TW201543606A - 終端效果器墊 - Google Patents

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TW201543606A TW104109275A TW104109275A TW201543606A TW 201543606 A TW201543606 A TW 201543606A TW 104109275 A TW104109275 A TW 104109275A TW 104109275 A TW104109275 A TW 104109275A TW 201543606 A TW201543606 A TW 201543606A
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Charles T Carlson
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Varian Semiconductor Equipment
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Abstract

本發明提供一種終端效果器墊，其包含防護部件；第一凹入支撐部件，其從防護部件的第一側延伸；第二凹入支撐部件，其從與第一側相對的防護部件的第二側延伸；具有相對低的摩擦係數的第一玻璃板，其安置在第一凹入支撐部件的頂部上，用於支撐其上的基板；以及具有相對低的摩擦係數的第二玻璃板，其安置在第二凹入支撐部件的頂部上，用於支撐其上的基板。

Description

終端效果器墊
本發明的實施例大體上涉及基板處理領域，且更確切地說涉及用於基板處理系統中的終端效果器。
【相關申請案的交叉參考】
本申請案主張2014年3月27日提交的第61/970970號美國臨時專利申請案的權益，該申請案以全文引用的方式併入本文中。
矽晶圓用於半導體或太陽能電池製造中。晶圓經過可能涉及多個機器和多個站的製造過程。因此，晶圓需要一次或多次地從一個機器/站傳送到另一機器/站。
晶圓的傳送通常採用稱為終端效果器的設備。典型的終端效果器的外觀可以是手狀的，其中基底單元可以附接到多個指狀延伸部分(「指狀物」)上。在指狀物中的每一者上，多個晶圓可以以間隔開的間距安放在晶圓墊的頂部上。最終結果可以是由多個終端效果器指狀物支撐的晶圓的矩陣。終端效果器通常可以 在同一平面中(例如，x-y軸)線性地(例如，向前和向後)以及可旋轉地移動。終端效果器還可以沿著z軸在第三方向上移動以提供全範圍的運動。
一些終端效果器的設計在傳送期間難以維持支撐在其上的晶圓的適當對準，這可能會引起晶圓在隨後的處理期間不正確地定位。需要一種可以維持支撐在其上的晶圓的適當對準的新型終端效果器的設計。
提供此發明內容而以簡化形式引入下文在具體實施方式中進一步描述的概念選擇。此概述並非意圖確定所主張的標的物的關鍵或基本特徵，並且也非意圖用於輔助確定所主張的標的物的範圍。
本發明的各種實施例大體上涉及一種具有基板支撐表面的終端效果器墊，所述基板支撐表面具有相對低的摩擦係數以便於使用相對較小的加速力來對準基板。這可以消除或至少緩解在終端效果器的指狀物中的振動，其可以由較大加速力所產生，已知此類振動會引起基板的移動和未對準。
根據本發明的終端效果器墊的實施例可以包含防護部件、從防護部件的第一側延伸的凹入支撐部件，以及安置在凹入支撐部件的頂部上的用於支撐其上的基板的板。終端效果器墊可以進一步包含從與第一側相對的防護部件的第二側延伸的第二凹 入支撐部件，以及安置在第二凹入支撐部件的頂部上的用於支撐其上的基板的第二板。
