201135863 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明爲：「用來在清淨的環境下，於清淨容器間或 各種處埋裝置間，移載半導體晶圓或液晶基板等薄板狀物 」的把持裝置'具備該把持裝置的搬運裝置以及薄板狀物 加工設備。 【先前技術】 薄板狀物之一的半導體晶圓（簡稱爲晶圓），是由處 理設備對表面實施光阻劑塗布、曝光，顯像等各種的細微 處理。因此，在「遮斷外部環境，廢棄物或塵埃的浮遊量 極少」之被稱爲無塵室的清淨環境中，於可密閉的清淨容 器將複數枚收納於棚架上，並在已密閉的狀態下，在各處 理設備間運搬。 第1圖’是顯示「對晶圓實施各種處理」之處理設備 1的部分截斷立體圖。「由手動或者專用的運搬裝置所運 來之一種清淨容器」的 FOUP ( Front Opening Unified Pod :晶圓匣）2，被載置於「爲處理設備1的一部分，在 F0UP2與處理裝置3之間收授晶圓」的搬運裝置4所具 有的載置台5 ’在此’是在已遮蔽外界環境的狀態下開門 。一旦FOUP2開門，FOUP2內的晶圓將由搬運裝置4所 具備的搬運機器人6取出’並搬運至「用來在搬運裝置4 與處理裝置3之間收授晶圓」的承載室7。在此之後，由 處理裝置3所具備的搬運機器人（圖面中未顯示）朝處理 -5- 201135863 室8搬運，並在處理室8內實施各種處理。搬運裝置4， 是以「用來遮斷外部環境」的壁覆蓋其周圍，並在搬運裝 置4的上部具有風扇過濾單元（Fan Filter Unit) 9。相較 於設置有搬運裝置4的無塵室環境，風扇過濾單元9對搬 運裝置4內部提供清淨度更高的高清淨空氣作爲向下的層 流。 藉由該高清淨空氣的向下層流，相較於外部的無塵室 環境，搬運裝置4內部可保持正壓（更高的壓力），而能 防止來自於裝置外部之微小塵埃的浸入。此外，由於該高 清淨空氣，是通過「搬運裝置4的底部所具備之空氣可流 通」的底板1〇而朝裝置外部排出，因此在內部所產生的 塵埃，而能藉由該向下的層流而朝裝置外部排出。 由該風扇過濾單元9所供給之向下層流的流速和流量 ，倘若過小，將使在搬運裝置4內部所產生的塵埃無法排 出至外部，相反地，倘若過大，將使滯留於裝置內部或 FOUP2之間隙的塵埃飛散，進而附著於晶圓17上，因此 最好是根據搬運裝置4的構造和所設置的環境，調整成適 當的狀態。藉由該向下層流而局部性地維持成高清淨環境 的環境，被稱爲微環境（mini-environment)，而成爲最 適合執行晶圓之搬運的環境。 傳統上，在搬運機器人6搬運晶圓之際，晶圓的保持 手段大多是採用：在搬運手臂11具備吸附墊，並利用真 空吸引力來吸附晶圓背面的方式。但是，由於吸附墊是直 接接觸於晶圓背面，因此產生「對晶圓造成傷痕、或附著 -6- 201135863 塵埃」之麻煩的可能性變高。此外，隨著晶圓之大型化的 發展，晶圓容易因爲本身的重量而撓曲，倘若吸附已撓曲 之晶圓的背面來進行搬運，容易導致吸附不良或搬運不良 ，而成爲良率下降的其中一個原因。此外，在搬運「因不 明原因而被載置於從特定位置偏移之位置」的晶圓的場合 中，將變成在「晶圓與搬運手臂11的位置關係已從特定 位置偏移」的狀態下執行搬運動作，在最差的場合中，有 時將使晶圓破損。 有鑑於此，爲了解決上述的問題點，而變成廣泛地使 用「構成利用複數個把持構件來把持晶圓之外周緣」的把 持式手臂。第2圖是由日本特開2004- 1 1 95 54號公報所揭 示的把持式手臂，是從斜上方向下觀視「將該把持式手臂 安裝於搬運機器人6之臂單元13前端的狀態」的立體圖 。在被分隔成雙叉狀之把持手臂12的兩端安裝有固定把 持構件1 4，在與臂單元1 3之間的連結部分側，將具有導 引手段1 5的移動把持構件1 6安裝成可執行進退動作。 固定把持構件1 4及移動把持構件1 6抵接於晶圓1 7 周緣部的部分，是形成對應於晶圓1 7之外周緣的形狀。 移動把持構件1 6的滑動動作，是由馬達18、及連結於該 馬達1 8的軸的進給螺桿機構1 9所執行，而形成藉由馬達 1 8的正轉而朝把持方向（τ方向）動作，藉由逆轉而朝開 放方向（S方向）動作（進退動作）的構造。此外，在把 持式手臂的中央附近，埋入有光線反射式感測器2 〇，而 形成藉由該光線反射式感測器2 0，來辨識晶圓1 7是否正 201135863 常地被載置於把持式手臂12上。 第3圖是從橫向觀視上述把持式手臂12的圖。上述 把持式手臂1 2把持晶圓的動作則如以下所述。首先，晶 圓17是由搬運機器人6載置於把持式手臂12上「由固定 把持構件14與移動把持構件16所限定」的場所（第3圖 (a ))。在此之後，移動把持構件1 6是藉由馬達18而 移動至把持位置爲止，經載置的晶圓17是藉由固定把持 構件14及移動把持構件16，而被導引至限定的把持位置 ，而形成第3圖（b )的狀態，便完成把持動作。此時， 晶圓17被載置成「其周緣部抵接於固定把持構件14及移 動把持構件1 6的傾斜部分2 1」，由於把持完成時是從橫 向方向把持著周緣部，因此在背面不會產生「起因於傷痕 或塵埃」的損傷。 此外，近年來，「利用由空氣或氮氣的氣流所產生的 白努利（Bernoulli )效果而以無接觸的方式，並非機械性 的把持機構，來搬運晶圓17」的方法業已實用化。