一种晶圆平移组件、自动上下料机构及方法与流程

本发明属于晶圆加工，特别涉及一种晶圆平移组件、自动上下料机构及方法。

背景技术：

1、目前，晶圆加工设备的自动上下料系统主要采用三自由度晶圆搬运机械手进行晶圆搬运，现有的三自由度晶圆搬运机械手属于标准外购件，其不能被方便地结合到晶圆加工设备中，对晶圆的夹持也不够快速稳定可靠，同时一次只能对一个晶圆工件进行上料、加工和下料，导致设备上下料的效率不高，此外通用机械手本身价格较为昂贵，不利于批量设备成本控制，也不利于批量化生产。

技术实现思路

1、鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种晶圆平移组件、自动上下料机构及方法，用以解决现有技术中的不同类型的晶圆加工时晶圆搬运设备结构复杂、对晶圆的夹持不够快速稳定可靠，以及上下料效率不高的问题。

2、本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的。

3、一方面，本发明提供了一种晶圆平移组件，所述晶圆平移组件包括y向滑台和固定设置在所述y向滑台上的用于承托晶圆的叉形的托架，所述托架沿水平方向延伸；还包括设置在所述y向滑台上的机械手，所述机械手包括压块和抓取气缸，所述抓取气缸能够驱动所述压块运动使其前伸并下压以夹紧所述晶圆或上抬松开所述晶圆并后缩。

4、进一步地，所述机械手还包括弹簧连杆传动机构，所述抓取气缸通过所述弹簧连杆传动机构驱动所述压块前后移动以及转动。

5、进一步地，所述弹簧连杆传动机构包括：压块推杆、压块底座、压块连杆、压块弹簧导向柱以及压块弹簧，所述压块推杆与所述抓取气缸的输出端固定连接，所述压块推杆通过所述压块弹簧导向柱以及压块弹簧与压块底座弹性连接，所述压块推杆的顶部与所述压块连杆的一端铰接，所述压块的顶部与所述压块连杆的另一端铰接，所述压块的中部与所述压块底座铰接。

6、进一步地，所述压块推杆的顶部具有一个第一凸起，所述第一凸起的上部中间位置具有第一通孔，所述第一通孔贯穿所述第一凸起的前侧面和后侧面；从所述第一凸起的顶部向上设置有第二凸起，所述第二凸起的上部设置有第二通孔，所述第二通孔贯穿所述第二凸起的左侧面和右侧面。

7、进一步地，所述压块弹簧导向柱被设置在所述第一通孔内，所述压块弹簧导向柱的一端与所述压块底座固定连接，所述压块弹簧套设在所述压块弹簧导向柱上，位于所述压块推杆与所述压块底座之间；所述压块弹簧导向柱的另一端设置有限位台。

8、进一步地，所述压块连杆与所述压块推杆通过所述第二通孔和第一短连接轴铰接在一起。

9、进一步地，所述机械手托架还包括压块导轨托架，所述压块底座托架为开字形结构，所述压块底座托架左侧的两个凸起部套在一个所述压块导轨托架上，所述压块底座托架右侧的两个凸起部套在另一个所述压块导轨托架上，两个所述压块导轨托架平行间隔设置，使所述压块底座托架能够沿着所述压块导轨托架在前后方向上移动。

10、进一步地，所述y向滑台托架还包括槽型底座托架和顶板托架，所述压块底座托架滑动地设置在所述顶板托架的上表面，所述抓取气缸托架和所述压块推杆托架设置在所述槽型底座托架内；所述顶板托架上设置有第一开口托架，所述压块推杆托架的所述第一凸起托架能够伸入所述第一开口托架和所述压块底座托架中部的第二开口托架内，且所述压块推杆托架能够沿着所述第一开口托架以及所述第二开口托架的长度方向移动。

11、进一步地，所述压块具有水平延伸的第一部分、从所述第一部分的前侧竖直向下延伸的第二部分以及从所述第二部分底部水平向前侧延伸的第三部分；所述第一部分的后侧端部设置有一贯穿左右侧面的第三通孔，所述第一部分的后侧中部设置有向上凸出的第三凸起，所述第三凸起上设置有贯穿左右侧面的第四通孔。

