[发明专利]一种蓝宝石晶圆自动铲片装置及方法

权利要求书

1.一种蓝宝石晶圆自动铲片装置，包括安装架，其特征在于：所述安装架上设有铰座、调距执行件，并间隔设有工作台，所述工作台一端与所述铰座铰接安装，另一端与所述调距执行件的输出轴连接；所述工作台上设有旋转执行件连接带动的旋转台，所述旋转台上方放置设有承载盘，所述承载盘一侧依次设有气浮导轨、收集卡塞；所述气浮导轨固定于所述工作台上，所述气浮导轨入口对准所述承载盘，所述气浮导轨的导轨面贯穿设有多个微孔等距排列形成的微孔阵列，所述气浮导轨底部设有导流腔；所述收集卡塞为一侧设有多层U形槽口的开口容器，并将所述U形槽口对准所述气浮导轨出口，所述收集卡塞与竖移模组连接，所述竖移模组具有竖向驱动功能，并设于所述工作台上；所述承载盘上方间隔设有铲刀、风刀、旋转架，所述铲刀、所述风刀通过铰接机构安装于所述工作架上，所述旋转架通过旋转机构安装于所述工作架上，所述旋转架的一端或两端设有朝向下方的真空吸盘。

2.如权利要求1所述的蓝宝石晶圆自动铲片装置，其特征在于：所述导流腔的腔体延伸路径呈封闭框形结构，其框形结构上开口的长宽尺寸大于下开口的对应尺寸，所述上开口与所述气浮导轨进行无缝对接，所述下开口下端置空，所述下开口内部设有导流框，所述导流框外壁轮廓与所述下开口内壁轮廓形成等距阵列，所述导流框外壁与所述下开口内壁夹持形成出气缝，所述出气缝与所述导流腔内腔贯穿连通；所述导流腔一旁设有正压设备，所述正压设备正压端通过管路贯穿所述导流腔腔壁并连通于其内腔；所述导流腔内壁设有斜向布置的斜壁，所述斜壁内侧面呈向内凸起的弧面，所述斜壁内侧面与所述下开口内侧面的衔接部位形成外圆角，所述斜壁内侧面与所述上开口内侧面的衔接部位形成内圆角。

3.如权利要求1所述的蓝宝石晶圆自动铲片装置，其特征在于：所述铲刀、所述风刀刀身及所述旋转架架身皆与所述承载盘形成锐角夹角，所述风刀设有至少两个，并以所述承载盘的轴截面对称分布。

4.如权利要求1所述的蓝宝石晶圆自动铲片装置，其特征在于：所述承载盘上方贴附设有多个晶圆片，多个所述晶圆片分别组成外圈中心阵列、内圈中心阵列，所述外圈中心阵列的内切圆直径a、所述内圈中心阵列的外切圆直径b、所述内圈中心阵列的内切圆直径c、所述晶圆片直径r、所述风刀刀口与所述铲刀刀口间距x满足：(a-b)/2+r+c＞x＞r。

5.如权利要求1所述的蓝宝石晶圆自动铲片装置，其特征在于：所述微孔阵列的微孔孔径为0.08mm～0.12mm。

6.如权利要求1所述的蓝宝石晶圆自动铲片装置，其特征在于：所述铲刀所处的所述铰接机构设有执行电机、执行气缸，所述风刀所处的所述铰接机构设有调整电机，所述铲刀、所述风刀的倾斜角度分别由所述执行电机、所述调整电机控制，所述铲刀的直线行程由所述执行气缸控制，所述执行气缸类型为多位气缸；所述旋转架上方设有旋转气缸、双轴气缸，所述旋转架与所述旋转气缸输出轴相连，所述旋转气缸缸身与所述双轴气缸输出轴相连。

7.如权利要求1所述的蓝宝石晶圆自动铲片装置，其特征在于：所述承载盘一侧设有两个对称布置的滑动台，所述承载盘另一侧设有两个对称布置的固定台，所述滑动台及所述固定台上皆设有定位座，每个定位座上皆通过轴孔配合设有横向布置的定位轮，所述滑动台设于滑轨上，所述滑动台一侧设有定位气缸，所述定位气缸输出轴与所述定位座形成传动连接。

8.如权利要求1所述的蓝宝石晶圆自动铲片装置，其特征在于：所述旋转执行件为伺服电机或步进电机中的一种，所述旋转执行件件身固定于升降台上，所述旋转执行件输出轴连接于所述旋转台，所述旋转台与所述升降台之间嵌入设有推力轴承，所述工作台上设有多个升降气缸，多个所述升降气缸输出轴共同连接支撑所述升降台。

