晶圆自动搬运装置的制作方法

1.本实用新型涉及晶圆上片技术领域，具体涉及一种晶圆自动搬运装置。


背景技术：

2.晶圆是指制作硅半导体积体电路所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。晶圆在生产加工过程中，依据加工工艺需求，需要进行晶圆的icp刻蚀加工，icp刻蚀工艺前，通常需要将晶圆排列放置到料盘内，此过程称为晶圆的上片，以便于在刻蚀加工时，将承载有晶圆的整个料盘放入等离子刻蚀机中进行刻蚀加工。
3.生产后的晶圆，具有正面跟背面之分，在晶圆加工过程中，应避免触碰晶圆正面，触碰晶面正面会造成晶圆污染或划伤，直接影响晶圆质量。
4.目前市面上还没有用于晶圆搬运的设备，通常是由人工完成的，但是人工在操作的过程中由于操作不细心等各种主管原因，会导致晶圆表面的划伤或者直接损坏，大大增加了公司的成本，同时降低了生产的效率。同时，晶圆在放置的过程中有角度的需求，人员操作过程中劳动强度过大，无法精确的将晶圆放置在放置槽内。


技术实现要素：

5.为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种晶圆自动搬运装置，采用该装置降低了晶圆在运输过程中损坏的风险，同时节省了进入下一个工序的时间，提高了工作效率。
6.本实用新型的技术方案是：一种晶圆自动搬运装置，包括用于将物料抓取至固定机构的抓取机构，所述物料包括圈架、盖板和晶圆，所述固定机构用于定位圈架和晶圆；
7.所述固定机构包括底座和升降台；所述底座上设有能够将圈架固定的抓手；所述升降台连接于所述底座，且所述升降台能够沿所述圈架的轴向上升或下降，以将位于升降台上的晶圆放置在所述圈架内。
8.进一步的，所述抓取机构包括第一抓取组件和第二抓取组件，所述第一抓取组件和第二抓取组件依次将物料抓取至所述固定机构。
9.进一步的，所述第一抓取组件包括机械手臂和活动连接于所述机械手臂执行端的取放模块，所述机械手臂驱动所述取放模块移动，以对所述圈架和盖板进行搬运。
10.进一步的，所述取放模块包括支撑件与固定连接于所述支撑件内的夹持模组和吸嘴，所述夹持模组和吸嘴分别沿着所述支撑件的轴向的周向均匀分布。
11.进一步的，所述夹持模组和吸嘴交错设置。
12.进一步的，所述第二抓取组件包括机械臂和活动连接于所述机械臂执行端的取片板。
13.进一步的，所述升降台上固定有弧形支撑垫，且所述弧形支撑垫的一侧设有一开口，所述开口能够供所述第二抓取组件将所述晶圆搬运至升降台上。
14.进一步的，所述抓手包括直线模块，所述直线模块的底部连接于所述底座，且所述直线模块的顶部固定有能够将所述圈架固定的挡块。
15.进一步的，所述盖板的顶部设有一夹套，所述夹套内弹性连接有夹板，所述盖板盖合在所述圈架上，所述夹板将所述圈架夹持固定。
16.本实用新型的有益技术效果是：
17.1、通过第一抓取组件和第二抓取组件按一定顺序将晶圆放置在圈架内，并通过盖板将圈架进行盖好，避免了晶圆在单独运输过程中出现损坏。
18.2、盖板的顶部弹性设置有夹板，吸嘴将盖板吸取，并通过夹持模组驱动夹板对圈架进行夹持，从而实现了将圈架内的晶圆进行搬运，降低了搬运过程中的风险，达到自动化作业的目的。
19.3、第二抓取组件包括机械臂，机械臂的执行端部设有取片板，取片板的顶部设有吸片槽，通过真空吸附将晶圆进行拿取，避免了晶圆在拿取过程中脱落，提高了安全性。
20.4、底座上的抓手将圈架进行固定，升降台升起并将晶圆放置在升降台上，此时晶圆与圈架处于分离状态，升降台降落并将晶圆落入圈架内，以完成安装，操作工程完全自动化处理，降低了人工处理的风险。
附图说明
21.图1为本实用新型的整体结构示意图；
