CN113629000A - 一种无接触式晶圆移载设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无接触式晶圆移载设备，属于晶圆生产领域，一种无接触式晶圆移载设备，包括移载支架，所述移载支架一侧安装有吸取机构，所述吸取机构用于对晶圆无接触式吸取固定，所述吸取机构包括Y形手爪，所述Y形手爪安装在所述移载支架一侧，所述Y形手爪内部两侧开设有高压气腔，所述高压气腔顶部均匀开设有射流孔，所述射流孔内部设置有偏流挡柱，所述偏流挡柱顶部一侧安装有导流侧板；所述Y形手爪与所述移载支架之间设置有移载机构，它可以利用伯努利原理实现无接触式对晶圆的牢固抓取，解决了传统的人工搬运及普通的负压真空吸取搬运的方式均可能造成晶圆的扭曲变形或碎裂的问题。
Description
技术领域
本发明涉及晶圆生产领域，更具体地说，涉及一种无接触式晶圆移载设备。
背景技术
晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅。高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅。硅晶棒在经过研磨，抛光，切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆。目前国内晶圆生产线以 8英寸和 12 英寸为主，其中在对晶圆检测和蚀刻时需要使用移载设备对其进行移动。
但是现有的晶圆移载时使用传统的人工搬运及普通的负压真空吸取搬运的方式，均可能造成晶圆的扭曲变形或碎裂的问题。
发明内容
1．要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种无接触式晶圆移载设备，它可以利用伯努利原理实现无接触式对晶圆的牢固抓取，解决了传统的人工搬运及普通的负压真空吸取搬运的方式均可能造成晶圆的扭曲变形或碎裂的问题。
2．技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种无接触式晶圆移载设备，包括移载支架，所述移载支架一侧安装有吸取机构，所述吸取机构用于对晶圆无接触式吸取固定，所述吸取机构包括Y形手爪，所述Y形手爪安装在所述移载支架一侧，所述Y形手爪内部两侧开设有高压气腔，所述高压气腔顶部均匀开设有射流孔，所述射流孔内部设置有偏流挡柱，所述偏流挡柱顶部一侧安装有导流侧板；所述Y形手爪与所述移载支架之间设置有移载机构，所述移载机构用于驱使所述Y形手爪移动，所述移载机构包括Z轴支架，所述Z轴支架嵌入在所述移载支架一侧，所述Z轴支架一侧活动设置有X轴支架，所述X轴支架底端安装有固定框架，所述固定框架与X轴支架之间通过连接支架连接固定。
进一步的，所述导流侧板顶部与所述偏流挡柱端部之间通过旋转卡环旋转连接，所述旋转卡环顶部螺纹连接有固定螺环。
进一步的，所述Y形手爪顶端对应所述高压气腔端部一侧嵌入有高压气泵，且所述Y形手爪为陶瓷材质制成。
进一步的，所述Y形手爪一侧和所述连接支架底端与所述固定框架之间均通过电气滑环固定连接，且所述电气滑环端部一侧均安装有旋转轴座。
进一步的，所述移载支架外壁一侧与所述X轴支架顶端均卡接有传动链条。
进一步的，所述固定框架外壁另一侧卡接有光纤检测支架。
进一步的，所述所述固定框架底端对应所述Y形手爪底部设置有防护机构，所述防护机构包括防护底斗，所述防护底斗安装在所述固定框架底端对应所述Y形手爪底部位置处，所述防护底斗内部顶部转动安装有支撑轴，所述支撑轴外部安装有活动板，所述防护底斗内部底端两侧开设有收集侧腔，其一所述收集侧腔内壁一侧嵌入有压力传感器。
进一步的，所述支撑轴一侧设置有驱动电机，所述防护底斗和所述活动板表面均包覆有海绵垫套。
进一步的，所述支撑轴的两端与所述防护底斗的内壁通过轴承连接，所述活动板固定套设在所述支撑轴上。
