CN216270544U - 一种晶圆盒存储装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种晶圆盒存储装置，属于晶圆盒存取技术领域，氮气柜；氮气柜内设有四轴或六轴的机械臂，机械臂上设有用于抓取晶圆盒的可伸缩夹具；氮气柜上设有使晶圆盒通过的存储窗和取出窗；氮气柜上还设有用于选择当前晶圆盒存取动作的操作显示模块；氮气柜上还集成有管控模块，操作显示模块、机械臂、夹具均与管控模块连接。本实用新型通过通过引入机械臂完成晶圆盒的智能存取动作，大大提高了存取动作的精准性，避免了晶圆盒存取过程中出现的碰撞，防止晶圆被损坏；其次，在整个晶圆盒存取过程中，无需打开氮气柜的柜门，进而实现氮气柜内粒子的粒子增长的有效控制。

Description

一种晶圆盒存储装置

技术领域

本实用新型涉及晶圆盒存取技术领域，尤其涉及一种晶圆盒存储装置。

背景技术

在半导体集成电路的制作过程中，晶圆表面的洁净度对高质量的硅器件工艺是至关重要的。如果晶圆表面质量达不到要求,无论其它工艺步骤控制得多么优秀,也不可能获得高质量的半导体器件，因此需要再晶圆整个制备与存储过程中进行严格管控。在晶圆存储层面，现有技术一般将晶圆存放至晶圆盒中，并将晶圆盒置于充满氮气的氮气柜中，整个过程涉及频繁对晶圆盒进行存储与取出。为满足晶圆存储需求，氮气柜需保证足够的存储空间，一层氮气柜会放置多排晶圆盒，在寻找晶圆时会相对困难，且在存取过程中挪动晶圆盒容易造成盒子之间的碰撞，晶圆有破片风险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中晶圆存取过程中易产生破碎风险的问题，提供了一种晶圆盒存储装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种晶圆盒存储装置，所述装置包括：氮气柜；氮气柜内设有四轴或六轴的机械臂，机械臂上设有用于抓取晶圆盒的可伸缩夹具；氮气柜上设有使晶圆盒通过的存储窗和取出窗；氮气柜上还设有用于选择当前晶圆盒存取动作的操作显示模块；氮气柜上还集成有管控模块，操作显示模块、机械臂、夹具均与管控模块连接。

在一示例中，所述晶圆盒上设有电子标签，存储窗和取出窗上设有标签扫描器，标签扫描器输出端与管控模块连接。

在一示例中，所述氮气柜内还设有水平传动模块，水平传动模块上设有升降模块，升降模块上设有机械臂。

在一示例中，所述水平传动模块包括第一动力装置，第一动力装置上连接有第一传动部件，第一传动部件上设有升降模块；所述升降模块包括第二动力装置，第二动力装置上连接有第二传动部件，第二传动部件上设有机械臂。

在一示例中，夹具包括第三动力装置，以及与第三动力装置连接的夹爪。

在一示例中，所述夹具上设有红外扫描器；氮气柜内设有若干存储阁，存储阁上设有第一红外感应器，和/或，存储窗和取出窗上设有第二红外感应器。

在一示例中，所述操作显示模块为HMI。

在一示例中，所述管控模块包括双向连接的前端控制器和后端数据处理器，机械臂与前端控制器连接，操作显示模块与后端数据处理器连接。

在一示例中，所述氮气柜内设有温度检测器，温度检测器输出端与管控模块连接。

在一示例中，所述氮气柜内设有湿度检测器，湿度检测器输出端与管控模块连接。

需要进一步说明的是，上述各示例对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。

与现有技术相比，本实用新型有益效果是：

(1)在一示例中，通过操作显示模块选择当前晶圆盒存储动作，管控模块控制机械臂将晶圆盒从存储窗取走并放置于氮气柜特定位置，或者，管控模块控制机械臂从氮气柜内特定位置取出晶圆并放置于取出窗，通过引入机械臂完成晶圆盒的智能存取动作，大大提高了存取动作的精准性，避免了晶圆盒存取过程中出现的碰撞，防止晶圆被损坏；其次，在整个晶圆盒存取过程中，无需打开氮气柜的柜门，进而实现氮气柜内粒子的粒子增长的有效控制；进一步地，整个过程无需人为干预，智能化程度高，进一步提升了晶圆存取效率。

