CN113921438A - 一种多尺寸晶圆对中装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多尺寸晶圆对中装置，该装置包括吸盘机构、上转板、移动板、夹紧机构、驱动机构及升降机构；吸盘机构包括承载柱及吸盘，上转板和移动板均套设在承载柱的外部；上转板上开设有传动弧形槽和驱动弧形槽；夹紧机构设置在移动板的上方，夹紧机构包括若干个夹紧组件，夹紧组件的一端安装在移动板上，夹紧组件的另一端穿设在传动弧形槽内；驱动机构包括支撑板、调节板、顶板、安装板、复位弹簧及驱动组件；升降机构包括伺服电机Ⅱ、安装架及偏心凸轮，伺服电机Ⅱ的输出端穿过安装架后与偏心凸轮相连，偏心凸轮安装在支撑板上；本专利可实现多种规格晶圆尺寸的快速对中和定位，以解决高洁净环境条件下晶圆的对中定位问题。

Description

一种多尺寸晶圆对中装置
技术领域
本发明涉及晶圆旋转夹紧定位技术领域，具体涉及一种多尺寸晶圆对中装置。
背景技术
晶圆对中控制是集成电路制造工艺中的重要环节之一。在晶圆传送之前必须进行对中，晶圆存放在片盒中，机械手从片盒取出的晶圆存在毫米级的随机偏心，缺口方向亦随机。而传统晶圆对中设备由于技术限制，仅能对“单一标准晶圆”进行定位，无法进行多种规格晶圆尺寸的对中，且现有技术中的夹紧机构一般用旋转气缸带动旋转盘旋转对中或者用电机带动滑块驱动齿轮轴筒旋转夹紧，夹持不够牢固，不能提供较好夹持力，导致夹持效果较差，无法满足晶圆的生产加工需求。
发明内容
为了解决现有技术瓶颈，本发明提供一种多尺寸晶圆对中装置，本专利实现多种规格晶圆尺寸的快速对中和定位，以解决高洁净环境条件下晶圆的对中定位问题。
本发明所采用的技术方案是：一种多尺寸晶圆对中装置，该装置包括吸盘机构、上转板、设置在上转板下方的移动板、夹紧机构、用于驱动夹紧机构的驱动机构及升降机构；
吸盘机构包括承载柱及吸盘，吸盘设置在承载柱的上方，上转板和移动板均套设在承载柱的外部，吸盘设置在上转板的上方，承载柱通过承重架与升降机构相连；
上转板上开设有若干个传动弧形槽，若干个传动弧形槽关于上转板的中心对称分布，上转板上还设置有驱动弧形槽；夹紧机构设置在移动板的上方，夹紧机构包括若干个夹紧组件，夹紧组件的一端安装在移动板上，夹紧组件的另一端一一对应的穿设在传动弧形槽内；
驱动机构包括支撑板、垂直设置在支撑板一侧的调节板、安装在支撑板和调节板上方的顶板、安装板、复位弹簧及驱动组件，顶板上开设有导向槽，移动板安装在顶板的上方，且移动板随顶板的运动而运动；
驱动组件包括伺服电机Ⅰ、皮带、丝杠、传动螺母及滑块Ⅰ，伺服电机Ⅰ安装在安装板上，伺服电机Ⅰ的输出端穿过安装板与主动轮相连，传动轮套设在丝杠的一端，伺服电机Ⅰ的输出端通过皮带与丝杠相连，皮带绕设在主动轮和传动轮的外侧；丝杠的另一端穿过安装板，传动螺母安装在丝杠上且传动螺母可随丝杠的转动沿丝杠的长度方向进行运动，滑块Ⅰ安装在传动螺母的上方，滑块Ⅰ的上方设置有传动柱，传动柱的底端与滑块Ⅰ相连，传动柱的顶端依次穿过导向槽及移动板后设置在驱动弧形槽内；当需对晶圆进行夹紧或松开时，伺服电机Ⅰ驱动传动柱进行直线运动，传动柱在驱动弧形槽内移动进而带动上转板旋转，上转板旋转带动夹紧组件沿着对应的传动弧形槽运动完成对晶圆的夹紧或松开；
