CN110993549B - 一种半导体圆片的转移装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种半导体圆片的转移装置，包括底座、转移机械手和转移夹具，转移夹具包括支臂和安装于支臂上的用于夹持圆片的圆环状的夹环，支臂安装于转移机械手的末端，该夹环包括若干段夹环段，每个夹环段的一端设置有弧形的插杆，另一端设置有与弧形插杆适配的插孔，每个夹环段的内侧底部均设置有卡舌，该卡舌的底部与夹环段的底部平齐，其中两个相邻的夹环段安装于支臂上，支臂和各夹环段上安装有驱动夹环段开合的开合机构，取片工位上设置有载片盘，载片盘上设置有工艺腔，工艺腔的腔壁上设置有与卡舌一一对应匹配的缺口。该转移装置可以很好的夹持圆片，避免转移过程中圆片松动，同时也可以无需再使用顶针顶升，可靠性更高。
Description
技术领域
本发明涉及一种转移装置，用于半导体圆片的转移。
背景技术
随着我国经济建设的快速发展，市场对于圆片的需求量日益增大，由此便带动了半导体圆片加工行业的迅猛发展。
在半导体的技术领域中，半导体圆片一般为硅圆片或者其他半导体的圆片。目前，在加工工位上放置一个载片盘，该载片盘上设置有用于支撑被加工的圆片的工艺腔，载片盘下部设有升降装置，该升降装置上插有用于支撑圆片的顶针。加工圆片时，一般通过专用的转移装置将圆片送入或移出工艺腔内。
而目前的转移装置包括底座，所述底座上安装转移机械手，所述转移机械手的执行端上安装有转移夹具，所述转移机械手控制转移夹具在取片工位和放置工位之间偏摆和升降，而转移夹具采用的是U字形的支撑环，在送片时，支撑环支撑圆盘由转移机械手带动使圆片高于载片盘的上表面一定距离；此时，位于上方的升降装置通过顶针把支撑环上的圆片托起，机械手臂随后退出，而后，升降装置向下移动，把圆片平稳地放到载片盘的工艺腔内开始加工；加工完成后，升降装置向上移动，将圆片托起到一定高度，机械手臂的支撑环重新伸入工艺腔内把圆片取走。
然这种转移装置存在以下问题：首先支撑环只是支撑圆片，而并未有固定，因此，在转移的过程中可能出现松动；其次，这种转移夹具需要配套升降装置和三个顶针，同时还需要顶升的动作，这样导致动作比较复杂的同时，三个顶针容易损坏，维修起来非常麻烦。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种半导体圆片的转移装置，该转移装置可以很好的夹持圆片，避免转移过程中圆片松动，同时也可以无需再使用顶针顶升，可靠性更高。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种半导体圆片的转移装置，包括底座，所述底座上安装转移机械手，所述转移机械手的执行端上安装有转移夹具，所述转移机械手控制转移夹具在取片工位和放置工位之间偏摆和升降，所述转移夹具包括支臂和安装于支臂上的用于夹持圆片的圆环状的夹环，所述支臂安装于转移机械手的末端，该夹环包括若干段夹环段，每个夹环段的一端设置有弧形的插杆，另一端设置有与弧形插杆适配的插孔，每个夹环段的插杆***另一个相邻的夹环段的插孔内形成环状结构，每个夹环段的内侧底部均设置有卡舌，该卡舌的底部与夹环段的底部平齐，卡舌的内侧厚度由内而外逐渐增大，其中两个相邻的夹环段安装于支臂上，所述支臂和各夹环段上安装有驱动夹环段开合的开合机构，所述取片工位上设置有载片盘，所述载片盘上设置有用于放置圆片的工艺腔，所述工艺腔的腔壁上设置有与卡舌一一对应匹配的缺口。
作为一种优选的方案，所述开合机构包括套装于每个插杆上的压缩弹簧，各夹环段的外周安装有牵引钢丝，所述支臂上安装有驱动牵引钢丝收卷或放卷的收放卷动力装置。
作为一种优选的方案，所述收放卷动力装置包括安装于支臂上的减速电机，该减速电机的输出轴上安装有收卷轮，所述牵引钢丝卷绕在收卷轮上，该收卷轮由减速电机驱动正反转。
作为一种优选的方案，所述支臂包括第一支臂和第二支臂，该第一支臂和第二支臂的一端滑动安装于安装底座上且分别安装有导向轮，第一支臂和第二支臂之间设置方便第一支臂和第二支臂相互滑动的导向结构，第一支臂和第二支臂的另一端与相邻的两个夹环段的一端固定连接，所述牵引钢丝绕各夹环段的外周一圈后再经过导向轮后缠绕在收卷轮上。