(2)在一示例中，通过引入电子标签及标签扫描器，能够自动录入晶圆盒的存取信息，利于后续查询该晶圆盒是否存储于氮气柜内，降低时间成本，提高生产效率。

(3)在一示例中，通过引入水平传动模块和升降模块能够进一步提升机械臂运行的灵活度，保证晶圆盒存取动作的顺利进行。

(4)在一示例中，通过引入红外感应器、红外扫描器，能够进一步提升机械臂的定位准确性。

(5)在一示例中，通过引入温度检测器能够实现对氮气柜内的温度环境进行实时监测，防止温度过高或者过高对晶圆造成不可逆损伤。

(6)在一示例中，通过引入湿度检测器能够实现对氮气柜内的湿度环境进行实时监测，防止湿度过高或者过高对晶圆造成不可逆损伤。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本实用新型一示例中的装置正视图；

图2为本实用新型一示例中的装置示意图；

图3为本实用新型一示例中的氮气柜中存储阁示例图。

图中：氮气柜1、存储阁11、晶圆盒2、机械臂3、存储窗51、取出窗52、载台53、操作显示模块6、标签扫描器7、第一红外感应器82、第二红外感应器83、温度显示区91、湿度显示区92。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

在一示例中，一种晶圆盒存储装置，如图1-3所示，具体包括氮气柜1，氮气柜1内设有六轴机械臂3，氮气柜1柜体外部正面开设有存储窗51和取出窗 52，存储窗51、取出窗52上方对应设有操作显示模块6，同时氮气柜1上还集成有管控模块。

具体地，氮气柜优选为不锈钢氮气柜，用于存放晶圆盒2，其内部通有氮气，对应地，氮气柜1上还集成有氮气管线。进一步地，氮气柜底部四角设有四个可调节高度的支脚。机械臂3上设有用于抓取晶圆盒2的可伸缩夹具，可采用现有六轴机械臂如机械臂LT750-B-6，能够在三维空间灵活转动。进一步地，为适配六轴机械臂3的运行，氮气柜1内留有对应通道供机械臂3灵活抓取晶圆。氮气柜1柜体正面左侧开设有取出窗52，同时右侧开设有存储窗51，两个窗口沿柜体正面的中线对称，且两个窗口大于晶圆盒2。更为具体地，两个窗口的底部均设有承载抬，用于放置晶圆盒2。更具体地，存储窗51、取出窗52上设有大小适配的推拉隔离件(如玻璃等)，在无需进行晶圆盒2存取时，通过隔离件实现氮气柜1与外界空气的隔离，进而有效控制氮气柜1的粒子增长。更进一步地，管控模块与操作显示模块6双向连接，管控模块输出端与机械臂3控制端、夹具动力控制端连接，用于控制机械臂3移动以及夹具抓取动作。本申请氮气柜侧面和底部设置对应的走线隔层。需要进一步说明的是，本申请中管控模块与操作显示模块6、机械臂3或者其他电学器件(标签扫描器7、红外扫描器81)之间的连接是本领域技术人员的公知常识，具体通过查询该器件的器件手册即可获知对应器件与其他器件的连接方式，不在本实用新型请求保护的范围之内，以下也不再进一步赘述各器件之间的引脚连接关系。

本示例中晶圆盒存储装置的工作原理具体为：

(a)存储晶圆盒2。用户将晶圆盒2放置于存储窗51的载台53上，同时在操作显示模块6上选择对应的存储动作，操作显示模块6将采集的存储指令 (对应存储动作)传输至管控模块，管控模块控制机械臂3移动至存储窗51，然后控制夹具抓取晶圆盒2，等待一定时间后，管控模块控制机械臂3移动到氮气柜1中能存放当前晶圆盒2的位置处，并使夹具松开进而将晶圆盒2存储于氮气柜1中。

(b)取出晶圆盒2。用户在操作显示模块6上选择对应的取出动作，操作显示模块6将采集的取出指令(对应取出动作)传输至管控模块，管控模块控制机械臂3移动至氮气柜1特定位置，并控制夹具抓取晶圆盒2，等待一定时间后，管控模块控制机械臂3将晶圆盒2移动至取出窗52，并使夹具松开进而将晶圆盒2放置于取出窗52。本实用新型通过引入机械臂3完成晶圆盒2的智能存取动作，大大提高了存取动作的精准性，避免了晶圆盒2存取过程中出现的碰撞，防止晶圆被损坏；其次，在整个晶圆盒2存取过程中，无需打开氮气柜1 的柜门，进而实现氮气柜1内粒子的粒子增长的有效控制；进一步地，整个过程无需人为干预，智能化程度高，进一步提升了晶圆存取效率。

