CN118213317A - 一种大翘曲片晶圆片叉 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一张大翘曲片晶圆片叉，具体涉及晶圆加工技术领域。本发明涉及的大翘曲晶圆片叉包括有片叉，该片叉上安装有吸盘组件，当气体从半径较大的第一孔体向半径较小的出气孔中排出时，气流流通的半径突然缩小使得气流流速加快，进而导致吸盘组件外表面的气压下降，从而使得晶圆能够在外界气压的压力作用下吸附在载吸盘组件的表面，同时晶圆表面也不会与吸盘组件的表面相接触，也避免了晶圆在抓起运输的过程中表面出现磕碰等问题，提高晶圆运输的安全性。

Description

一种大翘曲片晶圆片叉

技术领域

本发明涉及晶圆加工技术领域，具体涉及一种大翘曲片晶圆片叉。

背景技术

在晶圆加工行业中，经常需要在不同的处理单元中搬送晶圆，随着制程精度的提高，晶圆生产过程对洁净度、稳定度、可靠性的要求近乎苛刻，在生产线上已经采用自动化晶圆传输系统来代替人工来对晶圆进行传输。晶圆传输系统的核心在于如何使机械手准确、安全的对晶圆执行取送操作。此外，晶圆在制造加工过程中，需要通过片叉等装置进行位置的更改；但在现有的片叉的结构中仅设有一处装夹部件，需要在上下料上浪费较多的时间，同时在装夹过程中晶圆受到的约束比较少稳定性较低，容易出现晶圆摇晃摆动的现象发生，不利于片叉将晶圆运输到特定的位置，降低了晶圆的加工精度。

现有技术提供了一些解决方案，例如专利JP2011159738A，该专利提供了一种片叉，该片叉包括有载置晶圆的手部，手部可对晶圆进行抓取，同时该装置还包括有用于解除按压而释放晶圆的按压装置，该装置包括有控制装置，控制装置控制按压装置来控制晶圆一边向按压方向移动一边减速下降移动。该发明实现能够顺利抓取晶圆，避免出现晶圆在运输过程中稳定性较差的问题，但是该发明通过按压式控制晶圆容易对晶圆表面造成损害，在此，发明人认为还具有很大的改进空间。

发明内容

为了实现的快速抓取晶圆，提高工作效率，避免对晶圆表面磨损同时减少运输过程中晶圆发生颠簸以及能够有效快速抓取翘曲晶圆片的技术效果。

本发明提供了一种大翘曲片晶圆片叉，该片叉包括底座，底座上方设置有机身，机身中部设置有转动基体，转动基体上安装有一对对称设置的第一转动臂，第一转动臂的一端转动连接有第二转动臂，第二转动臂上分别连接有第一片叉组件和第二片叉组件，第一片叉组件与第二片叉组件均包括有片叉，片叉上安装有辅助吸盘。

进一步地，机身内部设置有电机能够推动转动基体沿机身上下移动，且机身内部的电机能够带动转动基体发生转动，进而带动第一转动臂发生转动，此外第一转动臂和第二转动臂内部同样也设置有驱动电机，第二转动臂内部的驱动电机可用于带动第一片叉组件和第二片叉组件工作。

本发明中，第一片叉组件包括第一转动件，第一转动件包括弯折的第一板体，第一板体一侧壁面上滑动连接有第一滑块，第一滑块的一端连接有片叉，第一板体的底部通过转动柱与第二转动臂连接。

进一步地，第一片叉组件通过转动柱与第二转动臂连接，第二转动臂内的驱动电机带动第一片叉组件转动，同时该驱动电机同样连接控制了第一板体下表面滑动设置的第一滑块，控制片叉在第一片叉组件上的伸缩幅度，即第二转动臂内的电机控制第一滑块沿第一板体下表面设置的滑槽运动，进而控制片叉伸出的长度，以便于适应多种不同场合的工作情况。

本发明中，第二片叉组件包括第二转动件，第二转动件底部通过转动柱与第二转动臂连接，叔叔第二转动件中心还开设有第一槽体，第一槽体内滑动连接有片叉。

进一步地，同理，另一侧的第二转动臂内的驱动电机可带动第二片叉组件转动，且第二转动臂内的驱动电机也可控制第一槽体内的滑块位移，进而控制片叉在第一槽体内滑动。

本发明中，辅助吸盘包括外壳组件，外壳组件中心设置有开口，该开口处安装有传输管，传输管的输出端连接有吸盘组件，吸盘组件包括有中心开设的第一孔体，第一孔体的下端环绕开设有出气孔，出气孔的输出端设置有第二槽体。

