TW579538B - Wafer engine - Google Patents

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TW579538B TW091119815A TW91119815A TW579538B TW 579538 B TW579538 B TW 579538B TW 091119815 A TW091119815 A TW 091119815A TW 91119815 A TW91119815 A TW 91119815A TW 579538 B TW579538 B TW 579538B
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linear
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end effector
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Anthony C Bonora
Richard H Gould
Roger G Hine
Michael Krolak
Jerry A Speasl
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Asyst Technologies
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579538 A7 B7 五、發明説明（1 ) 請求優先權 本申請案係請求2001年8月31日名稱為”萬用模組式加工 介面系統”的臨時申請案60/3 16,722號之優先權，該申請案 以引用方式併入本文中。 才目關申言青白勺i i t # 1. 美國專利申請案1〇/χχχ，χχχ號，χ年χ月χ日，名稱為 π半導體材料處理系統之整合框架π ;及 2. 美國專利申請案10/χχχ,，χχχ號，χ年χ月χ曰，名稱為 ”半導體物料搬運系統’’。 發明範疇 本發明一般有關於一種晶圓運輸系統，更特定言之，本 發明係為一種可安裝有設備前端模組（EFEM)組件之整合式 可縮放尺寸的框架或結構，以及用於運輸晶圓之晶圓引 擎。 發明背景 標準機械介面艙（SMIF pod)—般係包含一艙門，此艙門 與一艙套相配接以提供一可在其中儲存及傳送晶圓之密封 環境。一種艙係為一前開式整合艙稱為F0UP 10，其中艙 門位於一垂直平面中，且晶圓係支撐於一卡匣中，此卡匣 安裝在艙套内，或者艙套中安裝有兩個套。 製造半導體晶圓時，利用SMIF艙在晶圓廠的各種工具之 間運送工件，這些工具係包括用於在晶圓上形成積體電路 圖案之加工工具、用於測試晶圓之量測工具、用於在一或 多個SMIF艙内分類及重新排列晶圓之分類器、及用於大規 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 579538 A7 B7 五、發明説明（2 ) 則儲存SMIF艙之儲料器。一般利用兩種構造中的一者將工 具佈設於晶圓薇中：灣與馬場（bay and chase)構造；或舞 廳（ballroom)構造。在灣與馬場配置中，只有包括工件I/O 埠的工具前方保持在Class-Ι或更好的潔淨室環境中。舞廳 構造中，工具依其施行作業而排列成叢狀，全體工具皆保 持在Class-Ι或更好的潔淨室環境中。 晶圓廠内的工具係包括一前端介面，此前端介面係容納 用於便利及監測艙與工具之間的工件（晶圓）傳送之組件。 一習知的前端單元或設備前端模組（EFEM)20顯示於圖1至 2中，一般在工具製造廠生產EFEM 20然後運送至晶圓 廠。 EFEM 20—般包含：一殼體22，其固定至工具前方；及 一工件操縱機械臂24，其安裝在殼體内並能夠作χ、Γ、θ、 Ζ動作以在工件載體、工具及其他前端組件之間傳送工件。 機械臂24—般由位準螺絲所安裝，藉以在EFEM 20構成及 附接至一工具之後調整機械臂24的平面性。 除了一機械臂24外，EFEM 20—般包括一或多個預對準 器26，藉以進行晶圓中心辨識、凹口定向及困難標記讀取 等作業。預對準器26常以位準螺絲螺入殼體22内，藉以在 EFEM 20構成及附接至一工具之後調整預對準器的平面 性。 EFEM 20進一步包括一或多個載入埠總成28，載入埠總 成係用於收納一工件載體、開啟載體及將工件提供予機械 臂24以在載體及其他加工工具之間傳送工件。對於300公 -6- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 579538 A7 B7 五、發明説明（3 ) 厘的晶圓加工，半導體設備及材料國際（’’SEMI”）已發展出 一種垂直定向的框架，常稱為盒開啟器-載入器工具標準介 面（或稱為’’BOLTS”介面）。此BOLTS介面係附接至一工具 前端或形成其一部份，並對於載入埠總成提供附接至工具 之標準安裝點。在名稱為’’傾斜及前進式載入埠介面對準系 統”之美國專利6,138，721號中，揭露一種用於將一載入埠 總成調整至鄰近一 BOLTS介面的適當位置且然後將此載入 埠總成附接至介面之系統，該案讓渡予本申請案的擁有人 且整體以引用方式併入本文中。 一旦機械臂24、預對準器26及載入埠總成28已經安裝至 殼體22之後，EFEM 20係送到晶圓廠並附接至廠内的一工 具。適當地固定於工具之後，經由位準螺絲將EFEM組件 平放在殼體22内，然後對於機械臂24告知在載入埠總成、 預對準器與工具之間傳送工件所需取及之擷取與放下位 置。一種用於對工具前端内的機械臂告知各個擷取與放下 位置之系統係揭露於名稱為”自行告知式機械臂’’之美國專 利申請09/729,463號，該申請案係讓渡予本申請案的擁有 人並整體以引用方式併入本文中。一旦已告知機械臂位置 之後，側板係附接至殼體22以大致相對於周遭環境密封住 殼體。 譬如，習知的EFEM係包括安裝在一經組裝的殼體内之 許多分離且獨立的工件操縱組件，殼體22包括一結構性框 架，藉由附接至框架的複數個板將此結構性框架以螺栓、 建造或熔接方式合併在一起。殼體22組裝之後，EFEM組 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 579538 A7 B7 五、發明説明（4 ) 件係固定至各個板，習知技藝的EFEM之一缺點在於：整 體系統的公差係與各框架構件、板及組件連接部相混合， 結果造成經組裝的EFEM組件呈現不良的對準且需要彼此 相對調整至適當位置。亦必須對機械臂24告知組件的相對 位置，使得EFEM組件可彼此相互作用，每次調整一或多 個EFEM組件時皆必須發生此對準及告知程序。 習知技藝的另一缺陷在於·· EFEM組件常由不同供應商 製造，供應商各自有其控制與通信協定，組裝EFEM時必 須採取步驟以令各組件的控制件可彼此溝通且組件可彼此 相互作用，分開的控制件將使維修更加複雜並增加位於 EFEM中的元件及電連接部。尚且，特別在舞廳構造中， 習知的EFEM係在空間很寶貴的Class-1潔淨室環境内佔據 大量空間。 現今的300公厘半導體EFEM係包含數個主要子系統，其 中包括符合SEMI E 15.1的載入埠模組（通常對於每工具有2 至4個）。例如，EFEM可能係由一晶圓操縱機械臂以及安 裝在一結構性鋼框架之一風扇過濾單元所組成，並具有用 於包圍載入埠與加工工具之間的晶圓操縱區域之板。這些 組件之組合提供一種將晶圓送入及送出一 FOUP 10及傳送 於FOUP與加工工具晶圓塢部之間之裝置。FOUP 10係由 操作員人工式載入或由一用於輸入及取出載入埠的自動化 物料搬運系統（AMHS)自動載入，已制定產業標準讓多個 供應商提供整合成一系統之載入埠、FOUP 10或其他 EFEM組件。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 579538 A7 B7 五、發明説明（5 ) 載入埠組件係提供EFEM中之晶圓操縱機械臂與AMHS 之間之一標準介面，其提供一標準化位置以裝設FOUP 10、對接FOUP 10以密封住前表面、及開啟與關閉門藉以 取及FOUP 10中的晶圓。此單元的尺寸皆規定於SEMI E15.1 中。 載入埠經由SEMI E-63定義的Bolts介面附接至前端，此 標準係定義載入埠所附接之安裝孔及一表面，其定義為從 廠地板開始往上高達距離地板1386公厘且對每個載入埠約 為505公厘寬。結果，載入埠完全將加工工具與廠中的操作 員走道阻隔開來。SEMI E-63亦定義工具側上之載入埠尺 寸以確保多種不同機械臂製造商之間互換使用的能力。 載入埠的主要功能包括：對於晶圓廠的AMHS接受及提 供一 FOUP 10 ;將FOUP 10移向及移離埠密封表面（對接/ 解除對接）；開啟及關閉FOUP門。此外，必須進行諸如將 FOUP 10鎖定至前進板、鎖定FOUP門及解除鎖定等功 能、及各種的批次ID與通信功能。依據SEMI E15.1，所 有這些功能皆包含在通常以一完整單元加入或移出工具前 端之單一的單體性總成中。 載入埠必須精密對準於晶圓機械臂，系統中若具有多個 載入埠，必須皆以平放的水平面提供晶圓。一般而言，載 入埠提供數次調整以使FOUP 10中的晶圓與機械臂互呈平 面狀，為了盡量縮短機械臂對於各FOUP 10中25個晶圓位 置各者所花費的校準時間，對於所有調整使用專用工具及 對準治具。若以一新載入埠交換一載入埠，會具有相當冗 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 579538 A7 B7 五、發明説明（6 ) 長的校準程序。 除了將機械臂對準至晶圓位置之外，門機構亦必須對準 於門開口及門密封框架，且通常亦在工具前端或以離線方 式藉由對準治具及工具來進行此作用。 機械臂亦必須放平且對準於一或多個工具放下點，通常 係藉由將位置告知機械臂並在前端或工具上作平面性調整 而以人工方式達成此作用。 正是因為所有這些位於工具、機械臂及FOUP 10之間的 關係而使得裝設一工具前端成為耗時之工作，所有組件一 般係附接至一較低精度的框架並利用調整予以補償。載入 埠係安裝至前表面、基底之機械臂、頂部之風扇/過濾單元 (FFU)、所有其他開放表面之表皮，藉以完成微環境包圍 件。 最好能夠盡量減少組件之間的調整並縮短對準載入埠所 需要之時間，本發明可提供此優點。 發明概述 本發明之一型態係提供一整合式結構或框架藉以將許多 重要的EFEM組件精密地束缚在一起。一實施例中，框架 係作為對準内部與外部EFEM組件之單一參考件。另一實 施例中，内部與外部EFEM組件係相對於框架的各垂直支 柱呈現對準。 本發明的另一型態係提供一種可縮放尺寸之整合式結構 或框架，一實施例中，整合式結構係包括固定至上及下支 撐構件之垂直支架，垂直支架的數量及上與下支撐構件之 -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)
