專利名稱：應(yīng)用于半導(dǎo)體刻蝕清洗設(shè)備的全塑料高速機(jī)械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為應(yīng)用于半導(dǎo)體刻蝕清洗設(shè)備的全塑料高速機(jī)械手，是達(dá)到了高速運(yùn) 轉(zhuǎn)、平穩(wěn)傳送、無(wú)金屬離子污染、無(wú)顆粒污染、防酸堿腐蝕等優(yōu)越性和諧統(tǒng)一 的機(jī)械手，屬于機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
槽式酸刻蝕(如BHF刻蝕、B0E刻蝕、DHF刻蝕等)及^威刻蝕(KOH等)清洗 設(shè)備是目前半導(dǎo)體IC制造及硅片制造的常用設(shè)備。此類設(shè)備的槽式方案通常是 一個(gè)純水清洗槽對(duì)應(yīng)一個(gè)藥液(HF、 KOH等)清洗槽。設(shè)^使用的藥液非常危險(xiǎn)， 如果操作人員直接接觸，非常容易對(duì)人體造成傷害。芯片及硅片的加工制造環(huán) 境要求也非常嚴(yán)格，在生產(chǎn)過(guò)程中必須盡量避免金屬離子及顆粒的影響。由于 目前硅片越來(lái)越薄，已經(jīng)發(fā)展到13(^m左右，傳送不穩(wěn)極易發(fā)生碎片。另硅片 從酸/堿槽取出傳送到下一水槽時(shí)，會(huì)暴露在空氣中，如果帶酸堿的硅片暴露在 空氣中時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，則會(huì)大大影響清洗及刻蝕的效果。
目前國(guó)內(nèi)在用的此類刻蝕清洗設(shè)備配置水平參差不齊，手動(dòng)、半自動(dòng)、全自 動(dòng)皆有，但不論哪種形式都沒有能夠?qū)⑸鲜鰡栴}在一套方案內(nèi)給與解決。
綜上所述，研發(fā)高速運(yùn)轉(zhuǎn)、平穩(wěn)傳送、無(wú)金屬 子污染、無(wú)顆粒污染、防腐 蝕等性能合一的機(jī)械手就成為了此類刻蝕清洗設(shè)備應(yīng)用的迫切需要。

發(fā)明內(nèi)容
為了適應(yīng)半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)刻蝕清洗設(shè)備要求的不斷提高，本發(fā)明提供了 一種應(yīng)用于半導(dǎo)體刻蝕清洗設(shè)備的全塑料高速機(jī)械手，自動(dòng)化程度高、避免金屬離子 及顆粒的影響、高速槽間傳送以、高傳送穩(wěn)定性、防腐蝕。 一種應(yīng)用于半導(dǎo)體刻蝕清洗設(shè)備的全塑料高速機(jī)械手，
機(jī)械手移載物4在前排水洗槽6與后排刻蝕槽5之間進(jìn)行傳遞。
機(jī)械手固定支板ll為設(shè)備整體外殼l的一部分，是機(jī)械手整體3的支點(diǎn)，并將 機(jī)械手的動(dòng)力源2部分隔離在設(shè)備的外部，
機(jī)械手動(dòng)力源2位于設(shè)備的外部，通過(guò)同步帶將動(dòng)力傳給機(jī)械手動(dòng)力源連接 同步輪7。
兩個(gè)機(jī)械手臂連接同 一動(dòng)力源2 。
整個(gè)機(jī)械手圍繞機(jī)械手動(dòng)力源連接同步輪7所在轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
機(jī)械臂上外罩17與下外罩31將機(jī)械臂自身用于保持機(jī)械手掛鉤2 3傳遞方向
的機(jī)構(gòu)密封在其內(nèi)部。
機(jī)械手動(dòng)力源連接同步輪7安裝在機(jī)械臂連接軸9上，采用動(dòng)力鎖連接方式。
機(jī)械臂連接軸固定螺釘8將機(jī)械臂連接軸9固定在機(jī)械臂l 6上。
端面墊圈13連接在主軸軸套12與機(jī)械臂主軸同步輪15之間。
