CN215964932U - 一种自动上下料机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动上下料机构，包括上料平台、缓存平台、夹持机构、缺陷检测机构和下料平台，上料平台、缓存平台和下料平台以分别实现晶圆存放，夹持机构以实现晶圆转运，缺陷检测机构以实现对晶圆检测；缺陷检测机构包括：转盘、旋转升降台、同轴光源、相机、横移机构和支撑板，旋转升降台上设有转盘，同轴光源和相机与横移机构连接，相机设在同轴光源的上方，横移机构设在支撑板上，横移机构带动相机和同轴光源横向移动；本实用新型实现了与晶圆抛光设备配合工作中的上下料过程的自动化，自动化效率高，减少了操作人员的数量，减轻了操作人员的劳动强度，节约企业成本，提高生产效率，推动了自动化行业的发展。

Description

一种自动上下料机构

技术领域

本实用新型属于晶圆生产设备技术领域，具体涉及一种自动上下料机构。

背景技术

在晶圆的生产过程中，一般可细分为以下几道工序：多晶硅—单晶硅—晶棒成长—晶棒裁切与检测—外径抛光—切片—圆边—表层抛光—蚀刻—去疵—抛光—外延—蚀刻—去疵—清洗—检验—包装。

其中抛光工序又可细分为面抛光和边缘抛光，目前市场上主流的面抛光设备的上、下料环节均需要过多的人工参与。上料时，人工从料框中取出一片晶圆，先检查一下晶圆的外观有无裂纹、崩边及其他肉眼可见的缺陷，检查完后，将晶圆放入抛光设备的抛光槽内，如此重复，直至将抛光槽上满，上满后，由于抛光槽比较浅，有出槽的可能，因此需要再检查一遍所有的晶圆都已经入槽，方可按下抛光“启动”按钮；中间抛光的时间大约为30 分钟左右，抛光完成下料时，人工利用手动真空吸球从抛光设备吸起晶圆，然后将吸起的晶圆按要求放入料框中，如此重复，直至下料完成。

在此过程中，首先上料时人工在检查晶圆缺陷时存在漏检的可能，其次下料时人工将晶圆放入料框中时，每个料框有25层，每个晶圆对应固定的层数，有可能会放错层数，最后就是在此过程中，人工上、下料花费的时间会比较长，间接的降低了抛光设备的产量。

实用新型内容

本实用新型的目的旨在至少解决技术缺陷之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种自动上下料机构，包括上料平台、缓存平台、夹持机构、缺陷检测机构和下料平台，上料平台、缓存平台和下料平台以分别实现晶圆存放，夹持机构以实现晶圆转运，缺陷检测机构以实现对晶圆检测。

缺陷检测机构包括：转盘、旋转升降台、同轴光源、相机、横移机构和支撑板，旋转升降台上设有转盘，同轴光源和相机与横移机构连接，相机设在同轴光源的上方，横移机构设在支撑板上，横移机构带动相机和同轴光源横向移动。

优选的是，上料平台包括支撑台体、激光读码器、激光传感器、支撑平台和上下位移机构，支撑台体上设有支撑平台、激光读码器和上下位移机构，支撑平台上设有定位销，定位销以对料框进行定位，激光传感器设在上下料机构上，上下位移机构带动激光传感器进行上下移动以对料框内的晶圆进行扫描。

在上述任一方案中优选的是，夹持机构包括真空手臂和夹持手臂。

真空手臂包括第一机械臂、真空盘、吸盘和叉臂，第一机械臂的末端设有真空盘，真空盘分别与吸盘和叉臂连接，叉臂设在吸盘的上方。

夹持手臂包括第二机械臂、夹爪、按压组件和夹持驱动气缸，夹爪设在第二机械臂的末端，夹持驱动气缸设在夹爪的一侧以驱动夹爪夹持晶圆，按压组件设在夹持驱动气缸上。

在上述任一方案中优选的是，缓存平台包括底板和缓存台体，缓存台体设在底板上，缓存台体上设有定位槽，定位槽以存放晶圆。

在上述任一方案中优选的是，还包括中转载台，中转载台包括中转台体、溢流槽和定位载台，中转台体内设有溢流槽，溢流槽以存放清洗液，定位载台设在中转台体上方，定位载台上设有第二定位柱，以对晶圆进行定位。

