TWI401134B - 調校治具和應用其之校正方法 - Google Patents

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調校治具和應用其之校正方法
本發明是有關於一種調校治具和校正方法,且特別是有關於一種應用調校治具,以調整一傳送手臂和一平台之間的相對水平之校正方法。
液晶顯示器已是與人們生活息息相關、不可或缺的必備產品。其應用面可概分為5大類:(1)視訊顯示器,例如數位相機、數位攝錄機、印表機、手機、攜帶型數位影像顯示器(DVD)、車用配備;(2)通用顯示器,例如工業應用電腦、數位顯示產品、網路電子產品;(3)可攜顯示器,例如筆記型電腦(Note Book)、超輕薄筆記型電腦;(4)桌上顯示器,例如個人電腦(Personal Computer)顯示器、監視器(Monitor);(5)電視顯示器,例如個人電視、家庭電視。而製造液晶顯示器所需之基板則可依大小分類成三種:符合筆記型電腦及監視器所使用12"~24"基板,稱為中尺寸面板;符合電視顯示器所使用26"~47"基板,稱為大尺寸面板;以及Array製程~ODF製程未切割的基板,稱為母板。
不論是何種尺寸基板的製造,因其設備投資金額龐大,相對的產能要求相當嚴苛。所以全厰之物流傳輸幾乎90%使用自動化設備,例如搭配電腦整合製造(Computer Integrated Manufacturing,CIM)進行物流控制,以期能提高主製程機台之設備稼動率(Equipment utilization),其相關製程設備及自動化規劃亦臻成熟。
如相關領域者所知,各製程的開始和結束都是載入機(Loader)及載出機(Unloader)做開端與收尾。此設備係利用以機械手臂將基板從卡匣(Cassette)取出並載入(Loading)給製程機台或將製程機台完成之基板載出(Unloading)裝填回卡匣,而完成自動化傳輸。而廠內製程間的傳送可依基板尺寸而定,若是中小型尺寸面板,可由人工做後續之搬送,若是大尺寸面板及Array~ODF的母板,因卡匣變大變重很難再使用人工搬送,改由無人搬運車(Automated guided vehicle,AGV)或軌道式輸送車(Rail guided vehicle,RGV)於不同製程機台間接駁,另外也可搭配人工使用手動搬運車移動(Manual guided vehicle,MGV)以應付例外狀況。
不論是中小型尺寸面板、大尺寸面板或母板,其基板都需注意包括基板搬送、夾持、儲存、清潔以及任何基板與周邊的相互影響等問題,以避免造成基板承受撞擊、壓迫、偏轉、振動、污染、靜電等等不良危害。
在眾多液晶顯示器設備當中,載入/載出機扮演著承先啟後的角色,在每天好幾千片基板取/放到機台、卡匣的過程中,都不可有任何閃失,哪怕是一點點的小摩擦,就有可能讓所有完成的製程前功盡棄。於是扮演將基板從卡匣取出或載入角色的機械手臂,其品質和取載過程是否對位準確顯得格外重要。
第1圖係繪示卡匣與傳送機構之示意圖。如第1圖所示,在傳送系統中,機械手臂11由其腕部(Wrist)111做固定支撐,再以牙叉(Fork)113深入平台(Stage)12上之卡匣14內將基板(例如晶圓)142一一取出後移至另一位置,例如一晶舟盒(Boat,未顯示)裡,為進行後續製程(如進入高溫爐管進行相關化學反應)作準備。當製程完畢後,可再利用機械手臂11將製程後之基板自晶舟盒一一取出並放回卡匣14。在機械手臂設計上可以是單支、2支、3支、4支、5支牙叉等等。如第1圖所示,機械手臂11設計了5支牙叉113,可同時進行5片基板142的取放動作。第2圖係繪示單一牙叉傳送基板之示意圖。當牙叉113深入卡匣14內取/放基板142,移動過程中藉由牙叉113上的多個真空吸盤(Vacuum pad)1131讓基板142與牙叉113之間不會產生相對滑動,待機械手臂到達確定之置放位置(如晶舟盒、卡匣或製程機台之確定位置)時再開啟或解除真空,以做基板142的取/放。在牙叉113取/放基板142的過程中,是否對位準確避免刮傷基板是十分重要的基本步驟。
