CN115910863A - 晶圆剥离设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆剥离设备，包括机台以及设置于机台上的上料机构、剥离机构、下料机构，所述上料机构包括上料架、上料机械手，所述上料架用于提供待剥离的晶圆，所述上料机械手用于搬运待剥离的晶圆；所述剥离机构包括定位组件、凸轮顶升组件、旋转上下组件、中转平台，所述定位组件接收所述上料机械手上待剥离的晶圆，所述凸轮顶升组件将晶圆片顶起来，同时所述旋转上下组件吸附剥离的晶圆片放置于中转平台上；所述下料机构包括下料机械手、下料架，所述下料机械手从中转平台上吸取剥离的晶圆片，所述下料机械手将剥离的晶圆片放置于下料架的脆盘内。本发明以自动化代替人工，降低了劳动强度，减少了人力成本，提高了工作效率。

Description

晶圆剥离设备

技术领域

本发明涉及自动化设备技术领域，尤其涉及了一种晶圆剥离设备。

背景技术

晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆。在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能的集成电路产品。晶圆的原始材料是硅，而地壳表面有用之不竭的二氧化硅，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。晶圆制造厂再将此多晶硅融解，再于融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熔融态的硅原料中逐渐生成，此过程成为“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”。

晶圆是芯片的载体，将晶圆充分利用刻出一定数量的芯片后，进行切割就成了一块块的芯片，一块小小的芯片上有数以亿计的“晶体管”集成。而在生产芯片的时候，直接生产的并不是芯片，而是晶圆，目前来看晶圆的面积大小不一，每个晶圆上容纳的芯片数量也大不相同，目前14纳米以下的芯片基本全是用12寸的晶圆来制作的，一块这样的晶圆大约可以切割出来符合良品标准的芯片500块。

在现阶段的晶圆加工中，各生产企业晶圆切割后的晶圆片剥离主要还是依靠人工的方式来完成操作，靠人工将切割后的晶圆片一一取出。但是在长期的实际操作中，技术人员发现，采用人工的方式进行晶圆的取出操作，取放时需要保证晶圆间片片分离，显而易见的，晶圆片剥离操作过程的劳动强度很大，严重浪费了加工企业内的人力资源、增加了人力成本。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的就在于提供了一种晶圆剥离设备，以自动化代替人工，降低了劳动强度，减少了人力成本，提高了工作效率。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是这样的：一种晶圆剥离设备，包括机台以及设置于机台上的上料机构、剥离机构、下料机构，所述上料机构包括上料架、上料机械手，所述上料架用于提供待剥离的晶圆，所述上料机械手用于搬运待剥离的晶圆；所述剥离机构包括定位组件、凸轮顶升组件、旋转上下组件、中转平台，所述定位组件接收所述上料机械手上待剥离的晶圆，所述凸轮顶升组件将晶圆片顶起来，同时所述旋转上下组件吸附剥离的晶圆片放置于中转平台上；所述下料机构包括下料机械手、下料架，所述下料机械手从中转平台上吸取剥离的晶圆片，所述下料机械手将剥离的晶圆片放置于下料架的脆盘内。

作为一种优选方案，所述上料架包括料框、推料组件，所述料框用于装载待剥离的晶圆，所述推料组件包括上料竖直线轨、上料水平线轨、推料夹具，所述上料水平线轨设置于上料竖直线轨上，所述推料夹具设置于上料水平线轨上，所述推料夹具用于夹住晶圆。

作为一种优选方案，所述上料机械手包括上料传输线、上料提升组件、上料翻转组件，所述上料提升组件包括水平提升气缸、升降提升气缸、提升托件，所述提升托件设置于升降提升气缸上，所述升降提升气缸设置于水平提升气缸上；所述上料翻转组件包括升降模组、旋转模组、上料吸嘴，所述旋转模组设置于升降模组上，所述上料吸嘴设置于旋转模组上。

作为一种优选方案，所述定位组件包括定位水平线轨、晶圆安装架、剥离定位相机，所述晶圆安装架设置于定位水平线轨上，所述定位水平线轨驱动晶圆安装架在水平方向上移动，所述剥离定位相机设置于晶圆安装架的上方位置。

作为一种优选方案，所述凸轮顶升组件包括顶升电机、顶针、凸轮、吸气块，所述顶升电机与凸轮相连接，所述顶针与吸气块同轴设置，所述吸气块套设于顶针的上部，所述顶针的底部设置于凸轮的上方位置。

