CN110203683A - 一种方形件的夹持装置及搬运系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种方形件的夹持装置及搬运系统，用于在晶圆清洗生产线中夹持竖直状态的方形件，所述夹持装置包括：框架，所述框架中固定设置有水平状态的第一滑轨、第二滑轨；第一气缸，所述第一气缸的主体滑动设置在所述第一滑轨上，所述第一气缸的活塞固定连接在所述框架上，所述第一气缸的活塞位于所述第一气缸的主体的左侧；第二气缸，所述第二气缸的主体滑动设置在所述第二滑轨上，所述第二气缸的活塞固定连接在所述框架上，所述第二气缸的活塞位于所述第二气缸的主体的右侧；左臂；以及右臂。本发明的利用两反向动力产生第一水平臂和第二水平臂的平行反向运动，再带动竖直夹具精密稳固夹持方形件。

Description

一种方形件的夹持装置及搬运系统

技术领域

本发明属于晶圆制造领域，具体涉及一种方形件的夹持装置及搬运系统。

背景技术

具有微结构的半导体组件的制造需要高精密的技术。在制程中，存在于半导体组件的电路上的些微的微粒子会降低半导体组件成品的可靠度。即使制造过程中的微粒污染不会影响半导体组件电路的功能，其仍然会导致在制造上遇到困难。因此，半导体组件需要在无尘的环境中制造，且半导体组件的表面需要进行清洗，以移除制造过程中所产生的微细颗粒。

晶圆清洗通常需要喷淋、超声、化学液、干燥等多个清洗工序，每个清洗工序在不同的清洗工位进行。

晶圆在各个工位之间的搬运需要借助晶圆搬运装置自动完成，考虑到工作效率及避免各清洗流程间交叉污染等问题，一般采用多个机械手来完成晶圆搬运。

在进行工艺的过程中，一般采用卡盘来支撑和固定晶圆等被加工工件，部分晶圆厚度减薄至0.15mm以下，相当于普通A4纸的厚度，对于大尺寸晶圆如8英寸、12英寸，如此纤薄而大面积的裸硅片在封装中极易碎裂，通过卡盘暂存晶圆从而进行各工序之间的运送。

对于方形卡盘，需要对其实现平稳牢靠地搬运、翻转以及夹持。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种方形件的夹持装置，本发明的部分实施例能够利用两反向动力产生第一水平臂和第二水平臂的平行反向运动，再带动竖直夹具精密稳固夹持方形件。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种方形件的夹持装置，用于在晶圆清洗生产线中夹持竖直状态的方形件，所述夹持装置包括：框架，所述框架中固定设置有水平状态的第一滑轨、第二滑轨；第一气缸，所述第一气缸的主体滑动设置在所述第一滑轨上，所述第一气缸的活塞固定连接在所述框架上，所述第一气缸的活塞位于所述第一气缸的主体的左侧；第二气缸，所述第二气缸的主体滑动设置在所述第二滑轨上，所述第二气缸的活塞固定连接在所述框架上，所述第二气缸的活塞位于所述第二气缸的主体的右侧；左臂，所述左臂与所述第一气缸的主体固定连接，所述左臂上设置有与所述方形件轮廓相配合的左侧凹槽部件；以及

右臂，所述右臂与所述第二气缸的主体固定连接，所述右臂上设置有与所述方形件轮廓相配合的右侧凹槽部件；其中，所述左臂、右臂设置在所述框架的同一侧，所述左侧凹槽部件、右侧凹槽部件高度相等，用来自左右两侧夹持所述方形件。

优选地，所述左臂包括第一水平臂和第一竖直臂，所述第一水平臂的一端固定连接于所述第一气缸的主体，所述第一水平臂的另一端与所述第一竖直臂固定连接，所述第一竖直臂上靠近所述第一气缸的一侧固定连接有所述左侧凹槽部件。

