CN218482211U - 一种晶圆镀锅自动上下片装置 - Google Patents

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冯庆雄
王志峰
杨大鹏
丘晓明
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Abstract

本实用新型提供了一种晶圆镀锅自动上下片装置,包括机体,所述机体设有用于存放卡塞的放置架、用于视觉导正找平的视觉导正机构、用于带动晶圆片上下料的晶圆搬运机械手、用于视觉读码并找寻位置及顺序的视觉读码机构、用于辅助取放晶圆片的上下料辅助分料机构、用于带动镀锅调整位置的姿态调整机械手、用于带动镀锅上下料的镀锅搬运机械手以及用于存放镀锅的储存提升机构,还包括主控装置,所述放置架、视觉导正机构、晶圆搬运机械手、上下料辅助分料机构、视觉读码机构、镀锅搬运机械手及储存提升机构均连接所述主控装置。本实用新型能够实现晶圆片自动上下片,从而降低劳动强度、缩短上下片时间、提高生产效率且保证产品合格率。

Description

一种晶圆镀锅自动上下片装置
技术领域
本实用新型涉及半导体设备领域,特别涉及一种晶圆镀锅自动上下片装置。
背景技术
晶圆片是制作硅半导体电路所用的硅晶片,在生产中需要将每片晶圆片放置到镀锅中进行蒸镀,目前将晶圆片放入镀锅中或从镀锅中取下蒸镀完成的晶圆都是通过人工方式进行,人工上下片的方式存在劳动强度大、耗费时间长、效率低且合格率较低的问题。
实用新型内容
针对现有人工对晶圆上下片的方式存在劳动强度大、耗费时间长、效率低且合格率低的问题,本实用新型提供了一种晶圆镀锅自动上下片装置。
为实现本实用新型的目的,本实用新型采用的技术方案是:
一种晶圆镀锅自动上下片装置,包括机体,所述机体设有用于存放卡塞的放置架、用于视觉导正找平的视觉导正机构、用于带动晶圆片上下料的晶圆搬运机械手、用于视觉读码并找寻位置及顺序的视觉读码机构、用于辅助取放晶圆片的上下料辅助分料机构、用于带动镀锅调整位置的姿态调整机械手、用于带动镀锅上下料的镀锅搬运机械手以及用于存放镀锅的储存提升机构,还包括主控装置,所述放置架、视觉导正机构、晶圆搬运机械手、上下料辅助分料机构、视觉读码机构、镀锅搬运机械手及储存提升机构均连接所述主控装置。
优选的,所述放置架一侧设有用于检测卡塞内晶圆数量、位置及是否摆放歪斜的卡塞检测机构,所述卡塞检测机构连接所述主控装置。
优选的,所述视觉导正机构包括用于检测晶圆片位置并同时读取晶圆码的第一CCD相机、用于对晶圆片进行补光的第一光圈和用于放置并带动晶圆片转动导正的旋转机构。
优选的,所述晶圆搬运机械手设有四轴机械臂、用于取送料的接料片以及用于读取卡塞码的读码头,所述接料片设置于所述四轴机械臂的驱动端。
优选的,所述视觉读码机构架设于所述姿态调整机械手上方,所述视觉读码机构包括用于视觉读码并找寻位置及顺序的第二CCD相机和用于对镀锅进行补光的第二光圈。
优选的,所述镀锅内设有若干用于承接晶圆片的托盘和固定晶圆片的夹紧机构,所述托盘设有供所述上下料辅助分料机构活动的让位孔,所述夹紧机构包括若干设置于所述托盘一侧的固定卡勾、设置于所述托盘另一侧的活动卡勾和用于带动所述活动卡勾开闭的弹压释放块,所述弹压释放块包括设置于所述托盘底部中心固定轴、活动设置于所述固定轴内的活动块、为所述活动块提供弹性复位力的弹簧以及与所述弹压释放块连接并一端与所述托盘底部转动配合的摆杆,所述活动卡勾设置于所述摆杆另一端。
