TWI517950B - 傳送機械手及包括傳送機械手的設備前端模組 - Google Patents

Description

傳送機械手及包括傳送機械手的設備前端模組

此處所討論的實施例係指向傳送機械手及包括傳送機械手的設備前端模組。

習知上，已知有傳送機械手，其配置在形成於設備前端模組(EFEM)中的空間中及傳送諸如半導體晶圓等基板。

傳送機械手典型上包括手臂本體，及例如藉由在由手臂本體與設置在手臂本體的尖端中之末端效應器來固定基板的同時，將手臂本體移動在水平方向上來傳送基板。手臂本體本身通常係由可執行抬起及降下操作之舉起單元所支撐。

因為在EFEM中處理諸如半導體晶圓等產品，所以非常需要保持EFEM內部的空氣相當乾淨。因此，乾淨空氣的下流通常係產生自EFEM的上部，然而，亦建議各種傳送機械手藉由使用其他方法來防止粒子的污染。

例如，建議傳送機械手藉由以蓋子構件覆蓋包括上述的手臂本體及舉起單元之傳送單元來防止由於下流的騷動所散佈之粒子的黏附(例如，見日本專利先行公開出版H10-261690)。

然而，習知傳送機械手具有用以更加抑制由於抬起及降下操作所產生的粒子之室。尤其是，當傳送機械手具有 藉由從傳送機械手的本體單元(在下文中被稱作“基座單元”)之突出來抬起及降下上述舉起單元的結構時，基板會受到由於抬起及降下操作而從基座單元的內部所散佈之粒子污染。

鑑於上述達成實施例的態樣，及實施例的態樣之目的在於設置傳送機械手及包括傳送機械手的設備前端模組，其能夠抑制由於抬起及降下操作之粒子的產生。

根據實施例的態樣之傳送機械手包括手臂單元、基座單元、引導單元、舉起單元、及孔部。手臂單元包括能夠固定欲待傳送的物體之機械手。基座單元被形成實質上箱型。引導單元包括垂直配置在基座單元中之垂直軸。舉起單元被設置成沿著垂直軸可抬起及降下，與將手臂單元支撐在上端部。孔部係開於基座單元的上表面中，及將下流從基座單元的外面排放到內部。

根據實施例的態樣，可抑制由於抬起及降下操作之粒子的產生。

在下文中，將參考附圖詳細說明本申請案所揭示之傳送機械手及包括傳送機械手的設備前端模組之實施例。此發明並不侷限於下面實施例。

在下面，說明配置在EFEM中及傳送欲待傳送的物體 之半導體晶圓的傳送機械手作為例子。而且，“半導體晶圓”被說明作“晶圓”。而且，末端效應器之“機械手”被說明作“手”。

首先，將參考圖1說明根據實施例之傳送機械手的組態。圖1為根據實施例之傳送機械手10的組態之概要立體圖。

為了容易明白說明，在圖1中，圖解包括Z軸之三維笛卡兒座標系統，其中正方向垂直向上及負方向垂直向下。因此，沿著XY平面的方向指示“水平方向”。在用於下面說明之其他圖式中，在某些事例中圖示笛卡兒座標系統。

而且，在下面，有關由複數個元件所組成之組件，在某些事例中，參考號碼只指示元件的其中之一，而省略其他元件的參考號碼。在此事例中，由參考號碼所指示之一元件以及其他元件具有相同組態。

如圖1所示，傳送機械手10包括手11、舉起單元12、第一手臂13、第二手臂14、及基座單元15。基座單元15包括孔部15a及排氣部15b。

第一手臂13及第二手臂14組構傳送機械手10的手臂之手臂單元。

基座單元15被形成實質上箱型，及為固定到EFEM的底壁部(未圖示)之傳送機械手10的主體。基座單元15不一定固定到EFEM的底壁部，及例如可固定到側壁部。而且，使基座單元15可沿著設置在EFEM中之行進 機構等等移動而未固定。

孔部15a為開於基座單元15的上表面中之開口。孔部15a將透過設置在EFEM的上部中之過濾器單元(未圖示)所形成之乾淨空氣的下流引進到欲待排放之基座單元15內。

而且，排氣部15b垂直向下排出下流的排氣流，此下流從外面排放到基座15的內部。稍後將參考圖2A及下面圖式說明孔部15a及排氣部15b的詳細組態。

舉起單元12被設置成沿著垂直配置在基座單元15中之垂直軸可抬起及降下(見圖1中的雙頭箭頭a1)，以及沿著垂直方向(Z軸方向)抬起及降下支撐在上端部之整個手臂單元。

