CN113451193A - 一种片叉、硅片交接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种片叉、硅片交接装置及方法，其属于半导体技术领域，片叉包括片叉本体，所述片叉本体具有用于吸附硅片的吸附面，所述吸附面上设置有多个出气孔，多个所述出气孔喷出的气体朝所述吸附面外侧倾斜。由于气体的喷射方向倾斜，当吸附某一槽的硅片时，不会导致相邻槽的硅片变形损伤。硅片交接装置包括上述片叉、工作台和移位机构，工作台上形成有负压吸附区，移位机构用于带动片叉移动。硅片交接方法包括出气孔倾斜喷出气体形成正压吸附区，负压吸附区与正压吸附区配合，使得硅片的交接定位准确，硅片不会发生移位现象，提高传送效率和产品精度。

Description

一种片叉、硅片交接装置及方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种片叉、硅片交接装置及方法。

背景技术

在半导体行业，硅片的传输与定位是加工生产的重要部分。现有技术中，一般通过机械手带动片叉移动，片叉的一侧设置有气孔，能够向外喷气产生吸附力，能够吸附硅片，进而实现硅片的移动和传送。

现有的片叉，工作原理如图1所示，气孔的出气方向与片叉100的表面平行，当片叉100吸取第n槽硅片200时，由于气流水平流动，位于第n槽硅片200上方的第n+1槽硅片200，下表面的气体流速大于上表面的气体流速，使得第n+1槽硅片200会受到向下的吸引力，由于硅片200较薄，会产生较大的变形，导致硅片200损伤。

发明内容

本发明的目的在于提供一种片叉、硅片交接装置及方法，以解决现有技术中存在的片叉吸附某一槽的硅片时会导致相邻槽的硅片变形损伤的技术问题。

如上构思，本发明所采用的技术方案是：

一种片叉，包括片叉本体，所述片叉本体具有用于吸附硅片的吸附面，所述吸附面上设置有多个出气孔，多个所述出气孔喷出的气体朝所述吸附面外侧倾斜。

其中，所述片叉本体内设置有至少一条气路，所述气路的出气端与所述出气孔连通，于气体的流动方向上设置有斜面，所述斜面与所述吸附面之间的夹角为锐角。

其中，所述斜面设置于所述气路与所述出气孔的交接处，气体沿所述斜面自所述气路流至所述出气孔。

其中，所述斜面与所述吸附面相连且位于所述出气孔的下游，气体自所述气路流至所述出气孔沿所述斜面流出。

其中，沿气体的流动方向，所述气路的流通面积逐渐减小。

其中，所述吸附面上具有中心位置，多个所述出气孔绕所述中心位置呈环形分布。

其中，所述吸附面上设置有防滑垫，位于所述吸附面的硅片与所述防滑垫接触，所述防滑垫上设置有凹凸相隔的纹路。

一种硅片交接装置，包括如上所述的片叉，还包括：

工作台，具有交接工位，所述交接工位处设置有多个吸气孔，多个所述吸气孔能够向内吸入气体利用真空形成负压吸附区以吸附硅片；

移位机构，与所述片叉连接，能够带动所述片叉移动至所述交接工位完成硅片的交接。

其中，所述移位机构包括：

支撑部；

第一支撑杆，与所述支撑部转动连接；

第二支撑杆，一端与所述第一支撑杆转动连接，另一端与所述片叉转动连接，所述片叉能够沿直线移动。

一种硅片交接方法，包括：

放片：片叉上的出气孔倾斜喷出气体形成正压吸附区以吸附硅片，所述片叉移动至交接工位，工作台上的吸气孔吸气形成负压吸附区，所述片叉关闭正压，硅片在负压吸附区的作用下落到工作台上；

取片：工作台的负压吸附区吸附有硅片，片叉移动至交接工位，所述片叉上的出气孔倾斜喷出气体形成正压吸附区，所述工作台关闭负压，硅片在正压吸附区的作用下移动至所述片叉上。

