一种非接触式吸盘夹具的制作方法

1.本实用新型涉及半导体晶圆生产技术领域，特别是一种非接触式吸盘夹具。


背景技术：

2.半导体晶圆行业内，由于生产工艺需求，往往需要在晶圆的某一面进行化学蒸镀或者物理沉积，导致该面往往要求不可接触；人员取放产品时，往往需要小心的翘起产品，从背面吸取产品进行产品搬运。使用非接触式吸盘进行吸取晶圆时，由于吸盘与晶圆没有接触，所以没有足够的摩擦力来固定住晶圆，容易出现晶圆跌落损坏的情况。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种非接触式吸盘夹具，通过夹具限位，防止晶圆搬运过程中掉落。
4.本实用新型实施例中采用以下方案实现：提供一种非接触式吸盘夹具，包括第一夹吸机构，所述第一夹吸机构包括夹紧组件和所述非接触式吸盘；所述夹紧组件包括安装板、两个对称设置的非刚性夹紧件和驱动部件；所述驱动部件安装在所述安装板上，所述驱动部件包括运动方向相反的两个移动块，两个所述移动块分别对应连接一个所述非刚性夹紧件；所述非接触式吸盘固定在所述安装板下，位于两个所述非刚性夹紧件之间；所述安装板上安装有检测所述移动块位置的位移传感器。
5.本实用新型一实施例中，所述驱动部件还包括双向丝杠，所述双向丝杠安装在所述安装板上，所述双向丝杠由电机驱动，两个所述移动块分别与对应的所述双向丝杠上对应的丝杠螺母连接。
6.本实用新型一实施例中，所述驱动部件还包括第一导轨、同步带、同步带轮，所述安装板上的前部和后部均安装一根所述第一导轨，所述安装板上的两端均安装一个所述同步带轮，其中一个同步带轮由电机驱动；两根所述第一导轨通过滑块对应连接一个所述移动块，两块所述移动块分别与所述同步带上的对应位置相连接。
7.本实用新型一实施例中，所述非刚性夹紧件包括连接块、导向轴和夹块，所述连接块内开设有与所述第一导轨平行的通孔，所述导向轴上穿设有复位弹簧；所述导向轴穿入所述通孔中，所述导向轴与所述通孔通过所述复位弹簧连接；所述导向轴远离所述非接触式吸盘的一端连接中间块，所述中间块连接所述夹块。
8.本实用新型一实施例中，所述位移传感器的感应片安装在其中一个移动块上，所述位移传感器的座体固定在安装板上，与安装所述位移传感器的感应片位于同一侧。
9.本实用新型一实施例中，所述第一夹吸机构安装在连接座的第一端；所述连接座的第二端安装有第二夹吸机构；所述第二夹吸机构与所述第一夹吸机构的结构相同。
10.本实用新型一实施例中，所述第一夹吸机构与所述连接座通过第一升降机构连接，所述第一升降机构包括固定板和升降气缸，所述固定板固定在所述连接座的左端，所述固定板的顶部安装所述升降气缸，所述固定板的左侧面安装有升降板，所述升降气缸的伸
缩杆与所述升降板连接；所述第一夹吸机构与所述升降板连接；所述第二夹吸机构与所述连接座通过第二升降机构连接，所述第二升降机构的结构与所述第一升降机构结构相同。
11.本实用新型一实施例中，所述固定板的左侧面安装有两根竖直的第二导轨，所述升降板与对应的第二导轨均通过滑块连接。
12.本实用新型一实施例中，所述固定板的前部和后部均安装有导向块，两块所述导向块上均开设有导向孔，所述升降板的前侧和后侧设置有导向柱，所述导向柱穿入对应的所述导向孔中。
13.本实用新型的有益效果：本实用新型提供一种非接触式吸盘夹具，相比现有人工取放半导体晶圆，本实用新型提供的非接触式吸盘夹具可以安装在多种多轴位移机构上，用于搬运不可接触正面的半导体晶圆，代替人工作业，有效避免工人烫伤问题的发生；同时拥有两个夹吸机构，可以实现同时夹取两片半导体晶圆提高了生产效率；避免接触晶圆正面的同时，对称设置的两个非刚性夹紧件夹住半导体晶圆的侧面，避免由于吸盘与晶圆没有直接接触，造成的没有足够的摩擦力固定晶圆，进而导致晶圆掉落损坏的问题。
