CN109962029A - 片盒旋转机构和装载腔室 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种片盒旋转机构和装载腔室。片盒旋转机构包括支撑底座、旋转支撑座和移动组件；支撑底座能在驱动力的作用下沿竖直方向作直线运动，旋转支撑座位于支撑底座上，且旋转支撑座的一端与支撑底座的一端可旋转地连接，旋转支撑座用于装载片盒；移动组件包括导轨、移动件和弹性件，移动件连接在旋转支撑座的侧面，导轨用于固定设置在装载腔室的侧壁上；支撑底座向下移动的过程中，导轨能与移动件接触，阻挡移动件向下移动，以使得旋转支撑座由竖直位置旋转至平倒位置；弹性件用于对旋转支撑座施加使其由平倒位置旋转至竖直位置的回复力。可以使得晶片在片盒中具有准确地取片位置，提高取片良率，节约取片时间。

Description

片盒旋转机构和装载腔室

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，具体涉及一种片盒旋转机构和一种包括该片盒旋转机构的装载腔室。

背景技术

传统的半导体设备传输系统中，如图1所示，该传输系统包括装载腔室200、传输腔室300和工艺腔室400，其中，装载腔室200内设置有片盒210和升降组件220，传输腔室300内设置有机械手310。具体地，升降组件220驱动片盒210沿竖直方向作直线运动，以方便传输腔室300内的机械手310从片盒210中取出晶片。这其中，从片盒210内取出晶片是众多半导体设备自动化传输过程的第一步，所以取片的效率和可靠性便成为实现晶片高度自动化生产重要且必要的条件之一。

如图2所示，为半导体设备常用的片盒的结构示意图。晶片在该片盒210中，只能从一个方向(图2中的前端)取出和放入，片盒210的左侧、右侧及后部均有用于承载晶片的槽口。

为了能够对片盒进行定位，如图3a和图3b所示，为现有技术一中半导体设备常用的片盒定位机构的结构示意图。该片盒定位机构500包括定位板510、设置在定位板510上的定位挡块520以及U型定位块530。操作人员手动将片盒210放置在定位板510上，通过定位挡块520以及U型定位块530来限制片盒210在定位板510上的水平移动。其中，定位板510与升降组件220连接，在取片过程中，升降组件220中的电机(图中未显示)通过传动装置(图中未显示)驱动定位板510在竖直方向作直线运动，从而使得片盒210在竖直方向作直线运动，实现机械手310取出片盒210里的任意晶片。

在上述取片过程中，如图4a和图4b所示，通常需要设定机械手310的中心到达取片中心的距离为A，且A值唯一。但是，由于操作人员手动将片盒210放置在定位板510上，此操作受到速度、力度及角度等因素影响，会使得晶片600在片盒210中偏离机械手310的取片中心，如图4b所示，导致机械手310取出的晶片600在机械手310上的位置不唯一。影响后续传输及工艺生产，降低了生产效率。

为了改善机械手从片盒中取出的晶片在机械手上的位置不唯一的问题，如图5a、图5b和图5c所示，为现有技术二中片盒旋转机构100的结构示意图。该片盒旋转机构100包括支撑底座110、旋转支撑座120以及支撑柱150。其中，旋转支撑座120的一端与支撑底座110的一端可旋转地连接。旋转支撑座120上还设置有与现有技术一中定位板510上类似的定位机构。支撑底座110与升降组件220连接。

如图5b所示，在装载片盒210的过程中，升降组件220中的电机(图中未显示)通过传动装置(图中未显示)驱动支撑底座110在竖直方向作下降运动，使得支撑柱150顶起旋转支撑座120，并使其逆时针旋转至指定倾斜位置，即装载位置，在该装载位置，由操作人员手动将片盒210放置在倾斜的旋转支撑座120上，在片盒210中的晶片将会自动的滑落到片盒210后部的槽口中。

而后，如图5c所示，再由升降组件220驱动支撑底座110在竖直方向作缓慢上升运动，使得旋转支撑座120顺时针旋转至水平位置。此时，片盒及片盒内晶片也处于水平位置，晶片在片盒内的取片位置基本是一致的，也能基本满足晶片在机械手上位置的唯一性。

但是，在上述结构的片盒旋转机构中，首先，由于晶片的种类不同，摩擦系数不同，在倾斜时倾斜角度不够的情况下，晶片不一定能滑到片盒后部的槽口，而倾斜角度受限于机构重心不能超出旋转中心，否则片盒倒出无法回位。其次，整个装载动作需要操作人员将片盒放入腔室内部，需要腔室开口宽度较大，且操作动作不符合人体工程学，容易造成失误导致晶片滑出。

