一种机械手定位装置的制作方法

本实用新型涉及光刻设备技术领域，尤其涉及一种机械手定位装置。

背景技术：

光刻设备的硅片传输系统中，需要用机械手快速、准确、可靠的将硅片从预对准工位传递至工件台上。为保证硅片在从预对准工位到工件台上的位置精度，要求机械手在取片和放片时的水平向重复定位精度达到1μm。在实际工作中机械手末端定位精度与重复性精度较低，重复性精度在50μm左右，而先进光刻机对硅片的上片重复性精度要求远高于此，因此，仅仅依靠机械手自身的精度是无法满足使用需求的。

目前在硅片传输系统中常用的定位方式为V型槽定位结构。如图1所示，定位结构安装在预对准工位或工件台1’上。在机械手腕部2’设置有两个定位滚轮3’，定位板4’上设置V型槽41’及定位平面42’。当机械手与目标硅片进行交接时，机械手腕部2’的定位滚轮3’与定位板4’接触，其中一侧的定位滚轮3’与定位板的V型槽41’接触，另一侧的定位滚轮3’与定位平面42’接触，通过三点接触，限制机械手末端X、Y、Rz三个方向的自由度，从而对片叉5’的取片或放片过程进行定位。该定位过程中，机械手与定位板4’接触时会产生冲击振动，影响水平向定位精度及重复性精度。

另一方面，如图2所示，目前光刻设备的机械手定位结构，其垂向运动单元为电机6’驱动滚珠丝杠结构。由于滚珠丝杠结构自身存在配合间隙，垂向往复运动时的重复性精度较低，垂向运动会影响机械手水平向的重复定位精度，进而影响机械手取片和放片位置的准确性。

因此，亟需提供一种机械手定位装置，以克服现有技术中存在的机械手定位时易产生冲击振动及水平向重复定位精度低的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种机械手定位装置，该定位装置能够有效吸收机械手定位时产生的冲击振动，提高机械手水平向重复定位精度。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种机械手定位装置，包括：

基板；

滑板，其可移动地设置在所述基板上；

驱动组件，所述驱动组件被配置为能够驱动所述滑板在垂直方向上往复运动；

定位组件，其设置在所述滑板的顶端，所述定位组件用于为机械手进行水平向定位；

减震组件，其连接在所述滑板与所述定位组件之间，用于吸收所述机械手与所述定位组件接触时产生的冲击振动。

作为上述机械手定位装置的优选技术方案，所述驱动组件包括电机和凸轮，所述凸轮设置于所述电机的输出轴上，所述滑板上设置有从动轮，所述从动轮与所述凸轮的周面配合。

作为上述机械手定位装置的优选技术方案，还包括弹性件，所述弹性件的一端固定在所述基板上，另一端固定在所述滑板上，所述弹性件被配置为使所述从动轮始终与所述凸轮周面接触。

作为上述机械手定位装置的优选技术方案，所述定位组件包括定位板和调整板，所述定位板上设置有若干定位凸台，若干所述定位凸台均与所述调整板接触。

作为上述机械手定位装置的优选技术方案，所述定位凸台与所述定位板一体成型。

作为上述机械手定位装置的优选技术方案，所述定位板的一端设置有V型槽，另一端设置有定位平面，所述机械手上的两个定位滚轮分别与所述V型槽和所述定位平面接触定位。

作为上述机械手定位装置的优选技术方案，所述减震组件包括两个簧片，分别设置在所述滑板顶部的两端，所述簧片呈U型，所述簧片包括底部和两个侧部，所述底部固定在所述滑板上，两个所述侧部分别固定在所述定位板和所述调整板上。

作为上述机械手定位装置的优选技术方案，所述减震组件包括两组弹簧，分别设置在所述滑板顶部的两端，每组所述弹簧均包括第一弹簧和第二，所述第一弹簧连接所述滑板和所述定位板，所述第二弹簧连接所述滑板和所述调整板。

作为上述机械手定位装置的优选技术方案，所述滑板与所述基板之间通过导轨与滑块连接。

作为上述机械手定位装置的优选技术方案，所述滑板与所述基板之间通过交叉滚子导轨连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点及有益效果在于：

