TWM615722U - 半導體製程用的晶圓機械手臂裝置 - Google Patents

Abstract

一種半導體製程用的晶圓機械手臂裝置，其係包含：基座、第一轉動件、第二轉動件、支撐件以及夾取件，基座呈圓盤狀，第一轉動件軸接基座，第一轉動件相對於基座旋轉及擺動，第二轉動件軸接第一轉動件，第二轉動件相對於第一轉動件旋轉及擺動，支撐件軸接第二轉動件，支撐件相對於第二轉動件轉動及擺動，支撐件係具有支撐部及組接部，支撐部的底部凹設支撐凹槽，組接部軸接第二轉動件，夾取件組接支撐件，並且夾取件組接該支撐部；藉此，本創作透過支撐凹槽的設置，以致提升夾取晶圓載盤的穩定度，以及減少整體的重量。

Description

半導體製程用的晶圓機械手臂裝置

本創作係關於一種機械手臂裝置，特別是指一種半導體製程用的晶圓機械手臂裝置。

按，隨著科技的快速發展，高科技電子產品使用於日常生活中已是相當普遍，例如手機、主機板、數位相機等電子產品，該類電子產品內部皆裝設並佈滿許多IC半導體，而IC半導體的材料來源就是晶圓，為了能夠因應各式高科技電子產品的大量需求，故晶圓代工產業皆以如何更加快速且精確製造出晶圓為目標，不斷地進行研發與改良突破。

晶圓的加工程序繁複且精密，大致上包括有：微影、蝕刻、擴散、離子佈植、薄膜…等，其中所述微影細部流程又包括有表面清洗、塗底、烘烤(包括軟烤與硬烤)、曝光、顯影…等，又其中由於晶圓在烘烤過程中會產生約1250度的高溫，其係必須等待冷卻作業後才能進行下一道加工程序。

此外，為了防止晶圓在某些加工作業流程後產生偏差位移而影響精確度，所以晶圓在運送至下一道程序中間還會先送至暫存區，藉由上述可瞭解，晶圓不僅加工程序非常多且其冷卻與定位作業是分別於不同機台進行，因此相對增加運送晶圓所佔用的時間，可想而知，如何整合晶圓作業程序以及減少運送時間，其係為提升整體製造效率非常重要的關鍵。

而在晶圓製程中，半成品的晶圓大多是設置於晶圓載具中，而晶圓載具的取放則是利用機械手臂來進行。一般來說，機械手臂會依據預定的路徑，於預訂的位置夾取晶圓載具或者是將晶圓載具放置於預訂的位置，但是在實際應用中，機械手臂可能因為各種環境因素，例如廠內高架地板不平整或貨架微變形，更或者晶圓載具的重量不一致，以致機械手臂與晶圓載具或機台設備之相對位置關係改變，而無法正確地夾取或置放晶圓載具。

是以，本案創作人在觀察到上述缺失後，認為機械手臂裝置仍有進一步改良之必要，而遂有本創作之產生。

本創作之主要目的係在提供一種半導體製程用的晶圓機械手臂裝置，其係包含：一基座，該基座係呈圓盤狀；一第一轉動件，該第一轉動件係軸接該基座，該第一轉動件係相對於該基座旋轉及擺動；一第二轉動件，該第二轉動件係軸接該第一轉動件，該第二轉動件係相對於該第一轉動件旋轉及擺動；一支撐件，該支撐件係軸接該第二轉動件，該支撐件係相對於該第二轉動件轉動及擺動，該支撐件係具有一支撐部及一組接部，該支撐部的底部係凹設至少一支撐凹槽，該組接部係軸接該第二轉動件；以及一夾取件，該夾取件係組接該支撐件，並且該夾取件係組接該支撐部。

較佳地，其中，該基座係相對於至少一冷卻模組的高度而伸縮作動。

較佳地，其中，該支撐部及該組接部係為一體成形。

較佳地，其中，該支撐部係透過複數個鎖件固設在該組接部。

較佳地，其中，該夾取件係透過複數個鎖件及複數個固定件固設在該支撐件的該支撐部。

較佳地，其中，該夾取件係呈U字態樣，並且該夾取件的兩端係為一夾取端，該等夾取端係用以承載並夾取至少一晶圓載盤。

較佳地，其中，該支撐凹槽中係設置至少一主支撐桿。

較佳地，其中，還包含一升降件，該升降件係軸接該基座及該第一轉動件，該升降件係相對於該基座上下升降，使該第一轉動件、該第二轉動件、該支撐件及該夾取件相對於該基座上下升降。

