CN215887273U - 一种晶圆类产品电镀上下料设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种晶圆类产品电镀上下料设备，包括工作台、晶圆盒装载装置、晶圆机器人、晶圆校准器、翻转机械手、安装拆卸机构、电镀挂具以及晶圆治具；晶圆机器人、晶圆校准器、翻转机械手以及安装拆卸机构均设于工作台上，电镀挂具则设在安装拆卸机构上；晶圆盒装载装置、晶圆校准器和翻转机械手处于晶圆机器人的晶圆取料手臂的操作范围内；安装拆卸机构处于翻转机械手的操作范围内，在上料操作时，是将晶圆类产品连同所述晶圆治具锁附在电镀挂具上，并在下料操作时，是将晶圆类产品连同晶圆治具从电镀挂具上解锁并取下。本实用新型可实现产品的自动上下料操作，设备操作及控制更灵活，效率高。

Description

一种晶圆类产品电镀上下料设备

技术领域

本实用新型涉及半导体行业自动化设备技术领域，更具体地，涉及一种晶圆类产品电镀上下料设备。

背景技术

晶圆是指硅半导体集成电路制作的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆，在晶圆上电镀一层导电金属，并对导电金属层进行加工以制成导电线路。在半导体行业自动化制程中，经常需要让晶圆绕着其中心进行上下翻转。在翻转过程中，需要晶圆中心和旋转轴中心之间具有很高的同心度要求，并且，对翻转到位的角度准确性也有着很高的要求。比如电镀制程，是制作这些金属层的关键工艺之一，而现有晶圆电镀设备，特别是垂直型晶圆电镀设备的晶圆电镀上下料操作通常采用手工操作，导致晶圆上下料效率低，同时，手工操作也影响晶圆电镀品质。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种晶圆类产品电镀上下料设备，能自动对电镀挂具上的料槽进行上下料。

为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种晶圆类产品电镀上下料设备，其特征在于：包括工作台、晶圆盒装载装置、晶圆机器人、晶圆校准器、翻转机械手、安装拆卸机构、电镀挂具以及晶圆治具；所述晶圆盒装载装置机设于的工作台旁侧；所述晶圆机器人、所述晶圆校准器、所述翻转机械手以及所述安装拆卸机构均设于工作台上，所述电镀挂具则设在安装拆卸机构上；所述晶圆盒装载装置、所述晶圆校准器和所述翻转机械手处于所述晶圆机器人的晶圆取料手臂的操作范围内；且所述安装拆卸机构处于所述翻转机械手的操作范围内，并能为所述电镀挂具进行上下料操作，且所述安装拆卸机构在上料操作时，是将晶圆类产品连同所述晶圆治具锁附在所述电镀挂具上，并在下料操作时，是将晶圆类产品连同所述晶圆治具从所述电镀挂具上解锁并取下。

进一步的，所述电镀挂具包括挂具本体、扣紧锁卡槽、导条及RFID；所述扣紧锁卡槽设在所述挂具本体的正面和/或背面，且呈圆环形分布并能与晶圆治具配合锁附，中间位置形成所述料槽；所述导条则设在所述挂具本体的两侧面并能在所述引导滚轮的引导下插入所述插槽，所述RFID则设于所述挂具本体的顶部两侧；

所述晶圆治具包括治具本体、扣紧锁及晶圆空置槽，所述治具本体为环形结构，内圈形成所述晶圆空置槽，所述扣紧锁分布于治具本体上，并能在旋转一定角度时与所述扣紧锁卡槽配合锁附。

进一步的，所述安装拆卸机构包括Y向挂具插座、X向滑动组件、P轴翻转驱动组件、翻转支撑组件以及上下料吸盘组件；

所述Y向挂具插座沿Y向布置，所述电镀挂具插设在所述Y向挂具插座上，且至少一侧面设有一料槽；所述X向滑动组件沿X向固定于所述Y向挂具插座的底部；所述P轴翻转驱动组件位于所述电镀挂具的料槽侧，并通过所述X向滑动组件的带动沿X向靠近或远离所述电镀挂具；所述上下料吸盘组件通过所述翻转支撑组件连接所述P轴翻转驱动组件上，且所述P轴翻转驱动组件驱动所述翻转支撑组件在沿P轴翻转以及沿X向移动时，能带动所述上下料吸盘组件对准所述料槽完成晶圆类产品的上料或下料；其中，X向与Y向垂直，P轴与Y向平行。

进一步的，所述Y向挂具插座包括一底框、两侧框、一插槽顶盖以及一积水盘；所述底框上设有安装孔；两所述侧框立设于所述底框的两端部，且内侧面设有引导滚轮；所述插槽顶盖的两端连接于所述侧框的顶端，并开设有一插槽，且所述插槽的大小和形状与所述电镀挂具的大小和形状相适应；所述积水盘设有底框上方；

所述X向滑动组件包括X向直线滑轨和X向丝杆电机，所述X向直线滑轨和所述X向丝杆电机均穿设于所述底框的安装孔内，且所述X向丝杆电机连接并驱动所述滑台在所述X向直线滑轨上滑动；

所述P轴翻转驱动组件进一步包括滑台、固定架、电机固定板、丝杆电机、浮动板和导柱；所述滑台连接在所述X向直线滑轨上，在所述X向丝杆电机带动下能沿X向滑动；所述固定架固定于所述滑台上，且顶部设有一P向翻转轴；所述电机固定板固定连接于所述固定架上，所述丝杆电机自下而上设在所述电机固定板的底面，所述浮动板上设有丝杆配合孔、导柱孔以及连杆枢轴，并通过所述丝杆配合孔与所述丝杆电机的丝杆配合连接。

