CN109205288B - 一种硅片装载设备及其装载方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅片装载设备，包括一吸盘，位于y方向上；一硅片台，位于所述吸盘下方，与所述吸盘相互配合，所述硅片台具有；一底座；两第一块体，位于所述底座上方，两第一块体连线平行于x方向，第一块体一位于x负方向上；两第二块体，分别位于所述第一块体上方，第二块体一位于x负方向上；两第三块体，分别位于所述第二块体上方，第三块体一位于x负方向上；两装载组件，分别位于所述第三块体上方，两装载组件关于y方向对称。本设备可全方位移动，适用于各种尺寸的硅片样品，适用范围大，且硅片样品吸附牢固。

Description

一种硅片装载设备及其装载方法

技术领域

本发明涉及硅片领域，特别涉及到一种硅片装载设备及其装载方法。

背景技术

芯片是现代化的微型“知识库”，它具有超强的存储能力。而硅片的尺寸、厚薄、表面损伤、形貌缺陷等都会对硅片的性能产生巨大的影响，所以需要对硅片的表面信息进行精细的测量。现有技术中用于测量硅片表面信息的光学测量设备在使用过程中，通过硅片缓冲装载装置对硅片进行装载。

如专利文献CN201210479223.1一种硅片缓冲装载装置，包括硅片台和吸盘，所述吸盘与所述硅片台相配合，所述硅片台具有底座，其特征在于，还包括缓冲机构，所述缓冲机构连接于所述底座，所述缓冲机构包括接触平台和升降机构，所述接触平台固定连接于所述升降机构，所述接触平台在所述升降机构的带动下升降。该装置工作时，由于底座位置固定，且卡住硅片的部件固定，所以该装置的适用范围小，无法满足不同尺寸的硅片的装载。同时，硅片与吸盘接触时两者之间会存在空隙，导致吸盘对硅片的吸附不稳，影响检测。

发明内容

本发明目的技术问题之一是现有技术中存在的硅片缓冲装载装置适用范围小，硅片吸附不稳的问题，提供一种硅片装载设备，适用于各种尺寸的硅片，扩大适用范围，且硅片吸附牢固。

本发明要解决的技术问题之二是提供一种硅片装载设备的装载方法，实现对不同尺寸的硅片的平稳装载以及牢固吸附。

为了解决上述技术问题之一，发明一种硅片装载设备，包括

一吸盘，位于y方向上；

一硅片台，位于吸盘下方，与吸盘相互配合，硅片台具有；

一底座；

两第一块体，位于底座上方，两第一块体连线平行于x方向，第一块体一位于x负方向上；

两第二块体，分别位于第一块体上方，第二块体一位于x负方向上；

两第三块体，分别位于第二块体上方，第三块体一位于x负方向上；

两装载组件，分别位于第三块体上方，两装载组件关于y方向对称。

本技术方案中，加工台和第一块体、第二块体、第三块体配合使用，实现整个设备全方位的移动，对硅片的位置进行调整，从而实现对不同尺寸的硅片的装载。同时，吸盘和装载组件配合使用，使硅片牢牢吸附在吸盘上。

根据本发明的一个实施例，其中，底座包括两升降块，升降块为矩形，分别位于第一块体正下方，四角分别设有向内凹的三角凹槽；两升降螺纹杆，升降螺纹杆指向x方向且与x方向成一定夹角，升降螺纹杆关于y方向对称。

根据本发明的一个实施例，其中，第一块体一底部包括一凹槽，凹槽为矩形，四角分别设有向外凸的三角凸块；一螺纹孔一，位于第一块体一底部的x负方向上的侧壁。

本技术方案中，升降块的尺寸与凹槽的尺寸一致，升降块嵌入凹槽内，同时三角凸块与三角凹槽的形状大小一致，使第一块体一底部和底座的连接更为紧密。升降螺纹杆穿过螺纹孔一，由于升降螺纹杆指向x方向且与x方向成一定夹角，当升降螺纹杆转动时，第一块体一随螺纹方向产生斜向上或者斜向下的运动趋势，第一块体一由于x、y方向的运动被升降块限制，只能在产生z方向上的运动，从而实现了硅片装载设备z方向的移动。

