TWI471972B - 觸覺晶圓升降器及其操作方法 - Google Patents

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Description

觸覺晶圓升降器及其操作方法
本發明係關於半導體裝置及其操作方法；具體而言，係關於觸覺晶圓升降器及其操作方法。
在製造積體電路、記憶體單元之類的半導體元件時，會執行一連串的製造作業，以在半導體晶圓(晶圓或基板)上定義出特徵部。晶圓包括以多層次結構之形式定義在矽基板上之積體電路元件。在基板層級，具有擴散區的電晶體元件被形成。在隨後的層級，內連金屬線被圖案化、並且電連接至電晶體元件，以定義出期望的積體電路元件。而且，經圖案化的導電層彼此之間係以介電材料加以隔離。
許多的晶圓製造作業需要搬運及移動晶圓。例如，某些製造作業需要在特定的位置垂直移動晶圓，並且使用升降裝置以提供晶圓的垂直移動。基本的晶圓升降裝置可能被定義為僅僅將晶圓從一個垂直高度移動至另一垂直高度，不考慮在垂直的行進路徑上可能的阻礙或碰撞。在某些晶圓製造系統中，可能有其它移動中的零組件進入晶圓升降裝置之垂直行進路徑中，因而在晶圓升降路徑上產生阻礙或碰撞之可能性。應當了解，這樣的阻礙或碰撞可能造成晶圓升降裝置、與碰撞有關的零組件、及/或晶圓本身(如果在碰撞的時候晶圓出現在晶圓升降裝置或零組件上)之損壞。如同所預期的，就產品損失及系統停機時間而言，此類損壞之代價是非常昂貴的。
在一實施例中，揭示一種觸覺晶圓升降裝置。該觸覺晶圓升降裝置包括支柱、及連接至支柱之垂直傳動裝置。垂直傳動裝置係用於提供支柱之受控上下移動。觸覺晶圓升降裝置也包括配置於支柱上之晶圓支撐構件。觸覺開關係配置於晶圓支撐構件與支柱之間，俾使在晶圓支撐構件上之夠大之向下力導致觸覺開關之啟動。觸覺開關係連接至垂直傳動裝置，以便在觸覺開關啟動後，中斷支柱及位於其上之晶圓支撐構件之向上移動。
在另一實施例中，揭示一種晶圓搬運系統。晶圓搬運系統包括晶圓載具，用於在處理室中水平地移動。晶圓載具包括開口區，具有數個配置於開口區之周緣之晶圓支撐片。晶圓載具之開口區之尺寸係製作成能夠容納放置在晶圓支撐片上之晶圓。晶圓搬運系統也包括觸覺晶圓升降器，觸覺晶圓升降器係配置於處理室中之固定位置、並且低於晶圓載具之水平行進路徑。觸覺晶圓升降器包括支柱、及配置於支柱上之晶圓支撐構件。觸覺晶圓升降器也包括連接至支柱之垂直傳動裝置。垂直傳動裝置係用於提供支柱、及配置於其上之晶圓支撐構件之受控上下移動，俾使當晶圓載具位於觸覺晶圓升降器之上時、支柱及晶圓支撐構件係可移動而穿過晶圓載具之開口區。觸覺晶圓升降器更包括配置於晶圓支撐構件與支柱之間的觸覺開關，俾使晶圓支撐構件上之夠大之向下力導致觸覺開關之啟動。觸覺開關係連接至垂直傳動裝置，以便在觸覺開關啟動後、中斷支柱及配置於其上之晶圓支撐構件之向上移動。
在另一實施例中，揭示一種觸覺晶圓升降裝置之操作方法。該方法包括，升高觸覺晶圓升降裝置之晶圓支撐構件。該方法也包括，回應施加於晶圓支撐構件上之夠大之向下力而啟動觸覺開關。回應於觸覺開關之啟動，晶圓支撐構件之升高被自動地中斷，且晶圓支撐構件被降低至底部位置。
根據下文中關於本發明之例示性實施方式、以及其伴隨的圖式，本發明之其它態樣及優點將變得更清楚。
在接下來的描述中，會提出許多特定細節以提供對於本發明的徹底了解。然而熟悉此項技藝者應當了解：本發明可以在缺少某些或全部的該些特定細節之狀況下加以實施。在其它例子中，並未詳細地描述熟知的處理操作，以避免不必要地模糊了本發明。
圖1A係根據本發明之一實施例之一圖例，其顯示一晶圓溼式處理室115，處理室115包含如本文中所述之晶圓搬運系統。處理室115係由外壁所界定，外壁包括大致平行的側壁113A及113B。傳動軌109係以大致水平的位向附著於側壁113A。引導軌111係以大致水平的位向附著於側壁113B。晶圓載具101係配置為大致水平的位向，以在傳動軌109及引導軌111之間延伸。一對傳動台車105A/105B係固定於晶圓載具101之傳動側，並且配置為與傳動軌109之外傳動表面接觸。一對引導支架107A/107B係固定於晶圓載具101之引導側，並且配置為與引導軌111之引導軌道接合。位於傳動台車105A/105B中的搬運磁鐵係磁性耦合至位於傳動軌109的內部空腔中之各別傳動磁鐵。因此，位於傳動軌109中的傳動磁鐵之線性移動，會造成晶圓載具101延著傳動軌109之對應線性移動，如箭頭135所示。因此，晶圓載具101係用來在處理室115中水平地移動。
