CN113481575B - 晶圆电镀设备自动上下料装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是晶圆电镀设备自动上下料装置，其结构是机架上的上下料机构与定圆心及检测机构相邻设置，上下料机构与中转定位机构相邻设置，中转定位机构两侧设导轨，导轨由中转定位机构两侧延伸至中转定位机构另一端两侧后部，挂具移动开合机构包括挂具移动机构和挂具开合机构，挂具移动机构滑动连接在导轨上，挂具开合机构安装在中转定位机构与导轨远离中转定位机构的一端之间的机架上的顶安装架上。本发明的优点：实现了晶圆电镀前后的自动上下料和输送，有效提高了生产效率，防止破损。
Description
技术领域
本发明涉及的是晶圆电镀设备自动上下料装置。
背景技术
晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。晶圆生产过程中，需要对晶圆片半成品进行电镀。
现有技术中的晶圆电镀设备，一般需要人工进行上下料，电镀前需要人工进行检测，不仅效率低下，且容易造成破损，无法有效满足生产需要。
发明内容
本发明提出的是晶圆电镀设备自动上下料装置，其目的旨在克服现有技术存在的上述缺陷，实现晶圆电镀前后的自动检测和上下料。
本发明的技术解决方案：晶圆电镀设备自动上下料装置，其结构包括设置在机架上的上下料机构、定圆心及检测机构、中转定位机构和挂具移动开合机构，上下料机构与定圆心及检测机构相邻设置，上下料机构与中转定位机构相邻设置，中转定位机构两侧设导轨，导轨由中转定位机构两侧延伸至中转定位机构另一端两侧后部，挂具移动开合机构包括挂具移动机构和挂具开合机构，挂具移动机构滑动连接在导轨上，挂具开合机构安装在中转定位机构与导轨远离中转定位机构的一端之间的机架上的顶安装架上。
优选的，所述的上下料机构包括晶圆机器人和相邻设置在晶圆机器人外侧的两个晶圆篮，晶圆篮可拆卸安装在机架上的定位底座上，晶圆篮的开口朝向晶圆机器人，晶圆篮内从上至下均匀设有若干层与水平面平行的晶圆片放置架。
优选的，所述的晶圆机器人包括晶圆取放叉，晶圆取放叉端部转动连接第一连臂一端，第一连臂另一端转动连接第二连臂一端，第二连臂另一端转动连接升降驱动柱顶端，升降驱动柱底端安装在机架上。
优选的，所述的晶圆取放叉上开有与晶圆边缘形状配合的限位槽块，晶圆取放叉上一侧限位槽块旁还设有伸缩块，晶圆取放叉端部还设有光电传感器。
优选的，所述的定圆心及检测机构包括安装座，安装座中心设转轴，转轴底端连接安装座内的转动驱动装置，转轴顶端连接转盘，转盘两侧对应设有内侧呈弧形的收拢爪，收拢爪安装在移动杆顶端，移动杆底端连接安装座内的平移驱动装置，两侧收拢爪之间的转盘的另一侧面设光电感应器，光电感应器通过安装杆安装在安装座上。
优选的，所述的光电感应器的位置对应放置在转盘上的晶圆边缘的定位缺口圆周向转动位置。
优选的，所述的中转定位机构，其结构包括固定在机架上的支撑板，支撑板底面设升降伺服，升降伺服输出端穿过支撑板通过升降头连接位于支撑板上方的升降座底面中心，升降座顶面中心设负压真空座，升降座底面连接四根导杆顶端，导杆通过轴承与支撑板滑动连接，支撑板顶面四个角上分别设有升降气缸，升降气缸输出端向上并连接位移传感器。
优选的，所述的挂具移动机构包括滑动板，滑动板底面通过滑动座滑动连接在导轨上，滑动板上开有转动口，转动口内侧端一侧设挂具翻转伺服电机，挂具翻转伺服电机输出端连接翻转轴一端，翻转轴另一端经转动口内侧端上方延伸至转动口内侧端另一侧，翻转轴一端靠近挂具翻转伺服电机处以及另一端分别连接转动座，翻转轴连接翻转底板底面一端，翻转底板顶面放置晶圆挂具，晶圆挂具四周均匀设有四个夹紧压板，夹紧压板底面连接安装在翻转底板底面上的夹紧气缸的输出端，滑动板上靠近晶圆挂具端部一侧面处设充气气嘴；翻转底板顶面上与翻转轴相对的边的边缘以及另外两条边其中一条边的边缘设顶块，翻转底板顶面上另一条变的边缘设有输出端连接推块的推边气缸。