作为一种优选的方案，每个夹环段的外周均设置有钢丝贯穿孔部，所述第一支臂和第二支臂上设置有沿其长度方向延伸的穿线通道，所述牵引钢丝穿过各钢丝贯穿孔部和穿线通道。
作为一种优选的方案，所述导向结构包括导向杆，该导向杆贯穿第一支臂和第二支臂之间。
作为一种优选的方案，所述卡舌为三角形状的卡舌，卡舌的上表面设置成平面。
作为一种优选的方案，所述载片盘上的工艺腔的数量为多个，所述多个工艺孔相对于载片盘的圆心圆周均布，所述载片盘由旋转动力装置驱动。
作为一种优选的方案，所述每个缺口均包括相互连通的侧缺口和底缺口，侧缺口设置于工艺腔侧壁，底缺口设置于工艺腔腔底构成槽口结构。
作为一种优选的方案，所述机械手包括竖直升降安装于底座上的升降杆，该升降杆与底座底部的升降气缸的活塞杆连接，所述升降杆的上端安装有偏摆机械手，所述升降杆的外部套装有密封波纹管。
采用了上述技术方案后，本发明的效果是：由于该转移装置包括底座，所述底座上安装转移机械手，所述转移机械手的执行端上安装有转移夹具，所述转移机械手控制转移夹具在取片工位和放置工位之间偏摆和升降，所述转移夹具包括支臂和安装于支臂上的用于夹持圆片的圆环状的夹环，所述支臂安装于转移机械手的末端，该夹环包括若干段夹环段，每个夹环段的一端设置有弧形的插杆，另一端设置有与弧形插杆适配的插孔，每个夹环段的插杆***另一个相邻的夹环段的插孔内形成环状结构，每个夹环段的内侧底部均设置有卡舌，该卡舌的底部与夹环段的底部平齐，卡舌的内侧厚度由内而外逐渐增大，其中两个相邻的夹环段安装于支臂上，所述支臂和各夹环段上安装有驱动夹环段开合的开合机构，所述取片工位上设置有载片盘，所述载片盘上设置有用于放置圆片的工艺腔，所述工艺腔的腔壁上设置有与卡舌一一对应匹配的缺口，因此，在实际的转移过程中，夹环移动到圆片的上方并下降，此时夹环段为张开状态，而后当卡舌落入到缺口后，夹环段相互收拢，这样卡舌就从圆片的底部挤推圆片，使圆片进入到卡舌的支撑区域，圆片也被抬起一小段距离，同时夹环段继续靠拢并夹持圆片边缘，这样圆片不但被卡舌支撑，而且还被各夹环段夹持圆片的边缘，该转移夹具可以很好的夹持圆片，避免转移过程中圆片松动，同时也可以无需再使用顶针顶升，可靠性更高。
又由于所述开合机构包括套装于每个插杆上的压缩弹簧，各夹环段的外周安装有牵引钢丝，所述支臂上安装有驱动牵引钢丝收卷或放卷的收放卷动力装置。收放卷动力装置可以卷绕牵引钢丝，从而使夹环段收拢，而放卷牵引钢丝时，在压缩弹簧的弹力作用下，夹环段扩张，从而实现开合，其夹紧力可以通过收卷牵引钢丝的长度来很好的控制，同时，压缩弹簧套在插杆上，因此，当压缩弹簧被完全收缩时，压缩弹簧就无法再被压缩，这样也就可以控制夹环段的极限夹持力，从而避免夹持力过大。而夹环段的收拢或扩张行程是设置得比较小的，其收拢和扩张的直径变化只需要满卡舌从圆盘外边缘进入机壳，因此只需要插孔的直径比插杆稍大，就可以满足夹环段的收拢或扩张，也就方便夹持。
又由于所述卡舌为三角形状的卡舌，卡舌的上表面设置成平面。这样卡舌的上表面可以更好的支撑圆片。
又由于所述每个缺口均包括相互连通的侧缺口和底缺口，侧缺口设置于工艺腔侧壁，底缺口设置于工艺腔腔底构成槽口结构，因此，卡环段在收拢时，卡舌从侧缺口进入后再尖端经过底缺口，这样卡舌就很容易的进入到圆片的底部，然后卡舌逐渐靠拢时卡舌的厚度也逐渐增加，最终卡舌将圆片托起，整个动作可靠性高，非常顺畅。
又由于机械手包括竖直升降安装于底座上的升降杆，该升降杆与底座底部的升降气缸的活塞杆连接，所述升降杆的上端安装有偏摆机械手，所述升降杆的外部套装有密封波纹管。利用密封波纹管能满足转移装置在真空环境下使用，密封波纹管隔绝升降杆与环境内部的真空，确保环境真空度稳定。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例的立体图；
图2是本发明实施例的转移夹具的俯视图；
