CN210245471U - 一种水中硅片立式分片机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种水中硅片立式分片机构，包括立式分片装置，刷洗干燥装置和出料上片装置，机架前端设有传输槽，立式分片装置和刷洗干燥装置设置在传输槽中，出料上片装置设置在机架下游；立式分片装置包括推进装置，吸片装置和吸附机械手；吸片装置包括吸片板和吸片滚轮，吸片板垂直设置在硅片槽的下游，吸片板上设有抽水口，抽水口连接有抽水泵，吸片滚轮设置在吸片板上方。本实用新型的有益效果是：实现了半导体晶圆切割后的清洗、干燥、插片自动化生产；提高设备产能的同时，降低人员需求，为企业降低硅片制造成本；同时保证硅片完整，降低碎片率。

Description

一种水中硅片立式分片机构

技术领域

本实用新型属于半导体设备领域，尤其是涉及一种水中硅片立式分片机构。

背景技术

现有的分片上片装置均为水平上片，脱胶后的硅片通过人工整理，码垛到上片装置中，再通过分片传输装置上片到片篮中，由于切割后的硅棒脱胶后均为立式插片，当其要适应水平插片时，必须通过人工操作，难以自动化衔接。已知的立式上片技术中有通过加热脱胶，并配合机械手摘取切割后粘接在料座上的硅片，但是这样的技术脱胶时机难以把握，机械手摘取过早，容易造成碎片，机械手摘取过晚，会导致后续硅片掉落，难以实现顺利依次的立式摘取。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种水中硅片立式分片机构。

本实用新型采用的技术方案是：一种水中硅片立式分片机构，包括立式分片装置，刷洗干燥装置和出料上片装置，机架前端设有传输槽，立式分片装置和刷洗干燥装置设置在传输槽中，出料上片装置设置在机架下游。

优选地，立式分片装置包括推进装置，吸片装置和吸附机械手；

推进装置包括设置在传输槽中的硅片槽和推动气缸，推动气缸设置在硅片槽上游，推动气缸活塞端设有推片，推片伸入到硅片槽中；

吸片装置包括吸片板和吸片滚轮，吸片板垂直设置在硅片槽的下游，吸片板上设有抽水口，抽水口连接有抽水泵，吸片滚轮设置在吸片板上方；

吸附机械手为末端设有真空吸盘的机械手，真空吸盘连接有真空操作系统；

优选地，真空吸盘不少于三个。

优选地，吸片板上游对称设置有两个冲水装置，冲水装置上设有冲水孔，冲水孔连接有水泵，硅片槽为两侧开放的框状；

优选地，冲水孔为排列成直线的多个。

优选地，硅片槽通过移动气缸可移动设置在传输槽中，硅片槽尾部设有槽口，吸片板能够嵌入槽口。

优选地，吸片滚轮包括第一滚轮和第二滚轮，第一滚轮设置在吸片板的上边缘，第二滚轮设置在第一滚轮上方。

优选地，刷洗干燥装置依次包括喷淋区，刷洗区和干燥区；

喷淋区包括第一传输装置和喷淋管组，一组喷淋管组包括上下对称设置的两个喷淋管，喷淋管能够相对喷水；

刷洗区包括上下对称设置的动力滚刷，动力滚刷通过同步带连接；

干燥区包括第二传输装置和干燥管组，一组干燥管组包括上下对称设置的两个干燥管，干燥管能够相对出风；

优选地，喷淋管开设有直线型的喷水口；

优选地，干燥管开设有直线型的出风口；

优选地，第一传输装置为圆皮带传输带，第二传输装置为传输滚筒；

优选地，第一传输装置两侧对称设有间距渐近的第一导向板，第二传输装置两侧对称设有间距渐近的第二导向板。

优选地，刷洗干燥装置还包括整形插片区，整形插片区包括第三传输装置和第三导向板，第三传输装置为圆皮带传输带，第三导向板对称设置在第三传输装置两侧，两个第三导向板间距渐近。

优选地，第三传输装置下方设有检测传感器。

优选地，出料上片装置包括空篮区，满篮区，上片区和移载机械手，空篮区和满篮区分别设置在上片区两侧，空篮区和满篮区传输方向相反，机架上设有横梁，横梁设置在上片区上方，移载机械手设置在横梁上；

