TWI724989B - 對準載體環件的方法及機械臂 - Google Patents

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瑪索可約翰
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美商應用材料股份有限公司
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Abstract

具體實施例包括移送與對準載體環件的方法及裝置。在一具體實施例中，方法包括以一機械臂將該載體環件自一第一位置舉升，該機械臂包括一端效器機械腕與一端效器。前定位銷與後定位銷係耦接至該端效器。在一具體實施例中，端效器機械腕包括具有一夾持裝置之一柱塞。具體實施例包括以該夾持裝置將該柱塞固定至該載體環件，並使該柱塞延伸出該端效器機械腕，直到該載體環件接觸該等前定位銷為止。然後，載體環件從該第一位置被移送至該第二位置。柱塞與載體環件接著被收回，直到後定位銷接合該載體環件上的一對準凹口與一對準平坦部為止。

Description

對準載體環件的方法及機械臂
本發明的具體實施例是關於半導體處理領域，且特別是關於移送及對準載體環件的方法與裝置。
基板是被晶圓搬運機器人從前開式晶圓傳送盒(FOUP)移送至一處理工具。在被插入到FOUP之前，基板一般都是未對準的。因此，在將基板移送至處理工具之前，基板是在一對準站處進行對準，以適當地定向基板以供處理。對準站的使用增加了工具的覆蓋面積，並且在基板從FOUP移送至處理工具期間需要額外的處理操作。在基板受工具處理之後，晶圓搬運機器人即將該基板返送回FOUP。
當基板是圓形的時，例如商業上可取得之矽晶圓，對於要將基板放入FOUP而言，基板的角度旋轉並非是關鍵的。然而，當基板並不是圓形的且因而不具有固定直徑時，基板的角度旋轉就變成是關鍵的。若此一基板要返回適當取向的FOUP，則通過開口的基板直徑會大於FOUP的開口的寬度，且將因 此不匹配。因此，便需要同時在處理之後，於對準站處定向基板。
本發明的具體實施例包括一種以機械臂對準載體環件的方法。機械臂包括自一端效器機械腕延伸出之一端效器。端效器包括前定位銷與後定位銷。機械臂也包括一柱塞，該柱塞自該端效器機械腕延伸且可自其收回。在一具體實施例中，該方法包括利用該端效器舉升一載體環件。該方法也包括使該載體環件接觸該柱塞。在一具體實施例中，柱塞包括一夾持裝置。該方法也包括使該柱塞延伸，直到該載體環件接觸前定位銷為止。根據一具體實施例，該方法進一步包括，在該載體環件已經被帶至與前定位銷接觸之後，使該載體環件自一第一位置移送至一第二位置。在一具體實施例中，該方法包括朝向端效器機械腕收回柱塞與載體環件，直到載體環件接觸後定位銷為止。在一具體實施例中，一第一後定位銷係接觸載體環件中的一對準凹口，且一第二後定位銷係接觸載體環件中的一對準平坦部。
本發明的一具體實施例也包括一種用於對準載體環件並將載體環件從一第一位置移送至一第二位置之機械臂。在一具體實施例中，機械臂包括一端效器機械腕。機械臂也包括從該端效器機械腕向外延伸之一端效器。在一具體實施例中，端效器包括 置位於端效器上靠近端效器機械腕的後定位銷，以及置位於端效器上靠近與後定位銷相對的端效器端部之前定位銷。在一具體實施例中，端效器機械腕包括一柱塞，該柱塞係可延伸出該端效器機械腕。具體實施例包括一柱塞，該柱塞進一步包括一夾持裝置。舉例而言，夾持裝置為磁鐵(例如永久磁鐵或電磁鐵)，或是機械式夾持裝置(例如夾具)。
122‧‧‧基板
130‧‧‧載體環件組件
132‧‧‧載體環件
134‧‧‧背膠膠帶
136‧‧‧對準凹口
137‧‧‧頂點
138‧‧‧對準平坦部
140‧‧‧中心
142‧‧‧平坦邊緣
144‧‧‧磨圓邊緣
220‧‧‧狹槽
222‧‧‧基板
229‧‧‧前開式晶圓傳送盒(FOUP)
230‧‧‧載體環件組件
232‧‧‧載體環件
234‧‧‧背膠膠帶
240‧‧‧中心點
242‧‧‧平坦邊緣
244‧‧‧磨圓邊緣
251‧‧‧側壁
253‧‧‧空間
302‧‧‧機械臂
308‧‧‧定位銷組件
309‧‧‧墊片
310‧‧‧定位銷
311‧‧‧鎖固件
312‧‧‧端效器機械腕
314‧‧‧端效器
316‧‧‧柱塞
318‧‧‧夾持裝置
502‧‧‧機械臂
509‧‧‧墊片
510‧‧‧前定位銷
512‧‧‧端效器機械腕
514‧‧‧端效器
516‧‧‧柱塞
518‧‧‧夾持裝置
520‧‧‧狹槽
522‧‧‧基板
529‧‧‧FOUP
532‧‧‧載體環件
536‧‧‧對準凹口
538‧‧‧對準平坦部
540‧‧‧中心點
542‧‧‧底部平坦邊緣
544‧‧‧磨圓表面
549‧‧‧第二儲存裝置
