專利名稱：機(jī)械手的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)基于2010年6月10日提出申請(qǐng)的日本特許出愿第2010-132695號(hào)要求優(yōu)先權(quán)。以參照的方式在本說(shuō)明書(shū)中引用該申請(qǐng)的所有內(nèi)容。本申請(qǐng)涉及一種機(jī)械手。尤其是涉及一種用于輸送半導(dǎo)體晶圓的機(jī)械手。
背景技術(shù)：
公知有用于輸送半導(dǎo)體晶圓的機(jī)械手。具體地，該機(jī)械手將半導(dǎo)體晶圓插入到處理室(process chamber),或者將半導(dǎo)體晶圓從處理室中取出。傳送室(transfer chamber)連結(jié)于處理室。機(jī)械手配置在該傳送室內(nèi)。利用機(jī)械手使半導(dǎo)體晶圓在傳送室與處理室之間移動(dòng)。傳送室相當(dāng)于小的無(wú)塵室。傳送室防止灰塵等雜質(zhì)附著于半導(dǎo)體晶圓。在傳送室內(nèi)保持空氣(或者氣體)清潔。另外，傳送室內(nèi)有時(shí)被保持為真空。要求使在傳送室內(nèi)工作的機(jī)械手不產(chǎn)生雜質(zhì)的方法。輸送半導(dǎo)體晶圓的機(jī)械手通常具有兩個(gè)以上的自由度。這種機(jī)械手典型地由兩個(gè)連桿和手部構(gòu)成。在本說(shuō)明書(shū)中，將兩個(gè)連桿稱作上臂連桿和前臂連桿。典型地，上臂連桿的一端連結(jié)于電機(jī)的輸出軸，上臂連桿的另一端連結(jié)于前臂連桿的一端。而且，前臂連桿的另一端連結(jié)于手部。上臂連桿和前臂連桿經(jīng)由關(guān)節(jié)而連結(jié)。前臂連桿和手部也經(jīng)由關(guān)節(jié)而連結(jié)。在各個(gè)關(guān)節(jié)處安裝有軸承，以便使連桿順暢地旋轉(zhuǎn)。在日本特開(kāi)2000-150617號(hào)公報(bào)和日本特開(kāi)2000-195923號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了這種機(jī)械手的一例。在輸送半導(dǎo)體晶圓的機(jī)械手中，為了不污染傳送室內(nèi)而屏蔽(shield)安裝于關(guān)節(jié)的軸承。半導(dǎo)體晶圓有時(shí)在處理室內(nèi)暴露在高溫中。因此，機(jī)械手有時(shí)輸送高溫的半導(dǎo)體晶圓。若高溫的半導(dǎo)體晶圓與手部接觸，則手部的溫度上升，并且配置在前臂連桿與手部之間的關(guān)節(jié)的溫度也上升。由此，安裝于關(guān)節(jié)的軸承的溫度上升。軸承的溫度上升促進(jìn)該軸承內(nèi)的潤(rùn)滑劑的劣化。因此，與配置在上臂連桿與前臂連桿之間的關(guān)節(jié)的軸承相比，配置在前臂連桿和手部之間的關(guān)節(jié)的軸承的維護(hù)頻率較高。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，機(jī)械手配置在內(nèi)部保持清潔的傳送室內(nèi)。為了對(duì)關(guān)節(jié)的軸承進(jìn)行維護(hù)而需要拆開(kāi)關(guān)節(jié)。若在傳送室內(nèi)對(duì)關(guān)節(jié)的軸承進(jìn)行維護(hù)，則會(huì)污染傳送室內(nèi)。本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的技術(shù)提供一種能夠在進(jìn)行軸承的維護(hù)時(shí)抑制傳送室內(nèi)的污染的機(jī)械手。