TWI744608B - 用於在動作期間把持晶圓的方法及機器人臂 - Google Patents

用於在動作期間把持晶圓的方法及機器人臂 Download PDF

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Abstract

本發明之實施例包括用於從包括間距緊密之槽之載體中移除載環組合件之方法及設備。實施例包括機器人臂，該機器人臂包括端效器腕部、最大厚度小於約3.0毫米之端效器，及用於將載環組合件緊固至端效器之抓握裝置。根據一實施例，抓握裝置可為夾鉗構件。一或更多個致動器可用以在一方向上相對於端效器而使夾鉗構件位移。在一額外實施例中，抓握裝置可為電磁裝置，該電磁裝置包括複數個被插入端效器的頂表面中之電磁體。實施例進一步包括真空抓握裝置，該真空抓握裝置在端效器頂表面中包括開口，該等開口藉由空氣管線而耦接至真空控制器。

Description

用於在動作期間把持晶圓的方法及機器人臂
本發明之實施例係關於半導體處理領域，且特定而言係關於用於移送載環組合件之方法及設備。
生產規模之半導體製造通常在高度自動化之製造廠中執行。自動化材料搬運系統(material handling system; AMHS)在處理工具與計量工具之間於基板載具中移送諸如矽晶圓之基板，該等基板載具如前開式晶圓盒(front opening unified pods; FOUPs)及晶圓匣。將工廠介面添加至工具上以便與AMHS介接。工廠介面內之晶圓搬運機器人經設計以從基板載具移除基板並將基板移送至工具以用於處理。
第1A圖是FOUP 110之橫剖面圖例說明，該FOUP包括用於儲存基板之槽120。槽120可沿FOUP 110之側壁112而形成，且沿基板邊緣支撐基板122。設計用於300毫米晶圓之FOUP 110可具有槽120，該等槽彼此相隔分開約10毫米之間距P。儲存在槽120中之基板122之厚度需要顯著小於槽間距P，以便允許工廠介面內之晶圓搬運機器人在不接觸相鄰基板之情況下移除基板。例如，300毫米晶圓可具有約775微米或更小之厚度。工廠介面中之晶圓搬運機器人經設計以能夠移除彼此相隔分開約9毫米或更大的基板。第1B圖是第1A圖沿線B-B截取之橫剖面圖例說明。如圖所示，將耦接至晶圓搬運機器人（未圖示）之端效器119插入晶圓122底表面之下，以便將晶圓向上舉離槽120。端效器119具有厚度T，該厚度T可為5.0毫米或更大。此外，為了在移送過程期間緊固載環組合件，端效器亦可包括一或更多個鉤123，該等鉤從端效器頂表面向上伸出。該等鉤在厚度T以外增添額外高度，且高度可為1.0毫米高或更高。
然而，當非標準基板儲存在FOUP或晶圓匣中時，工廠介面內之晶圓搬運機器人無法適應不同尺寸。例如，FOUP 110之槽120相隔間距P可能不足以允許晶圓搬運機器人存取比市售矽晶圓更厚之非標準化基板。增大的厚度減少基板之間的間隙。因此，工廠介面內之晶圓搬運機器人的精確度可能不足以在不接觸相鄰基板之情況下將更厚之基板從FOUP或晶圓匣中移除。
本發明之實施例包括用於從包括間距緊密之槽之載體中移除載環組合件之方法及設備。實施例包括機器人臂，該機器人臂包括端效器腕部、最大厚度小於約3.0毫米之端效器，及用於將載環組合件緊固至端效器之抓握裝置。根據一實施例，抓握裝置可為夾鉗構件。在一實施例中，夾鉗構件從端效器腕部伸出且定位在端效器上方。例如，一或更多個致動器可用以相對於端效器在一方向上位移夾鉗構件。根據一額外實施例，抓握裝置可包括複數個夾鉗構件。
在一額外實施例中，抓握裝置可為電磁裝置。在該種實施例中，電磁裝置可包括複數個被插入端效器的頂表面中之電磁體。電磁體可耦接至控制電路，該控制電路可啟用及停用電磁體。實施例進一步包括可為真空裝置之抓握裝置。在該種實施例中，真空裝置可包括一或更多個空氣管線，該等空氣管線形成於端效器中且耦接至端效器腕部中之真空控制器，該真空控制器可控制空氣管線中之真空壓力。
本案描述依據各種實施例之用於利用機器人臂移送載環組合件之方法及設備，該機器人臂包括端效器。在以下描述中，闡明眾多特定細節，如載環組合件、晶圓搬運機器人、端效器及半導體處理工具，以便提供對本發明之實施例之全面理解。熟習該項技術者將顯而易見，本發明之實施例可在沒有該等特定細節之情況下實施。在其他情況中，並未詳細描述眾所熟知之態樣，以便不無謂地使發明之實施例之含義模糊。此外，將理解，圖式中圖示之各種實施例是說明性表示，且不一定按比例繪製。
載環厚度使在製程工具內之第一位置與第二位置之間的移送過程複雜化。例如，經設計以儲存載環組合件之FOUP及晶圓匣可具有約10毫米之槽間距。此槽間距與用於儲存未由載環支撐的300毫米基板之FOUP中所用的槽間距大體上相同。與市售晶圓相比較，增大的載環組合件厚度減小相鄰載環組合件之間的間隙。因此，經設計用於從FOUP或晶圓匣中移除市售晶圓的晶圓搬運機器人及端效器不具有充足精確度以移除更厚之載環組合件。
因此，本發明之實施例係針對在端效器將載環組合件自第一位置移送至第二位置時，在牢固支撐載環組合件之同時減少端效器之厚度並減少端效器下垂量。例如，包括抓握裝置可消除對應端效器端部上之鈎之需求。此外，當端效器正在支撐載環組合件時，減少端效器之長度使下垂效應降至最低。
利用根據本發明之實施例之包括端效器腕部及端效器的機器人臂允許將標準晶圓搬運機器人用於從間距緊密之基板載具中移除載環組合件，該等基板載具如FOUP及晶圓匣。因此，在使用本發明之實施例的情況下，無需處理工具中工廠介面部分之成本高昂的重新設計，即可適應載環組合件。
另外，本發明之實施例可包括抓握裝置，該抓握裝置能夠將載環組合件緊固至端效器，以免載環組合件相對於端效器而移動。載環組合件相對於端效器之移動可導致在載環組合件被置於第二位置時經不恰當地定向，或甚至從機器人臂掉落。由此，處理工具之產量可藉由增大機器人臂移送載環組合件之速度而提高。
