TWI479596B - 半導體晶圓搬運用手 - Google Patents

Description

半導體晶圓搬運用手

本發明係關於一種用於搬運半導體晶圓之半導體晶圓搬運用手。

以往，收納於容器中之半導體晶圓(以下適宜地稱為「晶圓」)係用手自容器中取出，並暫時載置於對準裝置上。載置於對準裝置上之晶圓係藉由對準裝置來檢測凹口，並使該凹口對準於既定的位置。藉由對準裝置而對準之晶圓係用手自對準裝置中取出，並搬運至用於處理晶圓之晶圓處理裝置。

然而，上述方法中，即使藉由對準裝置檢測出晶圓之凹口，當使晶圓自對準裝置移動至手上時，亦會導致晶圓之位置產生偏離。由此，使晶圓自手中移動至晶圓處理裝置後，晶圓相對晶圓處理裝置會產生位置偏離，從而產生無法進行高精度之晶圓處理之問題。又，會產生將晶圓載置於對準裝置中進行位置對準需要花費時間，及必須確保設置對準裝置之空間等其他較多障礙。

對此，已知有如下方法：用手將晶圓自容器中取出，於手上進行對準後，再將該晶圓搬運至晶圓處理裝置(參照下述專利文獻1)。此方法係以於手上藉由晶圓保持部來保持晶圓之狀態使該晶圓進行旋轉，並藉由凹口感測器來檢測凹口，實施晶圓之對準。

[專利文獻1]　日本專利特開2004-165280號公報

然而，於上述先前技術中，雖然可使晶圓旋轉進行凹口檢測，但此僅為凹口位置之判別。即，於晶圓處理裝置上載置晶圓之情形時，不僅必須將晶圓凹口之位置，而且必須將晶圓之中心位置對準晶圓處理裝置。上述先前技術之方法係於將各種直徑之晶圓載置於晶圓處理裝置時，因直徑大小不同而導致晶圓之中心位置相對晶圓處理裝置產生位置偏離，從而無法進行高精度之晶圓處理。

因此，考慮到上述情況，本發明之目的在於提供一種半導體晶圓搬運用手，可進行晶圓之凹口之位置對準，且，即使搬運不同直徑之晶圓之情形時，亦可將晶圓之中心位置對準晶圓處理裝置。

本申請案第1發明係一種將半導體晶圓自收納上述半導體晶圓之容器中取出，搬運至用以處理上述半導體晶圓之處理裝置之半導體晶圓搬運用手，其特徵在於包括：手構件本體；手構件，設置於上述手構件本體，可相對上述手構件本體移動；保持構件，設置於上述手構件本體或上述手構件，可相對上述手構件移動；第1旋轉構件，可旋轉地設置於上述手構件，且與上述半導體晶圓接觸；第2旋轉構件，可旋轉地設置於上述保持構件，且與上述半導體晶圓接觸，與上述第1旋轉構件一起使上述半導體晶圓旋轉；移動手段，使上述手構件與上述保持構件，沿上述第1旋轉構件與上述第2旋轉構件相互背離之方向或者相互接近之方向移動相同距離；及凹口檢測手段，用於檢測上述半導體晶圓之凹口。

本申請案第2發明係如上述第1發明之半導體晶圓搬運用手，其中，於上述第1旋轉構件及上述第2旋轉構件，形成有用於避免與上述半導體晶圓之徑向外側端部接觸之槽部。

根據第1發明，手上之半導體晶圓係藉由第1旋轉構件與第2旋轉構件所保持。此時，手構件及保持構件係藉由移動手段之作用，而沿第1旋轉構件與第2旋轉構件相互背離或相互接近之方向移動相同距離。藉此，於保持直徑相對較大之半導體晶圓之情形時，第1旋轉構件與第2旋轉構件，係沿第1旋轉構件與第2旋轉構件相互背離之方向移動相同距離。另一方面，於保持直徑相對較小之半導體晶圓之情形時，第1旋轉構件與第2旋轉構件，係沿第1旋轉構件與第2旋轉構件相互接近之方向移動相同距離。由於第1旋轉構件與第2旋轉構件以此方式對應於半導體晶圓之直徑大小移動相同距離，因此，藉由各旋轉構件所保持之半導體晶圓即使直徑不同，其中心位置亦通常呈一致並對準。

另外，若由驅動手段對第2旋轉構件施加旋轉驅動力，則半導體晶圓進行旋轉，隨之，第1旋轉構件亦從動地進行旋轉。而且，藉由凹口檢測手段來檢測半導體晶圓之凹口，並以使凹口位於既定之位置之方式，進行半導體晶圓之位置對準。

