CN209993581U - 基板传送设备及半导体制程机台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种基板传送设备及半导体制程机台。基板传送设备包括传送装置以及定位装置。所述传送装置用以传送所述基板至所述定位装置进行定位。所述定位装置用以计算所述基板的待测位置。若所述待测位置与第一默认位置相同，则所述定位装置提供默认传送坐标至所述传送装置。若所述待测位置与所述第一默认位置不同，则所述定位装置提供修正传送坐标至所述传送装置。所述修正传送坐标包含所述预设传送坐标以及坐标修正值。所述第一默认位置为默认圆心坐标，所述待测位置为所述基板的圆心坐标检测值。

Description

基板传送设备及半导体制程机台

技术领域

本实用新型涉及基板传送设备技术领域，特别涉及一种具有定位功能的基板传送设备及半导体制程机台。

背景技术

为了能使制程速度加快，半导体制程机台使用机械手臂等方式来传递晶圆。例如以机械手臂从下货区的卡匣中取出晶圆，再送至制程腔体中的载台或转盘上。若晶圆放置在转盘上的位置并未对正，则在转盘旋转时有可能造成不稳定并影响制程良率。

请参照图1，放置晶圆1的卡匣2并未与晶圆1紧配。晶圆1放置于卡匣2中的位置会有些许不同，造成后续机械手臂持取晶圆1放到载台或转盘上时，晶圆1的圆心无法对准转盘的转轴。

习知技术使用机械定位或雷射光学定位，步骤繁复，浪费许多制程时间。另有使用影像定位的方式，但是对于透明的晶圆材料或不透明的晶圆材料无法一体适用。对于有翘曲情况的晶圆亦无法准确定位。

有些影像定位技术，将取像单元设置于制程腔体之中。但是因为制程腔体中通常还需要配置其他的设备以便处理制程腔体中的基板，所以不易将取像单元的光轴配置成与基板的对称轴重迭。取像单元获取的影像将因此产生畸变，增加定位的难度与时间。另外，制程腔体中常常要施加反应气体或物质，容易污染取像单元的镜头，使得半导体机台必须时常停机维修。

故，有必要提供一种基板传送设备及半导体制程机台，以解决现有技术所存在的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型之主要目的在于提供一种一种基板传送设备及一种半导体制程机台，可有效地解决现有技术中定位方式复杂，无法定位翘曲晶圆的问题。

为达成本实用新型的前述目的，本实用新型一实施例提供一种基板传送设备，适于将所述基板从下货区传送至载台上。所述基板传送设备包括传送装置以及定位装置。所述传送装置用以承托所述基板并传送所述基板到所述载台上。所述定位装置设置于所述下货区与所述载台之间，用以定位所述基板的待测位置。所述传送装置用以于传送所述基板至所述载台上之前，先传送所述基板至所述定位装置进行定位。所述定位装置用以计算所述基板的所述待测位置。若所述待测位置与第一默认位置相同，则所述定位装置提供一默认传送坐标至所述传送装置，以使所述基板能被所述传送装置传送至所述载台上之第二默认位置。若所述待测位置与所述第一默认位置不同，则所述定位装置提供修正传送坐标至所述传送装置，以使所述基板能被所述传送装置传送至所述载台上之所述第二默认位置。所述修正传送坐标包含所述预设传送坐标以及坐标修正值。所述第一默认位置为默认圆心坐标，所述待测位置为所述基板的圆心坐标检测值，且所述坐标修正值为所述圆心坐标检测值与所述预设圆心坐标的差值。

于本揭示的实施例中，所述定位装置包括取像单元以及背光单元相对所述取像单元而设置。所述背光单元的光轴与所述取像单元的光轴重迭。所述传送装置用以将所述基板传送至所述背光单元与所述取像单元之间，以使所述基板位于所述取像单元的取像范围中。

于本揭示的一实施例中，所述第一默认位置位于所述背光单元与所述取像单元之间的所述取像范围之中。

于本揭示的一实施例中，当所述传送装置抵达默认装置位置时，所述定位装置才检测所述基板是否位于所述第一默认位置，且所述默认装置位置位于所述背光单元与所述取像单元之间。

于本揭示的一实施例中，所述待测位置为所述基板的多个所述圆心坐标检测值的平均值。

于本揭示的一实施例中，所述定位装置包含运算单元，用以计算所述基板的所述圆心坐标检测值。所述圆心坐标检测值是由所述运算装置以图形比对法、圆弧计算法或圆适配卡尺法其中之一计算而得到。

