CN221089575U - 一种晶圆切割机用自动上下料机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种晶圆切割机用自动上下料机构，其包括承载晶圆的料盒架单元、位于所述料盒架单元一侧的加工平台以及实现晶圆在所述料盒架单元与所述加工平台之间移动的搬运单元，所述料盒架单元包括呈上下分布的第一料盒与第二料盒，所述搬运单元包括XZ驱动模组、设置在所述XZ驱动模组活动末端的第一支撑板、固定在所述第一支撑板上的第三驱动件、受所述第三驱动件驱动绕Z轴旋转的手臂以及对称设置在所述手臂两端的吸盘。本实用新型提供的晶圆切割机用自动上下料机构提升了工作效率，而且结构简单能缩小所占的空间，方便晶圆切割机整体结构设计和集成自动化线。

Description

一种晶圆切割机用自动上下料机构

【技术领域】

本实用新型属于晶圆切割设备技术领域，特别是涉及一种晶圆切割机用自动上下料机构。

【背景技术】

晶圆在生产加工过程中，依据加工工艺需求，通常需要将晶圆排列放置到加工平台上，加工完后放回到晶圆盒里，此过程称为晶圆的上下料过程。半导体晶圆上下料结构存在诸多问题，无法满足半导体日益兴旺的需求，早期是人工定位手动取放晶圆，此方式人工操作，工作量大，效率底下，不能集成自动化产品线，而且晶圆很容易损坏。

针对上述问题，有设计开发较多的晶圆上下料机构，如专利公开号为CN115922098A公开的全自动分层激光划片设备，里面涉及到目前常用的上下料装置，有供料装置和位于供料机构旁边的码垛机构，码垛结构即是下料机构；供料装置由储料机构、取料机构、支撑机构组成，供料装置的取料机构的工作端(即插盘)插入存料架的插槽中，第二驱动组件反驱动，叉盘将工件插槽中拉出，工件位于叉盘上；第十驱动组驱动皮带组件上升，皮带组件将工件顶升，工件远离叉盘工件落入皮带组件上，完成取料；码垛装置与供料装置结构相同，运作方式相反。该方案提供的上料和下料装置是运行方式类似的供料机构和码垛机构两个机构，所占空间极大，不便于半导体晶圆切割设备整体的机构设计和集成自动化生产线。

有必要提供一种晶圆切割机用自动上下料机构来解决上述技术问题。

【实用新型内容】

本实用新型的主要目的在于提供一种晶圆切割机用自动上下料机构，该自动上下料机构提升了工作效率，而且结构简单能缩小所占的空间，方便晶圆切割机整体结构设计和集成自动化线。

本实用新型通过如下技术方案实现上述目的：一种晶圆切割机用自动上下料机构，其包括承载晶圆的料盒架单元、位于所述料盒架单元一侧的加工平台以及实现晶圆在所述料盒架单元与所述加工平台之间移动的搬运单元，所述料盒架单元包括呈上下分布的第一料盒与第二料盒，所述搬运单元包括XZ驱动模组、设置在所述XZ驱动模组活动末端的第一支撑板、固定在所述第一支撑板上的第三驱动件、受所述第三驱动件驱动绕Z轴旋转的手臂以及对称设置在所述手臂两端的吸盘。

进一步地，所述手臂为对称设置的薄板结构。

进一步地，所述手臂为陶瓷材质的薄板结构。

进一步地，所述手臂受所述第三驱动件驱动绕Z轴旋转180°而使所述手臂两侧的晶圆交换位置。

进一步地，所述料盒架单元设置有料盒框，所述料盒框通过下端设置的若干支撑杆和垫块固定在机架的一端；所述料盒框包括呈上下分布的第一平台和第二平台，所述第一料盒放置在所述第一平台上，所述第二料盒放置在所述第二平台上，所述第一平台与所述第二平台上均设置有凹槽能实现对所述第一料盒与所述第二料盒的定位。

进一步地，所述第一料盒、所述第二料盒的结构相同且内部两侧均匀设置有间距相同排列的插槽，所述第一料盒放置加工NG的晶圆，所述第二料盒放置未加工的晶圆和加工OK的晶圆。

