封闭式片盒

技术领域

本申请属于半导体制造技术领域，具体涉及一种封闭式片盒。

背景技术

AlN磁控溅射设备是一种广泛应用于LED领域的薄膜制备设备，其使用物理气象沉积法(PVD)在晶圆(衬底)表面沉积一层AlN薄膜。相关技术中的AlN磁控溅射设备主要包括洁净工作台、装载腔、传输腔、工艺腔和冷却腔。工艺托盘传输的具体流程为：操作人员将洁净工作台以SiC(碳化硅)托盘作为载体进行晶圆装载，之后进入装载腔(大气和真空交互)，腔室抽至真空状态，托盘进入传输腔(腔室为真空状态)，通过机械手将托盘传入工艺腔进行工艺，工艺完成后进入冷却腔进行冷却，之后再传回装载腔，充氮气至大气状态后进行取片操作。由于装载腔与外界交互会引入尘埃，尘埃会影响后续芯片电性能和良率。

为了将推盘传入传输腔，相关技术中采用片盒搬运片盒，具体为：通过导片机或操作人员将载有晶圆的SiC托盘装入片盒的槽位中，然后将片盒搬运至装载腔进行AlN工艺。

然而，上述片盒无法将晶圆与大气隔绝，导致晶圆表面在装载和搬运过程中不可避免地被大气环境中的尘埃污染，从而增加AlN工艺过程中颗粒的数量，与此同时，装载腔在装载或卸载片盒时，由于充气会引入尘埃，污染晶圆表面，从而增加晶圆表面颗粒的数量。

发明内容

本申请实施例的目的是提供一种封闭式片盒，能够解决常规片盒无法隔绝晶圆与外界环境，从而导致晶圆表面受到污染而增加AlN工艺过程中晶圆表面颗粒数量的问题。

为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：

本申请实施例提供了一种封闭式片盒，该封闭式片盒包括：

顶板、底板和连接于顶板与底板之间的多个立柱，所述立柱上设有多个槽位；

所述封闭式片盒还包括活动门和侧板，所述活动门和所述侧板分别围设在多个所述立柱的外侧，所述活动门、所述侧板、所述顶板和所述底板共同围成容纳空间，所述活动门的顶部与所述顶板活动连接，所述活动门的底部与所述底板活动连接，所述活动门能够开启或关闭所述容纳空间。

本申请实施例中，通过顶板、底板、侧板和活动门共同围成一密闭的容纳空间，且活动门可进行开启或关闭，在需要向密闭式片盒内送入载有晶圆的托盘时，将活动门开启，从而方便载有晶圆的托盘送入；晶圆随封闭式片盒装载和搬运的过程中，活动门关闭，从而将晶圆密封在封闭式片盒内部，避免晶圆在装载和搬运过程中直接与大气环境接触，减少大气环境中的尘埃对晶圆表面的污染，从而降低晶圆表面颗粒的数量，提高LED制程生产过程中的外延片表面良率。

附图说明

图1为本申请实施例公开的活动门处于关闭状态的封闭式片盒的结构示意图；

图2为本申请实施例公开的去掉侧板的封闭式片盒的结构示意图；

图3为本申请实施例公开的封闭式片盒的后视图；

图4为本申请实施例公开的活动门的结构示意图；

图5为本申请实施例公开的锁紧件的示意图；

图6为本申请实施例公开的限位部的示意图；

图7为本申请实施例公开的第一连杆或第二连杆的示意图；

图8为本申请实施例公开的安装座、悬臂轴、第一连杆或第二连杆、以及紧固件的装配剖视图；

图9为本申请实施例公开的安装座、悬臂轴和第一连杆或第二连杆的装配剖视图；

图10为本申请实施例公开的左门、右门、连杆组件及顶板的装配示意图；

图11为本申请实施例公开的左护板和右护板的示意图；

图12为本申请实施例公开的左护板、右护板及活动门的装配示意图；

图13为图12中A处的局部放大图；

图14为图12中B处的局部放大图。

附图标记说明：

100-顶板；110-限位部；120-安装座；130-悬臂轴；140-连接轴；150-提手；

200-底板；

300-立柱；310-槽位；

400-活动门；410-左门；411-磁性件；412-褶边；413-第一弯钩；420-右门；421-吸附板；

500-侧板；510-左护板；511-第二弯钩；520-右护板；530-后护板；531-活动销；540-可透视窗口；

600-连杆组件；610-第一连杆；611-容纳孔；612-通槽；620-第二连杆；630-锁紧件；640-紧固件。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例进行详细地说明。