本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的機(jī)械手用于輸送半導(dǎo)體晶圓，其包括手部、前臂連桿以及上臂連桿。用于把持半導(dǎo)體晶圓的手部經(jīng)由關(guān)節(jié)而連結(jié)于前臂連桿。上臂連桿經(jīng)由關(guān)節(jié)而連結(jié)于前臂連桿。在以下的說(shuō)明中，將連接手部和前臂連桿的關(guān)節(jié)稱作第I關(guān)節(jié)，將連接前臂連桿和上臂連桿的關(guān)節(jié)稱作第2關(guān)節(jié)。在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的機(jī)械手中，前臂連桿構(gòu)成為能夠在第I關(guān)節(jié)與第2關(guān)節(jié)之間的位置分開(kāi)。在上述的機(jī)械手中，通過(guò)使前臂連桿分開(kāi)而能夠在維持手部與前臂連桿之間的連結(jié)的狀態(tài)下從傳送室內(nèi)取出手部和前臂連桿。能夠不拆開(kāi)第I關(guān)節(jié)地將第I關(guān)節(jié)從傳送室取出。之后，能夠在傳送室外進(jìn)行第I關(guān)節(jié)內(nèi)的軸承的維護(hù)作業(yè)。根據(jù)本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的技術(shù)，能夠抑制傳送室內(nèi)的污染。此外，可以預(yù)先準(zhǔn)備通過(guò)組裝前臂連桿的頂端部、第I關(guān)節(jié)以及手部而成的更換部件，在進(jìn)行維護(hù)作業(yè)時(shí)與傳送室內(nèi)的頂端部進(jìn)行更換。如上所述，在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的機(jī)械手中，前臂連桿構(gòu)成為能夠在第I關(guān)節(jié)與第2關(guān)節(jié)之間的位置分開(kāi)。在以下的說(shuō)明中，將連結(jié)于上臂連桿的前臂連桿稱作前臂連桿后端部，將連結(jié)于手部的前臂連桿稱作前臂連桿頂端部。在本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的機(jī)械手中，前臂連桿后端部和前臂連桿頂端部在與前臂連桿的長(zhǎng)度方向正交的方向上重疊即可。在該情況下，優(yōu)選的是，在前臂連桿后端部與前臂連桿頂端部的重疊部分插入有多個(gè)定位銷。在再次組裝前臂連桿后端部和前臂連桿頂端部時(shí)，能夠利用多個(gè)定位銷準(zhǔn)確地對(duì)前臂連桿后端部和前臂連桿頂端部這兩者進(jìn)行定位。本說(shuō)明書(shū)所公開(kāi)的技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)一種能夠抑制傳送室內(nèi)的污染的機(jī)械手。


·圖I表示機(jī)械手的俯視圖。圖2表示機(jī)械手的側(cè)視圖。圖3表示沿著圖I的III-III線的剖視圖。圖4表示用于說(shuō)明將前臂連桿頂端部安裝于前臂連桿后端部的順序的剖視圖。