第3圖係繪示牙又在兩基板之間傾斜前進之示意圖。其中,兩相鄰的基板W1和W2具有一間距d,線H係與基板W1和W2呈相對水平,當機械手臂之牙叉113其前進方向係與相對水平線H呈一夾角θ,以六吋晶圓來說,間距d約4mm,當θ超過0.5度就會造成基板刮傷。目前是以人員站在卡匣前方透過肉眼觀察的方式,來判斷在進入卡匣內取/放基板時,牙又是否與基板成相對水平,以避免伸入後刮傷基板。特別是機械手臂具有多支牙叉時,若沒有校正至與基板成完全水平,可能一次取/放就會刮傷多片基板。
然而,利用目視方式確認傳送手臂間距與產品是否會摩擦,易有標準不一與目視角度不同之差異,其準確度很低,往往調校完成後產品刮傷事件依舊時有所聞。尤其是基板之間的間距非常小,即使從卡匣前方看起來是似乎水平,但略略偏移的牙叉113可能在伸入至基板後方處因位置過高或過低而碰觸或刮傷基板,造成浪費。再者,一旦產生刮傷,相關人員必須耗費許多時間和精力去一一仔細檢查,以避免後續再有狀況發生,對於位置擺放較低的卡匣,在肉眼比對上更是困難。因此,整個傳統的比對過程十分不方便,又不能達到絕對精確的對位效果,無法有效且迅速的解決問題。
本發明係有關於一種調校治具和校正方法,應用調校治具之柱狀型刻度器與檢測直線光源投影之方式,可準確地將傳送手臂與產品調整成相對水平,可有效防止基板刮傷產生。其校正方法簡單快速,可降低製造成本和保有高產品良率,在應用上極富經濟價值。
根據本發明,係提出一種調校治具,至少包括第一、第二、第三柱狀型刻度器,第二柱狀型刻度器係設置於相對第一柱狀型刻度器之位置,第三柱狀型刻度器係設置於第一和第二柱狀型刻度器之間且位於兩者之後方處;其中第一、第二和第三柱狀型刻度器係具有相同規格的刻度指標,當調校治具置放於一平台(Stage)上時,係可配合一線性檢測源以量測平台之一水平位置。在一應用例中,調校治具包括四組柱狀型刻度器。
根據本發明,係提出一種校正方法,係用以調整一傳送手臂和一平台之間的相對水平,包括步驟如下:在傳送手臂上水平設置一線性檢測源;置放一調校治具於平台上,調校治具至少包括三組柱狀型刻度器,其中兩組係相對設置,另一組則設置於該兩組柱狀型刻度器之間且位於後方處,該些組柱狀型刻度器係具有相同規格的刻度指標;令線性檢測源朝調校治具發出一直線光,並觀查直線光落在該些組柱狀型刻度器上的刻度指標;和調整平台,使直線光落在該些組柱狀型刻度器上的刻度指標一致,以使傳送手臂和平台達到一相對水平狀態。
為讓本發明之上述內容能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式,作詳細說明如下:
本發明實施例中係提出一種特殊設計的調校治具,應用此調校治具可迅速且準確地調整傳送手臂和平台之間的相對水平,使牙叉可水平地深入卡匣內取/放基板,不會造成基板刮傷。其中,調校治具至少包括三組柱狀型刻度器,其中兩組係相對設置,另一組則設置於該兩組柱狀型刻度器之間且位於後方處,該些組柱狀型刻度器係具有相同規格的刻度指標。應用調校治具之柱狀型刻度器與檢測直線光源投影之方式,可準確地將傳送手臂與產品調整成相對水平,使第3圖中之Θ角趨近於0,有效防止基板刮傷產生。
以下係根據本發明提出實施例,以詳細說明本發明之調校治具及校正方法。其中,調校治具係以四組柱狀型刻度器為例作實施例之說明,但本發明並不以此組數為限。因此,實施例中所提出之治具結構、材料和尺寸僅為舉例說明之用,並非作為限縮本發明保護範圍之用。熟習相關技術者可根據實施例之揭露內容而針對應用時實際條件之需求對治具的結構態樣稍作變化修改。再者,實施例之圖示僅繪示本發明技術之相關元件,省略不必要之元件,以清楚顯示本發明之技術特點。
第4圖係為本發明一實施例之調校治具設置在平台上之示意圖。請同時參照第5A、5B、5C圖,其分別繪示第4圖之前視圖、側視圖和上視圖。其中,平台(Stage)42平時係用以置放卡匣,需要進行校正時,則取下卡匣,放上調校治具45於平台42上,如第4圖所示,以配合一線性檢測源以量測平台42之一水平位置。
在此實施例中,調校治具45係具有四組柱狀型刻度器,包括一第一柱狀型刻度器451、一第二柱狀型刻度器452、一第三柱狀型刻度器453和一第四柱狀型刻度器454。