优选的，所述的挂具开合机构包括安装在顶安装架上的顶板，顶板顶面中心设盖板升降伺服，盖板升降伺服输出端穿过顶板与下方升降板顶面连接，升降板顶面还设有主导杆与顶板上的轴承滑动连接，升降板底面连接盖板旋转伺服，盖板旋转伺服输出端连接升降板底面上的旋转传动机构，旋转传动机构传动连接旋转板顶面，旋转板底面通过连杆连接气缸安装板顶面，气缸安装板顶面上设吸盘升降气缸，吸盘升降气缸输出端穿过气缸安装板连接吸盘升降板顶面，吸盘升降板底面装有若干个真空吸盘，气缸安装板底面还设有升降导杆穿过吸盘升降板；真空吸盘的数量和位置与晶圆挂具盖体顶面凹槽的数量和位置相对应。
本发明的优点：结构设计合理，实现了晶圆电镀前后的自动上下料和输送，晶圆片上料时由上下料机构传送到定圆心及检测机构进行定圆心和检测，挂具移动机构将晶圆挂具移动到挂具开合机构下方，由挂具开合机构移除盖体，晶圆挂具继续移动到中转定位机构处，上下料机构将晶圆片转移到中转定位机构处的晶圆挂具上，晶圆挂具移回挂具开合机构下方，装回盖体，晶圆挂具继续移动到导轨末端挂具移动机构转动使晶圆挂具垂直到后续电镀机构内进行电镀，电镀完成后进行相反操作，最终由上下料机构下料。有效提高了生产效率，防止破损。
附图说明
图1是本发明晶圆电镀设备自动上下料装置的结构示意图。
图2是本发明晶圆电镀设备自动上下料装置另一视角的结构示意图。
图3是本发明晶圆电镀设备自动上下料装置的俯视图。
图4是图1-3中晶圆机器人的结构示意图。
图5是图4的俯视图。
图6是图1-3中定圆心及检测机构的结构示意图。
图7是图6的俯视图。
图8是图1-3中中转定位机构的结构示意图。
图9是图1-3中挂具移动机构的结构示意图。
图10是图1-3中挂具开合机构的结构示意图。
图中的1是机架、11是导轨、12是顶安装架、2是上下料机构、21是晶圆机器人、211是晶圆取放叉、212是第一连臂、213是第二连臂、214是升降驱动柱、215是限位槽块、216是伸缩块、22是定位底座、23是晶圆篮、24是开口、3是定圆心及检测机构、31是安装座、32是转轴、33是转盘、34是收拢爪、35是移动杆、36是安装杆、37是光电感应器、4是中转定位机构、41是支撑板、42是升降伺服、43是升降头、44是升降座、441是负压真空座、45是导杆、46是轴承、47是升降气缸、48是位移传感器、5是挂具移动开合机构、51是挂具移动机构、511是滑动板、512是转动口、513是挂具翻转伺服电机、514是翻转轴、515是翻转底板、516是晶圆挂具、517是夹紧压板、518是推边气缸、519是顶块、5110是充气气嘴、5111是滑动座、52是挂具开合机构、521是顶板、522是盖板升降伺服、523是主导杆、524是升降板、525是盖板旋转伺服、526是旋转传动机构、527是旋转板、528是气缸安装板、529是吸盘升降气缸、5210是吸盘升降板、5211是真空吸盘、5212是升降导杆。
具体实施方式
下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-3所示，晶圆电镀设备自动上下料装置，其结构包括设置在机架1上的上下料机构2、定圆心及检测机构3、中转定位机构4和挂具移动开合机构5，上下料机构2与定圆心及检测机构3相邻设置，上下料机构2与中转定位机构4相邻设置，中转定位机构4两侧设导轨11，导轨11由中转定位机构两侧延伸至中转定位机构4另一端两侧后部，挂具移动开合机构包括挂具移动机构51和挂具开合机构52，挂具移动机构51滑动连接在导轨11上，挂具开合机构52安装在中转定位机构4与导轨11远离中转定位机构4的一端之间的机架1上的顶安装架12上。
工作时，晶圆片由上下料机构2进行上下料，上料时由上下料机构2传送到定圆心及检测机构3进行定圆心和检测，检测完毕后，挂具移动开合机构5的挂具移动机构51首先将晶圆挂具516移动到挂具开合机构52下方，由挂具开合机构52移除盖体，然后晶圆挂具516继续移动到中转定位机构4处，上下料机构2将定圆心及检测机构3的晶圆片转移到中转定位机构4处的晶圆挂具516上，晶圆挂具516移回挂具开合机构52下方，装回盖体，晶圆挂具516继续移动到导轨11末端，挂具移动机构51转动使晶圆挂具516垂直到后续电镀机构内进行电镀，电镀完成后进行相反操作，最终由上下料机构2下料。