馬達125係機械耦合至位於傳動軌109內部空腔中之傳動機構，以提供位於傳動軌109內部空腔中之傳動磁鐵之受控移動，該受控移動係沿著傳動軌109之長度方向。馬達125經由控制鏈結139連接至電腦系統137。電腦系統137係用來控制馬達125。在一實施例中，電腦系統137操控一圖形使用者介面(GUI)141，圖形使用者介面141係用來提供由馬達125施加於傳動磁鐵(位於傳動軌109內部空腔中)之速度分佈圖之手動規格。如上所述，速度分佈圖具體指出在沿著傳動軌109之長度方向上、每一位置處之傳動磁鐵之速度。
處理室115包括輸入模組129、處理模組131、及輸出模組133。傳動軌109及引導軌111連續地延伸通過輸入模組129、處理模組131、及輸出模組133其中每一者。因此，晶圓載具101可以沿著傳動軌109及引導軌111、成直線地移動通過輸入模組129、處理模組131、及輸出模組133其中每一者。輸入模組129包括門扉組件121，晶圓搬運裝置可以經由門扉組件121將晶圓插入處理室115中。輸入模組也包括晶圓升降器117，晶圓升降器117用於當晶圓載具101在輸入模組129中被居中放置於其上時，垂直地移動通過晶圓載具101之開口區103。當晶圓通過門扉組件121而被插入處理室115中，晶圓升降器117可升高以接收晶圓。接著，晶圓升降器117可下降以將晶圓放置在晶圓載具101上，並且清空晶圓載具101的行進路徑。
處理模組131包括處理頭127，配置為與晶圓載具101所承載之晶圓相接合。在一實施例中，處理頭127安裝於傳動軌109及引導軌111兩者，俾使處理頭127之垂直位置以傳動軌109之垂直位置及引導軌111之垂直位置為指標。處理頭127係用於使位於晶圓載具101上的晶圓接觸到處理溶液。在某些實施例中，當晶圓在處理頭127之下穿越時，處理頭127用來將處理溶液之彎液面分配於晶圓表面上。處理溶液係經過調製以與晶圓表面進行反應，以達成特定的晶圓處理結果。在一實施例中，當晶圓在處理頭127下方被晶圓載具101搬動時，處理頭127係用於實施多重晶圓處理操作。例如，在一實施例中，當晶圓在處理頭127之下穿越時，處理頭127可用來處理晶圓表面、浸潤晶圓表面、及乾燥晶圓表面。再者，在另一實施例中，可將多重處理頭127安裝於傳動軌109及引導軌111，以便晶圓載具101使晶圓在多重處理頭127其中每一者之下移動。
一旦晶圓載具101移動通過處理模組131，晶圓載具101到達輸出模組133。輸出模組133包括晶圓升降器119，晶圓升降器119用於當晶圓載具101在輸出模組133中被居中放置於其上時，垂直地移動通過晶圓載具101之開口區103。晶圓升降器119可升高以將晶圓從晶圓載具101抬起至從處理室115取回的位置。輸出模組133也包括門扉組件123，晶圓搬運裝置可經由門扉組件123從處理室115取出晶圓。一旦晶圓從晶圓升降器119被取走，晶圓升降器119可下降以清空晶圓載具101的行進路徑。接著，晶圓載具101被移回到輸入模組129，以接收下一晶圓進行處理。
圖1B係根據本發明之一實施例之一圖例，其顯示晶圓載具101的俯視圖，其中晶圓載具101上放置有晶圓104。晶圓載具101係配置為以大致水平的方向從傳動軌109延伸至引導軌111。晶圓載具101包括位於中心的開口區103，開口區103具有數個晶圓支撐片143，配置於開口區103的周緣。開口區103的尺寸係製作成能夠容納放置在晶圓支撐片143上之晶圓104。圖1B也標示出在圖1C-1G中所繪製的橫剖面圖A-A。
圖1C-1F描繪出晶圓升降器147(例如上述的晶圓升降器117及119)所執行之一連串操作。圖1C顯示，當晶圓載具101被放置於晶圓升降器147上，晶圓升降器147之操作係將晶圓支撐構件145伸出穿過晶圓載具101之開口區103。圖1D顯示，當晶圓支撐構件伸出於晶圓載具101之上，晶圓104被放置在晶圓升降器147之晶圓支撐構件145上。圖1E顯示，在將晶圓104接收於晶圓支撐構件145上之後，晶圓升降器147之操作係使晶圓支撐構件145下降，俾使晶圓104停留在晶圓載具101之晶圓支撐片143上。圖1F顯示，晶圓升降器147使晶圓支撐構件145下降至完全下降位置(亦即起始位置)，當晶圓載具101在處理操作中水平地運送晶圓104時，晶圓支撐構件係位於完全下降位置。