优选的,所述上下料辅助分料机构包括用于取放晶圆片的上顶杆、带动所述上顶杆上下移动的上下伺服气缸、带动所述上顶杆左右移动的平移伺服气缸、用于顶压所述活动块的松开气缸以及若干用于判断晶圆片是否平齐的激光传感器。
优选的,所述姿态调整机械手包括第一夹爪、Y轴驱动组件、U轴驱动组件以及V轴驱动组件,所述第一夹爪设置于所述V轴驱动组件的驱动端,所述V轴驱动组件设置于所述U轴驱动组件的驱动端,所述U轴驱动组件设置于所述Y轴驱动组件的驱动端。
优选的,所述镀锅搬运机械手包括第二夹爪和带动所述第二夹爪移动的水平驱动组件。
优选的,所述储存提升机构设有镀锅放置架和带动所述镀锅放置架上下移动的升降机构,所述镀锅放置架设有至少两个镀锅放置台,所述镀锅放置台设有用于固定镀锅的放置槽。
本实用新型的有益效果如下:
1、本实用新型能够通过视觉导正机构、晶圆搬运机械手、上下料辅助分料机构、姿态调整机械手、视觉读码机构等相互配合实现晶圆片自动上下片,从而降低劳动强度、缩短上下片时间、提高生产效率且保证产品合格率。
2、本实用新型设有卡塞检测机构,能够检测卡塞内晶圆数量、位置及是否摆放歪斜等情况,防止晶圆片倾斜并与卡塞摩擦。
3、本实用新型能够通过读取晶圆码、卡塞码和镀锅码,实现晶圆片在卡塞取放料过程保持原进原出的原则,防止产生混乱。
附图说明
图1:本实用新型整体结构的立体示意图;
图2:本实用新型整体结构的俯视示意图;
图3:本实用新型视觉导正机构的结构示意图;
图4:本实用新型晶圆搬运机械手的结构示意图;
图5:本实用新型视觉读码机构的结构示意图;
图6:本实用新型镀锅的结构示意图;
图7:本实用新型镀锅托盘的正面结构示意图;
图8:本实用新型镀锅托盘的底面结构示意图;
图9:本实用新型上下料辅助分料机构的结构示意图;
图10:本实用新型姿态调整机械手的结构示意图;
图11:本实用新型镀锅搬运机械手的结构示意图;
图12:本实用新型储存提升机构的结构示意图;
图中:10、放置架;20、视觉导正机构;21、第一CCD相机;22、第一光圈;23、旋转机构;30、晶圆搬运机械手;31、四轴机械臂;32、接料片;33、读码头;40、视觉读码机构;41、第二CCD相机;42、第二光圈;50、镀锅;51、伞面主体;52、工装件;53、托盘;54、夹紧机构;541、固定卡勾;542、活动卡勾;543、弹压释放块;60、上下料辅助分料机构;61、上顶杆;62、上下伺服气缸;63、平移伺服气缸;64、松开气缸;65、激光传感器;70、姿态调整机械手;71、第一夹爪;72、Y轴驱动组件;73、U轴驱动组件;74、V轴驱动组件;80、镀锅搬运机械手;81、第二夹爪;82、水平驱动组件;90、储存提升机构;91、镀锅放置架;911、镀锅放置台;92、升降机构;100、卡塞检测机构。
具体实施方式
现有人工晶圆上下片的方式存在劳动强度大、耗费时间长、效率低且合格率低的问题。所以本实用新型提出新的方案,为更加清楚的表示,下面结合附图对本实用新型做详细的说明。
参见图1-2,一种晶圆镀锅自动上下片装置,包括机体(未示出),所述机体设有用于存放卡塞的放置架10、用于视觉导正找平的视觉导正机构20、用于带动晶圆片上下料的晶圆搬运机械手30、用于视觉读码并找寻位置及顺序的视觉读码机构40、用于辅助取放晶圆片的上下料辅助分料机构60、用于带动镀锅50调整位置的姿态调整机械手70、用于带动镀锅50上下料的镀锅搬运机械手80以及用于存放镀锅50的储存提升机构90。所述自动上下料装置还包括主控装置,所述放置架10、视觉导正机构20、晶圆搬运机械手30、上下料辅助分料机构60、视觉读码机构40、镀锅搬运机械手80及储存提升机构90均连接所述主控装置。
