一种水平式自动上片机的制作方法

：本发明涉及半导体自动化设备领域，具体涉及一种水平式自动上片机。

背景技术

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背景技术：

1、目前的晶圆片在进行表面处理工艺的过程中，尤其是进行电镀或者是化学镀的表面处理工艺，需要搭配良好的导电治具以及支撑挂具(后简称导电挂具)，晶圆在装配至导电挂具时，无效带与导电挂具进行良好的密封及导电接触，并裸露出有效带，装配导电挂具的晶圆才能接着进行浸泡式的化学表面处理工艺。

2、为了保障导电挂具的密封性，现有的导电挂具的密封方式大致有以下四类：第一种为旋转式，第二种为螺丝锁附式，第三种为气囊式，第四种为垂直拉紧式。无论哪种密封方式，在进行晶圆上下料时，都是人工进行上下料，包括挂具密封或解封，晶圆的装卸，这种人工方式不仅效率低，而且容易造成晶圆破损从而无法满足生产需求。

3、为此出现了一种自动上下料设备，如专利一种晶圆类产品电镀上下料设备(申请号2021107464543)，这种自动上下料设备只能针对气囊式密封的挂具进行自动化操作，针对其他密封方式的挂具则需要额外购置设备或进行人工上下料，无法实现自动化设备的通用性。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、针对现有技术的缺乏和不足，本发明提供了一种水平式自动上片机，为通用型上片机，通过更换不同的开关盖结构实现不同密封方式的解密封操作，使得晶圆上料不受挂具种类限制。

2、一种水平式自动上片机，包括：

3、主机架,其工作台面上开设有第一避让孔和第二避让孔，所述第二避让孔处设有龙门架；

4、挂具平移机构，安装在主机架工作台面上，位于第一避让孔和第二避让孔的两侧，实现挂具在第一避让孔与第二避让孔之间的位置切换；

5、挂具翻转机构，安装在挂具平移机构上，通过旋转电机带动挂具在竖直和水平两个状态之间翻转；

6、挂具夹紧机构，安装在挂具翻转机构上，通过翻转板配合定位夹紧组件对挂具进行定位夹紧，所述翻转板上开设有第三避让孔，所述第三避让孔中心与挂具上圆孔的圆心同轴设置；

7、开关盖机构，安装在第二避让孔上方的龙门架上，通过升降组件配合开关盖组件对挂具上外盖进行开关盖，所述开关盖组件的中心与外盖圆心以及挂具上圆孔的圆心同轴设置；

8、升降式清洁检测机构，安装在主机架上位于第二避让孔下方，包括升降旋转组件，安装在升降旋转组件顶部的ccd相机和清洁组件，通过升降旋转组件在外盖打开后穿过挂具上的圆孔，对圆孔四周进行清洁并图像检测；

9、探测机构，包括安装在第二避让孔四周的平面度检测模组，通过检测气缸安装在龙门架上的导电探针和抽气检测模组，以及安装在翻转板背面与挂具上rfid相对应的rfid探测器。

10、优选地，所述挂具平移机构包括平移模组及平移滑轨，所述平移模组安装在机柜上位于第一避让孔和第二避让孔的一侧，所述平移滑轨安装在机柜上位于第一避让孔和第二避让孔的另一侧，且平移滑轨与平移模组相互平行，所述平移模组通过端部的平移电机驱动。

11、优选地，所述挂具翻转机构包括安装在平移模组滑块上的主动旋转平台，安装在平移滑轨滑块上的被动旋转平台，以及连接主动旋转平台的旋转电机，挂具夹紧机构安装在主动旋转平台与被动旋转平台之间，通过旋转电机实现0～360°翻转。

12、优选地，所述翻转板安装在主动旋转平台与被动旋转平台之间，其一面为挂具安装面，中心开设有第三避让孔，所述挂具安装面两侧设有侧导向块，底部设有底部导向块。

13、优选地，所述定位夹紧组件包括多个定位销气缸及多个旋转气缸，所述定位销气缸固定在翻转板背面的四个角上，其末端安装的定位销穿过翻转板插入挂具的定位孔内，所述旋转气缸安装在翻转板两侧，其末端固定有压块，通过旋转气缸控制压块旋转压住挂具两侧。