附图说明
14.图1是一种非接触式吸盘夹具的结构示意图。
15.图2是图1中在a处的局部放大示意图。
16.图3是一种非接触式吸盘夹具的前视图。
17.图4是一种非接触式吸盘夹具的仰视图。
18.图5是图4的b-b向剖面示意图。
19.图6是图5中c处的局部放大示意图。
20.附图标记
21.1-连接座，2-第一升降机构，21-固定板，22-升降气缸，23-升降板，24-第三导轨，25-导向块，26-导向柱；3-第一夹吸机构，31-非接触式吸盘，32-夹紧组件；322-驱动部件，3222-第一导轨，3223-同步带轮，3224-电机，3225-第一移动块，3226-同步带，3227-位移传感器，；323-非刚性夹紧件，3231-通孔，3232-复位弹簧，3233-中间块，3234-导向轴，3235-连接块，3236-夹块；4-第二升降机构，5-第二夹吸机构。
具体实施方式
22.下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
23.请参阅图1至图6，本实用新型提供一种非接触式吸盘夹具，包括第一夹吸机构3，所述第一夹吸机构3包括夹紧组件32和所述非接触式吸盘31；所述夹紧组件32包括安装板321、两个对称设置的非刚性夹紧件323和驱动部件322；所述驱动部件322安装在所述安装板321上，所述驱动部件322包括运动方向相反的两个移动块3225，两个所述移动块3225分别对应连接一个所述非刚性夹紧件323；所述非接触式吸盘31固定在所述安装板321下，位于两个所述非刚性夹紧件323之间；两块移动块带着非刚性夹紧件相互靠近或者远离，从而实现对半导体晶圆的夹紧和松放的动作，非刚性夹紧件323只会接触到晶圆的侧面，并不会触碰到晶圆的正面，保证晶圆不会摔落的同时，避免了晶圆的正面损伤，非刚性夹紧件在夹紧晶圆的时候一定的弹性形变量，能够起到缓冲减振的作用，避免夹坏晶圆；所述安装板
321上安装有检测移动块位置的位移传感器3227，该传感器的感应片安装在其中一个移动块上，所述位移传感器3227的座体固定在安装板上，与安装所述位移传感器的感应片位于同一侧，在移动块3225移动的过程中，其上的感应片会移动到该光电开关的u型座中遮挡光电信号，这就代表移动块移动到位了，电机停转控制移动块停下；用于测控移动块3225的位移情况，确保夹块321准确的夹到晶圆和准确的松开晶圆，在吸取的时候夹紧晶圆，在晶圆卸放的时候松开晶圆。
24.本实用新型另一实施例中，较佳的位移传感器3227可使用直线拉杆式位移传感器，拉杆的末端与其中一个移动块连接，直线拉杆式位移传感器的本体固定在与该移动块的同侧的安装板的侧面上，
25.本实用新型一实施例中，所述驱动部件还包括双向丝杠，所述双向丝杠安装在所述安装板上，所述双向丝杠由电机驱动，两个所述移动块分别与对应的所述双向丝杠上对应的丝杠螺母连接，同时在安装板上开设有对应的导向通槽，为移动块的运动提供导向和支撑的作用，为本领域常用技术手段，不展开详细说明。
26.本实用新型另一实施例中，所述驱动部件还可采用电动伸缩杆，两个电动伸缩杆对称安装，每个电动伸缩杆的头端连接一个非刚性夹紧件，实现驱动两个所述非刚性夹紧件相对运动，实现晶圆的夹紧和松放。