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T 579538 - A7 B7 五、發明説明（7 ) 長度係取決於EFEM内的I/O埠數。同樣地，垂直支架及支 撐構件的尺寸及間隔可能改變以容納200公厘晶圓、300公 厘晶圓及400公厘晶圓。 本發明另一型態係將前載入組件精確且精密地彼此相對 定位，較佳以最少的調整數來達成此校準程序。一實施例 中，所有内部與外部EFEM組件係精密地束缚至整合式框 架使其共用共同的參考點。 本發明的另一型態係提供一整合式框架，藉以將埠門/載 體門總成與許多内部EFEM組件分開且隔離。一實施例 中，埠門/載體門總成係下降至位於微環境内之一分離的空 氣流/儲存區域，儲存區域係防止譬如由一晶圓操縱機械臂 所生成之顆粒污染到此總成。 本發明的另一型態係提供一種易從EFEM移除以取及 EFEM内部之晶圓載體對接/介面板。本發明的一實施例 中，可移除式板係由一種透明材料製成，所以使用者可觀 察到微環境内發生的任何問題/故障。 本發明的另一型態係減小EFEM的足跡，一實施例中， EFEM受到一滾台所支撐，因此使EFEM的底表面升高離開 晶圓廠地板，晶圓廠地板與EFEM之間的區域係可作為對 於加工工具之一維修取及埠、或用於放置輔助隔室之一區 域。 本發明另一型態係提供一種用於傳送晶圓之晶圓引擎， 一實施例中，晶圓引擎可進行檢驗、標記及量測等數種功 能’而不再需要分離的加工站。 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 579538 A7 B7 五、發明説明（8 ) 本發明另一型態係提供一種可在減小的EFEM足跡内傳 送晶圓之晶圓引擎，一實施例中，一晶圓引擎係包括··一 線性驅動器，藉以沿一X軸線移動晶圓；一垂直驅動器，藉 以沿z軸線移動晶圓；一徑向驅動器，藉以沿一徑向方向移 動晶圓；及一旋轉性驅動器，藉以繞一θ軸線轉動垂直及徑 向驅動器。 本發明另一型態係對於晶圓引擎上的不同顆粒產生機構 提供局部過濾，一實施例中，一風扇/過濾單元係安裝至徑 向驅動器以捕捉徑向驅動器所生成的顆粒。另一實施例 中’一排氣系統係生成通過垂直驅動器之一空氣流以捕捉 垂直驅動器生成的任何顆粒。這些局部風扇/過濾單元企圖 將顆粒排入一”髒空氣”環境内、或在排回到一"乾淨空氣，， 環境内之前先行過濾空氣，藉以控制晶圓引擎所生成的顆 粒。 本發明另一型態係提供一種具有，，在飛行同時（〇ti the fly)雙重父換及對準能力之晶圓引擎。一實施例中，晶圓 引擎具有一快速交換徑向驅動器或是緩衝能力，以同時儲 存與傳送兩個晶圓。另一實施例中，一上端點效應器可轉 動並對準一第一晶圓，同時由一下端點效應器儲存及/或運 送一第二晶圓。 本發明另一型態係提供一種具有一可移除式/可互換式滑 體機構之晶圓引擎，一實施例中，滑體機構包括整體式加 工工具，諸如OCR讀取器、對準器、ID讀取器或量測工、 具。一可移除式滑體機構可讓晶圓廢整體採用相同的‘圓 % -12 - 度· t X 29成釐) 579538 A7 B7 五、發明説明（9 ) 引擎，因此只須對於各別加工站特別定製滑體機構。 本發明另一型態係提供一種具有一位於Θ驅動器上方的垂 直驅動器之晶圓引擎，此垂直驅動器大致位於FOUP 10區 域内並盡量減小晶圓引擎的足跡。 本發明提供所有上述優點。 圖式簡單說明 圖1為根據習知技藝的一習知前端總成之立體圖； 圖2為圖1所示的前端總成之俯視圖； 圖3為根據習知技藝的一習知前端總成之側視圖； 圖4為根據本發明的一脊柱結構之一實施例的立體圖； 圖5為圖4所示的脊柱結構之部份分解圖； 圖6為根據本發明之一 FOUP對接介面的一實施例之立體 圖； 圖7為根據本發明之脊柱結構及前端載入組件的一實施例 之部份分解立體圖； 圖8為根據本發明安裝至脊柱結構之一晶圓引擎的一實施 例之立體圖； 圖9為根據本發明安裝至脊柱結構的一晶圓引擎驅動執的 一實施例之立體圖； 圖10為根據本發明之前端載入介面的一實施例之側視 圖； 圖11為根據本發明之整體式微環境及結構的另一實施例 之部份分解圖； 圖12為圖11所示之整體式微環境及結構的側視圖； -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐）
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線 579538 A7 B7 五、發明説明（1〇 圖1 3為根據本發明之背骨結構的一實施例之部份立體 圖； 圖14為根據本發明之整體式微環境及結構的另一實施例 之立體圖； 圖15為圖14所示之整體式微環境及結構的端視圖； 圖16為顯示圖15所示之整體式微環境及結構的整合式框 架的一實施例之部份分解圖； 圖17A-17B，根據習知技藝，圖17A為一習知的晶圓操 縱機械臂的一實施例之俯視圖；圖178為圖17A所示之晶圓 操縱機械臂具有伸長的端點效應器之俯視圖； 圖18為根據本發明之一快速交換晶圓引擎的一實施例之 立體圖； 圖1 9為圖1 8所示之晶圓引擎的立體圖，其中顯示驅動器 機構及垂直柱及滑體機構之數個組件； 圖20為根據本發明之一晶圓引擎的另一實施例的立體 圖； 圖21為圖18所示之晶圓引擎的立體圖，其中顯示風扇/過 濾單元所生成之空氣流； 圖22A-22D ;圖22A為根據本發明在滑體機構上配備有 一輪式對準器及一ID讀取器之一晶圓引擎的另一實施例之 立體圖；圖22B為圖22A所示之晶圓引擎的俯視圖；圖22C 為圖22A所示之晶圓引擎的側視圖；圖22D為圖22A所示之 晶圓引擎的後視圖； 圖23為圖22A所示之上端點效應器的一實施例之立體 -14 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 579538 A7 B7 五、發明説明（11 ) 圖； 圖24A-24C ;圖24A為輪式端點效應器對準器的一實施 例之切開圖並顯示一晶圓受到墊所支撐；圖24B為輪式端 點效應器對準器的切開圖並顯示晶圓受到輪所支撐且升高 離開墊；圖24C為圖24A所示的輪式端點效應器對準器之切 開圖並顯示晶圓受到輪所釋放且放回到墊上； 圖25為根據本發明之晶圓引擎的另一實施例之立體圖； 圖26A-26B ;圖26A為徑向驅動器之另一實施例的立體 圖；圖26B為徑向驅動器之另一實施例； 圖27A-27B ;圖27A為顯示根據本發明之晶圓引擎的觸 及與擺盪間隙優點之平面圖；圖27B為顯示所需要的最小 間隙及最大觸及之一習知線性滑動機械臂的平面圖； 圖28顯示根據本發明具有偏離中心旋轉軸線之快速交換 滑體的範例性動作順序； 圖29A-29D ;圖29A為根據本發明之前端載入介面的一 實施例之立體圖；圖29B為圖29A所示之整體式系統的正視 圖；圖29C為圖29A所示之前端載入介面的一實施例之側視 圖；圖29D為圖29A所示之前端載入介面的一實施例之平 面圖； 圖30A-30B ;圖30A為安裝至一加工工具之整體式系統 的一實施例之立體圖；圖30B為圖30A所示之整體式系統的 側視圖；及 圖31為圖30A-30B所示之整體式系統的側視圖，其中顯 示整體式系統如何對於自動化物料搬運系統（AMHS)緩衝 -15- 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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線 579538 A7 B7 五、發明説明（12 ) 釋出自由空間； 圖32為晶圓引擎之另一實施例的立體圖。 本發明的詳細描述 現在參照概括有關於一晶圓傳送系統之圖4至31來描述本 發明，本發明的較佳實施例係使用於製造300公厘的半導體 晶圓，本發明亦可用來製造半導體晶圓以外的工件，諸如 主光罩、平板顯示器及磁性儲存碟。本發明亦可用來製造 大於或小於300公厘的工件，諸如200公厘及150公厘。甚 且，本發明雖然較佳在一 FOUP系統内運作，請瞭解本發明 亦可在其他工件運送系統包括開放式晶圓卡匣系統内部運 作。 整合式脊柱結構 脊柱結構100係基於單一整合式框架或結構可以對於 EFEM作為底部基礎之觀念，可以類似方式重覆製造此基 礎以降低系統的成本，並讓EFEM組件安裝至框架以簡化 對準工作。結構或框架1〇〇盡量減少一前端載入工具所需要 的空間量，一框架或結構亦盡量縮短對準時間且大幅簡化 在需要保養程序及/或維修時對於前端工具内部組件之取 及。 圖4-5顯示整合式脊柱結構100之一較佳實施例，脊柱 100包括多個垂直支架102，多個垂直支架102係由一上通 路或支撐構件104及一下通路或支撐構件106連接在一起。 各垂直支架102具有一内面108及一外面110，如圖4至10所 示，各垂直支架102較佳具有大致長方形的剖面，較佳為長 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 579538 A7 B7 五、發明説明（13 ) 方形剖面以使各垂直支架1 02的外面11 0係與安裝至垂直支 架102的任何EFEM組件形成密封。各垂直支架102的長方 形剖面亦可在固定至各垂直支架1 02時確保上支撐構件1 04 及下支撐構件106相對於内面108及外面110呈現齊平。在 本發明的範圍與精神内，垂直支架102可具有譬如但不限於 圓形或卵形之不同剖面。 較佳實施例中，脊柱結構100主要包含金屬片組件，其中 有數個需要精密度之機具組件，利用可從此製造技術某些 型態獲得精密度之方式來施行此金屬片。