无篮式硅片清洗机械手的制作方法

本实用新型涉及硅片清洗设备领域，特别涉及一种无篮式硅片清洗机械手。

背景技术：

现有清洗机一般采用有蓝式清洗，即清洗硅片时，首先要把硅片放进花篮，然后放进清洗机，清洗机的机械手抓取花篮，然后连同花篮一起进行酸碱或者有机清洗。如公告号为204441264U的中国实用新型专利公开了一种硅片工装花篮转移装置，在使用时需要将硅片一片一片插入花篮内，并固定好，再通过机械手臂夹取花篮浸入酸或碱溶液中清洗。浪费时间，工作效率较低，且硅片装在篮子里面，硅片与篮子接触面积较大，与花篮接触的边缘部分清洗不干净，影响产品质量。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种无篮式硅片清洗机械手，可直接夹取硅片进行清洗，节省大量时间，提高了硅片清洗的工作效率。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种无篮式硅片清洗机械手，包括安装台和设于安装台上并可沿安装台横向移动的安装架，安装架包括连接安装台的横向移动架和，还包括可沿横向移动架纵向移动的纵向移动架，纵向移动架上设有机械手，机械手包括相对设置的两个手抓侧臂，还包括用于驱动手抓侧臂相对转动的夹紧驱动部，手抓侧臂铰接在纵向移动架上，手抓侧臂底部设有固定件，固定件上开有若干用于卡住硅片的固定槽。

通过采用上述技术方案，在使用时移动横向移动架，使得纵向移动架对准要夹取的硅片，然后控制纵向移动架沿横向移动架长度方向下降，直到固定槽对准要夹取的硅片，然后利用驱动部驱动手抓侧臂相对转动，并使固定件将要夹取的硅片夹紧在固定槽内，然后控制纵向移动架沿横向移动架长度方向上升，再控制横向移动架在安装台上移动，直到机械手对准装满酸或碱溶液的清洗池，控制纵向移动架下降，使得硅片浸入清洗池内。本方案的手抓侧臂设有固定件，利用固定件上的固定槽来直接夹取硅片，而无需人工操作将硅片插入花篮中，再夹取花篮进行整体清洗。节省了大量时间，提高了硅片清洗的工作效率。

优选的,固定件为圆柱体，固定槽为开设在固定件圆柱侧面上的环形槽，固定槽的槽底与固定件的圆柱侧面相平行。

通过采用上述技术方案，在硅片被固定件夹紧时，由于与固定件相接触的地方酸或者碱溶液不易浸泡清洗，所以硅片与固定件之间的接触面积越小越好，现有技术中用花篮盛放硅片，花篮与硅片相接触的面积大，使得硅片与花篮相接触处无法充分与酸或者碱溶液相接触，从而使得硅片上部分位置清洗困难。本方案中固定件为圆柱形，且固定槽的槽底与圆柱形固定件的圆柱侧面相平行，使得固定槽在夹紧要清洗的硅片时，硅片侧面与固定槽的槽底相接触处为线接触，从而减小了硅片与固定槽之间的接触面积。使得硅片清洗的更加全面，更加彻底。

