CN220509994U - 一种晶圆自动插片装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种晶圆自动插片装置，包括设备平台，设备平台的两侧设有晶圆盒运输轨道，两晶圆盒运输轨道之间转台机构、吸放片机构、晶圆传输机构、晶圆盒取放机构，转台机构上设有叠放晶圆的若干叠片治具，吸放片机构上设有吸取晶圆的吸盘，用于将叠片治具叠设的晶圆由上自下依次转移至晶圆传输机构，晶圆传输机构一端设有晶圆盒，晶圆传输机构用于将晶圆运输至晶圆盒内，完成晶圆的插片，晶圆盒取放机构上设有夹爪，用于将晶圆盒夹持到晶圆盒运输轨道上。本实用新型提供的晶圆自动插片装置通过多个机械臂和叠片治具的配合，大大的提高了晶圆的插片效率。

Description

一种晶圆自动插片装置

技术领域

本实用新型涉及半导体处理设备领域，具体涉及一种晶圆自动插片装置。

背景技术

LED芯片制备工艺主要采用晶圆片作为衬底，晶圆衬底依次经过薄膜沉积、光刻图形、蚀刻(薄膜去除)、清洗四个工艺并重复多次以将晶圆衬底制成满足要求的芯片。

传统的晶圆片都需要先通过线切割将晶棒切割成晶圆，然后进行双面研磨和退火消除应力，最后进行抛光，制作成片状的圆形晶圆，在线切割、双面研磨，退火后，晶圆片都需要插片和片盒中，进行周转和上料到设备上。

然而，目前传统的插片方式主要是通过人工进行插片，耗费大量人力物力，效率较低。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的是提供一种晶圆自动插片装置，以解决现有技术中存在的技术问题。

本实用新型提供一种晶圆自动插片装置，包括设备平台，其特征在于，所述设备平台的两侧设有运动方向相反的第一晶圆盒运输轨道和第二晶圆盒运输轨道，所述第一晶圆盒运输轨道和所述第二晶圆盒运输轨道之间沿长度方向依次设有转台机构、吸放片机构、晶圆传输机构、晶圆盒取放机构，所述转台机构上设有若干叠片治具，所述叠片治具内叠设有若干晶圆，所述吸放片机构上设有吸盘，以将所述叠片治具叠设的晶圆自上而下依次转移至所述晶圆传输机构，所述晶圆传输机构远离所述吸放片机构的一端设有升降承台，所述升降承台上设有晶圆盒，所述晶圆传输机构用于将所述晶圆运输至所述晶圆盒内，以完成所述晶圆的插片，所述晶圆盒取放机构上设有夹爪，用于将空的所述晶圆盒从所述第一晶圆盒运输轨道上夹持至所述升降承台上，以及将装满晶圆的所述晶圆盒从所述升降承台上夹持至所述第二晶圆盒运输轨道上。

优选地，所述转台机构与所述设备平台转动连接，所述转台机构上圆周对称设有至少四个所述叠片治具，所述叠片治具上设有定位孔，所述转台机构上设有与所述定位孔相适配的定位销，所述叠片治具通过所述定位孔和所述定位销与所述转台机构固定连接。

优选地，所述叠片治具上设有若干定位轴，若干所述定位轴之间形成容纳空间，若干所述晶圆依次叠设于所述容纳空间内，所述容纳空间的底部设有推杆，所述推杆用于推动所述晶圆向上运动。

优选地，所述吸放片机构包括至少四个圆周对称的机械臂，所述吸盘设于所述机械臂的末端，所述吸盘的非吸合面设有伸缩杆。

优选地，所述吸放片机构的底部设有升降部件，所述升降部件包括由下至上依次设置的升降气缸、升降板、连接板，所述升降部件用于调整所述吸放片机构的上下位置，所述升降部件的四周设有导向轴。

优选地，所述升降板与所述连接板之间设有第一皮带，所述机械臂远离所述吸盘的一端设有中心轴，所述第一皮带的皮带轮与所述中心轴连接，所述第一皮带轮驱动所述中心轴旋转以带动所述机械臂旋转。