較佳地，其中，該等夾取端的內側的中央位置處係各別凸設一承載凸塊，該等承載凸塊係用以嵌設在該晶圓載盤的一承載凹槽。

較佳地，其中，該支撐凹槽中係設置複數個次支撐桿，該等次支撐桿係連接該主支撐桿。

本創作所提供的一種半導體製程用的晶圓機械手臂裝置，其係透過該支撐件的該支撐部的底部凹設該支撐凹槽的設置，以致提升該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置在夾取該晶圓載盤的穩定度，並且增加該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置的承載重量及減少整體的重量，藉以防止因整體的重量太重或該晶圓載盤的重量太重，而導致該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置彎折變形。

現在將參照其中示出本創作概念的示例性實施例的附圖在下文中更充分地闡述本創作概念。以下藉由參照附圖更詳細地闡述的示例性實施例，本創作概念的優點及特徵以及其達成方法將顯而易見。然而，應注意，本創作概念並非僅限於以下示例性實施例，而是可實施為各種形式。因此，提供示例性實施例僅是為了揭露本創作概念並使熟習此項技術者瞭解本創作概念的類別。在圖式中，本創作概念的示例性實施例並非僅限於本文所提供的特定實例且為清晰起見而進行誇大。

本文所用術語僅用於闡述特定實施例，而並非旨在限制本創作。除非上下文中清楚地另外指明，否則本文所用的單數形式的用語「一」及「該」旨在亦包括複數形式。本文所用的用語「及/或」包括相關所列項其中一或多者的任意及所有組合。應理解，當稱元件「連接」或「耦合」至另一元件時，所述元件可直接連接或耦合至所述另一元件或可存在中間元件。

相似地，應理解，當稱一個元件(例如層、區或基板)位於另一元件「上」時，所述元件可直接位於所述另一元件上，或可存在中間元件。相比之下，用語「直接」意指不存在中間元件。更應理解，當在本文中使用用語「包括」、「包含」時，是表明所陳述的特徵、整數、步驟、操作、元件、及/或組件的存在，但不排除一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件、及/或其群組的存在或添加。

此外，將藉由作為本創作概念的理想化示例性圖的剖視圖來闡述詳細說明中的示例性實施例。相應地，可根據製造技術及/或可容許的誤差來修改示例性圖的形狀。因此，本創作概念的示例性實施例並非僅限於示例性圖中所示出的特定形狀，而是可包括可根據製造製程而產生的其他形狀。圖式中所例示的區域具有一般特性，且用於說明元件的特定形狀。因此，此不應被視為僅限於本創作概念的範圍。

亦應理解，儘管本文中可能使用用語「第一」、「第二」、「第三」等來闡述各種元件，然而該些元件不應受限於該些用語。該些用語僅用於區分各個元件。因此，某些實施例中的第一元件可在其他實施例中被稱為第二元件，而此並不背離本創作的教示內容。本文中所闡釋及說明的本創作概念的態樣的示例性實施例包括其互補對應物。本說明書通篇中，相同的參考編號或相同的指示物表示相同的元件。

此外，本文中參照剖視圖及/或平面圖來闡述示例性實施例，其中所述剖視圖及/或平面圖是理想化示例性說明圖。因此，預期存在由例如製造技術及/或容差所造成的相對於圖示形狀的偏離。因此，示例性實施例不應被視作僅限於本文中所示區的形狀，而是欲包括由例如製造所導致的形狀偏差。因此，圖中所示的區為示意性的，且其形狀並非旨在說明裝置的區的實際形狀、亦並非旨在限制示例性實施例的範圍。

（第1實施例）

以下，參照圖式，說明本創作的半導體製程用的晶圓機械手臂裝置之第一實施例的實施形態。

請參閱圖1及圖2所示，圖1為本創作第一實施例之立體圖，圖2為本創作第一實施例之支撐件的底視立體圖。本創作係揭露一種半導體製程用的晶圓機械手臂裝置100，其係包含：