這是 被稱爲白努利吸盤（Bernoulli chuck)之無接觸的搬運方 法，在日本特開平1 1 -2 543 69號公報中揭示一種以下的裝 置：設置促使空氣的迴旋流產生的迴旋室，而獲得將迴旋 流送入「具有面向被搬運物之對向面」的鐘型套管（bell-mouth ) 內部 的強大 吸引力 。如 此一來 ，由 於是以 無接觸 的狀態保持被搬運物，因此不會產生「因把持構件與被搬 運物的摩擦所造成」的塵埃，使「難以利用機械性的把持 或吸附」之薄型晶圓的搬運變得可能。 -8 - 201135863 [專利文獻1]日本特開2004—丨1 95 54號公報 [專利文獻2]日本特開平n_254369號公報 【發明內容】 [發明欲解決之課題] 然而’在上述的方法中仍然殘留著大量的問題點。首 先，在「由上述把持式手臂12把持晶圓17之周緣部」的 方法中’並無法完全抑制塵埃的產生。當把持晶圓17之 際，移動把持構件16是從第3圖（a)的位置移動至第3 圖（b )的位置。在上述的移動時，晶圓1 7是在其周緣部 摩擦滑動於固定把持構件1 4及移動把持構件1 6之傾斜部 分2 1的狀態下移動至把持位置，因此從該經摩擦的部分 產生極微量的塵埃並附著於晶圓1 7，而具有對後續處理 步驟的良率造成不良影響的問題點。 此外，在無接觸搬運裝置中，用來產生白努利效果的 構造複雜，而導致製造成本上揚。此外，由於複雜的構造 以致小型化困難，不利於狹隘區域的搬運’導致可使用的 環境受到限制。此外，爲了將無接觸搬運裝置搭載於既有 的搬運機器人6 ’則必須大幅地改造搬運機器人ό。不僅 如此’在這樣的方式中’爲了確保保持力’必須噴出大量 的空氣。因此，經噴出的大量空氣將擾亂搬運裝置4內的 向下層流的氣流、或導致「滯留於周邊處理裝置或F0UP 之間隙的塵埃」飛散，以致引發：被搬運物的晶圓I7’ 其清淨度下降的問題。 -9 - 201135863 本發明是有鑑於上述問題點所開發的發明，其目的是 提供一種：可抑制因摩擦所產生的塵埃及飛散，傳統的搬 運手臂的置換能容易且低價地完成，輕量且即使在狹隘的 場所，也能使用的薄型把持裝置。 [解決課題手段] 用來達成上述目的之請求項1所記載的發明，是由^ 可轉動地連結於搬運機器人之臂部前端」的搬運手指部、 和「被固設於前述搬運手指部之前端」的第1把持構件、 及「藉由驅動手段，而在把持位置與待機位置間執行動作 」的第2把持構件所構成，用來把持薄板狀物之周緣部的 把持裝置，其特徵爲：具備：「在內部具有壓縮氣體流通 用的流路、以及與該流路連通的複數個噴出口」的前述搬 運手指部、及「用來控制前述壓縮氣體對前述搬運手指部 之前述流路的供給」的控制部；根據前述控制部的控制， 對應於前述搬運手指部的動作狀態，對前述搬運手指部的 前述流路供給前述壓縮氣體，使前述壓縮氣體從前述搬運 手指部的前述複數個噴出口噴出，並使前述薄板狀物浮起 。根據上述的構造，可在薄板狀物的下表面與搬運手指部 的上表面沒有接觸的狀態下，執行薄板狀物的把持。 請求項2所記載的發明，前述控制部，是藉由「在把 持前述薄板狀物之際，對前述搬運手指部的前述流路供給 前述壓縮氣體，促使前述壓縮氣體從前述複數個噴出口噴 出」，而使前述薄板狀物浮起並把持。 -10- 201135863 請求項3所記載的發明，是請求項1所 置，其中前述控制部，是藉由「在握持及釋 物之際，對前述搬運手指部的前述流路供給 ，促使前述壓縮氣體從前述複數個噴出口噴 述薄板狀物浮起並把持。 請求項4所記載的發明，是請求項1所 置，其中前述控制部，是藉由「在將握持前 際、握持著前述薄板狀物之際、及將釋放前 際，對前述搬運手指部的前述流路供給前述 使前述壓縮氣體從前述複數的噴出口噴出」 板狀物浮起。 請求項5所記載的發明，是請求項1所 置，其中前述搬運手指部，具有較前述搬運 更加隆起之形狀的上浮墊，前述上浮墊具有 出口。根據上述的構造，即使在搬運「極薄 璃基板等容易因本身的重量而撓曲」之薄板 ，薄板狀物的周緣或下表面也不會接觸於搬 面。 請求項6所記載的發明，是請求項1、： 載的把持裝置，其中第2把持構件，是藉由 力而朝向前述薄板狀物彈推。根據上述構造 度的按壓來握持薄板狀物。 請求項7所記載的發明，是具備請求項 任一項所記載的把持裝置的搬運裝置。 記載的把持裝 放前述薄板狀 前述壓縮氣體 出」，而使前 記載的把持裝 述薄板狀物之 述薄板狀物之 壓縮氣體，促 ，而使前述薄 記載的把持裝 手指部周緣部 前述複數個噴 晶圓或大型玻 狀物的場合中 運手指部上表 !、3或4所記 彈性體的彈性 ，能以一定強 1〜6之其中 -11 - 201135863 請求項8的發明，是藉由以「設置於搬運手指部」的 第1把持構件及第2把持構件挾持薄板狀物的周緣部，而 把持該薄板狀物的把持方法，其特徵爲：對應於前述搬運 手指部的動作狀態，從被設在面向前述搬運手指部之前述 薄板狀物的面上的噴出口，對前述薄板狀物噴出壓縮氣體 ’促使前述薄板狀物在前述搬運手指部上略微浮起。根據 上述方法，可不產生塵埃地把持薄板狀物，且能抑制壓縮 氣體的總噴出量。 請求項9的發明，是請求項8所記載之薄板狀物的把 持方法’其中在藉由前述第1把持構件與前述第2把持構 件把持前述薄板狀物之際，使壓縮氣體從前述搬運手指部 噴出’而使前述薄板狀物在前述搬運手指部上略微浮起。 