CN111554599A - 承载晶圆料盒的治具、晶圆料盒装置及装载晶圆的方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种承载晶圆料盒的治具、晶圆料盒装置及装载晶圆的方法。承载晶圆料盒的治具包括：楔形载台，楔形载台的倾斜面上设置有凹槽，凹槽的底部包括镂空区和非镂空区，非镂空区用于承载框架的边缘，以使得框架的至少部分位于凹槽内；升降托举组件，包括驱动件和与驱动件连接的托举手臂，托举手臂在驱动件的作用下从凹槽的镂空区作用于对应位置处的晶圆承载区内的晶圆，以使得晶圆与相邻的其他晶圆位置错开，晶圆表面的刻号露出。本申请提供的承载晶圆料盒的治具，能够利用托举手臂将晶圆升起，使其刻号露出，省去人工夹持晶圆的操作，减少因夹持造成的晶圆损伤，而且方便读取刻号、核对刻号。

Description

承载晶圆料盒的治具、晶圆料盒装置及装载晶圆的方法

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，特别是涉及一种承载晶圆料盒的治具、晶圆料盒装置及装载晶圆的方法。

背景技术

半导体行业的晶圆工厂内每一片晶圆都有单独的编码刻号，用于在各个工艺流程中与他晶圆区分，也用于在发现问题时追溯生产历史。为方便生产管理，每片晶圆必须按照生产资料记载的顺序放置在晶圆料盒中，否则，可能导致生产完毕后生产资料与实际晶圆无法相互对应，导致生产混乱，带来经济损失。12寸以下的晶圆工厂一般是采取人工夹取晶圆并人工读取刻号进行核对的方法，操作不便，容易出错，需要开发一种方便读取晶圆刻号的治具。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供一种承载晶圆料盒的治具、晶圆料盒装置及装载晶圆的方法，能够方便读取放置在晶圆料盒内的晶圆的刻号。

为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：

提供一种承载晶圆料盒的治具，所述晶圆料盒包括壳体、与所述壳体匹配的盖体以及位于所述壳体内部的用于承载晶圆的框架，所述框架包括多个间隔设置的晶圆承载区，其中，所述治具包括：楔形载台，所述楔形载台的倾斜面上设置有凹槽，所述凹槽的底部包括镂空区和非镂空区，所述非镂空区用于承载所述框架的边缘，以使得所述框架的至少部分位于所述凹槽内；升降托举组件，包括驱动件和与所述驱动件连接的托举手臂，所述托举手臂在所述驱动件的作用下从所述凹槽的所述非镂空区作用于对应位置处的所述晶圆承载区内的所述晶圆，以使得所述晶圆与相邻的其他晶圆位置错开，所述晶圆表面的刻号露出。

其中，所述升降托举组件还包括托举平台，所述托举手臂的个数为多个，多个所述托举手臂固定设置于所述托举平台一侧，且相邻所述托举手臂的高度不同；所述驱动件作用于所述托举平台的另一侧。

其中，所述框架中承载的所述晶圆包括相背设置的第一面和第二面，所述第一面设置有所述刻号；若所述框架中所有晶圆的所述第一面相对所述第二面处于所述倾斜面的倾斜下降方向，一个所述晶圆位置处对应设置有一个所述托举手臂，且所述多个托举手臂的高度沿所述倾斜面的倾斜上升方向逐渐增大。

其中，所述托举手臂远离所述托举平台的一端设置有卡槽，所述卡槽远离所述托举平台一端的张开尺寸小于对应位置处所述框架的所述晶圆承载区的尺寸。

其中，所述治具还包括：至少一个第一限位件，位于所述凹槽的非镂空区表面，用于限制所述框架的位置。

其中，所述第一限位件的个数为四个，分别设置于所述非镂空区的角部。

其中，所述凹槽的尺寸大于所述壳体的尺寸，所述治具还包括：第二限位件，位于与所述凹槽邻近的所述倾斜面上，且所述第二限位件相对所述凹槽处于所述倾斜面的倾斜下降方向。

其中，所述治具还包括：光源，位于所述倾斜面的上方；可调节光源支架，与所述光源固定连接。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：

提供一种晶圆料盒装置，包括：晶圆料盒，包括壳体、与所述壳体匹配的盖体以及位于所述壳体内部的用于承载晶圆的框架，所述框架包括多个间隔设置的晶圆承载区；上述技术方案所述的承载晶圆料盒的治具，至少部分所述晶圆承载区对应设置有所述托举手臂。

