TW201642377A - 基板材旋轉裝載器 - Google Patents

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Abstract

本文中公開了用於裝載基板材於檢查站中的方法和裝置。在一個實施方式中，本文中公開了用於基板材檢查站的裝載模組。所述裝載模組包括兩個臂、多個基板材夾持器、兩個可旋轉支撐構件、輸送裝置和至少一個致動器。每個臂具有第一端部和第二端部，其中所述第二端部與所述第一端部相對。每個基板材夾持器設置在每個臂的相應端部。每個可旋轉支撐構件被耦接到所述臂中的相應一個臂。所述輸送裝置設置在所述可旋轉支撐構件之間。所述至少一個致動器被配置成使所述臂圍繞所述可旋轉支撐構件旋轉，以將所述夾持器選擇性地定位在所述輸送裝置上方使由所述夾持器保持的基板材得以被釋放到所述輸送裝置上的位置。

Description

基板材旋轉裝載器
本公開內容的實施方式總體涉及基板材裝載設備。更具體地，本文中公開的實施方式涉及一種用於將基板材裝載到半導體檢查設備中的系統和方法。
在處理過程中，諸如半導體基板材之類的基板材在單獨的檢查站處例行被檢查，以確保符合預定的品質控制標準。不同檢查技術提供關於產品和工藝的綜合資料。然而，由於所需要的檢查站的數量以及在檢查站之間移動基板材所造成的傳送時間，綜合檢查可能是耗時的，由此使生產量減少。因此，設備製造商經常面臨在選擇花費繁重的（burdensome）檢查/傳送時間經過所有的檢查站進行徹底檢查或選擇先前的某些檢查工藝之間做出決策。
然而，隨著檢查工藝已經不斷減少了完成所需檢查步驟需要的時間量，也需要改進裝載裝置以使得能夠跟上增加的生產量。
因此，需要一種與檢查系統一起使用的改進的基板材裝載裝置。
在一個實施方式中，本文中公開了一種用於基板材檢查系統的裝載模組。所述裝載模組包括兩個臂、多個夾持器、兩個可旋轉支撐構件、輸送裝置和至少一個致動器。每個臂具有第一端部和第二端部，其中所述第二端部與所述第一端部相對。每個基板材夾持器設置在每個臂的相應端部處。每個可旋轉支撐構件耦接到所述臂中的相應一個臂。所述輸送裝置設置在所述可旋轉支撐構件之間。所述至少一個致動器被配置成使所述臂圍繞所述可旋轉支撐構件旋轉，以將所述夾持器選擇性地定位在所述輸送裝置上方使由所述夾持器保持的基板材得以被釋放到所述輸送裝置上的位置。
在另一實施方式中，本文中公開了一種用於基板材檢查系統的裝載模組。所述裝載模組包括輸送裝置、設置在所述輸送裝置的相對側的兩個卡匣保持器、兩個臂、兩個可旋轉支撐構件和兩個致動器。每個臂包括第一端部、與所述第一端部相對的第二端部、設置在第一臂的所述第一端部上的第一夾持器和設置在第二臂的所述第二端部上的第二夾持器。每個可旋轉支撐構件耦接到所述臂中的一個臂。每個致動器耦接到相應可旋轉支撐構件。所述致動器被配置成使所述臂圍繞所述可旋轉支撐構件旋轉，使得所述臂以分度（index）方式在使所述夾持器得以傳送基板材於所述卡匣保持器與所述輸送裝置之間的位置之間旋轉。
在另一實施方式中，本文中公開了一種用於裝載基板材的方法。所述方法包括：使第一臂在第一方向上旋轉預定量，以便拾取第一基板材；使所述第一臂在所述第一方向上旋轉並且使第二臂在第二方向上旋轉預定量，其中所述第二方向與所述第一方向相對；以及以步進方式繼續使所述第一臂在所述第一方向上旋轉並且使所述第二臂在所述第二方向上旋轉，以便交替地拾取和裝載基板材。
