TWI831560B - 工具推車 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種工具推車，包括有推車殼體、操作手臂以及感測單元。推車殼體的頂面具有工作平台，推車殼體的底部具有複數個輪體。操作手臂設置在推車殼體上，操作手臂具有複數個關節，使得操作手臂可以進行三維度的運動。感測單元設置在該操作手臂端部，用以對半導體製程設備或設備零配件進行量測。

Description

工具推車

本發明為一種工具推車，特別是指一種具有手臂與感測單元可以對以對半導體製程設備或設備零配件進行量測的一種工具推車。

隨著高科技的發展，電子裝置內部所需的晶片數量越來越多，透過先進的半導體製程可以將晶片的體積不斷地微縮，在晶片的體積越來越微型化的同時，必須要有一種更方便的半導體製程設備零配件表面形貌量測裝置，例如CMP研磨墊或其他工件的表面特徵、尺寸訊息。不過因為製程環境需要有嚴格的控制，因此如果可以有非接觸的方式且可以透過機械手臂來進行，則可以有助於自動化生產與量測的控制。

此外，也需要對製程設備或元件進行檢測其環境特性或者是零配件的性質，不過在習用技術中多半需要將其拆卸下來進行檢測，因此對於使用者或操作人員在拆卸與組裝上會增加很多時間，影響機台的稼動率。

在上述背景說明段落中所揭露之內容，僅為增進對本發明之背景技術的瞭解，因此，上述之內容含有不構成阻礙本發明之先前技術，且應為本領域習知技藝者所熟知。

本發明提供一種工具推車，透過人機協作的機械手結合不同的感測頭並推送至生產機台側邊，用於在不拆卸生產機台設備零組件的情況下，直接量測設備上面零配件的性質。此外，推車上的工作平台可以用於擺放零配件並透過人機協作方式將感測頭移動至平台上進行量測。亦可將人機協作手臂往外延伸至機台設備上量測鎖固於其上之零配件。另外一側可放置人機介面操作感測頭進行數值分析與比對。

本發明提供一種工具推車，人機協作的機械手臂末端具有可以更換的感測單元，在一實施例中，感測單元透過複數個閥門組合以及自動控制的機制，使用者可以透過簡單的操作，就可以檢測出多個噴氣管內的氣體流量以及管路中流阻的大小。本發明之檢測裝置與方法可以應用在(但不限於)半導體製程設備的氣體分配盤 (gas distribution plate, GDP) 氣體擴散器 (showerhead ; diffuser) 與噴嘴 (gas nozzle)，以及其他控制製程氣體進入腔體的機構件，以相對應的閥門組合及自動控制的設計，達到自動化檢測多管路氣流流量的目的。

本發明提供一種工具推車，人機協作的機械手臂末端具有可以更換的感測單元，在一實施例中，藉由光學模組量測標準元件獲得補償資訊以對光學模組進行校正，並在校正後對半導體製程設備零配件待測元件進行非接觸式量測，透過觀察所量測之半導體製程設備零配件待測元件的表面形貌來判斷其尺寸是否符合期望數值。

在一實施例中，本發明提供一種工具推車，包括有推車殼體、操作手臂以及感測單元。推車殼體的頂面具有工作平台，推車殼體的底部具有複數個輪體。操作手臂設置在推車殼體上，操作手臂具有複數個關節，使得操作手臂可以進行三維度的運動。感測單元設置在該操作手臂端部，用以對半導體製程設備或設備零配件進行量測。

在一實施例中，感測單元為非接觸式的半導體製程設備零配件量測裝置，包括殼體、上蓋、下蓋、光學模組以及控制單元，上蓋具有量測視窗。殼體具有上開口以及下開口，上蓋及下蓋分別設置於殼體的上開口及下開口並形成容置空間。光學模組設置於容置空間內，並透過量測視窗量測待測物。控制單元電性連接光學模組，以控制光學模組量測待測物並獲得其量測資訊。

