带有集成对准器的机器人的制作方法_4

文档序号:8413991阅读:来源:国知局
旋转晶片支撑件的旋转轴为中心,但在两根轴线存在之间归因于误差、机械臂中的倾斜等一些微小的不匹配。如图4B所示,可旋转晶片支撑件还未使半导体晶片422旋转至理想取向。
[0079]在图4B中,图4B中的机器人102还可以自第一位置434 (在图4B中未显示,但显示在图4A中)移动(如本图中指向右方的箭头所示)至第二位置436 (在图4B中未显示,但显示在图4D中)。半导体晶片和机器人102、包括基部、机械臂、可旋转晶片支撑件、可以通过定位机构沿着导轨228移动。导轨228的定位机构在配置上相似于图2中的定位机构。机器人102可以在图3中的实施例之一的至少一个时间周期内自第一位置移动至第二位置。在图4B的实施例中,在半导体晶片422已经通过第二连接114被自第一场所438拾取之后并且在半导体晶片通过第二连接114被放置在第二场所440之前,定位机构使机器人102移动。在一些实施例中,当机械臂110自延伸配置移动至收缩配置时机器人102可以通过定位机构移动,尽管在其他实施例中,直到机械臂处于收缩配置之后,机器人102才开始自第一配置移动至第二配置。
[0080]图4C也表示通过带有集成对准器的机器人搬运半导体晶片的另一形态。在图4C中,半导体晶片422通过可旋转晶片支撑件被旋转至理想取向,该可旋转晶片支撑件可以在机械臂将半导体晶片放置在可旋转晶片支撑件上之后支撑半导体晶片。传感器被配置成与对准特征424交互以检测何时半导体晶片422处于理想取向。传感器未在图4C中显示,但之前在本公开中的图1C和ID中被讨论过。当半导体晶片422处于理想取向时,传感器可以检测这样的对准,并且由此使可旋转晶片支撑件停止旋转半导体晶片422。
[0081]在图4C中所示的实施例中,半导体晶片422要处于理想取向需要的旋转角度为第二角度432。第二角度432为Θ2。由于设计或者归因于晶片搬运系统中的机械倾斜(mechanical slop),对于各半导体晶片,半导体晶片要被旋转至理想取向需要的θ2是不同的。例如,在图4C中的实施例中,晶片首先未使用来自传感器的数据以小于Θ2的角度被旋转。这样的“粗”旋转处于比随后的“精”旋转中使用的速度更高的速度,并且为大致开环,例如不使用来自传感器的数据(尽管其可以使用定位编码器以通过可旋转晶片支撑件旋转来确定角度量)。在初始“粗”旋转之后,在来自传感器的数据的辅助下进行“精”旋转。在这种方式下,晶片可以被粗略地旋转定位并且随后使用来自传感器的反馈使晶片被更加精确地调整,例如被旋转直到对准特征与传感器一致。然而,在其他实施例中,可以使用来自传感器的反馈实施所有的旋转、例如单旋转形态。
[0082]与图4B相似,图4C中的机器人102也可以自第一位置434 (在图4C中未显示,但显示在图4A中)移动(如本图中指向右方的箭头所示)至第二位置436 (在图4C中未显示,但显示在图4D中)。图4C中的机器人152的定位机构可以被配置成以与图4B中的机器人的定位机构的配置相似的形态。
[0083]图4D表示通过带有集成对准器的机器人搬运半导体晶片的附加形态。
[0084]在图4D中,机器人102已经通过导轨228的定位机构被移动至第二位置436。导轨228的定位机构可以与图2中所示的定位机构在配置上相似。在此实施例中,在机器臂110自第一场所438拾取半导体晶片422之后和在机械臂110将半导体晶片放置在第二场所440之前,定位机构可以将机器人102移动至第二位置436。定位机构移动机器人的周期对应于图3中的块310。
[0085]在图4D中,半导体晶片422已经被旋转至理想取向,并且机械臂110已经将半导体晶片422自可旋转晶片支撑件108拾取且将其移动至第二场所440。不同实施例可以通过各种不同方式自可旋转晶片支撑件拾取半导体晶片。例如,对于图4D中所示的实施例,机械臂可以首先被定位于半导体晶片下方。可旋转晶片支撑件可以在垂直方向上保持静态并且机器臂可以上升以将半导体晶片抬离可旋转晶片支撑件。在另一例子中,机械臂首先被定位于半导体晶片下方。可旋转晶片支撑件或者至少可旋转晶片支撑件的旋转部分随后使半导体晶片下降至机械臂上,并在半导体晶片由机械臂支撑后继续下降到更低位置,使半导体晶片仅仅由机械臂支撑。其他实施例可以既包括可旋转晶片支撑件也包括机械臂,其中,所述可旋转晶片支撑件的至少部分可以使半导体晶片下降到机械臂上并且继续下降至更低位置,所述机械臂被配置成上升以将半导体晶片抬离可旋转晶片支撑件。在任一情况下,在半导体晶片被放置在机械臂上之后,半导体晶片由机械臂支撑并且机械臂可以在延伸和收缩配置之间自如转换而半导体晶片与可旋转晶片支撑件不接触。
[0086]在机械臂110已经自可旋转晶片支撑件拾取了半导体晶片422之后,机械臂110可以自收缩配置移动至延伸配置(如本图中临近机械臂110的弧形箭头所示)。在图4D中,机械臂110可以处于延伸配置,以使半导体晶片422可以被放置在第二场所440。在不同实施例中,第二场所440可以为半导体加工腔、前开式标准晶圆盒、装载锁、传送腔中的工作站、或者在半导体加工工具中的另一工作站。第二场所440可以名义上被认为位于所示的点线矩形区域内,虽然第二场所440可以由其他形状和/或边界定义,例如第二场所440可以为大致与半导体晶片同向延伸的圆形区域。在图4D中,第二场所440的最靠近基部106的一侧可以是打开的(或者通过一个可以被打开的附加门)以允许第二连接114穿过。
