專利名稱：一種用來挑揀晶圓的機械手臂機構(gòu)的制作方法
一種用來挑揀晶圓的機械手臂機構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于晶圓檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用來挑揀晶圓的機械手臂機構(gòu)。
技術(shù)背景
現(xiàn)有的晶圓檢測大多需要兩道檢測程序，第一道檢測程序先以低倍率的檢測鏡 頭快速檢測是否有較明顯、較大之瑕疵，通過第一道檢測程序的晶圓，再實施第二道檢 測程序以高倍率的檢測鏡頭仔細檢測是否細微瑕疵。當(dāng)檢測進行時，晶圓先放置于一低 倍率晶圓檢測平臺上，利用該低倍率鏡頭逐一針對晶圓上的晶粒進行檢測，待晶粒通過 低倍率鏡頭檢測后，再以一具有真空吸盤的機械手臂，利用真空吸附檢測完成的晶粒， 將晶粒運送至高倍率晶圓檢測平臺處放下，再進行高倍率檢測程序。
現(xiàn)有挑揀的晶圓機械手臂皆為單臂式機械手臂，例如圖1所示的一種現(xiàn)有的三 軸機械手臂，該機械手臂1于機臺上針對XYZ三軸向設(shè)有位移機構(gòu)2，該機械手臂1端部 具有一真空吸盤3可以真空吸附目標晶粒。藉此，該機械手臂1利用該三軸向位移機構(gòu) 2移動至目標晶粒上方，以真空吸盤3自低倍率晶圓檢測平臺4吸附目標晶粒，移動至高 倍率晶圓檢測平臺5放下目標晶粒，再移回低倍率晶圓檢測平臺4重復(fù)晶粒的搬運動作。
然而，現(xiàn)有機械手臂單一搬運動作周期包含X軸、Y軸和Z軸方向位移至目標 晶粒、真空吸盤吸取晶粒、X軸、Y軸和Z軸方向位移至另一檢測平臺、放下并排列晶 粒，如此才能完成一次晶粒移動，搬運速度較慢，且3軸軌道加上驅(qū)動馬達裝置所需安 裝空間大；再者，因需要精準定位，三軸向位移機構(gòu)皆需使用步進馬達或伺服馬達，其 制造成本高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用來挑揀晶圓的機械手臂機構(gòu)，旨在解決現(xiàn)有的單 臂式機械手臂搬運速度較慢、需要的安裝空間大以及制造成本高的問題。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種用來挑揀晶圓的機械手臂機構(gòu)，所述的機械手臂機 構(gòu)包括一旋轉(zhuǎn)裝置、一旋轉(zhuǎn)臂和二升降裝置，其中
所述旋轉(zhuǎn)裝置具有一可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸；
所述旋轉(zhuǎn)臂設(shè)置于所述轉(zhuǎn)軸端部，向所述旋轉(zhuǎn)裝置兩側(cè)延伸，所述旋轉(zhuǎn)臂可受 所述轉(zhuǎn)軸帶動而旋轉(zhuǎn)；
所述二升降裝置分別設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)臂兩端，所述二升降裝置分別與一真空吸 盤連結(jié)，用來帶動所述真空吸盤產(chǎn)生垂直升降動作。
其中，所述旋轉(zhuǎn)裝置為一種可控制其轉(zhuǎn)動角度的馬達。
其中，所述旋轉(zhuǎn)臂為一水平桿體，其中央設(shè)有一軸孔，用來垂直于所述轉(zhuǎn)軸軸 心方向與所述轉(zhuǎn)軸固接。
其中，該升降裝置為一動力缸裝置。
更具體的，所述升降裝置的軸端設(shè)有一端座，該端座的末端用來設(shè)置所述真空3吸盤。
更具體的，所述升降裝置更包含有一行程測量裝置，用來回傳所述升降裝置的 動作距離。
本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供的機械手臂機構(gòu)可在單一作動周期內(nèi)完成兩 次晶粒移動，效率高于現(xiàn)有的單一機械手臂，可大幅降低搬運所需等待的時間；再者， 本發(fā)明提供的機械手臂機構(gòu)搭配可轉(zhuǎn)動及位移的檢測平臺，更可簡化機械手臂所需的動 作及運動所需時間，提高檢測效率。


圖1是現(xiàn)有機械手臂的立體外觀示意圖2是本發(fā)明實施例的機械手臂機構(gòu)立體外觀組合示意圖3是本發(fā)明實施例的機械手臂機構(gòu)立體外觀分解示意圖4是本發(fā)明實施例的機械手臂機構(gòu)實施狀態(tài)示意圖5是本發(fā)明實施例的機械手臂機構(gòu)升降裝置動作示意圖。
具體實施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施 例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋 本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