600‧‧‧處理工具
602‧‧‧工廠介面
604‧‧‧負載埠口
606‧‧‧叢集工具
607‧‧‧負載鎖室
608‧‧‧雷射劃片裝置
609‧‧‧移送室
637‧‧‧電漿蝕刻腔室
638‧‧‧濕式/乾式站
639‧‧‧沉積腔室
690‧‧‧機器人
762‧‧‧遮罩
764‧‧‧基板
766‧‧‧積體電路
767‧‧‧通道
768‧‧‧圖案化遮罩
770‧‧‧間隙
772‧‧‧溝槽
800‧‧‧電腦系統
802‧‧‧處理器
804‧‧‧主要記憶體
806‧‧‧靜態記憶體
808‧‧‧網路介面裝置
810‧‧‧視頻顯示器單元
812‧‧‧字母數字輸入裝置
814‧‧‧游標控制器
816‧‧‧訊號產生裝置
818‧‧‧次要記憶體
820‧‧‧網路
822‧‧‧軟體
826‧‧‧處理邏輯
830‧‧‧匯流排
831‧‧‧機器可讀取之儲存媒體
第1圖為根據一具體實施例之載體環件組件的示意圖，該載體環件組件包括載體環件、背膠與基板。
第2A圖為根據一具體實施例之前開式晶圓傳送盒(FOUP)的截面示意圖，該FOUP係儲存載體環件組件。
第2B圖為根據一具體實施例、沿第2A圖中線B-B所示之截面示意圖。
第3圖為根據一具體實施例之機械臂的示意圖。
第4圖為一流程示意圖，該圖說明根據一具體實施例之利用機械臂移送與對準載體環件的方法中的操作。
第5A圖至第5D圖說明根據一具體實施例之以機械臂移送與對準載體環件的過程的示意方塊圖。
第6圖為根據本發明一具體實施例之處理工具的方塊圖之說明。
第7A圖至第7C圖係根據本發明一具體實施例說明在切割半導體晶圓方法期間之一半導體晶圓的截面圖，該半導體晶圓包括複數個積體電路。
第8圖說明了根據一具體實施例之例示電腦系統的方塊圖。
現將根據各種具體實施例來說明用於以機械臂對準載體環件之方法與裝置。在下述說明中提出了各種具體細節，例如由載體環件所支撐之基板、FOUPs及端效器，以提供對本發明具體實施例之通盤理解。熟習該領域技藝之人士將可理解，本發明之具體實施例也可在沒有該等具體細節下實施。在其他實例中，並未詳細說明習知構想，以避免不必要地混淆本發明之具體實施例。此外，應理解在圖式中所呈現的各種具體實施例僅為例示性說明，且未必是以實際尺寸予以繪製。
在一具體實施例中，機械臂包括一端效器，端效器係自一端效器機械腕延伸向外。端效器包括前定位銷和後定位銷，用於在載體環件於一第一位 置與一第二位置之間移送期間固定及對準載體環件。端效器機械腕包括一柱塞。在一具體實施例中，柱塞包括一夾持裝置，例如磁鐵。
在一具體實施例中，端效器從一第一位置向上舉升載體環件。柱塞接著朝向載體環件延伸。柱塞接觸載體環件的一邊緣，並從端效器機械腕推離載體環件，直到載體環件固定於柱塞與前定位銷之間為止。在一具體實施例中，端效器在保持三點接觸下將載體環件移送至一處理工具。在具體實施例中，柱塞被收回。夾持裝置接合載體環件，並將載體環件推向後定位銷。其中一個後定位銷接合形成於載體環件上的一對準平坦部，且第二後定位銷接合形成於載體環件上的一對準凹口。在載體環件接合後定位銷之後，夾持裝置即釋放該載體環件。
使用根據本發明之具體實施例的機械臂能夠使載體環件組件增進對準。確保載體環件組件的適當對準使得載體環件可被插入狹窄的開口中，例如FOUP的開口。此外，適當對準可提昇基板處理操作的有效性。舉例而言，載體環件的適當對準確保在基板切割操作期間所使用的遮蔽環能保護用以支撐基板之背膠膠帶。若背膠膠帶未受保護，則該處理(例如電漿處理)即會破壞背膠膠帶並降低產量。另外，包括具有前和後定位銷之端效器與包括柱塞之端效器機械腕的機械臂可於載體環件在位置之間移送時 對準載體環件組件。因此，在使用本發明之具體實施例時，可省略額外的處理操作與工具(例如對準工具)。
現參第1圖，其繪示了根據一具體實施例之載體環件組件130。在一具體實施例中，載體環件組件130包括載體環件132、背膠膠帶134與基板122。背膠膠帶層134係由載體環件132所圍繞。基板122係由背膠膠帶134支撐。在一具體實施例中，載體環件132係一金屬性材料。舉例而言，載體環件132為不銹鋼。具體實施例包括由磁性材料形成之載體環件132。在另一具體實施例中，載體環件132係非金屬性材料，例如聚合物材料或樹脂。在一具體實施例中，基板122為可商業取得之矽晶圓，例如300毫米之矽晶圓。其他具體實施例包括尺寸用於承載較大或較小基板之載體環件組件130，例如200毫米或450毫米之基板。基板122具有複數個元件晶元(未示)，該等元件晶元係各包括了形成於其上之積體電路。