根据本发明的一个实施例，其中，第一块体一顶部包括一螺纹杆，螺纹杆与x方向平行且指向x正方向；两滑槽，滑槽都平行于x方向，位于螺纹杆两侧。

根据本发明的一个实施例，其中，第二块体一底部包括两滑块，两滑块都平行于x方向；一槽块，位于两滑块中间；一螺纹孔二，位于槽块中。

本技术方案中，第二块体一底部与第一块体一顶部相互配合，滑块的尺寸与滑槽的尺寸一致，滑块嵌入滑槽内，且滑块可在滑槽内滑动。螺纹杆穿过螺纹孔二，当螺纹杆转动时，槽块随螺纹运动，槽块带动滑块在滑槽内滑动，从而实现硅片装载设备x方向上的移动。

根据本发明的一个实施例，其中，第二块体一顶部元件组成与第一块体一顶部元件组成相同，第二块体一顶部元件方向平行于y方向。

根据本发明的一个实施例，其中，第三块体一底部元件组成与第二块体一底部元件组成相同，第三块体一底部元件方向平行于y方向。

本技术方案中，第三块体一底部与第二块体一顶部相互配合，原理和第二块体一底部与第一块体一顶部的配合一致，由于第二块体一顶部元件方向和第三块体一底部元件方向都平行于y方向，所以实现的是硅片装载设备y方向上的移动。

根据本发明的一个实施例，其中，第一块体一和第一块体二连线的中点位于y方向上，且第一块体一和第一块体二、第二块体一和第二块体二、第三块体一和第三块体二均关于该中点中心对称。

本技术方案中，由于第一块体一和第一块体二连线的中点位于y方向上，且第一块体一和第一块体二、第二块体一和第二块体二、第三块体一和第三块体二均关于该中点中心对称，该点两侧均可实现x、y、z方向上的调整，而且两侧同时调整可保证将两装载组件调节到同一水平的位置，从而保证硅片的放置是水平的，而且两侧的调整更为灵活，可调整的范围大，可以满足多种规格的硅片的平稳放置。

根据本发明的一个实施例，其中，装载组件包括一升降电机，位于第三块体顶部；一升降杆，位于升降电机上端；一固定环，一端与升降杆上端连接，固定环为弧状；一硅片放置台，位于升降杆上方，与升降杆不接触；一平台箱，位于硅片放置台上方，可接触但不固定，与固定环一端连接；两个圆牛角，位于硅片放置台上方两侧关于x方向对称放置；一中心轴，位于平台箱上方；一旋转轴，可绕中心轴旋转，底部设有一卡槽；一橡胶球，通过杆与旋转轴连接；一弹簧，位于平台箱内部，下端与平台箱底部连接；一固定板，固定板横板下侧与弹簧连接，竖板下侧与硅片放置台连接；一顶块，下端与固定板横板上侧连接，上端可与旋转轴卡槽卡住。

本技术方案中，固定环将平台箱和升降电机连接，实现装载组件的升降。同时，固定环将平台箱固定在升降电机上方，且二者不接触，为硅片放置台的运动留下空间。顶块与卡槽相互配合，由于卡槽位于旋转轴上，而旋转轴又与橡胶球连接，所以通过顶块可实现橡胶球的起落。而顶块固定在固定板上，固定板又与硅片放置台连接，所以硅片放置台的位置直接控制顶块的位置。当硅片放置台上置有硅片时，硅片放置台的位置改变，所以最终是硅片控制顶块和橡胶球。当硅片置于硅片放置台上时，橡胶球落下来压在硅片上，使硅片的位置更加稳定。

