CN112967963A - 一种异形晶片上下片装置及其使用方法 - Google Patents

一种异形晶片上下片装置及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种异形晶片上下片装置，包括片库单元，片库单元包括多个晶片盒，多个晶片盒内存放异形晶片；传输机械手单元，传输机械手单元设于片库单元一侧，传输机械手单元包括第一横梁、第二横梁、竖直梁和夹持装置，第一横梁可滑动地连接于竖直梁上，第二横梁通过转动轴与第一横梁转动连接，且转动轴可滑动地连接于第一横梁上，夹持装置可滑动地连接于第二横梁上；工作台单元，工作台单元设于传输机械手的另一侧，工作台单元包括静电吸盘工作台和工作台底座，静电吸盘工作台可转动地安装于工作台底座上，静电吸盘工作台用于吸附异形晶片。通过四自由度机械手与可旋转的静电吸盘工作台协作的工作方式，能够保证异形晶片安全、稳定的转运。

Description

一种异形晶片上下片装置及其使用方法
技术领域
本发明涉及半导体领域中晶片传输的技术领域，更具体的说是涉及一种异形晶片上下片装置及其使用方法。
背景技术
目前，对于三代半导体材料，诸如氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氧化镓(Ga2O3)、碳化硅(SiC)等，尚处于研发阶段，故标准圆形的晶片产品较少，经常会出现较多不同规格的异形材料样品，如方形、半圆形、多边形等。对这些异形晶片进行切割、研磨、抛光、清洗、烘干等工序处理后，形成可以应用的衬底晶片，之后就可以进行光刻、刻蚀、离子注入等工艺，最终形成不同功能的芯片产品。但是在这些不同规格晶片的转运过程中，要保证较高的洁净度要求，同时，还要实现对不同规格的晶片均能稳定、安全的转运。
因此，如何提供一种能够兼容不同规格异形晶片的上下片装置是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种异形晶片上下片装置，本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种异形晶片上下片装置，包括：
片库单元，所述片库单元包括多个晶片盒，多个晶片盒内分别存放有不同规格的异形晶片；
传输机械手单元，所述传输机械手单元设于所述片库单元一侧，所述传输机械手单元包括第一横梁、第二横梁、竖直梁和夹持装置，所述第一横梁可滑动地连接于所述竖直梁上，所述第二横梁通过转动轴与所述第一横梁转动连接，且转动轴可滑动地连接于所述第一横梁上，所述夹持装置可滑动地连接于所述第二横梁上；
工作台单元，所述工作台单元设于所述传输机械手的另一侧，所述工作台单元包括静电吸盘工作台和工作台底座，所述静电吸盘工作台可转动地安装于所述工作台底座上，所述静电吸盘工作台用于吸附经所述夹持装置从所述片库单元中夹持过来的异形晶片。
进一步地，所述夹持装置包括叉片本体和叉片推杆，所述叉片推杆可滑动地连接于所述第二横梁上，所述叉片本体固定设置于所述第二横梁上，所述叉片推杆沿所述第二横梁滑动并与所述叉片本体配合用于对异形晶片夹持与释放。
进一步地，所述叉片本体远离所述第二横梁的一端具有第一钩体，所述叉片推杆远离所述第二横梁的一端具有第二钩体，所述第一钩体和第二钩体的上表面形成用于承载异形晶片的平面。
进一步地，所述静电吸盘工作台的上表面设有供所述第一钩体和第二钩体的避让槽。
进一步地，所述避让槽为环形槽。
另一方面，本发明还提供了一种异形晶片上下片装置的使用方法，该一种异形晶片上下片装置的使用方法使用上述所述的一种异形晶片上下片装置，具体包括以下步骤：异形晶片上片流程和异形晶片下片流程；
其中，异形晶片上片流程包括以下步骤：
S1：人工将存储异形晶片的晶片盒放置在片库单元处；
S2：第一横梁、第二横梁、竖直梁和夹持装置协作运动，带动夹持装置运动至片库单元上方；
S3：夹持装置伸入晶片盒内，在夹持装置的动作下夹持异形晶片；
S4：第二横梁相对于第一横梁发生转动，将夹持装置所夹持的异形晶片转动至工作台单元的交接片工位上方；
S5：静电吸盘工作台发生转动将需要放置交接片区域转动至交接片工位；
S6：夹持装置动作将夹持装置所夹持的异形晶片下放至静电吸盘工作台上，静电吸盘工作台与异形晶片静电吸附；
S7：第一横梁、第二横梁、竖直梁和夹持装置协作运动，使夹持装置回复到初始工位，等待下一片异形晶片上片或执行其它操作；
异形晶片下片流程包括以下步骤：
S10：工件台单元中的静电吸盘工作台旋转至交接片工位；
S20：第一横梁、第二横梁、竖直梁和夹持装置协作运动，带动夹持装置运动至交接片工位上方；
S30：夹持装置动作夹住异形晶片，静电吸盘工作台释放静电吸附；