雖然在本文中是具體參照了包括以晶圓為基板122之載體環件組件130而說明，但具體實施例並未如此限制。也可使用與本文所述之實質上類似的方法與裝置來對準支撐了單一矽晶圓以外的基板之載體環件組件130。舉例而言，可根據本發明具體實施例使用用於承載多個基板之載體環件組件 130。舉例而言，根據本發明之一具體實施例，可以機械臂來對準用於處理形成於複數個藍寶石基板上之發光二極體(LEDs)的載體環件組件130。
在一具體實施例中，載體環件132具有一個或多個平坦邊緣142。如第1圖所示，載體環件132包括四個平坦邊緣142。在一具體實施例中，在相對的平坦邊緣之間的載體環件132之寬度WF約為380毫米，然具體實施例並不受限為此種型態。舉例而言，用於承載較大基板122之載體環件132可具有大於380毫米之寬度WF。具體實施例包括在平坦邊緣142之間形成有磨圓邊緣144之載體環件132。在一具體實施例中，磨圓邊緣144為圓弧，其原點是在載體環件組件130的中心140處。在一具體實施例中，磨圓邊緣144的半徑R大致為200毫米，但具體實施例並不受限於此種型態。舉例而言，用於承載較大基板122之載體環件132所具有之磨圓邊緣144的半徑R係大於200毫米。因此，載體環件132的寬度可根據與中心140之角度方向而變化。舉例而言，在沿著磨圓邊緣144的載體環件132的相對側部上之兩點之間的寬度(亦即2R)會大於兩個平坦邊緣142之間的寬度WF。寬度差異產生了其他問題，該等問題是在實質上圓形基板中所未遇。舉例而言，FOUP中的開口尺寸係設以容置定向為使最窄寬度 (亦即在平坦邊緣142之間的WF)能配合通過FOUP開口的載體環件132。
為了確保載體環件132適當定向且能夠配合通過FOUP開口，載體環件132係包括形成於底部平坦邊緣142的相對側部上之一對準平坦部138與一對準凹口136。在具體實施例中，對準平坦部138係平行於底部平坦邊緣142。對準凹口136之尺寸係設以容置位於一端效器上之一定位銷(下文將更詳細說明)。在一具體實施例中，對準凹口136的頂點137為一磨圓表面。在一具體實施例中，頂點137具有大致等於或小於定位銷半徑之一曲率半徑。作為舉例，頂點137的曲率半徑大致為1.5毫米或更小。在一具體實施例中，頂點137並未彎曲，且滿足一定角度。作為舉例，凹口的角度可大致為60°。由於頂點137的曲率半徑大致等於或小於定位銷的半徑，因此定位銷一旦為對準凹口136所接合，在X方向中的移動即受限制。如在本文中所用，定位銷是在定位銷與頂點137接觸時，或在定位銷於X方向中的移動因於對準凹口136上兩點或多點接觸而受限制時為對準凹口136所接合。
為了能適當對準載體環件，對準凹口136的頂點137係位於Y方向中與對準平坦部138實質上相同位置處。除了知曉中心點140在X與Y方向中的位置以外，對準凹口136與對準平坦部138還使 得載體環件132沿著中心點140的角度旋轉也成為可知。對準凹口136和對準平坦部138提供了角度旋轉，因為它們相對於中心點140的位置是已知的，且它們的位置可與載體環件132的周長上的其他點區分。相反的，使載體環件132與相對彎曲表面上的兩個定位銷接觸係因彎曲邊緣144是均勻的而僅可提供關於載體環件在X方向與Y方向中位置的資訊。因此，本發明之具體實施例提供了關於載體環件132的角度取向之額外資訊，該等資訊無法以不包括根據本發明具體實施例之用於接合對準凹口136與對準平坦部138之定位銷的端效器取得。
現參第2A圖，其說明了儲存於FOUP 229中之複數個載體環件組件230的截面示意圖。形成於FOUP 229的側壁251上之狹槽220係支撐載體環件組件230的邊緣。在具體實施例中，在側壁251與載體環件組件230的側部之間有空間253。現參照第2B圖，其說明了沿著線B-B所示的截面圖，圖中繪示了載體環件組件230被插入到FOUP 229，其中平坦邊緣242係取向為大致平行於側壁251。在一具體實施例中，FOUP開口的寬度大於在平坦邊緣242之間的載體環件232的寬度WF，但小於在相對的磨圓邊緣144之間的載體環件寬度(亦即2R)。因此，不適當定向的載體環件232將無法配合通過FOUP的開口。舉例而言，在載體環件232的平 坦邊緣242與側壁251之間的空間253係大致為2.0毫米或更小。在具體實施例中，例如在所示之具體實施例中，相對磨圓邊緣244之間的較大寬度為20毫米，或比平坦邊緣242之間的寬度WF大出許多，不適當定位的載體環件232將無法配合通過FOUP 229的開口。
因此，平坦邊緣242需要大致對準為平行於側壁251，以配合通過開口。舉例而言，載體環件232將於平坦邊緣242取向為在與FOUP 229的側壁251平行呈大致為1.5°以內，即可配合通過FOUP 229中的開口。因此，具體實施例包括需要在被插入FOUP 229之前進行對準之載體環件232，而一圓形晶圓係可配合通過FOUP 229中的開口，而與因它的不均勻直徑所致之旋轉取向無關。此外，處理工具會需要精確的角度對準，以適當處理載體環件組件230上的基板。舉例而言，在執行切割操作時，需要知道載體環件的取向，以精確地沿著基板222上各別晶元之間所形成之劃線進行切割。知曉載體環件的取向也可確保在切割操作期間所使用的遮蔽環能夠在會破壞背膠膠帶234的處理條件中完全覆蓋及保護背膠膠帶234。
