TWI517952B - 機器人系統 - Google Patents

Description

機器人系統

本文內所述之實施例係指一種機器人系統。

以往，吾人已知一機器人系統藉由使用一機器人(例如一在水平方向以關節連接之機器人)在半導體製造過程中將一基板(例如一晶圓)輸送進出一處理裝置。

在此一機器人系統中，安全且確實輸送一基板之重要性已隨著基板(待輸送之物件)之尺寸及成本增加而增加。因此，近來已有多項用於安全且確實輸送一基板之技術提出。

例如，日本專利特許公開2011-159738號即揭露一用於在輸送期間藉由設置一具有抓持機構之機器人「手部」(用於放置一基板)，以防止基板移位及類似者。

在日本專利特許公開2011-159738號所揭述之技術中，為了藉由抓持機構確實抓持一基板，在機器人從一處理裝置接收基板之後，機器人暫時停止且抓持機構隨後操作。再者，在日本專利特許公開2011-159738號所揭述之技術中，基板之存在或不存在係基於操作抓持機構後之抓持機構操作狀態而確認，且在其確認基板存在於手部上之後，機器人才會再次操作以退回手部。

惟，在日本專利特許公開2011-159738號所揭述之技術中，基板之抓持操作及存在/不存在確認係獨立於手部 之退回操作而執行。易言之，在日本專利特許公開2011-159738號所揭述之技術中，當執行基板之抓持操作及存在/不存在確認時，手部之退回操作並不執行，因此，輸送基板所需之時間可能變長。

本發明之一態樣係有鑑於此而達成，且本實施例之一態樣之一目的在提供一種可縮短輸送一基板所需時間之機器人系統。

根據本實施例之一態樣之一種機器人系統包括一機器人，其包括一包括有抓持機構以抓持一薄板形工件之手部及一用於移動手部之臂部，及一機器人控制裝置，其控制機器人。當藉由控制機器人以令機器人在一預定之工件轉移位置轉移工件時，機器人控制裝置即藉由操作抓持機構以執行工件之一存在/不存在確認，同時在手部到達工件轉移位置之後，令手部退回。

根據本實施例之一態樣，輸送一基板所需之時間可以縮短。

文後，本申請案中所揭露之一種機器人系統之實施例將參考附圖詳細說明之。在文後所示之實施例中，其說明一機器人包括一由二手部組成之手部，即例如一上手部及一下手部，惟，機器人也可以包括單一手部。本發明並不 限於以下實施例。

首先，根據一第一實施例之一機器人系統將參考圖1說明如下。圖1係概略圖，揭示根據第一實施例之機器人系統之組態。

在文後，為了讓位置關係清楚，彼此垂直之一X軸線方向、一Y軸線方向及一Z軸線方向定義如下。再者，在文後，一Z軸線正方向為垂直朝上且X軸線方向與Y軸線方向為水平方向。

如圖1中所示，根據第一實施例之一機器人系統1包括一基板輸送單元2、一基板供給單元3、及一基板處理單元4。基板輸送單元2包括一機器人10及一容置機器人10之殼體20。

機器人10包括一可固持一作為一待輸送物件之晶圓W之手部11、一將手部11移動於水平方向之臂部12、及一支撐臂部12以使其可在水平方向升降且更可樞轉之基座13。基座13配置於一基座安裝架23上，其形成殼體20之一底壁部分。

機器人10在基板供給單元3與基板處理單元4之間對晶圓W執行一輸送操作，例如，一從基板供給單元3接收晶圓W及將接收到之晶圓W輸送至基板處理單元4之操作。

再者，機器人10之手部11備有一抓持機構，以抓持晶圓W。除了抓持機構外，機器人10之一特定組態及操作情形將參考圖2說明於後。

殼體20例如係一稱為設備前端模組(EFEM)之當地清潔設備且乾淨空氣之向下流係由一設於上部中之過濾單元24產生。殼體20之內側即由向下流維持在一高潔淨度狀態。

腿部25設置於基座安裝架23之下表面上，及一預定間隙係藉由腿部25而形成於殼體20與一安裝表面100之間。

基板供給單元3連接於殼體20的X軸線正方向側上之一側表面21，使得基板供給單元3容許與殼體20內側連通。再者，基板處理單元4連接於殼體20的X軸線負方向側上之一側表面22，使得基板處理單元4容許與殼體20內側連通。依此，在機器人系統1中，基板供給單元3及基板處理單元4係透過殼體20而連接於彼此。

基板供給單元3包括一將複數個晶圓W儲存於垂直方向的多數個平台中之前開式晶圓盒(FOUP)30，及一將前開式晶圓盒30支撐在一預定高度平台31。在前開式晶圓盒30中，一圖中未示之蓋子配置於面向殼體20側之狀態，及前開式晶圓盒30藉由一前開式晶圓盒開啟器(圖中未示)以連接於殼體20，開啟器用於將蓋子開啟及封閉。複數個前開式晶圓盒30可在Y方向平行配置於平台31上。

基板處理單元4係例如一在半導體製造過程中在晶圓W上執行預定處理之處理單元，例如清洗處理、薄膜沈積處理、及微影蝕刻處理。基板處理單元4包括一執行預定 處理之處理裝置40。

機器人系統1係組態如上及使用機器人10執行前開式晶圓盒30內所容置晶圓W至處理裝置40之輸送、由處理裝置40處理之晶圓W至前開式晶圓盒30之輸送、及類似者。

在根據第一實施例之機器人系統1中，輸送晶圓W所需之時間縮短且晶圓W之摩擦係藉由設計時序以操作用於抓持晶圓W的抓持機構及手部11之依循路徑而防止。諸點將明確說明於後。

圖2係概略圖，揭示機器人10之組態。如圖2中所示，根據第一實施例之機器人10包括手部11、臂部12、及基座13。再者，臂部12包括一升降單元12a、關節12b、12d、12f、一第一臂部單元12c、一第二臂部單元12e。