具體實(shí)施例方式以下簡(jiǎn)單記錄實(shí)施例所說(shuō)明的機(jī)械手的技術(shù)特征。(特征I)機(jī)械手是第I軸承和第2軸承的軸線沿鉛垂方向延伸、且手部在水平面內(nèi)移動(dòng)的水平移動(dòng)型機(jī)器人。(特征2)前臂連桿頂端部和后端部重疊的部分的厚度與鄰接于重疊部分的非重疊部分的厚度相等。(特征3)前臂連桿頂端部位于前臂連桿后端部的上側(cè)。(特征4)前臂連桿頂端部和前臂連桿后端部由多個(gè)螺栓固定，多個(gè)螺栓在前臂連桿的長(zhǎng)度方向上配置在定位銷的兩側(cè)。(特征5)定位銷固定在前臂連桿后端部。因而，在分開(kāi)前臂連桿頂端部與前臂連桿后端部時(shí)，定位銷從前臂連桿頂端部脫落。參照?qǐng)DI和圖2說(shuō)明機(jī)械手100。機(jī)械手100包括上臂連桿14、前臂連桿10以及手部2。機(jī)械手100安裝于支承箱22。上臂連桿14由第I上臂連桿14a和第2上臂連桿14b構(gòu)成。用于驅(qū)動(dòng)第2上臂連桿14b的電機(jī)配置在支承箱22內(nèi)。前臂連桿10由第I前臂連桿IOa和第2前臂連桿IOb構(gòu)成。第I前臂連桿IOa和第2前臂連桿IOb —直維持平行。前臂連桿10(第I前臂連桿IOa和第2前臂連桿IOb)的一端經(jīng)由第I關(guān)節(jié)20而連結(jié)于手部2。前臂連桿10的另一端經(jīng)由第2關(guān)節(jié)11而連接于上臂連桿14。第I前臂連桿IOa由第I前臂連桿后端部8a和第I前臂連桿頂端部6a構(gòu)成。第2前臂連桿IOb由第2前臂連桿后端部Sb和第2前臂連桿頂端部6b構(gòu)成。在以下的說(shuō)明中，有時(shí)將第I前臂連桿后端部8a和第2前臂連桿后端部Sb僅稱作前臂連桿后端部8。有時(shí)將第I前臂連桿頂端部6a和第2前臂連桿頂端部6b僅稱作前臂連桿頂端部6。在第2關(guān)節(jié)11中配置有第2軸承(省略圖示)。第2軸承使前臂連桿10相對(duì)于上臂連桿14順暢地旋轉(zhuǎn)。在第I關(guān)節(jié)20中配置有第I軸承。第I軸承使手部2相對(duì)于前臂連桿10順暢地旋轉(zhuǎn)。第I上臂連桿14a和第2上臂連桿14b —直維持平行。第I上臂連桿14a的一端連結(jié)于支承箱。第2上臂連桿14b的一端16連結(jié)于電機(jī)(省略圖不)。圖I的附圖標(biāo)記17表示第2上臂連桿14b的旋轉(zhuǎn)軸。電機(jī)使第2上臂連桿14b進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。能夠?qū)⒌?上臂連桿14b視為被電機(jī)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)連桿。另外，能夠?qū)⒌贗上臂連桿14a視為伴隨著驅(qū)動(dòng)連桿(第2上臂連桿14b)的動(dòng)作而動(dòng)作的從動(dòng)連桿。電機(jī)驅(qū)動(dòng)第2上臂連桿14b，從而使上臂連桿14在水平面內(nèi)移動(dòng)。由此，能夠使手部2在水平面內(nèi)沿圖I的X方向移動(dòng)。機(jī)械手100具備調(diào)整連桿12。雖然省略詳細(xì)的說(shuō)明，但是調(diào)整連桿12由多個(gè)連桿組構(gòu)成，且使上臂連桿14和前臂連桿10相連接。調(diào)整連桿12將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換為手部2的直進(jìn)運(yùn)動(dòng)。機(jī)械手100能夠使手部2在水平面內(nèi)移動(dòng)，因此有時(shí)稱作水平移動(dòng)型機(jī)械手。機(jī)械手100配置在傳送室(省略圖不)內(nèi)，用于輸送半導(dǎo)體晶圓。有時(shí)在手部2上載置高溫的半導(dǎo)體晶圓。若高溫的半導(dǎo)體晶圓與手部2接觸，則手部2的溫度上升。如上所述，前臂連桿10由前臂連桿后端部8和前臂連桿頂端部6構(gòu)成。前臂連桿后端部8和前臂連桿頂端部6能夠在第I關(guān)節(jié)20與第2關(guān)節(jié)11之間的位置分開(kāi)。具體地，前臂連桿后端部8和前臂連桿頂端部6能夠在第I關(guān)節(jié)20與第2關(guān)節(jié)11的大致中間點(diǎn)分開(kāi)。如上所述，前臂連桿10的另一端(前臂連桿頂端部6)經(jīng)由第I關(guān)節(jié)20而連結(jié)于手部