因此，如何设计一种能够使得晶片准确地处于片盒内的取片位置的片盒旋转机构成为本领域亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种片盒旋转机构和一种包括该片盒旋转机构的装载腔室。

为了实现上述目的，本发明的第一方面，提供了一种片盒旋转机构，包括支撑底座、旋转支撑座和移动组件；

所述支撑底座能在驱动力的作用下沿竖直方向作直线运动；

所述旋转支撑座位于所述支撑底座上，且所述旋转支撑座的一端与所述支撑底座的一端可旋转地连接，所述旋转支撑座用于装载片盒；

所述移动组件包括导轨、移动件和弹性件，所述移动件连接在所述旋转支撑座的侧面；所述导轨固定设置在装载腔室的侧壁上；

所述支撑底座向下移动的过程中，所述导轨能与所述移动件接触，阻挡所述移动件向下移动，以使得所述旋转支撑座由竖直位置旋转至平倒位置，所述弹性件用于对所述旋转支撑座施加使其由平倒位置旋转至竖直位置的回复力。

优选地，所述移动件包括滚动件，所述移动组件还包括连接轴，所述连接轴的两端分别连接所述滚动件和所述旋转支撑座。

优选地，所述移动件包括滑动件，所述移动组件还包括连接件，所述连接件的两端分别连接所述滑动件和所述旋转支撑座。

优选地，所述弹性件包括拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的两端分别与所述旋转支撑座和所述支撑底座连接。

优选地，所述片盒旋转机构还包括旋转连接组件，所述旋转连接组件包括旋转轴和与之配合的轴承，所述旋转轴与所述旋转支撑座固定连接，所述轴承与所述支撑底座固定连接，所述旋转轴水平设置。

优选地，所述弹性件包括扭转弹簧，所述扭转弹簧套设在所述旋转轴上。

优选地，所述导轨包括水平导轨、斜面导轨和弧形导轨中的任意一者。

优选地，所述旋转支撑座处于平倒位置时，装载在所述旋转支撑座的片盒内的晶片呈竖直状态；所述旋转支撑座处于竖直位置时，装载在所述旋转支撑座的片盒内的晶片呈水平状态。

优选地，所述旋转支撑座包括侧板、底板和顶板，所述侧板的两端分别连接所述底板和所述顶板，所述侧板、所述顶板和所述底板共同围成用于容纳片盒的容纳空间。

本发明的第二方面，提供了一种装载腔室，所述装载腔室包括腔室本体、设置在腔室本体内的片盒旋转机构、放置在所述片盒旋转机构上的片盒以及升降组件，所述片盒旋转机构包括前文记载的所述的片盒旋转机构；

所述升降组件与所述支撑底座连接，以驱动所述支撑底座沿竖直方向作直线运动。

本发明的片盒旋转机构，可以使得所有的晶片在片盒中具有准确地取片位置。因此，当利用机械手进行取片时，可以保证所设定的机械手取片中心与晶片所处的取片位置重合，因此，可以使得所有的晶片在机械手上均具有相同的位置，从而可以提高取片良率，提高工艺制作良率，降低工艺成本，节约取片时间。

本发明的装载腔室，具有上述的片盒旋转机构，因此，可以使得所有的晶片在片盒中具有准确地取片位置。当利用机械手进行取片时，可以保证所设定的机械手取片中心与晶片所处的取片位置重合，因此，可以使得所有的晶片在机械手上均具有相同的位置，从而可以提高取片良率，提高工艺制作良率，降低工艺成本，节约取片时间。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有技术中半导体设备传输系统的结构示意图；