于本揭示的一实施例中，所述定位装置用以操作所述取像单元获取所述基板的完整影像。

再者，本实用新型另提供一种半导体制程机台，包括反应腔、下货区以及基板传送设备。所述反应腔用以进行半导体制程。所述反应腔中设置载台。所述下货区用以放置至少基板。所述基板传送设备包括传送装置以及定位装置。所述传送装置用以承托所述基板并将所述基板从所述下货区传送到所述载台上。所述定位装置设置于所述下货区与所述载台之间，用以定位所述基板的待测位置。所述传送装置用以于传送所述基板至所述载台上之前，先传送所述基板至所述定位装置进行定位。所述定位装置用以计算所述基板的所述待测位置。若所述待测位置与第一默认位置相同，则所述定位装置提供默认传送坐标至所述传送装置，以使所述基板能被所述传送装置传送至所述载台上之第二默认位置。若所述待测位置与所述第一默认位置不同，则所述定位装置提供修正传送坐标至所述传送装置，以使所述基板能被所述传送装置传送至所述载台上之所述第二默认位置。其中所述修正传送坐标包含所述预设传送坐标以及坐标修正值。所述第一默认位置为默认圆心坐标，所述待测位置为所述基板的圆心坐标检测值，且所述坐标修正值为所述圆心坐标检测值与所述预设圆心坐标的差值。

于本揭示其中之一实施例的半导体制程机台中，所述定位装置包括取像单元以及背光单元相对所述取像单元而设置。所述背光单元的光轴与所述取像单元的光轴重迭。所述传送装置用以将所述基板传送至所述背光单元与所述取像单元之间，以使所述基板位于所述取像单元的取像范围中。

与现有技术相比较，在本实用新型的基板传送设备以及半导体制程机台藉由定位装置的取像单元以及背光单元检测并取得基板的圆心坐标检测值，修正传送装置的传送坐标，如此可快速准确的提供晶圆定位，不受晶圆翘曲的影响，有效地避免现有技术中的问题。

附图说明

图1显示习知技术中放置晶圆的卡匣的结构示意图；

图2显示根据本揭示的一实施例中半导体制程机台的结构示意图；

图3显示根据本揭示的一实施例中第一默认位置与第二默认位置的示意图；

图4显示根据本揭示的一实施例中取像单元以及背光单元的结构示意图；

图5显示根据本揭示的一实施例中默认装置位置的示意图；

图6显示根据本揭示的一实施例中取像单元所获得的影像示意图；以及

图7显示根据本揭示的一实施例的基板传送方法的流程示意图。

具体实施方式

为让本实用新型上述目的、特征及优点更明显易懂，下文特举本实用新型较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。再者，本实用新型所提到的方向用语，例如上、下、顶、底、前、后、左、右、内、外、侧面、周围、中央、水平、横向、垂直、纵向、轴向、径向、最上层或最下层等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本实用新型，而非用以限制本实用新型。

参照图2及图3，本揭示提供一种基板传送设备100，适于将所述基板10从一下货区200传送至一载台30上。所述基板传送设备100包括一传送装置110以及一定位装置120。所述传送装置110用以承托所述基板10并传送所述基板10到所述载台30上。所述定位装置120设置于所述下货区200与所述载台30之间，用以定位所述基板10的一待测位置M_P。所述传送装置110用以于传送所述基板10至所述载台30上之前，先传送所述基板10至所述定位装置120进行定位。所述定位装置120用以计算所述基板10的所述待测位置M_P。若所述待测位置M_P与一第一默认位置P_P1相同，则所述定位装置120提供一默认传送坐标P_C至所述传送装置110，以使所述基板10能被所述传送装置110传送至所述载台30上之一第二默认位置P_P2。若所述待测位置M_P与所述第一默认位置P_P1不同，则所述定位装置120提供一修正传送坐标A_C至所述传送装置110，以使所述基板10能被所述传送装置110传送至所述载台30上之所述第二默认位置P_P2。所述修正传送坐标A_C包含所述预设传送坐标P_C以及一坐标修正值。所述第一默认位置P_P1为一默认圆心坐标P_CC，所述待测位置M_P为所述基板10的一圆心坐标检测值M_CC，且所述坐标修正值为所述圆心坐标检测值M_CC与所述预设圆心坐标P_CC的差值。