現請參看第2A圖，該圖圖示根據一實施例之載環組合件230。在一實施例中，載環組合件230包括載環232、黏性襯底膠帶234及基板222。黏著襯底膠帶234之層由載環232圍繞。基板222由襯底膠帶234支撐。在一實施例中，載環232可為金屬材料。例如，載環232可為不銹鋼。實施例包括載環232，該載環可為磁性材料。在一額外實施例中，載環232可為非金屬材料，如聚合材料或樹脂。在一實施例中，基板222是市售矽晶圓，如300毫米矽晶圓。額外的實施例包括載環組合件230，該載具環組合件之尺寸可用於承載更大或更小之基板，如200毫米或450毫米基板。基板222可具有複數個單獨裝置晶粒（未圖示），每一裝置晶粒包括形成於其上之積體電路系統。
在一實施例中，載環232具有一或更多個扁平邊緣242。如第2A圖中圖示，載環232包括四個扁平邊緣242。在一實施例中，載環232在相對扁平邊緣之間的寬度WF為約380毫米，但實施例並非限定於該等配置。例如，用於承載更大基板222之載環232可具有大於380毫米之寬度WF。實施例包括具有圓形邊緣244之載環232，該等圓形邊緣在扁平邊緣242之間形成。在一實施例中，圓形邊緣244是原點位於載具環組合件230之中心240處之圓弧。在一實施例中，圓形邊緣244之半徑R可為約200毫米，但實施例並非限定於該等配置。例如，用於承載更大基板222之載環232可具有圓形邊緣244，該等圓形邊緣具有大於200毫米之半徑R。因此，載環232之寬度可依據測量載環寬度之位置而變化。例如，載環232之相對側上沿圓形邊緣244的兩點之間的寬度（亦即2R）大於兩個扁平邊緣242之間的寬度WF。
儘管本案中具體參考包括基板222（亦即晶圓）之載環組合件230，但實施例並非僅限於此。與本案中描述之彼等方法及設備大體上類似之方法及設備可用以移送載環組合件230，該載環組合件支撐數個基板而非單個矽晶圓。例如，可利用根據本發明之實施例的用於承載多個基板之載環組合件230。例如，用於處理形成於複數個藍寶石基板上之發光二極體(light emitting diode; LED)之載環組合件230可利用根據本發明之一實施例的機器人臂而得以移送。
如沿第2B圖中所示之線B-B截取的載環組合件230之橫剖面視圖中所圖示，本發明之實施例包括載環232，該載環具有一厚度，該厚度大於基板222之厚度。舉例而言，載環232之厚度可為1.0毫米或更大。在一個實施例中，載環232之厚度可在1.0毫米與5.0毫米之間。因此，實施例包括載環組合件230，在該載環組合件中，基板222之頂表面224凹至載環232之頂表面233下方。在一額外實施例中，載環232之厚度不具有與市售矽晶圓相同程度之厚度均勻性。例如，跨於載環232之厚度變動可在0.2毫米與2.0毫米之間。此外，載環組合件230之增大直徑在載環組合件230置於載體中之槽中時增大載環組合件230將下垂之量。由於FOUP或晶圓匣中之槽僅沿邊緣支撐載環230，因此重力效應跨於載環組合件230之無支撐跨距而產生下垂效應。此下垂進一步減少相鄰載環組合件230之間的間隙。因此，載環組合件之厚度增大、載環組合件之厚度均勻性降低，且下垂程度增大導致儲存在基板載具中之載環組合件230之間的間距減小，該基板載具如FOUP或晶圓匣。例如，相鄰載環組合件230之間的間隙可小於約5.0毫米。
根據本發明之實施例，載環組合件可在處理操作期間支撐基板。例如，可在處理工具中處理載環組合件，如類似於第3A圖中圖示的處理工具300之處理工具。在一實施例中，製程工具300包括一或更多個裝載埠304及工廠介面302。製程工具300可包括藉由裝載鎖307而耦接至工廠介面302之群集工具306。群集工具包括移送室309。移送室309可維持在真空壓力下以便利於在腔室之間移送載環組合件，而無需在每兩個處理操作之間抽真空。在一實施例中，機器人位於移送室309中且經配置以在裝載鎖307與處理腔室之間或在真空環境中在不同的處理腔室之間移送載環組合件。在一實施例中，群集工具306亦包括一或更多個電漿蝕刻腔室337。在一實施例中，製程工具300包括雷射劃割設備308。製程工具300可經配置以執行單個裝置晶粒之混合雷射及蝕刻切單製程，該等裝置晶粒形成於基板之上，該基板如由載環支撐之矽晶圓。
在一實施例中，雷射劃割設備308容納基於飛秒之雷射。基於飛秒之雷射可適合於執行單個裝置晶粒之混合雷射及蝕刻切單製程中之雷射剝蝕部分，該等裝置晶粒形成於基板之上，該基板如由載環支撐之矽晶圓。在一個實施例中，可移動平臺亦包括在雷射劃割設備308中，該可移動平臺經配置以用於相對於基於飛秒之雷射而移動由載環支撐之基板。在另一實施例中，基於飛秒之雷射亦可移動。
在一實施例中，群集工具306中之一或更多個電漿蝕刻腔室337可適合於執行單個裝置晶粒之混合雷射及蝕刻切單製程中之蝕刻部分，該等裝置晶粒形成於基板之上，該基板如由載環支撐之矽晶圓。蝕刻腔室可經配置以用於蝕穿圖案化遮罩中之間隙來蝕刻由載環支撐之基板。在一個該種實施例中，群集工具306中之一或更多個電漿蝕刻腔室337經配置以執行深矽蝕刻製程。在一具體實施例中，一或更多個電漿蝕刻腔室是可自美國加利福尼亞州森尼維耳市應用材料公司購得之Applied Centura® SilviaTM蝕刻系統。蝕刻腔室可針對深矽蝕刻而經特定設計，該深矽蝕刻用以切單積體電路，該等積體電路容納在單晶矽基板或晶圓之上或之中。在一實施例中，高密度電漿源包括在電漿蝕刻腔室中以促進高的矽蝕刻速率。