如图4、5所示，上下料机构2包括晶圆机器人21和相邻设置在晶圆机器人21外侧的两个晶圆篮23，晶圆篮23可拆卸安装在机架1上的定位底座22上，晶圆篮23的开口24朝向晶圆机器人21，晶圆篮23内从上至下均匀设有若干层与水平面平行的晶圆片放置架。
晶圆机器人21包括晶圆取放叉211，晶圆取放叉211端部转动连接第一连臂212一端，第一连臂212另一端转动连接第二连臂213一端，第二连臂213另一端转动连接升降驱动柱214顶端，升降驱动柱214底端安装在机架1上。
所述的晶圆取放叉211上开有与晶圆边缘形状配合的限位槽块215，晶圆取放叉211上一侧限位槽块215旁还设有伸缩块216。
所述的晶圆取放叉211端部优选设有光电传感器。配合计数模块和控制器，可对晶圆篮23内晶圆片进行计数，比对晶圆篮23内取出的晶圆片和放回的晶圆片数量。
工作时，晶圆电镀前，首先人工或通过外设机构将码放有晶圆的晶圆篮23固定在定位底座22上，启动晶圆机器人21取一块晶圆，放置到后续定圆心及检测机构3或从定圆心及检测机构3放置到中转定位机构4上，晶圆电镀后，则将晶圆从中转定位机构4放回晶圆篮23。
如图6、7所示，定圆心及检测机构3包括安装座31，安装座31中心设转轴32，转轴32底端连接安装座31内的转动驱动装置，转轴32顶端连接转盘33，转盘33两侧对应设有内侧呈弧形的收拢爪34，收拢爪34安装在移动杆35顶端，移动杆35底端连接安装座31内的平移驱动装置，两侧收拢爪34之间的转盘33的另一侧面设光电感应器37，光电感应器37通过安装杆36安装在安装座31上。
光电感应器37的位置对应放置在转盘33上的晶圆边缘的定位缺口圆周向转动位置。
工作时，晶圆放置到转盘33上，转轴32转动驱动转盘33转动，转盘33带动晶圆转动，同时两侧移动杆35带动两侧收拢爪34向内收拢对晶圆进行限位定圆心，同时光电感应器37可对晶圆表面进行检测是否有破损，还可检测特殊晶圆边缘定位缺口，以对晶圆转动进行定位到固定位置，方便向后续工位输送。
如图8所示，中转定位机构4，其结构包括固定在机架1上的支撑板41，支撑板41底面设升降伺服42，升降伺服42输出端穿过支撑板41通过升降头43连接位于支撑板41上方的升降座44底面中心，升降座44顶面中心设负压真空座441，升降座44底面连接四根导杆45顶端，导杆45通过轴承46与支撑板41滑动连接，支撑板41顶面四个角上分别设有升降气缸47，升降气缸47输出端向上并连接位移传感器48。
工作时，晶圆电镀前，首先升降伺服42驱动升降座44降至低位，外设挂具移动机构51移动到中转定位机构4上方，升降气缸47驱动位移传感器48上升感知到晶圆挂具到位，升降伺服42驱动升降座44升至高位穿过晶圆挂具中心孔，前序晶圆机器人21将晶圆片放置到升降座44上由负压真空座44吸附，然后升降伺服42驱动升降座44下降使晶圆片放置到位在晶圆挂具内，负压真空座441停止吸附晶圆片并继续下降。晶圆电镀后则进行相反操作，顶起晶圆片使其与晶圆挂具分离，由晶圆机器人21取走。
如图9所示，挂具移动机构51包括滑动板511，滑动板511底面通过滑动座5111滑动连接在导轨11上，滑动板511上开有转动口512，转动口512内侧端一侧设挂具翻转伺服电机513，挂具翻转伺服电机513输出端连接翻转轴514一端，翻转轴514另一端经转动口512内侧端上方延伸至转动口512内侧端另一侧，翻转轴514一端靠近挂具翻转伺服电机513处以及另一端分别连接转动座，翻转轴514连接翻转底板515底面一端，翻转底板515顶面放置晶圆挂具516，晶圆挂具516四周均匀设有四个夹紧压板517，夹紧压板517底面连接安装在翻转底板515底面上的夹紧气缸的输出端，滑动板511上靠近晶圆挂具516端部一侧面处设充气气嘴5110。
