一种用于晶圆盒可靠高效搬运的机械手制造技术

本发明专利技术公开了一种用于晶圆盒可靠高效搬运的机械手，晶圆盒包括盒体和把手，把手俯视大体呈U字形，机械手包括手爪、定位传感器以及锁紧机构，手爪侧视大体呈J字形，定位传感器设置在手爪的非弯钩一侧并与搬运控制器通讯，锁紧机构包括锁紧块、锁紧驱动单元以及锁紧控制器，锁紧块设置在手爪的弯钩一侧，锁紧驱动单元驱动锁紧块上下运动，锁紧块上行以使其下端远离手爪的弯钩自由端或下行以使其下端抵靠在手爪的弯钩自由端。该机械手体积小、结构紧凑、带视觉识别和传感检测功能，并在机械结构上配置有物料锁紧机构。可保证机械手能够准确可靠地抓取晶圆盒，在搬运过程中可避免晶圆盒滑落，有助于实现高效可靠地作业。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及测试测量领域，具体涉及一种传感器的原位校准装置及方法。
技术介绍
在半导体行业中，集成电路的加工制造离不开大量晶圆片的使用，所有集成电路的设计和加工最终均需要集成在晶圆片上。晶圆片很薄，通常只有零点几个毫米，而且脆性较大，操作上稍有不当将可能直接导致晶片破损报废，另一方面考虑到晶圆片制备过程复杂，价格昂贵，因而晶圆片的制备和运输时的安全性和可靠性一直都是各大半导体行业所关注的重点。晶圆片在制备过程中，需要参与多个不同的工序才能得到最终的成品，而在不同工序之间流转时，其运输和保管都需要用到晶圆盒，起到防尘防碰的作用。晶圆盒一般是由白色透明、韧性较好的材料(如尼龙)制成，其外部结构设有晶圆盒把手，以方便对其搬运。对于晶圆盒的搬运，通常的做法是采用人工直接操作的方式，然而手工搬运承放有像晶圆片这类脆性材料的物件时，其中包含着较多人为的随机不良因素，比如因搬运不小心而导致物料滑落、取放时的人为冲击等等，因而稍有不当极易造成晶圆片的破裂。因此，现阶段，在自动化程度较高的半导体工厂中，已逐渐开始尝试采用装载有机械手的机械臂来替代人工进行作业。通过预先规划好机械臂的运动轨迹，使机械臂末端机械手能够到达晶圆盒的位置并实施抓取、搬运动作。相比于人工作业而言，由于避免了人为不良因素的影响，物料搬运时的可靠性和安全性得到了大幅度的提高。而且，在作业效率方面，人工也是不能与之相提并论的。虽然随着半导体工厂的自动化程度日益提高，自动化产品如机械臂、机器人逐渐可以代替人工进行作业，但是机器代替人工操作有时并不能完美的如人所愿。采用机械臂搬运晶圆盒时，对机械臂本身的重复定位精度和运动时的平稳性要求较高，而且也要求晶圆盒在载物货台上的定位也必须很准确。如果晶圆盒有所偏离机械臂末端机械手抓取时的空间定位点，机械手极有可能出现抓空甚至会因直接碰撞晶圆盒上的非抓取点而造成晶圆盒翻倒或碰碎晶圆片等现象。此外，在机械臂搬运过程中，由于晶圆盒材料的摩擦系数较低，也极容易导致因抓取不牢靠造成晶圆盒从机械手中滑落。以上所述现象，在当今半导体领域利用机械臂搬运晶圆盒时常会发生，而该问题的解决方案在已有的相关领域专利中均很少提及。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的专利技术目的在于提供一种用于晶圆盒可靠高效搬运的机械手，该机械手体积小、结构紧凑、带视觉识别和传感检测功能，并在机械结构上配置有物料锁紧机构。可保证机械手能够准确可靠地抓取晶圆盒，在搬运过程中可避免晶圆盒滑落，有助于实现高效可靠地作业。