本发明的有益效果：

本发明提出的片叉，多个出气孔喷出的气体朝吸附面外侧倾斜，以使吸附面气压降低，利用伯努利效应形成正压吸附区，能够吸附硅片，由于气体的喷射方向倾斜，当吸附某一槽的硅片时，不会导致相邻槽的硅片变形损伤。

本发明提出的硅片交接装置，通过在工作台上设置负压吸附区，能够对硅片进行定位，当片叉移动至交接工位来吸附硅片时，不会导致硅片移位；通过片叉上的出气孔倾斜喷出气体形成正压吸附区，利用伯努利效应来吸附硅片，由于喷射气体的存在，硅片与吸附面之间无接触，不会对硅片表面造成划伤，吸附效果好。负压吸附区与正压吸附区配合，使得硅片的交接定位准确，硅片不会发生移位现象，提高传送效率和产品精度。

附图说明

图1是现有的片叉吸附硅片时的示意图；

图2是本发明实施例一提供的片叉吸附硅片时的示意图；

图3是本发明实施例一提供的片叉的结构示意图；

图4是图3中的片叉的部分结构的一个视角的分解示意图；

图5是图3中的片叉的部分结构的另一个视角的分解示意图；

图6是本发明实施例一提供的片叉的部分结构的剖视图；

图7是图6的A处的放大图；

图8是本发明实施例一提供的片叉与工作台配合时的示意图；

图9是本发明实施例一提供的片叉在片盒内取片时的示意图；

图10是本发明实施例二提供的片叉的结构示意图；

图11是图10中的片叉的分解结构示意图；

图12是本发明实施例二提供的片叉的部分结构的剖视图；

图13是图12的B处的放大图。

图1中：

100、片叉；200、硅片；

图2-图13中：

10、硅片；20、片盒；

1、片叉；101、第一本体；1011、开口；102、第二本体；

11、吸附面；12、出气孔；13、气路；14、斜面；151、凸台；152、斜坡；16、传感器；17、防滑垫；18、线槽；

2、工作台；

3、移位机构；31、支撑部；32、第一支撑杆；33、第二支撑杆。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。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。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

参见图2和图3，本发明实施例提供一种片叉，用于吸附硅片10。片叉1包括片叉本体，片叉本体具有用于吸附硅片10的吸附面11，吸附面11上设置有多个出气孔12，多个出气孔12喷出的气体朝吸附面11外侧倾斜，以使吸附面11气压降低，利用伯努利效应形成正压吸附区以吸附硅片10。由于气体的喷射方向倾斜，当吸附某一槽的硅片10时，不会导致相邻槽的硅片10变形损伤。附图中箭头所示为气体的流动方向。

由于硅片10多为圆形，吸附面11上具有中心位置，多个出气孔12绕中心位置呈环形分布。每个片叉1上的出气孔12的数量可根据需要设置，当需要吸附的硅片10的直径较大时，设置较多的出气孔12，以提供较大的吸附力。

参见图4和图5，片叉本体内设置有至少一条气路13，气路13的出气端与出气孔12连通，气路13的进气端与气体产生装置连通。可以对应一个出气孔12设置一条气路13，也可以一条气路13连通多个出气孔12，例如，气路13包括主路和至少两个支路，每个支路连通至少一个出气孔12。

参见图6和图7，气路13的流动方向一般与吸附面11平行，为了实现气体的倾斜流动，于气体的流动方向上设置有斜面14，斜面14与吸附面11之间的夹角为锐角。斜面14的设置，使得气体能够沿与吸附面11之间呈夹角的倾斜方向流动。在图7中以C表示斜面14与吸附面11之间的夹角。

在本实施例中，斜面14设置于气路13与出气孔12的交接处，气体沿斜面14自气路13流至出气孔12。也就是说，斜面14设置于片叉本体的内部，气体自进气端流进气路13，沿气路13流动至斜面14，沿斜面14改变方向，流动至出气孔12流出。