优选地，上片区设有插片升降模组；

优选地，移载机械手包括两套夹爪。

优选地，满篮区包括依次排列的第一传输线，第二传输线和第三传输线，第一传输线长度为一个片篮宽度，第二传输线为两个片篮宽度，第三传输线为三个片篮宽度，第一传输线，第二传输线和第三传输线均居于独立的传输带并平稳过渡。

本实用新型具有的优点和积极效果是：实现了半导体晶圆切割后的清洗、干燥、插片自动化生产；提高设备产能的同时，降低人员需求，为企业降低硅片制造成本；同时保证硅片完整，降低碎片率。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例结构示意图；

图2是本实用新型一个实施例俯视结构示意图；

图3是本实用新型一个实施例吸片装置结构示意图；

图4是本实用新型一个实施例刷洗干燥装置结构示意图。

图中：

1、机架 2、传输槽 3、立式分片装置

31、推进装置 32、吸片装置 33、吸附机械手

34、冲水装置 35、吸片滚轮 4、刷洗干燥装置

41、第一传输装置 42、喷淋区 43、刷洗区

44、干燥区 45、整形插片区 5、出料上片装置

51、空篮区 52、上片区 53、满篮区

54、移载机械手

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的一个实施例做出说明。

如图1-2所示，本实用新型涉及一种能够半导体晶圆切割后的全自动清洗、干燥、插片自动化生产，减少人工成本，提高工作效率的水中硅片立式分片机构，包括设置在机架1上的立式分片装置3、刷洗干燥装置4和出料上片装置5，机架1前端设有传输槽2，立式分片装置3和刷洗干燥装置4设置在传输槽2中，传输槽2中盛装有水，立式分片装置3和刷洗干燥装置4将硅片分片后，在传输过程中刷洗干净，出料上片装置5设置在机架1下游，硅片在这个位置完成上片过程。

立式分片装置3包括推进装置31，吸片装置32和吸附机械手33。推进装置31用于将立式放置的硅片向前推进，使得最前方的硅片能够接触吸片装置32，推进装置31包括设置在传输槽2中的硅片槽和推动气缸，硅片槽为杆状结构焊接的开放式的框桩结构，既能够限制圆形的硅片，又能够保持硅片在盛满水的传输槽2中浸泡并受到水流冲刷；推动气缸设置在硅片槽上游，推动气缸活塞端设有推片，推片伸入到硅片槽中，推动气缸推动推片前进，从而推动硅片向前移动，补充被移走的硅片位置，推动气缸能够实现推动作用即可，推动气缸的基部既可以固定在传输槽2壁上，也可以固定在硅片槽框上。

如图3所示，吸片装置32包括吸片板和吸片滚轮35，吸片板垂直设置在硅片槽的下游，用于吸取最近的硅片，吸片板可以为矩形，其上设有贯穿的抽水口，吸片板后侧的抽水口连接有抽水泵，抽水泵通过抽水动作在吸片板前方造成吸力，将距离最近的硅片吸附住；吸片滚轮35设置在吸片板上方，能够将吸附住的硅片向上移动，实现对单片硅片的抽取动作；为了更好的实现抽取动作，吸片滚轮35包括第一滚轮和第二滚轮，第一滚轮设置在吸片板的上边缘，轴接在吸片板上，实现对吸附硅片的摩擦，第二滚轮设置在第一滚轮上方，两端轴接在传输槽2侧壁上，辅助第一滚轮对吸附的硅片的摩擦，使得硅片向上移动，这样多个滚轮的设置形成的摩擦力能够更快的将吸附的硅片向上移动，实现硅片的搓起。为了配合吸片板的吸附作用，硅片槽可通过移动气缸可移动设置在传输槽2中，使得硅片槽在移动气缸的作用下相对于传输槽2前后移动，硅片槽尾部挡板设有槽口，吸片板能够嵌入槽口，方便与最末端的硅片直接贴合，以便于吸附作用。为了实现单片硅片的吸取，减少水的张力对相邻硅片的影响，吸片板上游对称设置有两个冲水装置34，向中间穿过的硅片冲水，使得相邻的硅片松动，方便单片吸附，冲水装置34上设有冲水孔，冲水孔高于传输槽2水平面，冲水孔为紧密排列成直线的多个，保持水流持续的冲击，冲水孔连接有水泵。

吸附机械手33为末端设有真空吸盘的机械手，真空吸盘不少于三个，能够将抽取上移的硅片吸附抓取，从而实现分片动作；真空吸盘连接有真空操作系统，真空操作系统与现有使用的相同，应包含真空发生器、气水分离器、真空过滤器、真空止回阀、真空吸盘等组件，另外还需要有真空度检测、气源压力检测，当真空度不足时或气源压力不足时实现报警停机。另外为了避免机械手误伤，立式分片装置3范围设置安全光栅，设备正常运行过程中，有人员进入操作区域，与分片相关机构停止工作并报警；当人员退出区域后再恢复运行。

