TWI414036B - An edge holding device and a robot with the device - Google Patents

Description

邊緣夾持裝置及具備該裝置之機械手

本發明，係關於用以握持半導體晶圓或玻璃基板等半導體製程用晶圓之邊緣夾持裝置，及具備該裝置之機械手。

用以搬送半導體晶圓或玻璃基板等基板之搬送機械手，其構成中係在前端部具備尾段操作元件，例如手部，藉由該手部來保持基板及搬送之。用以保持基板之手部，可舉例為吸附基板之下面而保持該基板者。然而，該種手部，會有在吸附之際將雜質粒附著在基板下面之情形。由於在基板附著有雜質粒並非樂見之事，故較佳係以不會附著雜質粒之其他方法來保持基板。做為不會附著有雜質粒之其他方法，有握持基板之方法。例如專利文獻1所載之剪刀形載具(blade)，即是實現此方法之手部的示例。

在日本特開2002-134586號公報所載之剪刀形載具，係形成為Y字狀，具有與機械手之臂部連結之結合部。在該結合部中，安裝有由該處開始延伸之翼部。在翼部之終端側，係以二股狀方式構成，在各個終端，形成有固定片。

又，在結合部中，具有用以將翼部上之基板予以夾緊之夾緊構件。夾緊構件具有移動推進部及氣壓缸。氣壓缸具有使移動推進部前進及後退的功能。移動推進部係藉由前進動作而將翼部上之基板壓向固定片之側，而與固定片共同來支承基板。

在如上構成之夾緊構件中，進一步具有衝擊防止用彈簧。衝擊防止用彈簧係設在移動推進部，所具有的功能係，在移動推進部接觸於基板時用以緩和由移動推進部傳遞至基板之衝擊。

在日本特開2002-134586號公報所載之剪刀形載具的構成中，係藉氣壓缸的動作來前推移動推進部，以使接觸於基板而支承之。因此，在移動推進部接觸於基板之際，從移動推進部朝基板施加了衝擊。為了緩和該項衝擊，乃在移動推進部設置衝擊防止用彈簧。

該衝擊防止用彈簧，也許真有緩和衝擊的效果，但因為有大的反作用力，而發生彈簧特有的減衰(damping)現象。在發生減衰後，會造成移動推進部按壓基板之按壓力的不穩定，而無法安穩的保持基板。因此，在移動推進部接觸基板之後，必須要等到衝擊防止用彈簧的減衰穩定下來為止再移動剪刀形載具。如此一來，會使握持基板所耗時間變長。

本發明之目的在於，提供一種在握持半導體製程中之晶圓後，能儘早進入移動狀態之邊緣夾持裝置、及具備其之機械手。

本發明之邊緣夾持裝置，其具備：夾取部，及具有推進部之按壓機構，該推進部係設置於該夾取部之對向，用以將半導體製程用晶圓朝該夾取部按壓並與該夾取部共同握持該半導體製程用晶圓；其特徵在於，該按壓機構進一步具備：推進部支承體，其可在該按壓的方向(以下稱按壓方向)移動，在其與該推進部之間，於該按壓方向有縫隙存在，係對該推進部以可引導該推進部在該按壓方向相對移動之方式而予支承；及緩衝構件，係配置在該推進部與該推進部支承體之間之該縫隙，係反作用力較小可供發生彈性變形者；該推進部支承體在移動於該按壓方向後，係介由該緩衝構件而按壓該推進部以使該推進部往該按壓方向移動，藉此將該半導體製程用晶圓按壓至該夾取部。

依本發明，在使推進部支承體朝按壓方向移動後，推進部支承體係按壓推進部。受壓之推進部乃抵接於半導體製程用晶圓，而使半導體製程用晶圓朝該夾取部按壓。藉此方式，係由推進部與夾取部共同握持半導體製程用晶圓。以上述方式來握持半導體製程用晶圓之推進部，在碰觸到半導體製程用晶圓的瞬間，係相對推進部支承體而受壓倒退。如此一來，推進部支承體係與推進部相對移動而使緩衝構件發生彈性變形。由於藉助緩衝構件的彈性變形，而使得在推進部支承體與推進部之間的作用力、亦即是由推進部支承體朝推進部按壓的力，會因為緩衝構件而降低。藉此，推進部在接觸到半導體製程用晶圓之瞬間所對於半導體製程用晶圓的施加力量將會受到抑制，而能緩和對於半導體製程用晶圓所產生的衝擊。藉此能提昇半導體製程用晶圓的良率。