在上述任一方案中优选的是，下料平台包括下料台体、传送轮、料框到位检测传感器和定位机构，下料台体的两侧设有传送轮，料框到位检测传感器设在下料台体的一侧，料框到位检测传感器以检测料框位置，当料框到位后，定位机构以对料框进行定位。

在上述任一方案中优选的是，还包括残次品平台，残次品平台包括平台台体、残次品有无检测传感器、料框定位销和料框位置检测传感器，残次品有无检测传感器设在平台台体中央，料框定位销设在平台台体顶部，料框位置检测传感器设在料框定位销周围。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型实现了与晶圆抛光设备配合工作中的上下料过程的自动化，自动化效率高，减少了操作人员的数量，减轻了操作人员的劳动强度，节约企业成本，提高生产效率，推动了自动化行业的发展。

2、本实用新型不仅仅实现了晶圆的自动上下料，更重要的是通过各环节的筛查，及时剔除不合格的晶圆，自动剔除有缺陷的晶圆，提高了晶圆质量及稳定性，从而在提高了晶圆质量的同时减少了设备的停机概率，通过各个机械部分配合，安全性高，生产效率高。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为按照本实用新型实施例的一种自动上下料机构的结构示意图；

图2为按照本实用新型实施例的一种自动上下料机构图1中所示上料平台的结构示意图；

图3为按照本实用新型实施例的一种自动上下料机构图1中所示真空手臂的结构示意图；

图4为按照本实用新型实施例的一种自动上下料机构图1中所示缺陷检测机构的结构示意图；

图5为按照本实用新型实施例的一种自动上下料机构图1中所示缓存平台的结构示意图；

图6为按照本实用新型实施例的一种自动上下料机构图1中所示中转载台的结构示意图；

图7a为按照本实用新型实施例的一种自动上下料机构图1中所示夹持手臂的结构示意图；

图7b为按照本实用新型实施例的一种自动上下料机构图7a中所示夹持手臂中的夹爪的结构示意图；

图8为按照本实用新型实施例的一种自动上下料机构图1中所示下料平台的结构示意图；

图9为按照本实用新型实施例的一种自动上下料机构图1中所示残次品平台的结构示意图。

其中附图标记：

1-上料平台，101-激光读码器，102-支撑平台，103-激光传感器；104-料框，105-支撑台体，106-上下位移机构，107-防尘盖；2-真空手臂，201-第一机械臂，202-吸盘，203-叉臂，204-吸孔，205-真空盘；3-缺陷检测机构，301-旋转升降台，302-同轴光源，303-相机，304-横移机构，305-转盘，306-支撑板，307-第一定位柱；4-缓存平台，401-底板，402-定位槽，403-光电传感器；404-缓存台体；5-中转载台，501- 溢流槽，502-定位载台，503-偏移检测传感器，504-第二定位柱，505-中转台体；6- 夹持手臂，601-第二机械臂，602-夹爪，603-夹持传感器，604-按压组件，605-压位检测传感器，606-第一夹板；607-第二夹板，608-第一卡柱，609-夹持驱动气缸，610- 第二卡柱；7-下料平台，701-传送轮，702-料框到位检测传感器，703-安全光幕，704- 定位机构，705-激光扫码传感器，706-下料台体，707-滚轮；8-残次品平台，801-残次品有无检测传感器，802-料框定位销，803-料框位置检测传感器，804-平台台体； 9-抛光设备。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

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，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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。

如图1所示，本实用新型实施例的一种自动上下料机构，包括上料平台1、缓存平台4、夹持机构、缺陷检测机构3和下料平台7，上料平台1、缓存平台4和下料平台7以分别实现晶圆存放，夹持机构以实现晶圆转运，缺陷检测机构3以实现对晶圆检测。

如图4所示，缺陷检测机构3包括：转盘305、旋转升降台301、同轴光源302、相机303、横移机构304和支撑板306，旋转升降台301上设有转盘305，同轴光源302和相机 303与横移机构304连接，相机303设在同轴光源302的上方，横移机构304设在支撑板 306上，横移机构304带动相机303和同轴光源302横向移动；转盘305是用来放置晶圆工件的，可选的，转盘305上设有第一定位柱307，第一定位柱307分布在转盘305的内圆周305上，第一定位柱307与晶圆的外圆周接触从而卡住晶圆，使晶圆在转盘305上更加的稳定，旋转升降台301通过伺服电机可以带动转盘305旋转，通过气缸带动转盘305 进行升降，横移机构304可以带动同轴光源302和相机303进行横移，同轴光源302为相机提供了均匀的拍摄光源，使相机303拍摄更加的清晰，由于相机303视野小于晶圆的直径，所以一张晶圆需要分几个区域来分别进行拍照，这样就可以实现对晶圆进行不同部分的拍照，相机303将拍的照片上传到控制主机上，方便控制主机对照片进行分析检测。