升降机构包括伺服电机Ⅱ、安装架及偏心凸轮，伺服电机Ⅱ安装的安装架上，伺服电机Ⅱ的输出端穿过安装架后与偏心凸轮相连，偏心凸轮安装在支撑板上；当伺服电机Ⅱ驱动偏心凸轮转动时，当凸轮面转到顶端，偏心凸轮带动支撑板向上运动，当凸轮面转到底端，偏心凸轮带动支撑板向下运动。
进一步的，上转板及移动板均为圆形板，且上转板和移动板的圆心在同一条直线上。
进一步的，夹紧组件包括旋转脚座、连接杆及用于夹住晶圆的夹爪组件，旋转脚座安装在移动板的上方，连接杆的一端与旋转脚座转动连接，连接杆的另一端与夹爪组件相连，夹爪组件的底端与连接杆相连，夹爪组件的顶端一一对应的穿设在传动弧形槽内。
进一步的，夹爪组件包括从上到下依次设置的用于夹紧晶圆的夹紧柱及用于拖起晶圆的支撑柱，夹紧柱的直径小于支撑柱的直径。
进一步的，夹紧组件的个数为6个。
进一步的，安装板与支撑板相互平行设置，复位弹簧安装在支撑板与安装板之间，复位弹簧的一端安装在支撑板上，复位弹簧的另一端安装在安装板上。
进一步的，调节板的内侧设置有滑轨，安装板上设置有可沿滑轨进行滑动的滑块Ⅱ。
进一步的，支撑板的外侧设置有滑块Ⅲ，承重架在竖直方向上设置有导轨，滑块Ⅲ设置在导轨上，且滑块Ⅲ可沿导轨进行上下滑动。
进一步的，承载柱内设置有抽气管，抽气管与吸盘相连通，承载柱的下方设置有旋转电机，该旋转电机的输出端与承载柱相连。
本专利的有益效果表现在以下方面：本专利通过上转板上的夹爪组件在传动弧形槽6内中转动来实现对中晶圆的效果，可以完成多尺寸晶圆的对中；且本专利通过所述伺服电机Ⅰ下的滑块Ⅰ和复位弹簧控制夹爪组件的夹紧力，可以保证晶圆不因夹力过大而发生破损。
附图说明
图1是发明的结构示意图；
图2是发明的主视结构示意图；
图3是发明的俯视结构示意图；
图4是发明去掉转动板后的俯视结构示意图；
图5是发明的驱动机构和升降机构的结构示意图；
图6是发明的驱动机构的结构示意图；
图示标记，1、上转板，2、移动板，3、传动柱，4、夹爪组件， 41、夹紧柱，42、支撑柱，5、驱动弧形槽，6、传动弧形槽，7、旋转脚座，8、连接杆，9、承载柱，10、抽气管，11、吸盘，12、伺服电机Ⅱ，121、安装架， 13、偏心凸轮，14、滑块Ⅲ，15、导轨，16、伺服电机Ⅰ，161、支撑板，162、调节板，163、安装板，164、滑轨，165、主动轮，17、复位弹簧，18、皮带，19、传动轮，20、丝杠，21、传动螺母，211、滑块Ⅰ，22、导向槽，23、顶板，24、承重架。
具体实施方式
下面结合实施例附图和具体实施例对本发明做进一步具体详细的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“横向”、“纵向”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装置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。
一种多尺寸晶圆对中装置，该装置包括吸盘机构、上转板1、设置在上转板1下方的移动板2、夹紧机构、用于驱动夹紧机构的驱动机构及升降机构；
吸盘机构包括承载柱9及吸盘11，吸盘11设置在承载柱9的上方，承载柱9内设置有抽气管10，抽气管10与吸盘11相连通，抽气管10的顶端与吸盘相连通，抽气管10的底端与真空泵相连，本专利附图中中省略了真空泵的部分；承载柱9的下方设置有旋转电机，该旋转电机的输出端与承载柱9相连；