进一步地，所述搬运单元安装在一块固定板上，且所述固定板通过一个支撑架安装到所述机架上；所述XZ驱动模组包括X轴驱动机构，所述X轴驱动机构的输出端设置有Z轴驱动机构，所述第一支撑板设置在所述Z轴驱动机构的输出末端。

进一步地，所述X轴驱动机构包括第一驱动件、绕设在所述第一驱动件一端主动轮上的第一皮带、沿Z方向设置的第一移动支架、沿X方向设置的第一滑轨、固定在所述第一移动支架上且在所述第一滑轨上滑动设置的第一滑块、固定在所述第一移动支架上且卡设在所述第一皮带上的第一皮带夹；所述Z轴驱动机构安装在所述第一移动支架上，所述Z轴驱动机构包括安装在所述第一移动支架背面的第二驱动件、绕设在所述第二驱动件一端主动轮上且安装在所述第一移动支架正面的第二皮带、沿Z方向设置的第二移动支架、沿Z方向设置的第二滑轨、固定在所述第二移动支架上且在所述第二滑轨上滑动设置的第二滑块、固定在所述第二移动支架上且卡设在所述第二皮带上的第二皮带夹。

进一步地，所述加工平台设置在XY轴模组的活动末端，所述XY轴模组包括X轴模组和Y轴模组，所述X轴模组和所述Y轴模组上均为直线电机模组。

进一步地，所述加工平台包括定位盘和顶升模组，所述定位盘上设置有若干个通孔，所述顶升模组包括第四驱动电机、位于所述第四驱动电机上的顶升块，所述顶升块上设置有若干根顶升杆，所述顶升杆从所述通孔贯穿所述定位盘，对晶圆进行顶升。

与现有技术相比，本实用新型一种晶圆切割机用自动上下料机构的有益效果在于：采用对称设置的陶瓷材质的薄板手臂，在XZ驱动模组、第三驱动件、XY轴模组的共同作用下，一侧的手臂能从料盒里取出未加工的晶圆且另一侧的手臂能从加工平台上取出已加工完成的晶圆，且能将未加工的晶圆放置到加工平台的定位盘上而将已加工完成的晶圆放回到料盒内，自动完成上料和下料的动作，提升了工作效率而且缩小所占的空间；而且料盒架单元采用呈上下分布的第一料盒与第二料盒，能进一步减少料盒所占用机台所在的水平方向上的空间。因此，本方案设计的晶圆切割机用自动上下料机构，提升了工作效率，而且结构简单能缩小所占的空间，方便晶圆切割机整体结构设计和集成自动化线。

【附图说明】

图1为本实用新型实施例的上下料机构的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例的上下料机构搬运单元的立体结构示意图；

图3为本实用新型实施例的上下料机构手臂的立体结构示意图；

图4为本实用新型实施例的上下料机构料盒架单元的立体结构示意图；

图5为本实用新型实施例的上下料机构料盒架单元的立体结构示意图；

图6为本实用新型实施例的上下料机构料盒的立体结构示意图；

图7为本实用新型实施例的上下料机构加工平台的立体结构示意图；

图8为本实用新型实施例的上下料机构加工平台的立体结构示意图；

图中数字表示：

100-上下料机构；

1-机架；

2-料盒架单元，21-第一料盒，211-插槽，22-第二料盒，23-料盒框，231-第一平台，232-第二平台，233-凹槽，24-支撑杆，25-垫块；

3-搬运单元，31-XZ驱动模组，311-X轴驱动机构，3111-第一驱动件，3112-第一皮带，3113-第一移动支架，3114-第一滑轨，3115-第一滑块，3116-第一皮带夹，312-Z轴驱动机构，3121-第二驱动件，3122-第二皮带，3123-第二移动支架，3124-第二滑轨，3125-第二滑块，3126-第二皮带夹，32-第一支撑板，33-第三驱动件，34-手臂，341-吸盘，35-固定板，36-支撑架；

