CN108987317A - 一种硅片片盒和设备平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅片片盒和设备平台，硅片片盒设有前开门和气阀接头；设备平台包括：装载台，用于放置硅片片盒；装载闸室的前端通过前开门与硅片片盒密封相连，后端通过后闸与工作平台相连；工作平台的周边连接工艺腔，工作平台内设有真空机械手，用于在硅片片盒与工艺腔之间进行硅片搬运。本发明的硅片片盒采用密封结构，可承受一定压力，可由设备平台通过气阀接头对硅片片盒抽真空或充气，具有很强的保存硅片能力；设备平台可省却传统设备前端装载模块的主体柜，占地面积小，且仅采用一个真空机械手即可进行硅片搬运，传输效率高。

Description

一种硅片片盒和设备平台
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造设备技术领域，更具体地，涉及一种硅片片盒和用于装载该硅片片盒的设备平台。
背景技术
随着半导体集成电路制造技术的发展，硅片已从150mm、200mm发展至300mm或更大，FAB(洁净车间)的造价也越来越高。如何有效利用洁净车间的有限生产空间，提高生产设备的效率，缩短生产周期等问题，也变得越来越重要。
目前通用的设备中，一般通过将设备前端装载模块(Equipment Front EndModule，EFEM)与工作平台连接，并在工作平台上挂载工艺腔等的形式组成。
请参阅图1，图1是目前通用的一种设备前端装载模块结构示意图。如图1所示，设备前端装载模块设有主体柜1、装载台2、装载腔5等。装载台2设置在主体柜前侧，用于装载前开式标准硅片盒(FOUP)3。装载腔5设于主体柜后侧，并和工作平台7相连。主体柜内置大气机械手4，用于在装载台2和装载腔5之间搬运硅片。
上述设备前端装载模块在进行硅片传输时，首先，通过过顶传输系统OHT传输FOUP3到装载台2上，主体柜上的上开门装置6将FOUP3的片盒门打开。大气机械手4转动到装载台2前，并上下升降用于选取FOUP中不同高度位置的硅片，然后再转动并运送硅片至装载腔5中。此时，装载腔5的后门9关闭，前门8打开，装载腔5处于大气状态下。接着，关闭装载腔5的前门8，将装载腔5抽至真空状态下，并和工作平台7压力平衡后，打开后门9，和工作平台7在真空状态下交换硅片。然后，再由工作平台7里的真空机械手传输硅片到相应的工艺腔，以实现对应的工艺，如蚀刻，去胶，长膜等。工艺结束后，再将硅片传回装载腔5，关闭后门9，回复到大气状态后，打开前门8，大气机械手4再搬送硅片到FOUP3中。
然而，上述设备前端装载模块由于采用了两个机械手进行硅片装载，需要设置主体柜来形成封闭的传输空间，因而增大了设备前端装载模块的占地面积。同时，采用两个机械手进行硅片装载，也降低了硅片的传输效率以及生产设备的使用效率，从而延长了生产周期。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种硅片片盒和设备平台。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明提供了一种硅片片盒，设有前开门和气阀接头，所述硅片片盒通过所述前开门与一设备平台之间建立第一密封，用于通过所述设备平台与工艺腔之间进行硅片搬运；所述硅片片盒还通过所述气阀接头与所述设备平台之间建立第二密封，用于通过所述设备平台对所述硅片片盒内进行压力控制。
进一步地，所述前开门设有第一密封圈，所述气阀接头设有第二密封圈。
进一步地，所述气阀接头为与所述设备平台设有的针阀相配合的快速气阀接头。
进一步地，所述硅片片盒内设有第一压力传感器，所述第一压力传感器连接所述硅片片盒设有的显示屏。
本发明还提供了一种设备平台，用于装载上述的硅片片盒，所述设备平台包括：
装载台，用于放置所述硅片片盒；
装载闸室，其前端通过所述前开门与所述硅片片盒相连，其后端通过后闸与工作平台相连；
工作平台，其后端连接所述工艺腔，所述工作平台内设有真空机械手，所述真空机械手用于在所述硅片片盒与所述工艺腔之间进行硅片搬运。