譬如，在形成一 ’’IT形的上支撐構件104及下支撐構件106中的長彎部係對 於對準垂直支架102提供很直的參考。一較佳實施例中，孔 120及122沖設在上與下通路104及106中以在各垂直支架 102與上及下通路104及106之間進一步保障良好的孔對孔 對準。 金屬片組件亦對於系統提供了外皮或安裝表面（於下文描 述）以及結構性支撐之功用。目前的EFEM系統中，金屬片 通常作為只提供美觀光製及容納作用之非結構性板材，若 將金屬片採用在數個結構性組件中，可鉅幅降低EFEM的 材料成本。 上支撐構件104固定至各垂直支架102的頂部114，而下 支撐構件106固定至各垂直支架102的底部112。為此，脊 柱100在扭曲及彎曲方面提供很直且硬的結構藉以建造一前 端載入系統。一項較佳實施例中，上支撐構件104及下支撐 構件106由單件金屬片製成，金屬片中用於生成上支撐構件 -17- 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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線 579538 A7 B7 五、發明説明（14 104之彎部係取決於各垂直支架102之上部114的寬度，所 以”U”形上支撐構件104的寬度大致類似於各垂直支架102 的上部114之寬度。同樣地，”U”形下支撐構件106的寬度 較佳係類似於各垂直支架102的底部112之寬度。各支撐構 件104及106預定相對於各垂直支架102的内面108及外面 110呈現齊平。 一項較佳實施例中，各垂直支架1 02的下部11 2係比各垂 直支架102的上部114更寬，如圖4至5清楚顯示，脊柱結構 100係以一垂直定向對準各垂直支架102，使得各垂直支架 102大致彼此平行。各垂直支架1〇2較佳以中心分隔505公 厘，這是依照SEMI E-15.1對於相鄰載入埠之最小容許間 隔，在本發明的範圍與精神内，垂直支架102亦可以分隔不 同或不相等的距離。 為了在扭曲及側向提供一剛性結構，各垂直支架1 〇2係固 定至上支撐構件104及下支撐構件1〇6。如圖4所示，各垂 直支架102位於上支撐構件104及下支撐構件1〇6之間。如 前述，各垂直支架102在上支撐構件1〇4及下支撐構件1〇6 中與安裝孔120及122對準。在範例中，各垂直支架102由 一螺栓或銷固定至上支撐構件104，此螺栓或銷係固定至垂 直支架1 02的頂部114(例如經由安裝孔120),且至少一個 螺栓或銷固定至前面11 0或後面1 〇8。各垂直支架1 〇2亦必 須固定至下支撐構件106，範例中，一螺检或銷係固定至各 垂直支架102的底部112(例如經由安裝孔122)，且至少一 個螺栓或銷固定至前面110與後面108兩者。 • 18 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 579538 A7 B7 五、發明説明（15 ) 上支撐構件1 04及下支撐構件1 06的”Un形構造可進一步 防止各垂直支架102在位置中產生旋轉，雖然上通路1〇4及 下通路106如圖4至5所示由單件金屬片製成，本發明的範 圍及精神内，上支撐構件104及下支撐構件106亦可由多件 材料製成。一項較佳實施例中，如圖5清楚顯示，上支撐構 件104及下支撐構件106具有一穿孔狀表面，上支撐構件 104及下支撐構件106的穿孔狀表面可讓來自一風扇/過濾單 元150(FFU)的空氣流過（見圖10)。 當下支撐構件106固定至垂直支架102時，係形成可供不 同EFEM組件安裝之一前安裝表面118及一後安裝表面 11 6(見圖6至10)。一般而言，脊柱100生成至少三個平行 且共線狀安裝表面：上部112的前面110、前安裝表面 118、及後安裝表面116。如下文所描述，EFEM組件係安 裝至這三個表面中的一者，這三個表面之間具有一種已知 的空間關係，因此安裝至這些表面的組件可由最小調整加 以對準、或根本不需要調整即可對準。 下支撐構件1 0 6亦生成一個位於前安裝表面11 8與後安裝 表面11 6之間之空氣流動區域12 1，將空氣流動區域1 2 1設 計為可容納一 FOUP門開啟/關閉模組139，FOUP門開啟/ 關閉模組139已受引導遠離埠門開口並下降至空氣流動區域 121 内。
將FOUP門開啟/關閉模組139與晶圓引擎300操作區域加 以隔離將具有許多優點，譬如，一 FFU 150產生的單一空 氣流係分成兩個隔離的空氣流，其中一空氣流將導往FOUP -19- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 579538 A7 B7 五、發明説明（16 ) 門開啟/關閉模組139，同時第二分離的空氣流將導入晶圓 引擎區域中。相較於單一空氣流流通於晶圓引擎區域及 FOUP門開啟/關閉模組139之情形，兩個隔離的空氣流將 對於FOUP門開啟/關閉模組1 39提供一更乾淨的環境。如 果對於晶圓引擎300及FOUP總成130只有單一空氣流動路 徑’晶圓引擎300生成的顆粒可能會污染F〇up/臉門總成 139 〇 下支撐構件106的後安裝表面116亦作為FOUP門開啟/關 閉模組1 3 9與晶圓引擎區域之間之保護性障壁，後安裝表面 11 6可防止晶圓引擎300產生的顆粒進入用於存放F〇uP門 開啟/關閉模組1 3 9之空氣流動區域12 1内。後安裝表面11 6 亦可讓晶圓引擎300具有局部過濾及排氣系統，藉以排出在 晶圓平面下方含有顆粒的”髒，，空氣而不會污染F〇uP門開啟 /關閉模組139(描述如下）。 如圖4至5所示的脊柱結構1〇〇係構成一個raF〇UP 1/0埠 EFEM，在本發明的精神及範圍内，EFEM可包括任意數量 的I/O埠。此外，EFEM可能包括位於將晶圓運送通過的各 個I/O埠之間的空間或空白〗/〇埠，如前文所述，脊柱結構 100可縮放尺寸，垂直支架102數量及上支撐構件1〇4與下 支撐構件106的長度可修改藉以配合EFEM所需要的I/O埠 構造。 各垂直支架1 02亦具有加工成側表面之一凸輪導件124， 凸輪124係作為一軌道或通路藉以引導F〇UP門開啟/關閉 模組139往後離開FOUP 10並隨後往下進入空氣流動區域 •20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
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579538 A7 B7 五、發明説明（17 ) 121内，可由一位於加工站内之馬達總成（未圖示）來控制埠 /艙門總成139之移動，此馬達總成係為此技藝所習知而不 需詳述，本發明的精神與範圍内，FOUP門12及埠門140亦 可機械式引導及移入儲存區域121中。 圖6至7所示的FOUP對接介面係顯示安裝至脊柱結構100 之數個EFEM組件。範例中，組件可包括一晶圓引擎或機 械臂300、一 FOUP支撐總成130、一 FOUP對接/隔離板 138及一埠門140。FOUP支撐總成130係包括一 FOUP前進 支撐件132、一 FOUP前進模組133及一 FOUP支撐板134。 為了將工件從FOUP 10傳輸入微環境（請見圖10的Class-1區域），以人工或自動化方式將一FOUP 10載入到埠前進 板134上，使得FOUP門面對載入埠門140。一習知的載入 埠門140包括一對閂鍵，此對閂鍵係收納在FOUP門内所安 裝的門閂鎖總成中之一對相對應的槽内。一種位於一FOUP 門内適可收納此等閂鍵並藉以操作的門閂範例係揭露於發 予羅森魁斯特（Rosenquist)等人名稱為”晶圓映圖系統”的 美國專利6，1 88,323號，該專利案係讓渡予本發明的擁有人 並整體以引用方式併入本文中。除了將FOUP門自FOUP套 退耦之外，閂鍵的旋轉亦將鍵鎖入其各別的FOUP門槽内， 通常有兩對的閂鍵與槽，各對彼此具有相同結構及操作。 一艙前進板134通常包括配接在FOUP 10底表面的對應 槽内之三個運動銷135或某些其他對齊特性，藉以界定前進 板134上之FOUP丨0底表面的一固定及可重覆位置。一旦 在艙前進板134上偵測到一 FOUP 10，FOUP 10朝向埠門 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 579538 A7 B7 ) 五、發明説明（18 140前進直到FOUP門接觸或靠近埠門14〇為止。需使各門 的前表面變成互相接觸以困住顆粒並確保埠門閃鍵緊密配 合在FOUP門鍵槽内。羅森魁斯特（RosenqUist)等人名稱為 π艙門對埠門式扣持系統π的美國專利申請〇9/11 5，4 14號、 及佛斯奈（Fosnight)等人名稱為，，艙對埠門式扣持及排空系 統”之美國專利申請09/13 0,2 54號係揭露用於在{?〇1^1〇 與埠門之間確保一緊密且潔淨介面之系統，這兩申請案係 讓渡予本發明的擁有人並整體以引用方式併入本文中。 一旦F0UP 10與埠門耦合之後，efem内的線性/及/或旋 轉性驅動器係將F0UP 10及埠門一起移入EFEM的内部， 然後遠離載入埠開口，使得工件隨後可藉由晶圓引擎3〇〇加 以取及。如圖10所示，埠門140附接至F0UP門，且一控制 件係致動一滑件使載體及埠門沿著位於各垂直支架1〇2中的 凸輪1 24而平移。凸輪124係將互鎖的載體與埠門垂直往下 導入下支撐構件106的空氣流動區域121内。如前述，蜂門 140及F0UP門在存放於空氣流動區域121中時係與Classq 區域的其餘部份相隔離。線性滑動及旋轉性驅動構造（未圖 示）係為此技藝所習知而不需詳述，一線性滑件可包含一線 性軸承及一驅動機構，範例中，線性軸承可包括一珠咬空 氣軸承。同樣地，驅動機構可包括一馬達，此馬達具有一 凸輪導螺桿、一皮帶驅動器或一線性馬達。範例中，旋轉 性驅動器可包含一齒輪馬達、一直接驅動器、一皮帶驅動 器或其他類似裝置。 在F0UP 1〇及埠門移動離開對接/隔離板138之後，晶圓 -22-
