片盒数片机构及晶圆清洗设备的制作方法

1.本实用新型涉及槽式湿法清洗设备，尤其涉及一种适用于半导体晶圆清洗设备上下料装置的片盒数片机构及晶圆加工设备。


背景技术：

2.在现有的半导体晶圆槽式湿法清洗设备中，其上下料装置通常使用数片机构计数定位晶圆槽中的晶圆片，其核心部件一般采用晶圆专用的mapping sensor作为数片传感器，这种传感器价格高昂，且利用该传感器检测单片晶圆时，其类似梳子的带尺尾端具有发生磕断的风险，导致带齿尾端断后传感器报废，从而降低设备可靠性并导致增加设备的使用及维护成本。
3.因此，如何提高现有半导体晶圆清洗设备的数片机构传感器的可靠性并降低其设备成本，是本领域亟待解决的技术问题。


技术实现要素：

4.为了解决现有技术中存在的缺陷，本实用新型提出一种适用于半导体晶圆清洗设备上下料装置的片盒数片机构及晶圆加工设备。
5.本实用新型采用的技术方案是，提供一种片盒数片机构，包括：
6.料台，安装在料台上的片盒，该片盒间隔设有多个晶圆槽；
7.安装在料台上的定位件，该定位件设有与多个晶圆槽一一对应的定位结构；
8.扫描装置，包括：计数传感器、定位传感器、驱动计数传感器和定位传感器同步运动的动力机构；
9.定位传感器逐个扫描定位结构以确定扫描装置与晶圆槽的对应位置，计数传感器逐个扫描晶圆槽是否有晶圆。
10.进一步地，每个晶圆槽贯通片盒的底部，料台设有用于露出晶圆槽的开口；计数传感器包括：设于片盒上方的第一对射电眼、设于开口下方的第二对射电眼，第一对射电眼和第二对射电眼上下对齐且透过晶圆槽与开口相互配合发送或接受信号。
11.进一步地，定位件采用定位尺条，定位结构为间隔设置于定位尺条上的多个定位缺口；
12.定位传感器包括：主体、设于主体上的扫描槽，该扫描槽包括相对设置的第一对射槽壁和第二对射槽壁，第一对射壁和第二对射壁通过槽底连为一体形成扫描槽，定位尺条设于第一对射槽壁和第二对射槽壁之间，且第一对射槽壁和第二对射槽壁相互配合发送或接受信号。
13.优选地，片盒设于料台的顶端，定位件水平设于料台的下方，多个定位结构在竖直方向上一一正对于多个晶圆槽。
14.进一步地，扫描装置还包括：
15.竖直设置的连接件，第一对射电眼设于连接件的上端，定位传感器设于连接件的
下端，第二对射电眼设于连接件中部且位于第一对射电眼和定位传感器之间。
16.进一步地，定位传感器还包括：用于沿水平方向微调定位尺条以校准其与晶圆槽的对位的微调结构。
17.进一步地，动力机构包括，竖直设置于料台下方的安装座，设于安装座上的驱动单元和传动结构，驱动单元用于驱动传动结构的运动件水平运动，连接件安装于运动件上。
18.优选地，驱动单元采用气缸单元，传动结构包括气缸单元的活塞杆和设于安装座上的导轨，运动件安装于活塞杆的末端，且运动件通过导槽安装于导轨上。
19.进一步地，还包括：
20.安装于料台顶部的限位块，该限位块设有限位槽，片盒底部设有与限位槽相匹配的限位筋。
21.本实用新型还提供一种晶圆清洗设备，包括上料装置和下料装置，上料装置和/或下料装置采用了上述的片盒数片机构。
22.与现有技术相比，本实用新型提供的片盒数片机构及晶圆清洗设备具有以下有益效果：本实用新型采用简单的传感器及其驱动结构，解决了现有晶圆传感器结构可靠性的问题，并可大幅节省设备成本，数片计数及定位准确且可靠性高、返修少、故障率及成本低，尤其适合于晶圆槽式半导体湿法清洗设备晶的上下料装置的数片作业。
附图说明
23.下面结合实施例和附图对本实用新型进行详细说明，其中：
24.图1是本实用新型中片盒数片机构的整体装配结构示意图一；
25.图2是本实用新型中片盒数片机构的正视装配结构示意图；
26.图3是本实用新型中片盒数片机构的俯视装配结构示意图；
27.图4是本实用新型中片盒数片机构的整体装配结构示意图二；