进一步的，所述翻转支撑组件进一步包括支撑架、翻转驱动连杆、轴承压板、P轴连接件、旋转轴承、W旋转轴、直线电机及推动块；所述支撑架用于支承所述轴承压板；所述轴承压板还通过所述P轴连接件连接在所述P向翻转轴，所述翻转驱动连杆的两端分别连接所述连杆枢轴和所述支撑架；所述W旋转轴通过所述旋转轴承连接在所述轴承压板上，用于连接所述上下料吸盘组件；所述直线电机设在所述轴承压板上并连接所述推动块；所述推动块上设有轴承推孔。

进一步的，所述上下料吸盘组件进一步包括旋转板、气囊、伯努利吸盘体、治具吸盘、物料吸盘、弹簧连接件、气管接头、旋转支杆及推动轴承；所述旋转板套设在所述W旋转轴上，所述伯努利吸盘体通过所述气囊压设于所述旋转板上，所述治具吸盘和所述物料吸盘设在所述伯努利吸盘体上，且所述物料吸盘位于所述治具吸盘的内圈并连接所述气管接头；所述治具吸盘上圆环形分布开设有多个通孔，所述物料吸盘上分布开设有多个通孔；所述弹簧连接件的数量为多个，分布于所述物料吸盘的下表面，且底端连接在旋转板上；所述旋转支杆的上端连接所述伯努利吸盘体的边缘，下端连接所述轴承，所述推动轴承插设于所述轴承推孔内。

进一步的，所述安装拆卸机构还包括R轴旋转组件，所述Y向挂具插座设置在R轴旋转组件上能绕R轴旋转180度，其中，R轴分别与X向、Y向垂直；

所述电镀挂具的正反两面均具有一个料槽；所述P轴翻转驱动组件包括第一 P轴翻转驱动组件、第二P轴翻转驱动组件；所述翻转支撑组件包括第一翻转支撑组件及第二翻转支撑组件；所述上下料吸盘组件包括第一上下料吸盘组件以及第二上下料吸盘组件；

所述第一P轴翻转驱动组件和所述第二P轴翻转驱动组件分别对称地设于所述电镀挂具的正反两侧；所述第一上下料吸盘组件通过第一翻转支撑组件设在所述第一P轴翻转驱动组件上，所述第二上下料吸盘组件通过第二翻转支撑组件设在所述第二P轴翻转驱动组件上，且所述第一P轴翻转驱动组件驱动所述第一翻转支撑组件在沿P轴翻转以及沿X向滑动时，能带动所述第一上下料吸盘组件对准所述料槽完成晶圆类产品的上料或下料；所述第二P轴翻转驱动组件驱动所述第二翻转支撑组件在沿P轴翻转以及沿X向滑动时，能带动所述第二上下料吸盘组件对准所述料槽完成晶圆类产品的上料或下料；

所述R轴旋转组件进一步包括旋转电机模组和R轴回转底座，所述旋转电机模组连接所述R轴回转底座，并能带动所述R轴回转底座绕R轴旋转，所述R轴回转底座用于承载所述Y向挂具插座，其中，R轴分别与X向、Y向垂直。

进一步的，所述翻转机械手包括安装座、Z轴直线模组、升降固定架、U轴旋转模组、旋转架、V轴旋转模组、旋转臂以及翻转吸盘；

所述Z轴直线模组设置于所述安装座上；所述升降固定架连接所述Z轴直线模组上，能在所述Z轴直线模组的驱动下沿Z轴升降；所述U轴旋转模组设置于所述升降固定架上；所述旋转架连接所述U轴旋转模组，能在所述U轴旋转模组的驱动下绕U轴旋转至少90度；所述V轴旋转模组设置于所述旋转架上；所述旋转臂连接于所述V轴旋转模组，并能在所述V轴旋转模组的驱动下绕V轴周期翻转180度；所述翻转吸盘连接所述旋转臂上，用于吸附晶圆类产品；其中，所述Z轴和所述U轴平行，所述V轴垂直于所述Z轴和所述U轴。

进一步的，所述翻转吸盘包括第一翻转吸盘和第二翻转吸盘，所述第一翻转吸盘和所述第二翻转吸盘分别连接所述旋转臂的正面和反面。

所述Z轴直线模组进一步包括直线电机、滑块和Z向滑轨，所述直线电机的输出轴连接所述滑块，并带动所述滑块在所述Z向滑轨上沿Z轴升降。

进一步的，还包括中转晶圆盒装置，该中转晶圆盒装置设于所述工作台上且处于所述晶圆机器人的晶圆取料手臂的操作范围内。所述中转晶圆盒装置用于存放已电镀晶圆或检测NG的已电镀晶圆。

