TWI636523B - 基材傳送裝置及其端緣作用器 - Google Patents

Abstract

一種端緣作用器，其包括吸附構件以及阻擋構件。吸附構件包括用以提供氣流以吸附基材的多個吹氣孔。阻擋構件配置於吸附構件的一側以限制被吸附構件吸附的基材的側向位移，其中阻擋構件包括阻擋部與連接部，連接部連接於阻擋部與吸附構件之間，且連接部沿著三維螺旋路徑延伸。

Description

基材傳送裝置及其端緣作用器

本發明的實施例是有關於一種基材傳送裝置，且特別是有關於一種基材傳送裝置的端緣作用器。

在半導體製程設備中，一般可藉由晶圓傳送裝置將晶圓從晶圓存放匣(wafer storage cassette)中傳送到製程腔體(process chamber)中，或是將基材從製程腔體中移出。以伯努力真空晶圓傳送裝置(Bernoulli Vacuum wafer transporting apparatus)為例，其端緣作用器在抓取晶圓的過程中，通常會與被抓取的晶圓產生一定程度的碰撞，而此碰撞將導致晶圓破損、端緣作用器使用壽命降低、碰撞所導致的顆粒污染等問題。據此，如何改善上述問題，儼然已成為研發人員關注的議題之一。

本發明的實施例提供一種端緣作用器，其包括吸附構件以及阻擋構件。吸附構件包括用以提供氣流以吸附基材的多個吹氣孔。阻擋構件配置於吸附構件的一側以限制被吸附構件吸附的基材的側向位移，其中阻擋構件包括阻擋部與連接部，連接部連接於阻擋部與吸附構件之間，且連接部沿著三維螺旋路徑延伸。

本發明的另一實施例提供一種端緣作用器，其包括吸附構件以及阻擋構件。吸附構件包括固定座與吸附板，吸附板包括用以提供氣流以吸附基材的多個吹氣孔。阻擋構件固定於固定座上並且位於吸附板的一側以限制被吸附板吸附的基材的側向位移，其中阻擋構件包括阻擋部與螺旋狀連接部，且螺旋狀連接部連接於阻擋部與固定座之間。

本發明的又一實施例提供一種基材傳送裝置，其包括自動化傳送機構以及前述的端緣作用器，其中端緣作用器配置於自動化傳送機構上，且自動化傳送機構驅動端緣作用器移動以傳送基材。

以下揭露內容提供用於實施所提供標的物的不同特徵的許多不同實施例或實例。下文描述組件以及配置的特定實例以簡化本發明。當然，此等組件以及配置僅僅為實例且不意欲為限制性的。舉例而言，在以下描述中，第一特徵在第二特徵上方或上的形成可包含第一特徵以及第二特徵直接接觸地形成的實施例，且還可包含額外特徵可在第一特徵與第二特徵之間形成使得第一特徵與第二特徵可不直接接觸的實施例。另外，本發明可在各種實例中重複圖式元件符號以及/或字母。此重複是出於簡化以及清楚的目的，且本身並不指示所論述的各種實施例以及/或組態之間的關係。

另外，為易於描述，本文中可使用諸如「在...之下」、「在...下方」、「下部」、「在...上方」、「上部」以及其類似者的空間相對術語，以描述如諸圖中所說明的一個元件或特徵相對於另一元件或特徵的關係。除了諸圖中所描繪的定向之外，空間相對術語意欲涵蓋裝置在使用或操作中的不同定向。設備可以其他方式定向（旋轉90度或處於其他定向），且本文中所使用的空間相對描述詞同樣可相應地進行解釋。

圖1是根據本發明一實施例的基材傳送裝置的立體示意圖，而圖2是沿著圖1中的剖面線A-A’所繪示的剖面示意圖。請參照圖1與圖2，本實施例的基材傳送裝置100包括自動化傳送機構110以及端緣作用器120，其中端緣作用器120配置於自動化傳送機構110上，且自動化傳送機構110用以驅動端緣作用器120移動以沿著特定路徑傳送基材SUB（例如晶圓）。在一些實施例中，自動化傳送機構110例如為機械手臂(robotic arm)或其它型態的自動化傳送機構，而配置於自動化傳送機構110上的端緣作用器120例如為伯努力真空棒(Bernoulli Vacuum wand)。此處，伯努力真空棒泛指能夠提供氣流並且應用伯努力原理而吸附住基材SUB的各種基材吸附設備。

