晶圆传输系统的上料装置的制作方法

1.本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种晶圆传输系统的上料装置。


背景技术：

2.随着集成电路产业的迅猛发展，晶圆制造厂和工艺设备制造商对自动化设备上料多种晶圆载具的能力提出了更高更严格的要求。
3.目前行业内晶圆载具主要分为两大类，一种是foup(front opening unified)、fosb(front opening shipping box)等可保护、运送、并储存晶圆非开放式的晶圆盒，这种非开放式的晶圆盒可降低因不同工艺步骤产生的晶圆微尘污染与损失，进而促进良率、提高产量，避免晶圆受静电和微尘的损害，常应用于8寸和12寸晶圆的装载。无论是自动化上料还是人工上料，行业内均有符合semi标准的自动上料装置load port可供使用，这种标准化的load port上料装置已经广泛集成应用于半导体自动化设备中。
4.另一种是open cassette类型开放式的晶圆盒，其晶圆收纳部为开放状态的，常应用于装载晶圆对环境洁净度要求不高，主要应用于半导体刻蚀部门的酸碱制程中使用、传送晶圆，常见规格2、3、4、6、8、12寸的晶圆均有这种类型的晶圆盒，其中以小尺寸的晶圆盒居多。针对开放式的晶圆盒的上料装置技术还没有标准化，行业内以调节限位块实现晶圆盒的定位，但由于这种晶圆盒材质主要为pp、pe、pc等塑料材质注塑而成，载具底座部分尺寸公差较大，给晶圆载具的固定带来了很大的难点，固定精度较差，间接导致晶圆的上料精度较差，而且这种上料装置还不具备晶圆位置检测功能。
5.当使用开放式晶圆盒上料时，有对晶圆盒的上料位置有严格精度要求，又有对晶圆的微尘污染有严格要求，还有上料后对晶圆的位置检测有要求时，现有的上料装置无法完美胜任。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种晶圆传输系统的上料装置。
7.为实现上述目的，本发明提供一种晶圆传输系统的上料装置，包括：基座单元，包括隔板、上料台及支撑架，所述上料台设于所述支撑架的顶部，所述隔板具有相对的正面及背面，并上部开设有窗口，且正面固连所述上料台及所述支撑框架；外罩单元，包括罩体，所述罩体活动罩盖于所述上料台上，且具有相对所述窗口的侧开口；升降门单元，包括盖板，所述盖板对应所述窗口，并活动设于所述隔板的背面；其中，所述罩体呈开启状态以暴露所述上料台，且所述盖板封闭所述窗口，片盒容设有若干衬底，并置于所述上料台上；及，所述罩体呈闭合状态以罩盖所述片盒，且所述盖板敞开所述窗口，各所述衬底穿过所述窗口传送至所述晶圆传输系统内。
8.优选地，所述支撑架包括底板、左侧支撑板及右侧支撑板，所述底板固设于所述隔板的底端，所述左侧支撑板及所述右侧支撑板相对并分设于所述底板的两侧，且均固连所
述隔板，所述上料台相对所述底板设于所述左侧支撑板上及右侧支撑板上。
9.优选地，所述片盒的底部中心设有第一定位孔，所述上料台设有对应所述第一定位孔的安装孔，所述上料装置还包括片盒夹持单元，所述片盒夹持单元包括第一气缸及若干夹爪；其中，各所述夹爪设于所述第一气缸上，所述第一气缸固设于所述安装孔内，并驱动各所述夹爪自所述安装孔的孔心外扩以涨紧所述片盒及回缩以松开所述片盒。
10.优选地，所述夹爪沿所述第一气缸的周向均匀分布，且数量大于等于3个。
11.优选地，所述片盒夹持单元还包括安装座，所述安装座设于所述安装孔内，且可拆卸连接所述上料台，所述第一气缸可拆卸连接所述安装座。
12.优选地，所述外罩单元还包括左侧竖梁板、右侧竖梁板、横梁及扭矩铰链，所述横梁固设于所述隔板的顶端，所述左侧竖梁板及所述右侧竖梁板相对并分设于所述横梁的两侧，且均固连所述隔板，所述扭矩铰链固连所述横梁及所述罩体，并具有平行于所述横梁的转轴；其中，所述罩体绕所述转轴活动罩盖于所述上料台上。
13.优选地，所述外罩单元还包括至少一个悬停组件，所述悬停组件设于所述罩体的左侧和/或右侧，所述罩体绕所述转轴活动至预设高度时，所述悬停组件悬停所述罩体。