进一步地，还包括：气路控制系统，所述气路控制系统包括第一气路、第二气路、第三气路，其中
所述第一气路的第一端通过所述气阀接头连接所述硅片片盒，所述第一气路的第二端连接所述装载闸室；
所述第二气路的第一端连接所述装载闸室，所述第二气路的第二端连接抽气单元；
所述第三气路的第一端通过所述气阀接头连接所述硅片片盒，所述第三气路的第二端连接充气单元。
进一步地，所述第二气路的第一端还通过所述第一气路的第一端共同连接所述硅片片盒。
进一步地，所述气阀接头为快速气阀接头，所述第一气路、第三气路的第一端共同通过一针阀与所述快速气阀接头相连接。
进一步地，还包括第二压力传感器，其同时连接所述第一气路至第三气路。
进一步地，还包括第一气路阀、第二气路阀、第三气路阀，分别设于所述第一气路、第二气路、第三气路中。
本发明具有以下优点：
1)本发明的设备平台省却了传统设备前端装载模块的主体柜，占地面积小，且仅采用一个真空机械手(省却了大气机械手)即可进行硅片搬运，传输效率高。
2)本发明的硅片片盒采用密封结构，可承受一定压力，可通过设备平台对硅片片盒抽真空或充气(充氮)，因而具有很强的保存硅片能力。
3)采用一套气路控制系统，既可快速实现硅片片盒、装载闸室和工作平台三者之间的压力平衡，同时又能对硅片片盒进行抽真空或充气，实现对硅片的有效保护。
附图说明
图1是现有的一种设备前端装载模块结构示意图；
图2是本发明一较佳实施例的一种硅片片盒结构示意图；
图3是本发明一较佳实施例的一种设备平台与硅片片盒的组合结构示意图；
图4是本发明一较佳实施例的一种气路控制系统结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
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。
在以下本发明的具体实施方式中，请参阅图2，图2是本发明一较佳实施例的一种硅片片盒结构示意图。如图2所示，本发明的一种硅片片盒100，可采用常规的前开式标准硅片盒(FOUP)100形式。本发明的硅片片盒100与现有FOUP的相同之处在于都在片盒的前端设有前开门101；而不同之处在于，本发明的硅片片盒100还设有气阀接头103。
请参阅图2。本发明的硅片片盒100通过前开门101与一个设备平台200(请参考图3)之间建立第一密封。例如，硅片片盒100可通过围绕前开门101周围设置的第一密封圈102，与设备平台200之间建立第一密封。硅片片盒100与设备平台200之间建立起第一密封的目的，是用于通过设备平台200与工艺腔(图略)之间进行硅片搬运。
硅片片盒100还通过气阀接头103与设备平台200之间建立第二密封。例如，硅片片盒100可通过围绕气阀接头103周围设置的第二密封圈104，与设备平台200之间建立第二密封。硅片片盒100与设备平台200之间建立起第二密封的目的，是用于通过设备平台200以向气阀接头103另一侧的硅片片盒100内部进行抽真空或充气的方式，对硅片片盒100内进行压力控制。
本发明的硅片片盒100采用了密封结构，可承受一定压力，可通过设备平台200对硅片片盒100抽真空或充气(充氮)；利用硅片片盒100处于真空或充气的承压状态，可以实现对硅片片盒100内硅片的良好保存。因而本发明的硅片片盒100具有很强的保存硅片的能力。
气阀接头103可设置在硅片片盒100底部，并可采用快速气阀接头103形式。快速气阀接头103可与设备平台200设有的针阀704(请参考图4)相配合，以实现快速对接。
请参阅图2。在硅片片盒100内还可设有第一压力传感器105，用于检测硅片片盒100内部的压力。硅片片盒100上可设有显示屏106；显示屏106可用于显示第一压力传感器105检测到的硅片片盒100内部压力，并可以RFID用于和装载台202交换信息，如硅片片盒100中的硅片信息，压力信息等。
请参阅图3，图3是本发明一较佳实施例的一种设备平台与硅片片盒的组合结构示意图图。如图3所示，本发明还提供了一种设备平台200，用于装载上述的硅片片盒100。设备平台200包括：装载台202，装载闸室203，工作平台206几个主要部分。
