CN112599461A - 一种晶圆盒自动开盒送料装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶圆盒自动开盒送料装置，包括机架；升盒机构，所述升盒机构活动安装在机架上；升盒驱动机构，所述升盒驱动机构与升盒机构传动连接，并驱动升盒机构做升降运动；开盒机构，所述开和机构活动安装在机架上；开盒驱动机构，所述开盒驱动机构与开盒机构传动连接，并驱动开盒机构做水平运动；风箱机构，所述风箱机构分别与机架和升盒机构固定连接，并跟随升盒机构做升降运动；控制器，所述控制器固定安装在机架内，且控制器分别与升盒机构、升盒驱动机构、开盒机构和开盒驱动机构电性连接。本发明具有体积小巧、适用性强的优点。

Description

一种晶圆盒自动开盒送料装置
技术领域
本发明涉及晶圆加工装置技术领域，具体为一种晶圆盒自动开盒送料装置。
背景技术
晶圆是指制作硅半导体集成电路所用的硅晶片，其原始材料是硅，由于其形状为圆形，故称为晶圆。二氧化硅矿石经由电弧炉提炼，盐酸氯化，并经蒸馏后，制成了高纯度的多晶硅，其纯度高达99.999999999%。晶圆制造厂再将此多晶硅熔解，再于溶液内掺入一小粒的硅晶体晶种，然后将其慢慢拉出，以形成圆柱状的单晶硅晶棒，由于硅晶棒是由一颗小晶粒在融熔态的硅原料中逐渐生成，此过程称为“长晶”。硅晶棒再经过研磨，抛光，切片后，即成为集成电路工厂的基本原料——硅晶圆片，这就是“晶圆”。简单的说,单晶硅圆片由普通硅砂拉制提炼，经过溶解、提纯、蒸馏一系列措施制成单晶硅棒，单晶硅棒经过抛光、切片之后，就成为了晶圆。晶圆经多次光罩处理，其中每一次的步骤包括感光剂途布、曝光、显影、腐蚀、渗透或蒸煮等等，制成具有多层线路与元件的IC晶圆，再交由后段的测试、切割、封装厂，以制成实体的集成电路成品。
晶圆在生产加工过程中，非常容易受到环境中粉尘的污染，小到几十纳米的微小颗粒，大到几百微米的灰尘，自于生产加工中晶圆表面的灰尘、空气纯净度未到达标准以及加工过程中化学试剂等。这些颗粒在光刻时会遮挡光线，造成集成电路结构上的缺陷，污染物可能会附着在晶圆表面，造成图案的不完整，直接影响芯片的电气特性，因此通常通过SMIF（标准机械界面）隔离技术，使晶圆可以在对外界环境要求相对较低的情况下，保障晶圆自动上下料过程中的洁净。
对比文件一：如中国发明专利公开号CN101459100B公布了一种紧凑式晶圆自动传输装置，包括机架、上料平台、风箱体和手臂机构，手臂机构的升降、伸展电机不在一个平面上，下手臂通过平移机构和翻转机构连接抓取机构，并利用齿轮连杆传动机构驱动抓取机构绕轴线转动，抓取机构的抓取电机驱动夹爪往复移动，抓取机构上的定位机构设置可调定位块。
对比文件二：如中国发明专利公开号CN101459101B公布了一种翻转式晶圆自动传输装置，包括机架、上料平台、风箱体和手臂机构，手臂机构的下手臂通过翻转机构连接抓取机构，抓取机构的固定板通过翻转轴铰接在翻转基座上，抓取机构的抓取电机通过涡轮蜗杆驱动抓取连杆带动夹爪沿抓取滑轨往复移动，抓取机构上的定位机构设置可调定位块。
对比文件三：如中国发明专利公开号CN101465308B公布了一种旋转型晶圆自动传输装置，包括机架、上料平台、风箱体和手臂机构，手臂机构的抓取机构利用组装在下手臂固定座内的大、小带轮组成的传动机构绕轴转动，设置在抓取机构的抓取电机通过蜗轮蜗杆驱动抓取连杆带动夹爪沿抓取滑轨往复移动，抓取机构上的定位机构设置可调定位块。