如所示，可供緩和上述衝擊之緩衝構件，可在不發生減衰的情況下吸收衝擊。因此，在握持半導體製程用晶圓之後，無須等候減衰情況趨於穩定，即可快速的進入移動狀態。由於可如上述般的在握持半導體製程用晶圓之後快速的進入移動狀態，因而能提昇半導體製程用晶圓的生產速度。

在上述發明中的該推進部支承體，較佳方式，係具有可引導該推進部使之移動於該按壓方向之反向的引導部，該推進部係以可相對移動於該按壓方向之方式而嵌合於該引導部，具有在按壓方向較該引導部為長的引導槽，該緩衝構件，係以在該按壓方向位在該引導部前方位置之方式，而被嵌插於該引導槽，當其被該引導部對向按壓後，將會發生彈性變形。

依照上述構成，由於緩衝構件係配置在較該引導部靠近於該按壓方向的位置，因此，可抑制引導部在引導槽之朝按壓方向的移動。因此，在使推進部支承體朝按壓方向移動後，推進部乃隨同推進部支承體而移動。之後，在推進部碰觸到半導體製程用晶圓而不再能移動後，引導部係邊按壓緩衝構件使之彈性變形邊在引導槽內相對移動。承上述，由於係邊使緩衝構件彈性變形邊進行相對移動，引導部壓向推進部的力量，遂因緩衝構件而降低(亦即被吸收)。藉此，當推進部碰觸到半導體製程用晶圓的瞬間，所施加於半導體製程用晶圓的力量將會受到抑制，而能緩和在半導體製程用晶圓與推進部之間所產生的衝擊。由於可如所示的緩和該種衝擊，即使在握持半導體製程用晶圓之際提高了推進部支承體的移動速度，亦不會造成半導體製程用晶圓的損傷。因此，能夠提高推進部支承體的移動速度而快速的握持半導體製程用晶圓。如所示，由於既能防止半導體製程用晶圓的損傷，又能快速的握持半導體製程用晶圓，因而能提昇半導體製程用晶圓的良率，且能提昇半導體製程用晶圓的生產速度。

又，依照上述構成，係將緩衝構件嵌插於引導槽，因此能抑制緩衝構件的塑性變形。藉此，就握持基板之際需使推進部支承體移動之距離而言，可弱化因緩衝構件有無受到塑性變形所導致的差異。如此一來，可使得應予確保之推進部支承體之移動距離更為縮短。藉此，可精簡按壓機構。

在上述發明中的該緩衝構件，較佳係設在該推進部支承體之夾取部之側。

依照上述構成，可縮小介於基板與緩衝構件之間之構成質量，而能縮小在衝擊構件所產生的衝擊。藉此，即使是外徑尺寸較小的衝擊構件亦能充份吸收在基板所產生的衝擊。藉此，可使按壓機構趨於精簡化。

在上述發明中之較佳方式係，該推進部支承體具有可移動之支承本體部、及設在該支承本體部之支承構件；該推進部係設在該支承構件；該支承構件之較佳構成方式係，會因為上述按壓而在該按壓方向之逆向發生彈性變形。

依照上述構成，當推進部對半導體製程用晶圓按壓後，支承構件會在按壓方向之逆向發生彈性變形，而能吸收推進部對半導體製程用晶圓的按壓力。藉此，可緩和在推進部與半導體製程用晶圓之間所產生的衝擊，而可防止半導體製程用晶圓的損傷。

本發明之機械手，具備上述任一種之邊緣夾取裝置。

依照上述構成，可作到具有上述作用效果之機械手。

以下邊參照圖1至圖6，邊說明本發明之邊緣夾持裝置之一實施形態、亦即具有前端夾具(chuck hand)1之搬送機械手2。再者，以下所說明之前端夾具1及搬送機械手2，僅為本發明之一實施形態，本發明並未侷限於實施形態，在不脫離發明要旨的範圍內，可進行追加、削除、及變更。

(搬送機械手的構成)

搬送機械手2係可供搬送半導體製程用晶圓之機械手，係在例如半導體處理設備中所設置者。本發明之半導體製程用晶圓，係在半導體製程當中所使用的薄板，在此將其定義為半導體元件之基板的材料。半導體製程用晶圓，包含例如半導體晶圓、玻璃晶圓、及藍寶石(單晶鋁)晶圓等。半導體晶圓中包含例如矽晶圓、矽以外之半導體單體晶圓、及化合物半導體之晶圓等。在玻璃晶圓中，包含例如FPD(Flat Panel Display：平面顯示器)用之玻璃基板、MEMS(Micro Electro Mechanical System：微機電系統)用之玻璃基板等。

