一种用于半导体晶圆运输系统的智能化末端执行器结构的制作方法

1.本发明涉及机械制造的技术领域，具体涉及一种用于半导体晶圆运输系统的智能化末端执行器结构。


背景技术：

2.目前半导体行业内洁净机器人对常温晶圆的搬送主要以采用夹持式、真空吸附式和被动摩擦式，其中夹持式晶圆搬运末端执行器，可以实现晶圆的对中，晶圆运输中不会发送滑动等问题，但是由于存在一定的夹持力，不适合较薄的晶圆；真空吸附式晶圆搬运末端执行器，搬运效率较高，但是容易在晶圆吸附处产生吸痕；被动摩擦式晶圆搬运末端执行器，无额外附加力在晶圆上，不会对晶圆造成损伤，但是依靠与晶圆接触部分的摩擦力传输晶圆，不适用与较快的传输速度。
3.常规使用的末端执行器，均采用三种搬送方式中的一种，在面对多种晶圆传输需求的时候，需要更换对应的末端执行器并重新进行调试，操作繁琐，工作效率低，无法通过快速切换，实现多种规格晶圆共用传输。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种用于半导体晶圆运输系统的智能化末端执行器结构，解决了现有末端执行器仅能执行专门一种晶圆的传输，无法通过快速切换，实现多种规格晶圆共用传输等技术问题。
5.本发明可通过以下技术方案实现：
6.一种用于半导体晶圆运输系统的智能化末端执行器结构，包括设置在晶圆搬运机器人的机械臂末端的承载平板，所述承载平板用于承载晶圆，在其周边位置设置有多个台阶状的仿生被动增磨垫，在其靠近机械臂末端的一端设置有夹爪，所述夹爪用于通过伸缩实现晶圆夹持，
7.所述夹爪的驱动器与处理器相连，所述处理器用于接收上位机的晶圆选型信息，通过驱动器控制夹爪是否伸出，以参与晶圆夹持。
8.进一步，所述承载平板呈y形结构，多个所述仿生被动增磨垫分列在y形结构的三个端部位置，
9.所述夹爪采用杆状结构，其轴向中心线过晶圆的圆心，其输出端与晶圆配合，输入端与驱动器相连，所述驱动器采用气动驱动或者电动驱动。
10.进一步，所述仿生被动增磨垫的台阶面均朝向承载平板的中心设置，且呈弧形结构。
11.本发明有益的技术效果在于：
12.本发明的智能化末端执行器能够应用于传输多种规格晶圆的搬运设备，可自动实现两种传输方式的切换。
13.对于吸附痕迹要求不高，传输速率要求较高的工艺，采用夹持方式传输晶圆，同时
存在仿生被动增磨垫的辅助作用，更有利于传输速率的提升，同时夹持方式还可以实现对晶圆的对中定心功能，因此对于标准厚度的晶圆或者无notch晶圆进行对中需求时，也采用夹持方式传输晶圆；对于较薄的晶圆，晶圆强度较低，使用夹持方式的末端执行器容易将晶圆夹碎，此时可以采用被动摩擦方式即仿生被动增磨垫传输晶圆，但夹爪并不起作用，实现两种传输方式共存于一个末端执行器上，满足多种规格晶圆传输需求的快速切换。
14.另外，整个装置结构简单，维护难度低，便于推广应用。
附图说明
15.图1为本发明的总体结构示意图；
16.其中，1-第三手臂，2-承载平板，3-夹爪，4-仿生被动增磨垫。
具体实施方式
17.下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。
18.如图1所示，本发明提供了一种用于半导体晶圆运输系统的智能化末端执行器结构，包括设置在晶圆搬运机器人的机械臂末端的承载平板，该承载平板用于承载晶圆，在其周边位置设置有多个台阶状的仿生被动增磨垫，在其靠近机械臂末端的一端设置有夹爪，该夹爪用于通过伸缩实现晶圆夹持，其驱动器与处理器相连，该处理器用于接收上位机的晶圆选型信息，通过驱动器控制夹爪是否伸出，以参与晶圆夹持。这样，根据不同规格的晶圆需求，处理器接收上位机的控制指令，通过驱动器控制夹爪是否伸出，从而完成对不同规格的晶圆夹持，对于吸附痕迹要求不高，传输速率要求较高的工艺，采用夹持方式传输晶圆，同时存在仿生被动增磨垫的辅助作用，更有利于传输速率的提升，同时夹持方式还可以实现对晶圆的对中定心功能，因此对于标准厚度的晶圆或者无notch晶圆进行对中需求时，也采用夹持方式传输晶圆；对于较薄的晶圆，晶圆强度较低，使用夹持方式的末端执行器容易将晶圆夹碎，此时可以采用被动摩擦方式即仿生被动增磨垫传输晶圆，但夹爪并不起作用，实现两种传输方式共存于一个末端执行器上，满足多种规格晶圆传输需求的快速切换。
19.该承载平板呈y形结构，其中一个延伸面的端部与机械臂末端连接，另外两个延伸面为叉指结构，多个仿生被动增磨垫分列在y形结构三个延伸面的端部位置，如仿生被动增磨垫设置有四个，它们的台阶面均朝向承载平板的中心设置，且呈弧形结构，其中两个叉指的端部各设置有一个，另一个延伸面的端部间隔设置有两个，可以在这两个仿生被动增磨垫的中间设置夹爪，该夹爪采用杆状结构，其轴向中心线过晶圆的圆心，其输出端与晶圆配合，输入端与驱动器相连，该驱动器采用气动驱动或者电动驱动。这样，分列端部的台阶面对晶圆起到限位作用，还可以借助仿生被动增磨垫的摩擦作用，实现对晶圆周边位置的高摩擦接触，以便执行被动摩擦方式传输晶圆；同时我们可以在机械臂末端与承载平板连接的部位设置一个开口，便于夹爪伸缩通过，由于夹爪的轴向中心线过晶圆的圆心，从而可以更加均匀分配作用到晶圆上的夹持力，伸出的夹爪推动晶圆抵在叉指端部的仿生被动增磨垫的台阶面上，以便稳定地夹持晶圆。
20.另外在夹爪起作用的时候，仿生被动增磨垫依然起作用，提高吸附传输的稳定性，更有利于夹持传输的高速运行，并且仿生被动增磨垫的台阶面的弧形设计是依据晶圆的圆周情况而定，这样当夹爪推动晶圆逐渐抵在叉指上的台阶面时，会自动调整晶圆的圆心位
置，实现对中。
21.附图1为本发明的智能化末端执行器的轴侧图，其中承载平板2和夹爪3固定在晶圆搬运机器人的第三手臂1上，在承载平板上2配置四个仿生被动增磨垫4即被动摩擦接触面或pad，在仿生被动增磨垫4的边缘配置有台阶，便于夹持定位。这样，承载平板2随着第三手臂1可以在水平方向和垂直方向上移动，以夹取和搬运晶圆。
22.夹爪3的前端为槽型结构，可以保证夹持晶圆运输过程中，晶圆不会脱落。该夹爪的驱动器可以采用电动或气动方式控制夹爪3的前进和后退动作。在搬运标准厚度的晶圆，或者无notch晶圆时，使用夹持方式，可以使用较快的速度和加减速进行晶圆搬运。
23.仿生被动增磨垫4与承载平板2采用一体式设计或者分体式设计，它与晶圆直接接触，并且与晶圆接触面存在较大的摩擦力，保证晶圆传输时不会发生较大的位置偏移。针对非标较薄的晶圆，采用被动摩擦方式，保证晶圆的品质不受破坏。
24.此外，本发明的多功能末端执行器还可以通过设置传感器和控制电路等辅助设备，通过控制电路即处理器与上位机通讯，通过传感器检测承载平板上是否存在晶圆等等，实现晶圆的自动化搬运和定位，从而在对多个晶圆进行批量生产时，可以编程控制机械臂自动夹取和搬运晶圆，以提高生产效率和质量稳定性。
25.虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，因此，本发明的保护范围由所附权利要求书限定。