3．有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
（1）本方案设置有吸取机构，利用伯努利原理，经高压气腔由射流孔将高压体射流喷出，并经偏流挡柱将射流气体在Y形手爪表面周边横向喷射，使得Y形手爪表面与周围空气之间产生气旋形成负压，可将晶圆无接触进行吸取，解决了传统的人工搬运及普通的负压真空吸取搬运的方式均可能造成晶圆的扭曲变形或碎裂的问题，并配合导流侧板对射流气体偏转导向，解决了相邻射流孔射流气体相互干扰，导致Y形手爪表面吸力不均匀的问题。
（2）本方案设置有移载机构，在传动链条驱使的作用下，由连接支架在X轴支架处的滑动，可对Y形手爪在水平方向上移动，由X轴支架在Z轴支架处的滑动，可对Y形手爪在垂直方向上移动，配合电气滑环和旋转轴座对固定框架的旋转，使Y形手爪可以在360度连续旋转同时传输电力、流体压力，保证了Y形手爪对晶圆移载时的精准性和高效性。
（3）本方案设置有防护机构，当Y形手爪对晶圆移载发生故障或光纤检测支架检测处不合格晶圆时，经活动板可对晶圆兜护收集，并经活动板的翻转，可将掉落的合格晶圆和检测的不合格晶圆分别收集至两个收集侧腔内部，并在压力传感器与活动板一侧接触受压的计数下，可对不合格晶圆的数量进行统计，实现了对晶圆的兜护功能和对不合格晶圆的计数收集功能。
附图说明
图1为本发明装置整体的结构示意图；
图2为本发明图1中Y形手爪安装的结构示意图；
图3为本发明图2中固定框架安装的结构示意图；
图4为本发明图3中Y形手爪整体的结构示意图；
图5为本发明图4中Y形手爪内部剖视的结构示意图；
图6为本发明图4中射流孔处放大的结构示意图；
图7为本发明图2中连接支架安装的结构示意图；
图8为本发明2中移载机构的结构示意图；
图9为本发明图1中防护底斗安装的结构示意图；
图10为本发明图9中防护底斗内部的结构示意图。
图中标号说明：
1、移载支架；2、吸取机构；201、Y形手爪；202、高压气腔；203、射流孔；204、偏流挡柱；205、导流侧板；206、旋转卡环；3、移载机构；301、X轴支架；302、Z轴支架；303、固定框架；304、连接支架；305、传动链条；4、光纤检测支架；5、电气滑环；6、旋转轴座；7、驱动电机；8、高压气泵；9、防护机构；901、防护底斗；902、支撑轴；903、活动板；904、收集侧腔；905、压力传感器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
请参阅图1-10，一种无接触式晶圆移载设备，包括移载支架1，移载支架1一侧安装有吸取机构2，吸取机构2包括Y形手爪201，Y形手爪201安装在移载支架1一侧，Y形手爪201内部两侧开设有高压气腔202，高压气腔202顶部均匀开设有射流孔203，射流孔203内部设置有偏流挡柱204，偏流挡柱204顶部一侧安装有导流侧板205，利用伯努利原理，经高压气腔202由射流孔203将高压体射流喷出，并经偏流挡柱204将射流气体在Y形手爪201表面周边横向喷射，从而使得Y形手爪201表面与周围空气之间产生气旋形成负压，晶圆与Y形手爪201的表面会形成一个气面的悬空距离，可将晶圆无接触进行吸取，解决了传统的人工搬运及普通的负压真空吸取搬运的方式均可能造成晶圆的扭曲变形或碎裂的问题，并配合导流侧板205对射流气体偏转导向，解决了相邻射流孔203射流气体相互干扰，导致Y形手爪201表面吸力不均匀的问题，装置使用安全稳定对晶圆吸附牢固，伯努利的内容为：伯努利方程是理想流体定常流动的动力学方程，意为流体在忽略粘性损失的流动中，流线上任意两点的压力势能、动能与位势能之和保持不变。这个理论是由伯努利在1738年提出的，当时被称为伯努利原理。后人又将重力场中欧拉方程在定常流动时沿流线的积分称为伯努利积分，将重力场中无粘性流体定常绝热流动的能量方程称为伯努利定理。这些统称为伯努利方程，是流体动力学基本方程之一；