14、优选地，所述开关盖机构包括升降电缸，固定板及开关盖组件，所述升降电缸安装在龙门架上，其伸缩端与固定板连接，所述固定板四周安装有多个导杆，所述导杆穿过龙门架的顶板。

15、优选地，所述开关盖组件为螺丝锁附式，包括多个真空组件，多个螺丝批，多个真空组件安装在固定板背面，通过端部的吸盘吸住外盖，多个螺丝批头呈圆周间隔安装在固定板背面，其安装位置对应外盖上的固定螺丝，所述螺丝批头通过端部的伺服马达控制其正反转，实现对螺丝的拧松和拧紧。

16、优选地，所述开关盖组件为旋转式，包括固定架，旋外盖电机及旋外盖治具，所述固定架安装在固定板背面，旋外盖电机配合联轴器与旋外盖治具连接，所述旋外盖治具底面具有容纳外盖的腔体，所述腔体相对的两侧边嵌装有气缸，且气缸的伸缩端装配有阻尼块，旋拧时外盖嵌入治具的腔体内，两侧的气缸伸出利用阻尼块夹紧外盖，控制旋外盖电机带动整个治具旋转，实现外盖旋转解封或密封操作。

17、优选地，所述升降式清洁检测机构包括安装板，滚珠丝杆，丝杆旋转电机，丝杆升降电机，检测安装座，ccd相机及吹气嘴，所述滚珠丝杆穿插在安装板表面的连接件内，所述丝杆旋转电机固定在安装板上，通过皮带配合带轮与滚珠花键的旋转运动轴承连接，驱动花键轴旋转，所述丝杆升降电机固定在安装板上，通过皮带配合带轮与滚珠丝杆的直线运动轴承连接，驱动丝杆轴升降，所述安装座固定在丝杆轴端部，所述ccd相机及吹气嘴安装在检测安装座上。

18、优选地，所述检测安装座上方设有放置晶圆片的晶圆放置台，所述晶圆放置台的圆心与第三避让孔的圆心及挂具上圆孔的圆心在同一轴线上。

19、有益效果：本发明所揭示的一种水平式自动上片机，具有如下有益效果：

20、通用性：开关盖组件采用可替换的结构形式，使得设备可以满足不同种类挂具的开关盖上片，满足设备的通用性；

21、精准性：挂具夹紧装置采用导向块、定位销、旋转压块实现对挂具的精准定位，避免翻转平移时的移位，确保后续上片位置的精准度；

22、开盖组件中心，外盖圆心，挂具圆孔圆心，避让孔圆心及晶圆放置台中心同轴设置，可以确保精准开关外盖，精准放置晶圆片，确保上片的准确性；

23、设置多种检测组件，实现对晶圆上片后的位置准确度，是否导通及气密性做全面检测，保障上片质量；

24、高效性：整个设备实现挂具自动上下料，晶圆片的自动上片及后续的自动检测，自动化的方式提高了上片效率。

技术特征：

1.一种水平式自动上片机，其特征在于包括：

2.根据权利要求1所述的一种水平式自动上片机，其特征在于：所述挂具平移机构包括平移模组及平移滑轨，所述平移模组安装在机柜上位于第一避让孔和第二避让孔的一侧，所述平移滑轨安装在机柜上位于第一避让孔和第二避让孔的另一侧，且平移滑轨与平移模组相互平行，所述平移模组通过端部的平移电机驱动。

3.根据权利要求2所述的一种水平式自动上片机，其特征在于：所述挂具翻转机构包括安装在平移模组滑块上的主动旋转平台，安装在平移滑轨滑块上的被动旋转平台，以及连接主动旋转平台的旋转电机，挂具夹紧机构安装在主动旋转平台与被动旋转平台之间，通过旋转电机实现0～360°翻转。