对比文件四：如中国发明专利公开号CN101465309公布了一种平移翻转式晶圆自动传输装置，包括机架、上料平台、风箱体和手臂机构，手臂机构的下手臂通过组装在一起的平移机构和翻转机构连接抓取机构，并利用组装齿轮连杆传动机构驱动抓取机构绕轴线转动，抓取机构的抓取电机驱动夹爪往复移动，抓取机构上的定位机构设置可调定位块。
但是在实际使用中发现，上述对比文件中的技术方案均存在缺陷，如对比文件一中的技术方案，仅可在有限行程空间内完成晶圆水平或垂直状态的自动传输，同时实现晶圆匣左右平移和翻转；又如对比文件三中的技术方案，仅仅是在完成晶圆自动传输的同时，实现晶圆匣随意旋转和180度反向置放，同时机械手运动范围较小，导致单台上料设备无法兼容不同的加工机型，而针对每一个加工机型，又需要配置不同款式的定制版上料设备，这就导致了企业成本的急剧上升，因此有必要针对以上问题进行改良。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆盒自动开盒送料装置，具备适用性强，体积小巧的优点，解决了以上背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种晶圆盒自动开盒送料装置，包括机架；升盒机构，所述升盒机构活动安装在机架上；升盒驱动机构，所述升盒驱动机构与升盒机构传动连接，并驱动升盒机构做升降运动；开盒机构，所述开和机构活动安装在机架上；开盒驱动机构，所述开盒驱动机构与开盒机构传动连接，并驱动开盒机构做水平运动；风箱机构，所述风箱机构分别与机架和升盒机构固定连接，并跟随升盒机构做升降运动；控制器，所述控制器固定安装在机架内，且控制器分别与升盒机构、升盒驱动机构、开盒机构和开盒驱动机构电性连接。
优选的，所述升盒机构包括升盒底板和固定安装在升盒底板上端面的升盒盖板，所述升盒底板与升盒驱动机构传动连接，且升盒底板上开设有与开盒机构形状相匹配的孔洞，所述升盒盖板与升盒底板固定连接后形成内部中空的空腔，所述空腔内设置有至少一个升盒组件，所述升盒组件与控制器电性连接。
优选的，所述升盒组件包括升盒直线电机、升盒传动杆和升盒抓钩，所述升盒直线电机固定安装在升盒底板上，且升盒直线电机与控制器电性连接，所述升盒传动杆活动安装在升盒底板上，且升盒传动杆的两端分别与升盒传动电机的输出端和升盒抓钩固定连接，所述升盒抓钩活动安装在升盒底板上。
优选的，所述升盒驱动机构包括升盒驱动电机、升盒驱动传动带、升盒驱动丝杆、升盒驱动导轨和至少两根立柱，所述升盒驱动电机和升盒驱动丝杆固定安装在其中一根立柱之中，所述升盒驱动导轨固定安装在另一根立柱之中，所述升盒驱动电机与控制器电性连接，且升盒驱动电机的输出端通过升盒驱动传动带与升盒驱动丝杆传动连接，所述升盒驱动丝杆和升盒驱动导轨分别与升盒机构固定连接。
优选的，所述开盒机构包括开盒箱体和固定安装在开盒箱体上端面的开盒盖板，所述开盒箱体与开盒驱动组件传动连接，所述开盒盖板上设置有若干根定位柱，且开盒盖板与开盒箱体固定连接后形成内部中空的腔体，所述腔体内设置有开盒组件和物料传感组件，所述开盒组件和物料传感组件分别与控制器电性连接。
优选的，所述开盒组件包括开盒电机、开盒传动带、开盒丝杆、开盒传动块、开盒连杆和开盒拨块，所述开盒电机与控制器电性连接，且开盒电机的输出端通过开盒传动带与开盒丝杆传动连接，所述开盒传动块活动安装在开盒丝杆上，所述开盒连杆的两端分别与开盒传动块和开盒拨块连接，所述开盒拨块上设置有至少两根开盒拨柱，两根所述开盒拨柱均延伸穿过开盒盖板。