端面墊圈10連接在機(jī)械手固定支板11的圓筒與機(jī)械臂連接軸9之間。
機(jī)械臂主軸同步輪固定螺釘l 4將機(jī)械臂主軸同步輪l 5固定在機(jī)械臂16上，同
時(shí)螺釘頂部不高于同步輪端面。
機(jī)械臂主軸同步輪l 5與機(jī)械臂隨動(dòng)同步輪26之間通過(guò)同步帶2 7連接。
同步帶張緊機(jī)構(gòu)為張緊軸鎖緊螺母19與張緊軸28自身凸臺(tái)將機(jī)構(gòu)鎖緊在機(jī)
械臂16上，張緊軸軸套鎖緊螺母30將張緊軸軸套29鎖緊在張緊軸28上，同步帶
27壓緊在張緊軸軸套29上。
機(jī)械手掛鉤23與機(jī)械臂隨動(dòng)同步輪26之間采用方形子口定位方式連接。端面墊圈22連接在穿過(guò)機(jī)械臂16機(jī)械手掛鉤旋轉(zhuǎn)軸套2 4與機(jī)械手掛鉤2 3之間。
端面墊圈25連接在穿過(guò)機(jī)械臂16機(jī)械手掛鉤旋轉(zhuǎn)軸套24的另 一端與機(jī)械臂 隨動(dòng)同步輪26之間。
機(jī)械手掛鉤鎖緊螺母2l鎖緊在機(jī)械臂隨動(dòng)同步輪26上，使整個(gè)掛鉤機(jī)構(gòu)固定 在機(jī)械臂16上。
機(jī)械臂主軸同步輪l 5隨機(jī)械臂16—起旋轉(zhuǎn)。
為了避免機(jī)設(shè)備外部的械手傳動(dòng)機(jī)構(gòu)給設(shè)備內(nèi)部帶來(lái)顆粒污染，位于設(shè)備內(nèi) 部與外部交接的機(jī)械手旋轉(zhuǎn)軸采用能夠自潤(rùn)滑的PTFE (聚四氟乙烯)軸套的形 式，使得機(jī)械手能夠達(dá)到免潤(rùn)滑和全密閉的需求。
為了解決金屬離子和金屬顆粒帶來(lái)污染的問題，并且使機(jī)械手能夠具備較好 的耐腐蝕性能，本發(fā)明將機(jī)械手在設(shè)備內(nèi)部的部分采用了全塑料設(shè)計(jì)。傳動(dòng)軸 采用PP(聚丙烯)材質(zhì)，提籃掛鉤采用PP(聚丙烯)材質(zhì)，同步帶輪采用PVC(聚 氯乙烯)材質(zhì)，同步帶采用PE (聚乙烯)材質(zhì)，全部墊圈采用PTFE材質(zhì)，機(jī)械 手外罩采用PVC材質(zhì)。
為了提高傳遞速度，本發(fā)明機(jī)械手只采用了一臺(tái)伺服電機(jī)傳動(dòng)，此種單軸模 式相對(duì)多軸模式而言能夠充分減少傳遞時(shí)間。機(jī)械手圍繞旋轉(zhuǎn)軸向上旋轉(zhuǎn)半圈 即完成從一個(gè)槽傳遞到另一槽的動(dòng)作，反向旋轉(zhuǎn)-故傳遞物返回到初始位置。
為了確保傳遞穩(wěn)定性，本發(fā)明機(jī)械手采用了特殊傳遞機(jī)構(gòu)。機(jī)械手傳送過(guò)程 中被傳送件始終能夠保持水平，因此無(wú)論速度設(shè)定多少都能平穩(wěn)的在兩槽之間 進(jìn)行傳遞。此傳遞才幾構(gòu)通過(guò)同步帶及同步輪定位。為了防止同步帶松弛而定位 失效，機(jī)構(gòu)中配備了專用的同步帶張緊機(jī)構(gòu)。
由此本發(fā)明機(jī)械手對(duì)此類半導(dǎo)體刻蝕清洗設(shè)備以往存在的諸多問題給予了
6一套完備的解決方案。由于本發(fā)明機(jī)械手采用的單軸傳遞方式機(jī)構(gòu)較少，故相 對(duì)以往雙軸或多軸傳遞方式具備非常明顯的成本優(yōu)勢(shì)以及較低的電力消耗。由 于本機(jī)械手全部采用耐腐蝕塑料材質(zhì)且轉(zhuǎn)動(dòng)部分使用自潤(rùn)滑材料，故相對(duì)以往 金屬類機(jī)械手能夠大大減少機(jī)械手本身帶來(lái)的污染物、提高機(jī)械手使用壽命、