为解决上述技术问题，本申请采用的另一个技术方案是：

提供一种装载晶圆的方法，利用上述技术方案所述的晶圆料盒装置，所述方法包括：将承载有多个晶圆的所述框架设置于所述凹槽内；利用所述升降托举组件将所述框架内的至少部分所述晶圆升起，以使得升起的所述晶圆与相邻的其他晶圆之间相互错开，升起的所述晶圆表面的刻号露出；检查所述刻号是否正确。

其中，若所有所述晶圆的刻号正确，所述方法还包括：将所述框架设置于所述壳体内；将所述壳体放置于所述倾斜面上，且所述壳体与位于所述倾斜面上的第二限位件抵顶；将所述盖体沿所述倾斜面的倾斜上升方向与所述壳体扣合；检查所有所述盖体上设置的弹性卡扣件与对应位置处的所述晶圆的卡扣情况是否满足要求。

本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请提供的承载晶圆料盒的治具包括楔形载台和升降托举组件，升降托举组件又包括驱动件和托举手臂。楔形载台的倾斜面上设置有凹槽，晶圆料盒的框架的至少部分可位于凹槽内，凹槽底部有镂空，镂空处的一侧与框架内的晶圆承载区对应，另一侧与托举手臂对应，以使驱动件能够驱动托举手臂从镂空处作用于对应位置处的晶圆承载区的晶圆，进而使晶圆与相邻的其他晶圆错开，使晶圆表面的刻号露出。本申请提供的承载晶圆料盒的治具，能够利用托举手臂将晶圆升起，使其刻号露出，省去人工夹持晶圆的操作，减少因夹持造成的晶圆损伤，而且方便读取刻号、核对刻号。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施方式中的技术方案，下面将对实施方式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申请的一些实施方式，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。其中：

图1为本申请承载晶圆料盒的治具一实施方式的结构示意图；

图2为晶圆料盒一实施方式的结构示意图；

图3为图1所示的治具在垂直于倾斜面方向上的俯视图；

图4为托举手臂作用于晶圆一实施方式的结构示意图；

图5为升降托举组件一实施方式的结构示意图；

图6为本申请装载晶圆的方法一实施方式的流程示意图；

图7为图6中步骤S103之后包括的步骤一实施方式的流程示意图；

图8a为壳体水平放置时与盖体扣合一实施方式的结构示意图；

图8b为壳体倾斜放置时与盖体扣合一实施方式的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施方式中的附图，对本申请实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本申请一部分实施方式，而不是全部实施方式。基于本申请中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，图1为本申请承载晶圆料盒的治具一实施方式的结构示意图。本申请中晶圆料盒为各晶圆厂通用的晶圆料盒，请参阅图2，图2为晶圆料盒一实施方式的结构示意图，包括壳体21、与壳体21匹配的盖体22以及位于壳体21内部的用于承载晶圆20的框架23，框架23包括多个间隔设置的晶圆承载区，框架23的底部对应于晶圆承载区的位置设置有镂空区。当晶圆料盒水平放置时，各晶圆20处于同一高度，读取刻号很不方便。本实施方式提供的承载晶圆料盒的治具包括：楔形载台11和升降托举组件12；其中，楔形载台11为中空结构，其倾斜面上设置有凹槽111，凹槽111的底部包括镂空区和非镂空区，非镂空区用于承载框架23的边缘，以使得框架23的至少部分位于凹槽111内；升降托举组件12包括驱动件121和与驱动件121连接的托举手臂122，托举手臂122在驱动件121的作用下从凹槽111的镂空区作用于对应位置处的晶圆承载区内的晶圆20，以使得晶圆20与相邻的其他晶圆20位置错开，晶圆20表面的刻号露出。

本实施方式中，当需要核对装载在框架内的一片或几片晶圆20的刻号时，承载晶圆料盒的治具能够利用托举手臂122将晶圆20升起，且与相邻的其他晶圆20位置错开，晶圆20升起之后其刻号高于框架上表面，无其他晶圆20遮挡，实现使晶圆20刻号露出的效果，省去人工夹持晶圆20的操作，减少因夹持造成的晶圆20损伤，而且方便读取刻号、核对刻号。

进一步地，请继续参阅图1，本实施方式的治具的升降托举组件12还包括托举平台123，托举手臂122的个数为多个，多个托举手臂122固定设置于托举平台123一侧，且相邻托举手臂122的高度不同；驱动件121作用于托举平台123的另一侧。为使托举手臂122能够顺利从凹槽111底部的镂空区伸进对应的晶圆承载区以将晶圆20升起，本实施方式优选将托举平台123设置为与凹槽111底部平行，各个托举手臂122垂直固定设置于托举平台123一侧。驱动件121包含一伸缩杆，其伸长或收缩以使托举平台123带动托举手臂122靠近或远离凹槽111的底部，随之使晶圆20被托举手臂122升起或放回框架23内。在其他实施方式中，托举手臂122也可以设置为可以从托举平台123上取下，即与托举平台123活动连接，但连接之后不会发生晃动，能够快速准确地伸进晶圆承载区作用于晶圆20。

