TW473787B - Multiple sided robot blade for semiconductor processing equipment - Google Patents

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TW473787B
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TW
Taiwan
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robot
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bearing surface
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TW089118185A
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English (en)
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Arulkumar Shanmugasundram
Michael P Karazim
Original Assignee
Applied Materials Inc
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Description

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五、發明說明（） 發明領域： 本發明係關於-種在處理系統内運送物體的方法及 設備。更特定說來’本發明係關於一具多支撐表面機器 人承載盤的機器人組件，其巾該機器人承冑I^支撐 一或數個基材。 發明背景 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 現代的半導體處理系統處理大量基材的典型方法是 在一系列處理室或是使用機器人之空間内移動基材。為 了提昇基材的產能，增加基材在處理系統内的移動速度 疋目則的一個趨勢，然而速度加快卻會增加基材處理系 統的複雜度，同時降低維持可重複性所需的容許公差， 因為當基材在該處理室或是使用機器人之空間内移動 時’為了避免損毁基材或其上之薄膜，精確的運動是必 需的。 化學機械研磨（Chemical Mechanical Polish-in g ， C Μ P ) 系統即 為一種 基材處 理系統 ， 係用於 研磨基 材表面以去除高度起伏、表面缺陷、刮痕或嵌入粒子。 第1圖所示為一 CMP系統之透視圖，該系統係為 California Santa Clara 之 Applied Materials 么 司所製之M i r r a ® C Μ P系統，其已出現在美國專利第 5，7 3 8，5 7 4號中，在此將該專利案併入以利參考。該 統2包括一載入台（loading station)4及三個内裝磨光和/或μ ;先 塾片8的研磨台（polishing station)6。一多讀旋轉 系 台 ---------—--裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) tr--------“#, 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） 473787 A7 B7 五、發明說明（） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) (rotatable multi-head carousel)l〇 具有四個研磨頭 12，研磨 頭1 2係安裝於研磨台之上方。該旋轉台能同時帶動該研磨頭 至每一研磨台。該載入台4係由一鄰接C Μ P系統的前端基材轉 運區（front-end substrate transfer region)14 供給，雖然該 轉運區可以是一個別元件，卻仍然視為C Μ P系統之一部份。 該載入台4包括一座檯（pedestal)16，以承載基材，隨著頭上軏 道機器人（overhead track robot)18在研磨台6内處理前後之傳 送速度行進。垂直對位的基材20置放在晶舟22中，而晶舟22 則位於載入箱（load tank)24的液體内。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一般而言，頭上軌道機器人18包括一向下伸展承載盤 支撐臂（blade support arm)28 ，其亦稱作肩部 (s h 〇 u 1 d e r )。一承載盤2 6經由一相當於手腕之軸關節 (pivot joint)30連接於該承載盤支撐臂。軌道機器人18 可以操控該承載盤支撐臂在三個方向運動，即橫越該系统 正面X軸的直線方向、沿Z軸的垂直方向以及繞z轴旋轉 之方向。此外，承載盤2 6亦可繞著軸關節3 0在一大致水 平和一大致垂直位置之間旋轉。此外，典型的承載盤2 6 包括一真空吸氣口（未示於圖中），以在該系統2内運送當時 緊緊吸住基材20於其上。 第2圖為軌道機器人18之剖面示意圖，其中顯示該機器 人元件的細部。一承載盤支撐臂28垂直置於一滑動架 (carriage)32下方，該滑動架32固定於兩端由滑輪 36、38支撐的輸送帶34上。馬達40具備一蠕歯輪 (w〇rm gear)42，安裝在滑動架32並且嚙合支樓臂28 第3頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 473787 A7
