半导体工艺设备及推片装置的制作方法

[0001]
本申请涉及半导体加工技术领域，具体而言，本申请涉及一种半导体工艺设备及推片装置。


背景技术：

[0002]
目前，立式炉设备作为半导体制造工艺中的前道工艺处理设备。立式炉设备主要进行氧化薄膜、退火、低压力化学气相沉积(low pressure chemical vapor deposition，lpcvd)等热处理工艺。目前市场上主流的立式炉设备一般为8寸晶片立式炉设备和12寸晶片立式炉设备。其中，8寸晶片立式炉设备使用的晶片存储盒称为片盒(wafer cassette)，不同于12寸晶片存储盒，片盒是一种开放式的存储盒，即片盒的前端并没有密封盖，因此晶片在片盒中是能够自由活动。当片盒机械手将片盒传送到片盒传输工位时，由于速度和振动的影响，晶片会变得参差不齐，这样就会影响后续的传片机械手进行正常的取片。因此，在8寸晶片立式炉设备中一般会装有推片机构，当片盒被传送到片盒传输工位后，推片机构可以将片盒内参差不齐的晶片恢复整齐，以方便传片机械手正常的进行取片。
[0003]
现有技术中推片机构一般安装于传片机械手上，每次进行推片动作需要驱动传片机械手进行推片动作，并且传片机械手的片叉需要插入晶片之间的间隙内以防止撞片，因此这样的推片机构效率比较低，在传片机械手进行取片之前会消耗很多时间。


技术实现要素：

[0004]
本申请针对现有方式的缺点，提出一种半导体工艺设备及推片装置，用以解决现有技术存在整理晶片过程中容易损坏晶片以及工作效率较低的技术问题。
[0005]
第一个方面，本申请实施例提供了一种推片装置，设置于半导体工艺设备中预设的片盒传输工位上，包括：驱动结构和与所述驱动结构相连的旋转结构；所述旋转结构包括有推板，所述驱动结构固定设置于所述片盒传输工位上，用于驱动所述旋转结构旋转，以使所述推板运动至第一位置；在所述推板位于所述第一位置，并且片盒位于所述片盒传输工位时，所述推板能够同时对所述片盒内的多个未复位的待加工件进行复位。
[0006]
于本申请的一实施例中，所述驱动结构还用于驱动所述旋转结构旋转，以使所述推板运动至第二位置，在所述推板位于所述第二位置时，所述推板远离传片口，以使所述半导体工艺设备的传片机械手可由所述传片口传输所述待加工件。
[0007]
于本申请的一实施例中，所述旋转结构还包括旋转杆及滑动组件，所述旋转杆与所述驱动结构连接，所述推板通过所述滑动组件设置于所述旋转杆的一侧，所述推板可在所述片盒的带动下相对所述旋转杆向下滑动。
[0008]
于本申请的一实施例中，所述推板面向所述片盒的侧面上设置有定位孔，用于与所述片盒上的定位销配合，以带动所述推板向下滑动。
[0009]
于本申请的一实施例中，所述滑动组件包括导轨及滑块，所述导轨设置于所述旋转杆上，所述滑块设置于所述推板上，所述滑块与所述导轨配合滑动。
[0010]
于本申请的一实施例中，所述旋转结构还包括有伸缩组件及止挡块，所述伸缩组件设置于所述推板的下方，用于为所述推板提供一向上的作用力；所述止挡块设置于所述导轨上，用于与所述滑块配合以对所述推板进行限位。
[0011]
于本申请的一实施例中，所述伸缩组件包括安装板、直线轴承、伸缩轴及弹性件，所述安装板设置于所述旋转杆的底端，所述直线轴承设置于所述安装板上；所述伸缩轴的一端与所述推板的底端固定连接，另一端滑动设置于所述直线轴承内；所述弹性件套设于所述伸缩轴上，并且位于所述推板及所述直线轴承之间。
[0012]
于本申请的一实施例中，所述驱动结构包括摆动气缸及联轴器，所述摆动气缸的输出轴通过所述联轴器与所述旋转杆的顶端连接。
[0013]
于本申请的一实施例中，所述推板面向所述传片口的表面为弧面结构，并且所述弧面结构的周向曲线与所述待加工件的外缘相匹配；和/或，所述推板为弹性树脂材质，或者所述推板为金属材质并且表面包覆有具有弹性树脂材质的涂层。
[0014]
于本申请的一实施例中，所述推板呈对称结构，且所述推板的高度大于或等于所述片盒内第一个片槽中的所述待加工件和最后一个片槽中的所述待加工件之间的距离。
[0015]
第二个方面，本申请实施例提供了一种半导体工艺设备，具有片盒传输工位，包括如第一个方面提供的推片装置。
