CN111725098B - 真空结构及新型晶圆传送盒门打开机构 - Google Patents

真空结构及新型晶圆传送盒门打开机构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种真空结构及新型晶圆传送盒门打开机构，该真空结构，用于半导体制造设备中吸附晶圆传送盒门，真空结构包括：基板，具有至少一个通孔；至少一个真空吸附机构，其中，各真空吸附机构具体包括：真空安装块，设置于基板上；真空吸附单元，设置于真空安装块上，真空吸附单元的吸附端贯穿其对应的通孔；多个定位件，各定位件的一端穿过基板及真空安装块，将真空安装块活动设置于基板上；以及多个弹性机构，各弹性机构与各定位件一一对应且设置于其对应的定位件的一端，各弹性机构抵接于真空安装块背离基板的一侧，使真空安装块贴合于基板上。本发明可消除由加工误差、装配误差及外购件误差造成晶圆传送盒门不能被正常吸附的影响。

Description

真空结构及新型晶圆传送盒门打开机构
技术领域
本发明涉及半导体相关设备技术领域，特别是涉及一种真空结构及新型晶圆传送盒门打开机构。
背景技术
在现代半导体专用设置制造过程中，需要实现大尺寸硅片(晶圆)的自动传送装载，因此一般采用晶圆传送盒(FOUP)对晶圆进行密闭搬送，其搬送过程通常为，先将晶圆存放到FOUP内，然后将FOUP放置在自动添煤设备(STOKER)的运输工作台上，通过运输工作台将FOUP朝向STOKER设备上的FOUP门打开机构方向输送，使FOUP门打开机构与FOUP门吸合，然后通过FOUP门打开机构将FOUP门拉开，并带动FOUP门向侧边移动，将FOUP门完全被打开，实现晶圆密闭搬送。
图8是现有技术的FOUP门打开机构S正确吸合FOUP门S8时的结构示意图。如图8所示，现有技术的FOUP门打开机构S通常包括基板S1和真空结构S2，基板S1是真空结构S2的载体，真空安装块S3是真空结构S2的整体载体，然后真空安装块S3被螺栓S4固定在基板S1上，软管快插S5、抽真空销钉S6、真空吸盘S7分别被固定在真空安装块S3上，软管快插S5的作用是连接真空软管，使真空软管拆装方便，抽真空销钉S6既是FOUP门S8的空间位置定位装置，也是抽真空结构S2的真空接口，真空吸盘S7在正常工作时，真空吸盘S7的圆锥形胶皮表面S71被FOUP门S8的表面S81压缩并贴合，压缩量由图8的阴影部分D所表示，保证了有效的、密闭的贴合面积，同时保证了真空吸附力。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
1、图9是现有技术的真空吸盘S7没有完全吸合时的结构示意图。如图9所示，当FOUP水平度有一定的误差时，会使FOUP门S8与真空吸盘S7的圆锥形胶皮表面S71平行度不好，从而使真空吸盘S7和FOUP门S8贴合不均匀，导致真空结构S2对FOUP门S8的吸力不够，FOUP门S8不能被完全吸附到真空结构S2上。
2、由于加工的误差、装配误差及外购件误差等等，FOUP门S8与真空吸盘S7胶皮表面S71的平行度即使较好，FOUP门S8的表面S81在没有与真空吸盘S7的胶皮表面S71充分贴合时，就已经与基板S1的表面S11贴合，导致真空吸盘S7和FOUP门S8的密封性和真空吸力不足。
3、FOUP水平度误差较大时，FOUP门S8和基板S1的平行度较差，基板S1会对FOUP门S8产生较大的水平度纠正力，一定程度上可能发生FOUP小程度的损坏，而且基板S1表面和FOUP门S8的表面S81不可能完全100％贴合，那么会形成一个缝隙，导致外围颗粒的进入，对真空结构S2和FOUP造成污染。
