传送盒及物料传送系统的制作方法

1.本发明涉及物料传送技术领域，尤其涉及一种传送盒及物料传送系统。


背景技术：

2.半导体制造过程通常包括多个制程，例如光刻、沉积、固化、退火等，晶圆通常放置在不同的设备中进行相应的制程。晶圆在不同的设备之间可以通过传送盒进行传送和储存，例如，传送盒为前开式传送盒(front opening unified pod，简称foup)。
3.传送盒内的微环境对晶圆表面的形态有重要影响。为防止制程结束后传送盒内的残留物或者外界环境中的污染物进入传送盒内损坏晶圆表面，传送盒通常为密封结构，通过在传送盒的内部填充惰性气体，例如氮气，以清除传送盒内的残留物或污染物，减少或者避免晶圆的表面缺陷。
4.然而，当制程之间的等待时间较长时，传送盒中的惰性气体的易产生泄漏，从而使得晶圆的表面缺陷增加，导致晶圆的良品率降低。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本发明实施例提供一种传送盒及物料传送系统，用于提高待传送物的良品率。
6.为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
7.第一方面，本发明实施例提供一种传送盒，包括容纳盒和储气盒，所述容纳盒设有进气口和排气口，所述容纳盒的进气口与所述储气盒连通，所述容纳盒内还设有第一传感器，所述第一传感器检测所述容纳盒内的压力值；在初始状态时，所述容纳盒的排气口打开，所述储气盒通过所述容纳盒的进气口向所述容纳盒充保护气体；当距所述初始状态的时间大于第一设定时间，且当所述压力值小于第一设定值时，所述容纳盒的排气口关闭，所述储气盒通过所述容纳盒的进气口向所述容纳盒充保护气体。
8.本发明实施例提供的传送盒具有如下优点：
9.本发明实施例中，传送盒包括容纳盒和储气盒，容纳盒中放置待传送物，储气盒中填充有保护气体；容纳盒设有进气口和排气口，容纳盒的进气口与储气盒连通，容纳盒内还设有用于检测容纳盒内的压力值的第一传感器；在初始状态时，容纳盒的排气口打开，储气盒通过容纳盒的进气口向容纳盒充保护气体；当距初始状态的时间大于第一设定时间，且当压力值小于第一设定值时，容纳盒的排气口关闭，储气盒通过容纳盒的进气口向容纳盒充保护气体，容纳盒在废气排出后持续填充有保护气体，使得容纳盒内的待传送物可以持续处于保护气体之中，防止容纳盒内的待传送物受到污染，减少待传送物的表面缺陷，进而提高待传送物的良品率。
10.如上所述的传送盒中，当距所述初始状态的时间大于第一设定时间，且当所述压力值大于所述第一设定值时，所述容纳盒的进气口关闭，所述容纳盒的排气口打开。
11.如上所述的传送盒中，当距所述初始状态的时间大于第一设定时间，且当所述压
力值等于所述第一设定值时，所述容纳盒的进气口和排气口关闭。
12.如上所述的传送盒中，当距所述初始状态的时间小于第一设定时间时，所述容纳盒的进气口和排气口打开，所述储气盒通过所述容纳盒的进气口向所述容纳盒中充保护气体，以将所述容纳盒的废气从所述容纳盒的排气口排出。
13.如上所述的传送盒中，所述容纳盒为圆柱状盒体，所述容纳盒的进气口包括设置在所述容纳盒的侧壁上的多个第一进气口，多个所述第一进气口沿所述容纳盒的轴向间隔设置。
14.如上所述的传送盒中，所述容纳盒的进气口还包括设置在所述容纳盒的顶部的多个第二进气口，以及设置在所述容纳盒的底部的多个第三进气口。
15.如上所述的传送盒中，当所述压力值小于所述第一设定值时，所述储气盒通过所述第一进气口、所述第二进气口和所述第三进气口以第一流速向所述容纳盒中充保护气体。
16.如上所述的传送盒中，所述第三进气口与所述容纳盒的排气口设置在所述容纳盒的同一侧；当距所述初始状态的时间小于第一设定时间时，所述储气盒通过所述第一进气口、所述第二进气口以第二流速向所述容纳盒中充保护气体，所述第三进气口关闭。
17.如上所述的传送盒中，所述储气盒中设置有第二传感器，所述第二传感器检测所述储气盒中的保护气体浓度值，当所述保护气体浓度值小于第二设定值时，所述储气盒中的所述保护气体不足。
18.第二方面，本发明实施例还提供了一种物料传送系统，包括传送链、驱动装置，以及如上所述的传送盒；所述传送盒挂装在所述传送链上，所述驱动装置驱动所述传送链移动。