圖1示出根據一個實施方式的基板材檢查系統100的頂平面圖。檢查系統100包括裝載模組102、模組單元104和分揀（sorting）單元106。在一個實施方式中，模組單元104可以包括一或多個計量站（metrology station）。計量站可以包括（僅舉例來說）以下各項中的任何一項：微裂（micro-crack）檢查單元、厚度測量單元、電阻率（resistivity）測量單元、光致發光（photoluminescence）單元、幾何形狀檢查單元、鋸痕（saw mark）檢測單元、瑕疵（stain）檢測單元、晶片檢測單元和/或結晶分率（crystal fraction）檢測單元。微裂檢查單元可配置成（僅舉例來說）檢查基板材是否存在裂縫以及可選地（optionally）確定該基板材的結晶分率。幾何形狀檢查單元可配置成（僅舉例來說）分析基板材表面性質。鋸痕檢測單元可配置成（僅舉例來說）識別（identify）基板材上的包括槽、階梯和雙階梯狀痕跡的鋸痕。除了所列那些之外，計量站還可包括其他實例。
裝載模組102、模組單元104和分揀單元106以線性佈置連接成使得基板材可以借助輸送系統108容易且快速地在裝載模組102、模組單元104和分揀單元106之間傳遞，而不離開檢查系統100。裝載模組102被配置成裝載基板材，以用於借助輸送系統108將基板材傳送通過模組單元104和分揀單元106。
裝載模組102接收容納堆疊配置的基板材112的一或多個卡匣110、111。每個卡匣110、111中包括多個狹槽。每個狹槽被配置成保持基板材112。卡匣110、111可定位成使得基板材112層疊定位（positioned one over the other）。在另一實例中，基板材112可定位在保持器中，使得每個基板材112之間沒有間隙。基板材112從卡匣110、111被傳送至輸送系統108。卡匣110定位在卡匣保持器190中。卡匣111定位在卡匣保持器192中。在一個實施方式中，輸送系統108可以是運行通過檢查系統100的連續輸送帶。在另一實施方式中，輸送系統108可以包括多於一個運行通過檢查系統100的輸送帶。一或多個輸送帶可以按順序設置成線性佈置，以將接收在裝載模組102中的基板材傳送到模組單元104。
裝載模組102包括多個臂（示出為例如臂114、115）、多個可旋轉支撐構件125、126以及用於旋轉臂114、115的至少一個致動器116。臂114包括第一端部118以及與第一端部118相對的第二端部120。臂114在位於臂114的端部118、120之間的大約中間位置（midway）附近的點處耦接到可旋轉支撐構件125。可旋轉支撐構件125被配置成使得臂114圍繞穿過該點的軸128旋轉。臂114可以更詳細地示出於圖2中。
臂115包括第一端部122以及與第一端部122相對的第二端部124。臂115在位於臂115的端部122、124之間的大約中間位置附近的點處耦接到可旋轉支撐構件126。可旋轉支撐構件126被配置成使得臂115圍繞穿過該點的軸129旋轉。
可旋轉支撐構件125、126定位在輸送系統108的相對側。可旋轉支撐構件125定位在輸送系統108與卡匣110之間。可旋轉支撐構件126定位在輸送系統108與卡匣111之間。可旋轉支撐構件125定位成使臂114的端部118得以選擇性地定位在卡匣110上方，並且使臂114的端部120得以選擇性地定位在輸送系統108上方，以便促成在這兩者之間傳送基板材。同樣，可旋轉支撐構件126被定位成使臂115的端部122得以選擇性地定位在卡匣111上方，並且使臂115的端部124得以選擇性地定位在輸送系統108上方，以便促成在這兩者之間傳送基板材。
基板材夾持器123設置在臂114、115的每個端部118、120、122、124上。夾持器123可設置在臂114、115中的每個臂的底側或端部上，以使夾持器123可以固定要傳送的基板材112。夾持器123可為任何合適的基板材夾持器，諸如是抽吸式夾持器（suction gripper）、夾鉗式夾持器（claw gripper）、磁夾持器、伯努利真空噴嘴及類似夾持器。每個卡匣110、111可以包括升降機（未示出），該升降機被配置成使基板材上升到使得最頂部的基板材可被基板材夾持器123抓取到的位置。