第一手臂13透過繞著軸a2之旋轉接頭(未圖示)連接到舉起單元12，以相對於舉起單元12成樞軸式轉動(見圖1中繞著軸a2之雙頭箭頭)。

第二手臂14透過繞著軸a3之旋轉接頭(未圖示)連接到第一手臂13，以相對於第一手臂13成樞軸式轉動(見圖1中繞著軸a3之雙頭箭頭)。

固定晶圓之末端效應器的手11透過繞著軸a4之旋轉接頭(未圖示)連接到第二手臂14，以相對於第二手臂14成樞軸式轉動(見圖1中繞著軸a4之雙頭箭頭)。因此，包括手11的整個手臂單元移動在水平方向上。

上述旋轉接頭的每一個根據諸如電動機等驅動力的驅動來旋轉。例如，繞著軸a2旋轉旋轉接頭之驅動源係配 置在被形成包括開於舉起單元12的上表面之開口12a的空間中。

接著，將參考圖2A及圖2C說明基座單元15的詳細組態。圖2A及圖2C為從上方觀看之基座單元15的概要圖。

如參考圖1已說明一般，如圖2A所示，基座單元15包括孔部15a在其上表面中。孔部15a被形成沿著舉起單元12的周圍。

如圖2A所示，開口12a係設置在舉起單元12的上表面中之X軸的負方向側上之部位。連同開口12a，舉起單元12本身亦配置在X軸的負方向側上。

以此方式，開口12a及舉起單元12被配置偏移在預定方向上，因此，在預定方向側上可增加手臂單元的樞軸區。

然後，在此事例中，如圖2A所示，沿著舉起單元12的周圍之部分(即、沿著不包括上述預定方向上之側壁的基座單元15之側壁)，孔部15a被形成由區域A、區域B、及區域C所形成之實質上U型。此時，孔部15a被形成，使得區域A、區域B、及區域C的每一個具有足夠寬度。

將參考圖2B說明上述足夠寬度。圖2B為從側表面觀看的習知技術與本實施例之間的比較之概要圖。圖2B概要圖解紙張表面的左側上之習知技術中的舉起單元12及基座單元15’，以及紙張表面的右側上之本實施例中的舉 起單元12及基座單元15。

如圖2B的左側上所示，在習知技術中，空間15a’係設置在舉起單元12與基座單元15’之間，以能夠抬起及降下操作。然而，例如，當舉起單元12被抬起時(見圖2B中的箭頭201)，容易經由空間15a’產生亂流(見圖2B中的彎曲箭頭)。

然後，在習知技術中，粒子P會被亂流散佈及擴散到EFEM內以及會污染晶圓。

如此，如圖2B的右側上所示，在本實施例中，設置在舉起單元12與基座單元15之間具有足夠寬度的孔部15a。本實施例的足夠寬度指示即使舉起單元12被例如抬起時，仍難以產生亂流及能夠滑順地引進由箭頭202所指示的下流之足夠寬度(見圖2B中的箭頭201)。

結果，因為能夠使粒子P難以被亂流散佈以及藉由下流容易包含粒子P在基座單元15中，所以能夠抑制由於抬起及降下操作之粒子P的產生。

稍後將參考圖4B詳細說明圖2A所示之區域A的寬度WA被設定大於孔部15a中之區域B的寬度WB之點。而且，在下面，如圖2A所示，在某些事例中，形成基座單元15之區域A的側邊上之側壁被說明作“表面A”，而形成基座單元15之區域B的側邊上之側壁說明作“表面B”。

如圖2C所示，可設置蓋子構件15c以覆蓋孔部15a，在蓋子構件15c的表面中形成複數個洞以及係由例 如所謂的網構件或穿孔金屬所製成。並不特別限制洞的形狀、配置等等，及只要能夠引進下流而不在基座單元15中產生亂流，則可應用任何形狀及配置。

圖2C圖解藉由細線在蓋子構件15c的表面中複數個洞被形成大體上均勻之事例。以此方式，因為可獲得整流作用及使亂流難以發生在基座單元15中，所以大體上均勻形成複數個洞較佳。