翻转底板515顶面上与翻转轴514相对的边的边缘以及另外两条边其中一条边的边缘设顶块519，翻转底板515顶面上另一条变的边缘设有输出端连接推块的推边气缸518。
滑动板511通过滑动座5111沿导轨11的滑动配有相应驱动装置，可根据现有技术设置，不作赘述。
如图10所示，挂具开合机构52包括安装在顶安装架12上的顶板521，顶板521顶面中心设盖板升降伺服522，盖板升降伺服522输出端穿过顶板521与下方升降板524顶面连接，升降板524顶面还设有主导杆523与顶板521上的轴承滑动连接，升降板524底面连接盖板旋转伺服525，盖板旋转伺服525输出端连接升降板524底面上的旋转传动机构526，旋转传动机构526传动连接旋转板527顶面，旋转板527底面通过连杆连接气缸安装板528顶面，气缸安装板528顶面上设吸盘升降气缸529，吸盘升降气缸529输出端穿过气缸安装板528连接吸盘升降板5210顶面，吸盘升降板5210底面装有若干个真空吸盘5211，气缸安装板528底面还设有升降导杆5212穿过吸盘升降板5210。
真空吸盘5211的数量和位置与晶圆挂具516盖体顶面凹槽的数量和位置相对应。
工作时，滑动板511带动整体结构沿导轨11滑动，晶圆挂具516的固定依靠夹紧压板517的升降限位，使其固定在翻转底板515上，优选的推边气缸518与顶块519配合可使晶圆挂具516定位准确，当晶圆挂具516完成前序操作需要进行电镀时，充气气嘴5110充入需要的气体，挂具翻转伺服电机513驱动翻转轴514转动，带动翻转底板515向下向转动口512内转动，使晶圆挂具516垂直入转动口512，通过后续电镀机构进行电镀即可，电镀完成后，进行相反操作，滑动板511沿导轨11滑回前序机构即可。
晶圆挂具516电镀前后，需要放入和取出晶圆挂具516内的晶圆片，需要打开晶圆挂具516盖体，晶圆挂具516由挂具移动机构51输送到挂具开合机构52下方后，盖板升降伺服522带动升降板524及下部机构整体下降，盖板旋转伺服525带动旋转板527及下部机构整体旋转，使真空吸盘5211位置与晶圆挂具516盖体顶面凹槽位置对应，然后吸盘升降气缸529带动吸盘升降板5210下降，真空吸盘5211接触晶圆挂具516盖体并吸住，然后进行相反操作向上提升盖体即可。
以上所述各部件均为现有技术，本领域技术人员可使用任意可实现其对应功能的型号和现有设计。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.晶圆电镀设备自动上下料装置，其特征包括设置在机架(1)上的上下料机构(2)、定圆心及检测机构(3)、中转定位机构(4)和挂具移动开合机构(5)，上下料机构(2)与定圆心及检测机构(3)相邻设置，上下料机构(2)与中转定位机构(4)相邻设置，中转定位机构(4)两侧设导轨(11)，导轨(11)由中转定位机构两侧延伸至中转定位机构(4)另一端两侧后部，挂具移动开合机构包括挂具移动机构(51)和挂具开合机构(52)，挂具移动机构(51)滑动连接在导轨(11)上，挂具开合机构(52)安装在中转定位机构(4)与导轨(11)远离中转定位机构(4)的一端之间的机架(1)上的顶安装架(12)上；
所述的上下料机构(2)包括晶圆机器人(21)和相邻设置在晶圆机器人(21)外侧的两个晶圆篮(23)，晶圆篮(23)可拆卸安装在机架(1)上的定位底座(22)上，晶圆篮(23)的开口(24)朝向晶圆机器人(21)，晶圆篮(23)内从上至下均匀设有若干层与水平面平行的晶圆片放置架。
2.如权利要求1所述的晶圆电镀设备自动上下料装置，其特征是所述的晶圆机器人(21)包括晶圆取放叉(211)，晶圆取放叉(211)端部转动连接第一连臂(212)一端，第一连臂(212)另一端转动连接第二连臂(213)一端，第二连臂(213)另一端转动连接升降驱动柱(214)顶端，升降驱动柱(214)底端安装在机架(1)上。