采用上述方案后，本实用新型自动上下料设备具有以下有益效果：本实用新型的上下料设备将原有的手工上下料操作，替换为设备自动上下料，实现自动化操作，提高生产效率，设备代替手工操作，可提升晶圆类产品的电镀品质；其中，安装拆卸机构包括Y向挂具插座、X向滑动组件、P轴翻转驱动组件、翻转支撑组件以及上下料吸盘组件；将电镀挂具插设在所述Y向挂具插座上；旁侧设置P轴翻转驱动组件，P轴翻转驱动组件通过X向滑动组件连接Y向挂具插座，即可在X向滑动组件的带动下沿X向靠近或远离所述电镀挂具；将上下料吸盘组件通过翻转支撑组件连接在P轴翻转驱动组件上，使P轴翻转驱动组件驱动翻转支撑组件在沿P轴翻转以及沿X向移动时，能带动所述上下料吸盘组件对准所述电镀挂具的料槽完成晶圆类产品的上料或下料，从而实现自动化的上下料，设备操作及控制更灵活，配上双面料槽的电镀挂具时，安装拆卸机构的P轴翻转驱动组件、翻转支撑组件以及上下料吸盘组件进一步各包括两个，分别设置在电镀挂具的双面料槽侧，还可实现电镀挂具的双面工位上下料，效率高。翻转机械手可自动实现晶圆类产品在两个工位上翻转及搬运，当设置两个吸盘后，旋转臂的一次摆动即可完成待电镀晶圆和已电镀晶圆在同一工位上的换料操作，节省换料时间，提高生产效率。上下料吸盘组件采用伯努利原理吸住晶圆治具和晶圆，并在气囊作用下将其上到电镀挂具或与电镀挂具分离，翻转支撑组件驱动伯努利吸盘组件绕旋转W轴微转，实现将晶圆治具和晶圆与电镀挂具的安装和拆卸的动作，替代原有电镀挂具手工上下料的复杂操作。

附图说明

图1为本实用新型自动上下料设备的前视立体图。

图2为本实用新型自动上下料设备的后视立体图。

图3为本实用新型自动上下料设备的俯侧图。

图4为本实用新型翻转机械手的立体图。

图5为本实用新型翻转机械手的侧视图。

图6为本实用新型安装拆卸机构的立体图。

图7为本实用新型安装拆卸机构的前视图。

图8为本实用新型安装拆卸机构的侧视图。

图9为本实用新型Y向挂具插座、X向滑动组件和R轴旋转组件的立体图。

图10为本实用新型电镀挂具的立体图。

图11为本实用新型晶圆治具的立体图。

图12为本实用新型P轴翻转驱动组件、翻转支撑组件以及上下料吸盘组件装配状态立体图。

图13为图12的侧视图。

图14为图12的侧视图，其中左边P轴翻转驱动组件处于翻转状态。

图15为本实用新型的P轴翻转驱动组件的立体图。

图16为本实用新型的翻转支撑组件的立体图。

图17为本实用新型上下料吸盘组件的立体图。

图18为本实用新型上下料吸盘组件的分解示意图。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“X”、“Y”、“Z”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“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实用新型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应理解为必须针对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。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行结合和组合。

如图1到图18所示，一种晶圆类产品电镀上下料设备100，括工作台1、晶圆盒装载装置2、晶圆机器人3、晶圆校准器4、翻转机械手5、安装拆卸机构6、电镀挂具7以及晶圆治具8；所述晶圆盒装载装置2机设于的工作台1旁侧；所述晶圆机器人3、所述晶圆校准器4、所述翻转机械手5以及所述安装拆卸机构6均设于工作台上，所述电镀挂具7则设在安装拆卸机构6上；所述晶圆盒装载装置2、所述晶圆校准器4和所述翻转机械手5处于所述晶圆机器人3的晶圆取料手臂31 的操作范围内；且所述安装拆卸机构6处于所述翻转机械手5的操作范围内，并能为所述电镀挂具7进行上下料操作，且所述安装拆卸机构6在上料操作时，是将晶圆类产品连同所述晶圆治具8锁附在所述电镀挂具7上，并在下料操作时，是将晶圆类产品连同所述晶圆治具8从所述电镀挂具7上解锁并取下。

作为本实施例更优或更为具体的实施方式：

如图1至图3所示，晶圆盒装载装置2上设置有晶圆盒载台21。晶圆机器人3 设置有晶圆取料手臂31。晶圆校准器4设置有晶圆校准载台41。

晶圆盒装载装置(Loadport)2、晶圆机器人(robot)3、晶圆校准器(Aligner) 4均为市面上已有结构。

主要如图4至图5所示，所述翻转机械手5，包括安装座51、Z轴直线模组52、升降固定架53、U轴旋转模组54、旋转架55、V轴旋转模组56、旋转臂57以及翻转吸盘58；所述Z轴直线模组52设置于所述安装座51上；所述升降固定架53连接所述Z轴直线模组52上，能在所述Z轴直线模组52的驱动下沿Z轴升降；所述U轴旋转模组54设置于所述升降固定架53上；所述旋转架55连接所述U轴旋转模组 54，能在所述U轴旋转模组54的驱动下绕U轴旋转至少90度；所述V轴旋转模组 56设置于所述旋转架55上；所述旋转臂57连接于所述V轴旋转模组56，并能在所述V轴旋转模组56的驱动下绕V轴周期翻转180度；所述翻转吸盘58连接所述旋转臂57上，用于吸附晶圆类产品。从而使晶圆类产品在制程中进行升降、位移和翻转。其中，所述Z轴和所述U轴平行，所述V轴垂直于所述Z轴和所述U轴，对于本实用新型的翻转机械手配合晶圆电镀上下料设备使用时，Z轴和U轴均为竖直方向。

为了提升作业效率，所述翻转吸盘58包括第一翻转吸盘581和第二翻转吸盘 582，所述第一翻转吸盘581和所述第二翻转吸盘582分别连接所述旋转臂57的正面和反面。所述Z轴直线模组52进一步包括直线电机521、滑块522和Z向滑轨523，直线电机521的输出轴连接所述滑块522，并带动滑块522在Z向滑轨523上沿Z轴升降。