Y形手爪201与移载支架1之间设置有移载机构3，移载机构3包括Z轴支架302，Z轴支架302嵌入在移载支架1一侧，Z轴支架302一侧活动设置有X轴支架301，X轴支架301底端安装有固定框架303，固定框架303与X轴支架301之间通过连接支架304连接固定，移载支架1外壁一侧与X轴支架301顶端均卡接有传动链条305，Y形手爪201一侧和连接支架304底端与固定框架303之间均通过电气滑环5固定连接，且电气滑环5端部一侧均安装有旋转轴座6，经固定框架303和连接支架304对Y形手爪201整体连接固定，在传动链条305驱使的作用下，由连接支架304在X轴支架301处的滑动，可对Y形手爪201在水平方向上移动，由X轴支架301在Z轴支架302处的滑动，可对Y形手爪201在垂直方向上移动，配合电气滑环5和旋转轴座6对固定框架303的旋转，使Y形手爪201可以在360度连续旋转同时传输电力、流体压力，保证了Y形手爪201对晶圆移载时的精准性和高效性。
参阅图6，导流侧板205顶部与偏流挡柱204端部之间通过旋转卡环206旋转连接，经旋转卡环206可对单个射流孔203内部经导流侧板205射流的方向进行设置，避免相邻射流孔203射流气体相互作用干扰，旋转卡环206顶部螺纹连接有固定螺环，经固定螺环可对调节后的导流侧板205在偏流挡柱204处固定。
参阅图4，Y形手爪201顶端对应高压气腔202端部一侧嵌入有高压气泵8，经高压气泵8可向高压气腔202内部喷射高压气体，为了改善Y形手爪201自身使用的强度和避免Y形手爪201使用时产生磁性，Y形手爪201为陶瓷材质制成。
参阅图2和图3，固定框架303外壁另一侧卡接有光纤检测支架4，经光纤检测支架4可对移载前的晶圆表面是否存在裂纹进行检测，光纤检测支架4检测方式及工作原理为现有技术，技术成熟，在此不再进行阐述。
参阅图9和图10，固定框架303底端对应Y形手爪201底部设置有防护机构9，防护机构9包括防护底斗901，防护底斗901安装在固定框架303底端对应Y形手爪201底部位置处，防护底斗901内部顶部转动安装有支撑轴902，支撑轴902外部安装有活动板903，防护底斗901内部底端两侧开设有收集侧腔904，其一收集侧腔904内壁一侧嵌入有压力传感器905，当Y形手爪201对晶圆移载发生故障或光纤检测支架4检测处不合格晶圆时，经防护底斗901处的活动板903可对晶圆兜护收集，并经支撑轴902对活动板903的翻转，可将掉落的合格晶圆和检测的不合格晶圆分别收集至两个收集侧腔904内部，并在压力传感器905与活动板903一侧接触受压的计数下，可对不合格晶圆的数量进行统计，实现了对晶圆的兜护功能和对不合格晶圆的计数收集功能。
参阅图10，支撑轴902一侧设置有驱动电机7，经驱动电机7可对支撑轴902根据使用需求向两侧偏转，为了保证防护底斗901和活动板903顶端的柔软程度，防护底斗901和活动板903表面均包覆有海绵垫套。
参阅图10，为了保证活动板903翻转的流畅性，支撑轴902的两端与防护底斗901的内壁通过轴承连接，活动板903固定套设在支撑轴902上
工作原理：首先，本发明利用伯努利原理，在高压气泵8的作用下，经高压气腔202由射流孔203将高压体射流喷出，并经偏流挡柱204将射流气体在Y形手爪201表面周边横向喷射，并配合导流侧板205对射流气体偏转导向，使得Y形手爪201表面与周围空气之间产生气旋形成负压，晶圆与Y形手爪201的表面会形成一个气面的悬空距离，可将晶圆无接触进行吸取，接着，晶圆移载时，经固定框架303和连接支架304对Y形手爪201整体连接固定，在传动链条305驱使的作用下，由连接支架304在X轴支架301处的滑动，可对Y形手爪201在水平方向上移动，由X轴支架301在Z轴支架302处的滑动，可对Y形手爪201在垂直方向上移动，配合电气滑环5和旋转轴座6对固定框架303的旋转，使Y形手爪201可以在360度连续旋转同时传输电力、流体压力，最后，当Y形手爪201对晶圆移载发生故障或光纤检测支架4检测处不合格晶圆时，经活动板903可对晶圆兜护收集，并经支撑轴902对活动板903的翻转，可将掉落的合格晶圆和检测的不合格晶圆分别收集至两个收集侧腔904内部，并在压力传感器905与活动板903一侧接触受压的计数下，可对不合格晶圆的数量进行统计。