4、每次输送过程中，为了保证真空结构S2有足够的吸附力，需要调整FOUP水平度，调整一次水平度，然后调试一次，反复循环，直到合格为止，此过程耗费人力物力。
发明内容
为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明实施例提供了一种真空结构及新型晶圆传送盒门打开机构。具体的技术方案如下：
第一方面，提供一种真空结构，用于半导体制造设备中吸附晶圆传送盒门，真空结构包括：
基板，基板上具有至少一个通孔；
至少一个真空吸附机构，其中，
各真空吸附机构具体包括：
真空安装块，真空安装块设置于基板上；
真空吸附单元，真空吸附单元设置于真空安装块上，真空吸附单元的吸附端贯穿其对应的通孔，用于吸附晶圆传送盒门；
多个定位件，各定位件的一端穿过基板及真空安装块，将真空安装块活动设置于基板上；以及
多个弹性机构，各弹性机构与各定位件一一对应且设置于其对应的定位件的一端，各弹性机构抵接于真空安装块背离基板的一侧，使真空安装块贴合于基板上；
其中，真空吸附单元在吸附晶圆传送盒门时，可推动真空安装块沿着多个定位件朝向远离基板的方向移动，压缩弹性机构。
在第一方面的第一种可能实现方式中，真空结构还包括缓冲件，缓冲件贴合设置于基板的一侧，且真空吸附单元在吸附晶圆传送盒门时，晶圆传送盒门可压缩缓冲件。
结合第一方面的第一种可能实现方式，在第一方面的第二种可能实现方式中，缓冲件为环形胶条。
结合第一方面的第二种可能实现方式，在第一方面的第三种可能实现方式中，真空吸附单元的吸附端伸出基板的距离大于环形胶条处于自由态下的厚度。
在第一方面的第四种可能实现方式中，基板上对应各通孔的周向边缘区域具有环形卡槽结构，各真空安装块一一对应设置于各环形卡槽内。
在第一方面的第五种可能实现方式中，真空吸附单元包括：
真空吸盘，真空吸盘的一端设置于真空安装块上，真空吸盘的另一端伸出通孔用以吸附晶圆传送盒门，所述真空吸盘为所述吸附端；
抽真空销钉，抽真空销钉贯穿真空吸盘的中部固定于真空安装块上，用于将真空吸盘固定于真空安装块且在真空吸盘吸附晶圆传送盒门时进行定位；以及
软管快插，软管快插设置于真空安装块上，用于连接真空软管。
在第一方面的第六种可能实现方式中，定位件通过螺纹连接方式将真空安装块固定于基板上。
在第一方面的第七种可能实现方式中，弹性机构具体包括：
卡簧，卡簧卡接固定于其对应的定位件背离基板的一端；以及
弹性体，弹性体设置于其对应的定位件上，且弹性体的一端抵接于卡簧，另一端抵接于真空安装块背离基板的一侧，使真空安装块贴合于基板上。
结合第一方面的第七种可能实现方式，在第一方面的第八种可能实现方式中，弹性体为弹簧。
第二方面，提供一种打开机构，用于打开半导体设备的晶圆传送盒的盒门，打开机构包括：如上述第一方面中任意一项的真空结构；
其中，在打开晶圆传送盒门时，真空结构吸附晶圆传送盒门并拉开，以打开晶圆传送盒的盒门。
本发明与现有技术相比具有的优点有：
本发明的真空结构及新型晶圆传送盒门打开机构，在真空吸附晶圆传送盒门时，可推动真空安装块沿着多个定位件朝向远离基板的方向移动，压缩多个弹性机构，从而实现了真空吸附机构/真空吸附单元的可压缩性，消除了由加工误差、装配误差及外购件误差造成晶圆传送盒门不能被正常吸附的影响，从而使得本发明不用考虑机加工误差、装配误差、外购件误差带来的影响，同时还降低了对吸附晶圆传送盒水平度调节的要求及调试难度，提高了调试效率，降低人工维护成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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。
