CN219575602U - 一种晶圆摆臂机构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及晶圆搬运设备的领域，尤其是涉及一种晶圆摆臂机构。其技术方案的要点是：包括基座，还包括摆臂组件，设于基座；以及真空抓取组件，设于所述摆臂组件，所述摆臂组件用于驱使所述真空抓取组件移动，所述真空抓取组件用于真空吸取晶圆片，本申请具有提升晶圆搬运安全性的作用。

Description

一种晶圆摆臂机构

技术领域

本申请涉及晶圆搬运设备的领域，尤其是涉及一种晶圆摆臂机构。

背景技术

晶圆通常是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，硅晶片在生产过程中通常需要经过硅晶棒研磨、抛光以及切片等步骤，晶圆是半导体期间的基础中间产物，对于半导体器件的发展起到重要作用。

目前，在半导体元件成型的过程中，通常要将晶圆搬运至不同的工序中，以实现流水线加工，提高生产效率。然而因硅晶片的结构较为脆弱，在搬运过程中，相关技术通过采用机械夹持的方式，进而导致晶圆容易破碎以及刮花，晶圆在搬运过程中的安全性得不到保障。

实用新型内容

为了提升晶圆搬运过程中的安全性，本申请提供一种晶圆摆臂机构。

本申请提供的一种晶圆摆臂机构采用如下的技术方案：

一种晶圆摆臂机构，包括基座，还包括摆臂组件，设于基座；以及真空抓取组件，设于所述摆臂组件，所述摆臂组件用于驱使所述真空抓取组件移动，所述真空抓取组件用于真空吸取晶圆片。

通过采用上述技术方案，摆臂组件可驱使真空抓取组件实现位移，此时真空抓取组件可通过真空吸附的方式将晶圆抓取，相较于机械性的抓取方式，真空抓取的方式减少硬质物体与晶圆之间的接触力，进而减少晶圆破损以及刮花的可能性，晶圆转移过程中的安全性得到提升。

优选的，所述真空抓取组件包括抓臂，设置于所述摆臂组件，所述抓臂上具有气道以及抓合孔，所述抓合孔与所述气道相连通；以及真空部件，与所述抓臂相连，用于抽取气道内的气体以使抓合孔产生抓取晶圆的吸力。

通过采用上述技术方案，抓臂起到承载晶圆的作用，真空部件可将晶圆吸附在抓臂处，吸合动作稳固，并且抓取动作快捷且高效，晶圆搬运过程中的稳定性得到提升。

优选的，所述抓合孔为多个，多个所述抓合孔均匀排布于所述抓臂上。

通过采用上述技术方案，多个均匀排布的抓合孔可对晶圆提供多点吸合，使抓合效果得到提升，抓取时晶圆的稳定性得到提升。

优选的，所述气道包括相互连通的主干段以及支干段，所述主干段与所述真空部件连通，所述支干段分别与多个所述抓合孔连通。

通过采用上述技术方案，主干段以及支干段可供真空部件同步控制多个抓合孔处的气流，进而使多个抓合孔处同步产生吸力，吸取动作更加规范及可靠。

优选的，还包括翻转组件，所述真空抓取组件通过所述翻转组件设于所述摆臂组件，所述翻转组件用于驱使所述真空抓取组件翻转。

通过采用上述技术方案，翻转组件可驱使真空抓取组件带动晶圆实现翻转，以便于摆臂机构可从更多的角度实现对晶圆进行取放，适配多种复杂的放置角度。

优选的，所述摆臂组件包括第一摆臂，转动设于基座；第二摆臂，转动设于所述第一摆臂的末端；第三摆臂，转动设于所述第二摆臂的末端，所述真空抓取组件设于所述第三摆臂；以及摆动驱动源，分别设于第一摆臂与基座的连接处、第一摆臂与第二摆臂的连接处以及第二摆臂与第三摆臂的连接处，所述摆动驱动源用于驱使第一摆臂、第二摆臂以及第三摆臂摆动。

通过采用上述技术方案，摆动驱动源起到输出动力的作用，可摆动的第一摆臂、第二摆臂以及第三摆臂三者通过延伸以及折叠的方式可驱使真空抓取组件往复直线移动，动作快捷灵敏。