请结合图1参阅图3，图3为图1所示的治具在垂直于倾斜面方向上的俯视图，凹槽111底部的镂空区内镂空格的数量与晶圆料盒的框架23内的晶圆承载区的数量对应，以使框架23内满载晶圆20时，所有晶圆20都能够被对应位置处的托举手臂122升起。

请参阅图4，图4为托举手臂作用于晶圆一实施方式的结构示意图。相邻托举手臂122的高度不同，以使相邻晶圆20被对应的托举手臂122升起时，位置相互错开，晶圆20的刻号能够露出，方便读取刻号。一般来说，框架23中承载的晶圆20包括相背设置的第一面和第二面，第一面设置有刻号；若框架23中所有晶圆20的第一面相对第二面处于倾斜面的倾斜下降方向，即图4中的A方向，一个晶圆20位置处对应设置有一个托举手臂122，且多个托举手臂122的高度沿倾斜面的倾斜上升方向(即图4中的B方向)逐渐增大。例如，沿B方向，可以将多个托举手臂122的高度设置为逐渐增大的等差数列排布，列差大于或等于晶圆上刻号所占据的高度，则框架23中每一个晶圆承载区内的晶圆20可以同时被对应位置处的托举手臂122升起，各片晶圆20的刻号相对倾斜面的高度也呈等差数列排布，且每片的刻号均露出，互不遮挡，方便一次性读取到所有晶圆20的刻号，且读取刻号的过程对晶圆20无损伤。

在其他的实施方式中，托举手臂122的数量也可以只有一个，用于一片一片读取晶圆20的刻号，而不是一次性将所有晶圆20升起。此时，治具可以不包含托举平台123，托举手臂122直接设置于驱动件121顶端，而且升降托举组件12可以水平移动，水平移动的最小间距可以设定为一固定值，使托举手臂122一次对应于一个晶圆承载区，用于将该晶圆承载区内的晶圆20升起，使其刻号露出。

请结合图1参阅图5，图5为升降托举组件一实施方式的结构示意图。托举手臂122远离托举平台123的一端设置有卡槽1220，卡槽1220远离托举平台123一端的张开尺寸小于对应位置处框架23的晶圆承载区的尺寸。本实施方式优选将托举手臂122一端的卡槽1220设计为Y字型开口，尽量减少托举晶圆时与晶圆表面的接触面积，减小对晶圆造成的损伤。Y字型开口的尺寸设置为小于对应位置处的凹槽111底部的镂空格的尺寸，也小于晶圆承载区的尺寸，以保证托举手臂122能够从凹槽111底部的镂空格进入晶圆承载区作用于晶圆，将晶圆升起，使其刻号露出。

进一步地，请继续参阅图1和图3，本申请晶圆料盒的治具还包括至少一个第一限位件13，位于凹槽111的非镂空区表面，用于限制框架23的位置。优选地，第一限位件13的个数为四个，分别设置于非镂空区的四个角部。当装载有晶圆20的框架23置于凹槽111内部时，框架23正好被四个第一限位件13限制住位置，使框架23在凹槽111内部不会发生移动，使框架23的各个晶圆承载区能够与凹槽111底部的各个镂空格对准，进而使各个托举手臂122能够从凹槽111底部的各个对应镂空格进入对应的晶圆承载区，将晶圆20升起。

进一步地，请继续参阅图1至图3，楔形载台11的倾斜面上的凹槽111的尺寸大于晶圆料盒的壳体21的尺寸，框架23放入壳体21之后，仍然能够置于凹槽111内，承载晶圆料盒的治具还包括第二限位件14，位于与凹槽111邻近的倾斜面上，且第二限位件14相对凹槽111处于倾斜面的倾斜下降方向。第二限位件14优选设置为长条状，当框架23或者壳体21置于凹槽111内时，第二限位件14可以防止框架23或者壳体21发生倾倒，进而防止晶圆破碎。当壳体21置于凹槽111内时，壳体21底部可直接置于第一限位件13之上，由第二限位件14限制其位置，便于后续将盖体22与壳体21配合。