图3是图1在A-A处的放大示意图；
图4是夹环段的立体图；
附图中：1.底座；2.升降气缸；3.密封波纹管；4.第一曲臂；5.第二曲臂；6.转移夹具；61.安装底座；62.支架；63.收卷轮；64.减速电机；65.导向轮；66.支臂；67.夹环段；671.插孔；672.插杆；68.卡舌；681.上表面；69.压缩弹簧；610.牵引钢丝；611.钢丝贯穿孔部。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
如图1至图4所示，一种半导体圆片的转移装置，包括底座1，所述底座1上安装转移机械手，所述转移机械手的执行端上安装有转移夹具6，所述转移机械手控制转移夹具6在取片工位和放置工位之间偏摆和升降。
其中，本实施例转移装置可以在普通的环境下运行，还可以在真空的环境下运行。比如在半导体圆片的刻蚀过程中就在真空的环境下运行。
所述转移夹具6包括支臂66和安装于支臂66上的用于夹持圆片的圆环状的夹环，所述支臂66安装于转移机械手的末端，该夹环包括若干段夹环段67，每个夹环段67的一端设置有弧形的插杆672，另一端设置有与弧形插杆672适配的插孔671，每个夹环段67的插杆672***另一个相邻的夹环段67的插孔671内形成环状结构，每个夹环段67的内侧底部均设置有卡舌68，该卡舌68的底部与夹环段67的底部平齐，卡舌68的内侧厚度由内而外逐渐增大，其中两个相邻的夹环段67安装于支臂66上，所述支臂66和各夹环段67上安装有驱动夹环段67开合的开合机构，所述取片工位上设置有载片盘，所述载片盘上设置有用于放置圆片的工艺腔，所述工艺腔的腔壁上设置有与卡舌68一一对应匹配的缺口。
其中，所述支臂66包括第一支臂和第二支臂，该第一支臂和第二支臂的一端滑动安装于安装底座61上且分别安装有导向轮65，其中该第一支臂和第二支臂的一端滑动安装于安装底座61的具体结构为：在安装底座61的上表面681设置有支架62，支架62包括两根立柱，立柱的上端安装有水平且相互平行的安装杆，所述第一支臂和第二支臂的底部设置有两个安装筒，所述第一支臂和第二支臂通过安装筒套装在安装杆上实现滑动，所述第一支臂和第二支臂的夹角为1-2°之间。而第一支臂和第二支臂具有一定的角度，这样可以使夹环段67在收拢或张开时，带有导向轮65的那一端的第一支臂和第二支臂之间的滑动幅度就比较小，这样更有利于钢丝的运行和收卷。
第一支臂和第二支臂之间设置方便第一支臂和第二支臂相互滑动的导向结构，第一支臂和第二支臂的另一端与相邻的两个夹环段67的一端固定连接，所述牵引钢丝610绕各夹环段67的外周一圈后再经过导向轮65后缠绕在收卷轮63上。所述导向结构包括导向杆，该导向杆贯穿第一支臂和第二支臂之间。
如图1和图3所示，所述开合机构包括套装于每个插杆672上的压缩弹簧69，各夹环段67的外周安装有牵引钢丝610，所述支臂66上安装有驱动牵引钢丝610收卷或放卷的收放卷动力装置。所述收放卷动力装置包括安装于支臂66上的减速电机64，该减速电机64的输出轴上安装有收卷轮63，所述牵引钢丝610卷绕在收卷轮63上，该收卷轮63由减速电机64驱动正反转。每个夹环段67的外周均设置有钢丝贯穿孔部611，所述第一支臂和第二支臂上设置有沿其长度方向延伸的穿线通道，所述牵引钢丝610穿过各钢丝贯穿孔部611和穿线通道。
而所述卡舌68为三角形状的卡舌68，卡舌68的上表面681设置成平面。
所述载片盘上的工艺腔的数量为多个，所述多个工艺孔相对于载片盘的圆心圆周均布，所述载片盘由旋转动力装置驱动。所述每个缺口均包括相互连通的侧缺口和底缺口，侧缺口设置于工艺腔侧壁，底缺口设置于工艺腔腔底构成槽口结构。