一基座10，該基座10係呈圓盤狀。需進一步說明的是，該基座10係相對於至少一冷卻模組(圖未示)的高度而伸縮作動。

一第一轉動件20，該第一轉動件20係軸接該基座10，該第一轉動件20係相對於該基座10旋轉及擺動。

一第二轉動件30，該第二轉動件30係軸接該第一轉動件20，該第二轉動件30係相對於該第一轉動件20旋轉及擺動。

一支撐件40，該支撐件40係軸接該第二轉動件30，該支撐件40係相對於該第二轉動件30轉動及擺動，該支撐件40係具有一支撐部41及一組接部42，該支撐部41的底部係凹設至少一支撐凹槽411，該組接部42係軸接該第二轉動件30。在本實施例中，如圖1所示，該支撐部41及該組接部42係為一體成形。

一夾取件50，該夾取件50係組接該支撐件40，並且該夾取件50係組接該支撐部41。在本實施例中，如圖1及圖2所示，該夾取件50係透過複數個鎖件60及複數個固定件61固設在該支撐件40的該支撐部41。

為供進一步瞭解本創作構造特徵、運用技術手段及所預期達成之功效，茲將本創作使用方式加以敘述，相信當可由此而對本創作有更深入且具體瞭解，如下所述：

請參閱圖3所示，並搭配圖1至圖2所示，圖3為本創作第一實施例之運作狀態立體圖。該夾取件50係呈U字態樣，並且該夾取件50的兩端係為一夾取端51，該等夾取端51係用以承載並夾取至少一晶圓載盤200，該晶圓載盤200係承載著複數個晶圓201，而當該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置100將提取該晶圓載盤200時，使用者需先設定預定的位置夾取該晶圓載盤200或者是設定該晶圓載盤200放置的預定的位置。

而該第一轉動件20係相對於該基座10旋轉及擺動，該第二轉動件30係相對於該第一轉動件20旋轉及擺動，又，該支撐件40係相對於該第二轉動件30轉動及擺動，以致該夾取件50移動到預定的位置夾取該晶圓載盤200。

接著，該第一轉動件20係相對於該基座10旋轉及擺動，該第二轉動件30係相對於該第一轉動件20旋轉及擺動，又，該支撐件40係相對於該第二轉動件30轉動及擺動，以致該夾取件50移動到預定的位置放置該晶圓載盤200。

需進一步說明的是，該夾取件50夾取該晶圓載盤200，該晶圓載盤200係具有一定的重量，藉由該支撐部41的底部係凹設該支撐凹槽411，該支撐凹槽411係減少該支撐件40的重量，使該夾取件50夾取該晶圓載盤200係達到平衡整個該支撐件40、該夾取件50及該晶圓載盤200的重量，以致該夾取件50夾取該晶圓載盤200時防止該支撐件40及該夾取件50傾斜的情況發生，並且提升該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置100夾取該晶圓載盤200時的穩定度，並減少該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置100彎折變形，再著，更能避免該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置100與該晶圓載盤200之相對位置關係改變，而無法正確地夾取或置放該晶圓載盤200的情況發生。

（第2實施例）

以下，參照圖式，說明本創作的半導體製程用的晶圓機械手臂裝置之第二實施例的實施形態。

請參閱圖4及圖5所示，圖4為本創作第二實施例之立體圖，圖5為本創作第二實施例之支撐件的底視立體圖。第二實施例相較於第一實施例，第二實施例的主要結構差異在於，該支撐部41及該組接部42係為組合式，該支撐部41係透過複數個鎖件60固設在該組接部42，而該支撐凹槽411中係設置至少一主支撐桿412，該支撐凹槽411中係設置複數個次支撐桿413，該等次支撐桿413係連接該主支撐桿412。在本實施例中，該支撐部41的底部係凹設兩個該支撐凹槽411，但本創作不以該支撐凹槽411的數量作為限制。

當該第一轉動件20相對於該基座10旋轉及擺動，該第二轉動件30相對於該第一轉動件20旋轉及擺動，又，該支撐件40相對於該第二轉動件30轉動及擺動，使該夾取件50移動到預定的位置夾取該晶圓載盤200，同時藉由該等主支撐桿412及該等次支撐桿413的設置，以致進一步達到該夾取件50夾取該晶圓載盤200時防止該支撐件40及該夾取件50傾斜的情況發生，並且更提升該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置100夾取該晶圓載盤200時的穩定度，又，藉以提升該支撐件40的穩固性。

