本發明屬于半導體器件加工技術領域，涉及一種半導體器件加工中使用的機械手，特別是一種可實現端面自旋轉清洗的機械手系統。

背景技術：

在使用專用加工設備加工半導體器件時，需要傳輸待加工的器件至加工位置。以晶片加工為例，通常使用夾持晶片的機械手執行該傳輸操作，但傳輸過程中機械手會與待加工晶片直接接觸，若機械手清潔不干凈則極易造成晶片污染，甚至適致晶片的后序加工工序失效，因此傳輸用機械手的清洗在晶片加工過程中是必不可少的步驟。

目前，在半導體器件加工設備中，常規機械手的清洗由附加的清洗單元完成，清洗單元通常采用電機帶動毛刷在機械手端面旋轉的方式執行清洗工作，通過毛刷旋轉刷洗可將機械手端面的污染物除去。但上述清洗方法需要安裝旋轉毛刷的額外空間，在一些安裝空間狹小的場合實施比較困難，且旋轉毛刷加工難度大，成本高。

技術實現要素：

本發明為解決現有技術機械手的清洗需要安裝旋轉毛刷，額外占用空間的技術問題，提供了一種端面自旋轉清洗機械手系統，通過機械手自旋轉，配合固定的清洗毛刷，實現機械手端面的自旋轉清洗，可有效的簡化清洗毛刷結構，節省清洗毛刷的安裝空間。

為解決上述技術問題，本發明的實施例提供一種端面自旋轉清洗機械手系統，包括機械手和清洗毛刷；所述機械手包括立柱、擺臂、端面旋轉機構和晶片吸附機構，其中：

所述擺臂安裝在所述立柱上；所述端面旋轉機構包括電機、軸承、擺臂上盤和擺臂下盤；所述電機安裝在所述擺臂上，所述軸承安裝在所述擺臂前端，所述電機帶動所述軸承轉動；所述擺臂上盤安裝在所述軸承上，隨所述軸承旋轉；所述擺臂下盤與擺臂上盤連接，隨所述擺臂上盤旋轉；所述晶片吸附機構與所述擺臂下盤的下盤面固定連接，所述晶片吸附機構包括機械手端面和所述機械手端面后的氣道，所述機械手端面用于接觸晶片并隨所述擺臂下盤旋轉；所述晶片吸附機構還包括抽真空氣路，所述抽真空氣路一端連接外部真空設備，另一端連通所述氣道抽氣。所述清洗毛刷固定設置，通常位于所述機械手端面下方。

優選地，所述軸承選用角接觸軸承。

優選地，在所述電機的軸端安裝有第一同步帶輪；所述軸承安裝在擺臂前端部的圓槽中，軸承蓋安裝在所述擺臂上并固定所述軸承外圈，第二同步帶輪通過軸套固定在軸承內圈上；所述第一同步帶輪和第二同步帶輪間連接有同步帶，第一同步帶輪通過同步帶帶動第二同步帶輪同步轉動。

上述方案進一步優選地，所述擺臂上盤固定在所述軸承內圈下端，所述擺臂上盤的中軸處具有依次貫通所述擺臂、軸承內圈、軸套及第二同步帶輪的突出部。

作為前述抽真空氣路的優選，其包括在所述擺臂上盤與擺臂下盤中分別設置的氣路；所述擺臂上盤和擺臂下盤的氣路分別具有第一氣路接頭和第二氣路接頭，兩個氣路接頭通過軟管連接。

作為前述擺臂上盤的氣路的優選，所述擺臂上盤的氣路與擺臂上盤同軸設置，由中空的所述突出部構成；所述抽真空氣路還包括用于連接外部真空設備的氣路旋轉接頭，所述氣路旋轉接頭連接在所述突出部頂端。