群集工具306可包括適合於執行切單方法中之功能的其他腔室。例如，在一個實施例中，包括沉積腔室339以替代額外的蝕刻腔室。沉積腔室339可經配置以用於在晶圓或基板之雷射劃割之前，在該晶圓或基板之裝置層之上或上方進行遮罩沉積。在一個該種實施例中，沉積腔室339適合於沉積水溶性遮罩層。在另一實施例中，包括濕式/乾式站338以替代額外的蝕刻腔室。濕式/乾式站338可適合於在基板或晶圓之雷射劃割及電漿蝕刻切單製程之後清潔殘餘物及碎片，或用於移除水溶性遮罩。在一實施例中，亦包括計量站以作為製程工具300之組件。
在一實施例中，工廠介面302可為適合之大氣埠以與裝載埠304、與雷射劃割工具308，及與裝載鎖307介接。工廠介面302可包括一或更多個機器人，該等機器人具有根據下文中更詳細描述之機器人臂及端效器。一或更多個機器人臂及一或更多個端效器可用於自停駐在裝載埠304處之FOUP將載環組合件移送至裝載鎖307或雷射劃割設備308或兩者中。
現請參看第3B圖，沿第3A圖中之線B-B截取之橫剖面示意視圖圖示移送室309、裝載鎖307、工廠介面302，及定位有FOUP 310之裝載埠304。根據一實施例，裝載鎖307包括複數個隔室314。在一實施例中，每一隔室314可耦接至一或更多個真空泵，該等真空泵能夠降低隔室314中之壓力以達到移送室309之壓力，如真空壓力。每一隔室可為真空密閉，且可為獨立可控制的（例如，第一隔室可保持在真空下，而第二隔室則維持在大氣壓力下）。在一實施例中，當第一裝載鎖門317開啟時，載環組合件330可經由第一開口315插入機器人可進出的隔室314中。在一實施例中，載環組合件330可置於隔室314內之台座321上或槽上。第一門317可閉合（例如，藉由如箭頭所指示向上滑動），然後隔室314可經抽真空至充分的真空。一旦達到真空壓力，第二門318可開啟以允許移送室309中之第二機器人（未圖示）以經由第二開口316進出裝載鎖隔室314。儘管圖示三個隔室314，但應認識到，在裝載鎖307中隔室314之數目可小於或大於第3B圖中圖示之數目。
根據一實施例，一或更多個晶圓搬運機器人390位於工廠介面302中。在一實施例中，機器人390包括機器人驅動器391。機器人軸392可自機器人驅動器391之頂表面伸出，以便使得機器人能夠升高或降低端效器319之水平。在一實施例中，機器人軸392由活塞或導螺桿驅動。根據一實施例，機械臂可為選擇性順應關節機器人臂(selective compliance articulated robot arm; SCARA)。例如，第一臂394以可旋轉方式耦接至機器人軸392。第二臂396可以可旋轉方式耦接至第一臂394的自由端。端效器腕部318可以可旋轉方式耦接至第二臂396的自由端。端效器319可耦接至端效器腕部318。
根據一實施例，機器人390可進出位於裝載埠304處之FOUP 310。FOUP 310可包括門311，該門通向工廠介面302且允許機器人390可進出儲存在槽320上之載環組合件330。例如，門311可滑動開啟及閉合，如箭頭所指示。根據本發明之實施例，槽320彼此相關分開一間距P，該間距P為約10毫米或更少。由於載環組合件330之厚度增大，本發明之實施例包括具有機器人臂之機器人390，該機器人臂包括根據本案中描述之實施例之端效器腕部318及端效器319。用以將載環組合件緊固至端效器319之機器人臂的配置、形狀及能力容許機器人將載環組合件從第一位置移送至第二位置。例如，第一位置可為FOUP 310，且第二位置可為裝載鎖隔室314。額外的實施例則包括作為第一位置之裝載鎖隔室314及作為第二位置之FOUP 310。更多實施例包括第一及第二位置，該等位置是製程工具內可由機器人390進出之任何位置。例如，根據某些實施例，雷射劃割308可為第一位置或第二位置。
現請參看第4A圖，該圖圖示根據本發明之一實施例的機器人臂417之俯視平面圖。機器人臂417可耦接至機器人，如類似於上述機器人390之機器人。根據一實施例，機器人臂417可包含端效器腕部418及端效器419。在一實施例中，端效器419藉由一或更多個緊固件耦接至端效器腕部418，該等緊固件如螺桿、螺釘或類似緊固裝置。額外的實施例亦包括形成為單個組件之端效器419，該端效器具有端效器腕部418。在一實施例中，端效器419是單個組件，但實施例並非僅限於該等配置。例如，端效器419可包含兩個或兩個以上相異的組件，該等組件各自耦接至端效器腕部418，且兩個組件皆從端效器腕部418向外伸出。機器人臂417亦可包含抓握裝置。在一實施例中，抓握裝置可為夾鉗構件452，如第4A圖中所圖示。在一實施例中，夾鉗構件452可從端效器腕部418向外伸出。
根據一實施例，端效器419由剛性材料形成。例如，端效器419可為金屬材料、陶瓷材料或複合材料。在本發明之實施例中，端效器419可由鈦、鋁、鍍鎳鋁、陽極化鋁、氧化鋁或碳纖維製成。根據一實施例，端效器419可從端效器腕部418伸出一長度L。在一個實施例中，長度L經選擇以將由端效器419質量所引起之下垂程度降至最低。隨著長度L增大，端效器419之質量亦增大。此外，端效器之質心將移位遠離端效器腕部418。由此，更長的端效器419將得到更大的下垂程度。因此，縮短端效器之長度L降低端效器418在其自重效應下之下垂量。在本發明之一實施例中，端效器419之長度L可小於載環組合件之寬度WF。例如，長度L可在WF之二分之一與WF之間。根據一額外實施例，長度L可在WF之二分之一與WF之三分之二之間。舉例而言，長度L可在150毫米與350毫米之間。一額外實施例包括一長度L，該長度L可在200毫米與275毫米之間。