第一柱狀型刻度器451和第二柱狀型刻度器452係相對設置於前方,而第三柱狀型刻度器453和第四柱狀型刻度器454係相對設置於後方,且位於第一柱狀型刻度器451和第二柱狀型刻度器452之間。四組柱狀型刻度器係具有相同規格的刻度指標,如圖中標示的01-14。當然,刻度之實際數值視應用情況而定,且刻度的最小單位也可降至更低,以達更精細和準確的定位。
再者,調校治具45更包括一固定器457,固定器係具有交叉成形的一第一支架4571和一第二支架4572,其中第一支架4571的兩端分別與第一柱狀型刻度器451和第四柱狀型刻度器454之頂面連接,而第二支架4572的兩端分別與該第二柱狀型刻度器452和第三柱狀型刻度器453之頂面連接。實施例中,固定器457之第一支架4571和第二支架4572係一體成形,且利用螺絲4575鎖固於該些柱狀型刻度器之頂面處,但本發明並不以此為限。
如第5A、5B、5C圖所示,第一柱狀型刻度器451和第二柱狀型刻度器452係位於空間中之一第一直線L1上,而第三柱狀型刻度器453和第四柱狀型刻度器454係位於空間中之一第二直線L2上,且第一直線L1係不同於第二直線L2。實施例中,第一直線L1係與該第二直線L2相互平行,且第一~第四柱狀型刻度器451~454係可形成一梯形橫截面(第5C圖)。
值得注意的是,第一柱狀型刻度器451和第二柱狀型刻度器452之間的距離D1係大於第三柱狀型刻度器453和第四柱狀型刻度器454之間的距離D2。
舉一應用例之數值來說,該些柱狀型刻度器的高度例如是150mm,直徑例如是20mm;第一柱狀型刻度器451和第二柱狀型刻度器452之間的距離D1例如是137mm,第三柱狀型刻度器453和第四柱狀型刻度器454之間的距離D2例如是75mm,第二柱狀型刻度器452和第四柱狀型刻度器454之間的垂直距離例如是74mm。但該些數值如具有通常知識者皆知並非用以限制本發明,實際的設計規格需視應用需求而可作相應的修改和變化。
校正方法
進行校正時,係在傳送手臂上水平設置一線性檢測源。第6圖係繪示本發明實施例之利用調校治具進行校正之示意圖。傳送手臂51係包括複數個平行設置之牙叉(forks)513。如第6圖所示,將線性檢測源例如是可發出直線光的雷射光源61水平架設在傳送手臂51的牙叉513上。在實施例中,係選用可在投射面上產生一十字形光線的雷射光源作為線性檢測源。由於牙叉513是深入平台42上之卡匣以取放基板,若能調整平台42使其與傳送手臂51的牙叉513呈相對水平,則之後放在平台42上的卡匣其內部待取放之基板也會與牙叉513呈相對水平。
進行校正前,若平台42上置放有卡匣(cassette)則需先移除。
實施例中,進行校正時係將如第4圖所示之調校治具45置放於平台42上,並令第一柱狀型刻度器451和第二柱狀型刻度器452向外朝向線性檢測源;即第一、二柱狀型刻度器451、452比第三、四柱狀型刻度器453、454更接近雷射光源61。由於第一、二柱狀型刻度器451、452之間的距離D1大於第三、四柱狀型刻度器453、454之間的距離D2,當雷射光源61朝調校治具45直線發出十字形的雷射光時,則該光線可同時在第一~四組柱狀型刻度器451~454上產生光線LL (第6圖)。藉由觀查該雷射光落在第一~四組柱狀型刻度器451~454上的刻度指標,來判斷目前平台42與傳送手臂51的牙叉513之間的相對水平程度。若雷射光在四組柱狀型刻度器451~454上的落點不同,則根據各落點位置的刻度指標來調整平台使其一致。調整後,傳送手臂51的牙叉513其行進方向與平台42之間的夾角係至少小於0.5度,趨近於0度為佳。
另外,實施例中,四組柱狀型刻度器451~454係可選用一不透光材質製成,例如PVC或其他不透光材質,以避免直線光投射至柱體上後產生折射而造成落點有誤。
例如,假設雷射光落在第一~三組柱狀型刻度器451~453上的刻度指標皆為08,但落在第四組柱狀型刻度器454上的刻度指標為超過08接近09,則調整平台42接近第四組柱狀型刻度器454的位置,使落在第四組柱狀型刻度器454上的刻度指標與第一~三組柱狀型刻度器451~453的刻度指標同樣為08,即可使傳送手臂51/牙叉513和平台42達到一相對水平狀態。