图1是本发明一实施例的真空结构吸附晶圆传送盒门的一种状态结构示意图。
图2是本发明一实施例的真空结构吸附晶圆传送盒门的另一种状态结构示意图。
图3是本发明一实施例的真空结构的主视结构示意图。
图4是本发明一实施例的卡簧的结构示意图。
图5是本发明一实施例的弹性体的结构示意图。
图6是本发明二实施例的新型晶圆传送盒门打开机构在吸附晶圆传送盒门时的结构示意图。
图7是本发明二实施例的新型晶圆传送盒门打开机构应用在设备上的结构示意图。
图8是现有技术的FOUP门打开机构正确吸合FOUP门时的结构示意图。
图9是现有技术的真空吸盘没有完全吸合时的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
本发明的一实施例中，请参考图1，其示出了本发明一实施例的真空结构1吸附晶圆传送盒门2的一种状态结构示意图。真空结构1用于半导体制造设备中吸附晶圆传送盒门2，真空结构1包括基板3和至少一个真空吸附机构4，其中：
基板3具有至少一个通孔301，各真空吸附机构4与各通孔301一一对应且设置于基板3上，至少一个通孔301主要是使至少一个真空吸附机构4的吸附端穿过基板3，用以吸附晶圆传送盒门2，基板3主要是用于承载至少一个真空吸附机构4；在本实施例中对于基板3及至少一个通孔301的结构可以没有特殊要求，参照本领域技术人员的常规选择即可，例如基板3可以选择为矩形板状结构，至少一个通孔301可以为圆孔状结构。
为了对图1所示的真空结构1做进一步描述，请参考图3，其示出了本发明一实施例的真空结构1的主视结构示意图。本实施例公开的至少一个通孔301的数量为二个，至少一个真空吸附机构4的数量为二个，二个真空吸附机构4与二个通孔301呈一一对应，然至少一个真空吸附机构4及至少一个通孔301的数量并不局限于此，本领域技术人员也可以根据实际吸附需求选择设置其他合适数量的真空吸附机构4及通孔301。
各真空吸附机构4具体包括真空安装块41、真空吸附单元42、多个定位件43和多个弹性机构44，真空安装块41设置于基板3背离吸附的晶圆传送盒门2的一侧31。本实施例公开的真空安装块41为凸块结构且其凸起部位于对应的所述通孔301内，但并不以此为限。
需要说明的是，本实施例中所示的真空安装块41是在现有技术的真空安装块S3的基础上加厚2-3毫米，且其加厚位置是位于通孔301内的，以使真空结构1伸出基板3具有足够的距离，从而保证其与晶圆传送盒门2具有充足贴合距离，进而保证晶圆传送盒门2与真空吸盘421的圆锥形胶皮表面4211充分贴合。
请再次参考图1，本实施例公开的基板3上还具有至少一个卡槽302，各通孔301一一位于各卡槽302的底部，各真空安装块41一一对应设置于各卡槽302内，但并不以此为限。
真空吸附单元42设置于真空安装块41上，真空吸附单元42的吸附端穿过其对应的通孔301，由基板3的另一侧32伸出，真空吸附单元42用于吸附晶圆传送盒门2。
请再次参考图1，本实施例公开的真空吸附单元42具体包括真空吸盘421、抽真空销钉422和软管快插423，真空吸盘421设置于真空安装块41朝向待吸附的晶圆传送盒门2的一侧且穿过其对应的通孔301，由基板3朝向待吸附的晶圆传送盒门2的一侧32伸出，真空吸盘421为真空吸附单元42的吸附端，用于吸附晶圆传送盒门2；抽真空销钉422设置于真空安装块41上且位于真空吸盘421的中部，抽真空销钉422用于晶圆传送盒门2的空间位置定位及真空吸盘421的抽真空；软管快插423设置于真空安装块41上，用于连接真空软管。