优选的，所述摆动驱动源包括伺服电机、皮带轮组以及谐波减速器，所述皮带轮组分别与所述伺服电机以及所述谐波减速器相连。

通过采用上述技术方案，伺服电机可输出扭矩，皮带轮组可将扭矩传递至谐波减速器，谐波减速器在接收扭矩后，使传输更加平稳，使第一摆臂、第二摆臂以及第三摆臂摆动时的位置更稳定以及精确。

优选的，所述摆动驱动源为旋转气缸。

通过采用上述技术方案，旋转气缸可输出扭矩，以实现第一摆臂、第二摆臂以及第三摆臂等摆臂结构的摆动，结构简单实用，制作成本低。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、摆臂组件可驱使真空抓取组件实现位移，此时真空抓取组件可通过真空吸附的方式将晶圆抓取，相较于机械性的抓取方式，真空抓取的方式减少硬质物体与晶圆之间的接触力，进而减少晶圆破损以及刮花的可能性，晶圆转移过程中的安全性得到提升；

2、多个均匀排布的抓合孔可对晶圆提供多点吸合，使抓合效果得到提升，抓取时晶圆的稳定性得到提升；

3、主干段以及支干段可供真空部件同步控制多个抓合孔处的气流，进而使多个抓合孔处同步产生吸力，吸取动作更加规范及可靠。

附图说明

图1是本申请实施例1中晶圆摆臂机构的结构示意图。

图2是本申请实施例1中真空抓取组件的结构示意图。

图3是本申请实施例1中抓臂的结构示意图。

图4是本申请实施例1中翻转组件以及抓臂的结构示意图。

图5是本申请实施例2中摆动驱动源的结构示意图。

附图标记说明：

1、基座；

2、摆臂组件；21、第一摆臂；22、第二摆臂；23、第三摆臂；24、摆动驱动源；241、伺服电机；242、皮带轮组；243、谐波减速器；

3、真空抓取组件；31、抓臂；311、臂杆部；312、承托部；313、气道；3131、主干段；3132、支干段；314、抓合孔；32、真空部件；

4、翻转组件。

具体实施方式

以下结合附图1-5对本申请作进一步详细说明。

实施例1：

本申请实施例公开一种晶圆摆臂机构。

参照图1，该机构包括基座1、摆臂组件2以及真空抓取组件3。摆臂组件2设置在基座1上方，真空抓取组件3设于摆臂组件2处，其中，真空抓取组件3用于活动抓取晶圆，摆臂组件2用于驱使真空抓取组件3执行直线往复移动。此时，在实际应用场景中，晶圆通常放置在提篮中，提篮内部中空并且一侧开口，提篮内部可放置晶圆，真空抓取组件3可直线往复伸入提篮内并抓取晶圆。

具体的，摆臂组件2包括第一摆臂21、第二摆臂22、第三摆臂23以及摆动驱动源24，第一摆臂21、第二摆臂22以及第三摆臂23分别呈长条空心摆臂结构，三者的内部均为空心状态，内部空间可供摆动驱动源24容置，摆动驱动源24则用于驱使第一摆臂21、第二摆臂22以及第三摆臂23摆动。

其中，第一摆臂21、第二摆臂22以及第三摆臂23三者均沿水平方向设置，第一摆臂21转动设于基座1，更具体地说，第一摆臂21位于旋转平台的上方，第一摆臂21的一端通过轴承转动安装于旋转平台；同时，第二摆臂22转动设于第一摆臂21的末端，更具体地说，第二摆臂22位于第一摆臂21的正上方，第二摆臂22的一端通过轴承转动安装于第一摆臂21的另一端，即第一摆臂21的末端；此外，第三摆臂23转动设于第二摆臂22的末端，第三摆臂23位于第二摆臂22的上方，第三摆臂23的安装方式与第二摆臂22相同，在此不作赘述。

在此将第一摆臂21、第二摆臂22以及第三摆臂23两两之间转动连接，可使第一摆臂21、第二摆臂22以及第三摆臂23三者执行向外延伸以及向内重叠等动作。同时，第三摆臂23的末端可沿着水平直线轨迹移动，此时将真空抓取组件3设于第三摆臂23的末端，即可驱使真空抓取组件3实现直线位移动作。