結果，可經由洞將下流整流及滑順地排放到基座單元15內。在本實施例中，蓋子構件15c被設置成覆蓋孔部15a，然而，為了容易瞭解說明，在某些事例中，從圖式省略蓋子構件15c。

接著，將參考圖3A及圖3B說明從側表面所觀看之基座單元15的詳細組態。圖3A為從Y軸的正方向所觀看(即、從“表面A”側所觀看)之基座單元15的內部概要圖。圖3B為從Y軸的負方向所觀看(即、從“表面B”側所觀看)之基座單元15的概要圖。

如圖3A所示，基座單元15包括垂直配置的垂直軸之滾珠螺桿15SS以及一對引導軌道15SR在其內。滾珠螺桿15SS及一對引導軌道15SR組構引導單元15S。

而且，基座單元15包括電動機M。電動機M的輸出軸透過定時帶TB連接到滾珠螺桿15SS的下端部，及繞著軸中心旋轉滾珠螺桿15SS(見圖3A中之雙頭箭頭301)。

如圖3A所示，舉起基座12B係設置在舉起單元12的 下端部中。舉起基座12B包括滾珠螺帽12Ba及舉起方塊12Bb。

滾珠螺帽12Ba為能夠藉由與滾珠螺桿15SS嚙合及將滾珠螺桿15SS的旋轉運動轉換成直線運動而沿著滾珠螺桿15SS移動之構件。而且，舉起方塊12Bb為與引導軌道15SR可滑動式嚙合之構件。

結果，舉起基座12B可連同滾珠螺桿15SS的旋轉一起沿著引導單元15S移動(見圖3A中之雙頭箭頭302)，以及抬起及降下舉起單元12。

而且，如圖3B所示，基座單元15包括排氣部15b在“表面B”中。排氣部15b包括：風扇15ba；及排氣蓋15bb，係設置成覆蓋風扇15ba。

風扇15ba排出排放到基座單元15內的下流。排氣蓋15bb為被整形成從風扇15ba垂直向下排出排氣流之蓋子構件。

在圖3B中，由實線指示設置一排氣部15b之事例，然而，並不限制排氣部15b的數目及排氣部15b的配置位置，例如，可將另一排氣部15b設置在對稱於排氣部15b的位置中，如由兩點鏈線所指示一般。

而且，如在圖3B中由兩點鏈線所指示一般，例如，空氣入口15d可設置在排氣部15b等等上方。利用空氣入口15d的設置，當欲待經由孔部15a引進之下流變得不足時，例如，可從側壁側補償下流及引進到基座單元15內，在基座單元15內大氣壓力被降低，以及由於舉起單 元12的不規律性所導致之基座單元15中的下流之排氣流的騷動被整流。

因此，可將下流充分地引進到基座單元15內，及可整流基座單元15中之下流的排氣流之騷動，如此可防止粒子散佈。更好的是，以類似於用以獲得整流下流之整流作用的孔部15a之事例的方式，設置蓋子構件15c來覆蓋空氣入口15d，如圖3B所示。

而且，圖3B圖解空氣入口15d係設置在亦設置排氣部15b的“表面B”中之例子，然而，並不特別限制設置空氣入口15d之表面，及可將空氣入口15d設置在形成基座單元15的任何側壁中。而且，圖3B之例示並不限制空氣入口15d的形狀及空氣入口15d的數目。

將參考圖4A闡明參考圖3A及圖3B所說明的引導單元15S與排氣部15b之間的配置關係。圖4A為從X軸的正方向所觀看之基座單元15的內部概要圖。

如圖4A所示，包括滾珠螺桿15SS及引導軌道15S之引導單元15S被設置成鄰近於基座單元15的“表面A”。而且，如上述，排氣部15b係設置在基座單元15的“表面B”中。

因此，引導單元15S及排氣部15b係設置在基座單元15的相對側壁上。電動機M係配置在相對側壁之間。

在上述點的前提上，接著，將說明表面A側上之孔部15a的寬度(即、圖2A所示之區域A的寬度WA)。圖4B為說明表面A側上之孔部15a的寬度之從上方所觀看 的基座單元15之概要圖。