[0016]
本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果是：
[0017]
本申请实施例通过在片盒传输工位上设置驱动结构和旋转结构，使得片盒在片盒传输工位上时，旋转结构的推板能够同时对片盒内的多个待加工件进行整理，使得本申请实施例一次即可完成对片盒内多个未复位的待加工件进行复位，从而大幅提高了待加工件整理的效率，进而提高了半导体工艺设备的工艺效率。
[0018]
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
[0019]
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0020]
图1为本申请实施例提供的一种推片装置的推板位于第一位置的主视示意图；
[0021]
图2为本申请实施例提供的一种驱动结构与旋转结构的配合的结构示意图；
[0022]
图3为本申请实施例提供的一种推片装置的推板位于第一位置的剖视示意图；
[0023]
图4为本申请实施例提供的一种推片装置的推板位于第二位置的主视示意图；
[0024]
图5为本申请实施例提供的一种推片装置的推板位于第二位置的剖视示意图。
具体实施方式
[0025]
下面详细描述本申请，本申请的实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
[0026]
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术
语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
[0027]
下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。
[0028]
本申请实施例提供了一种推片装置，设置于半导体工艺设备中预设的片盒传输工位上，该推片装置的结构示意图如图1所示，包括：驱动结构2和与驱动结构2相连的旋转结构1；旋转结构1包括有推板11，驱动结构2固定设置于片盒传输工位上，用于驱动旋转结构1旋转，以使推板11运动至第一位置；在推板11位于第一位置，并且当片盒200位于片盒传输工位时，推板11能够同时对片盒200内的多个未复位的待加工件300进行复位。
[0029]
如图1所示，推片装置设置于半导体工艺设备的片盒传输工位(图中未示出)上，并且靠近传片机械手(图中未示出)设置，当片盒200位于片盒传输工位上时，推片装置可以位于片盒200的传片口201所在的一侧。驱动结构2例如设置于一固定板3上，固定板3可以位于驱动结构2的上方，驱动结构2可以与旋转结构1的顶部连接，驱动结构2能驱动旋转结构1转动，以带动推板11运动至第一位置。在实际应用时，旋转结构1的推板11位于第一位置上，具体参照如图1所示的位置，片盒机械手(图中未示出)将片盒200放置于片盒传输工位的过程中，由于速度和振动的影响，片盒200内的待加工件300会变得参差不齐，当片盒200放置于片盒传输工位时，片盒200内的多个未复位的待加工件300在推板11与传片机械手的共同作用下复位。
[0030]
本申请实施例通过在片盒传输工位上设置驱动结构和旋转结构，使得片盒在片盒传输工位上时，旋转结构的推板能够同时对片盒内的多个待加工件进行整理，使得本申请实施例一次即可完成对片盒内多个未复位的待加工件进行复位，从而大幅提高了待加工件整理的效率，进而提高了半导体工艺设备的工艺效率。
[0031]
需要说明的是，本申请实施例并不限定驱动结构2必须设置于旋转结构1的顶部，例如驱动结构2也可以设置于旋转结构1的底部，同样能实现上述技术效果。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
[0032]