翻转机械手5的工作原理是：先让Z轴直线模组52将升降固定架53调整到起点高度，同时让U轴旋转模组54将旋转架55调整到起点角度，在第一工位，翻转吸盘58正面朝上承接晶圆机器人3传递过来的待电镀晶圆，并产生负压吸附，完成取料；通过Z轴直线模组52带动升降固定架53上升到一定高度，使翻转吸盘58 上的待电镀晶圆升高；V轴旋转模组56带动旋转臂57旋转180°，使翻转吸盘58 正面朝下；U轴旋转模组54带动旋转架53转动，使旋转臂57摆动到目标角度，从而让翻转吸盘58将待电镀晶圆带到第二工位的上方；Z轴直线模组52带动升降固定架53下降到目标高度，则翻转吸盘58带动待电镀晶圆下降到第二工位的高度，并释放气压失去吸附，使待电镀晶圆被安装拆卸机构6转移至电镀挂具7的正面料槽71上；让Z轴直线模组52、U轴旋转模组54反向执行上述过程，使旋转臂57 复位至第一工位，转移下一片待电镀晶圆到被安装拆卸机构6。

主要如图10所示，所述电镀挂具7包括挂具本体72、扣紧锁卡槽73、导条74 及RFID75；所述扣紧锁卡槽73设在所述挂具本体72的正面和/或背面，且呈圆环形分布并能与晶圆治具8配合锁附，中间位置形成所述料槽71；所述导条74则设在所述挂具本体72的两侧面并能在所述引导滚轮615的引导下插入所述插槽6132，所述RFID75则设于所述挂具本体72的顶部两侧，用于记录电镀挂具7身份信息等。

主要如图11所示，所述晶圆治具8用于承载晶圆物料，包括治具本体81、扣紧锁82及晶圆空置槽83，所述治具本体81为环形结构，内圈形成所述晶圆空置槽83，所述扣紧锁82分布于治具本体81上，并能在旋转一定角度时与所述电镀挂具7上的扣紧锁卡槽73配合锁附，从而保证上料后晶圆物料不掉落，之后反转一定角度时与所述电镀挂具7上的扣紧锁卡槽73脱离，从而可顺利下料。

所述安装拆卸机构6包括Y向挂具插座61、X向滑动组件63、P轴翻转驱动组件64、翻转支撑组件65以及上下料吸盘组件66；

主要如图6至图9所示，所述Y向挂具插座61沿Y向布置，所述电镀挂具7插设在所述Y向挂具插座61上，且至少一侧面设有一料槽71；所述X向滑动组件63 沿X向固定于所述Y向挂具插座61的底部；所述P轴翻转驱动组件64位于所述电镀挂具7的料槽侧，并通过所述X向滑动组件63的带动沿X向靠近或远离所述电镀挂具7；所述上下料吸盘组件66通过所述翻转支撑组件65连接所述P轴翻转驱动组件64上，且所述P轴翻转驱动组件64驱动所述翻转支撑组件65在沿P轴翻转以及沿X向移动时，能带动所述上下料吸盘组件66对准所述料槽71完成晶圆类产品的上料或下料；其中，X向与Y向垂直，P轴与Y向平行。

主要如图9所示，所述Y向挂具插座61包括一底框611、两侧框612、一插槽顶盖613以及一积水盘614；所述底框611上设有安装孔6112；两所述侧框612立设于所述底框611的两端部，且内侧面设有引导滚轮615；所述插槽顶盖613的两端连接于所述侧框612的顶端，并开设有一插槽6132，且所述插槽6132的大小和形状与所述电镀挂具7的大小和形状相适应，恰好能将电镀挂具7顺利地插入所述插槽6132内，且插入时，两侧框612上的引导滚轮615具有引导和减少摩擦的作用；所述积水盘614设在底框611上方，用以收集电镀挂具7滴落的液体，积水盘614可连接排水管，引出收集的液体，防止设备损坏。

所述X向滑动组件63包括X向直线滑轨631和X向丝杆电机632，所述X向直线滑轨631和所述X向丝杆电机632均穿设于所述底框611的安装孔内，且所述X向丝杆电机632的丝杆6322连接并驱动所述滑台641在所述X向直线滑轨631上滑动。

主要如图12至图15所示，所述P轴翻转驱动组件64进一步包括滑台641、固定架642、电机固定板643、丝杆电机644、浮动板645和导柱646；所述滑台641 连接在所述X向直线滑轨631，在所述X向丝杆电机632带动下能沿X向滑动；所述固定架642固定于所述滑台641上，且顶部设有一P向翻转轴6422；所述电机固定板643固定连接于所述固定架642上，所述丝杆电机644自下而上设在所述电机固定板643的底面，所述浮动板645上设有丝杆配合孔6451、导柱孔6452以及连杆枢轴6453，并通过所述丝杆配合孔6451与所述丝杆电机644的丝杆6441配合连接。

主要如图16所示，所述翻转支撑组件65进一步包括支撑架651、翻转驱动连杆652、轴承压板653、P轴连接件654、旋转轴承655、W旋转轴656、直线电机 657及推动块658；所述支撑架651用于支承所述轴承压板653；所述轴承压板653 还通过所述P轴连接件654连接在所述P向翻转轴6422，所述翻转驱动连杆652的两端分别连接所述连杆枢轴6453和所述支撑架651；所述W旋转轴656通过所述旋转轴承655连接在所述轴承压板653上，用于连接所述上下料吸盘组件66；所述直线电机657设在所述轴承压板653上并连接所述推动块658；所述推动块658 上设有轴承推孔6582。