因此，具體實施例包括可用於在X方向、Y方向與在沿中心點240的角度旋轉上對準載體環件之機械臂302。在一具體實施例中，是在將載體 環件232從一第一位置移送至一第二位置時實施對準處理。舉例而言，機械臂302在將載體環件232從一處理工具處移送至FOUP時對準載體環件232。或者是，機械臂302是在將載體環件232從FOUP移送至處理工具時對準載體環件232。在該等具體實施例中，根據本文所述具體實施例，即不需要額外的對準工具與對準處理，因為對準是在移送處理期間執行。因此，藉由減少了無法與移送操作同時執行之處理操作，處理量即可增加，並且處理工具的覆蓋面積可因移除了額外的對準工具而減少。
現參照第3圖，該圖繪示了根據一具體實施例之機械臂302。在一具體實施例中，機械臂302包括端效器機械腕312。端效器機械腕312將機械臂302耦接至一晶圓搬運機器人(未示)。舉例而言，晶圓搬運機器人是一水平多關節機器人(SCARA)或該領域中所習知的任何其他晶圓搬運機器人。在一具體實施例中，端效器314係耦接至端效器機械腕312。如圖所示，端效器314包括從端效器機械腕向外延伸的兩個獨立叉指，然具體實施例並不限於此種型態。舉例而言，端效器314的兩個叉指係形成為單一的一體元件。本發明的具體實施例包括由剛性材料所形成之一端效器314。舉例而言，端效器314係金屬性材料、陶瓷材料或複合材料。在本發明的具體實 施例中，端效器314係由鋁、鍍鎳鋁、陽極化鋁、氧化鋁或碳纖維所製成。
本發明之具體實施例利用複數個定位銷組件308，以於自第一位置移送至第二位置期間固定載體環件並執行對準處理。在一具體實施例中，複數個定位銷組件308係形成於端效器314的頂部表面上。在一具體實施例中，前定位銷組件308係形成於靠近離端效器機械腕312最遠的端效器314的端部處，而後定位銷組件308係形成於靠近最接近端效器機械腕312的端效器314的端部處。根據一具體實施例，前定位銷組件係實質上與後定位銷組件相同。如定位銷組件308的放大示意圖所示，每一個組件都包括一定位銷310。在一具體實施例中，定位銷係自一墊片309向上延伸。在一具體實施例中，載體環件組件230停置在墊片309的頂部表面上。根據本發明之一具體實施例，定位銷310延伸到墊片309上方的一高度，該高度大致等於，或大於載體環件組件230的厚度。舉例而言，定位銷310係延伸於墊片309上方約1.5毫米或更多。在一具體實施例中，定位銷具有之半徑係大致等於，或大於對準凹口136的頂點137的曲率半徑。作為舉例，定位銷310的半徑大致為1.5毫米或以上。在第3圖所述具體實施例中，定位銷組件308係藉由鎖固件311而耦接至端效器314。舉例而言，鎖固件311可包括螺絲、螺栓等。在一具體實 施例中，定位銷組件308與端效器314為由單一材料所形成之單一連續元件。根據另一具體實施例，定位銷310係直接從端效器314向上延伸，而墊片309係已省略。
在一具體實施例中，機械臂302包括一柱塞316。柱塞316耦接至端效器機械腕312。在一具體實施例中，柱塞316係位於端效器314的叉指之間。柱塞316可從端效器機械腕312延伸出去。作為舉例，柱塞316係一液壓式活塞。柱塞316也包括一夾持裝置318。夾持裝置318可使柱塞316固定地貼附至載體環件232的邊緣。在一具體實施例中，夾持裝置318為磁鐵。作為舉例，該磁鐵可為永久磁鐵，或電磁鐵。在一具體實施例中，夾持裝置318包括一機械式夾持機構。機械式夾持機構可使端效器302於由非磁性材料(例如聚合物)所形成的載體環件232上執行對準功能。作為舉例，機械式夾持機構可包括一夾鉗。雖然所示為兩個獨立元件，但可知柱塞316與夾持裝置318也可以整合為一單一元件。
根據具體實施例，是以機械臂將載體環件自一第一位置移送至一第二位置，該機械臂係於移送處理期間對準載體環件。第4圖包括一流程圖400，其表示根據一具體實施例之用於移送及對準載體環件的處理中之操作。第5A圖至第5D圖說明了在執行根據一具體實施例之用於移送與對準載體環件 532之處理期間與流程圖400的操作相應之機械臂502的上視圖。
