基板旋转装载器的制作方法

本公开内容的实施方式总体涉及基板装载设备。更具体地，本文中公开的实施方式涉及一种用于将基板装载到半导体检查设备中的系统和方法。

背景技术：

在处理过程中，诸如半导体基板之类的基板在单独的检查站处例行被检查，以确保符合预定的质量控制标准。不同检查技术提供关于产品和工艺的综合数据。然而，由于所需要的检查站的数量以及在检查站之间移动基板所造成的传送时间，综合检查可能是耗时的，由此使生产量减少。因此，设备制造商经常面临在选择花费繁重的(burdensome)检查/传送时间经过所有的检查站进行彻底检查或选择先前的某些检查工艺之间做出决策。

然而，随着检查工艺已经不断减少了完成所需检查步骤需要的时间量，也需要改进装载装置以使得能够跟上增加的生产量。

因此，需要一种与检查系统一起使用的改进的基板装载装置。

技术实现要素：

在一个实施方式中，本文中公开了一种用于基板检查系统的装载模块。所述装载模块包括两个臂、多个夹持器、两个可旋转支撑构件、输送装置和至少一个致动器。每个臂具有第一端部和第二端部，其中所述第二端部与所述第一端部相对。每个基板夹持器设置在每个臂的相应端部处。每个可旋转支撑构件耦接到所述臂中的相应一个臂。所述输送装置设置在所述可旋转支撑构件之间。所述至少一个致动器被配置成使所述臂围绕所述可旋转支撑构件旋转，以将所述夹持器选择性地定位在所述输送装置上方使由所述夹持器保持的基板得以被释放到所述输送装置上的位置。

在另一实施方式中，本文中公开了一种用于基板检查系统的装载模块。所述装载模块包括输送装置、设置在所述输送装置的相对侧的两个盒保持器、两 个臂、两个可旋转支撑构件和两个致动器。每个臂包括第一端部、与所述第一端部相对的第二端部、设置在第一臂的所述第一端部上的第一夹持器和设置在第二臂的所述第二端部上的第二夹持器。每个可旋转支撑构件耦接到所述臂中的一个臂。每个致动器耦接到相应可旋转支撑构件。所述致动器被配置成使所述臂围绕所述可旋转支撑构件旋转，使得所述臂以转位(index)方式在使所述夹持器得以传送基板于所述盒保持器与所述输送装置之间的位置之间旋转。

在另一实施方式中，本文中公开了一种用于装载基板的方法。所述方法包括：使第一臂在第一方向上旋转预定量，以便拾取第一基板；使所述第一臂在所述第一方向上旋转并且使第二臂在第二方向上旋转预定量，其中所述第二方向与所述第一方向相对；以及以步进方式继续使所述第一臂在所述第一方向上旋转并且使所述第二臂在所述第二方向上旋转，以便交替地拾取和装载基板。

附图简述

因此，以能够详细理解本公开内容的上述特征的方式，上文所简要概述的本公开内容的更具体的描述可以参考实施方式来获得，这些实施方式中的一些实施方式示出在附图中。然而，应当注意，附图仅仅示出本公开内容的典型实施方式，并且因此不应视为限制本公开内容的范围，因为本公开内容可允许其他等效实施方式。

图1是具有装载模块的一个实施方式的检查系统的示意性顶视图。

图2是根据一个实施方式具有多个夹持器的装载模块的臂的侧视图。

图3是根据一个实施方式具有伯努利真空喷嘴(Bernoulli vacuum nozzle)的夹持器的底透视图。

图4是用于在装载模块中装载基板的方法的一个实施方式的流程图。

图5A至图5E示出根据一个实施方式的处于图4的方法的不同阶段处的装载模块。

为了清楚起见，已尽可能使用相同附图标记来标示各图所共有的相同元件。另外，一个实施方式中的元件可有利地适用于本文中描述的其他实施方式。

具体实施方式

图1示出根据一个实施方式的基板检查系统100的顶平面图。检查系统 100包括装载模块102、模块单元104和分拣(sorting)单元106。在一个实施方式中，模块单元104可以包括一或多个计量站(metrology station)。该计量站可以包括(仅举例来说)以下各项中的任何一项：微裂(micro-crack)检查单元、厚度测量单元、电阻率(resistivity)测量单元、光致发光(photoluminescence)单元、几何形状检查单元、锯切标记(saw mark)检测单元、瑕疵(stain)检测单元、芯片检测单元和/或结晶分率(crystal fraction)检测单元。微裂检查单元可配置成(仅举例来说)检查基板是否存在裂缝以及可选地(optionally)确定该基板的结晶分率。几何形状检查单元可配置成(仅举例来说)分析基板表面性质。锯切标记检测单元可配置成(仅举例来说)识别(identify)基板上的包括槽、阶梯和双阶梯状标记的锯切标记。除了所列那些之外，计量站还可包括其他实例。