在調整平台與傳送手臂51/牙叉513之間的相對水平狀態後,可移除調校治具45,放回卡匣,然後調整牙叉513與卡匣之間的垂直相對位置,使之後牙叉513可在不偏高或偏低的情形下水平地伸入卡匣中取放基板。
相較於傳統使用肉眼判斷的校正方式,本發明之實施例係藉由特殊的調校治具,搭配直線檢測源(如雷射光)投影方式以調校傳送機構之相對水平,以降低產品被刮傷的機率進而提升良率。因此,實施例所提出之調校治具與相應之校正方式不但解決了長久以來機台飽受晶片被刮傷之苦,此種工具輔助的方式可以精準且有效率的達到調校,不會有標準不一與目視角度不同的誤差,應用後產品被刮傷之機率大幅降低。再者,業者的製造系統中係包括數十、甚至更多的平台以置放許多卡匣,若一一以目視校正,所耗費的時間難以想像,又無法達到準確校正;但若利用實施例之調校治具,調整方式不僅數據化、明確化,又可十分迅速地完成所有平台水平程度的校正。此種簡單、快速和精準的校正方式對於業者在降低製造成本、提升產品良率和產業效率上具有極大的助益。
綜上所述,雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明之精神和範圍內,當可作各種之更動與潤飾。因此,本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
11...機械手臂
111...腕部
113、513...牙叉
12、42...平台
14...卡匣
142、W1、W2...基板
45...調校治具
451...第一柱狀型刻度器
452...第二柱狀型刻度器
453...第三柱狀型刻度器
454...第四柱狀型刻度器
457...固定器
4571...第一支架
4572...第二支架
4575...螺絲
d...相鄰基板W1、W2之間距
θ...夾角
L1...第一直線
L2...第二直線
D1...第一柱狀型刻度器和第二柱狀型刻度器之間的距離
D2...第三柱狀型刻度器和第四柱狀型刻度器之間的距離
51...傳送手臂
61...雷射光源
LL ...光線
第1圖係繪示卡匣與傳送機構之示意圖。
第2圖係繪示單一牙叉傳送基板之示意圖。
第3圖係繪示牙又在兩基板之間傾斜前進之示意圖。
第4圖係為本發明一實施例之調校治具設置在平台上之示意圖。
第5A、5B、5C圖分別繪示第4圖之前視圖、側視圖和上視圖。
第6圖係繪示本發明實施例之利用調校治具進行校正之示意圖。
42...平台
45...調校治具
451...第一柱狀型刻度器
452...第二柱狀型刻度器
453...第三柱狀型刻度器
454...第四柱狀型刻度器
457...固定器
51...傳送手臂
513...牙叉
61...雷射光源
LL ...光線

Claims (17)

  1. 一種調校治具,至少包括:一第一柱狀型刻度器;一第二柱狀型刻度器,係設置於相對該第一柱狀型刻度器之位置;一第三柱狀型刻度器,係設置於該第一和該第二柱狀型刻度器之間且位於兩者之後方處;和一固定器(fixing component),係固定於該第一、該第二和該第三柱狀型刻度器之頂面;其中,該第一、該第二和該第三柱狀型刻度器係具有相同規格的刻度指標,當該調校治具置放於一平台(Stage)上時,係可配合一線性檢測源以量測該平台之一水平位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之調校治具,更包括:一第四柱狀型刻度器,係設置於該第一和該第二柱狀型刻度器之間且位於兩者之後方處,且與該第三柱狀型刻度器之位置相對應,其中該第四柱狀型刻度器亦具有和該第一、該第二和該第三柱狀型刻度器相同規格的刻度指標。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之調校治具,其中該第一和該第二柱狀型刻度器係位於空間中之一第一直線上,而該第三和該第四柱狀型刻度器係位於空間中之一第二直線上,且該第一直線係不同於該第二直線。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之調校治具,其中該第一直線係與該第二直線相互平行,且該第一、該第二、 該第三和該第四柱狀型刻度器係可形成一梯形橫截面。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之調校治具,其中該第一和該第二柱狀型刻度器之間的距離係大於該第三和該第四柱狀型刻度器之間的距離。