請求項1 0的發明，是請求項8所記載之薄板狀物的 把持方法，其中當藉由前述第1把持構件與前述第2把持 構件把持前述薄板狀物之際、以及釋放前述薄板狀物的把 持之際’使壓縮氣體從前述搬運手指部噴出，而使前述薄 板狀物在前述搬運手指部上略微浮起。 請求項1 1的發明，是請求項8所記載之薄板狀物的 把持方法’其中當藉由前述第1把持構件與前述第2把持 構件把持前述薄板狀物之際、和維持著「該薄板狀構件被 把持狀態」的過程中、及釋放前述薄板狀物的把持之際， 使壓縮氣體從前述搬運手指部噴出，而使前述薄板狀物在 前述搬運手指部上略微浮起。 請求項12的發明，是藉由以「設置於搬運手指部」 -12- 201135863 的第1把持構件及第2把持構件挾持薄板狀物的周緣部， 而把持該薄板狀物的把持方法，其特徵爲： 當前述薄板狀物存在於前述手指部的附近時，從被設 在面向前述搬運手指部之前述薄板狀物的面上的噴出口， 對前述薄板狀物噴出壓縮氣體，促使前述薄板狀物在前述 搬運手指部上略微浮起。 [發明的效果] 根據本發明的把持裝置，當把持薄板狀物之際，由於 是藉由從噴出口噴出壓縮氣體來把持薄板狀物，因此可消 除「因薄板狀物與把持構件的摩擦」所引起之塵埃的產生 此外，不侷限於把持之際，當搬運薄板狀物時，藉由 持續噴出壓縮氣體，即使在「把持較大型的薄板狀物，搬 運至目的位置」的場合中，也能防止薄板狀物因本身的重 量或振動，導致薄板狀物接觸於把持裝置上表面的問題。 不僅如此，由於僅在短時間內供給少量的壓縮氣體， 因此不會導致滯留於FOUP內部的塵埃飛散，且也不會有 「流動於微環境（mini-environment)內的向下層流」因 所噴出的壓縮氣體而擾亂的情形，故可將薄板狀物維持於 清淨的狀態。 不僅如此’由於本發明的把持裝置可降低壓縮氣體的 消耗量，因此在替換「已安裝於搬運機器人之現有搬運手 臂」的場合中，不必刻意追加安裝專用的配管，可能利用 -13- 201135863 「用於把持構件之動作的配管」，因此能以較容易的作業 ，且低廉的價格進行替換。 【實施方式】 以下，根據圖面詳細說明本發明的實施形態。第1圖 所示之半導體的處理設備1具備：處理裝置3，該處理裝 置3是用來對晶圓1 7執行光阻劑塗布、曝光、顯像等的 各種處理；及搬運裝置4，該搬運裝置4是用來將晶圓17 從FOUP2朝處理裝置3之「搬出入口」的承載室7等搬 運。其中的搬運裝置4具備：複數個載置台5，該複數個 載置台5是用來執行「在複數個棚架上收納有晶圓17」 之FOUP2的載置、及FOUP2的門的開閉；和搬運機器人 6，該搬運機器人6具有可彎曲伸展的臂單元13(請參考 第2圖）：和移動裝置（圖面中未顯示），該移動裝置將 該搬運機器人6固定於滑動部的上部，使其相對於所具備 之複數個載置台5的排列位置，平行地移動；及機器人控 制部，該機器人控制部是用來控制搬運機器人6和前述移 動裝置的動作或訊號。 第4圖，是安裝有「本發明其中一個實施例的把持裝 置22」之搬運機器人6的立體圖。把持裝置22，是可轉 動地設置於「被安裝在搬運機器人6之基台上」的臂單元 13的前端部。臂單元13具備2個臂部13a、13b，並在其 連接部具有可彎曲伸展的構造。 把持裝置22具備：搬運手指部23 :和上浮墊24，該 -14- 201135863 上浮墊位於搬運手指部23上，且其形狀較周邊更加隆 :和晶圓墊2 5，該晶圓墊2 5可達成用來防止「搬運手 部23上之晶圓1 7的位置偏移」之止動器的功能；和第 把持構件26，該第1把持構件26是一邊一個地固設於 運手指部23前端部分的左右；及第2把持構件29，該 2把持構件29是藉由在關節塊27內所具備之驅動手段 的動作，而可在把持位置與待機位置之間進退移動。 只要位在由上述晶圓墊25、第1把持構件26及位 待機位置的第2把持構件29所限定的範圍內，無論晶 1 7被載置於哪個場所皆可形成：藉由第2把持構件29 把持動作，且由複數個第1把持構件26與第2把持構 29將晶圓1 7固定於把持裝置22上的特定位置。換言 ，即使因不明的錯誤（error )而使晶圓在FOUP2或處 裝置3內部的載置位置偏移，只要晶圓1 7位於上述廣 的限定位置內的任何一處，皆可藉由執行把持動作來修 晶圓1 7的位置偏移，因此能預先防範晶圓1 7破損的問 〇 在上浮墊24設有：噴出使該晶圓17浮起之壓縮氣 的複數個噴出口 30。在第4圖所示的上浮墊24設有噴 口 30。噴出口 30在上浮墊24的中心部分被配置於1 部位，並在「以該中央的噴出口作爲中心」的圓上等分 置於6個部位。而在本實施例中，噴出口 30的開口形 是設成直徑〇.8mm的圓形。但是，開口形狀以及噴出 3 0的開口面積，是可以依據所供給之壓縮氣體的流量 起 指 1 搬 第 28 於 圓 的 件 之 理 泛 正 題 體 出 個 配 狀 Π 或 -15- 201135863 流速等的數値、以及噴出口 30的數量來做適當的變更。 不僅如此，雖然在本實施例中，爲了使作爲被把持物之其 中一種薄板狀物的晶圓17以穏定的姿勢浮起，噴出口 30 的配置是在圓形邊上等分配置，但本發明並不侷限於此， 也能把持液晶玻璃基板或太陽電池基板等矩形的薄板狀物 。在該場合中，也能以「均等地使被搬運物浮起」的方式 ，適當地變更噴出口 30的配置》壓縮氣體是由供給源58 所供給。供給源5 8可以設置於搬運機器人外，也可以設 置於搬運機器人內。