真空吸附单元42的吸附端在吸附晶圆传送盒门2时，抽真空销钉422插接到晶圆传送盒门2上的定位孔21内，对晶圆传送盒门2的空间位置定位，真空吸盘421的圆锥形胶皮表面4211被晶圆传送盒门2的表面22压缩并贴合，吸附在晶圆传送盒门2上，然真空吸附单元42的结构并不局限于此，本领域技术人员也可以根据实际吸附需求选择其他合适的结构的真空吸附单元42。
各定位件43的一端穿过基板3及真空安装块41，将真空安装块41活动设置于基板3上，以使真空安装块41可以沿着多个定位件43的轴向滑动，从而带动真空吸附单元42沿着多个定位件43的轴向滑动，实现真空吸附单元42的可压缩性。本实施例公开的多个定位件43是螺栓件，其通过螺纹连接方式设置于基板3上，以将真空安装块41活动设置于基板3上，但并不以此为限，本领域技术人员也可以选择其他合适的方式将多个定位件43设置于基板3上，例如还可以选择焊接方式设置。
需要说明的是，如图8、9所示，现有技术中的基板S1与真空安装块S3之间是通过螺栓S4连接的，因此基板S1与真空安装块S4之间是相对固定的，也即现有技术的真空结构S2是不具有可压缩性的。而本实施例采用多个定位件43将真空安装块41设置在基板3上，多个定位件43与真空安装块41是有间隙的轴孔配合，可以使真空安装块41可以沿着多个定位件43的轴向滑动，实现真空吸附单元42的可压缩性。
各弹性机构44与各定位件43一一对应且设置于其对应的定位件43的一端，各弹性机构44抵接于真空安装块41背离基板2的一侧，使真空安装块41朝向基板2的一侧贴合于基板3上，多个弹性机构44主要是用于限制真空安装块41在多个定位件43上轴向滑动的位移及真空安装块41的复位。
请同时参考图1及图4、5，图4、5分别示出了本发明一实施例的卡簧441及弹性体442的结构示意图。本实施例公开的弹性机构44具体包括卡簧441和弹性体442，卡簧441卡接固定于其对应的定位件43的一端，通常定位件43的一端(末端)设置有与卡簧441对应的凹槽(图中未示出)，卡簧441卡接固定于该凹槽内，用以防止弹性体442掉落。弹性体442设置于其对应的定位件43上，且弹性体442的一端抵接于卡簧441，另一端抵接于真空安装块41背离基板2的一侧，使真空安装块41贴合于基板2上，弹性体442可以被压缩，弹性体442优选为弹簧，但并不以此为限。
真空安装块41在弹性体442的张力作用下紧贴着基板3，这样可以使真空安装块41带着真空吸附单元42(真空吸盘421)最大化背离基板1，使真空吸附单元42(真空吸盘421)与晶圆传送盒门2具有充分的接触距离，然多个弹性机构44的结构并不局限于此，本领域技术人员也可以根据本领域技术人员的教导选择其他合适的结构的多个弹性机构44。
请再次参考图1，真空吸附单元42在吸附晶圆传送盒门2时，真空吸盘421与晶圆传送盒门2贴合后，晶圆传送盒门2顶着真空吸盘421继续向晶圆传送盒门2的方向贴合，由于真空吸盘421与真空安装块41被固定在一起，真空吸盘421推动真空安装块41沿着多个定位件43朝向远离基板3的方向移动，压缩多个弹性机构44，直至达到多个弹性机构44的压缩量，且在多个弹性机构44的压缩过程中，可以使真空吸盘421与真空安装块41充分接触消除了由加工误差、装配误差及外购件误差造成晶圆传送盒门2不能被正常吸附的影响。