上转板1和移动板2均套设在承载柱9的外部，吸盘11设置在上转板1的上方，承载柱9通过承重架24与升降机构相连；上转板1及移动板2均为圆形板，且上转板1和移动板2的圆心在同一条直线上；承重架24是由首尾依次相连的竖直板及水平板组成的L形架体，竖直板与承载柱9相连；导轨15设置在竖直板上；
上转板1上开设有若干个传动弧形槽6，若干个传动弧形槽6关于上转板1的中心对称分布，上转板1上还设置有驱动弧形槽5；夹紧机构设置在移动板2的上方，夹紧机构包括若干个夹紧组件，夹紧组件的一端安装在移动板2上，夹紧组件的另一端一一对应的穿设在传动弧形槽6内；夹紧组件包括旋转脚座7、连接杆8及用于夹住晶圆的夹爪组件4，旋转脚座7安装在移动板2的上方，连接杆8的一端与旋转脚座7转动连接，连接杆8的另一端与夹爪组件4相连，夹爪组件4的底端与连接杆8相连，夹爪组件4的顶端一一对应的穿设在传动弧形槽6内；夹爪组件4包括从上到下依次设置的用于夹紧晶圆的夹紧柱41及用于拖起晶圆的支撑柱42，夹紧柱41的直径小于支撑柱42的直径；夹紧组件的个数为6个；
驱动机构包括支撑板161、垂直设置在支撑板161一侧的调节板162、安装在支撑板161和调节板162上方的顶板23、安装板163、复位弹簧17及驱动组件，顶板23上开设有导向槽22，移动板2安装在顶板23的上方，且移动板2随顶板23的运动而运动；
驱动组件包括伺服电机Ⅰ16、皮带18、丝杠20、传动螺母21及滑块Ⅰ211，伺服电机Ⅰ16安装在安装板163上，伺服电机Ⅰ16的输出端穿过安装板163与主动轮165相连，传动轮19套设在丝杠20的一端，伺服电机Ⅰ16的输出端通过皮带18与丝杠20相连，皮带18绕设在主动轮165和传动轮19的外侧；丝杠20的另一端穿过安装板163，丝杠20为滚珠丝杠，传动螺母21安装在丝杠20上且传动螺母21可随丝杠20的转动沿丝杠20的长度方向进行运动，滑块Ⅰ211安装在传动螺母21的上方，滑块Ⅰ211的上方设置有传动柱3，传动柱3的底端与滑块Ⅰ211相连，传动柱3的顶端穿过导向槽22及移动板2后设置在驱动弧形槽5内；当需对晶圆进行夹紧或松开时，伺服电机Ⅰ16驱动传动柱3进行直线运动，传动柱3在驱动弧形槽5内移动进而带动上转板1旋转，上转板1旋转带动夹紧组件沿着对应的传动弧形槽6运动完成对晶圆的夹紧或松开；
安装板163与支撑板161相互平行设置，复位弹簧17安装在支撑板161与安装板163之间，复位弹簧17的一端安装在支撑板161上，复位弹簧17的另一端安装在安装板163上。调节板162的内侧设置有滑轨164，安装板163上设置有可沿滑轨164进行滑动的滑块Ⅱ。
升降机构包括伺服电机Ⅱ12、安装架121及偏心凸轮13，伺服电机Ⅱ12安装的安装架121上，伺服电机Ⅱ12的输出端穿过安装架121后与偏心凸轮13相连，偏心凸轮13安装在支撑板161上；支撑板161的外侧设置有滑块Ⅲ14，承重架24在竖直方向上设置有导轨15，滑块Ⅲ14设置在导轨15上，且滑块Ⅲ14可沿导轨15进行上下滑动；当伺服电机Ⅱ12驱动偏心凸轮13转动时，当凸轮面转到顶端，偏心凸轮13带动支撑板161向上运动，当凸轮面转到底端，偏心凸轮13带动支撑板161向下运动。
