一种自动上片机的制作方法

本发明涉及晶圆上片技术领域，尤其涉及一种自动上片机。

背景技术：

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。

目前，晶圆于料盘内的上片操作，通常由人工完成，人工上片操作不但劳动强度大，上片效率低，于料盘内放置时，需满足特定的放置角度的需求，否则无法将晶圆精确的放置到料盘的晶圆放置槽内，从而大大增加了工人的上片难度，且在上片过程中，由于上片人员操作不细心等各种主观原因，易划伤晶圆，导致晶圆直接报废或降级处理，直接影响晶圆的生产质量及产品合格率。因此，开发一种自动上片机，不但具有迫切的研究价值，也具有良好的经济效益和工业应用潜力，这正是本发明得以完成的动力所在和基础。

技术实现要素：

为了克服上述所指出的现有技术的缺陷，本发明人对此进行了深入研究，在付出了大量创造性劳动后，从而完成了本发明。

具体而言，本发明所要解决的技术问题是：提供一种自动上片机，以解决目前人工进行晶圆上片劳动强度大，上片效率低，易划伤晶圆，影响晶圆质量的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种自动上片机，包括机架，所述机架的一端设有一晶圆料架，所述晶圆料架上设有若干花篮放置位，且所述晶圆料架上设有第一晶圆定位机构；

所述机架中间设有一上片机械臂，所述机架上靠近所述上片机械臂位置还设有一定位台，所述定位台位于所述上片机械臂和所述晶圆料架之间、且与所述晶圆料架对应设置，所述定位台上设有若干第二晶圆定位机构；

所述定位台与所述晶圆料架间设有用以取放并翻转晶圆的翻片机构，所述机架上于所述定位台和所述上片机械臂之间开设有一摄片孔，所述机架上安装有与所述摄片孔对应设置的拍摄机构；

所述上片机械臂的两侧沿水平方向均滑动安装有第一驱动装置驱动的定位托板，所述定位托板的上表面设有若干用以实现上片载具定位放置的定位轴，所述机架的另一端设有分别与所述定位托板对应设置的载具料筐，所述定位托板靠近所述载具料筐的一端底部固定安装有用以取放上片载具的插杆；

所述机架上沿所述定位托板的滑动方向还依次设有载具抬升机构、料盘取盖机构、自动上螺丝机构和螺丝供料器，所述载具抬升机构靠近所述载具料筐设置，所述料盘取盖机构和所述自动上螺丝机构均位于所述定位托板的上方，且所述料盘取盖机构与所述载具抬升机构对应设置，所述螺丝供料器位于所述定位托板一侧，且与所述自动上螺丝机构对应设置。

作为一种改进的技术方案，所述晶圆料架固定安装于所述机架上，且所述晶圆料架上设有若干花篮安装板，所述花篮安装板上螺纹安装有若干水平调节螺栓，所述水平调节螺栓的螺纹端抵靠所述晶圆料架设置，且所述花篮安装板利用安装螺栓固定安装于所述晶圆料架上；

所述花篮安装板上设有用以实现花篮定位放置的定位板，所述定位板分别于所述花篮安装板的两端对应设置，对应设置的两所述定位板间形成所述花篮放置位，且所述定位板上均开设有条形孔，所述定位板通过所述条形孔且利用定位螺栓固定安装于所述花篮安装板上；

所述花篮安装板上还开设有第一安装槽，所述第一安装槽内设有用以检测花篮的第一传感器。

作为一种改进的技术方案，所述第一晶圆定位机构位于所述晶圆料架的中间位置，所述第一晶圆定位机构包括固定安装于所述晶圆料架上的第一安装座，所述第一安装座上安装有第一夹爪气缸，所述第一夹爪气缸的卡爪固定安装有第一定位块，且处于定位状态时，所述第一定位块间形成与晶圆相适配的定位区；

若干所述第二晶圆定位机构于所述定位台上均匀排列设置，所述第二晶圆定位机构包括固定安装于所述定位台上的第二夹爪气缸，所述第二夹爪气缸的卡爪固定安装有第二定位块，所述第二定位块上具有定位沿，且所述定位沿与晶圆外径相适配。

作为一种改进的技术方案，所述翻片机构包括由第二驱动装置驱动、且沿x轴方向滑动的第一安装板，所述第一安装板上沿y轴方向滑动安装有第三驱动装置驱动的第二安装板，所述第二安装板上沿z轴方向滑动安装有第四驱动装置驱动的第三安装板，所述第三安装板上固定安装有旋转气缸，所述旋转气缸的转盘固定安装有取片板，所述取片板的端部一侧开设有吸片孔以及与所述吸片孔相接的吸片槽，所述吸片孔位于所述吸片槽的中间位置，且所述取片板内部开设有与所述吸片孔相连通的气道；