所述放置架10设有若干层,每层设有卡塞盘,所述卡塞盘中设有四个卡塞定位槽,人工把四个卡塞放入卡塞盘中,然后整体放入卡塞放置架10并锁定,并对卡塞扫码和数量确认,以防止放错。所述放置架10上还设有指示灯(指示灯显示红色代表闲置,显示绿色代表上下片过程中,显示蓝色代表完毕)。
参见图1-2,所述放置架10一侧设有卡塞检测机构100,所述卡塞检测机构100连接所述主控装置。卡塞检测机构100通过激光检测传感器对卡塞里面的晶圆进行检测(卡塞里面放了几个晶圆,在第几层,有没有放歪放斜)。
参见图3,所述视觉导正机构20包括用于检测晶圆片位置并同时读取晶圆码的第一CCD相机21、用于对晶圆片进行补光的第一光圈22和用于放置并带动晶圆片转动导正的旋转机构23。圆晶搬运机械手从卡塞中取出一片圆晶然后放入视觉导正机构20中导正,以保证圆晶平边一致,此机构只有圆晶从卡塞放入镀锅50时使用,下料时不使用。本实施例在读取晶圆码可以是通过第一CCD相机拍摄实时读取,也可以是通过第一CCD相机拍摄晶圆片图片并通过OCR识别。
参见图4,所述晶圆搬运机械手30设有四轴机械臂31、用于取送料的接料片32以及用于读取卡塞码的读码头33,所述接料片32设置于所述四轴机械臂31的驱动端。
参见图5,所述视觉读码机构40架设于所述姿态调整机械手70上方,所述视觉读码机构40包括用于视觉读码并找寻位置及顺序的第二CCD相机41和用于对镀锅50进行补光的第二光圈42。
参见图6-8,所述镀锅50设有伞面主体51和固定于所述伞面主体51下方的工装件52。所述伞面主体51内设有若干用于承接晶圆片的托盘53和固定晶圆片的夹紧机构54。所述托盘53设有供所述上下料辅助分料机构60活动的让位孔(未标注),所述夹紧机构54包括若干设置于所述托盘53一侧的固定卡勾541、设置于所述托盘53另一侧的活动卡勾542和用于带动所述活动卡勾542开闭的弹压释放块543,所述弹压释放块543包括设置于所述托盘53底部中心固定轴、活动设置于所述固定轴内的活动块、为所述活动块提供弹性复位力的弹簧以及与所述弹压释放块543连接并一端与所述托盘53底部转动配合的摆杆,所述活动卡勾542设置于所述摆杆另一端。本实施例所述托盘底部设有第一铰接部,所述摆杆靠近活动卡勾542一端设有第二铰接部,通过开口销穿过第一铰接部和第二铰接部使所述摆杆可沿铰接部分转动。
参见图9,所述上下料辅助分料机构60包括用于取放晶圆片的上顶杆61、带动所述上顶杆61上下移动的上下伺服气缸62、带动所述上顶杆61左右移动的平移伺服气缸63、用于顶压所述活动块的松开气缸64以及若干用于判断晶圆片是否平齐的激光传感器65。镀锅50上方圆晶到位后,松开气缸64往上运动,按住弹压释放块543,使活动卡勾542处于松开状态。然后平移伺服气缸63和上下伺服气缸62相互交替运行(类似于楼梯状),逐步带动圆晶与托盘53分离(由于固定卡勾541是有角度的,不能直上直下)。