如图4所示，刷洗干燥装置4依次包括喷淋区42，刷洗区43和干燥区44，将传输的硅片进行清洗并干燥。喷淋区42包括第一传输装置41和喷淋管组，第一传输装置41为平行的两条圆皮带传输带，传输动力采用步进电机，吸附机械手33将吸取的硅片转向水平放置到第一传输装置41上，第一传输装置41两侧对称设有间距渐近的第一导向板，第一导向板固定设置再传输槽2侧壁上，其出口端间距大于硅片直径，第一导向板用于调整硅片位置，使其能够顺利进入下一环节；喷淋管组可以为一组或多组，一组喷淋管组包括上下对称设置在第一传输装置41两侧的两个喷淋管，喷淋管能够相对喷水，从而清洗在第一传输装置41上移动的硅片的上下表面，为了实现较好的喷淋效果，喷淋管开设有直线型的喷水口，喷淋管喷出呈水幕状态；喷淋管可通过转动轴连接在传输槽2侧壁上，使得喷淋管能够旋转角度，喷淋管体上通过进水管连接有水泵，能够调整水幕压力以及水幕与硅片表面的夹角，从而调整喷淋清洗力度和效果。

刷洗区43包括上下对称设置的动力滚刷，可以为一组或多组，动力滚刷通过同步带连接；使得上下对称设置的一组动力滚刷相对同速转动，每组滚刷上下间距可调，动力采用步进电机，硅片通过第一传输装置41后在动力滚刷的作用下实现刷洗和传输作用。干燥区44包括第二传输装置和干燥管组，一组干燥管组包括上下对称设置的两个干燥管，干燥管能够相对出风，干燥管开设有直线型的出风口，喷管出风呈风幕状，干燥管连接有气泵，上下风幕流量和压力可通过调节阀分别进行控制；干燥管可通过转动轴连接在传输槽2侧壁上，使得干燥管能够调整风向；第二传输装置为传输滚筒，传输滚筒可选用304不锈钢外包聚氨酯或橡胶，动力可采用步进电机并配合同步带，使得硅片能够在传输滚筒的作用下向前移动；第二传输装置两侧对称设有间距渐近的第二导向板，防止硅片侧移。

刷洗干燥装置4还包括整形插片区45，调整硅片位置，为上片做好准备；整形插片区45包括第三传输装置和第三导向板，第三传输装置为圆皮带传输带，第三导向板对称设置在第三传输装置两侧，两个第三导向板间距渐近，硅片穿过整形插片区45后，保持硅片处于相同的位置；第三传输装置下方设有检测传感器，可用于检测是否有硅片按时通过，检测硅片是否入篮到位，是否插入片篮。另外整形插片区45域还可设置碎片检测传感器，检测硅片是否完整。刷洗干燥装置4的四个区域均可设置硅片检测传感器，若硅片卡在某一区域内，能够报警提醒，人工将硅片取出后，继续运行；输送线入口及出口传感器需具备计数功能，片数显示在主控制屏中，当线体入口有硅片进入时，延迟一定时间后，出片位置传感器未检测到硅片，设备将报警提示硅片卡在线体中，需要人工参与处理；传感器需考虑防水性，考虑水滴对传感器的影响，以上的传感器均可在市售传感器中选择具有相应功能的类型。

出料上片装置5包括空篮区51，满篮区53，上片区52和移载机械手54，空篮区51和满篮区53分别设置在上片区52两侧，空篮区51和满篮区53传输方向相反，分别用于将空篮传输到上片区52域，将装满硅片的满篮传输离去；空篮传输线为整条线体，可在插片等待位设置检测传感器，插片等待位与上片区52平齐；可设置分篮机构，保证单个片篮进入插片等待位；若有必要可在插片等待位设置整形机构，用于规整片篮。