為了從晶圓載具101移除晶圓，係經由與圖1C-1F之操作相反的順序實質地操作晶圓升降器147。應當了解，當晶圓支撐構件145升高而穿過晶圓載具101之開口區103，開口區103與晶圓升降器147必須適當地對準，以避免晶圓支撐構件145與晶圓載具101之間的碰撞。例如，圖1G說明一種情況，其中晶圓載具101之開口區103與晶圓升降器147係未校準的，因此在將晶圓104從晶圓載具101移開之升高操作時，造成晶圓支撐構件145與晶圓載具101之間的碰撞。應當了解，晶圓支撐構件145與晶圓載具101之間的這種碰撞，可能導致晶圓載具101、晶圓支撐構件145、晶圓104本身、或其任何組合之損壞，此外還可能對處理室115之其它零組件造成損壞。
例如，在一實施例中，晶圓載具101係用於當晶圓載具101在處理頭127之下運送晶圓104時，確保在晶圓104與處理頭127之間維持一處理間隙。在此實施例中，晶圓載具101係界定為又薄又硬的，因此是脆且易碎的。因此，晶圓支撐構件145與晶圓載具101之間未經減輕之碰撞幾乎一定會造成晶圓載具101、以及晶圓104(若其存在於晶圓載具101上)之破損。
為了減輕晶圓升降器與其它零組件之間(例如在晶圓升降器117/119與晶圓載具101之間)的這種碰撞之結果，本發明提出一種觸覺晶圓升降器200，其用於感測碰撞、並且對於碰撞作出反應，俾能防止與碰撞有關之觸覺晶圓升降器200及零組件之損壞。本文中所揭示之觸覺晶圓升降器200，可以使用在圖1A-1G之處理室115所述之晶圓升降器117及119其中一者或兩者。此外，應當了解，本文中所揭示之觸覺晶圓升降器200，實質上可以使用在任何其它需要垂直移動之系統，亦即升降器、晶圓或基板。
圖2A係根據本發明之一實施例之一圖例，其顯示一觸覺晶圓升降裝置200(下文中稱之為觸覺升降器200)。觸覺升降器200係用於以受控的方式使晶圓支撐構件201垂直地升高及下降。此外，觸覺升降器200用於在晶圓支撐構件201之升高過程中、感測晶圓支撐構件201與阻礙物之間的碰撞，並且以立即且自動地停止晶圓支撐構件201之垂直移動之方式回應所感測到之碰撞。晶圓支撐構件201之垂直移動之立即且自動的停止，係以一種方式執行，以便避免晶圓支撐構件201之損壞、與碰撞有關的其它物體之損壞、及/或晶圓(若碰撞時晶圓位於晶圓支撐構件201上)之損壞。
晶圓支撐構件201包括數個臂狀部201A，其由中心轂部201C輻射狀地向外延伸。每一臂狀部201A的末端各設有一晶圓嚙合構件201B，晶圓嚙合構件201B用於在中心轂部201C及臂狀部201A上之位置與晶圓嚙合。圖2B係根據本發明之一實施例之一圖例，其顯示圖2A之觸覺升降器200之側視圖。圖2A及2B之特定實施例包括三個臂狀部201A，其分別具有晶圓嚙合構件201B。然而，應當了解，在其它實施例中，晶圓支撐構件201可能包括超過三個臂狀部201A。此外，在其它實施例中，晶圓支撐構件201之形狀可能與本文中所明確畫出之形狀有所不同，只要晶圓支撐構件201能夠穩固地嚙合及支托晶圓104在觸覺升降器200上即可，以便晶圓支撐構件201之藉由觸覺升降器200之垂直移動將造成放置於其上之晶圓104之對應垂直移動。
圖2C係根據本發明之一實施例之一圖例，其顯示觸覺升降器200之分解圖。圖2D係根據本發明之一實施例之一圖例，其顯示組裝形式之觸覺升降器200之特寫橫剖面圖。下述的討論同時適用於圖2C及2D兩者。觸覺升降器200包括以大致垂直的方位加以固定之底座203。支柱205係位於底座203中之垂直通道內。在一實施例中，支柱205係界定為具有延伸穿過底座203內之垂直通道之外圓柱形體。
一般來說，觸覺升降器200係以謹慎的受控方式使支柱205順著底座203之垂直通道上下移動。為了此目的，支柱205係機械連接至垂直傳動系統。在一實施例中，垂直傳動系統中包括電動馬達，以提供支柱205之受控垂直移動。當需要從電動馬達將機械運動轉換成支柱205之垂直運動時，垂直傳動系統可能更包括傳動裝置(例如導螺桿、鏈條、傳動帶、或履帶)以及相關的機械零組件(例如齒輪及鏈輪)。雖然上述的垂直傳動系統實施例係使用電動馬達，應當了解，可以採用其它種類的垂直傳動系統，以提供支柱205之受控垂直移動。例如，在另一實施例中，可以使用基於氣壓的垂直傳動系統。
觸覺晶圓升降器200更包括前述之圖2A-2B之晶圓支撐構件201。晶圓支撐構件201係以大致置中的方式配置於支柱205上。鎖板217係固定於支柱205之上表面。晶圓支撐構件201被允許在相對於鎖板217之垂直方向上自由地移動。此外，晶圓支撐構件201在觸覺升降器200組件內被彈性順應構件213往上推。鎖板217係用於對晶圓支撐構件201之向上移動提供確實的停止。由鎖板217造成之晶圓支撐構件201之向上停止係發生在界面210處。