基座13為一配置於基座安裝架23(請參閱圖1)上的機器人10之基座單元。升降單元12a係可滑動的從基座13(請參閱圖2中之雙頭箭號a0)設置於垂直方向(Z軸線方向)，及在垂直方向升降臂部12。

關節12b係一相關於一軸線a1(請參閱圖2中相關於軸線a1之雙頭箭號)之旋轉關節。第一臂部單元12c經由關節12b連接於升降單元12a，其可相對於升降單元12a而旋轉。

再者，關節12d係一相關於一軸線a2(請參閱圖2中相關於軸線a2之雙頭箭號)之旋轉關節。第二臂部單元 12e經由關節12d連接於第一臂部單元12c，其可相對於第一臂部單元12c而旋轉。再者，關節12f係一相關於一軸線a3(請參閱圖2中相關於軸線a3之雙頭箭號)之旋轉關節。手部11經由關節12f連接於第二臂部單元12e，其可相對於第二臂部單元12e而旋轉。

機器人10備有一圖中未示之驅動源，例如馬達，及其根據關節12b、12d、12f之驅動而旋轉。臂部12藉由旋轉這些關節12b、12d、12f而操作，及其在水平方向上令手部11做線性移動。

在文後，手部11在X軸線正方向上之移動界定為「前進」，手部11在X軸線負方向上之移動界定為「退回」。

手部11係一固持晶圓W之末端執行器及其包括二手部，即設置於不同高度之一上手部11a及一下手部11b。上手部11a及下手部11b相鄰於彼此且以軸線a3作為一共同樞軸，及其可相關於軸線a3而彼此獨立樞轉。

在文後，為了方便瞭解，舉例說明機器人10僅使用上手部11a逐一輸送晶圓W。惟，機器人10也可以同時使用上手部11a及下手部11b輸送二晶圓W。

機器人10藉由一通信線(例如一區域網路(LAN))連接於一機器人控制裝置50，以利於彼此通信，且其操作係由機器人控制裝置50控制。機器人控制裝置50例如配置於殼體20中之機器人10內(請參閱圖1)、殼體20外、或類似者。機器人10及機器人控制裝置50可以整合。

由機器人控制裝置50執行的機器人10之多種操作情形之操作控制係基於預先儲存在機器人控制裝置50中之操作模式資訊執行。

機器人控制裝置50進一步藉由一通信線(例如一區域網路(LAN))連接於一上層裝置60，以利於彼此通信。上層裝置60係一執行機器人系統1的整體控制之裝置，及其例如將處理上之處理資訊傳送至機器人控制裝置50並監視機器人10之狀態。

其次，手部11之組態將參考圖3詳細說明於後。圖3係手部11之概略透視圖。圖3揭示上手部11a及下手部11b兩者的末端部分朝向X軸線上之正向時之狀態。

如圖3中所示，手部11包括上手部11a及下手部11b，其彼此相鄰的設置於第二臂部單元12e之末端部分且以軸線a3作為一共同樞軸。

在文後，主要說明上手部11a，而具有相同組態之下手部11b之詳細說明則省略。因此，文後即稱「上手部11a」為「手部11」。

手部11包括一板件111、頂側鎖合單元112、一底端側鎖合單元113、一按壓驅動單元115、及按壓單元114。板件111係一相當於供晶圓W放置於其上的基座底部或基部。圖3舉例說明板件111之頂側呈V形，惟，板件111之形狀並不限於圖3中所示者。

頂側鎖合單元112配置於板件111之頂部。再者，底端側鎖合單元113配置於板件111之底端部。晶圓W放 置於頂側鎖合單元112與底端側鎖合單元113之間。

手部11可組態以在頂側鎖合單元112與底端側鎖合單元113之中僅包括頂側鎖合單元112。再者，頂側鎖合單元112與底端側鎖合單元113之形狀並無特別限制，只要其具有一表面以供與晶圓W在至少水平方向與垂直方向上接觸即可。

按壓單元114設置用於可在X軸線正方向及X軸線負方向上移動，亦即，其可相對於板件111上所放置之晶圓W而前進與退回。板件111備有在X軸線負方向上偏壓之按壓單元114。

按壓驅動單元115固定設置於與晶圓W相對立之側且按壓單元114設於其間，及其包括一可相對於按壓單元114而前進與退回之突起115a。突起115a例如包括一汽缸及類似者。

按壓驅動單元115藉由將突起115a突伸向按壓單元114，而使按壓單元114移向晶圓W。

結果，晶圓W即由按壓單元114朝向頂側鎖合單元112推出，且在與按壓單元114相對立之側上的晶圓W周邊係與頂側鎖合單元112接觸。因此，晶圓W進入固持於按壓單元114與頂側鎖合單元112之間之狀態，亦即，由手部11抓持之狀態。

在此情況中，在機器人系統1中，用於抓持晶圓W之抓持機構係由頂側鎖合單元112、按壓單元114、及按壓驅動單元115組成。圖3中所示之按壓單元114、按壓 驅動單元115、及類似者係一範例且非限制其形狀。

再者，手部11進一步包括一晶圓偵測機構，用於確認晶圓W存在或不存在。更明確地說，手部11進一步包括一固定於按壓驅動單元115之光電感測器116及一可以隨著按壓單元114前後移動之遮光單元117，且晶圓偵測機構包括光電感測器116及遮光單元117。

晶圓偵測機構之組態及操作將參考圖4A至圖4C明確說明。圖4A至4C係晶圓偵測機構之組態及操作之說明圖。

如圖4A中所示，光電感測器116包括一對側壁部分116a、116b，係配置於Y軸線方向上且其間有一預定間距。在側壁部分116a、116b之中，側壁部分116a備有一發光單元116c，其朝向側壁部分116b發光。再者，側壁部分116b備有一光受體116d，其接收發光單元116c所發出之光L。此時，光電感測器116將光受體116d之光L之光接收狀態上的資訊傳送至機器人控制裝置50。