根據本發明的終端效果器墊的另一實施例可以包含伸長的第一支撐部件，其具有通過凹口分離的一對上支撐表面；防護部件，其部分安放在第一支撐部件的凹口內，其中防護部件的底部表面安置在第一支撐部件的上支撐表面下方。終端效果器墊可以進一步包含伸長的第二支撐部件，其具有通過凹口分離的一對上支撐表面，第一支撐部件和第二支撐部件以平行間隔開的關係安置，防護部件垂直地延伸而跨越第一支撐部件和第二支撐部件並且部分安放在第二支撐部件的凹口內，其中防護部件的底部表面安置在第二支撐部件的上支撐表面下方。
根據本發明的終端效果器墊組合件的實施例可以包含第一防護部件，其具有從其相對側延伸的第一凹入支撐部件和第二凹入支撐部件；以及第二防護部件，其具有從其相對側延伸的第三凹入支撐部件和第四凹入支撐部件，其中第三凹入支撐部件和第四凹入支撐部件與第一凹入支撐部件和第二凹入支撐部件平行並且與第一凹入支撐部件和第二凹入支撐部件間隔開，其中第一防護部件和第二防護部件以及第一凹入支撐部件、第二凹入支撐部件、第三凹入支撐部件和第四凹入支撐部件是單個連續主體的整體元件。
100‧‧‧終端效果器
102‧‧‧基板
103、104、105、106、203、205、207、209、403、503‧‧‧指狀物
108、201、402、502‧‧‧墊
108a、218、418、506‧‧‧防護部件
108b、212、404‧‧‧支撐部件
108c‧‧‧凹口
108d‧‧‧緊固件孔
110‧‧‧底座
111‧‧‧螺釘
112‧‧‧腕部
114‧‧‧近端
116‧‧‧遠端
117‧‧‧安裝舌片
118‧‧‧玻璃板
200、400、500‧‧‧終端效果器墊組合件
204‧‧‧墊底座
206‧‧‧鞍狀部件
208‧‧‧墊接合部件
210‧‧‧中心對準部件
214、414、504‧‧‧上支撐表面
216‧‧‧凹口
219、221、304、419、421、507、509‧‧‧邊緣
220‧‧‧緊固件孔
222、422、510‧‧‧螺釘
224‧‧‧接頭
300‧‧‧夾具
302‧‧‧開口
420‧‧‧凸出特徵
520‧‧‧凸出部分
現將通過舉例參考所附圖式描述所揭示的裝置的各種實施例，在所述圖式中：圖1是說明固持多個基板的根據本發明的終端效果器的示例性實施例的等距視圖。
圖2是說明其中移除基板和終端效果器墊的圖1的終端效果器的等距視圖。
圖3是說明圖1的終端效果器的終端效果器墊的細節圖。
圖4A和4B是說明根據本發明的終端效果器墊組合件的實施例的等距視圖。
圖5A和5B分別是用於對準圖4A和4B的終端效果器墊的示例性夾具的等距視圖和細節圖。
圖6是說明根據本發明的終端效果器墊組合件的另一實施例的俯視圖。
圖7是說明根據本發明的終端效果器墊組合件的另一實施例的俯視圖。
本文中描述的終端效果器可以結合使用基板處理設備，所述基板處理設備例如，離子注入系統、沉積系統、蝕刻系統、光刻系統、真空系統、或處理基板的其他系統。基板可以是太陽能電池、半導體晶圓、發光二極體，或本領域的通常知識者已知的其他晶圓。因此，本發明不限於下文描述的具體實施例。
圖1是根據本發明的實施例的示例性終端效果器的俯視 立體圖。在所說明的實施例中，終端效果器100經配置以固持156毫米(mm)的4×4陣列的基板102，而其他佈置、大小或基板類型也是可能的。這些基板102可以被支撐在終端效果器100的指狀物103/104/105/106(在圖2中最佳地示出)上，並位處於相對的一對墊108(下文更詳細地描述)之間，所述墊108可以以間隔開的間距安置在指狀物103/104/105/106上。指狀物103/104/105/106可以在一端處耦合到底座110上。所說明的實施例包含在指狀物103/104/105/106中的每一者上的五個墊108，而墊108的數目可以基於指狀物103/104/105/106中的每一者經配置以支撐的晶圓的數目而變化。底座110可以包含腕部112，所述腕部112可以經配置以提供與晶圓處理系統中的機器人的介面。