具体的，所述基板传送设备100应先进行校正，使得若所述待测位置M_P与所述第一默认位置P_P1相同时，所述传送装置110能以所述默认传送坐标P_C将所述基板10送至所述载台30的所述第二默认位置P_P2。图3所示为所述待测位置M_P与所述第一默认位置P_P1不相同的例子。图2、图3中，第一默认位置P_P1或第二默认位置P_P2的黑点仅为说明示意之用，并非表示在所述基板传送设备100中必须画出对位的黑点或记号。

具体的，图3所示为透明的基板10，故可透过基板看到下方的传送装置110。传送装置110例如为机械手臂，本发明不限于此。图6所示为不透明或透明度较低的基板10’。

具体的，因为基板10多半为圆形，具有对称性，所以采用圆心坐标来做为定位的基准，可以快速准确的达成基板的定位。而且对于有翘曲的基板或是对位缺口的基板亦可适用。

参照图4，于本揭示其中之一实施例中，所述定位装置120包括一取像单元121以及一背光单元122相对所述取像单元121而设置。所述背光单元122的一光轴O_A与所述取像单元121的一光轴O_A’重迭。所述传送装置110用以将所述基板10传送至所述背光单元122与所述取像单元121之间，以使所述基板10位于所述取像单元121的一取像范围C_F中。

具体的，背光单元122的一光轴O_A与所述取像单元121的一光轴O_A’重迭，且光轴O_A垂直传送装置110的承托平面，可以使取像单元121获取的影像不致产生畸变，降低辨识与运算的难度，缩短制程时间。

于本揭示其中之一实施例中，所述第一默认位置P_P1位于所述背光单元122与所述取像单元121之间的所述取像范围C_F之中。

参照图5，于本揭示其中之一实施例中，当所述传送装置110抵达一默认装置位置P_DP时，所述定位装置120才检测所述基板10是否位于所述第一默认位置P_P1，且所述默认装置位置P_DP位于所述背光单元122与所述取像单元121之间。

具体的，传送装置110应先校正，使得传送装置110能准确抵达所述默认装置位置P_DP。当所述传送装置110抵达一默认装置位置P_DP时，触发所述定位装置120检测所述基板10的位置。

于本揭示其中之一实施例中，所述待测位置M_P为所述基板10的多个所述圆心坐标检测值M_CC的平均值。

具体的，虽然仅提供一小段圆弧也可计算出圆心位置，但是对于有翘曲状况的基板，只以一小段圆弧来计算圆心会有较大的误差，因此本揭示取较大范围的圆影像，计算出多个圆心坐标并加以平均，以取得较佳的对位结果。

参照图2，于本揭示其中之一实施例中，所述定位装置120包含一运算单元130，用以计算所述基板10的所述圆心坐标检测值M_CC。所述圆心坐标检测值是由所述运算装置以一图形比对法(Pattern Match)、一圆弧计算法(Curve Fit)或一圆适配卡尺法(CircleFit Caliper)其中之一计算而得到。

具体的，图形比对法需要完整的基板影像，且适用于不透明或透明度较低的基板。图形比对法将基板影像切成小块面积，并计算所有小块面积所形成的图案重心位置，即为基板的圆心位置。圆弧计算法适用于透明或不透明的基板。圆弧计算法将基板的圆周适当分割成数小段，计算每一段圆弧的中垂线。圆弧小段之间可以部分重迭。两条中垂线的交会处便是圆心位置。本揭示计算多个圆心位置后加以平均，并设定上下限以便在计算平均圆心位置前消去坐标值过度偏离的圆心。圆适配卡尺法适用于透明、不透明或翘曲的基板。圆适配卡尺法是以软件卡尺在基板影像圆周上进行适配，建构最佳拟合圆(VirtualCircle))而获得圆心坐标。本揭示以软件卡尺适配多段圆弧段取得多个圆心坐标后再取平均值以降低误差。

