TWI566900B - 非接觸式轉移手 - Google Patents

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TWI566900B TW104112570A TW104112570A TWI566900B TW I566900 B TWI566900 B TW I566900B TW 104112570 A TW104112570 A TW 104112570A TW 104112570 A TW104112570 A TW 104112570A TW I566900 B TWI566900 B TW I566900B
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Description

非接觸式轉移手
本發明關於非接觸式轉移手。
關於非接觸式轉移手的技術揭示於日本專利公開案第2009-032744號(JP 2009-032744 A)。描述於JP 2009-032744的白努利(Bernoulli)夾盤(一種非接觸式轉移手)所具有的組態是抓握單元耦合於碟形抽吸保持板。於這抽吸保持板，用於保持工件的抽吸表面具有四個空氣排放溝槽，其位在抽吸保持板的外周側上。每個空氣排放溝槽的外端和抽吸表面側是打開的。附帶而言，在抽吸保持板中鑽鑿出壓縮空氣供應通路和分布流動通路。壓縮空氣供應通路連通於排放幫浦。分布流動通路連通在壓縮空氣供應通路和四個空氣排放溝槽之間。供應自抓握單元的空氣流動經過抽吸保持板中所形成的壓縮空氣供應通路和分布流動通路，並且從空氣排放溝槽排放。從空氣排放溝槽所排放的壓縮空氣藉由射出效應而抽拉周邊的空氣，且因此產生抽吸力以使工件吸附在抽吸表面上。附帶 而言，由於壓縮空氣以高速流動經過空氣排放溝槽，故藉由白努利效應而在空氣排放溝槽周圍產生負壓。以此方式，工件被吸附在抽吸表面上。
於壓縮空氣供應通路和分布流動通路形成於相關技藝之上述非接觸式轉移手的情形，必須藉由鑽鑿而在抽吸保持板中形成長窄孔。為了藉由鑽鑿而形成長窄孔，鑽子須要具有小直徑。然而，當考慮鑽子在處理期間斷裂或彎曲時，鑽子的直徑縮減不是合意的。結果，難以形成小直徑的孔。為此緣故，於相關技藝，難以減少抽吸保持板的厚度。
本發明提供非接觸式轉移手。
根據本發明的一方面之非接觸式轉移手包括抽吸保持板和蓋部。抽吸保持板具有作為正面的扁平形抽吸表面、作為背面的非抽吸表面、以及腔室。抽吸表面具有氣體排放溝槽。非抽吸表面具有氣體供應溝槽，其具有氣體引入埠。腔室連通於氣體供應溝槽的末端。氣體供應溝槽建構成從氣體引入埠朝向腔室來供應氣體。腔室的壁面具有入口。氣體排放溝槽經由入口而連通於腔室，並且建構成以離開腔室的方向來排放氣體。蓋部固定在非抽吸表面上以覆蓋氣體供應溝槽和腔室。
根據本發明的一方面，氣體流動通路可以藉由將抽吸表面和非抽吸表面做出溝槽而形成。因此，舉例 而言，即使當流動通路是具有1毫米或更小深度的淺通路時，相較於藉由孔處理而形成的流動通路來說仍可以輕易形成流動通路。就如所述，可以輕易減少溝槽深度，且因此可以輕易達成抽吸保持板的薄化。然後，流動通路藉由以蓋部來覆蓋氣體排放溝槽和腔室的開口側而形成。