4.根据权利要求3所述的一种水平式自动上片机，其特征在于：所述翻转板安装在主动旋转平台与被动旋转平台之间，其一面为挂具安装面，中心开设有第三避让孔，所述挂具安装面两侧设有侧导向块，底部设有底部导向块。

5.根据权利要求4所述的一种水平式自动上片机，其特征在于：所述定位夹紧组件包括多个定位销气缸及多个旋转气缸，所述定位销气缸固定在翻转板背面的四个角上，其末端安装的定位销穿过翻转板插入挂具的定位孔内，所述旋转气缸安装在翻转板两侧，其末端固定有压块，通过旋转气缸控制压块旋转压住挂具两侧。

6.根据权利要求1所述的一种水平式自动上片机，其特征在于：所述开关盖机构包括升降电缸，固定板及开关盖组件，所述升降电缸安装在龙门架上，其伸缩端与固定板连接，所述固定板四周安装有多个导杆，所述导杆穿过龙门架的顶板。

7.根据权利要求6所述的一种水平式自动上片机，其特征在于：所述开关盖组件为螺丝锁附式，包括多个真空组件，多个螺丝批，多个真空组件安装在固定板背面，通过端部的吸盘吸住外盖，多个螺丝批头呈圆周间隔安装在固定板背面，其安装位置对应外盖上的固定螺丝，所述螺丝批头通过端部的伺服马达控制其正反转，实现对螺丝的拧松和拧紧。

8.根据权利要求6所述的一种水平式自动上片机，其特征在于：所述开关盖组件为旋转式，包括固定架，旋外盖电机及旋外盖治具，所述固定架安装在固定板背面，旋外盖电机配合联轴器与旋外盖治具连接，所述旋外盖治具底面具有容纳外盖的腔体，所述腔体相对的两侧边嵌装有气缸，且气缸的伸缩端装配有阻尼块，旋拧时外盖嵌入治具的腔体内，两侧的气缸伸出利用阻尼块夹紧外盖，控制旋外盖电机带动整个治具旋转，实现外盖旋转解封或密封操作。

9.根据权利要求1所述的一种水平式自动上片机，其特征在于：所述升降式清洁检测机构包括安装板，滚珠丝杆，丝杆旋转电机，丝杆升降电机，检测安装座，ccd相机及吹气嘴，所述滚珠丝杆穿插在安装板表面的连接件内，所述丝杆旋转电机固定在安装板上，通过皮带配合带轮与滚珠花键的旋转运动轴承连接，驱动丝杆轴旋转，所述丝杆升降电机固定在安装板上，通过皮带配合带轮与滚珠丝杆的直线运动轴承连接，驱动丝杆轴升降，所述安装座固定在丝杆轴端部，所述ccd相机及吹气嘴安装在检测安装座上。

10.根据权利要求9所述的一种水平式自动上片机，其特征在于：所述检测安装座上方设有放置晶圆片的晶圆放置台，所述晶圆放置台的圆心与第三避让孔的圆心及挂具上圆孔的圆心在同一轴线上。

技术总结
本发明公开了一种水平式自动上片机，包括主机架,挂具夹持机构，挂具翻转机构，挂具平移机构，开关盖机构，升降式清洁检测机构及探测机构，其中挂具夹持机构安装在挂具翻转机构上，对挂具进行定位夹紧，同时由翻转机构将竖直的挂具翻转成水平，由挂具平移机构将水平状态的挂具移送至晶圆片上料处，所述开关盖机构安装在主机架上，对挂具进行外盖开关操作，所述升降式清洁检测机构安装在主机架上，对开盖后的挂具进行清洁检测，所述探测机构安装在主机架上，对上片后的挂具密封性及导电性进行探测。本发明为通用型上片机，通过更换不同的开关盖结构实现不同密封方式的解密封操作。

技术研发人员：余丞宏
受保护的技术使用者：苏州汇富弘自动化科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12