优选的，所述物料传感组件包括弹簧、挡柱和传感器，所述弹簧的两端分别与开盒箱体和挡柱固定连接，所述传感器的信号接收端与挡柱的位置相匹配，且传感器与控制器电性连接。
优选的，所述开盒驱动机构包括开盒驱动电机、开盒驱动传动带、开盒驱动丝杆和开盒驱动导轨，所述开盒驱动电机与控制器电性连接，且开盒驱动电机的输出端通过开盒驱动传动带与开盒驱动丝杆传动连接，所述开盒驱动丝杆和开盒驱动导轨分别与开盒机构活动连接。
优选的，所述风箱机构包括第一风箱挡板、第二风箱挡板和第三风箱挡板，所述第一风箱挡板与第二风箱挡板活动连接，且第一风箱挡板与机架固定连接，所述第二风箱挡板与第三风箱挡板活动连接，所述第三风箱挡板与升盒机构固定连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
一、 本发明通过设置升盒机构和开盒机构，所述升盒机构上设置有用于固定晶圆盒上盖的升盒抓钩和三块互相连接的风箱挡板，且升盒机构由升盒驱动机构控制其垂直移动，所述开盒机构上设置有用于解锁圆晶盒的开盒组件，且开盒机构由开盒驱动机构控制其水平移动。
工作时，首先将本装置固定安装在晶圆加工设备的入料口，并放上晶圆盒，开盒组件运作将晶圆盒解锁，随后升盒组件运作将晶圆盒上盖固定，升盒驱动机构将升盒机构及圆晶盒上盖抬升至一定高度，同时升盒组件下固定的风箱机构随升盒组件一起抬升，将内外隔绝，随后开盒驱动机构工作，将圆晶盒盒体和开盒机构一同送入晶圆加工设备的入料口，由晶圆加工设备上设置的入料机构将晶圆夹持并进行加工，可适配于不同种类的晶圆加工设备，有效解决不同加工机型的晶圆上料位置不一致导致需要配置多种不同上料装置的问题，实现一机多用，达到了适用性强的效果。
二、 本发明通过设置升盒驱动机构和开盒驱动机构，所述升盒驱动机构带动升盒机构和风箱机构抬升，抬起晶圆盒上盖的同时利用风箱将内外隔绝，所述开盒驱动机构将开盒机构和圆晶盒盒体送入晶圆加工设备的入料口，由晶圆加工设备的入料机构将晶圆夹持并进行加工，通过将入料机构由送料装置转移至晶圆加工设备，不仅使得本装置体积小巧，并且可根据晶圆加工设备的不同需求配置不同的入料机构，而不同的入料机构均可兼容本送料装置，达到了体积小巧、适用性强的效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图之一；
图2为本发明的结构示意图之二；
图3为本发明的结构示意图之三；
图4为本发明的结构示意图之四；
图5为本发明的分解结构示意图；
图6为本发明中升盒机构的结构示意图；
图7为本发明中升盒驱动机构的结构示意图；
图8为本发明中开盒机构的结构示意图；
图9为本发明中开盒驱动机构的结构示意图；
图10为本发明中风箱机构的结构示意图。
图中的附图标记及名称如下：
1、机架；
2、升盒机构；2-1、升盒底板；2-2、升盒盖板；2-3、升盒直线电机；2-4、升盒传动杆；2-5、升盒抓钩；
3、升盒驱动机构；3-1、升盒驱动电机；3-2、升盒驱动传动带；3-3、升盒驱动丝杆；3-4、升盒驱动导轨；3-5、立柱；
4、开盒机构；4-1、开盒箱体；4-2、开盒盖板；4-3、定位柱；4-4、开盒电机；4-5、开盒传动带；4-6、开盒丝杆；4-7、开盒传动块；4-8、开盒连杆；4-9、开盒拨块；4-10、开盒拨柱；4-11、弹簧；4-12、挡柱；4-13、传感器；