  6. 如申請專利範圍第2項所述之調校治具,其中該固定器包括:一第一支架,其兩端係分別與該第一和該第四柱狀型刻度器之頂面連接;和一第二支架,其兩端係分別與該第二和該第三柱狀型刻度器之頂面連接。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之調校治具,其中該第一、該第二和該第三柱狀型刻度器係為一不透光材質。
  8. 一種校正方法,係用以調整一傳送手臂和一平台之間的相對水平,包括:在該傳送手臂上水平設置一線性檢測源;置放一調校治具於該平台上,該調校治具至少包括三組柱狀型刻度器,其中兩組係相對設置,另一組則設置於該兩組柱狀型刻度器之間且位於後方處,該些組柱狀型刻度器係具有相同規格的刻度指標;令該線性檢測源朝該調校治具發出一直線光,並觀查該直線光落在該些組柱狀型刻度器上的刻度指標;和調整該平台,使該直線光落在該些組柱狀型刻度器上的刻度指標一致,以使該傳送手臂和該平台達到一相對水平狀態。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之校正方法,其中該 線性檢測源係為一雷射光源,且所發出之該直線光係於該調校治具上呈一十字形光線。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之校正方法,其中該傳送手臂係包括複數個平行設置之牙叉(forks),該線性檢測源係水平設置於該些牙叉上。
  11. 如申請專利範圍第8項所述之校正方法,其中調整該平台使該傳送手臂和該平台達到該相對水平狀態後,該傳送手臂之一行進方向與該平台之間的一夾角係小於0.5度。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之校正方法,其中在置放該調校治具於該平台上之步驟前,更包括:移除該平台上之一卡匣(cassette)。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之校正方法,其中該調校治具係包括兩兩相對應設置之四組柱狀型刻度器,其中該兩組係相對設置於前方,另兩組係相對設置於後方且位於前方該兩組之間,該四組柱狀型刻度器係具有相同規格的刻度指標,而前方該兩組係位於空間中之一第一直線上,後方該兩組係位於空間中之一第二直線上,且該第一直線係不同於該第二直線。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之校正方法,其中該第一直線係與該第二直線相互平行,且該四組柱狀型刻度器係可形成一梯形橫截面,而前方該兩組柱狀型刻度器之間的距離係大於後方該兩組柱狀型刻度器之間的距離。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之校正方法,其中該調校治具更包括一固定器,該固定器具有交叉成形的兩 支架,每一支架的兩端係分別連接位於前方和後方的該單組柱狀型刻度器之頂面。
  16. 如申請專利範圍第8項所述之校正方法,其中該些組柱狀型刻度器係為一不透光材質。
  17. 一種調校設備,包括:一調校治具,至少包括:一第一柱狀型刻度器;一第二柱狀型刻度器,係設置於相對該第一柱狀型刻度器之位置;和一第三柱狀型刻度器,係設置於該第一和該第二柱狀型刻度器之間且位於兩者之後方處,該第一、該第二和該第三柱狀型刻度器係具有相同規格的刻度指標;及一線性檢測源,水平設置且可發出一直線光,當進行調校時該調校治具置放於一平台(Stage)上,該線性檢測源朝該調校治具發出該直線光,藉由觀查該直線光落在該第一、該第二和該第三柱狀型刻度器上的刻度指標以量測該平台之一水平位置。
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