端部操作器、工件传送机器人和传送工件的方法技术

本发明专利技术公开了一种能够并行处理工件的，带有双操作手端部操作器（１０８）的机器人。端部操作器（１０８）包括转动地连接在远端连杆（１０６）一端的下操作手（２５０），以及转动地连接于下操作手（２５０）的上操作手（２５２）。下操作手支承着能够使上操作手（２５２）相对于下操作手（２５０）转动的驱动组件。在本发明专利技术的一个实施例中，带有双操作手端部操作器（１０８）的机器人可以用在晶片分选机中，以便在分选机中的一对校准器上并行地处理工件。在该实施例中，机器人（１００）可以首先从工件盒中的相邻搁架上拾取一对工件；在从工件盒后退之后，端部操作器（１０８）上的各个操作手可以扇形展开，并将晶片传送到每个校准器的卡盘上；当校准器上的工件处理工作完成之后，展开着的端部操作器的操作手可以重新拾取工件；上操作手（２５２）可以回到其与下操作手（２５０）对齐的复位位置；然后将处理过的工件送回到它们原来的盒体中，或送到新的盒体中。与传统的晶片分选机相比，这种并行处理工件的方式显著提高了工作能力。通过为每个校准器中的工件提供缓冲位置，还可以进一步提高工作能力。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用来传送和分选工件的装置，尤其是涉及一种含有机器人的传送和分选装置，该机器人具有双操作手的端部操作器，因而能够并行处理工件。
技术介绍
与手工作业，以及早期的用来在各个加工工具和/或工件存放地之间传送半导体晶片等工件所用的传送设备相比，在半导体制造工艺中采用工件加工机器人在自动化方面带来了显著的进步。传统的工件加工机器人的一个重要特征在于，它能够迅速地和准确地将一个工件从第一位置处拾取，把它送到具有不同X，Y，Z笛卡儿坐标的新地点，然后将工件无损地放下。为了做到这点，机器人通常包括一个安装在基座上的中心支柱，以便沿垂直中心线移动。一个近端手臂，或者称为近端连杆，转动地安装在支柱的上端；以及一个远端手臂，或者称为远端连杆，转动地安装在近端连杆的另一端。处理晶片的机器人还包括一个连接在远端连杆上用来支承工件的端部操作器。端部操作器转动地安装在远端连杆上，以便与近端连杆和远端连杆同步地运动。机器人还设有多个电机，通常安装在基座中，用来移动中心支柱以及转动近端连杆和远端连杆，这样就可以控制端部操作器在三维空间中的运动。这种工件加工机器人除了用于在晶片上成形出集成电路这类加工工具之外，还专门用于晶片分选机之类的处理设备中。晶片分选机可用于制造业中的多种用途，例如，在位于晶片分选机上的多个工件盒之间传送一个或多个晶片。在这种处理过程中，从一些工件盒中取出的晶片可以装入到一个工件盒中，从一个工件盒中取出的晶片也可以分装到几个工件盒中。晶片也可以按照要求以原有的顺序或者新的顺序在几个工件盒之间传送。晶片分选机的另一用途是测定晶片在工件盒中的位置，检测出晶片在工件盒中的错误位置。晶片分选机还可以包括校准器，传统的校准器具有一个用来支承和转动晶片的卡盘，以及通常有两个摄像头，其中之一用来确定径向偏差(即，工件在卡盘上偏离其预定中心位置的数值和方向)，以及用来测定沿着晶片周边的凹槽的位置。校准器通常还包括第二摄像头，用来读取表明工件特性的光学识别符号(OCR)标记。在传统的晶片分选机中，一次向校准器的卡盘上传送一个工件；校准器然后转动工件，以确定其径向偏差、测定凹槽的位置、并读取光学识别符号(OCR)标记；然后一次一个地将晶片送回晶片盒。传统的在工件盒与校准器之间一次一个地传送工件的校准器/机器人装置具有很低的工作能力，大约每小时处理200-250个晶片。由于在需要读取识别标记的每个工作点上要进行校准工作，以及必须对这些工作点上的每个工件进行这种校准工作，上述如此低的工作能力就是必然的了。现已获知，可以提供一种具有两套独立的机械臂(或称之为连杆)的机器人，以提高其工作能力。这样的一种多臂机器人公开在授予Genov等人的美国专利5,789,890号中。如该专利所述，这种机器人通常包括相互偏置的几个端部操作器，因而能够从工件盒中拾取第一个工件，然后机械手展开，再拾取第二个工件。这种机器人在分选机中占据了很大的空间，由于需要用超净空气维护分选机，因而这种空间是一个额外的负担。此外，通常的双臂机器人价格昂贵，并需要复杂的控制。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种能够并行处理工件，以成倍提高工作能力的工件加工机器人。本专利技术的另一目的是提供一种对传统的工件加工机器人改变较小的、并行处理工件的机器人。本专利技术进一步的目的是提供一种能够以双操作手方式或单操作手方式工作的、通用的工件加工机器人。