本發(fā)明實施例中各種不同對象按適于說明的比例、尺寸、變形量或位移量而描 繪，而非按實際組件的比例予以繪制
如圖2和圖3所示，為本發(fā)明實施例的可快速挑揀晶圓的機械手臂機構(gòu)，包 括
一旋轉(zhuǎn)裝置10，其具有一可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸11，該旋轉(zhuǎn)裝置10為一種可以控制其轉(zhuǎn) 動角度的馬達，如步進馬達、伺服馬達或DC馬達；
一旋轉(zhuǎn)臂20，其于該轉(zhuǎn)軸11的端部上設(shè)有一往該旋轉(zhuǎn)裝置10兩側(cè)延伸的旋轉(zhuǎn)臂 20，該旋轉(zhuǎn)臂20為一水平桿體，其中央穿設(shè)有一軸孔21可供該轉(zhuǎn)軸11安裝，以垂直于 轉(zhuǎn)軸11軸心方向與該轉(zhuǎn)軸11固接；
二升降裝置30，其為于該旋轉(zhuǎn)臂20兩端各設(shè)置的一可產(chǎn)生垂直升降動作的升降 裝置30，該升降裝置30可為一動力缸，例如氣動缸或油壓缸等，其缸體31安裝固定于該 旋轉(zhuǎn)臂20上，且其軸端32可沿平行于該轉(zhuǎn)軸11的軸心方向伸展或縮入；其中，該升降 裝置30更包含有一行程測量裝置33，用來回傳該升降裝置30的動作距離者；
二端座40，其為于各升降裝置30的軸端32各設(shè)置的一端座40，該端座40沿該 旋轉(zhuǎn)臂20軸向往外延伸設(shè)置，且該端座40可供一真空吸盤41安裝于其上；其中，該端 座40可通過調(diào)整其安裝位置，以達到改變該真空吸盤41與轉(zhuǎn)軸11軸心距離的目的。
再請參閱圖4所示，其為本發(fā)明實施例的可快速挑揀晶圓的機械手臂機構(gòu)實施 狀態(tài)示意圖，于一機臺50上設(shè)有一低倍率晶圓檢測平臺51及一高倍率晶圓檢測平臺52， 檢測平臺上可供待檢測晶圓60置放固定，且對應(yīng)各檢測平臺上各設(shè)有至少一檢測鏡頭 53，該檢測鏡頭53可對晶圓60的晶粒61作逐一檢測；其中，本發(fā)明實施例的機械手臂機構(gòu)可設(shè)置于該低倍率晶圓檢測平臺51及高倍率晶圓檢測平臺52間。
其中，該低倍率晶圓檢測平臺51及高倍率晶圓檢測平臺52可產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動及徑 向平移動作；通過平臺的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動，可針對同一圓周上的晶粒61逐一位移到檢測鏡頭53 下方進行檢測；當(dāng)同一圓周上的晶粒61檢測完成后，該平臺的徑向平移動作可更換至不 同圓周位置，以對另一圓周上的晶粒61進行檢測；如此，該檢測鏡頭53即可逐一檢測晶 圓60上的每一晶粒61。
本發(fā)明實施例的機械手臂機構(gòu)可設(shè)置于該低倍率晶圓檢測平臺51及高倍率晶圓 檢測平臺52間，其旋轉(zhuǎn)臂20兩端的真空吸盤41分別對應(yīng)設(shè)于晶粒檢測完成位置M及晶 粒待檢測位置55的上方，當(dāng)目標晶粒于低倍率晶圓檢測平臺51上完成檢測后，該低倍率 晶圓檢測平臺51進行轉(zhuǎn)動以使目標晶粒進入晶粒檢測完成位置M，并使下一晶粒進入檢 測鏡頭53的檢測范圍。如圖5所示，此時，該升降裝置30可帶動該端座40與真空吸盤 41下降，并以真空吸附固定住目標晶粒后，該升降裝置30再次帶動真空吸盤41與目標晶 粒升起。利用該旋轉(zhuǎn)裝置10驅(qū)動使該旋轉(zhuǎn)臂20轉(zhuǎn)動至高倍率晶圓檢測平臺52的晶粒待 檢測位置55上方，此時低倍率晶圓檢測平臺51上的下一晶粒也已經(jīng)完成檢測，并隨平臺 轉(zhuǎn)動而進入該晶粒檢測完成位置M，各升降裝置30分別帶動二真空吸盤41下降，并分別 將目標晶粒放下至晶粒待檢測位置陽，及自晶粒檢測完成位置M吸附固定住下一晶粒， 重復(fù)進行上述升降、旋轉(zhuǎn)及吸附放下等動作，可將該低倍率晶圓檢測平臺51上完成檢測 的晶粒，快速搬運至高倍率晶圓檢測平臺52再進行檢測。
本發(fā)明實施例的機械手臂機構(gòu)可在單一作動周期內(nèi)完成兩次晶粒61的移動，效 率高于傳統(tǒng)單一機械手臂，可大幅降低搬運所需等待的時間；再者，搭配可轉(zhuǎn)動及位移 的檢測平臺，更可簡化機械手臂所需的動作及運動所需時間。
再者，由于晶圓60及晶粒61本身相當(dāng)脆弱，施力過當(dāng)時容易受損破裂，因此一 般來說，真空吸盤41的吸附力僅有2 3克的力量；而本發(fā)明實施例的升降裝置30更包 含有一行程測量裝置33，以回傳該升降裝置30的動作距離，可精密控制單一真空吸盤41 的正確升降高度，避免機械手臂動作過大，造成晶圓60及晶粒61受損。