优选地，所述右臂包括第二水平臂和第二竖直臂，所述第二水平臂的一端固定连接于所述第二气缸的主体，所述第二水平臂的另一端与所述第二竖直臂固定连接，所述第二竖直臂上靠近所述第二气缸的一侧固定连接有所述右侧凹槽部件。

优选地，所述框架通过隔板分为上隔区与下隔区，所述上隔区容置所述第一滑轨、第一气缸，所述下隔区容置所述第二滑轨、第二气缸。

优选地，所述框架上设置有供所述第一水平臂、第二水平臂穿过的通孔。

一种方形件的搬运系统，所述搬运系统包括任一所述的夹持装置，所述搬运系统还包括用于在晶圆清洗生产线中将晶圆自水平状态调整为竖直状态的搬运翻转装置，所述搬运翻转装置包括：基座；顶柱部件，所述顶柱部件具有多个支撑柱，所述支撑柱的底部固定连接在顶升气缸的移动部上，所述顶升气缸固定在所述基座上，用来接过第一机械手供给来的水平方向的方形件，所述方形件中容置所述晶圆；夹具，所述夹具包括能够相互远离或者靠近的第一卡、第二卡，所述第一卡、第二卡靠近时能够夹紧所述方形件，所述第一卡、第二卡分别固定连接在气压缸的两端，所述夹具中第二卡所在的一端铰接连接在所述基座上；以及

旋转部件，所述旋转部件固定在所述基座上，所述旋转部件的转动部与所述夹具中第二卡所在的一端驱动连接，所述夹具在所述旋转部件的驱动下转动，使得所述夹具能在水平方向和竖直方向之间切换，所述第一卡在上、所述第二卡在下，用来供第二机械手自左右两侧夹住所述方形件。

优选地，所述第二卡上设置有卡槽，所述卡槽与所述方形件的轮廓相匹配；所述第二卡包括左侧分卡和右侧分卡；所述夹具还包括顶出部件，所述顶出部件包括顶杆、第一连接板、顶出气缸，所述顶杆设置在所述左侧分卡和右侧分卡两者之间，用来将所述方形件顶出卡槽，所述顶杆固定连接在所述第一连接板上，所述第一连接板与第二卡分别固定连接在所述顶出气缸的两端；所述夹具还包括载板，所述载板支撑所述第一卡、第二卡，所述顶出部件还包括第一导轨，所述第一导轨滑动设置在所述载板内，所述第一导轨固定连接在所述第一连接板上；所述夹具还包括第二连接板、第二导轨，所述第二连接板与所述第一卡固定连接，所述第二导轨滑动设置在所述载板内，所述第二导轨与所述第二连接板固定连接。

优选地，所述顶柱部件包括四个构成长方形的支撑柱；在长方形斜角线上的两个支撑柱内设置有传感器，所述传感器判断所述顶柱部件将所述方形件自所述第一机械手上顶起后，所述方形件定位是否正确；所述旋转部件为旋转电机。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、通过第一气缸配合第一滑轨，使得左臂向右侧运动，通过第二气缸配合第二滑轨，使得右臂向右侧运动，左臂和右臂自两侧夹持住方形件，由于采用滑轨，提高了左臂和右臂运动的精度，从而满足方形件在夹持时要求的高精度定位；

2、两侧皆有动力提供，从而自两侧同时夹持，夹持动作更稳定；

3、通过隔板将框架分为上下两部分，使得第一气缸、第二气缸之间的振动干涉变小，籍此保障系统的稳定；

4、通过第一机械手将方形件送至顶柱部件上方，四支支撑柱上升后将方形件顶离第一机械手，第一机械手离开，顶升气缸带动支撑柱下降，将方形件放置在松开的夹具上，气压缸工作使得夹具夹紧方形件，翻转电机工作，使得夹具翻转90度，至方形件竖直，夹具松开，由第二机械手承接，从而实现高精度方形件的搬运，且将方形件由水平状态翻转为竖直状态；