遮光單元117包括一設置於成對側壁部分116a、116b上方之第一構件117a及一從第一構件117a底部沿垂直方向朝下突伸之第二構件117b。

遮光單元117固定於按壓單元114(請參閱圖3)及可以隨著按壓單元114移動，如圖4B中所示。此時，遮光單元117之第二構件117b在成對側壁部分116a、116b之間移動，及其配置於一當晶圓W由按壓單元114與頂側鎖合單元112抓持時可遮蔽發光單元116c發出之光L 的位置。

在此情況中，光受體116d之光接收狀態從「光接收」變成「遮光」。因此，當光接收狀態為「遮光」時，機器人控制裝置50可以判斷晶圓W存在於手部11上。

反之，當晶圓W不存在於手部11上時，按壓單元114(請參閱圖3)即移動比晶圓W存在更遠。結果，如圖4C中所示，遮光單元117之第二構件117b停在發光單元116c之光L被遮蔽的位置之遠側上(手部11之頂側)之一位置。

在此情況中，光受體116d之光接收狀態變成「光接收」。因此，當光接收狀態為「光接收」時，機器人控制裝置50可以判斷晶圓W不存在於手部11上。

依此，在機器人系統1中，晶圓W存在或不存在可以藉由使用晶圓偵測機構確認。在此舉例說明晶圓偵測機構由光電感測器116及遮光單元117組成，惟，晶圓偵測機構也可以具有其他組態。

例如，晶圓偵測機構可以組態成使用一行程感測器，以偵測按壓單元114或突起115a之移動量。在此情況中，當按壓單元114或突起115a之移動量較大於一預定臨限值時，機器人控制裝置50可以判斷晶圓W不存在於手部11上。

其次，機器人控制裝置50之組態將參考圖5說明於後。圖5係方塊圖，揭示機器人控制裝置50之組態。圖5揭示用於闡釋機器人控制裝置50之特徵所需之組件，且 一般組件之說明係做適當刪略。

如圖5中所示，機器人控制裝置50包括一控制單元51及一儲存單元52。再者，控制單元51包括一處理資訊取得單元51a、一指示單元51b、及一存在/不存在確認單元51c。再者，儲存單元52儲存操作模式資訊52a。

控制單元51執行機器人控制裝置50之整體控制。處理資訊取得單元51a係從上層裝置60取得處理上之處理資訊，其關於晶圓W供給及輸送。當處理資訊取得單元51a從上層裝置60取得處理資訊時，處理資訊取得單元51a將所得之處理資訊通知指示單元51b。

指示單元51b係一處理單元，其在從處理資訊取得單元51a接收到的處理資訊基礎上，對機器人10提出一操作指示。

當指示單元51b從處理資訊取得單元51a接收處理資訊時，指示單元51b從儲存單元52所儲存之操作模式資訊52a中包括的複數個操作模式之中選擇一與處理資訊相對應之操作模式。接著，指示單元51b對機器人10提出一操作指示，以令機器人10根據選擇之操作模式操作。

再者，指示單元51b亦執行指示存在/不存在確認單元51c之處理，以執行晶圓W之存在/不存在確認。

存在/不存在確認單元51c係一處理單元，其根據來自指示單元51b之指示而執行晶圓W在手部11上之存在/不存在確認。明確地說，當存在/不存在確認之執行係由指示單元51b指示時，存在/不存在確認單元51c係從晶 圓偵測機構取得光受體116d之光接收狀態上之資訊(參閱圖4A)，及在所得資訊之基礎上判斷晶圓W之存在或不存在。

明確地說，當光接收狀態為「遮光」時，存在/不存在確認單元51c判斷晶圓W存在於手部11上及，當光接收狀態為「光接收」時，存在/不存在確認單元51c判斷晶圓W不存在。

更有甚者，存在/不存在確認單元51c根據判斷結果而判斷晶圓之轉移是否成功，並將判斷結果通知上層裝置60。

例如，當機器人10執行晶圓W之接收操作時，若存在/不存在確認單元51c判斷晶圓W不存在，存在/不存在確認單元51c即判斷晶圓W之接收不成功。在此情況中，存在/不存在確認單元51c將指出接收晶圓W失敗之錯誤資訊傳送至上層裝置60。

在晶圓接收操作期間，存在/不存在確認單元51c執行一次以上的晶圓W存在/不存在確認。存在/不存在確認單元51c使一待通知上層裝置60之錯誤內容在第一次存在/不存在確認及第二次、後續之存在/不存在確認中相異。此點將說明於後。

儲存單元52係一儲存裝置，例如一硬碟機及一非揮發性記憶體，及其儲存操作模式資訊52a。操作模式資訊52a係一定義機器人10的操作之資訊。

機器人控制裝置50例如可以使用一程式邏輯、配線 邏輯、或類似者組態，故可執行等同於指示單元51b使用操作模式資訊52a的情形之處理方式，而不儲存操作模式資訊52a。再者，圖5揭示一機器人控制裝置50，惟，機器人控制裝置50可由複數個獨立裝置組成且諸裝置可彼此通信。

接著，根據第一實施例之機器人10之操作範例將參考圖6A及圖6B說明於後。圖6A係根據第一實施例之晶圓接收操作之說明圖，及圖6B係根據第一實施例之晶圓輸送操作之說明圖。

晶圓接收操作係藉由機器人10而從處理裝置(例如前開式晶圓盒30)接收晶圓W之一操作。晶圓輸送操作係藉由機器人10而輸送晶圓W至處理裝置(例如處理裝置40)之一操作。

首先，晶圓接收操作將參考圖6A說明於後。如圖6A中所示，指示單元51b係在處理資訊及操作模式資訊52a之基礎上，其指示機器人10將手部11沿著從一位置A1移至一位置A5的路徑。