參考圖2，為了清楚起見示出移除了墊108的終端效果器100。終端效果器100被示為具有四個指狀物103/104/105/106，而預期在不脫離本發明的情況下終端效果器100可以具有更多或更少的指狀物。指狀物103/104/105/106可以由任何適當地剛性輕質材料形成，包含但不限於鋁和碳纖維複合材料。指狀物103/104/105/106可以是空心的或實心的並且可以具有多種截面形狀中的任一者，例如，矩形(如圖2中示出)或圓形(如圖4a和4b中示出)。指狀物103/104/105/106的高度(y軸)和寬度(x軸)可以從鄰近底座110的近端114至定位於距離底座110較遠(即，如沿著z軸測量到)的遠端116逐漸減小。指狀物103/104/105/106的剛度可以沿著z軸最大化，因為當使用時，指狀物 103/104/105/106承受沿著y軸起作用的負載(即，攜載的基板)並且因此承受沿著y軸施加的彎曲力。
指狀物103/104/105/106中的每一者可以具有多對從此處橫向地延伸的縱向間隔開的安裝舌片117。提供安裝舌片117以便於將墊108(圖1中示出)附著到指狀物103/104/105/106，如下文進一步描述。
參考圖3，示出指狀物103中的一者的立體圖以及安裝到其上的一對墊108。指狀物103和墊108與圖1中示出的其他指狀物104/105/106和墊108中的每一者基本上相同。因此，將理解，指狀物103和墊108的以下描述應該也適用於圖1中示出的其他指狀物104/105/106和墊108中的每一者。
如圖3中示出，墊108中的每一者可以具有防護部件108a和從防護部件108a的相對縱向側延伸的一對凹入支撐部件108b。每一墊108可以進一步具有形成於其下側中的凹口108c，用於接收其中的指狀物103的相應安裝舌片117，因此通過所需方式使墊108相對於指狀物103定位和/或定向。每一墊108可以進一步具有穿過其防護部件108a而形成的緊固件孔108d，用於接納例如螺釘111的機械緊固件，以將墊108緊固到安裝舌片117上。或者，墊108可以使用例如環氧基的黏合劑附接到指狀物103/104/105/106上。如可以看出，防護部件108a的縱向邊緣可以具有凸曲率，使得每一防護部件108a沿著凸曲率的切線與相關聯基板的邊緣接合，由此有助於基板的穩定和精確對準。或者，防 護部件108a的一個或兩個側面可以是平坦的。
玻璃板118可以黏合、黏附或以其他方式緊固到墊108的每一支撐部件108b的頂部表面上(圖3中僅示出一個玻璃板118，但是將理解，相似玻璃板可以安置在支撐部件108b中的每一者的頂上)。儘管玻璃板118被示為大於支撐部件108b的上表面，但是預期玻璃板108可以與支撐部件108b的上表面具有相同大小，或者可以小於支撐部件108b的上表面。玻璃板118頂部表面可以在指狀物103的頂部表面上方延伸以與安放在其上的基板接合，如下文進一步描述。
相對於聚醚醚酮(polyether ether ketone,PEEK)及傳統上用以形成終端效果器的墊的材料而言，玻璃板118可選自硬度、平坦度、低成本、低污染和低/穩定摩擦係數的硼矽酸鹽浮法玻璃、熔融矽石或任何其他合適的材料所組成。例如，玻璃板118的上表面可以具有小於4微英寸RMS的拋光度、可以大致處於莫氏硬度表上、可以比PEEK硬得多且更耐磨損、可以在.0005"每平方英吋內是平坦的，並且可以在其與支撐在其上的紋理化基板之間具有穩定摩擦係數(~.3)。
在使用期間，終端效果器100可以拾取4×4矩陣的16個基板102以進行傳送，如圖1所示。在每一指狀物103/104/105/106上的每一對墊108之間的縱向空間可以大於基板的長度(沿著z軸)。因此，當第一次拾取基板時，基板在終端效果器100上未適當地對準是經常出現的情況。為了通過所需方式來對準基板102， 終端效果器100可以在z軸的方向上急劇地加速或「猛推」，由此引起基板102相對於指狀物103/104/105/106滑動，並且安放或猛力撞上墊108的防護部件108a的彎曲縱向邊緣。有時被稱作「咬合(fanging)」的此過程因此有助於基板的適當定位/對準。