19.本发明实施例中的物料传送系统包括上述传送盒，因而具有上述传送盒的优点，可以降低待传送物的表面缺陷，提高待传送物的良品率，具体效果参照上文所述，在此不再赘述。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是发明的一些实施例，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。
21.图1为本发明实施例中的传送盒的结构示意图；
22.图2为本发明实施例中的储气盒的结构示意图；
23.图3为本发明实施例中的储气盒的安装示意图；
24.图4为本发明实施例中的传送盒的工作流程图。
25.附图标记说明：
26.10-连接部；
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20-安装座；
27.30-容纳盒；
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31-第一传感器；
28.32-第一进气口；
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33-第二进气口；
29.34-第三进气口；
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35-排气口；
30.40-晶圆；
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50-储气盒；
31.51-第二传感器；
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60-卡槽。
具体实施方式
32.本发明实施例中，传送盒包括容纳盒和储气盒，容纳盒内设有用于检测容纳盒内压力值的第一传感器，在容纳盒排出废气后，且当压力值小于第一设定值时，容纳盒的排气口关闭，储气盒由容纳盒的进气口向容纳盒内充入保护气体，使得容纳盒持续填充有保护气体，从而防止容纳盒内的待传送物受到污染，提高待传送物的良品率。
33.为了使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。
34.本发明实施例提供的物料传送系统适用于多种不同产品的生产制造过程中，例如，半导体产品、精密电子产品、仪器、仪表、模具产品等。利用该物料传送系统可以使待传送物在不同设备之间进行转移、存储、加工或表面处理。
35.例如，以半导体制造为例，晶圆通常经过沉积、研磨、光刻、掺杂、清洁等制程，形成所需半导体产品。不同的制程常需要在不同的设备上进行，例如，利用沉积设备在晶圆上形成薄膜，利用研磨设备对晶圆进行平坦化处理，利用光刻设备对晶圆进行图形化处理，利用注入设备在晶圆的特定区域进行离子注入。晶圆在上述各设备之间可以通过物料传送系统进行移动和储存，以实现相应的制程。
36.本发明实施例以及以下各实施例均以用于传输晶圆的物料传送系统为例进行详述。
37.本发明实施例提供的物料传送系统包括传送装置、驱动装置和传送盒，传送盒内放置晶圆，传送装置带动传送盒的移动。示例性的，传送装置为传送带或者传送链，传送装置与传送盒之间通常可拆卸连接。驱动装置与传送装置连接，以驱动传送装置移动，进而将传送盒和放置在传送盒内的晶圆转移至不同的制程。
38.进一步地，本发明实施例提供的物料传送系统除了包括上述装置外，还包括控制系统，用于控制驱动装置以及传送盒等。控制系统可以包括制造执行系统(manufacturing execution system，简称mes)，mes与传送盒信号连接，接收传送盒中的信号、向传送盒中发射信号，以及控制传送盒中的阀门的打开或关闭。
39.当使用上述物料传送系统时，晶圆在一个设备完成相应制程后放入传送盒中，传送盒可以挂装在传送链上，驱动装置带动传送链移动至下一个设备，从而将传送盒移动至下一个设备，再从传送盒中取出晶圆进行其它制程。
40.传送盒可以通过夹持部件安装在传送装置上，例如，传送盒通过机械手挂装在传送链上；传送盒也可以通过自动搬运装置安装在传送装置上，例如，传送盒通过空中升降机输动车(overhead hoist transport，简称oht)或者自动引导传输车(automated guided vehicle，简称agv)与传送链对接，从而将传送盒转送并安装在传送链上。