优选地，所述晶圆传输机构包括第二皮带，所述第二皮带的宽度小于所述晶圆盒的内宽度，以使所述第二皮带上的晶圆传输至所述晶圆盒内。

优选地，所述第二皮带远离所述晶圆盒的一端的皮带轮的外侧设有同步齿轮，所述同步齿轮通过同步皮带与伺服电机连接，所述伺服电机通过L型支撑板与所述设备平台固定连接。

优选地，所述升降承台包括承载台和与所述承载台固定连接的立板，所述立板远离所述承载台的一侧设有滑块，所述滑块与所述设备平台上的线轨配合，以带动所述承载台上下移动。

优选地，所述晶圆盒取放机构包括直线导轨、与所述直线导轨滑动连接的支撑台，所述夹爪设于所述支撑台的底部的两侧，所述夹爪上设有夹持气缸。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供一种晶圆自动插片装置，包括设备平台，设备平台的两侧设有运动方向相反的晶圆盒运输轨道，两晶圆盒运输轨道之间沿其长度方向依次设有转台机构、吸放片机构、晶圆传输机构、晶圆盒取放机构，转台机构上的多个叠片治具同时叠放多个晶圆，通过旋转的机械臂由上自下将叠片治具上的晶圆运送至晶圆传输机构上，通过晶圆传输机构上的皮带将晶圆插入后方的晶圆盒内，插满晶圆的晶圆盒通过晶圆盒取放机构夹持放置在运输轨道上，最后运送到作业员可以拿到的位置，取下装满盒的晶圆，完成插片。本实用新型提出的晶圆自动插片装置，晶圆自动完成插片运输，通过多个机械臂和叠片治具的配合，大大的提高了晶圆的插片效率。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

图1为本实用新型提供的晶圆自动插片装置结构示意图；

图2为图1中转台机构结构示意图；

图3为图1中吸放片机构结构示意图；

图4为图1中晶圆传输机构结构示意图；

图5为图1中晶圆盒取放机构结构示意图。

主要元件符号说明：

10、设备平台；20、晶圆盒运输轨道；30、转台机构；31、叠片治具；32、定位销；33、定位轴；34、提手；40、吸放片机构；41、吸盘；42、机械臂；43、伸缩杆；44、升降气缸；45、升降板；46、连接板；47、导向轴；48、第一皮带；49、中心轴；50、晶圆传输机构；51、升降承台；511、承载台；512、立板；513、滑块；52、第二皮带；53、同步齿轮；54、同步皮带；55、伺服电机；56、L型支撑板；60、晶圆盒取放机构；61、夹爪；62、直线导轨；63、支撑台；70、晶圆盒。

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的若干实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

具体的，如图1至图5所示，本实用新型提供的晶圆自动插片装置，包括设备平台10，设备平台10的两侧设有运动方向相反的晶圆盒运输轨道20，两晶圆盒运输轨道20之间沿长度方向依次设有转台机构30、吸放片机构40、晶圆传输机构50、晶圆盒取放机构60，转台机构30上设有若干叠片治具31，叠片治具31内叠设有若干待收集的晶圆，吸放片机构40上设有吸盘41，以将叠片治具31叠设的晶圆自上而下依次转移至晶圆传输机构50，晶圆传输机构50远离吸放片机构40的一端设有升降承台51，升降承台51上设有晶圆盒70，晶圆传输机构50用于将晶圆运输至晶圆盒70内，以完成晶圆的插片，晶圆盒取放机构60上设有夹爪61，用于将空的晶圆盒从一晶圆盒运输轨道上夹持至升降承台上，以及将装满晶圆的晶圆盒从升降承台上夹持至另一晶圆盒运输轨道上。

