CN117182683A - 一种基板传输装置和基板磨削装备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基板传输装置和基板磨削装备，所述基板传输装置包括安装座，所述安装座的上方设置有摆臂，其能够相对于安装座移动和/或转动；所述摆臂配置有装载机构，以装载待周转的基板；所述装载机构包括吸附组件和夹持组件，以适用于多种基板的固持；所述吸附组件设置于摆臂的一侧，其能够在摆臂的侧面形成负压，以真空吸附基板；所述夹持组件设置于摆臂的另一侧，其包括固定卡爪和活动卡爪，所述固定卡爪和活动卡爪能够抵接基板的外缘，以夹持待传输的基板。

Description

一种基板传输装置和基板磨削装备

技术领域

本发明属于基板磨削技术领域，具体而言，涉及一种基板传输装置和基板磨削装备。

背景技术

集成电路产业是信息技术产业的核心，在助推制造业向数字化、智能化转型升级的过程中发挥着关键作用。芯片是集成电路的载体，芯片制造涉及集成电路设计、晶圆制造、晶圆加工、电性测量、切割封装和测试等工艺流程。

在集成电路制造的后道制程中，为了降低封装贴装高度，减小芯片封装体积，改善芯片的热扩散效率、电气性能、机械性能，以及减轻芯片的加工量，基板在后续封装之前需要进行基板磨削(薄化)处理，磨削后的芯片厚度甚至可以达到初始厚度的5％以下。

基板薄化处理是在基板磨削装备上实现的，而基板传输装置是基板磨削装备的关键部件之一，基板传输的稳定性和精确度直接关系到装备的生产效率。

现有的基板传输装置通常为标准的搬运机械手，其仅能够通过卡爪夹持带磨削的基板；而有些特殊制程中，夹持基板的边缘可能无法保证基板传输的可靠性。

发明内容

本发明实施例提供了一种基板传输装置和基板磨削装备，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本发明实施例的第一方面提供了一种基板传输装置，其包括安装座，所述安装座的上方设置有摆臂，其能够相对于安装座移动和/或转动；所述摆臂配置有装载机构，以装载待周转的基板；所述装载机构包括吸附组件和夹持组件，以适用于多种基板的固持；所述吸附组件设置于摆臂的一侧，其能够在摆臂的侧面形成负压，以真空吸附基板；所述夹持组件设置于摆臂的另一侧，其包括固定卡爪和活动卡爪，所述固定卡爪和活动卡爪能够抵接基板的外缘，以夹持待传输的基板。

在一些实施例中，所述吸附组件包括连通槽，其设置于摆臂的顶面或底面；外部的真空源与连通槽连接，以对连通槽与待传输基板形成的腔室抽真空。

在一些实施例中，所述固定卡爪和活动卡爪位于所述连通槽的外周侧。

在一些实施例中，所述吸附组件包括气道，其分散设置于摆臂的顶面或底面；外部的真空源与气道连通，以对气道与待传输基板形成的腔室抽真空。

在一些实施例中，所述气道的端口配置有吸盘，所述吸盘由柔性材料制成，其能够沿竖向伸缩，以吸合翘曲的基板。

在一些实施例中，所述吸附组件包括螺旋气道，其分散设置于摆臂的顶面或底面；外部的压缩气源与螺旋气道连通，以在摆臂的表面形成负压而非接触吸附基板。

在一些实施例中，所述固定卡爪设置于摆臂的外端，所述活动卡爪设置于摆臂的内端；所述活动卡爪与伸缩机构连接，以带动活动卡爪沿摆臂的长度方向移动。

在一些实施例中，所述固定卡爪和活动卡爪的结构相同，其外形为圆柱形或倒置的锥台形。

在一些实施例中，所述固定卡爪为L形卡槽，所述L形卡槽的内侧壁为圆弧结构，其与待夹持基板的外轮廓相匹配。

在一些实施例中，设置于摆臂的夹持组件包括固定卡爪和夹紧杆，所述夹紧杆的一端滑动连接于手指推杆的导向槽中，并且，夹紧杆铰接于摆臂，使得移动的手指推杆能够带动夹紧杆绕铰接点摆动，以夹紧或释放抵接于固定卡爪的基板。

