TWI796709B - 晶圓懸浮手臂 - Google Patents

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TWI796709B TW110121814A TW110121814A TWI796709B TW I796709 B TWI796709 B TW I796709B TW 110121814 A TW110121814 A TW 110121814A TW 110121814 A TW110121814 A TW 110121814A TW I796709 B TWI796709 B TW I796709B
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Abstract

本發明係一種晶圓懸浮手臂，其包含一本體，本體包含有一連接部、一右支臂及一左支臂，連接部貫穿有複數進氣孔，右支臂及左支臂的形狀及位置相對稱地分別側向凸伸於連接部，右支臂及左支臂分別具有一承載面及一流道面，各承載面形成有複數外斜孔及複數內斜孔，各外斜孔及各內斜孔間隔排列且沿右支臂及左支臂的軸向方向延伸，各流道面凹設有複數相對應的流道且各流道與各進氣孔相連通；一底蓋，其蓋設本體的底面；經由調整各孔吹出之氣體壓力，使得晶圓得以懸浮定位於左支臂與右支臂的上方，達到避免在移動的過程中刮傷晶圓之功效。

Description

晶圓懸浮手臂
本發明係涉及一種晶圓移動手臂，尤指一種利用吹氣產生負壓使得晶圓可懸浮定位於其上之晶圓懸浮手臂。
現有技術的晶圓搬運設備中，用於抓取及移動晶圓之機構為真空吸盤手臂(FORK)，真空吸盤手臂包含一爪形片體及複數吸盤，爪形片體穿設有複數流道，各流道連接於外部抽氣裝置，各吸盤組裝於爪形片體上並且與各流道相連通，藉由抽氣裝置進行抽氣動作，使得真空吸盤手臂可利用其吸盤將晶圓吸附於其上，達到搬運晶圓之功效。
然而，前述採用吸附固定的方式，在晶圓吸附的瞬間及移動的過程中，容易因為些微之移動而導致晶圓與爪形片體之間產生摩擦而刮傷，刮傷將會導致晶圓的良率下降；因此，現有技術的真空吸盤手臂，其整體構造存在有如前述的問題及缺點，實有待加以改良。
有鑒於現有技術的不足，本發明提供一種晶圓懸浮手臂，其藉於左支臂及右支臂穿設有複數外斜孔及複數內斜孔，使得吹出氣體後可將晶圓懸浮定位於其上之目的。
為達上述之發明目的，本發明所採用的技術手段為設計一種晶圓懸浮手臂，其包含： 一本體，其包含有一連接部、一右支臂及一左支臂，該連接部具有一頂面及一底面，該頂面貫穿有複數進氣孔，該右支臂及該左支臂的形狀及位置相對稱地分別側向凸伸於該連接部，該右支臂及該左支臂相鄰的一側面為內側面，相對於該內側面的另一側面為外側面，該右支臂及該左支臂分別具有一承載面及一流道面，該承載面與該流道面為上下相對的二側面，各該承載面為高度自該外側面朝向該內側面的方向逐漸降低之斜面，各該承載面形成有複數外斜孔及複數內斜孔，各該外斜孔分別貫穿該右支臂及該左支臂，且各該外斜孔貫穿的方向為自該外側面朝向該內側面的方向，各該外斜孔間隔排列且沿該右支臂及該左支臂的軸向方向延伸，各該內斜孔分別貫穿該右支臂及該左支臂，且各該內斜孔貫穿的方向為自該內側面朝向該外側面的方向，各該內斜孔位於各該外斜孔的內側方向，各該內斜孔間隔排列且沿該右支臂及該左支臂的軸向方向延伸，各該流道面凹設有複數內斜流道及複數外斜流道，各該內斜流道與各該內斜孔及各該進氣孔相連通，各該外斜流道與各該外斜孔及各該進氣孔相連通；一底蓋，其固設於該連接部的該底面及各該流道面，且覆蓋各該內斜流道及各該外斜流道。
進一步而言，所述之晶圓懸浮手臂，其中各該承載面進一步內凹形成有複數集氣槽，各該集氣槽分別沿該右支臂及該左支臂的軸向方向間隔排列且鄰近於該外側面，各該集氣槽的內徑自該內側面朝向該外側面的方向逐漸減少形成一漸縮狀。
進一步而言，所述之晶圓懸浮手臂，其中各該集氣槽具有一入口端及一出口端，該入口端鄰近於該外斜孔，該出口端鄰近於該外側面，各該集氣槽的數量為五個，而位於中間的該集氣槽的該出口端方向為垂直於該外側面，位於二側的各該集氣槽的各出端口的方向朝向位於中間的該集氣槽方向。