5、通过第一导轨滑动设置在载板中实现对夹具动作的导向，提高夹具动作时的精度，使得方形件与夹具之间合拢严密；

6、通过卡槽的设置进一步使得方形件在搬运翻转的过程中紧紧固定在夹具中，又通过顶出部件使得翻转到位后，方形件能顺利被顶出卡槽，从而由第二机械手接管；

7、通过传感器，精确判断方形件上与支撑柱配合的凹入部是否与支撑柱充分相合，精确定位方形件初始进入本发明所在工序的位置。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中夹持装置的轴测结构示意图。

图2为本发明实施例中夹持装置尚未夹持方形件的示意图。

图3为本发明实施例中夹持装置夹持住方形件的示意图。

图4为本发明实施例中搬运翻转装置的顶柱部件获得方形件时的主视图。

图5为图4的俯视示意图。

图6为图4的侧视示意图。

图7为本发明实施例中搬运翻转装置将方形件翻转至竖直状态的主视图。

图8为图7的侧视示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“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。

如图1-8所示，本实施例提供一种方形件的夹持装置，用于在晶圆清洗生产线中夹持竖直状态的方形件5，夹持装置包括：框架6，框架6中固定设置有水平状态的第一滑轨611、第二滑轨；第一气缸612，第一气缸612的主体滑动设置在第一滑轨611上，第一气缸612的活塞固定连接在框架6上，第一气缸612的活塞位于第一气缸612的主体的左侧；第二气缸621，第二气缸621的主体滑动设置在第二滑轨上，第二气缸621的活塞固定连接在框架6上，第二气缸621的活塞位于第二气缸621的主体的右侧；左臂7，左臂7与第一气缸612的主体固定连接，左臂7上设置有与方形件5轮廓相配合的左侧凹槽部件73；以及

右臂8，右臂8与第二气缸621的主体固定连接，右臂8上设置有与方形件5轮廓相配合的右侧凹槽部件83；其中，左臂7、右臂8设置在框架6的同一侧，左侧凹槽部件73、右侧凹槽部件83高度相等，用来自左右两侧夹持方形件5。

左臂7包括第一水平臂71和第一竖直臂72，第一水平臂71的一端固定连接于第一气缸612的主体，第一水平臂71的另一端与第一竖直臂72固定连接，第一竖直臂72上靠近第一气缸612的一侧固定连接有左侧凹槽部件73。

右臂8包括第二水平臂81和第二竖直臂82，第二水平臂81的一端固定连接于第二气缸621的主体，第二水平臂81的另一端与第二竖直臂82固定连接，第二竖直臂82上靠近第二气缸621的一侧固定连接有右侧凹槽部件83。

框架6通过隔板分为上隔区61与下隔区62，上隔区61容置第一滑轨611、第一气缸612，下隔区62容置第二滑轨、第二气缸621。

框架6上设置有供第一水平臂71、第二水平臂81穿过的通孔。

一种方形件的搬运系统，搬运系统包括任一的夹持装置，搬运系统还包括用于在晶圆清洗生产线中将晶圆自水平状态调整为竖直状态的搬运翻转装置，搬运翻转装置包括：基座1；顶柱部件2，顶柱部件2具有多个支撑柱21，支撑柱21的底部固定连接在顶升气缸22的移动部上，顶升气缸22固定在基座1上，用来接过第一机械手供给来的水平方向的方形件5，方形件5中容置晶圆；夹具3，夹具3包括能够相互远离或者靠近的第一卡31、第二卡32，第一卡31、第二卡32靠近时能够夹紧方形件5，第一卡31、第二卡32分别固定连接在气压缸33的两端，夹具3中第二卡32所在的一端铰接连接在基座1上；以及

