TWI842046B - 防止夾環脫離的基板移送裝置和處理裝置、及基板移送方法 - Google Patents

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Abstract

一種基板移送裝置和基板移送方法，在通過末端執行器手爪的基板的移送過程中，能抑制按壓基板的周邊部的夾環的錯位和掉落。基板移送裝置包括：末端執行器手爪，用於支撐並移送基板和夾環，夾環用於向基板的周邊部施加負荷；及驅動裝置，通過使末端執行器手爪移動來移送基板和夾環。末端執行器手爪包括：手爪主體；基板脫離防止裝置，設置在手爪主體，用於防止基板從設置在手爪主體上的原始位置脫離；及夾環脫離防止裝置，設置在手爪主體，用於防止夾環從基板上的設定位置脫離。

Description

防止夾環脫離的基板移送裝置和處理裝置、及基板移送方法
本發明關於一種基板移送裝置及處理裝置、基板移送方法，更詳細而言，關於一種基板移送裝置和基板移送方法，能夠防止用於對基板的周邊部施加負荷的夾環脫離，同時能夠移送基板和夾環。
半導體積體電路通常是非常小且薄的矽晶片，但由各種電子元件構成，直到生產一個半導體晶片，經過包括光刻工序、蝕刻工序、沉積工序、回流(reflow)工序、封裝工序等的各種製造工序。隨著多種物質沉積在如晶圓(wafer)的半導體基板上，由於彼此不同的熱膨脹率等因素，半導體基板可能會出現翹曲(warpage)現象。這種翹曲現象根據晶圓的材料(例如，矽、玻璃等)而不同。
如上所述，當在晶圓發生翹曲的狀態下進行電漿處理時，在晶圓下表面會發生局部電漿，可能對晶圓和元件造成損壞。為了防止這種情況，在晶圓的周邊部放置稱為視窗夾板(window clamp)的夾環，並通過夾環向晶圓的周邊部施加夾持負荷，從而防止晶圓的翹曲。
當為了完全防止晶圓的翹曲而使用較重的夾環時，晶圓被強力壓在支撐夾盤並緊貼，因此在晶圓和支撐夾盤(例如，靜電夾盤的電極)之間可能會發生黏著(sticky)現象。這種黏著現象是晶圓黏附在支撐夾盤的上表面的現象，在完成基板處理工序後從支撐夾盤抬起晶圓的過程中，這種現象會成為阻 礙因素。
相反地，如果使用較輕的夾環，則可能無法完全防止晶圓的翹曲。因此，需要根據晶圓的材料或處理工序使用適當重量的夾環。另一方面，夾環可以配置在對基板執行處理工序的腔室內，但在夾環不設置在腔室內的情況下，通過機器人的末端執行器手爪(End Effector Hand)，將夾環放置在基板上運入腔室內，或者，通過末端執行器手爪將夾環與完成處理的基板一起運到腔室外部，所述機器人的末端執行器手爪(End Effector Hand)在半導體工序中用於移送基板。
此時，用於移送基板和夾環的末端執行器手爪的移送速度會影響基板的輸送量。當增加末端執行器手爪的移送速度時，由於夾環以未固定在末端執行器手爪狀態放置在基板的周邊部而被移送，因此夾環會發生錯位現象，並且基板和夾環不能以同心狀態放置。在這種情況下，由於不能以整體上恆定的壓力按壓基板的周邊部，因此可能存在基板的處理速度沿基板的邊緣方向變化的問題。
另外，當末端執行器手爪的移送速度過快時，夾環可能從末端執行器手爪脫離並掉落，會發生由於夾環的掉落而導致的元件損壞、維護時間增加等各種問題。在基板和夾環的移送過程中，為防止夾環的錯位和掉落問題而降低末端執行器手爪的移送速度時，導致基板的移送時間會變長，會增加基板處理工序的整體處理時間。
本發明用於提供一種基板移送裝置和基板移送方法，其能夠抑制在基板的移送過程中按壓基板的周邊部的夾環的錯位和掉落。
另外，本發明用於提供一種基板移送裝置和基板移送方法，其能夠在基板的移送過程中檢測並通知發生夾環的位置脫離。
另外，本發明用於提供一種基板移送裝置和基板移送方法，其能夠抑制夾環的錯位和掉落，同時最大限度的增加通過末端執行器手爪的基板和夾環的移送速度。
另外，本發明用於提供一種基板移送裝置和基板移送方法，其能夠在通過末端執行器手爪的基板和夾環的移送過程中，測量沿基板的周邊部的夾環的壓力負荷分佈和壓力均勻度。
根據本發明的實施例的基板移送裝置包括：末端執行器手爪，用於支撐並移送基板和夾環，所夾環用於對所述基板的周邊部施加負荷；以及驅動裝置，通過使所述末端執行器手爪移動來移送所述基板和所述夾環。
所述末端執行器手爪包括：手爪主體；基板脫離防止裝置，設置在所述手爪主體，用於防止所述基板從設定在所述手爪主體上的原始位置脫離；以及夾環脫離防止裝置，設置在所述手爪主體，用於防止所述夾環從所述基板上的設定位置脫離。
所述基板脫離防止裝置可包括多個基板吸附裝置，在所述手爪主體上隔開間隔設置，以真空吸附並支撐所述基板的底面。所述夾環脫離防止裝置可包括多個夾環支撐裝置，設置成支撐所述夾環的周邊部。
所述多個夾環支撐裝置可以從圍繞所述多個基板吸附裝置的區域隔開間隔，並且從所述手爪主體的上表面突出。所述多個夾環支撐裝置可以形成為圓錐形。
在本發明的另一實施例中，所述夾環脫離防止裝置可包括多個夾環吸附裝置，設置在所述手爪主體以真空吸附並支撐所述夾環。