作为一种优选方案，所述旋转上下组件包括旋转竖直线轨、旋转上下电机、旋转吸嘴，所述旋转竖直线轨上设置有凸轮随动器，所述凸轮随动器通过第一传动件连接有旋转上下滑块，所述旋转上下电机上设置有第二传动件，所述第一传动件上设置有旋转滑轨，所述旋转上下滑块在旋转滑轨上做升降运动，所述旋转吸嘴设置于旋转上下滑块上。

作为一种优选方案，所述下料机械手包括下料竖直线轨、下料水平线轨、旋转电机、下料吸嘴、下料定位相机，所述下料竖直线轨设置于下料水平线轨上，所述旋转电机设置于下料竖直线轨上，所述下料吸嘴设置于旋转电机上，所述下料定位相机设置于下料吸嘴的下方位置，所述下料定位相机处设置有下料定位光源。

作为一种优选方案，所述下料架包括脆盘入料模组、空盘模组、满盘模组，所述脆盘入料模组用于接收所述下料机械手上剥离的晶圆片，所述空盘模组用于空的脆盘入料至脆盘入料模组，所述满盘模组用于接收脆盘入料模组中满的脆盘。

作为一种优选方案，所述脆盘入料模组包括入料传输线、入料水平线轨、入料电机，所述入料传输线设置于入料水平线轨上，所述入料电机驱动入料传输线入料。

作为一种优选方案，所述空盘模组包括料框架、脆盘传输线、脆盘电机，所述料框架设置于脆盘传输线运输方向的两侧，所述脆盘电机驱动脆盘传输线传输脆盘；所述料框架的上部设置有料架门，所述料架门上设置有开关门气缸；所述料框架的下部设置有牙叉气缸，所述料框架的下方位置设置有分盘气缸，所述分盘气缸位于脆盘传输线之间；所述满盘模组的结构与空盘模组的结构相同。

与现有技术相比，本发明的有益效果：本发明以自动化代替人工，降低了劳动强度，减少了人力成本，提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明的立体图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明的主视图；

图4是本发明中图1的A处局部放大图；

图5是本发明中图1的B处局部放大图；

图6是本发明中图2的C处局部放大图；

图7是本发明中图3的D处局部放大图；

其中附图标识列表：机台1、上料机构2、剥离机构3、下料机构4、上料架5、上料机械手6、晶圆7、定位组件8、凸轮顶升组件9、旋转上下组件10、中转平台11、晶圆片12、下料机械手13、下料架14、脆盘15、料框16、推料组件17、上料竖直线轨18、上料水平线轨19、推料夹具20、上料传输线21、上料提升组件22、上料翻转组件23、水平提升气缸24、升降提升气缸25、提升托件26、升降模组27、旋转模组28、上料吸嘴29、上料连接件30、定位孔31、定位水平线轨32、晶圆安装架33、剥离定位相机34、定位晶圆夹具35、剥离定位光源36、顶升电机37、顶针38、凸轮39、吸气块40、减速箱41、感应器片42、顶升感应器43、行程螺母44、弹簧45、旋转竖直线轨46、旋转上下电机47、旋转吸嘴48、凸轮随动器49、第一传动件50、旋转上下滑块51、第二传动件52、旋转滑轨53、行程开关54、极限感应器55、下料竖直线轨56、下料水平线轨57、旋转电机58、下料吸嘴59、下料定位相机60、下料定位光源61、脆盘入料模组62、空盘模组63、满盘模组64、入料传输线65、入料水平线轨66、入料电机67、左右定位气缸68、前后定位气缸69、入料感应器70、料框架71、脆盘传输线72、脆盘电机73、料架门74、开关门气缸75、牙叉气缸76、分盘气缸77。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

实施例：

如图1～7所示，一种晶圆剥离设备，包括机台1以及设置于机台1上的上料机构2、剥离机构3、下料机构4，所述上料机构2包括上料架5、上料机械手6，所述上料架5用于提供待剥离的晶圆7，所述上料机械手6用于搬运待剥离的晶圆7；所述剥离机构3包括定位组件8、凸轮顶升组件9、旋转上下组件10、中转平台11，所述定位组件8接收所述上料机械手6上待剥离的晶圆7，所述凸轮顶升组件9将晶圆片12顶起来，同时所述旋转上下组件10吸附剥离的晶圆片12放置于中转平台11上；所述下料机构4包括下料机械手13、下料架14，所述下料机械手13从中转平台11上吸取剥离的晶圆片12，所述下料机械手13将剥离的晶圆片12放置于下料架14的脆盘15内。

