夹持装置的制作方法 专利技术说明

建筑材料工具的制造及其制品处理技术1.本实用新型涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种夹持装置。背景技术：2.晶圆是指制作半导体电路所用的硅晶片，外形为规则圆柱体，其原始材料为硅。晶圆是半导体集成电路制作中最关键的原材料之一，在半导体加工工艺中，为使晶圆边缘的完整和光滑，需要对晶圆进行修边，便于后续加工，从而保证芯片制作成品的优良性能。在对晶圆进行修边作业时，通常使用夹持机械手将晶圆放置在加工工位上，此过程需要机械夹持手有很高的放片稳定性以及可调节能力，以满足放置在加工工位上的晶圆与加工工位的同心度要求。3.现有的晶圆夹持装置如申请号为cn 202011208953.9的发明专利中提供的半导体晶圆夹持设备，通过在支架本体上设置夹持手指组件，并在夹持手指组件上设置倾斜引导段和直线卡紧段，其中直线卡紧段的长度与晶圆的厚度匹配，直线卡紧段用于向晶圆的边缘施加径向的压力，从而将晶圆牢固地卡合在夹持手指组件中，提高了夹持的稳定性；但是该半导体晶圆夹持设备存在以下问题：4.1.径向夹持压力较大，晶圆存在破碎的风险；5.2.将晶圆竖直下放在载片台上时容易发生水平位置偏移，从而无法有效对准圆心。技术实现要素：6.本实用新型的目的在于提供一种夹持装置，能够降低工件破损的风险，并能够提高工件放置时的准确性。7.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：8.本实用新型提供一种夹持装置，包括底板、顶板以及安装在所述底板上的至少三个夹持单元，所述顶板通过至少三个调平件与所述底板连接，所述顶板用于与机械臂连接，所述夹持单元包括：9.轴向限位组件，包括第一安装座和设置在所述第一安装座上的承托件，所述第一安装座滑动设置在所述底板上，所述第一安装座能够靠近或远离工件的轴心，所述承托件用于承托所述工件；10.径向限位组件，包括第二安装座和设置在所述第二安装座上的径向夹持件，所述第二安装座滑动设置在所述第一安装座上，所述第二安装座通过拉伸弹簧与所述第一安装座连接；所述轴向限位组件具有夹持位置和释放位置，在所述夹持位置，所述第一安装座远离所述第二安装座，所述承托件与所述工件的底面贴靠，所述径向夹持件在所述拉伸弹簧的弹力作用下沿径向贴靠在所述工件的侧面；在所述释放位置，所述第一安装座靠近所述第二安装座，所述承托件脱离所述工件，所述拉伸弹簧对所述第二安装座的弹力变小，所述工件贴靠所述径向夹持件下滑。11.作为优选地，所述夹持单元还包括驱动件，所述驱动件固定设置所述底板上，所述驱动件与所述第一安装座连接，所述驱动件能够驱动所述轴向限位组件在所述夹持位置和所述释放位置之间移动。12.作为优选地，所述夹持单元还包括推杆，所述推杆设置在所述第一安装座上，所述第一安装座能够通过所述推杆推动所述第二安装座沿所述工件的径向远离所述驱动件。13.作为优选地，所述径向夹持件和所述第二安装座之间设置有压缩弹簧，所述压缩弹簧能够对所述径向夹持件施加竖直方向的弹力。14.作为优选地，所述夹持装置还包括送气喷管，所述送气喷管设置在所述底板上，所述送气喷管用于向所述工件的上方吹送气流。15.作为优选地，所述夹持装置还包括外罩，所述外罩罩设在所述夹持单元的上方，所述外罩可拆卸地设置在所述底板上。16.作为优选地，所述外罩上设置有抽气接头。17.作为优选地，所述顶板上开设有螺纹孔。18.作为优选地，所述底板上沿所述工件的径向安装有第一导轨，所述第一安装座设置在所述第一导轨上。19.作为优选地，所述第一安装座上沿所述工件的径向安装有第二导轨，所述第二安装座设置在所述第二导轨上。20.本实用新型的有益效果在于：21.本实用新型提供的夹持装置，由于第二安装座上设置有径向夹持件，径向夹持件能够向工件施加径向作用力，因此能够实现对工件的径向限位；由于第一安装座上设置有承托件，承托件用于承托工件，无需对工件的径向过度夹紧即可实现工件的轴向限位，从而减小了对工件的径向压力，降低了工件破损的风险；由于第一安装座滑动设置在底板上且能够靠近或远离工件的轴心，因此该夹持装置能够对工件位置进行调节，以实现工件的调心；由于底板通过顶板与机械臂连接，且顶板与底板之间设置有调平件，因此可以调节底板的水平度，从而保证了夹持单元调节的灵活性和准确性；通过设置轴向限位组件和径向限位组件并通过拉伸弹簧连接第一安装座和第二安装座，当轴向限位组件在释放位置时，驱动第一安装座靠近第二安装座，承托件脱离工件，径向夹持件受到的拉伸弹簧的弹力减小，从而能够使工件贴靠径向夹持件准确下滑至加工工位，对工件的释放起到了引导作用，保证了工件放置位置的精准度。