4-加工平台，41-定位盘，411-通孔，42-顶升模组，421-第四驱动件，422-顶升块，423-顶升杆；

5-XY轴模组，51-X轴模组，52-Y轴模组；7-晶圆。

【具体实施方式】

请参照图1-图8，本实施例为一种晶圆切割机用自动上下料机构100，其包括承载晶圆7的料盒架单元2、位于所述料盒架单元2一侧的加工平台4以及实现晶圆7在所述料盒架单元2与所述加工平台4之间移动的搬运单元3。

料盒架单元2包括呈上下分布的第一料盒21与第二料盒22，料盒架单元2设置有料盒框23，料盒框23包括呈上下分布的第一平台231和第二平台231，第一料盒21放置在第一平台231上，第二料盒22放置在第二平台232上，第一平台231与第二平台232上均设置有凹槽233能实现对第一料盒21与第二料盒22的定位。

料盒框23通过下端设置的若干支撑杆24和垫块25固定在机架1的一端，料盒框21采用上下分布的双层结构，不仅结构简单而且便于组装、能减少料盒所占用的水平空间。

且凹槽233的尺寸设置成与第一料盒21、第二料盒22的底面尺寸相同，凹槽233设置成在晶圆7非加工侧贯通第一平台231、第二平台232而在晶圆7加工侧未贯通第一平台231、第二平台232，从而使第一料盒21、第二料盒22能从晶圆7非加工侧直接插入凹槽233且被限制在凹槽233内而不会掉落到晶圆7加工区域。

第一料盒21、第二料盒22的内部两侧均匀的设置有相同间距排列的插槽211，晶圆7放置在插槽211内，第一料盒21、第二料盒22的结构相同且是标准件。上端的第一料盒21放置加工NG的晶圆7，下端的第二料盒22放置未加工的晶圆和加工OK的晶圆7。

搬运单元3包括XZ驱动模组31、设置在XZ驱动模组31活动末端的第一支撑板32、固定在第一支撑板32上的第三驱动件33以及受第三驱动件33驱动绕Z轴旋转的手臂34、对称设置在手臂两端的吸盘341，搬运单元3安装在一块固定板35上，且固定板35通过一个支撑架36安装到机架1上。

XZ驱动模组31包括X轴驱动机构311，X轴驱动机构的输出端设置有Z轴驱动机构312，第一支撑板32设置在Z轴驱动机构的输出端。

X轴驱动机构311包括第一驱动件3111、绕设在第一驱动件3111一端主动轮上的第一皮带3112、沿Z方向设置的第一移动支架3113、沿X方向设置的第一滑轨3114、固定在第一移动支架上且在第一滑轨3114上滑动设置的第一滑块3115、固定在第一移动支架上3113那个且卡设在第一皮带上3112的第一皮带夹3116。第一移动支架3113通过第一皮带夹3116与第一皮带3112的配合，第一皮带3112在传动的过程中会通过第一皮带夹3116带动第一移动支架3113在第一滑轨3114上沿X方向移动。

Z轴驱动机构312安装在第一移动支架3113上，Z轴驱动机构312包括安装在第一移动支架3113背面的第二驱动件3121、绕设在第二驱动件3121一端主动轮上且安装在第一移动支架3113正面的第二皮带3122、沿Z方向设置的第二移动支架3123、沿Z方向设置的第二滑轨3124、固定在第二移动支架3123上且在第二滑轨3124上滑动设置的第二滑块3125、固定在第二移动支架3123上且卡设在第二皮带3122上的第二皮带夹3126。第二移动支架3123通过第二皮带夹3126与第二皮带3122的配合，第二皮带3122在传动的过程中会通过第一皮带夹3126带动第二移动支架3123在第二滑轨3124上沿Z方向移动。

第一支撑板32安装在第二移动支架3123的下端，在第一支撑板32的下端安装有第三驱动件33，手臂34对称安装在第三驱动件33的两侧，在本实施例中，手臂34受第三驱动件33的驱动能绕Z轴旋转180°而使手臂两侧的晶圆交换位置。

手臂34均呈薄板结构，且是陶瓷材质，且在手臂34两端的自由端设置有吸盘341，吸盘341能将晶圆7吸附住而不会掉落，而且采用吸盘能减少晶圆7发生碎裂的概率，手臂34能方便地伸入到第二料盒22中取出或者放置晶圆7，还能够方便地伸入到加工平台4中放置或者取出晶圆7。