为了解决上述技术问题之二，提供一种硅片装载设备的装载方法，如下：

1)根据不同硅片的规格调整两第三块体、两第二块体、两第一块体、两升降螺纹杆、使两装载组件处于同一高度且关于y方向对称；

2)初始状态时顶块卡在卡槽里，弹簧处于略微压缩的状态；

3)将硅片放置在硅片放置台上，在重力的作用下大幅度压缩弹簧，顶块向下移动，脱离卡槽，失去顶块的限位作用旋转轴绕中心轴旋转，橡胶球下落压在硅片上；

4)升降电机工作，升降杆下降，带动硅片下降；

5)硅片下降至吸盘处，硅片吸附在吸盘上；

6)升降杆持续下降，吸附在吸盘上的硅片对橡胶球施加向上的力，旋转轴绕中心轴逆时针旋转回初始状态位置；

7)硅片脱离硅片放置台，弹簧恢复为原来的略微压缩状态，顶块上移，卡在卡槽里。

本技术方案中，升降杆持续下降，吸附在吸盘上的硅片对橡胶球施加向上的力时，硅片也受到橡胶球对其施加的向下的力，从而将吸盘和硅片之间的空气全部挤出不留空隙，使得硅片更加牢固地吸附在吸盘上。

有益效果：第一块体一底部和底座配合工作，实现了硅片装载设备z方向上的移动，第一块体一顶部和第二块体一底部配合工作，实现了硅片装载设备x方向上的移动，第二块体一顶部和第三块体一底部配合工作，实现了硅片装载设备y方向上的移动，块体成中心对称设置使硅片装载设备的调节范围加大。硅片装载设备全方位的移动实现了对硅片放置位置的调整，从而实现对不同尺寸的硅片的装载。当硅片置于硅片放置台上时，橡胶球落下来压在硅片上，使硅片放置更加平稳。硅片将橡胶球顶起的时候受到向下的力，使吸盘对硅片的吸附更加牢固。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一种硅片装载设备整体结构示意图。

图2是本发明一种硅片装载设备加工台的局部结构示意图。

图3是本发明一种硅片装载设备第一块体一底部结构示意图。

图4是本发明一种硅片装载设备第一块体一顶部结构示意图。

图5是本发明一种硅片装载设备第二块体一底部结构示意图。

图6是本发明一种硅片装载设备装载组件结构示意图。

图7是本发明一种硅片装载设备装载组件部分剖视图。

图8是本发明一种硅片装载设备工作时装载组件部分剖视图。

附图中

1、吸盘 2、底座 3、第一块体一

4、第二块体一 5、第三块体一 6、装载组件

7、硅片台 8、第二块体二 9、第三块体二

21、升降块 22、升降螺纹杆 31、凹槽

32、螺纹孔一 33、螺纹杆 34、滑槽

41、滑块 42、槽块 43、螺纹孔二

61、升降电机 62、升降杆 63、固定环

64、硅片放置台 65、平台箱 66、圆牛角

67、中心轴 68、旋转轴 69、橡胶球

610、弹簧 611、固定板 612、顶块

A1、硅片

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明实施例进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明实施例，并不用于限定本发明实施例。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