圖3是具有伯努利真空噴嘴200的夾持器123的等距底視圖。伯努利真空噴嘴200使得能夠在減少接觸的情況下夾持基板材，由此有利地減小搬運期間對基板材的潛在損壞。伯努利真空噴嘴200可操作成通過以在基板材112的中心與周邊之間形成真空和提升力的方式施加氣流於基板材112下方來提供對基板材112的非接觸式（non-contact）傳送。由於真空力和連續氣流的緣故，基板材112不附接到伯努利真空噴嘴200，而是保持這個基板材112抵靠一或多個止擋件（stop）290。止擋件290可配置為柱或其他合適幾何形狀。止擋件290可從臂114延伸比伯努利真空噴嘴200更長的距離，以確保基板材112在操作期間不接觸伯努利真空噴嘴200。止擋件290的接觸基板材112的端部可由選擇成提供基板材112與止擋件290之間的足夠的摩擦力以確保基板材112在臂114旋轉時不偏移或滑動的材料製成。因此，具有伯努利真空噴嘴200的夾持器123使得能夠在裝載模組102內安全搬運基板材112。
返回參考圖1，可旋轉支撐構件125、126可耦接到至少一個致動器116。在一個實施方式中，支撐構件125、126耦接到同一個致動器116。在另一實施方式中，每個支撐構件125、126耦接到單獨的致動器116。如上所述，致動器116被配置成使臂114、115圍繞支撐構件125、126旋轉。在一個實施方式中，致動器116是步進電機、伺服電機、旋轉致動器、氣動電機（air motor）或合適設備。致動器116可以以分度方式來旋轉可旋轉支撐構件125、126，使得利用臂114、115的每個運動，當臂114、115的相對端部正在將基板材傳送到輸送系統108上的同一位置時，由臂114、115的一個端部從卡匣110、111中的一個卡匣接收新的基板材。
檢查系統100可進一步包括控制器130。檢查系統100借助通信電纜（communication cable）132耦接到控制器130。控制器130可操作，以控制在檢查系統100內處理基板材。控制器130包括可程式設計的中央處理單元（CPU）134，CPU可與記憶體136以及耦接到檢查系統100的各種部件的大型存放區設備、輸入控制單元和顯示單元（未示出）（諸如電源、時鐘、快取記憶體、輸入/輸出（I/O）電路以及諸如此類者）一起操作，以便促成對搬運和檢查基板材的工藝的控制。控制器130還可包括硬體以用於通過檢查系統100中的感測器（未示出）來監測基板材處理。
為了促成對檢查系統100和基板材處理進行的控制，CPU 134可為用於控制基板材工藝的任何形式的通用電腦處理器中的一種。記憶體136耦接到CPU 134，並且記憶體136是非暫態的（non-transitory），而且可為容易獲得的諸如隨機存取記憶體（RAM）、唯讀記憶體（ROM）、軟碟機、硬碟或任何其他形式的數位存儲裝置（本地或遠端）之類的記憶體中的一或多種。支援電路138被耦接到CPU 134，以用於以常規的方式支援CPU 134。用於通過裝載模組102的操作來裝載基板材的工藝可以存儲在記憶體136中。用於裝載基板材的該工藝還可借助遠離CPU 134所控制的硬體的第二CPU（未示出）來存儲和/或執行。
記憶體136呈包含指令的電腦可讀存儲介質的形式，所述指令在由CPU 134執行時促成檢查系統100的操作。記憶體136中的指令呈程式產品的形式，該程式產品諸如是實施檢查系統100的操作（例如圖4的方法400，包括例如裝載模組102的操作）的程式。程式碼可符合於許多不同程式設計語言中的任何一種。在一個實例中，本公開內容可實施為用於與電腦系統一起使用的電腦可讀存儲介質中存儲的程式產品。該程式產品的程式限定實施方式的功能。示例性電腦可讀存儲介質包括但不限於：(i)永久存儲資訊的不可寫入存儲介質（例如電腦內的唯讀記憶體設備，諸如CD-ROM驅動器可讀出的CD-ROM盤、快閃記憶體記憶體、ROM晶片或任何類型的固態非易失性半導體記憶體）；以及(ii)存儲可更改資訊的可寫入存儲介質（writing storage media）（例如磁碟機或硬碟驅動器內的軟碟或任何類型的固態隨機存取半導體記憶體）。此類電腦可讀存儲介質在執行指示（direct）本文中所描述的方法的功能的電腦可讀指令時是本公開內容的實施方式。