进一步地，辅助吸盘外侧套设的外壳组件底部与片叉的上表面固定连接，其传输管穿过片叉与外部的气瓶相连接，当传输管内部输入气体时，气体通过传输管进一步输入至吸盘组件中心开设的第一孔体当中，第一孔体下端设置的出气孔将输入的气体排出辅助吸盘，由于气体从半径较大的第一孔体向半径较小的出气孔中排出时，气流流通的半径突然缩小使得气流流速加快，进而导致吸盘组件外表面的气压下降，从而使得晶圆能够在外界气压的压力作用下吸附在载吸盘组件的表面，同时晶圆表面也不会与吸盘组件的表面相接触，也避免了晶圆在抓起运输的过程中表面出现磕碰等问题，提高晶圆运输的安全性。同时利用吸盘组件吸起的晶圆也能够一定程度上应对晶圆翘曲的问题的发生，与直接抓起或抬起晶圆的片叉相比，其对晶圆表面的平整度的要求较低。

本发明中，吸盘组件上端还开设有环形的第三槽体，第三槽体内配合设置有定位基体，定位基体与外壳组件的内壁固定连接，定位基体可相对于吸盘组件的外表面位移。

本发明中，定位基体中心开设第四槽体，第四槽体的侧壁面上固定连接有第一基板，第一基板上固定连接有至少六个第一弹簧，每个第一弹簧端部连接有定位块。

进一步地，定位基体与外壳组件固定连接，且定位基体呈圆环状，内部与吸盘组件之间设置有一定的间隔，设置定位基体的目的主要是在于，大量气体输入至吸盘组件时，由于吸盘组件表面具有较大的压力差，因而容易使得吸盘组件发生晃动，进而导致整个辅助吸盘发生晃动，通过在吸盘组件的外壁处设置定位基体能够进一步减少吸盘组件产生的震动，避免吸盘组件在工作时产生较大的颠簸而导致辅助吸盘发生晃动导致晶圆吸附不稳。

更进一步地，定位块呈半球状，定位块的端部与吸盘组件的外表面相抵接，即吸盘组件的外表面设置有弧形槽和凸起，不工作时定位块卡接在凹槽内，当气体输入时吸盘组件表面压力缩小，外侧的气压压紧吸盘组件使得吸盘组件相对定位基体向内侧位移，导致定位基体的端面与第三槽体的表面相接触，同时定位块与凸起接触，受力带动其连接的第一弹簧压缩，进而将力消除避免吸盘组件上下位移而导致晃动发生产生偏移。当外侧压力减少时，缺少外部压紧吸盘组件的压力后，定位块与吸盘组件外侧的凸起滑移使得定位块重新与凹槽卡接。

本发明中，片叉包括有至少两根叉片，靠近叉片端部设置有可相对滑动的伸缩组件，伸缩组件包括伸缩套，伸缩套中心开设有通孔，该通孔内安装有伸缩块，伸缩套内还连接有压板，压板与伸缩块配合安装，伸缩块一端连接有第一活塞杆，第一活塞杆外侧套设有第二弹簧，第二弹簧上端与压板连接，第一活塞杆一端连接有固定基座。

伸缩套侧面开设的伸缩环槽能够与晶圆边缘形成抵接，同时伸缩套采用柔性材质，具有一定的延展性，当第一活塞杆伸长时侧面的伸缩环槽同样会扩大以此适配边缘较厚的晶圆，通过设置第一活塞杆能够进一步扩大伸缩环槽与晶圆的接触面积，对晶圆提供一定的支撑力。并且由于晶圆夹持过程中，抓起晶圆时，晶圆边缘可能会因为自身重力原因可能会导致其水平度发生变化，一侧卡紧的伸缩环槽并不总是处于同一高度，因此可通过调整第一活塞杆的高度进而控制侧面伸缩环槽的高度以控制晶圆所处的水平高度能够有效应对晶圆边缘的翘曲。

本发明中，伸缩套外侧设置有阵列布设有伸缩环槽，伸缩套内壁排布设有伸缩板，伸缩板分别设于伸缩环槽上下侧，伸缩板中心开设有第二孔体，第二孔体内设有第二弹簧。

进一步地，伸缩板的是水平间隔布设的，伸缩板之间的伸缩套外壁上设置伸缩环槽，由于伸缩套本身是柔性材质且具有一定的延展性，因而设置伸缩板对伸缩套起到一定的固定位置的作用，且在机械手带动晶圆移动的过程中晶圆可能产生的抖动等能量能够通过伸缩套并传递至压板以及第二弹簧上达成减振的效果，避免或降低晶圆的抖动甚至抖动产生的折断等问题出现。