S40：第一横梁、第二横梁、竖直梁和夹持装置协作运动，使夹持装置所夹持异形晶片并运动至相应规格的晶片盒上方，夹持装置动作将异形晶片放置在晶片盒中；
S50：第一横梁、第二横梁、竖直梁和夹持装置协作运动，使夹持装置回复到初始工位，等待下一片异形晶片上片或执行其它操作。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种异形晶片上下片装置及其使用方法，通过四自由度机械手与可旋转的静电吸盘工作台协作的工作方式，实现对不同规格的异形晶片进行全自动上、下片操作，通过静电吸盘工作台与异形晶片采用静电吸附的方式固定，能够实现在工作台上对不同规格的异形晶片进行超平无痕吸附，在此过程中能够保证无手工接触异形晶片，进而保证晶片在转运过程中的洁净度，通过夹持装置的使用，能够保证异形晶片的安全、稳定的转运。
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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种异形晶片上下片装置的结构示意图；
图2为本发明提供的工作台单元的结构示意图；
图3为本发明提供的夹持装置的结构示意图；
图4为本发明提供的异形晶片上、下片的流程图。
其中：1为片库单元；11为晶片盒；2为传输机械手单元；3为工作台单元；31为静电吸盘工作台；32为工作台底座；21为第一横梁；22为第二横梁；23为竖直梁；24为夹持装置；241为叉片本体；242为叉片推杆；4为异形晶片；5为第一钩体；6为第二钩体；7为避让槽。
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。
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机构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，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面结合附图具体描述根据本发明实施例的一种异形晶片上下片装置。
参见图1-3，一种异形晶片上下片装置，包括：片库单元1、传输机械手单元2和工作台单元3。
片库单元1包括多个晶片盒11，多个晶片盒11内分别存放有不同规格的异形晶片4，且多个晶片盒11呈一字摆放，本实施例中以四个晶片盒11为例，传输机械手单元2设于片库单元1的一侧；传输机械手单元2包括第一横梁21、第二横梁22、竖直梁23和夹持装置24，第一横梁21可滑动地连接于竖直梁23上，能够实现第一横梁21沿竖直梁23方向滑动，第二横梁22通过转动轴(图中未标出)与第一横梁21转动连接，使得第二横梁22能够以转动轴为中心而发生转动，同时转动轴可滑动地连接于第一横梁21上，进而能够实现转动轴和第二横梁22一起沿第一横梁21方向滑动，夹持装置24可滑动地连接于第二横梁22上，其中，夹持装置24包括叉片本体241和叉片推杆242，叉片推杆242可滑动地连接于第二横梁22上，叉片本体241固定设置于第二横梁22上，叉片推杆242沿第二横梁22滑动并与叉片本体241配合用于对异形晶片4夹持与释放，工作台单元3包括静电吸盘工作台31和工作台底座32，静电吸盘工作台31可转动地安装于工作台底座32上，静电吸盘工作台31用于吸附经夹持装置24从片库单元1中夹持过来的异形晶片4。在另一些实施例中，叉片推杆242的内部还设有检测传感器，检测传感器能够识别所取异形晶片4的规格。
在上述实施例中，叉片本体241远离第二横梁22的一端具有第一钩体5，叉片推杆242远离第二横梁22的一端具有第二钩体6，第一钩体5和第二钩体6的上表面处于同一平面，进而用于承载异形晶片4。
具体地，静电吸盘工作台31的上表面设有供第一钩体5和第二钩体6的避让槽7，避让槽7为环形槽。
下面结合附图具体描述根据本发明实施例的一种异形晶片上下片装置的使用方法。
参见图4，一种异形晶片上下片装置的使用方法，该使用方法使用上述所述的一种异形晶片上下片装置，具体包括以下步骤：异形晶片上片流程和异形晶片下片流程；
其中，异形晶片上片流程包括以下步骤：
S1：人工将存储异形晶片4的晶片盒11放置在片库单元1处；
S2：第一横梁21、第二横梁22、竖直梁23和夹持装置24协作运动，带动夹持装置24运动至片库单元1上方,首先进行mapping检测，其中，mapping检测指检测晶片是否存在于晶片盒11内，若检测到异形晶片4存在则进行下一步骤；
S3：夹持装置24伸入晶片盒11内，在夹持装置24的动作下夹持异形晶片4；
S4：第二横梁22相对于第一横梁21发生转动，将夹持装置24所夹持的异形晶片4转动至工作台单元3的交接片工位上方，其中，通过广角相机与工作台单元3预对准；