可选的，如图1所示，在本实施例中，设备平台10的左右两侧均设有晶圆盒运输轨道20，为了叙述方便，右侧的晶圆盒运输轨道记为第一晶圆盒运输轨道，左侧的晶圆盒运输轨道记为第二晶圆盒运输轨道，空的晶圆盒在第一晶圆盒运输轨上由外向内移动，移动到内部后通过晶圆盒取放机构60的夹爪61夹持至升降承台51上，晶圆叠放在转台机构30的叠片治具上，通过吸放片机构40上的吸盘41将叠片治具内的晶圆自上而下依次转移到晶圆传输机构50上，再通过晶圆传输机构50将晶圆运输到空的晶圆盒进行晶圆插片，当晶圆盒装满晶圆时，再通过夹爪61夹持至第二晶圆盒运输轨道上，装满晶圆的晶圆盒在第二晶圆盒运输轨道上由内向外移动，运送到作业员可以拿到的位置，取下装满盒的晶圆，完成插片。

可选的，在本实施例中，如图2所示，转台机构30与设备平台10转动连接，转台机构30为圆盘形结构，在转台机构上沿圆周对称设有至少四个叠片治具31，具体的，在本实施例中，叠片治具31为四个且沿圆周方向对称布置，叠片治具31上设有定位孔，转台机构30上设有与定位孔相适配的定位销32，叠片治具31通过定位孔和定位销32与转台机构固定连接，进一步的，叠片治具31上设有若干定位轴33，在本实施例中，定位轴33为四根，四根定位轴之间形成容纳空间，若干晶圆依次叠设于容纳空间内，容纳空间的底部设有推杆，推杆上设有圆台，晶圆依次叠设在圆台上，推杆用于推动晶圆向上运动；优选的，本实施例单个叠片治具31可以放置300片4英寸晶圆，4个叠片治具31可一次装入1200片晶圆，叠片治具的两侧设有提手34，放置叠片治具时，双手分别握住提手34，端着叠片治具放入转台机构30的工位上，通过定位销固定叠片治具的位置，放上后对应工位的感应器会感应到已放置叠片治具；按下启动按钮，转台机构30整体逆时针旋转，将叠放满晶圆的叠片治具31旋转到缩吸盘的正下方。

可选的，在本实施例中，吸放片机构40包括至少四个圆周对称的机械臂42，在本实施例中，圆周对称的机械臂42为四个，成“十”型布置，圆周对称设置的机械臂42在同一平面内转动，吸盘41设于机械臂42的末端，吸盘41的非吸合面设伸缩杆43，伸缩杆43和吸盘41分别设于机械臂的两侧。吸盘可留有一定范围的取片位置，真空吸力管与吸盘上方顶端的气管接头连接，形成真空管道；具体的吸片时，十字型机械臂42末端的吸盘41，逐个的转动到对应吸片工位上方，容纳空间的底部的推杆按照上方位置的感应器(图中未示出)，将叠放的晶圆向上推动，每取1片，下方的伺服电机转动滚珠丝杆，将推杆上方的圆台向上推动1片的位置，感应器感应到晶圆的位置后停止上升，等待下一个吸盘取片；按照此循环逐片取片，全部取片完成后，下方机构的最上端极限开关会感应到，停止向上动作，并下降到最下位置。当一个叠片治具中的晶圆转运完后，转台机构30旋转，将下一个叠放满晶片的治具旋转到上下伸缩吸盘的正下方。

可选的，如图3所示，吸放片机构40的底部设有升降部件，升降部件包括由下至上依次设置的升降气缸44、升降板45、连接板46，升降部件用于调整吸放片机构的上下位置，升降部件的四周设有导向轴47，通过导向轴47保证吸放片机构40上下运动的精度，升降板45与连接板46之间设有第一皮带48，圆周对称设置的机械臂42远离吸盘41的一端设有中心轴49，第一皮带48的皮带轮与中心轴49连接，第一皮带轮驱动中心轴旋转以带动圆周对称设置的机械臂旋转。具体的，右侧第一皮带轮通过电机带动旋转，通过第一皮带带动左侧的第一皮带轮旋转，中心轴与左侧的第一皮带轮同轴旋转，最终带动机械臂42旋转，升降气缸44位于设备平台的上方，吸片时，升降气缸44向上顶升，带动吸放片机构40向上抬起，使得吸盘41避开叠片治具31上方的定位轴33，机械臂42或转台机构30旋转使得吸盘41位于叠片治具的正上方，通过伸缩杆43向下压缩，带动吸盘41下压到晶圆的上表面，打开真空吸力吸起晶圆，伸缩杆43向上升起并旋转，将晶片带到下个90°位置，下一个吸盘开始吸附晶圆，吸附晶圆的吸盘转动至晶圆传输机构50上方时，真空关闭，晶片落到晶圆传输机构50上，传输进晶圆盒70内。