主要如图17至图18所示，所述上下料吸盘组件66进一步包括旋转板661、气囊662、伯努利吸盘体663、治具吸盘664、物料吸盘665、弹簧连接件666、气管接头667、旋转支杆668及推动轴承669；所述旋转板661套设在所述W旋转轴656 上，所述伯努利吸盘体663通过所述气囊662压设于所述旋转板661上，所述治具吸盘664和所述物料吸盘665设在所述伯努利吸盘体663上，且所述物料吸盘665 位于所述治具吸盘664的内圈并连接所述气管接头667；所述治具吸盘664上圆环形分布开设有多个通孔，所述物料吸盘665上分布开设有多个通孔；所述弹簧连接件666的数量为多个，分布于所述物料吸盘665的下表面，且底端连接在旋转板661上；所述旋转支杆668的上端连接所述伯努利吸盘体663的边缘，下端连接所述推动轴承669，所述推动轴承669插设于所述轴承推孔6582内。根据伯努利原理,上下料吸盘组件66在气管接头667接入压缩空气时，伯努利吸盘(包括治具吸盘664和物料吸盘665)的通孔会在工作面产生均匀且薄的强气流，此时，放在伯努利吸盘上的工件(包括晶圆治具8和晶圆物料)与伯努利吸盘之间的气体流速大于工件上部的气体流速，利用伯努利流体速度越快压强越小的原理，工件的上下两侧会产生压力差，从而使得工件吸附在伯努利吸盘的顶部。所述上下料吸盘组件66采用伯努利原理吸住晶圆治具8和晶圆物料，并在气囊662作用下将其上到电镀挂具7或与电镀挂具7分离，翻转支撑组件65驱动上下料吸盘组件66绕W旋转轴656转动一定小角度，实现将晶圆治具8和晶圆物料与电镀挂具7的安装和拆卸的动作，替代原有电镀挂具7手工上下料的复杂操作。

结合图1至图18所示，所述电镀挂具7的正反两面均具有一个料槽71；所述P 轴翻转驱动组件64包括第一P轴翻转驱动组件、第二P轴翻转驱动组件；所述翻转支撑组件65包括第一翻转支撑组件及第二翻转支撑组件；所述上下料吸盘组件66包括第一上下料吸盘组件以及第二上下料吸盘组件；

所述第一P轴翻转驱动组件和所述第二P轴翻转驱动组件分别对称地设于所述电镀挂具7的正反两侧；所述第一上下料吸盘组件通过第一翻转支撑组件设在所述第一P轴翻转驱动组件上，所述第二上下料吸盘组件通过第二翻转支撑组件设在所述第二P轴翻转驱动组件上，且所述第一P轴翻转驱动组件驱动所述第一翻转支撑组件在沿P轴翻转以及沿X向滑动时，能带动所述第一上下料吸盘组件对准所述料槽完成晶圆类产品的上料或下料；所述第二P轴翻转驱动组件驱动所述第二翻转支撑组件在沿P轴翻转以及沿X向滑动时，能带动所述第二上下料吸盘组件对准所述料槽完成晶圆类产品的上料或下料。

所述安装拆卸机构还包括R轴旋转组件68，所述Y向挂具插座61设置在R轴旋转组件68上能绕R轴旋转180度，其中，R轴分别与X向、Y向垂直；所述Y向挂具插座61设置在R轴旋转组件68上能绕R轴旋转180度，可以是正反各绕180度，也可以相同方向间歇绕180度，所述R轴旋转组件68进一步包括旋转电机模组681 和R轴回转底座682，所述旋转电机模组681连接所述R轴回转底座682，并能带动所述R轴回转底座682绕R轴旋转，所述R轴回转底座682用于承载所述Y向挂具插座61，其中，R轴分别与X向、Y向垂直。

主要如图1至图3所示，进一步的，还包括中转晶圆盒装置9，该中转晶圆盒装置9设于所述工作台1上且处于所述晶圆机器人的晶圆取料手臂的操作范围内。所述中转晶圆盒装置9用于存放已电镀晶圆或检测NG的已电镀晶圆。

结合图1至图18所示，以晶圆电镀的上下料为例，本实用新型的工作原理及过程：

(其中，为了描述方便，以下将第一P轴翻转驱动组件、第一翻转支撑组件以及第一上下料吸盘组件的装配状态记为A单元，将第二翻转支撑组件、第二翻转支撑组件以及第二上下料吸盘组件的装配状态记为B单元，A单元和B单元的构成完全一样，因此A单元和B单元内的各个组成部分仍以相同的标号进行描述。)

先由说明A单元为电镀挂具7正面料槽71上料的过程：

1、晶圆机器人3的晶圆取料手臂31从晶圆盒装载装置2的晶圆盒载台21的晶圆盒内取出一晶圆200搬运到晶圆校准器4的晶圆校准载台41上；

2、晶圆校准器4对晶圆200进行定位寻边；

3、晶圆机器人3的晶圆取料手臂31将晶圆校准载台41上的晶圆搬运到翻转机械手5的第一翻转吸盘581上；

4、当翻转机械手5的Z轴直线模组52带动第一翻转吸盘581上的晶圆200升高，V轴旋转模组56带动第一吸盘581上的晶圆200旋转180°，U轴旋转模组54 带动第一吸盘581上的晶圆200旋转至安装拆卸机构6的A单元的上下料吸盘组件 66上方，Z轴直线模组52带动第一吸盘581上的晶圆200下降，将晶圆200放置于A 单元的上下料吸盘组件66的物料吸盘665上，晶圆200的外环套置上晶圆治具8 上，翻转机械手5复位；