此外，鎖板217係用於鎖定晶圓支撐構件201相對於支柱205之方位角。為了達成此方位角鎖定，鎖銷215被固定於鎖板217之外側壁之中。在一實施例中，鎖銷215係藉由螺紋連接固定於鎖板217。在另一實施例中，鎖銷215係鎖板217之整合式零件。鎖銷215之尺寸係製作成與晶圓支撐構件201之轂部201C之上表面中所形成之通道相符合，且位於接近鎖板217之位置。
圖2E-2F係根據本發明之一實施例之一圖例，其顯示出部分組裝的觸覺升降器200，露出晶圓支撐構件轂部201C之上表面及鎖板217之上表面。如圖2E所示，通道233係用於容納鎖銷215，且鎖銷215係從鎖板217之外側壁以輻射狀向外突出，如圖2F所示。鎖銷215及對應的通道233係用於防止晶圓支撐構件201相對於鎖板217之實質轉動。圖2E-2F之實施例顯示三個鎖銷215及對應的通道233(位於鎖板217周緣附近、輻射狀等距離之位置)之使用。然而，應當了解，在其它實施例中可以使用不同數目的鎖銷215及對應的通道233。
觸覺升降器200更包括觸覺開關207，配置於鎖板217之中心開口區中。觸覺開關207係固定於觸覺開關固定螺帽211中，以便觸覺開關207之觸發端點朝向上方。觸覺開關207被定義為常閉開關，在被壓下到啟動點後，觸覺開關207開放以使與其連接之電路斷開。如下文中之討論，一些零組件被附加於晶圓支撐構件201，以便晶圓支撐構件201之向下移動(例如，經由碰撞)將導致觸覺開關207被壓下。觸覺開關207係連接至垂直傳動系統，以便在觸覺開關207啟動後立即且自動地中斷支柱205及晶圓支撐構件201之向上移動。
捲繞式電纜231用於將觸覺開關207電連接至垂直傳動系統，亦即連接至垂直傳動系統之馬達控制。圖4係根據本發明之一實施例之一圖例，顯示觸覺升降器200之橫剖面圖，其畫出延伸通過支柱205之捲繞式電纜231。在一實施例中，捲繞式電纜231被界定為包括一對電導線，電連接至觸覺開關207。在一實施例中，在捲繞式電纜231中的該對電導線其中每一者係個別地以電絕緣材料加以覆蓋。該對電導線係位於彈性材料之護套中。護套包括捲繞部分407，用來當晶圓支撐構件201藉由支柱205升高及降低時，提供捲繞式電纜231之伸長及收縮。
在一實施例中，捲繞式電纜231係由一對導線(例如38線規之導線)加以界定，該對導線每一者係以鐵氟龍(Teflon)加以覆蓋。並且，在此實施例中，被鐵氟龍所覆蓋之該對導線係位於聚胺酯(polyurethane)護套內。聚胺酯護套形成及保持捲繞式電纜231之捲繞部分407。在一實施例中，捲繞式電纜231係配置於位於支柱205中之套筒405內。當捲繞式電纜231在支柱205中伸長及收縮時，套筒405提供其平順的移動。在一實施例中，晶圓支撐構件201能夠移動通過約100毫米之垂直範圍。因此，在此實施例中，捲繞式電纜231用於提供通過至少100毫米距離之伸長及收縮。
觸覺升降器200也包括螺紋接頭209，用於從支柱205內較大的導引通孔過渡到與觸覺開關固定螺帽211結合的較小孔。位於支柱205中的較大導引通孔使觸覺晶圓升降器200便於組裝。具體而言，位於支柱205中的較大導引通孔使捲繞式電纜231能夠插入以穿過支柱205之頂部，而非使捲繞式電纜231向上穿過支柱205之底部。
彈性順應構件213係配置於晶圓支撐構件201及支柱205之間。此外，蓋板219係固定於晶圓支撐構件201之上表面。密封物227係配置於蓋板219與晶圓支撐構件轂部201C之上表面之間。密封物227係用於防止晶圓處理材料(例如流體、化學品、副產物等等)侵入觸覺開關207區域。蓋板219係用於抵抗由彈性順應構件213施加於其上之向上力。因此，蓋板219及晶圓支撐構件201被固定在一起，以便將施加於晶圓支撐構件201上的力經由蓋板219傳遞至彈性順應構件213，反之亦然。
更具體地說，彈性順應構件213係藉由固定於晶圓支撐構件201之蓋板219、於晶圓支撐構件201上提供向上的力。在正常狀況時(亦即在晶圓支撐構件201上沒有不正常的向下力時)，由彈性順應構件213所施加之向上力將晶圓支撐構件201保持在相對於觸覺開關207之上置位置。晶圓支撐構件201之正常上置位置，係相當於晶圓支撐構件201與鎖板217於界面210處接觸。此外，彈性順應構件213力(亦即彈性常數)係界定為提供足夠之合力，以防止觸覺開關207因為支柱205之向上加速而切換；但是又足夠低，以當晶圓支撐構件201及阻礙物之間發生碰撞時，允許觸覺開關207之壓縮及切換。
