TW201616259A - 加工裝置 - Google Patents

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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/08—Programme-controlled manipulators characterised by modular constructions

Abstract

本發明之課題在於作成即便是在晶圓以傾斜的狀態收容於片匣中的情況下，機械手仍可辨識晶圓，並將晶圓以不使其破損的方式搬出。解決手段為使機械手進入片匣內，解除來自於控制部的翻轉馬達之控制而將機械手設成可旋轉自如並使其往接近晶圓的方向移動，當機械手與晶圓接觸且使編碼器辨識的角度改變時，即判斷為已收容於片匣內的晶圓是傾斜的。由於可藉由檢出機械手之旋轉來檢出晶圓之傾斜，故可防止機械手碰撞晶圓而使晶圓破損的情形。

Description

加工裝置 發明領域
本發明是關於具有將晶圓從片匣搬出的機器人之加工裝置。
發明背景
欲從將各種晶圓收容成複數層的片匣中搬出晶圓時，會使用具備板狀的機械手、和於前端連結機械手並可彎曲及上下移動的手臂之機器人。於所述機器人中是將減速機連結於伺服馬達，並藉由伺服馬達之旋轉角度控制來控制機械手的位置。又，在伺服馬達之旋轉軸上會連結編碼器，可藉由編碼器辨識伺服馬達之旋轉角度來辨識機械手的位置。藉由使用絕對型編碼器作為編碼器，以防止機械手的位置偏移之技術也已經被揭示(參照例如專利文獻1、2)。
於片匣的兩內側面形成有一對相向的支撐溝，各晶圓是受到支撐溝支撐而被收容著。另一方面，在中央部形成有可供機械手在上下方向上移動的空間。在從片匣搬出晶圓時，是使機械手進入片匣內，一邊檢測於片匣的各層是否有晶圓存在一邊在中央部使機械手往上方或下方移 動。因此，晶圓不存在時，會使機械手在上下方向上移動。
檢測晶圓是否存在的手法，有藉由機械手上所具備的光感測器等感測器來檢測晶圓已載置在機械手上之手法、及藉由機械手吸引到晶圓時的壓力值變化來檢測晶圓之手法。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2010-238174號公報
專利文獻2：日本專利特開2012-106300號公報
發明概要
然而，當晶圓是以傾斜的狀態被收容於片匣中時，因為晶圓與機械手的傾斜情況不同，故藉由感測器進行的辨識、藉由吸引時的壓力值進行的辨識的任一種情況，都會有儘管有晶圓存在，但機械手卻無法辨識之的情形。
又，當因晶圓以傾斜的狀態被收容於片匣中而辨識成片匣的預定之層上沒有晶圓時，就會令機械手往次一層移動。因此，會有機械手碰撞傾斜的晶圓而使該晶圓破損的問題。
本發明即是有鑒於這一類的問題而作成的發明，目的在於作成在機械手於片匣內朝上下方向移動以搬出晶圓的情形中，即便是晶圓以傾斜的狀態收容於片匣中的情況，仍可辨識晶圓，且將晶圓以不使其破損的方式搬出。
本發明為一種加工裝置，其具備將收容於片匣中的晶圓從片匣搬出之機器人、及對由機器人搬出的晶圓進行加工之加工機構，在該加工裝置中，機器人具備保持晶圓之機械手、使機械手所保持的晶圓之表背面翻轉之翻轉機構、及使機械手移動至預定的位置之移動機構，翻轉機構具備作為使機械手所保持的晶圓之表背面翻轉時之旋轉軸的翻轉軸、連結到翻轉軸之翻轉馬達、驅動翻轉馬達之控制部、以及連結於翻轉軸並檢出翻轉軸的旋轉角度之編碼器，又，其還具備判斷部，該判斷部在藉由移動機構使機械手進入片匣內並解除來自於控制部的翻轉馬達之控制以使機械手可旋轉自如來使其往接近晶圓的方向移動，而使機械手與晶圓接觸且該編碼器所辨識的角度改變時，即判斷為已收容於片匣內的晶圓是傾斜的。
在本發明中，因已進入片匣內的機械手是以解除馬達的控制而可將翻轉軸作為中心旋轉自如的狀態朝接近晶圓的方向移動，故將晶圓以傾斜的狀態收容於片匣時，機械手也會配合晶圓之傾斜而旋轉成傾斜狀態。由此，可以藉由檢出機械手之旋轉來檢出晶圓之傾斜，因此可防止機械手碰撞晶圓而使晶圓破損的情形。