所述多個夾環吸附裝置可以與圍繞所述多個基板吸附裝置的第一區域隔開間隔設置。所述夾環脫離防止裝置還可包括多個夾環支撐裝置，設置成支撐所述夾環的周邊部。所述多個夾環支撐裝置可以與圍繞所述第一區域的 第二區域隔開間隔設置，並從所述手爪主體的上表面突出。
所述多個夾環吸附裝置中的至少一者可包括：真空墊，設置在所述手爪主體的上表面以與所述夾環的底面接觸，在中心部具備真空吸孔；以及吸引裝置，通過與所述真空吸孔連通的吸入管吸入空氣，來真空吸附並支撐所述夾環。
根據本發明的實施例的基板移送裝置還可包括：真空壓力檢測部，用於檢測所述真空吸孔內部的真空壓力；以及夾環脫離檢測部，根據所述真空壓力檢測所述夾環的脫離。所述夾環脫離檢測部可以通過判斷所述真空壓力是否在所設定的真空範圍內來檢測所述夾環的脫離。
所述夾環脫離檢測部判斷所述真空壓力是否在所述真空範圍中所設定的界限範圍內，當判斷所述真空壓力在所述界限範圍內時，可以控制所述驅動裝置以降低所述末端執行器手爪的移送速度。
所述多個基板吸附裝置中的至少一者可包括：真空吸附墊，設置在所述手爪主體的上表面以與所述基板的底面接觸，在中心部具備真空吸附通道；以及真空吸附裝置，通過與所述真空吸附通道連通的真空吸入管吸入空氣來真空吸附並支撐所述基板。
根據本發明的實施例的基板移送裝置還可包括：真空壓檢測部，用於檢測所述真空吸附通道內部的真空壓；以及夾持加壓狀態分析部，基於差值分析所述夾環的加壓狀態，所述差值為與所述夾環的吸附相關的所述真空壓力和與所述基板的吸附相關的所述真空壓的差值。
所述夾持加壓狀態分析部可以以所述基板的中心為基準沿周向按多個區域分類所述基板吸附裝置和所述夾環吸附裝置；根據針對所述多個區域算出的所述真空壓力和所述真空壓的差值，分析所述周向的夾持負荷的均勻性。
根據本發明的實施例的基板移送裝置還包括更新部，用於更新所述末端執行器手爪的恰當移送速度曲線。所述更新部可以針對根據所述真空壓力 設置的各移送區間，更新所述末端執行器手爪的恰當移送速度，所述真空壓力根據所述末端執行器手爪的移送速度測量；根據針對所述各移送區間更新的恰當移送速度，更新所述恰當移送速度曲線，並且根據所更新的恰當移送速度曲線執行後續的基板和夾環的移送工序。
根據本發明的實施例，提供一種基板移送方法，作為通過所述基板移送裝置執行的基板移送方法，包括：移送步驟，通過使末端執行器手爪移動來移送所述基板和所述夾環，所述末端執行器手爪設置成支撐並移送基板和夾環，所述夾環用於向所述基板的周邊部施加負荷。
所述移送步驟可包括：防止基板脫離步驟，通過設置在所述末端執行器手爪的手爪主體的基板脫離防止裝置，來防止所述基板從設定在所述手爪主體上的原始位置脫離；防止夾環脫離步驟，通過設置在所述手爪主體的夾環脫離防止裝置，來防止所述夾環從所述基板上的設定位置脫離。
所述移送步驟還可包括：真空壓力檢測步驟，通過真空壓力檢測部檢測所述真空吸孔內部的真空壓力；夾環脫離檢測步驟，通過夾環脫離檢測部，根據所述真空壓力檢測所述夾環的脫離。
所述夾環脫離檢測步驟可包括：真空壓力判斷步驟，判斷所述真空壓力是否在所述真空範圍中設定的界限範圍內；驅動裝置控制步驟，當判斷所述真空壓力在所述界限範圍內時，控制所述驅動裝置以降低所述末端執行器手爪的移送速度。
所述移送步驟還可包括：真空壓檢測步驟，通過真空壓檢測部檢測所述真空吸附通道內部的真空壓；分析步驟，通過夾持加壓狀態分析部，基於差值，分析所述夾環的加壓狀態，所述差值為與所述夾環的吸附相關的所述真空壓力和與所述基板的吸附相關的所述真空壓的差值。
根據本發明的實施例的基板移送方法還可包括：更新步驟，通過更新部更新所述末端執行器手爪的恰當移送速度曲線。所述更新步驟可包括：恰 當移送速度更新步驟，針對根據所述真空壓力設置的各移送區間，更新所述末端執行器手爪的恰當移送速度，所述真空壓力根據所述末端執行器手爪的移送速度測量；後續移送步驟，根據針對所述各移送區間更新的恰當移送速度，更新所述恰當移送速度曲線，並且根據所更新的恰當移送速度曲線執行後續的基板和夾環的移送工序。
根據本發明的實施例的基板處理裝置可包括：腔室；支撐夾盤，設置在所述腔室內以支撐基板；處理部，處理支撐在所述支撐夾盤上的所述基板，以及基板移送裝置，用於將所述基板移送到所述支撐夾盤，或者將所述基板從所述支撐夾盤向所述腔室的外部運出。
根據本發明的實施例，提供一種基板移送裝置和基板移送方法，其能夠抑制在基板的移送過程中按壓基板的周邊部的夾環的錯位和掉落。
另外，根據本發明的實施例，提供一種基板移送裝置和基板移送方法，其能夠在基板的移送過程中檢測並通知發生夾環的位置脫離。
另外，根據本發明的實施例，提供一種基板移送裝置和基板移送方法，其能夠抑制夾環的錯位和掉落，同時最大限度的增加基板的移送速度。
另外，根據本發明的實施例，提供一種基板移送裝置和基板移送方法，其能夠在通過末端執行器手爪的基板和夾環的移送過程中，測量沿基板的周邊部的夾環的壓力負荷分佈和壓力均勻度。
10:基板
20:夾環
21:壓力環
22:夾環主體
23:底部突起
23a:開放部
24:開口面
26:傾斜面
100:基板處理裝置
100a:腔室
100b:出入口
110:支撐夾盤
111:導環
