[發明專利]一種機械手操作系統

有效

• 申請號: 201310522337.4
• 申請日: 2013-10-29
• 公開（公告）號: CN103560102A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 吳燕華;李智;曾中明;張寶順;楊輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01L21/677
• 分類號: H01L21/677
• 代理公司: 蘇州慧通知識產權代理事務所(普通合伙) 32239
• 代理人: 丁秀華

技術領域

本發明涉及一種機械手，尤其涉及一種機械手操作系統。

背景技術

隨著半導體技術的發展，對相關設備的真空水平要求越來越高。這是因為，真空環境可以減少周圍氣氛的影響。如在真空室內的壓強為10^-4Pa時，基底表面1秒鐘就可以覆蓋1個殘余氣體的單分子層，因此超高真空條件下沉積薄膜可以減少殘余氣體的參與和影響，減少表面和界面的雜質和缺陷。而在真空室內的壓強為10^-8Pa時，在基底上覆蓋一層需要8.5小時，故已成為半導體器件制造設備的主流。在器件制造的工藝過程中，需要使用機械傳動裝置來傳送樣品，如將芯片從鍍膜設備送到刻蝕設備等。所以這種能在10^-8Pa下使用的真空機械手需求日趨明顯。

真空傳動設計中，最關鍵的是密封問題。目前使用較多的有磁流體密封、磁力耦合密封等方式。磁流體密封由于材料性質的限制，只能密封到10^-5Pa～10^-6Pa，而磁力耦合方式由于磁力滯后效應，無法實現高精度、實時的精密操作。

國內真空機械手產品最高真空度只能到10^-6Pa。國外有少量產品可以實現此真空度下的樣品傳送，但存在以下不足：蛙式的機械手結構較為緊湊，但傳送距離小于腔體直徑；直線型的機械手傳送距離可以大于一個半徑，但都為單頭模式，只能對一種類型的樣品進行傳送，產品產出率低。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術中的上述缺陷，提供一種可實現升降、旋轉、雙向伸縮的雙頭機械手，其不僅提高了操作效率和靈活性，而且可以在超高真空環境下使用。

為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：一種機械手操作系統，包括真空腔室、位于真空腔室內的雙頭機械手以及位于真空腔室外的驅動裝置，所述的雙頭機械手和驅動裝置之間設有傳動裝置，驅動裝置通過傳動裝置將動力傳遞至雙頭機械手，并驅動所述雙頭機械手進行雙向伸縮、升降和／或旋轉，所述傳動裝置包括至少一個波紋管，該波紋管密封于所述驅動裝置和雙頭機械手之間。

此外，本發明還提供如下附屬技術方案：

所述驅動裝置包括第一、第二、第三伺服電機，所述至少一個波紋管包括第一、二波紋管，所述第一、二伺服電機分別與所述第一、二波紋管相連接。

所述傳動裝置還包括旋轉部件，所述第一伺服電機通過第一波紋管驅動所述旋轉部件，所述旋轉部件帶動所述雙頭機械手旋轉。

所述傳動裝置還包括伸縮部件，所述第二伺服電機通過第二波紋管驅動所述伸縮部件，所述伸縮部件帶動所述雙頭機械手進行雙向伸縮。

所述傳動裝置還包括絲桿絲母，所述第三伺服電機驅動所述絲桿絲母并帶動所述雙頭機械手整體升降。

所述雙頭機械手采用C型鋼結構，并且其一側固定連接有齒條。

所述機械手操作系統還包括傳送裝置，所述傳送裝置包括導軌和分別安裝在所述導軌兩端的一對滑塊，所述雙頭機械手在所述導軌上滑動，所述滑塊上下兩面夾持所述雙頭機械手。

所述機械手操作系統還包括光電傳感器，所述光電傳感器控制所述驅動裝置的轉動，實現對所述雙頭機械手的限位。

所述機械手操作系統還包括密封裝置，所述密封裝置包括密封板、密封套筒以及升降波紋管，所述密封套筒的上下兩端分別與所述升降波紋管和所述密封板相固定連接。

所述機械手操作系統還包括支撐基座，所述支撐基座設置在所述驅動裝置的上方和所述密封板下方。

所述雙頭機械手工作在真空腔室內，所述雙頭機械手的傳送距離大于所述真空腔室的半徑。

所述真空腔室內的真空度優于或等于10^-8Pa。

相比于現有技術，本發明的優勢在于：該機械手操作系統包括真空腔室、位于真空腔室內的雙頭機械手以及位于真空腔室外的驅動裝置，該雙頭機械手和驅動裝置之間設有傳動裝置，驅動裝置通過傳動裝置將動力傳遞至雙頭機械手，并驅動雙頭機械手進行雙向伸縮、升降和／或旋轉，傳動裝置包括至少一個波紋管，該波紋管密封于驅動裝置和雙頭機械手之間。由于雙頭機械手為雙頭伸縮模式，所以能傳送兩種不同類型的物品，既提高了操作效率，又提高了靈活性，比如其一頭可用來傳送較重的樣品托，另一頭可用來傳送較小的樣品。而且，最大傳送距離大于真空腔室的半徑，可達到腔體半徑的1.6倍，最大程度的利用所在腔室的空間。又由于采用了波紋管密封技術，所以能在真空度優于10^-8Pa的超高真空環境中使用。

附圖說明