CN114121745B - 一种用于晶圆装载盒门体的摆放*** - Google Patents

一种用于晶圆装载盒门体的摆放*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于晶圆装载盒门体的摆放***，包括晶圆装载机体，机体上设置对接口，晶圆装载机体的一侧面设置摆放机构，摆放机构包括摆动组件、从动组件和对接板，摆动组件设置在对接板的上方，从动组件设置在对接口的下方，摆动组件、从动组件分别与对接板连接，摆动组件能驱动对接板并将对接板摆放到对接口侧上方，从动组件能约束对接板的转动自由度，使摆放到位的对接板的内侧面朝上。利用晶圆装载机顶部的空间，使得晶圆装载机的结构布局更合理，将门体摆放到指定位置后，对接板接近水平放置，能通过对接板给予门体支撑力，降低对真空吸力的依赖，避免由于气压波动带来的影响，实现用于晶圆装载盒门体打开和取放机构的模块化设计。

Description

一种用于晶圆装载盒门体的摆放***
技术领域
本发明涉及半导体加工领域，尤其涉及一种用于晶圆装载盒门体的摆放***。
背景技术
在半导体加工过程中，晶圆需要在生产线的不同位置进行传输和移转，通常使用晶圆装载机(Loadport)进行晶圆的上料，基本的工作原理为晶圆装载机对晶圆装载盒进行操作，到达指定位置后，晶圆装载盒的门体打开，通过机械手或其他设备将晶圆取出，实现了晶圆的上料。
在半导体加工过程中，晶圆需要在不同加工工位之间进行传输和移转或者需要对晶圆进行重新分类整理，通常利用晶圆前端传输设备(EFEM)、晶圆分拣机(Sorter)实现上述功能。晶圆装载机(Loadport)通常装在上述设备中，其主要功能是首先将晶圆装载盒送到对接口，然后将晶圆装载盒的门体打开并摆放到指定位置，接着通过晶圆传感器检测晶圆的位姿。晶圆装载机完成上述功能之后，EFEM、Sorter中的机械手或其他设备将晶圆从装载盒中取出并进一步传送到加工工位，完成晶圆的上料。
但是，目前的晶圆装载机(Loadport)中的对接板和晶圆检测传感器是一同竖直向下运动的，导致晶圆装载机的结构过于紧凑，不利于晶圆装载机的组装、调试和维修；同时导致晶圆装载盒的门体在整个过程中，始终处于竖直放置状态，门体的稳定由晶圆装载机的对接板前侧面吸盘的真空吸力保持，易受到气压波动的影响。另外晶圆装载机(Loadport)在EFEM和Sorter中，打开晶圆传送盒门体后，将门体放置到EFEM和Sorter的底部，为了避开装在EFEM和Sorter底部的机械手，需要增加EFEM和Sorter的体积尺寸，而实际上EFEM和Sorter的顶部有很大的空余空间，晶圆装载机没有充分结合、发挥和使用这部分空余空间，造成浪费，维持半导体加工所需要的洁净环境的成本昂贵，因此机台的设计体积不应有冗余。
本申请提供一种用于晶圆装载盒门体的摆放***，旨在减小机台体积，降低生产成本。
发明内容
为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种用于晶圆装载盒门体的摆放***。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种用于晶圆装载盒门体的摆放***，包括晶圆装载机体，所述晶圆装载机体包括基板、箱体和装载台，所述基板上设置有对接口，所述对接口的大小与晶圆装载盒门体相匹配，在所述基板的背向装载台的一侧面上设置有摆放机构，所述摆放机构包括摆动组件、从动组件和对接板，所述摆动组件设置在对接口的上方，所述从动组件设置在对接口的下方，且所述摆动组件、从动组件分别与对接板连接，且所述摆动组件能驱动对接板将对接板摆放到对接口的侧上方，所述从动组件能约束对接板的转动自由度，并使摆放到位的对接板的前侧面朝上。