所述第三安装板上还固定安装有用以检测花篮中晶圆料况的第二传感器，所述第二传感器朝向所述晶圆料架设置。

作为一种改进的技术方案，所述上片机械臂的末端设有晶圆取放机构，所述晶圆取放机构包括固定安装于所述上片机械臂转杆底端的固定座，所述固定座的一侧固定安装有第三传感器，所述固定座的另一侧固定安装有侧板，所述侧板上沿竖直方向滑动安装有第一吸盘安装板，所述第一吸盘安装板的底部固定安装有伯努利吸盘，且所述第一吸盘安装板与所述固定座间设有缓冲弹簧，所述缓冲弹簧的两端分别与所述第一吸盘安装板、所述固定座相连。

作为一种改进的技术方案，所述拍摄机构包括相机，所述机架上固定安装有第二安装座，所述相机固定安装于所述第二安装座上，且与所述摄片孔对应设置；

所述第二安装座上还固定安装有光源，所述光源位于所述相机与所述摄片孔之间，且与所述摄片孔对应设置；

所述固定座上还固定安装有反光板，且所述反光板位于所述固定座上方。

作为一种改进的技术方案，所述载具料筐分别由第五驱动装置驱动、且均沿竖直方向滑动安装于所述机架上，所述载具料筐两内侧均设有若干载具托板，且若干所述载具托板两两对应设置，对应设置的两所述载具托板间形成用以放置上片载具的载具放置位；

所述载具料筐远离所述定位托板的一端设有两第一光电开关，两所述第一光电开关分别于所述载具料筐的顶部和底部对应设置；

所述载具料筐一端的侧边位置还设有若干按钮指示开关，所述按钮指示开关分别与所述载具托板对应设置。

作为一种改进的技术方案，所述载具抬升机构包括抬升气缸，所述机架上固定安装有两个第三安装座，两所述第三安装座分别于所述定位托板的两侧对应设置，所述抬升气缸分别固定安装于所述第三安装座的相对一侧，所述抬升气缸的滑台上固定安装有t形安装板，所述t形安装板的顶部固定安装有载具托杆，两所述载具托杆对应设置。

作为一种改进的技术方案，所述机架上固定安装有一安装架，所述安装架朝向所述载具料筐的一侧固定安装有第四安装板，所述料盘取盖机构安装于所述第四安装板上，所述自动上螺丝机构位于所述安装架的另一侧；

所述料盘取盖机构包括由第六驱动装置驱动、且沿竖直方向滑动设置的第二吸盘安装板，所述第二吸盘安装板的底端固定安装有盖板吸盘，所述盖板吸盘的上表面靠近所述载具料筐位置固定安装有扫码器，所述盖板吸盘的底面沿周向均匀设有若干吸嘴；

所述自动上螺丝机构包括由第七驱动装置驱动、且沿水平方向滑动设置的第五安装板，所述第五安装板上沿竖直方向滑动安装有第八驱动装置驱动的电批，所述电批与所述螺丝供料器对应设置。

作为一种改进的技术方案，所述第二吸盘安装板的两侧还分别设有拉伸弹簧，所述第四安装板上固定安装有用以实现所述拉伸弹簧挂装的第一挂杆，所述盖板吸盘上固定安装有用以实现所述拉伸弹簧挂装的第二挂杆，所述第一挂杆和所述第二挂杆的挂装端对应设置，所述拉伸弹簧分别位于对应设置的所述第一挂杆和所述第二挂杆间，且所述拉伸弹簧的两端分别挂装于所述第一挂杆和所述第二挂杆的挂装端。

作为一种改进的技术方案，所述载具抬升机构与所述料盘取盖机构之间还设有用以防止料盘盖板掉落的盖板防掉机构，所述盖板防掉机构包括分别固定安装于所述第三安装座顶部的伸缩气缸，且两所述伸缩气缸分别于所述第三安装座相对的一侧设置，所述伸缩气缸的活塞轴末端固定安装有盖板托板，两所述盖板托板对应设置，且处于上片状态时，两所述盖板托板的间距与料盘盖板的外径相适配。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

该自动上片机，各机构配合动作，实现晶圆的一体化自动上片，相较传统的人工进行晶圆上片的上片方式，实现了人工劳动力的有效替代，不但能够确保晶圆于料盘内精准角度、位置的放置，上片效率大大提高，且有效避免了在上片过程中意外划伤晶圆现象的发生，确保晶圆上片过程中晶圆质量及合格率不受影响，此外，能够实现对各料盘及料盘内晶圆的有效定位，便于后续对上片后晶圆的精确查找。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的内部结构示意图；