使用本实施例的多尺寸晶圆对中装置对晶圆进行对中的步骤包括：首先保持支撑柱42的顶端位于吸盘11的上方，机械臂将晶圆放置在夹爪组件4上的托起支撑柱42上，Z轴伺服电机Ⅱ12通过偏心凸轮13转动带动移动板2向下移动，以将晶圆放到承载吸盘11上，吸真空检测系统检测到有晶圆后，运动控制卡控制夹爪组件4对晶圆进行对中夹紧，晶圆进行对中时，托起支撑柱42位于晶圆所在承载吸盘11下方，夹紧小圆柱夹紧柱41位于晶圆所在承载吸盘11上方，W轴旋转电机带动承载吸盘旋转，所述Y轴伺服电机Ⅰ16通过皮带18带动所述丝杠20上的传动螺母21和滑块Ⅰ211运动，驱动传动柱3沿着驱动弧形槽5移动，所述传动柱3直线运动带动上转板1旋转，所述上转板1旋转带动6个夹爪组件4沿着对应的传动弧形槽6运动，所述6个夹紧柱41完成对晶圆的快速夹紧，夹紧力到达一定程度时，所述伺服电机Ⅰ16会沿着直线滑轨164反向运动，所述复位弹簧17被拉长以保持对晶圆的夹紧力。
该过程为：Y轴伺服电机Ⅰ16安装在安装板上，侧板上安装有滑块，伺服电机Ⅰ16旋转时，夹紧晶圆，夹紧以后伺服电机继续旋转，传动螺母21不动，丝杆20反向运动，伺服电机Ⅰ16及安装板沿着直线滑轨164进行反向运动，复位弹簧17被拉长以保持对晶圆的夹紧力。
Y轴伺服电机Ⅰ16控制下的滑块Ⅰ211和复位弹簧17共同作用用于控制夹爪组件4的夹紧力，当晶圆完成对中后，下移动板2带动托起大圆柱42从从动移动弧形槽6之间的空隙中上升，以将晶圆竖直托起至一定高度，机械手从该处将定位好的晶圆从托起支撑柱42上取走，并且机械手继续在夹爪组件4上放置晶圆进行对中，重复上述操作。
所述Y轴伺服电机Ⅰ16通过控制6个夹爪组件4移动的位置来实现多尺寸晶圆的接收和对中。所述滚珠丝杠20的两端一端固定一端悬浮，所述传动螺母21和滑块Ⅰ211沿着滑轨运动，该滑轨设置在顶板的底部。所述移动板2上开有导向槽，该导向槽与顶板23上的导向槽22相同；
移动板2安装在顶板23上，且移动板2随顶板23的运动而运动；这样当可以实现将移动板和支撑板相连的目的；
当伺服电机Ⅱ12驱动偏心凸轮13转动时，当凸轮面转到顶端，偏心凸轮13带动支撑板161向上运动，继而实现移动板2向上运动的目的；当凸轮面转到底端，偏心凸轮13带动支撑板161向下运动，继而实现移动板2向下运动的目的；
本方案中，所述上转板1上有6个传动弧形槽6和1个驱动弧形槽5，1个传动柱3可以沿着驱动弧形槽5移动，6个夹爪组件4可以沿着6个传动弧形槽6移动，移动板2所在圆的圆心与上转板1的圆心重合，这样，6个夹爪组件4在1个传动柱3沿着驱动弧形槽5的推动下沿着6个传动弧形槽6移动，完成对承载吸盘11上晶圆的对中，当需要张开6个夹爪组件4的时候，反向移动传动柱3即可张开6个夹爪组件4，上转板1上的6个传动弧形槽6限定了6个夹爪组件4的运动轨迹，防止6个夹爪组件4夹的过紧造成晶圆变形，伺服电机Ⅰ16的位置控制可以完成多尺寸晶圆的对中。
除上述实施例外，本发明装置还可以有其他型式，应当指出，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种多尺寸晶圆对中装置，其特征在于：该装置包括吸盘机构、上转板、设置在上转板下方的移动板、夹紧机构、用于驱动夹紧机构的驱动机构及升降机构；