機器人臂417可進一步包含抓握裝置。在第一位置與第二位置之間移送載環組合件時，抓握裝置允許將載環組合件緊固至端效器419。根據實施例，諸如機器人390之SCARA機器人之移動可利用速度及旋轉加速度移動機器人臂，該速度及旋轉加速度為載環組合件賦予約10 m/s2或更大的加速度，以便獲得所需產量。然而，端效器419之長度L之縮短減少端效器419與載環組合件之間的接觸面積。由此，抵抗旋轉加速度之摩擦力亦減少。
此外，本發明之實施例可不包括從端效器之頂表面向上伸出之鈎，如上文相對於第1B圖所述之彼等鈎。由此，在沒有抓握裝置之情況下，載環組合件可能無法牢固地附於端效器419，且載環組合件在從第一位置被移送至第二位置時可相對於端效器419移動。載環組合件之移動可導致在載環組合件被置於第二位置時經不恰當地定向，或甚至從機器人臂掉落。當移送載環組合件時，恰當定向變得十分關鍵，因為載環寬度之差異存在處在移送大體為圓形之基板時不會遇到的額外問題。例如，FOUP或裝載鎖中之開口可經尺寸設定以收納一載環，該載環經定向以使得其最窄寬度（亦即扁平邊緣之間的WF）配合穿過FOUP開口。如若載環組合件移動且變得不恰當定向，則載環組合件可能無法配合穿過開口。
在一實施例中，抓握裝置可包括一或更多個從端效器腕部418伸出之夾鉗構件452。第4B圖是根據本發明之一實施例的機器人臂417之橫剖面視圖。在一實施例中，夾鉗構件452可相對於端效器419位移。如箭頭所指示，夾鉗構件452可在Y方向位移。根據一實施例，夾鉗構件452可由位於端效器腕部內之一或更多個致動器454控制。如在致動器454與夾鉗構件452之間延伸的虛線指示，夾鉗構件可伸入端效器腕部418中以便附於致動器454。在一實施例中，一或更多個致動器454可為電致動器或氣動致動器。在利用氣動致動器之實施例中，用以驅動致動器之空氣管線可存在於端效器腕部418中，且由此將不會為設備增添額外複雜性。例如，空氣管線可用於真空抓握系統（在下文中更詳細地描述），或用於驅動控制機器人臂417的位置之氣動致動器。
根據本發明之實施例，夾鉗構件向外伸出充足距離以能夠接觸載環432之頂表面433。接觸載環432是有益的，因為積體電路系統或有效裝置形成於基板422上。與移送晶圓之機器人不同，根據本案中描述之實施例的機器人臂能夠接觸正在移送中之工件的頂表面。儘管晶圓之有效裝置電路系統可由於對晶圓頂表面424之夾緊而受損壞，但本發明之實施例可牢固夾緊載環432之頂表面433。此外，即使夾鉗構件伸出至載環432以外，基板422之頂表面亦不會受損。基板422之厚度可能不及載環432，且因此，基板422之頂表面424凹至載環432之頂表面433下方。由此，可藉由更厚的載環432阻止夾鉗構件接觸基板422之頂表面，由此保護可形成於基板422頂表面上之積體電路系統。
本發明之實施例可包括具有最大厚度T之端效器419。厚度T可減到最少，以便增大儲存在FOUP 310中槽320上之相鄰載環組合件330之間的間隙量，如第3B圖中所示。例如，厚度T可小於3.0毫米。在一個實施例中，厚度T可為1.0毫米或更少。
根據一額外實施例，機器人臂417可包含複數個夾鉗構件452。第4C圖中圖示之俯視平面圖中圖示該種實施例。如圖所示，三個單獨的夾鉗構件452從端效器腕部418伸出，但實施例並非限定於該等配置，且實施例亦可包括兩個或兩個以上夾鉗構件。如圖所示，夾鉗構件452從端效器腕部向外伸出，且能夠沿載環432之頂表面夾緊。如圖所示，載環432、基板422及襯底膠帶434用虛線圖示，且圖示為透明以便不使圖式模糊不清。
在一實施例中，每一夾鉗構件452由一單獨的致動器454控制。利用單獨致動器允許將增大之夾緊力應用於載環432，無需增大端效器腕部418之高度以便配合更大及更強勁的致動器。例如，致動器454可沿端效器腕部418之寬度W對準。在使載環組合件穿過第一裝載鎖開口315時，無須增大端效器腕部418之高度可為有益的。在一實施例中，端效器腕部418可需要穿過第一開口315以便將載環組合件定位在台座321上。因此，如若端效器腕部之高度增大，則機器人臂417可能無法配合穿過開口。例如，端效器腕部418之高度可為約20毫米及第一開口316可僅略大於該高度。將端效器腕部之高度降至最低避免了重新設計裝載鎖307之需求。因此，在利用本發明的實施例之情況下，經設計用於移送基板之設備（基板如不由載環支撐之矽晶圓）可改變用途以用於處理由載環432支撐之基板422，而沒有顯著之重新設計成本。
增大夾緊力亦允許機器人390在將載環組合件從第一位置移送至第二位置時移動得更快。因此，利用多個夾鉗構件452之實施例可允許增大產量。儘管每一夾鉗構件452經圖示為耦接至其自身之致動器454，但實施例並非限定於該等配置。例如，單個致動器454可控制兩個或兩個以上夾鉗構件452。此外，複數個致動器454可用以控制單個夾鉗構件452。
現請參看第4D圖，該圖圖示根據額外實施例之機器人臂之橫剖面圖例說明。第4D圖之機器人臂大體上類似於第4B圖中圖示之機器人臂，但不同之處在於與載環組合件接觸之表面上形成有襯墊層461。在一實施例中，襯墊層461厚度可為約1.0毫米或更少。額外的實施例包括厚度可為0.5毫米或更少之襯墊層。在一實施例中，襯墊層461可為順應性材料，如橡膠或其他聚合物材料。根據本發明之一實施例，襯墊層461可為一材料，該材料具有50與100硬度之間的順應性。本發明的實施例可包括襯墊層461，該襯墊層具有55與70硬度之間的順應性。
利用順應性材料提高載環組合件與端效器419之間的接觸面積。例如，由於載環432之厚度變動（該變動可為0.1毫米或更大），由剛性材料形成之端效器419可能無法允許全部載環432表面接觸端效器419。對比而言，順應性襯墊層461可符合載環432之厚度變動，且在兩個表面之間提供改良之接觸。如圖所示，襯墊層形成在端效器419及夾鉗構件452之表面上，但實施例並非限定於該種配置。例如，襯墊層461可僅在端效器419上或僅在夾鉗構件452上形成。在一額外實施例中，襯墊層461可在端效器及/或夾鉗構件452之部分上形成，預期該等部分將接觸載環432。