装载模块102、模块单元104和分拣单元106以线性布置连接成使得基板可以借助输送系统108容易且快速地在装载模块102、模块单元104和分拣单元106之间传递，而不离开检查系统100。装载模块102被配置成装载基板，以用于借助输送系统108将基板传送通过模块单元104和分拣单元106。

装载模块102接收容纳堆叠配置的基板112的一或多个盒110、111。每个盒110、111中包括多个狭槽。每个狭槽被配置成保持基板112。盒110、111可定位成使得基板112层叠定位(positioned one over the other)。在另一实例中，基板112可定位在保持器中，使得每个基板112之间没有间隙。基板112从盒110、111被传送至输送系统108。盒110定位在盒保持器190中。盒111定位在盒保持器192中。在一个实施方式中，输送系统108可以是运行通过检查系统100的连续输送带。在另一实施方式中，输送系统108可以包括多于一个运行通过检查系统100的输送带。一或多个输送带可以按顺序设置成线性布置，以将接收在装载模块102中的基板传送到模块单元104。

装载模块102包括多个臂(示出为例如臂114、115)、多个可旋转支撑构件125、126以及用于旋转臂114、115的至少一个致动器116。臂114包括第一端部118以及与第一端部118相对的第二端部120。臂114在位于臂114的端部118、120之间的中间位置(midway)附近的点处耦接到可旋转支撑构件125。可旋转支撑构件125被配置成使得臂114围绕穿过该点的轴128旋转。臂114可以更详细地示出于图2中。

臂115包括第一端部122以及与第一端部122相对的第二端部124。臂115在位于臂115的端部122、124之间的中间位置附近的点处耦接到可旋转支撑构件126。可旋转支撑构件126被配置成使得臂115围绕穿过该点的轴129旋转。

可旋转支撑构件125、126定位在输送系统108的相对侧。可旋转支撑构件125定位在输送系统108与盒110之间。可旋转支撑构件126定位在输送系统108与盒111之间。可旋转支撑构件125定位成使臂114的端部118得以选择性地定位在盒110上方，并且使臂114的端部120得以选择性地定位在输送系统108上方，以便促成在这两者之间传送基板。同样，可旋转支撑构件126被定位成使臂115的端部122得以选择性地定位在盒111上方，并且使臂115的端部124得以选择性地定位在输送系统108上方，以便促成在这两者之间传送基板。

基板夹持器123设置在臂114、115的每个端部118、120、122、124上。夹持器123可设置在臂114、115中的每个臂的底侧或端部上，以使夹持器123可以固定要传送的基板112。夹持器123可为任何合适的基板夹持器，诸如是抽吸式夹持器(suction gripper)、夹钳式夹持器(claw gripper)、磁夹持器、伯努利真空喷嘴及类似夹持器。每个盒110、111可以包括升降机(未示出)，该升降机被配置成使基板上升到使得最顶部的基板可被基板夹持器123抓取到的位置。

图3是具有伯努利真空喷嘴200的夹持器123的等距底视图。伯努利真空喷嘴200使得能够在减少接触的情况下夹持基板，由此有利地减小搬运期间对基板的潜在损坏。伯努利真空喷嘴200可操作成通过以在基板112的中心与周边之间形成真空和提升力的方式施加气流于基板112下方来提供对基板112的非接触式(non-contact)传送。由于真空力和连续气流的缘故，基板112不附接到伯努利真空喷嘴200，而是保持这个基板112抵靠一或多个止挡件(stop)290。止挡件290可配置为柱或其他合适几何形状。止挡件290可从臂114延伸比伯努利真空喷嘴200更长的距离，以确保基板112在操作期间不接触伯努利真空喷嘴200。止挡件290的接触基板112的端部可由选择成提供基板112与止挡件290之间的足够的摩擦力以确保基板112在臂114旋转时不偏移或滑动的材料制成。因此，具有伯努利真空喷嘴200的夹持器123使得能够在装载 模块102内安全搬运基板112。