吸盘机构包括承载柱及吸盘，吸盘设置在承载柱的上方，上转板和移动板均套设在承载柱的外部，吸盘设置在上转板的上方，承载柱通过承重架与升降机构相连；
上转板上开设有若干个传动弧形槽，若干个传动弧形槽关于上转板的中心对称分布，上转板上还设置有驱动弧形槽；夹紧机构设置在移动板的上方，夹紧机构包括若干个夹紧组件，夹紧组件的一端安装在移动板上，夹紧组件的另一端一一对应的穿设在传动弧形槽内；
驱动机构包括支撑板、垂直设置在支撑板一侧的调节板、安装在支撑板和调节板上方的顶板、安装板、复位弹簧及驱动组件，顶板上开设有导向槽，移动板安装在顶板的上方，且移动板随顶板的运动而运动；
驱动组件包括伺服电机Ⅰ、皮带、丝杠、传动螺母及滑块Ⅰ，伺服电机Ⅰ安装在安装板上，伺服电机Ⅰ的输出端穿过安装板与主动轮相连，传动轮套设在丝杠的一端，伺服电机Ⅰ的输出端通过皮带与丝杠相连，皮带绕设在主动轮和传动轮的外侧；丝杠的另一端穿过安装板，传动螺母安装在丝杠上且传动螺母可随丝杠的转动沿丝杠的长度方向进行运动，滑块Ⅰ安装在传动螺母的上方，滑块Ⅰ的上方设置有传动柱，传动柱的底端与滑块Ⅰ相连，传动柱的顶端依次穿过导向槽及移动板后设置在驱动弧形槽内；当需对晶圆进行夹紧或松开时，伺服电机Ⅰ驱动传动柱进行直线运动，传动柱在驱动弧形槽内移动进而带动上转板旋转，上转板旋转带动夹紧组件沿着对应的传动弧形槽运动完成对晶圆的夹紧或松开；
升降机构包括伺服电机Ⅱ、安装架及偏心凸轮，伺服电机Ⅱ安装的安装架上，伺服电机Ⅱ的输出端穿过安装架后与偏心凸轮相连，偏心凸轮安装在支撑板上；当伺服电机Ⅱ驱动偏心凸轮转动时，当凸轮面转到顶端，偏心凸轮带动支撑板向上运动，当凸轮面转到底端，偏心凸轮带动支撑板向下运动。
2.根据权利要求1所述的一种多尺寸晶圆对中装置，其特征在于：上转板及移动板均为圆形板，且上转板和移动板的圆心在同一条直线上。
3.根据权利要求1所述的一种多尺寸晶圆对中装置，其特征在于：夹紧组件包括旋转脚座、连接杆及用于夹住晶圆的夹爪组件，旋转脚座安装在移动板的上方，连接杆的一端与旋转脚座转动连接，连接杆的另一端与夹爪组件相连，夹爪组件的底端与连接杆相连，夹爪组件的顶端一一对应的穿设在传动弧形槽内。
4.根据权利要求3所述的一种多尺寸晶圆对中装置，其特征在于：夹爪组件包括从上到下依次设置的用于夹紧晶圆的夹紧柱及用于拖起晶圆的支撑柱，夹紧柱的直径小于支撑柱的直径。
5.根据权利要求4所述的一种多尺寸晶圆对中装置，其特征在于：夹紧组件的个数为6个。
6.根据权利要求1所述的一种多尺寸晶圆对中装置，其特征在于：安装板与支撑板相互平行设置，复位弹簧安装在支撑板与安装板之间，复位弹簧的一端安装在支撑板上，复位弹簧的另一端安装在安装板上。
7.根据权利要求1所述的一种多尺寸晶圆对中装置，其特征在于：调节板的内侧设置有滑轨，安装板上设置有可沿滑轨进行滑动的滑块Ⅱ。
8.根据权利要求1所述的一种多尺寸晶圆对中装置，其特征在于：支撑板的外侧设置有滑块Ⅲ，承重架在竖直方向上设置有导轨，滑块Ⅲ设置在导轨上，且滑块Ⅲ可沿导轨进行上下滑动。
9.根据权利要求1所述的一种多尺寸晶圆对中装置，其特征在于：承载柱内设置有抽气管，抽气管与吸盘相连通，承载柱的下方设置有旋转电机，该旋转电机的输出端与承载柱相连。
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