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引擎或機械臂300可將工件傳送入工件前端而無來自所健存 的FOUP 10及埠門的干擾。一旦工具對於_工件批次完成 操作且工件回到FOUP 10之後，控制件再度致動驅動器及 滑件使得門移回到I/O埠内，在此處將FOUP門傳送及固定 至FOUP 10。 對接/隔離板138安裝至各垂直支架1〇2的前面丨1〇 ,對接/ 隔離板13 8係將工具前端的内部區域（(：1^^1或”乾淨，，區域) 與外部大氣或外部區域相隔離，對接/隔離板138亦提供一 介面平面藉以使FOUP 10前往一靠近且可控制的鄰近處（譬 如分隔0至5公厘）。板138與FOUP 10及埠門140形成一辅 助密封件，一輔助密封件可使板138與F〇up 1〇之間存在 一分隔，但仍在板138與FOUP 1〇之間生成氣密性密封。 板138與FOUP 10之間需要氣密性密封以防止氣體洩出 Class-Ι區域外或藉以保持載入琿介面的惰性環境。 對接/隔離板138較佳係藉由包含加工設有一或多個F〇up 開口之單件材料製成，對接/隔離板138包括對齊孔144將其 對於各垂直支架102精確地定位，這將對於EFEM的所有 FOUP 10開口之間提供一種經加工的精密關係。對接/隔離 板138亦可包含利用相同參考特性安裝至各垂直支架1〇2之 各別材料件，板138可由諸如但不限於塑膠、金屬、金屬片 甚至玻璃等材料製成。 一項較佳實施例中，對接/隔離板138係由一磽諸如聚碳 酸醋等無色材料加玉而成，從無色材料加工製成對接/隔離 板138係提供可在工具運作時看見微環境内部或區 -23-
579538 A7 B7 五、發明説明（20 域之附加優點，目前的E15載入埠/SEMI E63 Bolts介面並 未定義此特性。對接/隔離板138沒有任何結構特性，因此 可能只由數個螺栓及/或銷固定至脊柱丨00的各垂直支架 100，因此，可容易地移除對接/隔離板13 8。並且，因為並 無EFEM組件參考此對接/隔離板138而對準，可從EFEM移 除對接/隔離板138而不會擾亂諸如埠門140、F0UP前進板 134或晶圓引擎3〇〇等EFEM組件之裝設或對準。這將提供 一種可簡單取及EFEM的”乾淨”區域（圖10的Class-1區域） 進行維修、保養或消除誤差之方法。 圖8顯示安裝至脊柱結構100之晶圓引擎300 ,此圖清楚 顯示，晶圓引擎300可線性移行以取及EFEM的所有I/O 埠，晶圓引擎300沿著一軌總成302移行，執總成3〇2係安 裝至下支撐構件106的後安裝表面116。此實施例中，將線 性驅動器302顯示為一皮帶驅動器，本發明的範圍及精神 内，線性驅動器302亦可包含其他驅動系統諸如但不限於直 接驅動器、線性馬達、纜線驅動器或鏈節驅動器。晶圓引 擎300的組件描述於下文，此等驅動系統為此技藝所習知而 不需詳述。 圖9顯示安裝至脊柱結構1〇〇之圖8所示的執系統3 02的進 一步細節，軌系統302係包括皆安裝至下通路106的後安裝 板118之一上\軌310、一下X軌312及一托板導件311。一 項較佳實施例中，上X執310及下X軌312為圓形或管形並大 致彼此平行。利用一X托板304來接合上X轨310、下X軌3 12 及托板導件311，上與下X執310與312亦對於晶圓引擎300 -24 - 衣紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 579538 A7 B7 五、發明説明（21 ) 作為主要支撐件。 圖9亦顯示較佳位於F 0 U P前進總成1 3 0底下之一控制盒 147，EFEM需要許多電控制裝置（譬如控制配線、PCB 等），若在保養與修理時容易取及這些裝置將是一項優點。 控制盒147提供一用於安裝電性裝置之區域。一項較佳實施 例中，控制盒147具有一樞轉前蓋，可放下此前蓋以取及内 部的電組件，控制盒内設有對於EFEM組件供電及操作所 需要之多個電組件及控制系統，預定可容易取及這些電組 件進行保養，因此利用可移除並讓前蓋向下往廠房地板樞 轉的數個螺栓及/或銷來固定住控制盒147的樞轉前蓋。 如圖10、30至31所示，脊柱結構100架構係提供一種可 盡量減小EFEM的足跡及密封住系統的潔淨容積同時保持 整體系統的精確度之方式，FFU 150安裝且密封於上通路 104及一工具介面板154以形成EFEM頂部，藉由將對接/隔 離板138安裝至各垂直支架102的前面110來提供前密封 件。一個較佳為穿孔狀表面的片狀金屬板152係安裝至下支 撐構件106以形成EFEM的底部，板152亦作為排氣板以讓 來自FFU 150及晶圓引擎300的排氣排入大氣環境中。 EFEM的各側係由端板156所密封，端板156係安裝且密封 住脊柱100(見圖30)、工具介面板154、板152及FFU 150。如圖10所示，來自FFU 150及滑體FFU 420的潔淨 空氣流係移行通過微環境或Class-Ι區域，並經由底板152 及下通路106離開。從Z槽風扇354排出且包含垂直驅動器 3 80所產生的顆粒之空氣流（描述於下文）亦移行通過底板 -25- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 579538 A7 B7 五、發明説明（22 ) 152，來自Z槽風扇354的空氣流決不會進入乾淨的微環 境。 一般而言，脊柱100生成單一的參考系統，藉以校準及對 準EFEM組件諸如晶圓引擎300及FOUP前進總成130。各 分開的EFEM組件可校準至一已知且固定的位準（諸如一垂 直支架102)，而非彼此相對校準與對準，相較於今日需要 的習知程序，此種校準方法已經大幅簡化。 具有一背骨之脊柱結構 圖11至13顯示一脊柱結構的另一實施例，此實施例的主 要結構性元件係包括一水平樑170、對齊支架172及一前安 裝板174。如圖11所示，水平樑170較佳安裝至各對齊支架 172的底部以形成一剛性框架，前安裝板174亦安裝至各對 齊支架172而對於外部EFEM組件（譬如FOUP前進總成130) 提供一安裝表面。水平樑170可譬如由鋁擠塑件、鋼管、彎 金屬片的結構、平板、疊板、或最可能由上述某些項目之 組合所製成。水平樑170亦對於線性驅動器306(描述如下） 提供一安裝表面。類似於脊柱結構100，此實施例係對於安 裝及對準EFEM組件提供單一參考。 圖12顯示，FOUP門12及載入門140較佳仍儲存在Class-1區域内的一隔離區域中，為此，樑1 70必須與對齊支架 172分開夠遠以讓FOUP門12及埠門140配合在樑170與對 齊支架172之間，如圖12所示，分離件171係放置在各對齊 支架172與樑170之間以生成儲存區域。在本發明的範圍及 精神内亦可藉由其他裝置來生成儲存區域，樑170亦作為一 -26- 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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線 579538 A7 B7 五、發明説明（23 ) 保護性障壁以免晶圓引擎300所生成的顆粒污染到FOUP門 12或埠門140。 圖13顯示，支撐構件或脊柱可包括具有一 CNC銑製鋁板 176之樑170，CNC銑製鋁板176係安裝至樑170以支撐X軸 線執3 10及312。藉由一片金屬U形段175進一步增強此結 構的剛性，安裝至段175之垂直對齊支架172係與前述實施 例相似地對準至垂直支架102。如圖11所示，一前安裝板 172係安裝至對齊支架174，諸如FOUP前進總成130等 EFEM組件係安裝至前安裝板172。 樑1 70可在晶圓操縱器（wafer handler)的工作空間底下 位於晶圓引擎300與艙開啟器之間，樑170不論有何種構造 皆提供一個可精密地安裝EFEM組件之結構性共同元件， 而在安裝或更換EFEM時不再需要於現場進行耗時的調 整。 單一框架/套 圖14至16顯示構成一FOUP對接站之脊柱結構的另一實 施例，此實施例中，安裝有EFEM之脊柱結構係為單一框 架或套202。類似於脊柱結構100，框架202係對於組件所 安裝及對準之内部（如晶圓引擎3 00)與外部（如FOUP前進總 成130)組件作為單一參考。 如圖14所示，脊柱結構200包括安裝至框架202之三個載 入埠總成204，各載入埠總成204類似於較佳實施例中所揭 露之載入埠總成130。一個用於隔離Class-1區域與外部大 氣條件之載入埠門2 0 6係對應於各載入埠總成2 0 4藉以對於 -27 - 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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線 579538 A7 B7 五、發明説明（24 ) FOUP套接合及移除FOUP門。在本發明的範圍及精神内， 框架202亦可有更多或更少個I/O埠。同樣地，框架202可 包括一個位於晶圓傳送經過的I/O埠之間的充填或實心式 I / Ο 埠。 框架202較佳由單件材料形成，譬如，框架202可由沖壓 機產生，框架202可由許多不同材料製成。譬如，框架202 可由諸如但不限於金屬片、聚丙烯、複合材料或塑膠等材 料製成。框架202亦可包括陽極化表面光製以防止或減少洩 氣。框架202不論由單件材料或分離元件製成，皆可以縮放 尺寸。為此，可以定製框架202以生成符合EFEM需求的多 個FOUP I/O埠。 圖15顯示安裝至框架202之數個EFEM組件，單件不銹鋼 所製成的框架202之較佳實施例係具有撓性。譬如，框架 202亦可由一鋁片製成，EFEM必須有足夠剛性以對於 EFEM組件提供精確的支撐與對準點。將額外的支撐件210 安裝至框架202，以對於諸如線性驅動器2 54、過濾單元 220、FOUP前進總成208及工具介面平面等組件提供剛性 且精確的支撑點。 為了促進空氣流穿過載入埠介面，框架202的頂表面201 及底表面203為穿孔狀。一風扇/過濾單元220可安裝至框架 202的頂表面201並形成一密封，藉以控制通過框架202之 空氣速率與品質。此風扇/過濾單元技術係為此技藝所習知 並而不需詳述，單一的風扇/過濾單元220可適於達成所需 要的空氣流率。但是當框架202增加尺寸及容積時，框架 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 579538 A7 B7 五、發明説明（25 ) 202可能需要多個風扇來維持所需要的環境條件，若EFEM 内部不與外部大氣條件（並非惰性環境）相隔離，空氣可由 FFU 220抽入潔淨的微環境中並經過框架202底表面203中 的穿孔狀孔212通風離開。 