一位置A3為晶圓W在機器人10與處理裝置之間轉移之位置。文後，位置A3係稱為「轉移位置A3」。

再者，位置A1為晶圓接收操作之一啟始位置及係一例如當機器人10處於臂部12退回到底狀態時(即機器人10之旋轉半徑最小時之狀態)的手部11配置位置。

再者，位置A5為晶圓接收操作之一結束位置及係一例如在啟始位置A1正上方之位置。啟始位置A1及結束 位置A5皆位於轉移位置A3之X軸線負方向側上。再者，啟始位置A1係自轉移位置A3向下偏移及結束位置A5係自轉移位置A3向上偏移。

再者，圖6A中所示之一位置Pb係一用於指定抓持操作的執行位置(文後稱為「抓持執行位置Px」)之參考位置。參考位置Pb可於抓持執行位置Px不在轉移位置A3之X軸線正方向側上的範圍內隨意設定。

指示單元51b將手部11從啟始位置A1水平移動(前進)朝向轉移位置A3正下方之一上升位置A2。接著，指示單元51b將手部11從上升位置A2升高至轉移位置A3。結果，晶圓W即放置於手部11上。

在手部11到達轉移位置A3後，指示單元51b在X軸線負方向移動(退回)手部11，同時在Z軸線正方向將其移動(升高)朝向一與結束位置A5相同高度且從轉移位置A3朝後偏移之水平退回位置A4。參考位置Pb與上升位置A2之間在水平方向之偏移量稱為一「向前偏移量」，及參考位置Pb與水平退回位置A4之間在水平方向之偏移量稱為一「向後偏移量」。

在此情況中，在第一實施例中，手部11係從轉移位置A3斜向朝後移向水平退回位置A4。因此，手部11從轉移位置A3至水平退回位置A4之移動距離可以比手部11在其到達轉移位置A3後沿垂直方向從轉移位置A3升起及隨後手部11退回到位置A4之距離縮短。因此，根據第一實施例，用於輸送晶圓W所需之時間即可縮短。

更有甚者，在第一實施例中，當藉由手部11從轉移位置A3斜向朝後移向水平退回位置A4而接收晶圓W時，晶圓W之摩擦得以避免。

例如，在某些情況中，前開式晶圓盒30(參閱圖1)中所容置之晶圓W係處於側表面與一設於前開式晶圓盒30中的遠側(X軸線正方向)上之構件(例如一支撐柱)接觸之狀態。在此情況中，若晶圓W係藉由將手部11沿垂直方向朝上升高而接收，晶圓W及前開式晶圓盒30即彼此摩擦，因此，晶圓W會受損或者顆粒會產生。

惟，在第一實施例中，因為晶圓W是在藉由將手部11斜向朝後移動而在一方向上離開前開式晶圓盒30之遠側時升高，所以晶圓W未受摩擦，故其可以防止晶圓W受損及防止顆粒產生。

手部11到達水平退回位置A4後，指示單元51b將手部11退回到結束位置A5。此時，指示單元51b在手部11到達抓持執行位置Px時操作抓持機構。因此，指示單元51b在手部11退回到結束位置A5時即令抓持機構執行晶圓W之抓持操作。

在本實施例中，將手部11從水平退回位置A4移向結束位置A5時執行晶圓W之抓持操作的情形係舉例說明，惟，指示單元51b也可以令機器人10在將手部11從轉移位置A3移到水平退回位置A4時執行抓持操作。

接著，指示單元51b測量指示單元51b指示機器人10執行晶圓W之抓持操作後經過之時間，及當其判斷已過 一預定時間，指示單元51b即指示存在/不存在確認單元51c執行存在/不存在確認。

「預定時間」係一相同或略長於按壓單元114前進後抓持晶圓W所需時間之時間。在此情況中，當基於按壓單元114前進後抓持晶圓W所需時間而界定之時間已過，指示單元51b即指示存在/不存在確認之執行。因此，指示單元51b可以令存在/不存在確認單元51c在一適當時序執行存在/不存在確認。

當存在/不存在確認單元51c從指示單元51b接到一指示時，存在/不存在確認單元51c即從偵測機構取得光接收狀態上之資訊，及在資訊之基礎上確認晶圓W之存在或不存在。易言之，當光接收狀態為「遮光」時，存在/不存在確認單元51c判斷晶圓W存在於手部11上及，當光接收狀態為「光接收」時，存在/不存在確認單元51c判斷晶圓W不存在於手部11上。

在此情況中，手部11到達轉移位置A3後，指示單元51b在退回手部11時藉由操作抓持機構以執行晶圓W之存在/不存在確認。因此，用於運輸晶圓W所需之時間可以比執行抓持操作及晶圓W之存在/不存在確認的情形縮短而無關於手部11之退回操作。

再者，在第一實施例中，抓持機構具有一組態，其係藉由在設於晶圓W的X軸線正方向側上之頂側鎖合單元112與設於晶圓W的X軸線負方向側上之按壓單元114之間固持晶圓W而抓持晶圓W。因此，可以使晶圓W在手 部11退回後而抓持機構操作前不易掉落。

易言之，當手部11退回時，晶圓W因慣性而傾向於移動較朝向手部11之頂側(X軸線正方向側)。惟，因為頂側鎖合單元112設於手部11之頂側，晶圓W較不易從手部11掉落，即使是在抓持機構操作前手部11退回時。

當機器人10執行晶圓W之接收操作時，指示單元51b指示存在/不存在確認單元51c多次，以執行存在/不存在確認，直到手部11到達結束位置A5。存在/不存在確認單元51c使待通知上層裝置60之錯誤資訊內容在第一次存在/不存在確認及第二次、後續存在/不存在確認中相異。

更明確地說，當存在/不存在確認中確認晶圓W不存在手部11上時，存在/不存在確認單元51c判斷晶圓W之接收不成功。另方面，當第二次及後續存在/不存在確認中確認晶圓W不存在手部11上時，存在/不存在確認單元51c判斷晶圓W已從手部11掉落。

