TWI413200B - 工件傳送組合及用於操控工件的方法 - Google Patents

Description

工件傳送組合及用於操控工件的方法

本發明大致上有關離子植入設備，且更特別有關一用於離子植入之改良的末端工作站(end station)。

半導體晶圓之處理涉及很多處理步驟，包含植入、熱處理、及對各種化學劑之選擇性暴露。當晶圓進行經過一植入設備時，它們被傳送於專用的處理室及工作站之間。機器手臂係例行地用於傳送晶圓。該等機器手臂具有專用之末端操縱裝置(End Effector)，其被設計成適於牢固地抓住半導體晶圓。於處理半導體期間，晶圓，特別在環繞該晶圓之邊緣處，對藉著不均勻或過度力量所造成之瑕疵係敏感的，且藉由末端操縱裝置所做成之損壞可不利地影響半導體晶圓之產量。

包含一當作該工件傳送支臂之一部件的撓性件調節加在該工件邊緣上之壓力的量值，且減少壓力所造成瑕疵、諸如微粒產生之可能性。

用於操控一或多個工件、諸如半導體晶圓之工件傳送組合包含複數共同作用的(coacting)支臂，該等共同作用的支臂包含一或多個對應於一工件之外部輪廓的工件嚙合部份。該工件嚙合部份具有一工件嚙合表面，其適於嚙合該工件之外部輪廓的一邊緣。該等共同作用的支臂之至少一個包含一撓曲組合，其對應於該工件的外部邊緣上來自該工件嚙合表面之壓力，允許該工件嚙合表面於一遠離該工件邊緣的方向中之變形。

該工件傳送組合可有利地包含一對相互作用支臂，該對共同作用的支臂包含一固定式支臂及一繞著樞轉點旋轉之移動式支臂，以嚙合該工件之外部邊緣。在此情況下，該等共同作用的支臂之每一支臂在二遠側端部之每一端部包含一拱形部份。每一共同作用的支臂被連接至該樞轉點。任一支臂可包含一撓曲組合，其在該工件嚙合表面、諸如一凹口之外側形成該支臂之一部份，該工件嚙合表面於該支臂之一樞軸部份及該支臂的工件嚙合部份之間切入該支臂。該撓曲部分組合亦可為一撓性指狀物，其形成該工件嚙合表面。

第1圖說明一工件處理機器手臂10，其適於與半導體晶圓一起使用。該機器手臂包含一機器手臂本體11，一可旋轉之軸桿12由該機器手臂本體11突出。在該軸桿12之一遠側端部，安裝一大致上標示為元件符號14之傳送支臂組合，用於在處理及儲存工作站之間傳送工件。該傳送支臂組合14包含一對工件支撐支臂。一固定式支臂15被固定至該轉動式軸桿12，且不會相對該軸桿移動。一移動式支臂19係能夠相對於該轉動式軸桿12運動。當該移動式支臂係於第1圖中所顯示的一保持位置及於第5A和5D圖中所顯示的一釋放位置間繞著一樞軸安裝點20旋轉時，該移動式支臂之相對運動如在第2圖所顯示地受限於一短偏移“L”。

亦如在第2圖中所顯示，該機器手臂本體被連接至一線性致動器33，該線性致動器33沿著一於第2圖中標示為“N”之線性路徑移動該傳送支臂組合10。一旋轉驅動單元31被耦接至該軸桿12，且包含於如“M”所顯示之方位中旋轉該軸桿12及該整個支臂組合14之一第一旋轉驅動單元35。一第二旋轉驅動單元34驅動一副軸桿，該副軸桿係在該軸桿12內側及與該軸桿12同軸。該副軸桿亦在該M方位中旋轉，且相對該固定式支臂於對應於一些旋轉度數之該偏移L中移動該移動式支臂。

該傳送支臂組合14包含至少一撓曲構件，當該移動式支臂19被旋轉時，該撓曲構件提供應力消除，使得一工件沿著其邊緣部份被該支臂所支撐。雖然在第1圖中所顯示之該傳送支臂組合在每一支臂上包含數個撓曲構件，該等撓曲構件可為僅只出現於該等支臂之一上，有利地是存在於該移動式支臂上。選擇該撓性件之特徵，以當該移動式支臂被移入其工件保持位置時，對一藉著該工件邊緣施加在該移動式支臂上之預期力量作出回應，提供一給定之位移數量。以此方式，該傳送支臂或該等傳送支臂會彎曲以減緩該工件邊緣上之應力。在第1及3圖中所顯示之一支臂撓性件21包含一凹口，其於支臂部份19a及19b之間切入該支臂19。

工件嚙合撓性件25被顯示設置在該固定式支臂15及移動式支臂19兩者上。第4圖顯示一工件嚙合撓性件之橫截面。一可有利地由Vespel或PEEK材料製成之可撓曲的工件支撐指狀物26垂直於一安裝本體部份29延伸，該安裝本體部份29被連接於該移動式支臂19。該工件支撐指狀物26由該本體部份29採用懸臂式伸出，且對藉著該工件13之邊緣所施加的力量作出回應而在標以“K”之方向中撓曲。該指狀物26之撓性藉由存在於該本體部份29及該指狀物26間之一凹口26a所增加。該工件邊緣藉著該指狀物26中之一大致為V形開槽27所支撐。以此方式，當該移動式支臂被移至該保持位置時，該工件支撐指狀物26係能夠彎曲，以減少在該工件邊緣上之應力。

