[發明專利]一種設有限位器的前線機械手的末端執行器

有效

• 申請號: 201210231291.6
• 申請日: 2012-07-05
• 公開（公告）號: CN103522294A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 賈朋利;任逸
• 申請（專利權）人: 上海宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: B25J15/00
• 分類號: B25J15/00;H01L21/67;H01L21/68
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;徐雯瓊

技術領域

本發明涉及一種晶圓加工設備，具體涉及一種設有限位器的前線機械手的末端執行器。

背景技術

AMBSM91是一種用于進行薄片晶圓背面生長金屬膜工藝的晶圓加工設備。該設備在進行生產過程中一直會發生晶圓上薄膜生長圖案偏離（pattern?shift）,以及晶圓破損和碎裂的問題。

如圖1所示，上述型號為AMBSM91的晶圓加工設備上設有前線機械手（the?front?robot），該前線機械手上設有用于傳輸晶圓的末端執行器（blade或end?effector），該末端執行器上設有弧形的機械爪（claw）。該末端執行器包含基座1’，該基座1’上固定有驅動裝置2’，在基座1’上通過導軌架設有傳動板3’，導軌方向與驅動裝置2’軸向平行，該傳動板3’還與驅動裝置2’連接，在傳動板3’的端部設有弧形的機械爪4’。其中，機械爪4’的形狀大小與晶圓的形狀大小相適配，當末端執行器運送晶圓時，該弧形的機械爪4’用于對齊晶圓，機械爪4’的運動方向沿驅動裝置2’的軸向。驅動裝置2’包含壓縮機22’（compressor），普通狀態下該壓縮機22’的芯軸伸出在壓縮機22’的殼體外，在該芯軸上套設有彈簧21’，該彈簧21’兩端分別頂在壓縮機22’的芯軸和殼體上，向芯軸和殼體施加相反方向的作用力，該套設有彈簧21’的芯軸靠向機械爪4’設置，并與傳動板3’連接，可帶動傳動板3’沿其軸向前后滑動。壓縮機22’通過管路連接壓縮干燥空氣（CDA）的空氣源，是驅動機械爪4’運動的核心部件。

該末端執行器（blade或end?effector）的工作原理為：壓縮干燥空氣（CDA）驅動壓縮機22’，?壓縮機22’收縮至其最大收縮距離，同時也將彈簧21’收縮至最緊狀態，傳動板3’的末端處于位置二，驅動裝置2’通過傳動板3帶動機械爪4’收縮。當需要末端執行器攝取或安放晶圓時，則壓縮機22’放松，通過彈簧21’的彈力使驅動裝置2’的芯軸沿軸向向前伸出，帶動傳動板3’的末端回復至位置一，并通過傳動板3’帶動機械爪4’先前伸出，驅動機械爪4’完成對晶圓的攝取工作或安放晶圓時的對齊工作。位置一至位置二之間，即為現有技術中傳動板3’、機械爪4’需要移動的距離，也是彈簧21’需要收縮的距離。

其缺點在于：1）當壓縮機22’工作收縮并帶動彈簧21’收縮至最小后，有時會導致彈簧21’自己卡住，而無法在需要伸出機械爪4’時通過其彈力作回復運動。其導致了大量的晶圓薄膜生長圖案偏離（pattern?shift）問題，影響晶圓的生產。同時，由于彈簧21’會發生該類故障，則造成每三年花費2萬5千美元左右的費用裝配該設置。

2）在壓縮機22’工作收縮并帶動彈簧21’收縮至最小后，壓縮機22’放松由彈簧21’自動回復時，由于彈簧21’壓縮至最小，其回復的彈力會過大。當晶圓較薄時，就容易造成晶圓破損和破片。經生產部門的統計，每年由于該設計缺陷所造成的晶圓破損和破片至少有50片（pcs），總共造成的損失至少有2萬5千美元。

發明內容

本發明提供了一種設有限位器的前線機械手的末端執行器，其設有限位器避免末端執行器的壓縮機過度縮緊，避免彈簧自鎖或彈力過大所造成的影響晶圓生產的問題。

為實現上述目標，本發明提供了一種設有限位器的前線機械手的末端執行器，該末端執行器包含：

水平設置的基座；

固定在上述基座上的驅動裝置，該驅動裝置包含壓縮機，以及套設在壓縮機芯軸上的彈簧；壓縮機連通外接的壓縮干燥空氣；

通過導軌架設在上述基座上的傳動板，導軌方向與驅動裝置軸向平行；該傳動板連接上述壓縮機的芯軸；

弧形的機械爪，其設置在于傳動板的端部，該機械爪的弧形與晶圓外緣相適配；

上述的傳動板上，設有機械爪的一端為頂端，與頂端相對的一端為尾端；

其特點是，上述的基座上還固定有限位器，該限位器設置于傳動板的尾端處，其與傳動板的尾端端部之間的距離小于驅動裝置中壓縮機的最大收縮距離，該限位器通過限制傳動板的移動距離，來限制彈簧的收縮距離。

上述的限位器采用塑料制成。

上述的限位器沿壓縮機軸向的長度為0.5厘米。

當末端執行器需要收回機械爪時，通過外接的壓縮干燥空氣驅動壓縮機收縮其芯軸，帶動彈簧收縮，同時芯軸通過傳動板帶動機械爪向后收縮移動；

當傳動板尾端端部運動至限位器端部側壁處，并且限位器抵住傳動板時，傳動板和機械爪停止向后收縮運動，同時彈簧和壓縮機也停止收縮，限位器即實現限制了彈簧的過度收縮；