可选的，晶圆传输机构50包括第二皮带52，第二皮带52的宽度小于晶圆盒70的内宽尺寸，以使的第二皮带52上的晶圆传输至晶圆盒70内，如图4所示，第二皮带52远离晶圆盒70的一端的皮带轮的外侧设有同步齿轮53，同步齿轮53通过同步皮带54与伺服电机55连接，伺服电机55通过L型支撑板56与底部的设备平台10固定连接，通过伺服电机55带动第二皮带52运动，以将第二皮带52上的晶圆运输至后方的晶圆盒70上，第二皮带两端的转轴分别安装有轴承座，靠近晶圆盒一端轴承座设计尺寸较小，小于片盒的内宽尺寸，可以直接进入晶圆盒中间的空挡，以通过第二皮带将晶圆运输至晶圆盒70内。升降承台51包括承载台511和与承载台511固定连接的立板512，承载台511与立板512垂直连接，立板512远离承载台511的一侧设有滑块513，滑块513与设备平台上的线轨配合，带动承载台511上下移动，具体的，立板512的后侧面安装有滚珠丝杆螺纹座，通过安装在下方的片盒升降驱动电机的驱动，驱动滚珠丝杆的转动，使得承载台511作上下运动，通过承载台的运动，晶圆盒70的插片由上自下依次进行，首先对晶圆盒最上方的位置进行插片，然后通过承载台向上运动晶圆逐渐向下1片片的插满晶圆盒。

可选的，在本实施例中，如图5所示，晶圆盒取放机构60包括直线导轨62、与直线导轨62滑动连接的支撑台63，夹爪61为两个，分别设于支撑台63底部的两侧，夹爪61上设有夹持气缸，夹持气缸收缩，对晶圆盒70进行加持，扩张则放下晶圆盒，具体的，当承载台511上的晶圆盒插满晶圆时，右侧的晶圆盒运输轨道20提前将空晶圆盒运输至指定位置，通过夹持气缸收缩，支撑台63底部的两夹爪分别夹持插满晶圆的晶圆盒和右侧晶圆盒运输轨道20上的空晶圆盒，然后支撑台63向左移动，当左侧夹爪夹持的插满晶圆的晶圆盒位于左侧晶圆盒运输轨道20上方时，右侧夹爪夹持的空晶圆盒位于承载台511的上方，此时夹持气缸扩展，使得夹爪打开，将插满晶圆的晶圆盒置于左侧晶圆盒运输轨道20上，空晶圆盒置于承载台511。依次移动同时转移两个晶圆盒。进一步的，在晶圆盒运输轨道20的端部设有挡板，防止晶圆盒掉落。

本实施例工作时，首先将晶圆放置在叠片治具31中，叠片治具31放置在转台机构30上，右侧晶圆盒运输轨道20上空的晶圆盒通过晶圆盒取放机构60夹持放置在升降承台51上，通过机械臂42带动吸盘41逐个转动到叠片治具31的上方，由上自下逐渐吸取叠片治具31上的晶圆，机械臂每旋转90°，吸取1片晶圆，吸取了晶圆的吸盘旋转至晶圆传输机构50时，吸盘真空关闭，放下晶圆，通过晶圆传输机构50将晶圆运送至后方空晶圆盒内，当晶圆盒内插满晶圆时，通过晶圆盒取放机构60将插满晶圆的晶圆盒夹持放入左侧的晶圆盒运输轨道20上，运送到作业员可以拿到的位置，取下装满盒的晶圆，完成插片。本实用新型提出的晶圆自动插片装置，晶圆自动完成插片运输，通过多个机械臂和叠片治具的配合，大大的提高了晶圆的插片效率。