本实用新型提供的机械手定位装置，滑板可移动地设置在基板上，驱动组件能够驱动滑板在垂直方向上往复运动。定位组件设置在滑板的顶端，用于为机械手进行水平向定位，减震组件连接在滑板与定位组件之间，用于吸收机械手与定位组件接触时产生的冲击振动。该机械手定位装置中的滑板能在驱动组件的驱动作用下在垂直方向上往复运动，相较于现有技术中的滚珠丝杠垂向运动结构自身存在的间隙误差，有效提高了垂向往复运动时的重复性精度，从而减少垂向运动对水平向重复定位精度的影响，提高机械手的水平向重复定位精度；通过设置减震组件，可有效吸收机械手定位时产生的冲击振动，进一步提高机械手的水平向重复定位精度，从而提高硅片交接和上片位置重复性精度。

附图说明

图1是现有技术提供的机械手定位装置工作时的俯视图；

图2是现有技术提供的机械手定位装置的垂向运动单元的结构示意图；

图3是本实用新型提供的机械手定位装置的结构示意图；

图4是本实用新型提供的机械手定位装置的主视图；

图5是本实用新型提供的机械手定位装置的侧视图；

图6是本实用新型提供的导轨与滑块的结构示意图；

图7是本实用新型提供的交叉滚子导轨的结构示意图；

图8是本实用新型提供的定位板的安装示意图；

图9是本实用新型提供的定位板的另一安装示意图；

图10是本实用新型提供的机械手工作时的结构简图。

图中：

1’-预对准工位或工件台；2’-机械手腕部；3’-定位滚轮；4’-定位板；41’-V型槽；42’-定位平面；5’-片叉；6’-电机；

1-基板；2-滑板；3-减震组件；4-电机；5-凸轮；6-从动轮；7-弹性件；8-定位板；81-定位凸台；9-调整板；10-导轨；11-滑块；12-交叉滚子导轨；13-定位滚轮；14-片叉。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式进一步说明本实用新型的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部。

如图3-图5所示，本实施例提供了一种机械手定位装置，用于对机械手在将硅片从预对准工位传递至工件台过程中的取片和放片进行定位。该定位装置包括基板1、滑板2、驱动组件、定位组件和减震组件3。其中，基板1固定在机架上，滑板2可移动地设置在基板1上。驱动组件被配置为能够驱动滑板2在垂直方向上往复运动。定位组件设置在滑板2的顶端，用于为机械手进行水平向定位。减震组件3连接在滑板2与定位组件之间，用于吸收机械手与定位组件接触时产生的冲击振动。

具体地，参见图3-5，上述驱动组件包括电机4，以及连接在电机4输出轴上的凸轮5，电机4的旋转驱动凸轮5旋转。滑板2上设置有从动轮6，从动轮6与凸轮5的周面配合。滑板2与基板1之间设置有弹性件7，该弹性件7被配置为使得滑板2相对于基板1在垂直上方移动。以此方式，从动轮6始终与凸轮5的外周面的下缘紧密配合，并由凸轮5的外周轮廓形状限定滑板2的垂直运动轨迹，从而将凸轮5的旋转运动转换成滑板2的直线运动。滑板2与基板1之间通过滑轨10与滑块11配合连接，以限制上述垂直运动的精度。

本实施例提供的机械手定位装置中的滑板2能在驱动组件的驱动作用下在垂直方向上往复运动，相较于现有技术中的滚珠丝杠垂向运动结构自身存在的间隙误差，有效提高了垂向往复运动时的重复性精度，从而减少垂向运动对水平向重复定位精度的影响，提高机械手的水平向重复定位精度，可将垂向运动的重复性精度提高到9μm。通过垂向运动重复性精度的提高，可减少由于垂向运动对水平向的定位精度的影响，从而提高机械手定位时水平向的重复性精度。本实施例中的弹性件7选择为弹簧，但并不局限于此。

在本实施例中，可以将凸轮5的轮廓精度(凸轮5基圆圆度精度)设计为5μm，再结合从动轮6精度和系统的控制精度，该定位装置的垂向重复性精度可以达到9μm。远高于现有技术中滚珠丝杠结构的重复性精度。当垂向重复性精度为9μm时，所产生的水平向定位误差X轴为0.01μm，Y轴为0.01μm，Rz轴为0.13μrad。