技术特征：
1.一种用于半导体晶圆运输系统的智能化末端执行器结构，其特征在于：包括设置在晶圆搬运机器人的机械臂末端的承载平板，所述承载平板用于承载晶圆，在其周边位置设置有多个台阶状的仿生被动增磨垫，在其靠近机械臂末端的一端设置有夹爪，所述夹爪用于通过伸缩实现晶圆夹持，所述夹爪的驱动器与处理器相连，所述处理器用于接收上位机的晶圆选型信息，通过驱动器控制夹爪是否伸出，以参与晶圆夹持。2.根据权利要求1所述的用于半导体晶圆运输系统的智能化末端执行器结构，其特征在于：所述承载平板呈y形结构，多个所述仿生被动增磨垫分列在y形结构的三个端部位置，所述夹爪采用杆状结构，其轴向中心线过晶圆的圆心，其输出端与晶圆配合，输入端与驱动器相连，所述驱动器采用气动驱动或者电动驱动。3.根据权利要求2所述的用于半导体晶圆运输系统的智能化末端执行器结构，其特征在于：所述仿生被动增磨垫的台阶面均朝向承载平板的中心设置，且呈弧形结构。

技术总结
本发明涉及机械制造的技术领域，公开了一种用于半导体晶圆运输系统的智能化末端执行器结构，包括设置在晶圆搬运机器人的机械臂末端的承载平板，所述承载平板用于承载晶圆，在其周边位置设置有多个台阶状的仿生被动增磨垫，在其靠近机械臂末端的一端设置有夹爪，所述夹爪用于通过伸缩实现晶圆夹持，所述夹爪的驱动器与处理器相连，所述处理器用于接收上位机的晶圆选型信息，通过驱动器控制夹爪是否伸出，以参与晶圆夹持。整个装置结构简单，组装简单，维护难度低，便于推广应用。便于推广应用。便于推广应用。


技术研发人员：董怀宝 武一鸣 刘恩龙 马刚 刘锐 苗义 张菊 董阳 李莹莹 卜天瑜 张艺怀 王俊波
受保护的技术使用者：上海广川科技有限公司
技术研发日：2023.07.04
技术公布日：2023/9/6