優選地，所述擺臂上盤和擺臂下盤通過緩沖結構連接；進一步優選地，所述擺臂上盤和擺臂下盤之間設置若干圓柱桿，所述圓柱桿一桿端固定在兩個盤之一的盤面上，另一桿端穿過另一個盤的盤體上的通孔，該另一桿端安裝螺母使其無法從通孔脫出，所述圓柱桿可在所述通孔中滑動；每個圓柱桿上均套有彈簧，所述彈簧抵在所述擺臂上盤和擺臂下盤的相對的兩個盤面上。上述圓柱桿、螺母和彈簧的設置在擺臂上盤和擺臂下盤之間形成了緩沖連接。

作為晶片吸附機構的優選，其包括陶瓷臺和多孔陶瓷盤；所述陶瓷臺與所述擺臂下盤的下盤面固定連接；所述多孔陶瓷盤嵌置于所述陶瓷臺中，其表面為所述機械手端面；進一步優選地，所述氣道設置在所述陶瓷臺中，所述抽真空氣路通過擺臂下盤連通所述氣道；所述擺臂下盤與陶瓷臺的下盤面之間設置有用于密封連接所述抽真空氣路與所述氣道的密封圈。

本發明實施例的上述技術方案通過機械手自旋轉設計，配合固定的清洗毛刷，可實現機械手端面的自旋轉清洗，其有益效果為：端面自旋轉清洗無需毛刷旋轉，可有效的節省清洗毛刷的安裝空間，簡化了清洗毛刷結構，使機械手整體結構更加簡單，動作更加簡便，并且提升了穩定性。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的端面自旋轉清洗機械手系統的立體結構及工作方式示意圖；

圖2為圖1所示機械手系統的局部放大剖視圖。

[主要元件符號說明]

1-立柱；2-擺臂；3-電機；31-第一同步帶輪；32-第二同步帶輪；33-同步帶；4-軸承；41-軸承蓋；42-軸套；5-擺臂上盤；51-突出部；52-第一氣路接頭；53-軟管；54-氣路旋轉接頭；6-擺臂下盤；61-第二氣路接頭；62-圓柱桿；63-螺母；64-彈簧；7-陶瓷臺；71-多孔陶瓷盤；72-密封圈；8-清洗毛刷。

具體實施方式

為使本發明要解決的技術問題、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例進行詳細描述。

本發明針對現有的問題，提供一種端面自旋轉清洗機械手系統，其機械手端面可通過自旋轉實現清洗，無需清洗毛刷旋轉。

圖1和2所示為本發明一實施例提供的一種端面自旋轉清洗機械手系統如所示，包括機械手和清洗毛刷8，機械手包括立柱1、擺臂2、端面旋轉機構和晶片吸附機構；其中：

擺臂2安裝在立柱1上，可通過螺釘連接。

端面旋轉機構安裝在擺臂2上。端面旋轉機構包括電機3、軸承4、擺臂上盤5和擺臂下盤6，具體結構如下：

電機3安裝在擺臂2上，軸承4安裝在擺臂2前端，電機3帶動軸承4轉動；擺臂上盤5安裝在軸承4上，隨軸承4旋轉；擺臂下盤6與擺臂上盤5連接，隨擺臂上盤5旋轉；

軸承4安裝在擺臂2前端部的圓槽中，軸承蓋41安裝在擺臂2上并固定軸承4外圈，軸套42過盈配合固定在在軸承4內圈；作為一種較佳的實施方式，軸承4可選用角接觸軸承，可同時承受徑向負荷和軸向負荷，能在較高的轉速下工作，其接觸角越大，軸向承載能力越高；

電機帶動軸承轉動可使用多種常用的傳動方式實現，如圖1和2所示，本實施例采用了同步帶傳動，電機3的軸端安裝有第一同步帶輪31，第二同步帶輪32壓在軸套42上，通過軸套42固定在軸承4內圈上；第一同步帶輪31和第二同步帶輪32間連接有同步帶33；

擺臂上盤5固定在軸承4內圈下端，擺臂上盤5的中軸處具有依次貫通擺臂2、軸承4內圈、軸套42及第二同步帶輪32的突出部51，通常通過突出部51與軸承4內圈過盈配合實現擺臂上盤5與軸承4內圈的固定。