附图说明22.图1是本实用新型具体实施方式提供的夹持装置的结构示意图；23.图2是本实用新型具体实施方式提供的夹持单元的结构示意图。24.图中：25.100-工件；26.1-底板；27.2-夹持单元；21-轴向限位组件；211-第一安装座；212-承托件；22-径向限位组件；221-第二安装座；222-径向夹持件；223-压缩弹簧；23-拉伸弹簧；24-驱动件；25-推杆；28.3-送气喷管；29.4-外罩；30.5-抽气接头；31.6-顶板；32.7-调平件；33.8-第一导轨；34.9-第二导轨。具体实施方式35.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。36.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。37.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。38.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、“左”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。39.如图1所示，本实用新型提供了一种夹持装置，该夹持装置包括底板1以及安装在底板1上的至少三个夹持单元2，顶板6通过至少三个调平件7与底板1连接，顶板6用于与机械臂连接，夹持单元2包括轴向限位组件21、径向限位组件22；轴向限位组件21包括第一安装座211和设置在第一安装座211上的承托件212，第一安装座211滑动设置在底板1上，第一安装座211能够靠近或远离工件100的轴心，承托件212用于承托工件100；径向限位组件22，包括第二安装座221和设置在第二安装座221上的径向夹持件222，第二安装座221滑动设置在第一安装座211上，第二安装座221通过拉伸弹簧23与第一安装座211连接。于本实施例中，工件100可以是晶圆，也可以是其他圆柱状或圆环状硬质物体，第一安装座211能够沿工件100的径向移动，从而能够靠近或远离工件100的轴心位置；夹持单元2可以设置有三个，三个夹持单元2之间互相间隔120度均匀安装在底板1上，由于第二安装座221上设置有径向夹持件222，径向夹持件222能够向工件100施加径向作用力，因此能够实现对工件100的径向限位，从而将工件100夹持在至少三个夹持单元2之间；由于第一安装座211上设置有承托件212，承托件212用于承托工件100，无需对工件100的径向过度夹紧即可实现工件100的轴向限位，从而减小了对工件100的径向压力，降低了工件100破损的风险；由于第一安装座211滑动设置在底板1上且能够靠近或远离工件100的轴心，因此操作人员能够通过移动该夹持装置对工件100的位置进行调节，以实现工件100的调心。可选地，夹持单元2也可以有四个或五个，所有夹持单元2均匀布设在底板1上，并保证相邻两个夹持单元2之间的夹角相等，同时能够保证稳定夹持圆柱形工件100即可，在此对夹持单元2的数量不做限定。40.轴向限位组件21具有夹持位置和释放位置，在夹持位置，第一安装座211远离第二安装座221，承托件212与工件100的底面贴靠，径向夹持件222在拉伸弹簧23的弹力作用下沿径向贴靠在工件100的侧面；在释放位置，第一安装座211靠近第二安装座221，承托件212脱离工件100，拉伸弹簧23对第二安装座221的弹力变小，工件100贴靠径向夹持件222下滑。于本实施例中，轴向限位组件21通过第一安装座211在底板1上滑动来实现在夹持位置和释放位置之间的移动，夹持位置的轴线限位组件21比在释放位置时更靠近工件100的轴心；当轴向限位组件21位于夹持位置时，第一安装座211通过拉伸弹簧23拉动第二安装座221，以使径向夹持件222抵靠在工件100的侧面向工件100施加径向的压力，从而实现了工件100的径向限位，承托件212的底部设有承托凸起，当轴向限位组件21位于夹持位置时，承托凸起位于工件100的底部并与工件100的底面贴靠，从而实现了工件100的径向限位，此时第一安装座211和第二安装座221之间的距离较大；当轴向限位组件21位于释放位置时，第一安装座211沿径向远离工件100的轴心，即第一安装座211靠近第二安装座221，承托件212会脱离工件100的底部，同时第一安装座211与第二安装座221之间的距离变短，导致拉伸弹簧23对第二安装座221的拉力减小，此时径向夹持件222对工件100的径向压力也随之变小并小于工件100的重力；在此过程中，径向夹持件222仍与工件100保持贴靠，因此工件100会贴靠径向夹持件222准确下滑至加工工位，即径向夹持件222对工件100的释放起到了引导作用，进一步提高了工件100放置的可控性和准确性。