41.参照图1，在一些实施例中，传送盒的顶部一般设置有连接部10，通过连接部10将
传送盒挂装在物料传送系统的传送链上，以供物料传送系统移动传送盒。连接部10可以为法兰、把手等。示例性的，连接部10可以位于传送盒的顶部的中间部位，避免晶圆40传送过程中，传送盒倾斜而导致传送盒内的晶圆40移动，损伤晶圆40。
42.传送盒的底部一般设置有安装座20，安装座20用于当传送盒被停止传送时支撑传送盒，以及将传送盒与其他设备连接，以保证传送盒在晶圆进行相关制程时稳定不动。
43.继续参照图1，传送盒包括容纳盒30和储气盒50，容纳盒30用于放置晶圆40，储气盒50用于存储保护气体，保护气体可以为惰性气体，例如，保护气体为氩气、氦气或者氮气中的一种或多种。
44.容纳盒30中可以设置有多个间隔设置的晶圆储存架，用于放置晶圆40，使得多个晶圆40堆叠设置，并且多个晶圆40之间相互分开。示例性的，容纳盒30的内侧壁上设置有上述晶圆储存架，晶圆储存架可以为设置在容纳盒30的内侧壁的槽体。每个晶圆储存架上放置有一个晶圆40，晶圆40以如图1中所示的方式水平放置在容纳盒30内。
45.容纳盒30可以为柱状，例如，容纳盒30可以为圆柱状、椭圆柱状或者棱柱状。当容纳盒30为圆柱状时，晶圆40的形状为与容纳盒30相匹配的圆形，如此设计，容纳盒30内的空间利用率较高，本发明实施例及以下各实施例中，以容纳盒30为圆柱状为例进行阐述，可以理解的是，容纳盒30不仅限于圆柱状。
46.继续参照图1，容纳盒30设置有进气口、排气口35和第一传感器31。容纳盒30的进气口与储气盒50连通，容纳盒30的排气口35与外界连通，通过容纳盒30的进气口向容纳盒30充入保护气体，通过容纳盒30的排气口35排气，从而使得容纳盒30可以排出废气并维持容纳盒30内的纯净，即容纳盒30内可以维持保护气体包覆晶圆40，从而避免污染物接触晶圆40，损伤晶圆40表面。
47.容纳盒30的进气口可以设置在容纳盒30的顶部、侧部或者底部，容纳盒30的排气口35也可以设置在容纳盒30的顶部、侧部或者底部。容纳盒30的进气口和排气口35均可以设置有多个，以提高容纳盒30排出废气以及填充保护气体的效率。参照图1，容纳盒30的侧壁设置有多个第一进气口32，多个第一进气口32间隔排布。
48.示例性的，多个第一进气口32可以沿容纳盒30的轴向间隔排布，即依次连接多个第一进气口32形成的虚线与容纳盒30的轴线(中心线)相平行。如图1所示，多个第一进气口32沿竖直方向排布，即每个第一进气口32位于相邻的第一进气口32的正上方或者正下方。为使得容纳盒30中具有较好的进气效果，多个第一进气口32可以等间隔排布。
49.可以理解的，容纳盒30与储气盒50之间存在气流通道，如图1所示，容纳盒30右侧的竖直部分即为气流通道，气流通道连通储气盒和多个第一进气口32。
50.需要说明的是，多个第一进气口32也可以沿容纳盒30的侧壁周向排布，例如，多个第一进气口32沿容纳盒30的侧壁螺旋形排布，多个第一进气口32的螺旋中心线与容纳盒30的中心线相重合。
51.容纳盒30的顶部可以设置有多个第二进气口33，容纳盒30的底部可以设置有多个第三进气口34，以进一步提高容纳盒30的进气速率，使得容纳盒30中可以较快的充满保护气体。容纳盒30的排气口35也设置有多个，多个排气口35设置在容纳盒30的底部，以使得容纳盒30内的废气可以较快排出。
52.第一进气口32、第二进气口33以及第三进气口34可以共同构成容纳盒30的进气
口。第一进气口32的数量可以多于第二进气口33的数量和第三进气口34的数量，第二进气口33的数量可以与第三进气口34的数量相同。例如，每个第二进气口33均与一个第三进气口34相对设置。
53.继续参照图1，容纳盒30内还设置有第一传感器31，第一传感器31检测容纳盒30内的压力值。第一传感器31可以为压力传感器，压力传感器检测并传输容纳盒30内的压力信息。例如，第一传感器31可以通过无线传输的方式将所测得的压力信息输出至传送盒的处理器。
54.传送盒的处理器可以单独设置，例如，处理器设置在传送盒内；处理器也可以为物料传送系统中的控制系统或者控制系统的一部分。处理器与第一传感器31信号连接，可以接收第一传感器31检测到的压力信息，并与第一预设值进行比较，其中，第一设定值可以为外界大气压值。处理器还可以控制容纳盒30的进气口和排气口35的阀门动作，以实现容纳盒30的进气口和排气口35的打开和关闭。