图2为现有技术中片盒的结构示意图；

图3a为现有技术一中装载腔室的结构示意图；

图3b为图3a中片盒定位机构的结构示意图；

图4a为现有技术一机械手取片时的结构示意图；

图4b为现有技术一中晶片在片盒内的分布示意图；

图5a为现有技术二中片盒旋转机构的结构示意图；

图5b为图5a中旋转支撑座处于平倒位置的结构示意图；

图5c为图5a中旋转支撑座处于竖直位置的结构示意图；

图6为本发明中片盒旋转机构的结构示意图；

图7为本发明中片盒旋转机构中旋转连接处的结构示意图；

图8为图6中旋转支撑座处于平倒位置的结构示意图；

图9为图6的主视图；

图10为图9中旋转支撑座处于竖直位置时的侧视图；

图11为图9中旋转支撑座处于平倒位置时的侧视图。

附图标记说明

100：片盒旋转机构；

110：支撑底座；

120：旋转支撑座；

121：侧板；

122：底板；

123：顶板；

130：移动组件；

131：导轨；

132：移动件；

132a：滚动件；

133：弹性件；

134：连接轴；

140：旋转连接组件；

141：旋转轴；

142：轴承；

150：支撑柱；

200：装载腔室；

210：片盒；

220：升降组件；

230：腔室本体；

300：传输腔室；

310：机械手；

400：工艺腔室；

500：片盒定位机构；

510：定位板；

520：定位挡块；

530：U型定位块；

600：晶片。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图6至图11所示，本发明的第一方面，涉及一种片盒旋转机构100。其中，该片盒旋转机构100包括支撑底座110、旋转支撑座120和移动组件130。

上述的支撑底座110能在驱动力的作用下沿竖直方向作直线运动，例如，该支撑底座110可以与下述的升降组件220连接，其为支撑底座110提供驱动力。也就是说，在升降组件220的驱动下，支撑底座110可以沿竖直方向作直线运动，从而可以带动整个片盒旋转机构100沿竖直方向作直线运动。

上述旋转支撑座120位于支撑底座110上，其用于装载片盒210。

该旋转支撑座120的一端与支撑底座110的一端可旋转地连接，例如，两者之间可以通过铰接、轴承连接等方式实现可旋转连接。这样，可以使得旋转支撑座120相对支撑底座110作旋转运动，以使得旋转支撑座120和支撑底座110之间形成不同的夹角，从而可以带动装载在旋转支撑座120上的片盒210相对支撑底座110旋转，进而可以使得该片盒210相对支撑底座110或者水平面具有不同的夹角。

其中，上述移动组件130包括导轨131、移动件132和弹性件133。该移动件132连接在旋转支撑座120的侧面。导轨131固定设置在下述装载腔室200的侧壁上。

上述支撑底座110向下移动的过程中，导轨131能与移动件132接触，这样，可以阻挡移动件132向下移动，以使得旋转支撑座120由竖直位置旋转至平倒位置。上述弹性件133用于对旋转支撑座120施加使其由平倒位置旋转至竖直位置的回复力。

具体地，以在片盒210中装载晶片为例进行说明。

首先，装载有晶片的片盒210装载在旋转支撑座120上，升降组件220驱动支撑底座110沿竖直方向作下降运动。需要注意的是，在该过程中，由于移动件132一开始可以并不与导轨131接触，因此，该过程大概分为两个下降阶段。

在下降的第一个阶段中，如图10所示，主要是支撑底座110带动整体的片盒旋转机构100下降，从而可以使得移动件132与导轨131接触。当然，如果一开始移动件132与导轨131接触，则可以省略掉该下降的第一个阶段。

在下降的第二个阶段中，如图11所示，由于移动件132与导轨131接触，导轨131会阻挡移动件132继续向下移动。由于旋转支撑座120的一端与支撑底座110的一端是可旋转地连接，因此，在该下降的第二个阶段中，移动件132会沿着导轨131移动，从而带动旋转支撑座120相对支撑底座110作旋转运动，使得旋转支撑座120由竖直位置旋转至平倒位置。相应地，片盒210也由水平位置旋转至平倒位置，这样，在晶片自身重力的作用下，全部的晶片会滑落到片盒210的底部的开口槽中，也就是说，可以使得晶片在片盒210内具有准确地取片位置。在该下降的第二个阶段中，可以利用设置的弹性件133以及控制升降组件220的升降速度，间接控制旋转支撑座120的旋转速率，从而可以使得旋转支撑座120平稳地由竖直位置旋转至平倒位置。

之后，由于移动组件130还包括弹性件133，因此，在弹性件133的作用下，旋转支撑座120由平倒位置旋转至竖直位置。

这样，由于所有的晶片已经在片盒210中具有准确地取片位置。因此，当利用机械手进行取片时，可以保证所设定的机械手取片中心与晶片所处的取片位置重合，因此，可以使得所有的晶片在机械手上均具有相同的位置，从而可以提高取片良率，提高工艺制作良率，降低工艺成本，节约取片时间。

需要说明的是，对于上述导轨131的具体结构并没有作出限定，例如，该导轨131可以为水平导轨、斜面导轨和弧形导轨中的一者，或者，该导轨131也可以是其他形状或结构的导轨结构，在此并不作限定。