与现有技术相比，本发明具有的显著技术效果为：设置有吸盘组件，当气体从半径较大的第一孔体向半径较小的出气孔中排出时，气流流通的半径突然缩小使得气流流速加快，进而导致吸盘组件外表面的气压下降，从而使得晶圆能够在外界气压的压力作用下吸附在载吸盘组件的表面，同时晶圆表面也不会与吸盘组件的表面相接触，也避免了晶圆在抓起运输的过程中表面出现磕碰等问题，提高晶圆运输的安全性。同时利用吸盘组件吸起的晶圆也能够一定程度上应对晶圆翘曲的问题的发生，与直接抓起或抬起晶圆的片叉相比，其对晶圆表面的平整度的要求较低;设置有定位基体，定位基体与外壳组件固定连接，且定位基体呈圆环状，内部与吸盘组件之间设置有一定的间隔，设置定位基体的目的主要是在于，大量气体输入至吸盘组件时，由于吸盘组件表面具有较大的压力差，因而容易使得吸盘组件发生晃动，进而导致整个辅助吸盘发生晃动，通过在吸盘组件的外壁处设置定位基体能够进一步减少吸盘组件产生的震动，避免吸盘组件在工作时产生较大的颠簸而导致辅助吸盘发生晃动导致晶圆吸附不稳。

附图说明

图1为本发明所涉及的一种大翘曲片晶圆片叉的结构示意图；

图2为本发明所涉及的第一片叉组件结构示意图；

图3为图1中A处放大结构示意图；

图4为本发明所涉及的辅助吸盘结构示意图；

图5为本发明所涉及的辅助吸盘剖面结构示意图；

图6为图5中B处放大结构示意图；

图7为图5中C处放大结构示意图；

图8为本发明所涉及的伸缩组件剖面结构示意图。

附图标记说明：11-底座；12-机身；13-转动基体；14-第一转动臂；15-第二转动臂；2-第一片叉组件；21-第一转动件；211-第一板体；212-第一滑块；3-第二片叉组件；31-第二转动件；32-第一槽体；4-片叉；5-辅助吸盘；51-外壳组件；52-传输管；53-吸盘基体；531-第一孔体；532-出气孔；533-第二槽体；534-第三槽体；54-定位基体；541-第四槽体；542-第一基板；543-第一弹簧；544-定位块；6-伸缩组件；61-伸缩套；62-伸缩块；63-压板；64-第一活塞杆；65-第一弹簧；66-固定基座；67-伸缩环槽；68-伸缩板；681-第二孔体。

具体实施方式

实施例1：

参考附图1，图2，图3所示本发明提供了一种大翘曲片晶圆片叉，该片叉包括底座11，底座11上方设置有机身12，机身12中部设置有转动基体13，转动基体13上安装有一对对称设置的第一转动臂14，第一转动臂14的一端转动连接有第二转动臂15，第二转动臂15上分别连接有第一片叉组件2和第二片叉组件3，第一片叉组件2与第二片叉组件3均包括有片叉4，片叉4上安装有辅助吸盘5。

进一步地，机身12内部设置有电机能够推动转动基体13沿机身上下移动，且机身12内部的电机能够带动转动基体13发生转动，进而带动第一转动臂14发生转动，此外第一转动臂14和第二转动臂15内部同样也设置有驱动电机，第二转动臂15内部的驱动电机可用于带动第一片叉组件2和第二片叉组件3工作。

本发明中，第一片叉组件2包括第一转动件21，第一转动件21包括弯折的第一板体211，第一板体211一侧壁面上滑动连接有第一滑块212，第一滑块212的一端连接有片叉4，第一板体211的底部通过转动柱与第二转动臂15连接。

进一步地，第一片叉组件2通过转动柱与第二转动臂15连接，第二转动臂15内的驱动电机带动第一片叉组件2转动，同时该驱动电机同样连接控制了第一板体211下表面滑动设置的第一滑块212，控制片叉4在第一片叉组件2上的伸缩幅度，即第二转动臂15内的电机控制第一滑块212沿第一板体211下表面设置的滑槽运动，进而控制片叉4伸出的长度，以便于适应多种不同场合的工作情况。