于本揭示其中之一实施例中，所述定位装置用以操作所述取像单元获取所述基板的完整影像。

参照图2及图3，本揭示还提供一种半导体制程机台1000包括一反应腔300、一下货区200以及一基板传送设备100。所述反应腔300用以进行半导体制程。所述反应腔300中设置一载台30。所述下货区200用以放置至少一基板10。所述基板传送设备100包括一传送装置110以及一定位装置120。所述传送装置110用以承托所述基板10并将所述基板10从所述下货区200传送到所述载台30上。所述定位装置120设置于所述下货区200与所述载台30之间，用以定位所述基板10的一待测位置M_P。所述传送装置110用以于传送所述基板10至所述载台30上之前，先传送所述基板10至所述定位装置120进行定位。所述定位装置120用以计算所述基板10的所述待测位置M_P。若所述待测位置M_P与一第一默认位置P_P1相同，则所述定位装置120提供一默认传送坐标P_C至所述传送装置110，以使所述基板10能被所述传送装置110传送至所述载台30上之一第二默认位置P_P2。若所述待测位置M_P与所述第一默认位置P_P1不同，则所述定位装置120提供一修正传送坐标A_C至所述传送装置110，以使所述基板10能被所述传送装置110传送至所述载台30上之所述第二默认位置P_P2。其中所述修正传送坐标A_C包含所述预设传送坐标P_C以及一坐标修正值。所述第一默认位置P_P1为一默认圆心坐标P_CC，所述待测位置M_P为所述基板10的一圆心坐标检测值M_CC，且所述坐标修正值为所述圆心坐标检测值M_CC与所述预设圆心坐标P_CC的差值。

具体的，所述基板传送设备100应先进行校正，使得若所述待测位置M_P与所述第一默认位置P_P1相同时，所述传送装置110能以所述默认传送坐标P_C将所述基板10送至所述载台30的所述第二默认位置P_P2。图3所示为所述待测位置M_P与所述第一默认位置P_P1不相同的例子。图2、图3中，第一默认位置P_P1或第二默认位置P_P2的黑点仅为说明示意之用，并非表示在所述基板传送设备100中必须画出对位的黑点或记号。

具体的，图3所示为透明的基板10，故可透过基板看到下方的传送装置110。传送装置110例如为机械手臂，本发明不限于此。图6所示为不透明或透明度较低的基板10’。

具体的，因为基板10多半为圆形，具有对称性，所以采用圆心坐标来做为定位的基准，可以快速准确的达成基板的定位。而且对于有翘曲的基板或是对位缺口的基板亦可适用。

具体的，图2所示半导体制程机台1000的下货区200、反应腔300等的数目与配置仅为说明之用，本揭示不限于此。

具体的，载台30例如为转盘(Spin Chuck)。基板10例如为晶圆(Wafer)。下货区200可设置晶圆卡匣(Wafer Cassette)以承载多个晶圆。

参照图4，于本揭示其中之一实施例的半导体制程机台1000中，所述定位装置120包括一取像单元121以及一背光单元122相对所述取像单元121而设置。所述背光单元122的一光轴O_A与所述取像单元121的一光轴O_A’重迭。所述传送装置110用以将所述基板10传送至所述背光单元122与所述取像单元121之间，以使所述基板10位于所述取像单元121的一取像范围C_F中。

具体的，背光单元122的一光轴O_A与所述取像单元121的一光轴O_A’重迭，且光轴O_A垂直传送装置110的承托平面，可以使取像单元121获取的影像不致产生畸变，降低辨识与运算的难度，缩短制程时间。具体的，取像单元121的一光轴O_A’大致与基板10的对称轴重迭以获取畸变程度较低的影像。

参照图7，本揭示还提供一种基板传送方法，适于将所述基板10从一下货区200传送至一载台30上，其中所述基板传送方法包括：步骤S10：提供一传送装置110；步骤S20：提供一定位装置120，设置于所述下货区200与所述载台30之间；步骤S30：所述传送装置110承托所述基板10并将所述基板10传送至所述定位装置120；步骤S40：所述定位装置120检测所述基板10的一待测位置M_P；步骤S50：所述定位装置120判断所述待测位置M_P与一第一默认位置P_P1是否相同，若所述待测位置M_P与一第一默认位置P_P1相同则执行步骤S60：所述定位装置120提供一默认传送坐标P_C至所述传送装置110；步骤S70：所述传送装置110依所述默认传送坐标P_C传送所述基板10至所述载台30上之一第二默认位置P_P2；若所述待测位置M_P与所述第一默认位置P_P1不同，则执行步骤S80：所述定位装置120提供一修正传送坐标A_C至所述传送装置110；以及步骤S90：所述传送装置110依所述修正传送坐标A_C传送所述基板10至所述载台30上之所述第二默认位置P_P2。其中所述修正传送坐标A_C包含所述预设传送坐标P_C以及一坐标修正值，所述第一默认位置P_P1为一默认圆心坐标P_CC，所述待测位置M_P为所述基板10的一圆心坐标检测值M_CC，且所述坐标修正值为所述圆心坐标检测值M_CC与所述预设圆心坐标P_CC的差值。