图3为本发明晶圆料架和翻片机构部分的结构示意图；

图4为本发明上片机械臂和定位台部分的结构示意图；

图5为本发明翻片机构的结构示意图；

图6为本发明晶圆取放机构的结构示意图；

图7为本发明载具料筐部分的结构示意图；

图8为本发明上片部分的结构示意图；

图9为本发明上片部分的另一立体结构示意图；

图10为本发明定位托板的安装结构示意图；

图11为本发明安装架部分的结构示意图；

图12为本发明第二定位机构的结构示意图；

图13为本发明花篮安装板的结构示意图；

图14为本发明第一定位机构的结构示意图；

图15为本发明取片板的部分结构示意图；

图16为本发明上片载具的结构示意图；

图17为本发明上片载具上片时的结构示意图；

图18为本发明托盘的结构示意图；

图19为本发明盖板的结构示意图；

附图标记：1-机架；101-摄片孔；2-晶圆料架；3-花篮安装板；301-第一安装槽；4-水平调节螺栓；5-定位板；501-条形孔；6-第一传感器；7-第一安装座；8-第一夹爪气缸；9-第一定位块；10-定位台；11-第二夹爪气缸；12-第二定位块；1201-定位沿；13-第二电缸；14-第二导轨；15-第二滑块；16-第一安装板；17-第三电缸；18-第二安装板；19-第四电缸；20-第三安装板；21-旋转气缸；22-取片板；2201-吸片孔；2202-吸片槽；23-第二传感器；24-上片机械臂；25-固定座；26-第三传感器；27-侧板；28-第一吸盘安装板；29-伯努利吸盘；30-缓冲弹簧；31-第二安装座；32-相机；33-光源；34-反光板；35-第一电缸；36-第一导轨；37-第一滑块；38-定位托板；3801-定位轴；39-插杆；40-载具料筐；4001-载具托板；41-按钮指示开关；42-第一光电开关；43-轴套；44-滑杆安装板；45-导向滑杆；46-电动推缸；47-第三安装座；48-抬升气缸；49-t形安装板；50-载具托杆；51-安装架；52-第四安装板；53-第五电缸；54-第二吸盘安装板；55-盖板吸盘；56-扫码器；57-吸嘴；58-第一挂杆；59-第二挂杆；60-拉伸弹簧；61-伸缩气缸；62-盖板托板；63-第六电缸；64-第五安装板；65-第七电缸；66-电批；67-螺丝供料器；68-固定块；69-导轨调节螺栓；70-第二光电开关；71-托盘；7101-容纳槽；7102-第一定位槽；7103-第二安装槽；7104-锁紧块；7105-压缩弹簧；7106-压片；7107-起盘孔；7108-通气孔；7109-泄压槽；7110-托盘定位孔；72-载片板；7201-晶圆放置槽；7202-盖板定位孔；73-盖板；7301-压沿；7302-定位凸起；74-显示屏；75-观察窗；76-福马轮。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明进一步说明。但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。

如图1至图15所示，本实施例提供了一种自动上片机，包括机架1，机架1的一端设有一晶圆料架2，晶圆料架2上设有若干用以放置花篮的花篮放置位，且晶圆料架2上设有第一晶圆定位机构。

机架1中间设有一上片机械臂24，机架1上靠近上片机械臂24位置还设有一定位台10，定位台10位于上片机械臂24和晶圆料架2之间、且与晶圆料架2对应设置，定位台10上设有若干第二晶圆定位机构。

定位台10与晶圆料架2间设有用以取放并翻转晶圆的翻片机构，机架1上于定位台10和上片机械臂24之间开设有一摄片孔101，机架1上安装有与摄片孔101对应设置的拍摄机构。

上片机械臂24的两侧沿水平方向均滑动安装有第一驱动装置驱动的定位托板38，定位托板38的上表面设有若干用以实现上片载具定位放置的定位轴3801，机架1的另一端设有分别与定位托板38对应设置的载具料筐40，载具料筐40用于放置上片载具，定位托板38靠近载具料筐40的一端底部固定安装有用以取放上片载具的插杆39；定位托板38端部固定安装有的插杆39，便于从载具料筐40内进行上片载具的取放，定位托板38上设有的定位轴3801，为上片载具于定位托板38上的定位放置提供了便利，确保上片载具在上片及输送过程中不会发生位置偏移，为晶圆的精准放片提供了可靠保障。

本实施例中，如图10所示，第一驱动装置包括固定安装于机架1上的第一电缸35，机架1上还固定安装有与第一电缸35平行设置的第一导轨36，第一导轨36上滑动安装有第一滑块37，定位托板38与第一滑块37、第一电缸35的滑板固定连接。

机架1上沿定位托板38的滑动方向还依次设有载具抬升机构、料盘取盖机构、自动上螺丝机构和螺丝供料器67，载具抬升机构靠近载具料筐40设置，料盘取盖机构和自动上螺丝机构均位于定位托板38的上方，且料盘取盖机构与载具抬升机构对应设置，螺丝供料器67位于定位托板38一侧，且与自动上螺丝机构对应设置。

如图3至图5、图12至图15共同所示，晶圆料架2固定安装于机架1上，且晶圆料架2上设有若干花篮安装板3，花篮安装板3上螺纹安装有若干水平调节螺栓4，水平调节螺栓4的螺纹端抵靠晶圆料架2设置，且花篮安装板3利用安装螺栓固定安装于晶圆料架2上；本实施例中，花篮安装板3上开设有多个沉孔，用以实现安装螺栓的安装，当然，也可在水平调节螺栓4上沿其轴向开设安装通孔，用以实现安装螺栓的安装，即安装螺栓插装于水平调节螺栓4内，并且螺纹端与晶圆料架2螺纹连接。设有的花篮安装板3，旋拧各水平调节螺栓4进行花篮安装板3的水平调节，确保花篮安装板3安装水平、不倾斜，且调节操作简单方便，调节完毕后旋紧安装螺栓即可实现调节后固定，花篮安装板3水平能够确保放置后的花篮保持水平，进而为晶圆的精准取片操作提供了可靠保障。

