CN104637848A - 用于半导体设备内的晶圆缓存装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于半导体行业晶圆处理领域，具体地说是一种用于半导体设备内的晶圆缓存装置，包括第一、二晶圆盒、电机、底板及回转板，电机安装在底板上，输出端连接有回转板，第一、二晶圆盒分别安装在回转板的上表面，随回转板由电机驱动回转；第一、二晶圆盒通过电机的驱动交替处于机械手取送晶圆的工位，当一个晶圆盒处于机械手取送晶圆的工位，另一个晶圆盒处于空位；底板上在对应机械手取送晶圆的工位位置以及对应空位的位置分别设有传感器，回转板的下表面分别安装有与第一、二晶圆盒相对应的传感器扫描挡板，在电机驱动回转板回转的过程中，两个晶圆盒的位置交替切换，减少机械手取送晶圆的工位，缩短工艺所需时间，提高工作效率。

Description

用于半导体设备内的晶圆缓存装置

技术领域

本发明属于半导体行业晶圆处理领域，具体地说是一种用于半导体设备内的晶圆缓存装置。

背景技术

半导体行业中晶圆的处理需经过不同的工艺单元甚至不同的设备，其中机械手承担晶圆传送的任务，若晶圆处理所用的时间不同、存在快慢之分，那么就不能直接进行传送，一般需要一个中间环节，来缓存及传送晶圆。在现有技术中，类似功能的装置中一般存在两个供晶圆缓存的晶圆盒，晶圆盒的位置是固定的，或按照设定的角度固定在同一平面上，或上下布置，这样就增加了机械手取送晶圆的工位，不仅增加了机械手的负担，也影响工艺时间。

发明内容

为了减少机械手向晶圆缓存装置中取送晶圆的工位，减轻机械手的负担，减少机械手因工位较多而运动时间增加的弊端，本发明的目的在于提供一种用于半导体设备内的晶圆缓存装置。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括第一晶圆盒、第二晶圆盒、电机、底板及回转板，其中电机安装在底板上，该电机的输出端连接有位于所述底板上方的回转板，所述第一晶圆盒及第二晶圆盒分别安装在回转板的上表面，随回转板由所述电机驱动回转；所述第一晶圆盒及第二晶圆盒通过电机的驱动交替处于机械手取送晶圆的工位，当其中一个晶圆盒处于机械手取送晶圆的工位时，另一个晶圆盒处于空位；所述底板上在对应机械手取送晶圆的工位位置以及对应第一晶圆盒或第二晶圆盒所处空位的位置分别设有传感器，所述回转板的下表面分别安装有与第一晶圆盒及第二晶圆盒相对应的传感器扫描挡板，在电机驱动回转板回转的过程中，第一晶圆盒或第二晶圆盒通过第一、二晶圆盒下方的所述传感器扫描挡板与所述传感器配合，交替处于机械手取送晶圆的工位。

其中：所述回转板的下表面安装有支撑回转板的万向轮装置，该万向轮装置中的轮架固定在所述回转板上，万向轮装置中的万向轮抵接在所述底板上，在回转板由电机驱动回转的过程中，所述万向轮在所述底板的表面运动；所述回转板为扇形，第一晶圆盒及第二晶圆盒分别位于扇形弧的两端；所述第一、二晶圆盒上分别设有供晶圆输入或输出的开口，在第一、二晶圆盒内分别设有容置所述晶圆的插槽；所述第一、二晶圆盒上的开口沿高度方向开设，所述开口的宽度大于晶圆的直径；所述回转板的扇形圆心角小于或等于90°，第一、二晶圆盒竖直方向在回转板上投影的中心到所述回转板回转中心的距离相等，且第一晶圆盒竖直方向在回转板上投影的中心到所述回转板回转中心之间的连线与第二晶圆盒竖直方向在回转板上投影的中心到所述回转板回转中心之间的连线的夹角小于或等于90°；