28.图5是本实用新型中片盒数片机构的整体装配结构示意图三；
29.图6是本实用新型中片盒数片机构的局部爆炸结构示意图；
30.图7是图6中片盒数片机构的局部装配结构示意图。
31.其中，图中主要标记：
32.1、料台；11、开口；12、让位槽；2、片盒；21、晶圆槽；22、限位筋；3、定位件；31、定位结构；4、计数传感器；41、第一对射电眼；42、第二对射电眼；5、定位传感器；51、主体；52、扫描槽；521、第一对射槽壁；522、第二对射槽壁；6、动力机构；61、安装座；62、驱动单元；63、传动结构；631、导轨；7、连接件；71、信号放大器；8、运动件；81、导槽；9、限位块；91、限位槽。
具体实施方式
33.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
34.由此，本说明书中所指出的一个特征将用于说明本实用新型的一个实施方式的其中一个特征，而不是暗示本实用新型的每个实施方式必须具有所说明的特征。此外，应当注意的是本说明书描述了许多特征。尽管某些特征可以组合在一起以示出可能的系统设计，
但是这些特征也可用于其他的未明确说明的组合。由此，除非另有说明，所说明的组合并非旨在限制。
35.下面结合附图1-7以及实施例对本实用新型的原理进行详细说明。
36.请一并参阅图1-7，本实用新型提供的片盒数片机构，包括：料台1，该料台1优选为一水平设置的矩形板，也可以采用圆形板或其它形状的平板代替；安装在料台1上的片盒2，该片盒2优选为顶部开口11的矩形盒体，该盒体内连续间隔设有多个晶圆槽21；安装在料台1上的定位件3，该定位件3设有与多个晶圆槽21一一对应的定位结构31；本实施例中，还包括：安装于料台1顶部的限位块9，该限位块9设有限位槽91，片盒2底部设有与限位槽91相匹配的限位筋22；优选为在料台1顶部设有四个限位块9，分别对应矩形片盒2底部的四角。在本实施例中，定位件3采用定位尺条，该定位尺条的主体51为一水平延伸的竖板，定位结构31为沿定位齿条的轴向，即沿水平方向连续间隔设置于定位尺条上的多个定位缺口，且每个定位缺口位于相邻的定位齿之间。
37.请一并参阅图1、4-7，本实用新型提供的片盒数片机构还包括：扫描装置，在本实施例中，该扫描装置包括：计数传感器4、定位传感器5、驱动计数传感器4和定位传感器5同步运动的动力机构6；动力机构6同步驱动定位传感器5逐个扫描定位结构31以确定扫描装置与晶圆槽21的对应位置，计数传感器4逐个扫描晶圆槽21是否有晶圆。
38.在本实施例中，每个晶圆槽21贯通片盒2的底部，料台1设有用于露出晶圆槽21的开口11；计数传感器4包括：设于片盒2上方的第一对射电眼41、设于开口11下方的的第二对射电眼42，即开口11位于第一对射电眼41和第二对射电眼42之间；第一对射电眼41和第二对射电眼42在平行于晶圆槽21的竖直平面上上下对齐，且二者透过晶圆槽21与开口11相互配合发送或接受信号；在本实施例中，该信号采用激光信号，在其它实施例中，也可以采用红外信号代替激光信号。
39.请一并参阅图1-7，在本实施例中，定位传感器5包括：主体51、设于主体51上的扫描槽52，该扫描槽52包括相对设置的第一对射槽壁521和第二对射槽壁522，第一对射壁和第二对射壁通过槽底连为一体形成扫描槽52，定位尺条设于第一对射槽壁521和第二对射槽壁522之间，且第一对射槽壁521和第二对射槽壁522相互配合发送或接受信号；在本实施例中，该信号采用激光信号，在其它实施例中，也可以采用红外信号代替激光信号。