3.如权利要求2所述的晶圆电镀设备自动上下料装置，其特征是所述的晶圆取放叉(211)上开有与晶圆边缘形状配合的限位槽块(215)，晶圆取放叉(211)上一侧限位槽块(215)旁还设有伸缩块(216)，晶圆取放叉(211)端部还设有光电传感器。
4.如权利要求1所述的晶圆电镀设备自动上下料装置，其特征是所述的定圆心及检测机构(3)包括安装座(31)，安装座(31)中心设转轴(32)，转轴(32)底端连接安装座(31)内的转动驱动装置，转轴(32)顶端连接转盘(33)，转盘(33)两侧对应设有内侧呈弧形的收拢爪(34)，收拢爪(34)安装在移动杆(35)顶端，移动杆(35)底端连接安装座(31)内的平移驱动装置，两侧收拢爪(34)之间的转盘(33)的另一侧面设光电感应器(37)，光电感应器(37)通过安装杆(36)安装在安装座(31)上。
5.如权利要求4所述的晶圆电镀设备自动上下料装置，其特征是所述的光电感应器(37)的位置对应放置在转盘(33)上的晶圆边缘的定位缺口圆周向转动位置。
6.如权利要求1所述的晶圆电镀设备自动上下料装置，其特征是所述的中转定位机构(4)，其结构包括固定在机架(1)上的支撑板(41)，支撑板(41)底面设升降伺服(42)，升降伺服(42)输出端穿过支撑板(41)通过升降头(43)连接位于支撑板(41)上方的升降座(44)底面中心，升降座(44)顶面中心设负压真空座(441)，升降座(44)底面连接四根导杆(45)顶端，导杆(45)通过轴承(46)与支撑板(41)滑动连接，支撑板(41)顶面四个角上分别设有升降气缸(47)，升降气缸(47)输出端向上并连接位移传感器(48)。
7.如权利要求1所述的晶圆电镀设备自动上下料装置，其特征是所述的挂具移动机构(51)包括滑动板(511)，滑动板(511)底面通过滑动座(5111)滑动连接在导轨(11)上，滑动板(511)上开有转动口(512)，转动口(512)内侧端一侧设挂具翻转伺服电机(513)，挂具翻转伺服电机(513)输出端连接翻转轴(514)一端，翻转轴(514)另一端经转动口(512)内侧端上方延伸至转动口(512)内侧端另一侧，翻转轴(514)一端靠近挂具翻转伺服电机(513)处以及另一端分别连接转动座，翻转轴(514)连接翻转底板(515)底面一端，翻转底板(515)顶面放置晶圆挂具(516)，晶圆挂具(516)四周均匀设有四个夹紧压板(517)，夹紧压板(517)底面连接安装在翻转底板(515)底面上的夹紧气缸的输出端，滑动板(511)上靠近晶圆挂具(516)端部一侧面处设充气气嘴(5110)；翻转底板(515)顶面上与翻转轴(514)相对的边的边缘以及另外两条边其中一条边的边缘设顶块(519)，翻转底板(515)顶面上另一条变的边缘设有输出端连接推块的推边气缸(518)。
8.如权利要求1所述的晶圆电镀设备自动上下料装置，其特征是所述的挂具开合机构(52)包括安装在顶安装架(12)上的顶板(521)，顶板(521)顶面中心设盖板升降伺服(522)，盖板升降伺服(522)输出端穿过顶板(521)与下方升降板(524)顶面连接，升降板(524)顶面还设有主导杆(523)与顶板(521)上的轴承滑动连接，升降板(524)底面连接盖板旋转伺服(525)，盖板旋转伺服(525)输出端连接升降板(524)底面上的旋转传动机构(526)，旋转传动机构(526)传动连接旋转板(527)顶面，旋转板(527)底面通过连杆连接气缸安装板(528)顶面，气缸安装板(528)顶面上设吸盘升降气缸(529)，吸盘升降气缸(529)输出端穿过气缸安装板(528)连接吸盘升降板(5210)顶面，吸盘升降板(5210)底面装有若干个真空吸盘(5211)，气缸安装板(528)底面还设有升降导杆(5212)穿过吸盘升降板(5210)；真空吸盘(5211)的数量和位置与晶圆挂具(516)盖体顶面凹槽的数量和位置相对应。
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