41.顶板6通过至少三个调平件7与底板1连接，顶板6用于与机械臂连接。于本实施例中，夹持装置还包括顶板6，顶板6通过至少三个调平件7与底板1连接，顶板6用于与机械臂连接。于本实施例中，所有的夹持单元2通过顶板6连接到上方的机械臂上；顶板6通过至少三个调平件7与底板1连接，调平件7为常见的六角支柱，通过改变自身的长度调节底板1和顶板6的间距，在另外的实施例中，调平件7不限于六角支柱，只要能够起到连接和调节高度的作用即可，在此不做限定。具体地，在进行夹持作业之前，操作人员首先将顶板6安装到机械臂上并调节各个调平件7，使底板1和顶板6保持平行，从而降低了工件100的定位误差、提高了工件100放置位置的准确度。42.进一步地，如图1所示，夹持单元2还包括驱动件24，驱动件24固定设置在底板1上，驱动件24与第一安装座211连接，驱动件24能够驱动轴向限位组件21在夹持位置和释放位置之间移动。于本实施例中，驱动件24能够驱动第一安装座211在底板1上沿工件100的径向移动，操作人员通过控制驱动件24的启闭和输出端的行程来控制第一安装座211的移动，无需手动推动第一安装座211，高效便捷，同时便于精准控制。具体地，驱动件24可以是常见的直线步进电机，也可以是能在行程中位停止的气缸，只要是能够实现精准控制的直线位移设备即可，在此不做限定。43.进一步地，如图1所示，夹持单元2还包括推杆25，推杆25设置在第一安装座211上，第一安装座211能够通过推杆25推动第二安装座221沿工件100的径向远离驱动件24。于本实施例中，轴向限位组件21还具有初始位置，当工件100被该夹持装置下放至加工工位上后，操作人员控制驱动件24驱动第一安装座211继续沿径向往远离工件100轴心的方向移动，在拉伸弹簧23的拉力作用下，第二安装座221仍保持在原位置不动而第一安装座211逐渐靠近第二安装座221，第一安装座211上设置有推杆25，当推杆25抵靠在第二安装座221上后，第一安装座211便能够通过推杆25推动第二安装座221同步移动，直至第二安装座221上的径向夹持件222完全脱离与工件100的接触，此时可将该夹持装置移开；推杆25可以是圆柱体结构也可以是立方体结构，只要具有一定长度且能够与第二安装座221刚性接触即可，在此不做限定。通过设置推杆25，能够使轴向限位组件21和径向限位组件22同步移动至初始位置，同时推杆25与拉伸弹簧23相互配合，既保证了第一安装座211与第二安装座221的单独作业，又能实现二者的同步配合，结构简单、方便高效。44.进一步地，如图1所示，径向夹持件222和第二安装座221之间设置有压缩弹簧223，压缩弹簧223能够对径向夹持件222施加竖直方向的弹力。于本实施例中，径向夹持件222通过压缩弹簧223竖向安装在第二安装座221上，当径向夹持件222的底部受到向上的压力时，压缩弹簧223便会发生弹性形变以使径向夹持件222向上移动。具体地，当轴向限位组件21位于释放位置时，操作人员控制该夹持装置对准加工工位竖直向下移动，径向夹持件222的底部会首先接触加工工位，并向上压缩压缩弹簧223，使得径向夹持件222向上移动，保证了每个夹持单元2上的径向夹持件222均能够与加工工位接触，从而使得工件100始终贴靠每个径向夹持件222下放至加工工位上，提高了工件100放置位置的精准度。45.进一步地，如图1所示，夹持装置还包括送气喷管3，送气喷管3设置在底板1上，送气喷管3用于向工件100的上方吹送气流。于本实施例中，送气喷管3外接氮气供给装置，底板1的中心开设有通孔，送气喷管3通过通孔向下方的工件100吹送氮气；当轴向限位组件21位于释放位置时，操作人员开启氮气供给装置，通过送气喷管3向工件100的上方吹送氮气气流，气流能够协助推动工件100沿径向夹持件222下滑，防止因摩擦阻力较大而出现工件100无法下放的情况，从而提高了该夹持装置的实用性。46.进一步地，如图1所示，夹持装置还包括外罩4，外罩4罩设在夹持单元2的上方，外罩4可拆卸地设置在底板1上。于本实施例中，外罩4通过螺栓连接到底板1上，将夹持单元2从上方罩设在底板1上，承托件212和径向夹持件222则从外罩4的底部伸出，从而能够承托和夹持工件100；外罩4能够防止外界异物掉落进夹持单元2的内部从而对各部件造成磨损或污染，延长了各部件的使用寿命。