手臂34在XZ驱动模组31一侧的手臂34能从第二料盒22里取出未加工的晶圆7且另一侧的手臂34能从加工平台上4取出已加工完成的晶圆7，手臂34受第三驱动件33的驱动能绕Z轴旋转180°而使手臂两侧的晶圆交换位置，将已加工的晶圆放回到第二料盒22或者第一料盒21内而将未加工的晶圆7放置到加工平台4上，该手臂结构简单且完成上料和下料的动作，缩小所占的空间的同时提升了工作效率。

加工平台4设置在在XY轴模组5上，XY轴模组5包括X轴模组51和Y轴模组52，X轴模组51和Y轴模组52均为直线电机模组，能带动加工平台4能沿X方向和Y方向移动，配合搬运单元3放置晶圆和取出晶圆。

加工平台4包括定位盘41和顶升模组42，所顶升模组42包括第四驱动件421、位于第四驱动件421上的顶升块422，顶升块上设置有若干根顶升杆423，顶升杆423贯穿定位盘41，对晶圆7进行顶升，故定位盘41上有与顶升杆423数量相对应的通孔411。第四驱动件421驱动顶升杆423向上运动时，顶升杆423能将晶圆7托起脱离定位盘41使手臂34伸进晶圆7的下表面取出加工完成的晶圆7，第三驱动件33的驱动绕Z轴旋转180°晶圆交换位置后，手臂伸入到加工平台4上使未加工的晶圆接触顶升杆423，第四驱动件421驱动顶升杆423下降使晶圆放置到定位盘41上。

本方案的工作原理：装有晶圆7的第二料盒22放置在料盒框23的第二平台232上，将第一料盒21放置在料盒框23的第一平台231上，通过固定程序对XZ驱动模组31的调整让第一支撑板32沿X方向和Z方向移动，使手臂34伸入第二平台232上的第二料盒22中，手臂34上的吸盘31吸附住晶圆7的背面且缓缓提升将未加工的晶圆7托起后向外移出，未加工的晶圆7完全移出后搬运单元3回到所设置的零点位置等待；待晶圆7在加工平台4上加工完成后且移动至指定位置，第四驱动件421驱动顶升杆423向上运动，顶升杆423将加工完的晶圆7托起脱定位盘41，固定程序对XZ驱动模组31的调整让第一支撑板4沿X方向和Z方向移动，手臂34伸进晶圆7的下表面吸附住晶圆7的背面且缓缓提升将晶圆7托起后向外移出；随后第三驱动件33驱动手臂34旋转180°而将手臂34两侧的晶圆7对换位置；通过固定程序对XZ驱动模组31的调整让第一支撑板4沿X方向和Z方向移动，手臂伸入到加工平台4上使未加工的晶圆接触顶升杆423，第四驱动件421驱动顶升杆423下降使晶圆放置到定位盘41上后继续加工；通过切割机传递的该片加工完成的晶圆7是OK品还是NG品的信息，将切割后是OK品的晶圆7放置在第二平台232上的第二料盒22里刚取出晶圆9的位置，将切割后是N品的晶圆7放置在第一平台231上的第一料盒21里面，上料和下料完成后，继续进行下一轮取出未加工的晶圆7和放置已加工的晶圆7。

本方案一种晶圆切割机用自动上下料机构100，与现有技术相比，采用对称设置的陶瓷材质的薄板手臂34，在XZ驱动模组31、第三驱动件33、XY轴模组5的共同作用下，一侧的手臂34能从第二料盒22里取出未加工的晶圆7且另一侧的手臂34能从加工平台4上取出已加工完成的晶圆7，且能将未加工的晶圆7放置到加工平台的定位盘41上而将已加工完成的晶圆7放回到第二料盒22或者第一料盒21内，自动完成上料和下料的动作，提升了工作效率而且缩小所占的空间；而且料盒架单元2采用呈上下分布的第一料盒21与第二料盒22，能进一步减少料盒所占用机台所在的水平方向上的空间。因此，本方案设计的晶圆切割机用自动上下料机构100，提升了工作效率，而且结构简单能缩小所占的空间，方便晶圆切割机整体结构设计和集成自动化线。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，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。