14.优选地，所述悬停组件包括氮气弹簧，所述氮气弹簧的一端铰接所述左侧竖梁板或所述右侧竖梁板，另一端固连所述罩体。
15.优选地，所述片盒设有自下而上的若干卡槽，所述衬底对应所述卡槽设于所述片盒内所述基座单元还包括衬底检测传感器，所述衬底检测传感器固连所述侧板，并检测各所述衬底相对于所述卡槽的衬底位置误差。
16.优选地，绕所述第一定位孔，所述片盒的底部还设有若干第二定位孔，所述上料台设有至少一个片盒检测传感器，及对应所述第二定位孔的若干定位块；其中，经所述定位块卡设于所述第二定位孔，所述片盒置于所述上料台上，所述片盒检测传感器检测所述片盒相对于所述上料台的片盒位置误差。
17.本发明通过设置片盒夹持单元，实现片盒的精确定位，同时，外罩单元用于容设片盒，以隔离内外环境，避免交叉污染，此外，还通过设置衬底检测传感器，对片盒内的衬底进行位置检测。本发明的上料装置兼容性强，调节方便，适用行业范围广泛，可应用于ic行业，也可应用于led等其他泛半导体行业。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.附图1为本发明实施例的上料装置上料时的结构示意图一；
20.附图2为本发明实施例的上料装置上料时的结构示意图二；
21.附图3为本发明实施例的上料装置上料后的结构示意图；
22.附图4为本发明实施例的片盒的结构示意图；
23.附图5为本发明实施例的片盒的底部的结构示意图；
24.附图6为本发明实施例的上料装置的基座单元的轴侧视图；
25.附图7为本发明实施例的上料装置的基座单元的爆炸视图；
26.附图8为本发明实施例的基座单元的上料台的局部放大视图；
27.附图9为本发明实施例的上料装置的片盒夹持单元闭合状态的轴侧视图；
28.附图10为本发明实施例的上料装置的片盒夹持单元开启状态的轴侧视图；
29.附图11为本发明实施例的上料装置的外罩单元的轴侧视图；
30.附图12为本发明实施例的上料装置的升降门单元的轴侧视图；
31.附图标记说明：1片盒；2基座单元；3外罩单元；4片盒夹持单元；5升降门单元；6侧板；7左侧支撑板；8右侧支撑板；9底板；10上料台；11上装饰罩；12下装饰罩；13左右调整机构；14前后调整机构；15衬底检测传感器；16片盒检测传感器；17定位块；18左侧竖梁板；19右侧竖梁板；20横梁；21扭矩铰链；22罩体；23外罩加强筋；24氮气弹簧；25把手；26第一气缸固定板；27第一气缸连接板；28第一气缸；29夹爪；30第二气缸；31气缸连接板；32侧连接板；33横板；34盖板；100衬底；101第一定位孔；102第二定位孔。
具体实施方式
32.为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
33.需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。
34.请结合参考图1～图3，片盒1置于基座单元2上，外罩单元3呈开启状态以容纳所述片盒1，呈闭合状态以隔离外部环境对片盒1的影响，同时，还能避免颗粒物、粉尘等环境因素对晶圆传输系统的污染。
35.本实施例中，所述上料装置还包括片盒夹持单元4，用于固定所述片盒1。
36.如图4所示，所述片盒1设有自下而上的若干卡槽(未图示)，各所述衬底100对应所述卡槽设于所述片盒1内，所述衬底100可以是2英寸、4英寸、6英寸、8英和12英寸中的一种或多种组合。
37.片盒1设有盒口，衬底100自所述盒口置入或取出所述片盒1。所述盒口的两侧设有片盒把手，以方便作业人员取放所述片盒。
38.所述片盒1不局限于硅基半导体及化合物半导体所用晶圆片盒，也可以是其他行业装载以蓝宝石、石英等为材质形状类似于晶圆片的载具。
39.如图5所示，所述片盒1的底部中心设有第一定位孔101，绕所述第一定位孔，所述片盒的底部还设有若干第二定位孔102。
40.本实施例中，所述第二定位孔102用于配合定位块以粗定位所述片盒。所述第一定位孔101用于配合片盒夹持单元4以精定位所述片盒1。所述片盒1经粗定位及精定位后，置于所述基座单元2上。