请参阅图3。装载台202用于放置硅片片盒100；装载台202设有锁紧装置，用以使硅片片盒100和装载台202锁紧。装载台202上设有可与硅片片盒100的气阀接头103相配合的连接机构。例如，装载台202上可设有针阀704，通过针阀704顶开硅片片盒100上的快速气阀接头103，即可接通设备平台200与硅片片盒100之间的气路。
装载闸室203的前端(图示为装载闸室203的左端)通过硅片片盒100上的前开门101与硅片片盒100相连，并通过设置在前开门101周围的第一密封圈102，与硅片片盒100之间实现密封，从而实现设备平台200与硅片片盒100之间的密封。装载闸室203内设有开门装置(例如上开门装置)，用于开启可承压的硅片片盒100的前开门101。装载闸室203的后端(图示为装载闸室203的右端)通过后闸204与工作平台206相连。
工作平台206内设有一个真空机械手205；真空机械手205用于在硅片片盒100与工艺腔之间进行硅片搬运。工作平台206的周边挂接有工艺腔。
设备平台200一般可设置两个装载台202，每个装载台202分别用于装载一个可承压的硅片片盒100。工作平台206可挂载3～6组不同或相同的工艺腔。
本发明的上述设备平台200省却了传统设备前端装载模块中的主体柜(请参考图1)，占地面积小；并且，本发明中仅采用一个真空机械手205(省却了原主体柜中的大气机械手)即可进行硅片搬运，传输效率高。
请参阅图4，图4是本发明一较佳实施例的一种气路控制系统结构示意图。如图4所示，本发明的上述设备平台200还设有气路控制系统700；气路控制系统700包括第一气路701、第二气路702、第三气路703。
请参阅图4。第一气路701的第一端通过气阀接头103连接硅片片盒100；第一气路701的第二端连接装载闸室203。第一气路701中可设有第一气路阀C。
第二气路702的第一端连接装载闸室203；第二气路702的第二端连接抽气单元，例如真空泵705。第二气路702的第一端还可以分支方式，并通过第一气路701的第一端共同连接硅片片盒100。为便于进行气路切换控制，第二气路702的第一端的分支可连接在第一气路701的第一气路阀C之后(图示为第一气路阀C的右端)；同时，在第一气路阀C与真空泵705之间的第二气路702上还可设有第二气路阀B。
第三气路703的第一端通过气阀接头103连接硅片片盒100，第三气路703的第二端连接充气单元，例如充气泵(PN2)706。第三气路703的第一端还可以分支方式，并通过第一气路701的第二端共同连接装载闸室203。为便于进行气路切换控制，第三气路703的第一端的分支可连接在第一气路701的第一气路阀C之前(图示为第一气路阀C的左端)；同时，在第一气路阀C与充气泵(PN2)706之间的第三气路703上还可设有第三气路阀A。
当硅片片盒100上的气阀接头103采用快速气阀接头103时，第一气路701至第三气路703的第一端可共同通过一个针阀704与硅片片盒100上的快速气阀接头103相配合连接。
请继续参阅图4。在设备平台200的气路控制系统700中还可设有第二压力传感器(P)707；第二压力传感器(P)707同时连接第一气路701至第三气路703。例如，可将第二压力传感器(P)707连接设置在第一气路阀C与第三气路阀A之间的第一气路701至第三气路703的交汇点处(图示为第一气路阀C左端的第一气路701至第三气路703的交汇点)，以便通过第一气路阀C至第三气路阀A的合理切换，实现对第一气路701至第三气路703中压力的检测，并配合第一压力传感器105，实现对硅片片盒100、装载闸室203中压力的控制。
本发明采用一套气路控制系统700，既可快速实现硅片片盒100、装载闸室203和工作平台206三者之间的压力平衡，同时又能对硅片片盒100进行抽真空或充气，实现对硅片的有效保护。
使用本发明上述的设备平台200对硅片片盒100中的硅片进行传输的具体过程如下：
首先，可通过过顶传输系统OHT(图略)或手动传输可承压的硅片片盒100(FOUP)到片盒装载台202上。
通过锁紧装置使硅片片盒100与装载台202之间锁紧；同时，硅片片盒100的前开门101和装载闸室203之间通过第一密封圈102保持密封状态。