具体地，参见图3至图5，片叉本体为分体结构，包括第一本体101和第二本体102，第一本体101和第二本体102扣合形成气路13和出气孔12。气路13可以是设置于第一本体101和/或第二本体102上的凹槽。在本实施例中，吸附面11位于第一本体101的一侧，凹槽位于第一本体101的另一侧，第一本体101上还设置有开口1011，当第一本体101和第二本体102扣合时，凹槽与第二本体102的表面之间形成气路13，开口1011与气路13连通处形成出气孔12。

在本实施例中，第二本体102上与开口1011对应的位置设置有凸台151，凸台151的一侧设置有斜坡152，斜坡152的表面为斜面14，当第一本体101和第二本体102扣合时，斜坡152伸入气路13中，斜面14位于气路13与出气孔12的交接处。凸台151、斜坡152与第二本体102一体成型。

当然，片叉1还包括传感器16，用于检测片叉本体上是否存在硅片10，传感器16与放大器配合，使得检测结果更准确。具体地，传感器16选用反射型光纤传感器16。传感器16的线缆可夹设于第一本体101和第二本体102之间，在第一本体101和/或第二本体102上设置线槽18。

在本实施例中，第一本体101与第二本体102粘接，以实现密封作用。第一本体101与第二本体102通过螺栓紧固，保证连接的稳定性。在气路13的进气端设置有密封圈，保证密封性。

吸附面11上设置有防滑垫17，位于正压吸附区的硅片10与防滑垫17接触，防滑垫17与硅片10之间产生摩擦力，防止硅片10在片叉本体上移位。为了避免防滑垫17与硅片10接触时造成硅片10损伤，防滑垫17采用柔性材料制成。

进一步地，可以在防滑垫17上设置真空吸附孔，用于吸附硅片10与防滑垫17碰撞时产生的颗粒。真空吸附孔的气体通道与出气孔12的气路13相互独立，互不干涉。

参见图8和图9，本发明实施例还提供一种硅片交接装置，包括片叉1、工作台2和移位机构3，工作台2具有交接工位，交接工位处设置有多个吸气孔，多个吸气孔能够向内吸入气体利用真空形成负压吸附区；移位机构3与片叉1连接，能够带动片叉1移动至交接工位完成硅片10的交接。当然，移位机构3也能够带动片叉1在各个工位之间移动。

通过在工作台2上设置负压吸附区，能够对硅片10进行定位，当片叉1移动至交接工位来吸附硅片10时，不会导致硅片10移位；通过片叉1上的出气孔12倾斜喷出气体形成正压吸附区，利用伯努利效应来吸附硅片10，由于喷射气体的存在，硅片10与吸附面11之间无接触，不会对硅片10表面造成划伤，吸附效果好。负压吸附区与正压吸附区配合，使得硅片10的交接定位准确，硅片10不会发生移位现象，提高传送效率和产品精度。

当硅片10位于工作台2上时，工作台2的真空处于开启状态，负压吸附区吸附硅片10，片叉1移动至交接工位，片叉1上的出气孔12倾斜喷出气体形成正压吸附区，工作台2关闭负压，硅片10在正压吸附区的作用下移动至片叉1上。其中，需要先使片叉1上的出气孔12倾斜喷出气体形成正压吸附区，再使工作台2关闭负压，以防止交接过程中，硅片10处于无吸附状态导致移位。

为兼容不同厚度的硅片10，当片叉1移动至交接工位时，片叉1的下表面距离工作台2上的硅片10的上表面约1～1.5mm，距离越小，交接精度越高。

当硅片10位于片叉1上时，片叉1的正压吸附区处于吸附状态，使得硅片10被吸附，片叉1移动至交接工位，工作台2上的吸气孔吸气形成负压吸附区，片叉1关闭正压，硅片10在负压吸附区的作用下落到工作台2上。其中，需要先使工作台2上的吸气孔吸气形成负压吸附区，再使片叉1关闭正压，以防止交接过程中，硅片10处于无吸附状态导致移位。