47.具体地，如图1所示，外罩4上设置有抽气接头5。于本实施例中，抽气接头5外接小型抽气泵，在该夹持装置工作时，抽气泵通过抽气接头5抽吸外罩4内的空气，从而在外罩4中形成由下到上的气流组织，能够有效防止外罩4中各部件上的油液或杂质沿承托件212和径向夹持件222掉落至下方的工件100上，降低了工件100被污染的风险。48.具体地，如图1所示，顶板6上开设有螺纹孔。于本实施例中，顶板6上开设有螺纹孔并与机械臂螺纹连接，方便拆卸，便于后期对该夹持装置进行维修和更换，提高了实用性。49.进一步地，底板1上沿工件100的径向安装有第一导轨8，第一安装座211设置在第一导轨8上。于本实施例中，第一安装座211通过第一导轨8滑设在底板1上，使轴向限位组件21能够沿工件100的径向移动。50.进一步地，第一安装座211上沿工件100的径向安装有第二导轨9，第二安装座221设置在第二导轨9上。于本实施例中，第二安装座221通过第二导轨9滑设在第一安装座211上，第二导轨9与第一导轨8均沿工件100的径向设置，两者相配合，使得径向夹持件222能够沿工件100的径向移动，从而稳定有效地夹持工件100。51.本实施例提供的夹持装置的使用方法大致如下：52.通过驱动件24驱动轴向限位组件21移动至夹持位置，使径向夹持件222贴靠在工件100的侧面，并使承托件212抵靠在工件100的底面。具体地，在进行夹持作业前，轴向限位组件21位于初始位置，操作人员移动机械臂使承托件212和径向夹持件222位于待夹持工件100的外侧，随后操作人员控制驱动件24驱动第一安装座211沿径向靠近工件100的轴心，第一安装座211通过拉伸弹簧23带动第二安装座221同步靠近工件100的侧面；当径向夹持件222与工件100的侧面抵靠时，第二安装座221停止移动，而第一安装座211仍能向工件100的轴心移动，直至承托件212与工件100的侧面贴靠；此时轴向限位组件21位于夹持位置，承托件212从工件100的底面承托工件100，推杆25与第二安装座221之间存在间隔，径向夹持件222通过拉伸弹簧23的弹力沿径向夹持住工件100.53.控制每个驱动件24使每个夹持单元2夹持工件100同时进行移动，直至工件100移动至指定的加工工位。具体地，操作人员根据工件100的位置控制各个夹持单元2的驱动件24，使各个驱动件24同时驱动对应的第一安装座211，从而带动工件100进行位置微调，使工件100对准加工工位，以保证加工位置的准确性；需要注意的是，在此过程中，各个驱动件24应该互相配合、同步驱动对应的第一安装座211，保证工件100在移动的过程中受到的径向力变化不大，从而避免工件100因受力不均而导致破损。54.通过驱动件24驱动轴向限位组件21移动至释放位置，使承托件212脱离工件100，并使工件100贴靠径向夹持件222下滑至加工工位。具体地，当工件100移动至指定的加工工位上方后，操作人员竖直向下移动机械臂，使径向夹持件222抵靠在加工工位上，由于径向夹持件222和第二安装座221之间设置有压缩弹簧223，因此能够保证工件100与加工工位的平面保持平行；之后操作人员控制驱动件24驱动第一安装座211沿径向远离工件100的轴心，承托件212在第一安装座211的带动下脱离与工件100的抵靠，此时推杆25与第二安装座221之间仍存在间隔，且第一安装座211和第二安装座221之间的拉伸弹簧23仍处于拉伸状态；由于第二安装座221受到拉伸弹簧23的拉力仍保持在原来位置不动，因此第一安装座211靠近第二安装座221，导致拉伸弹簧23的弹力减小，径向夹持件222对工件100的径向压力也随之变小，工件100的重力大于工件100与径向夹持件222摩擦阻力，工件100会贴靠径向夹持件222下滑；与此同时，操作人员开启氮气供给装置、通过送气喷管3向工件100的上方吹送氮气气流，气流能够协助推动工件100下滑，避免因意外导致工件100卡在径向夹持件222之间无法下滑。待工件100下放完成后，操作人员控制驱动件24驱动第一安装座211继续沿径向远离工件100的轴心，则推杆25会逐渐靠近并抵靠在第二安装座221上，第一安装座211便能够通过推杆25推动第二安装座221同步移动，直至径向夹持件222完全脱离与工件100的接触，此时工件100的放置作业完成。55.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。









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