于本申请的一实施例中，如图1所示，驱动结构2还用于驱动旋转结构1旋转，以使推板11运动至第二位置，在推板11位于第二位置时，推板11远离传片口201，以使半导体工艺设备的传片机械手可由传片口201传输待加工件300。具体来说，当需要进行传片时，驱动结构2通过驱动旋转结构1旋转，以带动推板11由第一位置运动至第二位置，具体参考如图4所示的位置，此时传片机械手则可以直接通过传片口201进行取片操作。于本申请的一些其它实施例中，片盒200也可以直接放置在片盒传输工位上，推板11可以在驱动结构2的驱动下由第二位置运动至第一位置，从而实现对片盒200内的待加工件300进行复位。采用上述设计，不仅可以提高本申请实施例的传片效率，而且还使得本申请实施例的应用更加灵活。
[0033]
于本申请的一实施例中，如图1至图3所示，旋转结构1还包括旋转杆12及滑动组件13，旋转杆12与驱动结构2连接，推板11通过滑动组件13设置于旋转杆12的一侧，推板11可在片盒200的带动下相对旋转杆12向下滑动。
[0034]
如图1至图3所示，旋转杆12具体采用金属材质制成的杆状结构，旋转杆12的顶部
与驱动结构2连接，驱动结构2能驱动旋转杆12旋转。推板11可以通过一滑动组件13设置于旋转杆12的一侧，使得推板11能相对于旋转杆12向下滑动，但是本申请实施例并不以此为限。在实际应用时，当片盒200放置于片盒传输工位上时，片盒机械手带动片盒200移动至定位块400的上方，并且与推板11配合以整理待加工件300，然后再向下移动以将片盒200放置于两个定位块400之前，此时由于推板11与旋转杆12之间设置有滑动组件13，推板11会与片盒200同时下降，避免推板11摩擦待加工件300造成损坏，进而实现对待加工件有效的保护。
[0035]
于本申请的一实施例中，如图1至图4所示，推板11面向片盒200的侧面上设置有定位孔111，用于与片盒200上的定位销202配合以带动推板11向下滑动。具体来说，推板11在面向片盒200的侧面上设置有定位孔111，当片盒200移动至定位块400的上方时，片盒200上的定位销202会伸入定位孔111内，在片盒200的重力以及片盒机械手的作用下会带动推板11同步向下移动。采用该设计能进一步避免推板11与待加工件300之间发生摩擦，从而进一步的保护待加工件。但是需要说明的是，本申请实施例并不限推板11板上必须设置有定位孔，推板11与片盒200之间也可以采用其它定位结构来实现上述功能。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
[0036]
于本申请的一实施例中，如图2所示，滑动组件13包括导轨14及滑块15，导轨14设置于旋转杆12上，滑块15设置于推板11上，滑块15与导轨14配合滑动。具体来说，导轨14采用金属材质制成，导轨可以采用焊接或者螺栓连接的设置于旋转杆12的一侧。两个滑块15分别设置于推板11靠近两端的位置，两个滑块15可滑动的设置于导轨14上，以使得推板11能相对于旋转杆12滑动。采用上述设计，不仅使得本申请实施例结构简单，而且能有效降低应用及维护成本。但是本申请实施例并不限定滑块15具体数量，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
[0037]
于本申请的一实施例中，如图2所示，旋转结构1还包括有伸缩组件16及止挡块17，伸缩组件16设置于推板11的底部，用于始终为推板11提供一向上的作用力；止挡块17设置于导轨14上，用于与滑块15配合以对推板11限位。具体来说，伸缩组件16设置于推板11底部，而止挡块17则设置于导轨14上。在实际应用时，片盒200带动推板11下降过程中，由于伸缩组件16设置于推板11的底部，并且始终为推板11提供一向上的作用力，当片盒200施加的重力消失后，推板11能在伸缩组件16的作用下恢复至竖直方向上的初始位置，而止挡块17则用于限定推板11的在竖直方向上的初始位置。采用上述设计，使得推板11能快速恢复至初始位置，以便于对下一个片盒到位后再次进行推片动作，从而大幅提高工作效率。
[0038]