2。因此，能夠在利用第I關(guān)節(jié)20連接前臂連桿頂端部6和手部2的狀態(tài)下將上述構(gòu)件從傳送室內(nèi)取出。在以下的說(shuō)明中，有時(shí)將前臂連桿頂端部6、第I關(guān)節(jié)20以及手部2—并稱作臂頂端單元4。通過(guò)使機(jī)械手100的前臂連桿后端部8與前臂連桿頂端部6分開(kāi)，能夠從傳送室內(nèi)取出臂頂端單元4。參照?qǐng)D3說(shuō)明前臂連桿后端部8和臂頂端單元4。如上所述，臂頂端單元4由前臂連桿頂端部6、第I關(guān)節(jié)20以及手部2構(gòu)成。第I關(guān)節(jié)20包括基部23和固定于基部23的圓柱部24 (24a,24b)ο在圓柱部24與前臂連桿頂端部6 (6a、6b)之間配置有一對(duì)第I軸承34。第I軸承34為圓柱滾子軸承。此外，第I前臂連桿頂端部6a經(jīng)由第I軸承34a將圓柱部24a支承為能夠旋轉(zhuǎn)。第2前臂連桿頂端部6b經(jīng)由第I軸承34b將圓柱部24b支承為能夠旋轉(zhuǎn)。圓柱部24a和圓柱部24b沿著手部2進(jìn)行往返移動(dòng)(直進(jìn)運(yùn)動(dòng))的方向X配置。如上所述，若高溫的半導(dǎo)體晶圓與手部2相接觸，則手部2的溫度上升。伴隨著手部2的溫度上升，第I關(guān)節(jié)20的溫度上升。另外，基于來(lái)自半導(dǎo)體晶圓、處理室等的輻射熱，手部2或第I關(guān)節(jié)20附近的溫度也會(huì)上升?；诎雽?dǎo)體晶圓的溫度，第I關(guān)節(jié)20附近的溫度有時(shí)上升至200°C以上。有時(shí)第I軸承34的溫度也上升，導(dǎo)致第I軸承34內(nèi)的潤(rùn)滑劑劣化。在機(jī)械手100中，能夠在連結(jié)前臂連桿頂端部6和手部2的狀態(tài)下從前臂連桿后端部8拆卸臂頂端單元4。因此，能夠在從傳送室取出臂頂端單元4之后拆開(kāi)第I關(guān)節(jié)20來(lái)對(duì)第I軸承34進(jìn)行維護(hù)。即，不需要在傳送室內(nèi)進(jìn)行第I軸承34的維護(hù)作業(yè)。與以往的機(jī)械手相比，機(jī)械手100能夠抑制傳送室內(nèi)的污染。在機(jī)械手100中，從傳送室內(nèi)取出臂頂端單元4，在傳送室外進(jìn)行第I軸承34的維護(hù)。將進(jìn)行維護(hù)之后的臂頂端單元4安裝于前臂連桿后端部8。由于不在傳送室內(nèi)進(jìn)行第I軸承34的維護(hù)，因而第I軸承34內(nèi)的潤(rùn)滑劑等不會(huì)向傳送室內(nèi)飛散。此外，也可以預(yù)先準(zhǔn)備從前臂連桿后端部8卸除的臂頂端單元4之外的其它臂頂端單元4。而且，也可以在拆除臂頂端單元4的作業(yè)之后將已完成維護(hù)的其它臂頂端單元4安裝于前臂連桿后端部8。能夠縮短臂頂端單元4的更換時(shí)間。在以往的機(jī)械手中，只要向傳送室外取出機(jī)械手整體，也能夠不污染傳送室內(nèi)地進(jìn)行軸承的維護(hù)。如上所述，第I軸承34的潤(rùn)滑材料的劣化伴隨著用于把持高溫晶圓的手部2的溫度上升而產(chǎn)生。