用于改进的基板运送组件的系统、设备及方法与流程

本申请主张于2016年5月6日提交且标题为“systems,apparatus,andmethodsforanimprovedsubstratehandlingassembly(用于改进的基板运送组件的系统、设备及方法)”(代理人案卷号23938/usa/l)的美国临时专利申请第62/332,767号的优先权，在此为了所有目的而以引用方式将整个该美国临时申请并入本文中。

本发明关于基板处理，更特定言之是关于用于改进的基板运送组件的系统、设备及方法。

背景技术

由于集成电路、数据盘片及类似制品被大量生产，基板(例如，半导体晶片)的处理已经变得具有重大的经济意义。集成电路中使用的特征大小已明显下降，因此提供更大的整合及更大的容量。这因改进的平版印刷及其他技术及改进的处理已变得可能。

在某种程度上，特征尺寸的减小已受到污染的限制。此是真的，因为各种污染颗粒、晶体、金属及有机物导致所得产品中的缺陷。由污染物引起的特征尺寸的限制妨碍了充分地利用已知制造技术的解析能力。因此，仍亟需用于处理在处理期间要求非常低水平的污染的基板及类似制品的改进方法及系统。此外，基板可能非常脆弱并易于损坏。因此，需要能够运送基板而不损坏基板并且不产生污染物的机器人。

技术实现要素：

在一些实施例中，本发明提供了一种用于改进的基板运送组件的设备。改进的基板运送组件包括一对致动臂；一对基板撷取尖端，每个撷取尖端形成在每个致动臂的不同远端中；致动器，该致动器耦合到致动臂的近端且可经操作以致动致动臂；及硬停器，该硬停器经定位以防止致动器使致动臂关闭超过预定量，使得在关闭位置中，致动臂不接触经定位以被基板运送组件拾取的基板。

在一些实施例中，本发明提供了一种运送基板的改进方法。运送基板的该改进方法包括以下步骤：将基板运送组件的一对基板撷取尖端定位在垂直定位的基板的中心下方；将撷取尖端朝向彼此移动，使得撷取尖端之间的距离小于基板的直径；以及升高撷取尖端以接合基板的边缘并将基板固定在由撷取尖端形成的基板袋中。

在一些实施例中，本发明提供一种具有改进的基板运送组件的流通束机器人。流通束机器人包括跨越多个处理站上方的支架；基板运送组件，该基板运送组件从支架悬挂并经适配以沿着支架移动到处理站中的每一个处理站；升降机，该升降机经适配以升高及降低基板运送组件；以及控制器，该控制器经操作以控制基板运送组件的操作及定位。基板运送组件包括一对致动臂；一对基板撷取尖端，每个撷取尖端形成在每个致动臂的不同远端中；致动器，该致动器耦合到致动臂的近端并且可经操作以致动该致动臂；以及硬停器，该硬停器经定位以防止致动器使致动臂关闭超过预定量，使得在关闭位置中，致动臂不接触经定位以被基板运送组件拾取的基板。

通过说明数个示例性实施例及实现，本发明的其他特征、方面及优点将从以下详细描述、所附权利要求及附图而变得更加显而易见。本发明的实施例也能够实现其他及不同的应用，且其数个细节可在各种方面中进行修改而皆不脱离本发明的精神及范围。从而，附图及描述在本质上被认为是说明性的，而不是限制性的。附图不一定按比例绘制。