参考图1至图4，本申请实施例公开了一种封闭式片盒，所公开的封闭式片盒包括顶板100、底板200、多个立柱300、活动门400和侧板500。

其中，顶板100和底板200相对且间隔设置，顶板100和底板200之间通过多个立柱300实现连接，如此，通过顶板100、底板200和多个立柱300形成了封闭式片盒的基本骨架。每个立柱300上设置多个槽位310，这些槽位310用于放置载有晶圆的托盘。通常情况下，将载有晶圆的托盘移动至封闭式片盒内，并对应放置在每个槽位310中。为了使托盘上的晶圆不受外界环境的影响，本申请实施例中在多个立柱300的外侧设置侧板500和活动门400，通过侧板500和活动门400，可以将立柱300的外侧进行封闭。如此，活动门400、侧板500、顶板100和底板200共同围成一封闭的容纳空间，也即，顶板100封闭顶部，底板200封闭顶部，侧板500和活动门400封闭侧部，从而可以从各个方位对设置在槽位310的托盘上的晶圆进行封闭，从而可以使晶圆与外界环境隔绝，进而避免了晶圆与外界环境直接接触而受到污染。

为了将晶圆移入或移出封闭式片盒，本申请实施例中将活动门400的顶部与顶板100活动连接，且活动门400的底部与底板200活动连接。如此，使得活动门400能够开启或关闭容纳空间。

基于上述设置，通过顶板100、底板200、侧板500和活动门400共同围成一密闭的容纳空间，且活动门400可进行开启或关闭，在需要向密闭式片盒内送入载有晶圆的托盘时，将活动门400开启，从而方便载有晶圆的托盘送入；晶圆随封闭式片盒装载和搬运的过程中，活动门400关闭，从而将晶圆密封在封闭式片盒内部，避免晶圆在装载和搬运过程中直接与大气环境接触，减少大气环境中的尘埃对晶圆表面的污染，从而降低晶圆表面颗粒的数量，提高LED制程生产过程中的外延片表面良率。相比于相关技术中的开放式片盒导致晶圆表面产生颗粒的问题，本申请实施例公开的封闭式片盒能够达到减少晶圆表面颗粒数量的目的。

参考图3，在一些实施例中，侧板500包括分别设置于活动门400左右两侧的左护板510和右护板520，以及与活动门400相对设置的后护板530，左护板510、右护板520及后护板530各自与顶板100和底板200中的至少一者连接。可选地，在活动门400处于关闭的情况下，左护板510和右护板520可以左右对称的设置在活动门400的两侧，后护板530与活动门400正相对，如此，左护板510和右护板520分别对左右两侧进行封闭，后护板530和活动门400分别对前后两侧进行封闭。当需要移入或移出托盘时，将活动门400开启，以方便托盘的移动。考虑到左护板510、右护板520和后护板530的装配，可以将左护板510的顶部与顶板100连接，或者，将左护板510的底部与底板200连接，或者，将左护板510的顶部与顶板100连接且底部与底板200连接。较为优选地，左护板510的顶部与顶板100固定连接，底部与底板200固定连接，如焊接、紧固件连接、卡接、铆接、粘接等，本申请实施例中不限制具体固定方式。同样地，右护板520与顶板100、底板200的连接方式，以及后护板530与顶板100、底板200的连接方式均可参考上述左护板510的连接方式，此处不再赘述。