如圖4B所示及上述一般，組構引導單元15S之滾珠螺桿15SS及引導軌道15SR被設置成鄰近於基座單元15的“表面A”。

因此，設置成相對於引導單元15S等等可滑動之舉起基座12B的舉起方塊12Bb亦被設置在基座單元15之“表面A”附近。

換言之，在本實施例中，由於舉起單元12的抬起及降下操作而容易使粒子P散佈之可動單元係集中在基座單元15的“表面A”附近。在此前提上，將孔部15a的區域A之寬度WA設定成大於其他寬度(例如，區域B的寬度WB)，藉以確實引進下流到集中可動單元之“表面A”側內。

尤其是，如圖4B所示，當從上方觀看時，孔部15a被形成維持區域A的寬度WA，使得組構引導單元15S之各個構件(諸如滾珠螺桿15SS及引導軌道15SR等)的至少一部分重疊孔部15a。

結果，能夠有效抑制容易產生粒子P之可動部分中的粒子P。

接著，將參考圖5說明引進到基座單元15內之下流的流動路徑。圖5為圖解所引進下流的流動路徑之從X軸的正方向所觀看之基座單元15的內部概要圖。圖5只以簡易方式圖解說明所需的構件。

如圖5所示，藉由移動舉起基座12B來抬起舉起單元 12(見圖5中之箭頭501)。在此事例中，從“表面A”側上之區域A所引進的下流(見圖5中之箭頭502)沿著由於舉起單元12之抬起所形成的空間D中之基座單元15的內壁附近流動，及沿著到達排氣部15b的流動路徑(見圖5中之箭頭504)行進。

以此方式所形成之下流的流動路徑在有效抑制可動單元中所產生之粒子P的同時能夠冷卻電動機M。

而且，如圖5所示，從除了區域A以外的區域(例如、“表面B”側上之區域B)所引進之下流(見圖5中之箭頭503)沿著舉起單元12的周圍在垂直方向上往下流動，及沿著到達排氣部15b的流動路徑(見圖5中之箭頭505)行進。

然後，連同從區域A所引進的下流一起從排氣部15b垂直向下排出下流(見圖5中之箭頭506)。

換言之，以在整流及抑制基座單元15中之粒子P的同時不干擾基座單元15外面整個EFEM中之下流的此種方式，排出引進到基座單元15內之下流。

因此，在抑制由於傳送機械手10的抬起及降下操作之粒子P的產生同時，可將配置傳送機械手10之整個EFEM中的下流環境維持在適當狀態。

如上述，根據本實施例之傳送機械手包括手臂單元、基座單元、引導單元、舉起單元、及孔部。手臂單元包括能夠固定欲待傳送的物體之機械手。基座單元被形成實質上箱型。引導單元包括垂直配置在基座單元中之垂直軸。 舉起單元被設置成沿著垂直軸可抬起及降下，與將手臂單元支撐在上端部。孔部係開於基座單元的上表面中，及將下流從基座單元的外面排放到內部。

因此，根據本實施例之傳送機械手，可抑制由於抬起及降下操作之粒子的產生。

上述實施例圖解舉起單元係配置在相對於基座單元之預定方向側上的事例，然而，並不限制相對於基座單元之舉起單元的配置位置。因此，例如，舉起單元可配置在基座單元的中央。

而且，上述實施例圖解抬起及降下舉起單元之機構(在下文中被說明作“舉起機構”)被組構成包括滾珠螺桿及滾珠螺帽的事例，然而，舉起機構的組件並不侷限於此。例如，舉起機構可被組構成藉由驅動帶子或驅動線性電動機來抬起及降下舉起單元。