花篮安装板3上设有用以实现花篮定位放置的定位板5，定位板5分别于花篮安装板3的两端对应设置，对应设置的两定位板5间形成花篮放置位，且定位板5上均开设有条形孔501，定位板5通过条形孔501且利用定位螺栓固定安装于花篮安装板3上，本实施例中，定位螺栓未在附图中示出；花篮安装板3上安装有的定位板5，两个定位板5形成与花篮底部相适配的花篮放置位，便于花篮于花篮安装板3上的精确放置及放置后的定位、限位，且定位板5上开设有的条形孔501，松开定位螺栓可实现两个定位板5间距的微调，调节后重新锁紧定位螺栓即可，能够适配不同规格的花篮放置，通用性强。

花篮安装板3上还开设有第一安装槽301，第一安装槽301内设有用以检测花篮的第一传感器6，本实施例中，第一传感器6选用接触式传感器；安装有的第一传感器6，能够检测花篮有无，提醒工作人员进行相应位置的花篮放置。

翻片机构包括由第二驱动装置驱动、且沿x轴方向滑动的第一安装板16，第一安装板16上沿y轴方向滑动安装有第三驱动装置驱动的第二安装板18，第二安装板18上沿z轴方向滑动安装有第四驱动装置驱动的第三安装板20，第三安装板20上固定安装有旋转气缸21，旋转气缸21的转盘固定安装有取片板22，取片板22的端部一侧开设有吸片孔2201以及与吸片孔2201相接的吸片槽2202，吸片孔2201位于吸片槽2202的中间位置，且取片板22内部开设有与吸片孔2201相连通的气道，通过气道的接气口，与供气装置的气管连接；设有的该取片板22，开设有的吸片孔2201及吸片槽2202，能够实现对晶圆背面的牢固吸附，确保晶圆取放及翻转过程中不会发生位置偏移甚至掉落。

第三安装板20上还固定安装有用以检测花篮中晶圆料况的第二传感器23，第二传感器23朝向晶圆料架2设置，本实施例中，第二传感器23选用数字式传感器；安装有的第二传感器23，在取花篮内晶圆时，能够对花篮料况进行检测，若检测到花篮内无晶圆后，通过相应的报警装置提醒工作人员进行花篮更换。

第二驱动装置包括固定安装于机架1上的第二电缸13，机架1上还固定安装有与第二电缸13平行设置的第二导轨14，第二导轨14上滑动安装有第二滑块15，第一安装板16与第二滑块15、第二电缸13的滑板固定连接。

本实施例中，为便于导轨安装时调节至与电缸相平行，机架1上还分别设有用以实现第一导轨36和第二导轨14平行调节的调节机构，调节机构包括固定块68和导轨调节螺栓69，固定块68设有三个，且均固定安装于机架1上，其中两个固定块68分别位于导轨的一侧两端，另外一固定块68位于导轨的另一侧中间位置，导轨调节螺栓69分别螺纹配合安装于固定块68上，且导轨调节螺栓69的螺纹端抵靠导轨设置；设有的该调节机构，通过旋拧导轨调节螺栓69可实现对导轨的微调，使得第一导轨36与第一电缸35间、第二导轨14与第二电缸13间的平行调节操作简单方便。

第三驱动装置包括固定安装于第一安装板16上的第三电缸17，第二安装板18固定安装于第三电缸17的滑板上。

第四驱动装置包括固定安装于第二安装板18上的第四电缸19，第三安装板20固定安装于第四电缸19的滑板上。

第一晶圆定位机构位于晶圆料架2的中间位置，第一晶圆定位机构包括固定安装于晶圆料架2上的第一安装座7，第一安装座7上安装有第一夹爪气缸8，第一夹爪气缸8的卡爪固定安装有第一定位块9，且处于定位状态时，第一定位块9间形成与晶圆相适配的定位区；设有的该第一晶圆定位机构，通过第一夹爪气缸8驱动的各第一定位块9实现晶圆的精定位，确保取片板22对晶圆吸合位置准确，吸合牢固性好，满足晶圆翻转需求，同时保证了晶圆于第二晶圆定位机构位置处的精准放置。

若干第二晶圆定位机构于定位台10上均匀排列设置，第二晶圆定位机构包括固定安装于定位台10上的第二夹爪气缸11，第二夹爪气缸11的卡爪固定安装有第二定位块12，第二定位块12上具有定位沿1201，且定位沿1201与晶圆外径相适配；设有的该第二晶圆定位机构，通过第二夹爪气缸11驱动的第二定位块12实现对放置晶圆的再次精定位，确保上片机械臂24对晶圆的准确吸取，进而实现晶圆于料盘内的精准放置，此外，第二定位块12上具有的定位沿1201，晶圆于第二晶圆定位机构定位放置时，仅晶圆的正面边缘位置与第二定位块12接触，接触面积小，且是边缘接触，避免了因晶圆正面接触可能导致的污染或损伤，确保晶圆质量不受影响。