在一些实施例中，所述夹紧杆的另一端设置有活动卡爪，其能够抵接于待装载基板的边缘。

本发明实施例的第二方面提供了一种基板磨削装备，其包括：

前端单元；

清洗单元；

磨削单元；

以及上面所述的基板传输装置，其设置于前端单元和/或各个单元之间，以在基板磨削装备中传输基板。

本发明的有益效果包括：

a.在基板传输装置的摆臂上同时配置吸附组件和夹持组件，以适用不同种类的基板的装载，扩大基板传输装置的使用范围；

b.基板传输装置的摆臂配置柔性材料制成的吸盘，以适用于翘曲基板的装载；

c.基板传输装置的摆臂配置螺旋气道，通入的压缩气体能够在贯通孔的内部形成局部负压，以实现基板的非接触装载，抑制基板传输过程的颗粒物污染问题。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本发明的优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本发明的保护范围，其中：

图1是本发明一实施例提供的基板传输装置的示意图；

图2是本发明一实施例提供的摆臂的示意图；

图3是图2对应摆臂另一视角的示意图；

图4是本发明一实施例提供的固定卡爪的示意图；

图5是本发明另一实施例提供的固定卡爪的示意图；

图6是本发明另一实施例提供的摆臂的示意图；

图7是图6对应摆臂另一视角的示意图；

图8是本发明再一实施例提供的摆臂的示意图；

图9是图8中吸盘的示意图；

图10是本发明又一个实施例提供的摆臂的示意图；

图11是图10中螺旋气道在摆臂上的分布示意图；

图12是图11中螺旋气道的纵向剖视图；

图13是图10中活动卡爪的示意图；

图14是本发明一实施例提供的具有夹紧杆的摆臂的示意图；

图15是图14中A处的局部放大图；

图16是图14实施例中夹紧杆夹持基板的示意图；

图17是本发明一实施例提供的基板磨削装备的示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例及其附图，对本发明所述技术方案进行详细说明。在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思；这些说明均是解释性和示例性的，不应理解为对本发明实施方式及本发明保护范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书及其说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。应当理解的是，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制，相同的参考标记用于表示附图中相同的部分。

在本发明中，基板(Substrate)也称晶圆(Wafer,W)，其含义和实际作用等同；术语“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”；术语“基于”应当理解为“至少部分地基于”；术语“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”；术语“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象，并且仅用于区分所指代的对象，而不暗示所指代的对象的特定空间顺序、时间顺序、重要性顺序，等等。在一些实施例中，取值、过程、所选择的项目、所确定的项目、设备、装置、手段、部件、组件等被称为“最佳”、“最低”、“最高”、“最小”、“最大”等等。应当理解，这样的描述旨在指示可以在许多可使用的功能选择中进行选择，并且这样的选择不需要在另外的方面或所有方面比其他选择更好、更低、更高、更小、更大或者以其他方式优选。

图1是本发明一实施例提供的基板传输装置100的示意图，基板传输装置100包括安装座10和摆臂20，摆臂20设置于安装座10的上方；摆臂20能够相对于安装座10移动和/或转动，以改变摆臂20末端的位置，进而改变摆臂20末端夹持的基板，使得基板按照设定的工艺路线传输。

在一些实施例中，安装座10与摆臂20之间通过多个杆件铰接固定，以通过相互转动，使得摆臂20的末端能够在水平方向移动；同时，摆臂20的下方设置顶升机构，以改变摆臂20的竖向位置，进而将基板传输至设定位置。