附图说明

图1是根据本发明的实施例描绘处于第一位置中的改进的基板运送组件的第一示例实施例的示意图。

图2是根据本发明的实施例描绘处于第二位置中的改进的基板运送组件的第一示例实施例的示意图。

图3是根据本发明的实施例描绘处于第三位置中的改进的基板运送组件的第一示例实施例的示意图。

图4a及图4b是根据本发明的实施例分别描绘改进的基板运送组件系统的示例实施例的正视图及横截面侧视图的示意图。

图5是描绘图4a及图4b的示例实施例的一部分的放大横截面侧视图的示意图。

图6a、图6b及图6c是分别描绘图4a及图4b的示例实施例的撷取尖端的示例实施例的放大的等角视图、正视图及侧视图的示意图。

图7是根据本发明的实施例描绘运送基板的示例方法的流程图。

图8是根据本发明的实施例描绘机器人的示例的透视图的示意图，该机器人包括改进的基板运送组件。

具体实施方式

本发明的实施例提供用于改进的基板运送组件的系统、设备及方法。特定言之，本发明的实施例对现有基板运送组件的问题提供解决方案。例如，为了避免损坏基板，现有的基板运送组件具有边缘夹持力。此举造成运送问题，例如基板掉落或基板被遗留在当前位置保持器中。此外，作为夹紧或夹持设计的现有基板运送组件在关闭时会冲击基板。此举可能在基板上产生不想要的应力。此外，现有的设计通常使用产生高摩擦设计的套筒衬套(sleevebushing)及止推垫圈(thrustwasher)。这些设计元素助长潜在地污染颗粒生成及低夹持力。

使用枢转设计的现有基板运送组件通常经配置以使得夹持臂、套筒衬套及止推垫圈是堆叠的且被帽及o形环压缩。由于这些类型的组件的典型允差范围，组件及组件之间的压缩量变化可能很大。此外，允差范围允许组件没有压缩或开放的间隙。此举导致当试图拾取及放下基板时，夹持臂被允许沿着枢轴横向浮动而引入定位误差。

本发明的基板运送组件的实施例消除了这些问题。摩擦、颗粒产生及允差堆栈是经由使用密封的辊轴承设计来消除的，该密封的辊轴承设计允许组件具有近似无摩擦的运动，该运动具有被包含在密封的轴承中的最少颗粒物产生。本发明的基板运送组件的实施例被预装载以消除任何堆栈问题。本发明的基板运送组件的实施例亦使用比先前使用的致动器更强大的致动器(例如，更大的汽缸)，本发明的致动器允许在现有组件之上大幅地增加夹持力。

本发明的基板运送组件的实施例亦包括基板袋，该基板袋允许基板被拾取而不必随着臂围绕基板关闭而对基板施加压力。此举消除了对基板的应力及可能的损坏。基板袋形成于撷取尖端内，撷取尖端包括用于保持基板的轮廓。

本发明的实施例提供了基板运送组件，该基板运送组件具有打开/关闭的致动臂，但作为口袋保持器操作以拾取及放置基板。该设计允许组件定位在基板正上方并使致动臂处于打开位置。此举允许致动臂在基板上方下降并定位臂，使得臂的撷取尖端在基板中心的下方。致动臂被致动到关闭位置(受硬停器限制)，并且仍然不接触基板。接着，随着组件向上移动，基板被牢固地撷取在撷取尖端中的口袋特征中，并接着升起离开当前位置。基板仅经受到来自重力的力，并且不被基板运送组件压缩或以其他方式受力。

为了放置基板，组件下降直到基板被放置在目的保持器中。组件接着继续下降直到在致动臂端部处的撷取尖端不再与基板接触为止。接着将臂致动到打开位置。组件接着离开基板，并且能够在不进一步接触基板的情况下升起离开该目的地。

本发明的实施例的基板运送组件适合与机器人800(例如，流通束机器人)一起使用，例如图8所图示的机器人。此种机器人800可包括支架(gantry)802，该支架跨越多个处理站(未绘示)上方。处理站可包括浸没槽及清洗站，浸没槽及清洗站将各种处理化学物施加到基板s。支架802促进在站之间移动基板s。一或更多个(图示三个)基板运送组件100经由联接件804而悬挂于支架802，并且经适配以沿着支架802移动到处理站中的每一个处理站。经适配以升高及降低基板运送组件100的升降机806设置于支架802及基板运送组件100之间的联接件804上。系统亦包括控制器808，该控制器经操作以控制基板运送组件100的操作及定位。