現參流程圖400的操作480，及對應的第5A圖，機械臂502將載體環件532從一第一位置向上舉升。在一具體實施例中，載體環件532係由端效器514舉升離開FOUP 529中的狹槽520。根據一具體實施例，載體環件532停置於定位銷組件508的墊片509上。在不包括墊片509的具體實施例中，載體環件532係直接停置在端效器514上。在一具體實施例中，載體環件532不接觸任何定位銷510。根據一具體實施例，柱塞516係於舉升處理期間收回，使得夾持裝置518不與載體環件532互動。
現參流程圖400的操作482，及對應的第5B圖，柱塞516從端效器機械腕512向外延伸以接觸載體環件532。在一具體實施例中，貼附至柱塞516之夾持裝置518係沿著底部平坦邊緣542接觸載體環件532。在一具體實施例中，接觸載體環件532也包括接合夾持裝置518，使得柱塞516可鎖固地耦接至載體環件532。在包括由磁性材料所形成之載體環件532的具體實施例中，夾持裝置518可為一磁性夾持裝置。舉例而言，夾持裝置518係一電磁鐵或一永久磁鐵。在使用電磁鐵的具體實施例中，接觸載體環件532包括了啟動該電磁鐵，以產生磁場而將磁性環件532固定至柱塞516。在一替代具體實施例 中，夾持裝置518係一機械式夾鉗。在此類具體實施例中，以機械式夾鉗518接觸該載體環件532包括接觸該載體環件532並對載體環件532的底部平坦邊緣542施加夾鉗力，以使載體環件532固定至柱塞516。一旦柱塞516被固定至載體環件532，載體環件532即可藉由延伸或收回柱塞516而於Y方向中位移。
現參閱流程圖400的操作484，及對應的第5B圖，在接觸載體環件532之後，柱塞516從端效器機械腕512向外延伸遠離。柱塞516的延伸推進載體環件532遠離端效器機械腕512，直到載體環件532接合前定位銷510為止。在一具體實施例中，載體環件532是沿著磨圓表面544接合前定位銷510。由於兩個磨圓表面544都具有相同的半徑與中心點540，因此沿著磨圓邊緣544接觸能使載體環件的中心點540在X與Y方向中的位置都相對於端效器502為已知。此外，與前定位銷510和柱塞516的接觸提供了三點接觸，此三點接觸能在載體環件532被移送至一第二位置時固定該載體環件532。
現參閱流程圖400的操作486，機械臂將載體環件532自一第一位置移送至一第二位置。在一具體實施例中，第二位置為一第二儲存裝置549。舉例而言，第二儲存裝置為另一FOUP或匣體。如第5C圖所示，第二儲存裝置549包括用於支撐載體環件 532之狹槽520。在另一具體實施例中，第二位置為一處理工具。在此類具體實施例中，載體環件532係置位於夾盤上方。因此，機械臂可使中心點540對準於夾盤中心上方。雖然流程圖400包括描述了載體環件532自一第一位置被移送至一第二位置之操作，但可知根據一具體實施例，機械臂也可僅執行對準操作。舉例而言，若載體環件532已經位於適當位置(例如在FOUP中或在處理工具的夾盤上)但未對準，則可單獨使用機械臂來修正載體環件532的對準。在此類具體實施例中，第一與第二位置係相同位置。
現參閱流程圖400的操作488，及對應的第5C圖，柱塞516係朝向端效器機械腕512而被收回。由於夾持裝置518是固定地耦接至載體環件532，因此載體環件532也會被收回。柱塞516收回載體環件532，直到後定位銷510接合對準平坦部538和對準凹口536為止。對準平坦部538和對準凹口536的組合使得載體環件532被對準至沿著中心點540的一角度位置。在一具體實施例中，具有未適當角度取向之載體環件532將在它被收回時先接合對準平坦部538或對準凹口536。舉例而言，對準凹口536係於對準平坦部538接合後定位銷510之前先接合後定位銷。在此一具體實施例中，載體環件532將沿著對準凹口536旋轉，直到對準平坦部538接合後定位銷510為止。載體環件532沿對準凹口 536之旋轉提供了適當的角度取向。或者是，對準平坦部538先接合後定位銷，且載體環件將沿著對準平坦部538和後定位銷510之間的接觸點旋轉，直到載體環件被適當定向為止。超過對準位置之過度旋轉是可以被避免的，因為對準凹口536的頂點和對準平坦部538的Y座標是實質相同的。此外，凹口536可防止載體環件532於X方向中移動。因此，在接合了後定位銷510之後，中心點540在X與Y方向中的位置，以及載體環件532沿中心點540的角度旋轉即為可知。
現參閱流程圖400的操作490，及對應的第5D圖，柱塞516係自載體環件532脫離。在夾持裝置518為一永久磁鐵的具體實施例中，使柱塞516自載體環件532脫離包括使柱塞516朝端效器機械腕512收回，直到夾持裝置518的磁場不再與載體環件532互相作用為止。在夾持裝置518為電磁鐵的具體實施例中，使柱塞516自載體環件532脫離包括切換關閉對夾持裝置518的電流以停用磁場。因此，具有電磁鐵夾持裝置518之具體實施例不需要與載體環件532實體上脫離。在具有機械式夾持裝置518的具體實施例中，自載體環件532脫離柱塞516包括從沿著載體環件底部平坦邊緣542釋放夾鉗力。在使柱塞516自載體環件532脫離之後，端效器502係將定向的載體環件532放置到一第二位置 上。舉例而言，第二位置可包括在一第二FOUP或匣體529中的狹槽520，或在一處理工具中的夾盤。