本发明中，第二片叉组件3包括第二转动件31，第二转动件31底部通过转动柱与第二转动臂15连接，叔叔第二转动件31中心还开设有第一槽体32，第一槽体32内滑动连接有片叉4。

进一步地，同理，另一侧的第二转动臂15内的驱动电机可带动第二片叉组件3转动，且第二转动臂15内的驱动电机也可控制第一槽体32内的滑块位移，进而控制片叉4在第一槽体32内滑动。

实施例2：

参考附图1，图4，图5，图6，图7所示，本发明中，辅助吸盘5包括外壳组件51，外壳组件51中心设置有开口，该开口处安装有传输管52，传输管52的输出端连接有吸盘组件53，吸盘组件53包括有中心开设的第一孔体531，第一孔体531的下端环绕开设有出气孔532，出气孔532的输出端设置有第二槽体533。

进一步地，辅助吸盘5外侧套设的外壳组件51底部与片叉4的上表面固定连接，其传输管52穿过片叉与外部的气瓶相连接，当传输管52内部输入气体时，气体通过传输管52进一步输入至吸盘组件53中心开设的第一孔体531当中，第一孔体531下端设置的出气孔532将输入的气体排出辅助吸盘5，由于气体从半径较大的第一孔体531向半径较小的出气孔532中排出时，气流流通的半径突然缩小使得气流流速加快，进而导致吸盘组件53外表面的气压下降，从而使得晶圆能够在外界气压的压力作用下吸附在载吸盘组件53的表面，同时晶圆表面也不会与吸盘组件53的表面相接触，也避免了晶圆在抓起运输的过程中表面出现磕碰等问题，提高晶圆运输的安全性。同时利用吸盘组件53吸起的晶圆也能够一定程度上应对晶圆翘曲的问题的发生，与直接抓起或抬起晶圆的片叉相比，其对晶圆表面的平整度的要求较低。

本发明中，吸盘组件53上端还开设有环形的第三槽体534，第三槽体534内配合设置有定位基体54，定位基体54与外壳组件51的内壁固定连接，定位基体54可相对于吸盘组件53的外表面位移。

本发明中，定位基体54中心开设第四槽体541，第四槽体541的侧壁面上固定连接有第一基板542，第一基板542上固定连接有至少六个第一弹簧543，每个第一弹簧543端部连接有定位块544。

进一步地，定位基体54与外壳组件51固定连接，且定位基体54呈圆环状，内部与吸盘组件53之间设置有一定的间隔，设置定位基体54的目的主要是在于，大量气体输入至吸盘组件53时，由于吸盘组件53表面具有较大的压力差，因而容易使得吸盘组件53发生晃动，进而导致整个辅助吸盘5发生晃动，通过在吸盘组件53的外壁处设置定位基体54能够进一步减少吸盘组件53产生的震动，避免吸盘组件53在工作时产生较大的颠簸而导致辅助吸盘5发生晃动导致晶圆吸附不稳。

更进一步地，定位块544呈半球状，定位块544的端部与吸盘组件53的外表面相抵接，即吸盘组件53的外表面设置有弧形槽和凸起，不工作时定位块544卡接在凹槽内，当气体输入时吸盘组件53表面压力缩小，外侧的气压压紧吸盘组件53使得吸盘组件53相对定位基体54向内侧位移，导致定位基体54的端面与第三槽体534的表面相接触，同时定位块544与凸起接触，受力带动其连接的第一弹簧543压缩，进而将力消除避免吸盘组件53上下位移而导致晃动发生产生偏移。当外侧压力减少时，缺少外部压紧吸盘组件53的压力后，定位块544与吸盘组件53外侧的凸起滑移使得定位块544重新与凹槽卡接。

实施例3：

参考附图1，图8所示，本发明中，片叉4包括有至少两根叉片，靠近叉片端部设置有可相对滑动的伸缩组件6，伸缩组件6包括伸缩套61，伸缩套61中心开设有通孔，该通孔内安装有伸缩块62，伸缩套61内还连接有压板63，压板63与伸缩块62配合安装，伸缩块62一端连接有第一活塞杆64，第一活塞杆64外侧套设有第二弹簧65，第二弹簧65上端与压板63连接，第一活塞杆64一端连接有固定基座66。