优选地，所述摆动组件包括摆杆、横杆和驱动件，所述摆杆设置两个，对称设置在所述对接板的左右两侧，两个所述摆杆的一端分别与固定在对接板上的两个第一固定座铰接，另一端分别与固定在基板上的两个第二固定座铰接，且所述摆杆上设置有凸台，所述横杆两端分别与两个摆杆的凸台固定连接，在所述横杆和基板之间还铰接设置驱动件。目的是在对接板打开后，使其位于对接口的上方，在驱动件进行驱动时，摆杆绕上端的铰接点摆动，并驱动对接板位于对接口的侧上方。
优选地，所述驱动件为直线运动气缸，所述直线运动气缸的缸体尾端与固定在基板的气缸尾接板固定连接，所述气缸尾接板与固定在基板上的支座铰接，所述直线运动气缸的活塞杆与双肘接头固定连接，所述横杆的中部设置有凸台，所述双肘接头与横杆的凸台铰接。
优选地，所述从动组件包括连接杆、活动杆、滑块和滑轨，所述连接杆平行设置两个，且对称设置在对接板的左右两侧，两个所述连接杆的一端均固定在对接板后侧面上，另一端分别与活动杆铰接，同时所述活动杆通过连接板与滑块固定连接，且所述滑块套设在滑轨上，且所述滑轨竖直固定设置在基板上。即从动组件实现对对接板的转动自由度的限制。
优选地，所述活动杆呈“凵”形状，所述活动杆的形状大小与对接口相匹配，所述活动杆与滑块同步沿滑轨方向在平行于基板的面内做直线平移运动。这样的设置，一方面可以实现对接板运动路径的控制，摆放到对接口的侧上方，另一方面也不会干涉EFEM或Sorter中的机械手通过对接口从晶圆装载盒中取放晶圆。
优选地，所述摆动组件的摆杆与第一固定座通过第一转轴铰接，第一固定座设置在对接板后侧面，所述摆动组件的摆杆与第二固定座通过第三转轴铰接，所述从动组件的连接杆与活动杆通过第二转轴铰接。在晶圆装载盒门体关闭的状态下，对接板呈竖直摆置，与基板平行，第三转轴的轴线和第二转轴的轴线形成与基板平行的一竖直面。
在晶圆装载盒门体关闭的状态下，对接板呈竖直摆置且与基板平行，同时第三转轴的轴线和第二转轴的轴线形成竖直面，且竖直面与基板平行。
优选的，第一转轴的轴线到对接板后侧面的距离小于第二转轴的轴线到对接板后侧面的距离。由于晶圆装载盒门体内嵌在晶圆装载盒中，门体的上、下和左、右四侧面相对晶圆装载盒维持一定的距离，可避免门体与晶圆装载盒的上、下和左、右内壁不会产生接触或摩擦。但是对接板在将门体从装载盒中取出的过程中并非将门体从晶圆装载盒中平行运动出来，而是呈一定角度的摆动出来，摆动的过程中门体的相对晶圆装载盒的倾斜程度越大越容易与晶圆装载盒的内壁发生摩擦甚至产生应力作用，这不仅会导致晶圆装载盒的内壁发生磨损，影响密封效果，同时磨损过程中产生的微尘颗粒也影响到晶圆装载盒甚至EFEM和Sorter内部的洁净度，也会影响到晶圆装载盒在晶圆装载机上的固定的稳定性，因此降低门体在从晶圆装载盒中取出过程中的相对倾斜程度，可以有效避免上述隐患的产生。为此，设计使第一转轴到对接板后侧面的距离小于第二转轴到对接板后侧面的距离，可以使摆杆初始位置时相对接板呈现一定程度的反向倾斜，这个初始的反向倾斜减小了对接板在将门体从晶圆装载盒中取出过程中的相对倾斜程度，避免了门体在从晶圆装载盒中取出时与晶圆装载盒内壁的摩擦或产生推力的作用。
在摆放***的驱动下，对接板能与对接口闭合或打开，在闭合时，通过对接板前侧面的吸盘将对接口的另一侧的晶圆装载盒门体吸附，再由摆放***驱动，将门体摆放到指定位置。对接板后侧面上还设置后盖，由于对接板前侧面上设置有用于吸附门体的吸盘，为吸盘提供吸力的真空管路设置在对接板后侧面上，为了避免运动过程中对管路的干扰和保持管路周围环境的清洁，因此设置后盖密封真空管路。