此外，为驱使第一摆臂21、第二摆臂22以及第三摆臂23三者同步摆动，摆动驱动源24在本实施例中选用为旋转气缸，其中，摆动驱动源24可设置多组，多组摆动驱动源24可分别设于第一摆臂21与基座1的连接处、第一摆臂21与第二摆臂22的连接处以及第二摆臂22与第三摆臂23的连接处。

其中，可将摆动驱动源24固定安装于基座1处，并将摆动驱动源24的输出轴与第一摆臂21相连，以驱使第一摆臂21相较于旋转平台摆动；另外，还可将另一摆动驱动源24固定安装于第一摆臂21处，并将摆动驱动源24与第二摆臂22连接，摆动驱动源24此时可驱使第二摆臂22相较于第一摆臂21摆动；随后再次将另一摆动驱动源24固定安装于第二摆臂22处，并将摆动驱动源24与第三摆臂23连接，摆动驱动源24此时可驱使第三摆臂23相较于第二摆臂22摆动。基于此，通过多个摆动驱动源24，可实现第一摆臂21、第二摆臂22以及第三摆臂23三者同步摆动动作，动作灵活。

参照图2和图3，在摆臂组件2的驱使下，真空抓取组件3通过真空吸附的方式抓取晶圆片，此时，真空吸附方式相较于机械夹持方式而言，对于晶圆的压力较小，可稳固抓取晶圆的同时，还起到保护晶圆的作用，晶圆转载过程中的安全性得到提升。

具体的，真空抓取组件3包括抓臂31以及真空部件32，其中，抓臂31的其中一种装配方式是直接固定安装于第三摆臂23。其中，抓臂31呈薄板结构，抓臂31包括笔直的臂杆部311以及呈弧形的承托部312，臂杆部311的一端与承托部312相一体连接，抓臂31采用陶瓷材质，以获得良好的结构强度。

同时，抓臂31上具有气道313以及抓合孔314，其中，抓合孔314为多个，比如可以为三个、四个或者五个等，多个抓合孔314均匀排布于抓臂31的承托部312处，抓合孔314的具体数量可依据实际情况作调整，在此不作具体限制。另外，气道313与多个抓合孔314连通，用于实现气体流动，气道313具体包括主干段3131以及支干段3132，主干段3131设于臂杆部311，并且沿着臂杆部311的长度方向延伸，支干段3132沿着承托部312的长度方向延伸，并且与主干段3131的一端连通。

此时，支干段3132分别同时与多个抓合孔314相连通，真空部件32通过气道313与抓合孔314连通，真空部件32用于抽吸气道313内的空气，以实现在抓合孔314处形成负压区，产生抓取晶圆的吸力。

其中，真空部件32主要包括真空泵以及真空管道等部件，真空泵固定安装于机械臂组件处，通过真空管道与主干段3131的一端连通。此时，通过启动真空泵，可实现对气道313内部的空气进行抽吸，进而在抓合孔314处形成负压区，将晶圆放置在抓臂31上，实现对晶圆进行吸附。

回看图1，为提升晶圆的运转效率，通常在同一设备内，相互配合的摆臂组件2以及真空抓取组件3设置为多组，比如在本实施例中设置两组以作示例，其中，多组相互配合的摆臂组件2可交替运作，以实现对晶圆进行交替取出，减少结构上的干涉，在一次转移动作中，可实现多片晶圆转移，转载效率提升了一半。

另外，参照图4，在实际工况需求中，通常还需要将晶圆进行翻转，以使圆晶具备更多的放置状态，满足更为复杂的转载要求。基于此，抓臂31除了直接固定安装于在摆臂组件2，还有另外一种安装于摆臂组件2上的方式。

其中，还包括翻转组件4，翻转组件4在本实施例中采用电动马达；首先将电动马达直接固定安装于第三摆臂23处，并将抓臂31与第三摆臂23的输出轴固定连接，翻转组件4可驱使抓臂31实现翻转，进而驱使晶圆翻转，达到调整放置位置的效果，动作快捷且高效。

本申请实施例一种晶圆摆臂机构的实施原理为：摆臂组件2为真空抓取组件3提供平移运动自由度，使真空抓取组件3可水平转动以调整抓取角度，实现将晶圆水平取出，通过真空吸附的方式实现对晶圆的安全抓取，此外，还可启动翻转组件4，翻转组件4驱使抓臂31翻转，进而达到调整晶圆摆放位置的作用。