112:絕緣體
113:排氣環
120:處理部
200:末端執行器手爪
210:機械手爪主體
210a:手爪主體的上表面
212:結合部
220:基板支撐部
222、224:爪叉
230:夾環支撐裝置
232:錐形面
240:基板吸附裝置
242:真空吸附通道
244:真空吸附裝置
246:真空吸附墊
250:夾環吸附裝置
252:真空吸孔
254:吸引裝置
256:真空墊
260:檢測部
262:真空壓力檢測部
264:真空壓檢測部
270:分析部
272:夾環脫離檢測部
274:夾持加壓狀態分析部
276:更新部
280:報警部
S12、S14:步驟
S22、S24:步驟
S32、S34:步驟
S42、S44:步驟
S52、S54:步驟
圖1是示意性地示出本發明的實施例的基板處理裝置的剖視圖。
圖2是本發明的一實施例的基板移送裝置的俯視圖。
圖3是本發明的一實施例的基板移送裝置的立體圖。
圖4是本發明的一實施例的基板移送裝置的局部放大剖視圖。
圖5是本發明的另一實施例的基板移送裝置的俯視圖。
圖6和圖7是本發明的另一實施例的基板移送裝置的立體圖。
圖8是本發明的另一實施例的基板移送裝置的局部放大剖視圖。
圖9是本發明的又一實施例的基板移送裝置的結構圖。
圖10至圖14是本發明的各種實施例的基板移送方法的流程圖。
以下，參照所附圖式對本發明的實施例進行更詳細的說明。本發明的實施例可以以各種形式進行修改，不應理解為本發明的範圍限定於以下實施例。提供本實施例是為了向本領域普通技術人員更完整地說明本發明。因此，圖式中的元件的形狀被誇大以強調更明確的說明。
根據本發明的實施例的具備基板移送裝置的基板處理裝置及基板移送方法用於：在為了進行電漿處理等的工序而移送基板和夾環的過程中，防止夾環的位置脫離以基板的位置確定的設定位置或從末端執行器手爪落下，所述夾環放置在末端執行器手爪上。為此，根據本發明的實施例的基板處理裝置的基板移送裝置，在末端執行器手爪設有夾環脫離防止裝置，用於防止夾環脫離基板上的設定位置。
圖1是示意性地示出本發明的實施例的基板處理裝置的剖視圖。參照圖1，根據本發明的實施例的基板處理裝置100是用於執行處理基板10的工序的裝置。基板處理裝置100可以是對基板10執行工序的多種類型的裝置。
基板處理裝置100可以是執行如電漿(plasma)工序、封裝(package)工序、回流(reflow)工序、蝕刻工序、沉積工序、光刻工序或熱處理工序等的裝置。在根據本發明的實施例的基板處理裝置100中處理的基板10，可以為半導體晶圓(Wafer)、遮罩(Mask)、玻璃基板或液晶顯示(LCD)面板等，但並不限於此。
根據本發明的實施例的基板處理裝置100可包括：支撐夾盤110，位於腔室100a內；處理部120；以及基板移送裝置，具有末端執行器手爪200。腔 室100a在內部具有用於處理基板10的處理空間。在基板處理裝置100中執行的基板處理工序的類型，腔室100a的內部可提供處理基板10所需的各種元件。
例如，基板處理裝置100用作使用電漿來處理基板10的裝置時，腔室100a的處理空間可以提供：用於提供為產生電漿的工序氣體的結構、用於將工序氣體轉換成電漿的結構(例如，高頻發生器等)以及用於排出處理空間內部的工序氣體和電漿的元件等。
支撐夾盤110可用於支撐基板10。支撐夾盤110可以為支撐基板10的底面(下表面)的靜電夾盤，但不限於此。在支撐夾盤110的周圍可設有用於引導基板10的導環(guide ring)111。支撐夾盤110可以通過絕緣體112(insulator)絕緣。另外，腔室100a內可設置用於均勻地排出工序氣體的排氣環113。
處理部120是用於對基板10執行上述基板處理工序的結構，例如，可包括用於產生和控制電漿的高頻發生器、高頻控制器和用於加熱基板10的加熱器等。儘管未示出，支撐夾盤110可設置有多個升降銷。眾所周知，升降銷是用於升降基板10的裝置，可以配置成從末端執行器手爪交接通過出入口100b運入到腔室100a中的基板10和夾環20，並使其下降到支撐夾盤110上，並使完成工序處理的基板10和夾環20從支撐夾盤110提升，以交付給末端執行器手爪，其中，所述末端執行器手爪是基板傳送機器人的末端執行器手爪，基板傳送機器人用於基板處理工序。
當通過多個升降銷抬起基板10和夾環20時，基板10和夾環20由末端執行器手爪從腔室100a中運出，然後用於後續處理的新的基板由末端執行器手再次運入腔室100a中，從而反復執行基板處理工序。
為了多個升降銷的升降動作，支撐夾盤110可以設有多個升降槽(未示出)。升降銷可以通過設置在支撐夾盤110的升降槽來進行升降動作。升降銷的上端部可以在低於支撐夾盤110的上表面的高度和高於支撐夾盤110的上表面的高度之間升降。升降銷可以通過驅動部(未示出)升降驅動。
驅動部可包括驅動馬達和驅動氣缸等，所述驅動馬達用於升降驅動多個升降銷，所述驅動氣缸通過驅動馬達進行升降驅動。驅動部可以實現為連動多個升降銷驅動或者獨立驅動各升降銷。