在一优选实施例中，图2是本发明一实施例的真空结构1吸附晶圆传送盒门2的另一种状态结构示意图。如图1-3所示，真空结构1还包括缓冲件5，缓冲件5贴合设置于基板3朝向待吸附的晶圆传送盒门2的一侧32，且真空吸附单元42在吸附晶圆传送盒门2时，晶圆传送盒门2可压缩缓冲件5，以通过缓冲件5自身的弹性功能消除了由晶圆传送盒门2和基板3平行度误差而导致的晶圆传送盒门2和基板3不能完全贴合的影响，同时由于真空吸盘421位于缓冲件5内侧，还可以增强了晶圆传送盒门2和基板3件的空间密封性，防止外围颗粒的侵入。在本实施例中，缓冲件5为环形胶条，但并不以此为限。
在另一优选实施例中，真空吸盘421伸出基板3的距离大于环形胶条(缓冲件5)处于自由态下的厚度，以使在晶圆传送盒门2和基板3的缓冲件5贴合之前，真空吸盘421的圆锥形胶皮表面4211通过自身较好的柔性仍能提前和晶圆传送盒门2的表面22压缩并贴合，但并不以此为限。
本实施例的真空结构1在应用于吸附晶圆传送盒门2时，即使有晶圆传送盒水平度误差、基板3厚度误差、真空安装块41厚度误差及真空吸盘421厚度误差、真空结构4装配误差等累计误差时，在晶圆传送盒门2与基板3上的缓冲件5贴合之前，如图1所示，真空吸盘421的圆锥形胶皮表面4211通过自身较好的柔性仍能提前和晶圆传送盒门2的表面22压缩并贴合，压缩量由图1中的黑色阴影部分A表示。
当晶圆传送盒门2和真空吸盘421贴合后，如图2所示，晶圆传送盒门2顶着真空吸盘421继续向基板3的缓冲件5方向贴合，由于真空吸盘421和真空安装块41被固定在一起，推动真空安装块41沿着多个定位件43朝向远离基板3的方向移动，压缩多个弹性机构44(弹性体442)，直到晶圆传送盒门2压缩缓冲件5到一定预设量后停止，弹性体442压缩量和缓冲件5压缩量分别由图2的黑色阴影B和黑色阴影C表示。
在晶圆传送盒门2压缩缓冲件5的过程中，缓冲件5自身的弹性功能消除了由晶圆传送盒门2和基板3平行度误差而导致的晶圆传送盒门2与基板3不能完全贴合的影响，增强了晶圆传送盒门2与基板3件的空间密封性，防止外围颗粒的侵入。同时由于真空结构1自身的可压缩性，消除了由加工误差、装配误差及外购件误差造成晶圆传送盒门2不能被正常吸附的影响。
本发明的二实施例中，请参考图6，其示出了本发明二实施例的新型晶圆传送盒门打开机构6在吸附晶圆传送盒门2时的结构示意图。新型晶圆传送盒门打开机构6用于打开晶圆传送盒门2，新型晶圆传送盒门打开机构6包括主体结构61和上述一实施例中所示的真空结构1，其中：
主体结构61通常是固定联结在设备7的主机箱71上的，主要是作为真空结构1的载体；在本实施例中对于主体结构61的选择可以没有特殊要求，参照本领域技术人员的常规选择即可。
真空结构1设置于主体结构61上且可沿着主体结构61的表面移动，以使其在吸附晶圆传送盒门2后，可带动晶圆传送盒门2在主体结构61的表面移动，将圆传送盒201打开。优选的，真空结构1在主体结构61的表面移动方向通常为左右移动，但并不以此为限。
至于驱动真空结构1沿着主体结构61的表面移动的结构不是本申请的保护范围且为本领域技术人员的常规技术，本申请在此不进行赘述。
为了对图6所示的新型晶圆传送盒门打开机构6做进一步描述，请参考图7，其示出了本发明二实施例的新型晶圆传送盒门打开机构6应用在设备7上的结构示意图。本实施例的新型晶圆传送盒门打开机构6在应用于设备7上时，主体结构61固定联结在主机箱71上，晶圆传送盒201通过工作台8输送至晶圆传送盒门2(图7未示出)与真空结构1贴合，真空结构1吸附晶圆传送盒门2(图7未示出)并拉开，带动晶圆传送盒门2(图7未示出)沿着主体结构61的表面移动，打开晶圆传送盒门2(图7未示出)，然后在主机箱71中晶圆(wafer)机械手72将晶圆传送盒201中的wafer运输到舟73上，然后舟73将所有的wafer送到腔室74中，然后在腔室74中通入工艺气体，进行工艺加工。
