CN110911340A - 一种侧边紧凑贴合的晶圆取放机械手 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种侧边紧凑贴合的晶圆取放机械手，其结构包括驱动柱、主控板、活动臂、连接板、抓取装置。有益效果：本发明利用设有的压合机构，在抓取晶圆时其通过点阵式的与其底部相接触进行托起，以避免传统的抓取机械手，其直接与晶圆的底部相接触，导致晶圆在某一特定工艺制作完成后，因该直接式的接触造成磨损作用，本发明利用设有的压合机构与夹挤机构的相互配合，通过抓取晶圆时利用拉动式的所提供的气流形成吸附式抓取，并在下夹环与气囊环的相作用下，实现对晶圆边侧的紧固夹取，避免出现晃动位移现象。

Description

一种侧边紧凑贴合的晶圆取放机械手
技术领域
本发明涉及晶圆取放机械手领域，更确切地说，是一种侧边紧凑贴合的晶圆取放机械手。
背景技术
晶圆是一种硅半导体集成电路制成所用的硅晶片，其在主要运用于各种电路元件结构中，因其原始材料为硅，在利用其制作呈晶圆时，需要对其做纯化提取，制作呈硅晶棒，并经过照相制版、研磨、抛光、切片等程序，其因制作环境较为特殊且温度较高，其在每一道制作工艺完成后，均需将其转移到下一个工艺，此时需要借助机械手对晶圆做抓取作用。
因传统的晶圆抓取机械手，其在抓取晶圆时，为通过对晶圆底部的直接碰触，进行托起转移并放置在下一工艺操作台上，晶圆在经过特殊处理后，直接碰触底部做托起移动，则会导致其整体的重心作用力被集中在一个地方，从而在移动中其底部会出现有大规模的磨损现象，且移动时所产生的轻微晃动以及风力的带动，易导致晶圆出现有偏移的现象，在放置时，还需对其做角度的精准调整，其过程较为麻烦以及晶圆破坏度较高。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种侧边紧凑贴合的晶圆取放机械手，以解决现有技术的因传统的晶圆抓取机械手，其在抓取晶圆时，为通过对晶圆底部的直接碰触，进行托起转移并放置在下一工艺操作台上，晶圆在经过特殊处理后，直接碰触底部做托起移动，则会导致其整体的重心作用力被集中在一个地方，从而在移动中其底部会出现有大规模的磨损现象，且移动时所产生的轻微晃动以及风力的带动，易导致晶圆出现有偏移的现象，在放置时，还需对其做角度的精准调整，其过程较为麻烦以及晶圆破坏度较高的缺陷。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
一种侧边紧凑贴合的晶圆取放机械手，其结构包括驱动柱、主控板、活动臂、连接板、抓取装置，所述主控板安装与驱动柱上表面并通过电焊相连接，所述活动臂末端安装于主控板上表面左侧并通过电焊相连接，所述连接板末端与活动臂另一端相连接，所述抓取装置设于连接板另一端并通过电焊相练级，所述抓取装置包括夹挤机构、压合机构，所述压合机构安装于夹挤机构内侧下部并通过扣合相连接。
作为本发明进一步地方案，所述夹挤机构包括环形套、紧夹结构、限位槽、活动杆、限位弹簧、下夹环、气囊环，所述紧夹结构设于环形套内侧并通过电焊相连接，所述限位槽设于环形套内下部且为一体化结构，所述活动杆下端伸入限位套内部并与限位弹簧通过套合相连接，所述下夹环安装于活动杆上表面并通过电焊相连接且位于环形套内下部，所述气囊环设于下夹环下表面且与压合机构相连接，所述气囊环与下夹环通过胶合相连接，有利于对晶圆做紧固夹取。
作为本发明进一步地方案，所述活动臂和连接板内部均为空心结构且贯穿相连接。有利于实现对晶圆的自主松紧夹取。
作为本发明进一步地方案，所述紧夹结构包括软铁丝、定位鞘、绳索、紧凑层，所述定位鞘设有三根且分别呈三角形状设于环形套内后侧，所述软铁丝末端与活动臂内部通过电焊相连接且另一端穿过连接板与绳索相连接，所述绳索共设有两条且通过缠绕相连接，所述两绳索末端分别与紧凑层相连接，所述紧凑层层半弧形结构且与环形套通过扣合相连接，有利于实现对晶圆侧边夹取时的紧固。