5、开盒驱动机构；5-1、开盒驱动电机；5-2、开盒驱动传动带；5-3、开盒驱动丝杆；5-4、开盒驱动导轨；
6、风箱机构；6-1、第一风箱挡板；6-2、第二风箱挡板；6-3、第三风箱挡板；
7、控制器。
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做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。
请参阅图1至图5，本发明提供的一种实施例：一种晶圆盒自动开盒送料装置，包括机架1；升盒机构2，所述升盒机构2活动安装在机架1上；升盒驱动机构3，所述升盒驱动机构3与升盒机构2传动连接，并驱动升盒机构2做升降运动；开盒机构4，所述开和机构活动安装在机架1上；开盒驱动机构5，所述开盒驱动机构5与开盒机构4传动连接，并驱动开盒机构4做水平运动；风箱机构6，所述风箱机构6分别与机架1和升盒机构2固定连接，并跟随升盒机构2做升降运动；控制器7，所述控制器7固定安装在机架1内，且控制器7分别与升盒机构2、升盒驱动机构3、开盒机构4和开盒驱动机构5电性连接。
请参阅图6，更具体的，所述升盒机构2包括升盒底板2-1和固定安装在升盒底板2-1上端面的升盒盖板2-2，所述升盒底板2-1与升盒驱动机构3传动连接，且升盒底板2-1上开设有与开盒机构4形状相匹配的孔洞，所述升盒盖板2-2与升盒底板2-1固定连接后形成内部中空的空腔，所述空腔内设置有至少一个升盒组件，所述升盒组件与控制器7电性连接。
更具体的，所述升盒组件包括升盒直线电机2-3、升盒传动杆2-4和升盒抓钩2-5，所述升盒直线电机2-3固定安装在升盒底板2-1上，且升盒直线电机2-3与控制器7电性连接，所述升盒传动杆2-4活动安装在升盒底板2-1上，且升盒传动杆2-4的两端分别与升盒传动电机的输出端和升盒抓钩2-5固定连接，所述升盒抓钩2-5活动安装在升盒底板2-1上。
请参阅图7，更具体的，所述升盒驱动机构3包括升盒驱动电机3-1、升盒驱动传动带3-2、升盒驱动丝杆3-3、升盒驱动导轨3-4和至少两根立柱3-5，所述升盒驱动电机3-1和升盒驱动丝杆3-3固定安装在其中一根立柱3-5之中，所述升盒驱动导轨3-4固定安装在另一根立柱3-5之中，所述升盒驱动电机3-1与控制器7电性连接，且升盒驱动电机3-1的输出端通过升盒驱动传动带3-2与升盒驱动丝杆3-3传动连接，所述升盒驱动丝杆3-3和升盒驱动导轨3-4分别与升盒机构2固定连接。
请参阅图8，更具体的，所述开盒机构4包括开盒箱体4-1和固定安装在开盒箱体4-1上端面的开盒盖板4-2，所述开盒箱体4-1与开盒驱动组件传动连接，所述开盒盖板4-2上设置有若干根定位柱4-3，且开盒盖板4-2与开盒箱体4-1固定连接后形成内部中空的腔体，所述腔体内设置有开盒组件和物料传感组件，所述开盒组件和物料传感组件分别与控制器7电性连接。
更具体的，所述开盒组件包括开盒电机4-4、开盒传动带4-5、开盒丝杆4-6、开盒传动块4-7、开盒连杆4-8和开盒拨块4-9，所述开盒电机4-4与控制器7电性连接，且开盒电机4-4的输出端通过开盒传动带4-5与开盒丝杆4-6传动连接，所述开盒传动块4-7活动安装在开盒丝杆4-6上，所述开盒连杆4-8的两端分别与开盒传动块4-7和开盒拨块4-9连接，所述开盒拨块4-9上设置有至少两根开盒拨柱4-10，两根所述开盒拨柱4-10均延伸穿过开盒盖板4-2。