在如图1所示，所述转移机械手包括竖直升降安装于底座1上的升降杆，该升降杆与底座1底部的升降气缸2的活塞杆连接，所述升降杆的上端安装有偏摆机械手，所述升降杆的外部套装有密封波纹管3，利用密封波纹管3就可以使升降杆的滑动部位密封，从而适合真空环境。而偏摆机械手则为目前的现有技术在专利号为：200910242381.3和专利号201010523079.8中公开了几种偏摆机械手的具体结构。本实施例中的偏摆机械手采用201010523079.8中图1的结构，其包括第一曲臂4和第二曲臂5，第一曲臂4一端通过轴承转动安装于升降杆上，另一端与第二曲臂5的一端通过轴承转动连接，第二曲臂5的另一端通过轴承转动安装有所述的安装底座61，第一曲臂4和第二曲臂5的内部分别安装有步进电机和同步带，以此实现旋转和伸缩。而本实施例中的偏摆机械手从新松机器人自动化股份有限公司公司市购所得，其结构为清楚的。
本实施例中提到的各种电机、同步带、收卷轮63等均为目前的常规技术，在2008年4月北京第五版第二十八次印刷的《机械设计手册第五版》中详有记载，其结构清楚明了。
以上所述实施例仅是对本发明的优选实施方式的描述，不作为对本发明范围的限定，在不脱离本发明设计精神的基础上，对本发明技术方案作出的各种变形和改造，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种半导体圆片的转移装置，包括底座，所述底座上安装转移机械手，所述转移机械手的执行端上安装有转移夹具，所述转移机械手控制转移夹具在取片工位和放置工位之间偏摆和升降，其特征在于：所述转移夹具包括支臂和安装于支臂上的用于夹持圆片的圆环状的夹环，所述支臂安装于转移机械手的末端，该夹环包括若干段夹环段，每个夹环段的一端设置有弧形的插杆，另一端设置有与弧形插杆适配的插孔，每个夹环段的插杆***另一个相邻的夹环段的插孔内形成环状结构，每个夹环段的内侧底部均设置有卡舌，该卡舌的底部与夹环段的底部平齐，卡舌的内侧厚度由内而外逐渐增大，其中两个相邻的夹环段安装于支臂上，所述支臂和各夹环段上安装有驱动夹环段开合的开合机构，所述取片工位上设置有载片盘，所述载片盘上设置有用于放置圆片的工艺腔，所述工艺腔的腔壁上设置有与卡舌一一对应匹配的缺口。
2.如权利要求1所述的一种半导体圆片的转移装置，其特征在于：所述开合机构包括套装于每个插杆上的压缩弹簧，各夹环段的外周安装有牵引钢丝，所述支臂上安装有驱动牵引钢丝收卷或放卷的收放卷动力装置。
3.如权利要求2所述的一种半导体圆片的转移装置，其特征在于：所述收放卷动力装置包括安装于支臂上的减速电机，该减速电机的输出轴上安装有收卷轮，所述牵引钢丝卷绕在收卷轮上，该收卷轮由减速电机驱动正反转。
4.如权利要求3所述的一种半导体圆片的转移装置，其特征在于：所述支臂包括第一支臂和第二支臂，该第一支臂和第二支臂的一端滑动安装于安装底座上且分别安装有导向轮，第一支臂和第二支臂之间设置方便第一支臂和第二支臂相互滑动的导向结构，第一支臂和第二支臂的另一端与相邻的两个夹环段的一端固定连接，所述牵引钢丝绕各夹环段的外周一圈后再经过导向轮后缠绕在收卷轮上。
5.如权利要求4所述的一种半导体圆片的转移装置，其特征在于：每个夹环段的外周均设置有钢丝贯穿孔部，所述第一支臂和第二支臂上设置有沿其长度方向延伸的穿线通道，所述牵引钢丝穿过各钢丝贯穿孔部和穿线通道。
6.如权利要求5所述的一种半导体圆片的转移装置，其特征在于：所述导向结构包括导向杆，该导向杆贯穿第一支臂和第二支臂之间。
7.如权利要求6所述的一种半导体圆片的转移装置，其特征在于：所述卡舌为三角形状的卡舌，卡舌的上表面设置成平面。
8.如权利要求7所述的一种半导体圆片的转移装置，其特征在于：所述载片盘上的工艺腔的数量为多个，所述多个工艺孔相对于载片盘的圆心圆周均布，所述载片盘由旋转动力装置驱动。
9.如权利要求8所述的一种半导体圆片的转移装置，其特征在于：所述每个缺口均包括相互连通的侧缺口和底缺口，侧缺口设置于工艺腔侧壁，底缺口设置于工艺腔腔底构成槽口结构。
10.如权利要求9所述的一种半导体圆片的转移装置，其特征在于：所述转移机械手包括竖直升降安装于底座上的升降杆，该升降杆与底座底部的升降气缸的活塞杆连接，所述升降杆的上端安装有偏摆机械手，所述升降杆的外部套装有密封波纹管。
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