前述終端效果器的設計已採用了具有基板支撐表面的墊，所述基板支撐表面由PEEK或與本發明的玻璃板118相比具有相對高摩擦係數的其他材料構成。為了有效地咬合安放在此類支撐表面上的基板，終端效果器可能需承受高加速力以便克服支撐表面與基板之間的摩擦接合，從而實現在其間滑動。然而，已經觀察到，這些高加速力可能使終端效果器的指狀物變成受激的且會振動，從而引起安放在指狀物上的基板「走出」且脫離對準。本發明的終端效果器100克服或緩解了此問題，因為支撐基板102的玻璃板118與PEEK和相似材料相比具有相對低的摩擦係數。終端效果器100因此可以在咬合期間通過較小的力而加速，以實現在玻璃板118與基板102之間的滑動，從而引起指狀物103/104/105/106的極小激態和振動或不引起指狀物103/104/105/106的激態和振動。因此可以維持基板102的對準。
參考圖4a和4b，終端效果器墊組合件200被示為具有墊201，所述墊201使用墊底座204耦合到終端效果器的指狀物203上。墊底座204可以具有鞍狀部件206、一個或多個相對地安置的墊接合部件208，以及安置在鞍狀部件206上方的中心對準部件210。鞍狀部件206可以經彎曲以包圍、符合、覆蓋或連接相關聯 指狀物203的外表面的至少一部分。墊201可以可拆卸地緊固到墊底座204的相應墊接合部件208上。
墊201中的每一者可以具有縱向伸長的支撐部件212，所述支撐部件212具有通過凹口或切口216分離的一對上支撐表面214。每一墊201可以進一步具有安放在支撐部件212中的凹口216內的防護部件218。與基板接合的防護部件218的縱向邊緣219可以具有凸曲率，使得每一防護部件218沿著凸曲率的切線與相關聯基板的邊緣接合，由此有助於基板的穩定和精確對準。防護部件218的相對的縱向邊緣221可以是平坦的。由於防護部件218的下邊緣安放在凹口216內，處於上支撐表面214下方，因此安放在上支撐表面214上的基板可防止楔入或受限於上支撐表面214與防護部件218之間。
在所說明的實施例中，墊接合部件208、支撐部件212以及防護部件218可以具有在其中形成的對應地對準的緊固件孔220，使得例如螺釘222的緊固件可以用於將這些部件固定在一起。支撐部件212中的緊固件孔220可以相對較大，用於接納收形成於防護部件218的底部上的相應螺紋接頭224。螺紋接頭224與緊固件孔220之間的接合可以有助於防護部件218相對於支撐部件212的定位和對準。螺紋接頭224的高度可以小於凹口216的高度，螺紋接頭224延伸穿過所述凹口216，使得螺紋接頭224的下端不會在墊接合部件208的上表面上觸底。另外，防護部件218中的緊固件孔220可以具有略微大於螺釘222的直徑的直徑， 和/或支撐部件212中的緊固件孔220可以具有略微大於螺紋接頭224的直徑，以使防護部件218能夠在收緊螺釘220之前略微地移動/對準。當完全組裝時，支撐部件212可以在墊接合部件208與防護部件218之間牢固地夾緊。
墊201的支撐部件212可以由硼矽酸鹽浮法玻璃、熔融矽石或具有相似摩擦係數的任何其他合適的材料構成，以在相對於前述終端效果器墊的更高摩擦支撐表面的咬合期間提供上述優點。防護部件218可以由PEEK或任何其他合適的材料構成。
圖5A和5B中示出用於對準上述墊201的防護部件218的示例性對準夾具300。夾具300包含多個開口302，所述開口302對應於支撐部件212(不在視圖內)和防護部件218相對於指狀物203、指狀物205、指狀物207和指狀物209的位置。形成每一開口302邊界的第一邊緣304可以垂直於指狀物203至209的軸定向，並且可以與同特定墊201相關聯的防護部件218的相應邊緣219對準。如上所述，防護部件218的邊緣219可以具有凸曲率，使得每一防護部件218沿著凸曲率的切線與相關聯基板接合。對準防護部件218的邊緣219與夾具300的第一邊緣304可確保防護部件218是平行的，由此確保將出現與相關聯基板的所需接觸和對準。所揭示的夾具300可以用於一次對準多組防護部件218。夾具300還可以用於對準相對於彼此的多列的墊201，以實現基板的列之間的適當間距(即，間隔)。與邊緣304垂直的開口302的邊緣可以用於確保墊201的側面平行於指狀物203至209的軸。 這確保墊201之間用於接納基板的適當大小的凹座。