S5：静电吸盘工作台31发生转动将需要放置交接片区域转动至交接片工位；
S6：夹持装置24动作将夹持装置24所夹持的异形晶片4下放至静电吸盘工作台31上，静电吸盘工作台31与异形晶片4静电吸附，该过程为曝光过程；
S7：第一横梁21、第二横梁22、竖直梁23和夹持装置24协作运动，使夹持装置24回复到初始工位，等待下一片异形晶片4上片或执行其它操作；
异形晶片下片流程包括以下步骤：
S10：工件台单元中的静电吸盘工作台31旋转至交接片工位；
S20：第一横梁21、第二横梁22、竖直梁23和夹持装置24协作运动，带动夹持装置24运动至交接片工位上方；
S30：夹持装置24动作夹住异形晶片4，静电吸盘工作台31释放静电吸附；
S40：第一横梁21、第二横梁22、竖直梁23和夹持装置24协作运动，使夹持装置24所夹持异形晶片4并运动至相应规格的晶片盒11上方，夹持装置24动作将异形晶片4放置在晶片盒11中；
S50：第一横梁21、第二横梁22、竖直梁23和夹持装置24协作运动，使夹持装置24回复到初始工位，等待下一片异形晶片4上片或执行其它操作。
其中，在附图4中，WS指静电吸盘工作台31，mapping指检测晶片是否存在于晶片盒11内，机械手在本实施例中指夹持装置24，叉片本体241和叉片推杆242均为POM材料制成，能够降低异形晶片4的颗粒污染程度，同时，能够避免用手直接去接触异形晶片4所造成一定的污染。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种异形晶片上下片装置，其特征在于，包括：
片库单元，所述片库单元包括多个晶片盒，多个晶片盒内分别存放有不同规格的异形晶片；
传输机械手单元，所述传输机械手单元设于所述片库单元一侧，所述传输机械手单元包括第一横梁、第二横梁、竖直梁和夹持装置，所述第一横梁可滑动地连接于所述竖直梁上，所述第二横梁通过转动轴与所述第一横梁转动连接，且转动轴可滑动地连接于所述第一横梁上，所述夹持装置可滑动地连接于所述第二横梁上；
工作台单元，所述工作台单元设于所述传输机械手的另一侧，所述工作台单元包括静电吸盘工作台和工作台底座，所述静电吸盘工作台可转动地安装于所述工作台底座上，所述静电吸盘工作台用于吸附经所述夹持装置从所述片库单元中夹持过来的异形晶片。
2.根据权利要求1所述的一种异形晶片上下片装置，其特征在于，所述夹持装置包括叉片本体和叉片推杆，所述叉片推杆可滑动地连接于所述第二横梁上，所述叉片本体固定设置于所述第二横梁上，所述叉片推杆沿所述第二横梁滑动并与所述叉片本体配合用于对异形晶片夹持与释放。
3.根据权利要求2所述的一种异形晶片上下片装置，其特征在于，所述叉片本体远离所述第二横梁的一端具有第一钩体，所述叉片推杆远离所述第二横梁的一端具有第二钩体，所述第一钩体和第二钩体的上表面形成用于承载异形晶片的平面。
4.根据权利要求3所述的一种异形晶片上下片装置，其特征在于，所述静电吸盘工作台的上表面设有供所述第一钩体和第二钩体的避让槽。
5.根据权利要求4所述的一种异形晶片上下片装置，其特征在于，所述避让槽为环形槽。
6.一种异形晶片上下片装置的使用方法，该一种异形晶片上下片装置的使用方法使用权利要求1-5任一项所述的一种异形晶片上下片装置，其特征在于，具体包括以下步骤：异形晶片上片流程和异形晶片下片流程；
其中，异形晶片上片流程包括以下步骤：
S1：人工将存储异形晶片的晶片盒放置在片库单元处；
S2：第一横梁、第二横梁、竖直梁和夹持装置协作运动，带动夹持装置运动至片库单元上方；
S3：夹持装置伸入晶片盒内，在夹持装置的动作下夹持异形晶片；
S4：第二横梁相对于第一横梁发生转动，将夹持装置所夹持的异形晶片转动至工作台单元的交接片工位上方；
S5：静电吸盘工作台发生转动将需要放置交接片区域转动至交接片工位；
S6：夹持装置动作将夹持装置所夹持的异形晶片下放至静电吸盘工作台上，静电吸盘工作台与异形晶片静电吸附；
S7：第一横梁、第二横梁、竖直梁和夹持装置协作运动，使夹持装置回复到初始工位，等待下一片异形晶片上片或执行其它操作；
异形晶片下片流程包括以下步骤：
S10：工件台单元中的静电吸盘工作台旋转至交接片工位；
S20：第一横梁、第二横梁、竖直梁和夹持装置协作运动，带动夹持装置运动至交接片工位上方；
S30：夹持装置动作夹住异形晶片，静电吸盘工作台释放静电吸附；
S40：第一横梁、第二横梁、竖直梁和夹持装置协作运动，使夹持装置所夹持异形晶片并运动至相应规格的晶片盒上方，夹持装置动作将异形晶片放置在晶片盒中；
S50：第一横梁、第二横梁、竖直梁和夹持装置协作运动，使夹持装置回复到初始工位，等待下一片异形晶片上片或执行其它操作。
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