在半導體處理設備中，具備用以進行熱處理、雜質導入處理、薄膜形成處理、微影處理、洗淨處理、及平坦化處理等製程步驟之半導體處理裝置(未圖示)。搬送機械手2之構成，係從未圖示之收置夾槽中取出置於其內之半導體製程用晶圓3，然後搬送至在各半導體處理裝置內之預定的收置位置。又，搬送機械手2之構成，係取出已被置於各半導體處理裝置內之預定收置處之半導體製程用晶圓3，然後搬送至其他半導體處理裝置內。

搬送機械手2，係圖1所示之所謂水平多關節型的3軸機械手，具有固定在半導體處理設備之殼體(casing)之基台4。在基台4中，設有可朝上下方向(圖1之箭頭B)伸縮的昇降軸5。昇降軸5的構成係能藉由未圖示之氣壓缸等自如伸縮。在此種可伸縮之昇降軸5的上端部，安裝有第1臂部6。

第1臂部6，係延伸於水平方向之長尺寸之構件，其長邊方向的一端部，係以可繞著垂直軸線L1旋動之方式而被安裝在昇降軸5。第1臂部6之構成，係可藉由未圖示之電動馬達而旋動驅動。又，在第1臂部6之長邊方向的另一端部，安裝有第2臂部7。

第2臂部7亦同樣是朝水平方向延伸之長尺形狀的構件，其長邊方向的一端部，係以可繞垂直軸線L2旋動驅動的方式而被安裝在第1臂部6。第2臂部7之構成，係可藉由未圖示之電動馬達而旋動驅動。第2臂部7之長邊方向的另一端部，係以可繞著垂直軸線L3旋動驅動之方式而安裝有前端夾具1。前端夾具1之構成，係可藉由未圖示之電氣馬達而旋動驅動。此等昇降軸5之昇降、第1臂部6、第2臂部7及前端夾具1的轉動，係受到後述之控制裝置8的控制。

(前端夾具的構成)

作為邊緣夾持裝置的前端夾具1，係以能握持及支承半導體製程用晶圓3之方式而構成。前端夾具1如圖2所示般的具有殼體9。殼體9係中空的箱體，俯視時呈大致矩形狀。殼體9的下面，係被安裝至第2臂部7。又，在殼體9之一個側面形成有開口。在該開口中，插入著手部本體11。從開口而插入的手部本體11，係固定在殼體9之開口端部9a。

手部本體11之前端側被分為二股，俯視時呈Y字狀。手部本體11之基端部，係固定在殼體9之開口端部9a。又，手部本體11中被分為二股之各部的前端部分，設有前端導件12。又，在手部本體11之基端側，係以對向於一對前端導件12、12之方式而設有一對之後端導件13、13。再者，在手部本體11之基端側中，形成有沿著手部本體11之中心線L4而伸展之引導槽11a。該引導槽11a可舉例為，形成於一對後端導件13、13間之細長的貫通孔。一對的前端導件12、12與一對的後端導件13、13，具有能支承半導體製程用晶圓3的功能。因此，其等可對應於半導體製程用晶圓3之形狀，以可適切支承該半導體製程用晶圓3之方式來形成於相對應之位置及形狀。半導體製程用晶圓3之形狀並無設限，但在以下示例中，係以圓形作為半導體製程用晶圓3之形狀的示例。

作為夾取部之各前端導件12，係朝上方延伸。前端導件12具有對向面12a。該對向面12a係朝向手部本體11的基端側，彎曲成配合半導體製程用晶圓3之邊緣形狀之圓弧狀。又，各後端導件13同樣係朝上方延伸。後端導件13具有對向面13a。該對向面13a係朝向手部本體11之前端側，彎曲成配合半導體製程用晶圓3之邊緣形狀的圓弧狀。擬予握持之半導體製程用晶圓3，係如上述般地被置入彎曲的一對前端導件12、12及一對後端導件13、13之間而被支承於手部本體11之上。

以上述方式構成之一對前端導件12、12及一對後端導件13、13，其構成方式係，當置入其間的半導體製程用晶圓3接觸到其中任一方的導件12、13後，就不會碰觸到另一方的導件13、12。亦即，其係配設成，當半導體製程用晶圓3的邊緣接觸於一對前端導件12、12後，半導體製程用晶圓3之邊緣並不會接觸到一對之後端導件13、13。然而，亦有可能受前端導件12及後端導件13之加工精度、位置精度、及半導體製程用晶圓3的加工精度所影響，而發生半導體製程用晶圓3之邊緣接觸於一對前端導件12、12及一對後端導件13、13的情形。