55.需要说明的是，容纳盒30中可以设置有一个第一传感器31，例如，第一传感器31设置在容纳盒30的底部；容纳盒30中也可以设置有多个第一传感器31，多个第一传感器31设置在容纳盒30内的不同位置，以提高容纳盒30内压力值的检测准确性。
56.参照图4，以下结合图4详述本发明实施例中的传送盒的工作过程，该传送盒中，容纳盒30包括设置在容纳盒30侧壁的多个第一进气口32、设置在容纳盒30顶部的多个第二进气口33，以及设置在容纳盒30底部的多个第三进气口34和多个排气口35。即容纳盒30的多个第三进气口34与容纳盒30的多个排气口35位于容纳盒30的同一侧。如图1所示，多个排气口35可以环绕传送盒的安装座20设置。
57.初始状态时，容纳盒30的进气口和排气口35均打开，容纳盒30进行排废气过程，储气盒50通过容纳盒30的进气口向容纳盒30内充保护气体，废气由容纳盒30的排气口35排出。
58.在一些可能的示例中，容纳盒30的第一进气口32、第二进气口33以及排气口35均打开，储气盒50通过容纳盒30的第一进气口32和第二进气口33以第二流速向容纳盒30内充保护气体，以将废气从容纳盒30的排气口35中排出，容纳盒30的第三进气口34关闭，以防止容纳盒30的第三进气口34的气体对废气形成反冲而导致废气不能完全排出。
59.可以理解的是，储气盒50内的保护气体流经容纳盒30的第一进气口32的流速与流经容纳盒30的第二进气口33中的流速可以相同，均为第二流速，如此设置，容纳盒30的各进气口的进气均衡。
60.在另一些可能的示例中，容纳盒30的第二进气口33和排气口35均打开，第一进气口32和第三进气口34均关闭，储气盒50通过第二进气口33以第二流速充入容纳盒30中，废气由容纳盒30的排气口35排出。
61.需要说明的是，初始状态可以通过传送盒的处理器控制，即当容纳盒30内的第一传感器31收到传送盒的处理器的清洁指令时，传送盒处于初始状态，容纳盒30排出废气。即容纳盒30开始排废气时的状态为初始状态。
62.当距初始状态的时间小于第一设定时间时，容纳盒30一直处于排废气过程。也就是说，当距初始状态的时间小于第一设定时间时，容纳盒30的进气口和排气口35均打开，储气盒50通过容纳盒30的进气口向容纳盒30中充保护气体，以将容纳盒30的废气从容纳盒30
的排气口35排出。
63.第一预设时间大于或者等于容纳盒30排完废气的时间，根据容纳盒30的容积、进气流量以及排气流量设定，示例性的，第一预设时间可以为5～10分钟。可以理解的是，当距初始状态的时间等于第一预设时间时，容纳盒30内的废气已经排干净，容纳盒30内充满保护气体，此时，容纳盒30的进气口与排气口35可以关闭。
64.距初始状态的时间可以通过计时装置进行检测，计时装置与传送盒的处理器信号连接。计时装置可以单独设置在容纳盒30内，与处理器信号连接；计时装置也可以设置在容纳盒30外，与处理器信号连接，例如，计时装置为处理器的一部分。
65.计时装置可以计时器或者定时器。示例性的，计时装置为计时器，当传送盒处于初始状态时，计时器开始计时，当计时器计时达到第一预设时间时，处理器控制传送盒的进气口和排气口关闭。或者，计时装置为定时器，定时器的时间等于第一预设时间，当传送盒处于初始状态时，定时器开始倒计时，定时器倒计时完毕时，处理器控制传送盒的进气口和排气口关闭。
66.当距初始状态的时间大于第一设定时间时，传送盒进行如下过程：
67.当第一传感器31检测到的压力值小于第一设定值时，容纳盒30的排气口35关闭，容纳盒30的进气口打开。储气盒50通过容纳盒30的进气口向容纳盒30充保护气体，使得容纳盒30内充满保护气体，以维持容纳盒30内的晶圆40始终处于保护气体之中。
68.示例性的，当第一传感器31检测到的压力值小于第一设定值时，容纳盒30的第一进气口32、第二进气口33和第三进气口34均打开，储气盒50以第一流速向容纳盒30内充保护气体。即第一进气口32、第二进气口33和第三进气口34均以第一流速向容纳盒30内充保护气体，第一流速可以小于第二流速。
69.当第一传感器31检测到的压力值等于第一设定值时，容纳盒30的进气口和排气口35均关闭。容纳盒30内的压力值等于外界大气压值，容纳盒30内处于平衡状态，此时容纳盒30既不进气也不排气。