22.图2为本实用新型的第一暂存台的结构示意图；
23.图3为本实用新型的第一暂存台内部的结构示意图；
24.图4为本实用新型的第二驱动件与平台连接的结构示意图；
25.图5为本实用新型的第二暂存台的结构示意图；
26.图6为本实用新型的盖板的结构示意图；
27.图7为本实用新型的取放模块的结构示意图；
28.图8为本实用新型的取片板的结构示意图；
29.图9为本实用新型的固定机构的结构示意图；
30.图10为本实用新型的固定机构内部的结构示意图；
31.图11为本实用新型的升降台的结构示意图。
32.附图标记为：
33.1、工作台；2、第一抓取组件；3、第一暂存台；4、固定机构；5、第二抓取组件；6、第二暂存台；7、第一暂存框；8、第二暂存框；9、盖板；10、圈架；11、限位杆；12、平台；13、第二驱动件；14、固定块；15、框架；16、晶圆；17、夹套；18、夹板；19、支架；20、第一法兰板；21、第二法兰板；22、夹持模组；23、吸嘴；24、连杆；25、摄像组件；26、取片板；27、底座；28、抓手；281、直线模块；282、挡块；283、弧形槽；29、升降台；30、垫块；31、第一驱动件；32、弧形支撑垫；33、传感器。
具体实施方式
34.为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
35.如图1所示，本实用新型具体涉及一种晶圆16自动搬运装置，包括用于将物料抓取
至固定机构4的抓取机构，所述物料包括圈架(10)、盖板(9)和晶圆(16)，所述固定机构4用于定位圈架10和晶圆16；抓取机构和固定机构4均位于工作台1上；
36.其中，晶圆16存放在第二暂存台6，圈架10和盖板9存放在第一暂存台3，抓取机构按照相应的顺序分别将存放在第一暂存台3的圈架10和盖板9以及存放在第二暂存台6的晶圆16分别抓取至固定机构4，并进行安装。
37.抓取机构包括第一抓取组件2和第二抓取组件5，第一抓取组件2和第二抓取组件5依次将上述物料抓取至固定机构4上进行安装。
38.进一步的，所述第一抓取组件2抓取所述圈架10放置在所述固定机构4上，所述第二抓取组件5抓取所述晶圆16放置在所述固定机构4上，且位于所述圈架10的上方；所述第一抓取组件2抓取所述盖板9放置在所述固定机构4上，且位于所述晶圆16的上方，所述盖板9能够将所述圈架10盖合，以对圈架10内的晶圆16进行固定；
39.需要说明的是，通过第一抓取组件2和第二抓取组件5按照一定的顺序分别将圈架10、晶圆16和盖板9放置在固定机构4上，通过固定机构4将晶圆16放置在圈架10内，盖板9将圈架10进行盖合，以完成对晶圆16的搬运。通过圈架10和盖板9的双重保护，避免了晶圆16在运输过程中出现破损。
40.其中，如图6所示，所述盖板9的顶部沿着轴线周向均匀分布有夹套17，所述夹套17的内部弹性连接有夹板18内，所述第一抓取组件2能够驱动所述夹板18沿着所述盖板9的周向进行伸缩，以对圈架10进行夹持固定。
41.如图2和图3所示，所述第一暂存台3包括用于存放盖板9的第一暂存框7和用于存放圈架10的第二暂存框8，所述第一暂存框7和第二暂存框8为一体成型结构。
42.如图3和图4所示，所述第一暂存框7和第二暂存框8内分别设有多个限位杆11，多个所述限位杆11以所述第一暂存框7或第二暂存框8内的轴线周向均布；多个所述限位杆11之间设有一用于存放盖板9或圈架10的平台12，所述平台12的一侧设有能够驱动所述平台12沿所述限位杆11高度方向竖直运动的第二驱动件13，以带动位于平台12上的盖板9或圈架10进行上下步进运动。
43.其中，第二驱动件13为能够驱动平台12上下竖直运动的机构，可以是螺杆驱动、气动元件驱动或滑块驱动，本实施例中优选线性滑块驱动。