圖4示出根據一個實施方式在裝載模組102中將基板材112裝載到輸送系統108上的方法400的流程圖。方法400以分度方式來旋轉臂114、115，使得臂114、115同時從卡匣110、111中拾取一個基板材並將另一基板材裝載到輸送系統108上。處於方法400的不同階段處的裝載模組102示出於圖5A至圖5E中。圖5A示出臂114、115處於它們的初始位置。
方法400在方塊402處開始。在方塊402處，裝載模組的臂在第一方向上旋轉預定量，使得臂的端部定位在設置於這些卡匣中的一個卡匣中的第一基板材上方。設置在第一臂的定位在卡匣上方的端部處的夾持器拾取第一基板材。例如，圖5B示出第一臂114順時針地旋轉90度，使得第一臂114的第一端部118定位在卡匣110上方。設置在第一臂114的第一端部118處的夾持器123拾取第一基板材112A。
在方塊404處，第一臂114在第一方向上旋轉預定量，使得臂的端部不再定位在卡匣和輸送系統上方。第二臂115在第二方向上旋轉預定量，使得臂的端部定位在設置於卡匣111中的第二基板材上方。第二臂移動的第二方向與第一臂移動的第一方向相對。通過在相反方向上移動臂114、115，保持在臂上的基板材之間發生接觸的可能性降低。設置在第二臂的定位在卡匣上方的端部上的夾持器拾取第二基板材。在一個實施方式中，臂114、115連接到同一個致動器。當臂連接到同一個致動器時，臂碰撞的可能性最小化，這是因為臂的運動被確保為同步進行。在另一實施方式中，每個臂連接到單獨的致動器。控制器控制致動器，使得臂的旋轉被定時（time）以防止臂或保持在臂上的基板材發生碰撞。例如，圖5C示出第一臂114順時針地旋轉90°，並且第二臂115逆時針地旋轉90°。第一臂114所處位置基本上垂直於圖5B中所示位置，以使第二臂115的夾持器123得以旋轉並從卡匣111拾取第二基板材112B。第二臂115的第一端部122定位在卡匣111上方。第二臂115的第二端部124定位在輸送系統108上方。
在方塊406處，第二臂在第二方向上旋轉預定量，使得臂的端部不再定位在卡匣和輸送系統上方。第一臂在第一方向上旋轉預定量，使得不保持第一基板材的端部定位在卡匣上方。第一臂的保持第一基板材的端部定位在輸送系統上方。設置在第一臂的保持第一基板材的端部上的夾持器將基板材釋放到輸送系統上。設置在定位于卡匣上方的端部上的夾持器拾取第三基板材。例如，圖5D示出第一臂114順時針地旋轉90°，並且第二臂115逆時針地旋轉90°。第一臂114所處位置基本上垂直於圖5C中所示位置，使得第一臂114的第一端部118定位在輸送系統108上方，並且第一臂114的第二端部120定位在卡匣110上方。設置在第一臂114的第一端部118上的夾持器123正保持圖5B中拾取的第一基板材112A。設置在第一臂114的第一端部118上的夾持器123釋放基板材112A，使得基板材112A被裝載到輸送系統108上。設置在第一臂114的第二端部120上的夾持器123從卡匣110拾取第三基板材112C。第二臂115所處位置基本上垂直於圖5C中所示的第二臂115的位置，以使得第一臂114旋轉而不發生任何碰撞。
在方塊408處，第一臂在第一方向上旋轉預定量，使得臂的端部不再定位在卡匣和輸送系統上方。第二臂在第二方向上旋轉預定量，使得不保持第二基板材的端部定位在卡匣上方。第二臂的保持第二基板材的端部定位在輸送系統上方。設置在第二臂的保持第二基板材的端部上的夾持器123將基板材釋放到輸送系統上。設置在定位于卡匣上方的端部上的夾持器123拾取第四基板材。例如，圖5E示出第一臂114順時針地旋轉90°，並且第二臂115逆時針地旋轉90°。第二臂115所處位置基本上垂直於圖5D中所示位置，使得第二臂115的第一端部122定位在輸送系統108上方，並且第二臂115的第二端部124定位在卡匣111上方。設置在第二臂115的第一端部122上的夾持器123正保持圖5C中拾取的第二基板材112B。設置在第二臂115的第一端部122上的夾持器123釋放基板材112B，使得基板材112B被裝載到輸送系統108上。設置在第二臂115的定位在卡匣111上方的第二端部124上的夾持器123拾取第四基板材112D。第一臂114所處位置基本上垂直於圖5D中所示的第一臂114的位置，以使得第二臂115旋轉而不發生任何碰撞。