5、上下料吸盘组件66的治具吸盘664吸住晶圆治具8，物料吸盘665吸住晶圆；

6、P轴翻转驱动组件64的丝杆电机644驱动浮动板645上升带动翻转驱动连杆652上顶使翻转支撑组件65及其上的上下料吸盘组件66绕P向翻转轴6422向电镀挂具7方向翻转90度，如图8所示；

7、X向滑动组件63的X向丝杆电机632带动P轴翻转驱动组件64沿X向直线滑轨631方向移动到预设位置靠向电镀挂具7的正面；

8、上下料吸盘组件66的气囊662进气鼓起将晶圆治具8顶在电镀挂具7上，晶圆治具8的扣紧锁82一一套入对应的电镀挂具7的扣紧锁卡槽73内；

9、翻转支撑组件65的直线电机657驱动推动块658带动上下料吸盘组件66的推动轴承669及旋转支杆668移动，使上下料吸盘组件66绕W旋转轴656旋转一定距离，将晶圆治具8卡扣在电镀挂具7上，同时将晶圆200上到电镀挂具7上；

10、上下料吸盘组件66停止工作，气囊662停止进气，在弹簧连接件666的回弹作用下，使治具吸盘664与晶圆治具8分离，物料吸盘665与晶圆200分离，翻转支撑组件65带动上下料吸盘组件66绕W旋转轴656旋转复位；

11、R轴旋转组件68的旋转电机模组681驱动R轴回转底座682绕R轴旋转 180°。

此时，A单元与B单元的位置对调，则由翻转机械手5给B单元传递物料，在 B单元接到翻转机械手5传递的物料后，即给电镀挂具7的背面料槽71上料，其具体过程与A单元给电镀挂具7的正面料槽71上料的过程一致，不再赘述，完成电镀挂具7的背面料槽71上料后，R轴旋转组件68的旋转电机模组681驱动R轴回转底座682绕R轴旋转180°，使电镀挂具7归位。(注：电镀挂具两侧不完全一样，一面有RFID，一面无。)

当电镀挂具7的两面料槽71都上好料后，电镀设备的天车将电镀挂具7夹走；以下说明下料过程：

1、电镀设备的天车将已电镀晶圆的电镀挂具7插置在Y向挂具插座61内；

2、先由A单元对电镀挂具7的正面料槽71下料，上下料吸盘组件66启动，气囊662进气鼓起，治具吸盘664与物料吸盘665同时动作，治具吸盘664吸住晶圆治具8，物料吸盘665吸住晶圆200；

3、翻转支撑组件65的直线电机657驱动推动块658带动上下料吸盘组件66的推动轴承669及旋转支杆668移动，使上下料吸盘组件66绕W旋转轴656旋转一定距离，将晶圆治具8与电镀挂具7抠离；

4、上下料吸盘组件66的气囊662停止进气，在弹簧连接件666的回弹作用下，治具吸盘664吸住晶圆治具8、物料吸盘665吸住晶圆与电镀挂具7分离，翻转支撑组件65带动上下料吸盘组件66绕旋转W轴旋转复位；

5、R轴旋转组件68的X向丝杆电机632带动P轴翻转驱动组件64沿X向直线滑轨631退回初始位置；

6、P轴翻转驱动组件64的丝杆电机644驱动浮动板645下降带动翻转驱动连杆652拉回使上下料吸盘组件66绕P向翻转轴6422方向翻转90度归位；

为提高工作效率，在A单元或B单元的下料期间，重复步骤1至步骤3；使晶圆200在每两个相邻工位之间的转移能连续进行。

7、翻转机械手5的Z轴直线模组52带动旋转臂57升高，U轴旋转模组54带动旋转臂57旋转至A单元的上下料吸盘组件66上方，Z轴直线模组52带动旋转臂57 下降，第二翻转吸盘582吸住上下料吸盘组件66上的已电镀晶圆，Z轴直线模组 52带动旋转臂57升高，U轴旋转模组54带动旋转臂57旋转回原位，V轴旋转模组 56带动旋转臂57旋转180°，将待电镀晶圆与已电镀晶圆翻转调换位置，U轴旋转模组54带动旋转臂57旋转回到上下料吸盘组件66上方，Z轴直线模组52带动旋转臂57下降，将第一翻转吸盘581上的待电镀晶圆放置在物料吸盘665上，待电镀晶圆的外环套置上晶圆治具8上；

8、由A单元将晶圆治具8和晶圆上到电镀挂具7上的同时，翻转机械手5复位，且晶圆机器人3的晶圆取料手臂31将翻转机械手5的第二翻转吸盘582的已电镀晶圆搬运到晶圆盒装载装置2的晶圆盒内；

9、R轴旋转组件68的旋转电机模组681驱动R轴回转底座682绕R轴旋转 180°，使A单元和B单元位置对调，由B单元对电镀挂具7的背面工位下料，下料过程参考A单元的下料过程，由于二者下料的过程相同，此处不再赘述；

10、晶圆机器人3的晶圆取料手臂31将翻转机械手5的第二翻转吸盘582的已电镀晶圆搬运到晶圆盒装载装置2的晶圆盒内；

至此，完成一个周期的换料，重复上述步骤，至晶圆盒装载装置2的晶圆盒内待电镀晶圆完成加工。

另外，本实用新型还可包括中转晶圆盒装置9，晶圆机器人3执行晶圆收料动作时，可通过晶圆取料手臂31将已电镀晶圆搬运到晶圆盒装载装置2的晶圆盒内或中转晶圆盒装置9的晶圆盒内，依实际需要选择；特别是当本实用新型搭配的晶圆垂直电镀设备具备已电镀晶圆检测功能时，晶圆机器人3执行晶圆收料动作时，晶圆取料手臂31可以将检测OK的已电镀晶圆搬运到晶圆盒装载装置2的晶圆盒内，将检测NG的已电镀晶圆搬运到中转晶圆盒装置9的晶圆盒内。