优选的，固定槽的两槽壁呈“V”形设置。

通过采用上述技术方案，使得固定槽在夹紧要清洗的硅片时，固定槽的槽壁与硅片之间不易接触，从而使得硅片在清洗过程中与酸或碱溶液相接触的更加充分，清洗的更加彻底。

优选的，固定槽槽底的宽度大于待清洗硅片的厚度。

通过采用上述技术方案，使得硅片在被固定件夹紧时，硅片与固定件之间的接触均为线接触，使得硅片在清洗时基本上完全浸泡在酸或者碱溶液中，使得硅片清洗的更加彻底。

优选的，固定件为石英制成，每个手抓侧臂上固定有两个固定件，相对设置的四个固定件呈圆周分布，且恰好与待清洗的硅片相切。

通过采用上述技术方案，现在芯片生产厂所用药液一般是强酸、强碱、有机等药液，花篮一般采用PFA材质，花篮作为消耗品，使用成本高，每个花篮的成本甚至要上千元。花篮作为载体，同时又有是污染源，如果花篮选取不当，容易污染药液，影响产品质量，同时造成药液浪费。而本方案中固定件采用石英制成，虽然石英的单价要高于制成花篮的材料的单价，但是石英材质的固定棒所需要的石英材料少，并且使用寿命远远高于花篮的使用寿命。从而大大降低了硅片的清洗成本，从而大大降低了整个加工工序的生产成本，使得成品的售价可以更低，但是利润更高。

由于固定件在抓取硅片时，与硅片相接触的面积较小，硅片得以保持固定状态，基本全靠硅片与固定件之间的摩擦力，而固定件与硅片之间的接触面积为线接触，使得这个摩擦力的受力对硅片产生的压强较大，容易使硅片的边角部位出现破损。本方案中每个手抓侧臂上固定有两个固定件，相对设置的四个固定件呈圆周分布，使得硅片在被夹持固定时，硅片自身重力的反作用力帮助固定件将硅片固定住，使得两侧夹紧硅片的力可以小一些，使得硅片与两侧的固定件之间的静摩擦力变小，从而使得硅片与固定件之间的压强变小，使得硅片在被固定住的情况下还不易发生磨损。

优选的，固定件为圆柱体，且圆柱体侧壁上均匀分布有固定环，固定槽设置在固定环的侧面，相邻固定环之间为间隔槽。

通过采用上述技术方案，因为硅片在清洗时需要与酸或碱溶液充分接触，而硅片表面的杂质在与酸或碱溶液相反应时产生的离子会游离在硅片附近，影响硅片周围的酸或碱清洗液的浓度。本方案中的间隔槽使得相邻硅片之间的空间更大，从而使得酸或碱溶液更易在硅片之间流动，使得硅片表面可以充分的与酸或碱溶液相接触。酸或碱溶液在流动的时候也会与新生成的离子状态的杂质产生对流，不但对硅片表面进行冲刷，而且还能将多余的离子带走，使得硅片周围的酸或碱的浓度保持在较高的水平。

优选的，驱动部包括回转气缸，回转气缸的输出端固定有凸轮轴，机械手包括夹取摇臂，夹取摇臂一端铰接在纵向移动架上，另一端设有凸轮槽，凸轮轴嵌入凸轮槽内，手抓侧臂固定在夹取摇臂的铰接端上。

通过采用上述技术方案，回转气缸驱动凸轮轴转动，凸轮轴在凸轮槽内转动，使得夹取摇臂随凸轮轴的转动而在纵向移动架上发生转动，带动两手抓侧臂相对摆动，使得手抓侧臂上的固定件将要清洗的硅片夹紧。

优选的，夹取摇臂与纵向移动架之间设有滚动轴承，滚动轴承上套设有夹臂本体，夹臂本体套设在直线轴上的一端与夹取摇臂相固定，另一端固定连接手抓侧臂。

通过采用上述技术方案，滚动轴承使得夹取摇臂更易被驱动转动，且夹取摇臂与夹臂本体固定，且夹臂本体也套设在滚动轴承上。使得夹取摇臂容易带动夹臂本体转动，从而使得夹臂本体带动手抓侧臂转动。由于凸轮轴嵌入凸轮槽内，所以当凸轮轴发生转动时，在夹取摇臂上距离凸轮槽距离越远的地方转动时产生的力臂越大，从而使得夹紧硅片时的夹紧力越大，从而使得硅片被夹的更近。本方案中夹取摇臂套设在滚动轴承的地方在夹取摇臂上距离凸轮槽最远。所以本方案在凸轮轴转动时夹取硅片更紧。