藉此，第二實施例不僅能達到第一實施例之功效，亦能提供不同的結構，第二實施例透過該支撐桿及該等次支撐桿413的設置，以致進一步達到該夾取件50夾取該晶圓載盤200時防止該支撐件40及該夾取件50傾斜的情況發生，並且更提升該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置100夾取該晶圓載盤200時的穩定度，藉以提升該支撐件40的穩固性。

（第3實施例）

以下，參照圖式，說明本創作的半導體製程用的晶圓機械手臂裝置之第三實施例的實施形態。

請參閱圖6及圖7所示，圖6為本創作第三實施例之立體圖，圖7為本創作第三實施例之運作狀態示意圖。第三實施例相較於第一實施例及第二實施例，第三實施例的主要結構差異在於，該等夾取端51的內側的中央位置處係各別凸設一承載凸塊511，該等承載凸塊511係用以嵌設在該晶圓載盤200的一承載凹槽202，該第一轉動件20相對於該基座10旋轉及擺動，該第二轉動件30相對於該第一轉動件20旋轉及擺動，又，該支撐件40相對於該第二轉動件30轉動及擺動，使該夾取件50移動到預定的位置夾取該晶圓載盤200，同時該等承載凸塊511係各別嵌入該承載凹槽202，以致該夾取件50夾持及移動該晶圓載盤200時，其係防止該晶圓載盤200從該夾取件50中脫落。

藉此，第三實施例不僅能達到第一實施例及第二實施例之功效，亦能提供不同的結構，第三實施例透過該等夾取端51的內側的中央位置處凸設該等承載凸塊511及該承載凹槽202的設置，以致該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置100夾取並且移動該晶圓載盤200時，其係將該晶圓載盤200固定於該夾取件50中，藉以進一步達到該夾取件50夾取該晶圓載盤200的穩定度。

值得一提的是，如圖1所示，該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置100還包含一升降件70，該升降件70係軸接該基座10及該第一轉動件20，該升降件70係相對於該基座10上下升降，使該第一轉動件20、該第二轉動件30、該支撐件40及該夾取件50相對於該基座10上下升降，以致增加該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置100的便利性及實用性，亦即能對不同的晶圓加工設備的高度作調整。

茲，再將本創作之特徵及其可達成之預期功效陳述如下：

本創作所提供的一種半導體製程用的晶圓機械手臂裝置100，其係透過該支撐件40的該支撐部41的底部凹設該支撐凹槽411的設置，其係減少該支撐件40的重量，同時能承載該晶圓載盤200的重量，以致提升該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置100在夾取該晶圓載盤200的穩定度，並且增加該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置100的承載重量及減少整體的重量，藉以防止因整體的重量太重或該晶圓載盤200的重量太重，而導致該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置100彎折變形。

藉此，本創作係具有以下實施功效及技術功效：

其一，本創作透過該支撐凹槽411設置，該支撐凹槽411減少該支撐件40的重量，使該夾取件50夾取該晶圓載盤200係達到平衡整個該支撐件40、該夾取件50及該晶圓載盤200的重量，以致該夾取件50夾取該晶圓載盤200時防止該支撐件40及該夾取件50傾斜的情況發生，並且提升該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置100夾取該晶圓載盤200時的穩定度，並減少該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置100彎折變形，再著，更能避免該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置100與該晶圓載盤200之相對位置關係改變，而無法正確地夾取或置放該晶圓載盤200的情況發生。

其二，本創作透過該主支撐桿412及該等次支撐桿413的設置，以致進一步達到該夾取件50夾取該晶圓載盤200時防止該支撐件40及該夾取件50傾斜的情況發生，並且更提升該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置100夾取該晶圓載盤200時的穩定度，藉以提升該支撐件40的穩固性。

其三，本創作透過該等承載凸塊511及該承載凹槽202的設置，以致該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置100夾取並且移動該晶圓載盤200時，其係將該晶圓載盤200固定於該夾取件50中，藉以進一步達到該夾取件50夾取該晶圓載盤200的穩定度。