作为本发明进一步地方案，所述紧凑层包括弹簧拉条、气胶腔、接触层，所述气胶腔设有若干个且分呈均匀等距状安装于弹簧拉条内侧表面，所述接触层设于气胶腔右侧表面并通过胶合相连接，有利于实现对晶圆做侧边夹取，防止传统的底部脱其移动造成晶圆磨损严重。
作为本发明进一步地方案，所述接触层表面为网状结构且为橡胶材质，有利于实现对晶圆侧边做保护以及紧固。
作为本发明进一步地方案，所述压合机构包括盘架、中支柱、压杆、弹性气囊、输气管，所述中支柱设于盘架中部并通过电焊相连接，所述压杆共设有三个且分别呈均匀等距状安装于盘架表面二分之一处，所述弹性气囊共设有三个且分别与压杆相对应安装于盘架内部，所述输气管共设有三根且分别与弹性气囊相连接，所述输气管另一端与气囊环相连接，有利于实现对晶圆底部做点阵式的接触，防止因大面积的接触导致其底部出现有磨损。
作为本发明进一步地方案，所述中支柱与压杆上表面均为橡胶材质，有利于避免对晶圆表面造成摩擦性的破坏。
发明有益效果
相对比较于传统的晶圆取放机械手，本发明具有以下有益效果：
本发明利用设有的压合机构，在抓取晶圆时其通过点阵式的与其底部相接触进行托起，以避免传统的抓取机械手，其直接与晶圆的底部相接触，导致晶圆在某一特定工艺制作完成后，因该直接式的接触造成磨损作用。
本发明利用设有的压合机构与夹挤机构的相互配合，通过抓取晶圆时利用拉动式的所提供的气流形成吸附式抓取，并在下夹环与气囊环的相作用下，实现对晶圆边侧的紧固夹取，避免出现晃动位移现象。
附图说明
通过阅读参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。
在附图中：
图1为本发明一种侧边紧凑贴合的晶圆取放机械手的结构示意图。
图2为本发明压合机构内部俯视结构示意图。
图3为本发明夹挤机构的正视结构示意图。
图4为本发明夹挤机构的内部仰视结构示意图。
图5为本发明紧凑层的结构示意图。
图中：驱动柱-1、主控板-2、活动臂-3、连接板-4、抓取装置-5、夹挤机构-5a、压合机构-5b、环形套-5a1、紧夹结构-5a2、限位槽-5a3、活动杆-5a4、限位弹簧-5a5、下夹环-5a6、气囊环-5a7、软铁丝-5a21、定位鞘-5a22、绳索-5a23、紧凑层-5a24、弹簧拉条-g1、气胶腔-g2、接触层-g3、盘架-5b1、中支柱-5b2、压杆-5b3、弹性气囊-5b4、输气管-5b5。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-图5所示，本发明提供一种侧边紧凑贴合的晶圆取放机械手的技术方案：
如图1-图2所示，一种侧边紧凑贴合的晶圆取放机械手，其结构包括驱动柱1、主控板2、活动臂3、连接板4、抓取装置5，所述主控板2安装与驱动柱1上表面并通过电焊相连接，所述活动臂3末端安装于主控板2上表面左侧并通过电焊相连接，所述连接板4末端与活动臂3另一端相连接，所述抓取装置5设于连接板4另一端并通过电焊相练级，所述抓取装置5包括夹挤机构5a、压合机构5b，所述压合机构5b安装于夹挤机构5a内侧下部并通过扣合相连接。
如图2-图3所示，所述夹挤机构5a包括环形套5a1、紧夹结构5a2、限位槽5a3、活动杆5a4、限位弹簧5a5、下夹环5a6、气囊环5a7，所述紧夹结构5a2设于环形套5a1内侧并通过电焊相连接，所述限位槽5a3设于环形套5a1内下部且为一体化结构，所述活动杆5a4下端伸入限位套5a3内部并与限位弹簧5a5通过套合相连接，所述下夹环5a6安装于活动杆5a4上表面并通过电焊相连接且位于环形套5a1内下部，所述气囊环5a7设于下夹环5a6下表面且与压合机构5b相连接，所述气囊环5a7与下夹环5a6通过胶合相连接，有利于对晶圆做紧固夹取。
如图4所示，所述活动臂3和连接板4内部均为空心结构且贯穿相连 接。有利于实现对晶圆的自主松紧夹取。
如图4所示，所述紧夹结构5a2包括软铁丝5a21、定位鞘5a22、绳索5a23、紧凑层5a24，所述定位鞘5a22设有三根且分别呈三角形状设于环形套5a1内后侧，所述软铁丝5a21末端与活动臂3内部通过电焊相连接且另一端穿过连接板4与绳索5a23相连接，所述绳索5a23共设有两条且通过缠绕相连接，所述两绳索5a23末端分别与紧凑层5a24相连接，所述紧凑层5a24层半弧形结构且与环形套5a1通过扣合相连接，有利于实现对晶圆侧边夹取时的紧固。