相较于先前技术，本揭示的基板传送设备、半导体制程机台以及基板传送方法藉由定位装置的取像单元以及背光单元检测并取得基板的圆心坐标检测值，修正传送装置的传送坐标，如此可快速准确的提供晶圆定位，不受晶圆翘曲的影响，有效地避免现有技术中的问题。

本实用新型已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本实用新型的范例。必需指出的是，已公开的实施例并未限制本实用新型的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本实用新型的范围内。

Claims (9)

1.一种基板传送设备，适于将所述基板从下货区传送至载台上，其特征在于，所述基板传送设备包括：

传送装置，用以承托所述基板并传送所述基板到所述载台上；以及

定位装置，设置于所述下货区与所述载台之间，用以定位所述基板的待测位置，其中

所述传送装置用以于传送所述基板至所述载台上之前，先传送所述基板至所述定位装置进行定位；所述定位装置用以计算所述基板的所述待测位置；

若所述待测位置与第一默认位置相同，则所述定位装置提供默认传送坐标至所述传送装置，以使所述基板能被所述传送装置传送至所述载台上之第二默认位置；以及

若所述待测位置与所述第一默认位置不同，则所述定位装置提供修正传送坐标至所述传送装置，以使所述基板能被所述传送装置传送至所述载台上之所述第二默认位置，其中所述修正传送坐标包含所述默认传送坐标以及坐标修正值，所述第一默认位置为默认圆心坐标，所述待测位置为所述基板的圆心坐标检测值，且所述坐标修正值为所述圆心坐标检测值与所述默认圆心坐标的差值。

2.如权利要求1所述的基板传送设备，其特征在于，

所述定位装置包括取像单元以及背光单元相对所述取像单元而设置；

所述背光单元的光轴与所述取像单元的光轴重迭；以及

所述传送装置用以将所述基板传送至所述背光单元与所述取像单元之间，以使所述基板位于所述取像单元的取像范围中。

3.如权利要求2所述的基板传送设备，其特征在于，所述第一默认位置位于所述背光单元与所述取像单元之间的所述取像范围之中。

4.如权利要求2所述的基板传送设备，其特征在于，当所述传送装置抵达默认装置位置时，所述定位装置才检测所述基板是否位于所述第一默认位置，且所述默认装置位置位于所述背光单元与所述取像单元之间。

5.如权利要求1所述的基板传送设备，其特征在于，所述待测位置为所述基板的多个所述圆心坐标检测值的平均值。

6.如权利要求1所述的基板传送设备，其特征在于，所述定位装置包含运算单元，用以计算所述基板的所述圆心坐标检测值，其中所述圆心坐标检测值是由所述运算装置以图形比对法、圆弧计算法或圆适配卡尺法其中之一计算而得到。

7.如权利要求2所述的基板传送设备，其特征在于，所述定位装置用以操作所述取像单元获取所述基板的完整影像。

8.一种半导体制程机台，其特征在于，包括

反应腔，用以进行半导体制程，其中所述反应腔中设置载台；

下货区，用以放置至少一基板；以及

基板传送设备，包括：

传送装置，用以承托所述基板并将所述基板从所述下货区传送到所述载台上；以及

定位装置，设置于所述下货区与所述载台之间，用以定位所述基板的待测位置，其中

所述传送装置用以于传送所述基板至所述载台上之前，先传送所述基板至所述定位装置进行定位；

所述定位装置用以计算所述基板的所述待测位置；

若所述待测位置与第一默认位置相同，则所述定位装置提供默认传送坐标至所述传送装置，以使所述基板能被所述传送装置传送至所述载台上之第二默认位置；以及

若所述待测位置与所述第一默认位置不同，则所述定位装置提供修正传送坐标，至所述传送装置，以使所述基板能被所述传送装置传送至所述载台上之所述第二默认位置，其中所述修正传送坐标包含所述默认传送坐标以及坐标修正值，所述第一默认位置为默认圆心坐标，所述待测位置为所述基板的圆心坐标检测值，且所述坐标修正值为所述圆心坐标检测值与所述默认圆心坐标的差值。

9.如权利要求8所述的半导体制程机台，其特征在于，

所述定位装置包括取像单元以及背光单元相对所述取像单元而设置；

所述背光单元的光轴与所述取像单元的光轴重迭；以及

所述传送装置用以将所述基板传送至所述背光单元与所述取像单元之间，以使所述基板位于所述取像单元的取像范围中。

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