於本發明的一方面，氣體排放溝槽可以由多個氣體排放溝槽所組成。附帶而言，氣體排放溝槽可以相對於垂直於抽吸表面的平面被對稱地排列。藉由採取此種組態，則可以輕易達到穩定的抽吸效能。
於本發明的一方面，氣體供應溝槽可以具有線性形狀。附帶而言，腔室可以設置在抽吸表面的中央。此外，氣體排放溝槽可以從腔室徑向且線性地延伸。這組態可以輕易避免抽吸保持板之抽吸表面側上的氣體排放溝槽和非抽吸表面側上的氣體供應溝槽在平面圖中(當抽吸保持板從抽吸表面側或非抽吸表面側來看)彼此交叉。因而，可以輕易達成抽吸保持板的薄化。再說，氣體排放溝槽的長度可以藉由將腔室佈置在抽吸表面的中央而輕易做成彼此相等。因而，可以達到穩定的抽吸效能。
於本發明的一方面，氣體供應溝槽可以具有主溝槽和寬度縮減溝槽。主溝槽可以具有恆定的寬度並且線性延伸。寬度縮減溝槽可以從主溝槽的末端延伸到腔室。附帶而言，寬度縮減溝槽的溝槽寬度可以朝向腔室而逐漸減少。當採用此種寬度縮減溝槽時，氣體排放溝槽的入口可以佈置在氣體供應溝槽之出口的附近。以此方式， 可以輕易增加氣體排放溝槽的入口數目。附帶而言，氣體排放溝槽的入口可以輕易排列成相等間隔。
附帶而言，根據本發明的一方面之非接觸式轉移手可以進一步包括突起，其設置在腔室的底面上。有可能藉由採取此種組態而以突起來輕易使腔室中的壓力分布均等，且因此改善從氣體排放溝槽所排放的氣體之流動速率的均勻性。
根據本發明的一方面，可以輕易執行抽吸保持板的薄化。
1‧‧‧非接觸式轉移手
2‧‧‧抽吸保持板
2a‧‧‧抽吸表面
2b‧‧‧非抽吸表面
2A‧‧‧圓形抽吸主部
2B‧‧‧矩形延伸部
3‧‧‧圓形腔室
3a‧‧‧圓形周邊壁面
3b‧‧‧底面
4‧‧‧工件保持爪
4a‧‧‧固定部
4b‧‧‧爪部
5‧‧‧定位孔
6‧‧‧線性氣體供應溝槽
6a‧‧‧主溝槽
6b‧‧‧寬度縮減溝槽
6c‧‧‧出口
6d‧‧‧氣體引入孔
7‧‧‧定位銷
8‧‧‧板形蓋部
8A‧‧‧蓋主體部
8B‧‧‧延伸部
9‧‧‧凹口
10‧‧‧氣體排放溝槽
10a‧‧‧入口
11‧‧‧螺釘
12‧‧‧螺孔
20‧‧‧拱形突起
21‧‧‧抽吸保持板
30‧‧‧柱形突起
30a‧‧‧周邊表面
31‧‧‧抽吸保持板
40‧‧‧柱形突起
41‧‧‧抽吸保持板
50‧‧‧非接觸式轉移手
51‧‧‧抽吸保持板
51a‧‧‧抽吸表面
51b‧‧‧非抽吸表面
52‧‧‧氣體供應溝槽
52a‧‧‧出口
53‧‧‧腔室
53a‧‧‧周邊壁面
53b‧‧‧底面
54‧‧‧線性氣體排放溝槽
54a‧‧‧入口
W‧‧‧工件
本發明之範例性實施例的特色、優點、技術和產業重要性將在下面參考伴隨圖式來描述，其中相同的數字是指相同的元件，並且其中：圖1是根據本發明的非接觸式轉移手之實施例的立體分解圖；圖2是晶圓吸附在圖1所示手上之狀態的立體圖；圖3是手之抽吸表面側的立體圖；圖4是手之主區域的放大截面圖；圖5是抽吸保持板之第一修改範例的立體圖；圖6是抽吸保持板之第二修改範例的立體圖；圖7是抽吸保持板之第三修改範例的立體圖；以及圖8是根據本發明的非接觸式轉移手之另一實施例的平面圖。
下文將參考圖式來詳述根據本發明之非接觸式轉移手的較佳實施例。本發明的實施例尤其關於非接觸式轉移手，其用於在非接觸狀態下、在抽吸表面上來吸附平板形狀的工件(例如半導體晶圓和玻璃基板)並且將工件轉移到指定的位置。