而且，上述實施例例示化孔部被形成沿著舉起單元之周圍的一部分之事例，然而，可將孔部形成圍繞舉起單元的整個周圍。

而且，上述實施例例示化舉起單元支撐移動在水平方向上之手臂單元的事例，然而，並不限制手臂單元的移動方向。

而且上述實施例係藉由例示化單一手臂機械手來說明，然而，只要包括支撐手臂單元的舉起單元，並不限制手臂單元的數目。因此，可應用具有兩或更多個手臂之多手臂機械手。

而且，上述實施例係藉由例示化一手係設置在手臂單元的尖端部之事例來說明，然而，並不限制手的數目，可以是兩個或更多個。

而且，上述實施例係藉由例示化欲待傳送的物體主要是晶圓之事例來說明，然而，並不限制欲待傳送的物體種類。

a1‧‧‧雙頭箭頭

a2‧‧‧軸

a3‧‧‧軸

a4‧‧‧軸

A‧‧‧區域

WA‧‧‧寬度

B‧‧‧區域

WB‧‧‧寬度

P‧‧‧粒子

M‧‧‧電動機

TB‧‧‧定時帶

D‧‧‧空間

10‧‧‧傳送機械手

11‧‧‧手

12‧‧‧舉起單元

12a‧‧‧開口

12B‧‧‧舉起基座

12Ba‧‧‧滾珠螺帽

12Bb‧‧‧舉起方塊

13‧‧‧第一手臂

14‧‧‧第二手臂

15‧‧‧基座單元

15’‧‧‧基座單元

15a‧‧‧孔部

15a’‧‧‧空間

15b‧‧‧排氣部

15ba‧‧‧風扇

15bb‧‧‧排氣蓋

15c‧‧‧蓋子構件

15d‧‧‧空氣入口

15S‧‧‧引導單元

15SS‧‧‧滾珠螺桿

15SR‧‧‧引導軌道

201‧‧‧箭頭

202‧‧‧箭頭

301‧‧‧雙頭箭頭

302‧‧‧雙頭箭頭

501‧‧‧箭頭

502‧‧‧箭頭

503‧‧‧箭頭

504‧‧‧箭頭

505‧‧‧箭頭

506‧‧‧箭頭

藉由參考連同附圖一起考量之下面的詳細說明，由於更加瞭解本發明，所以更容易獲得本發明更完整的體會及其附加有利點，其中：圖1為根據實施例之傳送機械手的整體組態之概要立體圖；圖2A為從上方觀看之基座單元的第一概要圖；圖2B為從側表面觀看的習知技術與本實施例之間的比較之概要圖；圖2C為從上方觀看之基座單元的第二概要圖；圖3A為從Y軸的正方向觀看之基座單元的內部概要圖；圖3B為從Y軸的負方向觀看之基座單元的概要圖；圖4A為從X軸的正方向觀看之基座單元的內部概要圖；圖4B為說明表面A側上之孔部的寬度之從上方觀看的基座單元之概要圖；以及 圖5為引進的下流之流動路徑的從X軸之負方向觀看的基座單元之內部概要圖。

a1‧‧‧雙頭箭頭

a2‧‧‧軸

a3‧‧‧軸

a4‧‧‧軸

10‧‧‧傳送機械手

11‧‧‧手

12‧‧‧舉起單元

12a‧‧‧開口

13‧‧‧第一手臂

14‧‧‧第二手臂

15‧‧‧基座單元

15a‧‧‧孔部

15b‧‧‧排氣部

Claims (8)

1. 一種傳送機械手，包含：手臂單元，其包括能夠固定待傳送的物體之機械手；基座單元，被形成實質上箱型；引導單元，其包括垂直配置在該基座單元中之垂直軸；舉起單元，其被設置成可沿著該垂直軸抬起及降下，與將該手臂單元支撐在上端部；以及孔部，其係開於該基座單元的上表面中，且將下流從該基座單元的外部排放到內部，其中，該孔部係呈對應於該基座單元的該上表面中之該引導單元的上部之部位的寬度被設定成大於未對應於該基座單元的該上表面中之該引導單元的該上部之部位的寬度。
2. 根據申請專利範圍第1項之傳送機械手，其中，該孔部係沿著該舉起單元的周圍形成在該基座單元之該上表面中。
3. 根據申請專利範圍第2項之傳送機械手，其中該舉起單元係配置成鄰近於形成該基座單元的側壁之中的一側壁，以及該孔部沿著該一側壁以外的另一側壁形成。
4. 根據申請專利範圍第1項、第2項、或第3項之傳送機械手，其中，該孔部係覆蓋有蓋子構件，該蓋子構件的表面中形成複數個洞。
5. 根據申請專利範圍第1項、第2項、或第3項之傳 送機械手，其中該引導單元係配置成鄰近於形成該基座單元的側壁之中的一側壁，以及當從上方觀看時，該孔部係形成重疊該引導單元的一部分。
6. 根據申請專利範圍第1項、第2項、或第3項之傳送機械手，另包含排氣部，其包括設置在該基座單元的側壁中之風扇；以及排氣蓋，其係設置成覆蓋該風扇，且被整形成從該風扇垂直向下排出排氣流。
7. 根據申請專利範圍第6項之傳送機械手，其中，該排氣部係設置在與鄰近於設置該引導單元之側壁相對的一側上之側壁中。
8. 一種設備前端模組，其包含根據申請專利範圍第1項之傳送機械手。