圖2是本發明的一實施例的基板移送裝置的俯視圖。圖3是本發明的一實施例的基板移送裝置的立體圖。圖4是本發明的一實施例的基板移送裝置的局部放大剖視圖。參照圖2至圖4，根據本發明的實施例的基板移送裝置可包括用於移送基板的基板移送機器人。基板移送機器人可包括末端執行器手爪200和驅動裝置(未圖示)。
末端執行器手爪200可以設置成支撐並移送基板10和夾環20，所述夾環20用於向基板10的周邊部施加負荷。驅動裝置可以設置成通過移動末端執行器手爪200來將基板10和夾環20移送到腔室100a內部或者從腔室100a移送到外部。夾環20可以支撐在末端執行器手爪200上，以與基板10的中心同心設置。
夾環20的中心部可以形成有開口部，以向基板10供給工序氣體。在夾環20的夾環主體22內表面，形成有傾斜的開口面24，從而能夠順利地向基板10的上表面供給工序氣體。夾環20的底部內側可以設置有對基板10的上表面進行加壓的壓力環21。
夾環20的底部可設有向壓力環21的外側突出的底部突起23。底部突起23突出地形成在夾環20的底部，底部突起23的下表面可以與手爪主體的上表面210a接觸。在底部突起23的外部可形成有開放部23a，開放部23a的上表面可與手爪主體的上表面210a隔開間隔。
由於在基板處理工序中，基板10的翹曲主要發生在基板10的周邊區域(邊緣區域)，因此夾環20可以以呈環狀，以對基板10的周邊區域進行加壓。夾環20設置成其內徑部與基板10的外徑部接觸，可以形成為從內徑部以放射狀向外側延伸。在所示示例中，夾環20呈圓形環狀，但根據基板10的形狀，夾環20的形狀也可以呈四邊形環狀等。
末端執行器手爪200可包括：夾環脫離防止裝置，具備手爪主體和多個夾環支撐裝置230，以及基板脫離防止裝置，具備多個基板吸附裝置240。手爪主體可包括機械手爪主體210和位於機械手爪主體210的基板支撐部220。機械手爪主體210的端部可具有用於與驅動裝置結合的結合部212(例如，螺栓/螺母緊固件等)，所述驅動裝置用於驅動末端執行器手爪200。基板支撐部220可包括用於支撐基板的多個爪叉222、224。爪叉222、224可以從機械手爪主體210延伸，能夠支撐基板10的底面。
末端執行器手爪200可以構成為：通過爪叉222、224將基板10從設置在腔室100a外部的末端前模組抬起後，將支撐在多個支撐部(未圖示)上的夾環20放在基板10上並抬起。由於這種末端前模組的結構對本領域技術人員來說是已知的，因此將省略其詳細說明。
構成基板脫離防止裝置的多個基板吸附裝置240可以設置在手爪主體，以防止基板10脫離設定在手爪主體上的原始位置。多個基板吸附裝置240可以在手爪主體上隔開間隔設置，以通過真空吸附基板10的底面來對其進行支撐。在實施例中，可以將三個以上的基板吸附裝置240分散地配置在機械手爪主體210以及基板支撐部220的多個爪叉222、224。
多個基板吸附裝置240中的至少一個可包括：真空吸附墊246，設置在手爪主體的上表面以與基板10的底面接觸；以及真空吸附裝置244，連接到真空吸附墊246的真空吸附裝置244。真空吸附墊246可以在中心部具備真空吸附通道242。真空吸附裝置244可以通過與真空吸附通道242連通的真空吸入管吸入空氣來真空吸附並支撐基板10。
構成夾環脫離防止裝置的多個夾環支撐裝置230可以設置在手爪主體上，以防止夾環20從基板10上的設定位置脫離。多個夾環支撐裝置230可以設置成支撐夾環20的周邊部。為了穩定地支撐夾環20，夾環20的周邊部外側下部區域可設置有傾斜面26，具有與夾環支撐裝置230的錐形面232相同的傾斜度。
在實施例中，為了穩定地支撐夾環20，可以將三個以上的多個夾環支撐裝置230分散配置在機械手爪主體210以及基板支撐部220的多個爪叉222、224上。夾環支撐裝置230與圍繞多個基板吸附裝置240的區域隔開間隔，並可以從手爪主體的上表面突出。多個夾環支撐裝置230可以形成為錐形(或上端部截斷的圓錐形)。夾環支撐裝置230可以以螺栓/螺母、螺釘、接合等各種方式結合在手爪主體，或者與手爪主體形成為一體。
根據圖2至圖4所示的實施例，可以通過多個夾環支撐裝置230抑制夾環20的錯位。為此，當夾環20處於相對於基板10設置時，多個夾環支撐裝置230可以設置在與夾環20的周邊部外側面相對應的區域。另外，根據本發明的實施例，由於可以通過多個夾環支撐裝置230抑制夾環20的錯位，從而可以提高末端執行器手爪200的移送速度，因此可以提高基板的處理效率(輸送量)。
圖5是本發明的另一實施例的基板移送裝置的俯視圖。圖6和圖7是本發明的另一實施例的基板移送裝置的立體圖。圖8是本發明的另一實施例的基板移送裝置的局部放大剖視圖。在圖5至圖8所示的實施例中，構成末端執行器手爪200的夾環脫離防止裝置包括多個夾環吸附裝置250，這點與上述圖2至圖4的實施例具有差異，盡可能省略對相同或對應的元件的重複說明，並以存在差異的結構為主進行說明。
在夾環脫離防止裝置中，多個夾環支撐裝置230中的至少一部分替換為多個夾環吸附裝置250，或者，在包括多個夾環支撐裝置230基礎上還包括多個夾環吸附裝置250。為方便起見，圖5至圖8的實施例省略夾環支撐裝置230的圖示。
