CN116061200A - 基于直接驱动马达的晶片传递机器人设备 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种基于直接驱动马达的晶片传递机器人设备。该晶片传递机器人设备包括：手部模块，其包括从一个表面装载晶片的手部以及联接到手部以传递晶片的手臂；R轴模块，其包括中心轴、旋转马达构件、固定马达构件、以及圆柱形真空阻挡薄膜，并且该R轴模块通过旋转马达构件向手部模块提供动力；连接外壳模块，其一端联接到R轴模块；以及T轴模块，其包括可旋转地联接到连接外壳模块的另一端的中心旋转轴、封闭中心旋转轴的外部的磁流体密封件、以及沿着中心旋转轴的下部外周边设置以向中心旋转轴提供旋转力的马达。

Description

基于直接驱动马达的晶片传递机器人设备

技术领域

本公开涉及晶片传递机器人技术，更具体地，涉及基于直接驱动马达的晶片传递机器人设备，该晶片传递机器人设备能够简化晶片传递机器人的驱动部件并改善整体振动和精度。

背景技术

随着半导体技术的进步，半导体工艺中所需的晶片传递机器人的规格已经升级。

在现有的晶片传递机器人中，传递机器人的臂或连杆以同轴方式构造，以使得能够使用多个马达进行例如三个或更多个自由度的移动。最外轴联接到轮毂以便例如围绕中心旋转轴旋转多个臂，并且两个内轴可以经由独立的带和带轮构造连接到多个臂中的每一个。

为了将两个手部安装在过去使用的晶片传递机器人的臂上，臂被加长或者上臂和下臂被上下地设置。然而，在这种构造的情况下，随着臂的长度增大，结构刚度降低，因此，传递操作的精度降低。

当臂的刚度增加以提高精度时，臂的重量增大或者传递机器人的尺寸增大，这导致安装困难。

[相关技术文献]

[专利文献]

(专利文献0001)韩国专利No.10-1382145(2014年04月01日)

发明内容

本公开提供一种基于直接驱动马达的晶片传递机器人设备，该晶片传递机器人设备能够简化晶片传递机器人的驱动部件并改善整体振动和精度。

本公开提供一种基于直接驱动马达的晶片传递机器人设备，该晶片传递机器人设备能够减小晶片传递机器人的R轴驱动模块和T轴驱动模块的重量和体积，并且通过使用直接驱动马达而降低成本。

本公开提供一种基于直接驱动马达的晶片传递机器人设备，该晶片传递机器人设备能够通过将直接驱动马达的一部分和编码器设置在真空环境中并用真空阻挡薄膜划分真空和空气环境来最小化用于维持真空的空间。

根据本公开的实施方式，基于直接驱动马达的晶片传递机器人设备包括：手部模块，所述手部模块包括从一个表面装载晶片的手部和联接到所述手部以传递所述晶片的手臂；R轴模块，所述R轴模块包括一端联接到所述手臂的中心轴、沿所述中心轴的外周边联接的旋转马达构件、固定到所述旋转马达构件的外周边的固定马达构件、以及设置在所述旋转马达构件与所述固定马达构件之间以将所述R轴模块的内部隔离成真空的圆柱形真空阻挡薄膜，并且所述R轴模块通过所述旋转马达构件向所述手部模块提供动力；连接外壳模块，所述连接外壳模块的一端联接到所述R轴模块；以及T轴模块，所述T轴模块包括以可旋转的方式联接到所述连接外壳模块的另一端的中心旋转轴、封闭所述中心旋转轴的外部的磁流体密封件、以及沿着所述中心旋转轴的下部外周边设置以向所述中心旋转轴提供旋转力的马达。

所述手部模块可以包括：第一连杆臂和第二连杆臂；以及辅助中心轴，所述辅助中心轴通过所述第一连杆臂联接所述中心轴的一端并且通过所述第二连杆臂联接所述手臂，以向所述手臂提供所述中心轴的旋转力。