進一步而言，所述之晶圓懸浮手臂，其中各該流道面凹設有複數內斜槽孔及複數外斜槽孔，各該內斜槽孔為錐形孔且與各該內斜孔相連通，各該外斜槽孔為錐形孔且與各該外斜孔相連通。
進一步而言，所述之晶圓懸浮手臂，其進一步包含複數第一定位塊及複數第二定位塊，各該第一定位塊凸設於該連接部的該頂面且分別鄰近於該右支臂及該左支臂，各該第二定位塊分別凸設於該右支臂的端部及該左支臂的端部。
進一步而言，所述之晶圓懸浮手臂，其中該連接部具有一前側面，該前側面位於該頂面及該底面之間且該前側面為一內凹弧面，各該第一定位塊分別形成有一第一抵靠面，該第一抵靠面相鄰於該前側面且對齊於該前側面。
進一步而言，所述之晶圓懸浮手臂，其中各該第二定位塊分別形成有一第二抵靠面，該第二抵靠面為朝向該內側面方向的一弧面且形狀對應於該前側面的形狀。
進一步而言，所述之晶圓懸浮手臂，其中該右支臂及該左支臂的各該外斜孔及各該內斜孔分別各有二排且呈左右交錯排列，各該外斜孔的內徑及各該內斜孔的內徑自鄰近於該連接部的一端朝向另一端的方向逐漸增加。
進一步而言，所述之晶圓懸浮手臂，其中各該內斜孔的軸心線及各該外斜孔的軸心線相對於該流道面的夾角的角度範圍為25~50度。
進一步而言，所述之晶圓懸浮手臂，其中各該內斜孔及各該外斜孔的內徑範圍為0.1~0.3mm。
本發明的優點在於，藉由調整外斜孔及內斜孔吹出之氣體壓力，使得晶圓得以懸浮定位於左支臂與右支臂的上方，達到以未接觸晶圓的方式即可移動晶圓，並且避免在移動的過程中刮傷晶圓之功效；而設置第一定位 塊及第二定位塊可進一步抵靠晶圓的側邊並將晶圓限位於其中，達到防止晶圓自側邊甩出之功效。
10:本體
11:連接部
111:頂面
112:底面
113:前側面
114:進氣孔
115:第一定位塊
116:連接頭
117:第一抵靠面
12:右支臂
13:左支臂
14:承載面
141:外斜孔
142:內斜孔
143:集氣槽
144:第二定位塊
145:入口端
146:出口端
147:第二抵靠面
15:流道面
151:內斜流道
152:外斜流道
153:內斜槽孔
154:外斜槽孔
20:底蓋
30:晶圓
圖1係本發明之立體外觀圖。
圖2係本發明之分解圖。
圖3係本發明之另一角度分解圖。
圖4係本發明之流道面下視圖。
圖5係本發明之左支臂局部剖面圖。
圖6係本發明之左支臂另一局部剖面圖。
圖7係本發明之前視圖。
圖8係本發明之局部流場示意圖。
以下配合圖式以及本發明之較佳實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段。
請參閱圖1及圖2所示，本發明之晶圓懸浮手臂，其包含一本體10及一底蓋20。
請參閱圖1、圖2及圖5所示，本體10包含有一連接部11、一右支臂12及一左支臂13，連接部11為一片體且具有一頂面111、一底面112及一前側面113，頂面111及底面112為上下相對的二側面，前側面113位於頂面111及底面112之間且前側面113為一內凹弧面，頂面111貫穿有複數進氣孔114及凸設有複數第一定位塊115，各進氣孔114上分別設置有一連接頭116，連接頭116用以 與外部供氣管路(圖式中未示)連接，各第一定位塊115分別鄰近於右支臂12及左支臂13，且各第一定位塊115形成有一第一抵靠面117，第一抵靠面117相鄰於前側面113且與前側面113對齊。
右支臂12及左支臂13形狀及位置相對稱地分別凸伸於連接部11，具體而言為水平間隔凸伸於連接部11的前側面113，右支臂12及左支臂13相鄰的一側面為內側面，相對於內側面的另一側面為外側面，而因為右支臂12及左支臂13結構相同形狀相對稱，故以左支臂13為例說明，左支臂13具有一承載面14及一流道面15，承載面14與流道面15為上下相對的二側面，承載面14為高度自外側面朝向內側面方向逐漸降低之斜面，各承載面14形成有複數外斜孔141、複數內斜孔142、複數集氣槽143及一第二定位塊144，各外斜孔141貫穿左支臂13的承載面14及流道面15並且其貫穿的方向為自外側面朝向內側面的方向，各外斜孔141間隔排列且沿左支臂13的軸向方向延伸，在本實施例中，各外斜孔141共有二排且呈左右交錯排列，各外斜孔141的內徑自鄰近於連接部11的一端朝向左支臂13的端部方向逐漸增加，較佳的內徑範圍為0.1~0.3mm，且各外斜孔141的軸心線相對於流道面15的夾角的角度範圍為25~50度，但不以此為限，各外斜孔141的形式及排列方式可依使用者需求作改變。