在一實施例中，感測單元包括有氣管連接部、控制閥模組、流量計以及控制單元。氣管連接部用以連接複數個待測噴氣管，每一待測噴氣管內具有待測氣流，氣管連接部具有複數個管路出口。控制閥模組設置於氣管連接部內，且與複數個管路出口耦接。流量計與控制閥模組耦接，用以偵測每一待測噴氣管內之待測氣流之流量。控制單元與流量計以及控制閥模組電性連接，控制單元依序控制每一待測噴氣管內的待測氣流進入流量計，以量測出對應的待測氣流的流量。

上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚瞭解本發明的技術手段，而可依照說明書的內容予以實施，並且為了讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，並配合圖式，詳細說明如下。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

本發明之優點及特徵以及達到其方法將參照例示性實施例及附圖進行更詳細地描述而更容易理解。然而，本發明可以不同形式來實現且不應該被理解僅限於此處所陳述的實施例。相反地，對所屬技術領域具有通常知識者而言，所提供的此些實施例將使本揭露更加透徹與全面且完整地傳達本發明的範疇，且本發明將僅為所附加的申請專利範圍所定義。在圖中，元件的尺寸及相對尺寸為了清晰易懂而以誇示方法表示。整篇說明書中，某些不同的元件符號可以是相同的元件。本文所公開的具體結構和功能細節僅僅是代表性的，並且是用於描述本發明的示例性實施例的目的。但是本發明可以通過許多替換形式來具體實現，並且不應當被解釋成僅僅受限於本文所闡述的實施例。

除非另外定義，所有使用於後文的術語(包含科技及科學術語)具有與本發明所屬該領域的技術人士一般所理解相同的意思。將更可理解的是，例如於一般所使用的字典所定義的那些術語應被理解為具有與相關領域的內容一致的意思，且除非明顯地定義於後文，將以所屬技術領域通常知識者所理解的一般意義所理解。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”等應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個組件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

本文所使用的術語僅僅是為了描述具體實施例而非意圖限制示例性實施例。除非上下文明確地另有所指，否則本文所使用的單數形式“一個”、“一項”還意圖包括複數。還應當理解的是，本文所使用的術語“包括”及/或“包含”規定所陳述的特徵、整數、步驟、操作、單元和/或組件的存在，而不排除存在或添加一個或更多其他特徵、整數、步驟、操作、單元、組件和/或其組合。

以下將配合圖式詳細敘述例示實施例。然而，這些實施例可以包含於不同的形式中，且不應被解釋為用以限制本發明之申請專利範圍。這些實施例之提供使得本發明之揭露完整與明暸，熟知此技術之人將能經由該些實施例瞭解本發明之範疇。

請參閱圖1A與1B所示，其中，圖1A為本發明之工具推車分解示意圖；圖1B為本發明之工具推車組合立體示意圖。工具推車2包括有推車殼體20、操作手臂21以及感測單元22。推車殼體20的頂面201具有工作平台202，推車殼體20的底部203具有複數個輪體204。本實施例中，推車殼體20的外表面具有多個可拆卸的門體205。推車殼體20內具有有容置空間用以容置運算處理裝置23，例如：工業電腦、感測單元22的零組件，或拆卸下來的感測單元22或標準治具的工具箱207、以及放置工具的抽屜206等。此外，推車殼體20內還容置有電氣設備，管路，以及氣體鋼瓶208，用以供應流量量測時使用。

操作手臂21設置在推車殼體20上，操作手臂21具有複數個關節210，使得操作手臂21可以進行三維度的運動。本實施例中，機械手臂21可以透過操作介面單元24，例如但不限於：觸控螢幕，或者是螢幕加上搖桿或鍵盤滑鼠的控制裝置來進行控制。在另一實施例中，也可以透過事先寫好的軟體程式載入到運算處理裝置23內，透過操作介面單元24來進行控制。