本实用新型实施例实现了与晶圆抛光设备9配合工作中的上下料过程的自动化，还可以在上料前对晶圆工件进行检测，减少了人工参与，提高了产品加工上料的稳定性，自动化效率高，减少了操作人员的数量，减轻了操作人员的劳动强度，节约企业成本，提高生产效率，推动了自动化行业的发展。

进一步的，如图2所示，上料平台1包括支撑台体105、激光读码器101、激光传感器103、支撑平台102和上下位移机构106，支撑台体105上设有支撑平台102、激光读码器 101和上下位移机构106，支撑平台102上设有定位销，定位销以对料框104进行定位，激光传感器103设在上下位移机构上106，上下位移机构106带动激光传感器103进行上下移动以对料框内的晶圆进行扫描；激光读码器101以对料框上的条形码进行扫描，激光传感器下方103设有防尘盖107，使用的时候将防尘盖107取下来，上下位移机构106由气缸驱动，带动激光传感器103上下运动进行扫描，当发现晶圆有放斜或叠片情况时会立刻报警等待人工处理，如果没有发现异常，就会把每层的情况上报给给控制台。

可选的，激光传感器103采用LR-X50型号传感器。

进一步的，夹持机构包括真空手臂2和夹持手臂6；如图3所示，真空手臂2包括第一机械臂201、真空盘205、吸盘202和叉臂203，第一机械臂201的末端设有真空盘205，真空盘205分别与吸盘202和叉臂203连接，叉臂203设在吸盘202的上方；如图7a所示，夹持手臂6包括第二机械臂601、夹爪602、按压组件604和夹持驱动气缸609，夹爪602 设在第二机械臂601的末端，夹持驱动气缸609设在夹爪602的一侧以驱动夹爪602夹持晶圆，按压组件604设在夹持驱动气缸609上。

第一机械臂201为六轴机器手臂，吸盘202的材质为硅橡胶材质，叉臂203上设有吸孔204，当叉臂203搬运晶圆时，真空盘205通过叉臂203上的吸孔204吸取晶圆，从而搬运更加稳定，叉臂203材质为氧化铝陶瓷，由于工况的需要，当真空手臂2将晶圆从上料平台1搬运到缺陷检测机构3，以及从缺陷检测机构3搬运到缓存平台4时，需要用叉臂203来取放晶圆，当从缓存平台4搬运到到抛光设备9中时，以及从抛光设备9搬运到中转载台5时，需要用吸盘202来取放晶圆，通过吸盘202能够从抛光设备9中更加方便的取放晶圆。

可选的，夹持手臂6还包括压位检测传感器605和夹持传感器603；夹持传感器603设在夹爪602上，压位检测传感器605设在夹持手臂6的末端，夹持传感器603以检测夹爪602是否夹取到晶圆，按压组件604以对晶圆按压入槽，压位检测传感器605以检测晶圆入槽情况；夹爪602从中转载台5夹取晶圆，然后将晶圆放到下料平台7上，夹持传感器603以检测夹爪602是否成功夹取产品，当有异常时，会触发设备报警；当真空手臂2 将晶圆放进抛光槽后，按压组件604会对晶圆表面进行一个按压动作，按压组件604由安装盘和橡胶柱组成，按压盘上设有多个橡胶柱，按压晶圆时，橡胶柱与晶圆表面接触对晶圆进行按压；按压完之后随即通过压位检测传感器605检测晶圆当前的一个入槽情况，当有异常发生时，会触发设备报警。

如图7b所示，夹爪602包括第一夹板606、第二夹板607和卡柱608，第一夹板606 与第二夹板607配合，第一夹板606为长方形，第一夹板606的中央打有圆孔，打圆孔是用于减轻质量，第二夹板607为U形，第一夹板606插入到第二夹板607的U形中心内，第一夹板606的末端与第二夹板607的U形中心底部留有间隙，第一夹板606可相对于第二夹板607直线移动，第一夹板606远离第二夹板607的一端设有第一卡柱608，第一卡柱608为两个，第二夹板607靠近第一夹板606的一端设有第二卡柱610，第二卡柱610 为两个，当需要夹取晶圆时候，第一夹板606向靠近第二夹板607方向做直线移动，第一夹板606上的第一卡柱608与第二夹板607上的第二卡柱610分别以卡在晶圆的外圆周上，从而实现对晶圆的夹取。