所述R轴模块可以通过所述旋转马达构件和所述固定马达构件实现所述直接驱动马达，并且通过并排布置多个所述直接驱动马达向所述手部模块提供动力。

所述R轴模块可以包括：旋转侧编码器，所述旋转侧编码器联接到所述中心轴的另一端；固定侧编码器，所述固定侧编码器设置成面向所述旋转侧编码器；以及片型真空阻挡薄膜，所述片型真空阻挡薄膜设置在所述旋转侧编码器与所述固定侧编码器之间。

所述T轴模块可以包括外壳，所述外壳包括圆形支撑板，所述圆形支撑板从周边突出以支撑所述连接外壳模块，并且所述T轴模块通过所述周边封闭所述磁流体密封件。

所述T轴模块可以包括空气通孔，所述空气通孔在所述中心旋转轴内部形成空气。

所述T轴模块可以将所述空气通孔延伸到所述马达的中心，并且将所述马达构造为具有设置在所述下部外周边内部的下部旋转马达构件和设置在外部的下部固定马达构件的所述直接驱动马达。

所述R轴模块和所述T轴模块可以彼此独立地被驱动，所述T轴模块可以操作以旋转所述R轴模块来设定所述手部的方向，并且所述R轴模块可以操作以执行所述手部的前后运动。

所公开的技术可以具有以下效果。然而，由于具体实施方式不被解释为包括所有以下效果或仅包括以下效果，因此不应理解所公开的技术的范围限于具体实施方式。

根据本公开的实施方式的基于直接驱动马达的晶片传递机器人设备，可以简化晶片传递机器人的驱动部件，并改善整体振动和精度。

根据本公开的实施方式的基于直接驱动马达的晶片传递机器人设备，可以通过使用直接驱动马达减小晶片传递机器人的R轴驱动模块和T轴驱动模块的重量和体积，并降低成本。

根据本公开的实施方式的基于直接驱动马达的晶片传递机器人设备，可以通过将直接驱动马达的一部分和编码器设置在真空环境中并利用真空阻挡薄膜将真空和空气环境分开而使维持真空的空间最小化，从而节约维护成本。

附图说明

图1A至图1B是用于描述根据本公开的实施方式的基于直接驱动马达的晶片传递机器人设备的立体图。

图2是用于描述图1中的晶片传递机器人设备的截面图。

图3A至图3B是用于描述图1中的R轴模块的立体图和截面图。

图4A至图4B是用于描述图1中的T轴模块的立体图和截面图。

图5是用于描述图3B中的R轴模块的真空环境的图。

图6是用于描述图4B中的T轴模块的真空环境的图。

具体实施方式

由于本公开的描述仅仅是用于结构或功能解释的实施方式，所以本公开的范围不应被解释为受文本中描述的实施方式限制。即，由于实施方式可以进行各种修改并且可以具有各种形式，因此本公开的范围应当被解释为包括能够实现技术思想的等同物。另外，具体实施方式不被解释为包括本公开中呈现的所有目的或效果或者仅包括效果，因此本公开的范围不应被理解为局限于此。

另一方面，本申请中描述的术语的含义应当如下理解。

诸如“第一”和“第二”的术语旨在将一个部件与另一个部件区分开，并且本公开的范围不应受这些术语限制。例如，第一部件可以被称为第二部件，并且第二部件也可以类似地被称为第一部件。

应当理解，当一个元件被称为“连接到”另一元件时，它可以直接连接到或直接联接到另一元件，或者在其它元件插设在它们之间的情况下连接到另一元件。另一方面，应当理解，当一个元件被称为“直接连接到”另一元件时，它可以连接到或联接到另一元件，而没有其它元件插设在它们之间。同时，描述部件之间的关系、即，“在…之间”、“直接在…之间”、“与…相邻”、“与…直接相邻”等的其它表达应当被类似地解释。

应当理解，除非上下文明确地另外指出，否则单数表述包括复数表述，并且还应当理解，本说明书中使用的术语“包括”或“具有”指定所陈述的特征、步骤、操作、组件、部件或它们的组合的存在，但不排除一个或多个其它特征、数字、步骤、操作、组件、部件或它们的组合的存在或添加。