进一步需要说明的是，对于上述弹性件133的具体结构并没有作出限定，但是，该弹性件133所施加的回复力应当大于整个装载有片盒210的片盒旋转机构100的重力。

还需要说明的是，为了进一步使得旋转支撑座120能够平稳地由竖直位置旋转至平倒位置，或者由平倒位置旋转至竖直位置。上述弹性件133可以包括两个或者多个，该两个或多个弹性件133可以对称设置在旋转支撑座120的两侧或者仅仅设置在旋转支撑座120的一侧。

应当理解的是，上述移动件132可以沿导轨131移动是指，移动件132可以沿导轨131滑动，相应地，该移动件132可以包括滑块等结构。或者，移动件132也可以沿导轨131滚动，相应地，该移动件132可以包括滚子等结构。

还应当理解的是，为了使得片盒210可以在旋转支撑座120上具有准确地装载位置，旋转支撑座120上可以设置有定位组件，用于限制片盒210在旋转支撑座上120的位置。定位组件可以采用背景技术部分所描述的具体结构，在此不作赘述。

优选地，如图6和图9所示，上述移动件132包括滚动件132a。上述移动组件130还包括连接轴134，其中，该连接轴134的两端分别连接滚动件132a和旋转支撑座120。也就是说，连接轴134位于滚动件132a和旋转支撑座120之间，且分别与滚动件132a和旋转支撑座120连接。

本实施例结构的片盒旋转机构100，其中的移动件132包括滚动件132a，这样，滚动件132a可以沿着导轨131滚动，可以减少滚动件132a与导轨131之间的摩擦力，可以提高滚动件132a和导轨131的使用寿命，进而可以降低片盒旋转机构100的使用成本。

当然，上述的移动件132还可以是滑动件(图中并未示出)，上述移动组件130还包括连接件(图中并未示出)，该连接件的两端分别连接滑动件和旋转支撑座120。也就是说，连接件位于滑动件和旋转支撑座120之间，且分别与滑动件和旋转支撑座120连接。

本实施例结构的片盒旋转机构100，其中的移动件132包括滑动件，这样，滑动件可以沿着导轨131滑动，可以减少滑动件与导轨131之间的摩擦力，可以提高滑动件和导轨131的使用寿命，进而可以降低片盒旋转机构100的使用成本。当然，为了进一步地减小滑动件与导轨131之间的摩擦力，还可以在滑动件内部或者导轨131上设置直线轴承等结构。

优选地，如图10和图11所示，上述弹性件133包括拉伸弹簧。其中，该拉伸弹簧的两端分别与旋转支撑座120和支撑底座110连接。

本实施例结构的片盒旋转机构100，其中的弹性件133包括拉伸弹簧，该拉伸弹簧的两端分别与旋转支撑座120和支撑底座110连接。这样，在上述的第二个下降阶段中，拉伸弹簧被拉伸变形。这样，当升降组件220停止下降时，该拉伸弹簧便对旋转支撑座120产生回转的回复力，可以使得旋转支撑座120由平倒位置重新旋转到竖直位置。结构简单，能够有效降低片盒旋转机构100的制作成本。

优选地，如6和图7所示，作为上述旋转支撑座120的一端与支撑底座110的一端可旋转连接的一种具体实施方式，上述片盒旋转机构100还包括旋转连接组件140，该旋转连接组件140包括旋转轴141和与之配合的轴承142。该旋转轴141水平设置，且其与旋转支撑座120固定连接，轴承142与支撑底座110固定连接。

优选地，上述的弹性件133还可以是扭转弹簧，该扭转弹簧套设在上述旋转轴141上。

本实施例结构的片盒旋转机构100，其中的弹性件133包括扭转弹簧，该扭转弹簧套设在旋转轴141上。这样，在上述的第二个下降阶段中，该扭转弹簧发生扭转变形。这样，当升降组件220停止下降时，该扭转弹簧便对旋转支撑座120产生回转的回复力，可以使得旋转支撑座120由平倒位置重新旋转到竖直位置。结构简单，能够有效降低片盒旋转机构100的制作成本。

优选地，当旋转支撑座120处于平倒位置时，装载在旋转支撑座120内的片盒210内的晶片呈竖直状态，当旋转支撑座120处于竖直位置时，装载在片盒210内的晶片呈水平状态。

这样，在平倒位置时，位于片盒210内的晶片可以在其自身重力的作用下，全部滑落到片盒210的底部的开口槽中，也就是说，可以使得晶片在片盒210内具有准确地取片位置。这样，在竖直位置时，当利用机械手进行取片时，可以保证所设定的机械手取片中心与晶片所处的取片位置重合。因此，可以使得所有的晶片在机械手上均具有相同的位置，从而可以提高取片良率，提高工艺制作良率，降低工艺成本，节约取片时间。