易言之，在第一次存在/不存在確認後晶圓W才從手部11掉落之情況中，即使是在第一次存在/不存在確認中確認晶圓W存在手部11上，其亦在第二次及後續存在/不存在確認中確認晶圓W不存在手部11上。

因此，當其確認第二次及後續存在/不存在確認中確認晶圓W不存在手部11上時，存在/不存在確認單元51c可以判斷晶圓W已從手部11掉落。

在此情況中，上層裝置60可以藉由令待通知上層裝置60之錯誤資訊內容在第一次存在/不存在確認及第二次、後續存在/不存在確認中相異而輕易監控晶圓W之運送狀態。

接著，晶圓輸送操作將說明於後。如圖6B中所示，指示單元51b係在處理資訊及操作模式資訊52a之基礎上，其指示機器人10將手部11沿著從一位置B1移至一位置B5的路徑。

位置B1為一啟始位置，一位置B3為轉移位置，一位置B4為水平退回位置，及位置B5係一結束位置。再者，在本實施例中，舉例說明參考位置Pb匹配於一轉移位置B3。

指示單元51b將手部11從啟始位置B1朝向轉移位置B3正上方之一下降位置B2前進。接著，指示單元51b解除抓持機構之抓持狀態以釋放晶圓W，及將手部11從下降位置B2降低至轉移位置B3。結果，放置於手部11上之晶圓W即輸送至處理裝置(例如處理裝置40)。

手部11到達轉移位置B3後，指示單元51b將手部11移動(前進)於X軸線正方向，同時令其在Z軸線負方向朝向一與結束位置B5相同高度且從轉移位置B3朝前偏移之水平退回位置B4移動(降低)。

在此情況中，指示單元51b將手部11從轉移位置B3斜向朝前移向水平退回位置B4。因此，當輸送晶圓W時，晶圓W之摩擦得以避免。

易言之，當輸送晶圓W時，晶圓W可與抓持機構之頂側鎖合單元112接觸。在此情況中，若晶圓W係藉由將手部11沿垂直方向降下而輸送，晶圓W會摩擦到頂側鎖合單元112，因此，晶圓W會受損或者顆粒會產生。

反之，在第一實施例中，因為頂側鎖合單元112是在藉由斜向朝前移動手部11而在一遠離於晶圓W的方向上移動時降低，晶圓W不致於摩擦，故其可以防止晶圓W受損及防止顆粒產生。

手部11到達水平退回位置B4後，指示單元51b將手部11退回到結束位置B5。此時，指示單元51b在手部11到達抓持執行位置Px時操作抓持機構，以確認晶圓W之存在或不存在。

再者，指示單元51b測量抓持操作啟始後經過之時間及，當其判斷已過一預定時間，指示單元51b即指示存在/不存在確認單元51c執行存在/不存在確認。

當存在/不存在確認單元51c從指示單元51b接到一指示時，存在/不存在確認單元51c即從偵測機構取得光接收狀態上之資訊，及在資訊之基礎上確認晶圓W之存在或不存在。此時，當其確認晶圓W存在於手部11上時，存在/不存在確認單元51c判斷晶圓W之輸送不成功並將判斷結果通知上層裝置60(參閱圖2)。

在此情況中，相似於參考圖6A所說明之晶圓接收操作，在手部11到達轉移位置B3後，指示單元51b在退回手部11時藉由操作抓持機構以執行晶圓W之存在/不存在 確認。因此，用於運輸晶圓W所需之時間即可比晶圓W之抓持操作及存在/不存在確認的情況縮短而無關於手部11之退回操作執行。

接著，機器人系統1之一特定操作情形將參考圖7及圖8說明於後。首先，晶圓接收處理之處理程序將參考圖7說明之。圖7係流程圖，揭示晶圓接收處理之處理程序。圖7揭示之處理程序中，抓持機構係在手部11開始於水平方向退回之後操作，惟，操作抓持機構之時序可以是在手部11開始於水平方向退回之前。

如圖7中所示，機器人控制裝置50之指示單元51b將手部11從啟始位置A1移至轉移位置A3(步驟S101)。接著，手部11到達轉移位置A3後，指示單元51b將手部11斜向向後移，直到到達水平退回位置A4(步驟S102)。

接著，手部11到達水平退回位置A4後，指示單元51b令手部11開始在水平方向退回(步驟S103)。再者，指示單元51b令抓持機構在手部11到達抓持執行位置Px時操作(步驟S104)。

接著，當自抓持機構操作起已過了預定時間時，存在/不存在確認單元51c判斷晶圓W是否存在手部11上(步驟S105)。在此處理中，當存在/不存在確認單元51c判斷晶圓W不存在手部11上時(步驟S105中之否)，指示單元51b即停止機器人10(步驟S106)。再者，存在/不存在確認單元51c將指出接收晶圓W失敗之錯誤資訊傳 送至上層裝置60(步驟S107)。

再者，在步驟S105中當存在/不存在確認單元51c判斷晶圓W存在手部11上時(步驟S105中之是)，指示單元51b判斷手部11是否已到達結束位置A5(步驟S108)。此時，若手部11尚未到達結束位置A5(步驟S108中之否)，存在/不存在確認單元51c即再次判斷晶圓W是否存在手部11上(步驟S109)。當存在/不存在確認單元51c判斷晶圓W存在手部11上時(步驟S109中之是)，存在/不存在確認單元51c將處理返回到步驟S108。在步驟S109中之判斷步驟係以預定之時間間隔執行。

再者，在步驟S109中，當存在/不存在確認單元51c判斷晶圓W不存在手部11上時(步驟S109中之否)，指示單元51b即停止機器人10(步驟S110)。再者，存在/不存在確認單元51c將指出晶圓W已掉落之錯誤資訊通知上層裝置60(步驟S111)。