晶片吸附機構安裝在端面旋轉機構前端，包括陶瓷臺7、多孔陶瓷盤71和抽真空氣路，其中：陶瓷臺7與擺臂下盤6的下盤面固定連接；多孔陶瓷盤71嵌置于陶瓷臺7中，其表面即為接觸晶片并隨擺臂下盤6旋轉的機械手端面；晶片吸附機構的氣道設置在所述陶瓷臺7中，位于多孔陶瓷盤71的后面，抽真空氣路一端連接外部真空設備，另一端連通氣道，真空設備打開時對整個抽真空氣路和氣道抽真空，氣道內形成負壓，因多孔陶瓷盤71表面具有開孔，晶片即可吸附在多孔陶瓷盤71表面。

抽真空氣路可以是附加的與晶片吸附機構的氣道連接的抽氣管，也可以內置于端面旋轉機構中。在圖1和2所示實施例的情形下，抽真空氣路包括擺臂上盤5與擺臂下盤6中分別設置的氣路以及氣路旋轉接頭54；擺臂上盤5和擺臂下盤6的氣路分別具有第一氣路接頭52和第二氣路接頭61，兩個氣路接頭通過軟管53連接，擺臂下盤6的氣路再與陶瓷臺7中的氣道連通；擺臂上盤5的氣路與擺臂上盤5同軸設置，由中空的突出部51構成；突出部51頂端與擺臂上盤5同軸連接有用于連接外部真空設備的氣路旋轉接頭54。

一種較佳的實施例，可在機械手中設置接觸緩沖結構，當多孔陶瓷盤71接觸晶片時，多孔陶瓷盤71表面受向上的力的作用，通過接觸緩沖結構進行緩沖，可減小多孔陶瓷盤71與晶圓接觸的沖擊力，從而減小晶片的變形和損傷；接觸緩沖結構可通過將擺臂上盤5和擺臂下盤6緩沖連接構成；具體的，如圖1和2所示，擺臂上盤5和擺臂下盤6之間設置三個圓柱桿62，圓柱桿62一桿端固定在擺臂下盤6的盤面上，另一桿端穿過擺臂上盤5盤體上的通孔，在桿端安裝螺母63使其無法從通孔脫出，圓柱桿62可在擺臂上盤5的通孔中滑動，在擺臂上盤5和擺臂下盤6之間實現限位；每個圓柱桿62上均套有彈簧64，彈簧64抵在擺臂上盤5和擺臂下盤6的相對的兩個盤面上，當擺臂上盤5與圓柱桿62間相對滑動時，彈簧壓縮提供緩沖；為保證受力均勻，三個圓柱桿62位置在擺臂下盤6的盤面上均勻分布；作為其它的實施方式，圓柱桿可以設置為其它數量，以三個以上為佳；圓柱桿的一桿端并不限于固定在擺臂下盤上，也可以全部或部分固定在擺臂上盤上，而在擺臂下盤的相對位置設置通孔供圓柱桿另一桿端穿過。

清洗毛刷8固定設置在機械手端面下方，因無需旋轉，平面的條狀毛刷即可滿足使用要求；清洗毛刷8可通過螺釘安裝在半導體設備工作臺的機械手清洗位置上；作為一種清洗的實施方式，清洗時機械手先運動到清洗位置，并下降到清洗毛刷8上表面，清洗毛刷8沿半徑方向覆蓋多孔陶瓷盤71中心到邊緣位置，機械手端面自旋轉啟動，完成機械手端面多孔陶瓷盤71整個表面的清洗。

本發明是一種結構簡單、操作靈活、節省空間的端面自旋轉清洗機械手系統。機械手端面自旋轉清洗，有效的節省了清洗毛刷的安裝空間，簡化了清洗毛刷結構，整體結構簡單、動作簡便、穩定性好。

以上所述方案中公知的具體結構及特性等常識在此未作過多描述；各個實施例采用遞進的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參見即可，各實施例中所涉及到的技術特征在彼此之間不構成沖突的前提下可以相互組合。

在本發明的描述中，需要說明的是，術語“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置關系基于附圖所示，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制；

除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義；此外，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明所述原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。