請參閱圖1、圖4至圖6所示，各內斜孔142貫穿左支臂13的承載面14及流道面15並自內側面朝向外側面的方向，各內斜孔142位於各外斜孔141的內側位置，各內斜孔142間隔排列且沿左支臂13的軸向方向延伸，在本實施例中，各內斜孔142共有二排且呈左右交錯排列，各內斜孔142的內徑自鄰近於連接部11的一端朝向左支臂13的端部方向逐漸增加，較佳的內徑範圍為0.1~0.3mm，且各內斜孔142的軸心線相對於流道面15的夾角的角度範圍為25~50度，但不以此為限，各內斜孔142的形式及排列方式可依使用者需求作改變。
請參閱圖1所示，各集氣槽143間隔內凹於承載面14且鄰近於外側面，各集氣槽143具有一入口端145及一出口端146，入口端145鄰近於外斜孔141，出口端146鄰近於外側面，集氣槽143的內徑自入口端145朝向出口端146的方向逐漸減少形成一漸縮狀，在本實施例中，左支臂13的集氣槽143的數量為五個，沿左支臂13的軸向方向間隔排列，位於中間的集氣槽143其出口端146方向為垂直外側面，位於二側的集氣槽143其出端口的方向朝向位於中間的集氣槽143方向，但不以此為限，集氣槽143的設置與否及集氣槽143的數量及形式可依使用者需求作改變。
第二定位塊144凸設於左支臂13的端部且第二定位塊144形成有一第二抵靠面147，第二抵靠面147為朝向內側面方向的一弧面且形狀對應於前側面113的形狀。
請參閱圖3及圖4所示，各流道面15凹設有複數內斜流道151、複數外斜流道152、複數內斜槽孔153及複數外斜槽孔154，各內斜流道151沿左支臂13的軸向方向延伸且與各內斜孔142及各進氣孔114相連通，各外斜流道152沿左支臂13的軸向方向延伸且與各外斜孔141及各進氣孔114相連通，各內斜槽孔153為錐形孔且與各內斜孔142相連通，各外斜槽孔154為錐形孔且與各外斜孔141相連通。
底蓋20為一片體，其固設於連接部11的底面112及各流道面15，底蓋20覆蓋各內斜流道151及各外斜流道152，使得各內斜流道151及各外斜流道152封閉形成一內部空間。
本發明使用時，請參閱圖1、圖4及圖7所示，可藉由連接部11連接於一機械手臂(圖式中未示)使用，連接頭116與供氣管路(圖式中未示)連接，當本發明移動至晶圓30的一側面時，供氣管路將氣體自進氣孔114輸送至各內斜流道151及各外斜流道152，氣體於各內斜流道151及各外斜流道152中流動 時，會分別自各內斜孔142及各外斜孔141吹出；請參閱圖1、圖7及圖8所示，因左支臂13與右支臂12氣體吹出型態相同，故以右支臂12為例說明氣體流動狀態，經由內斜孔142吹出之氣體撞擊到晶圓30後會反射朝向內側下方方向流出，而經由左支臂13吹出之氣體亦然，故二氣體交會處與晶圓30之間所圍繞的空間會形成一真空帶，此為真空效應，經由外斜孔141吹出之氣體經由右支臂12與晶圓30之間的狹小空間而壓縮並且加速從側向方向流出，而部分氣體因為會流經集氣槽143，集氣槽143的縮口設計會使得氣體再次加速流出，而依據白努力定律可知，流速較快的氣體其壓力較流速慢的氣體低，因為位於晶圓30下方的氣體其流速較於位在晶圓30上方的氣體其流速快，因此經由外斜孔141吹出之氣體其流經晶圓30下方位置的壓力較晶圓30上方位置的壓力低，再加上前述位於左支臂13與右支臂12之間形成有真空帶，使得晶圓30上方之壓力大於下方之壓力而朝向本發明靠近，再藉由使用者調整各內斜孔142及各外斜孔141吹出之氣體壓力，使得晶圓30下方所受氣體吹拂之推力等於晶圓30上方之壓力，而晶圓30得以懸浮定位於左支臂13與右支臂12的上方，達到以未接觸晶圓30的方式即可移動晶圓30，並且避免在移動的過程中刮傷晶圓30之功效。
請參閱圖1及圖7所示，前述過程中，由於設置有第一定位塊115及第二定位塊144，因此第一抵靠面117及第二抵靠面147可進一步抵靠晶圓30的側邊並限位於其中，達到防止晶圓30自側邊甩出之功效。