構成夾環脫離防止裝置的夾環吸附裝置250可以設置在手爪主體，以防止夾環20從相對於基板10設置的位置脫離。多個夾環吸附裝置250可以在圍繞多個基板吸附裝置240的區域隔開間隔設置，並設置在手爪主體以通過真空吸附夾環20的底面來支撐。在實施例中，可以將三個以上的多個夾環吸附裝置250 分散地配置在機械手爪主體210和基板支撐部220的多個爪叉222、224上。
以下，對夾環脫離防止裝置包括多個夾環支撐裝置(圖2至圖4的夾環支撐裝置230)和多個夾環吸附裝置(圖5至圖8的夾環吸附裝置250)兩者的實施例進行說明。多個夾環吸附裝置250可以隔開間隔設置在圍繞多個基板吸附裝置240的環狀的第一區域中。在實施例中，可以將三個以上的多個夾環吸附裝置250分散地配置在機械手爪主體210和基板支撐部220的多個爪叉222、224上。
多個夾環支撐裝置230在圍繞第一區域的環狀的第二區域內隔開間隔設置，第一區域中排列有多個夾環吸附裝置250，並可以從手爪主體的上表面突出地形成。夾環支撐裝置230和夾環吸附裝置250可以以基板10和夾環20的預定中心位置為基準，配置在不同的方位角上，以免相互干擾。
多個夾環吸附裝置250中的至少一個可包括：真空墊256，設置在手爪主體的上表面以與夾環20的底面接觸；以及吸引裝置254，連接到真空墊256。真空墊256可以在中心部具備真空吸孔252。吸引裝置254可以通過與真空吸孔252連通的真空吸入管吸入空氣來真空吸附並支撐夾環20。
根據圖5至圖8所示的實施例，可以通過多個夾環吸附裝置250真空吸附夾環20的底面來抑制夾環20的錯位。為此，當夾環20處於相對於基板10設置的位置時，多個夾環吸附裝置250可以形成為與開放部23a的上表面接觸，所述開放部23a設置在夾環20的底部突起23的外部。根據本發明的實施例，由於可以通過多個夾環吸附裝置250抑制夾環20的錯位，從而可以提高末端執行器手爪200的移送速度，因此可以提高基板的處理效率(輸送量)。
夾環吸附裝置250可以形成在開放部23a所在的區域，該開放部23a形成在位於夾環20的底部突起23的外部。夾環吸附裝置250形成為從手爪主體的上表面210a突出，並且真空墊256可以與開放部23a的上表面接觸以吸附並支撐夾環20。夾環吸附裝置250的真空墊256從外側向內側支撐夾環20的底部突起23，從而可以與夾環支撐裝置230共同起到防止夾環20的脫離的作用。
圖9是本發明的又一實施例的基板移送裝置的結構圖。圖10至圖14是本發明的各種實施例的基板移送方法的流程圖。以下，參照圖9至圖14，對根據本發明的實施例的基板移送方法和基板移送裝置進行說明。
首先，參照圖9和圖10進行說明，根據本發明的實施例的基板移送裝置可包括檢測部260、分析部270和報警部280。檢測部260可包括真空壓力檢測部262和真空壓檢測部264。真空壓力檢測部262和/或真空壓檢測部264可以由設置在真空吸入管並檢測氣壓的感測器實現。真空壓力檢測部262可以檢測各夾環吸附裝置250的真空吸孔252內部的真空壓力(步驟S12)。
分析部270可包括夾環脫離檢測部272、夾持加壓狀態分析部274和更新部276。夾環脫離檢測部272可以根據通過真空壓力檢測部262檢測的真空壓力(與夾環相關的吸附壓力)檢測夾環20的脫離(步驟S14)。即，夾環脫離檢測部272可以通過確定真空壓力是否在所設定的真空範圍內來檢測夾環20的脫離，所述真空壓力使針對夾環20檢測的真空壓力。
當夾環20從所設定的位置脫離或者發生傾斜時，在多個夾環吸附裝置250中，脫離的區域或抬起的區域的夾環吸附裝置250的真空壓力脫離所設定的真空範圍，並且可以基於真空壓力檢測夾環20的脫離。當檢測到夾環20的脫離時，報警部280可以通過警告音或警告顯示等方式產生通知夾環20的脫離的警報。
為了檢測夾環20的脫離和吸入力而設定的真空範圍可以具有作為下限的第一真空壓力值和作為上限的第二真空壓力值。當通過真空壓力檢測部262測量的夾環吸附裝置250的真空壓力低於第一真空壓力值時，可以通過降低真空吸入強度來防止過度吸附引起的工序成本增加。
當通過真空壓力檢測部262測量的夾環吸附裝置250的真空壓力大於第二真空壓力值時，夾環脫離檢測部272可以檢測為夾環20脫離預定的位置。另一方面，通過真空壓力檢測部262測量的夾環吸附裝置250的真空壓力根據夾 環20的脫離方向而變化，夾環脫離檢測部272可以通過此檢測夾環20的脫離方向。
與夾環20在預定位置沿基板的周向移動的情況相比，當沿基板的徑向移動時，夾環吸附裝置250的真空壓力超過第二真空壓力值的時間更早。夾環脫離檢測部272可以通過分析並比較各夾環吸附裝置250的真空壓力變化，根據各夾環吸附裝置250的真空壓力超過第二真空壓力值的時間和真空壓力變化大小來檢測夾環20的脫離方向。
例如，夾環脫離檢測部272可以判斷，在針對多個夾環吸附裝置250測量的真空壓力值中，最先超過第二真空壓力值的夾環吸附裝置250所在方向發生夾環20的脫離。另外，通過將根據夾環20的各種脫離方向、脫離大小和傾斜等對夾環吸附裝置250進行測量的真空壓力的變化用作學習資料，從而可以學習夾環脫離檢測部272的人工智慧模型，並且基於通過所學習的人工智慧模型對多個夾環吸附裝置250進行測量的真空壓力資料，預測夾環20的脫離方向、脫離大小和傾斜等。