方法400可以這樣繼續，直到來自卡匣110、111的所有基板材全都被裝載到輸送系統108上。方法400便於（allow for）每一小時有利裝載超過5000個基板材，這與常規檢查系統相比是顯著的改進。
本領域的技術人員將會瞭解，前述實例是示例性的，而非限制性的。預期在閱讀本說明書並研究附圖後，對本領域的技術人員顯而易見的所有置換、增補、等效內容及其改進均包括在本公開內容的真實精神和範圍內。因此，預期的是，隨附權利要求包括落入這些教導的真實精神和範圍內的所有此類修改、置換以及等效內容。
100‧‧‧檢查系統
102‧‧‧裝載模組
104‧‧‧模組單元
106‧‧‧分揀單元
108‧‧‧輸送系統
110‧‧‧卡匣
111‧‧‧卡匣
112‧‧‧裝載基板材
112A‧‧‧第一基板材
112B‧‧‧第二基板材
112C‧‧‧第三基板材
112D‧‧‧第四基板材
114‧‧‧臂
115‧‧‧臂
116‧‧‧致動器
118‧‧‧端部
120‧‧‧端部
122‧‧‧端部
123‧‧‧夾持器
124‧‧‧端部
125‧‧‧可旋轉支撐構件
126‧‧‧可旋轉支撐構件
128‧‧‧軸
129‧‧‧軸線
130‧‧‧控制器
132‧‧‧通信電纜
134‧‧‧CPU
136‧‧‧記憶體
138‧‧‧支援電路
190‧‧‧卡匣保持器
192‧‧‧卡匣保持器
200‧‧‧伯努利真空噴嘴
290‧‧‧止擋件
400‧‧‧方法
402‧‧‧方塊
404‧‧‧方塊
406‧‧‧方塊
408‧‧‧方塊
因此，以能夠詳細理解本公開內容的上述特徵的方式，上文所簡要概述的本公開內容的更具體的描述可以參考實施方式來獲得，這些實施方式中的一些實施方式示出在附圖中。然而，應當注意，附圖僅僅示出本公開內容的典型實施方式，並且因此不應視為限制本公開內容的範圍，因為本公開內容可允許其他等效實施方式。
圖1是具有裝載模組的一個實施方式的檢查系統的示意性頂視圖。
圖2是根據一個實施方式具有多個夾持器的裝載模組的臂的側視圖。
圖3是根據一個實施方式具有伯努利真空噴嘴（Bernoulli vacuum nozzle）的夾持器的底透視圖。
圖4是用於在裝載模組中裝載基板材的方法的一個實施方式的流程圖。
圖5A至圖5E示出根據一個實施方式的處於圖4的方法的不同階段處的裝載模組。
為了清楚起見，已盡可能使用相同附圖標記來標示各圖所共有的相同元件。另外，一個實施方式中的元件可有利地適用於本文中描述的其他實施方式。
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102‧‧‧裝載模組
104‧‧‧模組單元
106‧‧‧分揀單元
108‧‧‧輸送系統
110‧‧‧卡匣
111‧‧‧卡匣
112‧‧‧裝載基板材
115‧‧‧臂
116‧‧‧致動器
118‧‧‧端部
120‧‧‧端部
122‧‧‧端部
123‧‧‧夾持器
124‧‧‧端部
125‧‧‧可旋轉支撐構件
126‧‧‧可旋轉支撐構件
128‧‧‧軸
129‧‧‧軸線
130‧‧‧控制器
132‧‧‧通信電纜
134‧‧‧CPU
136‧‧‧記憶體
138‧‧‧支援電路
190‧‧‧卡匣保持器
192‧‧‧卡匣保持器

Claims (20)