优选的，所述上料架5包括料框16、推料组件17，所述料框16用于装载待剥离的晶圆7，所述推料组件17包括上料竖直线轨18、上料水平线轨19、推料夹具20，所述上料水平线轨19设置于上料竖直线轨18上，所述推料夹具20设置于上料水平线轨19上，所述推料夹具20用于夹住晶圆7。

具体的，将待剥离的晶圆7装载于料框16内，整个料框16放置于机台1上，所述上料竖直线轨18驱动推料夹具20在竖直方向上做升降运动，所述上料水平线轨19驱动推料夹具20在水平方向上做推拉运动，所述推料夹具20夹住晶圆7，然后所述推料组件17将晶圆7推送至上料机械手6处。

优选的，所述上料机械手6包括上料传输线21、上料提升组件22、上料翻转组件23，所述上料提升组件22包括水平提升气缸24、升降提升气缸25、提升托件26，所述提升托件26设置于升降提升气缸25上，所述升降提升气缸25设置于水平提升气缸24上；所述上料翻转组件23包括升降模组27、旋转模组28、上料吸嘴29，所述旋转模组28设置于升降模组27上，所述上料吸嘴29设置于旋转模组28上。

具体的，所述升降模组27采用本领域通用的电机、丝杆结构，所述旋转模组28采用本领域通用的旋转气缸，这里不再一一赘述。

更为具体的，所述上料传输线21用于接收所述推料组件17推送过来的晶圆7，所述水平提升气缸24驱动提升托件26在水平方向上移动，所述升降提升气缸25驱动提升托件26在竖直方向上升降运动，所述提升托件26用于托举所述上料传输线21上的晶圆7。

更为具体的，至少两组所述上料吸嘴29通过上料连接件30设置于旋转模组28上，在本实施例中上料吸嘴29设置有两组，所述升降模组27驱动两组上料吸嘴29做升降运动，所述旋转模组28驱动两组上料吸嘴29做旋转运动，两组上料吸嘴29可以交替从上料传输线21上进行上料，也可以交替下料至剥离机构3。

进一步的，所述上料连接件30上开设有定位孔31，用于方便剥离机构3对上料的晶圆7进行定位。

优选的，所述定位组件8包括定位水平线轨32、晶圆安装架33、剥离定位相机34，所述晶圆安装架33设置于定位水平线轨32上，所述定位水平线轨32驱动晶圆安装架33在水平方向上移动，所述剥离定位相机34设置于晶圆安装架33的上方位置。

具体的，所述晶圆安装架33上设置有定位晶圆夹具35，所述剥离定位相机34与晶圆安装架33之间设置有剥离定位光源36。进一步的，晶圆7上料至晶圆安装架33上，所述剥离定位相机34对晶圆7进行拍照并给出晶圆7的中心位置数据，根据剥离定位相机34给出来的位置数据，所述定位水平线轨32移动晶圆7的位置，由剥离定位相机34来给出晶圆7中心位置以便将来更换机种时操作更简单，只需对更换机种的产品进行拍照保存就可完成快速更换。

优选的，所述凸轮顶升组件9包括顶升电机37、顶针38、凸轮39、吸气块40，所述顶升电机37与凸轮39相连接，所述顶针38与吸气块40同轴设置，所述吸气块40套设于顶针38的上部，所述顶针38的底部设置于凸轮39的上方位置。

具体的，所述顶升电机37上设置有减速箱41；所述凸轮39上设置有感应器片42，所述感应器片42配合设置有顶升感应器43；所述顶针38与吸气块40螺纹连接，可以快速更换；所述顶针38的底端设置有行程螺母44，且顶针38的下部外套设有起到缓冲作用的弹簧45，所述凸轮39的形成可以通过调节行程螺母44进行调整。

优选的，所述旋转上下组件10包括旋转竖直线轨46、旋转上下电机47、旋转吸嘴48，所述旋转竖直线轨46上设置有凸轮随动器49，所述凸轮随动器49通过第一传动件50连接有旋转上下滑块51，所述旋转上下电机47上设置有第二传动件52，所述第一传动件50上设置有旋转滑轨53，所述旋转上下滑块51在旋转滑轨53上做升降运动，所述旋转吸嘴48设置于旋转上下滑块51上。

具体的，所述凸轮随动器49上设置有行程开关54，所述第二传动件52处设置有极限感应器55，因做快速运动减轻负载竖直方向上的上下动作只带旋转吸嘴48动作，旋转上下电机47固定在位置进行旋转。