采用上述方案后，本实用新型自动上下料设备具有以下有益效果：

本实用新型的上下料设备将原有的手工上下料操作，替换为设备自动上下料，实现自动化操作，提高生产效率，设备代替手工操作，可提升晶圆类产品的电镀品质；其中，安装拆卸机构包括Y向挂具插座、X向滑动组件、P轴翻转驱动组件、翻转支撑组件以及上下料吸盘组件；将电镀挂具插设在所述Y向挂具插座上；旁侧设置P轴翻转驱动组件，P轴翻转驱动组件通过X向滑动组件连接Y向挂具插座，即可在X向滑动组件的带动下沿X向靠近或远离所述电镀挂具；将上下料吸盘组件通过翻转支撑组件连接在P轴翻转驱动组件上，使P 轴翻转驱动组件驱动翻转支撑组件在沿P轴翻转以及沿X向移动时，能带动所述上下料吸盘组件对准所述电镀挂具的料槽完成晶圆类产品的上料或下料，从而实现自动化的上下料，设备操作及控制更灵活，配上双面料槽的电镀挂具时，安装拆卸机构的P轴翻转驱动组件、翻转支撑组件以及上下料吸盘组件进一步各包括两个，分别设置在电镀挂具的双面料槽侧，还可实现电镀挂具的双面工位上下料，效率高。翻转机械手可自动实现晶圆类产品在两个工位上翻转及搬运，当设置两个吸盘后，旋转臂的一次摆动即可完成待电镀晶圆和已电镀晶圆在同一工位上的换料操作，节省换料时间，提高生产效率。上下料吸盘组件采用伯努利原理吸住晶圆治具和晶圆，并在气囊作用下将其上到电镀挂具或与电镀挂具分离，翻转支撑组件驱动伯努利吸盘组件绕旋转W轴微转，实现将晶圆治具和晶圆与电镀挂具的安装和拆卸的动作，替代原有电镀挂具手工上下料的复杂操作。

上述实施例和图式并非限定本实用新型的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本实用新型的专利范畴。

Claims (10)

1.一种晶圆类产品电镀上下料设备，其特征在于：包括工作台、晶圆盒装载装置、晶圆机器人、晶圆校准器、翻转机械手、安装拆卸机构、电镀挂具以及晶圆治具；所述晶圆盒装载装置机设于的工作台旁侧；所述晶圆机器人、所述晶圆校准器、所述翻转机械手以及所述安装拆卸机构均设于工作台上，所述电镀挂具则设在安装拆卸机构上；所述晶圆盒装载装置、所述晶圆校准器和所述翻转机械手处于所述晶圆机器人的晶圆取料手臂的操作范围内；且所述安装拆卸机构处于所述翻转机械手的操作范围内，并能为所述电镀挂具进行上下料操作，且所述安装拆卸机构在上料操作时，是将晶圆类产品连同所述晶圆治具锁附在所述电镀挂具上，并在下料操作时，是将晶圆类产品连同所述晶圆治具从所述电镀挂具上解锁并取下。

2.如权利要求1所述的一种晶圆类产品电镀上下料设备，其特征在于：

所述电镀挂具包括挂具本体、料槽、扣紧锁卡槽、导条及RFID；所述扣紧锁卡槽设在所述挂具本体的正面和/或背面，且呈圆环形分布并能与所述晶圆治具配合锁附，中间位置形成所述料槽；所述导条则设在所述挂具本体的两侧面，所述RFID则设于所述挂具本体的顶部两侧；

所述晶圆治具包括治具本体、扣紧锁及晶圆空置槽，所述治具本体为环形结构，内圈形成所述晶圆空置槽，所述扣紧锁分布于治具本体上，并能在旋转一定角度时与所述扣紧锁卡槽配合锁附。

3.如权利要求2所述的一种晶圆类产品电镀上下料设备，其特征在于：

所述安装拆卸机构包括Y向挂具插座、X向滑动组件、P轴翻转驱动组件、翻转支撑组件以及上下料吸盘组件；

所述Y向挂具插座沿Y向布置，所述电镀挂具插设在所述Y向挂具插座上；所述X向滑动组件沿X向固定于所述Y向挂具插座的底部；所述P轴翻转驱动组件位于所述电镀挂具的料槽侧，并通过所述X向滑动组件的带动沿X 向靠近或远离所述电镀挂具；所述上下料吸盘组件通过所述翻转支撑组件连接所述P轴翻转驱动组件上，且所述P轴翻转驱动组件驱动所述翻转支撑组件在沿P轴翻转以及沿X向移动时，能带动所述上下料吸盘组件对准所述料槽完成晶圆类产品的上料或下料；其中，X向与Y向垂直，P轴与Y向平行。

4.如权利要求3所述的一种晶圆类产品电镀上下料设备，其特征在于：

所述Y向挂具插座包括一底框、两侧框、一插槽顶盖以及一积水盘；所述底框上设有安装孔；两所述侧框立设于所述底框的两端部，且内侧面设有引导滚轮；所述插槽顶盖的两端连接于所述侧框的顶端，并开设有一插槽，且所述插槽的大小和形状与所述电镀挂具的大小和形状相适应；所述积水盘设有底框上方；