  1. 一種用於一基板材檢查系統的裝載模組，該裝載模組包括： 兩個臂，每個臂具有一第一端部和一第二端部，其中該第二端部與該第一端部相對； 多個基板材夾持器，每個基板材夾持器設置在每個臂的一相應端部； 兩個可旋轉支撐構件，每個可旋轉支撐構件耦接到該等臂中的相應一個臂； 一輸送系統，該輸送系統設置在該等可旋轉支撐構件之間；以及 至少一個致動器，該至少一個致動器耦接到該等可旋轉支撐構件，該至少一個致動器被配置成使該等臂圍繞該等可旋轉支撐構件旋轉，以將該夾持器選擇性地定位在該輸送系統上方使由該夾持器所保持的一基板材得以被釋放到該輸送系統上的一位置。
  2. 根據權利要求1所述的裝載模組，其中該夾持器包括： 一伯努利真空噴嘴。
  3. 根據權利要求2所述的裝載模組，其中該夾持器進一步包括： 多個止擋件，該等多個止擋件比該伯努利真空噴嘴從該臂延伸更遠。
  4. 根據權利要求1所述的裝載模組，其中該至少一個致動器進一步包括： 單個致動器，該單個致動器被配置成同時移動兩個臂。
  5. 根據權利要求1所述的裝載模組，其中該至少一個致動器進一步包括： 一第一致動器，該第一致動器可操作以移動該第一臂；以及 一第二致動器，該第二致動器可操作以移動該第二臂。
  6. 根據權利要求1所述的裝載模組，其中該至少一個致動器進一步包括一步進電機、一伺服電機、一旋轉致動器或一氣動電機中的至少一者。
  7. 根據權利要求1所述的裝載模組，其中該至少一個致動器被配置成使該等臂中的至少一個臂以一分度方式旋轉。
  8. 根據權利要求1所述的裝載模組，其中耦接到每個臂的該等夾持器可定位在該輸送系統上的一相同位置上方。
  9. 根據權利要求1所述的裝載模組，進一步包括： 一或多個計量站，該一或多個計量站適於從該輸送系統接收基板材。
  10. 一種用於一基板材檢查系統的裝載模組，該裝載模組包括： 一輸送系統； 兩個卡匣保持器，該等卡匣保持器設置在該輸送系統的相對側； 兩個臂，每個臂包括： 一第一端部； 一第二端部，該第二端部與該第一端部相對； 一第一夾持器，該第一夾持器設置在該第一臂的該第一端部上；以及 一第二夾持器，該第二夾持器設置在該第二臂的該第二端部上； 兩個可旋轉支撐構件，每個可旋轉支撐構件被耦接到該等臂中的一個臂；以及 兩個致動器，每個致動器耦接到一相應可旋轉支撐構件，該等致動器被配置成使該等臂圍繞該等可旋轉支撐構件旋轉，使得該等臂以一分度方式在使該等夾持器得以傳送基板材於該等卡匣保持器與該輸送系統之間的位置之間旋轉。
  11. 根據權利要求10所述的裝載模組，其中該夾持器包括： 一伯努利真空噴嘴。
  12. 根據權利要求11所述的裝載模組，其中該夾持器進一步包括： 多個止擋件，該等多個止擋件比該伯努利真空噴嘴從該臂延伸更遠。
  13. 根據權利要求10所述的裝載模組，其中該兩個致動器被配置成同時移動兩個臂。
  14. 根據權利要求10所述的裝載模組，其中該兩個致動器進一步包括： 一第一致動器，該第一致動器可操作以移動該第一臂；以及 一第二致動器，該第二致動器可操作以移動該第二臂。
  15. 根據權利要求10所述的裝載模組，其中該兩個致動器被配置成以分度方式旋轉該等臂。
  16. 根據權利要求10所述的裝載模組，進一步包括： 一或多個計量站，該一或多個計量站適於從該輸送系統接收基板材。
  17. 一種用於裝載基板材的方法，該方法包括： 使一第一臂在一第一方向上旋轉一預定量，以便拾取一第一基板材； 使該第一臂在該第一方向上旋轉並且使一第二臂在一第二方向上旋轉一預定量，其中該第二方向與該第一方向相對；以及 繼續使該第一臂在該第一方向上旋轉並且使該第二臂在該第二方向上旋轉，以便交替地拾取和裝載基板材。
  18. 根據權利要求17所述的方法，其中使該第一臂在該第一方向上旋轉的該步驟包括： 以一分度方式移動該臂。
  19. 根據權利要求17所述的方法，進一步包括： 對設置於該輸送系統上的基板材執行計量。
  20. 根據權利要求17所述的方法，進一步包括： 利用一伯努利真空噴嘴將該基板材固定到該第一臂。
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