40.作为优选的实施例，片盒2设于料台1的顶端，定位件3水平设于料台1的下方，多个定位结构31在竖直方向上一一正对于多个晶圆槽21；在其它实施例中，定位件3也可以设置于料台1的侧面或者上方。在本实施例中，扫描装置还包括：竖直设置的连接件7，该连接件7优选为采用连接杆，也可以采用连接板；第一对射电眼41设于连接件7的上端，料台1设有供连接件7沿竖直方向穿过的让位槽12；定位传感器5设于连接件7的下端，料台1设于第一对射电眼41和第二对射电眼42之间，第二对射电眼42设于连接件7中部且位于第一对射电眼41和定位传感器5之间。
41.请一并参阅图1-7，在本实施例中，动力机构6包括，竖直设置于料台1下方的安装座61，设于安装座61上的驱动单元62和传动结构63，驱动单元62用于驱动传动结构63的运动件8沿平行于料台1的让位槽12的水平方向运动，连接件7安装于运动件8上并随运动件8运动。作为优选的实施方式，驱动单元62采用气缸单元，传动结构63包括气缸单元的活塞杆和设于安装座61上的、平行于料台1的让位槽12的导轨631，运动件8安装于活塞杆的末端，
且运动件8通过导槽81安装于导轨631上；作为其它实施方式，驱动单元62也可以采用电机、油缸或电缸，传动结构63可采用齿轮齿条、同步带轮或丝杠螺母等机构代替。
42.作为优选的实施例，定位传感器5还包括：用于沿水平方向微调定位尺条以校准其与晶圆槽21的对位的微调结构（图中未示出），该微调结构可以是设于安装座61上且沿水平方向设置的腰型孔，定位尺条通过螺栓与该腰型孔配合，实现定位齿条沿水平方向的微调，以实现其与晶圆槽21的对位校准。
43.本实用新型还提供一种晶圆清洗设备，包括上料装置和下料装置（图中未示出），上料装置和/或下料装置采用了上述的片盒数片机构，片盒数片机构通过前端的自动化流水线设备将片盒2传送至其工位上，待片盒2定位到位后开始数片作业。作为一种实施方式，还包括：设于连接件7上的信号放大器71，该信号放大器71优选为设置于连接件7的下端，用于将计数传感器4从连接件7上端通过电连接传递至连接件7下端的信号，经该信号放大器71放大后传递至上料装置或下料装置的工控机（图中未示出）。
44.本实用新型提供的片盒数片机构的工作原理如下：
45.动力机构6驱动连接件7，连接件7带动位于晶圆槽21上方的第一对射电眼41和位于晶圆槽21下方的第二对射电眼42逐个扫描晶圆槽21，并同步驱动定位传感器5的扫描槽52逐个扫描与每个晶圆槽21对应的定位缺口（位于相邻的定位齿之间）；
46.通过定位传感器5获取定位尺条穿过扫描槽52的过程中，第一对射槽壁521和第二对射槽壁522之间的对射信号产生次数发生顺序获取对应位置的晶圆槽21（在定位传感器5扫描过程中当定位齿穿过扫描槽52时，因被遮挡故无对射信号发生，即定位传感器5扫描过程中相邻两次对射信号产生之间为无对射信号的时段；当定位缺口穿过扫描槽52时，因无遮挡会产生一段对射信号，即定位传感器5扫描过程中相邻两次无对射信号时段之间会产生一段对射信号脉冲），统计片盒2的晶圆槽21数量，并确定扫描装置扫过每个晶圆槽21的对应位置；
47.与定位传感器5同步地，计数传感器4通过获取片盒2穿过第一对射电眼41和第二对射电眼42之间的过程中二者之间的对射信号产生次数计算片盒2中存在缺件的晶圆槽21总数（同理，在计数传感器4扫描过程中，当晶圆槽21中放置有晶圆片或槽壁实体时，因被遮挡故无对射信号发生；当即晶圆槽21中存在缺件时，则因无遮挡会产生一段对射信号脉冲），以用于后续统计片盒2中的晶圆数；最后，通过匹配每个计数传感器4得到的脉冲对射信号对应的定位传感器5获得的同步（同一时段发送的）脉冲对射信号，即可获得缺件的晶圆槽21共有多少个，且每个缺件的晶圆槽21位于片盒2的对应位置（即从扫描侧起位于第几个晶圆槽21），以最终定位片盒2中存在缺件的所有晶圆槽21。
48.以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。