所述X向滑动组件包括X向直线滑轨和X向丝杆电机，所述X向直线滑轨和所述X向丝杆电机均穿设于所述底框的安装孔内；

所述P轴翻转驱动组件进一步包括滑台、固定架、电机固定板、丝杆电机、浮动板和导柱；所述滑台连接在所述X向直线滑轨上，在所述X向丝杆电机带动下能沿X向滑动；所述固定架固定于所述滑台上，且顶部设有一P向翻转轴；所述电机固定板固定连接于所述固定架上，所述丝杆电机自下而上设在所述电机固定板的底面，所述浮动板上设有丝杆配合孔、导柱孔以及连杆枢轴，并通过所述丝杆配合孔与所述丝杆电机的丝杆配合连接。

5.如权利要求4所述的一种晶圆类产品电镀上下料设备，其特征在于：所述翻转支撑组件进一步包括支撑架、翻转驱动连杆、轴承压板、P轴连接件、旋转轴承、W旋转轴、直线电机及推动块；所述支撑架用于支承所述轴承压板；所述轴承压板还通过所述P轴连接件连接在所述P向翻转轴，所述翻转驱动连杆的两端分别连接所述连杆枢轴和所述支撑架；所述W旋转轴通过所述旋转轴承连接在所述轴承压板上，用于连接所述上下料吸盘组件；所述直线电机设在所述轴承压板上并连接所述推动块；所述推动块上设有轴承推孔。

6.如权利要求5所述的一种晶圆类产品电镀上下料设备，其特征在于：所述上下料吸盘组件进一步包括旋转板、气囊、伯努利吸盘体、治具吸盘、物料吸盘、弹簧连接件、气管接头、旋转支杆及推动轴承；所述旋转板套设在所述W旋转轴上，所述伯努利吸盘体通过所述气囊压设于所述旋转板上，所述治具吸盘和所述物料吸盘设在所述伯努利吸盘体上，且所述物料吸盘位于所述治具吸盘的内圈并连接所述气管接头；所述治具吸盘上圆环形分布开设有多个通孔，所述物料吸盘上分布开设有多个通孔；所述弹簧连接件的数量为多个，分布于所述物料吸盘的下表面，且底端连接在旋转板上；所述旋转支杆的上端连接所述伯努利吸盘体的边缘，下端连接所述轴承，所述推动轴承插设于所述轴承推孔内。

7.如权利要求6所述的一种晶圆类产品电镀上下料设备，其特征在于：所述安装拆卸机构还包括R轴旋转组件，所述Y向挂具插座设置在R轴旋转组件上能绕R轴旋转180度，其中，R轴分别与X向、Y向垂直；

所述电镀挂具的正反两面均具有一个料槽；所述P轴翻转驱动组件包括第一P轴翻转驱动组件、第二P轴翻转驱动组件；所述翻转支撑组件包括第一翻转支撑组件及第二翻转支撑组件；所述上下料吸盘组件包括第一上下料吸盘组件以及第二上下料吸盘组件；

所述第一P轴翻转驱动组件和所述第二P轴翻转驱动组件分别对称地设于所述电镀挂具的正反两侧；所述第一上下料吸盘组件通过第一翻转支撑组件设在所述第一P轴翻转驱动组件上，所述第二上下料吸盘组件通过第二翻转支撑组件设在所述第二P轴翻转驱动组件上，且所述第一P轴翻转驱动组件驱动所述第一翻转支撑组件在沿P轴翻转以及沿X向滑动时，能带动所述第一上下料吸盘组件对准所述料槽完成晶圆类产品的上料或下料；所述第二P轴翻转驱动组件驱动所述第二翻转支撑组件在沿P轴翻转以及沿X向滑动时，能带动所述第二上下料吸盘组件对准所述料槽完成晶圆类产品的上料或下料；

所述R轴旋转组件进一步包括旋转电机模组和R轴回转底座，所述旋转电机模组连接所述R轴回转底座，并能带动所述R轴回转底座绕R轴旋转，所述R轴回转底座用于承载所述Y向挂具插座，其中，R轴分别与X向、Y向垂直。

8.如权利要求1至6任意一项所述的一种晶圆类产品电镀上下料设备，其特征在于：所述翻转机械手包括安装座、Z轴直线模组、升降固定架、U轴旋转模组、旋转架、V轴旋转模组、旋转臂以及翻转吸盘；

所述Z轴直线模组设置于所述安装座上；所述升降固定架连接所述Z轴直线模组上，能在所述Z轴直线模组的驱动下沿Z轴升降；所述U轴旋转模组设置于所述升降固定架上；所述旋转架连接所述U轴旋转模组，能在所述U轴旋转模组的驱动下绕U轴旋转至少90度；所述V轴旋转模组设置于所述旋转架上；所述旋转臂连接于所述V轴旋转模组，并能在所述V轴旋转模组的驱动下绕V轴周期翻转180度；所述翻转吸盘连接所述旋转臂上，用于吸附晶圆类产品；其中，所述Z轴和所述U轴平行，所述V轴垂直于所述Z轴和所述U轴。

9.如权利要求8所述的一种晶圆类产品电镀上下料设备，其特征在于：所述翻转吸盘包括第一翻转吸盘和第二翻转吸盘，所述第一翻转吸盘和所述第二翻转吸盘分别连接所述旋转臂的正面和反面；

所述Z轴直线模组进一步包括直线电机、滑块和Z向滑轨，所述直线电机的输出轴连接所述滑块，并带动所述滑块在所述Z向滑轨上沿Z轴升降。

10.如权利要求1至6任意一项所述的一种晶圆类产品电镀上下料设备，其特征在于：还包括中转晶圆盒装置，该中转晶圆盒装置设于所述工作台上且处于所述晶圆机器人的晶圆取料手臂的操作范围内。

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