第2關(guān)節(jié)11內(nèi)的第2軸承距離手部2的距離比第I軸承34距離手部2的距離遠(yuǎn)。因此，第2關(guān)節(jié)11內(nèi)的第2軸承進(jìn)行維護(hù)的頻率小于第I軸承34的頻率即可。在以往的機(jī)械手中，為了在傳送室外進(jìn)行第I軸承的維護(hù)，甚至需要將無(wú)需進(jìn)行維護(hù)的零件(上臂連桿、第2軸承等)也取出到傳送室外。但是，在機(jī)械手100中，能夠在將第2軸承(第2關(guān)節(jié)11)留在傳送室內(nèi)的狀態(tài)下將第I軸承34 (第I關(guān)節(jié)20)取出到傳送室夕卜。因此，與以往的機(jī)械手相比，能夠容易地進(jìn)行維護(hù)作業(yè)。對(duì)機(jī)械手100的另一特征進(jìn)行說(shuō)明。如圖3所示，前臂連桿后端部8的一部分(前 臂連桿后端部8之中的靠近手部2的部分)和前臂連桿頂端部6的一部分(前臂連桿頂端部6之中的遠(yuǎn)離手部2的部分)在范圍7內(nèi)重疊。在以下的說(shuō)明中，有時(shí)將范圍7稱作重疊部分7。在重疊部分7中，前臂連桿頂端部6和前臂連桿后端部8在與前臂連桿10的長(zhǎng)度方向正交的方向上重疊。更準(zhǔn)確地說(shuō)，前臂連桿頂端部6和前臂連桿后端部8在與手部2移動(dòng)的平面(水平面)正交的方向上重疊。即，在俯視機(jī)械手100時(shí)，前臂連桿頂端部6的一部分和前臂連桿后端部8的一部分重疊。在機(jī)械手100中，前臂連桿頂端部6位于比前臂連桿后端部8靠上側(cè)的位置。因此，在從機(jī)械手100拆卸臂頂端單元4時(shí)容易進(jìn)行作業(yè)。同樣地，將臂頂端單元4安裝于前臂連桿后端部8時(shí)也容易進(jìn)行作業(yè)。在重疊部分7中，兩個(gè)定位銷30嵌入前臂連桿后端部8和前臂連桿頂端部6這兩者。利用定位銷30抑制前臂連桿后端部8和前臂連桿頂端部6的位置偏移。換言之，能夠利用定位銷30抑制前臂連桿后端部8與前臂連桿頂端部6的相對(duì)角度發(fā)生變化。在重疊部分7中的前臂連桿后端部8的厚度T 78約為與重疊部分7相鄰的位置(非重疊部分)處的前臂連桿后端部8的厚度T8的一半。另外，在重疊部分7中的前臂連桿頂端部6的厚度T 76約為非重疊部分的前臂連桿頂端部6的厚度T6的一半。厚度T8與厚度T6相等。因此，在與供手部2移動(dòng)的平面正交的方向上，厚度T8、厚度T6以及重疊部分7的厚度相等。即，在前臂連桿10的長(zhǎng)度方向上，前臂連桿10的厚度恒定。根據(jù)該特征，在手部2進(jìn)行往返移動(dòng)時(shí)，能夠防止前臂連桿10與其他的連桿發(fā)生干擾。此外，與供手部2移動(dòng)的平面正交的方向相當(dāng)于鉛垂方向。如圖4所示，定位銷30固定于前臂連桿后端部8。因而，若使前臂連桿后端部8與前臂連桿頂端部6 (臂頂端單元4)分開(kāi)，則定位銷30從前臂連桿頂端部6脫離。因此，在將前臂連桿頂端部6 (臂頂端單元4)安裝于前臂連桿后端部8時(shí)，能夠一邊目視定位銷30的位置一邊安裝前臂連桿頂端部6 (臂頂端單元4)。在前臂連桿頂端部6上設(shè)有銷貫通孔42。通過(guò)將定位銷30嵌入銷貫通孔42內(nèi)來(lái)確定前臂連桿頂端部6 (臂頂端單元4)相對(duì)于前臂連桿后端部8的位置。在前臂連桿10的長(zhǎng)度方向上，兩個(gè)螺栓槽44形成于前臂連桿后端部8。兩個(gè)螺栓槽44形成在定位銷的兩側(cè)。在前臂連桿頂端部6，兩個(gè)螺栓孔40形成在銷貫通孔42的兩偵U。在將臂頂端單元4安裝于前臂連桿后端部8時(shí)，在將定位銷30插入銷貫通孔42之后將螺栓32固定于螺栓槽44。