五、發明說明（） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上的嚆合齒輪（mating gear)44 ,承載盤支撐臂28再 支撐一連接軸關節3 0的支撐柱6 〇，其中軸關節3 〇包括第 一部分4 6，該部份4 6連接於承載盤支撐臂2 8 ;第二部分 4 8 ’該部份4 8連接於承載盤2 6以及一轉軸元件5 〇，以 轉軸結合該第一 46和第二48部分，該軸關節3〇允許承載 盤26繞著轉軸（pivot axis)52在一水平和一垂直位置 之間旋轉。承載盤26是一種單面承載盤，也就是說在不 同研磨台之間發送或是擷取一基材2 〇時，該承載盤只有一 承載表面支撐該基材。此外，滑動架32内覆一具有蝎齒 輪5 6之馬達5 4，該蜗齒輪5 6穿過連接支撐柱6 0之螺帽 5 8，同時承載盤支撐臂2 8内覆一連接傳動桿6 4之馬達 6 2以及一蜗齒輪6 6 ’該蝎齒輪6 6則契合軸關節3 0上之 的噶合齒輪6 8，而承載盤2 6則以螺絲（未示於圖中）銜接 軸關節3 0。 當馬達40轉動蜗齒輪42且蝎齒輪42接著轉動連接 承載盤支撐臂2 8之嚆合齒輪4 4時，該承載盤支撐臂2 8則 繞著Z軸7 0旋轉。在該典型系統中，轉軸5 2係偏離z軸 7 0，以便使用一較短承載盤2 6，因此在系統2内水平伸 展以取放一基材2 0時，可以減輕承載盤之彎曲。當馬達 5 4轉動蝸齒輪5 6時，螺帽5 8則沿著蝎齒輪5 6升降，也 因此升降附於其上之支撐柱6 0。欲使軸關節3 0對轉軸5 2 旋轉’馬達6 2則需轉動傳動桿6 4、再引起堝齒輪6 6旋 轉’然後蝸齒輪66之旋轉又轉動嚅合齒輪68，同時轉動 軸關節30之第二部分以及連接其上之承載盤26。 __^第4頁 本紐尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21〇 x 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) * 裝 tr--------- 473787 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（） .就典型上說來，當載入基材2〇至系統2内時，機器人 18將承載盤26旋轉至一垂直位置，使其對齊該基材後， 再降低承載盤2 6至基材2 〇之相鄰位置，然後以真空吸氣 機吸附一基材2 〇到承載盤2 6之承載面上。供給承載盤通 口之真空吸氣機係用以吸附基材2 〇到承載盤2 6之承載面 上’以至於當承載盤26垂直升高時，該基材仍由承載盤 26支撐在垂直位置。之後，機器人is使承載盤26繞著軸 關節30旋轉至一幾乎水平位置，再沿著X方向向載入台4 移動’繞著Z軸轉動該承載盤並使承載盤和載入台4對 齊’最後將基材發送至該載入台。其次升高載入台座檯16 以接合基材2 0，同時降低該基材至承載盤2 6下方使得承 載盤26可以從載入台4撤回。研磨頭12之一者移向座檯16上 方’座檯1 6升高基材2 0並使其接觸該研磨頭，該研磨頭再夾住 該基材並送至一研磨台6處理。處理過後，基材20回到載 入台4，機器人1 8將承載盤2 6對齊載入台4以擷取已處理 之基材，然後沿X軸回到載入箱2 4之一卸載位置，將基材 20送回載入箱24，該機器人然後裝載另一未處理基材， 再發送該基材至載入台4。 上述傳統設計和處理方法存在一個問題，即是當移開 一已處理基材而等待擷取一未處理基材時，該系統可能保 持閒置。該機器人在一已處理基材和一未處理基材之間循 環所需時間一般稱為”交換”（s w a p )時間，在第1圖所參照 之系統中，其交換時間包含取回和置放一已處理基材於載 入箱以及類取和傳送至載入台所需時間。 第5頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------丨 Tf--裝--------訂--------^ ^1^· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473787
五、發明說明（） 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 ，由上可知，當前亟需提出一種能縮減系統處理當中， 提取已處理基材和置放未處理基材所需之交換時間的系統 及方法。 發明目的及概沭： 本發明廣義上係提供一種具備機器人組件的處理系 統，該機器人組件包含一多支撐表面的機器人承載盤， 其中至少有兩面可以支撐基材，本發明同時提供在處理 系統内轉送一或數個基材的相關方法。當要從一未經處 理之基材傳送所到之處擷取已經處理的基材時，該未經 處理之基材仍可承放在該承載盤上，藉由減少機器人對 於已處理和未處理之基材所需交換動作及交換時間，基 材處理產能便因此得以增加。 就某一樣態來說，本發明提供一基材處理系統，該 處理系統至少包含一空間，一機器人至少有一部分位於 該空間内；以及一多支撐表面的機器人承載盤，附屬於 該機器人，且其中至少有兩面適合承載基材。該機器人 可包含一承載盤支撐臂，連接一傳動機構；一袖關節， 連接該承載盤支撐臂；一雙面承載盤，連接該軸關節， 以及相關的致動器和控制器。就另一樣態來說，本發明 提供一基材處理系統之機器人承載盤，其正反雨面分別 為第一和第二基材承載面。 再從另一樣態來說，本發明提供一種在處理系統内 傳送基材的方法，該方法至少包含在一機器人承載盤之 第6頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — — —I — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 · .