优选地，如图6所示，上述旋转支撑座120包括侧板121、底板122和顶板123。侧板121的两端分别连接底板122和顶板123。其中，侧板121、顶板123和底板122可以共同围成用于容纳片盒210的容纳空间。

这样，可以使得片盒210稳定地设置在上述容纳空间内，从而可以防止片盒210在旋转地过程中从该片盒旋转机构100中脱出，进而能够提高该片盒旋转机构100的使用安全性能。

本发明的第二方面，如图6至图11所示，提供了一种装载腔室200。该装载腔室200包括腔室本体230、设置在腔室本体230内的片盒旋转机构100、放置在片盒旋转机构100上的片盒210以及升降组件220。其中，片盒旋转机构100包括前文记载的的片盒旋转机构100。

上述升降组件220与支撑底座110连接，以驱动支撑底座110沿竖直方向作直线运动。

本实施例结构的装载腔室200，具有前文记载的片盒旋转机构100，因此，可以使得所有的晶片在片盒210中具有准确地取片位置。当利用机械手进行取片时，可以保证所设定的机械手取片中心与晶片所处的取片位置重合，因此，可以使得所有的晶片在机械手上均具有相同的位置，从而可以提高取片良率，提高工艺制作良率，降低工艺成本，节约取片时间。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种片盒旋转机构，其特征在于，所述片盒旋转机构包括支撑底座、旋转支撑座和移动组件；

所述支撑底座能在驱动力的作用下沿竖直方向作直线运动；

所述旋转支撑座位于所述支撑底座上，且所述旋转支撑座的一端与所述支撑底座的一端可旋转地连接，所述旋转支撑座用于装载片盒；

所述移动组件包括导轨、移动件和弹性件，所述移动件连接在所述旋转支撑座的侧面，所述导轨用于固定设置在装载腔室的侧壁上；

所述支撑底座向下移动的过程中，所述导轨能与所述移动件接触，阻挡所述移动件向下移动，以使得所述旋转支撑座由竖直位置旋转至平倒位置；所述弹性件用于对所述旋转支撑座施加使其由平倒位置旋转至竖直位置的回复力。

2.根据权利要求1所述的片盒旋转机构，其特征在于，所述移动件包括滚动件，所述移动组件还包括连接轴，所述连接轴的两端分别连接所述滚动件和所述旋转支撑座。

3.根据权利要求1所述的片盒旋转机构，其特征在于，所述移动件包括滑动件，所述移动组件还包括连接件，所述连接件的两端分别连接所述滑动件和所述旋转支撑座。

4.根据权利要求1所述的片盒旋转机构，其特征在于，所述弹性件包括拉伸弹簧，所述拉伸弹簧的两端分别与所述旋转支撑座和所述支撑底座连接。

5.根据权利要求1所述的片盒旋转机构，其特征在于，所述片盒旋转机构还包括旋转连接组件，所述旋转连接组件包括旋转轴和与之配合的轴承，所述旋转轴与所述旋转支撑座固定连接，所述轴承与所述支撑底座固定连接，所述旋转轴水平设置。

6.根据权利要求5所述的片盒旋转机构，其特征在于，所述弹性件包括扭转弹簧，所述扭转弹簧套设在所述旋转轴上。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的片盒旋转机构，其特征在于，所述导轨包括水平导轨、斜面导轨和弧形导轨中的任意一者。

8.根据权利要求1所述的片盒旋转机构，其特征在于，所述旋转支撑座处于平倒位置时，装载在所述旋转支撑座的片盒内的晶片呈竖直状态；所述旋转支撑座处于竖直位置时，装载在所述旋转支撑座的片盒内的晶片呈水平状态。

9.根据权利要求1至6中任意一项所述的片盒旋转机构，其特征在于，所述旋转支撑座包括侧板、底板和顶板，所述侧板的两端分别连接所述底板和所述顶板，所述侧板、所述顶板和所述底板共同围成用于容纳片盒的容纳空间。

10.一种装载腔室，所述装载腔室包括腔室本体、设置在腔室本体内的片盒旋转机构、放置在所述片盒旋转机构上的片盒以及升降组件，其特征在于，所述片盒旋转机构包括权利要求1至9中任意一项所述的片盒旋转机构；

所述升降组件与所述支撑底座连接，以驱动所述支撑底座沿竖直方向作直线运动。