本实施例中，第一夹爪气缸8和第二夹爪气缸11均可采用市售的气动夹爪，在此不作赘述。

本实施例中，第一定位块9和第二定位块12的定位侧顶部均为倾斜面倒角结构，起到晶圆放置时的导向作用，使得晶圆放置更加容易。

如图4和图6共同所示，上片机械臂24固定安装于机架1上，可选用市售的四自由度机械臂，在此不作赘述；上片机械臂24的末端设有晶圆取放机构，晶圆取放机构包括固定安装于上片机械臂24转杆底端的固定座25，固定座25的一侧固定安装有第三传感器26，第三传感器26选用光电传感器，固定座25的另一侧固定安装有侧板27，侧板27上沿竖直方向滑动安装有第一吸盘安装板28，第一吸盘安装板28的底部固定安装有伯努利吸盘29，且第一吸盘安装板28与固定座25间设有缓冲弹簧30，缓冲弹簧30的两端分别与第一吸盘安装板28、固定座25相连；设有的该晶圆取放机构，伯努利吸盘29耗气量低且吸附力大，与晶圆存在微小间隙时也能够将晶圆吸起，能够最大限度的减少与晶圆的接触，且对晶圆抓取柔和，第一吸盘安装板28与固定座25间设有的缓冲弹簧30，起到取晶圆时的缓冲作用，有效避免了抓取晶圆时对晶圆的损伤，固定座25上安装有的第三传感器26，能够检测是否吸到晶圆，避免因未吸取到晶圆而导致的放片缺失现象的发生。

拍摄机构包括相机32，机架1上固定安装有第二安装座31，相机32固定安装于第二安装座31上，且与摄片孔101对应设置；设有的该拍摄机构，上片机械臂24通过晶圆取放机构取到晶圆后，将晶圆移动到摄片孔101位置处，通过相机32拍摄所取晶圆信息，与模板晶圆相对比，并通过上片机械臂24进行相应的角度旋转，从而确保能够精确的放置到料盘内，满足晶圆所需特定角度排列放置的需求。

第二安装座31上还固定安装有光源33，光源33位于相机32与摄片孔101之间，且与摄片孔101对应设置，固定座25上还固定安装有反光板34，且反光板34位于固定座25上方；设有的光源33及反光板34，确保相机32有更合适的曝光度，使得相机32对所取晶圆的拍摄画面更加清楚。

如图7所示，载具料筐40分别由第五驱动装置驱动、且均沿竖直方向滑动安装于机架1上，载具料筐40两内侧均设有若干载具托板4001，且若干载具托板4001两两对应设置，对应设置的两载具托板4001间形成用以放置上片载具的载具放置位。

为实现载具料筐40于竖直方向上的升降滑动，机架1上固定安装有若干轴套43，轴套43下方设有滑杆安装板44，滑杆安装板44上固定安装有若干与轴套43对应设置的导向滑杆45，导向滑杆45贯穿轴套43，且顶端分别与载具料筐40固定连接；设有的轴套43及导向滑杆45，导向滑杆45于轴套43内限位滑动，确保载具料筐40于竖直方向上的平稳升降。

本实施例中，第五驱动装置包括电动推缸46，电动推缸46固定安装于机架1上，且电动推缸46的推杆顶端与载具料筐40固定连接；本实施例中，电动推缸46的推杆与载具料筐40的底部中间位置固定连接，电动推缸46工作，在电动推缸46驱动下，实现载具料筐40的升降。

载具托板4001靠近定位托板38的一端固定安装有限位挡块，本实施例中，限位挡块未在附图中示出；载具料筐40设有的载具托板4001及载具托板4001上固定安装有的限位挡块，放置空上片载具时，将上片载具沿着两个载具托板4001形成的托轨推入，至上片载具抵靠挡块即可，需要取出上片完成后的上片载具时，直接将上片载具从载具料筐40内抽出即可，取放操作简单方便。

载具料筐40远离定位托板38的一端设有两个第一光电开关42，两个第一光电开关42分别于载具料筐40的顶部和底部对应设置；设有的对射的两个第一光电开光，用以检测上片载具放置到位与否，若上片载具放置不到位，端部露出至载具料筐40外，第一光电开关42检测到上片载具，则为放置不到位，以提示工作人员重新放置，通过第一光电开关42对上片载具放置的检测，确保上片载具放置到位，进而确保插杆39能够精确取到上片载具。

载具料筐40一端的侧边位置还设有若干按钮指示开关41，按钮指示开关41分别与载具托板4001对应设置；设有的按钮指示开关41，当将空的上片载具于载具料筐40内放置后，按下相对应的按钮指示开关41，控制器接收料位信息，实现对放置的空上片载具的自动上片操作。