本發明之實施例可利用黏合劑將襯墊層461附於端效器419及/或夾鉗構件。利用黏合劑之情況下，在襯墊層變得磨損時易於替換襯墊層。此外，因為實施例包括位於工廠介面內之機器人臂417，因此襯墊層461之替換無需使製程工具300長時間停工。例如，替換襯墊層461將無需重新檢定機器，因為在襯墊層461之替換期間，工具中維持在真空下之部分（例如移送室309或處理腔室337）可能無需開啟。因此，工具300之產量並未由於使用襯墊層461而受不利影響。
現請參看第4E圖，該圖圖示根據額外實施例之機器人臂之橫剖面圖例說明。第4E圖中之機器人臂大體上類似於第4B圖中圖示之機器人臂，不同之處在於端效器419之厚度在其全長上並非均勻。在一實施例中，端效器419中緊鄰端效器腕部418之厚度可具有第一厚度T1，且緊鄰端效器419相對端部之厚度可具有第二厚度T2。根據一實施例，T1可大於T2。舉例而言，T1可為T2之至少兩倍。例如，T1可為約2.0毫米且T2可為約1.0毫米。如圖所示，厚度在端效器419底表面上漸尖，以便確保平行於地面之表面維持在端效器419之頂表面上。利用該種漸尖配置之實施例可進一步減少端效器419之質量。因此，可減少端效器419之下垂。
根據本發明之實施例，在端效器上方添加夾鉗構件不阻止機器人臂拾取儲存在間距緊密之FOUP或晶圓匣中之槽上之載環組合件。如第5A-5C圖中之橫剖面圖例說明中所示，機器人臂517能夠將端效器519及夾鉗構件552插入FOUP 510中。現請參看第5A圖，可將機器人臂517插入FOUP 510中，其中端效器519插入載環532之底表面下方，且夾鉗構件552插入載環532頂表面上方。根據一實施例，夾鉗構件552與端效器519之間的距離D可大於多個槽520之間的間距P。
現請參看第5B圖，向上升高機器人臂517以接觸載環組合件530之底表面，如箭頭所指示。在升高端效器腕部518及端效器519之同時，夾鉗構件552藉由致動器（未圖示）而位移向端效器519。因此，夾鉗構件552可保留在相對於載環532之大體上相同之位置中。
現請參看第5C圖，夾鉗構件552可向端效器519位移，直至夾鉗構件552接觸載環532，如箭頭所指示。當已經緊固載環532時，機器人臂517可從FOUP 510縮回且將載環組合件530移送至第二位置，如裝載鎖307或雷射劃割308。
本發明之實施例亦可包括抓握裝置以補充或替換夾鉗構件。現請參看第6A圖，該圖圖示根據一額外實施例之機器人臂617之俯視平面圖。如圖所示，本發明之實施例可包括抓握裝置，該抓握裝置為電磁體。當正在被移送之載環組合件包括磁性載環132時，該等實施例尤為有用。由電磁體供應之磁性夾鉗力可將載環組合件緊固至端效器619，而非依靠機械力。在一實施例中，端效器619相對於載環632而定位，以確保電磁插入物646定位在載環632下方。
根據一實施例，一或更多個電磁插入物646可沿端效器619之部分插入。在第6A圖中，圖示四個電磁插入物646，但實施例並非限定於該等配置。例如，實施例可包括少至一個電磁插入物646，或四個以上之電磁插入物。實施例亦包括電磁插入物646，該等電磁插入物之尺寸大於或小於第6A圖中圖示之插入物尺寸。例如，單個插入物可大體上沿端效器619每一臂之全長延伸。
在一實施例中，電磁插入物646之頂表面與端效器619之頂表面共面，如第6B圖中圖示在橫剖面視圖中所示。在一實施例中，每一電磁插入物646電耦接至控制電路656，如第6B圖中之虛線657所指示。在一實施例中，控制電路656可啟用或停用向電磁插入物646之電流流動，以便啟用或停用磁力。舉例而言，控制電路656可位於端效器腕部618中。額外的實施例包括位於機器人內任何位置之控制電路656，該機器人可電耦接至電磁插入物646。
根據一實施例，電磁插入物646可藉由插入端效器619中之導線而電耦接至控制電路656。例如，在非導電端效器619（如氧化鋁端效器）中，導線可包括在端效器619內。在一額外實施例中，電磁插入物646可藉由端效器619而電耦接至控制電路656。例如，包括由導電材料形成之端效器619之實施例可在控制電路656與電磁插入物646之間提供電路徑。在端效器619完工之後，可在端效器619之頂表面內鑽入凹槽，該等凹槽之尺寸可收納電磁插入物646。
現請參看第7A及7B圖，該圖圖示根據一額外實施例之機器人臂717之俯視平面圖及橫剖面視圖。如圖所示，本發明之實施例可包括抓握裝置，該抓握裝置包括耦接至空氣管線771之一或更多個開口775，該等空氣管線形成於端效器內。在一實施例中，空氣管線771可已存在於端效器腕部718中，且因此將不會增添機器人臂之額外複雜性或提高機器人臂之成本。例如，空氣管線可用於驅動控制機器人臂717位置之氣動致動器。在一實施例中，真空控制器774可耦接至空氣管線771，且用以啟用或停用真空以緊固或釋放由端效器719支撐之載環組合件730。在一實施例中，真空控制器774可定位在端效器腕部中，如第7B圖中所圖示之橫剖面視圖中圖示。額外的實施例包括位於機器人內任何位置之真空控制器774，該機器人可耦接至端效器719中之空氣管線771。
利用真空抓握裝置之實施例可為有益的，因為真空壓力可施加至載環732或襯底膠帶734。因此，開口775無需在載環下方對準以便確保緊固載環組合件。如圖所示，四個開口775形成於端效器719內，但實施例並非限定於該等配置。例如，實施例包括少至一個開口775或四個以上之開口775。