在第4圖中，是顯示將供給源58設 於搬運機器人外的例子。 接下來，針對第4圖所示之搬運手指部23的構造， 採用第5圖進行說明。搬運手指部23是形成：由上表面 手指部31與下表面手指部32之2個手指部構件所貼合的 構造。第5圖是顯示搬運手指部之細部的圖，第5圖（a )是顯示上表面手指部31，第5圖（b)是顯示下表面手 指部的立體圖，第5圖（c )則是沿著第5圖（a )之A-A 線的搬運手指部23的剖面圖。 在上表面手指部31形成有：較周邊更加隆起之形狀 的上浮墊24。上浮墊24，其面向晶圓17的面，也就是指 上表面是形成平坦的面，且用來噴出壓縮氣體的複數個噴 出口 30是從該上表面貫穿至上表面手指部31的下表面爲 止。 在下表面手指部32，爲了安裝連結器34，在左右兩 處開設有朝背面突出的貫穿孔3 5。可將「從搬運機器人6 -16- 201135863 的本體內部通過臂單元1 3，將壓縮氣體供給至把持裝置 22」的管3 3連結於該貫穿孔3 5，並經由該貫穿孔3 5送 入壓縮空氣。第5圖（b)所示之下表面手指部32的流路 36形成凹陷，藉由將上表面手指部31從上表面覆蓋，而 形成「從貫穿孔35對各噴出口 30送入壓縮氣體」的送風 通路。 上表面手指部31與下表面手指部32的貼合面，彼此 形成平坦的面，藉此形成：從搬運機器人6本體側所送來 的壓縮氣體，不會洩漏至把持裝置22外部地從噴出口 30 噴出至手指部上表面。雖然上表面手指部31與下表面手 指部3 2間的貼合可以利用螺絲固定，但最好是利用黏接 劑等貼合黏接。此外，在執行利用螺絲的固定之際，有可 能需要「藉由襯墊（packing或者 gasket)等的密封材防 止來自於接合面之洩露」的手段。不僅如此，上表面手指 部3 1與下表面手指部3 2的材質除了鋁或不鏽鋼之類的金 屬以外，也可以採用以熔融固定有氧化鋁粉末的氧化鋁陶 瓷材作爲代表的高剛性陶瓷材，用來安裝連結器3 4的貫 穿孔3 5也可以設在上表面手指部3】。 接下來’針對把持晶圓1 7之周緣部的把持構件，進 行詳細地說明。如第4圖所示，第i把持構件2 6及晶圓 墊25 ’是以螺絲固定或者黏接劑而固定於上表面手指部 3 1。第1把持構件2 6及第2把持部2 9抵接於晶圓1 7周 緣部的部分’可以是「具有對應於晶圓17之周緣部的圓 弧」的形狀’也可以如本實施例的把持部2 9般形成圓筒
C -17- 201135863 狀。而晶圓墊2 5的形狀，由於可達成作爲晶圓1 7之止動 器的功能，因此在本實施例中，是以「即使來自於任何角 度的接觸，也能減少與晶圓1 7間之抵接部分」的方式’ 設成小圓筒狀。此外，由於第1把持構件26、第2把持 構件29及晶圓墊25抵接於晶圓17的周緣部，因此最好 使用：抵接時微小塵埃之產生較少的PEEK (聚醚醚酮） 材或超高分子量聚乙烯、耐摩耗性聚酯等耐摩耗性高的硬 質合成樹脂材。 接下來，針對本實施例中的第2把持構件29及其驅 動手段28的細部，採用第6圖進行說明。第6圖（a)、 (b)是顯示本贲施例之驅動手段28附近的構造的圖。而 驅動手段28的動作是由控制部57所控制。「驅動手段 28之一部分」的馬達38被固定於關節塊27，使其馬達軸 39對第2把持構件29的進退方向形成平行。馬達軸39, 其本身形成螺桿，在旋轉的同時，馬達軸39貫穿馬達38 而朝進退方向直線移動。在導引構件37之分歧成雙叉狀 的端部’安裝有第2把持構件29，在另一側的搬運機器 人6本體側端部，則固定有板41。板41是可自由滑動地 安裝於作爲導引手段的線性移動軸承4 0。線性移動軸承 4〇是相對於臂單元13之前端的進退方向，平行地在關節 塊27安裝有2個。藉由該構造，第2把持構件29形成可 相對於臂單元13前端的進退方向而平行（第6圖C、F 方向）地進退。甚至’板41是透過「本身爲一種彈性體 」的彈簧構件42 ’而與關節塊27的晶圓17載置側壁面 •18- 201135863 連結，藉由該彈簧構件42的彈性力，使第2把持構件29 相對於所載置的晶圓1 7而持續朝C方向彈推。雖然在關 節塊27的壁面設有「可供導引構件37執行進退動作」的 開口部分45，但導引構件37及開口部分45是被配置在 較把持裝置2 2之晶圓1 7的把持位置更低的位置。如此一 來，由關節塊27內的驅動手段28所產生的塵埃，將藉由 「流動於搬運裝置4內部之高清淨空氣的向下氣流」而朝 搬運裝置4外部排出，因此可充分降低塵埃污染晶圓1 7 的可能性。 馬達3 8，由於被安裝在所具備的2個線性移動軸承 4 0之間’因此可藉由馬達軸3 9的旋轉而朝板41方向行 進（在本實施例中稱爲「後退動作」），而形成馬達軸 39的前端與板41抵接。換言之，馬達軸39藉由正轉動 作而朝圖面中的方向形成後退動作，而使「持續受到彈簧 構件42牽引」的板41後退至特定位置爲止。 已後退移動至特定位置爲止的板41，藉由馬達軸39 與彈簧構件42的彈性力而在該位置形成靜止。接著，一 旦馬達3 8執行逆轉動作，持續受到彈簧構件42朝C方向 牽引的板41’將連動於馬達軸39前端的動作而朝C方向 前進移動。接著’ 一旦第2把持構件29抵接於晶圓1 7的 周緣部’板4 1便形成靜止’在此之後’即使馬達軸3 9執 行HU進動作板4丨也不會移動，而形成：將彈簧構件4 2的 彈性力作爲晶圓1 7的把持力而傳達至第2把持構件2 9。 