如图8至图11所示，载具抬升机构包括抬升气缸48，机架1上固定安装有两个第三安装座47，两个第三安装座47分别于定位托板38的两侧对应设置，抬升气缸48分别固定安装于第三安装座47的相对一侧，抬升气缸48的滑台上固定安装有t形安装板49，t形安装板49的顶部固定安装有载具托杆50，两个载具托杆50对应设置，且两个载具托杆50间具有与上片载具宽度相适配的间距，抬升气缸48动作，驱动载具托杆50上下运动，实现对上片载具的举升及下放。

机架1上固定安装有一安装架51，安装架51横跨第一电缸35和第一导轨36，安装架51朝向载具料筐40的一侧固定安装有第四安装板52，料盘取盖机构安装于第四安装板52上，自动上螺丝机构位于安装架51的另一侧。

料盘取盖机构包括由第六驱动装置驱动、且沿竖直方向滑动设置的第二吸盘安装板54，第二吸盘安装板54的底端固定安装有盖板吸盘55，盖板吸盘55的底面沿周向均匀设有若干吸嘴57，吸嘴57与供气装置连通，实现对盖板73的吸放。

本实施例中，第六驱动装置包括第五电缸53，第五电缸53竖直固定安装于第四安装板52上，第二吸盘安装板54固定安装于第五电缸53的滑板上。

本实施例中，盖板吸盘55的上表面靠近载具料筐40位置固定安装有扫码器56，扫码器56可选用市售的得利捷智能扫码器56，在取放上片载具时，能够对上片载具进行扫码识别，实现对各料盘及料盘内晶圆的有效定位，便于后续对上片后晶圆的精确查找。

第二吸盘安装板54的两侧还分别设有拉伸弹簧60，第四安装板52上固定安装有用以实现拉伸弹簧60挂装的第一挂杆58，盖板吸盘55上固定安装有用以实现拉伸弹簧60挂装的第二挂杆59，第一挂杆58和第二挂杆59的挂装端对应设置，拉伸弹簧60分别位于对应设置的第一挂杆58和第二挂杆59间，且拉伸弹簧60的两端分别挂装于第一挂杆58和第二挂杆59的挂装端；设有的拉伸弹簧60，通过拉伸弹簧60实现盖板吸盘55与安装架51之间的挂装连接，在拉伸弹簧60的拉力作用下，能够一定程度上抵消盖板吸盘55的重力，使得对盖板吸盘55的升降驱动更加省力，小功率电缸即可实现，满足了节能降耗的需求。

载具抬升机构与料盘取盖机构之间还设有用以防止料盘盖板73掉落的盖板防掉机构，盖板防掉机构包括分别固定安装于第三安装座47顶部的伸缩气缸61，且两伸缩气缸61分别于第三安装座47相对的一侧设置，伸缩气缸61的活塞轴末端固定安装有盖板托板62，两个盖板托板62对应设置，且处于上片状态时，两个盖板托板62的间距与料盘盖板73的外径相适配；设有的该盖板防掉机构，盖板吸盘55将料盘的盖板73吸起后，伸缩气缸61驱动盖板托板62伸出至盖板73下方，在晶圆上片过程中，确保当吸嘴57的供气装置发生意外故障时，避免吸住的盖板73掉落。

自动上螺丝机构包括由第七驱动装置驱动、且沿水平方向滑动设置的第五安装板64，第五安装板64上沿竖直方向滑动安装有第八驱动装置驱动的电批66，电批66与螺丝供料器67对应设置；本实施例中，第七驱动装置包括第六电缸63，第六电缸63水平固定安装于安装架51上，第五安装板64固定安装于第六电缸63的滑板上，第八驱动装置包括第七电缸65，第七电缸65竖直固定安装于第五安装板64上，电批66固定安装于第七电缸65的滑板上；电批66及螺丝供料器67均采用市售产品，为本领域技术人员所共识的，故在此不作赘述。设有的自动上螺丝机构，通过电批66从螺丝供料器67取螺丝，并在第一电缸35对定位托板38的位移驱动、以及在第六电缸63、第七电缸65对电批66的位移驱动配合下，将螺丝精确放置到各安装位置并旋拧固定，大大提高了盖板73的安装固定效率。

本实施例中，通过各电缸实现位移驱动，精度高，且更环保、干净，在保证刚性的同时，有效减少了气缸润滑油脂对无尘环境的污染。

本实施例中，各电缸的一侧两端部均固定安装有第二光电开关70，第二光电开关70选用u型光电开关，电缸的滑板上固定安装有便于第二光电开关70检测的到位检测片，到位检测片未在附图中示出；安装有的第二光电开关70及到位检测片，第二光电开关70通过对到位检测片的检测实现对电缸滑板的检测，确保滑动到位的准确性，避免电缸的滑板滑动超出行程。

如图16至图19所示，本实施例中，晶圆上片所用的上片载具包括托盘71和卡装于托盘71内的料盘，托盘71上设有若干用以实现料盘定位的定位销以及用以实现料盘固定的夹持机构，托盘71上还开设有便于将料盘从托盘71内顶出的起盘孔7107，上片载具通过托盘71滑动安装于对应设置的两个载具托板4001之间，托盘71上设有便于扫码器56扫描识别的编码。

