片盒定位装置、片盒装卸载系统及半导体加工设备的制作方法

本发明属于微电子加工技术领域，具体涉及一种片盒定位装置、片盒装卸载系统及半导体加工设备。

背景技术：

片盒(cassette)是一种可以同时容纳多个晶片或托盘的盒形装置，一般呈单列多层结构，容量从数片到数十片不等，如图1所示，其中，托盘10一般作为晶片11的承载体，用于承载多个晶片11。在自动化的led刻蚀机或者其他等离子体设备中，需要实现全自动化地装载或卸载托盘10来提高生产效率，为此，需要片盒升降机构和真空机械手配合来向片盒1装载或卸载托盘10，大大提高了生产效率。

图2为现有的led刻蚀机的片盒自动装卸载系统的结构示意图，请参阅图2，该片盒自动装卸载系统包括：片盒1、片盒升降机构2和真空腔室3，其中，片盒1可拆卸地安装在真空腔室3内，片盒升降机构2安装在真空腔室3的下方，用于驱动片盒1进行升降，以与机械手配合进行装卸载托盘；具体的工作过程为：先将装满托盘的片盒1安装在真空腔室3的片盒定位装置(图中未示出)上，然后片盒升降机构2带动片盒1做规定的升降动作，以配合机械手完成片盒1内托盘10的自动化装卸载。

需要在此说明的是，真空腔室3内的片盒定位装置决定了片盒1内的托盘10与机械手之间的水平相对位置，是保证机械手准确装卸载托盘10的关键因素之一，该片盒定位装置是一个需要人为操作进行定位片盒1的装置。图3为现有的片盒定位装置的结构示意图，请参阅图3，该片盒定位装置包括：安装板4和定位块5，其中，在安装板4一端的上表面上设置有两个定位销6，定位块5用螺钉固定在安装板4的与定位销6所在的一端相对的一端的侧壁上，片盒升降机构2固定在安装板4的下表面上；在片盒1底壁边缘设置有与定位销6一一对应的两个定位槽7，定位槽7的边缘形成有开口，以供定位销6经过该开口套入定位槽7内定位块5用于限制片盒1在z轴上的位置，从而可以确定了片盒的空间位置。

图4为采用图3所示的片盒定位装置的工作状态示意图，请参阅图4，采用图3所示的片盒定位装置在定位片盒时，先手持片盒1大体摆正位置，然后抬高片盒1的朝向定位块5的一端(图4中的左端)，且片盒1整体向真空腔室3内侧稍稍过位，如图4中产生过位距离l，使得定位槽7对准定位销6，向右、向下移动片盒1使得定位销6套入定位槽7中，然后将片盒1翘起的左端慢慢放平,最后轻推片盒1使其底壁后端面靠在定位块5上即可。

然而，在实际应用中，上述过位距离l人为操作很难控制，容易出现最下层的托盘10与真空腔室3的内侧壁发生碰撞，这样，不仅会引起晶片移位，从而影响工艺啊质量，而且还容易对托盘造成损坏，尤其是脆性较高、材料昂贵的sic托盘。

为此，目前亟需一种片盒定位装置来解决上述问题。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一片盒定位装置、片盒装卸载系统及半导体加工设备。

为解决上述问题之一，本发明提供了一种片盒定位装置，用于对片盒进行定位，所述片盒定位装置包括安装板，所述安装板沿预设方向的一端设置有定位销，另一端设置有定位块；所述片盒底壁下表面上形成有第一空间和第二空间，所述第一空间的朝向所述片盒内部的内周壁上设置有与定位销一一对应的凹部，所述凹部用于限制所述定位销位于其内，来限制所述片盒在所述预设方向上朝向所述定位块移动；所述第二空间的朝向所述片盒内部的内周壁用于限制所述定位块，来限制所述片盒在所述预设方向上朝向所述定位销移动。