雖然馬達軸3 9即使與板4 1分離也將繼續前進動作，但倘 -19- 201135863 若抵達特定位置，便停止前進動作。 此外，在板4 1的把持位置與開放位置附近具有 射式的感測器43，在板41具有用來遮斷感測器43 軸的感測器掣子44。藉由該構造，在可正常地把持 1 7之際，感測器掣子44形成將「位於把持位置之感 43的光軸」予以遮斷，控制部57可辨識出「能正常 持」，並對機器人控制部發送「允許下一個動作開始 訊號。此外，在因不明的錯誤而導致第2把持構件無 持晶圓17周緣的場合中，板41將形成：停止在較特 測器偵測位置更朝向前進方向者後退方向偏移的位置 於感測器43的光軸未被遮斷，因此控制部57將辨識 發生不正常」的結果，並對機器人控制部發送「中止 個動作」的訊號。藉此可避免：在無法把持晶圓17 態下，搬運機器人6執行搬運動作，而導致晶圓1 7 的問題。感測器43的固定位置，是根據晶圓的大小 定特定位置。在處理不同尺寸之複數種類的晶圓的場 可設置複數個感測器43。 此外，也可以設置上述以外的手段，來作爲「偵 圆17是否正常把持」的手段。第10圖所示之其他實 的把持裝置22，是在「被固定於上表面手指部31之 2個位置」的第1把持構件26，彼此分離卻又相互面 具有光透射式感測器的光投射器48與光接收器49。 回17由第1把持構件26與第2把持構件29正常地 時，由光投射器48朝光接收器49投射的光軸將被 光透 之光 晶圓 測器 地把 」的 法把 定感 ，由 「已 下一 的狀 破損 來決 合， 測晶 施例 前端 對地 當晶 把持 晶圓 -20- 201135863 1 7所遮斷。該被遮斷的訊號傳達至控制部5 7 ’控制部5 7 可辨識出「已正常把持」的結果。此外’除了上述的把持 偵測感測器以外，也可以在上表面手指部3 1具備光學式 反射型感測器5 0。由該光學式反射型感測器5 0的光投射 手段朝上投射的光，是由晶圓1 7底面所反射，而由相同 的光學式反射型感測器5〇所具有的光接收手段所檢測。 藉由檢測「由該光接收手段所測得之反射光的強度呈特定 範圍」，而對控制部5 7發送訊號的作法，控制部5 7可辨 識「位於上表面手指部3 1上的晶圓1 7是否正常地被把持 」。該光學式反射型感測器50最好被配置在：上表面手 指部3 1上可檢測「被正常地把持之晶圓1 7的周緣部」的 位置。不僅如此，由於上述的光透射式及光線反射式感測 器是直接檢測上表面手指部3 1上的晶圓1 7，因此也可以 作爲「用來偵測是否存有晶圓1 7」的手段使用。 而作爲驅動源的馬達3 8，最好是使用如步進馬達或 伺服馬達般可根據脈衝而正確定位、或控制動作速度者。 藉由以具備可控制動作速度的驅動源，在晶圓1 7的周緣 因把持動作而將要抵接於第1及第2把持構件之前，將動 作速度予以減速，而形成可抑制「因抵接時的衝撃或磨耗 」所引發之塵埃的產生。此外，亦可使用「利用電磁石促 使軸進退動作」的電磁引動器（solenoid actuator)、或 氣壓缸來取代馬達38，但在使用氣壓缸的場合中，由於 促使晶圓1 7浮起時噴出壓縮氣體，因此有可能導致對壓 力缸的供給壓不足。有鑑於此，必須考慮：氣壓缸驅動用 -21 - 201135863 的壓縮空氣與晶圓浮起用的壓縮氣體，架設各自不同 系統的配管、或利用調節器來穏定供給壓之類的作法。 接下來，詳細地說明「用來促使晶圓1 7浮起之壓縮 氣體」的供給通路。壓縮氣體可以是由設置有搬運裝置4 的工場設備所供給，搬運裝置4也可以具備「用來貯留壓 縮氣體」的手段，在本實施例中，是說明單純地由供給源 5 8所供給的場合。從工場設備等的供給源5 8經由供給通 路所供給的壓縮氣體，是透過管而朝搬運機器人6內部導 入，並在通過搬運機器人6內部所具備的「用來去除壓縮 氣體中的塵埃」的過濾器、及「根據來自於使氣體壓保持 —定的調節器、壓力感測器及控制部57的電氣訊號，執 行壓縮氣體的供給、遮斷動作」的電磁閥後，從搬運機器 人6本體通過臂單元13內部而朝搬運手指部23供給。壓 縮氣體通往搬運機器人6內部的供給通路、及從搬運機器 人6內部通往搬運手指部23的供給通路，最好是使用「 由聚胺酯或PTFE (聚四氟乙烯）等具有柔軟性的樹脂材 所形成」的管。由於搬運機器人6執行朝各方向的移動及 迴旋、以及臂部的彎曲伸展等動作，因此低柔軟性材質的 管’恐有因長時間的動作而導致破損的疑慮。架設至搬運 手指部23爲止的管，是被安裝於搬運手指部23所具有的 連結器3 4。藉由該構造，由工場所供給的壓縮氣體，可 在所期待的時機對搬運手指部23供給、遮斷適當的流量 。此外’除了上述的機器以外，爲了防備「萬一來自於工 場之壓縮氣體的供給受到中斷」的情形，也可以具備「可 -22- 201135863 以貯留壓縮氣體」的蓄壓器。 壓縮氣體之供給的控制’是由控制部5 8所執行。壓 縮氣體的供給時機，最好是配合搬運手指部的動作來進行 控制。 在重視「抑制壓縮氣體之消耗」的場合中’譬如僅在 把持薄板狀物時（包含使用第1把持構件及第2把持構件 等執行挾持薄板狀物之動作時，前後的一定時間）供給壓 縮氣體》由於薄板狀物的釋放動作與把持動作不同，第1 及第2把持構件不會在薄板狀物的周緣滑動移動，故被認 爲「摩耗或塵埃的形成甚少」，因此如上所述地僅在執行 把持動作時供給壓縮氣體，是具有效率性。