降低其維護(hù)成本。本發(fā)明機(jī)械手可以應(yīng)用于高端的半導(dǎo)體130nm IC主流生產(chǎn)線。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖l是本發(fā)明機(jī)械手所處設(shè)備整體軸測(cè)圖。
圖2是本發(fā)明機(jī)械手搬運(yùn)物品方式細(xì)節(jié)示意圖。
圖3是本發(fā)明積4成手整體外形圖。
圖4是本發(fā)明機(jī)械手內(nèi)部構(gòu)造圖。
圖中各個(gè)編號(hào)及各個(gè)部分材料構(gòu)成
1. 設(shè)備整體外殼，PP (聚丙烯)材質(zhì)；
2. 本發(fā)明機(jī)械手動(dòng)力源，PE (聚乙烯)材質(zhì)同步帶(內(nèi)部襯鋼絲)；
3. 本發(fā)明機(jī)械手整體，各類防腐塑料；
4. 機(jī)械手移載物，PVDF (聚偏二氟乙烯)；
5. 后排刻蝕槽，PVDF (聚偏二氟乙烯)；
6. 前排水洗槽，PVDF (聚偏二氟乙烯)；
7. 本發(fā)明機(jī)械手動(dòng)力源連接同步輪，SUS304 (表面鍍Teflon);
8. 機(jī)械臂連接軸固定螺釘，SUS304 (表面鍍Teflon);
9. 機(jī)械臂連接軸，SUS304 (表面鍍Teflon);
10. 端面墊圈，PTFE(聚四氟乙烯)；
11. 機(jī)械手固定支板，PP(聚丙烯)；12j幾械臂主軸軸套，PTFE(聚四氟乙烯)；
13. 端面墊圈，PTFE(聚四氟乙烯)；
14. 機(jī)械臂主軸同步輪固定螺釘，SUS304 (表面鍍Teflon);
15. 機(jī)械臂主軸同步輪，PVC(聚氯乙烯)；
16. 機(jī)械臂，PP (聚丙烯)；
17. 機(jī)械臂上外罩，PVC(聚氯乙烯);
18. 同步帶張緊機(jī)構(gòu)上固定螺釘，PVC(聚氯乙烯)；
19. 張緊軸鎖緊螺母，PVC(聚氯乙烯)；
20. 同步帶張緊機(jī)構(gòu)下固定螺釘，PVC(聚氯乙烯)；
21. 機(jī)械手掛鉤鎖緊螺母，PVC(聚氯乙烯)；
22. 端面墊圈，PTFE(聚四氟乙烯)；
23. 機(jī)械手掛鉤，PP (聚丙烯)；
24. 機(jī)械手掛鉤旋轉(zhuǎn)軸套，PTFE(聚四氟乙烯)；
25. 端面墊圈，PTFE(聚四氟乙烯)；
26. 機(jī)械臂隨動(dòng)同步輪，PVC(聚氯乙烯)；
27. 同步帶(未繪制齒形)，PE (聚乙烯)材質(zhì)同步帶(內(nèi)部襯鋼絲)；
28. 張緊軸，PVC (聚氯乙烯);
29. 張緊軸軸套，PTFE(聚四氟乙烯)；
30. 張緊軸軸套鎖緊螺母，PVC(聚氯乙烯)；
31. 機(jī)械臂下外罩，PVC(聚氯乙烯)。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，所示設(shè)備為一臺(tái)半導(dǎo)體硅片刻蝕清洗設(shè)備，本發(fā)明機(jī)械手的工作 是將機(jī)械手移載物4快速、平穩(wěn)、無(wú)污染的在前排水洗槽6與后排刻蝕槽5之間進(jìn)行傳遞。機(jī)械手固定支板ll為設(shè)備整體外殼l的一部分，是機(jī)械手整體3的支點(diǎn)， 并將機(jī)械手的動(dòng)力源2部分隔離在設(shè)備的外部，達(dá)到了動(dòng)力源與執(zhí)行機(jī)構(gòu)分區(qū)設(shè) 置的目的。機(jī)械手動(dòng)力源2位于設(shè)備的外部，通過(guò)同步帶將動(dòng)力傳給機(jī)械手動(dòng)力 源連接同步輪7。位于設(shè)備內(nèi)部的部件機(jī)械手整體3、機(jī)械手移載物4、后排刻蝕 槽5、前排水洗槽6等全部采用防腐(耐酸堿)塑料材料制造，并與外部空間進(jìn) 行了有效地隔離，避免了外部的金屬離子、顆粒的影響。