一种用于晶圆装载盒门体的摆放***，充分利用了晶圆装载机顶部的空间，使得晶圆装载机的结构布局更加合理，传统的晶圆装载机，取放晶圆装载盒门体时，门体始终保持竖直放置，完全依靠真空吸力将门板贴近在对接板上，但是真空吸附不具备断气保持功能，吸附的稳固性极容易受到气压波动的影响。本发明的用于晶圆装载盒门体的摆动***将门体摆放到指定位置后，对接板是接近水平放置的，能通过对接板给予门体支撑力，降低了对真空吸力的依赖，实现了晶圆装载机上用于晶圆装载盒门体打开及取放机构的模块化设计，降低了晶圆装载机的机械结构集成度，从而有利于晶圆装机的生产、组装、运输及维修。
附图说明
图1为用于晶圆装载盒门体的摆放***的立体结构示意图。
图2为摆动组件的局部示意图。
图3为摆动组件和驱动组件的位置示意图。
图4为关闭状态的侧视图。
图5为关闭状态的立体示意图。
图6为打开过程中的侧视图。
图7为打开过程中的立体示意图。
图8为完全打开状态的侧视图。
图9为完全打开状态的立体示意图。
图10为横杆的示意图。
图11为气缸尾接板的示意图。
图中：
1、晶圆装载机体，2、对接口，3、对接板，4、摆动组件，5、从动组件，6、第一转轴，7、第二转轴，8、晶圆装载盒门体，9、后盖，10、晶圆装载盒，
101、基板，102、箱体，103、装载台，
301、对接板前侧面，302、对接板后侧面，
401、摆杆，402、横杆，403、驱动件，404、第一固定座，405、第二固定座，406、气缸尾接板，407、支座，408、双肘接头，409、第三转轴，
501、连接杆，502、活动杆，503、连接板，504、滑块，505、滑轨。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参见附图1-11所示，本实施例中的一种用于晶圆装载盒门体的摆放***，包括晶圆装载机体1，晶圆装载机体1包括基板101、箱体102和装载台103，基板101上设置有对接口2，对接口2的大小与晶圆装载盒门体8相匹配，在基板101的背向装载台103的一侧面上设置有摆放机构，摆放机构包括摆动组件4、从动组件5和对接板3，摆动组件4设置在对接口2的上方，从动组件5设置在对接口2的下方，且摆动组件4、从动组件5分别与对接板3连接，且摆动组件4能驱动对接板3将对接板3摆放到对接口2的侧上方，从动组件5能约束对接板3的转动自由度，并使摆放到位的对接板前侧面301向上。
摆动组件4包括摆杆401、横杆402和驱动件403，摆杆401设置两个，对称设置在对接板3的左右两侧，两个摆杆401的一端分别与固定在对接板3上的两个第一固定座404通过第一转轴6铰接，另一端分别与固定在基板101上的两个第二固定座405通过第三转轴409铰接，且摆杆401上设置有凸台，横杆402两端分别与两个摆杆401的凸台固定连接，在横杆402和基板101之间还铰接设置驱动件403。目的是使对接板3打开后，使其位于对接口2的侧上方，在驱动件403进行驱动时，摆杆401绕第三转轴409摆动，并驱动对接板3位于对接口2的上方。
驱动件403为直线运动气缸，直线运动气缸的缸体尾端与固定在基板101的气缸尾接板406固定连接，气缸尾接板406与固定在基板101上的支座407铰接，直线运动气缸的活塞杆与双肘接头408固定连接，横杆402的中部设置有凸台，双肘接头408与横杆402的凸台铰接。
从动组件5包括连接杆501、活动杆502、滑块504和滑轨505，连接杆501平行设置两个，且对称设置在对接板3的左右两侧，两个连接杆501的一端均固定在对接板后侧面302，另一端分别与活动杆502铰接，同时活动杆502通过连接板503与滑块504固定连接，且滑块504套设在滑轨505上，且滑轨505竖直固定设置在基板101上。在驱动件403通过摆动组件4带动对接板3向对接口2侧上方运动的过程中，从动组件5可以约束对接板3的转动，使对接板3相对晶圆装载机1逆时针方向转动(参考附图1)，实现将对接板3由竖直状态逐步转为前侧面朝上的状态。