彈性順應構件213係用於當足夠的向下力施加於晶圓支撐構件201時、以類似彈簧的方式作用。由於向下的力施加於晶圓支撐構件201，彈性順應構件231之壓縮允許觸覺開關207之相對應的下壓及啟動。設定彈性順應構件213力，俾使晶圓支撐構件201在其行進路徑中與阻礙物接觸時、將會向下移動，並且因此啟動觸覺開關207。此外，設定彈性順應構件213力，以在破壞力施加於晶圓支撐構件201或阻礙物任一者之前，允許晶圓支撐構件201之向下移動。
在不同的實施例中，彈性順應構件213基本上可以是提供適當彈簧特性之任何種類之彈性順應構件。例如，在一實施例中，彈性順應構件213係一螺旋彈簧。在另一實施例中，彈性順應構件213係由多個螺旋彈簧所界定。在另一實施例中，彈性順應構件213係由一環形橡膠零組件所界定。在又一實施例中，彈性順應構件213係由共同提供適當的彈簧特性之複數環形橡膠零組件之堆疊所界定。
應當了解，彈性順應構件213之所需彈簧常數係根據破壞晶圓支撐構件201或潛在阻礙物所需之力而加以界定。在一實施例中，碳化矽晶圓載具(例如晶圓載具101)代表潛在的阻礙物。在本實施例之一變化類型中，彈性順應構件213係由介於約每英吋20~60磅之範圍之彈簧常數所界定。在本實施例之另一變化類型中，彈性順應構件213係由介於約每英吋30~50磅之範圍之彈簧常數所界定。
觸覺升降器200也包括調整螺絲221，用於在觸覺開關207之上的位置與蓋板219嚙合。調整螺絲221係用於當足夠的向下力被施加於晶圓支撐構件201上、並且經由蓋板219被傳遞至調整螺絲221時，將觸覺開關207壓下。觸覺升降器200更包括調整鎖定螺帽223，以防止調整螺絲221之不必要轉動。此外，也提供調整螺絲蓋225及密封物229，以防止調整螺絲與晶圓處理材料(例如流體、化學品、副產物等等)接觸。
調整螺絲221相對於蓋板219之垂直位置，控制了將觸覺開關207壓下至其啟動點所需之調整螺絲221之垂直移動量。更具體地說，調整螺絲221使得介於調整螺絲221與觸覺開關207之間的間隙208能夠調整。間隙208之調整提供了觸覺開關207啟動所需之晶圓支撐構件201之向下移動多少之調整，亦即，提供了觸覺升降器200敏感度之調整。在一實施例中，調整螺絲221係設定為剛好與觸覺開關207接觸，俾使間隙208被設定為大致為零。在另一實施例中，間隙208係設定為使觸覺開關207之頂部與調整螺絲221之間的垂直距離介於從約0.01英吋至約0.015英吋之範圍。在又一實施例中，間隙208可能為負值，俾使調整螺絲221實際上將觸覺開關207壓下至位於其無效帶內之位置，亦即，尚未到達觸覺開關207之啟動點之位置。
圖3A-3B係根據本發明之一實施例，描繪出觸覺開關207之操作。觸覺開關207係界定為具有半球狀的觸發端，俾使半球狀觸發端之任一處之壓力將使得觸覺開關207向下、朝向其啟動點移動。因此，施加於晶圓嚙合構件201B其中任一者之向下力將使得觸覺開關207之觸發端被壓下。觸覺開關207可能具有從其完全伸展位置到其啟動點之無效帶移動量，如箭頭301所示。當觸覺開關207被壓下通過其無效帶而到達其啟動點時，觸覺開關207被啟動。
在一實施例中，觸覺升降器200被界定，俾使位於支柱205與晶圓支撐構件201之間的間隙204界定出晶圓支撐構件201相對於支柱205之可容許的向下移動範圍。間隙204係設定為足夠大，以使晶圓支撐構件201能夠相對於支柱205充分地向下移動，俾使在晶圓支撐構件201到達支柱205之前、觸覺開關207將被壓下至其啟動點。
在一例示性實施例中，對於用來容納300公釐晶圓之晶圓支撐構件201，間隙204之垂直高度係設定為介於約0.02~0.06英吋之範圍內。在另一例示性實施例中，對於用來容納300公釐晶圓之晶圓支撐構件201，間隙204之垂直高度係設定為約0.04英吋。此外，在一例示性實施例中，對於用來容納200公釐晶圓之晶圓支撐構件201，間隙204之垂直高度係設定為介於約0.01~0.05英吋之範圍內。在另一例示性實施例中，對於用來容納200公釐晶圓之晶圓支撐構件201，間隙204之垂直高度係設定為約0.03英吋。