机架1上设有横梁，横梁设置在上片区52上方，移载机械手54设置在横梁上，使得移载机械手54能够水平移动，将空篮或满篮移入或移出上片区52；移载机械手54由水平移动模组、垂直升降模组和夹爪机构组成，水平移动模组采用伺服电机与直线模组的形式，垂直升降模组采用导轨丝杠形式，夹爪机构采用夹爪气缸形式，移载机械手54包括两套夹爪，一套抓取空篮，一套抓取满篮，同步运行，将满篮移走的同时将空篮等待位的空篮移到上片区52。上片区52设有插片升降模组，插片升降模组采用伺服电机与丝杠导轨形式，用于配合第三传输装置传输来的硅片，与现有的插片升降模组相似，升降平台上方设置固定夹紧装置，设置片篮检测传感器，片篮后部增加硅片挡停装置。

满篮区53包括依次排列的第一传输线，第二传输线和第三传输线，第一传输线长度为一个片篮宽度，为满篮放置位；第二传输线为两个片篮宽度，为满篮存放位；第三传输线为三个片篮宽度，为满篮下料位；第一传输线，第二传输线和第三传输线均居于独立的传输带并平稳过渡。第一传输线上有满篮时，会向第二传输线上进行输送，第二传输线以步进的形式向前输送，当第二传输线存放两个满篮时，且第一传输线上有一个满篮时，三段传输线持续运转，将三个满篮输送至第三传输线上；第一传输线上的满篮离开第一传输线后即可停止运转。

本实例的工作过程：移动气缸推动硅片槽使得槽口与吸附板嵌合，抽水口抽水，使得吸附板将最近的硅片吸附住，在滚轮的作用下搓起硅片，在吸附机械手33的作用下抓取并防止在第一传输装置41上，硅片在第一传输装置41的带动下前行，在喷淋区42范围内收到上下水幕的喷淋，再进入刷洗区43，在动力滚刷的作用下刷洗并前行，使得硅片进入干燥区44，同传输滚筒的作用下穿过干燥管进行风干，落下的水进入传输槽2，在第一导向板、第二导向板和第三导向板的作用下保持硅片直线前行，并于上片装置匹配，硅片依次上片到上片区52的片篮，当上片区52的片篮装满后，移载机械手54分别抓取空篮等待位的空篮和上片区52的满篮，平移后，将空篮放置在上片区52，将满篮移动到满篮区53。

实施例：

一种水中硅片立式分片机构，包括立式分片装置3，刷洗干燥装置4和出料上片装置5，机架1前端设有传输槽2，立式分片装置3和刷洗干燥装置4设置在传输槽2中，出料上片装置5设置在机架1下游。

立式分片装置3包括推进装置31，吸片装置32和吸附机械手33；推进装置31包括设置在传输槽2中的硅片槽和推动气缸，推动气缸设置在硅片槽上游，推动气缸活塞端设有推片，推片伸入到硅片槽中；吸片装置32包括吸片板和吸片滚轮35，吸片板垂直设置在硅片槽的下游，吸片板上设有抽水口，抽水口连接有抽水泵，吸片滚轮35设置在吸片板上方，吸片滚轮35包括第一滚轮和第二滚轮，第一滚轮设置在吸片板的上边缘，第二滚轮设置在第一滚轮上方，硅片槽通过移动气缸可移动设置在传输槽2中，硅片槽尾部设有槽口，吸片板能够嵌入槽口；吸附机械手33为末端设有真空吸盘的机械手，真空吸盘包括三个，真空吸盘连接有真空操作系统；吸片板上游对称设置有两个冲水装置34，冲水装置34上设有冲水孔，冲水孔为排列成直线的多个，冲水孔连接有水泵，硅片槽为两侧开放的框状；

刷洗干燥装置4依次包括喷淋区42，刷洗区43和干燥区44；喷淋区42包括第一传输装置41和喷淋管组，第一传输装置41为圆皮带传输带，第一传输装置41两侧对称设有间距渐近的第一导向板，一组喷淋管组包括上下对称设置的两个喷淋管，喷淋管能够相对喷水，喷淋管开设有直线型的喷水口；刷洗区43包括上下对称设置的动力滚刷，动力滚刷通过同步带连接，共包括对称设置的两组四个动力滚刷；干燥区44包括第二传输装置和干燥管组，第二传输装置为传输滚筒，第二传输装置两侧对称设有间距渐近的第二导向板，一组干燥管组包括上下对称设置的两个干燥管，用排列设有3组，干燥管能够相对出风，干燥管开设有直线型的出风口；刷洗干燥装置4还包括整形插片区45，整形插片区45包括第三传输装置和第三导向板，第三传输装置为圆皮带传输带，第三导向板对称设置在第三传输装置两侧，两个第三导向板间距渐近，第三传输装置下方设有检测传感器。