优选的，相对设置的手抓侧臂之间通过中间加强轴相连。

通过采用上述技术方案，由于夹取摇臂在转动时带动手抓侧臂转动，为了获取更大的夹紧力，所以手抓侧臂做的较长，而较长的手抓侧臂机械强度较低，容易发生变形或者损坏。本方案中，在相对的手抓侧臂之间固定若干中间加强轴，进一步增强了手抓侧臂的机械强度。

优选的，夹臂本体上固定有手抓连接座，手抓连接座上配合有手抓连接盖，手抓侧臂固定在手抓连接盖上，手抓连接座与手抓连接盖上对称设有若干用于固定中间加强轴的凹槽。

通过采用上述技术方案，通过手抓连接座和手抓连接盖将若干中间加强轴固定在一起，进一步增强了手抓侧壁的机械强度。还使得夹臂本体的机械传动效率更高。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、本方案的无篮式硅片清洗机械手在对硅片清洗时，减少了人工将硅片插入花篮中的步骤，从而降低了硅片清洗的工作时间，提高了工作效率。

2、本方案的无篮式硅片清洗机械手，用于夹取硅片的固定件为石英制成，石英极难与酸或碱溶液反应，使得石英制成的固定件的使用寿命，远远长于花篮的使用寿命。而且本方案中的固定件不易污染酸或碱溶液制成的清洗液，从而降低了硅片清洗的成本，使得硅片清洗的更加彻底。

3、本方案中利用回转气缸驱动凸轮轴从而控制抓取侧壁将硅片夹紧，且将驱动部设置在两机械手之间，使得本方案结构紧凑，占用空间更小。

4、间隔槽的设置，使得清洗液可以对每个硅片进行更加充分的冲刷与清洗。

附图说明

图1为表示无篮式硅片清洗机械手整体结构的示意图；

图2为表示机械手拆掉一半的装配结构的示意图；

图3为表示图2中拆去的那一半机械手结构的示意图；

图4为表示手抓侧壁结构的示意图；

图5为图1中I处表示驱动部工作结构的放大图；

图6为图3中II处表示夹臂本体与手抓侧壁连接结构的放大图；

图7为图4中III处表示固定件结构的放大图；

图8为表示固定件结构的局部示意图。

附图标记：1、安装台；11、电机；2、安装架；21、横向移动架；22、纵向移动架；23、安装座；231、底板；232、座体；233、直线轴承；3、机械手；31、手抓侧壁；311、中间加强轴；32、驱动部；321、回转气缸；322、凸轮轴；3221、凸轮；33、固定件；34、固定槽；35、固定环；36、间隔槽；37、夹取摇臂；371、凸轮槽；38、滚动轴承；39、夹臂本体；391、手抓连接座；392、手抓连接盖；393、凹槽；4、硅片。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例一：

如图1所示，一种无篮式硅片清洗机械手，包括安装台1和安装架2。纵向移动架22连接在横向移动架21上，并且可沿横向移动架21在竖直方向上运动。机械手3固定在纵向移动架22。

实现这一运动的可以是气缸或者液压缸，利用活塞的伸缩来实现机械手3在竖直方向的移动。或者利用电机11、光杠和丝杠的传动来控制机械手在竖直方向的运动，而机械手3在安装台1上做横向的运动可通过气缸驱动或电机驱动。

结合图2，安装架23还包括固定在纵向移动架22上的安装座23，安装座23包括套设在纵向移动架22上的座体232和底板231。驱动部32包括回转气缸321和连接在回转气缸321输出端的凸轮轴322。回转气缸321固定在底板231上。且座体232与纵向移动架22之间设有直线轴承233。

夹取摇臂37一端套设在纵向移动架22上并且与纵向移动架22之间设有滚动轴承38，另一端设有凸轮槽371，且将凸轮轴322的凸轮3221卡嵌在凸轮槽371内。机械手3包括对称的两部分，且分别安装在纵向移动架22上对称设置的两条圆柱杆体上。