进一步地，请继续参阅图1，本申请承载晶圆料盒的治具还包括光源15和可调节光源支架16，光源15位于倾斜面的上方，可调节光源支架16与光源15固定连接。当需要读取刻号时，光源15可以提供照明，便于清楚读取到刻号，可调节光源支架16则能够使光源15实现任意角度的调节，方便进行读取刻号的操作。

本申请还提供一种晶圆料盒装置，包括：晶圆料盒和上述任一实施方式所述的承载晶圆料盒的治具；其中，晶圆料盒包括壳体、与壳体匹配的盖体以及位于壳体内部的用于承载晶圆的框架，框架包括多个间隔设置的晶圆承载区；承载晶圆料盒的治具包括托举手臂，至少部分晶圆承载区对应设置有托举手臂。具体结构可参见上述任一实施方式，在此不再赘述。

请结合图4参阅图6，图6为本申请装载晶圆的方法一实施方式的流程示意图，该装载晶圆的方法包括如下步骤：

S101，将承载有多个晶圆的框架设置于凹槽内。

在某一个工艺流程之前或者之后，需要读取并核对刻号，此时可以将装载有多个晶圆20的框架23从壳体21内取出，然后将框架23置于楔形载台11的倾斜面上的凹槽111内，凹槽111底部的第一限位块13可以限制框架23的位置，使框架在凹槽111内不发生移动，便于后续读取刻号的操作。

S102，利用升降托举组件将框架内的至少部分晶圆升起，以使得升起的晶圆与相邻的其他晶圆之间相互错开，升起的晶圆表面的刻号露出。

限制住框架23在凹槽111底部的位置之后，利用升降托举组件12将框架内的至少部分晶圆20升起。当满载的框架23内所有晶圆20都需要读取刻号时，直接利用驱动件121驱动托举平台123带动与每一片晶圆20对应的多个托举手臂122从凹槽111底部的镂空格进入对应的晶圆承载区，将晶圆20升起。当框架内只有部分晶圆20需要读取刻号时，可以将不需要读取刻号的部分晶圆20对应的托举手臂122从托举平台123上取下，再利用驱动件121驱动托举平台123带动剩余的托举手臂122从凹槽111底部的镂空格进入对应的晶圆承载区，将晶圆20升起。而且托举手臂122的不同高度使得升起的晶圆20与相邻的其他晶圆20之间相互错开，升起的晶圆20表面的刻号露出，互不遮挡，便于读取刻号、核对刻号。

S103，检查刻号是否正确。

晶圆20升起之后，可以开启光源15并调节光源距离和角度进行照明，方便读取刻号并检查刻号是否正确，是否与生产资料上的记载相对应。

本实施方式能够将装载在框架23内的所有或部分晶圆20同时升起，使晶圆20的刻号露出，且互不遮挡，方便读取刻号及核对刻号。

进一步地，参阅图7，图7为图6中步骤S103之后包括的步骤一实施方式的流程示意图，如果步骤S103之后检查出所有晶圆的刻号均正确，本申请装载晶圆的方法还包括如下步骤：

S201，将框架设置于壳体内。

在检查完刻号之后，先将框架23置于壳体21内，便于后续加上盖体22的操作。

S202，将壳体放置于倾斜面上，且壳体与位于倾斜面上的第二限位件抵顶。

将装载有框架23的壳体21置于倾斜面上，且壳体21与位于倾斜面上的第二限位件14抵顶。具体可将壳体21置于倾斜面的凹槽111内，第二限位件14与壳体21抵顶，有助于防止壳体21发生倾倒。还可以另设置一个与凹槽111的尺寸相当的块体，该块体可以完全置于凹槽111内，相当于凹槽111被填平，然后再将壳体21置于该块体上，与第二限位件14抵顶，能够实现同样的效果。

S203，将盖体沿倾斜面的倾斜上升方向与壳体扣合。

请参阅图8a和图8b，图8a为壳体水平放置时与盖体扣合一实施方式的结构示意图，图8b为壳体倾斜放置时与盖体扣合一实施方式的结构示意图。如果将壳体21置于水平面上，由于晶圆承载区的宽度大于晶圆20的厚度，晶圆20在晶圆承载区内的方向将表现出随机性，各个晶圆20的方向不会完全一致，此时将盖体22与壳体21扣合的话，有的晶圆20将不能被卡在设置于盖体22上与晶圆20对应的弹性卡扣件220中间，可能导致晶圆20因应力而产生损伤。而如果将壳体21置于倾斜面之后，晶圆20在晶圆承载区内将由于重力作用表现为方向完全一致，统一朝向一个方向，此时将盖体22沿倾斜面的倾斜上升方向与壳体21扣合，所有晶圆20都被卡在弹性卡扣件220中间，降低晶圆20发生应力损伤的几率。