41.请结合参考图6及图7，所述基座单元包括隔板6、上料台10及支撑架，所述上料台10设于所述支撑架的顶部，所述支撑架用于承载所述上料台10。所述隔板6具有相对的正面及背面，并上部开设有窗口，且正面的下部固连所述上料台10及所述支撑框架。
42.本实施例中，所述支撑架固连所述隔板6，并包括左侧支撑板7、右侧支撑板8和底板9，所述底板9固设于所述隔板6的底端，所述左侧支撑板7及所述右侧支撑板8相对并分设于所述底板9的两侧，且均固连所述隔板6，所述上料台10相对所述底板9设于所述左侧支撑板7上及右侧支撑板8上。
43.上装饰罩11及下装饰罩12固定连接安装基板6。所述晶圆传输系统设有左右调整机构13和/或前后调整机构14。左右调整机构13及前后调整机构14是上料装置的安装基准。
44.具体的，上料装置安装到所述晶圆传输系统时，需要先将左右调整机构13和/或前后调整机构14先安装固定在所述晶圆传输系统，然后再将上料装置安装到左右调整机构13和/或前后调整机构14上。
45.左右调整机构13不仅有承载所述上料装置的作用，还可现调整上料台10的水平度。前后调整机构14通过螺钉(未图示)固连所述上料装置，通过调节螺钉的伸出长度，实现对上料台10前后方向的调整。
46.所述基座单元还可以设有衬底检测传感器15，所述衬底检测传感器15固连所述侧板6。
47.本实施例中，衬底检测传感器15固设窗口的顶部，检测各衬底100相对于所述卡槽的位置误差。衬底检测传感器15不局限于对射式传感器，也可以是反射式传感器或者其他可实现该功能的传感器。
48.如图8所示，所述上料台10的中心设有安装孔，所述片盒夹持单元4对应设于所述安装孔内。本实施例中，所述安装孔的尺寸及形状可视片盒夹持单元4的尺寸而定，在此不作限定。
49.所述片盒夹持单元4设于所述上料台10，本实施例中，先用定位块粗定位所述片盒1，再通过片盒夹持单元4卡住所述片盒1，用于精对位所述片盒1，以提高所述片盒1的对位精度，避免破片。
50.所述上料台10设有片盒检测传感器16，及对应片盒1底部的第二定位孔的若干定位块17。
51.所述定位块卡设于所述第二定位孔，所述片盒1置于所述上料台10上，所述片盒检测传感器16检测所述片盒1相对于所述上料台10的片盒位置误差。
52.如图8所示，片盒检测传感器16按第一预设布局固定于上料台10，以检测片盒1的位置状态是否正确。定位块17按第二预设布局固定于上料台10，当片盒1上料时，定位块17嵌合于第二定位孔，实现对片盒1的粗定位。
53.所述片盒夹持单元4还可以包括安装座，所述安装座设于所述安装孔内，且可拆卸连接所述上料台10。
54.请结合参考图9及图10，片盒夹持单元4包括第一气缸28及若干夹爪29。所述第一气缸28可拆卸连接所述安装座，所述安装座包括第一连接板26及第二连接板27。
55.第一连接板26的顶端固连所述上料台10，底端固连第二连接板27，所述第一气缸28固设于第二连接板27上，并通过所述第一连接板26及第二连接板27固设于安装孔内，方便取放。
56.各所述夹爪29设于所述第一气缸28上，所述第一气缸28固设于所述安装孔内，并驱动各所述夹爪29自所述安装孔的孔心外扩以涨紧所述片盒1及回缩以松开所述片盒1。
57.本实施例中，第一连接板26通过螺丝固连第二连接板27，第一气缸28通过螺丝固连第一连接板26。
58.所述夹爪29沿所述第一气缸28的周向均匀分布，且数量大于等于3个。
59.3个夹爪29通过螺丝固连所述第一气缸28，通过第一气缸28推动所述夹爪29自所述安装孔的孔心沿所述安装孔的径向往返运动。
60.本发明的片盒夹持单元4实现片盒固定的方式不局限于气爪气缸涨紧的方式，也可以是具有类似功能的气缸夹紧、压紧等其他方式。
61.本实施例中，第一连接板26通过螺丝固连上料台10，进而实现片盒夹持单元4和基座单元2的固定连接。当片盒1放在上料装置上时，片盒夹持单元4的夹爪29处于关态，并会伸入到片盒1的第一定位孔101内，当需要对片盒1夹持固定时，通过气路控制，使片盒夹持单元4的夹爪29处于开态，进而实现片盒1的涨紧固定片盒，达到严格控制上料位置精度的目的。