如圖1到圖3所示，非接觸式轉移手1安裝到微小型半導體設備中的轉移機器人，並且用於轉移薄而扁平的工件W。手1裝配了抽吸保持板2，其具有約1.5毫米的厚度並且具有扁平形抽吸表面2a。由樹脂或金屬做成的抽吸保持板2具有：圓形抽吸主部2A，其稍微小於工件(例如，半導體晶圓、玻璃基板或類似者)W，該工件具有平板形狀並且受到抽吸；以及矩形延伸部2B，其在相同平面上而從抽吸主部2A的周緣徑向突出。
呈凹陷形狀的圓形腔室3設置在抽吸主部2A的中央。工件保持爪4以相等間隔而固定於抽吸主部2A。每個L形工件保持爪4具有：固定部4a，其固定於抽吸主部2A的非抽吸表面2b；以及爪部4b，其藉由將固定部4a的末端做直角彎曲而形成。由於爪部4b鄰接靠著工件W的周緣，故工件W可以相對於抽吸主部2A被而可靠地定位。
抽吸保持板2的非抽吸表面2b具有線性氣體供應溝槽6，其從延伸部2B延伸而跨越抽吸主部2A。氣 體供應溝槽6的終端具有凹陷形狀，並且從外往內供應氣體。氣體供應溝槽6的終端連通於圓形腔室3。同時，氣體供應溝槽6的起始端經由氣體引入孔6d而連通於外面的空氣供應來源(未顯示)。此外，定位銷7設置在抽吸保持板2之延伸部2B的非抽吸表面2b側上。如圖1所示，氣體供應溝槽6設置在定位銷7之間。
板形蓋部8安裝在抽吸保持板2的非抽吸表面2b上，如此以覆蓋腔室3和氣體供應溝槽6。由樹脂或金屬做成之蓋部8的外形實質相同於抽吸保持板2的外形。蓋部8包括：蓋主體部8A，其外形實質相同於抽吸主部2A的外形；以及延伸部8B，其外形實質相同於延伸部2B的外形。蓋主體部8A具有凹口9，而工件保持爪4的固定部4a插在每個凹口9中。附帶而言，延伸部8B具有定位孔5，而每個定位銷7則從中插入。然後，蓋部8藉由將螺釘11旋入抽吸保持板2中所形成的螺孔12而固定於抽吸保持板2的非抽吸表面2b。
如圖3和圖4所示，抽吸保持板2的抽吸表面2a具有呈徑向的氣體排放溝槽10。每個氣體排放溝槽10具有凹陷形狀，並且腔室3中的空氣從氣體排放溝槽10排放到外面。氣體排放溝槽10的入口10a形成為跨越形成腔室3的圓形周邊壁面3a和底面3b。藉由使用具有球形尖端之球端銑刀的過程，則氣體排放溝槽10形成在抽吸表面2a側上。氣體排放溝槽10形成為使得它從入口10a徑向往外而變得較淺和漸細。由於氣體排放溝槽10 形成此種形狀，空氣可以採取遵循抽吸表面2a的方式而從氣體排放溝槽10平順的往外流動。以此方式，當空氣以高速流動經過抽吸表面2a和工件W之間的間隙時，由於白努利效應的負壓產生作用，故工件W可以有效率的吸附在抽吸保持板2的抽吸表面2a上。
在形成氣體排放溝槽10時，首先，藉由使用球端銑刀而從抽吸保持板2的抽吸表面2a來將入口10a形成於腔室3中。然後，球端銑刀在抽吸表面2a的徑向上移動，使得溝槽從入口10a逐漸變得更淺。以此種形成而言，可以輕易處理氣體排放溝槽10。因此，處理時間短。
氣體排放溝槽10相對於垂直於抽吸表面2a的表面被對稱地排列。由於此種排列的結果，可以輕易達到用於工件W的穩定抽吸效能。在此，氣體排放溝槽10線性延伸，並且從排列在抽吸表面2a之中央的腔室3而徑向的形成。氣體排放溝槽10在腔室3的圓周方向呈相等的間隔而排列。
