CN109119369B - 晶圆传送盒和晶圆自动传送系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种晶圆传送盒和晶圆自动传送系统，包括用于存储晶圆的晶圆存储框架、一底座、一罩壳、一盒盖和一旋转连接机构。所述底座和所述罩壳固定连接，且所述底座和所述罩壳围成了一个用于容纳所述晶圆存储框架的空腔，所述罩壳上设置有用于取放晶圆的一开口，所述盒盖通过所述旋转连接机构旋转连接所述罩壳，转动所述旋转连接机构时所述盒盖在所述底座上滑动以闭合和开启所述开口。本发明通过将存储晶圆的晶圆存储框架放置于底座和罩壳围成的空腔内，避免了晶圆在传输的过程中受到污染；并通过旋转连接机构驱动盒盖沿着圆弧形轨迹移动，使盒盖闭合和开启开口，实现了晶圆传送盒的自动闭合和开启。

Description

晶圆传送盒和晶圆自动传送系统
技术领域
本发明涉及微电子加工技术领域，特别涉及一种晶圆传送盒和晶圆自动传送系统。
背景技术
目前，集成电路广泛应用于电子产品中，如计算机、工业控制设备和消费电子产品等。随着电子产品的快速发展，IC设计、集成电路制造等技术也快速发展。集成电路中的各种器件大多是在晶圆上加工制作而成。
在集成电路制造过程中，任何颗粒，如微粒、粉尘、有机物等，都易污染晶圆，使晶圆产生缺陷，从而影响集成电路的质量，因此集成电路需要在洁净度较高的环境中生产。采用晶圆存储框架承载的晶圆大多处于裸露的状态，若厂房的洁净度不高，晶圆在传输过程中极易受到污染。然而，厂房的洁净度不易控制，并且集成电路的质量要求越来越高，产房的洁净度要求也越来越高，产房较高的洁净度要求使生产成本显著提高。因此，需要提供一种用于保护晶圆的晶圆传送盒，以避免晶圆处于裸露状态，从而相对降低对厂房的洁净度的要求。此外，集成电路生产线多为自动化生产线，因此，为了进一步提高集成电路的生产效率，便于自动开启和闭合晶圆传送盒，晶圆传送盒还需要具有自动闭合和开启的功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种晶圆传送盒和晶圆自动传送系统，以解决晶圆在传输过程中受到污染，且晶圆传送盒无法自动闭合和开启的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种晶圆传送盒，用于容置晶圆存储框架，所述晶圆传送盒包括底座、罩壳、盒盖和旋转连接机构，所述底座和所述罩壳固定连接，且所述底座和所述罩壳围成了用于容纳所述晶圆存储框架的空腔，所述罩壳上设置有用于取放晶圆的开口，所述盒盖通过所述旋转连接机构旋转连接所述罩壳，转动所述旋转连接机构时所述盒盖在所述底座上滑动以闭合和开启所述开口。
可选的，所述晶圆传送盒还包括一压紧机构，所述压紧机构与所述盒盖弹性伸缩式连接，所述盒盖移动时，所述压紧机构可向所述晶圆存储框架中晶圆提供沿晶圆所在平面方向的预紧力，调整所述晶圆的位置。
可选的，所述压紧机构包括挡板、伸缩连杆及弹簧，所述伸缩连杆两端分别连接所述盒盖和所述挡板，所述弹簧套设在所述伸缩连杆外，所述挡板沿所述伸缩连杆轴向运动时所述弹簧为所述挡板提供轴向预紧力。
可选的，所述挡板的长度方向与所述晶圆存储框架上多个晶圆的轴线方向平行，且所述挡板的长度不低于所述晶圆存储框架上可存放的晶圆的高度。
可选的，所述底座上设置有导向件，所述导向件用于给所述盒盖滑动提供导向。