为了更好的理解本发明，本发明中将吸盘1两侧的块体所在的垂直位置连线所在的直线的方向定义为x方向，吸盘1所在的垂直于x方向的为y方向。

如图1所示一种硅片装载设备，包括一吸盘1，位于y方向上，吸盘1可在y方向上移动，用于移动到硅片A1的正下方吸附硅片A1；一硅片台7，位于吸盘1下方，与吸盘1相互配合；硅片台7具有一底座2；两第一块体，位于底座2上方，两第一块体连线平行于x方向，第一块体一3位于x负方向上；两第二块体，分别位于第一块体上方，第二块体一4位于x负方向上，第二块体二8位于x正方向上；两第三块体，分别位于第二块体上方，第三块体一5位于x负方向上，第三块体二9位于x正方向上；两装载组件6，分别位于第三块体上方，两装载组件6关于y方向对称；第一块体一3和第一块体二连线的中点位于y方向上，且第一块体一3和第一块体二、第二块体一4和第二块体二8、第三块体一5和第三块体二9均关于该中点中心对称。加工台和第一块体、第二块体、第三块体配合使用，实现整个设备全方位的移动，对硅片A1的位置进行调整，从而实现对不同尺寸的硅片A1的装载。同时，吸盘1和装载组件6配合使用，使硅片A1牢牢吸附在吸盘1上。由于第一块体一3和第一块体二连线的中点位于y方向上，且第一块体一3和第一块体二、第二块体一4和第二块体二8、第三块体一5和第三块体二9均关于该中点中心对称，该点两侧均可实现x、y、z方向上的调整，而且两侧同时调整可保证将两装载组件6调节到同一水平的位置，从而保证硅片A1的放置是水平的，而且两侧的调整更为灵活，可调整的范围大，可以满足多种规格的硅片A1的平稳放置。

如图2、图3所示，底座2包括两升降块21，升降块21为矩形，分别位于第一块体正下方，四角分别设有向内凹的三角凹槽31，升降块21嵌在底座2内并固定，用于限制方位；两升降螺纹杆22，两升降螺纹杆22指向x方向且与x方向成一定夹角，两升降螺纹杆22关于y方向对称；第一块体一3底部包括一凹槽31，凹槽31为矩形，四角分别设有向外凸的三角凸块；一螺纹孔一32，位于第一块体一底部的x负方向上的侧壁。升降块21的尺寸与凹槽31的尺寸一致，升降块21嵌入凹槽31内，同时三角凸块与三角凹槽31的形状大小一致，使第一块体一3底部和底座2的连接更为紧密。升降螺纹杆22穿过螺纹孔一32，由于升降螺纹杆22指向x方向且与x方向成一定夹角，当升降螺纹杆22转动时，第一块体一3随螺纹方向产生斜向上或者斜向下的运动趋势，第一块体一3由于x、y方向的运动被升降块21限制，只能在产生z方向上的运动，从而实现了硅片装载设备z方向的移动。

如图4、图5所示，第一块体一3顶部包括一螺纹杆33，螺纹杆33与x方向平行且指向x正方向；两滑槽34，滑槽34都平行于x方向，位于螺纹杆33两侧；第二块体一4底部包括两滑块41，两滑块41都平行于x方向；一槽块42，位于两滑块41中间；一螺纹孔二43，位于槽块42中。第二块体一4底部与第一块体一3顶部相互配合，滑块41的尺寸与滑槽34的尺寸一致，滑块41嵌入滑槽34内，且滑块41可在滑槽34内滑动。螺纹杆33穿过螺纹孔二43，当螺纹杆33转动时，槽块42随螺纹运动，槽块42带动滑块41在滑槽34内滑动，从而实现硅片装载设备x方向上的移动。

如图1所示，第二块体一4顶部元件组成与第一块体一3顶部元件组成相同，第二块体一4顶部元件方向平行于y方向；第三块体一5底部元件组成与第二块体一4底部元件组成相同，第三块体一5底部元件方向平行于y方向。第三块体一5底部与第二块体一4顶部相互配合，原理和第二块体一4底部与第一块体一3顶部的配合一致，由于第二块体一4顶部元件方向和第三块体一5底部元件方向都平行于y方向，所以实现的是硅片装载设备y方向上的移动。