所述底板上安装有第一限位块及第二限位块，该第一限位块及第二限位块分别位于所述回转板两边回转范围的外侧，即第一限位块位于第二晶圆盒处于空位时扇形回转板一条边的外侧，第二限位块位于第一晶圆盒处于空位时扇形回转板另一条边的外侧；所述第一、二限位块对称设置在回转板回转中心的两侧，且所述处于机械手取送晶圆工位的晶圆盒竖直方向在回转板上投影的中心与回转板回转中心之间的连线垂直于第一、二限位块之间的连线；

所述传感器包括第一传感器、第二传感器及第三传感器，其中第一传感器位于第二晶圆盒处于空位时竖直方向在所述回转板上投影中心的下方，第二传感器位于晶圆盒处于机械手取送晶圆工位竖直方向在回转板上投影中心的下方，第三传感器位于第一晶圆盒处于空位时竖直方向在所述回转板上投影中心的下方；所述第一、三传感器对称设置在所述回转板回转中心的两侧，第一、三传感器之间的连线经过所述回转板的回转中心，且第一、三传感器之间的连线垂直于第二传感器与回转板回转中心的连线；所述第一、二、三传感器均为对射式光电传感器，在传感器上开有供所述传感器扫描挡板经过的凹槽，所述凹槽的上面为发光器，下面为收光器；

所述第二晶圆盒下方的传感器扫描挡板为第一传感器扫描挡板，该第一传感器扫描挡板位于第二晶圆盒竖直方向在所述回转板投影中心与回转板回转中心的连线上；所述第一晶圆盒下方的传感器扫描挡板为第二传感器扫描挡板，该第二传感器扫描挡板位于第一晶圆盒竖直方向在所述回转板投影中心与回转板回转中心的连线上。

本发明的优点与积极效果为：

1.本发明结构简单，使用方便，多个晶圆盒通过回转板，提供机械手同一工位取送晶圆的功能，能够减轻机械手的负担，减少机械手因工位较多而运动时间增加的弊端。

2.本发明在回转板与底板之间设置了万向轮装置，可以支撑回转板，万向轮在底板上滚动，不会阻碍回转板的回转。

3.本发明通过回转板的回转，带动第一晶圆盒和第二晶圆盒位置的改变，同时通过传感器及传感器扫描挡板的相互作用来判断第一晶圆盒和第二晶圆盒所处的位置，使之先后交替处于机械手取送晶圆的工位上，减少机械手取送晶圆的工位，缩短工艺所需时间，提高工作效率。

4.本发明在回转板两边回转范围外侧分别设置了限位块，防止传感器一个或几个失效后，电机继续旋转。

附图说明

图1为本发明的结构主视图（第一晶圆盒处于机械手取送晶圆的工位上、即本发明缓存装置的初始状态）；

图2为图1中的I处放大图；

图3为本发明的结构俯视图之一（第一晶圆盒处于机械手取送晶圆的工位上、即本发明缓存装置的初始状态）；

图4为本发明的结构俯视图之二（回转板处于回转状态）；

图5为本发明的结构俯视图之三（第二晶圆盒处于机械手取送晶圆的工位上）；

图6为本发明电机、底板和回转板的装配示意图；

其中：1为第一晶圆盒，2为第二晶圆盒，3为电机，4为底板，5为回转板，6为万向轮装置，7为第一传感器，8为第二传感器，9为第三传感器，10为第一传感器扫描挡板，11为第二传感器扫描挡板，12为第一限位块，13为第二限位块，14为插槽，15为机械手。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详述。

如图1、图2及图6所示，本发明包括第一晶圆盒1、第二晶圆盒2、电机3、底板4及回转板5，其中底板4是整个缓存装置的运动平台，可以根据实际情况固定在半导体设备的内部。电机3固接在底板4的下方，电机3的输出轴穿过底板4与位于底板4上方的回转板5相连。

回转板5与底板4相平行，回转板5为扇形，回转板5的扇形圆心角小于或等于90°（本实施例的扇形圆心角为90°）。第一晶圆盒1及第二晶圆盒2分别固定在回转板5的上表面、位于扇形弧的两端，随回转板5由电机3驱动回转。第一、二晶圆盒1、2上分别沿高度方向开设供晶圆输入或输出的开口，该开口的宽度大于晶圆的直径。在第一、二晶圆盒1、2内分别设有容置晶圆的插槽14。第一、二晶圆盒1、2竖直方向在回转板5上投影的中心到回转板5回转中心的距离相等，且第一晶圆盒1竖直方向在回转板5上投影的中心到回转板5回转中心之间的连线与第二晶圆盒2竖直方向在回转板5上投影的中心到回转板5回转中心之间的连线的夹角小于或等于90°（本实施例两连线之间的夹角为90°）。