觸覺升降器200係進一步被界定，俾使當晶圓支撐構件201被往上推、並且在界面210處倚靠著鎖板217而停止時，在鎖板217與蓋板219之間存在著間隙206。間隙206之垂直高度係大於間隙204。因此，在鎖板217與蓋板219接觸之前，晶圓支撐構件201相對於鎖板217之向下移動將停止。
如上文所述，圖4係根據本發明之一實施例，顯示觸覺升降器200之橫剖面圖。當晶圓支撐構件201藉著支柱205之向上移動而垂直地向上移動時，基本上，晶圓支撐構件201、蓋板219、或調整螺絲蓋225之任何部分可能與阻礙物接觸，因此造成晶圓支撐構件201之向下移動，以啟動觸覺開關207。在一實施例中，觸覺升降器200係被界定，俾使施加於晶圓嚙合構件201B其中任一者之至少0.5磅之向下力(如箭頭401所示)足以啟動觸覺開關207。在晶圓嚙合構件201B其中任何一者之上的這種向下力，可造成晶圓支撐構件201相對於支柱205之傾斜，如箭頭409所示。彈性順應構件213使得晶圓支撐構件201的這種傾斜成為可能。此外，在一實施例中，觸覺升降器200係被界定，俾使施加於調整螺絲蓋225之至少1.8磅之向下力(如箭頭403所示)足以啟動觸覺開關207。然而應當了解，在其它實施例中，可以設定彈性順應構件213之彈簧特性，俾使晶圓支撐構件201係可移動的，以在不同於上述之力大小之情況下造成觸覺開關207之啟動。
圖5係根據本發明之一實施例，顯示觸覺晶圓升降裝置(觸覺升降器200)之操作方法之流程圖。該方法包括操作501，用於升高觸覺升降器200之晶圓支撐構件201。該方法也包括操作503，用於回應施加於晶圓支撐構件201上之足夠的向下力，以啟動觸覺開關207。觸覺開關207係常閉開關。施加足夠的向下力於晶圓支撐構件201上，導致觸覺開關207被壓下至其啟動點；此時，觸覺開關207開放以使用於控制晶圓支撐構件201升降之電路斷開。在一實施例中，啟動觸覺開關207所需之夠大之向下力係落在約0.5~2磅之範圍。
回應於觸覺開關207之啟動，該方法包括操作505，用於自動地中斷晶圓支撐構件201之升高。在一實施例中，在切斷觸覺升降器200馬達之後，觸覺升降器200之動量可能導致晶圓支撐構件201持續地移動約3~4公釐之距離。晶圓支撐構件201係具有足夠的順應性，以便在切斷觸覺升降器200馬達後、晶圓支撐構件201之持續移動距離時，能夠防止零組件損壞。此外，觸覺升降器200被調整，以便在觸覺開關207啟動後、且在觸覺開關207本身強制停止前，停止晶圓支撐構件201之向上移動，因此防止觸覺開關207之損壞。
在晶圓支撐升高被中斷之後，該方法包括操作507，用於將晶圓支撐構件201降低至底部位置，亦即，起始位置。該方法可能也包括一操作，用於設定觸覺升降器200之敏感度，俾使觸覺開關207之啟動係在晶圓支撐構件201或與晶圓支撐構件201接觸之結構體其中任一者損壞之前。
雖然本發明已經利用數個實施例加以描述，應當了解，熟悉此項技術領域者在閱讀上述說明書及研讀圖式後，將實現其各種的變更、新增、替換及等效物。因此意謂著，本發明包括落入本發明之真實精神及範疇內之所有該等變更、新增、替換及等效物。
101．．．晶圓載具
103．．．開口區
104．．．晶圓
105A、105B．．．傳動台車
107A、107B．．．引導支架
109．．．傳動軌
111．．．引導軌條
113A、113B．．．側壁
115．．．晶圓溼式處理室
117、119．．．晶圓升降器
121、123．．．門扉組件
125．．．馬達
127．．．處理頭
129．．．輸入模組
131．．．處理模組
133．．．輸出模組
135．．．移動方向
137．．．電腦系統
139．．．控制鏈結
141．．．圖形使用者介面(GUI)
143．．．晶圓支撐片
145．．．晶圓支撐構件
147．．．晶圓升降器
200．．．觸覺升降器
201．．．晶圓支撐構件
201A．．．臂狀部
201B．．．晶圓嚙合構件
201C．．．中心轂部
203．．．底座
204、206、208．．．間隙
205．．．支柱
207．．．觸覺開關
209．．．螺紋接頭
210．．．界面
211．．．觸覺開關固定螺帽
213．．．彈性順應構件
215．．．鎖銷
217．．．鎖板
219．．．蓋板
221．．．調整螺絲
223．．．調整鎖定螺帽
225．．．調整螺絲蓋
227、229．．．密封物
231．．．捲繞式電纜
233．．．通道
301．．．移動量
401、403．．．向下力
405．．．套筒
407．．．捲繞部分
