片盒定位装置以及半导体加工设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子加工技术领域，具体地，涉及一种片盒定位装置以及半导体加工设备。
【背景技术】
[0002]从片盒(Cassette)中取出晶片是众多半导体加工设备自动化传输过程的第一步，所以取片的效率和可靠性便成为实现晶片高度自动化生产的重要必要条件之一。
[0003]图1为半导体加工设备的原理框图。如图1所示，半导体加工设备包括装载腔室13、传输腔室2和反应腔室3。其中，装载腔室13用于承载片盒I ;片盒I用于承载多个晶片，其具体结构如图2所示，片盒I的左侧、右侧和后端(图2中片盒I的左面、右面和前面)均具有用于承载晶片6的槽口，从而使片盒I内的多个晶片6沿竖直方向间隔设置；片盒I的前端(图2中片盒I的后面)可供晶片6沿图2的箭头方向取出或放入。在传输腔室2内设置有机械手4，用于在片盒I和反应腔室3之间传输晶片；此外，在片盒I的底部还设置有片盒升降装置5，用于驱动片盒I在竖直方向作直线运动，从而配合机械手4取出片盒内的任一晶片。
[0004]此外，在片盒I和片盒升降装置5之间还设置有片盒定位装置，用于对片盒I在水平方向上的位置以及水平度进行定位。图3为现有的一种片盒定位装置的立体图。如图3所示，片盒定位装置包括定位板7，定位板7通过螺钉11固定在片盒升降装置5的连接板10上，用于承载片盒I ;并且，在定位板7上分别设置有定位挡块8和U型定位块9，用于在片盒I被置于定位板7上时限制片盒I水平移动。此外，在定位板7上还设置有紧定螺钉12，用于调节定位板7的水平度。在安装片盒I的过程中，操作人员将片盒I放置于定位板7上，并利用定位挡块8和U型定位块9限定片盒I在水平方向上的位置，然后利用紧定螺钉12调节片盒I的水平度。
[0005]上述片盒定位装置在实际应用中不可避免地存在以下问题，即:如图4A和4B所示，在利用机械手4自片盒I取片的过程中，通常需要设定机械手4的初始位置中心01与片盒I内的取片位置中心02之间的水平间距A，且针对片盒I内的任意一个晶片6，该水平间距A是唯一的，以保证由机械手4取出的各个晶片6能够位于该机械手4上唯一的指定位置。然而，由于操作人员是手动将片盒I放置在定位板7上，该操作往往因受到速度、力度及角度等因素的影响，使得片盒I内的某些晶片6的中心(如图4B中的d/2半径处，d为晶片6的直径)会偏离取片位置中心02，导致这些晶片6在被机械手4取出时会偏离机械手4上唯一的指定位置，从而造成不同晶片6在机械手4上的位置不唯一，进而降低了后续的传输及工艺的效率。
[0006]在实际应用中，虽然可以另设晶片校准装置与机械手配套使用，以解决不同晶片在机械手上的位置不唯一的问题，但是，该晶片校准装置的成本较高，且维护不便，从而增加了半导体加工设备的制造和使用成本。
【发明内容】
[0007]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种片盒定位装置以及半导体加工设备，其可以使片盒内的所有晶片在水平方向上的位置一致，从而可以使由机械手取出的各个晶片均位于该机械手上唯一的指定位置，进而可以提高传输及工艺的效率。
[0008]为实现本发明的目的而提供一种片盒定位装置，其位于用于容纳片盒的装载腔室内，并在升降装置的驱动下沿竖直方向作直线运动，所述片盒定位装置包括定位底板、旋转定位板和支撑柱，其中，所述定位底板水平设置，且与所述升降装置连接；所述旋转定位板置于所述定位底板上，且所述旋转定位板的一端与所述定位底板的一端可旋转的连接；所述旋转定位板用于承载片盒，并且在所述旋转定位板上设置有定位组件，用于限制所述片盒在所述旋转定位板上的位置；所述支撑柱设置在所述旋转定位板的下方，且所述支撑柱和所述定位底板在竖直方向上作相对直线运动，以在所述支撑柱上升至预设的最高位置时，所述旋转定位板由所述支撑柱顶起并旋转至相对于所述定位底板倾斜的位置；在所述支撑柱位于预设的最低位置时，所述旋转定位板在自身重力作用下回落至所述定位底板上。