结合图5，所以两侧相同的夹取摇臂37均通过凸轮槽371将凸轮3221卡嵌住。当回转气缸321驱动凸轮轴322转动时，带动凸轮3221转动，从而使得夹取摇臂37带有凸轮槽371的一端发生摆动。使得夹取摇臂37套设在滚动轴承38上的一端发生转动。

夹取摇臂37发生转动的一端与手抓侧壁31的一端相固定，且手抓侧壁31也套设在滚动轴承38上。手抓侧壁31另一端固定有固定件33。

结合图4与图7，固定件33为圆柱体，且圆柱面上均匀设有若干环形的固定槽34。固定槽34的槽底为向固定件33内凹陷的凹槽形，且固定槽34的槽臂呈“V”形向外张开。

当夹取摇臂37带动手抓侧壁31转动时，两侧的手抓侧壁31相对转动使得固定件33做相互靠近夹取的动作，将硅片4卡入固定槽34内。然后驱动机械手3移动并将硅片浸泡入装有酸或碱溶液的清洗液内，此时硅片4除了与固定槽34相接处的极小部分外，均与清洗液充分接触。

实施例二：

如图8所示，一种无篮式硅片清洗机械手，与实施例一的区别在于，固定件33上均匀分布有若干固定环35，固定槽34设于固定环35上。相邻固定环35之间设有间隔槽36。

在硅片浸泡在清洗液中时，相邻硅片4之间的间隔更大，使得清洗液流动、冲刷硅片4更加充分。使得硅片4的清洗更加干净、彻底。

实施例三：

结合图3与图4，一种无篮式硅片清洗机械手，与实施例一或实施例二的区别在于，每个手抓侧壁31底端固定有两个固定件33。

硅片4一般为圆形，当硅片4被固定件33夹住时，固定件33恰好与硅片4的圆弧边相接触。位于较底端的一对固定件33起支撑硅片4的作用，而另外一对固定件33起到夹紧硅片4的作用。

如图8所示，固定槽34的槽底宽度大于硅片4的厚度。使得硅片在清洗液中清洗时，死角更少。清洗的更加干净、彻底。

实施例四：

如图4所示，一种无篮式硅片清洗机械手，与实施例三的区别在于，每个手抓侧壁31上均固定有若干中间加强轴311。由于固定件33夹取硅片4的力是由夹臂本体39的转动传递而来的，而固定件33距离手抓侧壁31转动端越远，则力臂越长越容易将硅片4夹紧。

当手抓侧壁31较长时，手抓侧壁31的强度则变差，容易发生弯着或者折断。本方案中的中间加强轴311使得手抓侧壁31的强度更高。

实施例五：

结合图3与图6，一种无篮式硅片清洗机械手，与实施例一的区别在于，夹取摇臂37转动产生的力，通过夹臂本体39传递给手抓侧壁。手抓连接座391和手抓连接盖392相对结合在一起，且相对的凹槽393将中间加强轴311箍住，再利用螺栓将手抓连接座391和手抓连接盖392固定在一起。再利用两排螺栓将手抓连接座391固定在夹臂本体39上。从而完成夹臂本体39与手抓侧壁31的连接固定。

手抓连接座391与手抓连接盖392可以进一步增强手抓侧壁31的机械强度。并且夹臂本体39进一步延长了手抓侧壁31的长度，使得固定件33在加紧硅片4时的力臂更长。更容易将硅片4夹紧。

实施例六：

如图2所示，一种无篮式硅片清洗机械手，与实施例一的区别在于夹取摇臂37套设在座体232上，座体232侧面设有供手抓侧壁31和夹臂本体39穿过并摆动的槽。滚动轴承38夹在夹取摇臂37与座体232之间。

本方案的座体232通过直线轴承233带动机械手3在纵向移动架22上滑动。使得机械手3更加灵活。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。