27.请参阅图1至图6，本实用新型一实施例中，所述驱动部件322还包括第一导轨3222、同步带3226、同步带轮3223，所述安装板321上的前部和后部均安装一根所述第一导轨3222，所述安装板321上的两端均安装一个所述同步带轮3223，其中一个同步带轮3223由电机3224驱动；两根所述第一导轨3222通过滑块对应连接一个所述移动块3225，两块所述移动块3225分别与所述同步带3226上的对应位置相连接；在非接触式吸盘31吸取晶圆后，电机3224驱动同步带轮3223转动，从而带动同步带3226运动，进而带动与同步带3226连接的移动块3225沿着第一导轨3222的方向运动，由于两个移动块3225分别连接在同步带3226两侧，所以两块移动块3225是同时朝对方运动，或者同时远离对方，进而实现固定在移动块3225上的非刚性夹紧件323相互接近，或远离，进而完成对晶圆的夹紧和松放的动作。
28.请参阅图1至图6，本实用新型一实施例中，所述非刚性夹紧件323包括连接块3235、导向轴3234和夹块3236，所述连接块3235内开设有与所述第一导轨平行的通孔3231，确保夹块在接触晶圆侧面的时候沿着晶圆的径向方向移动，所述导向轴3234上穿设有复位弹簧3232；所述导向轴3234穿入所述通孔3231中，所述通孔3231为两级的阶梯孔，所述通孔3231内直径大的一端靠近所述非接触式吸盘31，所述复位弹簧3232位于该段内，该段内的直径与所述复位弹簧3232的外径相同；所述导向轴3234靠近所述非接触式吸盘的一端固定有限位圆盘，所述限位圆盘的外径与所述复位弹簧3232的外径相同，限位圆盘起到抵住复位弹簧3232的作用，与通孔3231配合以达到复位弹簧3232能够正常起到缓冲复位的作用；所述通孔3231内直径小的一段与所述导向轴3234的直径相同，所述导向轴3234远离所述非接触式吸盘的一端连接中间块3233，所述中间块3233连接所述夹块3236,由于刚蒸镀完的晶圆的温度非常高，所以无法使用硅胶等柔性物品直接与晶圆接触，所以只能使用耐高温的金属与晶圆的侧面接触，为了避免刚性接触夹坏晶圆，在夹住晶圆时，夹块与中间块固定，在夹住晶圆时，夹块3236与中间块3233固定，中间块通过导向轴3234与连接块3235连接，导向轴3234沿着通孔3231的方向可以伸缩一定的距离，通过复位弹簧3232起到的缓冲
作用，避免夹块3236与晶圆夹的太紧，以利于保护晶圆。
29.本实用新型另一实施例中，所述非刚性夹紧件包括连接块、导向轴和夹块；所述连接块内开设有与所述第一导轨平行的深孔，该深孔的孔口开设在靠近所述非接触式吸盘的一侧，所述导向轴穿入深孔内，导向轴的远离所述非接触式吸盘的一端与所述深孔的远离非接触式吸盘的端面之间设置复位弹簧，中间块固定在导向轴靠近非接触式吸盘的一端，夹块安装在中间块下，这样在夹紧晶圆的时候，可以压缩复位弹簧，确保夹紧力不会太大，避免夹坏晶圆，所述第一非刚性夹紧件与所述第二非刚性夹紧件结构相同，对称安装。
30.请参阅图1至图5，本实用新型一实施例中，第一夹吸机构3安装在连接座1的第一端，所述连接座1的第二端安装第二夹吸机构5；所述第二夹吸机构5与所述第一夹吸机构3的结构互为镜像；连接座1用于连接机械臂，或者多轴移位机构，第一端为连接座的左端，第二端为连接座的右端。
31.请参阅图1至图5，本实用新型一实施例中，所述第一夹吸机构3与所述连接座1通过第一升降机构2连接，所述第一升降机构2包括固定板21和升降气缸22，所述固定板21固定在所述连接座1的左端，所述固定板21的顶部安装所述升降气缸22，所述固定板21的左侧面安装有升降板23，所述升降气缸22的伸缩杆与所述升降板23连接；所述第一夹吸机构3与所述升降板23连接；所述第二夹吸机构5与所述连接座1通过第二升降机构4连接，所述第二升降机构4的结构与所述第一升降机构2结构左右对称；升降气缸22伸缩，进而带动升降板23上下移动，从而带动第一夹吸机构3、第二夹吸机构5上下移动；第一升降机构2带动第一夹吸机构3升降，第二升降机构4带动第二夹吸机构5升降，以便于达到左右夹具的高低差，避免与其他设备部件干涉，保证设备正常使用。