應理解本文中所繪示與說明的具體實施例在本質上僅作為例示，且所述操作的組合與順序都不是限制性。舉例而言，收回柱塞516和載體環件532直到後定位銷接合對準平坦部538和對準凹口536為止之處理係可於將載體環件從一第一位置移送至一第二位置之前實施。當第二位置為一FOUP、且在將載體環件532插置通過一狹窄開口之前需要知道載體環件532沿中心點540的角度旋轉時，即可使用這類具體實施例。在其他具體實施例中，收回柱塞與載體環件的處理係與移送處理同時進行，或是在第一位置與第二位置之間的一中間位置處進行。
現在參閱第6圖，該圖繪示了根據本發明一具體實施例、包括具有端效器之晶圓搬運機器人的一種處理工具600。在一具體實施例中，包括根據本文所述具體實施例之端效器機械腕與端效器之一機械臂係裝設至工廠介面602中所含之一機器人690。處理工具600包括一叢集工具606，該叢集工具606係藉由一或多個負載鎖室607而耦接至工廠介面602。在一具體實施例中，根據本文所述具體實施例之包括有端效器機械腕與端效器的機械臂係裝設至一移送室609中所含的機器人690。在移送室609中的機器人690在負載鎖室607和叢集工具 606中所含的一或多個電漿蝕刻腔室637之間移送載體環件532。在一具體實施例中，處理工具600包括一雷射劃片裝置608。處理工具600係配置以對形成於基板522(例如由載體環件532所支撐之一矽晶圓)上的個別元件晶元進行複合式雷射與蝕刻單片處理。
在一具體實施例中，雷射劃片裝置608包圍一飛秒雷射。飛秒雷射適用於對形成於基板522(例如由載體環件532所支撐之一矽晶圓)上的個別元件晶元進行複合式雷射與蝕刻單片處理中的雷射刻蝕部分。在一個具體實施例中，在雷射劃片裝置608中也包括一可移動站，該可移動站是配置以使載體環件532所支撐之基板522相對於飛秒雷射而移動。在另一具體實施例中，飛秒雷射也是可移動的。
在一具體實施例中，叢集工具606中的一或多個電漿蝕刻腔室637適用於對形成於基板522(例如由載體環件532所支撐之一矽晶圓)上的個別元件晶元進行複合式雷射與蝕刻單片處理中的蝕刻部分。蝕刻腔室係配置以透過圖案化遮罩中的間隙對載體環件532上所支撐的基板522進行蝕刻。在一個此類具體實施例中，叢集工具606中的該一或多個電漿蝕刻腔室637係配置以執行一深矽蝕刻處理。在一具體實施例中，該一或多個電漿蝕刻腔室是可從美國加州桑尼維亞州應用材料公司商業取得之 蝕刻系統(Applied Centura® SilviaTM Etch system)。蝕刻腔室可具體設計為用於深矽蝕刻，以單片化在單晶矽基板或晶圓中所罩設的積體電路。在一具體實施例中，電漿蝕刻腔室中含有一高密度電漿來源，以促進高矽蝕刻率。
在一具體實施例中，工廠介面602係一適當環境埠口以與負載埠口604相接以及與雷射劃片工具608和叢集工具606相接。工廠介面602包括一或多個機器人690，例如具有根據本文所述具體實施例之機械臂的機器人，以自負載埠口604將載體環件532移送至負載鎖室607或雷射劃片裝置608中任一或兩者中。
叢集工具606包括適用於執行單片方法中之功能的其他腔室。舉例而言，在一個具體實施例中，係包含一沉積腔室639以取代另一蝕刻腔室。沉積腔室639係配置以於晶圓或基板的雷射劃片之前在晶圓或基板的元件層上或上方進行遮罩沉積。在一個此類具體實施例中，沉積腔室639係適用於沉積一水溶性遮罩。在另一具體實施例中，係包含一濕式/乾式站638以取代另一蝕刻腔室。濕式/乾式站638適用於在基板或晶圓的雷射劃片與電漿蝕刻單片處理之後清潔殘餘物與碎片，或移除水溶性遮罩。在一具體實施例中，也包含有一測量站作為處理工具600的一個元件。
根據一具體實施例，複合式雷射與蝕刻單片化處理包括例如第7A圖至第7C圖中所述之處理。參閱第7A圖，遮罩762係形成於半導體晶圓或基板764上方。遮罩762是由一層所組成，該層覆蓋且保護形成於半導體晶圓764的表面上之積體電路766。遮罩762也覆蓋了形成於每一個積體電路766之間的交錯通道767。
參照第7B圖，遮罩762係以雷射劃片處理進行圖案化，以提供帶有間隙770的圖案化遮罩768，暴露出在積體電路766之間的半導體晶圓或基板764的區域。因此，雷射劃片處理係用以移除原本形成於積體電路766之間的通道767的材料。根據本發明的一具體實施例，以雷射劃片處理圖案化遮罩762進一步包括在積體電路766之間的半導體晶圓764的區域中部分地形成溝槽772，如第7B圖所示。