44.圈架10和盖板9分别放置在平台12上，并通过限位杆11进行限位，当第二驱动件13驱动平台12沿着限位杆11的高度方向向上运动时，带动位于平台12上的圈架10和盖板9运动，以达到自动进料的目的。
45.同时，第一暂存框7内的平台12上升的步进和第二暂存框8内的平台12上升的步进不一致，可以随时根据盖板9和圈架10的厚度进行调节。
46.如图5所示，所述第二暂存台6包括固定块14和卡接在所述固定块14顶部的框架15，所述框架15内设有多个放置槽，且多个所述放置槽沿着所述框架15的高度方向均匀分布，用以存放晶圆16。
47.其中，第二暂存台6可以设有多组，降低添加晶圆16的时间，从而提高搬运安装效率。
48.如图1和图7所示，所述第一抓取组件2包括机械手臂和活动连接于所述机械手臂的执行端的取放模块，通过机械手臂驱动取放模块运动，以将第一暂存台3内盖板9或圈架
10搬运至固定机构4上。
49.所述取放模块包括支撑件与固定连接于所述支撑件内的夹持模组22和吸嘴23，所述夹持模组22和吸嘴23分别沿着所述支撑件的轴向的周向均匀分布。
50.所述支撑件包括支架19、固定于所述支架19底部的第一法兰板20和位于所述第一法兰板20下方的第二法兰板21，其中，所述夹持模组22位于所述第一法兰板20的下方，所述吸嘴23位于所述第二法兰板21的下方，通过所述夹持模组22和吸嘴23的配合使用，从而能够将盖板9和圈架10进行抓取。
51.需要说明的是，夹持模组22为能够将圈架10夹起固定的机构，本实施例优选气动元件驱动夹持，其中，该夹持模组22为现有技术的利用，因此本文中不再详细的进行描述。
52.所述夹持模组22沿着第一法兰板20的轴线周向均布，所述吸嘴23沿着第二法兰板21的轴线周向均布，所述夹持模组22与所述吸嘴23于所述支架19的下方交错设置。
53.通过将吸嘴23和夹持模组22交错设置，避免夹持模组22在工作时对吸嘴23产生干扰。
54.进一步的，第一法兰板20的轴线位置设有一摄像组件25，该摄像组件25穿过第一法兰板20和第二法兰板21并伸出第二法兰板21的底部，且位于吸嘴23和夹持模组22的中间。利用摄像组件25去方便对位置的定位。
55.该技术属于现有技术的利用，本实施例中将不再陈述。
56.其中，第一法兰板20的外径大于第二法兰板21的外径，第一法兰板20的内径等于第二法兰板21的内径，同时，第二法兰板21通过连杆24固定于第一法兰板20的底部。
57.如图9和图10所示，所述固定机构4包括底座27和升降台29；所述底座27上设有能够将圈架10固定的抓手28；所述升降台29连接于所述底座27，且所述升降台29能够沿所述圈架10的轴向上升或下降，以将位于升降台29上的晶圆16放置在所述圈架10内。
58.其中，底座27的顶部对称式设有两垫块30，抓手28也设置有两组，两垫块30和两抓手28交错设置于底座27的顶部，升降台29位于两垫块30和两抓手28之间。通过两垫块30和两抓手28配合使用，以将圈架10进行固定，避免工作过程中出现移动，导致晶圆16无法放置在圈架10内。
59.同时，抓手28的一侧还设有传感器33，当传感器33感应到圈架10放置在垫块30上时，抓手28对圈架10进行固定，下一步动作，升降台29升起，第二抓取组件5通过取片板26将晶圆16搬运至升降台29上，下一步动作，升降台29下降，从而将晶圆16放置圈架10内。
60.再者，底座27内设有能够驱动升降台29上升和下降的第一驱动件31，且该第一驱动件31可以是电机驱动、螺杆驱动或气缸驱动，本实施例中优选了电机驱动，同时，该驱动方式为现有技术中的常规设计，因此本实施例中不再详细的进行描述。