參考圖6，示出另一終端效果器墊組合件400。組合件400可以包含具有縱向伸長的支撐部件404的墊402，所述支撐部件404類似于上文描述的支撐部件212，具有一對上支撐表面414的每一墊402通過凹口或切口(不在視圖內)分離。然而，支撐部件404可以共用單個一片式防護部件418，所述防護部件418跨越指狀物403而橫向地延伸並且安放在支撐部件404的凹口內。與基板接合的防護部件418的縱向邊緣419可以具有形成於其橫向端處的凸出特徵420，用於沿著每一凸出特徵420的切線與相關聯基板接合，由此有助於基板的穩定和精確對準。防護部件418的相對縱向邊緣421可以是平坦的。
防護部件418和支撐部件404可以通過例如螺釘422的緊固件附接到指狀物403上，所述緊固件與從指狀物403延伸的安裝舌片(不在視圖內，但類似於圖2中示出的安裝舌片117)接合。或者，防護部件418和支撐部件404可以使用與圖4中示出的墊底座204類似的墊底座附接到指狀物403上。
墊組合件400的一片式防護部件418相對于兩段式設計提供改進的容錯性。具體而言，如果螺釘422中的一者變鬆，那麼防護部件418將仍保持在適當位置並且將在咬合期間提供基板的適當對準。與兩段式防護部件設計的凸出特徵相比，一片式防護部件418還在凸出特徵420之間提供更寬的間隔(例如，在一片式設計中約1.99"對比在兩段式設計中約1.16")。已發現凸出特 徵420之間的更大距離以將可允許的角度誤差減小約70%。因為防護部件420相對于兩段式設計具有更少的自由度，使得一片式防護部件418還可簡化防護部件418的對準。
如在上文描述的墊組合件200中，墊402的支撐部件404可以由硼矽酸鹽浮法玻璃、熔融矽石，或具有相似摩擦係數的任何其他合適的材料構成，以在相對於前述終端效果器墊的更高摩擦支撐表面的咬合期間提供上述優點。防護部件418可以由PEEK或任何其他合適的材料構成。
參考圖7，示出另一終端效果器墊組合500。墊組合件500可以是完全一片式整體結構，所述結構可以由聚醚醚酮、硼矽玻璃、熔融矽石或任何其他合適的材料模制。一片式墊組合件500可以包含具有集成的上支撐表面504和防護部件506的墊502。與基板接合的防護部件506的縱向邊緣507可以具有形成於其橫向端處的凸出部分520，用於沿著每一凸出部分520的切線與相關聯基板接合，由此有助於基板的穩定和精確對準。防護部件506的凸出部分520可以例如在1.5"至2"的範圍內的距離分離。防護部件506的相對縱向邊緣509還可以具有凸出部分(在製造期間用於對稱)或可以是平坦的。
墊組合件500可以通過例如螺釘510的緊固件附接到指狀物503上，所述緊固件與從指狀物503延伸的安裝舌片(不在視圖內，但類似於圖2中示出的安裝舌片117)接合。或者，墊組合件500可以使用與圖4中示出的墊底座204類似的墊底座附接 到指狀物503上。
如同上文描述的墊組合件400的一片式防護部件418一樣，一片式墊組合件500提供改進的容錯性、增加凸出特徵的間隔且減小角度的誤差，以及相對于傳統的終端效果器設計的簡化的對準。此外，墊組合件500的一片式設計有助於所述墊組合件500的快速和簡單移除以及替換，這可以減少在維護期間終端效果器的停工時間。