在回转板5的下表面固定有支撑回转板5的万向轮装置6，该万向轮装置6中的轮架固定在回转板5上，万向轮装置6中的万向轮抵接在底板4上，在回转板5由电机3驱动回转的过程中万向轮在底板4的表面运动。

第一晶圆盒1及第二晶圆盒2通过电机3的驱动交替处于机械手15取送晶圆的工位，当其中一个晶圆盒处于机械手15取送晶圆的工位时，另一个晶圆盒处于空位。底板4的上表面在对应机械手15取送晶圆的工位位置以及对应第一晶圆盒1或第二晶圆盒2所处空位的位置分别设有传感器，回转板5的下表面分别安装有与第一晶圆盒1及第二晶圆盒2相对应的传感器扫描挡板。在电机3驱动回转板5回转的过程中，第一晶圆盒1或第二晶圆盒2通过第一、二晶圆盒1、2下方的传感器扫描挡板与传感器配合，交替处于机械手15取送晶圆的工位。

本发明的传感器包括第一传感器7、第二传感器8及第三传感器9，其中第一传感器7位于第二晶圆盒2处于空位时竖直方向在回转板5上投影中心的下方，第二传感器8位于晶圆盒处于机械手15取送晶圆工位竖直方向在回转板5上投影中心的下方，第三传感器9位于第一晶圆盒1处于空位时竖直方向在回转板5上投影中心的下方。第一、三传感器7、9对称设置在回转板5回转中心的两侧，第一、三传感器7、9之间的连线经过回转板5的回转中心，且第一、三传感器7、9之间的连线垂直于第二传感器8与回转板5回转中心的连线。第一、二、三传感器7、8、9均为对射式光电传感器，在传感器上开有供所述传感器扫描挡板经过的凹槽，所述凹槽的上面为发光器，下面为收光器；当有物体挡在两者之间，收光器就动作输出一个开关控制信号，控制系统接收到信号后，就会发出指令。第二晶圆盒2下方的传感器扫描挡板为第一传感器扫描挡板10，该第一传感器扫描挡板10位于第二晶圆盒2竖直方向在回转板5投影中心与回转板5回转中心的连线上；第一晶圆盒1下方的传感器扫描挡板为第二传感器扫描挡板11，该第二传感器扫描挡板11位于第一晶圆盒1竖直方向在回转板5投影中心与回转板5回转中心的连线上。

底板4的上表面安装有第一限位块12及第二限位块13，该第一限位块12及第二限位块13分别位于回转板5两边回转范围外侧5～10毫米，即第一限位块12位于第二晶圆盒2处于空位时扇形回转板5一条边的外侧，第二限位块13位于第一晶圆盒1处于空位时扇形回转板5另一条边的外侧，防止第一传感器7、第二传感器8和第三传感器9中的一个或几个失效，电机3继续旋转，当回转板5碰到第一限位块12或第二限位块13后，电机3转动受阻，电机3电流过大，控制系统收到信号后，就会发出报警，设备运行停止，以便维修人员进行维修。第一、二限位块12、13对称设置在回转板5回转中心的两侧，且处于机械手15取送晶圆工位的晶圆盒竖直方向在回转板5上投影的中心与回转板5回转中心之间的连线垂直于第一、二限位块12、13之间的连线，即第一、二限位块12、13之间的连线与第一、三传感器7、9之间的连线相平行。

本发明的工作原理为：

电机3驱动回转板5，通过回转板5的回转，带动第一晶圆盒1和第二晶圆盒2位置的改变，同时通过第一传感器7、第二传感器8、第三传感器9及第一传感器扫描挡板10、第二传感器扫描挡板11的相互作用来判断第一晶圆盒1和第二晶圆盒2所处的位置，使之先后交替处于机械手取送晶圆的工位上，来进行晶圆的装载。具体为：