根據一實施例，根據本案中所述實施例之由機器人臂移送之載環組合件可在處理工具中得以處理，如第3A圖中描述之處理工具300。在一實施例中，處理可包括混合雷射及蝕刻切單製程。例如，混合雷射及蝕刻切單製程可包括諸如第8A-8C圖中圖示製程之製程。請參看第8A圖，遮罩802在半導體晶圓或基板804上方形成。遮罩802由一層組成，該層覆蓋及保護形成於半導體晶圓804表面上之積體電路806。遮罩802亦覆蓋形成於每一積體電路806之間的介入劃道807。
請參看第8B圖，遮罩802利用雷射劃割製程經圖案化以提供具有縫隙810之圖案化遮罩808，從而曝露半導體晶圓或基板804中介於積體電路806之間的區域。因此，雷射劃割製程用以移除最初在積體電路806之間形成之劃道807材料。依據本發明之一實施例，利用雷射劃割製程圖案化遮罩802進一步包括部分地形成在半導體晶圓804中介於積體電路806之間的區域內之溝槽812，如第8B圖中所繪示。
請參看第8C圖，蝕刻半導體晶圓804以穿過圖案化遮罩808中之縫隙810以將積體電路806切單。依據本發明之一實施例，蝕刻半導體晶圓804包括藉由蝕刻溝槽812而最終完全蝕穿半導體晶圓804，該等溝槽最初利用雷射劃割製程而形成，如第8C圖中所繪示。在一個實施例中，在電漿蝕刻之後，移除圖案化遮罩808，亦如第8C圖中所繪示。
因此，請再次參看第8A-8C圖，可藉由使用雷射劃割製程，利用初始剝蝕來執行晶圓切割以剝蝕穿過遮罩層，穿過晶圓劃道（包括敷金屬），且在可能之情況下部分地剝蝕入基板或晶圓內。然後，可藉由後續之穿矽基板電漿蝕刻來完成晶粒切單，如穿矽深電漿蝕刻。
本發明之實施例可作為電腦程式產品或軟體而提供，該電腦程式產品或軟體可包括機器可讀取媒體，該機器可讀取媒體上儲存有指令，該等指令可用以程式化電腦系統（或其他電子裝置）以執行根據本發明之實施例之製程。在一個實施例中，電腦系統與結合第3A圖所述之製程工具300耦合。機器可讀取媒體包括用於以可由機器（例如電腦）讀取之形式儲存或傳輸資訊之任何機制。例如，機器可讀取（例如電腦可讀取）媒體包括機器（例如電腦）可讀取儲存媒體（例如唯讀記憶體(read only memory;「ROM」)、隨機存取記憶體(random access memory;「RAM」)、磁碟儲存媒體、光學儲存媒體、快閃記憶體裝置，等等）、機器（例如電腦）可讀取傳輸媒體（電氣、光學、聲學或其他形式之傳播信號（例如紅外線信號、數位信號等等）），等等。
第9圖圖示一機器之圖形表示，該機器具有電腦系統900之示例性形式，在該電腦系統內，可執行用於使機器執行本文所述之方法中任何一或更多者之指令集。在替代性實施例中，機器可連接（例如網路連接）至區域網路(Local Area Network; LAN)、內部網路、外部網路或網際網路中之其他機器。機器可在主從式網路環境中在伺服器或客戶端機器之容量中作業，或作為同級間（或分散式）網路環境中之同級機器而作業。機器可為個人電腦(personal computer; PC)、平板個人電腦、機上盒(set top box; STB)、個人數位助理(Personal Digital Assistant; PDA)、蜂巢式電話、網路設備、伺服器、網路路由器、交換器或橋接器，或任何能夠（連續或以其他方式）執行指令集之機器，該指令集規定該機器將採取之操作。此外，儘管僅圖示單個機器，但術語「機器」亦應被視作包括機器（例如電腦）之任何集合，該等機器單獨或共同執行一或更多個指令集以執行本文所述之方法中之任何一或更多者。
示例性電腦系統900包括經由匯流排930彼此通訊之處理器902、主記憶體904（例如唯讀記憶體(read-only memory; ROM)、快閃記憶體、諸如同步動態隨機存取記憶體(synchronous dynamic random access memory; SDRAM)或Rambus動態隨機存取記憶體(Rambus dynamic random access memory; RDRAM)之動態隨機存取記憶體(dynamic random access memory; DRAM)，等）、靜態記憶體906（例如快閃記憶體、靜態隨機存取記憶體(static random access memory; SRAM)，等），及輔助記憶體918（例如資料儲存裝置）。
處理器902表示諸如微處理器、中央處理單元或類似物之一或更多個通用處理裝置。更特定而言，處理器902可為複雜指令集計算(complex instruction set computing; CISC)微處理器、精簡指令集計算(reduced instruction set computing; RISC)微處理器、超長指令字(very long instruction word; VLIW)微處理器、實施其他指令集之處理器，或實施指令集組合之處理器。處理器902亦可為諸如特殊應用積體電路(application specific integrated circuit; ASIC)、現場可程式化閘陣列(field programmable gate array; FPGA)、數位信號處理器(digital signal processor; DSP)、網路處理器或類似物之一或更多個專用處理裝置。處理器902經配置以執行處理邏輯926以便執行本文所述之操作。
電腦系統900可進一步包括網路介面裝置908。電腦系統900亦可包括視訊顯示單元910（例如液晶顯示器(liquid crystal display; LCD)、發光二極體顯示器(light emitting diode display; LED)或陰極射線管(cathode ray tube; CRT)）、文數字輸入裝置912（例如鍵盤）、游標控制裝置914（例如滑鼠），及信號產生裝置916（例如揚聲器）。