现在转向图1至图3，绘示了使用本发明的实施例的基板运送组件100来升起基板s(例如，圆形300mm硅晶片)的示例顺序。基板运送组件100包括一对基板撷取尖端102a、102b，该对基板撷取尖端形成在致动臂104a、104b的远端处。在一些实施例中，致动臂104a、104b包括弯曲构件，弯曲构件尺寸设计成围绕基板s，如图1所示。致动臂104a、104b可包括校准切口105a、105b，校准切口对操作者提供视觉通路以允许基板运送组件100在初始系统设置期间与基板s对齐。在一些实施例中，致动臂104a、104b经配置以通过绕着枢转组件106旋转而移动靠近及分开，枢转组件106由致动器108驱动，致动器108经由联接件110a、110b耦合至致动臂104a、104b。例如，如图1及图2所绘示地，致动臂104a、104b可经操作以在如图1所示的打开位置及如图2所示的关闭位置之间移动。在所绘示实施例中，基板运送组件100使用剪刀动作进行操作，在该剪刀动作中，致动臂104a、104b相对于彼此枢转。在替代实施例中，臂可经适配以在线性运动中移动从而在不使用枢转的情况下围绕基板关闭。

如图1所示的向下指的箭头所指示地，当基板运送组件100处于打开位置时，撷取尖端102a、102b不接触基板s，并且可垂直向下移动到(及向上移动离开)恰当位置而不与基板s碰撞。当打开基板运送组件100时，致动器108移动致动臂104a、104b以在分开预定距离处停止。在一些实施例中，可调整硬停器可用于精确地限制致动器108并控制致动臂104a、104b的打开运动的范围。在一些实施例中，基板撷取尖端102a、102b在打开位置中分开，使得基板撷取尖端的间隔距离大于基板s的最大宽度(例如，直径)。例如，对于圆形的300mm基板，撷取尖端102a、102b可被分开，使得该等撷取尖端在打开位置中分开约305mm至约330mm。在另一个示例中，对于圆形的400mm基板，撷取尖端102a、102b可被分开，使得该等撷取尖端在打开位置中分开约405mm至约430mm。在其他实施例中，其他预定距离可用于打开位置。

如图2所示的两个向内指的箭头所指示地，当基板运送组件100移动到关闭位置时，撷取尖端102a、102b仍然不接触基板s(直到基板运送组件100如图3所示垂直上升为止)。致动器108带动致动臂104a、104b在分开预定距离处停止，而不接触基板s。在一些实施例中，可调整硬停器可用于精确地限制致动器108并控制致动臂104a、104b的关闭运动的范围。在一些实施例中，基板撷取尖端102a、102b在关闭位置中被带动到一起，使得基板撷取尖端的间隔距离小于基板s的最大宽度(例如，直径)。例如，对于圆形的300mm基板，撷取尖端102a、102b可被带动到一起以使得该等撷取尖端在关闭位置中分开约270mm至约295mm。在另一个示例中，对于圆形的400mm基板，撷取尖端102a、102b可被带动到一起以使得该等撷取尖端在关闭位置中分开约370mm至约395mm。在其他实施例中，其他预定距离可用于关闭位置。注意到，在如图2所示的一些实施例中，致动臂104a、104b可包括导入特征，该导入特征提供运动表面，以便随着致动臂104a、104b靠近基板s而引导稍微偏离位置的基板s与基板运送组件100对准。因此，致动臂104a、104b在图1中被基板s遮蔽的部分是导入特征，且若该基板处于适当的位置，则该导入特征不一定接触基板s。

如图3所示，在基板运送组件100处于关闭位置且撷取尖端102a、102b安置在基板s的中心下方的情况下，基板运送组件100垂直向上移动。在关闭位置中的此向上运动造成撷取尖端102a、102b接合基板s的边缘，并且将基板s牢固地撷取在基板袋中，该基板袋是由撷取尖端102a、102b所形成的。

现在转向图4a及图4b，绘示了致动器108的细节。图4a描绘了基板运送组件100的正视图，且图4b绘示了沿着图4a中的线aa所截取的侧视横截面图。如所示地，致动器108的示例实施例可包括气动或液压缸402，该气动或液压缸可经操作以将滑动块404向上移动到可调整的上部硬停器406，并向下移动到可调整的下部硬停器408。可使用其他类型的致动器(例如，电气致动器)。滑动块404枢转地耦合到联接件110a及110b，该等联接件枢转地耦合到致动臂104a、104b。在一些实施例中，可调整的上部硬停器406及可调整的下部硬停器408被体现为螺栓(例如，六角头螺栓)，该螺栓能够经转动以调整其垂直位置。致动器108亦包括盖子410，该盖子包含由致动器108所产生的任何颗粒。