参见图10,所述姿态调整机械手70包括第一夹爪71、Y轴驱动组件72、U轴驱动组件73以及V轴驱动组件74,所述第一夹爪71设置于所述V轴驱动组件74的驱动端,所述V轴驱动组件74设置于所述U轴驱动组件73的驱动端,所述U轴驱动组件73设置于所述Y轴驱动组件72的驱动端。视觉读码机构40找寻主控装置内部程序设定的位置及顺序,并通过姿态调整机械手70带动镀锅50把对应的托盘53移动并旋转调整到取放位。姿态调整机械手70使镀锅50上的任一个托盘53位置都能处于水平,并处于上下料辅助分料机构60正上方,方便取放料。
参见图11,所述镀锅50搬运机械手包括第二夹爪81和带动所述第二夹爪81移动的水平驱动组件82。搬运机械手带动第二夹爪81移动至对接区域,然后姿态调整机械手70把镀锅50对接过去实现下料或者对接搬运机械手上的镀锅50实现上料。
参见图12,所述储存提升机构90设有镀锅架91和带动所述镀锅架91上下移动的升降机构92,所述镀锅架91设有至少两个镀锅放置台911,所述镀锅放置台911设有用于固定镀锅50的放置槽,镀锅50底部工装件52可卡设于所述放置槽中。本实施例设有三个镀锅放置台911,储存提升机共五个升降位,初始最顶部镀锅放置台911处于升降机构92中间位置,人工先将一个镀锅50放入该镀锅放置台911中,然后按确认键,提升机带动放置架10上下运动一个升降位,使中间镀锅放置台911处于升降机构92中间位置,再由人工放置镀锅50,重复上述过程即可放置完成。
本实用新型工作过程如下:
上料过程:人工摆放满卡塞至放置架10中晶圆搬运机器人读卡塞码并逐片取料,再放置于视觉导正机构20,通过第一CCD相机21寻边及读晶圆码并通过旋转机构23导正,然后通过晶圆搬运机器人搬运至镀锅50上方,视觉读码机构40找寻位置,姿态调整机械手70带动镀锅50调整至该位置,上下料辅助分料机构60动作打开夹紧机构54并将晶圆放入镀锅50中,重复上述步骤直至镀锅50摆满晶圆,镀锅搬运机械手80移动至对接区域并将装满的镀锅50带动至储存提升机构90进行存放,储存提升机构90调整上下位置,并由镀锅搬运机械手80夹取新的镀锅50至姿态调节机械手并重复上述过程,储存提升机构90中满的镀锅50由人工进行下料及后续工序,并补充空镀锅50;
下料过程:人工将镀锅50放入储存提升机构90,镀锅搬运机器人将储存提升机构90中的镀锅50夹取至对接机构,并上料至姿态调整机械手70,视觉读码机构40读码找寻位置,姿态调整机械手70带动镀锅50调整至该位置,上下料辅助分料机构60动作打开夹紧机构54并将晶圆从镀锅50中取出,晶圆搬运机器人取晶圆、读卡塞码并把晶圆放入卡塞中,重复上述动作直至取下所有晶圆片,镀锅搬运机械手80将空的镀锅50下料至储存提升机构90,重新上料后重读上述过程,放置架10中满的卡塞由人工取下并放入空卡塞。
本实用新型能够通过视觉导正机构20、晶圆搬运机械手30、上下料辅助分料机构60、姿态调整机械手70、视觉读码机构40等相互配合实现晶圆片自动上下片,从而降低劳动强度、缩短上下片时间、提高生产效率且保证产品合格率。
以上实施例仅用以解释说明本实用新型的技术方案而非对其限制,尽管上述实施例对本实用新型进行了具体的说明,相关技术人员应当理解,依然可对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换,而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改和等同替换,其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围之中。