62.如图11所示，外罩单元3包括罩体22，所述罩体22活动罩盖于所述上料台10上，且具有相对所述窗口的侧开口，所述外罩单元3还包括左侧竖梁板18、右侧竖梁板19、横梁20及扭矩铰链21。所述片盒上料后，外罩单元3实现隔离外部环境的目的。
63.所述横梁20固设于所述隔板的顶端。所述左侧竖梁板18及所述右侧竖梁板19相对并分设于横梁20的两侧，且均固连所述隔板6。
64.所述左侧竖梁板18、所述右侧竖梁板19及所述横梁20构成了外罩单元3的主体框架。
65.本实施例中，所述外罩单元3包括罩体22及外罩加强筋23，外罩加强筋23设于所述罩体22的底端，罩体22通过螺钉固定在外罩加强筋23上，罩体22在开启状态和闭合状态的切换过程中不易变形。
66.所述扭矩铰链21固连所述横梁20及所述罩体22，并具有平行于所述横梁20的转轴，扭矩铰链21通过螺钉(未图示)固连横梁20和罩体22，
67.所述罩体22绕所述转轴活动罩盖于所述上料台10上。
68.把手25通过螺钉固连罩体22，操作人员通过把手25实现所述罩体22的开启状态和闭合状态的切换。
69.所述外罩单元3还包括至少一个悬停组件，所述悬停组件设于所述罩体22的左侧和/或右侧，所述罩体22绕所述转轴活动至预设高度时，所述悬停组件悬停所述罩体22。
70.本实施例中，所述悬停组件包括氮气弹簧24，所述氮气弹簧24的一端铰接所述左侧竖梁板18或所述右侧竖梁板19，另一端固连所述罩体22。
71.两个氮气弹簧24的固定端通过螺丝(未图示)分别固连左侧竖梁板18和右侧竖梁板19，移动端通过螺丝固连罩体22，当罩体22处于开启状态时，在氮气弹簧21的作用下可以使罩体22悬停，而不会因自重而掉落。
72.本发明上料装置的外罩单元实现罩体于任何位置悬停的部件不局限于氮气弹簧，也可以是具有类似功能的棘轮等其他机构。
73.如图12所示，升降门单元包括盖板34，所述盖板34对应所述窗口，并活动设于所述隔板的背面。
74.第二气缸30固连所述侧板，并驱动所述盖板34上升以关闭所述窗口，及降落以敞
开所述窗口。
75.本实施例中，所述第二气缸30包括无杆气缸，所述无杆气缸的活动端固连气缸连接板31，所述气缸连接板31通过侧连接板32及横板33固连所述盖板34，进而实现升降门单元5和基座单元2的固定连接。
76.所述罩体22呈开启状态以暴露所述上料台10，且所述盖板34呈关闭状态以封闭所述窗口，所述片盒1容设有若干衬底100，并置于所述上料台10上。所述罩体22呈闭合状态以罩盖所述片盒1，且所述盖板34呈打开状态以敞开所述窗口，各所述衬底100穿过所述窗口传送至所述晶圆传输系统内。
77.本实施例中，当片盒1上料时，外罩单元3处于开启状态，升降门单元5上升所述盖板34以关闭所述窗口，实现了晶圆传输系统内外环境的隔离，这样在上料过程中，很好地保护了晶圆传输系统的内部高洁净度环境不受外部低洁净度环境的影响。
78.当片盒1上料结束后，此时外罩单元3处于关闭状态，升降门单元5降落所述盖板34以敞开所述窗口，再次实现了晶圆传输系统内外环境的隔离，由此，上料和下料过程中，使所述片盒都处于高洁净度环境中，且很好地保护了设备内部高洁净度环境。
79.所述第二气缸30不局限于无杆气缸，也可以是具有类似功能的电缸、伺服—丝杠等其他机构。
80.本发明的上料装置的应用行业不局限于集成电路产业，也可以应用到泛半导体的其他产业，如平板显示、led、太阳能电池等产业。
81.通过设置片盒夹持单元，实现片盒的精确定位，同时，外罩单元用于容设片盒，以隔离内外环境，避免交叉污染，此外，还通过设置衬底检测传感器，对片盒内的衬底进行位置检测。本发明的上料装置兼容性强，调节方便，适用行业范围广泛，可应用于ic行业，也可应用于led等其他泛半导体行业。
82.以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
83.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。