优选地，所述第一空间为凹部或者贯穿所述片盒底壁厚度的开口。

优选地，所述第二空间为凹部或者贯穿所述片盒底壁厚度的开口。

优选地，所述第一空间和所述第二空间为相互独立的空间，或者所述第一空间和所述第二空间连通。

优选地，所述第二空间和所述定位块的设置方式为：对应所述片盒的与所述预设方向垂直的方向的居中位置设置。

优选地，所述定位块在所述预设方向上的长度大于所述凹部在所述预设方向上的长度。

优选地，所述定位销的数量为至少两个，至少两个所述定位销在所述预设方向上的位置相同；至少两个所述定位销在与所述预设方向垂直的方向上间隔设置。

优选地，所述定位块的数量为至少两个，至少两个所述定位块在所述预设方向上的位置相同，且平行设置；至少两个所述定位块在与所述预设方向上垂直的方向上间隔设置。

本发明还提供一种片盒装卸载系统，包括片盒定位装置，所述片盒定位装置采用本发明上述提供的片盒定位装置。

优选地，还包括腔室和片盒升降机构；所述片盒定位装置，设置在所述腔室内，用于固定所述片盒；所述片盒升降机构，用于驱动所述片盒定位装置升降，以间接带动所述片盒升降。

本发明还提供一种半导体加工设备，包括片盒装卸载系统，所述片盒装卸载系统采用本发明上述提供的片盒装卸载系统。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的片盒定位装置，借助在片盒底壁上设置第一空间和第二空间，第一空间的朝向所述片盒内部的内周壁上设置有与定位销一一对应的凹部，凹部用于限制所述定位销位于其内，来限制片盒在预设方向上朝向定位块移动；第二空间的朝向片盒内部的内周壁用于限制定位块，来限制片盒在预设方向上朝向定位销移动，可以实现定位销和定位块沿预设方向在片盒的内侧定位，在定位过程中，片盒向腔室内壁最多移动至预先设定好的定位销确定的位置，因此，可以避免了托盘在定位时与腔室内壁发生过位碰撞，从而可以避免片盒的损坏和晶片的移位，提高了片盒寿命和提高了产品良率。

本发明提供的片盒装卸载系统，由于其采用本发明提供的片盒定位装置，因此，可以提高使用寿命和保证晶片装卸载过程的精度。

本发明提供的半导体加工设备，由于其采用本发明提供的片盒装卸载系统，因此，可以提高工艺质量。

附图说明

图1为典型的片盒的结构示意图；

图2为现有的led刻蚀机的片盒自动装卸载系统的结构示意图；

图3为现有的片盒定位装置的结构示意图；

图4为采用图3所示的片盒定位装置的工作状态示意图；

图5为本发明实施例提供的片盒定位装置的结构示意图；

图6为采用图5所示的片盒定位装置的工作状态示意图；

图7为片盒底壁和安装板的另一种结构示意图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的片盒定位装置、片盒装卸载系统及半导体加工设备进行详细描述。

图5为本发明实施例提供的片盒定位装置的结构示意图；图6为采用图5所示的片盒定位装置的工作状态示意图；请参阅图5和图6，本发明实施例提供的片盒定位装置，用于对片盒1进行定位，所述片盒定位装置包括安装板4，所述安装板4沿预设方向的一端设置有定位销6，在图5中，预设方向为x轴方向；另一端设置有定位块5；片盒1底壁下表面上形成有第一空间61和第二空间51，所述第一空间61的朝向所述片盒1内部的内周壁上设置有与定位销6一一对应的凹部611，所述凹部611用于限制所述定位销6位于其内，来限制所述片盒1在所述预设方向上朝向所述定位块5移动，具体地，第一空间为贯穿所述片盒1底壁厚度的开口，如图5和图6所示，在图5中，定位销6限制片盒1朝向x轴负方向移动，在图6中，定位销6限制片盒1朝向左侧方向移动。所述第二空间51的朝向所述片盒1内部的内周壁用于限制所述定位块5，来限制所述片盒1在所述预设方向上朝向所述定位销6移动，具体地，第二空间51为贯穿所述片盒1底壁厚度的开口。具体地，在图5中，定位块5用于限制片盒1沿x轴正方向上移动，在图6中，定位块5用于限制片盒1向右侧方向移动。

优选地，定位销6的数量为至少两个，至少两个定位销6在所述预设方向上的位置相同，至少两个所述定位销在与所述预设方向垂直的方向上间隔设置，如图5所示，定位销6的数量为两个，对应地，凹部611的数量也为两个，借助该两个定位销6和与之对应的凹部611配合，不仅可以限制片盒1在图5所示的围绕z轴进行旋转，而且还可以进一步限制片盒1朝向x轴负方向移动，从而可以提高片盒定位装置的可靠性。