12、进一步地，所述压块连杆通过所述第四通孔和第二短连接轴与所述压块铰接在一起；所述压块通过所述第三通孔和长连接轴铰接在一起。

13、本发明还提供一种自动上下料机构，包括如前文所述的晶圆平移组件，还包括料盒升降组件和旋转上下料组件，所述料盒升降组件、晶圆平移组件和旋转上下料组件顺序布置，所述旋转上下料组件包括旋转座体、旋转电机、旋转轴、旋转架、转接座、升降气缸、真空吸盘支架和真空吸盘，其中，所述旋转电机设置在所述旋转座体的顶部，所述旋转电机的输出轴向下伸出且与所述旋转轴连接；所述旋转轴的底部固定连接所述旋转架的中部；所述旋转架为杆件，所述旋转架的两端分别连接一个所述转接座，每个所述转接座上固定设置有一个所述升降气缸，每个所述升降气缸的输出端均固定连接一个所述真空吸盘支架，多个所述真空吸盘设置在每个所述真空吸盘支架上且每个所述真空吸盘的位置能够调节。

14、另一方面，本发明还提供一种晶圆自动上下料方法，使用如前文所述的自动上下料机构，包括如下步骤：

15、s1：通过所述料盒升降组件将装有晶圆的料盒输送到目标高度；

16、s2：通过所述晶圆平移组件将晶圆从料盒中取出，并通过y向滑台将晶圆输送到上料工位；

17、s3：通过所述旋转上下料组件将所述晶圆从所述晶圆平移组件中取出，并带动所述晶圆上升、旋转、下降，将所述晶圆放置到工作台上；

18、s4：通过所述旋转上下料组件将加工后的所述晶圆从工作台上取出，并带动所述晶圆上升、旋转、下降，将所述晶圆放置到所述晶圆平移组件上；

19、s5：通过所述晶圆平移组件将所述晶圆送回所述料盒中。

20、进一步地，步骤s2具体包括：

21、s21：所述y向滑台朝向所述料盒升降组件移动，使所述托架伸入所述晶圆的下方；

22、s22：所述抓取气缸的输出端前伸，驱动所述压块推杆朝向所述料盒升降组件的方向移动，所述压块推杆带动所述压块底座、所述压块连杆以及所述压块一起同向移动；

23、s23：所述压块底座移动到极限位置后，所述压块推杆继续移动，压缩所述压块弹簧；同时所述压块连杆继续向前侧移动，从而带动所述压块绕所述长连接轴逆时针转动，所述压块的第三部分下压，直至压住所述晶圆；

24、s24：y向滑台朝远离料盒升降组件的方向移动到上料工位；

25、s25：抓取气缸的输出端回缩，驱动压块推杆朝向远离料盒升降组件的方向移动，压块弹簧伸长，压块底座在压块弹簧的作用下保持不动，同时压块连杆向后侧移动，从而带动压块绕长连接轴顺时针转动，压块的第三部分向上抬起，直到驱动压块推杆接触到压块弹簧导向柱的限位头；

26、s26：压块推杆继续后移，带动压块底座、压块连杆以及压块一起同向移动至极限位置。

27、与现有技术相比，本发明至少可实现如下有益效果之一。

28、本发明提供的晶圆平移组件，结构紧凑，体积小巧，占用空间小，可方便地设置到需要的位置。可实现从下方托住晶圆并从上方压住晶圆，夹持稳定可靠。同时，由于压块可前进后退，在旋转上下料组件拿取晶圆的时候，不会产生干涉。

29、此外，使用一个气缸驱动压块的前后移动和绕轴转动，节省了驱动元件，节约了成本。同时还使得夹持动作流畅快速，提高了工作效率。

30、本发明提供的自动上下料机构，通过料盒升降组件驱动料盒升降移动到目标位置，使晶圆平移组件拿取一个待加工的晶圆，并输送到上料工位，旋转上下料组件一侧的真空吸盘吸取该待加工的晶圆，另一侧的真空吸盘吸取加工完毕的晶圆，旋转180°之后两侧都放下晶圆，对晶圆的加工和取放分区同时进行，自动化程度高，提高了工作效率。

31、通过多个真空吸盘可调节地设置在每个真空吸盘支架上，使得本机构可以适用于不同型号尺寸的晶圆，适用面广。

32、本发明提供的晶圆自动上下料方法，提升了输送过程的稳定性，进而提高了晶圆的自动上下料的效率。

33、本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书实施例以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。