如图6所示，装载组件6包括一升降电机61，位于第三块体顶部，用于给实现组件的升降提供动力；一升降杆62，位于升降电机61上端；一固定环63，一端与升降杆62上端连接，固定环63为弧状；一硅片放置台64，位于升降杆62上方，与升降杆62不接触；一平台箱65，位于硅片放置台64上方，可接触但不固定，与固定环63一端连接，平台箱65被固定环63固定在硅片放置台64上方；两个圆牛角66，位于硅片放置台64上方两侧关于x方向对称放置；一中心轴67，位于平台箱65上方，位置固定，用于作为旋转的支点与中心；一旋转轴68，可绕中心轴67旋转，底部设有一卡槽，用于实现橡胶球69的起落；一橡胶球69，通过杆与旋转轴68连接，用于压紧硅片A1；一弹簧610，位于平台箱65内部，下端与平台箱65底部连接；一固定板611，固定板611横板下侧与弹簧610连接，竖板下侧与硅片放置台64连接；一顶块612，下端与固定板611横板上侧连接，上端可与旋转轴68卡槽卡住。固定环63将平台箱65和升降电机61连接，实现装载组件6的升降。同时，固定环63将平台箱65固定在升降电机61上方，且二者不接触，为硅片放置台64的运动留下空间。本发明中，顶块612与卡槽相互配合，由于卡槽位于旋转轴68上，而旋转轴68又与橡胶球69连接，所以通过顶块612可实现橡胶球69的起落。而顶块612固定在固定板611上，而固定板611又与硅片放置台64连接，所以硅片放置台64的位置直接控制顶块612的位置。当硅片放置台64上置有硅片A1时，硅片放置台64的位置改变，所以最终是硅片A1控制顶块612和橡胶球69。当硅片A1置于硅片放置台64上时，橡胶球69落下来压在硅片A1上，使硅片A1的位置更加稳定。固定环63成弧形与平台箱65连接，平台箱65承受了装载组件6以及硅片A1的重力，所以平台箱65对固定环63的作用力较大，工作时间久了固定环63容易变形，固定环63为圆弧，圆作为稳定的形状，能承受的力增加且即使工作时间长也不易变形，延长了装置的使用寿命，降低了生产成本。弹簧610位于平台箱65内部，下端与平台箱65底部连接，上端与固定板611横板下侧连接，弹簧610一直处于压缩状态，当硅片放置台6464的受力改变，在弹簧610的弹性作用下，固定板611能迅速产生相应的运动，从而带动顶块612位置改变，显著提高整个设备的灵敏度，提高了工作效率。位于硅片放置台6464上方两侧对称设有两个圆牛角66，圆牛角66为凹弧形，当硅片A1放置时，摆放不正的硅片A1可随弧形自行进行小幅调整，硅片A1与圆牛角66接触，微调后的硅片A1位置受限，在运行过程中稳定，减少波动，避免设备与硅片A1不必要的其他接触，保证硅片A1的质量。

如图7、图8所示，本发明一种硅片装载设备的装载方法，如下：

1)根据不同硅片A1的规格调整两第三块体、两第二块体、两第一块体、两升降螺纹杆22、使两装载组件6处于同一高度且关于y方向对称；

2)初始状态时，硅片放置台64自身产生的重力使固定板611受到向下的力，首次略微压缩弹簧610使固定板611处于受力平衡状态，此时顶块612恰好卡在卡槽里，橡胶球69位于硅片放置台64上方；

3)将硅片A1放置在硅片放置台64上，硅片放置台64受到硅片A1产生的向下的力，使固定板611受到的向下的力增加，固定板611以及与之连接的元件下沉，再次大幅压缩弹簧610，从而达到受力平衡状态，由于与固定板611连接的顶块612下沉，与卡槽脱离，旋转轴68在橡胶球69重力的作用下绕中心轴67顺时针旋转下降，最终橡胶球69压在硅片A1上；

4)升降电机61工作，升降杆62下降，带动硅片A1下降；

5)硅片A1下降至吸盘1处，硅片A1吸附在吸盘1上；

6)升降杆62持续下降，吸附在吸盘1上的硅片A1对橡胶球69施加向上的力，旋转轴68绕中心轴67逆时针旋转回初始状态位置；

7)硅片A1脱离硅片放置台64，硅片放置台64受到的力减小，固定板611受到的力减小，从而与固定板611以及与之连接的元件上浮至初始高度，弹簧610压缩量减小，从而达到受力平衡，由于与固定板611连接的顶块612上浮至初始高度，旋转轴68也旋转至初始状态位置，顶块612再次与卡槽卡住。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (7)