1‧‧‧磨削裝置
20‧‧‧保持工作台(保持機構)
21‧‧‧移交區域
22‧‧‧加工區域
30‧‧‧磨削機構
31‧‧‧主軸殼體
32、92‧‧‧馬達
33‧‧‧安裝座
34‧‧‧磨削輪
35‧‧‧磨削砥石
36‧‧‧托座
4a、4b‧‧‧片匣
40a、40b‧‧‧片匣平台
41‧‧‧開口部
42‧‧‧頂板
43‧‧‧側板
431‧‧‧內側面
432‧‧‧支撐溝
44‧‧‧底板
5、50‧‧‧機器人
51、51a‧‧‧機械手
511‧‧‧基部
512‧‧‧分歧部
513‧‧‧吸引口
514‧‧‧晶圓檢出感測器
515‧‧‧旋轉軸
52‧‧‧翻轉機構
521‧‧‧翻轉軸
522‧‧‧翻轉馬達
523‧‧‧控制部
524‧‧‧編碼器
525‧‧‧判斷部
53‧‧‧移動機構
531‧‧‧軸部
532‧‧‧臂部
533‧‧‧驅動部
6‧‧‧暫置工作台
61‧‧‧載置台
62‧‧‧銷
7‧‧‧洗淨機構
71‧‧‧洗淨工作台
81‧‧‧第1搬送機構
82‧‧‧第2搬送機構
90‧‧‧磨削進給機構
91‧‧‧滾珠螺桿
93‧‧‧導軌
94‧‧‧升降板
W、W1、W2、W3、W4、W5、W6、W7、W8、W9、W10‧‧‧晶圓
W1a、W4a‧‧‧下表面
X、Y、Z‧‧‧方向
θ、θ1、θ2‧‧‧角度
圖1為顯示磨削裝置之立體圖。
圖2為顯示機械手及片匣之立體圖。
圖3為顯示機械手已進入片匣的狀態之正面視圖。
圖4為顯示機械手保持晶圓的狀態之正面視圖。
圖5為顯示機械手接觸傾斜的晶圓而旋轉的狀態之正面視圖。
圖6為顯示機械手已自傾斜的晶圓離開的狀態之正面視圖。
圖7為顯示將晶圓之傾斜修正而收容好的狀態之正面視圖。
圖8為顯示在修正晶圓之傾斜後，機械手進入了片匣的狀態之正面視圖。
圖9為顯示其他的機械手接觸到傾斜的晶圓的狀態之正面視圖。
圖10為顯示機械手已旋轉的狀態之正面視圖。
用以實施發明之形態
圖1所示之磨削裝置1為應用本發明之加工裝置的一種，且為以磨削機構30磨削已保持於保持工作台20上的晶圓之裝置。
在磨削裝置1的前部具備有片匣平台40a、40b，該片匣平台40a、40b可載置收容晶圓的片匣4a、4b。片匣平台40a、40b是排列於X軸方向上。在片匣4a中是收容磨削前的晶圓，在片匣4b中則是收容磨削後的晶圓。
於片匣平台40a、40b之後方側配置有機器人50，該機器人50用以執行磨削前的晶圓的從片匣4a搬出以及磨削後的晶圓的搬入到片匣4b作業。如圖2所示，此機器人50具備有保持晶圓之機械手51、使機械手51所保持的晶圓之表背面翻轉之翻轉機構52、及使機械手51移動至預定位置之移動機構53，且機械手51可進入片匣4a、4b內部。
機械手51是將整體形成為平板狀，並由基部511、和從基部511分歧的2個分歧部512所構成，且各分歧部512上具備有吸引口513。又，在基部511上具備有檢測晶圓之存在的晶圓檢出感測器514。晶圓檢出感測器514是位於機械手51之寬度方向(亦即相對於對於片匣4a、4b之進入方向在水平方向上直交的方向)之中央部。晶圓檢出感測器514可為光感測器，亦可為藉由吸引到晶圓時的壓力值變化來檢測晶圓之類型的感測器。
翻轉機構52具備有連結於基部511的翻轉軸521、連結於翻轉軸521的翻轉馬達522、控制翻轉馬達522的控制部523、連結於翻轉軸521且檢出翻轉軸521之旋轉角度的編碼器524、以及根據來自編碼器524的關於旋轉精確度之資訊判斷翻轉軸521是否已旋轉的判斷部525。翻轉軸521之軸心會成為機械手51之旋轉軸515。編碼器524是使用即便在關閉電源時仍會記憶自原點起的旋轉角度之絕對型。
移動機構53具備有連結到翻轉馬達522及編碼器524的軸部531、於前端具有軸部531且可彎曲的臂部532、以及使臂部532旋繞及升降的驅動部533。