然而，也可以 在執行把持及釋放薄板狀物的兩個動作時，供給壓縮氣體 。不僅如此，也可以構成：在將把持薄板狀物之際、維持 「薄板狀物之把持狀態」的過程間、及將釋放之際供給壓 縮氣體。 此外，也可以執行以下的控制：利用感測器、開關等 來偵測薄板狀物的位置與搬運手指部的位置關係，當薄板 狀物與搬運手指部處於特定位置關係時，供給壓縮氣體； 亦可使搬運手指部的動作狀態配合上述的控制，來控制壓 縮氣體的供給時機。 不僅如此，也可以構成：當在搬運手指部上或其附近 存有薄板狀物時，供給壓縮氣體。 接下來’參考第7、8圖詳細地說明：具有本實施例 之把持裝置22的搬運機器人6，搬出已收納於FOUP2內 -23- 201135863 的晶圓17，再將其搬入處理裝置3的步驟。通常，晶圓 17是被收納在FOUP2所具有的複數個棚架上，並藉由手 動或者被稱爲OHT的專用搬運裝置，而在各處理裝置3 間搬運。被載置於搬運裝置4之載置台5上的FOUP2， 是由開門手段所開門。藉此形成：將晶圓1 7放置於被稱 爲微環境的高清淨環境下。藉由圖面中未顯示之機器人控 制部的訊號，使搬運機器人6將搬運手指部23移動至 FOUP2內所期待之可載置晶圓17的位置爲止（第7圖（a ))。在該時間點，壓縮氣體尙未被供給至搬運手指部 23。接著，已接收來自於機器人控制部之「搬運機器人6 移動結束的訊號」的控制部5 7，對電磁閥發送「供給壓 縮氣體」的訊號（第7圖（b))。一旦開始供給壓縮氣 體，控制部5 7便對機器人控制部發送「壓縮氣體供給開 始」的訊號。已接收「壓縮氣體供給開始」之訊號的機器 人控制部，便對搬運機器人6發送指令，促使升降手段動 作，而使搬運手指部23上升至特定位置爲止。此時，晶 回17是藉由「從噴出口 30所噴出之壓縮氣體」的噴出力 而浮起，並隨著搬運手指部23的上升動作，上升至「從 上浮墊24表面遠離一定間隔」的位置。 一旦搬運手指部23及晶圓17上升至特定位置爲止， 控制部57將促使把持裝置22所具備的驅動手段28執行 前進動作，並使第2把持構件29從待機位置移動至把持 位置爲止（第7圖（c))。在這個時候，雖然晶圓17的 周緣部受到第2把持構件29的按壓，而朝向第6圖中的 •24- 201135863 c方向移動至「另一個周緣部抵接於第1把持構件26的 位置」爲止，但晶圓1 7除了周緣部以外，其餘的部份並 未接觸於其它的構件，因此不有「因摩擦而導致微小塵埃 產生」的清況。一旦感測器43檢測出「晶圓1 7的正常把 持」，控制部57便對電磁閥發送「遮斷壓縮氣體」的訊 號，進而遮斷壓縮氣體的供給。此時的晶圓1 7，由於是 由第1把持構件26與第2把持構件29把持其周緣部’因 此晶圓1 7的下表面被保持在「對搬運手指部23形成非接 觸狀態」的位置（第7圖（d))。一旦遮斷壓縮氣體的 供給，控制部5 7便對機器人控制部發送「供給遮斷」的 訊號。接收到「供給遮斷」之訊號的機器人控制部’將對 搬運機器人6發送指令，而在把持著晶圓1 7的狀態下， 移動至目的地的搬運位置爲止，執行晶圓1 7的搬入動作 〇 搬入動作，首先，機器人控制部促使搬運機器人6動 作，而使把持裝置22移動至目的地的晶圓收授部46所具 有之載置台47的正上方。一旦搬運機器人6的動作結束 ’機器人控制部便對控制部57發送「移動結束」的訊號 。接收到「移動結束」之訊號的控制部5 7，將對電磁閥 發送「供給壓縮氣體」的訊號，而開始壓縮氣體的供給。 倘若開始壓縮氣體的供給，控制部57便對驅動手段28發 送訊號，而使第2把持構件29後對移動至特定的待機位 置爲止（第8圖（a))。藉由該動作，解除了第1把持 構件2 6及第2把持構件2 9對晶圓17的把持。經解除把 -25- 201135863 持的晶圓1 7，則藉由「從設於上浮墊24的噴出口 30所 噴出之壓縮氣體的噴出力」而浮起，而對搬運手指部23 形成非接觸狀態。倘若壓縮氣體的供給開始，機器人控制 部便對搬運機器人6發送指令，使搬運機器人6的升降手 段作動，而使搬運手指部23下降至特定位置爲止（第8 圖（c))。此時，晶圓17是藉由「從噴出口 30所噴出 之壓縮氣體」的噴出力而浮起，並在僅從上浮墊24表面 分離一定間隔的位置，隨著搬運手指部23的下降動作而 下降（第8圖（b))。藉由使搬運手指部23下降至特定 的位置爲止，形成晶圓1 7被載置在晶圓收授部46所具有 的載置台47上（第8圖（c))。一旦晶圓17的載置結 束，機器人控制部便對控制部57發送「晶圓1 7的載置完 成」的訊號。接收到「載置完成」之訊號的控制部57， 將對電磁閥發出「遮斷壓縮氣體」的訊號，進而遮斷壓縮 氣體的供給。在此之後，機器人控制部促使搬運機器人6 將把持裝置22移動至特定的待機位置爲止，而結束搬入 動作（第8圖（d ))。 以上，是具有本實施例之把持裝置22的搬運機器人 6，將收納於FOUP 2內的晶圓17搬出，並搬入至各種處 理裝置或其他FOUP2之步驟的一個例子。如同以上所述 ，倘若壓縮氣體在搬入、搬出晶圓17的連貫動作中’僅 於晶圓17的收取與載置時供給，壓縮氣體的消耗量便能 以少量達成。