1.一种硅片装载设备，包括

一吸盘，位于y方向上；

一硅片台，位于所述吸盘下方，与所述吸盘相互配合，所述硅片台具有；

一底座；

两第一块体，位于所述底座上方，两第一块体连线平行于x方向，第一块体一位于x负方向上；

两第二块体，分别位于所述第一块体上方，第二块体一位于x负方向上；

两第三块体，分别位于所述第二块体上方，第三块体一位于x负方向上；

两装载组件，分别位于所述第三块体上方，两装载组件关于y方向对称；

所述装载组件包括

一升降电机，位于所述第三块体顶部；

一升降杆，位于所述升降电机上端；

一固定环，一端与所述升降杆上端连接，所述固定环为弧状；

一硅片放置台，位于所述升降杆上方，与所述升降杆不接触；

一平台箱，位于所述硅片放置台上方，可接触但不固定，与所述固定环一端连接；

两个圆牛角，位于所述硅片放置台上方两侧关于x方向对称放置；

一中心轴，位于所述平台箱上方；

一旋转轴，可绕所述中心轴旋转，底部设有一卡槽；

一橡胶球，通过杆与所述旋转轴连接；

一弹簧，位于所述平台箱内部，下端与所述平台箱底部连接；

一固定板，所述固定板横板下侧与所述弹簧连接，竖板下侧与所述硅片放置台连接；

一顶块，下端与所述固定板横板上侧连接，上端可与所述旋转轴卡槽卡住；

所述底座包括

两升降块，所述升降块为矩形，分别位于所述第一块体正下方，四角分别设有向内凹的三角凹槽；

两升降螺纹杆，所述升降螺纹杆指向x方向且与x方向成一定夹角，所述升降螺纹杆关于y方向对称；

所述第一块体一底部包括

一凹槽，所述凹槽为矩形，四角分别设有向外凸的三角凸块；

一螺纹孔一，位于所述第一块体一底部的x负方向上的侧壁。

2.根据权利要求1所述的一种硅片装载设备，其中，所述第一块体一顶部包括

一螺纹杆，所述螺纹杆与x方向平行且指向x正方向；

两滑槽，所述滑槽都平行于x方向，位于所述螺纹杆两侧。

3.根据权利要求2所述的一种硅片装载设备，其中，所述第二块体一底部包括

两滑块，所述两滑块都平行于x方向；

一槽块，位于所述两滑块中间；

一螺纹孔二，位于所述槽块中。

4.根据权利要求2所述的一种硅片装载设备，其中，所述第二块体一顶部元件组成与所述第一块体一顶部元件组成相同，所述第二块体一顶部元件方向平行于y方向。

5.根据权利要求3所述的一种硅片装载设备，其中，所述第三块体一底部元件组成与所述第二块体一底部元件组成相同，所述第三块体一底部元件方向平行于y方向。

6.根据权利要求1所述的一种硅片装载设备，其中，所述第一块体一和第一块体二连线的中点位于y方向上，且第一块体一和第一块体二、第二块体一和第二块体二、第三块体一和第三块体二均关于该中点中心对称。

7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的一种硅片装载设备，其装载方法如下：

1）根据不同硅片的规格调整两第三块体、两第二块体、两第一块体、两升降螺纹杆、使两装载组件处于同一高度且关于y方向对称；

2）初始状态时顶块卡在卡槽里，弹簧处于略微压缩的状态；

3）将硅片放置在硅片放置台上，在重力的作用下大幅度压缩弹簧，顶块向下移动，脱离卡槽，失去顶块的限位作用旋转轴绕中心轴旋转，橡胶球下落压在硅片上；

4）升降电机工作，升降杆下降，带动硅片下降；

5）硅片下降至吸盘处，硅片吸附在吸盘上；

6）升降杆持续下降，吸附在吸盘上的硅片对橡胶球施加向上的力，旋转轴绕中心轴逆时针旋转回初始状态位置；

7）硅片脱离硅片放置台，弹簧恢复为原来的略微压缩状态，顶块上移，卡在卡槽里。

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