伸缩套61侧面开设的伸缩环槽67能够与晶圆边缘形成抵接，同时伸缩套61采用柔性材质，具有一定的延展性，当第一活塞杆64伸长时侧面的伸缩环槽67同样会扩大以此适配边缘较厚的晶圆，通过设置第一活塞杆64能够进一步扩大伸缩环槽67与晶圆的接触面积，对晶圆提供一定的支撑力。并且由于晶圆夹持过程中，抓起晶圆时，晶圆边缘可能会因为自身重力原因可能会导致其水平度发生变化，一侧卡紧的伸缩环槽67并不总是处于同一高度，因此可通过调整第一活塞杆64的高度进而控制侧面伸缩环槽67的高度以控制晶圆所处的水平高度能够有效应对晶圆边缘的翘曲。

本发明中，伸缩套61外侧设置有阵列布设有伸缩环槽67，伸缩套61内壁排布设有伸缩板68，伸缩板68分别设于伸缩环槽67上下侧，伸缩板68中心开设有第二孔体681，第二孔体681内设有第二弹簧65。

进一步地，伸缩板68的是水平间隔布设的，伸缩板68之间的伸缩套61外壁上设置伸缩环槽67，由于伸缩套61本身是柔性材质且具有一定的延展性，因而设置伸缩板68对伸缩套61起到一定的固定位置的作用，且在机械手带动晶圆移动的过程中晶圆可能产生的抖动等能量能够通过伸缩套61并传递至压板63以及第二弹簧65上达成减振的效果，避免或降低晶圆的抖动甚至抖动产生的折断等问题出现。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims (7)

1.一种大翘曲片晶圆片叉，包括底座（11），所述底座（11）上方设置有机身（12），所述机身（12）中部设置有转动基体（13），其特征在于，所述转动基体（13）上安装有一对对称设置的第一转动臂（14），所述第一转动臂（14）的一端转动连接有第二转动臂（15），所述第二转动臂（15）上分别连接有第一片叉组件（2）和第二片叉组件（3），所述第一片叉组件（2）与第二片叉组件（3）均包括有片叉（4），所述片叉（4）上安装有辅助吸盘（5）。

2.根据权利要求1所述的一种大翘曲片晶圆片叉，其特征在于，所述第一片叉组件（2）包括第一转动件（21），所述第一转动件（21）包括弯折的第一板体（211），所述第一板体（211）一侧壁面上滑动连接有第一滑块（212），所述第一滑块（212）的一端连接有片叉（4），所述第一板体（211）的底部通过转动柱与所述第二转动臂（15）连接。

3.根据权利要求1所述的一种大翘曲片晶圆片叉，其特征在于，所述第二片叉组件（3）包括第二转动件（31），所述第二转动件（31）底部通过转动柱与所述第二转动臂（15）连接，叔叔第二转动件（31）中心还开设有第一槽体（32），所述第一槽体（32）内滑动连接有片叉（4）。

4.根据权利要求1所述的一种大翘曲片晶圆片叉，其特征在于，所述辅助吸盘（5）包括外壳组件（51），所述外壳组件（51）中心设置有开口，该开口处安装有传输管（52），所述传输管（52）的输出端连接有吸盘组件（53），所述吸盘组件（53）包括有中心开设的第一孔体（531），所述第一孔体（531）的下端环绕开设有出气孔（532），所述出气孔（532）的输出端设置有第二槽体（533）。

5.根据权利要求4所述的一种大翘曲片晶圆片叉，其特征在于，所述吸盘组件（53）上端还开设有环形的第三槽体（534），所述第三槽体（534）内配合设置有定位基体（54），所述定位基体（54）与所述外壳组件（51）的内壁固定连接，所述定位基体（54）可相对于吸盘组件（53）的外表面位移。

6.根据权利要求5所述的一种大翘曲片晶圆片叉，其特征在于，所述定位基体（54）中心开设第四槽体（541），所述第四槽体（541）的侧壁面上固定连接有第一基板（542），所述第一基板（542）上固定连接有至少六个第一弹簧（543），每个第一弹簧（543）端部连接有定位块（544）。

7.根据权利要求1所述的一种大翘曲片晶圆片叉，其特征在于，所述片叉（4）包括有至少两根叉片，靠近叉片端部设置有可相对滑动的伸缩组件（6），所述伸缩组件（6）包括伸缩套（61），所述伸缩套（61）中心开设有通孔，该通孔内安装有限位块（62），所述限位套（61）内还连接有压板（63），所述压板（63）与所述限位块（62）配合安装，所述限位块（62）一端连接有第一活塞杆（64），所述第一活塞杆（64）外侧套设有第二弹簧（65），所述第二弹簧（65）上端与所述压板（63）连接，所述第一活塞杆（64）一端连接有固定基座（66）。