一般而言，端緣作用器120在抓取及/或沿著特定路徑運送基材SUB的過程中，端緣作用器120的底面會面向基材SUB的正面（或稱主動表面），但端緣作用器120的底面不會接觸到基材SUB的正面。然而，在端緣作用器120在抓取及/或運送基材SUB的過程中，基材SUB的側緣通常會因為移動慣性而與端緣作用器120產生相對側向位移，導致基材SUB的側緣接觸甚至碰撞到端緣作用器120。

如圖1與圖2所繪示，本實施例的端緣作用器120包括吸附構件122以及阻擋構件124，其中吸附構件122包括多個吹氣孔BH（繪示於圖2中），這些多個吹氣孔BH用以提供氣流F（繪示於圖1中）以吸附基材SUB，而阻擋構件124配置於吸附構件122的一側，以限制被吸附構件122所吸附的基材SUB的側向位移。阻擋構件124包括阻擋部124a與連接部124b，而連接部124b連接於阻擋部124a與吸附構件122之間，且連接部124b沿著三維螺旋路徑P延伸。在一些實施例中，前述的三維螺旋路徑P可為多邊形螺旋路徑（例如，三角形螺旋路徑、矩形螺旋路徑等）、圓形螺旋路徑、橢圓形螺旋路徑等。

在一些實施例中，在端緣作用器120在抓取及/或運送基材SUB的過程中，基材SUB的側緣通常會因為移動慣性而與端緣作用器120產生相對側向位移，基材SUB的側緣會接觸甚至碰撞到端緣作用器120的阻擋構件124。此時，沿著三維螺旋路徑P延伸的連接部124b提供了基材SUB與阻擋部124a相互碰撞時的緩衝能力。換言之，當基材SUB因移動慣性而碰撞到阻擋部124a時，沿著三維螺旋路徑P延伸的連接部124b能夠提供一定的彈性，以緩衝基材SUB與阻擋部124a之間碰撞。由於阻擋構件124具有一定的彈性或緩衝能力，因此阻擋部124a在被基材SUB碰撞之後較不容易產生刻痕，即使產生刻痕，刻痕的深度亦較淺。

在一些實施例中，阻擋構件124的阻擋部124a具有可供基材SUB承靠的承靠表面，當基材SUB因移動慣性而碰撞或承靠於阻擋部124a的承靠表面時，阻擋部124a的承靠表面與基材SUB的邊緣的接觸可為多點接觸或線接觸。如此一來，阻擋部124a與基材SUB之間的碰撞力可被有效地分散，進而減低阻擋部124a及/或基材SUB的損壞機率。承上述，具有一定彈性或緩衝能力的阻擋構件124不但有助於降低基材SUB破損的機率、增加端緣作用器120的使用壽命，還可減少碰撞所導致的顆粒污染問題。

請參照圖1與圖2，吸附構件122包括固定座122a以及吸附板122b，其中端緣作用器120是透過吸附構件122的固定座122a而與自動化傳送機構110連接。在一些實施例中，固定座122a可透過螺絲鎖附或其它方式而設置在自動化傳送機構110上。在一些實施例中，吸附板122b的材質例如為石英。

如圖2所示，吸附板122b包括多個吹氣孔BH，而這些吹氣孔BH是用以提供氣流F以達到吸附基材SUB的效果。當基材SUB與吸附板122b之間的氣體流速高於基材SUB下方的氣體流速時，基材SUB與吸附板122b之間的氣壓便會低於基材SUB下方的氣壓，此時，基材SUB可藉由壓力差所產升的上升力而被上抬並且與吸附板122b保持預定間距。基材SUB與吸附板122b之間的間距可藉由氣流F的流量、方向等參數進行適當的控制。吸附板122b的尺寸及形狀與所欲抓取及/或運送的基材SUB的尺寸及形狀相關，此領域具有通常知識者可依據基材SUB的尺寸及形狀，適度地更動吸附板122b的尺寸與形狀。在一些實施例中，吸附板122b的尺寸可略小於所欲抓取及/或運送的基材SUB的尺寸。在其它可行的實施例中，吸附板122b的尺寸與形狀可與所欲抓取及/或運送的基材SUB的尺寸與形狀實質上相同。在一些實施例中，吸附板122b可透過夾持或其他方式固定在固定座122a上。