参考图1和图2，为了使活动门400能够开启或关闭容纳空间，本申请实施例中，活动门400的顶部通过一连杆组件600与顶板100活动连接，活动门400的底部通过另一连杆组件600与底板200活动连接。如此，一方面，活动门400的顶部通过一连杆组件600安装至顶板100上，底部通过另一连杆组件600安装至底板200上，从而能够对活动门400进行支撑、安装；另一方面，通过上下两组连杆组件600，可以使活动门400相对于底板200和顶板100活动，从而可以实现活动门400的开启或关闭。

进一步地，参考图10，连杆组件600包括第一连杆610和第二连杆620，第一连杆610的第一端与活动门400转动连接，第一连杆610的第二端与顶板100或底板200转动连接，第二连杆620的第一端与活动门400转动连接，第二连杆620的第二端与顶板100或底板200转动连接。第一连杆610和第二连的位置关系和尺寸可以根据需要灵活的设置，使得活动门400按照预设的轨迹进行运动。优选地，第一连杆610和第二连杆620被设置为使得活动门400能够绕顶板100和底板200运动，以开启或关闭容纳空间。可选地，封闭式片盒可以包括一个活动门400，此时，活动门400的顶部通过一组连杆组件600中的第一连杆610和第二连杆620与顶板100活动连接，活动门400的底部通过另一组连杆组件600中的第一连杆610和第二连杆620活动连接，且上下两组连杆组件600中的第一连杆610上下对应设置，第二连杆620上下对应设置，也即，上下两组连杆组件600中的第一连杆610的运动轨迹相同，第二连杆620的运动轨迹相同，从而能够保证活动门400的顶部和底部同步运动，进而避免了活动门400的顶部和底部发生运动干涉而导致活动门400变形。基于上述设置，顶板100为固定的构件，活动门400为活动的构件，活动门400和顶板100之间通过第一连杆610和第二连杆620连接，如此，活动门400、活动门400顶部的第一连杆610、第二连杆620、以及顶板100四者构成了上层的平面四连杆机构，同样地，活动门400、活动门400底部的第一连杆610和第二连杆620、以及底板200四者构成了下层的平面四连杆机构，且上层的平面四连杆机构和下层的平面四连杆机构的运动形式相同。通过上下两层平面四连杆机构既可以对活动门400进行支撑，保证活动门400在开启或关闭过程中不会发生倾斜而与顶板100或底板200刮蹭，又能够使活动门400在长时间使用过程中保持设计的形状而不发生明显的、影响封闭式片盒使用的变形，进而保证了活动门400的稳定性。

参考图2、图5和图6，在一些实施例中，第一连杆610和/或第二连杆620上设有锁紧件630，顶板100和/或底板200上设有限位部110，在活动门400开启的情况下，锁紧件630与限位部110向配合，以对活动门400进行限位。可选地，所述锁紧件630可以是旋钮柱塞，在第一连杆610或第二连杆620上开设安装孔，如螺纹孔，旋钮柱塞安装至安装孔中。对应地，限位部110可以是设置在顶板100或底板200上的限位块，限位块上开设限位孔或限位槽。当活动门400开启后，将旋钮柱塞与限位孔或限位槽对正，而后将旋钮柱塞插入限位孔或限位槽中，从而可以通过机械方式对活动门400进行锁定，保证了活动门400在机械手移入或移出托盘时不易产生运动而对机械手产生干涉。

参考图1，在一些实施例中，活动门400包括左右对称设置的左门410和右门420，其中，左门410和右门420分别对应两组连杆组件600，具体为，左门410的顶部通过一组连杆组件600与顶板100活动连接，左门410的底部通过另一组连杆组件600与底板200活动连接。同样地，右门420的顶部通过一组连杆组件600与顶板100活动连接，右门420的底部通过另一组连杆组件600与底板200活动连接。基于上述设置，使得左门410和右门420能够各自绕顶板100和底板200相向运动或相背运动。因此，在机械手移入或移出托盘时，可同时开启左门410和右门420，以扩大封闭式片盒的开口，方便于托盘的移动。