图5是沿着图4a中的线aa截取的枢转组件106的放大横截面视图。如所显示地，枢转组件106可包括一对密封的辊轴承502a、502b，该对密封的辊轴承设置在枢轴504周围并且用预载螺丝506及预载垫圈(washer)508保持定位。辊轴承502a、502b耦合到致动臂104a、104b，并且使用轴承间隔件510、512、514保持在最佳的固定的间隔。因此，不同于允许夹持臂沿着枢轴浮动的现有技术设计，本发明的实施例提供了更加精确(例如，更严格的允差)的枢转组件106，该枢转组件不具有可变旋转摩擦或间隙及浮动，该可变旋转摩擦是基于将该组件保持在一起的紧固件的紧密度。枢转组件106亦包括密封帽516、518并且被壳体520保护，以进一步包含任何所产生的颗粒并防止暴露于处理流体。

图6a、图6b及图6c分别是撷取尖端102a的放大的等角视图、正视图及侧视图。注意到，撷取尖端102b是撷取尖端102a的镜像。撷取尖端102a包括凹槽602，该凹槽经适配以接收及接触基板s的边缘。在升起基板运送组件时，基板s被运动表面604引导到凹槽602中。一起地，撷取尖端102a、102b中的每一个上的凹槽602形成基板袋，该基板袋经适配以在撷取尖端102a、102b以预定距离分开定位时(例如，图2及图3所绘示的关闭位置)支撑并牢固地保持基板s。在一些实施例中，撷取尖端102a、102b各自包括导入特征606(例如，运动表面)，该导入特征允许在将基板运送组件100移动到关闭位置时，使基板运送组件100将未对准的基板引导到合适位置中。在一些实施例中，撷取尖端102a可包括切口608，以进一步改善操作期间的间隙，并且亦在凹槽602的制造期间提供铣削工具(millingtool)的取得。在一些实施例中，撷取尖端102a、102b及致动臂104a、104b可由任何合适的塑料形式(例如，peek、polypro、pet等)或金属类型(例如，不锈钢、铝等)制成。也可替代地使用其他材料。在替代实施例中，撷取尖端可使用不同于臂的其余部分的材料。

现在转向图7，提供了描绘运送基板的示例方法的流程图。该方法包括以下步骤：将基板运送组件的一对基板撷取尖端定位在垂直定位的基板的中心下方(702)。此举涉及将组件对准于基板上方(该基板例如位于处理槽中)，并将处于打开位置中的致动臂浸入以围绕基板，如图1所示。接着，撷取尖端朝向彼此移动，使得撷取尖端之间的距离小于基板的直径(704)。致动臂移动到如图2所示的关闭位置。最后，撷取尖端被升高以接合基板的边缘，并且将基板固定在由撷取尖端形成的基板袋中(706)。基板运送组件被升起，使得基板袋撷取基板，如图3所示。

在本公开中描述了许多实施例，且该等实施例仅为了说明目的而呈现。所描述的实施例不是，也并非意图以任何方式作为限制。目前公开的发明可广泛地应用于许多实施例，如同从本公开显而易见的。本领域技术人员将意识到，所公开的发明可使用各种修改及变化来实践，例如结构、逻辑、软件及电性修改。尽管可参考一或更多个特定实施例和/或附图来描述所公开的发明的特定特征，但是应理解到，该等特征不限于在参考其进行描述的一或更多个特定实施例或附图中使用，除非另有明确表示。

本公开不是对所有实施例的文字描述，也不是所有实施例中必须存在的发明特征的列表。

发明名称(阐述于本公开的第一页开头)不应该被视为以任何方式限制作为所公开的发明的范围。

本公开对本领域技术人员提供数个实施例和/或发明的实现描述。该等实施例和/或发明中的一些可能未在本申请中主张，但仍可能在一或更多个继续申请中主张，所述继续申请主张本申请的优先权的权益。申请人打算提出额外的申请，以对已经公开并且能够实现但未在本申请中主张的主题寻求专利。

先前的描述仅公开本发明的示例性实施例。本领域技术人员将可轻易观察到落在本发明范围内的上文公开的设备、系统及方法的修改。

从而，尽管本发明联系其示例性实施例被公开，但应理解到，其他实施例可能落入本发明的精神及范围内，如以下权利要求所定义。