可选的，所述导向件为开设在所述底座上的凹槽，所述盒盖可沿所述凹槽滑动。
可选的，所述晶圆传送盒还包括至少一个滚动轴承，所述滚动轴承固定在所述盒盖内侧，并与所述底座滚动接触。
可选的，所述滚动轴承为树脂轴承。
可选的，所述旋转连接机构包括旋转轴、旋转轴承和连接件，所述旋转轴承固定在所述罩壳上，所述旋转轴穿过所述旋转轴承一端与所述连接件连接，一端穿过所述罩壳为驱动端，所述连接件一端与所述盒盖固定连接，另一端与所述旋转轴连接。
可选的，所述罩壳具有一与所述底座相对的顶部，所述旋转轴穿过所述罩壳的顶部，并与所述罩壳的顶部转动连接，所述旋转轴位于所述罩壳的顶部的中心位置处。
可选的，所述连接件为连杆，所述连杆至少设有两根，两根连杆之间呈一定夹角固定在所述盒盖与旋转轴之间。
可选的，所述罩壳上设置有法兰。
可选的，所述底座上设置有与所述晶圆存储框架底部配合连接的框架定位机构。
可选的，所述框架定位机构为框架定位凹槽或框架定位突起。
可选的，所述盒盖沿滑动方向的两侧上以及与所述两侧对应的罩壳上配合设置有一套吸附组件，所述开口完全闭合或完全开启后，所述吸附组件用于将所述盒盖吸附在所述罩壳上。
可选的，所述盒盖在所述底座上沿圆弧形滑动以闭合和开启所述开口。
本发明还提供一种晶圆自动传送系统，用于将晶圆在多个加工晶圆的机台之间、加工晶圆的机台与晶圆存储区之间和/或多个晶圆存储区之间传输，所述晶圆自动传送系统包括所述的晶圆传送盒、驱动所述旋转连接机构转动的旋转驱动机构以及抓取所述法兰进行搬运的自动搬运装置。
可选的，所述加工晶圆的机台和/或晶圆存储区设置有晶圆盒载台，所述晶圆传送盒与所述晶圆盒载台的承载面之间限位连接。
本发明提供的一种晶圆传送盒和晶圆自动传送系统，通过将存储晶圆的晶圆存储框架放置于底座和罩壳围成的空腔内，避免了晶圆在传输的过程中受到污染；并通过旋转连接机构驱动盒盖沿着圆弧形轨迹移动，使盒盖闭合和开启设置在罩壳上用于取放晶圆的开口，实现了晶圆传送盒的自动闭合和开启。
附图说明
图1是本发明一种实施例中的晶圆传送盒的盒盖处于闭合状态时的结构示意图；
图2是本发明一种实施例中的晶圆传送盒的盒盖处于开启状态时的结构示意图；
图3是本发明一种实施例中的晶圆传送盒的部分结构示意图；
图4是本发明一种实施例中的晶圆传送盒的简化截面示意图；
图5是本发明实施例1中的所述底座的俯视图；
图6是本发明实施例2中的所述底座的俯视图；
图7是本发明实施例2中的晶圆传送盒的仰视图。
附图标记说明：
10-晶圆存储框架；
20-底座；
30-罩壳；
31-顶部；
32-第一对接部；
331-框架定位凹槽；
332-框架定位突起；
34-定位台；
40-盒盖；
50-压紧机构；
51-挡板；
52-伸缩连杆；
60-旋转连接机构；
61-旋转轴；
62-连接件；
63-轴承座；
W-晶圆；
71-空腔；
72-开口；
81-导向件；
82-滚动轴承；
83-吸附组件。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的晶圆传送盒和晶圆自动传送系统作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
实施例1