为兼容不同厚度的硅片10，当片叉1移动至交接工位时，片叉1上的硅片10下表面距离工作台2的负压吸附区的上表面约1～1.5mm，距离越小，交接精度越高。

工作台2上设置有很多交接工位，片叉1可以将硅片10自一个交接工位移动至另一个交接工位，当硅片10在两个交接工位之间传送时，放片和取片的方式如上所述。

片叉1也可以将硅片10自片库移动至交接工位。片库内放置有多个片盒20，片盒20内放置有硅片10，片盒20的一侧上开设有取片孔，片叉1自取片孔进入，开启出气孔12使得正压吸附区将硅片10吸附。

移位机构3包括支撑部31、第一支撑杆32和第二支撑杆33，第一支撑杆32与支撑部31转动连接；第二支撑杆33的一端与第一支撑杆32转动连接，另一端与片叉1转动连接。在第一支撑杆32与第二支撑杆33的带动下，片叉1可以在平面内转动，也能够沿直线移动，进而完成取片。

具体地，片叉1有两种取片方式。支撑部31具有第一中心点，以第一中心点为原点设定X轴和Y轴，X轴和Y轴在图9中以X、Y表示，两个片盒20于Y轴的两侧对称分布。片叉1的吸附面11上具有第二中心点。第一种取片方式：片叉1沿与Y轴平行的方向进入片盒20，直至第二中心点与片盒20的中心点重合，此时片叉1的正压吸附区对硅片10进行吸附。第二种取片方式：片叉1沿与Y轴具有一定夹角的方向进入片盒20，直至第二中心点与片盒20的中心点重合，此时片叉1能够沿与Y轴平行的直线移动，不会与片盒20发生干涉，取片更顺畅。

本发明实施例还提供一种硅片交接方法，包括放片和取片。

放片：片叉1上的出气孔12倾斜喷出气体形成正压吸附区以吸附硅片10，片叉1移动至交接工位，工作台2上的吸气孔吸气形成负压吸附区，片叉1关闭正压，硅片10在负压吸附区的作用下落到工作台2上；

取片：工作台2的负压吸附区吸附有硅片10，片叉1移动至交接工位，片叉1上的出气孔12倾斜喷出气体形成正压吸附区，工作台2关闭负压，硅片10在正压吸附区的作用下移动至片叉1上。

在放片时，需要先使工作台2上的吸气孔吸气形成负压吸附区，再使片叉1关闭正压，以防止交接过程中，硅片10处于无吸附状态导致移位。在取片时，需要先使片叉1上的出气孔12倾斜喷出气体形成正压吸附区，再使工作台2关闭负压，以防止交接过程中，硅片10处于无吸附状态导致移位。通过负压吸附区与正压吸附区配合，使得硅片10的交接定位准确，硅片10不会发生移位现象，提高传送效率和产品精度。

实施例二

图10至图13示出了实施例二，其中与实施例一相同或相应的零部件采用与实施例一相应的附图标记。为简便起见，仅描述实施例二与实施例一的区别点。区别之处在于，斜面14与吸附面11相连且位于出气孔12的下游，气体自气路13流至出气孔12沿斜面14流出。简化了气路13与出气孔12的结构，便于加工生产。

在本实施例中，气路13的延伸方向与吸附面11平行，出气孔12的喷气方向与吸附面11平行，由于斜面14的设置，使得出气孔12喷出的气体相对于吸附面11倾斜流动。在图13中以D表示斜面14与吸附面11之间的夹角。

具体地，由于硅片10一般呈圆形，多个出气孔12在吸附面11上呈环形分布，为了使得自出气孔12喷出的所有气体均能够流经斜面14，可以在吸附面11的边缘处设置环形凹槽，环形凹槽的壁面倾斜设置形成斜面14；也可以在吸附面11的边缘处设置环形凸起，环形凸起的壁面倾斜设置形成斜面14。

在本实施例中，吸附面11位于第一本体101的一侧，形成气路13的凹槽位于第二本体102上，第一本体101上还设置有开口1011，当第一本体101和第二本体102扣合时，凹槽与第二本体102的表面之间形成气路13，开口1011与气路13连通处形成出气孔12。

吸附面11上设置有防滑垫17，位于正压吸附区的硅片10与防滑垫17接触，防滑垫17上设置有凹凸相隔的纹路，用于增大防滑垫17与硅片10之间的摩擦力，防止硅片10移位。