可选的，压位检测传感器605采用型GT2-P12L型号传感器。

进一步的，如图5所示，缓存平台4包括底板401和缓存台体404，缓存台体404设在底板401上，缓存台体404上设有定位槽402，定位槽402以存放晶圆。

可选的，缓存平台4还包括光电传感器403，光电传感器403设置在缓存台体404的周围，光电传感器403以检测定位槽402内是否有晶圆；真空手臂2将缺陷检测机构3检测完成的合格的晶圆放入到缓存平台4的定位槽402中，定位槽402底部还设有V型槽以对晶圆进行更好的支撑，底板401与缓存台体404之间设有夹角，夹角角度为10度-30度之间，从而使定位槽402内晶圆都朝向一侧倾斜，从而晶圆的重复定位精度可达正负0.01 毫米，光电传感器403用来检测定位槽402内是否有产品，当出现停电等极端情况导致程序记忆丢失时，可最大程度的防止撞片的情况发生。

可选的，光电传感器403采用CX-411型号传感器。

进一步的，如图6所示，中转载台5包括中转台体505、溢流槽501和定位载台502，中转台体505内设有溢流槽501，溢流槽501以存放清洗液，定位载台502设在中转台体 505上方，定位载台502上设有第二定位柱504，以对晶圆进行定位。

可选的，中转载台5还包括偏移检测传感器503，偏移检测传感器503设在第二定位柱504的周围以对晶圆位置检测；当真空手臂2搬运晶圆到定位载台502的上方时，偏移检测传感器503对晶圆的位置进行检测，当晶圆中心与定位载台502中心偏移时，偏移检测传感器503会发出偏移信号，触发设备报警，等待人工处理，当晶圆中心偏移量在允许公差范围内，真空手臂2把晶圆放在定位载台502的第二定位柱504上，偏移检测传感器 503也可以检查定位载台502上的晶圆有无，溢流槽501内装入循环状态的高纯水，真空手臂2和夹持手臂6会定期的插进溢流槽501内进行清洗，以防止真空手臂2和夹持手臂 6被抛光液腐蚀或产生化学结晶。

可选的，偏移检测传感器503采用FU-38型号传感器。

进一步的，如图8所示，下料平台7包括下料台体706、传送轮701、料框到位检测传感器702和定位机构704，下料台体706的两侧设有传送轮701，料框到位检测传感器702 设在下料台体706的一侧，料框到位检测传感器702以检测料框位置，当料框到位后，定位机构704以对料框进行定位。

具体的，下料台体706上还设有滚轮707，滚轮707位于传送轮701的上方，由于加工后的晶圆需要浸在水里，下料的时候后，工作人员需要先将储水箱放入到下料平台上，再将料框放入到储水箱里，储水箱底部设有传送板，传送板可以放到传送轮701上，从而传送轮701可以行传送，滚轮707与储水箱的外壁接触，在传送过程中，滚轮707对储水箱的外壁进行导向，使料框传输更加稳定，下料平台7还包括安全光幕703和激光扫码传感器705，激光扫码传感器705以扫描料框上的条形码；传送轮701将料框输送至工作位，料框到位检测传感器702检测到料框到位后，定位机构704升起以对料框进行定位，定位机构704包括气缸和第三定位柱，定位完成后激光扫码传感器705读取料框条形码信息，并将信息上传至控制台，当工作人员进入到危险区域时，会触发安全光幕703，安全光幕 703会及时报警。

可选的，料框到位检测传感器702采用ZC-W2155型号的传感器。

可选的，激光扫码传感器705采用BL-1370型号的传感器。

进一步的，如图9所示，还包括残次品平台7，残次品平台7包括平台台体804、残次品有无检测传感器801、料框定位销802和料框位置检测传感器803，残次品有无检测传感器801设在平台台体804中央，料框定位销802设在平台台体804顶部，料框位置检测传感器803设在料框定位销802周围。

残次品平台7以存放不合格晶圆，残次品有无检测传感器801以检测料框内是否存放晶圆，料框定位销802以对料框定位，料框位置检测传感器803以检测料框位置，如果料框位置偏移，则会将信号传送到报警器进行报警提示；料框放在残次品平台7上，料框定位销802对料框进行定位，残次品有无传感器检以检测料框内是否存放晶圆。