活动杆502呈“凵”形状，活动杆502的形状大小与对接口2相匹配，活动杆502与滑块504同步沿滑轨505方向在平行于基板101的面内做直线平移运动。这样的设置，一方面可以实现对接板3运动路径的控制，使其摆放到对接口2的侧上方，另一方面也不会干涉EFEM或Sorter中的机械手通过对接口2从晶圆装载盒10中取放晶圆。
参见附图3-4，在晶圆装载盒门体关闭的状态下，对接板3呈竖直摆置，与基板101平行，第三转轴409的轴线和第二转轴7的轴线在同一个与基板101平行的竖直面上(参见附图4所示的虚线)。摆动组件4的摆杆401与第一固定座404通过第一转轴6铰接，第一固定座404设置在对接板3的后侧面，从动组件5的连接杆501与活动杆502通过第二转轴7铰接，且第一转轴6的轴线到对接板后侧面302的距离(d)小于第二转轴7的轴线到对接板后侧面302的距离(D)。参见附图3，摆杆401是摆动组件4的部分，摆杆401在初始位置时向对接板3呈现一定程度的反向倾斜，该初始反向倾斜减小了对接板3在将门体8从晶圆装载盒10中取出过程中的相对倾斜程度，避免门体8从晶圆装载盒10中取出过程中与晶圆装载盒10内壁的接触，从而避免了门体8从晶圆装载盒10中取出时与晶圆装载盒10内壁的摩擦或产生推力。
在摆放***的驱动下，对接板3能与对接口2闭合或打开，在闭合时，通过对接板前侧面301的吸盘将对接口2的另一侧的晶圆装载盒门体8吸附，再由摆放***驱动，将门体8摆放到指定位置(吸附开门的结构与原理为本领域公知，在此不再赘述)。对接板后侧面302上还设置后盖9，由于对接板前侧面301上设置有用于吸附门体8的吸盘，为吸盘提供吸力的真空管路设置在对接板后侧面302上，为了避免运动过程中对管路的干扰，保持管路周围环境的清洁，因此设置后盖9密封真空管路。
用于晶圆装载盒门体的摆放***，充分利用了晶圆装载机1以及EFEM和Sorter顶部的空间，使得晶圆装载机1以及EFEM和Sorter的结构布局更加合理。传统的晶圆装载机，取放晶圆装载盒门体8时，门体8始终保持竖直放置，完全依靠真空吸力将门体8贴近在对接板3上，本发明的用于晶圆装载盒门体8的摆动***将门体8摆放到指定位置后，对接板3是接近水平放置的，可通过对接板3给予门体8支撑力，降低了对真空吸力的依赖，实现了晶圆装载机上用于晶圆装载盒门体8打开及取放机构的模块化设计，降低了晶圆装载机的机械结构集成度，更有利于晶圆装机的生产、组装、运输及维修。
具体参见图4-9，为关闭状态-打开过程-完全打开的示意图，基本的工作原理：在初始位置时，对接板3相对对接口2居中放置，对接口2呈关闭状态，当Loadport晶圆装载机1开始工作时，由放置在箱体102内的控制***接受信息和发送指令操控晶圆装载机1上的所有驱动件的运动，晶圆装载盒10被放置在装载台103上，之后装载台103将晶圆装载盒10推送到对接口2，然后安装在对接板3上的吸盘吸住晶圆装载盒门体8，在吸盘吸力的作用下，门体8与对接板3贴合在一起，安装在对接板3上的开锁装载将晶圆装载盒门体8打开，晶圆装载盒门体8与晶圆装载盒10解锁，摆放***开始工作，驱动件403的活塞杆伸出，推动横杆402运动，进而带动摆杆401绕第一固定座404顺时针摆动(从图示视角)，摆杆401带动对接板3运动，对接板3进一步带动活动杆502连同滑块504一起沿着滑轨505竖直向上运动，对接板3在和活动杆502一起向上运动的同时绕着活动杆502的转轴逆时针转动，对接板3带着晶圆装载盒门体8同步摆动，将晶圆装载盒门体8从晶圆装载盒10中摆出，驱动件403在横杆402的反作用下绕着支座407摆动，驱动件403的活塞杆持续伸出以及活动杆502的上移，晶圆装载盒门体8逐步被摆动到对接口2的侧上方，晶圆装载盒10完全打开。