于本申请的一实施例中，如图2所示，伸缩组件16包括安装板161、直线轴承164、伸缩轴162及弹性件163，安装板161设置于旋转杆12的底部，直线轴承164设置于安装板161上；伸缩轴162的一端与推板11的底端固定连接，另一端滑动设置于直线轴承164内；弹性件163套设于伸缩轴162上，并且位于推板11及直线轴承164之间。具体来说，安装板161采用金属材质制的板状结构，安装板161设置于在旋转杆12的底端，并且安装板161与旋转杆12之间可以采用螺栓连接或者焊接等方式连接。伸缩轴162的一端与推板11底端连接，另一端伸入直线轴承164内，直线轴承164用于对伸缩轴162及推板11在竖直方向上限位。弹性件163具体采用螺旋弹簧，弹性件163套设于伸缩轴162上，并且位于推板11的底端及直线轴承164的顶端之间，用于为推板11提供一向上的作用力。采用上述设计，不仅使得本申请实施例结构简单易用，而且能大幅降低应用及维护成本。但是本申请实施例并不限定伸缩组件16必
须包括上述各部件，例如可以省略伸缩轴162及直线轴承164，同样能解决上述技术问题。因此本申请实施例并不以此为限，本领域技术人员可以根据实际情况自行调整设置。
[0039]
于本申请的一实施例中，如图4及图5所示，驱动结构2包括摆动气缸21及联轴器22，摆动气缸21的输出轴通过联轴器22与旋转杆12的顶端连接。具体来说，摆动气缸21的输出轴通过联轴器22与旋转杆12的顶端连接，摆动气缸21驱动旋转杆12旋转以带动推板11由第一位置移动至第二位置，从而方便传片机械手从片盒200的传片口201进行取片，同时还可以将推板11以再次移动至第一位置，等待下一个片盒200到位后再次进行推片动作。采用上述设计，不仅能使得本申请实施例结构简单，而且能有效降低应用及维护成本。但是本申请实施例并不限定必须采用摆动气缸21，例如驱动结构可以包括伺服电机或步进电机，因此本申请实施例并不以此为限。
[0040]
于本申请的一实施例中，如图3及图5所示，推板11面向传片口201的侧面为弧面结构，并且该弧面结构的曲线与待加工件300的外缘对应设置。可选地，推板11为弹性树脂材质，或者推板11为金属材质并且表面包覆有具有弹性树脂材质的涂层。具体来说，推板11的前端侧面呈弧面结构，并且该弧面结构的曲线与待加工件300的外缘对应设置，即推板11面向传片口201的侧面为弧面结构，从而能确保待加工件300复位的准确性。另外由于弧面结构的曲线与待加工件300的外缘对应设置，使得本申请实施例能适用多种规格的待加工件300，从而大幅提高本申请实施例的适用性及适用范围。进一步的，推板11具体采用聚四氟乙烯(poly tetra fluoroethylene，ptfe)等树脂类材质，由于该材质具有一定的弹性，并且摩擦系数较低，当推板11与待加工件300接触时，能有效减少推板11与待加工件300产生的摩擦，可以有效的保护待加工件，同时防止推板11与待加工件300接触时产生颗粒污染。可选地，推板11还可以采用金属材质制成，并且推板11外表面设置有聚四氟乙烯(poly tetra fluoroethylene，ptfe)等树脂类材质制成的涂层，同样能达到上述技术效果。因此本申请实施例并不限定推板11的具体材质，本领域技术员可以根据实际情况自行调整设置。
[0041]
于本申请的一实施例中，如图1所示，推板11呈对称结构，且推板11的高度大于或等于片盒200内第一个片槽中的待加工件300和最后一个片槽中的待加工件300之间的距离。
[0042]
如图1所示，推片装置可以包括两组驱动结构2及旋转结构1，即两个旋转结构1对称地设置于片盒传输工位的两侧，两个驱动结构2分别设置于两个旋转结构1的上方。当片盒200位于片盒传输工位上时，两个旋转结构1可以位于片盒200的传片口201的两侧，以使得两个旋转结构1的推板11呈对称结构。由于两个旋转结构1可以同时动作，从而能有效防止待加工件300的偏心及倾斜问题发生。旋转结构1的推板11高度可以大于或等于片盒200内第一个片槽中的待加工件300和最后一个片槽中的待加工件300的距离。具体来说，片盒200内设置有多个沿高度方向层叠设置的片槽，每个片槽内均放置有待加工件300，为了便于推板11可以一次性对片盒200内的待加工件300进行复位，因此推板11的高度需大于或等于第一个片槽至最后一个片槽之间的高度。换言之，由于所有片槽内的待加工件均需要由片盒200的传片口201传输，因此推板11的高度尺寸需要大等或等于传片口201高度方向的内径，从而实现一次性对片盒200内待加工件300进行复位。采用上述设计，使得本申请实施例无需安装传感器对片盒200中的待加工件300进行检测，就可以实现对片盒200内所有未