感測單元22設置在操作手臂21的端部，用以對半導體製程設備3或設備零配件進行量測。在一實施例中，請參閱圖2A與圖2B以及圖3所示，其中圖2A與2B為本發明之感測單元之一實施示意圖；圖3為感測單元應用於半導體製程設備內的使用情境圖。在本實施例中，感測單元22為多氣管氣體流量檢測裝置裝設在機械手臂21上。透過操作機械手臂21將感測單元22裝設在半導體製程設備3內，以量測製程相關的氣流參數。感測單元22包括有氣管連接部220、控制閥模組221、流量計222以及控制單元223。其中，氣管連接部220具有複數個進氣接口220a用以和複數個待測噴氣管連接，以檢測待測噴氣管中的待測氣流。本實施例中，進氣接口220a為橡膠吸嘴可以和待測噴氣管氣密接合。本實施例中，待測噴氣管可以為如圖3所示之製程機台3的噴氣管33，而待測氣流則為每一噴氣管33內的製程氣體。氣管連接部220更具有複數個管路出口220b。要說明的是本實施例中的氣管連接部220更具有治具用來調整每一個管路出口220b的位置。在一實施例中，治具包括複數個位置調整機構220c，每一個位置調整機構220c和進氣接口220a連接在一起，每一個位置調整機構220c透過物理性的旋轉調整以改變進氣接口220a的位置。本實施例中，物理性的旋轉調整為利用位置調整螺220d來實施，使用者可以透過位置調整螺220d的順時鐘與逆時鐘轉動來調整進氣接口220a與噴氣管33的相對位置，使得噴氣管33可以和進氣接口220a穩固且氣密連接在一起。

本實施例中，氣管連接部220為一同心環結構，其係更包括有支撐架220e以及支撐架220f，其中支撐架220e在本實施例中為圓環結構，往圓心的中央區域延伸複數個延伸架220g。支撐架220f設置在支撐架220e內部與該複數個延伸架220g相連接。支撐架220f提供容置複數個位置調整機構220c，使得複數個位置調整機構220c可以被定位在支撐架220f內。在本實施例中，支撐架220e更具有複數個定位元件220h，本實施例為吸盤，但不以此為限制。在使用多氣管氣體流量檢測裝置2的時候，定位元件220h可以吸附在蓋體34的環形表面35上，使得整個感測單元22可以被穩固地定位在反應腔室30上，進而對每一個噴氣管33進行流量測試。而供氣管路220i穿過支撐架220e而與進氣孔340相連通。

控制閥模組221和氣管連接部220相連接，本實施例中，控制閥模組221具有複數個控制閥221a，分別透過管路90與每一個管路出口220b相連接。在一實施例中，控制閥221a為電磁閥，但不以此為限制。每一控制閥221a具有進口210a、第一出口210b以及第二出口210c，其中進口210a與每一管路90相連接，第一出口210b與流量計222相連接，第二出口210c與大氣環境相連通。流量計222與控制閥模組221耦接，本實施例中，流量計222藉由複數個管路92與每一個控制閥221a的第一出口210b相連接，使的經過每一個控制閥221a的待測氣體F可以進入到流量計222內，而偵測每一待測噴氣管內之待測氣流F之流量。控制單元223與流量計222以及控制閥模組221電性連接，當進行流量測試時，控制單元依序控制每一控制閥221a，使得待測噴氣管33內的待測氣流F進入流量計222，以量測出待測噴氣管33對應的待測氣流F的流量。量測結束之後，可以操控機械手臂21將感測單元22從半導體製程設備3取出。在一實施例中，控制單元223可以為獨立的處理器或者是整合在工具推車2內的運算處理裝置23內。

在另一實施例中，感測單元可以為非接觸式半導體製程設備零配件量測裝置。請參閱圖4A，圖4A是本發明之感測單元另一實施例之非接觸式半導體製程設備零配件量測裝置的結構示意圖。如圖4A所示，非接觸式半導體製程設備零配件量測裝置22a與人機介面25電性連接，人機介面25在本實施中，為圖1A所示的運算處理裝置23與操作介面單元24的組合，運算處理裝置23，例如是桌上型電腦、筆記型電腦或是工業電腦等具備圖形運算及顯示能力的電子裝置。操作介面單元24，為顯示器或者是觸控顯示器。使用者可以透過人機介面25對非接觸式半導體製程設備零配件量測裝置22a進行校正以及量測等操作，同時亦可透過人機介面25觀察待測物的量測結果。量測方式則如後所述。

