一种机械手的制作方法

1.本发明涉及槽式清洗设备技术领域，尤其涉及一种机械手。


背景技术：

2.半导体行业中，晶圆在制造过程中必须经过清洗工序，以清除晶圆表面的金属离子污染、有机物污染或颗粒物污染，其清洗过程是在专门的清洗槽中进行。采用特定的载具装载晶圆，并利用机械手控制载具相对于清洗槽作下放或提升运动，以通过清洗槽对晶圆进行清洗。具体的，载具上设置定位结构，机械手上设置夹取结构抓取定位结构，以此通过机械手控制载具进行移动。
3.机械手上常设置重力传感器，利用重力传感器实时测量夹取结构在抓取及移动过程中载具及晶圆的总重量，若发生异常，则数据处理器通过对比及时发出异常报警。
4.在实际应用过程中，还存在如下风险情况：载具中承载的晶圆由于摆放不平衡，导致载具的重心偏移，从而在提升或运载的过程中存在载具中承载的晶圆从载具的一侧掉落的风险。而配置传统的光电传感器及重力传感器均不能检测出这个问题。
5.有鉴于此，有必要对现有技术中的机械手结构予以改进，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于揭示一种机械手，解决了现有的机械手无法实现重力调平的问题。
7.为实现上述目的之一，本发明提供了一种机械手，包括：
8.连接结构，设置于连接结构下方且位于连接结构水平横向两侧的钩取结构，连接于所述连接结构和所述钩取结构之间的弹簧组件，及设置于所述弹簧组件上的压力传感器，
9.所述钩取结构包括沿水平纵向延伸的安装部及与所述安装部连接的挂钩，
10.所述弹簧组件配置竖向贯穿安装部的导轴，设置于安装部的下方并套设于导轴的弹簧，套设于导轴并贯穿安装部的轴套，所述导轴的上端固定连接于所述连接结构，所述导轴的下端固定连接第一抵接板，所述轴套于安装部的下方固定连接第二抵接板，所述弹簧的两端抵接于所述第一抵接板与所述第二抵接板，所述压力传感器设置于所述第一抵接板或第二抵接板。
11.作为本发明的进一步改进，所述连接结构包括沿水平横向延伸的第一连接臂，及连接于第一连接臂两端且沿水平纵向延伸的第二连接臂。
12.作为本发明的进一步改进，所述第二连接臂的下方沿水平纵向设置至少两个所述钩取结构，每个所述钩取结构和第二连接臂之间沿水平纵向设置至少两组弹簧组件。
13.作为本发明的进一步改进，至少两个所述挂钩组件相对于所述第一连接臂呈对称设置，至少两组所述弹簧组件相对于所述第一连接臂呈对称设置。
14.作为本发明的进一步改进，所述第二连接臂上对应每个所述钩取结构设置检测所
述钩取结构是否钩取有定位结构的光电传感器，每个所述钩取结构的安装部上设置与所述光电传感器对应的感应片。
15.作为本发明的进一步改进，所述安装部设置用以调节所述安装部的水平倾斜度的重力平衡装置。
16.作为本发明的进一步改进，所述机械手还包括驱动装置，连接于所述驱动装置和所述连接结构之间的吊杆，所述驱动装置驱动所述吊杆移动，带动所述连接结构及所述钩取结构移动。
17.作为本发明的进一步改进，所述驱动装置包括电机，与所述电机电性连接且竖向设置的传动杆，传动连接于所述传动杆的传动块，所述吊杆与所述传动块固定连接，所述传动杆驱动所述传动块上下运动，用以带动所述吊杆上下运动。
18.作为本发明的进一步改进，所述吊杆包括与所述传动块固定连接的第一竖杆，连接于所述第一竖杆上端且沿水平横向延伸的横杆，竖向连接于所述横杆的第二竖杆，所述第二竖杆的下端连接所述连接结构。
19.作为本发明的进一步改进，所述机械手还包括与所述压力传感器通信连接的数据处理器，所述数据处理器接收所述压力传感器检测到的数据并处理。
20.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
21.本发明的一种机械手，通过在钩取结构上设置弹簧组件，并于弹簧组件上设置压力传感器，实现了对机械手的每个钩取结构所承受的压力进行实时监控的需求，使进一步能够及时调整载具的重力平衡，以避免承载晶圆的载具偏移，导致在提升或运载的过程中存在载具中承载的晶圆从载具的一侧掉落的风险。
附图说明
22.图1为本发明的机械手的一个实施例的立体示意图；
23.图2为图1中的连接结构、钩取结构、弹簧组件及压力传感器的组装立体示意图；
24.图3为本发明的机械手中光电传感器组件的示意图；
25.图4为本发明的机械手中弹簧组件的示意图。
具体实施方式