#· 473787 A7 B7 五、發明說明（） 第一基材承載面上承載一第一基材’從該系統掏取該機 器人承載盤之第二基材承載面上之第二基材，以及當第 二基材承載面承載第二基材的同時，傳送第一基材承載 面上之第一基材於該系統之步驟。另一方面，本發明提 供一種在使用機器人之處理系統内傳送基材的方法’該 方法至少包含從第一位置擷取一第一基材，且將第一基 材承載於一機器人承載盤之第一基材承載面上時定位該 機器人承載盤，以便從一第二位置擷取一第二基材，從 第二位置擷取第二基材且將第二基材承載於該機器人承 載盤之第二基材承載面上，然後傳送第一基材至第二位 置並且傳送第二基材至該系統中另一位置的步驟。 圖式簡單說明： 本發明上述特徵、優點及目的可在參閱下列之圖式 後而得以更詳盡認識之，而列於前文之本發明概要亦可 在參閱圖式中之實施例後更得以了解之。 然而，值得注意的是附加圖式僅說明本發明之代表 性實施例，而非用以限制本發明之範圍，因為本發明仍 存有其他同等效力之實施例。 第1圖為一典型的處理系統透視圖。 第2圖為一具有一承載盤支撐臂和一機器人承載盤之典型 的軌道機器人剖面圖。 第3圖為本發明之機器人的一實施例剖面圖。 第4 a圖為機器人承載盤之一實施例的上視圖。 第7頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐^~一 " '^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ----訂-------- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473787 A7 Β7 五、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第4b圖為第4a圖中機器人承載盤的下視圖。 第4c圖為第4a圖中通過該承載盤之剖面圖，其中並顯示 縱向通道。 第4d圖為第4a圖中通過該承載盤之剖面圖，顯示出橫向 通道。 第4e圖為第4a圖中機器人承載盤之側視圖。 第5圖為本發明機器人之另一實施例剖面圖。 第6圖為該機器人之側視圖，其中顯示其承載盤在一垂直 位置以及一第一基材在一第一位置上方。 第7圖為該機器人之側視圖，其中顯示其承載盤與一第一 基材旋轉至幾乎水平位置。 第8圖為該機器人之側視圖，其中顯示其承載盤分別承載 第一和第二基材在第一和第二基材承載面上。 第9圖為該機器人之側視圖，其中顯示其承載盤從第8圖 之位置對一軸關節旋轉。 第1 0圖為該機器人之側視圖，其中顯示其承載盤繞著一 第一轴旋轉。 第1 1圖為該機器人之側視圖，其中顯示其承載盤承載第 二基材同時卸下第一基材至一第二位置。 第12圖為該機器人之側視圖，其中顯示其承載盤在一垂直 位置以及一第二基材在第一位置上方。 圖號對照說2 C Μ P系統 4 載入台 第8頁 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂-------- 473787 A7 B7 五、發明說明（） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 研磨台 8 清洗墊片 10 多頭旋轉台 12 研磨頭 14 前端基材轉運區 16 座檯 18,72 頭上軌道機器人 2 0 基材 2 2 晶舟 2 4 載入箱 2 6,9 4 承載盤 2 8，8 2 承載盤支撐臂 3 0,8 6,1 9 6 軸關節 3 2,7 4 滑動架 3 4,7 6 輸送帶 36, 38, 78, 80 滑輪 40, 54,62, 110, 122 馬達 42,56,66, 112,118, 126 蝸齒輪 44,68 ,120,128 嚆合齒輪 46, 88, 198 第一部分 48, 90, 200 第二部分 50, 92, 204 轉軸元件 5 2,1 0 2 旋轉軸 58,114 螺帽 6 0,8 4 支撐柱 7 0 Z軸 9 6,9 8 基材承載面 1〇〇 第一轉軸 10 4 第一水平位置 10 6 垂直位置 10 8 第二垂直位置 1 24 傳動桿 1 3 0 控制器 13 2 中間截面 1 3 4,1 3 6 端截面 138 螺絲孔 1 4 0,1 4 4 縱向通道 142, 146 橫向通道 1 4 8,1 5 0 蓋子 1 5 2,1 5 4 襯墊 156, 158, 164, 166, 176 通口 1 6 0,1 6 2 軟管 168,172 壓力 1 7 0,1 7 4 閥門 176, 186 第一通口 第9頁 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁 •I n ala n a ϋ an n n 1 n I · 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 473787 Α7 Β7 五、發明說明（） 1 7 S 壓力源 18 2 真空源 19 2 承載盤網 2 0 2 旋轉致動器 2 10 第一基材 2 12 第二基材 2 14 第一位置 180，188 第二通口 184，190第三通口 194承戴盤輪線 2 0 6 感丨則器 2 1 0 上兩位置 2 12, 下面位置 2 16 第 位置 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 發明詳細說明： 本發明廣義上係在提供一種具備機 、 、 *洛人組件的處理 系統’該機益人組件包本一客*禮矣 β ^支撐表面的機器人承載 盤’可以支撐數片基料至少其中兩面。