若EFEM為惰性系統，可將一個流捕捉室224安裝且密封 於框架202的底表面203，藉以完全圍堵住風扇/過濾單元 220生成的空氣流並使其再循環。端蓋2 10亦可具有一流回 行路徑，以將離開流捕捉充氣室224的空氣導回到風扇/過 濾單元220進行再循環。 由於框架202生成最小的包圍容積，從空氣操縱觀點來看 本發明係為極有效率的系統。具有較小的控制及過濾空氣 容積之微環境將更容易保持空氣的潔淨度。需要因為較多 空氣推迫通過而劣化的分子過濾器之惰性系統，亦會藉由 包含較小氣體容積之一微環境而獲得利益。範例中，若通 過的氣體具有較小容積及速率，則較不需頻繁地更換過濾 系統容積性空間利用 所有前述EFEM(譬如脊柱結構、背骨及框架）的一主要差 異係在於空間利用的基本改變，即使此概念亦適用於本申 請案揭露的所有實施例，空間利用特性僅指脊柱結構100。 習知的工具前端中，前端係佔據從載入埠前方（載入面平面） 到加工工具面及從廠房地板到最高點（通常為F F U頂部）及 前端的全體寬度之所有空間。 由脊柱結構100構成的一EFEM係在載入埠130底下產生 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 579538 A7 B7 五、發明説明（26 明顯空間’並可將潔淨的晶圓引擎區域還給加工/量測工具 或作其他用途。此外，受包圍的區域或微環境的整體深度 亦從習知EFEM構造需要的寬度而減小，晶圓引擎徑向滑 體400的前部係可旋轉進入駐留在垂直支架1 〇2之間的 FOUP門機構一般未使用之區域中。可將空間還給加工工具 及可能對於整體工具具有較低的足跡需求之末端使用者， 曰曰圓引擎3 0 0的構造係利用這些新且較小的空間限制，馨 如’徑向滑件400可比非偏移式版本更加深入加工工具内。 由於具有遠為較小的系統包套所以明顯較輕，並如果安 裝在獨立式滾動框架上，則可滾動遠離加工工具以供直接 取及工具。因為此系統亦比一般加工工具更短，可利用其 上方空間作為其他目的，諸如對於AMHS系統的局部 FOUP 10緩衝。對於習知的高吊式AMHS系統，因為需要 對於載入埠之未受阻的上置式路徑，局部緩衝站可能只放 置在載入埠或工具之間。對於滑出式擱架配置，物料可儲 存在直接位於整體式EFEM的受包圍區域上方之一原未使 用的區域中。 如圖3 0至3 1所示，此系統可以數種方式與加工工具整 合，並設計為在四個點需要支撐，兩個外垂直支架的基底 之兩點係提供附接與位準點，各端板後下角之兩點則提供 後方支撐位置，可藉由容易將系統移離加工工具之一滾出 框架來提供支撐點，可利用框架構件從工具懸臂式設置或 從地板支撐之加工工具加以支撐，亦可能為兩者之一組合 並了在其中利用滚出框架將系統揚升離開加工工具框架所 -30- ’ 本紙張尺度適财®國家標準(CNS) A4規格(21QX 297公爱) ""— ------- 579538 A7 B7 五、發明説明（27 ) 提供之運動點。 如上述之任何整體式微環境及結構100或200係安裝至與 一半導體程序相關之一工具的前方。本文的工具係包括但 不限於：加工工具’其用於在半導體晶圓上形成積體電路 圖案；量測工具，其用於測試各種性質及工件；及儲料 器，其用於大規模儲存工件載具。本文所用的工具可能僅 為一包圍件，可藉以將如下述在板背側上操縱之工件承載 在一包圍空間中，範例中，根據本發明的結構100可能包含 一分類器，此分類器藉由一或多個載體來排列及傳送工 件。 或者，結構100可包含一分類器或獨立式預對準器，在分 類器或獨立式預對準器的實施例中，完全藉由安裝至結構 100的EFEM組件來進行工件操作，亦以結構100為基礎構 成Class-Ι區域的包圍件係提供可在其中操縱工件之一受包 圍的潔淨環境。本發明的數項實施例中，結構100可視為工 具的一部份（見圖3A)。本發明的其他實施例中，此系統可 附接至工具但仍視為與工具分離（圖29A-29D)。 如圖10清楚顯示，FOUP對接站係形成於脊柱100周圍。 一底盤118固定至底支撐構件106且形成密封,。一項較佳實 施例中，底盤118為穿孔狀表面以讓空氣從FFU 150通過， FFU 150固定至上支撐構件104且形成密封，一晶圓傳送板 122固定至底盤118及FFU 150且形成密封。晶圓傳送板 122可包括傳送窗口 121以讓晶圓引擎300在Class-1區域與 加工工具之間傳送晶圓。 -31 - 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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線 579538 A7 B7 五、發明説明（28 此系統形成一氣密性密封以維持C1 ass-1環境，一氣密性 密封件係生成於脊柱100及底盤118、具有FFU 150的脊柱 100、及具有FFU 150和底盤118的晶圓傳送板122之間。 一般而言，Class-Ι區域内的壓力係保持在高於ciass-i區 域周遭大氣壓力之程度，此壓差可防止未過遽的空氣進入 Class-Ι區域内。為此，空氣傳播的顆粒或污染物係經由底 盤118的開口吹出Class-Ι區域外。工具偶而在諸如純氮環 境等惡劣環境中運作，此環境中，需要完全隔離Class-l區 域與外部周遭環境，一充氣室可固定且密封於底盤11 8，使 得結構1 〇〇内的微環境與大氣條件完全隔離。一充氣室 2 2 4 (見圖14)可安裝至底盤11 8以捕捉空氣而再循環回到安 裝至脊柱100之風扇/過濾單元150。 晶圓引聱 一身又而圖18至23所示的晶圓引擎3〇〇係盡量減少相 對於使用頻率之機械慣性以及晶圓傳送週期時間之重要 性’此晶圓引擎3 0 0的部份利益譬如包括··（ 1)達成較快的 晶圓交換時間，（2)較低的系統總重量，及（3)較不佔體積 的整合式構裝。晶圓引擎3〇〇亦可在本申請案揭露之整合式 脊柱1 0 0的任何實施例内操作、或以一獨立式裝置操作。 晶圓引擎3 00的一較佳實施例係顯示於圖丨8至丨9中，晶 圓引擎300包括四個主要協調式驅動器以在efem内具有最 佳化的晶圓傳送，四個驅動器係沿一x軸線、一㊀軸線、一z 軸線及一徑向或r軸線移動一晶圓。 晶圓引擎300具有一線性驅動器總成3〇2藉以沿一乂軸線 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐）
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579538 A7 B7 五、發明説明（29 ) 移動晶圓引擎300。藉由沿X軸線的移動可讓晶圓引擎300 取及各個FOUP I/O埠，線性驅動器總成302包括一 X托板 304及一執系統306，X托板304可滑式接合上X執310及下X 執312，軌系統306安裝至後安裝板116並包括一上X執310 及下X執3 1 2，上X軌3 1 0及下X執3 12沿X軸線延伸並彼此大 致平行。圖18中經過執總成306的斷折線顯示執總成306可 有任何長度，執總成306可縮放尺寸使得晶圓引擎300可沿 著執總成306移行以譬如取及各FOUP 10中所儲存的晶 圓。晶圓引擎300的旋轉性驅動器350亦安裝至X托板304， 因此，X托板3 04造成的移動係沿著X軸線驅動晶圓引擎 300 〇 晶圓引擎3 0 0亦可旋轉，而繞一 Θ軸線樞轉。一較佳實施 例中，如圖18所示，旋轉性驅動器350包括一支撐柱364， 支撐柱364沿0軸線延伸並安裝至一z軸線支撐件370，旋 轉性驅動器3 50包括一 Θ馬達362以驅動並轉動支撐柱3 64， 旋轉性驅動器350可在順時針方向或在逆時針方向旋轉，旋 轉性驅動器350亦可直接安裝至垂直驅動器380。Θ軸線較 佳並不移行通過滑體400中心，滑體400的此種偏離中心式 構造的優點描述於下文。 旋轉性驅動器350進一步包括一風扇延伸平台352，晶圓 引擎300的一項較佳實施例中，如圖20所示，一z槽風扇 354安裝至風扇平台352底側，晶圓引擎300的此構造係將z 槽風扇354定位在0馬達362附近並提供一空氣通口以將驅 迫經過晶圓引擎300的z柱380之空氣排出，沖過z柱380的 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 579538 A7 B7 五、發明説明（3〇 ) 空氣係往下投射而遠離由晶圓引擎300所運送之任何晶圓 (見圖2 1)。或者，空氣流可排放通過旋轉性驅動器3 5 〇並離 開其底部。 垂直驅動柱3 80安裝至支撐構件3 70並沿z軸線往上延 伸，驅動柱380係將晶圓引擎300的滑體4〇〇(描述於下）及 晶圓沿z軸線往上與往下移動。一項較佳實施例中，如圖1 9 所示，驅動柱380係為一大致從支撐構件370呈垂直延伸之 長形柱。一驅動總成位於驅動柱3 8 0内並包括一 z驅動馬達 382、一 z纜線道路384、一z導軌386及一 z滾珠螺絲388。 此等驅動裝置係為此技藝所習知且不需詳述，在本發明的 範圍及精神内亦可由其他裝置來移動滑體機構4〇〇。 滑體400較佳包括一上端點效應器402及一下端點效應器 404，藉以沿r軸線快速地交換各別晶圓。滑體4〇〇支撑上 及下端點效應器402及404使其平行於各F〇UP 10中所儲存 的晶圓。如圖19所示，上端點效應器402及下端點效應器 404沿一類似的直線狀路徑移行。上端點效應器4〇2及下端 點效應器404分隔一段足以讓上端點效應器4〇2及下端點效 應器404同時儲存晶圓之距離，滑體4〇〇包括徑向驅動馬達 410以使上端點效應器402及下端點效應器4〇4沿徑向或“由 線呈線性移動。 上端點效應器402係由一第一支撐件4〇6所支撐，而下端 點效應器404由一第二支撐件4〇8所支撐。上端點效應器支 撐件406及下端點效應器支撐件4〇8各可滑式接合及移行於 一徑向導轨410内，徑向導軌41〇大致延伸跨過滑體4〇〇長 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格----—-