更具体的，所述物料传感组件包括弹簧4-11、挡柱4-12和传感器4-13，所述弹簧4-11的两端分别与开盒箱体4-1和挡柱4-12固定连接，所述传感器4-13的信号接收端与挡柱4-12的位置相匹配，且传感器4-13与控制器7电性连接。
请参阅图9，更具体的，所述开盒驱动机构5包括开盒驱动电机5-1、开盒驱动传动带5-2、开盒驱动丝杆5-3和开盒驱动导轨5-4，所述开盒驱动电机5-1与控制器7电性连接，且开盒驱动电机5-1的输出端通过开盒驱动传动带5-2与开盒驱动丝杆5-3传动连接，所述开盒驱动丝杆5-3和开盒驱动导轨5-4分别与开盒机构4活动连接。
请参阅图10，更具体的，所述风箱机构6包括第一风箱挡板6-1、第二风箱挡板6-2和第三风箱挡板6-3，所述第一风箱挡板6-1与第二风箱挡板6-2活动连接，且第一风箱挡板6-1与机架1固定连接，所述第二风箱挡板6-2与第三风箱挡板6-3活动连接，所述第三风箱挡板6-3与升盒机构2固定连接。
工作原理：
首先将本装置固定安装在晶圆加工设备的入料口，并放上晶圆盒，开盒组件运作将晶圆盒解锁，随后升盒组件运作将晶圆盒上盖固定，升盒驱动机构将升盒机构及圆晶盒上盖抬升至一定高度，同时升盒组件下固定的风箱机构随升盒组件一起抬升，将内外隔绝，随后开盒驱动机构工作，将圆晶盒盒体和开盒机构一同送入晶圆加工设备的入料口，由晶圆加工设备上设置的入料机构将晶圆夹持并进行加工，可适配于不同种类的晶圆加工设备，有效解决不同加工机型的晶圆上料位置不一致导致需要配置多种不同上料装置的问题，实现一机多用。
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。

Claims (9)

1.一种晶圆盒自动开盒送料装置，其特征在于：包括
机架（1）；
升盒机构（2），所述升盒机构（2）活动安装在机架（1）上；
升盒驱动机构（3），所述升盒驱动机构（3）与升盒机构（2）传动连接，并驱动升盒机构（2）做升降运动；
开盒机构（4），所述开和机构（）活动安装在机架（1）上；
开盒驱动机构（5），所述开盒驱动机构（5）与开盒机构（4）传动连接，并驱动开盒机构（4）做水平运动；
风箱机构（6），所述风箱机构（6）分别与机架（1）和升盒机构（2）固定连接，并跟随升盒机构（2）做升降运动；
控制器（7），所述控制器（7）固定安装在机架（1）内，且控制器（7）分别与升盒机构（2）、升盒驱动机构（3）、开盒机构（4）和开盒驱动机构（5）电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆盒自动开盒送料装置，其特征在于：所述升盒机构（2）包括升盒底板（2-1）和固定安装在升盒底板（2-1）上端面的升盒盖板（2-2），所述升盒底板（2-1）与升盒驱动机构（3）传动连接，且升盒底板（2-1）上开设有与开盒机构（4）形状相匹配的孔洞，所述升盒盖板（2-2）与升盒底板（2-1）固定连接后形成内部中空的空腔，所述空腔内设置有至少一个升盒组件，所述升盒组件与控制器（7）电性连接。
3.根据权利要求2所述的一种晶圆盒自动开盒送料装置，其特征在于：所述升盒组件包括升盒直线电机（2-3）、升盒传动杆（2-4）和升盒抓钩（2-5），所述升盒直线电机（2-3）固定安装在升盒底板（2-1）上，且升盒直线电机（2-3）与控制器（7）电性连接，所述升盒传动杆（2-4）活动安装在升盒底板（2-1）上，且升盒传动杆（2-4）的两端分别与升盒传动电机（）的输出端和升盒抓钩（2-5）固定连接，所述升盒抓钩（2-5）活动安装在升盒底板（2-1）上。