Μ常該系統包 含- $間（如-CMP系統2)及一機器人（如頭上軌道機器 人7 2 ’ b第3圖所示）。該系統亦可包含—載入台4 ,載 入台4則與數個研磨台6相鄰接，該載入台4由一σ頭上軌 道機器人72供給基材，該頭上軌道機器人位於一載入 柏24上方之基材傳送區14内，而載入箱24中則具有數個 晶舟2 2。 第3圖為該系統中機器人7 2之一實施例的剖面圖。 一滑動架74固定於兩端由滑輪78、80支撐的輸送帶76 上，一承載盤支撐臂82連接該滑動架74，且垂直安裝於 其下方，承載盤支撐臂82再支撐一連接軸關節86的支撐 柱8 4，該支撐柱8 4則包括第一部分8 8，連接於承載盤支 撐臂82 ;第二部分90，連接於一多面機器人承載盤94 ; 第10頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----訂---- 473787 A7 __B7 五、發明說明（) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 以及一轉軸元件9 2，以轉軸結合該軸關節8 6之第一 8 8和 第二90部分，其中機器人承載盤94包含至少兩個基材承 載面96、98，以支撐一或數個基材。承載盤支撐臂82最 好可對一第一轉軸100旋轉至少180度，以輔助該承載盤 從一第一位置移動至一第二位置，該軸關節86具有一轉 軸102，可允許承載盤94旋轉至少180度，如圖示從一 第一水平位置104通過一垂直位置1〇6至少到一第二垂直 位置1 0 8。該滑動架7 4内覆一具備蝸形傳動裝置1 1 2之 馬達1 1 0，該蝸形傳動裝置1 1 2穿過連接支撐柱8 4之螺 帽1 1 4，滑動架7 4又連接一具有蝸齒輪1 1 8之馬達 1 1 6，該蝸齒輪1 1 8則契合連接承載盤支撐臂8 2之一嚜 合齒輪1 2 0。承載盤支撐臂8 2内覆一連接傳動桿1 2 4之 馬達1 2 2以及一蜗齒輪1 2 6，該蜗齒輪1 2 6則契合連接軸 關節86第二部分90之嚆合齒輪128。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 當馬達116轉動蝸齒輪118且蝸齒輪118接著轉動連 接承載盤支撐臂82之嚅合齒輪120時，承載盤支撐臂82 會繞著一第一轉軸100旋轉，馬達110轉動該蜗齒輪112 以升降支撐柱8 4，同時螺帽1 1 4在蝎齒輪1 1 2上升降，並 藉此升降附於其上之支撐柱8 4。欲使軸關節8 6對轉軸 102旋轉，馬達122需要轉動傳動桿126再引起蝎齒輪 126旋轉，然後蝸齒輪126又轉動連接軸關節30第二部分 之嗡合齒輪128及其上之承載盤94。 在第3圖所示之實施例中，垂直的第一轉軸1〇〇在橫 切方向幾乎對齊水平的轉軸102，使得第一轉軸1〇〇大體 __ 第11頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) 473787
五、發明說明（） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 與孩轉軸交叉1〇2，當承載盤94對第一轉軸1〇〇和轉軸 1 〇 2旋轉時，該二軸的相交使得第一基材承載面9 6以對 稱方式對齊第二基材承載面98。譬如，在第3圖所述之 實施例中，第一基材承載面96和第二基材承載面98分別 设置在位置104之上下兩面，承載盤94可以繞著轉軸 102旋轉至少180度，中間經過一垂直位置1〇6直至一第 二水平位置108 ,於此第一基材承載面96和第二基材承 載面9 8分別位於朝下和朝上兩面，承載盤9 4也可以繞著 第一轉軸100旋轉至少18 0度而回到位置1〇4,不過與最 初相對位置不同的是，此時第一基材承載面9 6和第二基 材承載面9 8分別為朝下和朝上。因此承載盤9 4可以繞著 100和1〇2兩軸旋轉，並且保持第一和第二基材承載面 9 6、9 8之基材位置間的對稱。當重新定位一第二基材在 一第一基材位置時，100和102兩軸的大致相交應該至少 足以維持足夠的對稱性，以符合基材交換定位設備之正 常製造和定位公差。在某些實施例中，該二軸並沒有對 齊’此時機器人7 2可藉由規劃一位置相對運動控制器 1 3 0 ’以補償其相對差異（舉例而言）。 接著承載盤94將配合第4a和4b圖進行描述，其說明 如下。第4a圖為承載盤94之上視圖，第4b圖則為其下視 圖，其顯示類似於上視圖之元件。該承載盤9 4為一薄 狹長的元件，以不銹鋼製為佳，其並具有一第一基材 載面96和一第二基材承載面98，該承載盤94亦可由其 材料製造，譬如氧化鋁、碳化矽、其他陶瓷、或這些 而 承 材 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 tr--------,峰 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 473787 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 料之組合等。此外在兩端截面1 3 4、1 3 6之門 心間，承載盤 94亦可具有一較兩端截面寬度為窄之中間截 %两1 3 2。承 載盤9 4則藉由位於螺絲孔1 3 8之螺絲（未示趴园丄 〜圖中）連接 軸關節86，其中第一基材承載面96定義一縱向通道^〇 對齊於承載盤94之長度，以及一橫向通道142與之相 交。