在圖2中，為了使機(jī)械手移載物4能夠平穩(wěn)的在前排水洗槽6與后排刻蝕槽5之 間進(jìn)行傳遞，使用了同步的雙機(jī)械手3形式。兩個(gè)機(jī)械手臂使用同一動(dòng)力源2， 通過(guò)設(shè)備背后的傳動(dòng)軸進(jìn)行動(dòng)力分配。機(jī)械手3完成半圈旋轉(zhuǎn)過(guò)程即完成一次移 載物的移送過(guò)程，反向半圏旋轉(zhuǎn)則可完成反向移載。此單軸模式大大提高了傳 遞的效率。
在圖3中，顯示了機(jī)械手的整體裝配關(guān)系。整個(gè)機(jī)械手圍繞械手動(dòng)力源連接 同步輪7所在轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。機(jī)械臂上外罩17與下外罩31將機(jī)械臂自身用于保持機(jī)械 手掛鉤23傳遞方向的機(jī)構(gòu)密封在其內(nèi)部。
在圖4中，顯示了機(jī)械手所有零部件的裝配關(guān)系。機(jī)械手動(dòng)力源連接同步輪7 安裝在機(jī)械臂連接軸9上，采用動(dòng)力鎖(圖中未繪出)連接方式。機(jī)械臂連接軸 固定螺釘8將機(jī)械臂連接軸9固定在機(jī)械臂16上。端面墊圏IO、 13、主軸軸套12 起到降低機(jī)械臂16與機(jī)械手固定支板11之間摩擦的作用。機(jī)械臂主軸同步輪固 定螺釘l4將機(jī)械臂主軸同步輪l 5固定在機(jī)械臂l6上，同時(shí)螺釘頂部不高于同步 輪端面。機(jī)械臂主軸同步輪l 5與機(jī)械臂隨動(dòng)同步輪26之間通過(guò)同步帶27連接， 同步輪大小一致，是構(gòu)成移載物水平保持機(jī)構(gòu)的基本零件。
同步帶張緊機(jī)構(gòu)上固定螺釘18、張緊軸鎖緊螺母19、同步帶張緊機(jī)構(gòu)下固定 螺釘20、張緊軸28、張緊軸軸套29、張緊軸軸套鎖緊螺母30組成同步帶張緊機(jī)構(gòu)，張緊軸鎖緊螺母19與張緊軸28自身凸臺(tái)將機(jī)構(gòu)鎖緊在機(jī)械臂16上，張緊軸 軸套鎖緊螺母30將張緊軸軸套29鎖緊在張緊軸28上，同步帶27壓緊在張緊軸軸 套29上。同步帶張緊機(jī)構(gòu)上、下固定螺釘18、 20用來(lái)調(diào)整整個(gè)張緊機(jī)構(gòu)的位置。 機(jī)械手掛鉤23與機(jī)械臂隨動(dòng)同步輪26之間采用方形子口定位方式，確保兩個(gè)部 件旋轉(zhuǎn)動(dòng)作一致。端面墊圈22、 25、機(jī)械手掛鉤旋轉(zhuǎn)軸套24起到降低機(jī)械手掛 鉤機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)摩擦的作用。機(jī)械手掛鉤鎖緊螺母21鎖緊在機(jī)械臂隨動(dòng)同步輪26上， 使整個(gè)掛鉤機(jī)構(gòu)固定在機(jī)械臂l 6上。由于機(jī)械臂主軸同步輪l 5隨機(jī)械臂l 6—起 旋轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)械臂16相對(duì)主軸基準(zhǔn)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)多大的角度，機(jī)械臂隨動(dòng)同步輪26就會(huì) 相對(duì)于其旋轉(zhuǎn)軸基準(zhǔn)點(diǎn)旋轉(zhuǎn)相同的角度，這確保了掛鉤2 3相對(duì)于水平面的方向 保持不變，即解決了被移載物平穩(wěn)傳遞的問題。由于全部旋轉(zhuǎn)構(gòu)件均采用塑料 自潤(rùn)滑材料構(gòu)成，無(wú)需另加外部潤(rùn)滑，故最大限度的避免了設(shè)備內(nèi)部機(jī)構(gòu)產(chǎn)生 顆粒和金屬污染的可能性。
權(quán)利要求