26.下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
27.需要说明的是，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。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发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明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，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/ 或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
28.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”、“轴向”、“径向”、“周向”、“正方向”、“负方向”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技术方案和简化描述，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技术方案的限制。
29.参图1至图4所示出的本发明的机械手100的一种具体实施方式。该机械手100可应用于下放或提升装载晶圆(未图示)的载具60，以通过清洗槽 (未图示)对晶圆(未图示)进行清洗。其中，载具60包括设置于载具60 上端的若干个定位结构61，机械手100通过钩取定位结构61对载具60进行提升或者下放。例如，在本实施例中，定位结构61为由载具60的侧面水平横向(沿图2中轴a所示出的方向)凸设的定位柱。
30.本实施例中，该机械手100包括：连接结构10，设置于连接结构10下方且位于连接结构10水平横向(沿图2中轴a所示出的方向)两侧的钩取结构20，连接于连接结构10和钩取结构20之间的弹簧组件30，及设置于弹簧组件30上的压力传感器34。连接结构10进一步与驱动装置40连接，由驱动装置40提供驱动力，带动连接结构10运动。
31.连接结构10包括沿水平横向延伸的第一连接臂11，及连接于第一连接臂11两端且沿水平纵向延伸的第二连接臂12。为了提高连接结构10的平衡性，在本实施例中，两个第二连接臂12相对于第一连接臂11呈水平对称设置。结合图3所示，第二连接臂12上对应每个钩取结构20设置检测钩取结构20是否钩取有定位结构61的设置光电传感器13。具体的，第二连接臂 12包括竖向连接板121，及与竖向连接板121垂直连接的安装板122，即安装板122水平设置且沿水平纵向延伸。光电传感器13固定安装于安装板122 上。
32.本实施例中，机械手100还设置数据处理器(未图示)，光电传感器13 与数据处理器通信连接，当光电传感器13检测到对应的钩取结构20未被钩取到时，则停止运作，并发出异常报警。
33.结合图1及图2所示，第二连接臂12的下方沿水平纵向设置至少两个钩取结构20，每个钩取结构20和第二连接臂12之间沿水平纵向设置至少两组弹簧组件30。由于装载晶圆(未图示)的载具60通常为长方体，即在水平方向为长方形，则为了提高机械手100对载具60钩取的平衡性，例如，在本实施例中，每个第二连接臂12的下方沿水平纵向各设置两个钩取结构 20，每个钩取结构20上各设置两组弹簧组件30，且两组弹簧组件30和钩取结构20相对于第一连接臂11呈对称设置。
34.结合图2及图3所示，钩取结构20包括沿水平纵向(沿图2中轴b所示出的方向)延伸的安装部21及与安装部21连接的挂钩22。安装部21上还设置与光电传感器13对应的感应片131，感应片131竖向连接于安装部 21的一侧，通过感应片131上下移动对光电传感器13进行遮挡或非遮挡，以判断钩取结构20是否钩取到载具60上对应的定位结构61。具体的，当弹簧组件30受力下压时，感应片131对光电传感器13不进行遮挡，则表示钩取结构20对定位结构61为正常钩取状态，此时，机械手100可对载具60 进行提升；当弹簧组件30未下压时，感应片131对光电传感器13进行遮挡，则表示钩取结构20对定位结构61为非正常钩取状态，此时，机械手100停止运作，并发出异常报警。