[0087]图5A表示通过包括两个机械臂的带有集成对准器的机器人搬运多个半导体晶片的形态。图5A显示了双臂机器人152、半导体晶片422以及第一场所438。第二连接114和附加第二连接114’ (由于附加第二连接114’位于第二连接114的正下方,因此在图5A中未图示)可以作为支撑半导体晶片的末端执行器动作。图5A至图中的双臂机器人152的配置与图1B或ID中的机器人的配置相似。
[0088]基部106由导轨228支撑,其可以是针对基部的定位机构的一部分。被配置成移动机器人的定位机构与图4A至图4D中的定位机构在配置上相似。在图5A中,双臂机器人152可以处于第一位置434。第一位置434可以与图4A中的第一位置在配置上相似。
[0089]带有对准特征424和晶片中心轴458的半导体晶片422可以与图4A中的半导体晶片在配置上相似。
[0090]在图5A中,双机器臂110’处于延伸配置以自第一场所438拾取半导体晶片422,与图4A中机械臂拾取半导体晶片的方式相似。第一场所438可以与图4A中的第一场所在配置上相似,并且可以为之前所述的任意形式的在半导体加工工具中的工作站。
[0091]在图5A中,在图5B中所示附加第二连接114’还未拾取半导体晶片。在图5A中所示的实施例中,第二连接114可以自第一场所438拾取半导体晶片,而在第二连接114和该半导体晶片已经旋转出第一场所438之后,附加第二连接114’也以随后的拾取操作自第一场所438拾取半导体晶片。在其他实施例中,附加第二连接114’可以自图5A中未图示的第三场所拾取第二半导体晶片,例如直接地位于第一场所438下方的场所(在此情况下,第二连接114和附加第二连接114’几乎可以同时地拾取对应的半导体晶片)。如果附加第二连接114’被配置成自位于低于第一场所的不同的水平场所的第三场所拾取第二半导体晶片,在第二连接114拾取半导体晶片之后且在附加第二连接114’拾取第二半导体晶片之前,双机械臂110’可以自复位。在双机械臂110’自复位的时间周期内,定位机构可以移动双臂机器人152至图5A中未显示的第三位置以允许双机械臂110’到达第三场所。
[0092]在所示实施例中,第二连接114可以被配置成在附加第二连接114’拾取第二半导体晶片之前被旋转至新位置,以减少使半导体晶片422和第二半导体晶片422’都旋转需要的总时间。在其他实施例中,附加第二连接114’还可以在第二连接114拾取半导体晶片之前、同时、或者之后拾取第二半导体晶片。在图5A中,半导体晶片422还未旋转至理想取向。半导体晶片422处于以第一角度430限定的取向。第一角度430为Θ-半导体晶片422的取向与图4Α中的半导体晶片的取向相似。
[0093]图5Β表示通过包括两个机械臂的带有集成对准器的机器人搬运多个半导体晶片的另一形态。
[0094]在图5Β中,半导体晶片422已经被放置在可旋转晶片支撑件上。如图4Β所显示那样,不同实施例可以通过各种方式将半导体晶片放置在可旋转晶片支撑件上。图5Β中的双臂机器人152可以被配置成以与图4Β所讨论的方式相似的方式将半导体晶片422放置在可旋转晶片支撑件上。
[0095]在图5Β中的实施例中,第二连接114已经将半导体晶片422放置在可旋转晶片支撑件上。接着,可旋转晶片支撑件使半导体晶片旋转,并且在附加第二连接114’将第二半导体晶片422’放置在可旋转晶片支撑件上之前,第二连接自可旋转晶片支撑件拾取半导体晶片422。在其他实施例中,附加第二连接114’可以将第二半导体晶片422’放置在可旋转晶片支撑件上,接着可旋转晶片支撑件使第二半导体晶片422’旋转,在第二连接114将第二半导体晶片422’放置在可旋转晶片支撑件上之前,附加第二连接114’自可旋转晶片支撑件拾取第二半导体晶片422’。其他实施例可以被配置成以使半导体晶片422或者第二半导体晶片422’可以被首先放置在可旋转晶片支撑件上。
[0096]当半导体晶片422被放置在可旋转晶片支撑件108上时,晶片中心轴458可以同轴于或者大致同轴于旋转轴160。虽然半导体晶片可以被看做大致以可旋转晶片支撑件的旋转轴为中心,但在两个轴之间可能存在归因于误差、机械臂中的倾斜等造成的一些微小不匹配。
[0097]在图5B中,半导体晶片422可以通过可旋转晶片支撑件被旋转至理想取向。半导体晶片422包含对准特征424。当半导体晶片422通过可旋转晶片支撑件被旋转时,对准特征424可以被配置成在使半导体晶片422取向至理想取向期间与传感器交互,类似于图4C中的对准特征与传感器交互以取向半导体晶片的方式。对准特征422的配置与图4C中的对准特征的配置相似。
[0098]在图5B中所示的实施例中,半导体晶片422要处于理想取向需要的旋转角度可以为第二角度432。第二角度432可以为Θ2。半导体晶片要旋转至理想取向需要的Θ2对于各个独立的半导体晶片是不同的。相似于在图4C中的机器人上的可旋转晶片支撑件以
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