請參閱圖4B，圖4B是本發明一實施例之非接觸式半導體製程設備零配件量測裝置的爆炸圖。如圖4B所示，非接觸式半導體製程設備零配件量測裝置22a包括殼體260、上蓋261、下蓋262、光學模組27以及控制單元(圖未示)。殼體具有上開口260a以及下開口260b。上蓋261設置於上開口260a，下蓋262設置於下開口260b。下蓋262具有量測視窗262a。殼體260、上蓋261及下蓋262形成容置空間。光學模組27設置於容置空間內，以透過量測視窗262a量測待測物S。控制單元電性連接光學模組27，以控制光學模組27量測待測物S並獲得待測物S之量測資訊。

圖4B所示的上蓋261設置有一可視螢幕261a，以供使用者觀測待測物S之表面形貌。在本實施例中，可視螢幕261a是LCD液晶螢幕，透過CCD鏡頭將光學模組27所觀測到的影像顯示在可視螢幕261a上。透過可視螢幕261a，使用者可觀察光學模組261a所發出的光斑(spot)是否落在正確的量測區域內。容置空間內更包括分釐卡平台28，用以對光學模組27進行光學對焦。在本實施例中，分釐卡平台28為商用標準元件，做動方式為透過旋轉分釐卡平台28上的旋鈕(類似光學顯微鏡的粗調或細調鈕)去微量控制分釐卡平台28的移動，且因光學模組27是鎖固在分釐卡平台28上，故可以藉由調整分釐卡平台28的旋鈕來做上下移動達到對焦的目的。其中因光學模組27自身重量會造成分釐卡平台28因自重而下垂部分，本實施例中透過彈簧之簧力(圖未示)使其能控制光學模組27的對焦平面，不因自重而下垂，提升對焦的精準度。

下蓋262更包括內嵌式磁鐵262b。在本實施例中，內嵌式磁鐵262b的作用為吸附另外一個對鎖工件(counterpart，圖未示)， 這個對鎖工件為一精密塊規上面具有精密加工後的已知厚度溝槽，且此溝槽經過第三方校驗機構檢測後出據報告證明尺寸。機殼260可以藉由磁吸快速的與精密塊規結合或分開。控制單元包括工業電腦人機介面。在本實施例中，控制單元可以是直接整合在非接觸式半導體製程設備零配件量測裝置22a上，也可以是透過訊號線與光學模組27電性連接後與半導體製程設備零配件量測裝置22a分開設置。例如：圖1A所示的運算處理裝置23與操作介面單元24的組合。藉由機械手臂21的控制，可以改變感測單元22a相對空間中的待測物S的位置進行檢測，達到不用將待測物取出就可以進行量測的功效。綜合上述，本發明提供的工具推車，透過人機協作的機械手結合不同的感測頭並推送至生產機台側邊，用於再不拆卸生產機台設備零組件的情況下，直接量測設備上面零配件的性質。此外，推車本上的工作平台可以用於擺放零配件並透過人機協作方式將感測頭移動至平台上進行量測，亦可將人機協作手臂往外延伸至機台設備上量測鎖固於其上之零配件，達到再不拆卸零配件的情況下檢測該零配件的性質的功效。

以上所述，乃僅記載本發明為呈現解決問題所採用的技術手段之較佳實施方式或實施例而已，並非用來限定本發明專利實施之範圍。即凡與本發明專利申請範圍文義相符，或依本發明專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

綜觀上述，可見本發明在突破先前之技術下，確實已達到所欲增進之功效，且也非熟悉該項技藝者所顯而易見，其所具之新穎性、進步性及實用性，顯已符合專利之申請要件，爰依法提出專利申請，懇請  貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

2:工具推車

20:推車殼體

201:頂面

202:工作平台

203:底部

204:輪體

205:門體

206:抽屜

207:工具箱

208:氣體鋼瓶

21:操作手臂

210:關節

22、22a:感測單元

23:運算處理裝置

24:操作介面單元

25:人機介面

260:殼體

260a:上開口

260b:下開口

261:上蓋

261a:可視螢幕

262:下蓋

27:光學模組

262a:量測視窗

262b:內嵌式磁鐵

27:光學模組

28:分釐卡平台

S:待測物

所包括的圖式用來提供對本申請實施例的進一步的理解，其構成了說明書的一部分，用於例示本申請的實施方式，並與文字描述一起來闡釋本申請的原理。顯而易見地，下面描述中的圖式僅僅是本申請的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些圖式獲得其他的圖式。在圖式中： 圖1A為本發明之工具推車分解示意圖； 圖1B為本發明之工具推車組合立體示意圖； 圖2A與2B為本發明之感測單元之一實施示意圖； 圖3為感測單元應用於半導體製程設備內的使用情境圖； 圖4A是本發明之感測單元另一實施例之非接觸式半導體製程設備零配件量測裝置的結構示意圖；以及 圖4B為本發明之感測單元另一實施例之非接觸式半導體製程設備零配件量測裝置分解結構示意圖。