进一步地，摆臂20配置有图2示出的装载机构30，以装载待周转的基板。装载机构30包括吸附组件31和夹持组件32，以适用于多种基板的固持。

图2是本发明一实施例提供的摆臂20的示意图，摆臂20同时配置吸附组件31和夹持组件32。具体的，吸附组件31和夹持组件32分别设置于摆臂20的顶面和底面，以适用于不同种类的基板的装载，有效提高基板传输装置的使用范围。

具体地，吸附组件31设置于摆臂20的一侧，其能够在摆臂20的侧面形成负压，以真空吸附基板；而夹持组件32设置于摆臂20的另一侧，夹持组件32包括固定卡爪32a和活动卡爪32b，如图2所示，固定卡爪32a和活动卡爪32b能够抵接基板的外缘，以夹持待传输的基板。需要说明的是，本发明中，摆臂20的侧面是指摆臂20的工作面，即摆臂20的顶面和底面；通常，装载的基板与摆臂20的工作面平行。

图3是图2中摆臂20另一个侧面的示意图，吸附组件31包括连通槽31a，其设置于摆臂20的顶面；相应地，夹持组件32的卡爪设置于摆臂20的底面。

进一步地，连通槽31a为回形结构，即连通槽31a在摆臂20的顶面形成的轨迹为回字形，以在有限的空间内，适当扩大连通槽31a的面积，保证基板装载的可靠性。可以理解的是，连通槽31a也可以形成为其他轨迹，只要连通槽31a整体连贯且互通即可。

进一步地，外部的真空源(未示出)与摆臂20的连通槽31a连接，以对连通槽31a与待传输基板形成的腔室抽真空，使得该腔室内形成负压而可靠吸附基板。

图2所示的实施例中，固定卡爪32a设置于摆臂20的外端，而活动卡爪32b设置于摆臂20的内端；并且，活动卡爪32b与伸缩机构40连接，以带动活动卡爪32b沿摆臂20的长度方向移动，进而实现待装载基板的夹持。此处，摆臂20的外端和内端是相对于摆臂20的铰接点而言的，摆臂20远离其铰接点的一端称为外端，而摆臂靠近其铰接点的一端称为内端。

伸缩机构40可以为气缸、电缸等直线模组，以带动活动卡爪32b沿直线运动而夹持基板的边缘。

进一步地，图3示出的连通槽31a位于固定卡爪32a和活动卡爪32b之间的位置，使得待装载的基板通过回字形的连通槽31a吸合于摆臂20的侧面。

本发明中，吸附组件31和夹持组件32分别设置于摆臂20的相对面，如此设置，有利于缩小摆臂20的长度尺寸，提高基板传输装置使用的灵活性。

可以理解的是，吸附组件31和夹持组件32也可以设置于摆臂20的同一工作面，但为了避免夹持组件32的卡爪与待吸合的基板发生干涉，夹持组件32的卡爪需要与图3示出的连通槽31a之间预留安全距离。即在操作空间允许的条件下，吸附组件31和夹持组件32可以设置于摆臂20的同一工作面；若基板传输的作业空间有限，则优选方案是将吸附组件31和夹持组件32设置在摆臂20的不同工作面，以适当控制摆臂20的长度。

图2中摆臂20的前端设置缺口，以形成近似Y形结构，进而降低摆臂20的自身重量。

图4是图2所示实施例中固定卡爪32a的示意图，该实施例中，固定卡爪32a的外形为圆柱形，利用夹持组件32实现基板装载时，固定卡爪32a的外周侧抵接于基板的外缘。圆柱形的卡爪能够减少其与待夹持基板边缘的接触面积，减少基板传输过程中带来的颗粒物污染问题。

本发明中，活动卡爪32b也可以采用与固定卡爪32a相同的结构，以增加部件的互换性，提高维护作业的便捷性。

可以理解的是，夹持组件32的卡爪的外形也可以为倒置的锥台形，如图5所示，固定卡爪32a设置于摆臂20的前端。固定卡爪32a远离摆臂20工作面的一端配置较大截面积的锥台，待夹持基板设置于较大面积锥台与摆臂20的工作面之间，防止基板在传输过程中发生掉落而碎片。