70.当第一传感器31检测到的压力值大于第一设定值时，容纳盒30的进气口关闭，容纳盒30的排气口35打开，容纳盒30通过向外界排出保护气体降低容纳盒30内的压力值，以防止容纳盒30因内部压力过大而损坏。
71.可以理解的是，第一传感器31检测到的压力值小于第一设定值、第一传感器31检测到的压力值等于第一设定值，以及第一传感器31检测到的压力值大于等于第一设定值并不具有顺序性。传送盒的处理器根据第一传感器31检测到的压力值控制容纳盒30的进气口和排气口35的阀门动作，从而使得容纳盒30内的压力值与外界压力值相一致。
72.需要说明的是，传送盒在两个制程之间的等待时间中，第一传感器31可以持续检测容纳盒30内的压力值，根据检测到压力值调节容纳盒30的进气口和排气口35的打开以及关闭。
73.继续参照图1，储气盒50内可以填充有高压缩保护气体，例如，通过压缩泵等装置将保护气体压缩后充入储气盒50内。如图2所示，储气盒50内还可以设置有第二传感器51，第二传感器51可以设置在储气盒50的顶部，用于检测储气盒50内的保护气体浓度值或者压力值。第二传感器51可以与传送盒的处理器信号连接。
74.在一些可能的示例中，第二传感器51检测储气盒50内的保护气体浓度值，并可以
将所测得的保护气体浓度信息以有线或者无线的方式传输至传送盒的处理器。当第二传感器51检测到的保护气体浓度值小于第二设定值时，控制器发出报警信息，提示用户更换储气盒50。
75.在另一些可能的示例中，第二传感器51检测储气盒50内的压力值，并将所测得的压力信息以有线或者无线的方式传输至传送盒的处理器。当第二传感器51检测到的压力值小于第三设定值时，控制器发出报警信息，提示用户更换储气盒50。
76.储气盒50与容纳盒30之间可拆卸连接，例如，容纳盒30上设置有卡槽60，储气盒50卡合安装在卡槽60内。储气盒50可以制作成统一规格，如此设置，方便储气盒50的更换，缩短更换储气盒50所需时间。如图3所示，当储气盒50需要更换时，将使用的储气盒50从卡槽60中抽出，然后将新的储气盒50插入卡槽60中即可。
77.或者，储气盒50的进气口与保护气体泵相连接，当需要更换储气盒50时，通过保护气体泵向储气盒50充入保护气体，以维持储气盒50内的保护气体含量。如此设置，当储气盒50内的保护气体不足时，可以及时充入，以避免容纳盒30内的保护气体不能包覆晶圆40。
78.本发明实施例中，传送盒包括容纳盒30和储气盒50，容纳盒30中放置待传送物，储气盒50中填充有保护气体；容纳盒30设有进气口和排气口35，容纳盒30的进气口与储气盒50连通，容纳盒30内还设有用于检测容纳盒30内的压力值的第一传感器31；在初始状态时，储气盒通过容纳盒30的进气口向容纳盒30充保护气体，容纳盒30的排气口35打开；当距初始状态的时间大于第一设定时间，且当压力值小于第一设定值时，容纳盒30的排气口35关闭，储气盒50通过容纳盒30的进气口向容纳盒30充保护气体。通过向容纳盒30中持续冲入保护气体，在容纳盒30内的废气排出后继续维持容纳盒30内填充有保护气体，使得容纳盒30内的待传送物处于保护气体之中，防止容纳盒30内的待传送物受到污染，减少待传送物的表面缺陷，进而提高待传送物的良品率。
79.本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
80.本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“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是基于附图所示的方位或位置关系，其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系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
81.在本说明书的描述中，参考术“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
82.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。