又，在殼體9內，設有按壓機構14，用以將位在手部本體11之上面的半導體製程用晶圓3按壓一對之前端導件12、12以握持之。按壓機構14具有氣壓缸15。氣壓缸15係設在殼體9之內。在氣壓缸15之內，係以可進退自如的方式而插入有桿部16。在桿部16的一端部，設有活塞17。活塞17將氣壓缸15內的空間分成第1空間15a及第2空間15b 2個空間。於第1空間15a及第2空間15b，連接有空壓機等供氣裝置18。又，在供氣裝置18與氣壓缸15之間，介有速度控制器19。

速度控制器19具有流量方向切換閥。速度控制器19的構成方式，係可將空氣的供應對象切換於第1空間15a與第2空間15b之間，且能控制所供應空氣的供應壓力。具有如上構成之速度控制器19，係藉由後述之控制裝置8所控制。亦即，速度控制器19的構成方式，係按照來自控制裝置8的指令，將空氣的供應對象切換於第1空間15a與第2空間15b之間。藉速度控制器19將空氣供應對象切換至第1空間15a時則桿部16前進；藉速度控制器19將空氣供應對象切換至第2空間15b時則桿部16後退。

以上述方式前進、後退之桿部16，在其前端部，係透過萬向接頭20而安裝有線性移動體21。線性移動體21係在殼體9內設置於引導槽。線性移動體21之構成方式，係對應於桿部16的進退而沿著手部本體11之中心線L4往前後方向移動。亦即，線性移動體21，係以朝向殼體9的開口或遠離該開口的方式而進行直線往返運動。在具有如上構成之線性移動體21之中，於開口側的端部固定著推進部支承體22。

推進部支承體22的構成，在俯視時大致呈T字形狀。推進部支承體22具有支承本體23、及支承構件24。支承本體23，係以可滑動自如的方式而被嵌插於手部本體11之引導槽11a。又，支承本體23的基端部，係固定於線性移動體21。藉此使支承本體23隨著線性移動體21的進退而沿著手部本體11之中心線L4前後滑動。支承本體23的前端側，係從殼體9的開口外突。在該支承本體23的前端側，設有支承構件24。支承構件24乃是在俯視時呈大致圓弧狀的構件。支承構件24具有本體部24a與一對之支承部24b。本體部24a係固定於支承本體23。在本體部24a中，設有一對之支承部24b。一對之支承部24b，係由本體部24a朝手部本體11之寬度方向兩側分別展開而成之懸臂狀構成物。在各支承部24b的前端部分，設有推進部25。以下亦參照圖3及圖4進行說明。

推進部25係由合成樹脂材料所構成之板狀構件。在推進部25的前端面，係配合半導體製程用晶圓3之邊緣形狀而彎曲成圓弧狀。在推進部25的上面，形成有段差25c，基端25b之側形成的較前端面25a之側為低。再者，在推進部25之上面之基端25b之側，形成有貫通於厚度方向之引導槽26。該引導槽26在俯視時呈矩形形狀，係沿著與中心線L4平行的方向(以下亦有僅稱「X方向」者)延伸。

具有上述引導槽26之推進部25，係以將其上面朝上之方式而被載置於支承部24b的前端部分。又，推進部25，係以將其前端面25a與一對前端導件12設成對向之方式而配置。為了安裝以上述方式配置之推進部25，在推進部支承體22具有引導構件27。係將推進部25嵌合於該引導構件27，並將該引導構件27插通於引導槽26。

引導構件27係立設於支承部24b的前端部分。該引導構件27具有引導部27a與被覆板27b。引導部27a係以大致直方體形狀構成，且於X方向延伸。引導部27a的寬度(亦即，與X方向正交之Y方向的長度)，與引導槽26的寬度大致一致。又，引導部27a在X方向的長度，較引導槽26在X方向的長度為短。具有該種形狀之引導部27a，係插通於引導槽26內。推進部25在引導槽26內係由該引導槽27a所引導，而可相對支承部24b(推進部支承體22)而在X方向滑動。換言之，引導部27a可在引導槽26內在X方向相對推進部25而滑動。可使推進部25如上述般滑動之引導部27a，係位在引導槽26的最後方側的位置。藉此，在引導部27a的前方(按壓方向)，具有空隙26a。又，係將緩衝構件28嵌入該空隙26a。藉此，在推進支承體22與推進部25之間介有緩衝構件28。