409．．．傾斜
501、503、505、507．．．操作
圖1A係根據本發明之一實施例之一圖例，顯示出包含如本文中所述之晶圓搬運系統之晶圓溼式處理室；
圖1B係根據本發明之一實施例之一圖例，顯示出放置有晶圓於其上之晶圓載具之俯視圖；
圖1C描繪出當晶圓載具位於晶圓升降器上，晶圓升降器被操作以使晶圓支撐構件伸出穿過晶圓載具之開口區；
圖1D描繪出當晶圓支撐構件伸出在晶圓載具之上，晶圓被放置在晶圓升降器之晶圓支撐構件上；
圖1E描繪出在接收晶圓於晶圓支撐構件上之後，晶圓升降器被操作以使晶圓支撐構件降低，俾使晶圓被支撐在晶圓載具之晶圓支撐片上；
圖1F描繪出晶圓升降器使晶圓支撐構件降低至完全下降位置，亦即，起始位置，在處理操作期間，當晶圓載具水平地運送晶圓時，晶圓支撐構件係停留在此；
圖1G描繪出一種情況，其中晶圓載具之開口區與晶圓升降器係未校準的，因此在將晶圓從晶圓載具移開之升高操作時，造成晶圓支撐構件與晶圓載具之間的碰撞；
圖2A係根據本發明之一實施例之一圖例，顯示出一觸覺晶圓升降裝置；
圖2B係根據本發明之一實施例之一圖例，顯示出圖2A中、放置有晶圓於其上之觸覺升降器之側視圖；
圖2C係根據本發明之一實施例之一圖例，顯示出觸覺升降器之分解圖；
圖2D係根據本發明之一實施例之一圖例，顯示出組裝形式之觸覺升降器之特寫橫剖面圖；
圖2E-2F係根據本發明之一實施例之圖例，顯示出部分組裝的觸覺升降器，其露出晶圓支撐構件轂部之上表面及鎖板之上表面；
圖3A-3B係根據本發明之一實施例，描繪出觸覺開關之操作；
圖4係根據本發明之一實施例之一圖例，顯示出觸覺升降器之橫剖面圖，其描繪出延伸通過支柱之捲繞式電纜；及
圖5係根據本發明之一實施例，顯示出觸覺晶圓升降裝置之操作方法之流程圖。
201．．．晶圓支撐構件
201A．．．臂狀部
201B．．．晶圓嚙合構件
205．．．支柱
219．．．蓋板
225．．．調整螺絲蓋
231．．．捲繞式電纜
401、403．．．向下力
405．．．套筒
407．．．捲繞部分
409．．．傾斜

Claims (22)

  1. 一種觸覺晶圓升降裝置，包括一支柱；一垂直傳動裝置，連接至該支柱，該垂直傳動裝置用於提供該支柱之受控上下移動；一晶圓支撐構件，配置於該支柱上；及一觸覺開關，配置於該晶圓支撐構件與該支柱之間，俾使作用於該晶圓支撐構件上之足夠大的向下力導致該觸覺開關之啟動，其中該觸覺開關係連接至該垂直傳動裝置，以便在該觸覺開關啟動後，中斷該支柱及位於其上的該晶圓支撐構件之向上移動。
  2. 如申請專利範圍第1項之觸覺晶圓升降裝置，其中，該晶圓支撐構件包括一中心轂部及從該中心轂部成輻射狀向外延伸的複數個臂狀部，其中每一臂狀部的末端各設有一晶圓嚙合構件，該等晶圓嚙合構件用於在高於該中心轂部及該等臂狀部之位置與該晶圓嚙合。
  3. 如申請專利範圍第1項之觸覺晶圓升降裝置，更包括：一彈性順應構件，配置於該晶圓支撐構件與該支柱之間，俾使施加於該晶圓支撐構件之一夠大之向下力導致該彈性順應構件之壓縮、及該觸覺開關之對應啟動。
  4. 如申請專利範圍第3項之觸覺晶圓升降裝置，更包括：一蓋板，固定於該晶圓支撐構件之一上表面，該蓋板用於抵抗由該彈性順應構件施加於其上之一向上力，其中該蓋板及該晶圓支撐構件係固定在一起，俾使施加於該晶圓支撐構件上之一力經由該蓋板傳遞至該彈性順應構件，反之亦然。
  5. 如申請專利範圍第4項之觸覺晶圓升降裝置，更包括：一調整螺絲，用以在高於該觸覺開關的位置與該蓋板嚙合，當一足夠的向下力被施加於該晶圓支撐構件上、並且經由該蓋板被傳遞至該調整螺絲時，該調整螺絲用於將該觸覺開關壓下；其中，將該觸覺開關壓下至其啟動點所需之該調整螺絲之一垂直移動量，係由該調整螺絲之一垂直方向設定所控制。
  6. 如申請專利範圍第4項之觸覺晶圓升降裝置，更包括：一鎖板，固定於該支柱之一上表面，其中，當該晶圓支撐構件被來自該彈性順應構件經由該蓋板施加於該晶圓支撐構件上之該力往上推時，該鎖板用於提供該晶圓支撐構件之向上移動之強制停止。
  7. 如申請專利範圍第6項之觸覺晶圓升降裝置，其中，該鎖板包括一銷，固定於該鎖板之一外周側之內，其中該晶圓支撐構件包括一通道，用於容納該銷，且其中該銷及該通道係用於防止該晶圓支撐構件相對於該鎖板之實質旋轉。
  8. 如申請專利範圍第1項之觸覺晶圓升降裝置，更包括：一捲繞式電纜，包括與該觸覺開關電連接之一對電導線，其中該捲繞式電纜係配置於位於該支柱內之一通道中；當操作該垂直傳動裝置以使該支柱向上移動時，該捲繞式電纜係界定為伸長；而當操作該垂直傳動裝置以使該支柱向下移動時，該捲繞式電纜係界定為縮回。