輔助記憶體918可包括機器可存取儲存媒體（或更具體而言電腦可讀取儲存媒體）931，該儲存媒體上儲存有包含本文所述之方法或功能中任何一或更多個者之一或更多個指令集（例如軟體922）。在藉由電腦系統900對軟體922之執行期間，軟體922亦可完全或至少部分地駐存於主記憶體904內或處理器902內，主記憶體904及處理器902亦構成機器可讀取儲存媒體。軟體922可進一步經由網路介面裝置908而在網路920上傳輸或接收。
儘管機器可存取儲存媒體931在一示例性實施例中經圖示為單個媒體，但術語「機器可讀取儲存媒體」應被視作包括儲存一或更多個指令集之單個媒體或多個媒體（例如集中或分散式資料庫，及/或關聯之快取記憶體及伺服器）。術語「機器可讀取儲存媒體」亦應被視作包括以下任何媒體：該媒體能夠儲存或編碼指令集以便由機器執行，且使機器執行本發明之實施例的方法中之一或更多者。術語「機器可讀取儲存媒體」應由此被視作包括但不限定於固態記憶體、光學媒體及磁性媒體。
依據本發明之一實施例，機器可存取之儲存媒體上儲存有指令，該等指令使得資料處理系統執行將機器人臂插入FOUP中之方法，其中，端效器定位在載環組合件之底表面下方，且夾鉗構件定位在載環組合件上方。該方法可進一步包括升高端效器以接觸載環組合件之底表面。在一實施例中，在升高機器人臂以接觸載環組合件之時，夾鉗構件可相對於端效器而位移。該方法可進一步包括使夾鉗構件位移直至夾鉗構件接觸載環組合件之頂表面。該方法可進一步包括從FOUP中移除機器人臂及載環組合件。
本案中所述之本發明實施例包括數個實施例，該等實施例用於允許機器人臂從具有間距緊密之槽之FOUP中移除載環組合件。熟習該項技術者將進一步認識到，本文所述之每一實施例可單獨使用或以任何組合方式使用。例如，機器人臂可包括夾鉗構件及真空抓握裝置。額外實施例包括機器人臂，該機器人臂可包括夾鉗構件、漸尖端效器及電磁插入物。其他實施例可包括機器人臂，該機器人臂包括形成於漸尖端效器上之襯墊層，該漸尖端效器包括耦接至真空控制器之開口。
110‧‧‧FOUP 112‧‧‧側壁 119‧‧‧端效器 120‧‧‧槽 122‧‧‧基板 123‧‧‧鉤 222‧‧‧基板 224‧‧‧頂表面 230‧‧‧載環組合件 232‧‧‧載環 233‧‧‧頂表面 234‧‧‧黏性襯底膠帶 240‧‧‧中心 242‧‧‧扁平邊緣 244‧‧‧圓形邊緣 300‧‧‧處理工具/製程工具 302‧‧‧工廠介面 304‧‧‧裝載埠 306‧‧‧群集工具 307‧‧‧裝載鎖 308‧‧‧雷射劃割設備 309‧‧‧移送室 310‧‧‧FOUP 311‧‧‧門 314‧‧‧隔室 315‧‧‧第一開口 316‧‧‧第一開口 317‧‧‧第一裝載鎖門 318‧‧‧第二門 319‧‧‧端效器 320‧‧‧槽 321‧‧‧台座 330‧‧‧載環組合件 337‧‧‧處理腔室 338‧‧‧濕式/乾式站 339‧‧‧沉積腔室 390‧‧‧機器人 391‧‧‧機器人驅動器 392‧‧‧機器人軸 394‧‧‧第一臂 396‧‧‧第二臂 417‧‧‧機器人臂 418‧‧‧端效器腕部 419‧‧‧端效器 422‧‧‧基板 424‧‧‧晶圓頂表面 432‧‧‧載環 433‧‧‧頂表面 434‧‧‧襯底膠帶 452‧‧‧夾鉗構件 454‧‧‧致動器 461‧‧‧襯墊層 510‧‧‧FOUP 517‧‧‧機器人臂 518‧‧‧端效器腕部 519‧‧‧端效器 520‧‧‧槽 530‧‧‧載環組合件 532‧‧‧載環 552‧‧‧夾鉗構件 617‧‧‧機器人臂 618‧‧‧端效器腕部 619‧‧‧端效器 632‧‧‧載環 646‧‧‧電磁插入物 656‧‧‧控制電路 657‧‧‧虛線 717‧‧‧機器人臂 718‧‧‧端效器腕部 719‧‧‧端效器 730‧‧‧載環組合件 732‧‧‧載環 734‧‧‧襯底膠帶 771‧‧‧空氣管線 774‧‧‧真空控制器 775‧‧‧開口 802‧‧‧遮罩 804‧‧‧晶圓或基板 806‧‧‧積體電路 807‧‧‧介入劃道 808‧‧‧圖案化遮罩 810‧‧‧縫隙 812‧‧‧溝槽 900‧‧‧電腦系統 902‧‧‧處理器 904‧‧‧主記憶體 906‧‧‧靜態記憶體 908‧‧‧網路介面裝置 910‧‧‧視訊顯示單元 912‧‧‧文數字輸入裝置 914‧‧‧游標控制裝置 916‧‧‧信號產生裝置 918‧‧‧輔助記憶體 920‧‧‧網路 922‧‧‧軟體 926‧‧‧處理邏輯 930‧‧‧匯流排 931‧‧‧機器可存取儲存媒體
第1A圖是用於承載晶圓之FOUP之橫剖面圖例說明。
第1B圖是第1A圖中之FOUP的沿線B-B截取之橫剖面圖例說明。
第2A圖是根據本發明之一實施例的載環組合件之俯視平面圖圖例說明。
第2B圖是根據本發明之一實施例的第2A圖中載環組合件的沿線B-B截取之橫剖面圖例說明。
第3A圖是根據本發明之一實施例的處理工具的方塊圖之圖例說明。
第3B圖是根據本發明之一實施例的第3A圖中處理工具的沿線B-B截取之橫剖面圖例說明。
第4A圖是根據本發明之一實施例的機器人臂之俯視平面圖圖例說明。
第4B圖是根據本發明之一實施例的機器人臂之橫剖面圖例說明。
第4C圖是根據本發明之一實施例的機器人臂之俯視平面圖圖例說明。
第4D圖是根據本發明之一實施例的機器人臂之橫剖面圖例說明。
第4E圖是根據本發明之一實施例的機器人臂之橫剖面圖例說明。
第5A-5C圖是根據本發明之一實施例的機器人臂之橫剖面圖例說明，該機器人臂緊固載環組合件及將載環組合件自FOUP移除。
第6A圖是根據本發明之一實施例的機器人臂之俯視平面圖圖例說明。
第6B圖是根據本發明之一實施例的第6A圖中所示機器人臂之橫剖面圖例說明。
第7A圖是根據本發明之一實施例的機器人臂之俯視平面圖圖例說明。