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579538 A7 B7 五、發明説明（31 ) 度，各徑向驅動馬達410係驅動一徑向驅動皮帶414。徑向 驅動皮帶414a連接至第一支撐件406，而第二徑向驅動皮 帶4 14b連接至第二支撐件408。徑向驅動馬達410可以順時 針方向或逆時針方向旋轉以順著一徑向驅動滑輪41 6及一端 點惰滑輪418轉動徑向驅動皮帶並延長及縮回各別的端點效 應器。此驅動機構為此技藝所習知，且不需要進一步揭 露。在本發明範圍及精神内，亦可有其他種沿徑向或r軸線 移動晶圓之裝置。 晶圓引擎300具有許多活動元件，活動元件容易產生顆 粒，譬如，上端點效應器402及下端點效應器404之連續性 伸長及縮回將在微環境内生成顆粒。為了防止顆粒污染到 位於任一端點效應器上之晶圓，一滑體風扇/過濾單元 (FFU)420係安裝至滑體400底側，滑體FFU420經由滑體 滑槽420連續拉入空氣、將空氣拉過滑體400、過濾空氣、 然後將空氣排出到Class-Ι區域内，空氣流的此局部過濾係 大幅降低放入Class-Ι區域内的顆粒量。 習知情形中，大部份微環境係包括單一的風扇/過濾單 元，此風扇/過濾單元係將空氣流通經過微環境且僅過濾流 入EFEM的空氣流。在風扇/過濾單元下游微環境内生成的 任何顆粒係留在潔淨環境中直到排出EFEM外為止，尤其 因為半導體製造中晶圓愈來愈需有更低的顆粒污染容忍 值，所以需要盡量降低微環境内的顆粒數。 晶圓引擎300的局部過濾係移除在顆粒生成時由晶圓引擎 300上的任何旋轉或滑動機構所生成之顆粒。一項較佳實施 -35- 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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579538 A7 B7 五、發明説明（32 ) 例中，如圖19及21所示，一局部風扇/過濾單元或風扇系統 係緊鄰z柱380及滑體機構400兩者之線性驅動器，特別如 圖21所示，固定至滑體機構400的風扇/過濾單元係將經過 濾的空氣排入潔淨的微環境内，同時垂直驅動器380的z槽 風扇系統將未過濾的空氣排過EFEM的底板，晶圓引擎300 係過濾及排放空氣進入EFEM的Class-Ι區域内。若晶圓引 擎300不具有安裝至滑體機構400的風扇/過濾器，滑體機構 400生成的顆粒將移行通過Class-Ι區域而污染由任一端點 效應器所支撐之晶圓。 圖20顯示晶圓引擎300的另一實施例，此實施例中，滑 體400係接合z柱380使得z柱380大致沿著r軸線。類似於晶 圓引擎300的先前實施例，此實施例包括一Θ馬達362、一 垂直驅動柱3 80及一徑向滑體400。Θ馬達繞Θ軸線轉動晶圓 引擎，z柱沿z軸線線性移動徑向滑體400，徑向滑體400沿 徑向或r軸移動端點效應器401。為此，每當Θ馬達362旋轉 時，晶圓引擎及晶圓將繞Θ軸線轉動。類似於晶圓引擎300 的先前實施例，此實施例亦可包括在一 v槽風扇中安裝至徑 向滑體400之一個風扇/過濾單元。 如前文所述，晶圓引擎300的滑體400可包括不同構造的 端點效應器。如圖1 8至1 9所示，上及下端點效應器402及 404可包括一被動邊緣支撐件，此構造係為此技藝習知用於 300公厘晶圓之被動邊緣握持端點效應器。圖22顯示，上 端點效應器402可包括一主動邊緣握持部，而下端點效應器 404可包括一被動邊緣支撐件。或者，端點效應器402及 -36 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 579538 A7 B7 五 404可包括譬如一具有背側接觸的真空握持部、一減小的接 觸區域、可移除式墊之任何組合。
裝 同樣地’徑向驅動器400可包括用於在不同階段操縱晶圓 之不同型的端點效應器，譬如，一端點效應器可能只操縱，， 髒”晶圓，但第二端點效應器可能只操縱”乾淨”的晶圓。或 者，可將一端點效應器設計為在傳輸到加工工具之前對準 及讀取晶圓ID，但第二端點效應器可能包括用於操縱加工 後的熱晶圓之高溫墊。 訂
圖32顯示可在EFEM内操作之另一線性移行機械臂系 統’機械臂500包括一 X軸線線性軸承5〇6 ; —旋轉性驅動 器508，其可滑式接合X軸線線性驅動器506 ; — z柱520 ; 一 z驅動機構512 ; —第一旋轉臂514 ;及一第二旋轉臂 516 ^機械臂500使用驅動器的協調式動作進行晶圓抽取及 置放，旋轉性驅動器508在一導軌507内沿X軸移動，z柱 510從旋轉性驅動器508大致垂直延伸，z驅動機構512在2 柱5 10的導軌511内沿z軸移動。第一旋轉臂514安裝至2驅 動機構512頂部，第一旋轉臂514繞一 Θ2軸線轉動，第二旋 轉臂516可旋轉式安裝至第一旋轉臂514,第一及第二旋轉 臂514及516之間的協調式動作係使端點效應器518沿y軸線 線性移動。如同晶圓引擎300的先前實施例，z柱510係安 裝至端點效應器51 8的側邊。 良圓引擎中的整體式工異 一習知的晶圓操縱機械臂係將各別的晶圓譬如從一 F 〇 u P 1 〇運送至一分離的加工站，加工站係檢驗或對準晶圓然後 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS> A4規格(210 X 297公爱) 579538 A7 B7 五、發明説明（34 ) 晶圓操縱機械臂可將晶圓運送到下站。加工站運作時，晶 圓操縱機械臂時常必須呆坐或回到一 FOUP 1 0以運送第二 晶圓，此作業降低了系統的產出率。 一實施例中，晶圓引擎300包括一滑體400，滑體400可 進行通常在一分離的加工站執行之一或數個上述功能，藉 由將一或多項上述功能整合在滑體400内將可增加系統的產 出率並降低EFEM的足跡。 圖22至23顯示配備有安裝在滑體400上的一輪式對準器 440及ID讀取器430之一晶圓引擎300，此實施例類似於圖 18至19所示的晶圓引擎300，但添加了一安裝在上端點效 應器402上之輪式對準器440、及一安裝至滑體400之ID讀 取器430。在本發明精神及範圍内，下端點效應器404亦可 包括一輪式對準器。 ID讀取器430可往上或往下觀看以讀取晶圓頂部或底部 的頂及/或底表面之標記，在本發明的範圍及精神内，ID讀 取器430亦可安裝於垂直驅動器380、或安裝在晶圓引擎 3 00其他處的一固定位置中。較佳實施例中，最好將一頂側 ID讀取器430安裝在滑體400上以供快速的ID讀取。一第二 ID讀取器可安裝在EFEM中其他處的一固定位置來讀取底 側T7標記藉以依需要確認或釐清晶圓ID。 若需要ID讀取但晶圓定向不重要時，則可免除對準器， 且ID讀取器430可觀看晶圓抵達端點效應器的各位置之ID 標記。為利於此操作，ID讀取器430或一鏡總成可在晶圓 表面上方旋轉以觀看ID標記，這將不再需要旋轉晶圓來讀 -38 - 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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579538 A7 B7 五、發明説明（35 ) 取ID，可藉以改善潔淨度及產出率。 一對準器諸如利用輪或其他裝置來控制晶圓繞著一軸線 的旋轉，圖23至24顯示一具有一輪式對準器440之端點效 應器的一實施例，輪式對準器440包括一驅動系統449及一 槳板442，槳板442對於晶圓係為主要支撐。槳板442的端 點上設有兩組的被動梢輪446及兩個墊448，輪446及墊448 係在對準期間的不同時間支撐晶圓，一位於槳板442背端的 驅動輪450係在晶圓對準時沿一第三接觸表面支撐住晶圓。 一實施例中，輪式端點效應器440在一FOUP 10中的一 晶圓底下滑動，並且升高直到晶圓受到墊448支撐為止。墊 448較佳只沿底邊緣支撐晶圓。為了對準晶圓，藉由驅動輪 450將晶圓往前推並往上到達輪446上，晶圓係揚升離開墊 448並由驅動輪450及梢輪446完全支撐。此時，驅動輪450 可旋轉以在現場使晶圓旋動，可在晶圓引擎300運送晶圓時 進行此操作，晶圓引擎300不必留在位置中將晶圓對準。 或者，如圖26B所示，滑體400可包括一真空夾頭對準器 411，對於真空夾頭對準器411之驅動機構（包括一揚升及旋 轉軸線）係可能駐留在滑體400内。一感測器409可安裝至 端點效應器403以將留在端點效應器上時之晶圓的邊緣加以 定位，感測器409亦可安裝至一與端點效應器403獨立之結 構。一般而言，感測器409可位於各種位置，只要感測器 409的位置可讀取晶圓頂表面即可。 可相對於旋轉角度將邊緣位置加以映繪藉以找出晶圓中 心與定向，感測器409作為一種次級回饋裝置，隨時皆知道 -39- 本紙張尺度適用中國國家標準(CMS) A4規格(210 X 297公釐)