第5A至5D圖說明藉由該傳送支臂組合14於正常之操作期間所採取的連續位置，其中二工件A、B之位置被對換。於第5A圖中，該傳送支臂組合係在一停放位置中。該移動式支臂19係於其放開位置中，與該固定式支臂15隔開一稍微大於一工件A、B之直徑的距離“X”。如在第5B圖中所顯示，該傳送支臂組合被90度旋轉成與該等工件接近，且該移動式支臂19被移向該固定式支臂15至其保持位置。該移動式支臂上之該等撓曲組合撓曲以解除該工件邊緣上之應力。由第5B圖移至第5C圖，該傳送支臂組合14接著被旋轉180度，且該等工件之位置被對換。該移動式支臂接著被移至其釋放位置，且該傳送支臂組合接著旋轉90度回至其停放位置，如在第5D圖中所顯示。沿著N(第2圖)之線性運動(未示出)被用以由一靜電夾頭及一加載鎖定件移去工件。

雖然本發明已以一程度之特異性敘述，但本發明意圖包含所有來自所揭示之設計而落在所附申請專利之精神或範圍內的修改及變更。

10．．．工件處理機器手臂

11．．．機器手臂本體

12．．．可旋轉之軸桿

13．．．工件

14．．．傳送支臂組合

15．．．固定式支臂

19．．．移動式支臂

19a．．．支臂部份

19b．．．支臂部份

20．．．樞軸安裝點

21．．．支臂撓曲部分

25．．．工件嚙合撓性件

26．．．工件支撐指狀物

26a．．．凹口

27．．．V形開槽

29．．．安裝本體部份

31．．．旋轉驅動單元

33．．．線性致動器

34．．．第二旋轉驅動單元

35．．．第一旋轉驅動單元

41．．．凹口

A．．．工件

B．．．工件

第1圖係一工件傳送組合之前立體圖，該工件傳送組合之特色為按照本發明之一具體實施例所製成的傳送支臂組合；第1A圖係第1圖之工件傳送組合的局部特寫視圖；第2圖係第1圖之工件傳送組合的後立體圖；第3圖係按照本發明的一具體實施例所製成之工件傳送組合支臂的局部視圖；第4圖係按照本發明的一具體實施例所製成之工件傳送組合支臂的局部視圖；及第5圖係一連串工件傳送組合位置之概要圖，其說明按照本發明之一具體實施例的工件傳送組合之操作。

10．．．工件處理機器手臂

11．．．機器手臂本體

12．．．可旋轉之軸桿

13．．．工件

14．．．傳送支臂組合

15．．．固定式支臂

19．．．移動式支臂

19a．．．支臂部份

19b．．．支臂部份

20．．．樞軸安裝點

25．．．工件嚙合撓性件

41．．．凹口

Claims (13)

1. 一種工件傳送組合，其包含：複數個共同作用的支臂，其包含一或多個對應於一工件之外部輪廓的工件嚙合部份，其中該複數個共同作用的支臂相對於彼此而繞著一樞轉點旋轉，以嚙合該工件之外部邊緣；其中該工件嚙合部份具有一工件嚙合表面，該工件嚙合表面適於嚙合該工件之外部輪廓的一邊緣；其中該等共同作用的支臂之至少一者包含一或多個撓曲組合，該組合對應於該工件的外部邊緣上來自該工件嚙合表面之壓力，允許該工件嚙合表面於一遠離該工件邊緣的方向中之變形。
2. 如申請專利範圍第1項之工件傳送組合，包含一對共同作用的支臂。
3. 如申請專利範圍第2項之工件傳送組合，其中該對共同作用的支臂包含一固定式支臂及一移動式支臂，該移動式支臂繞著一樞轉點旋轉，以嚙合該工件之外部邊緣。
4. 如申請專利範圍第3項之工件傳送組合，其中該等共同作用的支臂之每一支臂在二遠側端部之每一端部包含一拱形部份，且其中每一共同作用的支臂被連接於該樞轉點。
5. 如申請專利範圍第3項之工件傳送組合，其中該移動式支臂包含一撓曲組合，該撓曲組合在該工件嚙合表面之外側形成該移動式支臂之一部份。
6. 如申請專利範圍第5項之工件傳送組合，其中該撓曲 組合包含一凹口，該凹口於該移動式支臂之一樞軸部份及該移動式支臂的一工件嚙合部份之間切入該移動式支臂。
7. 如申請專利範圍第3項之工件傳送組合，其中該撓曲組合包含一撓性指狀物，該撓性指狀物形成該工件嚙合用表面。
8. 如申請專利範圍第1項之工件傳送組合，其包含一線性致動器，該線性致動器沿著一線性偏移移動該等共同作用的支臂。
9. 如申請專利範圍第3項之工件組合，其包含一大型旋轉致動器，該旋轉致動器繞著該樞轉點旋轉該對共同作用的支臂。
10. 如申請專利範圍第3項之工件組合，其包含一小型旋轉致動器，該旋轉致動器繞著該樞轉點相對該固定式支臂旋轉該移動式支臂，以抓握及釋放該工件。
11. 一種用於操控一或多工件之方法，其包含：提供一對共同作用的支臂，其中該等共同作用的支臂之一或兩者包含至少一撓曲構件；將該對共同作用的支臂之每一個帶至接近該工件的一外部邊緣；相對於該等共同作用的支臂之一者，將該等共同作用的支臂之另一者移向該工件，以嚙合該工件之外部邊緣；及其中對應藉由與該外部邊緣之嚙合所造成的壓力，彎曲該至少一撓曲構件，以釋放該壓力。
12. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該撓曲構件於該支臂中包含一凹口部份。
13. 如申請專利範圍第11項之方法，其中該撓曲構件包含一撓性指狀物，該撓性指狀物包含一工件嚙合用表面。