返回参考图1，可旋转支撑构件125、126可耦接到至少一个致动器116。在一个实施方式中，支撑构件125、126耦接到同一个致动器116。在另一实施方式中，每个支撑构件125、126耦接到单独的致动器116。如上所述，致动器116被配置成使臂114、115围绕支撑构件125、126旋转。在一个实施方式中，致动器116是步进电机、伺服电机、旋转致动器、气动电机(air motor)或合适设备。致动器116可以以转位方式来旋转可旋转支撑构件125、126，使得利用臂114、115的每个运动，当臂114、115的相对端部正在将基板传送到输送系统108上的同一位置时，由臂114、115的一个端部从盒110、111中的一个盒接收新的基板。

检查系统100可进一步包括控制器130。检查系统100借助通信电缆(communication cable)132耦接到控制器130。控制器130可操作，以控制在检查系统100内处理基板。控制器130包括可编程的中央处理单元(CPU)134，CPU可与存储器136以及耦接到检查系统100的各种部件的大容量存储设备、输入控制单元和显示单元(未示出)(诸如电源、时钟、高速缓存、输入/输出(I/O)电路以及诸如此类者)一起操作，以便促成对搬运和检查基板的工艺的控制。控制器130还可包括硬件以用于通过检查系统100中的传感器(未示出)来监测基板处理。

为了促成对检查系统100和基板处理进行的控制，CPU 134可为用于控制基板工艺的任何形式的通用计算机处理器中的一种。存储器136耦接到CPU134，并且存储器136是非暂态的(non-transitory)，而且可为容易获得的诸如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、软盘驱动器、硬盘或任何其他形式的数字存储装置(本地或远程)之类的存储器中的一或多种。支持电路138被耦接到CPU 134，以用于以常规的方式支持CPU 134。用于通过装载模块102的操作来装载基板的工艺可以存储在存储器136中。用于装载基板的该工艺还可借助远离CPU 134所控制的硬件的第二CPU(未示出)来存储和/或执行。

存储器136呈包含指令的计算机可读存储介质的形式，所述指令在由CPU134执行时促成检查系统100的操作。存储器136中的指令呈程序产品的形式，该程序产品诸如是实施检查系统100的操作(例如图4的方法400，包括例如 装载模块102的操作)的程序。程序代码可符合于许多不同编程语言中的任何一种。在一个实例中，本公开内容可实施为用于与计算机系统一起使用的计算机可读存储介质中存储的程序产品。该程序产品的程序限定实施方式的功能。示例性计算机可读存储介质包括但不限于：(i)永久存储信息的不可写入存储介质(例如计算机内的只读存储器设备，诸如CD-ROM驱动器可读出的CD-ROM盘、闪存存储器、ROM芯片或任何类型的固态非易失性半导体存储器)；以及(ii)存储可更改信息的可写入存储介质(writing storage media)(例如磁盘驱动器或硬盘驱动器内的软盘或任何类型的固态随机存取半导体存储器)。此类计算机可读存储介质在执行指示(direct)本文中所描述的方法的功能的计算机可读指令时是本公开内容的实施方式。

图4示出根据一个实施方式在装载模块102中将基板112装载到输送系统108上的方法400的流程图。方法400以转位方式来旋转臂114、115，使得臂114、115同时从盒110、111中拾取一个基板并将另一基板装载到输送系统108上。处于方法400的不同阶段处的装载模块102示出于图5A至图5E中。图5A示出臂114、115处于它们的初始位置。

方法400在方框402处开始。在方框402处，装载模块的臂在第一方向上旋转预定量，使得臂的端部定位在设置于这些盒中的一个盒中的第一基板上方。设置在第一臂的定位在盒上方的端部处的夹持器拾取第一基板。例如，图5B示出第一臂114顺时针地旋转90度，使得第一臂114的第一端部118定位在盒110上方。设置在第一臂114的第一端部118处的夹持器123拾取第一基板112A。