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579538 A7 B7 五、發明説明（36 ) 感測器409相對於晶圓的位置。因此，感測器409可送出代 表晶圓未對準之誤差訊號，因為對準器從感測器409接收額 外的誤差資料，一具有此感測器的對準器將可改善對準器 的精確度。晶圓隨後可藉由夾頭411重新定向並由晶圓引擎 300放在下個放下站的中心。 感測器409可獨立安裝在EFEM内作為與晶圓引擎300分 離的一組件，此構造中，晶圓放在可旋轉的夾頭411上。安 裝在一具有位置控制及測量裝置（未圖示）的機構上之感測 器409係移往晶圓邊緣附近，直到感測器訊號處於理想位準 為止。隨後感測器機構使用來自感測器409的訊號時，晶圓 可旋轉，以將感測器409位置保持在此理想位準，使感測器 409對於晶圓邊緣有效地保持在相同的相對位置。當晶圓旋 轉時，記錄下相對於晶圓角位置之感測器位置，此資料代 表晶圓邊緣相對於晶圓旋轉位置之徑向位置變化，並可用 以計异出相對於晶圓失頭中心之晶圓中心以及基準的定 向。若連同感測器機構位置一起記錄下感測器訊號量值， 可提供額外的邊緣位置資訊藉以改善晶圓中心計算或基準 的定向之精確度。 輪式端點效應器對準器440可包括其他組件，譬如但不限 於一光學凹口感測器452藉以偵測沿著晶圓邊緣的凹口。譬 如，一旦凹口已位於晶圓邊緣，利用光學凹口感測器452， 驅動輪450可將晶圓旋轉至所需要的位置並縮回，以讓晶圓 落回到墊448上。可在端點效應器處於位置中或處於移動時 進行此操作，藉由在FOUP 10之間、或一 FOUP 10與一加 -40- 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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579538 A7 B7 五、發明説明（37 ) 工工具之間運送時對準晶圓的能力將可大幅縮短或消除了 一端點效應器必須呆坐的時間量。並且，如果晶圓引擎300 可’’在飛行同時（on the fly)"對準一晶圓，則不需要分離的 加工站。 滑體400能夠對於各種輔助功能、測量及用於擷取各種晶 圓資料的感測器提供一穩定的安裝平台。範例中，可將組 件整合入或安裝至滑體400以偵測一晶圓邊緣、偵測晶圓上 的凹口位置、讀取OCR/條碼、進行顆粒計數（背側或前 側）、決定膜厚度/均勻度或電路元件線寬、及偵測電阻率 (經由接觸探針或非接觸性裝置）及晶圓厚度。亦可將此技 藝已知用於檢驗及標記晶圓之其他方法併入滑體400内。 為了從一載體傳送工件，端點效應器402及404在所傳送 工件底下水平移動然後往上移動以將工件揚升離開其停止 位置，端點效應器402及404亦可包括邊緣握持部以在邊緣 支撐住工件。或者，端點效應器402及404可為刃片型端點 效應器以在底表面支撐住一工件。此等實施例中，一真空 源（未圖示）可附接至或遠離槳板442，並生成一負壓而通過 撓性真空管經由工件操縱機械臂導通至端點效應器刃片表 面。啟動真空源時，一負壓形成於端點效應器刃片的表面 上，生成能夠穩固地固持住一工件之一吸力。一具有已知 構造的真空源（未圖示）亦可設置於機械臂上並與真空系統 相聯以偵測一工件何時與端點效應器接合並限制通過真空 管的空氣拉力。請瞭解本發明不限於上述的端點效應器， 可使用多種不同的端點效應器設計，只要端點效應器具有 -41 - 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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579538 A7 B7 五、發明説明（38 ) 楝取與放下工件的能力即可。 滑體400亦適可加工一晶圓並隔離晶圓與Class-Ι區域的 環境，範例中，滑體400可包括加工工具以加熱或冷卻晶圓 表面、或進行熱學表面加工。另一實施例中，滑體400可包 括一殼體（未圖示），當晶圓引擎300將晶圓傳送出加工工具 且位於Class-Ι區域内時，此殼體可供一晶圓縮回並暫存其 中。殼體提供優於Class-Ι區域環境的一惰性或潔淨環境， 此系統在運送時可於晶圓表面上方包括漂浮的氧氣或一惰 性氣體。 雙重交換能力 從加工站移除一經加工晶圓與一新晶圓放入加工站之間 的時間係稱為π交換時間”，對於大部份的加工工具，產出 率係由加工時間加上交換時間所決定，加工時間或交換時 間任一者縮短皆會提高產出率，加工時間為工具製造商的 權責，交換時間則為主要EFEM製造商的權責。 對於一 EFEM中之習知的單一端點效應器晶圓操縱機械 臂（見圖17)，交換時間可能為8至16秒並依據站配置及晶圓 操縱機械臂的速度而定。此機械臂常用下列操作順序在一 加工站交換一晶圓，會影響交換時間的項目以斜體表示， 用於決定產出率的臨界路徑外之項目以（括號）標示。 1. 從加工站取得晶圓 2. 將經加工的晶圓放到載入埠 3. 從對準器取得經對準的晶圓 4. 將對準器的晶圓放到加工站 -42- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐〉
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579538 A7 B7 五、發明説明（39 ) [開始加工晶圓] 5·(加工時，機械臂從載入埠取得新晶圓） 6·(加工時，機械臂將新晶圓放到對準器） 7·(加工時，對準器將晶圓對準） [重覆] 一快速交換機械臂（譬如晶圓引擎300)具有兩個端點效應 器，因而可利用下列簡述順序進行與上述相同的功能，藉 以鉅幅縮短交換時間： [完成程序] 1. 以漿片1從加工站取得晶圓 2. 以槳片2將經對準的晶圓放到加工站 [加工晶圓] 3. (加工時，從載入埠取得新晶圓） 4. (加工時，將新晶圓放到對準器） 5. (加工時，對準器將晶圓對準） 6. (加工時，從對準器取得經對準的晶圓） [重覆] 此情形中，可依據機械臂速度將交換時間降低3至6秒， 亦可略微縮短機械臂完成所有動作之整體時間，在具有很 短加工時間的應用中整體動作時間非常重要，所以上述括 號中的項目將進入產出率的臨界路徑中。 如同具有一輪式端點效應器對準器440之晶圓引擎300， 如果機械臂具有飛行同時對準的能力及快速交換的能力， 將可進一步改良產出率並減少全體機械臂的動作。飛行同 -43- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 579538 A7 B7 五、發明説明（40 ) 時對準的作用並不會縮短交換時間，但確實縮短了整體機 械臂動作時間，因而在具有短的加工時間或機械臂必須支 援多個加工站的情形中提高了產出率。並且，藉由減少機 械臂動作及晶圓交遞的數量，飛行同時對準的作用可增加 機械臂的使用壽命並改良潔淨度。 對於飛行同時對準的快速交換晶圓引擎，可相比較的操 作順序係為： [完成程序] 1. 以漿片1從加工站取得晶圓 2. 以槳片2將經對準的晶圓放到加工站 [加工晶圓] 3. (加工時，從載入埠取得新晶圓） 4. (加工時，將晶圓對準同時移至下個位置進行快速交換) [重覆], 未受限的Z軸線動作 圖25顯示一晶圓引擎30(Τ，此晶圓引擎300’包括一偏離 中心的滑體400，此滑體400具有一輪式對準器454及一 ID 讀取器430 ;及一延伸的z軸線驅動柱380’。晶圓引擎的此 實施例係包括一延伸的z柱38(V，藉以譬如取及一儲料器、 或一可能位於FOUP I/O埠上方之載入埠或加工站。基本 上，z軸線驅動柱380或3 80’的高度未受限制，晶圓引擎 300或300’可藉由沿徑向或r軸線移動上端點效應器402或下 端點效應器404來取及位於一 FOUP 10内的一晶圓。將上 端點效應器402或下端點效應器404進入FOUP 10内所需移 -44 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 579538 A7 ______Β7 五、發明説明（41 ~) " "~ 行的距離設計為一短距離，因為其為最常需要的晶圓引擎 300或30(Τ動作。垂直驅動柱380或380,的高度並不影響上 端點效應器402或下端點效應器404必須移行之距離，因 此，垂直驅動柱380或380,的高度並不影響沿著徑向或1«軸 之動作。 習知的晶圓操縱機械臂必須將ζ驅動柱線性移往Fqup 10，使得端點效應器可從FOUP 10取及並移除晶圓。因 此’用於此晶圓操縱機械臂的一高垂直驅動柱係需要以一 馬達或一皮帶驅動器來移動一大的垂直柱，移動此慣量將 對於晶圓操縱機械臂施加大的應變。因為沿著最常移行之 徑向或r軸線的動作軸線亦為最短距離，此申請案所揭露的 晶圓引擎係為優於此等晶圓操縱機械臂之改良。 圖27Α顯示，一習知的線性滑動機械臂可觸入加工工具 内部250公厘’以將晶圓傳送及取放至加工工具内。同樣 地，一習知的晶圓操縱機械臂需要在EFEM工作空間内具 有520公厘的最小間隙，使得晶圓操縱機械臂可在EFEMr 活動。圖27B係顯示偏離中心的滑體繞0軸線而旋轉之觸 及與擺盪間隙之優點。一項較佳實施例中，圖丨9的$軸線 所示之偏離中心的滑體旋轉軸線係偏離大約5〇公厘。對於 晶圓引擎300之偏離中心的旋轉軸線具有兩種顯著優點，第 一，一端點效應器（譬如上端點效應器402或下端點效應器 404)在加工工具内的最大觸及係增至35〇公厘；第二， E F E Μ工作空間内所需要的最小間隙降至4 2 〇公厘，最大觸 及及最小間隙距離僅供示範。藉由增大端點效應器在加工 -45-
579538 A7 B7 五、發明説明（42 ) 工具内的觸及並同時減小晶圓引擎300在EFEM内活動所需 要之最小間隙，可降低EFEM的整體足跡。 圖28顯示具有偏離中心旋轉軸線的一快速交換滑體400 之晶圓引擎300的一種範例性動作順序，範例中，步驟一顯 示：晶圓引擎300係在載入埠區域一揚升晶圓。步驟二顯 示：晶圓引擎300沿一徑向軸線將晶圓從載入埠一縮回。步 驟三顯示：晶圓引擎300繞Θ軸線旋轉，同時沿X軸線移回 以免與載入埠一相碰撞。步驟四顯示：晶圓引擎300沿X軸 線移往加工站的I/O埠。步驟五顯示：晶圓引擎300持續繞 Θ軸線旋轉並沿X軸線將晶圓定位以進入加工站内。步驟六 顯示：晶圓引擎300等待程序完成。步驟七顯示：晶圓引擎 300將經加工的晶圓交換為準備好進入加工站之新晶圓。最 後，步驟八顯示：晶圓引擎300在一徑向軸線將經加工的晶 圓縮回，同時沿X及Θ軸線移動以使經加工的晶圓回到載入 皡一、二或三内。 上述的晶圓引擎300及300’提供優於習知晶圓操縱機械臂 之數種利益。對於大部份的晶圓操縱應用而言，將晶圓插 入及移出一 FOUP 10或一加工站所需要的徑向動作係具有 最高的任務循環及最長的整體移行距離。晶圓引擎300在試 圖取及晶圓前係將徑向驅動器400放置在盡量靠近晶圓處， 此放置方式可降低上端點效應器402及下端點效應器404之 移動質量及動作時間以及磨損。 Z驅動柱380係佔用相同之當晶圓引擎300旋轉時由晶圓 掃出的空間容積，驅動柱3 80亦不延伸於工作平面底下，一 -46- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 579538 A7 B7 五、發明説明（43 ) 習知的晶圓操縱機械臂必須利用晶圓平面底下的區域來取 及FOUP 10内的部份晶圓。一般而言，端點效應器係安裝 至一個沿z軸線往上與往下移行之柱頂部，此柱佔用原作他 用的空間。同樣地，當柱沿X軸線水平移行時，晶圓平面底 下的區域必須大致清空，使柱不會跑入而損傷任何障礙 物0 晶圓引擎300可作出數種變化及/或修改而仍保有上述獨 特元件及優點，範例中，某些應用可免除X軸線驅動器 302。