[0009]其中，所述片盒定位装置还包括旋转连接组件；所述旋转连接组件包括旋转轴和与之配合的轴承，所述旋转轴与所述定位底板固定连接，且所述旋转轴平行于水平方向；所述轴承与所述旋转定位板固定连接。
[0010]优选的，所述旋转连接组件的数量为两个，且两个所述旋转连接组件对称地设置在所述定位底板一端的两侧。
[0011]其中，所述片盒定位装置还包括旋转连接组件；所述旋转连接组件包括旋转轴和与之相配合的轴承，所述旋转轴与所述旋转定位板固定连接，且所述旋转轴平行于水平方向；所述轴承与所述定位底板固定连接。
[0012]优选的，所述旋转连接组件的数量为两个，且两个所述旋转连接组件对称地设置在所述旋转定位板一端的两侧。
[0013]优选的，所述支撑柱与所述装载腔室固定连接。
[0014]优选的，所述片盒定位装置还包括支撑柱升降机构，用于驱动所述支撑柱沿竖直方向作直线运动。
[0015]优选的，所述支撑柱升降机构包括支架和直线驱动源，其中，所述支架用于将所述直线驱动源固定在所述装载腔室的底部；所述支撑柱的下端与所述直线驱动源的驱动轴连接；所述支撑柱的上端沿竖直方向穿过所述装载腔室并延伸至所述旋转定位板的下方；所述直线驱动源用于驱动所述支撑柱沿竖直方向作直线运动。
[0016]优选的，所述直线驱动源包括直线电机或直线气缸。
[0017]优选的，所述直线驱动源为直线气缸，并且所述支撑柱升降机构还包括缓冲器，用于对所述支撑柱在其沿竖直方向作直线运动时起到减速缓冲的作用。
[0018]优选的，所述支撑柱升降机构包括支架、旋转驱动源和传动组件，其中，所述支架用于将所述旋转驱动源固定在所述装载腔室的底部；所述旋转驱动源用于提供旋转动力；所述传动组件用于将由所述旋转驱动源提供的旋转动力转换为直线动力，并传递至所述支撑柱；所述支撑柱的下端与所述传动组件连接；所述支撑柱的上端沿竖直方向穿过所述装载腔室并延伸至所述旋转定位板的下方。
[0019]优选的，在所述装载腔室的底部设置有通孔，所述支撑柱通过所述通孔延伸至所述装载腔室的内部；在所述支撑柱上套制有波纹管，所述波纹管的上端与所述装载腔室的底部密封连接，且所述通孔位于所述波纹管内；所述波纹管的下端与所述支撑柱密封连接。
[0020]优选的，所述支撑柱升降机构还包括导柱和与之配合的直线轴承，所述导柱的上端与所述装载腔室的底部固定连接，且所述导柱平行于竖直方向；所述直线轴承与所述支撑柱连接。
[0021]作为另一个技术方案，本发明还提供一种半导体加工设备，包括装载腔室、传输腔室和工艺腔室，其中，所述装载腔室用于容纳片盒，并且在所述装载腔室的底部设置有升降装置，所述升降装置通过片盒定位装置与片盒连接和定位；在所述传输腔室内设置有机械手，用于通过与所述升降装置配合自所述片盒内取出或放入晶片，并将晶片移入或移出所述工艺腔室，所述片盒定位装置采用了本发明提供的上述片盒定位装置。
[0022]本发明具有以下有益效果:
[0023]本发明提供的片盒定位装置，其通过使旋转定位板的一端与定位底板的一端可旋转的连接，并通过使设置在旋转定位板的下方的支撑柱和定位底板在竖直方向上作相对直线运动，可以在支撑柱上升至预设的最高位置时，使旋转定位板由支撑柱顶起并旋转至相对于定位底板倾斜的位置，从而在操作人员手动将片盒放置在旋转定位板上时，可以使片盒倾斜(片盒可供取片的前端朝上倾斜)，进而使片盒内的晶片在自身重力的作用下自动滑落至片盒后端的槽口内，从而可以使片盒内的所有晶片在水平方向上的位置一致；而后，可以在支撑柱位于预设的最低位置时，使旋转定位板在自身重力作用下回落至定位底板上，此时由机械手取出的各个晶片均位于该机械手上唯一的指定位置，从而可以提高传输及工艺的效率。
[0024]本发明提供的半导体加工设备，其通过采用本发明提供的上述片盒定位装置，可以使片盒内的所有晶片在水平方向上的位置一致，从而可以使由机械手取出的各个晶片均位于该机械手上唯一的指定位置，进而可以提高传输及工艺的效率。
【附图说明】
[0025]图1为半导体加工设备的原理框图；
[0026]图2为片盒的结构示意图；
[0027]图3为现有的一种片盒定位装置的立体图；
[0028]图4A为机械手与片盒的相对位置的俯视图；
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