同樣地，第二基材承載面98定義一縱向通道144和 一與之相交的橫向通道146。第一基材承載面96上之縱 向通道140和橫向通道142與第二基材承載面98上之縱 向通道144和橫向通道146是分離的，而通道 1 4 0，1 4 2，1 4 4和1 4 6可以按照需要而製作成任何形狀， 以便在特殊製程中承載特殊基材，每一縱向通道 1 4 0，1 4 4可分別由蓋子1 4 8，1 5 0密封住，使得縱向通道 可與橫向通道緊密相通。襯墊152, 154固定於鄰近橫向通道 142，146之承載盤94，以便y941基材承載面經由（譬如）施加於 通道之真空吸氣機吸附基材時，可以在基材和個別基材承載面 之間保持密封。 該軸關節8 6之第二部分9 0最妤有至少兩個獨立的通 口 156、158分別連接軟管160、162之一端，通口 156 同時連接承載盤94之一通口 164，而與通道140相流通。同 樣地，通口 158同時連接承載盤94之一通口 166而與通道 1 44相流通。該軟管1 6 0之另一端則繞過該軸關節8 6，沿 著該承載盤支撐臂82向上，直至壓力感測器1 6 8和閥門 1 7 〇處。同樣地，軟管1 6 2之另一端則繞過該軸關節 8 6，再沿著該承載盤支撐臂8 2向上直至壓力感測器1 7 2和 第13頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂----
— IN #· 473787 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 五、發明說明（) 閥門174處’其中閥門170和174可安 。 文衣在機器人72 上，而由控制器1 3 0控制，閥門！ 7 〇和丨7、 /、有二個 通口之三向閥門為佳，在閥門170之第一通口 176連接一 壓力源178，第二通口 180連接一真空源182，第三 1 8 4則連接該感測器1 6 8和軟管丨6 〇。同樣地，在鬧門 174之第一通口 186連接該壓力源178，第二通口 188連 接該真空源1 8 2，第三通口 1 9 〇則連接該感測器1 7 2和軟 管 1 6 2。 通口 164、166谷沣單獨放置至少兩片基材，在其他 實施例中則使用單一通口或是多通口連接一塊，以使一 基材被置放在一表面時，另一表面之基材亦可從真空吸 氣機釋放（如於一直立位置上），當卸下承載盤94下方之一 基材時，其上面之一基材可藉由重力幾乎保持不動，如同 載入台一般，然後再啟動真空吸氣機以支撐該承載盤上之 基材。 第4c圖為通過該承載盤之剖面圖，其中顯示第4a圖 中之縱向通道。基材承載面96包含縱向對齊該承載盤長度 之縱向通道140，該縱向通道140最好以氣壓式由一蓋子 148密封，該蓋子148以電子束焊接固定於該承載盤94 為佳，或是以黏貼或其他方式連接固定。基材承載面9 8 也以同樣方式設置，且該縱向通道144最好以氣壓式由 一蓋子150密封。通口 164則設計成穿過蓋子148並且連 接通道1 4 0。同樣地，通口 1 6 6則設計成穿過承載盤94 並且連接通道144。 第14頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） --------—μ---^jl^·裝--------訂-------I A. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 473787 A7 B7 五、發明說明（ 1 同 道相 8 通積38 面於。 截小佳 管比 軟高 和寬 致之 大 4 好14最 ο，積M C ®道U 截通： 之，w 44者且 1 再而
ΗW 於 \ *;1τ 或 約 大 以 值 比 之好為 2 最 1 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第4d圖為通過該承載盤之剖面圖，其中顯示第々a圖 中之橫向通道142 ,146。在基材承載面96上面，縱向通 道140連接橫向通道142，在基材承載面98上面，縱向通 道144則連接橫向通道146，一承載盤網（biacU Web) 192將該縱、橫向通道14〇，142和縱、橫向通道 1 4 4，1 4 6隔離開來，此一通道隔離使得每一基材承載面 96, 98上之任一基材（未示於圖中）得以受到獨立控制。 第4 e圖為連接軸關節8 6之承載盤9 4的側視圖。軟 管160及162分別連接通口 156及158，而通口 156及 158又分別連接承載盤94之通口 164及166 ,其中承載盤 9 4上之每一通口均朝上設置，且襯墊1 5 2及1 5 4均位於該 承載盤9 4末端。 此外’其他支撐基材於承載盤上之方法亦可使用，如 靜電夾盤、聚合物等黏著劑、或是夾子等機械夾持裝置 等。再者，多通口或其他支撐方法亦可用於基材承載面 上’譬如在一基材承載面支撐超過一片基材時，則每一 基材均可獨立支撐或是釋放於該基材承載面上。 第3和4a圖顯示一控制器130控制該機器人運動之 功能、旋轉和線性致動器、電源供應器以及其他相關元 件和功能《—般而言，控制器1 3 0最好至少包含一可程 第15頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 i 丨丨丨訂·！ — . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473787 A7 _B7 五、發明說明（） 式微處理器’並且能執行儲存於記憶體之系統控制軟 體，其中該記憶體在較佳實施例中為一硬碟裝置。該控 制器130同時可包含類比及數位輸出入板、介面板和步 進馬達控制器板（未示於圖中）。