該緩衝構件28係由橡膠或反作用力較小的材料等所構成，係成直方體形狀。當引導部27a在引導槽26內於X方向滑動時，緩衝構件28會因為受擠壓而呈彈性變形，而可供緩和在引導部27a與推進部25之間的衝擊。緩衝構件28係配置在引導槽26之空隙26a，以使其能碰觸於引導部27a之前端側之面(即前端面27c)。以此方式配置之緩衝構件28，係埋入引導槽26之空隙26a。

具上述構成之緩衝構件28，在當推進部25之前端面25a未接觸於半導體製程用晶圓3時，即使引導部27a介由緩衝構件28而按壓推進部25，並不會發生實質的彈性變形。亦即，緩衝構件28的構成方式係，當推進部25之前端面25a未接觸到半導體製程用晶圓3時，係處於未能吸引力量的狀態下，而由引導部27a按壓推進部25。另一方面，當推進部25之前端面25a接觸於半導體製程用晶圓3等時，在由引導部27a介由緩衝構件28而按壓推進部25後，緩衝構件28將會發生彈性變形。亦即，在當推進部25之前端面25a接觸於半導體製程用晶圓3等時，緩衝構件28之構成可供吸收引導部27a對推進部25的按壓力以抑制之。

承上述，使緩衝構件28介於其與推進部25之間之引導部27a，係以將其下面接觸於支承部24b之前端部分的方式，而被配置在該前端部分之上。在引導部27a的上面，係以一體方式而設有被覆板27b。被覆板27b的寬度，與推進部25的寬度約略一致。又，被覆板27b在X方向的長度，較從推進部25之基端起至段差25c止之距離要短。具有此種形狀之被覆板27b，係配置成覆蓋在推進部25之上面的基端側。藉此方式，被覆板27b係以塞住引導槽26之上側之開口以防止緩衝構件28飛出之方式而構成。又，被覆板27b之前端面，在X方向遠離段差25c。藉此，推進部25係以可相對引導部27a滑動之方式而構成。再者，在被覆板27b的前端面的構成方式係，當推進部25被回壓達既定距離後，則會接觸於段差25c。亦即，被覆板27a與段差25c共同構成為阻進部。

具上述構成之引導構件27，係藉螺栓29、29而被栓在支承部24b的前端部分，以固定於支承部24b的前端部分。藉此將推進部25配置在支承部24b之前端部分與被覆板27b之間，以防止從推進部支承體22脫落。又，推進部25係以對向於前端導件12之方式而配置。由於係藉該種方式來配置推進部25，在使推進部支承體22前進後，推進部25會因受壓而被往前頂，及至碰觸到半導體製程用晶圓3。又，推進部25之構成方式係，在被壓向半導體製程用晶圓3後，係將半導體製程用晶圓3壓向前端導件12的方向，而可與前端導件12共同握持著半導體製程用晶圓3。

具有如上構成之按壓機構14之搬送機械手2，具備控制裝置8。控制裝置8與未圖示之電動馬達連接，該電動馬達係供分別旋動切換閥(用以切換流入未圖示之氣壓缸內的空氣流向以控制昇降軸5之伸縮)、第1臂部6、第2臂部7、及前端夾具1。控制裝置8之構成方式係，根據預先設定之程式以控制切換閥及各電動馬達。又，控制裝置8係連接至速度控制器19。控制裝置8係控制該速度控制器19而切換空氣的供應對象、或切換空氣的供應壓力。

具有該種控制裝置8之搬送機械手2，係藉由控制裝置8，來控制昇降軸5的伸縮、第1臂部6、第2臂部7、及前端夾具1的旋動，以將前端夾具1移動至期望的位置；或藉由控制空氣的供應對象，俾以前端夾具1來握持半導體製程用晶圓3、或是放鬆所握持的半導體製程用晶圓3。以下將說明，搬送機械手2藉前端夾具1來握持及搬送半導體製程用晶圓3的步驟。

(有關半導體製程用晶圓之握持及搬送)

首先，控制裝置8係移動昇降軸5、第1臂部6、第2臂部7、及前端夾具1，而將前端夾具1配置在半導體製程用晶圓3的下方。在此際，當控制裝置8控制著昇降軸5、第1臂部6、第2臂部7、及前端夾具1的動作，而在後述步驟中將半導體製程用晶圓3裝載於手部本體11時，係將半導體製程用晶圓3置於一對前端導件12、12及一對後端導件13、13之間。在將前端夾具1配置在半導體製程用晶圓3的下方後，控制裝置8係伸長昇降軸5而使前端夾具1上昇。藉此，半導體製程用晶圓3被置入一對前端導件12、12及一對後端導件13、13之間，而被載置於手部本體11之上。