在上述實施例中是使用壓縮氣體’壓縮氣體 包括：C D A (清淨乾燥空氣）或氮氣等的惰性氣體》此外 -26- 201135863 ’雖然「第1把持構件2 6及第2把持構件2 9抵接於晶圓 17之面」的剖面形狀設爲直線的圓筒狀，但除了圓筒狀 以外’也可以藉由如第9圖所示’形成對應於晶圓周緣部 之剖面形狀的圓弧狀（a )或楔狀（b )，或者形成對應於 作爲被搬運物的晶圓1 7之外周緣形狀的形狀（c )，而形 成按壓力小的把持。不僅如此，在把持搬運具有「因爲本 身的重量或搬運中的振動而撓曲」之可能性的極薄晶圓 17的場合中’藉由在搬運中持續噴出壓縮氣體，可避免 因撓曲而導致晶圓1 7接觸於搬運手指部2 3的情形。即使 在搬運中持續噴出壓縮氣體，相較於引例等利用白努力吸 盤的搬運方法，壓縮氣體的消耗量也能顯著地減少。 接下來’以下顯示一個實驗結果，該實驗是在本發明 的一個實施例的把持裝置2 2中，測量「壓縮空氣的流量 及噴出口 3 0的數量」與晶圓1 7的浮起量間的關係。實驗 是以下述的方式執行：放置於載置台之直徑300mm的晶 圓17，是由把持裝置22噴出壓縮空氣而上升，並測量「 晶圓17從載置台上分離時，上浮墊24上表面與晶圓17 底面之間」的分離距離。爲了使晶圓1 7平行於上浮墊24 的上表面而浮起，因此上浮墊24面對晶圓1 7的面，形成 直徑24 0mm的圓形，並在上浮墊24上的中心位置的1個 部位、及「以中心位置作爲中心之圓周上」等距位置的6 個部位，設置直徑〇.8mm的噴出口 30。第1實驗是測試 :供給至把持裝置22之壓縮空氣的流量、與晶圓1 7從上 浮墊24表面浮起量之間的關係。壓縮空氣的原供給壓設 -27- 201135863 爲0.5MPa，並利用可變流量閥來調節「流通於管33內之 壓縮空氣」的流量，來測量晶圓17的浮起量。第11圖所 示的圖形A是將該測量結果予以近似曲線化的圖形。從 圖形A可得知’即使壓縮空氣的流量從i 〇L/min提高至5 倍的50L/min，浮起量也僅有0.1mm左右的變化。但是， 一旦提高流量將使噴出速度也上升，而擾亂了搬運裝置4 內部的向下層流，以致對清淨度造成影響，故必須儘可能 地降低流量，因此從圖形A可清楚得知，最好是設成「 可獲得0.4mm以上的充分浮起量」之l〇L/min以下的流 fi。 接著，第2實驗是以下述的方式執行：測試不同數量 的噴出口 30所產生之浮起量的變化。噴出口 30的數量是 從執行前一次測試的7個變更爲25個，壓縮空氣的流量 與前次的測試相同，利用可變流量閥適當地調整，來測量 晶圓1 7的浮起fi。第1 1圖所顯示的圖形B是將該測量結 果予以近似曲線化的圖形。從圖形B得到以下的結果：即 使將噴出口 30的數量增加至25個，也不見浮起量的提升 ，當流量爲35L/mi η以下時，浮起量低於「僅設有7個噴 出口 30的場合」。這是由於：因爲增加噴出口 30而使空 氣的流通面積增加，而招致空氣的流速下降的結果。根據 上述的結果，就本贲施例的把持裝置22而言’最好是將 噴出口 30設成7個部位，晶圓17的浮起量設爲 0.4mm〜0.45mm左右，供給流量設爲8 L/min〜1 5 L/min左 右。 -28- 201135863 接下來，參考第1 2圖來說明依據上述實驗結果之把 持裝置22的尺寸。倘若將上浮墊24從搬運手指部23上 表面隆起的量設爲 Amm’由於一般晶圓17的厚度約爲 0.8mm，因此晶圓的上表面形成在：從搬運手指部23 上表面起，A+0.4+0.8mm的位置。藉此，從「把持著已 浮起之晶圓17的第1把持構件26及第2把持構件29」 的搬運手指部2 3上表面起的高度，最少必須爲上述的A + 〇.4+0_8mni。倘若搬運手指部23的厚度爲4mm，上浮 墊24的隆起量爲2mm，而整體的厚度便形成7.2mm。由 於FOUP 2用來載置晶圓17之棚架的上下節距，一般是形 成10mm，因此成爲可充分插入「被載置於FOUP2之晶圓 1 7的間隙」的尺寸。此外，也可以將搬運手指部2 3的厚 度設成5mm，並將上浮墊24的隆起量設成lmm。如此一 來，整體的厚度與上述相同，形成7.2 m m。不僅如此，倘 若搬運手指部23上表面呈現平滑，即使將上浮墊24的隆 起量設成零，由於晶圓1 7從搬運手指部23上表面浮起 0-4mm，因此在搬運中晶圓17下表面也不會接觸於搬運 手指部2 3上表面。 雖然在上述的實施例中，將噴出口 3 0的直徑設爲 0· 8mm ’且在上浮墊24的同心圓上設置7個部位及25個 部位’伹本發明並不偈限於此。噴出口 3 0的形狀或設置 於晶圓墊2 5上的位置等，可在申請專利範圍所記載之事 項的範圍內適當地變更，可以將噴出口 30的形狀設成圓 弧狀' 或可從上浮墊24的中心將噴出口 30配置成放射狀 -29- 201135863 (請參考第13圖（a) 、（b))。 本發明的把持裝置，有助於「在下表面非接觸的狀態 下’把持搬運作爲其中一種薄板狀物的晶圓17」的目的 ’特別對「朝狹隘場所的搬運」更爲有效。但是，本發明 並不侷限於圓盤狀的晶圓1 7，即使在下表面非接觸狀態 下把持搬運矩形的薄板狀物也同樣適用。第14圖（a)中 的實施例，是用來一邊修正「被稱爲光罩（photomask ) 或較小型之矩形基板的薄板狀物」的位置偏移，並一邊把 持搬運的例子。藉由馬達38及彈簧構件42的動作來把持 「藉由從噴出口 30所噴出的壓縮空氣而浮起之矩形基板 51」的構造，與前述的實施例相同。