控制器1 3 0控制該系統 元件之電源，並包含一控制面板，以供操作員監視和操 作該系統。光學及/或磁性感測器（未示於圖中）通常用於 移動和決定可動的機械組件位置。此外，控制器1 3 0又 可控制一壓力和真空系統（如壓力源1 7 8，真空源1 8 2和 閥門1 7 〇，1 7 4等）。當承載盤9 4降到載入箱2 4内時，一 真空吸氣機可透過軟管160 ,162施加於承載盤94，以便 擷取和支撐基材2 0。該特殊感測器（感測器1 6 8或者感測 器172)連接於有支撐基材20之承載盤94表面，並且偵 測真空吸氣機隨肴基材在該待殊表面之性能變化。至於 未支撐任一基材20之承載盤94表面則暴露於載入箱24之 液體内，導致某些液體從該表面流入通道中。針對某一 表面和導入的載入箱液體，如果該感測器偵測到沒有基 材在該表面，則切換對應之閥門，即從閥門第二通口切 換到閥門第一通口，其中前者允許真空吸取該承載盤之 對應通口，後者則允許加壓液體流入該承載盤之對應通 口《該加壓液體向外流經未支撐該基材之基材承載面上 的通道中，以清洗該載入箱液體之通道，因此產生一清 洗模式（purge mode)。至於支撐該基材之基材承載面 上的通道則在基材上保持真空，而且該控制器1 3 0以内 定為清洗模式為佳，除非該特殊表面正承載著該基材。 第16頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21G X 297公釐) """ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 n· n n _ n ϋ 1 ϋ I n _1 I #- 473787 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） .第5圖為包含多面承載盤9 4及相關元件之機器人的 另一實施例的透視圖。在該實施例中，該機器人承載盤 除了可以對文中描述之第一轉軸ι〇〇和轉軸ι〇2旋轉之 外，還可以繞著一承載盤軸線1 9 4旋轉。該軸關節1 9 6包 括一第一部分198，連接於承載盤支撐臂82 ; —第二部 分200，連接於一可旋轉致動器202 ;以及一轉軸元件 204，以轉袖結合袖關節196之第一 198和第二200部 分。該旋轉致動器202連接承載盤94，且可使該承載盤 繞著承載盤軸線1 9 4旋轉，該致動器2 0 2 (例如一伺服馬 達）以直接驅動承載盤9 4旋轉為佳；另若使用氣壓驅動， 貝1J致動器2 0 2可具有典型的氣壓線（p n e u m a t i c 1 i n e s )。此外，第3圖中的控制器1 3 0亦可用來控制該致 動器，一感測器2 0 6 (例如光感測器）可結合致動器2 0 2， 以決定承載盤9 4位置，並供控制器1 3 0輸入之用，而承 載盤支撐臂82亦可繞著第一轉轴1〇〇旋轉約18〇度。 致動器202可使承載盤繞著承載盤軸線194旋轉， 以選擇性將第一 9 6和第二9 8基材承載面定位在一向上或 是向下位置。在所示之實施例中，該軸關節1 9 6可以從 一幾乎垂直之位置到一幾乎水平之位置旋棒約9 〇度，以 便從第1圖中的載入箱24和載入台4處擷取和釋放基材 20。由於致動器202可使承載盤94隨著第一96和第二 98基材承載面在向上和向下位置之間旋轉，轉軸1〇2則 不需要對齊第一轉軸1 〇 〇，軸關節i 9 6亦不需繞著轉軸 102旋轉至少180度。 第17頁
(請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 樣 -裝 n n I - 等 473787 A7 五、發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6至以圖顯示在CMP系統内第一 214和第二216 間傳送第一 2 1 〇和第二 罘一 1 2暴材又“作程序的側視 6圖為機器人72之側視圖’顯示其承載盤94位於 24上j之一垂直位置。在運轉中，—控制器130 感測器或者計時器等（未示於圖中）決定一基材是 理完成或即將進行處理，以判斷載入台4需不需要 。控制器130啟動機器人72，使得承載盤94繞著 8 6旋轉至一幾乎垂直位置，以便從載入箱24擷取 基材2 1 〇，第一基材2 1 〇被一真空源吸等類似元件 承載盤94上，承載盤支撐臂82垂直升高承載盤94 之基材以離開載入箱2 4，然後移動承载盤9 4至一 置。 7圖為機器人7 2之側視圖’其中顯示其承載盤9 4 第一基材2 1 0被旋轉到一幾乎水平的位置。該承 載盤9 4已經從第6圖之位置繞著軸關節8 6旋轉約9 0度。 同時機器人7 2已經移動承載盤支撐臂8 2和承載盤9 4至載 入台4之一第二基材212上方的某一位置，第二基材212 被定位在鄰近承載盤94下面而且被抛向那兒，然後機器 人72如第8圖所示從載入台4縮回。 第8圖為機器人7 2之側視圖，顯示其承載盤9 4分別 承載第一和第二基材在第一和第二基材承載面上。在此 實施例中，承載盤94之兩個基材承載面均透過一真空吸 氣機來承載基材210,212，然而其他已知握持基材在適 當位置的技術（譬如機械夾指和黏性薄膜）也可使用。在 .第 位置之 圖。第 載入 柏 藉由一 否已處 一基材 轴關節 一第一 吸附在 及其上 水平位 第 支撐一 第18頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（） 此視圖中，第一基材2 1 0被配置在承載盤94之上方位 置，而第二基材2 1 2則被配置在承載盤9 4之了方位置。 