如图5所示，所述紧凑层5a24包括弹簧拉条g1、气胶腔g2、接触层g3，所述气胶腔g2设有若干个且分呈均匀等距状安装于弹簧拉条g1内侧表面，所述接触层g3设于气胶腔g2右侧表面并通过胶合相连接，有利于实现对晶圆做侧边夹取，防止传统的底部脱其移动造成晶圆磨损严重。
如图5所示，所述接触层g3表面为网状结构且为橡胶材质，有利于实现对晶圆侧边做保护以及紧固。
如图2所示，所述压合机构5b包括盘架5b1、中支柱5b2、压杆5b3、弹性气囊5b4、输气管5b5，所述中支柱5b2设于盘架5b1中部并通过电焊相连接，所述压杆5b3共设有三个且分别呈均匀等距状安装于盘架5b1表面二分之一处，所述弹性气囊5b4共设有三个且分别与压杆5b3相对应安装于盘架5b1内部，所述输气管5b5共设有三根且分别与弹性气囊5b4相连接，所述输气管5b5另一端与气囊环5a7相连接，有利于实现对晶圆底部做点阵式的接触，防止因大面积的接触导致其底部出现有磨损。
如图2所示，所述中支柱5b2与压杆5b3上表面均为橡胶材质，有利于避免对晶圆表面造成摩擦性的破坏。
综上所述，通过设有的压合机构5b对晶圆底部实现点阵式的接触，以减少其经过特殊工艺后的因直接碰触而产生的磨损，同时在紧夹结构5a2的作用下实现对晶圆侧边的紧凑自主式吸附拉动处理，以及下夹环5a6与气囊环5a7的配合作用下，进行晶圆的稳固现象，以防止出现位移晃动现象。
其具体实现原理如下：在进行使用时，该机械手与设备连接，在晶圆经过工艺处理后，利用机械手对其湿性抓取作用，并将其位移到下一个工作工艺上，但因传统的晶圆抓取机械手，其在抓取晶圆时，为通过对晶圆底部的直接碰触，进行托起转移并放置在下一工艺操作台上，晶圆在经过特殊处理后，直接碰触底部做托起移动，则会导致其整体的重心作用力被集中在一个地方，从而在移动中其底部会出现有大规模的磨损现象，且移动时所产生的轻微晃动以及风力的带动，易导致晶圆出现有偏移的现象，在放置时，还需对其做角度的精准调整，其过程较为麻烦以及晶圆破坏度较高。
故而利用设有的抓取装置5，在晶圆抓取时，直接通过环形套5a1穿过晶圆，使得晶圆侧边整体被环形套5a1包裹，当晶圆侧边侧包裹完成后机械手将其托起进行移动，而晶圆在被环形套5a1包裹并托起的同时，通过压杆5b3与弹性气囊5b4与晶圆底部的接触，实现对晶圆底部做点阵式轻微碰触，以分解装置对晶圆底部的整体受力情况，而弹性气囊5b4受到上部晶圆的作用力后，其内部的气流则通过输气管5b5向气囊环5a7灌输，使得气囊环5a7呈鼓起状态，从而托动下夹环5a6向上移动，利用物体的自身重力实现对其的夹紧稳固作用，以避免晶圆侧边与环形套5a1的接触间存在有空隙，使得晶圆出现晃动或偏移现象。
同时在活动臂3、连接板4移动呈弯曲状时，穿过其内部的软铁丝5a21则对拉动定位鞘5a22向其一侧移动，同时紧凑层5a24在其拉动作用下，对气胶腔g2具有集中一侧的移动，使得其内部对外部贴合的晶圆侧边具有一定的吸力，同时晶圆在接触层g3的作用下与其相贴合，从而实现对晶圆侧边的紧致夹取，机械手准备放下晶圆时，活动臂3、连接板4为直线状，从而使得、弹簧拉条g1不再受到定位鞘5a22的拉动作用力，气胶腔g2则不再对晶圆侧边具有吸力，使得紧凑层5a24对晶圆侧边做放松状。