35.在本实施例中，为便于安装弹簧组件30，安装部21设置为板状结构。为简化机械手100的传动结构，挂钩22的钩状部221朝向相同。本实施例中，钩取结构20采用单独分开的挂钩22结构，对载具60进行抓取，相对于现有技术中采用夹取结构进行抓取的方式，具有更稳定的连接关系，并且通过配置对应的光电传感器13，能及时发现未钩取的情况，进一步提升
了机械手100对载具60的连接情况的实时监测性能。
36.结合图2及图4所示，弹簧组件30配置竖向(沿图2中轴c所示出的方向)贯穿安装部21的导轴31，设置于安装部21的下方并套设于导轴31 的弹簧32，套设于导轴31并贯穿安装部21的轴套33。具体的，导轴31的上端固定连接于安装板122，导轴31的下端固定连接第一抵接板311。轴套 33于安装部21的下方固定连接第二抵接板331，例如，在本实施中，轴套 33包括主体部332及连接于主体部332下端的第二抵接板331，主体部332 贯穿安装部21并通过第二抵接板331贴合固定于安装部21的下表面，以将轴套33与安装部21固定连接。弹簧32的两端抵接于第一抵接板311与第二抵接板331。压力传感器34设置于第一抵接板311或第二抵接板331。
37.压力传感器34与数据处理器(未图示)通信连接，数据处理器(未图示)接收压力传感器34检测到的数据并处理。当钩取结构20钩取到对应的定位结构61并进行提升时，若载具60受力均衡，则每个压力传感器34所检测到的压力相等；若载具60受力不均衡，则压力传感器34的数据具有差异性，则说明载具60的重力不平衡，通过分析压力传感器34的数据判断载具60是在载具60的哪个方向上倾斜。此时，倾斜一方的安装部21也会相应地倾斜。对于此种情况，可以采取如下几个应对措施，例如，对水平纵向两侧的压力传感器34预设可接受的最大差异值，若超过最大差异值，则进行异常报警并立刻下放载具60，调整载具60内晶圆的摆放位置，以使载具 60在四个方向上的受力均匀。或者，又进一步的，可以在安装部21设置用以调节安装部21的水平倾斜度的重力平衡装置23，用以将倾斜的安装部21 调整为水平。或者在载具60内设置自动调平装置(未图示)，通过将载具 60的重心调整到中心位置，达到将载具60重力调平的目的。
38.在一实施例中，为了提升轴套33与导轴31之间连接的润滑性，轴套33 采用石墨铜套。
39.参见图1所示，在本实施例中，驱动装置40通过吊杆50与连接结构10 连接进行驱动，驱动装置40驱动吊杆50移动，带动连接结构10及钩取结构20移动。驱动装置40包括电机(未图示)，与电机(未图示)电性连接且竖向设置的传动杆41，传动连接于传动杆41的传动块42，吊杆50与传动块42固定连接，传动杆41驱动传动块42上下运动，用以带动吊杆50上下运动。例如，传动杆41和传动块42可采用丝杠传动的方式，将回转运动转化为直线运动。在本实施例中，仅公开了驱动装置40对连接结构实现上下驱动的功能，在其它可替换的实施例中，除了上下驱动的功能，也可以通过驱动装置实现左右移动或者旋转的功能。
40.在本实施例中，吊杆50包括与传动块42固定连接的第一竖杆51，连接于第一竖杆51上端且沿水平横向延伸的横杆52，竖向连接于横杆52的第二竖杆53，第二竖杆53的下端连接连接结构10。优选的，第二竖杆53连接于第一连接臂11的中部，则连接结构10、钩取结构20、弹性组件30及载具60都相对于第二竖杆53呈对称设置，进一步提升了通过吊杆50带动钩取结构20钩取载具60进行运动时的运动平衡性。
41.本发明的机械手100，通过在钩取结构20上设置弹簧组件30，并于弹簧组件30上设置压力传感器34，实现了对机械手100的每个钩取结构20所承受的压力进行实时监控的需求，使进一步能够及时调整载具60的重力平衡，以避免承载晶圆的载具60偏移，导致在提升或运载的过程中存在载具 60中承载的晶圆从载具60的一侧掉落的风险。
42.上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说
明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
43.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
44.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。