移动，这种方式相比普通的直齿圆柱齿的方式传动更加平
稳，且震动噪音较小，且负载能力更强。

[0052] 在上述实施例中，所述升降机构2包括升降电机安装座21、升降导轨23、升降滑块24、升降杆25、伺服电机22、丝杠26及第二丝母，所述升降导轨23安装于所述主框架27中且
沿所述竖直方向设置，所述升降滑块24与所述升降导轨23可滑动地连接，所述升降杆25的
一端与所述升降滑块24连接，所述升降杆25的另一端与所述底座31连接；所述伺服电机22
安装于所述升降电机安装座21，所述丝杠26与所述升降电机安装座21可转动地连接且沿所
述竖直方向设置，所述伺服电机22的输出端与所述丝杠26传动地连接，所述第二丝母套设
于所述丝杠26并与所述丝杠26配合，所述升降滑块24与所述丝母连接，所述伺服电机22通
电能够带动所述丝杠26转动，以使所述升降杆25带动所述底座31沿竖直方向移动。

[0053] 其中，升降杆25为中空结构部分丝杠26穿设于升降杆25内，从而节省了安装空间。

[0054] 本实施例中，伺服电机22的输出端通过同步带轮与丝杠26连接，第二丝母与升降滑块24连接，启动伺服电机22，丝杆即可将机轴的旋转运动改变为升降杆25的上下运动，以
使底座31上下移动，进而控制第一夹持部35和第二夹持部33升降。

[0055] 在上述实施例中，主框架27包括侧板271、底板272、顶板273和基准板274，基准板274与侧板271相对设在底板272和顶板273之间，以形成有主框架27，在主框架27的开口的
一端设有透明板，以使主框架27密封，另外在顶板273上设有密封环，密封环上设有防腐密
封圈，防腐密封圈与升降杆25接触，以使升降杆25在上下升降的过程中不会有酸雾等腐蚀
性气体进入到升降机构2中。

[0056] 在上述实施例中，还包括风琴罩，所述风琴罩的一端穿过所述升降机构2与所述夹取机构3的连接部且其两端用于安装在清洗设备的机架上。

[0057] 本实施例中，风琴罩座拉伸往复运动，能够阻止腐蚀性气体扩散到机械臂运动空间内，避免整个机械臂安装空间中的机械臂或者安装件被腐蚀。

[0058] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依
然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进
行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的范围。