如上所述，氣體排放溝槽10線性且徑向地形成。這組態可以輕易避免非抽吸表面2b側上的氣體供應溝槽6和抽吸表面2a側上的氣體排放溝槽10於平面圖中(當抽吸保持板2從抽吸表面2a側或非抽吸表面2b側來看)彼此交叉。以此方式，可以輕易達成抽吸保持板2的薄化。附帶而言，可以同時減少抽吸保持板2的重量。此外，由於腔室3被佈置在抽吸表面2a的中央，故氣體排 放溝槽10可以輕易具有相同的長度。以此方式，可以達到穩定的抽吸效能。
如圖1所示，線性延伸的氣體供應溝槽6具有：主溝槽6a，其維持相同寬度而延伸；以及寬度縮減溝槽6b，其從主溝槽6a的下游端延伸到腔室3。寬度縮減溝槽6b的溝槽寬度朝向下游側而逐漸減少。雖然壓力在這寬度縮減溝槽6b中有損失，但是可以藉由減少這寬度縮減溝槽6b的整體長度以及使寬度縮減溝槽6b採取漸縮形狀而抑制壓力損失。當採用此種寬度縮減溝槽6b時，氣體排放溝槽10的入口10a可以被佈置在氣體供應溝槽6之出口6c的附近。以此方式，氣體排放溝槽10之入口10a的數目可以輕易於腔室3中增加。附帶而言，氣體排放溝槽10的入口10a可以輕易以相等間隔而沿著周邊壁面3a排列在圓周方向。
如上所述，非接觸式轉移手1的抽吸保持板2具有：在非抽吸表面2b側上呈凹陷形狀的氣體供應溝槽6和呈凹陷形狀的腔室3；以及在抽吸表面2a側上呈凹陷形狀的氣體排放溝槽10。於此種組態，當抽吸表面2a和非抽吸表面2b接受溝槽加工時，可以形成氣體流動通路。因此，舉例而言，即使當流動通路具有1毫米或更小的深度而因此為淺時，相較於做孔處理所形成的流動通路來說仍可以輕易形成流動通路。就如所述，可以輕易減少溝槽深度，且因此可以輕易達成抽吸保持板2的薄化。然後，當蓋部8覆蓋氣體排放溝槽10和腔室3的開口側 時，形成了流動通路
此外，於平面圖(當抽吸保持板2從抽吸表面2a側或非抽吸表面2b側來看)，氣體供應溝槽6、腔室3、以及氣體排放溝槽10彼此既不重疊也不交叉。結果，可以進一步輕易達成抽吸保持板2的薄化。此種薄化有助於抽吸保持板2的重量減少。
本發明不限於上述實施例，並且可以做出如下所述的多樣修改而不偏離本發明的精義。
如圖5所示，於抽吸保持板21，離開周邊壁面3a並且沿著周邊壁面3a延伸的拱形突起20設置在圓形腔室3的底面3b上。這突起20的排列方式是面對氣體供應溝槽6的出口6c，而不覆蓋住被佈置在遠離出口6c的位置的氣體排放溝槽10的入口10a。於這情形，從出口6c所排放的空氣不會直接流進位置遠離出口6c的入口10a裡。此外，從出口6c所排放的空氣可以均等分布於腔室3中。據此，有可能藉由採用突起20來改善從氣體排放溝槽10所排放的氣體之流動速率的均勻性。當從氣體供應溝槽6的出口6c所排放之空氣的流動速度為高時，此種突起20特別有效。
如圖6所示，於抽吸保持板31，柱形突起30設置在圓形腔室3之底面3b的中央上。於這情形，從出口6c所排放的空氣沿著突起30的周邊表面30a而流動。因此，可以減少腔室3中的壓力損失，同時可以改善腔室3中之壓力分布的均勻性。因而，有可能藉由採取突起30 來改善從氣體排放溝槽10所排放的氣體之流動速率的均勻性。當從氣體供應溝槽6的出口6c所排放之空氣的流動速度為高時，此種突起30特別有效。
如圖7所示，於抽吸保持板41，柱形突起40設置並且均勻排列於圓形腔室3之底面3b的實質整個面積中。由於此種組態的結果，從出口6c排放的空氣被突起40所攪動。因此，可以改善腔室3中之壓力分布的均勻性。因而，有可能藉由採取突起40來改善從氣體排放溝槽10所排放的氣體之流動速率的均勻性。當從氣體供應溝槽6的出口6c所排放之空氣的流動速度為高時，此種突起40特別有效。