本专利技术的另一目的是使校准器在机器人向校准器送入和送出晶片时不会闲置。本专利技术进一步的目的是当校准器工作时机器人也不会闲置。本专利技术的这些和其他的一些目的是这样实现的在本专利技术的优选实施例中，涉及一种能够并行处理工件的带有双操作手端部操作器的机器人。该机器人最好包括一个能够垂直地移入和移出机器人基座的支柱，还包括固定安装在该支柱上的近端连杆，以及转动地连接在近端连杆上的远端连杆。该机器人还包括转动地连接在近端连杆上的端部操作器，端部操作器包括一对能够相互转动的工件支承操作手(paddle)。具体地说，端部操作器包括转动地连接在远端连杆一端上的下操作手，和转动地连接在下操作手上的上操作手。下操作手支承着能够使上操作手相对于下操作手转动的驱动组件。上下操作手彼此间隔一段距离，该间距最好等于工件盒中工件之间的间距，本专利技术的机器人以该间距进行操作。于是上下操作手能够从工件盒的搁架上同时取出一对工件。在本专利技术的一个实施例中，双操作手端部操作器的机器人可被用在晶片分选机中，以便在分选机的一对校准器上并行地处理工件。在该实施例中，机器人可以首先从工件盒中的相邻搁架上拾取一对工件，在从工件盒后退之后，端部操作器上的两个操作手可以扇形展开，并且将工件送至各个校准器的卡盘。在校准器上对工件的处理工作完成之后，展开的端部操作器的操作手可以重新拾取工件，上操作手然后回到其重叠在下操作手正上方的复位位置，然后将处理好的工件送回到它们原来的盒中，或者送到新的盒中。以这种方式并行处理工件显著提高了传统晶片分选机的工作能力。通过为每个校准器中的工件提供缓冲位置，还可以进一步提高工作能力。附图说明下面将结合附图详细描述本专利技术，其中 图1是带有本专利技术的双操作手端部操作器的机器人的立体图；图2是机器人基座的立体剖视图；图3是机器人支柱和肘弯驱动器组件的主截面视图；图4是机器人的近端连杆和远端连杆连同安装在其中的转动驱动组件的前视图；图5是近端连杆和远端连杆连同安装在其中的转动驱动组件的分解立体图；图6是本专利技术的双操作手端部操作器的放大的立体图；图7是本专利技术的双操作手端部操作器的分解立体图；图8是根据采用本专利技术机器人的晶片分选机的前视立体图；图9是图8所示晶片分选机的后剖视立体图；图10是晶片分选机的顶视图，表示了本专利技术的机器人已经从位于分选机上的工件盒中取出了一对工件；图11是晶片分选机的顶视图，表示了本专利技术的机器人带有向外展开的端部操作器操作手；图12是本专利技术的晶片分选机的顶视图，其中的工件已经向前前进，以便安置到一对校准器上进行处理；图13是本专利技术的一个替换实施例中的两个操作手的顶视图；以及图14是图13所示实施例中的操作手的分解立体图。具体实施例方式下面参照附图1-14详细描述本专利技术，这些附图概括地表示了一个用来在工件存放地和加工刀具之间并行地传送工件的加工机器人。应当理解，本专利技术所传送的工件可以包括各种平面物体，例如半导体晶片、标线片以及平板显示器。本专利技术的装置和机器人能够操控晶片制造中的各种加工工具，例如包括在晶片上形成集成电路的工具，以及晶片分选器之类的用来确认、重组和输送晶片的工具。还应当理解，本专利技术的装置和机器人符合以及能够满足所有的SEMI应用规范。参见图1和图2，图中表示了本专利技术的机器人100，它包括基座102，近端连杆104，远端连杆106，以及本专利技术的端部操作器108。位于基座102中的支柱116(表示在图2中而非图1中)能够沿着垂直轴线Z移入和移出基座102；近端连杆、远端连杆以及端部操作器都能够围绕着各自的在垂直于Z-轴线的X-Y平面中的旋转轴线而转动。这样，端部操作器就可以运行在机器人100附近的三维空间中。应当理解，基座102，连杆104，106以及其中的各个元件都可以是传统的设计。作为一个实施例，这些元件(除了端部操作器108本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能够同时支承多个工件的工件传送机器人，它包括： 一个基座； 一个能够相对于所述基座转动的第一连杆； 一个能够相对于所述第一连杆转动的第二连杆；以及 一个能够相对于所述第二连杆转动的端部操作器，所述的端部操作器包括能够支承多个工件中的第一工件的第一操作手，和能够支承多个工件中的第二工件的第二操作手，所述的第一操作手能够相对于第二操作手转动。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔巴布斯，蒂莫西埃瓦尔德，马修科迪，杰金，
申请(专利权)人：阿西斯特技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]