实施例三

为简便起见，仅描述实施例三与实施例一的区别点。区别之处在于，沿气体的流动方向，气路13的流通面积逐渐减小，使得气体的流动速度加快，在吸附面11形成更强的伯努利效应，更利于稳定地吸附硅片10。

在实施例一中，当斜面14位于气路13与出气孔12的交接处时，由于斜面14的设置，使得气路13的截面形状由矩形变为三角形，流通面积逐渐减小。利用斜面，不仅使得气体的喷射方向倾斜，当吸附某一槽的硅片时，不会导致相邻槽的硅片变形损伤；而且使得气路13的流通面积逐渐减小，气体的流动速度加快，吸附力增强，一举两得。

当然，还可以通过将气路13分为主路和支路的方式，逐渐减小气路13的流通面积。也可以通过其他形状改变气路13的截面大小，逐渐减小气路13的流通面积，例如将气路13设置呈锥形，锥形的大端为进气端，锥形的小端为出气端。

以上实施方式只是阐述了本发明的基本原理和特性，本发明不受上述实施方式限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种片叉，其特征在于，包括片叉本体，所述片叉本体具有用于吸附硅片(10)的吸附面(11)，所述吸附面(11)上设置有多个出气孔(12)，多个所述出气孔(12)喷出的气体朝所述吸附面(11)外侧倾斜。

2.根据权利要求1所述的片叉，其特征在于，所述片叉本体内设置有至少一条气路(13)，所述气路(13)的出气端与所述出气孔(12)连通，于气体的流动方向上设置有斜面(14)，所述斜面(14)与所述吸附面(11)之间的夹角为锐角。

3.根据权利要求2所述的片叉，其特征在于，所述斜面(14)设置于所述气路(13)与所述出气孔(12)的交接处，气体沿所述斜面(14)自所述气路(13)流至所述出气孔(12)。

4.根据权利要求2所述的片叉，其特征在于，所述斜面(14)与所述吸附面(11)相连且位于所述出气孔(12)的下游，气体自所述气路(13)流至所述出气孔(12)沿所述斜面(14)流出。

5.根据权利要求2所述的片叉，其特征在于，沿气体的流动方向，所述气路(13)的流通面积逐渐减小。

6.根据权利要求1-5任一项所述的片叉，其特征在于，所述吸附面(11)上具有中心位置，多个所述出气孔(12)绕所述中心位置呈环形分布。

7.根据权利要求1-5任一项所述的片叉，其特征在于，所述吸附面(11)上设置有防滑垫(17)，位于所述吸附面(11)的硅片(10)与所述防滑垫(17)接触，所述防滑垫(17)上设置有凹凸相隔的纹路。

8.一种硅片交接装置，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的片叉，还包括：

工作台(2)，具有交接工位，所述交接工位处设置有多个吸气孔，多个所述吸气孔能够向内吸入气体利用真空形成负压吸附区以吸附硅片(10)；

移位机构(3)，与所述片叉连接，能够带动所述片叉移动至所述交接工位完成硅片(10)的交接。

9.根据权利要求8所述的硅片交接装置，其特征在于，所述移位机构(3)包括：

支撑部(31)；

第一支撑杆(32)，与所述支撑部(31)转动连接；

第二支撑杆(33)，一端与所述第一支撑杆(32)转动连接，另一端与所述片叉转动连接，所述片叉能够沿直线移动。

10.一种硅片交接方法，其特征在于，包括：

放片：片叉(1)上的出气孔(12)倾斜喷出气体形成正压吸附区以吸附硅片(10)，所述片叉(1)移动至交接工位，工作台(2)上的吸气孔吸气形成负压吸附区，所述片叉(1)关闭正压，硅片(10)在负压吸附区的作用下落到工作台(2)上；

取片：工作台(2)的负压吸附区吸附有硅片(10)，片叉(1)移动至交接工位，所述片叉(1)上的出气孔(12)倾斜喷出气体形成正压吸附区，所述工作台(2)关闭负压，硅片(10)在正压吸附区的作用下移动至所述片叉(1)上。

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