由于各檢測平臺的高度受到安裝位置及晶圓承載工具的影響，有可能會出現(xiàn)高 低位差的情形發(fā)生，本發(fā)明實施例中的行程測量裝置33可于作業(yè)前先行量測檢測平臺高 低位差，以輸入控制計算機中進行校正，該二真空吸盤41受升降裝置30帶動時，通過行 程測量裝置33的設(shè)置可將平臺高低位差計算入行程補償量，確實避免檢測平臺高低位差 的問題。
此外，本發(fā)明實施例的機械手臂機構(gòu)采模塊化設(shè)計，針對不同尺寸的機器，該 旋轉(zhuǎn)裝置10、旋轉(zhuǎn)臂20、升降裝置30及真空吸盤41可共享同一零件，只需更換不同尺 寸的端座40，即可以調(diào)整該真空吸盤41與轉(zhuǎn)軸11軸心的距離。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的 精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用來挑揀晶圓的機械手臂機構(gòu)，其特征在于，所述的機械手臂機構(gòu)包括一 旋轉(zhuǎn)裝置、一旋轉(zhuǎn)臂和二升降裝置，其中所述旋轉(zhuǎn)裝置具有一可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸；所述旋轉(zhuǎn)臂設(shè)置于所述轉(zhuǎn)軸端部，向所述旋轉(zhuǎn)裝置兩側(cè)延伸，所述旋轉(zhuǎn)臂可受所述 轉(zhuǎn)軸帶動而旋轉(zhuǎn)；所述二升降裝置分別設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)臂兩端，所述二升降裝置分別與一真空吸盤連 結(jié)，用來帶動所述真空吸盤產(chǎn)生垂直升降動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械手臂機構(gòu)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)裝置為一種可控制其 轉(zhuǎn)動角度的馬達。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械手臂機構(gòu)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)臂為一水平桿體，其 中央設(shè)有一軸孔，用來垂直于所述轉(zhuǎn)軸軸心方向與所述轉(zhuǎn)軸固接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械手臂機構(gòu)，其特征在于，該升降裝置為一動力缸裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機械手臂機構(gòu)，其特征在于，所述升降裝置的軸端設(shè)有一端 座，該端座的末端用來設(shè)置所述真空吸盤。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機械手臂機構(gòu)，其特征在于，所述升降裝置更包含有一行程 測量裝置，用來回傳所述升降裝置的動作距離。
全文摘要
本發(fā)明適用于晶圓檢測技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種用來挑揀晶圓的機械手臂機構(gòu)，所述的機械手臂機構(gòu)包括一旋轉(zhuǎn)裝置、一旋轉(zhuǎn)臂和二升降裝置，其中所述旋轉(zhuǎn)裝置具有一可旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸；所述旋轉(zhuǎn)臂設(shè)置于所述轉(zhuǎn)軸端部，向所述旋轉(zhuǎn)裝置兩側(cè)延伸，所述旋轉(zhuǎn)臂可受所述轉(zhuǎn)軸帶動而旋轉(zhuǎn)；所述二升降裝置分別設(shè)置于所述旋轉(zhuǎn)臂兩端，所述二升降裝置分別與一真空吸盤連結(jié)，用來帶動所述真空吸盤產(chǎn)生垂直升降動作。本發(fā)明提供的機械手臂機構(gòu)可在單一作動周期內(nèi)完成兩次晶粒移動，效率高于現(xiàn)有的單一機械手臂，可大幅降低搬運所需等待的時間；再者，本發(fā)明提供的機械手臂機構(gòu)搭配可轉(zhuǎn)動及位移的檢測平臺，更可簡化機械手臂所需的動作及運動所需時間，提高檢測效率。
文檔編號B25J15/06GK102019614SQ20091019012
公開日2011年4月20日 申請日期2009年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者溫俊熙 申請人:致茂電子(蘇州)有限公司