在实际应用中，第一空间61和第二空间51还可以为未贯穿片盒底壁的凹部，如图7所示，需要在此说明的是，为凹部的第一空间61的深度应该大于定位销6的高度，以及为凹部的第二空间51的深度应该大于定位块5的高度，这样，能够保证片盒的底壁放置在安装板4上，从而借助安装板4稳定地支撑片盒。

优选地，所述定位块5数量为至少两个，至少两个定位块5在所述预设方向上的位置相同，至少两个所述定位块在与所述预设方向上垂直的方向上间隔设置，这样，可以提高定位块5对片盒的限制，从而可以提高片盒定位装置的可靠性。

由上可知，通过上述至少两个定位销6和定位块5能够将片盒1限制在xy平面上，不会发生移动和旋转。另外，安装板4固定在片盒升降机构2上，这样，片盒1自身的重力限制片盒1在z轴方向上移动，最终片盒1的6个空间自由度均被限制，也就实现了片盒1的定位。

下面结合图6详细描述本发明实施例提高的片盒定位装置是如何进行定位的。具体地：首先，片盒1的与定位销6对应的一端位于安装板4上，且位于定位销6的外侧，抬高片盒1的与定位块5对应的一端；接着，对位定位销6和凹部611，并将片盒1向左侧的腔室3内壁方向拖动，直至定位销6位于凹部611内(即，实现定位销6在片盒1的内侧接触定位)；最后，将片盒1的与定位块5对应的一端放下，且定位块5位于第二空间51的朝向片盒1内部的内壁接触定位(即，定位块5在片盒1的内侧接触定位)，完成片盒1的定位。

优选地，所述定位块5在所述预设方向上的长度大于所述凹部611在所述预设方向上的长度，这样，在片盒1定位过程中且定位销6未位于凹部611之前，片盒1的与定位块5对应的一端可以始终搭置在定位块5上，这样，操作人员就不需要将片盒1的一端抬起的作用力，从而可以尽量省力。

优选地，在本实施例中，所述第一空间61和所述第二空间51连通，如图5所示。在实际应用中，第一空间61和第二空间51还可以为相互独立的空间。

还需要在此说明的是，本发明并不限制第一空间61和第二空间51的尺寸大小，只要能够满足将定位销6位于凹部611内，且和定位块5限制片盒在x轴方向上移动的要求即可。

优选地，所述第二空间51和所述定位块5的设置方式为：对应所述片盒1的与所述预设方向垂直的方向(即图5中的y轴方向)的居中位置设置，这样，可以通过定位块5在片盒1的居中位置限制片盒1，从而可以提高片盒定位装置定位的稳定性和可靠性。

具体地，所述定位块5不仅可以与所述安装板4一体成型；还可以采用螺纹固定方式固定在所述安装板4上。

综上所述，由于本发明第一空间61的朝向所述片盒1内部的内周壁上设置有与定位销6一一对应的凹部611，第二空间51的朝向所述片盒1内部的内周壁用于限制所述定位块5，因此，定位销6和定位块5需要在片盒1的内侧接触定位，具体过程如上，对比本发明的定位过程和现有技术的定位过程可知，在定位过程中，片盒1向腔室3内壁最多移动至预先设定好的定位销6确定的位置，因此，可以避免了托盘10在定位时与腔室3内壁发生过位碰撞，从而可以避免片盒的损坏和晶片的移位，提高了片盒寿命和提高了产品良率。

作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种片盒装卸载系统，包括片盒定位装置，所述片盒定位装置采用本发明上述实施例1提供的片盒定位装置。

具体地，片盒装卸载系统还包括腔室和片盒升降机构；其中，所述片盒定位装置，设置在所述腔室内，用于固定所述片盒；所述片盒升降机构，用于驱动所述片盒定位装置升降，以间接带动所述片盒升降。更具体地，腔室一般为真空腔室。

还作为另一个技术方案，本发明实施例还提供一种半导体加工设备，包括片盒装卸载系统，所述片盒装卸载系统采用本发明上述实施例提供的片盒装卸载系统。

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。