Claims (10)

1.一种晶圆切割机用自动上下料机构，其特征在于：其包括承载晶圆的料盒架单元、位于所述料盒架单元一侧的加工平台以及实现晶圆在所述料盒架单元与所述加工平台之间移动的搬运单元，所述料盒架单元包括呈上下分布的第一料盒与第二料盒，所述搬运单元包括XZ驱动模组、设置在所述XZ驱动模组活动末端的第一支撑板、固定在所述第一支撑板上的第三驱动件、受所述第三驱动件驱动绕Z轴旋转的手臂以及对称设置在所述手臂两端的吸盘。

2.如权利要求1所述的一种晶圆切割机用自动上下料机构，其特征在于：所述手臂为对称设置的薄板结构。

3.如权利要求2所述的一种晶圆切割机用自动上下料机构，其特征在于：所述手臂为陶瓷材质的薄板结构。

4.如权利要求1所述的一种晶圆切割机用自动上下料机构，其特征在于：所述手臂受所述第三驱动件驱动绕Z轴旋转180°而使所述手臂两侧的晶圆交换位置。

5.如权利要求1所述的一种晶圆切割机用自动上下料机构，其特征在于：所述料盒架单元设置有料盒框，所述料盒框通过下端设置的若干支撑杆和垫块固定在机架的一端；所述料盒框包括呈上下分布的第一平台和第二平台，所述第一料盒放置在所述第一平台上，所述第二料盒放置在所述第二平台上，所述第一平台与所述第二平台上均设置有凹槽能实现对所述第一料盒与所述第二料盒的定位。

6.如权利要求1所述的一种晶圆切割机用自动上下料机构，其特征在于：所述第一料盒、所述第二料盒的结构相同且内部两侧均匀设置有相同间距排列的插槽，所述第一料盒放置加工NG的晶圆，所述第二料盒放置未加工的晶圆和加工OK的晶圆。

7.如权利要求1所述的一种晶圆切割机用自动上下料机构，其特征在于：所述搬运单元安装在一块固定板上，且所述固定板通过一个支撑架安装到机架上；所述XZ驱动模组包括X轴驱动机构，所述X轴驱动机构的输出端设置有Z轴驱动机构，所述第一支撑板设置在所述Z轴驱动机构的输出末端。

8.如权利要求7所述的一种晶圆切割机用自动上下料机构，其特征在于：所述X轴驱动机构包括第一驱动件、绕设在所述第一驱动件一端主动轮上的第一皮带、沿Z方向设置的第一移动支架、沿X方向设置的第一滑轨、固定在所述第一移动支架上且在所述第一滑轨上滑动设置的第一滑块、固定在所述第一移动支架上且卡设在所述第一皮带上的第一皮带夹；所述Z轴驱动机构安装在所述第一移动支架上，所述Z轴驱动机构包括安装在所述第一移动支架背面的第二驱动件、绕设在所述第二驱动件一端主动轮上且安装在所述第一移动支架正面的第二皮带、沿Z方向设置的第二移动支架、沿Z方向设置的第二滑轨、固定在所述第二移动支架上且在所述第二滑轨上滑动设置的第二滑块、固定在所述第二移动支架上且卡设在所述第二皮带上的第二皮带夹。

9.如权利要求1所述的一种晶圆切割机用自动上下料机构，其特征在于：所述加工平台设置在XY轴模组的活动末端，所述XY轴模组包括X轴模组和Y轴模组，所述X轴模组和所述Y轴模组上均为直线电机模组。

10.如权利要求1所述的一种晶圆切割机用自动上下料机构，其特征在于：所述加工平台包括定位盘和顶升模组，所述定位盘上设置有若干个通孔，所述顶升模组包括第四驱动电机、位于所述第四驱动电机上的顶升块，所述顶升块上设置有若干根顶升杆，所述顶升杆从所述通孔贯穿所述定位盘，对晶圆进行顶升。