本發明的範圍不應受本文所描述的具體實施例限制。實際上，本領域的通常知識者根據以上描述和圖式將瞭解(除本文所描述的那些實施例和修改外)本發明的其他各種實施例和對本發明的修改。這些其他實施例和修改意欲屬於本發明的範圍。此外，儘管已出於特定目的在特定環境下在特定實施方案的上下文中描述了本發明，但本領域的通常知識者將認識到其有用性並不限於此，並且出於任何數目的目的，本發明可以有利地在任何數目的環境中實施。因此，應鑒於如本文所描述的本發明的整個廣度和精神來解釋上文闡述的申請專利範圍。如本文所使用，以單數形式敍述並且通過單詞所進行的元件或步驟應理解為不排除複數個元件或步驟，除非明確敍述此類排除。此外，對本發明的「一個實施例」的參考並不意圖解釋為排除此外併入所敍述特徵中的額外實施例的存在。
100‧‧‧終端效果器
102‧‧‧基板
103、104、105、106‧‧‧指狀物
108‧‧‧墊
110‧‧‧底座
112‧‧‧腕部

Claims (14)

  1. 一種終端效果器墊，其包括：防護部件；凹入支撐部件，其從所述防護部件的第一側延伸；以及板，其安置在所述凹入支撐部件的頂部上，用於支撐其上的基板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的終端效果器墊，其進一步包括：第二凹入支撐部件，其從與所述第一側相對的所述防護部件的第二側延伸；以及第二板，其安置在所述第二凹入支撐部件的頂部上，用於支撐其上的基板。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的終端效果器墊，其中所述板由玻璃製成。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的終端效果器墊，其中所述板由熔融矽石製成。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的終端效果器墊，其中所述防護部件的至少一側具有凸曲率，用於與基板的邊緣接合。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的終端效果器墊，其進一步包括形成於其下側中的用於接收終端效果器的一部分的凹口。
  7. 一種終端效果器墊，其包括：伸長的第一支撐部件，其具有通過凹口分離的一對上支撐表面；以及防護部件，其部分安放在所述第一支撐部件的所述凹口內， 其中所述防護部件的底部表面安置在所述第一支撐部件的所述上支撐表面下方。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的終端效果器墊，其中所述第一支撐部件由玻璃製成。
  9. 如申請專利範圍第7項所述的終端效果器墊，其中所述第一支撐部件由熔融矽石製成。
  10. 如申請專利範圍第7項所述的終端效果器墊，其中所述防護部件的至少一側具有凸曲率，用於與基板的邊緣接合。
  11. 如申請專利範圍第7項所述的終端效果器墊，其中所述防護部件具有穿過其形成的緊固件孔以及形成於其底部上的接頭，所述緊固件孔延伸穿過所述接頭。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的終端效果器墊，其中所述第一支撐部件具有穿過其形成的緊固件孔，所述緊固件孔經配置以在緊密間隙的關係中接收所述防護部件的所述接頭。
  13. 如申請專利範圍第7項所述的終端效果器墊，其進一步包括伸長的第二支撐部件，其具有通過凹口分離的一對上支撐表面，所述第一支撐部件和第二支撐部件以平行間隔開的關係安置，所述防護部件垂直地延伸而跨越所述第一支撐部件和第二支撐部件並且部分安放在所述第二支撐部件的所述凹口內，其中所述防護部件的所述底部表面安置在所述第二支撐部件的所述上支撐表面下方。
  14. 如申請專利範圍第7項所述的終端效果器墊，其進一步包括形成在鄰近於所述防護部件的基板接合邊緣的橫向相對端的凸出特徵，所述凸出特徵以1.5"至2"的範圍內的距離分離。
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