本发明的初始状态如图3所示，第一传感器扫描挡板10处于第一传感器7位置上，阻挡第一传感器7的光路，第一传感器7发送ON信号给控制系统；同时第二传感器扫描挡板11处于第二传感器8位置上，阻挡第二传感器8的光路，第二传感器8发送ON信号给控制系统（控制系统具有接收传感器信号及记录晶圆盒内的晶圆状态的功能，本发明的控制系统为现有技术）。控制系统发送指令，此时电机3处于停转状态，第一晶圆盒1处在机械手15取送晶圆的工位上，第二晶圆盒2处于空位上、为空盒状态。机械手15将晶圆送入第一晶圆盒1内进行晶圆的缓存，同时机械手15也会取走晶圆，去下一个工艺单元或下一台设备进行工艺处理；控制系统会记录第一晶圆盒1内的晶圆存在状态，当第一晶圆盒1内的插槽14都存在晶圆，此时第一传感器7和第二传感器8处于ON状态，控制系统就会发送指令，使电机3的输出轴俯视逆时针旋转，带动回转板5进行逆时针回转运动。当如图4所示，第一传感器扫描挡板10离开第一传感器7，不再阻挡第一传感器7的光路，同时第二传感器扫描挡板11离开第二传感器8，不再阻挡第二传感器8的光路；当第一传感器扫描挡板10旋转到第二传感器8位置上，阻挡第二传感器8的光路，第二传感器8发送ON信号给控制系统,同时第二传感器扫描挡板11旋转到第三传感器9处，阻挡第三传感器9的光路，第三传感器发送ON信号给控制系统，控制系统发送指令，使电机3停转；这时，第二晶圆盒2处在机械手15取送晶圆的工位上，第一晶圆盒1处于空位、为满盒状态，机械手15将晶圆送入第二晶圆盒2内进行晶圆的缓存，同时机械手15也会取走晶圆，去下一个工艺单元或下一台设备进行工艺处理，控制系统会记录第二晶圆盒2内的晶圆存在状态，当第二晶圆盒2内的插槽14都存在晶圆，即第一晶圆盒1和第二晶圆盒2内的插槽14都存在晶圆，则控制系统会发出报警，提示操作人员进行下一步处理。

也存在另一种情况，当第二晶圆盒2处在机械手15取送晶圆的工位上，第一晶圆盒1处于满盒状态，即第二传感器8和第三传感器9处于ON状态，如图5所示，若机械手15向第二晶圆盒2送入的晶圆小于取出的晶圆，一段时间之后，第二晶圆盒2内的晶圆全部取出，不能再提供晶圆给机械手15，此时，控制系统就会发送信号，使电机3的输出轴俯视顺时针旋转，回到图3所示的状态，进入下一个初始状态继续工作。

Claims (10)

1.一种用于半导体设备内的晶圆缓存装置，其特征在于：包括第一晶圆盒（1）、第二晶圆盒（2）、电机（3）、底板（4）及回转板（5），其中电机（3）安装在底板（4）上，该电机（3）的输出端连接有位于所述底板（4）上方的回转板（5），所述第一晶圆盒（1）及第二晶圆盒（2）分别安装在回转板（5）的上表面，随回转板（5）由所述电机（3）驱动回转；所述第一晶圆盒（1）及第二晶圆盒（2）通过电机（3）的驱动交替处于机械手（15）取送晶圆的工位，当其中一个晶圆盒处于机械手（15）取送晶圆的工位时，另一个晶圆盒处于空位；所述底板（4）上在对应机械手（15）取送晶圆的工位位置以及对应第一晶圆盒（1）或第二晶圆盒（2）所处空位的位置分别设有传感器，所述回转板（5）的下表面分别安装有与第一晶圆盒（1）及第二晶圆盒（2）相对应的传感器扫描挡板，在电机（3）驱动回转板（5）回转的过程中，第一晶圆盒（1）或第二晶圆盒（2）通过第一、二晶圆盒（1、2）下方的所述传感器扫描挡板与所述传感器配合，交替处于机械手（15）取送晶圆的工位。