托盘71的边角位置处均开设有与定位轴3801相对应的托盘定位孔7110，托盘71的一侧开设有与料盘相适配的容纳槽7101，容纳槽7101的槽壁沿周向均匀开设有若干第一定位槽7102，定位销分别插装于第一定位槽7102内，本实施例中，定位销未在附图中示出。

料盘包括载片板72和适配盖合于载片板72上的盖板73，载片板72上均匀开设有若干用以放置晶圆的晶圆放置槽7201，且载片板72的外周壁开设有与第一定位槽7102对应设置的第二定位槽，便于料盘于托盘71内卡装后的定位，载片板72通过第二定位槽、定位销定位卡装于容纳槽7101内。

为实现放置晶圆后，盖板73于载片板72上的固定，载片板72上开设有若干螺栓孔，盖板73上开设有若干与螺栓孔对应设置的沉孔；本实施例中，载片板72上开设有盖板定位孔7202，盖板73上具有与晶圆放置槽7201对应设置的压沿7301以及与盖板定位孔7202对应设置的定位凸起7302，盖板73通过定位凸起7302、盖板定位孔7202适配盖合于载片板72上。载片板72上开设的盖板定位孔7202以及盖板73上具有的相对应的定位凸起7302，实现了盖板73于载片板72上盖合时的定位，确保盖板73盖合到载片板72上后，盖板73上的沉孔与载片板72上的螺栓孔一一对应，便于后续自动上螺丝机构对盖板73进行精确的上螺丝固定，盖板73上具有的与晶圆放置槽7201对应设置的压沿7301，盖板73盖合并固定后，压沿7301贴靠晶圆，能够避免晶圆在料盘内的晃动，确保后续的蚀刻加工工艺不受影响。

夹持机构分别沿容纳槽7101的周向排列设置，夹持机构包括锁紧块7104、压缩弹簧7105和压片7106，托盘71上开设有与容纳槽7101相接的第二安装槽7103，第二安装槽7103低于容纳槽7101设置，与容纳槽7101形成用以实现锁紧块7104滑动限位的限位挡沿，锁紧块7104滑动安装于第二安装槽7103内，且锁紧块7104靠近容纳槽7101的一端顶部为倾斜面结构，压缩弹簧7105位于锁紧块7104与托盘71之间，压片7106固定安装于托盘71上，且与第二安装槽7103形成容纳锁紧块7104和压缩弹簧7105的腔体，在压缩弹簧7105的作用下，锁紧块7104靠近容纳槽7101的一端延伸至容纳槽7101内；托盘71上设有的该夹持机构，第二安装槽7103低于容纳槽7101，确保锁紧块7104不会滑出，料盘卡装于容纳槽7101内后，锁紧块7104在压缩弹簧7105的作用下，始终对料盘施加一夹持力，确保料盘不会轻易从托盘71内脱出，同时也不会对料盘造成夹持损伤，且当沿料盘轴向施加顶出力时，能够将料盘顶出，取出操作简单方便，锁紧块7104靠近容纳槽7101的一端顶部设有的倾斜面结构，起到导向作用，为料盘于托盘71内的卡装提供了便利，且在卡装的同时，由于倾斜面结构的存在，便于将锁紧块7104压退。

托盘71的中间位置开设有通气孔7108，容纳槽7101的底面开设有泄压槽7109，托盘71上开设有的通气孔7108及泄压槽7109，在将料盘从容纳槽7101内取出时，能够避免负压的产生，使得料盘顶出更加容易。

料盘卡装于托盘71内形成的该上片载具，料盘不但实现了于托盘71内的精准定位及牢固卡装，且卡装及取出操作简单方便；托盘71边角位置处开设有的托盘定位孔7110，为晶圆上片时，于定位托板38上的定位放置提供了便利，通过第一定位槽7102安装的定位销，便于料盘于托盘71内放置时的定位，防止料盘转动，夹持机构实现料盘的卡紧固定，能够防止料盘脱出，托盘71上开设的起盘孔7107，晶圆于料盘内上片完成后，便于将料盘从托盘71内顶出。

该自动上片机，通过分别与第一电缸35、第一传感器6、第一夹爪气缸8、第二夹爪气缸11、第二电缸13、第三电缸17、第四电缸19、旋转气缸21、第二传感器23、按钮指示开关41、第一光电开关42、电动推缸46、抬升气缸48、扫码器56、第五电缸53、伸缩气缸61、第六电缸63、第七电缸65、第二光电开关70、相机32以及上片机械臂24相连的控制器实现各机构的协调控制，控制器可选用市售的plc控制器，在此不作赘述。

如图1所示，本实施例中，机架1的外防护壳上还设有显示屏74及观察窗75，显示屏74与控制器相连，用以显示上片信息，观察窗75为透明玻璃窗，在实现对机架1内部有效密封的同时，便于操作人员观察上片过程及上片机工作状态，打开相应的观察窗75可实现对上片机相应部分的人工操作。