S204，检查所有盖体上设置的弹性卡扣件与对应位置处的晶圆的卡扣情况是否满足要求。

将盖体22与壳体21扣合之后，可以利用光源15进一步检查所有盖体22上设置的弹性卡扣件220与对应位置处的晶圆20的卡扣情况是否满足要求，即检查所有晶圆20是否都被卡在弹性卡扣件220的中间，如果没有，可以打开盖体22，再进一步调整晶圆20的方向。

本实施方式能够利用楔形载台11的倾斜面的倾斜角度使所有晶圆20在晶圆承载区内朝向同一个方向，进而使盖体22与壳体21扣合之后，所有晶圆20都被卡在弹性卡扣件220的中间，降低晶圆20发生应力损伤的几率。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种承载晶圆料盒的治具，所述晶圆料盒包括壳体、与所述壳体匹配的盖体以及位于所述壳体内部的用于承载晶圆的框架，所述框架包括多个间隔设置的晶圆承载区，其特征在于，所述治具包括：

楔形载台，所述楔形载台的倾斜面上设置有凹槽，所述凹槽的底部包括镂空区和非镂空区，所述非镂空区用于承载所述框架的边缘，以使得所述框架的至少部分位于所述凹槽内；

升降托举组件，包括驱动件和与所述驱动件连接的托举手臂，所述托举手臂在所述驱动件的作用下从所述凹槽的所述镂空区作用于对应位置处的所述晶圆承载区内的所述晶圆，以使得所述晶圆与相邻的其他晶圆位置错开，所述晶圆表面的刻号露出。

2.根据权利要求1所述的治具，其特征在于，

所述升降托举组件还包括托举平台，所述托举手臂的个数为多个，多个所述托举手臂固定设置于所述托举平台一侧，且相邻所述托举手臂的高度不同；所述驱动件作用于所述托举平台的另一侧。

3.根据权利要求2所述的治具，其特征在于，

所述框架中承载的所述晶圆包括相背设置的第一面和第二面，所述第一面设置有所述刻号；若所述框架中所有晶圆的所述第一面相对所述第二面处于所述倾斜面的倾斜下降方向，一个所述晶圆位置处对应设置有一个所述托举手臂，且所述多个托举手臂的高度沿所述倾斜面的倾斜上升方向逐渐增大。

4.根据权利要求2所述的治具，其特征在于，

所述托举手臂远离所述托举平台的一端设置有卡槽，所述卡槽远离所述托举平台一端的张开尺寸小于对应位置处所述框架的所述晶圆承载区的尺寸。

5.根据权利要求1所述的治具，其特征在于，还包括：

至少一个第一限位件，位于所述凹槽的非镂空区表面，用于限制所述框架的位置。

6.根据权利要求5所述的治具，其特征在于，

所述第一限位件的个数为四个，分别设置于所述非镂空区的角部。

7.根据权利要求1所述的治具，其特征在于，所述凹槽的尺寸大于所述壳体的尺寸，所述治具还包括：

第二限位件，位于与所述凹槽邻近的所述倾斜面上，且所述第二限位件相对所述凹槽处于所述倾斜面的倾斜下降方向。

8.根据权利要求1所述的治具，其特征在于，还包括：

光源，位于所述倾斜面的上方；

可调节光源支架，与所述光源固定连接。

9.一种晶圆料盒装置，其特征在于，包括：

晶圆料盒，包括壳体、与所述壳体匹配的盖体以及位于所述壳体内部的用于承载晶圆的框架，所述框架包括多个间隔设置的晶圆承载区；

权利要求1-8任一项所述的承载晶圆料盒的治具，至少部分所述晶圆承载区对应设置有所述托举手臂。

10.一种装载晶圆的方法，其特征在于，利用权利要求9中所述的晶圆料盒装置，所述方法包括：

将承载有多个晶圆的所述框架设置于所述凹槽内；

利用所述升降托举组件将所述框架内的至少部分所述晶圆升起，以使得升起的所述晶圆与相邻的其他晶圆之间相互错开，升起的所述晶圆表面的刻号露出；

检查所述刻号是否正确。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，若所有所述晶圆的刻号正确，所述方法还包括：

将所述框架设置于所述壳体内；

将所述壳体放置于所述倾斜面上，且所述壳体与位于所述倾斜面上的第二限位件抵顶；

将所述盖体沿所述倾斜面的倾斜上升方向与所述壳体扣合；

检查所有所述盖体上设置的弹性卡扣件与对应位置处的所述晶圆的卡扣情况是否满足要求。

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