61.所述抓手28包括直线模块281和挡块282，所述挡块282固定于所述直线模块281的顶部，所述直线模块281能够驱动所述挡块282向所述圈架10靠近，并对圈架10进行夹持。
62.所述直线模块281包括安装于底座27顶部的气缸和固定于气缸伸缩端的l形挡板，所述挡块282固定于所述l形挡板的顶部，且所述挡块282靠近圈架10的一端设有与所述圈架10配合使用的弧形槽283。
63.气缸驱动挡块282向圈架10靠近，并通过挡块282一侧的弧形槽283与圈架10卡接，从而完成夹持固定。
64.所述升降台29上固定有弧形支撑垫32，且所述弧形支撑垫32的一侧设有一开口，所述开口能够供所述第二抓取组件5将所述晶圆16搬运至升降台29上。
65.同时，需要说明的是，晶圆16放置在升降台29上，且位于弧形支撑垫32上，通过弧形支撑垫32对晶圆16进行支撑，同时，弧形支撑垫32的一侧设有一开口，取片板26将晶圆16放置在弧形支撑垫32上后便于移出。
66.升降台29位于两抓手28之间，当第一驱动件31驱动升降台29沿着开口的轴线方向竖直向上运动时，升降台29的底部距离底座27顶部的距离大于抓手28的顶部距离底座27顶部之间的距离，此时，升降台29与两抓手28形成一凸起形状，便于将晶圆16放置在弧形支撑垫32上，不会与两抓手28发生干扰。
67.同时，当第一驱动件31驱动升降台29沿着开口的轴线方向竖直向下运动时，升降台29缩入开口内，此时便于将升降台29上的晶圆16放置在圈架10内。
68.圈架10通过第一抓取组件2放置在垫块30上并通过直线模块281进行固定，晶圆16通过第二抓取组件5放置在弧形支撑垫32上，并通过升降台29将晶圆16放置在圈架10内，第一抓取组件2将盖板9盖合在圈架10上，以对放置在圈架10内的晶圆16进行保护。
69.如图1和图8所示，所述第二抓取组件5包括机械臂和位于所述机械臂的执行端的取片板26，所述取片板26的顶部设有吸片槽(图中暂未标示)，用以将所述晶圆16进行吸附，移动至所述升降台29上，保证了晶圆16在移动过程中的安全性。
70.综上所述方案均为用于圈架10、盖板9和晶圆16上料的装置，反之，对于本领域技术人员的讲，同样可以用于圈架10、盖板9和晶圆16的下料。具体的流程不再详细的描述。
71.本实用新型的工作流程是：
72.1、首先，机械手臂驱动取放模块移动至第一暂存台3上方，利用位于第一法兰板20底部的夹持模组22对放置在第二暂存框8内的圈架10进行夹持，并搬运至固定机构4上。
73.2、位于抓手28一侧的传感器33感应到圈架10，直线模块281驱动挡块282向圈架10移动，以完成对圈架10的夹持固定。
74.3、第一驱动件31驱动升降台29沿着底座27的高度方向竖直向上运动。
75.4、机械臂驱动取片板26移动至第二暂存台6的上方，并将位于框架15内的晶圆16进行吸附，并搬运至升降台29上。
76.5、第一驱动件31驱动升降台29沿着底座27的高度方向竖直向下运动，以将位于升降台29上的晶圆16放置在圈架10内。
77.6、机械手臂驱动取放模块移动至第一暂存台3的上方，并利用第二法兰板21的底部的吸嘴23对放置在第一暂存框7内的盖板9进行吸附，并搬运至升降台29上与圈架10盖合。
78.7、当需要将安装好的晶圆16搬运时，机械手臂驱动取放模块移动至升降台29的上方，并利用第二法兰板21底部的吸嘴23对盖板9的顶部进行吸附，同时利用第一法兰板20底部的夹持模组22驱动盖板9顶部的夹板18移动，从而对圈架10进行夹持，并进行搬运。
79.8、当对圈架10、盖板9和晶圆16进行下料搬运时，反之操作即可。
80.以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。