应理解，上述仅以该设备7为例对新型晶圆传送盒门打开机构6的应用进行说明，但本申请并不限于此，该新型晶圆传送盒门打开机构6还可以应用在其他设备上。
上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施方式，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施方式的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种真空结构，用于半导体制造设备中吸附晶圆传送盒门，其特征在于，所述真空结构包括：
基板，所述基板上具有至少一个通孔；
至少一个真空吸附机构，其中，
各所述真空吸附机构具体包括：
真空安装块，所述真空安装块设置于所述基板上；
真空吸附单元，所述真空吸附单元设置于所述真空安装块上，所述真空吸附单元的吸附端贯穿其对应的所述通孔，用于吸附所述晶圆传送盒门；
多个定位件，各所述定位件的一端穿过所述基板及所述真空安装块，将所述真空安装块活动设置于所述基板上；以及
多个弹性机构，各所述弹性机构与各所述定位件一一对应且设置于其对应的所述定位件的所述一端，各所述弹性机构抵接于所述真空安装块背离所述基板的一侧，使所述真空安装块贴合于所述基板上；
其中，所述真空吸附单元在吸附所述晶圆传送盒门时，可推动所述真空安装块沿着所述多个所述定位件朝向远离所述基板的方向移动，压缩所述弹性机构。
2.根据权利要求1所述的真空结构，其特征在于，所述真空结构还包括缓冲件，所述缓冲件贴合设置于所述基板的一侧，且所述真空吸附单元在吸附所述晶圆传送盒门时，所述晶圆传送盒门可压缩所述缓冲件。
3.根据权利要求2所述的真空结构，其特征在于，所述缓冲件为环形胶条。
4.根据权利要求3所述的真空结构，其特征在于，所述真空吸附单元的所述吸附端伸出所述基板的距离大于所述环形胶条处于自由态下的厚度。
5.根据权利要求1所述的真空结构，其特征在于，所述基板上对应各所述通孔的周向边缘区域具有环形卡槽结构，各所述真空安装块一一对应设置于各所述环形卡槽内。
6.根据权利要求1所述的真空结构，其特征在于，所述真空吸附单元包括：
真空吸盘，所述真空吸盘的一端设置于所述真空安装块上，所述真空吸盘的另一端伸出所述通孔用以吸附所述晶圆传送盒门，所述真空吸盘为所述吸附端；
抽真空销钉，所述抽真空销钉贯穿所述真空吸盘的中部固定于所述真空安装块上，用于将所述真空吸盘固定于所述真空安装块且在所述真空吸盘吸附所述晶圆传送盒门时进行定位；以及
软管快插，所述软管快插设置于所述真空安装块上，用于连接真空软管。
7.根据权利要求1所述的真空结构，其特征在于，所述定位件通过螺纹连接方式将所述真空安装块固定于所述基板上。
8.根据权利要求1所述的真空结构，其特征在于，所述弹性机构具体包括：
卡簧，所述卡簧卡接固定于其对应的所述定位件背离所述基板的一端；以及
弹性体，所述弹性体设置于其对应的所述定位件上，且所述弹性体的一端抵接于所述卡簧，另一端抵接于所述真空安装块背离所述基板的一侧，使所述真空安装块贴合于所述基板上。
9.根据权利要求8所述的真空结构，其特征在于，所述弹性体为弹簧。
10.一种打开机构，用于打开半导体设备的晶圆传送盒的盒门，其特征在于，所述打开机构包括：如上述权利要求1-9中任意一项所述的真空结构；
其中，在打开所述晶圆传送盒门时，所述真空结构吸附所述晶圆传送盒门并拉开，以打开所述晶圆传送盒的盒门。
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