其四，本創作透過該升降件70，使該第一轉動件20、該第二轉動件30、該支撐件40及該夾取件50相對於該基座10上下升降，以致增加該半導體製程用的晶圓機械手臂裝置100的便利性及實用性，亦即能對不同的晶圓加工設備的高度作調整。

綜上所述，本創作在同類產品中實有其極佳之進步實用性，同時遍查國內外關於此類結構之技術資料，文獻中亦未發現有相同的構造存在在先，是以，本創作實已具備新型專利要件，爰依法提出申請。

惟，以上所述者，僅係本創作之較佳可行實施例而已，故舉凡應用本創作說明書及申請專利範圍所為之等效結構變化，理應包含在本創作之專利範圍內。

100:半導體製程用的晶圓機械手臂裝置 10:基座 20:第一轉動件 30:第二轉動件 40:支撐件 41:支撐部 411:支撐凹槽 412:主支撐桿 413:次支撐桿 42:組接部 50:夾取件 51:夾取端 511:承載凸塊 60:鎖件 61:固定件 70:升降件 200:晶圓載盤 201:晶圓 202:承載凹槽

圖1為本創作第一實施例之立體圖。 圖2為本創作第一實施例之支撐件的底視立體圖。 圖3為本創作第一實施例之運作狀態立體圖。 圖4為本創作第二實施例之立體圖。 圖5為本創作第二實施例之支撐件的底視立體圖。 圖6為本創作第三實施例之立體圖。 圖7為本創作第三實施例之運作狀態示意圖。

100:半導體製程用的晶圓機械手臂裝置

10:基座

20:第一轉動件

30:第二轉動件

40:支撐件

41:支撐部

42:組接部

50:夾取件

51:夾取端

60:鎖件

70:升降件

Claims (10)

1. 一種半導體製程用的晶圓機械手臂裝置，其係包含： 一基座，該基座係呈圓盤狀； 一第一轉動件，該第一轉動件係軸接該基座，該第一轉動件係相對於該基座旋轉及擺動； 一第二轉動件，該第二轉動件係軸接該第一轉動件，該第二轉動件係相對於該第一轉動件旋轉及擺動； 一支撐件，該支撐件係軸接該第二轉動件，該支撐件係相對於該第二轉動件轉動及擺動，該支撐件係具有一支撐部及一組接部，該支撐部的底部係凹設至少一支撐凹槽，該組接部係軸接該第二轉動件；以及 一夾取件，該夾取件係組接該支撐件，並且該夾取件係組接該支撐部。
2. 如請求項1所述之半導體製程用的晶圓機械手臂裝置，其中，該基座係相對於至少一冷卻模組的高度而伸縮作動。
3. 如請求項1所述之半導體製程用的晶圓機械手臂裝置，其中，該支撐部及該組接部係為一體成形。
4. 如請求項1所述之半導體製程用的晶圓機械手臂裝置，其中，該支撐部係透過複數個鎖件固設在該組接部。
5. 如請求項1所述之半導體製程用的晶圓機械手臂裝置，其中，該夾取件係透過複數個鎖件及複數個固定件固設在該支撐件的該支撐部。
6. 如請求項1所述之半導體製程用的晶圓機械手臂裝置，其中，該夾取件係呈U字態樣，並且該夾取件的兩端係為一夾取端，該等夾取端係用以承載並夾取至少一晶圓載盤。
7. 如請求項1所述之半導體製程用的晶圓機械手臂裝置，其中，該支撐凹槽中係設置至少一主支撐桿。
8. 如請求項1所述之半導體製程用的晶圓機械手臂裝置，其中，還包含一升降件，該升降件係軸接該基座及該第一轉動件，該升降件係相對於該基座上下升降，使該第一轉動件、該第二轉動件、該支撐件及該夾取件相對於該基座上下升降。
9. 如請求項6所述之半導體製程用的晶圓機械手臂裝置，其中，該等夾取端的內側的中央位置處係各別凸設一承載凸塊，該等承載凸塊係用以嵌設在該晶圓載盤的一承載凹槽。
10. 如請求項7所述之半導體製程用的晶圓機械手臂裝置，其中，該支撐凹槽中係設置複數個次支撐桿，該等次支撐桿係連接該主支撐桿。

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