如圖1所示，在機器人5之機械手51的可動區域中，配置有暫置工作台6以及洗淨工作台7。暫置工作台6是由載置磨削前之晶圓的載置台61、和自載置工作台61突出並被配置成可放射狀地移動的複數支銷62所構成。另一方面，洗淨機構7具備有保持磨削後之晶圓且可旋轉的洗淨工作台71、和對保持在洗淨工作台71上之晶圓噴出洗淨水或高壓氣體之圖未示的噴嘴。
保持工作台20是形成為可旋轉，且可在Y軸方向上移動於進行晶圓之移交的移交區域21與進行晶圓之磨削的加工區域22之間。
在暫置工作台6附近配置有將磨削前之晶圓從暫置工作台6搬送至位於移交區域21的保持工作台20的第1搬送機構81。另一方面，在洗淨機構7附近配置有將磨削後之晶圓從位於移交區域21的保持工作台20搬送至洗淨機構7之洗淨工作台71的第2搬送機構82。
磨削機構30具備有：具有鉛直方向的軸心之主軸、將主軸支撐成可旋轉的主軸殼體31、連接於主軸的一端之馬達32、以及透過安裝座33可裝卸地裝設在主軸的下端之磨削輪34。在磨削輪34的下部具備有被固接成圓環狀的磨削砥石35。
磨削機構30是受到磨削進給機構90驅動而可在Z軸方向上進行磨削進給。磨削進給機構90具備有：具有Z軸方向之軸心的滾珠螺桿91、連接於滾珠螺桿91之一端的馬達92、與滾珠螺桿91平行地延伸的導軌93、及將其中一 面連結於保持磨削機構30的托座36並將另一面滑接於一對導軌93上且將內部所具備之螺帽螺合於滾珠螺桿91的升降板94。磨削進給機構90可藉由以馬達92轉動滾珠螺桿91來使升降板94沿著一對導軌93在Z軸方向上升降，而使磨削機構30在Z軸方向上升降。
在如此所構成之磨削裝置1中，是藉由機器人5從片匣4a將晶圓一片一片地取出。而載置到暫置工作台6的載置台61上。然後，將銷62往互相接近的方向移動，藉以將晶圓對齊到預定位置。
之後，第1搬送機構81將晶圓搬送至位於移交區域21的保持工作台20上，並將晶圓保持於保持工作台20上。然後，藉由將保持工作台20移動到加工區域22，來使晶圓移動至磨削機構30的下方。
接著，磨削機構30之馬達32會使磨削輪34旋轉，且磨削進給機構90會使磨削機構30下降，使旋轉的磨削砥石35接觸晶圓的上表面來進行晶圓之磨削。然後，當晶圓形成為所期望的厚度時，磨削進給機構90便使磨削機構30上升而結束磨削。
在磨削結束後，會將保持工作台20移動至移交區域21。然後，第2搬送機構82會保持磨削後之晶圓並使其移動至洗淨機構7的洗淨工作台71上，而於洗淨機構7中將磨削後之晶圓洗淨。在洗淨後，機器人5會將洗淨後之晶圓保持、收容到片匣4b中。
如圖3所示，片匣4a是形成為具有開口部41之箱 狀，且具備有頂板42、自頂板42的兩端部垂下之2片側板43、以及連接於2片側板43的下端之底板44。於2片側板43的內側面431上，在上下方向上等間隔地形成有複數條支撐溝432。於片匣4a的各支撐溝432中收容有晶圓W1至W10。再者，圖1所示之片匣4b也是形成為相同構造，但在磨削開始前並未收容有晶圓。
以下是針對從收容於最下層的支撐溝432上的晶圓W1開始，將晶圓一片一片地搬出的情形進行說明。如圖3所示，在片匣4a內具有以架設在高度不同的左右支撐溝432上而傾斜的狀態被收容著的晶圓W4。另一方面，晶圓W1至W3及晶圓W5至W10是以架設在相同高度的左右支撐溝432上而沒有傾斜的狀態被收容著。
圖2所示之機器人5是藉由關閉翻轉馬達522的電源，以將機械手51形成可旋轉自如的狀態，並在該狀態下如圖3所示地進入收容於開口部41中最下層的支撐溝432上的晶圓W1的下方。再者，亦可在機器人5從開口部41進入之後才關閉翻轉馬達522的電源。
接下來，如圖4所示，使機械手51上升。如此一來，機械手51上所具備的晶圓檢出感測器514便會檢出晶圓W1。在此階段，會開啟翻轉馬達522的電源而將機械手之可旋轉自如的狀態解除。由於最下層的晶圓W1並未傾斜，因此在直到晶圓檢出感測器514檢出晶圓W1為止的期間，機械手51並不會旋轉。由此，可藉由使吸引力作用於機械手51之吸引口513來吸引晶圓W1之下表面W1a，並藉由在該 狀態下使機械手51退避而將晶圓W1自片匣4a搬出。然後，翻轉馬達522會使機械手51翻轉而使晶圓W1之表背面翻轉，將要被磨削之面的下表面W1a朝上，而搬送至圖1所示之暫置工作台6上。