在將半導體製程用晶圓3裝載於手部本體11之後，控制裝置8係藉由速度控制器19而將空氣的供應對象切換至第1空間15a以使桿部16前進。由於桿部16的前進，線性移動體21被帶著前進。線性移動體21前進後，推進部支承體22係沿著中心線L4而前進。亦即，推進部支承體22係朝向半導體製程用晶圓3而移動。在推進部支承體22的移動後，推進部支承體22係透過緩衝構件28而將一對之推進部25、25壓向前方。如此一來，推進部25乃朝向半導體製程用晶圓3而前進。保持前進之一對推進部25、25，其前端面25a最終會碰觸到半導體製程用晶圓3之邊緣，而按壓半導體製程用晶圓3。

此際，當推進部25碰觸到半導體製程用晶圓3之邊緣而不再移動，引導部27a係如圖5所示般，按壓緩衝構件28邊使其彈性變形邊在引導槽26內滑動(圖5之實線)。如所示，使緩衝構件28邊彈性變形邊滑動，藉此由緩衝構件28來吸收由引導部27a對推進部25的按壓力。因此，抑制了在當推進部25碰觸半導體製程用晶圓3的瞬間所加諸於半導體製程用晶圓3之邊緣的力量。亦即，可緩和在推進部25與半導體製程用晶圓3之間所產生的衝擊。

又，由於支承部24b係由本體部24a外伸之柱體，當推進部25碰觸到半導體製程用晶圓3之邊緣後，支承部24b往後方發生彈性變形。藉由彈性變形來吸收由推進部支承體22對推進部25的按壓力。藉此，可抑制當推進部25碰觸到半導體製程用晶圓3之瞬間，所加諸於半導體製程用晶圓3之邊緣的力量。亦即，可由支承部24b來緩和在推進部25與半導體製程用晶圓3之間所產生的衝擊。

推進部25係如上述般地一邊緩和其與半導體製程用晶圓3之間所產生的衝擊，邊藉由推進部支承體22而被按壓為接觸半導體製程用晶圓3。由於按壓的緣故，推進部25會將該半導體製程用晶圓3朝一對前端導件12、12(亦即前方)按壓，而與一對之前端導件12共同握持著半導體製程用晶圓3。在如上述般的握持住半導體製程用晶圓3之後，控制裝置8乃將半導體製程用晶圓3搬送至既定位置之上方。

在將半導體製程用晶圓3搬送至既定位置之上方後，控制裝置8係藉由速度控制器19，將空氣之供應對象切換至第2空間15b以使桿部16後退。由於桿部16的後退，線性移動體21及推進部支承體22被拉向後方而形成推進部支承體22的後退。藉由推進部支承體22的後退，由推進部支承體22將一對推進部25、25壓向後方使其後退。在此際，推進部25係在緩衝構件28的彈性變形情況回復後才開始後退。因此，推進部25係落後於推進部支承體22的後退方才開始後退。因為後退的緣故，而使一對之推進部25、25由半導體製程用晶圓3分離。藉此鬆開了原來握持之半導體製程用晶圓3。

在鬆開之後，控制裝置8係收縮昇降軸5而使前端夾具1下降，而將半導體製程用晶圓3載置於既定位置。藉所述方式，可將置放在收置夾槽等既定位置之半導體製程用晶圓3搬送至半導體處理裝置內等既定位置。

(在半導體製程用晶圓所產生的衝擊)

以下參照圖6，以說明在握持半導體製程用晶圓3之際所產生的衝擊。圖6所示之線圖，係表示在推進部25與半導體製程用晶圓3之間所產生的衝擊(X方向加速度)、以及對於氣壓缸15之空氣供應壓力的關係。在圖6中的橫軸表示空氣的供應壓力，縱軸表示X方向加速度、亦即衝擊。又，在圖6中的實線31，表示在前端夾具1中於半導體製程用晶圓3所產生的衝擊。又，1點鏈線32，係表示在前端夾具1中未介有緩衝構件28之情形時，在半導體製程用晶圓3所產生的衝擊。再者，2點鏈線33係表示，使用習知技術之基板保持裝置時在半導體製程用晶圓3所產生的衝擊。