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下的技术方案：一种用于晶圆盒可靠高效搬运的机械手，所述晶圆盒定位于载物台上，所述晶圆盒包括盒体和把手，所述把手俯视大体呈U字形，所述把手的两自由端分别连接在所述盒体的外侧面上，所述机械手包括：手爪，所述手爪侧视大体呈J字形；定位传感器，所述定位传感器设置在所述手爪的非弯钩一侧并与搬运控制器通讯，所述搬运控制器分别控制搬运驱动单元驱动机械臂动作和控制所述定位传感器在移动过程中对设置在所述载物台上的定位件进行检测以得到检测到的反馈，所述搬运控制器根据检测到的反馈发出执行抓取动作的指令；锁紧机构，所述锁紧机构包括锁紧块、锁紧驱动单元以及锁紧控制器，所述锁紧块设置在所述手爪的弯钩一侧，所述锁紧驱动单元驱动所述锁紧块上下运动并与所述锁紧控制器通讯，所述锁紧控制器与所述搬运控制器通讯，所述锁紧块上行以使其下端远离所述手爪的弯钩自由端或下行以使其下端抵靠在所述手爪的弯钩自由端。上述技术方案中，所述机械手还包括检测传感器，所述检测传感器设置在所述手爪的非弯钩一侧并与所述锁紧控制器通讯，所述锁紧控制器控制所述检测传感器对所述盒体的设定位置进行检测已得到检测到或未检测到的反馈，所述搬运控制器根据检测到的反馈发出执行搬运动作的指令或根据未检测到的反馈重新执行抓取动作的指令。上述技术方案中，所述定位传感器采用视觉传感器，所述检测传感器采用光电传感器。上述技术方案中，所述手爪的非弯钩部分设有贯通至所述手爪的弯钩自由端的释放槽，所述释放槽的下端口位置的两槽壁主视大体呈八字形。上述技术方案中，所述手爪的弯钩自由端和与其相对的手爪的非弯钩部分的相对面分别加工有两导向斜面，所述两导向斜面侧视大体呈倒置八字形。上述技术方案中，所述锁紧驱动单元包括电机和减速器，所述电机设有一编码器且其输出端连接所述减速器，所述电机与所述锁紧控制器通讯，所述锁紧机构还包括锁紧传动单元和锁紧导向单元，所述锁紧传动单元包括丝杆螺母组件和齿轮组件，所述丝杆螺母组件包括丝杆和螺母，所述螺母可转动的支撑在一对轴承上，所述丝杆沿上下方向旋移连接在所述螺母的内侧，所述齿轮组件包括第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮套设安装在所述减速器的输出端上，所述第二齿轮套设安装在所述螺母的外侧，所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合传动，所述锁紧导向单元包括移动块和导向杆，所述移动块连接在所述丝杆的下端并上下可移动的设置，所述移动块的上端连接所述导向杆。上述技术方案中，所述丝杆和所述螺母之间为梯形螺牙旋移传动，所述第一齿轮和所述第二齿轮之间为直形齿牙啮合传动，所述轴承与所述螺母之间还设置有三波峰垫圈。上述技术方案中，所述锁紧机构还包括接近传感器，所述接近传感器设置在所述导向杆的上方，所述接近传感器与所述锁紧控制器通讯，所述锁紧控制器分别控制所述电机驱动导向杆动作和控制所述接近传感器检测其与运动中的所述导向杆的距离以得到二者之间为设定距离的反馈，当接近传感器发出反馈信号时，此时导向杆的位置为锁紧机构上下移动的零点位置，机构在运动过程中的其余位置点都是相对零点来确定的。上述技术方案中，所述螺母、所述第一齿轮以及所述第二齿轮内置在一壳体中，所述丝杆和所述导向杆穿过所述壳体的通孔并且分别与所述壳体的通孔螺纹连接和滑动连接，所述壳体的内壁设有一储存油脂以为所述第一齿轮和所述第二齿轮供油的储油槽，所述导向杆和与其配合的通孔之间还过盈安装有无油轴承。上述技术方案中，所述机械手通过安装板连接在所述机械臂的末端，所述手爪的非弯钩自由端连接在所述安装板上，所述定位传感器和所述检测传感器分别装配在所述安装板上，所述锁紧机构装配在所述手爪的非弯钩部分，所述机械手还包括封板，所述封板包括罩设在所述定位传感器的上方的第一封罩和罩设在所述锁紧机构的外侧的第二封罩，所述第一封罩的下端设有与所述安装板连接敞开口，所述第二封罩的一侧设有与手爪的非弯钩部分连接的第二敞开口。由于上述技术方案运用，本专利技术与现有技术相比具有下列优点：1)本专利技术的机械手通过设置定位传感器，可获取机械手相对于晶圆盒的相对位置信息，确保机械手能准确到达晶圆盒抓取点位置，减小甚至可消除位置偏差的影响，有效避免了机械手直接碰撞到晶圆盒上的非抓取点而造成晶圆盒翻倒或碰碎晶圆片等现象的发生；2)本专利技术的机械手通过设置锁紧机构，可实现对把手的闭合连接，避免晶圆盒从手爪的钩槽中滑落，确保了晶圆盒在搬运过程中的安全性；3)本专利技术的机械手通过设置锁紧机构，采用电机驱动的方式，通过利用编码器的反馈，可实现对电机的转速和角位移进行精确调节。