此时，通过装载台202上设置的针阀704，顶开硅片片盒100底部上的快速气阀接头103，使气路控制系统700的气路接通。
接着，通过气路控制系统700的第二压力传感器(P)707检测气路压力，并控制第一气路阀C打开，使硅片片盒100和装载闸室203通过第一气路701而连通，从而使得硅片片盒100内的压力和装载闸室203内的压力相等。装载闸室203内的开门装置用于开启可承压的硅片片盒100的前开门101。
这时，将第二气路阀B打开，可通过真空泵705，使装载闸室203压力下降，并和工作平台206内的压力相等。此时，可将装载闸室203的后闸204打开。
真空机械手205旋转至对应的片盒装载台202处，并通过上下升降用于选取硅片片盒100中不同高度位置的硅片，并运送硅片至工艺腔，进行工艺处理。如蚀刻，去胶，长膜等。
工艺结束后，真空机械手205再从工艺腔取出硅片，然后搬送硅片到相应的可承压的硅片片盒100。
整个硅片片盒100的工艺处理结束后，首先将装载闸室203的后闸204关闭，然后通过上开门装置关闭对应硅片片盒100的前开门101。接着，将第一气路阀C关闭，通过锁紧装置解锁硅片片盒100和装载台202之间的锁紧状态。此时，硅片片盒100就可以搬运了。
如需对硅片片盒100进行加压(加氮)保存硅片时，可将第一气路阀C关闭，将第三气路阀A打开；通过第三气路703对硅片片盒100充气加压(加氮)，并通过第二压力传感器(P)707监测气压。当气压达到预定值后，将第三气路阀A关闭；通过锁紧装置解锁硅片片盒100与装载台202的锁紧状态。这样，硅片片盒100就可以处于安全保存硅片的状态下进行搬运了。
以上的仅为本发明的优选实施例，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。

Claims (10)

1.一种硅片片盒，其特征在于，设有前开门和气阀接头，所述硅片片盒通过所述前开门与一设备平台之间建立第一密封，用于通过所述设备平台与工艺腔之间进行硅片搬运；所述硅片片盒还通过所述气阀接头与所述设备平台之间建立第二密封，用于通过所述设备平台对所述硅片片盒内进行压力控制。
2.根据权利要求1所述的硅片片盒，其特征在于，所述前开门设有第一密封圈，所述气阀接头设有第二密封圈。
3.根据权利要求1或2所述的硅片片盒，其特征在于，所述气阀接头为与所述设备平台设有的针阀相配合的快速气阀接头。
4.根据权利要求1所述的硅片片盒，其特征在于，所述硅片片盒内设有第一压力传感器，所述第一压力传感器连接所述硅片片盒设有的显示屏。
5.一种设备平台，用于装载权利要求1-4任意一项所述的硅片片盒，其特征在于，所述设备平台包括：
装载台，用于放置所述硅片片盒；
装载闸室，其前端通过所述前开门与所述硅片片盒相连，其后端通过后闸与工作平台相连；
工作平台，其后端连接所述工艺腔，所述工作平台内设有真空机械手，所述真空机械手用于在所述硅片片盒与所述工艺腔之间进行硅片搬运。
6.根据权利要求5所述的设备平台，其特征在于，还包括：气路控制系统，所述气路控制系统包括第一气路、第二气路、第三气路，其中
所述第一气路的第一端通过所述气阀接头连接所述硅片片盒，所述第一气路的第二端连接所述装载闸室；
所述第二气路的第一端连接所述装载闸室，所述第二气路的第二端连接抽气单元；
所述第三气路的第一端通过所述气阀接头连接所述硅片片盒，所述第三气路的第二端连接充气单元。
7.根据权利要求6所述的设备平台，其特征在于，所述第二气路的第一端还通过所述第一气路的第一端共同连接所述硅片片盒。
8.根据权利要求6或7所述的设备平台，其特征在于，所述气阀接头为快速气阀接头，所述第一气路、第三气路的第一端共同通过一针阀与所述快速气阀接头相连接。
9.根据权利要求6所述的设备平台，其特征在于，还包括第二压力传感器，其同时连接所述第一气路至第三气路。
10.根据权利要求6所述的设备平台，其特征在于，还包括第一气路阀、第二气路阀、第三气路阀，分别设于所述第一气路、第二气路、第三气路中。
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