在图5示出的实施例中，基板设置于摆臂20的工作面与夹持组件32的卡爪之间，使得基板传输装置100的摆臂20能够带动夹持的基板翻转。

图6是本发明另一实施例提供的摆臂20的示意图，该实施例中，吸附组件31包括气道31b，气道31b的数量为三个，其分散设置于摆臂20的工作面。具体的，外部的真空源(未示出)与气道31b连通，以对气道31b与待传输基板形成的腔室抽真空，进而将基板吸附于摆臂20的工作面。具体地，吸附组件31的两个气道31b设置于摆臂20的前端，另一个气道31b设置于摆臂20的后端。

图7是图6对应摆臂20另一侧面的示意图，摆臂20的工作面设置多个连通的通道20a，通道20a与气道31b连通，以对气道31b与基板形成的腔室抽真空。

可以理解的是，气道31b也可以为其他数量，如四个、七个等；气道31b分散设置于摆臂20的工作面，以对基板形成多个吸合点，保证基板的可靠吸合。需要说明的是，摆臂20上气道31b的数量至少三个，使得吸附点能够形成相对稳定的吸附面，以保证装载基板吸附的可靠性，防止基板在传输过程中掉落而碎片。

图8是图6实施例的变体，摆臂20的气道31b(图6示出)的端口配置有吸盘31c。吸盘31c由柔性材料制成，吸盘31c能够沿竖向伸缩，以吸合翘曲的基板。

进一步地，吸盘31c可以由橡胶材料，如氟橡胶、硅橡胶制成，以保证吸盘31c的柔性变形能力，实现翘曲基板的可靠吸合。

图9是本发明一实施例提供的吸盘31c的示意图，其由氟橡胶制成。外部的真空源能够通过通道20a，对气道31b、吸盘31c与基板形成的腔室抽真空，使得吸盘31c能够局部伸缩，实现基板的装载。

本发明中，由于吸盘31c能够沿竖向伸缩，其能够适应表面不平整的基板；此外，吸盘31c可以吸合发生翘曲的基板，以扩大基板传输装置100的使用范围。

图10是本发明一实施例提供的摆臂20的示意图，该实施例中，摆臂20的外形为Y形结构，沿摆臂20的轮廓设置有通道20a，通道20a设置于摆臂20的侧面。同时，通道20a与摆臂20的另一个侧面的螺旋气道31d(图11示出)连通。

图11中，螺旋气道31d的数量为六个，其分散设置于摆臂20的工作面。具体的，摆臂20上配置有沿厚度方向的贯通孔20b，而螺旋气道31d沿贯通孔20b的内侧壁设置。

进一步地，外部的压缩气源(未示出)与螺旋气道31d连通，以在摆臂20的表面形成负压而非接触吸附基板。

具体的，摆臂20的通道20a与贯通孔20b连通，如图12所示。朝向摆臂20的通道20a通入压缩气体，使得压缩气体沿摆臂20的通道20a进入贯通孔20b内侧壁的螺旋气道31d。基于伯努利原理，位于螺旋气道31d内侧的贯通孔20b中形成局部的负压，以用于基板的真空吸附。

图12中，使用虚线大致表示压缩气体的流经路径。基于伯努利原理，贯通孔20的内部形成局部负压而非接触吸附待装载的基板。

本发明中，贯通孔20b的内径为10-20mm，而螺旋气道31d的纵向截面的半径为0.5-5mm，朝向螺旋气道31d通入洁净的压缩空气，以在贯通孔20的内部形成负压，以将基板非接触吸附在摆臂20的侧部。

使用图10示出的摆臂20吸附基板时，基板与摆臂20的工作面之间的距离为0.5-2mm。

进一步地，设置于摆臂20的贯通孔20b也可以为其他数量，其设置于待装载基板竖向投影范围内，以形成多个真空吸附点。同时，摆臂20的贯通孔20b也在一定程度上降低了摆臂20的自重，提高了作业的灵活性。