前端夾具1及基板保持裝置，皆對應於空氣之供應壓力的上昇，而增加手部本體11及基板保持部之外推荷重。此一現象，可由圖6之中實線31、1點鏈線32、及2點鏈線33皆是朝右上方攀昇、隨空氣供應壓力的增加而增大衝擊之情況，而極易明瞭。推進部支承體22之移動速度，係隨著對於氣壓缸15之空氣供應壓力而增加。亦即，在圖6中，可明瞭上述衝擊係隨著推進部支承體22的移動速度而增加。

經比較圖6所示之實線31、1點鏈線32、及2點鏈線33後，在1點鏈線32中，在推進部25與半導體製程用晶圓3之間所產生的衝擊，可降低成2點鏈線33的大約2/3。亦即，在推進部25碰觸半導體製程用晶圓3之邊緣之際，係藉由支承部24b往後方的彈性變形，而將在推進部25與半導體製程用晶圓3之間所產生的衝擊降低至約2/3。

又，在實線31中，該衝擊係上述1點鏈線32的大約一半，又，該項衝擊與2點鏈線33相較，約降低成為1/3。亦即，藉由使緩衝構件28介於推進部支承體22與推進部25之間的方式，而能將在推進部25與半導體製程用晶圓3之間所產生的衝擊降低成大約一半。又，藉著將支承部24b與緩衝構件28組合的方式，使得在半導體製程用晶圓3所產生之衝擊，與習知技術之基板保持裝置相較，降低成約1/3。

如所示，前端夾具1即使在提高空氣之供應壓力而提昇推進部支承體22之移動速度時，亦可縮小及抑制在推進部25與半導體製程用晶圓3之間所產生的衝擊。因此，在前端夾具1中，即使提高推進部支承體22之移動速度，亦不會造成半導體製程用晶圓3的損傷。因此，前端夾具1，可提昇推進部支承體22之移動速度而更快速的握持半導體製程用晶圓3。如所示，由於可在不損傷半導體製程用晶圓3之情況下更快速的握持半導體製程用晶圓3，故前端夾具1可提昇半導體製程用晶圓3之良率及提高生產速度。

又，在前端夾具1中，可供緩和半導體製程用晶圓3與推進部25之間之衝擊的緩衝構件28，係設置在推進部支承體22與推進部25之間。該緩衝構件28，係由橡膠或反作用力較小的材料所構成，因此，與彈簧時不同，可在不發生減衰的情況下吸收衝擊。因此，前端夾具1在握持住半導體製程用晶圓3之後，無須如習知技術般的等候減衰現象趨於穩定，即可快速的進入移動狀態。因之，在使用前端夾具1後，可提昇半導體製程用晶圓3的生產速度。

又，在前端夾具1中，由於緩衝構件28係嵌插於引導槽11a，因而能抑制緩衝構件28的塑性變形。藉此，在握持半導體製程用晶圓3之際，於推進部支承體22的移動距離方面，可以弱化因為在緩衝構件28中有無塑性變形存在所造成的差。如此一來，需使推進部支承體22移動之最短的距離，又可以進一步的再縮短。藉此，可將氣壓缸15及桿部16等之構成更為精簡化。亦即，可將按壓機構14本身予以精簡化。又，桿部16之伸縮量，係藉由未圖示之感測器來檢測，係根據感測器之檢測值來偵測其前進或是後退，但若塑性變形較大，恐有造成感測器發生誤動作之虞。再者，由於低反作用力材料較橡膠更不易發生塑性變形，以使用低反作用力材料為較佳。

再者，前端夾具1之構成，係藉由2個推進部25來握持半導體製程用晶圓3，而能分散在推進部25與半導體製程用晶圓3之間所產生的衝擊。藉此，前端夾具1可防止在半導體製程用晶圓3之局部位置產生大的衝擊，而能避免在握持之際在半導體製程用晶圓3造成損傷。

再者，在前端夾具1中，緩衝構件28係設在推進部支承體22的前端側，係以抵接於推進部25的方式而設置。因此，在半導體製程用晶圓3與緩衝構件28之間僅存在著推進部25。由於推進部25的質量較小，而能減少對衝擊構件28所產生的衝擊。因此，即使是外徑尺寸較小的衝擊構件28，亦可充份吸收在半導體製程用晶圓3所產生的衝擊。藉此可將按壓機構14予以精簡化。