阻擋構件124例如是直接或間接地固定於固定座122a上，且阻擋構件124分佈於吸附板122b的一側，以限制被吸附板122b所吸附的基材SUB的側向位移。

如圖1所示，在一些實施例中，阻擋構件124的數量可為兩個，且兩個阻擋構件124例如是對稱地設置在固定座122a的兩相對側。值得注意的是，圖1中所繪示的兩個阻擋構件124例如是具有相互對稱（或鏡像）的成對結構設計。在端緣作用器120在抓取及/或運送基材SUB的過程中，位於基材SUB的一側且成對設置的阻擋構件124能夠讓基材SUB與吸附板122b的相對位置更為穩定。

如圖1所繪示，阻擋構件124的連接部124b為螺旋狀立體結構，且連接部124b連接於阻擋部124a與吸附構件122的固定座122a之間。在一些實施例中，連接部124b可為多邊形螺旋狀立體結構（例如，三角形螺旋狀立體結構、矩形螺旋狀立體結構等）、圓形螺旋狀立體結構、橢圓形螺旋狀立體結構等。

如圖1所示，連接部124b沿著三維螺旋路徑P從固定座122a延伸至吸附板122b的側緣。在設計上，阻擋構件124的阻擋部124a通常是緊鄰於吸附板122b的側緣分佈，且以不接觸吸附板122b的側緣為原則。值得注意的是，阻擋構件124的阻擋部124a的分佈位置與所欲抓取及/或運送的基材SUB的尺寸相關，本實施例不以圖1中所繪示的分佈位置為限。

如圖2所示，除了吸附構件122以及阻擋構件124之外，端緣作用器120可進一步包括固定托架126，其中阻擋構件124的連接部124b藉由固定托架126而固定於吸附構件122的固定座122a上。在一些實施例中，固定托架126可透過夾持的方式將阻擋構件124的連接部124b固定於其上，而固定托架126可透過鎖附的方式被固定在固定座122a上。在本實施例中，阻擋構件124易於從固定托架126上取下，大幅地增加了阻擋構件124的更換便利性。舉例而言，固定托架126可藉由多個（例如兩個）調整螺絲鎖附在固定座122a上，且在固定托架126被鎖附在固定座122a上之後，可藉由調整各個調整螺絲的鎖附程度來調整固定托架126的安裝狀態，進而微調阻擋構件124與吸附構件122的相對位置。

在一些實施例中，藉由適當的材質選擇、破孔等設計，固定托架126可具備一定的彈性以適度地緩衝或吸收阻擋部124a與基材SUB之間的碰撞力。

如圖2所繪示，端緣作用器120可進一步包括氣體供應裝置128，且氣體供應裝置128與吸附構件122的吹氣孔BH連通。舉例而言，藉由氣體供應裝置128提供至吹氣孔BH的氣流F包括乾燥空氣、氮氣或其它氣體。在一些實施例中，吸附構件122的吹氣孔BH包括第一吹氣孔BH1與多個第二吹氣孔BH2，其中第一吹氣孔BH1提供面向基材SUB吹拂的正向氣流F1，且第二吹氣孔BH2提供背向第一吹氣孔BH1方向吹拂的側向氣流F2。正向氣流F1吹向基材SUB之後會往基材SUB的側緣流動，而側向氣流F2是呈現輻射狀的向外吹拂，在此情況下，基材SUB與吸附板122b之間的氣壓便會低於基材SUB下方的氣壓，此時，基材SUB可藉由壓力差所產升的上升力而被上抬並且與吸附板122b保持預定間距。

以下將搭配圖3至圖5針對阻擋構件120進行詳細的描述。

圖3是根據本發明一實施例的阻擋構件的立體示意圖，圖4是根據本發明一實施例的阻擋構件的頂視示意圖，而圖5是根據本發明一實施例的阻擋構件的側視示意圖。請參照圖3至圖5，阻擋構件124的連接部124b沿著三維螺旋路徑P延伸，連接部124b的一端與阻擋部124a連接，且連接部124b具有多個轉折T。轉折T賦予了連接部124b一定程度的彈性與緩衝特性。在一些實施例中，阻擋構件124的阻擋部124a與連接部124b具有相同的材質且為一體成型。舉例而言，阻擋部124a與連接部124b的材質例如為石英。