复位的待加工件300进行复位，从而在大幅提高整理效率同时，还可以有效降低应用及维护成本。
[0043]
为了进一步说明本申请实施例，以下将结合附图对本申请实施例的具体实施方式说明如下。如图1至图5所示，片盒机械手将片盒200传送到片盒传输工位上方时，片盒机械手向下运动以使片盒200放置到两个定位块400之间，此时待加工件300与两个推板11均呈接触状态。由于推板11的作用将突出的待加工件300进行复位，同时片盒200上的定位销202插入推板11的定位孔111内，当片盒机械手带动片盒200向下运动时，由于定位销202与推板11的定位孔111配合作用，因此推板11会与片盒200一起向下运动，此时推板11下方的伸缩组件16被压缩，从而实现了推板11和片盒200以及待加工件300同时向下运动，避免推板11摩擦待加工件300而造成的损坏。
[0044]
当片盒机械手将片盒200放置到片盒传输工位后，两个推板11同时完成了待加工件300的推片动作。当传片机械手需要进行传片时，通过摆动气缸21驱动旋转杆12旋转，以带动推板11由第一位置移动至第二位置，从而实现将推板11移动至远离传片口201的位置，以便于传片机械手由传片口201进行传片。在摆动气缸21驱动旋转杆12旋转，并且带动推板11由第一位置移动至第二位置的过程中，片盒200上的定位销202逐渐从推板11上的定位孔111中脱出。由于定位销202具有一定的长度，在移动过程中定位销202脱出一部分后，推板11与待加工件300不再接触，当定位销202完全脱出后，由于失去了定位销202的约束，推板11在伸缩组件16的作用下复位到初始位置，并且推板11在旋转杆12上的止挡块17的作用下，推板11能精确的定位于初始位置上。
[0045]
进一步的，当片盒200内待加工件300由传片机械手完成取片后，推板11在摆动气缸21的作用下由第二位置移动至第一位置，等待下一个片盒200到达片盒传输工位后再次进行推片动作。
[0046]
基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种半导体工艺设备，具有片盒传输工位，包括如上述各实施例提供的半导体工艺设备的推片装置。
[0047]
应用本申请实施例，至少能够实现如下有益效果：
[0048]
本申请实施例通过在片盒传输工位上设置驱动结构和旋转结构，使得片盒在片盒传输工位上时，旋转结构的推板能够同时对片盒内的多个待加工件进行整理，使得本申请实施例一次即可完成对片盒内多个未复位的待加工件进行复位，从而大幅提高了待加工件整理的效率，进而提高了半导体工艺设备的工艺效率。
[0049]
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。
[0050]
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。
[0051]
术语“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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或
两个以上。
[0052]
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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发明中的具体含义。
[0053]
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0054]
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。