在每个步骤中，为了描述方便，使用标识码(例如，a、b、c等)，并且标识码不描述每个步骤的顺序，并且每个步骤可以与指定的顺序不同，除非上下文清楚地指示特定顺序。即，相应步骤可以以与所描述的顺序相同的顺序执行，可以基本上同时执行，或者以与所描述的顺序相反的顺序执行。

除非另外定义，否则本文所用的包括技术和科学术语在内的所有术语具有与本公开内容所属领域的技术人员通常理解的含义相同的含义。应当理解，由字典定义的术语与相关技术的上下文内的含义相同，并且除非上下文另外明确地规定，否则不应当理想地或过度地正式定义它们。

图1A至图1B是用于描述根据本公开的实施方式的基于直接驱动马达的晶片传递机器人设备的立体图，图2是用于描述图1中的晶片传递机器人设备的截面图。

这里，图1A示出了基于直接驱动马达的晶片传递机器人设备100的外观，图1B示出了从图1A中移除了外部壳体的状态。

参照图1A至图2，基于直接驱动马达的晶片传递机器人设备100可包括手部模块110、R轴模块130、连接外壳模块150和T轴模块170。

手部模块110包括能够在一个表面上装载晶片200的手部111、与手部111联接以传送晶片200的手臂113、以及第一连杆臂115和第二连杆臂117。

手臂113分别设置在机器人的左侧和右侧，并且手部111联接到一端。手部111可以由诸如铝(Al)的轻质金属材料制成，以便在增加结构刚度的同时减少总重量。手部111包括其上安置有晶片200的指状物，并且指状物可以由产生很小振动而不会由于静电而损坏晶片200的材料制成。晶片传递机器人设备100将晶片200装载在手部111上，并通过转动和伸展手臂113将晶片200传递到期望的位置。

第一连杆臂115与R轴模块130的中心轴联接，第二连杆臂117与手臂113的另一端联接。第一连杆臂115和第二连杆臂117通过辅助中心轴119以预定高度差连接。

辅助中心轴119通过第一连杆臂115联接R轴模块130的中心轴的一端，并通过第二连杆臂117联接手臂113，以向手臂113提供R轴模块130的中心轴的旋转力。

当通过辅助中心轴119提供R轴模块130的中心轴的旋转力时，手部模块110使第二连杆臂117旋转并因此联接到第二连杆臂117以使手臂113旋转。

R轴模块130是用于旋转各个连杆臂的轴，并且向手部模块110提供动力。现有的R轴模块具有包括马达、减速器和磁流体密封件的结构，但是R轴模块130被改变为包括直接驱动马达、编码器和真空阻挡薄膜的结构。当使用磁流体密封件时，由于结构复杂并且应当购买昂贵的磁流体密封件，因此设备的价格增加。在本公开中，R轴模块130用真空阻挡薄膜代替磁流体密封件以维持真空状态而不使用磁流体密封件，使得R轴模块易于管理，并且设备的价格比以前便宜。

图3A至图3B是用于描述图1A至图1B中的R轴模块的立体图和截面图。

参照图3A和图3B，R轴模块130具有一端与手臂113联接的中心轴131、沿中心轴131的外周边联接的旋转马达构件132、固定到旋转马达构件132的外周边的固定马达构件133、以及设置在旋转马达构件132和固定马达构件133之间以将内部隔离成真空的圆柱形真空阻挡薄膜134。

R轴模块130可通过旋转马达构件132和固定马达构件133实现直接驱动马达。这里，旋转马达构件132和固定马达构件133可分别对应于直接驱动马达的旋转侧和固定侧。R轴模块130可以通过并排布置多个直接驱动马达来向手部模块110提供动力。

直接驱动(DD)马达是指一种方法，该方法将马达的旋转力直接传送到驱动目标而不经过诸如减速器的机构，并且可以通过减少引起接触或振动的部件的数量来最小化由诸如机构的摩擦引起的损坏并降低噪声。

R轴模块130可通过将作为马达构件的直接驱动马达附接到中心轴131来减少在传动部件中发生的摩擦和磨损。

圆柱形真空阻挡薄膜134可设置在旋转马达构件132和固定马达构件133之间，以将旋转马达构件132隔离在真空中。R轴模块130可通过圆柱形真空阻挡薄膜134将旋转马达构件132和固定马达构件133分成真空和空气环境。R轴模块130可以通过旋转马达构件132在真空状态下向手部模块110提供动力。