如上所述，根據本發明，可進行晶圓之凹口之位置對準，同時，即使搬運直徑不同之晶圓之情形時，亦可使晶圓之中心位置對準處理裝置。

根據第2發明，係藉由於第1旋轉構件及第2旋轉構件形成槽部，而使半導體晶圓藉由各旋轉構件所保持時與旋轉時，使半導體晶圓之徑向外側端部不接觸於各旋轉構件。藉此，可防止外力作用於半導體晶圓之徑向外側端部，而導致半導體晶圓破損或破裂之情形。

其次，參照圖式，對本發明一實施形態之半導體晶圓搬運用手進行說明。

如圖1至圖6所示，半導體晶圓搬運用手10具有可連接於機械手1之連桿機構3之手構件本體12。於該手構件本體12上面設置有可前後方向移動之手構件14。即，於手構件14下面形成有朝移動方向延伸之突出部(省略圖示)，且於手構件本體12形成有供突出部插入之凹部(省略圖示)，藉由突出部沿凹部移動，而實現手構件14之相對手構件本體12適當之移動。

如圖5所示，於手構件本體12與手構件14之間，設置有可使手構件14相對手構件本體12移動之第1空氣壓缸16。該第1空氣壓缸16，係由氣缸構件及藉由空氣壓而收納於氣缸構件之內部或者自氣缸構件中拉出之拉桿構件所構成。又，如圖9所示，第1空氣壓缸16係連接有空氣供給源18與控制器20，且藉由控制器20來控制空氣壓，調整拉桿構件相對氣缸構件之移動距離。

如圖2至圖5所示，手構件14係整體形成為平板狀，且其前端部形成有兩個突狀部22。於各突狀部22上安裝有旋轉滾輪24。該旋轉滾輪24係由可旋轉地支撐於各突狀部22之旋轉軸26、及安裝於旋轉軸26之滾輪部28所構成。

於此，如圖7所示，於滾輪部28之外周面形成有槽部30。該槽部30由沿圓周方向形成之中心槽32、及自中心槽32形成至徑向外側之傾斜槽34所構成。半導體晶圓W之外周面係於剖視(側視)時，自徑向內側朝向徑向外側形成為尖細狀，且於其徑向外側端部形成有尖端部r1。因此，於半導體晶圓W之外周面形成有傾斜部t1。

於由旋轉滾輪24保持著半導體晶圓W之狀態下，藉由半導體晶圓W自身重量，而使滾輪部28下側之傾斜槽34與半導體晶圓W之傾斜部t1接觸。此時，由於半導體晶圓W之尖端部r1位於滾輪部28之中心槽32附近，因此，尖端部r1不會與滾輪部28接觸。藉此，外力不會自滾輪部28作用於半導體晶圓W之尖端部r1，故尖端部r1不會破損或者尖端部r1不會產生裂紋，因此，可防止半導體晶圓W劣化。

如圖2至圖5所示，於手構件本體12上面設置有可前後方向移動之保持構件36。即，保持構件36與手構件14係構成為可沿相同之方向移動，故保持構件36與手構件14可沿相互背離之方向移動，或沿相互接近之方向移動。

保持構件36係具有俯視時近似U字狀之基座構件38。於該基座構件38之下面形成有一對延伸於移動方向之支撐片(省略圖示)。又，於手構件本體12上面形成有插入至該支撐片之間之導引部(省略圖示)，且藉由於導引部插入至支撐片之間之狀態下保持構件36沿導引部移動，而實現保持構件36相對手構件14之適當移動。

如圖2及圖3所示，於基座構件38之上面設置有驅動部44。該驅動部44係由驅動馬達46、多個驅動力傳遞滾輪48、架設於驅動馬達46之旋轉軸所安裝之滑輪與多個驅動力傳遞滾輪48之傳輸帶50、及覆蓋該等構成構件之框體52所構成。藉此，若驅動驅動馬達46，則其之驅動力將經由滑輪傳遞至傳輸帶50。接著，驅動力經由傳輸帶50傳遞至多個驅動力傳遞滾輪48。以此方式，多個驅動力傳遞滾輪48與傳輸帶50一起進行旋轉。

如圖9所示，於驅動部44之前方側面安裝有凹口檢測感測器54。該凹口檢測感測器54係檢測半導體晶圓W之凹口者，由具有發光部與受光部之光感測器等構成。凹口檢測感測器54亦可設置於手構件14或手構件本體12。再者，該凹口檢測感測器54係以往所熟知者，故省略其詳細構成之說明。