若將臂頂端單元4安裝于前臂連桿后端部8，則如圖3所示，兩個(gè)螺栓32在前臂連桿10的長(zhǎng)度方向上位于定位銷30的兩側(cè)。因此，即使手部2在機(jī)械手100的使用過(guò)程中扭曲，也能夠抑制向定位銷30施力的情況。由于抑制了定位銷30進(jìn)行變形，因而即使反復(fù)進(jìn)行第I軸承34的維護(hù)，也能夠抑制手部2的位置偏移。以上，雖詳細(xì)說(shuō)明了本發(fā)明的具體例，但這些只不過(guò)是例示，并不限定權(quán)利要求的范圍。在權(quán)利要求書(shū)所記載的技術(shù)中包括對(duì)以上例示的具體例進(jìn)行各種變形、變更而得到的技術(shù)。在本說(shuō)明書(shū)或附圖中說(shuō)明的技術(shù)要素單獨(dú)或者通過(guò)各種組合而發(fā)揮技術(shù)方面的實(shí)用性，且不限定于提出申請(qǐng)時(shí)的權(quán)利要求所記載的組合。另外，在本說(shuō)明書(shū)或附圖中例示的技術(shù)同時(shí)達(dá)到多個(gè)目的，達(dá)到其中一個(gè)目的本身具有技術(shù)實(shí)用性?！?br> 權(quán)利要求
1.一種用于輸送半導(dǎo)體晶圓的機(jī)械手，其特征在于， 該機(jī)械手包括 手部，其用于把持半導(dǎo)體晶圓； 前臂連桿，其經(jīng)由第I關(guān)節(jié)而連結(jié)于手部；以及 上臂連桿，其經(jīng)由第2關(guān)節(jié)而連結(jié)于前臂連桿； 前臂連桿構(gòu)成為能夠在第I關(guān)節(jié)與第2關(guān)節(jié)之間的位置分開(kāi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的機(jī)械手，其特征在于， 連結(jié)于上臂連桿的前臂連桿后端部和連結(jié)于手部的前臂連桿頂端部在與前臂連桿的長(zhǎng)度方向正交的方向上重疊， 在上述后端部與上述頂端部的重疊部分插入有多個(gè)定位銷。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)械手，其特征在于， 前臂連桿頂端部和前臂連桿后端部由多個(gè)螺栓固定， 上述多個(gè)螺栓在前臂連桿的長(zhǎng)度方向上配置在定位銷的兩側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的機(jī)械手，其特征在于， 前臂連桿頂端部位于前臂連桿后端部的上側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2 4中任一項(xiàng)所述的機(jī)械手，其特征在于， 定位銷固定于前臂連桿后端部，定位銷與前臂連桿頂端部構(gòu)成為能夠分開(kāi)。
全文摘要
本申請(qǐng)的機(jī)械手用于輸送半導(dǎo)體晶圓。該機(jī)械手包括手部、前臂連桿以及上臂連桿。手部經(jīng)由第1關(guān)節(jié)而連結(jié)于前臂連桿。上臂連桿經(jīng)由第2關(guān)節(jié)而連結(jié)于前臂連桿。在本申請(qǐng)的機(jī)械手中，前臂連桿能夠在第1關(guān)節(jié)與第2關(guān)節(jié)之間的位置分開(kāi)。
文檔編號(hào)B25J9/06GK102934215SQ201180028549
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月10日
發(fā)明者島本光, 前川高廣 申請(qǐng)人:納博特斯克有限公司