本发明解决的问题是现有技术的因传统的晶圆抓取机械手，其在抓取晶圆时，为通过对晶圆底部的直接碰触，进行托起转移并放置在下一工艺操作台上，晶圆在经过特殊处理后，直接碰触底部做托起移动，则会导致其整体的重心作用力被集中在一个地方，从而在移动中其底部会出现有大规模的磨损现象，且移动时所产生的轻微晃动以及风力的带动，易导致晶圆出现有偏移的现象，在放置时，还需对其做角度的精准调整，其过程较为麻烦以及晶圆破坏度较高，本发明通过上述部件的互相组合，本发明利用设有的压合机构，在抓取晶圆时其通过点阵式的与其底部相接触进行托起，以避免传统的抓取机械手，其直接与晶圆的底部相接触，导致晶圆在某一特定工艺制作完成后，因该直接式的接触造成磨损作用，本发明利用设有的压合机构与夹挤机构的相互配合，通过抓取晶圆时利用拉动式的所提供的气流形成吸附式抓取，并在下夹环与气囊环的相作用下，实现对晶圆边侧的紧固夹取，避免出现晃动位移现象。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种侧边紧凑贴合的晶圆取放机械手，其结构包括驱动柱（1）、主控板（2）、活动臂（3）、连接板（4）、抓取装置（5），其特征在于：所述主控板（2）安装与驱动柱（1）上表面并通过电焊相连接，所述活动臂（3）末端安装于主控板（2）上表面左侧并通过电焊相连接，所述连接板（4）末端与活动臂（3）另一端相连接，所述抓取装置（5）设于连接板（4）另一端并通过电焊相练级；
所述抓取装置（5）包括夹挤机构（5a）、压合机构（5b），所述压合机构（5b）安装于夹挤机构（5a）内侧下部并通过扣合相连接。
2.根据权利要求1所述的一种侧边紧凑贴合的晶圆取放机械手，其特征在于：所述夹挤机构（5a）包括环形套（5a1）、紧夹结构（5a2）、限位槽（5a3）、活动杆（5a4）、限位弹簧（5a5）、下夹环（5a6）、气囊环（5a7），所述紧夹结构（5a2）设于环形套（5a1）内侧并通过电焊相连接，所述限位槽（5a3）设于环形套（5a1）内下部且为一体化结构，所述活动杆（5a4）下端伸入限位套（5a3）内部并与限位弹簧（5a5）通过套合相连接，所述下夹环（5a6）安装于活动杆（5a4）上表面并通过电焊相连接且位于环形套（5a1）内下部，所述气囊环（5a7）设于下夹环（5a6）下表面且与压合机构（5b）相连接，所述气囊环（5a7）与下夹环（5a6）通过胶合相连接。
3.根据权利要求1所述的一种侧边紧凑贴合的晶圆取放机械手，其特征在于：所述活动臂（3）和连接板（4）内部均为空心结构且贯穿相连接。
4.根据权利要求2所述的一种侧边紧凑贴合的晶圆取放机械手，其特征在于：所述紧夹结构（5a2）包括软铁丝（5a21）、定位鞘（5a22）、绳索（5a23）、紧凑层（5a24），所述定位鞘（5a22）设有三根且分别呈三角形状设于环形套（5a1）内后侧，所述软铁丝（5a21）末端与活动臂（3）内部通过电焊相连接且另一端穿过连接板（4）与绳索（5a23）相连接，所述绳索（5a23）共设有两条且通过缠绕相连接，所述两绳索（5a23）末端分别与紧凑层（5a24）相连接，所述紧凑层（5a24）层半弧形结构且与环形套（5a1）通过扣合相连接。
5.根据权利要求4所述的一种侧边紧凑贴合的晶圆取放机械手，其特征在于：所述紧凑层（5a24）包括弹簧拉条（g1）、气胶腔（g2）、接触层（g3），所述气胶腔（g2）设有若干个且分呈均匀等距状安装于弹簧拉条（g1）内侧表面，所述接触层（g3）设于气胶腔（g2）右侧表面并通过胶合相连接。
6.根据权利要求5所述的一种侧边紧凑贴合的晶圆取放机械手，其特征在于：所述接触层（g3）表面为网状结构且为橡胶材质。
7.根据权利要求1或2所述的一种侧边紧凑贴合的晶圆取放机械手，其特征在于：所述压合机构（5b）包括盘架（5b1）、中支柱（5b2）、压杆（5b3）、弹性气囊（5b4）、输气管（5b5），所述中支柱（5b2）设于盘架（5b1）中部并通过电焊相连接，所述压杆（5b3）共设有三个且分别呈均匀等距状安装于盘架（5b1）表面二分之一处，所述弹性气囊（5b4）共设有三个且分别与压杆（5b3）相对应安装于盘架（5b1）内部，所述输气管（5b5）共设有三根且分别与弹性气囊（5b4）相连接，所述输气管（5b5）另一端与气囊环（5a7）相连接。
8.根据权利要求7所述的一种侧边紧凑贴合的晶圆取放机械手，其特征在于：所述中支柱（5b2）与压杆（5b3）上表面均为橡胶材质。
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