  9. 如申請專利範圍第8項之觸覺晶圓升降裝置，其中，該對電導線中的每一者係分別以一電絕緣材料加以覆蓋，其中該對電導線係配置於彈性材料之一護套中；且其中該護套包括一捲繞部分，以容許該捲繞式電纜之伸長及縮回。
  10. 如申請專利範圍第1項之觸覺晶圓升降裝置，其中，該觸覺開關係界定為一常閉開關，於啟動後該常閉開關開放以斷開一電路。
  11. 一種晶圓搬運系統，包括：一晶圓載具，用於在一處理室中水平地移動，該晶圓載具包括具有複數晶圓支撐片之一開口區，該等晶圓支撐片係配置於該開口區之一周緣之周圍，其中該開口區之尺寸係設成能夠容納放置在該等晶圓支撐片上之一晶圓；及一觸覺晶圓升降器，配置於該處理室中低於該晶圓載具之一水平行進之一固定位置，該觸覺晶圓升降器包括：一支柱，一晶圓支撐構件，配置於該支柱上，一垂直傳動裝置，連接至該支柱，該垂直傳動裝置用於提供該支柱及位於其上之該晶圓支撐構件的受控制之上下移動，俾當該晶圓載具被配置在高於該觸覺晶圓升降器時，該支柱及該晶圓支撐構件可移動以穿過該晶圓載具之該開口區，及一觸覺開關，配置於該晶圓支撐構件與該支柱之間，俾使施加於該晶圓支撐構件上之夠大之向下力導致該觸覺開關之啟動；其中，該觸覺開關連接至該垂直傳動裝置，俾於該觸覺開關啟動後，中斷該支柱及位於其上之該晶圓支撐構件的向上移動。
  12. 如申請專利範圍第11項之晶圓搬運系統，其中，該晶圓支撐構件包括一中心轂部及從該中心轂部成輻射狀向外延伸的複數個臂狀部，其中每一臂狀部的末端各設有一晶圓嚙合構件，該等晶圓嚙合構件係用於在高於該中心轂部及該等臂狀部的位置與該晶圓嚙合。
  13. 如申請專利範圍第11項之晶圓搬運系統，更包括：一彈性順應構件，配置於該晶圓支撐構件與該支柱之間，俾使施加於該晶圓支撐構件之一夠大之向下力導致該彈性順應構件之壓縮、及該觸覺開關之對應啟動。
  14. 如申請專利範圍第13項之晶圓搬運系統，更包括：一蓋板，固定於該晶圓支撐構件之一上表面，該蓋板用於抵抗由該彈性順應構件施加於其上之一向上力；其中，該蓋板及該晶圓支撐構件被固定在一起，俾使施加於該晶圓支撐構件上之一力經由該蓋板傳遞至該彈性順應構件，反之亦然。
  15. 如申請專利範圍第14項之晶圓搬運系統，更包括：一調整螺絲，用以在高於該觸覺開關的位置與該蓋板嚙合，當一足夠的向下力被施加於該晶圓支撐構件上、並且經由該蓋板被傳遞至該調整螺絲時，該調整螺絲用於將該觸覺開關壓下；其中，將該觸覺開關壓下至其啟動點所需之該調整螺絲之一垂直移動量，係由該調整螺絲之一垂直方向設定所控制。
  16. 如申請專利範圍第14項之晶圓搬運系統，更包括：一鎖板，固定於該支柱之一上表面，其中，當該晶圓支撐構件被來自該彈性順應構件經由該蓋板施加於該晶圓支撐構件上之該力往上推時，該鎖板用於提供該晶圓支撐構件之向上移動之強制停止。
  17. 如申請專利範圍第16項之晶圓搬運系統，其中，該鎖板包括一銷，固定於該鎖板之一外周側之內，其中該晶圓支撐構件包括一通道，用於容納該銷，且其中該銷及該通道係用於防止該晶圓支撐構件相對於該鎖板之實質旋轉。
  18. 如申請專利範圍第11項之晶圓搬運系統，其中，該觸覺開關係界定為一常閉開關，於啟動後該常閉開關開放以斷開一電路。
  19. 一種觸覺晶圓升降裝置之操作方法，包括：使該觸覺晶圓升降裝置之一晶圓支撐構件上升；回應施加於該晶圓支撐構件上之一夠大之向下力，而啟動一觸覺開關；及回應於該觸覺開關之啟動，自動地中斷該晶圓支撐構件之上升，並且使該晶圓支撐構件降低至一底部位置。
  20. 如申請專利範圍第19項之觸覺晶圓升降裝置之操作方法，更包括：設定該觸覺晶圓升降裝置之敏感度，俾使在該晶圓支撐構件或與該晶圓支撐構件接觸之一結構其中任一者破損之前，啟動該觸覺開關。
  21. 如申請專利範圍第19項之觸覺晶圓升降裝置之操作方法，其中，啟動該觸覺開關所需之該夠大之向下力係落在從約0.5磅到約2磅之範圍內。
  22. 如申請專利範圍第19項之觸覺晶圓升降裝置之操作方法，其中該觸覺開關係一常閉開關，且其中施加於該晶圓支撐構件上之該夠大之向下力導致該觸覺開關被壓下至一啟動點，在該啟動點處，該觸覺開關係開放以將用於控制該晶圓支撐構件之上升之一電路斷開。
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