优选的，所述下料机械手13包括下料竖直线轨56、下料水平线轨57、旋转电机58、下料吸嘴59、下料定位相机60，所述下料竖直线轨56设置于下料水平线轨57上，所述旋转电机58设置于下料竖直线轨56上，所述下料吸嘴59设置于旋转电机58上，所述下料定位相机60设置于下料吸嘴59的下方位置，所述下料定位相机60处设置有下料定位光源61。

具体的，所述下料竖直线轨56驱动下料吸嘴59做升降运动，所述下料水平线轨57驱动下料吸嘴59做水平运动，所述下料吸嘴59吸取中转平台11上剥离的晶圆片12，通过下料定位相机60拍照进行角度及位置的数据采集，下料竖直线轨56、下料水平线轨57、旋转电机58通过下料定位相机60拍照得到的数据进行角度及位置的纠正，然后将晶圆片12放入脆盘15内。

优选的，所述下料架14包括脆盘入料模组62、空盘模组63、满盘模组64，所述脆盘入料模组62用于接收所述下料机械手13上剥离的晶圆片12，所述空盘模组63用于空的脆盘15入料至脆盘入料模组62，所述满盘模组64用于接收脆盘入料模组62中满的脆盘15。

具体的，采用所述下料架14可以为后续发展做AGV对接以及不停机上下脆盘15做预留。

更为优选的，所述脆盘入料模组62包括入料传输线65、入料水平线轨66、入料电机67，所述入料传输线65设置于入料水平线轨66上，所述入料电机67驱动入料传输线65入料。

更为具体的，所述入料传输线65上设置有左右定位气缸68与前后定位气缸69，所述左右定位气缸68用于调节所述入料传输线65的左右宽度，使得入料传输线65兼容多种尺寸的脆盘15，所述前后定位气缸69用于调节入料传输线65上脆盘15的前后位置。

进一步的，所述入料传输线65的入料处设置有入料感应器70，用于感应脆盘15的位置。

更为优选的，所述空盘模组63包括料框架71、脆盘传输线72、脆盘电机73，所述料框架71设置于脆盘传输线72运输方向的两侧，所述脆盘电机73驱动脆盘传输线72传输脆盘15；所述料框架71的上部设置有料架门74，所述料架门74上设置有开关门气缸75；所述料框架71的下部设置有牙叉气缸76，所述料框架71的下方位置设置有分盘气缸77，所述分盘气缸77位于脆盘传输线72之间；所述满盘模组64的结构与空盘模组63的结构相同。

具体的，所述空盘模组63的牙叉气缸76用于托举整叠的脆盘15，所述空盘模组63的分盘气缸77用于将整叠脆盘15最底部的脆盘15分离出来，然后由空盘模组63的脆盘传输线72送入至入料传输线65中。

更为具体的，在空盘模组63中，所述料架门74的开合方向为脆盘传输线72的运输方向，空的脆盘15从空盘模组63入料，放入一叠空的脆盘15经过脆盘传输线72传输到料框架71内，开关门气缸75关闭料架门74，然后脆盘传输线72的空白处还可以再放一叠空的脆盘15，料框架71内空的脆盘15加工完成后脆盘传输线72的空白处空的脆盘15自动进入料框架71并给出要料信号。

进一步的，在满盘模组64中，满盘模组64的脆盘传输线72接收入料传输线65中满的脆盘15，所述满盘模组64的分盘气缸77用于将脆盘传输线72上满的脆盘15向上堆叠，所述满盘模组64的牙叉气缸76用于托举整叠的脆盘15。

更进一步的，在满盘模组64中，当满盘模组64的料框架71做完成一叠料后，开关门气缸75自动打开料架门74，一叠满的脆盘15通过脆盘传输线72传输到指定位置后开关门气缸75自动关闭料架门74，即可继续进行堆叠满的脆盘15。