图10所示的实施例中，夹持组件32配置的固定卡爪32a为扁平结构，以适当间隙摆臂20厚度方向的尺寸，提高作业的灵活性。而活动卡爪32b为柱状结构，以适当控制活动卡爪32b与待夹持基板的接触面积。

本发明中，固定卡爪32a为L形卡槽，如图13所示，所述L形卡槽的内侧壁为圆弧结构，其与待夹持基板的外轮廓相匹配，以限定待装载基板的外缘，保证夹持的可靠性。

具体地，固定卡爪32a由摆臂20的工作面朝向上侧竖向延伸，再朝向摆臂20的内端水平延伸而成；可以理解的是，沿摆臂20竖向延伸的高度应适当大于待装载基板的厚度，而固定卡爪32a沿水平方向延伸的长度为2-5mm，以适当限定基板在竖直方向的自由度，防止摆臂20的翻转过程中掉落而碎片。

需要说明的是，本发明中，摆臂20还配置有翻转机构50(如图10所示)，翻转机构50能够以摆臂20长度方向中轴线为基准翻转，以实现装载基板的翻面作业。

图14是本发明一实施例提供的摆臂20的示意图，摆臂20的工作面配置有夹持组件32，以夹持待周转的基板。

进一步地，夹持组件32包括固定卡爪32a，固定卡爪32a的数量为一对，其设置于摆臂20的前端；夹持组件32还包括夹紧杆33，其设置于摆臂20的后端，夹紧杆33能够适应性开合，以夹持多种尺寸的基板。

进一步地，摆臂20的上方设置有手指推杆34，其沿摆臂20的长度方向设置并能够沿摆臂20的长度方向移动；手指推杆34的前端设置有导向槽34a，如图15所示。导向槽34a为矩形槽，其沿摆臂20的宽度方向设置。

夹紧杆33的一端滑动连接于导向槽34a的内部；具体的，夹紧杆33的端部配置有垂直于夹紧杆主体的杆件，杆件的外周侧设置有滚动轴承，所述滚动轴承卡接于导向槽34a。图15中，夹紧杆33端部的O点安装有杆件，杆件及外部的滚动轴承滑动连接于导向槽34a的内部。

进一步地，夹紧杆33通过铰接轴连接于摆臂20；具体的，夹紧杆33的J点设置有铰接轴，其通过交接与摆臂20的上方。

当手指推杆34沿摆臂20的长度方向移动时，夹紧杆33的O点沿导向槽34a的长度方向移动，使得夹紧杆33能够绕J点摆动，以实现夹紧杆33的打开或闭合，进而释放或夹紧抵接于固定卡爪32a的基板。

图14所示的实施例中，夹紧杆33的两一端设置有活动卡爪32b，活动卡爪32b能够抵接于待装载基板的边缘，其与固定卡爪32a配合，以实现基板的夹持。图16示出了夹紧杆33与固定卡爪32a配合而夹持基板的示意图，设hi终于摆臂20前端的固定卡爪32a和夹紧杆33端部的活动卡爪32b采用图5示出的倒置锥台形卡爪；可以理解的是，固定卡爪32a和活动卡爪32b也可以选用其他形式的卡爪。

本发明中，由于夹紧杆33能够绕铰接点J摆动一定角度，使得夹紧杆33端部的活动卡爪32b能够在一定轨迹内移动，进而能够夹持不同尺寸的基板。即配置有夹紧杆33的摆臂20具有良好的适应性，其能够兼顾12英寸、8英寸及6英寸的基板的夹持，有效提高了基板传输的便捷性。

此外，本发明还提供了一种基板磨削装备，如图17所示，基板磨削装备包括：

前端单元1，用于实现基板的进出，前端单元1设置在所述基板磨削装备的前端；其中，前端单元1中配置有上面所述的基板传输装置100，以将前开式晶圆传送盒(FrontOpening Unified Pod,FOUP)中存放的基板朝向基板磨削装备的后端传输，以及将磨削完成的基板传输至FOUP中。