以上所述僅是本創作之較佳實施例而已，並非對本創作做任何形式上的限制，雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾作為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本創作技術方案的內容，依據本創作的技術實質對以上實 施例所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本創作技術方案的範圍內。
10:本體
11:連接部
111:頂面
112:底面
113:前側面
114:進氣孔
115:第一定位塊
116:連接頭
117:第一抵靠面
12:右支臂
13:左支臂
14:承載面
141:外斜孔
142:內斜孔
143:集氣槽
144:第二定位塊
145:入口端
146:出口端
147:第二抵靠面

Claims (10)

  1. 一種晶圓懸浮手臂，其包含：一本體，其包含有一連接部、一右支臂及一左支臂，該連接部具有一頂面及一底面，該頂面貫穿有複數進氣孔，該右支臂及該左支臂的形狀及位置相對稱地分別側向凸伸於該連接部，該右支臂及該左支臂相鄰的一側面為內側面，相對於該內側面的另一側面為外側面，該右支臂及該左支臂分別具有一承載面及一流道面，該承載面與該流道面為上下相對的二側面，各該承載面為高度自該外側面朝向該內側面的方向逐漸降低之斜面，各該承載面形成有複數外斜孔及複數內斜孔，各該外斜孔分別貫穿該右支臂及該左支臂，且各該外斜孔貫穿的方向為自該外側面朝向該內側面的方向，各該外斜孔間隔排列且沿該右支臂及該左支臂的軸向方向延伸，各該內斜孔分別貫穿該右支臂及該左支臂，且各該內斜孔貫穿的方向為自該內側面朝向該外側面的方向，各該內斜孔位於各該外斜孔的內側方向，各該內斜孔間隔排列且沿該右支臂及該左支臂的軸向方向延伸，各該流道面凹設有複數內斜流道及複數外斜流道，各該內斜流道與各該內斜孔及各該進氣孔相連通，各該外斜流道與各該外斜孔及各該進氣孔相連通；一底蓋，其固設於該連接部的該底面及各該流道面，且覆蓋各該內斜流道及各該外斜流道。
  2. 如請求項1所述之晶圓懸浮手臂，其中各該承載面進一步內凹形成有複數集氣槽，各該集氣槽分別沿該右支臂及該左支臂的軸向方向間隔排列且鄰近於該外側面，各該集氣槽的內徑自該內側面朝向該外側面的方向逐漸減少形成一漸縮狀。
  3. 如請求項2所述之晶圓懸浮手臂，其中各該集氣槽具有一入口端及一出口端，該入口端鄰近於該外斜孔，該出口端鄰近於該外側面，各該集 氣槽的數量為五個，而位於中間的該集氣槽的該出口端方向為垂直於該外側面，位於二側的各該集氣槽的各出端口的方向朝向位於中間的該集氣槽方向。
  4. 如請求項1至3中任一項所述之晶圓懸浮手臂，其中各該流道面凹設有複數內斜槽孔及複數外斜槽孔，各該內斜槽孔為錐形孔且與各該內斜孔相連通，各該外斜槽孔為錐形孔且與各該外斜孔相連通。
  5. 如請求項4所述之晶圓懸浮手臂，其進一步包含複數第一定位塊及複數第二定位塊，各該第一定位塊凸設於該連接部的該頂面且分別鄰近於該右支臂及該左支臂，各該第二定位塊分別凸設於該右支臂的端部及該左支臂的端部。
  6. 如請求項5所述之晶圓懸浮手臂，其中該連接部具有一前側面，該前側面位於該頂面及該底面之間且該前側面為一內凹弧面，各該第一定位塊分別形成有一第一抵靠面，該第一抵靠面相鄰於該前側面且對齊於該前側面。
  7. 如請求項6所述之晶圓懸浮手臂，其中各該第二定位塊分別形成有一第二抵靠面，該第二抵靠面為朝向該內側面方向的一弧面且形狀對應於該前側面的形狀。
  8. 如請求項7所述之晶圓懸浮手臂，其中該右支臂及該左支臂的各該外斜孔及各該內斜孔分別各有二排且呈左右交錯排列，各該外斜孔的內徑及各該內斜孔的內徑自鄰近於該連接部的一端朝向另一端的方向逐漸增加。
  9. 如請求項8所述之晶圓懸浮手臂，其中各該內斜孔的軸心線及各該外斜孔的軸心線相對於該流道面的夾角的角度範圍為25~50度。
  10. 如請求項9所述之晶圓懸浮手臂，其中各該內斜孔及各該外斜孔的內徑範圍為0.1~0.3mm。
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