參照圖9和圖11進行說明，夾環脫離檢測部272可以判斷針對夾環吸附裝置250進行測量的真空壓力是否在真空範圍中所設定的界限範圍內(步驟S22)。當確定測量的真空壓力在所設定的界限範圍內時，夾環脫離檢測部272可以控制驅動裝置以降低末端執行器手爪200的移送速度(步驟S24)。如上所述，當吸附夾環20的真空壓力在界限範圍(危險範圍)內時，可以通過降低末端執行器手爪200的移送速度，來預先防止夾環20的脫離或掉落。
當用於夾環20的脫離檢測的真空範圍的下限被設為第一真空壓力值，且真空範圍的上限被設為第二真空壓力值時，界限範圍的下限被設為第三真空壓力值，界限範圍的上限被設置為第二真空壓力值。此時，第三真空壓力值是第一真空壓力值和第二真空壓力值之間的值，可以設置成比第一真空壓力值更接近第二真空壓力值的真空壓力值。
當針對夾環吸附裝置250進行測量的真空壓力在所設定的真空範圍內且在界限範圍(危險範圍)內時，雖然未發生夾環20的脫離，但判斷存在夾環20的脫離危險，可將末端執行器手爪200的移送速度逐漸降低到第一移送速度，從而末端執行器手爪200可以以降低到第一移送速度的狀態移送基板和夾環20。
此時，作為夾環脫離危險狀況下的目標移送速度的第一移送速度，可以根據針對夾環吸附裝置250進行測量的真空壓力和界限範圍相關的第三真空壓力值和/或第二真空壓力值的差異動態設置。根據本實施例，可以在發生夾環20的脫離危險前，預先調節末端執行器手爪200的移送速度來防止夾環20的脫離。
另外，根據本實施例，由於根據針對夾環吸附裝置250進行測量的真空壓力和第三真空壓力值和/或第二真空壓力值的差異來設置目標移送速度，因此可以不過度限制末端執行器手爪200的移送速度，從而確保工序效率，同時防止夾環20的脫離。
另一方面，通過末端執行器手爪200的基板10和夾環20的移送速度，可以根據夾環20的脫離危險方向不同地適用。例如，在存在夾環20向一方向(第一方向)脫離的風險且向垂直於第一方向的另一方向(第二方向)脫離的風險較低的情況下，當末端執行器手爪200的移送方向為第一方向時，將末端執行器手爪200的移送速度降低到第一移送速度，當末端執行器手爪200的移送方向為第二方向時，可以以不降低到第一移送速度且比第一移送速度快的第二移送速度移送基板10和夾環20。
或者，將末端執行器手爪200的移送方向與第一方向和/或第二方向進行比較，根據末端執行器手爪200的移送方向和第一方向和/或第二方向的角度差來算出末端執行器手爪200的目標移送速度，即第三移送速度。在這種情況下，隨著末端執行器手爪200的移送方向越接近第一方向，第三移送速度可以設 成越接近第一移送速度，並且隨著末端執行器手爪200的移送方向越接近第二方向，可以設成越接近第二移送速度。
根據本實施例，將末端執行器手爪200的移送方向與存在發生夾環20脫離風險的方向進行比較，並且根據比較結果選擇性地降低末端執行器手爪200的移送速度，由此最大化末端執行器手爪200的速度，同時防止夾環20的脫離，從而能夠移送基板10和夾環20。
另外，參照圖9和圖12進行說明，真空壓檢測部264可以檢測多個基板吸附裝置240的各真空吸附通道242內部的真空壓(步驟S32)。夾持加壓狀態分析部274可以基於真空壓力和真空壓的差值分析夾環20的加壓狀態(步驟S34)，所述真空壓力是與夾環20的吸附相關的真空壓力，所述真空壓是與基板10的吸附相關的真空壓。
參照圖9和圖13進行說明，夾持加壓狀態分析部274可以以基板10的中心為基準沿周向按多個區域分類基板吸附裝置240和夾環吸附裝置250(步驟S42)。夾持加壓狀態分析部274可以根據針對各區域算出的真空壓力和真空壓的差值分析沿周向的夾持負荷的均勻性(步驟S44)。此時，基板吸附裝置240和夾環吸附裝置250較佳配置成以基板的中心為基準放在同一的方位角上。
即，配置在同一方位角的基板吸附裝置240和夾環吸附裝置250可以分類為配置在相同區域。夾持加壓狀態分析部274可以根據真空壓力和真空壓的差值來分析該方位角的夾持負荷，所述真空壓力和真空壓針對位於同一方位角的基板吸附裝置240和夾環吸附裝置250進行測量。
例如，當差值脫離設置的基準範圍時，夾持加壓狀態分析部274可以判斷夾環20對基板10的對應周邊部分施加的加壓力弱或加壓力過度，並且可以通過報警部280產生通知夾持負荷不均勻狀態的警報，其中，所述差值為與夾環20的吸附相關的真空壓力和與基板10的吸附相關的真空壓的差值。為了檢測夾持負荷不均勻，基準範圍可以將與負數對應的第一基準值設置成下限，將與 正數對應的第二基準值設置成上限。
當差值未達到所設定的基準範圍內的第一基準值時，夾持加壓狀態分析部274判斷通過夾環20施加到基板10的負荷過大，當差值超過所設定的基準範圍內的第二基準值時，可以評價為通過夾環20施加到基板10的負荷過低，其中，所述差值為與夾環20的吸附相關的真空壓力和與基板10的吸附相關的真空壓的差值。