进一步地，基板磨削装备还包括磨削单元2和清洗单元3，其中，清洗单元3设置于前端单元1与磨削单元2之间。图17中，前端单元1与磨削单元2之间还设置有抛光单元4，抛光单元4的侧部配置有传输单元5，其沿所述基板磨削装备的长度方向设置，以连通前端单元1和磨削单元2。

可以理解的是，传输单元5与磨削单元2之间也可以配置本发明所述的基板传输装置100，或者，在前端单元1与抛光单元4之间设置基板传输装置100；以根据工况，选择使用吸附组件31真空吸附基板，或者，选择使用夹持组件32来夹持基板，以扩大基板传输装置100的使用范围，保证基板的可靠传输。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种基板传输装置，其特征在于，包括安装座，所述安装座的上方设置有摆臂，其能够相对于安装座移动和/或转动；所述摆臂配置有装载机构，以装载待周转的基板；所述装载机构包括吸附组件和夹持组件，以适用于多种基板的固持；所述吸附组件设置于摆臂的一侧，其能够在摆臂的侧面形成负压，以真空吸附基板；所述夹持组件设置于摆臂的另一侧，其包括固定卡爪和活动卡爪，所述固定卡爪和活动卡爪能够抵接基板的外缘，以夹持待传输的基板。

2.如权利要求1所述的基板传输装置，其特征在于，所述吸附组件包括连通槽，其设置于摆臂的顶面或底面；外部的真空源与连通槽连接，以对连通槽与待传输基板形成的腔室抽真空。

3.如权利要求2所述的基板传输装置，其特征在于，所述固定卡爪和活动卡爪位于所述连通槽的外周侧。

4.如权利要求1所述的基板传输装置，其特征在于，所述吸附组件包括气道，其分散设置于摆臂的顶面或底面；外部的真空源与气道连通，以对气道与待传输基板形成的腔室抽真空。

5.如权利要求4所述的基板传输装置，其特征在于，所述气道的端口配置有吸盘，所述吸盘由柔性材料制成，其能够沿竖向伸缩，以吸合翘曲的基板。

6.如权利要求1所述的基板传输装置，其特征在于，所述吸附组件包括螺旋气道，其分散设置于摆臂的顶面或底面；外部的压缩气源与螺旋气道连通，以在摆臂的表面形成负压而非接触吸附基板。

7.如权利要求1所述的基板传输装置，其特征在于，所述固定卡爪设置于摆臂的外端，所述活动卡爪设置于摆臂的内端；所述活动卡爪与伸缩机构连接，以带动活动卡爪沿摆臂的长度方向移动。

8.如权利要求1所述的基板传输装置，其特征在于，所述固定卡爪和活动卡爪的结构相同，其外形为圆柱形或倒置的锥台形。

9.如权利要求1所述的基板传输装置，其特征在于，所述固定卡爪为L形卡槽，所述L形卡槽的内侧壁为圆弧结构，其与待夹持基板的外轮廓相匹配。

10.如权利要求1所述的基板传输装置，其特征在于，设置于摆臂的夹持组件包括固定卡爪和夹紧杆，所述夹紧杆的一端滑动连接于手指推杆的导向槽中，并且，夹紧杆铰接于摆臂，使得移动的手指推杆能够带动夹紧杆绕铰接点摆动，以夹紧或释放抵接于固定卡爪的基板。

11.如权利要求10所述的基板传输装置，其特征在于，所述夹紧杆的另一端设置有活动卡爪，其能够抵接于待装载基板的边缘。

12.一种基板磨削装备，其特征在于，包括：

前端单元；

清洗单元；

磨削单元；

以及权利要求1至权利要求11任一项所述的基板传输装置，其设置于前端单元和/或各个单元之间，以在基板磨削装备中传输基板。