參閱第7C圖，半導體晶圓764係透過圖案化遮罩768中的間隙770而被蝕刻，以單片化該積體電路766。根據本發明之一具體實施例，蝕刻半導體晶圓764包括藉由蝕刻一開始利用雷射劃片處理所形成的溝槽772而最後整個蝕穿該半導體晶圓764，如第7C圖所示。在一個具體實施例中，圖案化遮罩768是在電漿蝕刻之後移除，同樣如第7C圖中所示。
因此，再次參閱第7A圖至第7C圖，晶圓切割是藉由使用雷射劃片處理以刻蝕貫穿遮罩層之初始切割、通過晶圓通道(包括金屬化)、並可能部分達基板或晶圓中而進行。接著藉由後續的貫穿基板電漿蝕刻(例如貫穿矽之深電漿蝕刻)而完成晶元單片化。
本發明之具體實施例係可提供作為電腦程式產品，或軟體，它們包括具有儲存指令之機器可讀取媒體且可用以編程一電腦系統(或其他電子裝置)，以執行根據本發明具體實施例之處理。在一個具體實施例中，電腦系統係耦接於如關於第3圖所說明之機械臂302，或關於第6圖所說明之處理工具600。機器可讀取之媒體包括用於以可為機器(例如電腦)讀取之形式來儲存或傳送資訊的任何機制。舉例而言，機器可讀取(例如電腦可讀取)之媒體包括機器(例如電腦)可讀取之儲存媒體(例如唯讀記憶體(ROM)、隨機存取記憶體(RAM)、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體、快閃記憶體裝置等)、機器(例如電腦)可讀取之傳送媒體(電氣、光學、聲音或其他形式的傳播訊號(例如紅外線訊號、數位訊號等))等。
第8圖說明了以電腦系統800作為例示形式的機器之示意圖式，在該電腦系統800內可執行一指令集合以使機器執行本文所述的一或多個方 法。在替代具體實施例中，該機器可連接(例如連網)至區域網路(LAN)、內部網路、外部網路或網際網路中的其他機器。該機器可於客戶端-伺服器網路環境中以伺服器或客戶端機器的能力進行操作，或是作為對等式(或分佈式)網路環境中的一同級機器而操作。該機器可為個人電腦(PC)、平板PC、機上盒(STB)、個人數位助理(PDA)、蜂巢式電話、網路應用裝置、伺服器、網路路由器、切換器或橋接器，或能夠執行具體指明該機器要進行的動作之程式指令集合(連續或其他)的任何機器。此外，雖然僅說明單一機器，但用語「機器」應指包含個別地或統合地執行指令集合(或多個指令集合)以執行本文所述之任一或多個方法的任何機器集合(例如多部電腦)。
例示電腦系統800包括處理器802、主要記憶體804、靜態記憶體806與次要記憶體818，主要記憶體804為例如唯讀記憶體(ROM)、快閃記憶體、動態隨機存取記憶體(DRAM)(例如同步化DRAM(SDRAM)或記憶體匯流排DRAM(RDRAM)等)，靜態記憶體806為例如快閃記憶體、靜態隨機存取記憶體(SRAM)等，次要記憶體818為例如資料儲存裝置，該等記憶體是經由匯流排830而彼此通訊。
處理器802代表一或多個通用處理裝置，例如微處理器、中央處理單元等。更特定地，處理器802可為一複雜指令集計算(CISC)微處理器、精簡指令集計算(RISC)微處理器、超長指令字(VLIW)微處理器、實施其他指令集的處理器，或是實施指令集組合的處理器。處理器802也為一或多個專用處理裝置，例如專用積體電路(ASIC)、場可編程閘極陣列(FPGA)、數位訊號處理器(DSP)、網路處理器等。處理器802係配置以執行用於實施本文所述操作之處理邏輯826。
電腦系統800係進一步包括一網路介面裝置808。電腦系統800也可包括視頻顯示器單元810(例如液晶顯示器(LCD)、發光二極體顯示器(LED)、陰極射線管(CRT))、字母數字輸入裝置812(例如鍵盤)、游標控制裝置814(例如滑鼠)，以及訊號產生裝置816(例如揚聲器)。
次要記憶體818包括一機器可存取之儲存媒體(或更具體為電腦可讀取之儲存媒體)831，其上儲存有具現本文所述任一或多個方法或功能之一或多組指令集合(例如軟體822)。軟體822在由電腦系統800執行期間也完全或至少部分地常駐於主要記憶體804內及/或處理器802內，主要記憶體804和處理器802也構成機器可讀取之儲存媒體。軟 體822進一步可經由網路介面裝置808而於網路820上傳送或接收。