此时，门体8接近水平放置，依靠对接板3提供支撑力，降低了对真空吸力的依赖，对接板3依靠驱动件403提供支撑力，在压缩空气的作用下，驱动件403通过三位五通阀可较长时间保持活塞杆的伸出状态，不会受到外界气压波动的影响。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于晶圆装载盒门体的摆放***，包括晶圆装载机体，其特征在于：所述晶圆装载机体包括基板、箱体和装载台，所述基板上设置有对接口，所述对接口的大小与晶圆装载盒门体相匹配，在所述基板的背向装载台的一侧面上设置有摆放机构，所述摆放机构包括摆动组件、从动组件和对接板，所述摆动组件设置在对接口的上方，所述从动组件设置在对接口的下方，且所述摆动组件、从动组件分别与对接板连接，且所述摆动组件能驱动对接板将对接板摆放到对接口的侧上方，所述从动组件能约束对接板的转动自由度，并使摆放到位的对接板前侧面朝上；其中
所述摆动组件包括摆杆和横杆，所述摆杆的一端通过第一转轴与固定在对接板后侧面上的第一固定座铰接，摆杆另一端与固定在基板上的第二固定座铰接；
所述从动组件包括连接杆和活动杆，所述连接杆与活动杆通过第二转轴铰接，所述连接杆的一端固定在对接板后侧面上，另一端与活动杆铰接，所述活动杆能沿基板上下移动；
第一转轴的轴线到对接板后侧面的距离小于第二转轴的轴线到对接板后侧面的距离。
2.根据权利要求1所述的一种用于晶圆装载盒门体的摆放***，其特征在于：所述摆动组件还包括驱动件，所述摆杆设置两个，对称设置在所述对接板的左右两侧，两个所述摆杆的一端分别与固定在对接板上的两个第一固定座铰接，另一端分别与固定在基板上的两个第二固定座铰接，且所述摆杆上设置有凸台，所述横杆两端分别与两个摆杆的凸台固定连接，在所述横杆和基板之间还铰接设置驱动件。
3.根据权利要求2所述的一种用于晶圆装载盒门体的摆放***，其特征在于：所述驱动件为直线运动气缸，所述直线运动气缸的缸体尾端与固定在基板上的气缸尾接板固定连接，所述气缸尾接板与固定在基板上的支座铰接，所述直线运动气缸的活塞杆与双肘接头固定连接，所述横杆的中部设置有凸台，所述双肘接头与横杆的凸台铰接。
4.根据权利要求1所述的一种用于晶圆装载盒门体的摆放***，其特征在于：所述从动组件还包括滑块和滑轨，所述连接杆平行设置两个，且对称设置在对接板的左右两侧，两个所述连接杆的一端均固定在对接板后侧面上，另一端分别与活动杆铰接，同时所述活动杆通过连接板与滑块固定连接，且所述滑块套设在滑轨上，且所述滑轨竖直固定设置在基板上。
5.根据权利要求4所述的一种用于晶圆装载盒门体的摆放***，其特征在于：所述活动杆呈“凵”形状，所述活动杆的形状大小与对接口相匹配，所述活动杆与滑块同步沿滑轨方向在平行于基板的面内做直线平移运动。
6.根据权利要求2所述的一种用于晶圆装载盒门体的摆放***，其特征在于：所述摆动组件的摆杆与第二固定座通过第三转轴铰接。
7.根据权利要求6所述的一种用于晶圆装载盒门体的摆放***，其特征在于：在晶圆装载盒门体关闭的状态下，对接板呈竖直摆置且与基板平行，同时第三转轴的轴线和第二转轴的轴线形成竖直面，且竖直面与基板平行。
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