又，於多個驅動力傳遞滾輪48中前方側之兩個驅動力傳遞滾輪48A之下端部，設置有用於保持並旋轉半導體晶圓W之定位滾輪56。即，定位滾輪56係安裝於驅動力傳遞滾輪48A之旋轉軸，並構成為與驅動力傳遞滾輪48A一起進行旋轉。

於此，如圖8所示，定位滾輪56具有安裝於旋轉軸上之滾輪部58，且與旋轉滾輪24相同，於滾輪部58外周面形成有槽部60。該槽部60由沿圓周方向形成之中心槽62、及自中心槽62形成至徑向外側之傾斜槽64所構成。

藉此，於藉由定位滾輪56而保持半導體晶圓W之狀態下，以與藉由旋轉滾輪24而保持半導體晶圓W之情形相同之方式，藉由半導體晶圓W自身重量，使滾輪部58下側之傾斜槽64與半導體晶圓W之傾斜部t1接觸。此時，由於半導體晶圓W之尖端部r1位於滾輪部58之中心槽62附近，因此，尖端部r1不會與滾輪部58接觸。藉此，外力不會自滾輪部58作用於半導體晶圓W之尖端部r1，從而不會使尖端部r1破損或者使尖端部r1中產生裂紋，因此，可防止半導體晶圓W產生不良現象。

如圖5所示，於手構件本體12與保持構件36之間，設置有可使保持構件36相對手構件本體12移動之第2空氣壓缸66。該第2空氣壓缸66由氣缸構件及藉由空氣壓而收納於氣缸構件之內部或自氣缸構件中拉出之拉桿構件所構成。又，如圖9所示，於第2空氣壓缸66連接有空氣供給源18與控制器20，且藉由控制器20而控制空氣壓，調整拉桿構件相對氣缸構件之移動距離。

於此，如圖5及圖9所示，控制器20係以使第1空氣壓缸16之拉桿構件之伸縮動作與第2空氣壓缸66之拉桿構件之伸縮動作成為固定之關係之方式進行控制。即，控制器20以沿旋轉滾輪24與定位滾輪56相互背離之方向(圖6中箭頭M之方向)或者僅以相同距離，在相互接近之方向(圖6中箭頭N之方向)僅移動相同距離之方式，控制手構件14與保持構件36之移動。藉此，利用手構件14之旋轉滾輪24與保持構件36之定位滾輪56保持直徑較小之半導體晶圓W之後，利用手構件14之旋轉滾輪24與保持構件36之定位滾輪56保持直徑較大之半導體晶圓W時，手構件14(旋轉滾輪24)與保持構件36(定位滾輪56)，係沿相互背離之方向僅移動相同之距離。另一方面，利用手構件14之旋轉滾輪24與保持構件36之定位滾輪56保持直徑較大之半導體晶圓W之後，利用手構件14之旋轉滾輪24與保持構件36之定位滾輪56保持直徑較小之半導體晶圓W時，手構件14(旋轉滾輪24)與保持構件36(定位滾輪56)，係沿相互接近之方向僅移動相同之距離。藉此，藉由手構件14之旋轉滾輪24與保持構件36之定位滾輪56所保持之半導體晶圓W之中心O之位置無論直徑之大小，均可經常設定於固定之位置，可使半導體晶圓W之中心O對準。

繼而，對本實施形態之半導體晶圓搬運用手10之作用進行說明。

如圖1所示，使半導體晶圓搬運用手10進入收納有半導體晶圓W之容器68，並藉由半導體晶圓搬運用手10之手構件14與保持構件36而保持半導體晶圓W。

如圖6所示，半導體晶圓W係以受到手構件14之旋轉滾輪24與保持構件36之定位滾輪56夾持之形式得以保持。繼之，藉由驅動馬達46進行驅動，而使定位滾輪56旋轉，且使該定位滾輪56之旋轉力傳遞至半導體晶圓W，從而使半導體晶圓W進行旋轉。此時，由於旋轉滾輪24發揮從動滾輪之作用，因此，該旋轉滾輪24隨著半導體晶圓W旋轉，而從動地進行旋轉。如此般，由旋轉滾輪24與定位滾輪56所保持之半導體晶圓W進行旋轉，藉由凹口檢測感測器54來檢測半導體晶圓W之凹口，完成凹口之位置對準。

於此，如圖7及圖8所示，由於旋轉滾輪24與定位滾輪56之各滾輪部28、58，分別形成有中心槽32、62，因此，所保持之半導體晶圓W之徑向外側端部之尖端部r1不會與旋轉滾輪24及定位滾輪56接觸。因此，外力不會自旋轉滾輪24及定位滾輪56作用於由旋轉滾輪24與定位滾輪56保持著進行旋轉之半導體晶圓W之徑向外側端部之尖端部r1。藉此，可防止於半導體晶圓W之位置對準過程中導致半導體晶圓W破損或破裂。其結果，可防止於半導體晶圓W之位置對準作業中，半導體晶圓W產生不良現象。