Claims (10)

1.一种晶圆镀锅自动上下片装置,其特征在于,包括机体,所述机体设有用于存放卡塞的放置架、用于视觉导正找平的视觉导正机构、用于带动晶圆片上下料的晶圆搬运机械手、用于视觉读码并找寻位置及顺序的视觉读码机构、用于辅助取放晶圆片的上下料辅助分料机构、用于带动镀锅调整位置的姿态调整机械手、用于带动镀锅上下料的镀锅搬运机械手以及用于存放镀锅的储存提升机构,还包括主控装置,所述放置架、视觉导正机构、晶圆搬运机械手、上下料辅助分料机构、视觉读码机构、镀锅搬运机械手及储存提升机构均连接所述主控装置。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆镀锅自动上下片装置,其特征在于,所述放置架一侧设有用于检测卡塞内晶圆数量、位置及是否摆放歪斜的卡塞检测机构,所述卡塞检测机构连接所述主控装置。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆镀锅自动上下片装置,其特征在于,所述视觉导正机构包括用于检测晶圆片位置并同时读取晶圆码的第一CCD相机、用于对晶圆片进行补光的第一光圈和用于放置并带动晶圆片转动导正的旋转机构。
4.根据权利要求1所述的一种晶圆镀锅自动上下片装置,其特征在于,所述晶圆搬运机械手设有四轴机械臂、用于取送料的接料片以及用于读取卡塞码的读码头,所述接料片设置于所述四轴机械臂的驱动端。
5.根据权利要求1所述的一种晶圆镀锅自动上下片装置,其特征在于,所述视觉读码机构架设于所述姿态调整机械手上方,所述视觉读码机构包括用于视觉读码并找寻位置及顺序的第二CCD相机和用于对镀锅进行补光的第二光圈。
6.根据权利要求1所述的一种晶圆镀锅自动上下片装置,其特征在于,所述镀锅内设有若干用于承接晶圆片的托盘和固定晶圆片的夹紧机构,所述托盘设有供所述上下料辅助分料机构活动的让位孔,所述夹紧机构包括若干设置于所述托盘一侧的固定卡勾、设置于所述托盘另一侧的活动卡勾和用于带动所述活动卡勾开闭的弹压释放块,所述弹压释放块包括设置于所述托盘底部中心固定轴、活动设置于所述固定轴内的活动块、为所述活动块提供弹性复位力的弹簧以及与所述弹压释放块连接并一端与所述托盘底部转动配合的摆杆,所述活动卡勾设置于所述摆杆另一端。
7.根据权利要求6所述的一种晶圆镀锅自动上下片装置,其特征在于,所述上下料辅助分料机构包括用于取放晶圆片的上顶杆、带动所述上顶杆上下移动的上下伺服气缸、带动所述上顶杆左右移动的平移伺服气缸、用于顶压所述活动块的松开气缸以及若干用于判断晶圆片是否平齐的激光传感器。
8.根据权利要求1所述的一种晶圆镀锅自动上下片装置,其特征在于,所述姿态调整机械手包括第一夹爪、Y轴驱动组件、U轴驱动组件以及V轴驱动组件,所述第一夹爪设置于所述V轴驱动组件的驱动端,所述V轴驱动组件设置于所述U轴驱动组件的驱动端,所述U轴驱动组件设置于所述Y轴驱动组件的驱动端。
9.根据权利要求1所述的一种晶圆镀锅自动上下片装置,其特征在于,所述镀锅搬运机械手包括第二夹爪和带动所述第二夹爪移动的水平驱动组件。
10.根据权利要求1所述的一种晶圆镀锅自动上下片装置,其特征在于,所述储存提升机构设有镀锅放置架和带动所述镀锅放置架上下移动的升降机构,所述镀锅放置架设有至少两个镀锅放置台,所述镀锅放置台设有用于固定镀锅的放置槽。
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