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种无接触式晶圆移载设备，包括移载支架（1），其特征在于：所述移载支架（1）一侧安装有吸取机构（2），所述吸取机构（2）用于对晶圆无接触式吸取固定，所述吸取机构（2）包括Y形手爪（201），所述Y形手爪（201）安装在所述移载支架（1）一侧，所述Y形手爪（201）内部两侧开设有高压气腔（202），所述高压气腔（202）顶部均匀开设有射流孔（203），所述射流孔（203）内部设置有偏流挡柱（204），所述偏流挡柱（204）顶部一侧安装有导流侧板（205）；
所述Y形手爪（201）与所述移载支架（1）之间设置有移载机构（3），所述移载机构（3）用于驱使所述Y形手爪（201）移动，所述移载机构（3）包括Z轴支架（302），所述Z轴支架（302）嵌入在所述移载支架（1）一侧，所述Z轴支架（302）一侧活动设置有X轴支架（301），所述X轴支架（301）底端安装有固定框架（303），所述固定框架（303）与X轴支架（301）之间通过连接支架（304）连接固定。
2.根据权利要求1所述的一种无接触式晶圆移载设备，其特征在于：所述导流侧板（205）顶部与所述偏流挡柱（204）端部之间通过旋转卡环（206）旋转连接，所述旋转卡环（206）顶部螺纹连接有固定螺环。
3.根据权利要求1所述的一种无接触式晶圆移载设备，其特征在于：所述Y形手爪（201）顶端对应所述高压气腔（202）端部一侧嵌入有高压气泵（8），且所述Y形手爪（201）为陶瓷材质制成。
4.根据权利要求1所述的一种无接触式晶圆移载设备，其特征在于：所述Y形手爪（201）一侧和所述连接支架（304）底端与所述固定框架（303）之间均通过电气滑环（5）固定连接，且所述电气滑环（5）端部一侧均安装有旋转轴座（6）。
5.根据权利要求1所述的一种无接触式晶圆移载设备，其特征在于：所述移载支架（1）外壁一侧与所述X轴支架（301）顶端均卡接有传动链条（305）。
6.根据权利要求1所述的一种无接触式晶圆移载设备，其特征在于：所述固定框架（303）外壁另一侧卡接有光纤检测支架（4）。
7.根据权利要求1述的一种无接触式晶圆移载设备，其特征在于：所述固定框架（303）底端对应所述Y形手爪（201）底部设置有防护机构（9），所述防护机构（9）包括防护底斗（901），所述防护底斗（901）安装在所述固定框架（303）底端对应所述Y形手爪（201）底部位置处，所述防护底斗（901）内部顶部转动安装有支撑轴（902），所述支撑轴（902）外部安装有活动板（903），所述防护底斗（901）内部底端两侧开设有收集侧腔（904），其一所述收集侧腔（904）内壁一侧嵌入有压力传感器（905）。
8.根据权利要求7所述的一种无接触式晶圆移载设备，其特征在于：所述支撑轴（902）一侧设置有驱动电机（7），所述防护底斗（901）和所述活动板（903）表面均包覆有海绵垫套。
9.根据权利要求7所述的一种无接触式晶圆移载设备，其特征在于：所述支撑轴（902）的两端与所述防护底斗（901）的内壁通过轴承连接，所述活动板（903）固定套设在所述支撑轴（902）上。
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