承載盤9 4然後如第9圖所示繞著軸關節8 6及其中心 袖102旋轉180度，結果該二基材被，，翻轉以丨丨”以厂過 來，使得第一基材2 1〇原位於承載盤94之上面21〇,,被 重新安置在承載盤94之下面。同樣地，第二基材212原 位於承載盤94之下面212’，被重新安置在承載盤94之上 面。承載盤9 4然後如第丨〇圖所示繞著一第一轉軸丨〇 〇旋 轉1 8 0度’以便定位該承載盤重新進入載入台4。 承載盤9 4然後如第1 1圖所示移入載入台4 ,且將第 一基材210卸下載入台4,而第二基材212仍保持支撐在 該承載盤上的狀態。 如第1 2圖所示，承載盤9 4然後從一水平位置移到另 一垂直位置，以便將第二基材212對齊載入箱24上方一 開放的位置；另一選擇則是將第二基材2 1 2移到一檢驗 裝置，而從該檢驗裝置擷取另一基材裝入載入箱24，同 時亦可在檢驗台執行一基材清洗程序。 承載盤、基材、機器人、機器人支撐臂、載入台及 其他系統元件之方位偏差是有可能發生的，此外文中所 敘述之所有動作和位置如”上方”、"上面”、”下方”、" 下面"、”旁邊”等均係相對於機器人承載盤、基材等物體 位置、以及第一和第二位置言之。因此本發明考慮到可 以改變任一或者所有元件方位以透過一處理系統達到所 需要的基材位置。 第19頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） ---------^裝--------訂---- (請先閱讀背面之注意事項41填寫本頁) ϋ ϋ I · # 473787 A7 B7 五、發明說明（） .雖然前述者係直接針對本發明之最佳實施例所進行之 說明’但其它或進一步實施例也可依照本發明之精神而設 計之，而這些都不脫離本發明之範圍，本發明之範圍當以 下述的申請專利範圍定義之。 田 裝--------訂 ί請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} # 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第20頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297 )

Claims (1)

  1. 473787 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 種基材處理系統，該系統至少包含： (a ) —空間； (b ) —機器人，至少部分位於該空間内；及 (c ) 一機器人承載盤，與該機器人相接附，並至少具 有第一和第二基材承載面。 2 .如申請專利範圍第1項所述之系統，其機器人承載盤更 至少包含一或多個通道，位於該基材承載面上，並與 该基材承載面相通。 3 .如申請專利範圍第2項所述之系統，其中更包含—真空 系統，該真空系統經由一或多個通口選擇性連接該通 道° 4 ·如申請專利範圍第1項所述之系統，其機器人承載盤與 該機器人相耦合，其間的耦合係藉由一承载盤支撐臂 為之’而該承載盤支撐臂可繞一第一轉軸旋轉。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 5 .如申請專利範圍第4項所述之系统，其機器人承載盤藉 由一軸關節連結該承載盤支撐臂。 6 .如申請專利範圍第4項所述之系統，其嬙哭义3 升微恭人承载盤藉 由一旋轉致動器耦合該承載盤支撐臂。 曰 ___g21 頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2&297公楚)〜^ ----—___ 3 7 4 87 A8 B8 C8 D8
    申請專利範圍 7 ..如申請專利範圍第5項所述之系統’其袖關節 大致與該承載盤支撐臂之/第一轉抽父又。 轉軸 •如申請專利範圍第7項所述之系統，其機器人承栽盤 著該轉軸旋轉至少約18〇度 繞 請 先 閱 讀 背 9 ·如申請專利範圍第2項所述之系統’其承載盤至少包本 二端截面和一中間截面，其中孩中間截面之寬度較端 截面狹窄。 1 0 ·如申請專利範圍第2項所述之系統’其中至少一通道 至少包含一寬高比（W : Η )约小於3 8 : 1。 1 1 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之系統’其通道之寬高 比（w : Η )大約等於或小於2 1 ·· 1。 1 2 ·如申請專利範圍第2項所述之系統，其中至少一通道 之截面積約等於與該通道連接之一軟管的截面積。 募裳 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 3 · —種在一系統内傳送基材之方法，該方法至少包含下 列步驟： (a) 支撐一第一基材於一機器人承載盤之一第一基材 承載面上； (b) 擷取一第二基材至該機器人承載盤之一第二基材 473787 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 承載面上；及 (C)傳送位於一第一基材承載面上之一基材、並同時 支撐另一基材於另一基材承載面上。 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項所述之方法，該方法更至少 包含當支撐第二基材於第二基材承載面之前，轉動該 機器人承載盤、同時並支撐該基材於第一基材承載面 的步驟。 1 5 ·如申請專利範圍第1 3項所述之方法，其中更包含使 該承載盤繞著該機器人之一第一轉軸旋轉約180度， 而且使該承載盤繞著一軸關節之一轉軸旋轉約1 8 0度 的步驟。 1 6 .如申請專利範圍第1 3項所述之方法，其中第一基材 具有一第一位置，而且該方法更至少包含當該機器人 承載盤已繞第一轉軸和該轉軸各旋轉約1 8 0度時，使 第二基材對齊第一位置之步驟。 1 7 .如申請專利範圍第1 3項所述之方法，其中更包含對 稱定位一第二基材承載面於第一基材承載面之一位置 的步驟。 1 8 ·如申請專利範圍第1 5項所述之方法，其中當該機器 _第23頁_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----訂---- #· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 473787