参考图10，在一些实施例中，左门410和右门420中的一者上设有磁性件411，另一者上设有导磁材质的吸附板421，在活动门400关闭的情况下，左门410与右门420之间通过磁性件411和吸附板421吸合。可选地，在左门410或右门420上设置磁铁安装板，磁性件411为磁铁，通过螺钉固定在磁铁安装板上，导磁吸附板421与磁性件411相对设置。当左门410和右门420关闭时，磁性件411与吸附板421在磁力作用下使左门410和右门420紧密关闭，保证在封闭式片盒搬运过程中左门410和右门420时刻保持关闭状态，且不会相对运动。

参考图12和图14，在一些实施例中，左门410的靠近右门420的端部，以及右门420的靠近左门410的端部均设有褶边412，在活动门400关闭时，左门410端部的褶边412与右门420端部的褶边412紧密相抵。本申请实施例中考虑到安装误差等因素，在左门410和右门420关闭时，通过各自端部的褶边412紧密相抵，从而可以保证左门410与右门420之间具有良好的封闭性，进而能够保证封闭式片盒的封闭性。

参考图1、图2、图7至图10，在一些实施例中，顶板100或底板200上设有安装座120，安装座120上可转动地设有悬臂轴130，悬臂轴130与第一连杆610的第二端或第二连杆620的第二端固定连接，活动门400上可转动地设有连接轴140，连接轴140与第一连杆610的第一端或第二连杆620的第一端固定连接。可选地，安装座120可以是轴承座，在安装座120内设有滚动轴承和挡圈，使得悬臂轴130与安装座120之间可以通过滚动轴承转动连接。第一连杆610的第二端与安装座120之间通过悬臂轴130连接，从而使得第一连杆610的第二端可围绕悬臂轴130转动。同样地，第二连杆620的第二端与另一个安装座120之间通过另一个悬臂轴130连接，从而使得第二连杆620的第二端可围绕另一个悬臂轴130转动。进一步地，活动门400上设有连接轴140，连接轴140可在活动门400上转动，如此，第一连杆610的第一端与活动门400之间通过连接轴140连接，从而使得第一连杆610的第一端可围绕连接轴140转动。同样地，第二连杆620的第一端与活动门400之间通过另一个连接轴140连接，使得第二连杆620的第一端与活动门400之间通过另一个连接轴140连接，从而使得第二连杆620的第一端可围绕另一个连接轴140转动。

参考图7和图9，在一些实施例中，第一连杆610的两端以及第二连杆620的两端分别设有容纳孔611，各个容纳孔611的侧壁上开设有通槽612，悬臂轴130或连接轴140对应穿设于容纳孔611中。为了固定连接，第一连杆610和第二连杆620上均设有紧固件640，如紧固螺钉等，紧固件640能够使通槽612的相对设置的两个槽壁相互靠近，从而使容纳孔611的孔壁压紧悬臂轴130或连接轴140。基于上述设置，当紧固件640为紧固螺钉时，其从第一连杆610的端部或第二连杆620的端部拧入，穿过通槽612，并与通槽612的槽壁连接。如此，在旋拧紧固螺钉时，可使通槽612变窄，最终通过容纳孔611的孔壁夹紧悬臂轴130或连接轴140，从而实现固定。当然，除上述方式之外，本申请实施例中还可以采用其他固定方式，例如，卡接方式、螺接方式等，此处不限制连接轴140或悬臂轴130各自与第一连杆610或第二连杆620的具体固定方式。

参考图12和图13，在一些实施例中，活动门400的靠近左护板510或右护板520的端部形成有第一弯钩413，相应地，左护板510的靠近活动门400的端部，或右护板520的靠近活动门400的端部设有第二弯钩511。在活动门400关闭状态下，第一弯钩413与第二弯钩511相互勾合，以在活动门400与左护板510之间或活动门400与右护板520之间形成迷宫式封闭结构。基于上述设置，在第一弯钩413与第二弯钩511相互勾合时，第一弯钩413的侧壁能够与第二弯钩511的侧壁相抵，从而可以避免存留间隙而无法阻挡空气或杂质进入到封闭式片盒内部。为进一步提高密封性，还可以分别在第一弯钩413和第二弯钩511上设置密封件，如密封垫等，当第一弯钩413与第二弯钩511相互勾合时，两者之间可通过密封件进一步密封，进一步保证了活动门400与左护板510之间的密封性，以及活动门400与右护板520之间的密封性。