实施例2：

参照图5，本实施例与实施例的不同之处在于，摆动驱动源24的结构不同。通常，部分圆晶在运转过程中，对位置精度要求非常高，而常规的气动结构可能无法满足实际的工况使用需求。

基于此，在本实施例中，摆动驱动源24包括伺服电机241、皮带轮组242以及谐波减速器243，其中，皮带轮组242包括传动皮带、第一皮带轮以及第二皮带轮。在本实施例中，为方便展示具体结构，主要以第二摆臂22以及第三摆臂23作为例子对结构进行展示。首先，谐波减速器243安装于第三摆臂23处，伺服电机241固定安装于第二摆臂22处，皮带轮组242分别与伺服电机241以及谐波减速器243相连；具体的，此时可将其中一个皮带轮固定安装于伺服电机241的输出轴，并且另一个皮带轮与谐波减速器243同轴装配，此时将皮带分别包覆设置于两个皮带轮处，完成结构的组装。

此时，伺服电机241可输出正向以及反向的扭矩，皮带轮组242则起到传动的作用，最终驱使带动谐波减速器243运作，在谐波减速器243的驱动下，第三摆臂23摆动，在此过程中，谐波减速器243具有提升第三摆臂23摆动精度的作用，使晶圆的位移精度进一步得到提升。

本申请实施例一种晶圆摆臂机构的实施原理为：伺服电机241可输出精确的驱动力，在谐波减速器243的带动下，可精确控制第一摆臂21、第二摆臂22以及第三摆臂23三者的摆动位置，结构运转精度良好。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种晶圆摆臂机构，包括基座(1)，其特征在于：还包括

摆臂组件(2)，设于基座(1)；

以及真空抓取组件(3)，设于所述摆臂组件(2)，所述摆臂组件(2)用于驱使所述真空抓取组件(3)移动，所述真空抓取组件(3)用于真空吸取晶圆片。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆摆臂机构，其特征在于：所述真空抓取组件(3)包括

抓臂(31)，设置于所述摆臂组件(2)，所述抓臂(31)上具有气道(313)以及抓合孔(314)，所述抓合孔(314)与所述气道(313)相连通；

以及真空部件(32)，与所述抓臂(31)相连，用于抽取气道(313)内的气体,以使抓合孔(314)产生抓取晶圆的吸力。

3.根据权利要求2所述的一种晶圆摆臂机构，其特征在于：所述抓合孔(314)为多个，多个所述抓合孔(314)均匀排布于所述抓臂(31)上。

4.根据权利要求3所述的一种晶圆摆臂机构，其特征在于：所述气道(313)包括相互连通的主干段(3131)以及支干段(3132)，所述主干段(3131)与所述真空部件(32)连通，所述支干段(3132)分别与多个所述抓合孔(314)连通。

5.根据权利要求1所述的一种晶圆摆臂机构，其特征在于：还包括翻转组件(4)，所述真空抓取组件(3)通过所述翻转组件(4)设于所述摆臂组件(2)，所述翻转组件(4)用于驱使所述真空抓取组件(3)翻转。

6.根据权利要求1所述的一种晶圆摆臂机构，其特征在于：所述摆臂组件(2)包括

第一摆臂(21)，转动设于基座(1)；

第二摆臂(22)，转动设于所述第一摆臂(21)的末端；

第三摆臂(23)，转动设于所述第二摆臂(22)的末端，所述真空抓取组件(3)设于所述第三摆臂(23)；

以及摆动驱动源(24)，分别设于第一摆臂(21)与基座(1)的连接处、第一摆臂(21)与第二摆臂(22)的连接处以及第二摆臂(22)与第三摆臂(23)的连接处，所述摆动驱动源(24)用于驱使第一摆臂(21)、第二摆臂(22)以及第三摆臂(23)摆动。

7.根据权利要求6所述的一种晶圆摆臂机构，其特征在于：所述摆动驱动源(24)包括伺服电机(241)、皮带轮组(242)以及谐波减速器(243)，所述皮带轮组(242)分别与所述伺服电机(241)以及所述谐波减速器(243)相连。

8.根据权利要求6所述的一种晶圆摆臂机构，其特征在于：所述摆动驱动源(24)为旋转气缸。