如圖8所示，在抽吸保持板51的非抽吸表面51b側上，根據另一實施例的手50設置有：線性延伸的氣體供應溝槽52；以及腔室53，其連通於排列在氣體供應溝槽52之中間和下游端的出口52a。在抽吸保持板51的抽吸表面51a側上，手設置有線性氣體排放溝槽54。每個線性氣體排放溝槽54從入口54a延伸，並且跨越腔室53的周邊壁面53a和底面53b而形成。然後，每個氣體排放溝槽54相對於氣體供應溝槽52而垂直延伸。氣體排放溝槽54彼此平行的延伸。應注意板形蓋部(未顯示)固定於非抽吸表面51b。
1‧‧‧非接觸式轉移手
2‧‧‧抽吸保持板
2a‧‧‧抽吸表面
2b‧‧‧非抽吸表面
2A‧‧‧圓形抽吸主部
2B‧‧‧矩形延伸部
3‧‧‧圓形腔室
3a‧‧‧圓形周邊壁面
3b‧‧‧底面
4‧‧‧工件保持爪
4a‧‧‧固定部
4b‧‧‧爪部
5‧‧‧定位孔
6‧‧‧線性氣體供應溝槽
6a‧‧‧主溝槽
6b‧‧‧寬度縮減溝槽
6c‧‧‧出口
6d‧‧‧氣體引入孔
7‧‧‧定位銷
8‧‧‧板形蓋部
8A‧‧‧蓋主體部
8B‧‧‧延伸部
9‧‧‧凹口
10a‧‧‧入口
11‧‧‧螺釘
12‧‧‧螺孔
W‧‧‧工件

Claims (6)

  1. 一種非接觸式轉移手(1)，其特徵在於包括：抽吸保持板(2)，其具有作為正面的扁平形抽吸表面(2a)、作為背面的非抽吸表面(2b)、以及在該非抽吸表面開口之凹陷形狀的腔室(3)；以及蓋部(8)，其中：該抽吸表面形成有多個氣體排放溝槽(10)，該非抽吸表面具有氣體供應溝槽(6)，其具有氣體引入埠(6d)，該腔室(3)連通於該氣體供應溝槽的末端，該氣體供應溝槽建構成從該氣體引入埠朝向該腔室來供應氣體，該腔室的壁面(3a)具有入口(10a)，該等氣體排放溝槽經由該入口而連通於該腔室，並且建構成以離開該腔室的方向來排放該氣體，以及該蓋部固定在該非抽吸表面上以覆蓋該氣體供應溝槽和該腔室。
  2. 根據申請專利範圍第1項的非接觸式轉移手，其中：該等氣體排放溝槽是以該腔室(3)為中心而在圓周方向上等間隔地形成。
  3. 根據申請專利範圍第2項的非接觸式轉移手，其中：該氣體供應溝槽具有線性形狀， 該腔室設置在該抽吸表面的中央，以及該等氣體排放溝槽從該腔室徑向且線性地延伸。
  4. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項的非接觸式轉移手，其中：該氣體供應溝槽具有主溝槽(6a)和寬度縮減溝槽(6b)，該主溝槽具有恆定的寬度並且線性延伸，該寬度縮減溝槽從該主溝槽的末端延伸到該腔室，以及該寬度縮減溝槽的溝槽寬度朝向該腔室而逐漸減少。
  5. 根據申請專利範圍第1至3項中任一項的非接觸式轉移手，其進一步包括：突起(20；30；40)，其設置在該腔室的底面(3b)上。
  6. 根據申請專利範圍第5項的非接觸式轉移手，其中：至少部分的該突起是相對於該氣體供應溝槽的出口(6c)。
TW104112570A 2014-04-25 2015-04-20 非接觸式轉移手 TWI566900B (zh)

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