不同之處在於：形成 藉由第1把持構件26與第2把持構件29而在對角線的方 向上把持矩形基板51的構造。藉由馬達38的進退動作及 彈簧構件42，可形成：第2把持構件29，以轉動軸52a 作爲支點而朝箭號方向轉動，而與位於對角線上的第1把 持構件26 —起把持矩形基板5 1。除此之外，由於把持於 對角線上，因此也形成可修正矩形基板5 1的位置偏移。 不僅如此，用來把持搬運大型薄板狀物之液晶基板等 的實施例，爲第14圖（b) 、（c)。本實施例中的把持 裝置55,是在關節塊56安裝有4支細長棒狀的搬運手指 部53 ( 53 a〜53d) »與先前的實施例相同，在各個搬運手 指部53 a~53d具有：在內部可供空氣流通的流路36、及 從該流路36貫穿至上浮墊24爲止的複數個噴出口 30。 第1把持構件26是由以下所形成：被安裝於各個搬運手 -30- 201135863 指部53之前端的20a、及被安裝於「最位於端側之搬運 手指部5 3 a的側面」的2 6 b。第2把持構件2 9是被設在 面向各個第1把持構件2 6的位置。具備於搬運手指部5 3 之組裝根部的第2把持構件2 9 a，則設成可藉由驅動手段 2 8而自由進退。被設於搬運手指部5 3側面的第2把持構 件2 9b ’是以轉動軸52b作爲支點，而在「位於第】把持 構件2 6 b所具有之搬運手指部5 3 a的相反側」之搬運手指 部5 3 d的外側面設成可以轉動。第2把持構件2 9 a是藉由 驅動手段28而可進退移動，第2把持構件29b是成爲： 可藉由驅動手段2 8而轉動的構造。 根據上述的構造，成爲可一邊修正位置偏移，並一邊 把持大型液晶基板5 4。首先，如第1 4圖（b )所示，把 持裝置5 5，是以非接觸的狀態，將液晶基板54保持在： 由第1把持構件26a、26b ;及位於待機位置的第2把持 構件29a、2 9b所限定的範圍內。此時，液晶基板54是藉 由噴出口 30所噴出的壓縮空氣而浮起。在此之後，第2 把持構件29a、29b是藉由驅動手段28，而朝對向的第1 把持構件26a、26b方向移動。藉由該移動，促使液晶基 板54移動直到抵接於第1把持構件26a、26b爲止，並完 成把持裝置5 5對液晶基板54的把持及位置偏移的修正（ 參考第14圖（c))。然而，亦可具備可轉動的第2把持 構件29b，來取代固定於搬運手指部5 3 a的第1把持構件 26b。藉此形成：液晶基板54的横向方向，是由2個第2 把持構件29b從兩側所把持。 -31 - 201135863 【圖式簡單說明】 第1圖：是用來實施本發明之處理設備的一種實施例 ，爲顯示部分剖面的立體圖。 第2圖：是顯示傳統把持裝置之把持式手臂的立體圖 〇 第3圖：是顯示傳統把持裝置之把持式手臂抵接於晶 回狀態的側視圖。 第4圖：是顯示本發明之把持裝置的其中一種實施例 的立體圖。 第5圖：是顯示本發明之把持裝置的其中一種實施例 構造的立體圖及剖面圖。 第6圖：是顯示用來驅動本發明之把持構件的驅動手 段的俯視圖。 第7圖：是顯示本發明的把持裝置把持晶圓的步驟的 圖。 第8圖：是顯示本發明的把持裝置將晶圓載置於載置 台之步驟的圖。 第9圖：是顯示本發明之把持構件的另一種實施例的 立體圖。 第1 〇圖：是顯示本發明之把持裝置的另一種實施例 的立體圖。 第圖：是顯示由本發明之把持裝置的其中一種實 施例所執行之試驗結果的圖表。 -32- 201135863 第12圖：是顯示本發明的把持裝置把持晶圓時之尺 寸的剖面圖。 第1 3圖：是顯示本發明之把持裝置的另一種實施例 的立體圖。 第14圖：是顯示本發明的把持裝置把持矩形薄板狀 物之實施例的立體圖。 【主要元件符號說明】 1 :半導體的處理設備
2 ： FOUP 3 :處理裝置 4 :搬運裝置 5 :載置台 6 :搬運機器人 7 .承載室（丨 oad lock chamber) 8 :處理室 9 :風扇過濾單元 I 〇 :底板 II :搬運手臂 1 2 :把持手臂 1 3 :臂單元 1 4 :固定把持構件 15 :導引手段 1 6 :移動把持構件 -33- 201135863 1 7 :晶圆 1 8 :馬達 1 9 :進給螺桿機構 20 :光線反射式感測器 2 1 :傾斜部分 2 2 :把持裝置 23 :搬運手指部 24 :上浮墊 2 5 :晶圓墊 2 6 :第1把持構件 27:關節塊（wrist block) 2 8 :驅動手段 29 :第2把持構件 3 0 :噴出口 3 1 :上表面手指部 3 2 :下表面手指部 33 :管 3 4 :連結器 3 5 :貫穿孔 3 6 :流路 37 :導引構件 3 8 :馬達 3 9 :馬達軸 40 :線性移動軸承（linear motion bearing) -34- 201135863 41 :板 42 :彈簧構件 43 :感測器 44 :感測器掣子 4 5 :開口部分 4 6 .晶圓收授部 47 :載置台 48 :光透射式感測器的光投射器 49 :光接收器 5 〇 :光學式反射型感測器 5 1 :矩形基板 5 3 :搬運手指部 5 4 :大型液晶基板 5 5 =把持裝置關節塊 5 6 :關節塊 5 7 :控制部 5 8 :壓縮氣體的供給源
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