本实用新型实施例的工作过程为:在上料平台1上放上装满晶圆的料框，在下料平台7 和残次品平台7上放上空料框，启动设备，真空手臂2从上料平台1的料框中取出一片晶圆放在缺陷检测机构3上，缺陷检测机构3进行检测后，将合格的晶圆放在缓存平台4上, 不合格的晶圆放在残次品平台7上运出，当缓存平台4放满晶圆时，真空手臂2再从缓存平台4搬运晶圆到抛光设备9的抛光槽中，即将晶圆准确的放入抛光设备9的抛光槽中进行抛光，当晶圆放入抛光槽后，此时夹持手臂6上的按压组件604对晶圆表面进行按压动作，按压的目的是为了排出抛光设备9中晶圆在抛光槽中残留的水并使晶圆到位，按压完成后通过压位检测传感器605检测晶圆入槽情况，当有异常发生时，会触发设备报警；当晶圆完全放入抛光槽中后，抛光设备9开始抛光，抛光完成后，真空手臂2从抛光设备9 上取下晶圆放在中转载台5上，随后由夹持手臂6从中转载台5夹持晶圆放到下料平台7 的料框中，如此循环。

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。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本实用新型的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (7)

1.一种自动上下料机构，其特征在于：包括上料平台、缓存平台、夹持机构、缺陷检测机构和下料平台，所述上料平台、所述缓存平台和所述下料平台以分别实现晶圆存放，所述夹持机构以实现晶圆转运，所述缺陷检测机构以实现对晶圆检测；

所述缺陷检测机构包括：转盘、旋转升降台、同轴光源、相机、横移机构和支撑板，所述旋转升降台上设有转盘，所述同轴光源和所述相机与所述横移机构连接，所述相机设在所述同轴光源的上方，所述横移机构设在所述支撑板上，所述横移机构带动所述相机和所述同轴光源横向移动。

2.如权利要求1所述的一种自动上下料机构，其特征在于：所述上料平台包括支撑台体、激光读码器、激光传感器、支撑平台和上下位移机构，所述支撑台体上设有所述支撑平台、所述激光读码器和所述上下位移机构，所述支撑平台上设有定位销，所述定位销以对料框进行定位，所述激光传感器设在所述上下料机构上，所述上下位移机构带动激光传感器进行上下移动以对料框内的晶圆进行扫描。

3.如权利要求1所述的一种自动上下料机构，其特征在于：所述夹持机构包括真空手臂和夹持手臂；

所述真空手臂包括第一机械臂、真空盘、吸盘和叉臂，所述第一机械臂的末端设有真空盘，所述真空盘分别与所述吸盘和所述叉臂连接，所述叉臂设在所述吸盘的上方；

所述夹持手臂包括第二机械臂、夹爪、按压组件和夹持驱动气缸，所述夹爪设在所述第二机械臂的末端，所述夹持驱动气缸设在所述夹爪的一侧以驱动所述夹爪夹持晶圆，所述按压组件设在所述夹持驱动气缸上。

4.如权利要求1所述的一种自动上下料机构，其特征在于：所述缓存平台包括底板和缓存台体，所述缓存台体设在所述底板上，所述缓存台体上设有定位槽，所述定位槽以存放晶圆。

5.如权利要求1所述的一种自动上下料机构，其特征在于：还包括中转载台，所述中转载台包括中转台体、溢流槽和定位载台，所述中转台体内设有所述溢流槽，所述溢流槽以存放清洗液，所述定位载台设在所述中转台体上方，所述定位载台上设有第二定位柱，以对所述晶圆进行定位。

6.如权利要求1所述的一种自动上下料机构，其特征在于：所述下料平台包括下料台体、传送轮、料框到位检测传感器和定位机构，所述下料台体的两侧设有传送轮，所述料框到位检测传感器设在所述下料台体的一侧，所述料框到位检测传感器以检测料框位置，当料框到位后，所述定位机构以对料框进行定位。

7.如权利要求1所述的一种自动上下料机构，其特征在于：还包括残次品平台，所述残次品平台包括平台台体、残次品有无检测传感器、料框定位销和料框位置检测传感器，所述残次品有无检测传感器设在所述平台台体中央，所述料框定位销设在所述平台台体顶部，所述料框位置检测传感器设在所述料框定位销周围。

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