對比之下，在步驟S108中當指示單元51b判斷手部11已到達結束位置時(步驟S108中之是)，機器人控制裝置50停止退回手部11(步驟S112)及結束處理。當步驟S107或步驟S111中之處理完成時，機器人控制裝置50亦結束處理。

接著，晶圓輸送處理之處理程序將參考圖8說明於後。圖8係流程圖，揭示晶圓輸送處理之處理程序。圖8揭示之處理程序中，抓持機構係在手部11開始於水平方 向退回之後操作，惟，操作抓持機構之時序可以是在手部11開始於水平方向退回之前。

如圖8中所示，機器人控制裝置50之指示單元51b將手部11從啟始位置B1移至轉移位置B3(步驟S201)。接著，手部11到達轉移位置B3後，指示單元51b將手部11斜向向前移，直到到達水平退回位置B4(步驟S202)。

接著，手部11到達水平退回位置B4後，指示單元51b令手部11開始在水平方向退回(步驟S203)。再者，指示單元51b令抓持機構在手部11到達抓持執行位置Px時操作(步驟S204)。

接著，當自抓持機構操作起已過了預定時間時，存在/不存在確認單元51c判斷晶圓W是否不存在手部11上(步驟S205)。在此處理中，當存在/不存在確認單元51c判斷晶圓W存在手部11上時(步驟S205中之否)，指示單元51b即停止機器人10(步驟S206)。再者，存在/不存在確認單元51c將指出接收晶圓W輸送之錯誤資訊傳送至上層裝置60(步驟S207)。

對比之下，在步驟S205中當存在/不存在確認單元51c判斷晶圓W不存在手部11上時(步驟S205中之是)，指示單元51b判斷手部11是否已到達結束位置B5(步驟S208)。此時，當指示單元51b判斷手部11已到達結束位置B5時(步驟S208中之是)，指示單元51b停止退回手部11(步驟S209)及結束處理。

若手部11尚未到達結束位置B5(步驟S208中之否)，在步驟S208中之處理即重覆直到手部11到達結束位置B5。再者，當步驟S207中之處理完成時，機器人控制裝置50亦結束處理。

如上所述，根據第一實施例之機器人系統1包括機器人10及機器人控制裝置50。機器人10包括手部11，其包括抓持機構以抓持晶圓W及移動手部11之臂部12。再者，機器人控制裝置50控制機器人10。因此，當機器人控制裝置50令機器人10在轉移位置藉由控制機器人10而執行晶圓W之轉移時，機器人控制裝置50係在手部11到達轉移位置後退回手部11時，藉由操作抓持機構以執行晶圓W之存在/不存在確認。

因此，根據第一實施例之機器人系統1，輸送晶圓W所需之時間可以縮短。

再者，當根據第一實施例之機器人控制裝置50令機器人10在轉移位置藉由控制機器人10而執行晶圓W之轉移時，機器人控制裝置50在手部11到達轉移位置後移動手部11於垂直方向時將手部11移動於水平方向。

因此，根據第一實施例之機器人系統1，當轉移晶圓W時，晶圓W之摩擦可以避免。

晶圓接收操作及晶圓輸送操作並不限於第一實施例中所示之操作模式。

在文後，晶圓接收操作及晶圓輸送操作之另一操作範例將參考圖9A及圖9B說明於後。圖9A係根據第二實施 例之晶圓接收操作之說明圖，及圖9B係根據第二實施例之晶圓輸送操作之說明圖。

首先，根據第二實施例之晶圓接收操作將參考圖9A說明於後。如圖9A中所示，指示單元51b係在處理資訊及操作模式資訊52a之基礎上，其指示機器人10將手部11沿著從一位置C1移至一位置C6的路徑。

位置C1為一啟始位置，一位置C3為轉移位置，一位置C5為水平退回位置，及位置C6係一結束位置。再者，在本實施例中，舉例說明參考位置Pb匹配於轉移位置C3。

指示單元51b將手部11從啟始位置C1朝向轉移位置C3正下方之一上升位置C2前進。接著，指示單元51b將手部11從上升位置C2升高至轉移位置C3。結果，晶圓W即放置於手部11上。

在手部11到達轉移位置C3後，指示單元51b將手部11斜向向後朝向一高度在轉移位置C3與結束位置C6之間且在水平退回位置C5正下方的位置C4。隨後，手部11從位置C4升高至水平退回位置C5後，指示單元51b將手部11退回到結束位置C6。

接著，晶圓輸送操作將參考圖9B說明於後。如圖9B中所示，指示單元51b係在處理資訊及操作模式資訊52a之基礎上，其指示機器人10將手部11沿著從一位置D1移至一位置D6的路徑。

位置D1為一啟始位置，一位置D3為轉移位置，一 位置D5為水平退回位置，及位置D6係一結束位置。再者，在本實施例中，相似於圖9A者，舉例說明參考位置Pb匹配於轉移位置D3。

指示單元51b將手部11從啟始位置D1朝向轉移位置D3正上方之一下降位置D2前進。接著，指示單元51b解除抓持機構之抓持狀態以釋放晶圓W，及將手部11從下降位置D2降低至轉移位置D3。結果，放置於手部11上之晶圓W即輸送至處理裝置(例如處理裝置40)。

手部11到達轉移位置D3後，指示單元51b將手部11斜向向前朝向一高度在轉移位置D3與結束位置D6之間且在水平退回位置D5正上方的位置D4。隨後，手部11從位置D4降低至水平退回位置D5後，指示單元51b將手部11退回到結束位置D6。