9.如权利要求1所述的蓝宝石晶圆自动铲片装置，其特征在于：所述调距执行件为多级气缸、多级电缸或多级油缸中的一种，其输出轴与所述工作台形成铰接连接，所述承载盘盘面、所述气浮导轨轨道面及所述收集卡塞的U形槽口槽底面平行。

10.一种蓝宝石晶圆自动铲片方法，包括权利要求1至9任一项所述的自动铲片装置，其特征在于：包括以下步骤：

S1定位：通过自动载具将承载盘及其上方生产的晶圆片阵列送入工作台上方工位，令承载盘置于旋转台上，启动定位气缸令其输出轴带动滑动台滑动，使承载台一侧的两个定位轮贴附于承载盘侧壁，以此推移承载盘直至承载盘另一侧侧壁贴附于两个固定台上的定位轮，令承载盘横移至预设工位完成定位工作；

S2倾角调整：启动调距执行件输出轴将工作台一端抬起，使工作台及其上方的在另一端铰座导引下进入倾斜状态，利用限位件或精度功能件停止调距执行件，使工作台保持标准倾斜角度，启动执行电机与调整电机分别调整铲刀、风刀的倾斜角度，令铲刀刀口进入晶圆片的内圈中心阵列内，令风刀刀口进入晶圆片的内圈中心阵列与外圈中心阵列之间区域；

S3内圈剥离：启动执行气缸令其输出轴带动铲刀伸出，同步启动执行电机调整铲刀倾角，直至铲刀接触内圈阵列的晶圆片，确保铲刀刀口抵住内圈晶圆片侧壁与承载盘表面所形成的的角落，继续启动执行气缸令铲刀铲入内圈晶圆片与承载盘之间的缝隙内，使内圈晶圆片一端被铲刀翘起；启动双轴气缸令旋转架下移，使旋转架一端的真空吸盘贴附并吸住被翘起的内圈晶圆片，再次启动双轴气缸令旋转架带动真空吸盘及晶圆片上移，完成内圈剥离工作；

S4内圈转运：启动旋转气缸使旋转架旋转，真空吸盘及晶圆片被旋转架带动至气浮导轨上方，启动正压设备使正压气流经导流腔释放至气浮导轨，通过气浮导轨的微孔阵列将正压气流均匀分散并在导轨面上形成一层正压气膜，断开真空吸盘的真空源以释放晶圆片，使晶圆片下落至气浮导轨上并由正压气膜托浮，在重力作用下，由倾斜状态的气浮导轨及正压气膜将漂移状态的晶圆片导引至斜下方的收集卡槽内；

S5内圈收集：启动旋转执行件带动旋转盘、承载盘旋转，使内圈阵列的任一剩余晶圆片对准气浮导轨入口，重复S3、S4操作，将内圈阵列的剩余晶圆片逐个剥离、转运至收集卡槽内，同步控制竖移模组以调整收集卡槽的竖向位置，以此提供更多收纳空间并对内圈阵列的全部晶圆片完成收集作业；

S6外圈剥离：启动执行气缸令其输出轴带动铲刀伸出，同步启动会执行电机调整铲刀倾角，直至铲刀接触外圈阵列的晶圆片，确保铲刀刀口抵住外圈晶圆片侧壁与承载盘表面所形成的的角落，继续启动执行气缸令铲刀铲入外圈晶圆片与承载盘之间的缝隙内，使外圈晶圆片一端被铲刀翘起；同步开启两侧风刀输出喷射气流，令一端被翘起的外圈晶圆片被两侧喷射气流吹拂滑落至临近的气浮导轨入口，完成外圈剥离作业；

S7外圈转运：由两侧风刀吹拂令剥离的外圈晶圆片滑落至气浮导轨上，由气浮导轨表面正压气膜托浮晶圆片，在重力作用下将晶圆片导引至收集卡槽内；

S8外圈收集：启动旋转执行件带动旋转盘、承载盘旋转，使外圈阵列的任一剩余晶圆片对准气浮导轨入口，重复S6、S7操作，将外圈阵列的剩余晶圆片逐个剥离、转运至收集卡槽内，同步控制竖移模组以调整收集卡槽的竖向位置，以此提供更多收纳空间并对外圈阵列的全部晶圆片完成收集作业。