    經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 六、申請專利範圍 人承載盤已繞該二軸旋轉約1 8 0度時’第一基材承載 面上第一基材之一位置大致與第二基材之一位置相 同。 1 9 .如申請專利範圍第1 3項所述之方法’其中每一基材 承載面與一真空源相通° 2 0 . —種在使用機器人的系統内傳送基材之方法，該方法 至少包含下列步驟： (a)從第一位置擴取一第一基材’並將第一基材承載 於一機器人承載盤之第一基材承載面上； (b )定位該機器人承載盤，以從一第二位置擷取一第 二基材， (c) 從第二位置擷取第二基材，並將第二基材承載於 該機器人承載盤之第二基材承載面上； (d) 傳送第一基材至第二位置；及 (e )傳送第二基材至該系統中另一位置。 2 1 .如申請專利範圍第2 0項所述之方法，其中傳送第二 基材之步驟至少包含傳送第二基材至第一位置的步 2 2 .如申請專利範圍第2 0項所述之方法，其中定位該機 器人承載盤、以從一第二位置擷取一第二基材之步驟 一 _ 第24頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 ---訂---- # A8 B8 C8 D8 473787 六、申請專利範圍 至少包含使該承載盤繞著〆第一轉軸旋轉之步騾。 2 3 .如申請專利範圍第2 2項所述之方法，其中定位該機 器人承載盤、以從一第二位置顧取一第二基材之步驟 至少包含使該承載盤繞著，轉軸旋轉以對齊第二位置 之步驟。 2 4 .如申請專利範圍第2 3項所述之方法，其中旋轉該承 載盤之步驟至少包含繞該二軸旋轉約1 8 〇度的步驟。 2 5 ·如申請專利範圍第2 0項所述之方法，其中更少包含 使每一支撐基材之基材承載面與一真2源相通的步 .驟。 2 6 . —種在一系統内傳送基材之方法，該方法至少包含下 列步驟： (a)支撐一第一基材於位在一機器人承載盤之一第— 位置的一第一基材承載面上；及 (b )使該承載盤繞著一轉軸旋轉，且使該承載盤繞著 一交叉該轉軸之縱軸旋轉，以使一第二基材承載面對 齊第一位置。 27· —種基材處理系統之一機器人承載盤，該機器人承裁 盤至少包含： ____第25頁_— I紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐) "^- 裝--------訂·1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 47378? Α8 Β8 C8
    六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ‘（a)—第一基材承載面；及 (b)—第二基材承載面，與該第一基材承載面相鄰。 28·如申請專利範圍第27項所述之機器人承載盤，其承 載盤為一平面形承載盤，且其第一基材承載面位於第 一基材承載面之背面。 29.如申請專利範圍第27項所述之機器人承載盤，其承 載盤更包含一或數個通道，該一或數個通道位於該基 材承載面上，並與該基材承載面相通。 3 0 ·如申請專利範圍第2 7項所述之機器人承載盤，其承 載盤至少包含二端截面和一中間截面’且該中間截面 之寬度較端截面狹窄。 3 1 .如申請專利範圍第2 9項所述之機器人承載盤，其中 至少一通道之寬高比（W : Η )約小於3 8 : 1。 32. 如申請專利範圍第31項所述之機器人承載盤’其通 道之寬高比（W : Η )大約或小於2 1 : 1 ° 33. 如申請專利範圍第29項所述之機器人承載盤’其中 至少一通道之截面積約等於一與該通道相連接之軟管 的截面積。 第26頁 _ 本紙張尺度ΐϊ用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公釐）> '"""""" 3 --------!: — 1#裳--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 473787 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 34: —種基材處理系統用之機器人，該機器人至少包含： (a) —機器人承載盤支撐體； (b) —馬達，耦合至該機器人承載盤支撐體；及 (c) 一機器人承載盤，耦合至該機器人承載盤支撐 體，該機器人承載盤至少包含： (i) 一第一基材承載面；及 (ii) 一第二基材承載面，與該第一基材承載面 鄰近。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第27頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
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