在此情況中，在第二實施例中，將手部11移動於垂直方向時將其從轉移位置移動於水平方向，手部11即於垂直方向進一步移動及隨後手部11在水平方向退回。

此項操作模式例如在工作空間較窄時相當實用。易言之，即使是在工作空間較窄時，機器人10仍可藉由第二實施例之操作模式轉移晶圓W，同時防止晶圓W摩擦。

例如，在某些情況中，處理裝置之深度小且從轉移位置到水平退回位置之距離無法有效確認，其視處理裝置之形狀及尺寸而定。在此情況中，即使是處理裝置之深度小，手部11可以藉由使用圖9B中所示之操作模式而有效斜向向前移動，因此，可以適當防止晶圓W摩擦。

在第一實施例中，手部11係斜向移動，直到從轉移位置到達水平退回位置，而此項操作模式例如在工作空間較寬時相當實用。易言之，當使用圖6A及圖6B中所示之操作模式時，手部11之停止點數比圖9A及圖9B中所示之操作模式者減少，因此，輸送晶圓W所需之時間可以縮短。

在第一實施例及第二實施例中，其舉例說明在手部11到達轉移位置後，手部11斜向移動。惟，手部11也可以在手部11到達轉移位置前才斜向移動。

在文後，根據一第三實施例之晶圓接收操作及晶圓輸送操作將參考圖10A及圖10B說明於後。圖10A係根據第三實施例之晶圓接收操作之說明圖，及圖10B係根據第三實施例之晶圓輸送操作之說明圖。

首先，根據第三實施例之晶圓接收操作將參考圖10A說明於後。如圖10A中所示，指示單元51b係在處理資訊及操作模式資訊52a之基礎上，其指示機器人10將手部11沿著從一位置E1移至一位置E5的路徑。

位置E1為一啟始位置，一位置E3為轉移位置，一位置E4為水平退回位置，及位置E5係一結束位置。再者，在第三實施例之操作模式中，一位置E2、轉移位置E3、及水平退回位置E4係對齊。在此實施例中，舉例說明參考位置Pb匹配於轉移位置E3。

指示單元51b將手部11從啟始位置E1朝向轉移位置E3下方且在轉移位置E3的遠側上之位置E2前進。接 著，當手部11到達位置E2時，指示單元51b將手部11斜向向後朝向水平退回位置E4移動。

此時，因為位置E2、轉移位置E3、及水平退回位置E4對齊，手部11係藉由斜向通過轉移位置E3而到達水平退回位置E4。接著，晶圓W放置於手部11上並藉由手部11通過轉移位置E3。

手部11到達水平退回位置E4後，指示單元51b將手部11退回到結束位置E5。

接著，根據第三實施例之晶圓輸送操作將參考圖10B說明於後。如圖10B中所示，指示單元51b係在處理資訊及操作模式資訊52a之基礎上，其指示機器人10將手部11沿著從一位置F1移至一位置F5的路徑。

位置F1為一啟始位置，一位置F3為轉移位置，一位置F4為水平退回位置，及位置F5係一結束位置。相似於圖10A之情形，位置F2、轉移位置F3、及水平退回位置F4係對齊。在此實施例中，舉例說明參考位置Pb匹配於轉移位置F3。

指示單元51b將手部11從啟始位置F1朝向轉移位置F3上方且在轉移位置F3的近側上之位置F2前進。接著，當手部11到達位置F2時，指示單元51b將手部11斜向向前朝向水平退回位置F4移動。

結果，相似於圖10A中所示之情形，手部11藉由斜向通過轉移位置F3而到達水平退回位置F4。接著，放置於手部11上之晶圓W係藉由手部11通過轉移位置F3而 輸送至處理裝置(例如處理裝置40)。手部11到達水平退回位置F4後，指示單元51b將手部11退回到結束位置F5。

在此情況中，在第三實施例中，手部11到達一在轉移位置上方且在轉移位置的近側上之預定位置(位置F2)或一在轉移位置下方且在轉移位置的遠側上之預定位置(位置E2)後，藉由手部11移動於垂直方向同時將其移動於水平方向，手部11到達轉移位置。因此，可以確實防止晶圓W之摩擦。

易言之，在機器人系統中，由機器人控制裝置指定之轉移位置可以略為移離實際轉移位置。即使是在此情況中，若手部11是從手部11通過由機器人控制裝置50指定之轉移位置E3及F3前斜向移動，直到手部11通過轉移位置E3及F3後，則即使轉移位置偏移，晶圓W仍可適度免於摩擦。

再者，根據第三實施例之操作模式在工作空間較寬時相當實用，其相似於第一實施例之操作模式。易言之，當使用第三實施例之操作模式時，手部11之停止點數比第二實施例之操作模式者減少，因此，輸送晶圓W所需之時間可以縮短。

更有甚者，在第三實施例中，位置E2、轉移位置E3、及水平退回位置E4對齊，且位置F2、轉移位置F3、及水平退回位置F4對齊。因此，指示單元51b可以斜向移動手部11，而不必將手部11停在轉移位置E3、F3。所 以，相較於第一及第二實施例之操作模式，停止點數可以進一步減少，輸送晶圓W所需之時間因而可以縮短。

在上述各實施例中，舉例說明一將手部11斜向移動之例子，惟，指示單元51b並非必然需要將手部11斜向移動。文後將參考圖11A及圖11B舉例說明此一例子。圖11A係晶圓接收操作之另一說明圖，及圖11B係晶圓輸送操作之另一說明圖。

當機器人10執行晶圓接收操作時，如圖11A中所示，指示單元51b指示機器人10將手部11沿著從一位置G1移至一位置G5的路徑。位置G1為一啟始位置，一位置G2為上升位置，一位置G3為轉移位置，一位置G4為水平退回位置，及該位置G5係一結束位置。

上升位置G2及水平退回位置G4各配置於一在垂直方向上與轉移位置G3重疊之位置。因此，手部11僅在啟始位置G1與上升位置G2之間以及水平退回位置G4與結束位置G5之間之水平方向移動，及僅在上升位置G2與轉移位置G3之間以及轉移位置G3與水平退回位置G4之間之垂直方向移動。