32.请参阅图2至图3，本实用新型一实施例中，所述固定板21的左侧面安装有两根竖直的第二导轨24，所述升降板23与对应的第二导轨24均通过第二导轨24上的滑块连接，确保升降板23能够平稳的垂直升降。
33.请参阅图2至图3，本实用新型一实施例中，所述固定板21的前部和后部均安装有导向块25，两块所述导向块25上均开设有竖直的导向孔，所述升降板23的前侧和后侧设置有导向柱26，所述导向柱26穿入对应的所述导向孔中，保证所述升降板23平稳准确运行，进而平稳准确的带动第一夹吸机构3或者第二夹吸机构5升降。
34.本实用新型具有以下工作原理：
35.通过非接触式吸盘31吸取半导体晶圆，由于非接触吸盘与晶圆没有直接接触，所以没有足够的摩擦力固定晶圆，在进行搬运时半导体晶圆容易掉落，这时就需要通过机驱动同步带轮3223转动，从而带动同步带3226转动，同步带3226转动就能带动与同步带3226前侧和后侧连接的两块移动块3225相反方向运动，在第一导轨3222的滑块的导向下移动块3225带沿着第一导轨3222的方向移动，进而带动两块移动块3225各自连接非刚性夹紧件323的夹块3236相向运动夹取限位住晶圆，从而实现晶圆的非接触移栽；在上位机中输入晶圆的尺寸数据，上位机根据晶圆的尺寸数据控制电机的转动，从而控制移动块的移动距离，从而调整两块夹块3236的距离，非接触式吸盘31吸取晶圆后，两块夹块3236相互接近分别与晶圆侧壁的对应位置接触，将晶圆夹紧防止晶圆在搬运过程中脱落，位移传感器3227实时监测移动块的移动距离，并将采集到的数据反馈给上位机，上位机根据该反馈数据精确控制电机3224的转动，实现精准夹取晶圆；同时也避免了夹块3236与晶圆的正面的接触(同
时由于非刚性件的复位弹簧起到缓冲减震的作用，可以在一定程度上调节夹紧力，避免将晶圆夹坏)。第一升降机构2的升降气缸22带动第一夹吸机构3升降，第二升降机构4的升降气缸22带动第二夹吸机构5升降，以便于第一夹吸机构3和第二夹吸机构5的产生高低差，避免与其他设备部件产生干涉，影响使用，也便于实现第一夹吸机构3和第二夹吸机构5可以单独使用或者同时使用，双工位夹具，一次可以吸取两个晶圆，提高工作效率。
36.本夹具可以通过连接座1安装到不同的设备工况上使用，连接座1具有通用性，可与多种设备配合使用，例如装在各种类型的机械臂上作为末端执行器使用。
37.非接触吸盘为真空吸盘，并且设有定位器、压力传感器及防振罩。定位器可以进一步防止晶圆横向偏移，压力传感器可以检测是否有吸取晶圆。定位器材料为nbr、硅橡胶。防振罩可降低晶圆吸附时产生的噪音。
38.应说明的几点是：首先，在本技术的描述中,需要说明的是,除非另有规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,可以是机械连接或电连接,也可以是两个元件内部的连通,可以是直接相连,“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变。
39.其次：本实用新型公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本实用新型同一实施例及不同实施例可以相互组合；
40.最后，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。