本实施例中，机架1底部还安装有福马轮76，福马轮76为该上片机的移动搬运及放置固定提供了便利。

上片时，在晶圆上料部分，将花篮放置到晶圆料架2的各花篮放置位，第二电缸13、第三电缸17和第四电缸19配合动作，实现旋转气缸21精确位移，通过取片板22将花篮内晶圆取出，放置到第一晶圆定位机构，进行晶圆精定位后，再位移至定位台10，并在由第一晶圆定位机构向第二晶圆定位机构转移过程中，旋转气缸21动作，完成晶圆翻转，将晶圆由正面朝向翻转至背面朝向，翻转完成后，放置到各第二晶圆定位机构实现定位放置，完成一片晶圆的取片、翻转、定位放置，之后旋转气缸21驱动取片板22复位，以进行下一片晶圆的取片，如此，将晶圆从花篮内依次取放至第二晶圆定位机构定位放置，实现晶圆上料。

在晶圆装盘部分，将上片载具放至载具料筐40内各载具放置位，并按下相对应的按钮指示开关41，第一电缸35驱动定位托板38滑动位移，通过定位托板38端部安装的插杆39插入至待上片载具下方，电动推缸46驱动载具料筐40下降至插杆39将上片载具托起，上片载具取至插杆39上后，第一电缸35驱动定位托板38滑动，将插杆39上托放的上片载具移动至载具抬升机构对应位置处，然后抬升气缸48驱动载具托杆50将上片载具托举至定位托板38上方，之后第一电缸35驱动定位托板38位移至上片载具正下方，抬升气缸48驱动载具托杆50下降复位，将上片载具放置到定位托板38上，并在定位托板38上设有的定位轴3801的作用下，实现上片载具放置后的定位，上片载具于定位托板38上定位放置后，第五电缸53驱动盖板吸盘55下降，通过吸嘴57将料盘的盖板73吸住，并上升复位将盖板73吸起，然后伸缩气缸61驱动盖板托板62伸出，伸出后的盖板托板62位于吸起后盖板73下方，以避免盖板73意外掉落，同时，第一电缸35驱动定位托板38位移，将取下盖板73后的上片载具输送至行程另一端，由上片机械臂24通过晶圆取放机构从第二晶圆定位机构位置处吸取精定位后的晶圆，将晶圆先移动到摄片孔101位置，通过相机32拍摄所取晶圆信息，与模板晶圆相对比，通过上片机械臂24进行相应的角度旋转后，精确的放置到上片载具内，至料盘内晶圆放满。

晶圆放置完毕后，第一电缸35驱动定位托板38将放置完晶圆的上片载具输送至料盘取盖机构，然后伸缩气缸61驱动盖板托板62复位，第五电缸53驱动盖板吸盘55将盖板73重新放置到上片载具上后复位，最后第一电缸35驱动定位托板38将上片载具输送至自动上螺丝机构对应位置处，通过自动上螺丝机构和螺丝供料器67对盖板73进行上螺丝固定，盖板73固定后，第一电缸35驱动定位托板38将上片载具重新输送至载具抬升机构对应位置处，通过抬升机构将上片完成的上片载具抬升后，第一电缸35驱动定位托板38位移至插杆39处于上片载具正下方，抬升电缸驱动载具托杆50将上片载具放置到插杆39上，最终在第一电缸35的驱动下，将上片完成的上片载具原位放置回载具料筐40内，从而实现晶圆的自动上片；之后电动推缸46驱动载具料筐40上升/下降一个高度，进行下一个上片载具的上片，上片完成后的上片载具，从载具料筐40内抽出后，利用顶起工装将装有晶圆的料盘从托盘71内顶出即可，抽出上片完成后的上片载具后，可重新于载具料筐40内放置新的空上片载具，如此实现晶圆的不间断自动上片。

通过该自动上片机进行晶圆的自动上片，各机构配合动作，盛装有晶圆的花篮放置到晶圆料架2上，通过翻片机构的各电缸协调配合实现旋转电缸精确位移，通过取片板22实现晶圆取放，并由第一晶圆定位机构精定位后，翻转并定位放置到第二晶圆定位机构处；通过载具料筐40实现上片载具的储放，通过插杆39实现上片载具于载具料筐40内的取放，通过定位托板38实现上片载具的定位放置及输送，通过料盘取盖机构实现盖板73的提放，通过上片机械臂24实现第二晶圆定位机构位置处精定位后晶圆的吸取，并经拍摄机构拍摄识别，进行相应角度旋转后准确放置到料盘内，通过自动上螺丝机构和螺丝供料器67实现装盘后盖板73的固定，最后将装载有晶圆的上片载具再原位放回载具料筐40内，实现晶圆的一体化自动上片；相较传统的人工进行晶圆上片的上片方式，实现了人工劳动力的有效替代，不但能够确保晶圆于料盘内精准角度、位置的放置，上片效率大大提高，且有效避免了在上片过程中意外划伤晶圆现象的发生，确保晶圆上片过程中晶圆质量及合格率不受影响，此外，能够实现对各料盘及料盘内晶圆的有效定位，便于后续对上片后晶圆的精确查找。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。