雖然在例示具體實施例中，機械可存取之儲存媒體831是繪示為一單一媒體，但用語「機器可讀取之儲存媒體」應被視為包括一單一媒體或多個媒體(例如集中式或分佈式資料庫，及/或相關的快取與伺服器)，它們儲存該一或多組指令集合。用語「機器可讀取之儲存媒體」也應視為包含可儲存或編碼機器所執行之指令集合，並且可使機器執行本發明的任一或多種方法之任何媒體。因此，用語「機器可讀取之儲存媒體」應指包含、但不限於固態記憶體，以及光學與磁性媒體。 根據本發明一具體實施例，機器可存取之儲存媒體上儲存有指令，該等指令可使資料處理系統執行一種用於移送與對準載體環件的方法。該方法包括以機械臂將該載體環件自一第一位置向上舉升。該方法也包括以使該載體環件接觸一柱塞。該柱塞包括一夾持機構，其使載體環件固定地耦接至該柱塞。該方法也包括延伸該柱塞，直到該載體環件接觸一端效器上的前定位銷為止。該方法也包括以機械臂將該載體環件自一第一位置移送至一第二位置。該方法包括收回柱塞與載體環件，直到在端效器上的後定位銷接合對準平坦部與對準凹口為止。該方法也包括使柱塞自載體環 件脫離。該方法也包括利用端效器將定向的載體環件放置在第二位置上。
302‧‧‧機械臂
308‧‧‧定位銷組件
309‧‧‧墊片
310‧‧‧定位銷
311‧‧‧鎖固件
312‧‧‧端效器機械腕
314‧‧‧端效器
316‧‧‧柱塞
318‧‧‧夾持裝置

Claims (20)

  1. 一種對準一載體環件的方法，包括以下步驟：以耦接至一端效器機械腕之一端效器將該載體環件自一第一位置舉升；其中該端效器具有前定位銷與後定位銷，且該端效器機械腕包括一柱塞；使該載體環件與該柱塞接觸，其中該柱塞係固定至該載體環件；延伸該柱塞，直到該載體環件接觸該等前定位銷為止；及藉由該柱塞收回該載體環件，直到該載體環件接觸該等後定位銷為止。
  2. 如請求項1所述之方法，其中該柱塞包括一夾持裝置，且其中接觸該載體環件之步驟包括以該夾持裝置將該載體環件的一邊緣固定至該柱塞。
  3. 如請求項2所述之方法，其中該載體環件是由一磁性材料所形成，且其中該夾持裝置是一磁鐵。
  4. 如請求項3所述之方法，其中該磁鐵係一電磁鐵。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該載體環件包括一對準凹口與一對準平坦部，且其中所述收 回該柱塞與該載體環件之步驟包括使一第一後定位銷與該對準凹口的一頂點接觸，並使一第二後定位銷與該對準平坦部接觸。
  6. 如請求項1所述之方法，進一步包括：在延伸該柱塞直到該載體環件接觸該兩個前定位銷之後，將該載體環件自一第一位置移送至一第二位置。
  7. 如請求項6所述之方法，其中該第一位置係一前開式晶圓傳送盒(FOUP)，且該第二位置係一處理工具。
  8. 如請求項6所述之方法，其中該第一位置係一處理工具，且該第二位置係一FOUP。
  9. 如請求項6所述之方法，其中該第一位置與該第二位置為相同位置。
  10. 一種機械臂，包括：一端效器，其延伸出一端效器機械腕，其中後定位銷是置位於該端效器上靠近該端效器機械腕處，且前定位銷是置位於該端效器上靠近該端效器的相對端部處；及一柱塞，其可延伸出該端效器機械腕，其中該柱塞包括一夾持裝置，其中該柱塞係固定至該載體環件，其中與該載體環件接觸的該柱塞係延伸直到該 載體環件接觸該等前定位銷，而柱塞使該載體環件收回，直到該載體環件接觸該等後定位銷。
  11. 如請求項10所述之機械臂，其中該夾持裝置係一磁鐵。
  12. 如請求項11所述之機械臂，其中該磁鐵係一電磁鐵。
  13. 如請求項10所述之機械臂，其中該夾持裝置係機械式夾持裝置。
  14. 如請求項10所述之機械臂，其中該夾持裝置與該柱塞為一單一元件。
  15. 如請求項10所述之機械臂，其中該等後定位銷與該等前定位銷中每一個都從耦接至該端效器的一墊片向上延伸。
  16. 如請求項10所述之機械臂，進一步包括耦接至該機械臂之一晶圓搬運機器人。
  17. 如請求項10所述之機械臂，其中該後定位銷具有之一半徑係等於一載體環件上的一對準凹口之一頂點的曲率半徑。
  18. 如請求項17所述之機械臂，其中該後定位銷具有之一半徑係為1.5毫米或更大。
  19. 如請求項10所述之機械臂，其中該柱塞為液壓式活塞。
  20. 一種對準一載體環件的方法，包括以下步驟：以耦接至一端效器機械腕之一端效器將該載體環件自一第一位置舉升，其中前定位銷與後定位銷係耦接至該端效器，且其中該端效器機械腕具有一柱塞，該柱塞包括可延伸出該端效器機械腕之一夾持裝置；使該載體環件的一邊緣接觸該柱塞；以該夾持裝置將該柱塞固定至該載體環件的該邊緣；使該柱塞延伸出該端效器機械腕，直到該載體環件接觸該兩個前定位銷為止；將該載體環件自該第一位置移送至一第二位置；藉由該柱塞收回該載體環件，直到一第一後定位銷接合於該載體環件上的一對準凹口並且一第二後定位銷接合於該載體環件上的一對準平坦部為止；及將該載體環件置放於該第二位置上。
TW104115640A 2014-05-16 2015-05-15 對準載體環件的方法及機械臂 TWI724989B (zh)

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