再者，當機器人10執行晶圓輸送操作時，如圖11B中所示，指示單元51b指示機器人10將手部11沿著從一位置H1移至一位置H5的路徑。位置H1為一啟始位置，一位置H2為下降位置，一位置H3為轉移位置，一位置H4為水平退回位置，及位置H5係一結束位置。在此實施例中，舉例說明參考位置Pb匹配於轉移位置H3。

下降位置H2及水平退回位置H4各配置於一在垂直方向上與轉移位置H3重疊之位置。因此，手部11僅在啟始位置H1與下降位置H2之間以及水平退回位置H4與結束位置H5之間之水平方向移動，及僅在下降位置H2與轉移位置H3之間以及轉移位置H3與水平退回位置H4之間之垂直方向移動。

在此情況中，機器人系統1可以具有手部11不斜向移動之一操作模式。

再者，在上述各實施例中，晶圓接收操作及晶圓輸送操作係參考複數個操作模式而作說明，惟，機器人控制裝置50可以根據處理裝置將上述操作模式適當切換至一轉移源或一轉移目的。易言之，晶圓W之摩擦可以藉由依處理裝置之形狀及尺寸選擇一操作模式而避免之。

再者，在上述各實施例中，其舉例說明二手部設置於一臂部之頂部分，相當於單一臂部，惟，手部之數量並無限制及其可以有三或多數個或者可以僅有一個。

再者，在上述各實施例中，其說明一單臂式機器人之範例，惟，具有二或多數個臂部之多臂式機器人也可以使用。

再者，在上述各實施例中，其舉例說明一待輸送之薄板形工件為一晶圓，惟，待輸送之工件例如可為一液晶顯示面板顯示器之玻璃基板。再者，工件並非必然需要是一基板，其只要具有一薄板形狀即可。

1‧‧‧機器人系統

2‧‧‧基板輸送單元

3‧‧‧基板供給單元

4‧‧‧基板處理單元

10‧‧‧機器人

11‧‧‧手部

11a‧‧‧上手部

11b‧‧‧下手部

12‧‧‧臂部

12a‧‧‧升降單元

12b、12d、12f‧‧‧關節

12c‧‧‧第一臂部單元

12e‧‧‧第二臂部單元

13‧‧‧基座

20‧‧‧殼體

21、22‧‧‧側表面

23‧‧‧基座安裝架

24‧‧‧過濾單元

25‧‧‧腿部

30‧‧‧前開式晶圓盒(FOUP)

31‧‧‧平台

40‧‧‧處理裝置

50‧‧‧機器人控制裝置

51‧‧‧控制單元

51a‧‧‧處理資訊取得單元

51b‧‧‧指示單元

51c‧‧‧存在/不存在確認單元

52‧‧‧儲存單元

52a‧‧‧操作模式資訊

60‧‧‧上層裝置

100‧‧‧安裝表面

111‧‧‧板件

112‧‧‧頂側鎖合單元

113‧‧‧底端側鎖合單元

114‧‧‧按壓單元

115‧‧‧按壓驅動單元

115a‧‧‧突起

116‧‧‧光電感測器

116a、116b‧‧‧側壁部分

116c‧‧‧發光單元

116d‧‧‧光受體

117‧‧‧遮光單元

117a‧‧‧第一構件

117b‧‧‧第二構件

W‧‧‧晶圓

本發明之一較詳盡認知及其多項優點可在配合附圖並參考詳細說明後充分瞭解，其中：圖1係概略圖，揭示根據第一實施例之一機器人系統之一組態；圖2係概略圖，揭示一機器人之一組態；圖3係一手部之概略透視圖；圖4A至4C係一晶圓偵測機構之一組態及一操作之說明圖；圖5係方塊圖，揭示一機器人控制裝置之一組態；圖6A係根據第一實施例之晶圓接收操作之說明圖；圖6B係根據第一實施例之晶圓輸送操作之說明圖圖7係流程圖，揭示晶圓接收處理之處理程序；圖8係流程圖，揭示晶圓輸送處理之處理程序；圖9A係根據第二實施例之晶圓接收操作之說明圖；圖9B係根據第二實施例之晶圓輸送操作之說明圖；圖10A係根據第三實施例之晶圓接收操作之說明圖；圖10B係根據第三實施例之晶圓輸送操作之說明圖；圖11A係晶圓接收操作之另一說明圖；及圖11B係晶圓輸送操作之另一說明圖。

11‧‧‧手部

111‧‧‧板件

112‧‧‧頂側鎖合單元

114‧‧‧按壓單元

W‧‧‧晶圓

Claims (3)

1. 一種機器人系統，包含：一機器人，其包括一包括有一抓持機構以抓持一薄板形工件之手部及一用於移動該手部之臂部；及一機器人控制裝置，其控制該機器人，其中該抓持機構包括一可相對於放置在該手部上的該工件而前進與退回之按壓單元及一設置於該按壓單元的相對立側上並使該工件位於其間之鎖合單元，且該抓持機構藉由將該按壓單元朝向該工件前進及將該工件按壓於該鎖合單元而抓持該工件：該機器人控制裝置當藉由控制該機器人以令該機器人在一預定之工件轉移位置轉移工件時，其藉由操作該抓持機構，同時在手部到達該工件轉移位置之後，令手部退回，根據從將該按壓單元朝向該工件前進起直到成為抓持該工件的狀態為止所需要的時間所界定的時間經過後，則開始執行工件之一存在/不存在確認。
2. 如申請專利範圍第1項之機器人系統，其中該機器人控制裝置當令該機器人執行一抓持該工件之操作時，其執行複數次之該存在/不存在確認，及在第二次及後續之該存在/不存在確認中當其確認該工件不存在該手部上時，即判斷該工件已掉落。
3. 如申請專利範圍第2項之機器人系統，其中該機器人控制裝置在一第一次存在/不存在確認中當其確認該工件不存在該手部上時，即判斷該工件之接收不成功。