R轴模块130具有联接到中心轴131的另一端的旋转侧编码器135，以及与旋转侧编码器135相对设置的固定侧编码器136。片型真空阻挡薄膜137设置在旋转侧编码器135和固定侧编码器136之间。片型真空阻挡薄膜137可以设置在旋转马达构件132和固定马达构件133之间以将旋转侧编码器135隔离在真空中。R轴模块130可通过片型真空阻挡薄膜137将旋转马达构件132和固定马达构件133分成真空和空气环境。

R轴模块130可通过使用真空阻挡薄膜134和137维持真空状态来减小重量和体积，并且与使用昂贵的磁流体密封件相比降低了成本。R轴模块130可通过将直接驱动马达的一部分和编码器放置在真空环境中并利用真空阻挡薄膜134和137划分真空和空气环境来最小化维持真空状态的区域。

返回到图1A至图2，R轴模块130具有通过第一连杆臂115和第二连杆臂117联接到R轴模块的一端的手臂113和联接到R轴模块的另一端的连接外壳模块150。

连接外壳模块150的一端联接到R轴模块130，其另一端连接到T轴模块170，因此连接外壳模块150可通过经由T轴模块170提供的旋转力而旋转。这里，连接外壳模块150将R轴模块130和T轴模块170连接。

T轴模块170是用于旋转包括R轴模块130的机器人的上部的轴，并且可旋转地联接到连接外壳模块150。现有的T轴模块具有包括马达、带、带轮、减速器和磁流体密封件的结构，但是R轴模块170被改变为其中堆叠有直接驱动马达、编码器和磁流体密封件的结构。

图4A至图4B是用于描述图1A至图1B中的T轴模块的立体图和截面图。

参照图4A和图4B，T轴模块170被构造成包括中心旋转轴171、磁流体密封件172和马达173。

中心旋转轴171可旋转地联接连接外壳模块150。磁流体密封件172围绕中心旋转轴171的外部缠绕并且将内部隔离成真空。马达173沿中心旋转轴171的下部外周边174设置，以向中心旋转轴171提供旋转力。这里，马达173是直接驱动(DD)马达，并且被构造成包括设置在中心旋转轴的下部外周边174内部的下部旋转马达构件173a和设置在外侧的下部固定马达构件173b。下部旋转马达构件173a和下部固定马达构件173b可分别对应于直接驱动马达的旋转侧和固定侧。T轴模块170可以通过将直接驱动马达173设置在中心旋转轴171下方而向中心旋转轴171提供旋转力。

T轴模块170包括位于马达173下方的下部编码器175。这里，T轴模块170可以被构造为下部编码器175、马达173和磁流体密封件172以从底部到顶部的顺序堆叠在其中的结构，以减小体积。

T轴模块170包括从周边突出以支撑连接外壳模块150的圆形支撑板176以及通过周边包围磁流体密封件172的外壳177。T轴模块170包括在中心旋转轴171内部形成空气的空气通孔178，并且空气通孔178延伸到马达173的中心。

返回参照图1A至图2，R轴模块130和T轴模块170彼此独立地被驱动。T轴模块170操作以通过旋转R轴模块130来设定手部111的方向。R轴模块130操作以执行手部111的前后运动。

图5是用于描述图3B中的R轴模块的真空环境的图。

参照图5，R轴模块130可将真空阻挡薄膜134和137放置在沿中心轴131的外周边联接的旋转马达构件132和固定马达构件133之间，以及放置在联接到中心轴131的端部部分的旋转侧编码器135和固定侧编码器136之间，以将内部隔离成真空。R轴模块130可将中心轴131、旋转马达构件132、设置在真空阻挡薄膜134和137内部的旋转侧编码器135置于真空环境中，并将固定马达构件133和固定侧编码器136置于空气环境中。R轴模块130可通过真空阻挡薄膜134和137划分真空和空气环境。