2:工具推車

20:推車殼體

201:頂面

202:工作平台

203:底部

204:輪體

205:門體

206:抽屜

207:工具箱

208:氣體鋼瓶

21:操作手臂

210:關節

22:感測單元

23:運算處理裝置

24:操作介面單元

Claims (14)

1. 一種工具推車，包括：一推車殼體，其頂面具有一工作平台，該推車殼體的底部具有複數個輪體；一操作手臂，其係設置在該推車殼體上，該操作手臂具有複數個關節，使得該操作手臂可以進行三維度的運動；以及一感測單元，設置在該操作手臂端部，用以對一半導體製程設備或設備零配件進行量測，其中，該感測單元為多管氣體流量檢測裝置，包括：一氣管連接部，用以連接複數個待測噴氣管，每一待測噴氣管內具有一待測氣流，該氣管連接部具有複數個管路出口；一控制閥模組，與該複數個管路出口耦接；一流量計，與該控制閥模組耦接，用以偵測每一該待測噴氣管內之該待測氣流之流量；以及一控制單元，與該流量計以及該控制閥模組電性連接，當進行流量測試時，該控制單元依序控制每一該待測噴氣管內的該待測氣流進入該流量計，以量測出對應的該待測氣流的流量。
2. 如請求項1所述之工具推車，其中該感測單元為非接觸式半導體製程設備零配件量測裝置，包括：一殼體，具有一上開口以及一下開口；一上蓋，設置於該上開口；一下蓋，設置於該下開口，該下蓋具有一量測視窗，該殼體、該上蓋及該下蓋形成一容置空間； 一光學模組，設置於該容置空間內，以透過該量測視窗量測一待測物；以及一控制單元，與該光學模組電性連接，以控制該光學模組量測該待測物並獲得該待測物之量測資訊。
3. 根據請求項2之工具推車，其中該上蓋設置有一可視螢幕，以供一使用者觀測該待測物之表面形貌。
4. 根據請求項2之工具推車，該容置空間內更包括一分釐卡平台元，用以對該光學模組進行光學對焦，其中該分釐卡平台係透過一簧力回彈以自平衡感測模組本身的重量。
5. 根據請求項2之工具推車，該下蓋更包括一內嵌式磁鐵。
6. 根據請求項2之工具推車，其中該控制單元包括一工業電腦人機介面。
7. 如請求項1所述之工具推車，其中該控制閥模組更具有複數個對應該複數個待測噴氣管的控制閥，每一控制閥具有一進口、第一出口以及第二出口，其中該進口與每一該管路出口相連接，該第一出口與該流量計相連接，該第二出口與一大氣環境相連通。
8. 如請求項7所述之工具推車，其中該控制閥為一電磁閥。
9. 如請求項7所述之工具推車，其中該氣管連接部的該複數個管路出口，藉由管路與該流量計相連通。
10. 如請求項1所述之工具推車，其中該氣管連接部為一同心環結構。
11. 如請求項1所述之工具推車，其係更包括有變換該氣管連接部與該待測噴氣管連接的治具。
12. 如請求項11所述之工具推車，其中該治具包含一調整機構，透過物理性的旋轉使得一進口前方的一橡膠吸嘴可以輕觸到相應之該待測噴氣管之一噴嘴的前端並產生氣密效果。
13. 如請求項1所述之工具推車，其中該推車殼體內更具有一氣體鋼瓶，用以供應流量量測時使用。
14. 如請求項1所述之工具推車，其中該推車殼體更具有一工具箱可以放置不同感測單元與至少一種標準治具。