旋转部件4，旋转部件4固定在基座1上，旋转部件4的转动部与夹具3中第二卡32所在的一端驱动连接，夹具3在旋转部件4的驱动下转动，使得夹具3能在水平方向和竖直方向之间切换，第一卡31在上、第二卡32在下，用来供第二机械手自左右两侧夹住方形件5。

第二卡32上设置有卡槽321，卡槽321与方形件5的轮廓相匹配；第二卡32包括左侧分卡322和右侧分卡323；夹具3还包括顶出部件34，顶出部件34包括顶杆341、第一连接板342、顶出气缸343，顶杆341设置在左侧分卡322和右侧分卡323两者之间，用来将方形件5顶出卡槽321，顶杆341固定连接在第一连接板342上，第一连接板342与第二卡32分别固定连接在顶出气缸343的两端；夹具3还包括载板35，载板35支撑第一卡31、第二卡32，顶出部件34还包括第一导轨344，第一导轨344滑动设置在载板35内，第一导轨344固定连接在第一连接板342上；夹具3还包括第二连接板36、第二导轨37，第二连接板36与第一卡31固定连接，第二导轨37滑动设置在载板35内，第二导轨37与第二连接板36固定连接。

顶柱部件2包括四个构成长方形的支撑柱21；在长方形斜角线上的两个支撑柱21内设置有传感器23，传感器23判断顶柱部件2将方形件5自第一机械手上顶起后，方形件5定位是否正确；旋转部件4为旋转电机。

本实施例中，首先通过搬运翻转装置将方形件由水平装置转换为竖直状态，然后通过夹持装置将所述方形件夹持住。

尽管上述实施例已对本发明作出具体描述，但是对于本领域的普通技术人员来说，应该理解为可以在不脱离本发明的精神以及范围之内基于本发明公开的内容进行修改或改进，这些修改和改进都在本发明的精神以及范围之内。

Claims (8)

1.一种方形件的夹持装置，其特征在于，用于在晶圆清洗生产线中夹持竖直状态的方形件(5)，所述夹持装置包括：

框架(6)，所述框架(6)中固定设置有水平状态的第一滑轨(611)、第二滑轨；

第一气缸(612)，所述第一气缸(612)的主体滑动设置在所述第一滑轨(611)上，所述第一气缸(612)的活塞固定连接在所述框架(6)上，所述第一气缸(612)的活塞位于所述第一气缸(612)的主体的左侧；

第二气缸(621)，所述第二气缸(621)的主体滑动设置在所述第二滑轨上，所述第二气缸(621)的活塞固定连接在所述框架(6)上，所述第二气缸(621)的活塞位于所述第二气缸(621)的主体的右侧；

左臂(7)，所述左臂(7)与所述第一气缸(612)的主体固定连接，所述左臂(7)上设置有与所述方形件(5)轮廓相配合的左侧凹槽部件(73)；以及

右臂(8)，所述右臂(8)与所述第二气缸(621)的主体固定连接，所述右臂(8)上设置有与所述方形件(5)轮廓相配合的右侧凹槽部件(83)；其中，所述左臂(7)、右臂(8)设置在所述框架(6)的同一侧，所述左侧凹槽部件(73)、右侧凹槽部件(83)高度相等，用来自左右两侧夹持所述方形件(5)。

2.根据权利要求1所述的方形件的夹持装置，其特征在于，所述左臂(7)包括第一水平臂(71)和第一竖直臂(72)，所述第一水平臂(71)的一端固定连接于所述第一气缸(612)的主体，所述第一水平臂(71)的另一端与所述第一竖直臂(72)固定连接，所述第一竖直臂(72)上靠近所述第一气缸(612)的一侧固定连接有所述左侧凹槽部件(73)。

3.根据权利要求2所述的方形件的夹持装置，其特征在于，所述右臂(8)包括第二水平臂(81)和第二竖直臂(82)，所述第二水平臂(81)的一端固定连接于所述第二气缸(621)的主体，所述第二水平臂(81)的另一端与所述第二竖直臂(82)固定连接，所述第二竖直臂(82)上靠近所述第二气缸(621)的一侧固定连接有所述右侧凹槽部件(83)。