出料上片装置5包括空篮区51，满篮区53，上片区52和移载机械手54，空篮区51和满篮区53分别设置在上片区52两侧，上片区52设有插片升降模组，空篮区51和满篮区53传输方向相反，机架1上设有横梁，横梁设置在上片区52上方，移载机械手54设置在横梁上，移载机械手54包括两套夹爪；满篮区53包括依次排列的第一传输线，第二传输线和第三传输线，第一传输线长度为一个片篮宽度，第二传输线为两个片篮宽度，第三传输线为三个片篮宽度，第一传输线，第二传输线和第三传输线均居于独立的传输带并平稳过渡。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种水中硅片立式分片机构，其特征在于：包括立式分片装置，刷洗干燥装置和出料上片装置，机架前端设有传输槽，所述立式分片装置和所述刷洗干燥装置设置在所述传输槽中，所述出料上片装置设置在所述机架下游。

2.根据权利要求1所述的水中硅片立式分片机构，其特征在于：所述立式分片装置包括推进装置，吸片装置和吸附机械手；

所述推进装置包括设置在所述传输槽中的硅片槽和推动气缸，所述推动气缸设置在所述硅片槽上游，所述推动气缸活塞端设有推片，所述推片伸入到所述硅片槽中；

所述吸片装置包括吸片板和吸片滚轮，所述吸片板垂直设置在所述硅片槽的下游，所述吸片板上设有抽水口，所述抽水口连接有抽水泵，所述吸片滚轮设置在所述吸片板上方；

所述吸附机械手为末端设有真空吸盘的机械手，所述真空吸盘连接有真空操作系统。

3.根据权利要求2所述的水中硅片立式分片机构，其特征在于：所述吸片板上游对称设置有两个冲水装置，所述冲水装置上设有冲水孔，所述冲水孔连接有水泵，所述硅片槽为两侧开放的框状，所述冲水孔为排列成直线的多个。

4.根据权利要求2所述的水中硅片立式分片机构，其特征在于：所述硅片槽通过移动气缸可移动设置在所述传输槽中，所述硅片槽尾部设有槽口，所述吸片板能够嵌入所述槽口。

5.根据权利要求2所述的水中硅片立式分片机构，其特征在于：所述吸片滚轮包括第一滚轮和第二滚轮，所述第一滚轮设置在所述吸片板的上边缘，所述第二滚轮设置在所述第一滚轮上方。

6.根据权利要求2-5中任一所述的水中硅片立式分片机构，其特征在于：所述刷洗干燥装置依次包括喷淋区，刷洗区和干燥区；

所述喷淋区包括第一传输装置和喷淋管组，一组所述喷淋管组包括上下对称设置的两个喷淋管，所述喷淋管能够相对喷水，所述喷淋管开设有直线型的喷水口；

所述刷洗区包括上下对称设置的动力滚刷，所述动力滚刷通过同步带连接；

所述干燥区包括第二传输装置和干燥管组，一组所述干燥管组包括上下对称设置的两个干燥管，所述干燥管能够相对出风，所述干燥管开设有直线型的出风口；

所述第一传输装置为圆皮带传输带，所述第二传输装置为传输滚筒。

7.根据权利要求6所述的水中硅片立式分片机构，其特征在于：所述刷洗干燥装置还包括整形插片区，所述整形插片区包括第三传输装置和第三导向板，所述第三传输装置为圆皮带传输带，所述第三导向板对称设置在所述第三传输装置两侧，两个所述第三导向板间距渐近。

8.根据权利要求7所述的水中硅片立式分片机构，其特征在于：所述第三传输装置下方设有检测传感器。

9.根据权利要求2-5中任一所述的水中硅片立式分片机构，其特征在于：所述出料上片装置包括空篮区，满篮区，上片区和移载机械手，所述上片区设有插片升降模组，所述空篮区和所述满篮区分别设置在所述上片区两侧，所述空篮区和所述满篮区传输方向相反，所述机架上设有横梁，所述横梁设置在所述上片区上方，所述移载机械手设置在所述横梁上，所述移载机械手包括两套夹爪。

10.根据权利要求9所述的水中硅片立式分片机构，其特征在于：所述满篮区包括依次排列的第一传输线，第二传输线和第三传输线，所述第一传输线长度为一个片篮宽度，所述第二传输线为两个片篮宽度，所述第三传输线为三个片篮宽度，所述第一传输线，所述第二传输线和所述第三传输线均居于独立的传输带并平稳过渡。

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