具体实施时，所述剥离定位相机34、下料定位相机60均采用CCD相机进行拍照定位，本发明的工作流程如下：所述上料架5提供待剥离的晶圆7，所述上料机械手6搬运待剥离的晶圆7，所述定位组件8接收所述上料机械手6上待剥离的晶圆7，所述凸轮顶升组件9将晶圆片12顶起来，同时所述旋转上下组件10吸附剥离的晶圆片12放置于中转平台11上，所述下料机械手13从中转平台11上吸取剥离的晶圆片12，所述下料机械手13将剥离的晶圆片12放置于下料架14的脆盘15内。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶圆剥离设备，其特征在于：包括机台以及设置于机台上的上料机构、剥离机构、下料机构，所述上料机构包括上料架、上料机械手，所述上料架用于提供待剥离的晶圆，所述上料机械手用于搬运待剥离的晶圆；所述剥离机构包括定位组件、凸轮顶升组件、旋转上下组件、中转平台，所述定位组件接收所述上料机械手上待剥离的晶圆，所述凸轮顶升组件将晶圆片顶起来，同时所述旋转上下组件吸附剥离的晶圆片放置于中转平台上；所述下料机构包括下料机械手、下料架，所述下料机械手从中转平台上吸取剥离的晶圆片，所述下料机械手将剥离的晶圆片放置于下料架的脆盘内。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆剥离设备，其特征在于：所述上料架包括料框、推料组件，所述料框用于装载待剥离的晶圆，所述推料组件包括上料竖直线轨、上料水平线轨、推料夹具，所述上料水平线轨设置于上料竖直线轨上，所述推料夹具设置于上料水平线轨上，所述推料夹具用于夹住晶圆。

3.根据权利要求1所述的一种晶圆剥离设备，其特征在于：所述上料机械手包括上料传输线、上料提升组件、上料翻转组件，所述上料提升组件包括水平提升气缸、升降提升气缸、提升托件，所述提升托件设置于升降提升气缸上，所述升降提升气缸设置于水平提升气缸上；所述上料翻转组件包括升降模组、旋转模组、上料吸嘴，所述旋转模组设置于升降模组上，所述上料吸嘴设置于旋转模组上。

4.根据权利要求1所述的一种晶圆剥离设备，其特征在于：所述定位组件包括定位水平线轨、晶圆安装架、剥离定位相机，所述晶圆安装架设置于定位水平线轨上，所述定位水平线轨驱动晶圆安装架在水平方向上移动，所述剥离定位相机设置于晶圆安装架的上方位置。

5.根据权利要求1所述的一种晶圆剥离设备，其特征在于：所述凸轮顶升组件包括顶升电机、顶针、凸轮、吸气块，所述顶升电机与凸轮相连接，所述顶针与吸气块同轴设置，所述吸气块套设于顶针的上部，所述顶针的底部设置于凸轮的上方位置。

6.根据权利要求1所述的一种晶圆剥离设备，其特征在于：所述旋转上下组件包括旋转竖直线轨、旋转上下电机、旋转吸嘴，所述旋转竖直线轨上设置有凸轮随动器，所述凸轮随动器通过第一传动件连接有旋转上下滑块，所述旋转上下电机上设置有第二传动件，所述第一传动件上设置有旋转滑轨，所述旋转上下滑块在旋转滑轨上做升降运动，所述旋转吸嘴设置于旋转上下滑块上。

7.根据权利要求1所述的一种晶圆剥离设备，其特征在于：所述下料机械手包括下料竖直线轨、下料水平线轨、旋转电机、下料吸嘴、下料定位相机，所述下料竖直线轨设置于下料水平线轨上，所述旋转电机设置于下料竖直线轨上，所述下料吸嘴设置于旋转电机上，所述下料定位相机设置于下料吸嘴的下方位置，所述下料定位相机处设置有下料定位光源。

8.根据权利要求1所述的一种晶圆剥离设备，其特征在于：所述下料架包括脆盘入料模组、空盘模组、满盘模组，所述脆盘入料模组用于接收所述下料机械手上剥离的晶圆片，所述空盘模组用于空的脆盘入料至脆盘入料模组，所述满盘模组用于接收脆盘入料模组中满的脆盘。

9.根据权利要求8所述的一种晶圆剥离设备，其特征在于：所述脆盘入料模组包括入料传输线、入料水平线轨、入料电机，所述入料传输线设置于入料水平线轨上，所述入料电机驱动入料传输线入料。

10.根据权利要求8所述的一种晶圆剥离设备，其特征在于：所述空盘模组包括料框架、脆盘传输线、脆盘电机，所述料框架设置于脆盘传输线运输方向的两侧，所述脆盘电机驱动脆盘传输线传输脆盘；所述料框架的上部设置有料架门，所述料架门上设置有开关门气缸；所述料框架的下部设置有牙叉气缸，所述料框架的下方位置设置有分盘气缸，所述分盘气缸位于脆盘传输线之间；所述满盘模组的结构与空盘模组的结构相同。

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