同樣地，單一的徑向軸線可能即已足夠，並且，部份 應用（譬如分類器）可能不需要旋轉性驅動器。取而代之，z 軸線驅動器3 80將安裝至X托板3 08。譬如，一分類器應用 可能令所有載入埠安裝朝向相同的方向，並且如果將對準 及ID讀取功能整合在晶圓引擎300内，則不再需要旋轉。 圖29至31顯示整體式系統的數種構造，圖29 A顯示安裝 在一滾出框架上之整體式系統，如前述，習知的EFEM係 一路往下延伸至晶圓廠地板。藉由以一脊柱結構100構成一 EFEM所獲得的空間節省或此申請案所揭露的其他實施 例，大幅降低了整體式系統的足跡。如圖29A所示，整體 式系統係安裝在一滾出框架上，使得載入埠總成留在900公 厘的SEMI標準高度。當此整體式系統以螺栓接合至一加工 工具的前端及一項較佳實施例中，在整體式系統後方及晶 圓廠地板約有2呎的開放空間，晶圓廠從前不曾有此空間， 此空間可讓半導體製造商將諸如電控制盒等其他物件放置 在整體式系統底下。 -47- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 579538 A7 B7 五、發明説明（44 ) 或者，一加工工具現在可具有一養護取及部，可藉由在 整體式系統底下爬行來觸及此養護取及部。滾出框架亦可 改善與整體式系統相螺栓的加工工具之整體養護特性。範 例中，若需要在加工工具上進行養護，整體式系統可從加 工工具解除螺栓，可將滾出框架的輪解除鎖定，並可將整 體式系統從加工工具的前端加以滾離。一種螺栓至加工工 具的習知EFEM並不含有可將EFEM滾出之輪，且通常係為 需要不只一個養護人員將EFEM升高離開加工工具之笨重 裝置。如前述，本發明的整體式系統僅有數百磅重量，因 此易由單一養護人員從加工工具前方加以滾離。 圖30顯示整合在一加工工具内之整體式系統，範例中， 本發明的系統可一體成型並安裝至一加工工具，此系統的 一項優點為：如果晶圓廠内每個加工工具係安裝有一整體 式系統，晶圓廠將具有一種可配合各加工工具需求之前端 載入系統，並包含一類似環境以降低儲存備料及訓練養護 人力之需求。 電控制系統 習知的EFEM必須包含一種與世界各國電力需求相容之 配電器，因此，現今大部份EFEM必須能夠適應11 0V或 220V系統。為求能夠適應任一系統，EFEM需包括電力組 件，諸如升壓或降壓變壓器及其他電組件。此等電組件必 須安裝在EFEM内，因而增加EFEM的足跡。 本發明的EFEM的設計中，諸如FOUP前進板總成、晶圓 引擎300及風扇/過濾單元150等所有電組件係全部在48V系 -48 ** 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 579538 A7 B7 五、發明説明（45 ) 統下運作。一般而言，本發明的EFEM可電性連接至一 110V或220V系統，此110V或220V系統係降壓至48V藉以 控制所有前述元件。藉由簡化EFEM的配電系統，不再需 要諸如升壓變壓器等許多習知的配電組件，藉以進一步降 低本發明之EFEM的足跡。 -49- 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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Claims (1)

  1. 579538 第091119815號專利申請案 B8 中文申請專利範圍替換本(93年1船 、申請專利範圍 93· 1· 9· 1. 一種用於移動半導體晶圓及相關的基板物件之裝置，包 含： 一線性驅動器，其具有沿一 X軸線的線性動作； 一旋轉性驅動器，其從該線性驅動器延伸並安裝至該 線性驅動器而繞一 Θ軸線旋轉； 一z軸線線性驅動器，其從該旋轉性驅動器延伸並安裝 至該旋轉性驅動器且具有沿一 Z軸線的線性動作，該Z軸 線與該Θ軸線偏移並大致平行；及 一徑向驅動器，其從該Z軸線線性驅動器延伸並安裝至 該Z軸線線性驅動器且具有一端點效應器。 2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該端點效應器係沿 一徑向轴線作線性移行。 3. 如申請專利範圍第2項之裝置，其中當該旋轉性驅動器旋 轉時，該徑向軸線係繞該Θ軸線旋轉。 4. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該裝置進一步包括一 安裝至該旋轉性驅動器之空氣流單元。 5. 如申請專利範圍第4項之裝置，其中該空氣流單元係降低 該z軸線線性驅動器内的壓力，以防止該z軸線線性驅動 器生成的顆粒污染到由該端點效應器支撐之一晶圓。 6. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該徑向驅動器係可移 除地安裝至該z軸線線性驅動器。 7. 如申請專利範圍第6項之裝置，其中該徑向驅動器係包括 選自下列各物組成的群組之至少一個組件：（i) 一 ID讀取 器，（ii) 一量測工具，（iii) 一對準器，（iv) —凹口偵測 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X297公釐）
    裝 六、申請專利範圍 器，（V) —邊緣偵測器，（vi)—晶圓標記工具，（vii)—加 工模組，（viii)—晶圓觀看器，及（ix)環境控制器。 8. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中一風扇/過濾單元係 安裝至該徑向驅動器，該風扇/過濾單元係調適以防止該 徑向驅動器生成的顆粒污染到該端點效應器支撐之一晶 圓。 9. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中當該等旋轉性驅動器 轉動該裝置時，由該端點效應器支撐的一晶圓係描繪出 一圓形區域。 10. 如申請專利範圍第9項之裝置，其中該Z軸線線性驅動器 係留在該圓形區域内。 11 · 一種用於運送半導體晶圓及相關的基板物件之晶圓引 擎，包含： 一線性驅動器，其具有沿一X軸線的線性動作； 一旋轉性驅動器，其從該線性驅動器延伸並安裝至該 線性驅動器而繞一 Θ軸線旋轉； 一z軸線線性驅動器，其位於該旋轉性驅動器上方並安 裝至該旋轉性驅動器且具有沿一 z軸線的線性動作，該z 軸線與該Θ軸線偏移並大致平行； 一徑向驅動器，其從該z軸線線性驅動器延伸並可移除 地安裝至該Z軸線線性驅動器，且包括至少一端點效應器 而具有沿一徑向軸線之線性動作；及 該Θ軸線延伸通過該徑向驅動器，使得該Θ軸線及該徑 向驅動器的中心呈現偏移。 -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 六、申請專利範圍 12. 如申請專利範圍第11項之晶圓引擎，其中當該旋轉性驅 動器繞該Θ軸線旋轉時，該z軸線線性驅動器係旋轉經過 與晶圓大致類似的一間隙直徑。 13. 如申請專利範圍第11項之晶圓引擎，其中該徑向驅動器 係包括選自下列各物組成的群組之至少一個組件：（i) 一 ID讀取器，（ii) 一量測工具，（iii) 一對準器，（iv)—凹口 偵測器，（v)—邊緣偵測器，及（vi)—晶圓標記工具。 14. 一種用於在一限定工作空間内操縱半導體晶圓及相關的 基板物件之系統，包含： 一線性驅動器，其具有一前端、一後端及一端點效應 器，該線性驅動器係沿一徑向軸線移動該端點效應器； 用於沿一 X與Z方向移動該徑向驅動器及繞一 Θ軸線轉 動該線性驅動器之裝置；及 該線性驅動器的前端係旋轉經過比該線性驅動器的後 端更大的一間隙直徑。 15. —種用於在一限定工作空間内操縱半導體晶圓及相關的 基板物件之系統，包含： 用於提供線性動作之裝置； 一殼體，其包圍住該用於提供線性動作之裝置； 一端點效應器，其安裝至該用於提供線性動作之裝 置； 用於在一 z方向線性移動該殼體及繞一 Θ軸線轉動該殼 體之裝置；及 一用於降低該殼體内的空氣壓力之裝置，藉以使該殼 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 六、申請專利範圍 體生成的物件不會污染到該端點效應器支撐之晶圓。 16. —種用於操縱半導體晶圓及相關的基板物件之機構，包 含： 一線性驅動器； 一殼體，其包圍住該線性驅動器，該殼體具有一開 口； 一端點效應器支撐結構，其安裝至該線性驅動器，該 支撐結構延伸通過該殼體中的開口； 一端點效應器，其用於操縱該端點效應器支撐結構所 安裝之半導體晶圓； 用於沿一z方向及繞一Θ軸線移動該殼體之裝置；及 一旋轉性夾頭，其安裝於該殼體中，用以將一晶圓重 新定位在該端點效應器上。 17. —種用於操縱半導體晶圓及相關的基板物件之機構，包 含： 一第一線性驅動器； 一第二線性驅動器； 一殼體，其包圍住該等第一及第二線性驅動器，且具 有一第一線性開口及一第二線性開口； 一第一端點效應器，其具有安裝至該第一線性驅動器 且由該第一線性驅動器所移動之一支撐結構，該支撐結 構係延伸通過該第一線性開口； 一第二端點效應器，其具有安裝至第二線性驅動器之 一支撐結構，該支撐結構係延伸通過該第二線性開口； -4- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 579538 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 用於沿一 Z軸線移動該殼體之裝置； 用於繞一 Θ軸線轉動該殼體之裝置；及 該第一端點效應器係包括用於將一晶圓支撐及旋轉至 一所需要定向之裝置。 18. —種用於操縱半導體晶圓及基板之機構，包含： 一端點效應器； 一第一驅動機構，其用於在一水平方向中移動該端點 效應器； 一托板，其用於支撐該水平驅動機構； 一 Z柱，其具有一第二驅動機構以在一垂直方向線性移 動該托板； 一旋轉性驅動器，其用於繞一垂直β軸線轉動該Z柱； 及 該托板係定位於該Ζ柱的側邊。 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐)
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