在本實施例中，連接部124b例如是沿著三維螺旋路徑P延伸的蜿蜒條狀結構，此蜿蜒條狀結構的截面（即垂直於三維螺旋路徑P的截面）例如為圓形截面，且此圓形截面的直徑約為2毫米。由於連接部124b所具備的細長結構，阻擋構件124可具備足夠的彈性及緩衝能力。

前文概述若干實施例的特徵，使得所屬領域中具通常知識者可較好地理解本發明的態樣。所屬領域中具通常知識者應瞭解，其可易於使用本發明作為設計或修改用於進行本文中所引入的實施例的相同目的以及/或達成相同優勢的其他製程以及結構的基礎。所屬領域中具通常知識者亦應認識到，此類等效構造並不脫離本發明的精神以及範疇，且其可在不脫離本發明的精神以及範疇的情況下在本文中進行各種改變、替代以及更改。

100‧‧‧基材傳送裝置

110‧‧‧自動化傳送機構

120‧‧‧端緣作用器

122‧‧‧吸附構件

122a‧‧‧固定座

122b‧‧‧吸附板

124‧‧‧阻擋構件

124a‧‧‧阻擋部

124b‧‧‧連接部

126‧‧‧固定托架

128‧‧‧氣體供應裝置

BH‧‧‧吹氣孔

BH1‧‧‧第一吹氣孔

BH2‧‧‧第二吹氣孔

F‧‧‧氣流

F1‧‧‧正向氣流

F2‧‧‧側向氣流

P‧‧‧三維螺旋路徑

SUB‧‧‧基材

T‧‧‧轉折

圖1是根據本發明一實施例的基材傳送裝置的立體示意圖。 圖2是沿著圖1中的剖面線A-A’所繪示的剖面示意圖。 圖3是根據本發明一實施例的阻擋構件的立體示意圖。 圖4是根據本發明一實施例的阻擋構件的頂視示意圖。 圖5是根據本發明一實施例的阻擋構件的側視示意圖。

Claims (9)

1. 一種端緣作用器，包括：吸附構件，包括固定座與吸附板，所述吸附板固定於所述固定座上，且所述吸附板包括用以提供氣流以吸附基材的多個吹氣孔；以及阻擋構件，配置於所述吸附構件的一側以限制被所述吸附構件吸附的所述基材的側向位移，其中所述阻擋構件包括阻擋部與連接部，所述連接部連接於所述阻擋部與所述吸附構件之間，所述連接部沿著三維螺旋路徑從所述固定座延伸至所述吸附板的側緣，且所述連接部不接觸所述吸附板。
2. 如申請專利範圍第1項所述的端緣作用器，其中所述吸附構件的所述吹氣孔包括第一吹氣孔與多個第二吹氣孔，所述第一吹氣孔提供面向所述基材吹拂的正向氣流，且所述第二吹氣孔提供背向所述第一吹氣孔方向吹拂的側向氣流。
3. 如申請專利範圍第1項所述的端緣作用器，其中所述阻擋構件的所述連接部具有多個轉折。
4. 如申請專利範圍第1項所述的端緣作用器，其中所述阻擋構件的所述阻擋部與所述基材之間的接觸為線接觸。
5. 如申請專利範圍第1項所述的端緣作用器，其中所述阻擋部與連接部的材質相同。
6. 如申請專利範圍第1項所述的端緣作用器，更包括固定托架，其中所述阻擋構件的所述連接部藉由所述固定托架而固定於所述固定座上。
7. 如申請專利範圍第1項所述的端緣作用器，更包括氣體供應裝置，其中所述氣體供應裝置與所述吸附構件的吹氣孔連通。
8. 一種端緣作用器，包括：吸附構件，包括固定座與吸附板，所述吸附板包括用以提供氣流以吸附基材的多個吹氣孔；以及阻擋構件，固定於所述固定座上並且位於所述吸附板的一側以限制被所述吸附板吸附的所述基材的側向位移，其中所述阻擋構件包括阻擋部與螺旋狀連接部，所述螺旋狀連接部連接於所述阻擋部與所述固定座之間，且所述螺旋狀連接部不接觸所述吸附板。
9. 一種基材傳送裝置，包括：自動化傳送機構；以及如申請專利範圍第1項至第8項中任一項所述的端緣作用器，其中所述端緣作用器配置於所述自動化傳送機構上，且所述自動化傳送機構驅動所述端緣作用器移動以傳送所述基材。