图1是本发明一种实施例中的晶圆传送盒的盒盖处于闭合状态时的结构示意图，图2是本发明一种实施例中的晶圆传送盒的盒盖处于开启状态时的结构示意图。参考图1和图2，晶圆传送盒包括一晶圆存储框架10、一底座20、一罩壳30、一盒盖40和一旋转连接机构60(图1和图2中未示出)。所述晶圆存储框架10用于存储晶圆。所述底座20和所述罩壳30固定连接，且所述底座20和所述罩壳30围成了一个用于容纳所述晶圆存储框架10的空腔71。所述罩壳30上设置有用于取放晶圆的开口72。所述盒盖40通过所述旋转连接机构60旋转连接所述罩壳30，转动所述旋转连接机构60时所述盒盖40在所述底座20上滑动以闭合和开启所述开口72。
本实施例中的晶圆传送盒，通过将存储晶圆的晶圆存储框架10放置于底座20和罩壳30围成的空腔71内，避免了晶圆在传输的过程中受到污染；并通过旋转连接机构驱动盒盖40沿着圆弧形轨迹移动，使盒盖40闭合和开启设置在罩壳30上用于取放晶圆的开口72，实现了晶圆传送盒的自动闭合和开启。
图3是本发明一种实施例中的晶圆传送盒的部分结构示意图，图4是本发明一种实施例中的晶圆传送盒的简化截面示意图。本实施例中，参考图3和图4，所述晶圆传送盒还包括一压紧机构50，所述压紧机构50相对所述盒盖40可伸缩式连接，所述盒盖40移动时，所述压紧机构50用于调整所述晶圆存储框架10中晶圆的位置。通过开口72取放晶圆时，晶圆放置在晶圆存储框架10中时或者放置在晶圆存储框架10中后，晶圆存储框架10中所有的晶圆不一定全部放置到预定位置(晶圆不整齐)，当盒盖40移动，开启或者关闭开口72时，晶圆存储框架10中的晶圆W很可能会卡住盒盖40，从而影响晶圆传送盒的自动开合或导致晶圆W损伤。本实施例中的晶圆传送盒，当所述盒盖40沿着圆弧形轨迹移动时，即当盒盖40移动，关闭或者开启罩壳30上的开口72时，可通过固定设置在盒盖40上的压紧机构50调整晶圆存储框架10中晶圆的位置，即实现了一边整理晶圆存储框架10中晶圆的位置，一边通过盒盖40闭合或者开启开口72，从而避免盒盖40卡住，造成晶圆传送盒故障或者晶圆W损伤。此外，当盒盖40闭合后，所述压紧机构50还可以用于限定所述晶圆在所述晶圆存储框架10中的位置，防止晶圆W在晶圆存储框架10中移动。
具体的，参考图3，本实施例中，所述压紧机构50包括挡板51、伸缩连杆52及弹簧(图中未示出)，所述伸缩连杆52两端分别连接所述盒盖40和所述挡板51，所述伸缩连杆52用于支撑所述挡板51，所述弹簧套设在所述伸缩连杆52外，所述挡板51沿所述伸缩连杆52轴向运动时所述弹簧为所述挡板51提供预紧力。所述盒盖40移动时，所述挡板51用于调整所述晶圆存储框架10中晶圆W的位置。即在盒盖40移动时，通过挡板51推动晶圆存储框架10中的晶圆W，实现晶圆W的位置调整。应当可以理解，本实施例中，所述盒盖40沿着圆弧形轨迹移动，所述挡板51沿着所述晶圆W的边缘外滑动，推动超出预设位置的所述晶圆W的边缘调整所述晶圆的位置。
本实施例中，所述晶圆传送盒包括至少一个压紧机构50。一个所述挡板51可同时整理至少一片晶圆W。
所述挡板51具有弹性，所述盒盖40移动时，由于挡板51与晶圆W接触，所述挡板51处于被所述晶圆W挤压的状态，如此，可有效的整理晶圆W的位置，同时不损伤晶圆W。
所述盒盖40移动时，所述伸缩连杆52可沿着靠近或者远离所述盒盖40的方向滑动，所述弹簧使所述挡板51压紧所述晶圆存储框架10中的晶圆。通过设置弹簧和伸缩连杆52，在所述盒盖40移动时，所述伸缩连杆52沿着靠近或者远离所述盒盖40的方向滑动，且在挡板51压紧晶圆，因此，挡板51与晶圆之间的接触可通过弹簧进行缓冲，从而避免压紧机构50中的挡板51在整理晶圆时，挡板51对晶圆形成冲击损伤晶圆。