2.按权利要求1所述用于半导体设备内的晶圆缓存装置，其特征在于：所述回转板（5）的下表面安装有支撑回转板（5）的万向轮装置（6），该万向轮装置（6）中的轮架固定在所述回转板（5）上，万向轮装置（6）中的万向轮抵接在所述底板（4）上，在回转板（5）由电机（3）驱动回转的过程中，所述万向轮在所述底板（4）的表面运动。

3.按权利要求1或2所述用于半导体设备内的晶圆缓存装置，其特征在于：所述回转板（5）为扇形，第一晶圆盒（1）及第二晶圆盒（2）分别位于扇形弧的两端；所述第一、二晶圆盒（1、2）上分别设有供晶圆输入或输出的开口，在第一、二晶圆盒（1、2）内分别设有容置所述晶圆的插槽（14）。

4.按权利要求3所述用于半导体设备内的晶圆缓存装置，其特征在于：所述第一、二晶圆盒（1、2）上的开口沿高度方向开设，所述开口的宽度大于晶圆的直径。

5.按权利要求3所述用于半导体设备内的晶圆缓存装置，其特征在于：所述回转板（5）的扇形圆心角小于或等于90°，第一、二晶圆盒（1、2）竖直方向在回转板（5）上投影的中心到所述回转板（5）回转中心的距离相等，且第一晶圆盒（1）竖直方向在回转板（5）上投影的中心到所述回转板（5）回转中心之间的连线与第二晶圆盒（2）竖直方向在回转板（5）上投影的中心到所述回转板（5）回转中心之间的连线的夹角小于或等于90°。

6.按权利要求3所述用于半导体设备内的晶圆缓存装置，其特征在于：所述底板（4）上安装有第一限位块（12）及第二限位块（13），该第一限位块（12）及第二限位块（13）分别位于所述回转板（5）两边回转范围的外侧，即第一限位块（12）位于第二晶圆盒（2）处于空位时扇形回转板（5）一条边的外侧，第二限位块（13）位于第一晶圆盒（1）处于空位时扇形回转板（5）另一条边的外侧；所述第一、二限位块（12、13）对称设置在回转板（5）回转中心的两侧，且所述处于机械手（15）取送晶圆工位的晶圆盒竖直方向在回转板（5）上投影的中心与回转板（5）回转中心之间的连线垂直于第一、二限位块（12、13）之间的连线。

7.按权利要求1或2所述用于半导体设备内的晶圆缓存装置，其特征在于：所述传感器包括第一传感器（7）、第二传感器（8）及第三传感器（9），其中第一传感器（7）位于第二晶圆盒（2）处于空位时竖直方向在所述回转板（5）上投影中心的下方，第二传感器（8）位于晶圆盒处于机械手（15）取送晶圆工位竖直方向在回转板（5）上投影中心的下方，第三传感器（9）位于第一晶圆盒（1）处于空位时竖直方向在所述回转板（5）上投影中心的下方。

8.按权利要求7所述用于半导体设备内的晶圆缓存装置，其特征在于：所述第一、三传感器（7、9）对称设置在所述回转板（5）回转中心的两侧，第一、三传感器（7、9）之间的连线经过所述回转板（5）的回转中心，且第一、三传感器（7、9）之间的连线垂直于第二传感器（8）与回转板（5）回转中心的连线。

9.按权利要求7所述用于半导体设备内的晶圆缓存装置，其特征在于：所述第一、二、三传感器（7、8、9）均为对射式光电传感器，在传感器上开有供所述传感器扫描挡板经过的凹槽，所述凹槽的上面为发光器，下面为收光器。

10.按权利要求7所述用于半导体设备内的晶圆缓存装置，其特征在于：所述第二晶圆盒（2）下方的传感器扫描挡板为第一传感器扫描挡板（10），该第一传感器扫描挡板（10）位于第二晶圆盒（2）竖直方向在所述回转板（5）投影中心与回转板（5）回转中心的连线上；所述第一晶圆盒（1）下方的传感器扫描挡板为第二传感器扫描挡板（11），该第二传感器扫描挡板（11）位于第一晶圆盒（1）竖直方向在所述回转板（5）投影中心与回转板（5）回转中心的连线上。