接下來，關閉翻轉馬達522的電源，使機械手51再次進入片匣4a內，並使機械手51上升，同樣地將晶圓W2吸引並從片匣4a中搬出以搬送至暫置工作台6。再者，此時，會將已先搬送到的晶圓W1藉由第1搬送機構81搬送至保持機構20。相同地，也將晶圓W3從片匣4a搬出並搬送至暫置工作台6。在晶圓W2、W3之搬出時，會在晶圓檢出感測器514檢出了晶圓W2、W3的階段將翻轉馬達522的電源關閉。
接著，當在關閉翻轉馬達522的電源而機械手51為可旋轉自如的狀態下，如圖5所示地使機械手51進入片匣4a中並使其上升時，因是以晶圓W4之一側(左側)降低的狀態傾斜，故在晶圓檢出感測器514檢出晶圓W4之前，機械手51左側的分歧部512(參照圖2)會接觸晶圓W的下表面W4a。如此一來，由於機械手51成為可旋轉自如的狀態，故機械手51會朝形成與晶圓W4相同的傾斜的方向(順時針地)旋轉θ度。
編碼器524會檢出機械手51的這個旋轉。判斷部525會根據上述旋轉而判斷晶圓W4是傾斜的，並將該內容之資訊通知控制部523。如此一來，控制部523便會停止機械手51之上升，並如圖6所示地在使機械手51下降後，使其 從片匣4a退避。當如此進行而使機械手51從片匣4a退避時，操作員便如圖7所示地將晶圓W4修正為沒有傾斜的適當狀態。
當如此進行而將晶圓W4以沒有傾斜的狀態收容時，接下來，便如圖8所示地使機械手51進入晶圓W4的下方後再使其上升，吸引晶圓W4的下表面W4a並將晶圓W4搬出。其後，與晶圓W2、W3同樣地，依序將晶圓W5至W10吸引搬出。
在如圖9所示的機械手51a一般寬度窄於機械手51的類型之機械手的情況中，即使關閉翻轉馬達522的電源而將機械手51a設為可旋轉自如的狀態，在接觸晶圓W4而使機械手51a旋轉之前，會比像機械手51一般寬度較寬的機械手需要更多的上升量。又，在藉由晶圓檢出感測器514來檢出晶圓W4之情形中，也會比機械手51需要更多的上升量。由此，會在將翻轉馬達522的電源原樣維持關閉的狀態下，進一步地藉由使機械手51上升相當於例如到再上1層的支撐溝432的高度量，以如圖10所示，在該上升過程中使判斷部525將機械手51之傾斜檢出並通知控制部424。
像這樣，藉由因應於機械手的寬度(相對於往片匣4a的進入方向，在水平方向上直交之方向的長度)，而調整用以檢出晶圓之傾斜的機械手的上升量，即可確實地檢出晶圓之傾斜，藉此便可將晶圓破損之情形防範於未然。
再者，在上述實施形態中，雖然是針對將收容於片匣4a的最下層之晶圓最先搬出，並於使機械手上升時依 序搬出晶圓的情況進行了說明，但亦可作成將收容於片匣4a最上層之晶圓最先搬出，並於使機械手下降時從上方的晶圓開始依序進行搬出的方式。
4a‧‧‧片匣
41‧‧‧開口部
42‧‧‧頂板
43‧‧‧側板
44‧‧‧底板
51‧‧‧機械手
514‧‧‧晶圓檢出感測器
W4‧‧‧晶圓
W4a‧‧‧下表面
X、Y、Z‧‧‧方向
θ1‧‧‧角度

Claims (1)

  1. 一種加工裝置，其具備將收容於片匣中的晶圓從片匣搬出之機器人、及對由該機器人搬出的晶圓進行加工之加工機構，在該加工裝置中，該機器人具備保持晶圓之機械手、使該機械手所保持的晶圓之表背面翻轉之翻轉機構、及使該機械手移動至預定的位置之移動機構，該翻轉機構具備作為使該機械手所保持的晶圓之表背面翻轉時之旋轉軸的翻轉軸、連結到該翻轉軸之翻轉馬達、驅動該翻轉馬達之控制部、以及連結於該翻轉軸並檢出該翻轉軸的旋轉角度之編碼器，又，該加工裝置還具備判斷部，該判斷部在藉由該移動機構使該機械手進入該片匣內並解除來自於該控制部的該翻轉馬達之控制以使該機械手可旋轉自如來使其往接近晶圓的方向移動，而使該機械手與晶圓接觸且該編碼器所辨識的角度改變時，即判斷為已收容於該片匣內的晶圓是傾斜的。
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