需要说明的是，本实用新型涉及的所有数据传输过程以及数据判断过程等，均属于本领域技术人员的公知常识，不在本实用新型请求保护的范围之内。

在一示例中，晶圆盒2上设有电子标签，存储窗51和取出窗52上设有标签扫描器7，标签扫描器7输出端与管控模块连接，即标签扫描器7的数据输出端与管控模块的I/O端连接。其中，电子标签为RFID标签，RFID标签固定于晶圆盒2顶部，用作晶圆盒2的身份标识。标签扫描器7用于扫描识别当前的 RFID标签，进而得知当前具体是哪一个晶圆盒2正进行存取动作。更为具体地，标签扫描器7设于两个窗口顶部，其正面向下，进而读取晶圆盒2顶部的电子标签。本示例中，通过引入电子标签及标签扫描器7，能够自动录入晶圆盒2的存取信息，利于后续查询该晶圆盒2是否存储于氮气柜1内，降低时间成本，提高生产效率；同时实现了对晶圆盒2的集中管理，能够使工作区域更加整洁。

在一示例中，氮气柜1内还设有水平传动模块，水平传动模块上设有升降模块，升降模块上设有机械臂3。具体地，水平传动模块包括第一动力装置，第一动力装置上连接有第一传动部件，第一传动部件上设有升降模块；升降模块包括第二动力装置，第二动力装置上连接有第二传动部件，第二传动部件上设有机械臂3。更为具体地，第一动力装置为电机，电机控制端与管控模块连接；第一传动部件包括导轨、滑块、丝杆、丝杆螺母座，导轨设于氮气柜1底部中央，丝杆置于导轨之间。电机设于导轨一端并与丝杆连接，丝杆与丝杆螺母座螺纹连接，丝杆螺母座与滑块连接，滑块设于导轨上，升降装置设于由滑块和丝杆螺母座构成的平面上。电机配合第一传动部件能够实现机械臂3水平方向上的位移，具体实现过程为：电机开始工作，带动丝杆转动进而使丝杆螺母座发生位移，同时丝杆螺母座带动滑块在导轨上移动，进而实现升降装置及其上的机械臂3的水平位移。本示例中，仅需满足通过水平传动模块提供x轴或者y 轴方向的位移，进一步配合高自由度的机械臂3即可使机械臂3到达氮气柜1 中任意位置，进而实现晶圆盒2的抓取；本示例中具体为y轴方向的位移，即相对存储窗51、取出窗52前后方向的位移。进一步地，第二动力装置为电机或者小型气缸，本示例具体为电机，电机与管控模块输出端连接；第二传动部件具体为传动轴，传动轴一端与电机的动力输出端连接，另一端上设有机械臂3。本示例中，通过引入水平传动模块和升降模块能够进一步提升机械臂3运行的灵活度，保证晶圆盒2存取动作的顺利进行。

在一示例中，夹具包括第三动力装置，与第三动力装置连接的夹爪；其中，第三动力装置为微型气缸，微型气缸控制端于管控模块连接；具体地，微型气缸设于机械臂3顶部，且微型气缸的动力输出端与夹爪连接，夹爪为市面上的现有器件。进一步地，夹爪优选与晶圆盒2形状适配的夹爪，利于夹紧晶圆盒，保证存取动作的可靠性。

在一示例中，夹具前端外侧设有红外扫描器，红外扫描器的数据输出端与管控模块连接；对应地，氮气柜1内设有若干存储阁11，存储阁11上设有第一红外感应器82，存储窗51和取出窗52上设有第二红外感应器83。具体地，红外感应器分别设于存储阁11、存储窗51、取出窗52的两侧。当夹具上的红外扫描器81扫描到红外感应器发出的红外线时，能够时管控模块准确掌握当前机械臂3的实时位置，以机械臂3移动至存储窗51为例，当机械臂3上的红外扫描器81检测到红外感应器发出的红外线并将该信息反馈至管控模块时，管控模块判断机械臂3已经达到指定位置，控制机械臂3停止运行，以此提升机械臂3的定位准确性。作为一选项，存储阁11顶部设有标签扫描器7，用于读取晶圆盒2上的电子标签，进而对晶圆盒2进行实时定位。