进一步地，参见图3，定位组件包括定位板8和调整板9，定位板8和调整板9分别固定在滑板2的顶端，减震组件3连接在滑板2与定位板8、以及滑板2与调整板9之间，用于吸收机械手与定位组件接触时产生的冲击振动。

通过设置减震组件3，可有效吸收机械手定位时产生的冲击振动，进一步提高机械手的水平向重复定位精度，从而提高硅片交接和上片位置重复性精度。在一个实施例中，如图6所示，滑板2与基板1之间可以通过导轨10与滑块11连接。基板1与滑板2中的一个上设置有导轨10，另一个上设置滑块11，滑块11与导轨10滑动连接实现滑板2的上下运动。

在另一个实施例中，如图7所示，滑板2与基板1之间通过交叉滚子导轨12连接。使用交叉滚子导轨12，可以缩小安装空间，同样的行程要求下，交叉滚子导轨12尺寸更小、刚度更强，使得整个定位装置更为紧凑、可靠。

在现有技术中，定位板8为磨损件，需要经常更换，定位板8的安装精度要求很高，每次更换时需要利用工装重新调整，导致定位板8的更换较为繁琐，人工及时间成本较高。

如图8所示，在一个实施例中，定位板8上一体成型有若干定位凸台81，若干定位凸台81均与调整板9面接触，以实现单独更换定位板8时的重复定位。具体地，图8中三个定位凸台81均与调整板9接触，实现定位板8的安装定位。

通过上述结构设置，可实现定位板8的单独更换。仅需要在首次安装时使用工装调整，安装好定位板8和调整板9，后期更换时只需将新的定位板8利用三个定位凸台81在调整板9上定位即可，而不需要重新使用工装进行调整，大大节省了更换时间，提高了更换效率。

定位板8采用V型槽定位形式，即定位板8的一端设置有V型槽，另一端设置有定位平面，机械手腕部的两个定位滚轮13与定位板8接触，其中一侧的定位滚轮13与V型槽接触，另一侧与定位平面接触，通过三点接触，限制机械手末端X、Y、Rz三个方向的自由度，实现机械手的定位。

减震组件3包括两个簧片，分别设置在滑板2顶部的两端。簧片呈U型，簧片包括底部和两个侧部，两个侧部分别与底部连接且相对设置，每个簧片的底部固定在滑板2上，两个侧部分别固定在定位板8和调整板9上。两个簧片组成的减震机构，可以消除机械手与定位板8接触时产生的冲击振动，保证水平向重复性精度，提高机械手的定位准确性。

在其他实施例中，如图9所示，减震组件3可以包括两组弹簧，分别设置在滑板2顶部的两端，每组弹簧均包括第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧连接滑板2和定位板8，第二弹簧连接滑板2和调整板9。

如图10所示，机械手与定位板8接触时会产生由于冲击产生的振动，如该振动不消除，就会传递到机械手的片叉14上，影响取片和放片时的定位重复性。所以，在定位板8后方增设簧片或弹簧这种柔性缓冲件，冲击力产生的振动会传递到簧片/弹簧上，由于簧片/弹簧自身的材料特性，能将振动吸收，减弱传递至片叉14上的振动，从而减少定位时的冲击对片叉14的影响，从而提高机械手水平向的重复性精度。需要说明的是，定位板8与滑板2为刚性接触并固定，减震组件3仅用来吸收振动，并不会在水平向产生位移，所以在冲击时定位板8不会产生位移变形，不会对机械手的定位精度产生影响。

在机械手的定位过程中，定位滚轮13接触定位板8后，大约有1s的等待时间，等待交接对象。这1s的时间，可以作为减震组件3的稳定时间。

本实施例提出的定位装置还可应用于其它需要V型槽定位的结构中，不只限于机械手的定位。

本实用新型提供的机械手定位装置，能准确、可靠的实现机械手的定位，提高机械手的重复定位精度，从而提高硅片交接和上片位置重复性精度。同时采用单独更换定位板8的方案，节省了调整时间，提高了更换效率。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。