经齿轮机构和丝杆螺母机构最终转化成锁紧块的往复移动，该移动行程的精度进而也可以得到保证；4)本专利技术的机械手通过设置检测传感器，检测晶圆盒的有无本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于晶圆盒可靠高效搬运的机械手，所述晶圆盒定位于载物台上，所述晶圆盒包括盒体和把手，所述把手俯视大体呈U字形，所述把手的两自由端分别连接在所述盒体的外侧面上，其特征在于，所述机械手包括：手爪，所述手爪侧视大体呈J字形；定位传感器，所述定位传感器设置在所述手爪的非弯钩一侧并与搬运控制器通讯，所述搬运控制器分别控制搬运驱动单元驱动机械臂动作和控制所述定位传感器在移动过程中对设置在所述载物台上的定位件进行检测以得到检测到的反馈，所述搬运控制器根据检测到的反馈发出执行抓取动作的指令；锁紧机构，所述锁紧机构包括锁紧块、锁紧驱动单元以及锁紧控制器，所述锁紧块设置在所述手爪的弯钩一侧，所述锁紧驱动单元驱动所述锁紧块上下运动并与所述锁紧控制器通讯，所述锁紧控制器与所述搬运控制器通讯，所述锁紧块上行以使其下端远离所述手爪的弯钩自由端或下行以使其下端抵靠在所述手爪的弯钩自由端。

【技术特征摘要】
1.一种用于晶圆盒可靠高效搬运的机械手，所述晶圆盒定位于载物台上，所述晶圆盒包括盒体和把手，所述把手俯视大体呈U字形，所述把手的两自由端分别连接在所述盒体的外侧面上，其特征在于，所述机械手包括：手爪，所述手爪侧视大体呈J字形；定位传感器，所述定位传感器设置在所述手爪的非弯钩一侧并与搬运控制器通讯，所述搬运控制器分别控制搬运驱动单元驱动机械臂动作和控制所述定位传感器在移动过程中对设置在所述载物台上的定位件进行检测以得到检测到的反馈，所述搬运控制器根据检测到的反馈发出执行抓取动作的指令；锁紧机构，所述锁紧机构包括锁紧块、锁紧驱动单元以及锁紧控制器，所述锁紧块设置在所述手爪的弯钩一侧，所述锁紧驱动单元驱动所述锁紧块上下运动并与所述锁紧控制器通讯，所述锁紧控制器与所述搬运控制器通讯，所述锁紧块上行以使其下端远离所述手爪的弯钩自由端或下行以使其下端抵靠在所述手爪的弯钩自由端。2.根据权利要求1所述的机械手，其特征在于，所述机械手还包括检测传感器，所述检测传感器设置在所述手爪的非弯钩一侧并与所述锁紧控制器通讯，所述锁紧控制器控制所述检测传感器对所述盒体的设定位置进行检测已得到检测到或未检测到的反馈，所述搬运控制器根据检测到的反馈发出执行搬运动作的指令或根据未检测到的反馈重新执行抓取动作的指令。3.根据权利要求2所述的机械手，其特征在于，所述定位传感器采用视觉传感器，所述检测传感器采用光电传感器。4.根据权利要求1或2所述的机械手，其特征在于，所述手爪的非弯钩部分设有贯通至所述手爪的弯钩自由端的释放槽，所述释放槽的下端口位置的两槽壁主视大体呈八字形。5.根据权利要求1或2所述的机械手，其特征在于，所述手爪的弯钩自由端和与其相对的手爪的非弯钩部分的相对面分别加工有两导向斜面，所述两导向斜面侧视大体呈倒置八字形。6.根据权利要求1或2所述的机械手，其特征在于，所述锁紧驱动单元包括电机和减速器，所述电机设有一编码器且其输出端连接所述减速器，所述电机与所述锁紧控制器通讯，所述锁紧机构还包括锁紧传动单元和锁紧导向单元，所述锁紧传...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶磊，戴军，王宏军，林睿，厉茂海，
申请(专利权)人：苏州元谋智能机器人系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32