4.根据权利要求3所述的方形件的夹持装置，其特征在于，所述框架(6)通过隔板分为上隔区(61)与下隔区(62)，所述上隔区(61)容置所述第一滑轨(611)、第一气缸(612)，所述下隔区(62)容置所述第二滑轨、第二气缸(621)。

5.根据权利要求4所述的方形件的夹持装置，其特征在于，所述框架(6)上设置有供所述第一水平臂(71)、第二水平臂(81)穿过的通孔。

6.一种方形件的搬运系统，其特征在于，所述搬运系统包括如权利要求1-5中任一所述的夹持装置，所述搬运系统还包括用于在晶圆清洗生产线中将晶圆自水平状态调整为竖直状态的搬运翻转装置，所述搬运翻转装置包括：

基座(1)；

顶柱部件(2)，所述顶柱部件(2)具有多个支撑柱(21)，所述支撑柱(21)的底部固定连接在顶升气缸(22)的移动部上，所述顶升气缸(22)固定在所述基座(1)上，用来接过第一机械手供给来的水平方向的方形件(5)，所述方形件(5)中容置所述晶圆；

夹具(3)，所述夹具(3)包括能够相互远离或者靠近的第一卡(31)、第二卡(32)，所述第一卡(31)、第二卡(32)靠近时能够夹紧所述方形件(5)，所述第一卡(31)、第二卡(32)分别固定连接在气压缸(33)的两端，所述夹具(3)中第二卡(32)所在的一端铰接连接在所述基座(1)上；以及

旋转部件(4)，所述旋转部件(4)固定在所述基座(1)上，所述旋转部件(4)的转动部与所述夹具(3)中第二卡(32)所在的一端驱动连接，所述夹具(3)在所述旋转部件(4)的驱动下转动，使得所述夹具(3)能在水平方向和竖直方向之间切换，所述第一卡(31)在上、所述第二卡(32)在下，用来供第二机械手自左右两侧夹住所述方形件(5)；所述第二卡(32)上设置有卡槽(321)，所述卡槽(321)与所述方形件(5)的轮廓相匹配；所述顶柱部件(2)包括四个构成长方形的支撑柱(21)。

7.根据权利要求6所述的方形件的搬运系统，其特征在于，所述第二卡(32)包括左侧分卡(322)和右侧分卡(323)；所述夹具(3)还包括顶出部件(34)，所述顶出部件(34)包括顶杆(341)、第一连接板(342)、顶出气缸(343)，所述顶杆(341)设置在所述左侧分卡(322)和右侧分卡(323)两者之间，用来将所述方形件(5)顶出卡槽(321)，所述顶杆(341)固定连接在所述第一连接板(342)上，所述第一连接板(342)与第二卡(32)分别固定连接在所述顶出气缸(343)的两端；所述夹具(3)还包括载板(35)，所述载板(35)支撑所述第一卡(31)、第二卡(32)，所述顶出部件(34)还包括第一导轨(344)，所述第一导轨(344)滑动设置在所述载板(35)内，所述第一导轨(344)固定连接在所述第一连接板(342)上；所述夹具(3)还包括第二连接板(36)、第二导轨(37)，所述第二连接板(36)与所述第一卡(31)固定连接，所述第二导轨(37)滑动设置在所述载板(35)内，所述第二导轨(37)与所述第二连接板(36)固定连接。

8.根据权利要求6所述的方形件的搬运系统，其特征在于，在长方形斜角线上的两个支撑柱(21)内设置有传感器(23)，所述传感器(23)判断所述顶柱部件(2)将所述方形件(5)自所述第一机械手上顶起后，所述方形件(5)定位是否正确；所述旋转部件(4)为旋转电机。