在一示例中，操作显示模块6为HMI，优选为触摸屏，同时作为输入和输出介质，即提供存取动作供用户选择，并将用户的选择结果转为数据信息传输至管控模块。

在一示例中，管控模块包括双向连接的前端控制器和后端数据处理器，机械臂3与前端控制器连接，操作显示模块6与后端数据处理器连接。作为一选项，前端控制器具体为PLC，数据处理能力强，且成本低，兼具多个输入/输出接口，利于后续扩展本装置功能。更为具体地，将上述示例进行组合时，PLC 的I/O端与红外扫描器、标签扫描器7、机械臂3控制端、水平传动组件中电机控制端、升降模块中电机控制端、夹具中气缸控制端连接，以接收红外扫描器81、标签扫描器7的扫描结果信息，并控制机械臂3、水平传动组件、升降模块和夹具执行对应的动作。进一步地，后端处理器为工控机，数据处理能力强，且能够使用工业现象环境，可靠性高。

在一示例中，氮气柜1内设有温度检测器，温度检测器输出端与管控模块连接。作为一选项，温度检测器的数据输出端与PLC的I/O端连接，以将检测的实时温度信息传输至PLC，进而对氮气柜1内的温度进行实时监测，防止温度过高或者过高对晶圆造成不可逆损伤，同时提醒工作人员对氮气柜中的温度进行调节。作为一选项，氮气柜1柜体正面设有顶部设有一显示器，显示器输入端与PLC的I/O端连接，作为温度显示区91。

在一示例中，氮气柜1内设有湿度检测器，湿度检测器输出端与管控模块连接。作为一选项，湿度检测器的数据输出端与PLC的I/O端连接，以将检测的实时湿度信息传输至PLC，进而对氮气柜1内的湿度进行实时监测，防止湿度过高或者过高对晶圆造成不可逆损伤，同时提醒工作人员对氮气柜中的湿度进行调节。作为一选项，氮气柜1柜体正面设有顶部设有一显示器，显示器输入端与PLC的I/O端连接，作为湿度显示区92。

以上具体实施方式是对本实用新型的详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶圆盒存储装置，其特征在于：其包括：

氮气柜(1)；

氮气柜(1)内设有四轴或六轴的机械臂(3)，机械臂(3)上设有用于抓取晶圆盒(2)的可伸缩夹具；

氮气柜(1)上设有使晶圆盒(2)通过的存储窗(51)和取出窗(52)；

氮气柜(1)上还设有用于选择当前晶圆盒(2)存取动作的操作显示模块(6)；

氮气柜(1)上还集成有管控模块，操作显示模块(6)、机械臂(3)、夹具均与管控模块连接。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆盒存储装置，其特征在于：所述晶圆盒(2)上设有电子标签，存储窗(51)和取出窗(52)上设有标签扫描器(7)，标签扫描器(7)输出端与管控模块连接。

3.根据权利要求1所述的一种晶圆盒存储装置，其特征在于：所述氮气柜(1)内还设有水平传动模块，水平传动模块上设有升降模块，升降模块上设有机械臂(3)。

4.根据权利要求3所述的一种晶圆盒存储装置，其特征在于：所述水平传动模块包括第一动力装置，第一动力装置上连接有第一传动部件，第一传动部件上设有升降模块；

所述升降模块包括第二动力装置，第二动力装置上连接有第二传动部件，第二传动部件上设有机械臂(3)。

5.根据权利要求1所述的一种晶圆盒存储装置，其特征在于：所述夹具包括第三动力装置，与第三动力装置连接的夹爪。

6.根据权利要求1所述的一种晶圆盒存储装置，其特征在于：所述夹具上设有红外扫描器；

氮气柜(1)内设有若干存储阁(11)，存储阁(11)上设有第一红外感应器(82)，和/或，存储窗(51)和取出窗(52)上设有第二红外感应器(83)。

7.根据权利要求1所述的一种晶圆盒存储装置，其特征在于：所述操作显示模块(6)为HMI。

8.根据权利要求1所述的一种晶圆盒存储装置，其特征在于：所述管控模块包括双向连接的前端控制器和后端数据处理器，机械臂(3)与前端控制器连接，操作显示模块(6)与后端数据处理器连接。

9.根据权利要求1所述的一种晶圆盒存储装置，其特征在于：所述氮气柜(1)内设有温度检测器，温度检测器输出端与管控模块连接。

10.根据权利要求1所述的一种晶圆盒存储装置，其特征在于：所述氮气柜(1)内设有湿度检测器，湿度检测器输出端与管控模块连接。

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