优选的，所述挡板51的长度方向与所述晶圆存储框架10上多个晶圆的轴线方向平行，且所述挡板51的长度不低于所述晶圆存储框架10上可存放的晶圆的高度。
优选的，所述底座上设置有导向件81，所述导向件81用于给所述盒盖滑动提供导向。通过设置导向件81可避免盒盖40移动时发生偏移，避免盒盖40卡住。
优选的，所述盒盖40的内侧设有辅助所述盒盖滑动的滚动轴承82(参考图3)。其中所述滚动轴承82的数量至少为一个。通过滚动轴承82辅助所述盒盖40滑动，使盒盖40移动顺畅，且减少了摩擦产生的颗粒物，降低颗粒物污染晶圆的风险。所述滚动轴承82优选为树脂轴承。
优选的，所述导向件81为开设在所述底座20上的凹槽，所述盒盖可沿所述凹槽滑动。
参考图3，本实施例中，所述晶圆传送盒的旋转连接机构60包括一旋转轴61和连接件62。所述旋转轴61设置在所述罩壳30上，所述连接件62一端与所述盒盖40固定连接，一端与所述旋转轴61连接，所述旋转轴61用于驱动所述连接件62转动。通过驱动旋转轴61转动即可驱动连接件62转动，从而带动与连接件62固定连接的盒盖40绕着所述旋转轴61的自身轴线转动，即使所述盒盖40沿着圆弧形轨迹移动。
具体的，所述连接件62为连杆，所述连杆至少设有两根，两根连杆之间呈一定夹角固定在所述盒盖与旋转轴之间。
具体的，参考图3，所述盒盖40还包括轴承座63和轴承(图中未示出)，所述轴承通过轴承座63固定在所述罩壳30上，所述旋转轴61穿过轴承一端与连接件62固定连接，另一端穿过罩壳30为驱动端。
优选的，所述罩壳30具有与所述底座20相对的顶部31，所述旋转轴61设置在所述顶部31上，具体所述旋转轴61穿过所述罩壳30的顶部31并与所述罩壳30的顶部31转动连接。所述旋转轴61优选位于所述罩壳30的顶部31的中心位置处。如此，相对于旋转轴61未设置在顶部31的中心处而言，可减小晶圆传送盒的体积，相应的可减少晶圆传送盒的重量。此外，本实施例中，所述罩壳30的顶部31的位置仅相对于所述底座20而言，并不实际限定所述晶圆传送盒的形状和方位。
参考图1和图2，本实施例中，所述罩壳30远离所述空腔71的一侧上固定有第一对接部32，所述第一对接部32用于与自动搬运装置对接，所述自动搬运装置用于抓取所述第一对接部32并传输所述晶圆传送盒。
具体的，所述第一对接部32位于所述罩壳30的顶部31远离所述空腔71的一侧上。所述第一对接部32为凹槽或者凸起。所述自动搬运装置可为空中升降机输送车(OverheadHoist Transport，OHT)，或者为自动导引运输车(Automated Guided Vehicle，AGV)，如此，所述晶圆传送盒可以与生产线中的传输装置对接，便于传输晶圆传送盒，且无需调整现有的传输系统，提高了晶圆传送盒的兼容性。当然，自动搬运装置还可为其他的在集成电路生产线上常用的输送设备。
优选的，所述第一对接部32为法兰。优选的，所述第一对接部32位于所述罩壳30的顶部31的中心位置处。如此，当所述传输装置抓取了所述晶圆传送盒传输时，可避免晶圆传送盒倾斜，导致晶圆传送盒中的晶圆移动，损伤晶圆。
如图5所示，所述底座20上设置有与所述晶圆存储框架10底部配合连接的框架定位机构。本实施例中所述框架定位机构为开设在所述底座20上的框架定位凹槽331，所述晶圆存储框架10的底部可卡接在所述框架定位凹槽331内。