4.根据权利要求1所述的一种晶圆盒自动开盒送料装置，其特征在于：所述升盒驱动机构（3）包括升盒驱动电机（3-1）、升盒驱动传动带（3-2）、升盒驱动丝杆（3-3）、升盒驱动导轨（3-4）和至少两根立柱（3-5），所述升盒驱动电机（3-1）和升盒驱动丝杆（3-3）固定安装在其中一根立柱（3-5）之中，所述升盒驱动导轨（3-4）固定安装在另一根立柱（3-5）之中，所述升盒驱动电机（3-1）与控制器（7）电性连接，且升盒驱动电机（3-1）的输出端通过升盒驱动传动带（3-2）与升盒驱动丝杆（3-3）传动连接，所述升盒驱动丝杆（3-3）和升盒驱动导轨（3-4）分别与升盒机构（2）固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种晶圆盒自动开盒送料装置，其特征在于：所述开盒机构（4）包括开盒箱体（4-1）和固定安装在开盒箱体（4-1）上端面的开盒盖板（4-2），所述开盒箱体（4-1）与开盒驱动组件（）传动连接，所述开盒盖板（4-2）上设置有若干根定位柱（4-3），且开盒盖板（4-2）与开盒箱体（4-1）固定连接后形成内部中空的腔体，所述腔体内设置有开盒组件和物料传感组件，所述开盒组件和物料传感组件分别与控制器（7）电性连接。
6.根据权利要求5所述的一种晶圆盒自动开盒送料装置，其特征在于：所述开盒组件包括开盒电机（4-4）、开盒传动带（4-5）、开盒丝杆（4-6）、开盒传动块（4-7）、开盒连杆（4-8）和开盒拨块（4-9），所述开盒电机（4-4）与控制器（7）电性连接，且开盒电机（4-4）的输出端通过开盒传动带（4-5）与开盒丝杆（4-6）传动连接，所述开盒传动块（4-7）活动安装在开盒丝杆（4-6）上，所述开盒连杆（4-8）的两端分别与开盒传动块（4-7）和开盒拨块（4-9）连接，所述开盒拨块（4-9）上设置有至少两根开盒拨柱（4-10），两根所述开盒拨柱（4-10）均延伸穿过开盒盖板（4-2）。
7.根据权利要求5所述的一种晶圆盒自动开盒送料装置，其特征在于：所述物料传感组件包括弹簧（4-11）、挡柱（4-12）和传感器（4-13），所述弹簧（4-11）的两端分别与开盒箱体（4-1）和挡柱（4-12）固定连接，所述传感器（4-13）的信号接收端与挡柱（4-12）的位置相匹配，且传感器（4-13）与控制器（7）电性连接。
8.根据权利要求1所述的一种晶圆盒自动开盒送料装置，其特征在于：所述开盒驱动机构（5）包括开盒驱动电机（5-1）、开盒驱动传动带（5-2）、开盒驱动丝杆（5-3）和开盒驱动导轨（5-4），所述开盒驱动电机（5-1）与控制器（7）电性连接，且开盒驱动电机（5-1）的输出端通过开盒驱动传动带（5-2）与开盒驱动丝杆（5-3）传动连接，所述开盒驱动丝杆（5-3）和开盒驱动导轨（5-4）分别与开盒机构（4）活动连接。
9.根据权利要求1所述的一种晶圆盒自动开盒送料装置，其特征在于：所述风箱机构（6）包括第一风箱挡板（6-1）、第二风箱挡板（6-2）和第三风箱挡板（6-3），所述第一风箱挡板（6-1）与第二风箱挡板（6-2）活动连接，且第一风箱挡板（6-1）与机架（1）固定连接，所述第二风箱挡板（6-2）与第三风箱挡板（6-3）活动连接，所述第三风箱挡板（6-3）与升盒机构（2）固定连接。
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