1、一種應(yīng)用于半導(dǎo)體刻蝕清洗設(shè)備的全塑料高速機(jī)械手，其特征是機(jī)械手移載物(4)在前排水洗槽(6)與后排刻蝕槽(5)之間進(jìn)行傳遞；機(jī)械手固定支板(11)為設(shè)備整體外殼(1)的一部分，是機(jī)械手整體(3)的支點(diǎn)，并將機(jī)械手的動(dòng)力源(2)部分隔離在設(shè)備的外部，機(jī)械手動(dòng)力源(2)位于設(shè)備的外部，通過(guò)同步帶將動(dòng)力傳給機(jī)械手動(dòng)力源連接同步輪(7)；兩個(gè)機(jī)械手臂連接同一動(dòng)力源(2)；整個(gè)機(jī)械手圍繞機(jī)械手動(dòng)力源連接同步輪(7)所在轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；機(jī)械臂上外罩(17)與下外罩(31)將機(jī)械臂自身用于保持機(jī)械手掛鉤(23)傳遞方向的機(jī)構(gòu)密封在其內(nèi)部；機(jī)械手動(dòng)力源連接同步輪(7)安裝在機(jī)械臂連接軸(9)上，采用動(dòng)力鎖連接方式；機(jī)械臂連接軸固定螺釘(8)將機(jī)械臂連接軸(9)固定在機(jī)械臂(16)上；端面墊圈(13)連接在主軸軸套(12)與機(jī)械臂主軸同步輪(15)之間；端面墊圈(10)連接在機(jī)械手固定支板(11)的圓筒與機(jī)械臂連接軸(9)之間；機(jī)械臂主軸同步輪固定螺釘(14)將機(jī)械臂主軸同步輪(15)固定在機(jī)械臂(16)上，同時(shí)螺釘頂部不高于同步輪端面；機(jī)械臂主軸同步輪(15)與機(jī)械臂隨動(dòng)同步輪(26)之間通過(guò)同步帶(27)連接；同步帶張緊機(jī)構(gòu)為張緊軸鎖緊螺母(19)與張緊軸(28)自身凸臺(tái)將機(jī)構(gòu)鎖緊在機(jī)械臂(16)上，張緊軸軸套鎖緊螺母(30)將張緊軸軸套(29)鎖緊在張緊軸(28)上，同步帶(27)壓緊在張緊軸軸套(29)上；機(jī)械手掛鉤(23)與機(jī)械臂隨動(dòng)同步輪(26)之間采用方形子口定位方式連接；端面墊圈(22)連接在穿過(guò)機(jī)械臂(16)機(jī)械手掛鉤旋轉(zhuǎn)軸套(24)與機(jī)械手掛鉤(23)之間；端面墊圈(25)連接在穿過(guò)機(jī)械臂(16)機(jī)械手掛鉤旋轉(zhuǎn)軸套(24)的另一端與機(jī)械臂隨動(dòng)同步輪(26)之間；機(jī)械手掛鉤鎖緊螺母(21)鎖緊在機(jī)械臂隨動(dòng)同步輪(26)上，使整個(gè)掛鉤機(jī)構(gòu)固定在機(jī)械臂(16)上；機(jī)械臂主軸同步輪(15)隨機(jī)械臂(16)一起旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
應(yīng)用于半導(dǎo)體刻蝕清洗設(shè)備的全塑料高速機(jī)械手，屬于機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。采用全自動(dòng)單軸模式、具備專用移載物水平保持機(jī)構(gòu)、全防腐塑料機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方案、動(dòng)力源與執(zhí)行機(jī)構(gòu)分區(qū)設(shè)置，是達(dá)到了高速運(yùn)轉(zhuǎn)、平穩(wěn)傳送、無(wú)金屬離子污染、無(wú)顆粒污染、防腐蝕等優(yōu)越性和諧統(tǒng)一的機(jī)械手。
文檔編號(hào)H01L21/677GK101656221SQ20091009222
公開日2010年2月24日 申請(qǐng)日期2009年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月7日
發(fā)明者孫良欣, 岳樹民 申請(qǐng)人:北京中聯(lián)科偉達(dá)技術(shù)股份有限公司