第7B圖是根據本發明之一實施例的第7A圖中所示機器人臂之橫剖面圖例說明。
第8A-8C圖圖示根據本發明之一實施例的在切割半導體晶圓之方法期間半導體晶圓之橫剖面視圖，該半導體晶圓包括複數個積體電路。
第9圖圖示根據本發明之一實施例的示例性電腦系統之方塊圖。
國內寄存資訊 (請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無
國外寄存資訊 (請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
417‧‧‧機器人臂
418‧‧‧端效器腕部
419‧‧‧端效器
422‧‧‧基板
424‧‧‧晶圓頂表面
432‧‧‧載環
433‧‧‧頂表面
434‧‧‧襯底膠帶
452‧‧‧夾鉗構件
454‧‧‧致動器

Claims (20)

  1. 一種機器人臂，包括：一第一臂，以可旋轉方式耦接至一機器人軸；一第二臂，以可旋轉方式耦接至該第一臂的一自由端；一端效器腕部，以可旋轉方式耦接至該第二臂的一自由端；一端效器，耦接至該端效器腕部；及一抓握裝置，耦接至該端效器腕部以用於將一載環組合件緊固至該端效器；其中該載環組合件包括一載環與一基板，而該基板的一頂表面凹至該載環的一頂表面下方；其中該端效器係在該端效器的一底表面上漸尖，而該端效器的一頂表面係與地面平行。
  2. 如請求項1所述之機器人臂，其中該抓握裝置包括一第一夾鉗構件，該夾鉗構件從該端效器腕部伸出至該端效器上方，其中一或更多個第一致動器使該第一夾鉗構件相對於該端效器而位移。
  3. 如請求項2所述之機器人臂，其中該等第一致動器中之至少一者是一電致動器。
  4. 如請求項2所述之機器人臂，其中該等第一致動器中之至少一者是一氣動致動器。
  5. 如請求項2所述之機器人臂，進一步包括一第二夾鉗構件，該第二夾鉗構件從該端效器腕部伸出至該端效器上方，其中一或更多個第二致動器使該第二夾鉗構件相對於該端效器位移。
  6. 如請求項2所述之機器人臂，其中該端效器包括緊鄰該端效器腕部之一第一厚度，及緊鄰該端效器之一端部部分之一第二厚度，其中該第一厚度大於該第二厚度。
  7. 如請求項1所述之機器人臂，其中一襯墊層在該端效器之一頂表面上形成。
  8. 如請求項7所述之機器人臂，其中該襯墊層具有在50與100硬度之間的一順應性。
  9. 如請求項7所述之機器人臂，其中該襯墊層具有在75與85硬度之間的一順應性。
  10. 如請求項1所述之機器人臂，其中該抓握裝置可為一電磁裝置。
  11. 如請求項10所述之機器人臂，其中該電磁裝置包括複數個電磁體，該等電磁體被插入該端效器之一頂表面中且電耦接至一控制電路，該控制電路啟用及停用該等電磁體。
  12. 如請求項1所述之機器人臂，其中該抓握裝置是一真空裝置。
  13. 如請求項12所述之機器人臂，其中該真空裝置在該端效器之一頂表面中包括一或更多個開口，其中該一或更多個開口藉由空氣管線而耦接至該端效器腕部中之一真空控制器，該等空氣管線形成於該端效器中。
  14. 一種自一基板載具中移除一載環組合件之方法，該方法包括以下步驟：將一端效器及一夾鉗構件插入該基板載具，其中該端效器及該夾鉗構件耦接至一端效器腕部，該端效器腕部以可旋轉方式耦接至一第二臂的一自由端，該第二臂以可旋轉方式耦接至一第一臂的一自由端，而該第一臂以可旋轉方式耦接至一機器人軸，且其中該端效器位於該載環組合件之一底表面下方，且該夾鉗構件位於該載環組合件之一頂表面上方；藉由升高該端效器腕部，使該載環組合件之一底表面與該端效器腕部接觸，其中在升高該端效器腕部時，該夾鉗構件相對於該端效器而位移；及使該夾鉗構件向該端效器位移，直至該夾鉗構件接觸該載環組合件之該頂表面；其中該載環組合件包括一載環與一基板，而該基板的一頂表面凹至該載環的一頂表面下方；其中該端效器係在該端效器的一底表面上漸尖，而 該端效器的一頂表面係與地面平行。
  15. 如請求項14所述之方法，進一步包括以下步驟：自該基板載具中移除該端效器、該夾鉗構件及該載環組合件；及將該載環組合件移送至一第二位置。
  16. 如請求項14所述之方法，其中該夾鉗構件利用一或更多個致動器加以控制，該等致動器位於該端效器腕部中。
  17. 如請求項14所述之方法，其中該端效器具有一厚度，該厚度小於3.0毫米。
  18. 如請求項14所述之方法，其中一襯墊層在該端效器中接觸該載環組合件之表面上形成，該襯墊層具有在50與100硬度之間的一順應性。
  19. 一種機器人臂，包括：一第一臂，以可旋轉方式耦接至一機器人軸；一第二臂，以可旋轉方式耦接至該第一臂的一自由端；一端效器腕部，以可旋轉方式耦接至該第二臂的一自由端；一端效器，耦接至該端效器腕部，且具有小於3.0毫米之一最大厚度，其中緊鄰該端效器腕部之一第一 厚度大於緊鄰該端效器之一端部部分之一第二厚度，其中該端效器係在該端效器的一底表面上漸尖，而該端效器的一頂表面係與地面平行；一抓握裝置，耦接至該端效器腕部以用於將一載環組合件緊固至該端效器，其中該抓握裝置包括一第一夾鉗構件，該夾鉗構件從該端效器腕部伸出至該端效器上方，其中一或更多個第一致動器使該第一夾鉗構件在一第一方向上相對於該端效器而位移，其中該載環組合件包括一載環與一基板，而該基板的一頂表面凹至該載環的一頂表面下方；及一襯墊層，在該端效器之該頂表面上及在該夾鉗構件之一底表面上形成。
  20. 如請求項19所述之機器人臂，進一步包括一電磁抓握裝置，該電磁抓握裝置包括複數個電磁體，該等電磁體被插入該端效器之一頂表面中且電耦接至該端效器中之一控制電路，該控制電路可啟用及停用該等電磁體。
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