凹口經檢測且完成凹口之位置對準之半導體晶圓W，係藉由半導體晶圓搬運用手10而搬運至既定之晶圓處理裝置70(參照圖1)並進行各處理。

如圖6所示，當其次進行凹口之位置對準之半導體晶圓W之直徑大於剛完成位置對準之半導體晶圓W之直徑時，手構件14與保持構件36沿相互背離之方向移動相同之距離。於此，如圖5及圖9所示，手構件14與保持構件36係經由各空氣壓缸16、66而實現。自空氣供給源18朝向各空氣壓缸16、66之空氣流入係由控制器20而控制，藉由利用控制器20對各空氣壓缸16、66之動作進行適當控制，而實現手構件14與保持構件36沿相互背離之方向僅移動相同之距離。

藉此，如圖6所示，即使保持著直徑較大之半導體晶圓W進行凹口之位置對準之情形時，經對準之半導體晶圓W之中心O之位置亦經常為固定之位置，故即便保持不同直徑之半導體晶圓W，亦可使半導體晶圓W之中心O對準。

另一方面，當其次進行凹口之位置對準之半導體晶圓W之直徑小於剛完成位置對準之半導體晶圓W之直徑時，手構件14與保持構件36係沿相互接近之方向僅移動相同之距離。於此，如圖5及圖9所示，手構件14與保持構件36係經由各空氣壓缸16、66而實現。自空氣供給源18朝向各空氣壓缸16、66之空氣流入係由控制器20而控制，藉由利用控制器20對各空氣壓缸16、66之動作進行適當控制，而實現手構件14與保持構件36沿相互接近之方向僅移動相同之距離。

藉此，如圖6所示，即使保持著直徑較小之半導體晶圓W進行凹口之位置對準之情形時，經對準之半導體晶圓W之中心O之位置亦經常為固定之位置，故即使保持不同直徑之半導體晶圓W，亦可使半導體晶圓W之中心O對準。

如上所述，可藉由使用本實施形態之半導體晶圓搬運用手10，而無論半導體晶圓W之直徑大小，均可同時使半導體晶圓W之凹口位置與中心O之位置對準(定位)。另外，由於無需準備對準裝置並藉由對準裝置來進行凹口之位置對準，因此，無需對準裝置之空間，從而可降低裝置之成本，實現裝置小型化。又，由於可於半導體晶圓搬運用手10上使凹口及中心位置對準，並直接搬運至晶圓處理裝置70，因此，與另外設置對準裝置之構成相比，可縮短將半導體晶圓W自容器68中取出、供給至晶圓處理裝置70之時間。同時，可降低將半導體晶圓W搬運至晶圓處理裝置70時半導體晶圓W相對晶圓處理裝置70之位置偏離。其結果，可提高晶圓處理裝置70中半導體晶圓W之處理精度。

再者，如圖10及圖11所示，較佳為於手構件14之各突狀部22安裝多個旋轉滾輪24A、24B之構成。即，於各突狀部22，並列安裝兩個可沿半導體晶圓W之圓周方向旋轉之旋轉滾輪24A、24B。因此，於兩個突狀部22為合計安裝有4個旋轉滾輪之構成。於此，各突狀部22僅安裝一個旋轉滾輪24之構成，因旋轉滾輪24直徑較小，故存在旋轉滾輪24陷入半導體晶圓W之凹口N，造成半導體晶圓W之旋轉位置偏離，又，因旋轉滾輪24陷入半導體晶圓W之凹口N之衝擊而造成半導體晶圓W破損之可能性。然而，各突狀部22安裝兩個以上之旋轉滾輪24A、24B之構成，由於兩個旋轉滾輪24A、24B中之一方之旋轉滾輪24A即將陷入半導體晶圓W之凹口N時，另一旋轉滾輪24B會接觸於半導體晶圓W之外周面而進行干涉，故而阻止一方之旋轉滾輪24A陷入半導體晶圓W之凹口N。如此般，由於兩個旋轉滾輪24A、24B中一方之旋轉滾輪24A(24B)經常阻止另一旋轉滾輪24B(24A)陷入半導體晶圓W之凹口N，因此可防止半導體晶圓W之旋轉位置偏離或破損。