图6是用于描述图4B中的T轴模块的真空环境的图。

参照图6，T轴模块170可以将磁流体密封件172设置为封闭中心旋转轴171的外部的形式，该中心旋转轴可旋转地联接连接外壳模块150以在真空状态下密封中心旋转轴171的外部。T轴模块170可以在中心旋转轴171的内部形成空气通孔178，以将中心旋转轴171的内部维持在空气状态下。T轴模块170具有延伸到马达173中心的空气通孔178，以通过将马达173和下部编码器175置于空气环境中来最小化用于维持真空状态的区域。

根据本公开的实施方式的基于直接驱动马达的晶片传递机器人设备可使用直接驱动(DD)马达来简化部件、降低振动并提高传递操作的精度。

根据实施方式的基于直接驱动马达的晶片传递机器人设备可以在R轴上使用真空阻挡薄膜，并且具有其中马达、编码器和磁流体密封件堆叠在T轴上的结构，以减小总重量和体积，并最小化维持真空的空间，从而节约维护成本。

尽管上文已经公开了本公开的示例性实施方式，但是本领域技术人员可以理解，在不脱离所附权利要求中描述的本公开的范围和精神的情况下，可以对本公开进行各种修改和改变。

Claims (8)

1.一种基于直接驱动马达的晶片传递机器人设备，所述晶片传递机器人设备包括：

手部模块，所述手部模块包括从一个表面装载晶片的手部和联接到所述手部以传递所述晶片的手臂；

R轴模块，所述R轴模块包括一端联接到所述手臂的中心轴、沿所述中心轴的外周边联接的旋转马达构件、固定到所述旋转马达构件的外周边的固定马达构件、以及设置在所述旋转马达构件与所述固定马达构件之间以将所述R轴模块的内部隔离成真空的圆柱形真空阻挡薄膜，并且所述R轴模块通过所述旋转马达构件向所述手部模块提供动力；

连接外壳模块，所述连接外壳模块的一端联接到所述R轴模块；以及

T轴模块，所述T轴模块包括以能够旋转的方式联接到所述连接外壳模块的另一端的中心旋转轴、封闭所述中心旋转轴的外部的磁流体密封件、以及沿着所述中心旋转轴的下部外周边设置以向所述中心旋转轴提供旋转力的马达。

2.根据权利要求1所述的晶片传递机器人设备，其中，所述手部模块包括：

第一连杆臂和第二连杆臂；以及

辅助中心轴，所述辅助中心轴通过所述第一连杆臂联接所述中心轴的一端并且通过所述第二连杆臂联接所述手臂，以向所述手臂提供所述中心轴的旋转力。

3.根据权利要求1所述的晶片传递机器人设备，其中，所述R轴模块通过所述旋转马达构件和所述固定马达构件实现所述直接驱动马达，并且通过并排布置多个所述直接驱动马达向所述手部模块提供动力。

4.根据权利要求1所述的晶片传递机器人设备，其中，所述R轴模块包括：

旋转侧编码器，所述旋转侧编码器联接到所述中心轴的另一端；

固定侧编码器，所述固定侧编码器设置成面向所述旋转侧编码器；以及

片型真空阻挡薄膜，所述片型真空阻挡薄膜设置在所述旋转侧编码器与所述固定侧编码器之间。

5.根据权利要求1所述的晶片传递机器人设备，其中，所述T轴模块包括外壳，所述外壳包括圆形支撑板，所述圆形支撑板从周边突出以支撑所述连接外壳模块，并且所述T轴模块通过所述周边封闭所述磁流体密封件。

6.根据权利要求1所述的晶片传递机器人设备，其中，所述T轴模块包括空气通孔，所述空气通孔在所述中心旋转轴内部形成空气。

7.根据权利要求6所述的晶片传递机器人设备，其中，所述T轴模块将所述空气通孔延伸到所述马达的中心，并且将所述马达构造为具有设置在所述下部外周边内部的下部旋转马达构件和设置在所述下部外周边外部的下部固定马达构件的所述直接驱动马达。

8.根据权利要求1所述的晶片传递机器人设备，其中，所述R轴模块和所述T轴模块彼此独立地被驱动，所述T轴模块操作以旋转所述R轴模块来设定所述手部的方向，并且所述R轴模块操作以执行所述手部的前后运动。

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