参考图3和图4，本实施例中，所述盒盖40沿滑动方向的侧边上以及与所述侧边对应的罩壳30上配合设置有至少一套吸附组件83，优选地，所述吸附组件83共设有两套，分别位于所述盒盖40沿滑动方向的两侧边上以及与所述两侧边对应的罩壳30上。所述开口完全闭合或完全开启后，所述吸附组件83用于将所述盒盖40吸附在所述罩壳30上。
具体的，每套所述吸附组件83包括具有相互吸引作用的磁力扣和磁力条。所述磁力扣设置在所述盒盖40上，所述磁力条设置在所述罩壳30上，反之亦然。
本实施例中，参考图1，所述晶圆存储框架10用于存储晶圆，且所述晶圆存储框架10为开放式晶圆存储框架10，晶圆存储框架10中的晶圆处于裸露状态。例如，所述晶圆存储框架10包括多个用于存放单个晶圆的支撑座，相邻两个支撑座之间具有一定距离，使得晶圆之间保持一定间距。优选的，晶圆存储框架10为可为现有的生产线中的片匣(Cassette)和卡匣(Standard Mechanical Interface Pod，SMIF Pod)中的一种。所述晶圆存储框架10可为立式也可为卧式，立式晶圆存储框架10的轴线与水平面垂直，卧式晶圆存储框架10的轴线与水平面平行，与之对应的，本实施例中的晶圆传送盒的旋转轴61的轴线与晶圆的轴线平行。
本实施例还提供一种晶圆自动传送系统。所述晶圆自动传送系统，包括上述的晶圆传送盒、驱动所述旋转连接机构转动的旋转驱动机构以及抓取所述法兰进行搬运的自动搬运装置。所述晶圆自动传送系统用于在集成电路生生产线中实现物料的自动化传输。可将上述晶圆传送盒在多个加工晶圆的机台之间传输，也可以将晶圆传送盒在加工晶圆的机台与存储晶圆传送盒的缓存区之间传输，也可将晶圆传送盒子在多个存储晶圆传送盒的缓存区之间传输。
可选的，所述晶圆自动传送系统还包括晶圆盒载台，所述晶圆盒载台设置在加工晶圆的机台上和/或存储晶圆传送盒的缓存区内，所述晶圆传送盒可与所述晶圆盒载台的承载面之间限位连接，使得所述晶圆传送盒定位固定在所述晶圆盒载台上。
本实施例中所述底座20上的框架定位凹槽331深度不小于所述底座20的厚度，使得所述晶圆存储框架10的底部可穿过所述框架定位凹槽331与所述晶圆盒载台接触，所述晶圆盒载台的承载面上设置有与所述框架定位凹槽331相同的结构，使得所述晶圆存储框架10既与底座20固定，又与所述晶圆盒载台的承载面固定。
实施例2
与实施例1不同的是，如图6所示，本实施例中所述框架定位机构为框架定位突起332，所述框架定位突起332可与所述晶圆存储框架10的底部配合连接，对所述晶圆存储框架10起到限位的作用。
可选的，采用实施例2所述晶圆传送盒的晶圆自动传送系统也包括晶圆盒载台，所述晶圆盒载台的承载面与所述晶圆传送盒的底座20的下表面可限位连接，具体为，在所述底座20的下表面设置定位台34，如图7所示，对应的在所述晶圆盒载台的承载面上设有与所述定位台匹配的定位座，反之亦可。
本发明所述晶圆传送盒可用于传送多种规格的晶圆，包括但不限于8寸、12寸。具体地，本发明实施例1中的底座20的结构形式适应于装载8寸的晶圆存储框架20，实施例2中的底座20的结构形式适应于装载12寸的晶圆存储框架20。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (17)