需要说明的是，上述的实施过程只是为了说明本申请的可实施性，但这并不代表本申请的晶圆自动插片装置只有上述实施流程，相反的，只要能够将本申请的晶圆自动插片装置实施起来，都可以被纳入本申请的可行实施方案。

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、机构、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、机构、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。

以上实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种晶圆自动插片装置，包括设备平台，其特征在于，所述设备平台的两侧设有运动方向相反的第一晶圆盒运输轨道和第二晶圆盒运输轨道，所述第一晶圆盒运输轨道和所述第二晶圆盒运输轨道之间沿长度方向依次设有转台机构、吸放片机构、晶圆传输机构、晶圆盒取放机构，所述转台机构上设有若干叠片治具，所述叠片治具内叠设有若干晶圆，所述吸放片机构上设有吸盘，以将所述叠片治具叠设的晶圆自上而下依次转移至所述晶圆传输机构，所述晶圆传输机构远离所述吸放片机构的一端设有升降承台，所述升降承台上设有晶圆盒，所述晶圆传输机构用于将所述晶圆运输至所述晶圆盒内，以完成所述晶圆的插片，所述晶圆盒取放机构上设有夹爪，用于将空的所述晶圆盒从所述第一晶圆盒运输轨道上夹持至所述升降承台上，以及将装满晶圆的所述晶圆盒从所述升降承台上夹持至所述第二晶圆盒运输轨道上。

2.根据权利要求1所述的晶圆自动插片装置，其特征在于，所述转台机构与所述设备平台转动连接，所述转台机构上圆周对称设有至少四个所述叠片治具，所述叠片治具上设有定位孔，所述转台机构上设有与所述定位孔相适配的定位销，所述叠片治具通过所述定位孔和所述定位销与所述转台机构固定连接。

3.根据权利要求2所述的晶圆自动插片装置，其特征在于，所述叠片治具上设有若干定位轴，若干所述定位轴之间形成容纳空间，若干所述晶圆依次叠设于所述容纳空间内，所述容纳空间的底部设有推杆，所述推杆用于推动所述晶圆向上运动。

4.根据权利要求1所述的晶圆自动插片装置，其特征在于，所述吸放片机构包括至少四个圆周对称的机械臂，所述吸盘设于所述机械臂的末端，所述吸盘的非吸合面设有伸缩杆。

5.根据权利要求4所述的晶圆自动插片装置，其特征在于，所述吸放片机构的底部设有升降部件，所述升降部件包括由下至上依次设置的升降气缸、升降板、连接板，所述升降部件用于调整所述吸放片机构的上下位置，所述升降部件的四周设有导向轴。

6.根据权利要求5所述的晶圆自动插片装置，其特征在于，所述升降板与所述连接板之间设有第一皮带，所述机械臂远离所述吸盘的一端设有中心轴，所述第一皮带的皮带轮与所述中心轴连接，所述第一皮带轮驱动所述中心轴旋转以带动所述机械臂旋转。

7.根据权利要求1所述的晶圆自动插片装置，其特征在于，所述晶圆传输机构包括第二皮带，所述第二皮带的宽度小于所述晶圆盒的内宽度，以使所述第二皮带上的晶圆传输至所述晶圆盒内。

8.根据权利要求7所述的晶圆自动插片装置，其特征在于，所述第二皮带远离所述晶圆盒的一端的皮带轮的外侧设有同步齿轮，所述同步齿轮通过同步皮带与伺服电机连接，所述伺服电机通过L型支撑板与所述设备平台固定连接。

9.根据权利要求1所述的晶圆自动插片装置，其特征在于，所述升降承台包括承载台和与所述承载台固定连接的立板，所述立板远离所述承载台的一侧设有滑块，所述滑块与所述设备平台上的线轨配合，以带动所述承载台上下移动。

10.根据权利要求1所述的晶圆自动插片装置，其特征在于，所述晶圆盒取放机构包括直线导轨、与所述直线导轨滑动连接的支撑台，所述夹爪设于所述支撑台的底部的两侧，所述夹爪上设有夹持气缸。