本實施形態中，前端夾具1所保持的對象是半導體製程用晶圓3，但所保持的對象亦可為半導體製程用晶圓3以外之玻璃晶圓或藍寶石晶圓等，只要是半導體製程用之晶圓皆可。又，在前端夾具1中，係由2個推進部25來按壓半導體製程用晶圓3，但亦可在推進部支承體22設置3個以上之推進部25，然後由此等推進部25來按壓半導體製程用晶圓3。相反的，亦可僅在推進部支承體22設置單1個推進部25。

1‧‧‧前端夾具

2‧‧‧搬送機械手

3‧‧‧半導體製程用晶圓

4‧‧‧基台

5‧‧‧昇降軸

6‧‧‧第1臂部

7‧‧‧第2臂部

8‧‧‧控制裝置

9．．．殼體

9a．．．開口端部

11．．．手部本體

12、12．．．前端導件

13、13．．．後端導件

14．．．按壓機構

15．．．氣壓缸

15a．．．第1空間

15b．．．第2空間

16．．．桿部

17．．．活塞

18．．．供氣裝置

19．．．速度控制器

20．．．萬向接頭

21．．．線性移動體

22．．．推進部支承體

23．．．支承本體

24．．．支承構件

24a．．．本體部

24b．．．支承部

25．．．推進部

26．．．引導槽

27．．．引導構件

28．．．緩衝構件

29、29．．．螺栓

圖1係作為本發明之一實施形態之邊緣夾持裝置，係具備前端夾具的搬送機械手之立體圖。

圖2係將圖1之前端夾具擴大後之擴大俯視圖。

圖3係將圖2之前端夾具之推進部周邊擴大後之擴大俯視圖。

圖4係將圖3之前端夾具從A-A線截斷後所見之剖面圖。

圖5係將握持半導體製程用晶圓之前端夾具1的一部分擴大後之圖；(a)係將推進部的周邊擴大後所見之擴大俯視圖；(b)係將前端夾具之一部分從B-B線截線後所見之剖面圖。

圖6係顯示在半導體製程用晶圓所產生之衝擊與空氣供應壓力的關係。

1．．．前端夾具

3．．．半導體製程用晶圓

7．．．第2臂部

8．．．控制裝置

9．．．殼體

9a．．．開口端部

11．．．手部本體

11a．．．引導槽

12、12．．．前端導件

13、13．．．後端導件

14．．．按壓機構

15．．．氣壓缸

15a．．．第1空間

15b．．．第2空間

16．．．桿部

17．．．活塞

18．．．供氣裝置

19．．．速度控制器

20．．．萬向接頭

21．．．線性移動體

22．．．推進部支承體

23．．．支承本體

24．．．支承構件

24a．．．本體部

24b．．．支承部

25．．．推進部

26a．．．空隙

27．．．引導構件

28．．．緩衝構件

29、29．．．螺栓

Claims (5)

1. 一種邊緣夾持裝置，其具備：夾取部，及具有推進部之按壓機構，該推進部係設置於該夾取部之對向，用以將半導體製程用晶圓朝該夾取部按壓並與該夾取部共同握持該半導體製程用晶圓；其特徵在於，該按壓機構進一步具備：推進部支承體，其可在該按壓的方向(以下稱按壓方向)移動，在其與該推進部之間於該按壓方向有縫隙存在，係對該推進部以可引導該推進部在該按壓方向相對移動之方式而予支承；及緩衝構件，係配置在該推進部與該推進部支承體之間之該縫隙，係反作用力較小可供發生彈性變形者；該推進部支承體在移動於該按壓方向後，係介由該緩衝構件而按壓該推進部以使該推進部往該按壓方向移動，藉此將該半導體製程用晶圓按壓至該夾取部。
2. 如申請專利範圍第1項之邊緣夾取裝置，其中該推進部支承體，具有可將該推進部引導於朝該按壓方向之反向移動之引導部；該推進部，係以可在該按壓方向相對移動的方式嵌合於該引導部，具有較該引導部在該按壓方向為長之引導槽；該緩衝構件，在該按壓方向係位在該引導部之前方位置而嵌插於該引導槽，當相對地受壓於該引導部後則會發生彈性變形。
3. 如申請專利範圍第1項之邊緣夾持裝置，其中該緩衝構件，係設在該推進部支承體之夾取部側。
4. 如申請專利範圍第1項之邊緣夾持裝置，其中該推進部支承體，具有可在該按壓方向移動之支承本體部、及設在該支承本體部之支承構件；該推進部係設在該支承構件；該支承構件，係以可藉由該按壓而在該按壓方向之逆向發生彈性變形之方式而構成。
5. 一種機械手，其特徵在於，具有申請專利範圍第1項所載之邊緣夾持裝置。