1.一种晶圆传送盒，用于容置晶圆存储框架，其特征在于，所述晶圆传送盒包括底座、罩壳、盒盖和旋转连接机构，所述底座和所述罩壳固定连接，且所述底座和所述罩壳围成了用于容纳所述晶圆存储框架的空腔，所述罩壳上设置有用于取放晶圆的开口，所述盒盖通过所述旋转连接机构旋转连接所述罩壳，转动所述旋转连接机构时所述盒盖在所述底座上滑动以闭合和开启所述开口；
所述旋转连接机构包括旋转轴、旋转轴承和连接件，所述旋转轴承固定在所述罩壳上，所述旋转轴穿过所述旋转轴承一端与所述连接件连接，一端穿过所述罩壳为驱动端，所述连接件一端与所述盒盖固定连接，另一端与所述旋转轴连接。
2.如权利要求1所述的晶圆传送盒，其特征在于，所述晶圆传送盒还包括一压紧机构，所述压紧机构与所述盒盖弹性伸缩式连接，所述盒盖移动时，所述压紧机构可向所述晶圆存储框架中晶圆提供沿晶圆所在平面方向的预紧力，调整所述晶圆的位置。
3.如权利要求2所述的晶圆传送盒，其特征在于，所述压紧机构包括挡板、伸缩连杆及弹簧，所述伸缩连杆两端分别连接所述盒盖和所述挡板，所述弹簧套设在所述伸缩连杆外，所述挡板沿所述伸缩连杆轴向运动时所述弹簧为所述挡板提供轴向预紧力。
4.如权利要求3所述的晶圆传送盒，其特征在于，所述挡板的长度方向与所述晶圆存储框架上多个晶圆的轴线方向平行，且所述挡板的长度不低于所述晶圆存储框架上可存放的晶圆的高度。
5.如权利要求1所述的晶圆传送盒，其特征在于，所述底座上设置有导向件，所述导向件用于给所述盒盖滑动提供导向。
6.如权利要求5所述的晶圆传送盒，其特征在于，所述导向件为开设在所述底座上的凹槽，所述盒盖可沿所述凹槽滑动。
7.如权利要求1所述的晶圆传送盒，其特征在于，所述晶圆传送盒还包括至少一个滚动轴承，所述滚动轴承固定在所述盒盖内侧，并与所述底座滚动接触。
8.如权利要求7所述的晶圆传送盒，其特征在于，所述滚动轴承为树脂轴承。
9.如权利要求1所述的晶圆传送盒，其特征在于，所述罩壳具有一与所述底座相对的顶部，所述旋转轴穿过所述罩壳的顶部，并与所述罩壳的顶部转动连接，所述旋转轴位于所述罩壳的顶部的中心位置处。
10.如权利要求1所述的晶圆传送盒，其特征在于，所述连接件为连杆，所述连杆至少设有两根，两根连杆之间呈一定夹角固定在所述盒盖与旋转轴之间。
11.如权利要求1所述的晶圆传送盒，其特征在于，所述罩壳上设置有法兰。
12.如权利要求1所述的晶圆传送盒，其特征在于，所述底座上设置有与所述晶圆存储框架底部配合连接的框架定位机构。
13.如权利要求12所述的晶圆传送盒，其特征在于，所述框架定位机构为框架定位凹槽或框架定位突起。
14.如权利要求1所述的晶圆传送盒，其特征在于，所述盒盖沿滑动方向的两侧上以及与所述两侧对应的罩壳上配合设置有一套吸附组件，所述开口完全闭合或完全开启后，所述吸附组件用于将所述盒盖吸附在所述罩壳上。
15.如权利要求1所述的晶圆传送盒，其特征在于，所述盒盖在所述底座上沿圆弧形滑动以闭合和开启所述开口。
16.一种晶圆自动传送系统，用于将晶圆在多个加工晶圆的机台之间、加工晶圆的机台与晶圆存储区之间和/或多个晶圆存储区之间传输，其特征在于，所述晶圆自动传送系统包括权利要求11所述的晶圆传送盒、驱动所述旋转连接机构转动的旋转驱动机构以及抓取所述法兰进行搬运的自动搬运装置。
17.如权利要求16所述的晶圆自动传送系统，其特征在于，所述加工晶圆的机台和/或晶圆存储区设置有晶圆盒载台，所述晶圆传送盒与所述晶圆盒载台的承载面之间限位连接。
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