参考图1和图11，在一些实施例中，活动门400为多边形板件或弧形板件，其可以围设在封闭式片盒的前部。为了提高封闭式片盒的密封性，本申请实施例中，顶板100的靠近活动门400的外缘轮廓与活动门400的内表面轮廓形状相同，从而，在活动门400关闭时，活动门400的内表面可以与顶板100的外缘抵紧，以提高密封性。然而，考虑到制造误差、装配误差等因素，可以使顶板100的外缘轮廓与活动门400的内表面之间的距离h不超过2mm，如，0.5mm、1mm、2mm等。基于此间隙，既可以有效缓解由于制造误差、装配误差等因素导致的活动门400与顶板100之间产生运动干涉，又可以在一定程度上保证封闭式片盒的密封性，有效防止灰尘、杂质等进入到封闭式片盒内部。

同理，底板200的靠近活动门400的外缘轮廓与活动门400的内表面轮廓形状相同，且底板200的外缘轮廓与活动门400的内表面轮廓之间的距离h不超过2mm。基于上述设置，在活动门400关闭时，活动门400的内表面与底板200的外缘抵紧，从而提高了密封性。与此同时，由于间隙的存在，使得活动门400与顶板100之间不会产生运动干涉，并且，在一定程度上还可以保证封闭式片盒的密封性，有效防止灰尘、杂质等进入到封闭式片盒内部。

参考图3，在一些实施例中，左护板510、右护板520和后护板530中的至少一者上开设有可透视窗口540。基于可透视窗口540的设置，使得封闭式片盒的局部可以透过红外探测信号，从而方便于检测封闭式片盒内的托盘。

另外，后护板530整体可以通过活动销531设置在顶板100上，从而可以进行翻转开启，进而方便检查搬运过程中托盘是否滑动，以免自动检测系统产生错误的报警信息。为防止后护板530随意开启，在后护板530的背离活动销531的一端于底板200之间通过磁铁吸附，从而防止后护板530随意上下翻动而意外打开。

在一些实施例中，左护板510、右护板520和后护板530分别可采用铝合金板材，一方面可以保证具有足够的强度，另一方面还可以减轻质量，且不易生锈，保证了封闭式片盒的使用寿命。

在一些实施例中，还可以在顶板100上设置提手150，以方便操作人员搬运封闭式片盒。

本申请实施例中的封闭式片盒的操作过程为：

开启活动门400的左门410和右门420，将锁紧件630插入限位部110中，进行机械限位，从而保证活动门400不会在外力作用下关闭；通过机械手或操作人员向封闭式片盒内的槽位310上装载托盘；托盘装载完毕后，拔出锁紧件630，关闭活动门400，将封闭式片盒搬运至机台装载腔，准备进行工艺；封闭式片盒装入装载腔后，打开活动门400，将锁紧件630插入限位部110，进行机械限位，随后即可进行工艺取放托盘。

综上所述，本申请实施例公开的封闭式片盒具有良好的密封性，从而可以有效避免在装配和搬运过程中其内部的晶圆直接与大气缓解接触，减少大气环境中的尘埃对晶圆表面的污染，进而降低晶圆表面颗粒的数量，提高LED制程生成过程中的外延片表面良率。采用平面四连杆机构安装的左门410和右门420，保证了活动门400开启或关闭过程中的稳定性，满足了封闭式片盒在指定空间范围内的使用要求；托盘防止在封闭式片盒内部，而所有活动部件均布置在封闭式片盒的外部，如，安装座120、锁紧件630等，从而避免了活动部件在转动和碰撞过程中引起的尘埃污染晶圆表面。本申请实施例中的封闭式片盒操作简单、操作人员只需执行开启活动门400、锁紧件630、关闭活动门400等动作，无需其他辅助动作；且该封闭式片盒适用性较强，不仅适用于人工操作，还适用于自动化装卸载。

上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。