在方框404处，第一臂114在第一方向上旋转预定量，使得臂的端部不再定位在盒和输送系统上方。第二臂115在第二方向上旋转预定量，使得臂的端部定位在设置于盒111中的第二基板上方。第二臂移动的第二方向与第一臂移动的第一方向相对。通过在相反方向上移动臂114、115，保持在臂上的基板之间发生接触的可能性降低。设置在第二臂的定位在盒上方的端部上的夹持器拾取第二基板。在一个实施方式中，臂114、115连接到同一个致动器。当臂连接到同一个致动器时，臂碰撞的可能性最小化，这是因为臂的运动被确保为同步进行。在另一实施方式中，每个臂连接到单独的致动器。控制器控制致动器，使得臂的旋转被定时(time)以防止臂或保持在臂上的基板发生碰撞。例 如，图5C示出第一臂114顺时针地旋转90°，并且第二臂115逆时针地旋转90°。第一臂114所处位置基本上垂直于图5B中所示位置，以使第二臂115的夹持器123得以旋转并从盒111拾取第二基板112B。第二臂115的第一端部122定位在盒111上方。第二臂115的第二端部124定位在输送系统108上方。

在方框406处，第二臂在第二方向上旋转预定量，使得臂的端部不再定位在盒和输送系统上方。第一臂在第一方向上旋转预定量，使得不保持第一基板的端部定位在盒上方。第一臂的保持第一基板的端部定位在输送系统上方。设置在第一臂的保持第一基板的端部上的夹持器将基板释放到输送系统上。设置在定位于盒上方的端部上的夹持器拾取第三基板。例如，图5D示出第一臂114顺时针地旋转90°，并且第二臂115逆时针地旋转90°。第一臂114所处位置基本上垂直于图5C中所示位置，使得第一臂114的第一端部118定位在输送系统108上方，并且第一臂114的第二端部120定位在盒110上方。设置在第一臂114的第一端部118上的夹持器123正保持图5B中拾取的第一基板112A。设置在第一臂114的第一端部118上的夹持器123释放基板112A，使得基板112A被装载到输送系统108上。设置在第一臂114的第二端部120上的夹持器123从盒110拾取第三基板112C。第二臂115所处位置基本上垂直于图5C中所示的第二臂115的位置，以使得第一臂114旋转而不发生任何碰撞。

在方框408处，第一臂在第一方向上旋转预定量，使得臂的端部不再定位在盒和输送系统上方。第二臂在第二方向上旋转预定量，使得不保持第二基板的端部定位在盒上方。第二臂的保持第二基板的端部定位在输送系统上方。设置在第二臂的保持第二基板的端部上的夹持器123将基板释放到输送系统上。设置在定位于盒上方的端部上的夹持器123拾取第四基板。例如，图5E示出第一臂114顺时针地旋转90°，并且第二臂115逆时针地旋转90°。第二臂115所处位置基本上垂直于图5D中所示位置，使得第二臂115的第一端部122定位在输送系统108上方，并且第二臂115的第二端部124定位在盒111上方。设置在第二臂115的第一端部122上的夹持器123正保持图5C中拾取的第二基板112B。设置在第二臂115的第一端部122上的夹持器123释放基板112B，使得基板112B被装载到输送系统108上。设置在第二臂115的定位在盒111 上方的第二端部124上的夹持器123拾取第四基板112D。第一臂114所处位置基本上垂直于图5D中所示的第一臂114的位置，以使得第二臂115旋转而不发生任何碰撞。

方法400可以这样继续，直到来自盒110、111的所有基板全都被装载到输送系统108上。方法400便于(allow for)每一小时有利装载超过5000个基板，这与常规检查系统相比是显著的改进。

本领域的技术人员将会了解，前述实例是示例性的，而非限制性的。预期在阅读本说明书并研究附图后，对本领域的技术人员显而易见的所有置换、增补、等效内容及其改进均包括在本公开内容的真实精神和范围内。因此，预期的是，随附权利要求包括落入这些教导的真实精神和范围内的所有此类修改、置换以及等效内容。

附图标记

标记 部件名称

100 检查系统

102 装载模块

104 模块单元

106 分拣单元

108 输送系统

110 盒

111 盒

112 装载基板

112A 第一基板

112B 第二基板

112C 第三基板

112D 第四基板

114 臂

115 臂

116 致动器

118 端部

120 端部

122 端部

123 夹持器

124 端部

125 可旋转支撑构件

126 可旋转支撑构件

128 轴

129 轴线

130 控制器

132 通信电缆

134 CPU

136 存储器

138 支持电路

190 盒保持器

192 盒保持器

200 伯努利真空喷嘴

290 止挡件

400 方法

402 方框

404 方框

406 方框

408 方框