根據本實施例，通過沿基板10和夾環20的軸向排列的多個基板吸附裝置240和多個夾環吸附裝置250測量真空壓力/真空壓，來比較對應於同一方位角的真空壓力/真空壓測量值，從而可以在通過末端執行器手爪200移送基板10和夾環20的過程中，測量沿基板10的周邊部的夾環20的壓力負荷分佈和壓力均勻度。
另外，參照圖9和圖14進行說明，更新部276可以基於資料來更新末端執行器手爪200的恰當移送速度曲線，其中，所述資料為取決於基板10和夾環20的移送速度的真空壓力/真空壓測量值以及夾環脫離檢測資訊等。更新部276可以通過根據末端執行器手爪200的移送速度測量的真空壓力，按所設定的各移送區間更新末端執行器手爪200的恰當移送速度(步驟S52)。
即，在存在夾環20的脫離危險的區間中，通過降低末端執行器手爪200的移送速度來更新該脫離危險區間的恰當移送速度，在不存在夾環20的脫離危險的區間中，可以通過增加末端執行器手爪200的移送速度來更新針對基板10和夾環20的各移送區間的恰當移送速度。
更新部276可以根據針對各移送區間更新的恰當移送速度更新恰當移送速度曲線，根據所更新的恰當移送速度曲線執行後續的基板和夾環的移送工序(步驟S54)。因此，通過以恰當的移送速度曲線移動末端執行器手爪200，最大限度地增加基板10和夾環20的移送速度，並最小化輸送量的降低，從而可以防止夾環20的脫離和掉落。
在本說明書中，使用的控制部等的“~部”是處理至少一種功能或動作的單位，例如，軟體、FPGA或處理等的硬體元件。“~部”提供的功能由多個元件分離執行，或者可以與其他附加元件集成。本說明書的“~部”不必限於軟體或硬體，並且可以構成為可定址的儲存介質，可以構成為再現一個或其以上的處理器。
以上的詳細說明是示例本發明的。另外，上述內容是表示和說明本發明的較佳實施方式，本發明可以在各種其他組合、修改和環境中使用。即，與在本說明書中公開的發明的概念的範圍、上述公開內容和等同的範圍和/或本領域技術或知識的範圍內可進行修改或變更。
上述實施例是說明用於實現本發明的技術思想的最佳狀態，並且本發明的具體適用領域和用途所需的多種修改也是可能的。因此，以上的發明的詳細說明是公開的實施方式並不是限制本發明。另外，所附申請專利範圍應解釋為包括其他實施方式。
10:基板
20:夾環
200:末端執行器手爪
210:機械手爪主體
212:結合部
222:爪叉
224:爪叉
230:夾環支撐裝置
240:基板吸附裝置

Claims (21)

  1. 一種基板移送裝置，其包括：末端執行器手爪，用於支撐並移送基板和夾環，所述夾環對所述基板的周邊部施加負荷；以及驅動裝置，通過使所述末端執行器手爪移動來移送所述基板和所述夾環，所述末端執行器手爪，包括：手爪主體；基板脫離防止裝置，設置在所述手爪主體，用於防止所述基板從設定在所述手爪主體上的原始位置脫離；夾環脫離防止裝置，設置在所述手爪主體，用於防止所述夾環從所述基板上的設定位置脫離；所述夾環脫離防止裝置包括多個夾環吸附裝置，設置在所述手爪主體，以真空吸附並支撐所述夾環；以及真空壓力檢測部，用於檢測與所述夾環吸附相關的真空壓力。
  2. 如請求項1所述之基板移送裝置，其中，所述基板脫離防止裝置包括多個基板吸附裝置，在所述手爪主體上隔開間隔設置，以真空吸附並支撐所述基板的底面，所述夾環脫離防止裝置包括多個夾環支撐裝置，設置成支撐所述夾環的周邊部。
  3. 如請求項2所述之基板移送裝置，其中，所述多個夾環支撐裝置從圍繞所述多個基板吸附裝置的區域隔開間隔，並且從所述手爪主體的上表面突出。
  4. 如請求項3所述之基板移送裝置，其中，所述多個夾環支撐裝置形成為圓錐形。
  5. 如請求項1所述之基板移送裝置，其中，所述基板脫離防止裝置包括多個基板吸附裝置，在所述手爪主體上隔開間隔設置，以真空吸附並 支撐所述基板的底面。
  6. 如請求項5所述之基板移送裝置，其中，所述多個夾環吸附裝置與圍繞所述多個基板吸附裝置的第一區域隔開間隔設置。
  7. 如請求項6所述之基板移送裝置，其中，所述夾環脫離防止裝置進一步包括多個夾環支撐裝置，設置成支撐所述夾環的周邊部。
  8. 如請求項7所述之基板移送裝置，其中，所述多個夾環支撐裝置與圍繞所述第一區域的第二區域隔開間隔設置，並從所述手爪主體的上表面突出。
  9. 如請求項5所述之基板移送裝置，其中，所述多個夾環吸附裝置中的至少一者包括：真空墊，設置在所述手爪主體的上表面以與所述夾環的底面接觸，在中心部具備真空吸孔；以及吸引裝置，通過與所述真空吸孔連通的吸入管吸入空氣，來真空吸附並支撐所述夾環。
  10. 如請求項9所述之基板移送裝置，其進一步包括：夾環脫離檢測部，根據所述真空壓力檢測所述夾環的脫離。
  11. 如請求項10所述之基板移送裝置，其中，所述夾環脫離檢測部通過判斷所述真空壓力是否在所設定的真空範圍內來檢測所述夾環的脫離。
  12. 如請求項11所述之基板移送裝置，其中，所述夾環脫離檢測部用於：判斷所述真空壓力是否在所述真空範圍內所設定的界限範圍內，並且當判斷所述真空壓力在所述界限範圍內時，控制所述驅動裝置以降低所述末端執行器手爪的移送速度。