又，本實施形態之半導體晶圓搬運用手可適用於以下兩種類型之構成：手構件14接觸於半導體晶圓W下側平面進行位置對準之構成，及手構件14於與半導體晶圓W下側平面非接觸之狀態(焰熔法)下進行位置對準之構成。

1．．．機械手

3．．．連桿機構

10．．．半導體晶圓搬運用手

12．．．手構件本體

14．．．手構件

16．．．第1空氣壓缸(移動手段)

18．．．空氣供給源

20．．．控制器

22．．．突狀部

24．．．旋轉滾輪(第1旋轉構件)

24A、24B．．．旋轉滾輪

26．．．旋轉軸

28、58．．．滾輪部

30、60．．．槽部

32、62．．．中心槽

34、64．．．傾斜槽

36．．．保持構件

38．．．基座構件

44．．．驅動部

46．．．驅動馬達

48、48A．．．驅動力傳遞滾輪

50．．．傳輸帶

52．．．框體

54．．．凹口檢測感測器(凹口檢測手段)

56．．．定位滾輪(第2旋轉構件)

66．．．第2空氣壓缸(移動手段)

68．．．容器

70．．．晶圓處理裝置(處理裝置)

M．．．旋轉滾輪24與定位滾輪56之相互背離之方向

N．．．旋轉滾輪24與定位滾輪56之相互接近之方向(半導體晶圓W之凹口)

O．．．半導體晶圓W之中心

r1．．．尖端部

t1．．．傾斜部

W．．．半導體晶圓(晶圓)

圖1係本發明一實施形態之半導體晶圓搬運用手之概念圖。

圖2係本發明一實施形態之半導體晶圓搬運用手之立體圖。

圖3係本發明一實施形態之半導體晶圓搬運用手之俯視圖。

圖4係本發明一實施形態之半導體晶圓搬運用手之後視圖。

圖5係表示本發明一實施形態之半導體晶圓搬運用手之驅動機構之圖。

圖6係利用本發明一實施形態之半導體晶圓搬運用手，保持不同直徑之半導體晶圓時之比較圖。

圖7係表示藉由本發明一實施形態之半導體晶圓搬運用手之第1旋轉構件，來保持半導體晶圓時之狀態之剖視圖。

圖8係表示藉由本發明一實施形態之半導體晶圓搬運用手之第2旋轉構件，來保持半導體晶圓時之狀態之剖視圖。

圖9係表示本發明一實施形態之半導體晶圓搬運用手之控制系統之方塊圖。

圖10係本發明一實施形態之半導體晶圓搬運用手之變形例之俯視圖。

圖11係表示本發明一實施形態之半導體晶圓搬運用手之變形例，旋轉滾輪與半導體晶圓之凹口之位置關係之局部放大圖。

10．．．半導體晶圓搬運用手

12．．．手構件本體

14．．．手構件

22．．．突狀部

24．．．旋轉滾輪(第1旋轉構件)

36．．．保持構件

38．．．基座構件

44．．．驅動部

46．．．驅動馬達

48、48A．．．驅動力傳遞滾輪

50．．．傳輸帶

52．．．框體

56．．．定位滾輪(第2旋轉構件)

M．．．旋轉滾輪24與定位滾輪56之相互背離之方向

N．．．旋轉滾輪24與定位滾輪56之相互接近之方向(半導體晶圓W之凹口)

O．．．半導體晶圓W之中心

W．．．半導體晶圓(晶圓)

Claims (2)

1. 一種半導體晶圓搬運用手，其係將半導體晶圓自收納上述半導體晶圓之容器中取出，並搬運至用以處理上述半導體晶圓之處理裝置之半導體晶圓搬運用手，其特徵在於包括：手構件本體；手構件，設置於上述手構件本體，可相對上述手構件本體移動；保持構件，設置於上述手構件本體或上述手構件，可相對上述手構件移動；第1旋轉構件，可旋轉地設置於上述手構件，且與上述半導體晶圓接觸；第2旋轉構件，可旋轉地設置於上述保持構件，且與上述半導體晶圓接觸，並與上述第1旋轉構件一起使上述半導體晶圓旋轉；移動手段，使上述手構件與上述保持構件沿上述第1旋轉構件與上述第2旋轉構件相互背離之方向或者相互接近之方向移動相同之距離；凹口檢測手段，用以檢測上述半導體晶圓之凹口；及槽部，形成於上述第1旋轉構件及上述第2旋轉構件，用於避免與上述半導體晶圓之徑向外側端部接觸；上述各槽部具有沿圓周方向形成之中心槽、及自上述中心槽形成至徑向外側之傾斜槽。
2. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓搬運用手，其中，上述第1旋轉構件係沿上述半導體晶圓之圓周方向設有複數個。