  13. 如請求項11所述之基板移送裝置，其中，所述多個基板吸附裝置中的至少一者包括： 真空吸附墊，設置在所述手爪主體的上表面以與所述基板的底面接觸，在中心部具備真空吸附通道；以及真空吸附裝置，通過與所述真空吸附通道連通的真空吸入管吸入空氣來真空吸附並支撐所述基板，所述基板移送裝置進一步包括：真空壓檢測部，用於檢測所述真空吸附通道內部的真空壓；以及夾持加壓狀態分析部，基於差值分析所述夾環的加壓狀態，所述差值為與所述夾環的吸附相關的真空壓力和與所述基板的吸附相關的真空壓的差值。
  14. 如請求項13所述之基板移送裝置，其中，所述夾持加壓狀態分析部用於：以所述基板的中心為基準沿周向按多個區域，對所述多個基板吸附裝置和所述多個夾環吸附裝置進行分類；並且根據針對所述多個區域計算出的真空壓力和所述真空壓的差值，分析所述周向的夾持負荷的均勻性。
  15. 如請求項10所述之基板移送裝置，其進一步包括更新部，用於更新所述末端執行器手爪的恰當移送速度曲線，所述更新部進一步用於：針對根據所述真空壓力設置的各移送區間，更新所述末端執行器手爪的恰當移送速度，所述真空壓力是根據所述末端執行器手爪的移送速度測量的，並且根據針對所述各移送區間更新的恰當移送速度，更新所述恰當移送速度曲線，並且根據所更新的恰當移送速度曲線執行後續的基板和夾環的移送工序。
  16. 一種基板移送方法，其包括以下步驟：移送步驟，通過使末端執行器手爪移動來移送基板和夾環，所述末端執行器 手爪設置成支撐並移送所述基板和所述夾環，所述夾環用於向所述基板的周邊部施加負荷，所述移送步驟包括：防止基板脫離步驟，通過設置在所述末端執行器手爪的手爪主體的基板脫離防止裝置，來防止所述基板從設定在所述手爪主體上的原始位置脫離；防止夾環脫離步驟，通過設置在所述手爪主體的夾環脫離防止裝置，來防止所述夾環從所述基板上的設定位置脫離；所述夾環脫離防止裝置包括多個夾環吸附裝置，設置在所述手爪主體以真空吸附並支撐所述夾環；以及真空壓力檢測步驟，通過真空壓力檢測部檢測與所述夾環吸附相關的真空壓力。
  17. 如請求項16所述之基板移送方法，其中，所述基板脫離防止裝置包括多個基板吸附裝置，在所述手爪主體上隔開間隔設置，以真空吸附並支撐所述基板的底面，所述多個夾環吸附裝置中的至少一者包括：真空墊，設置在所述手爪主體的上表面以與所述夾環的底面接觸，在中心部具備真空吸孔；以及吸引裝置，通過與所述真空吸孔連通的吸入管吸入空氣，來真空吸附並支撐所述夾環，所述移送步驟進一步包括：夾環脫離檢測步驟，通過夾環脫離檢測部，根據所述真空壓力檢測所述夾環的脫離。
  18. 如請求項17所述之基板移送方法，其中，所述夾環脫離檢測步驟包括：真空壓力判斷步驟，判斷所述真空壓力是否在真空範圍內設定的界限範圍內； 驅動裝置控制步驟，當判斷所述真空壓力在所述界限範圍內時，控制驅動裝置以降低所述末端執行器手爪的移送速度。
  19. 如請求項18所述之基板移送方法，其中，所述多個基板吸附裝置中的至少一者包括：真空吸附墊，設置在所述手爪主體的上表面以與所述基板的底面接觸，在中心部具備真空吸附通道；以及真空吸附裝置，通過與所述真空吸附通道連通的真空吸入管吸入空氣來真空吸附並支撐所述基板，所述移送步驟進一步包括：真空壓檢測步驟，通過真空壓檢測部，檢測所述真空吸附通道內部的真空壓；以及分析步驟，通過夾持加壓狀態分析部，基於差值分析所述夾環的加壓狀態，所述差值為與所述夾環的吸附相關的真空壓力和與所述基板的吸附相關的真空壓的差值。
  20. 如請求項17所述之基板移送方法，其進一步包括更新步驟，通過更新部更新所述末端執行器手爪的恰當移送速度曲線的步驟，所述更新步驟包括：恰當移送速度更新步驟，針對根據所述真空壓力設置的各移送區間，更新所述末端執行器手爪的恰當移送速度，所述真空壓力根據所述末端執行器手爪的移送速度測量；以及後續移送步驟，根據針對所述各移送區間更新的恰當移送速度，更新所述恰當移送速度曲線，並且根據所更新的恰當移送速度曲線執行後續的基板和夾環的移送工序。
  21. 一種基板處理裝置，其包括：腔室； 支撐夾盤，設置在所述腔室內以支撐基板；處理部，處理支撐在所述支撐夾盤上的所述基板；以及基板移送裝置，用於將所述基板移送到所述支撐夾盤，或者將所述基板從所述支撐夾盤向所述腔室的外部運出，所述基板移送裝置包括：末端執行器手爪，用於支撐並移送基板和夾環，所述夾環用於對所述基板的周邊部施加負荷的夾環；以及驅動裝置，通過使所述末端執行器手爪移動來移送所述基板和所述夾環，所述末端執行器手爪包括：手爪主體；基板脫離防止裝置，設置在所述手爪主體，用於防止所述基板從設置在所述手爪主體上的原始位置脫離；夾環脫離防止裝置，設置在所述手爪主體，用於防止所述夾環從所述基板上的設定位置脫離；所述夾環脫離防止裝置包括多個夾環吸附裝置，設置在所述手爪主體，以真空吸附並支撐所述夾環；以及真空壓力檢測部，用於檢測與所述夾環吸附相關的真空壓力。
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