專利名稱：半導體晶圓輸送用機械手的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于輸送半導體晶圓的半導體晶圓輸送用機械手。
背景技術：
以往，利用機械手從容器中取出收容在容器中的半導體晶圓(以下適當?shù)胤Q為晶圓)，暫時載置到校準裝置上。利用校準裝置檢測出凹槽，使載置在校準裝置上的晶圓到達規(guī)定位置地對位。利用機械手從校準裝置中取出已由校準裝置進行了對位的晶圓，然后輸送到用于處理晶圓的晶圓處理裝置。在上述方法中，即使由校準裝置檢測出了晶圓的凹槽，也存在在使晶圓從校準裝置移動到機械手上時晶圓的位置偏移的問題。由此，在使晶圓從機械手移動到晶圓處理裝置時，存在晶圓相對于晶圓處理裝置產(chǎn)生位置偏移而無法進行高精度的晶圓處理的問題。 另外，還產(chǎn)生需要花費用于將晶圓載置到校準裝置并進行對位的時間、確保用于設置校準裝置的空間等很多問題。然而，已知如下方法，利用機械手從容器取出晶圓，在機械手上進行對位，然后將晶圓輸送到晶圓處理裝置中(參照下述專利文獻1)。在該方法中，在機械手上，在利用晶圓保持部保持著晶圓的狀態(tài)下使之旋轉，利用凹槽傳感器檢測出凹槽，從而進行晶圓的對位。專利文獻1 JP特開2004-165280號公報

發(fā)明內(nèi)容
但是，在上述現(xiàn)有技術中，雖然能夠使晶圓旋轉而檢測出凹槽，但也只不過是能夠判斷出凹槽的位置。也就是說，在將晶圓載置到晶圓處理裝置的情況下，除了晶圓的凹槽的位置以外，還需要相對于晶圓處理裝置對晶圓的中心位置進行對位。在上述現(xiàn)有技術的方法中，在將各種直徑的晶圓載置到晶圓處理裝置上時，由于直徑大小的不同，晶圓的中心位置會相對于晶圓處理裝置產(chǎn)生位置偏移，從而無法進行高精度的晶圓處理。因此，本發(fā)明鑒于上述問題提供一種半導體晶圓輸送用機械手，能夠進行晶圓的凹槽的對位，并且，即使在輸送直徑不同的晶圓的情況下也能夠相對于晶圓處理裝置進行晶圓的中心位置的對位。本申請的第一發(fā)明是一種半導體晶圓輸送用機械手，從收容半導體晶圓的容器中取出上述半導體晶圓并輸送到用于處理上述半導體晶圓的處理裝置，其特征在于具有機械手部件本體；設置于上述機械手部件本體并能相對于上述機械手部件本體移動的機械手部件；設置于上述機械手部件本體或上述機械手部件并能相對于上述機械手部件移動的保持部件；能旋轉地設置于上述機械手部件并與上述半導體晶圓接觸的第一旋轉部件；能旋轉地設置于上述保持部件的第二旋轉部件，其與上述半導體晶圓接觸，并與上述第一旋轉部件一起使上述半導體晶圓旋轉；移動機構，使上述機械手部件和上述保持部件沿著上述第一旋轉部件和上述第二旋轉部件彼此離開或彼此接近的方向移動相同距離；以及用于檢測上述半導體晶圓的凹槽的凹槽檢測機構。
本申請的第二發(fā)明是在第一發(fā)明所述的半導體晶圓輸送用機械手中，其特征在于，在上述第一旋轉部件和上述第二旋轉部件上形成用于避免與上述半導體晶圓的徑向外側端部接觸的槽部。根據(jù)第一發(fā)明，機械手上的半導體晶圓由第一旋轉部件和第二旋轉部件保持。此時，機械手部件和保持部件在移動機構的作用下沿著第一旋轉部件和第二旋轉部件彼此離開或彼此接近的方向移動相同距離。由此，在保持直徑比較大的半導體晶圓時，第一旋轉部件和第二旋轉部件在第一旋轉部件和第二旋轉部件彼此離開的方向上移動相同距離。另一方面，在保持直徑比較小的半導體晶圓時，第一旋轉部件和第二旋轉部件在第一旋轉部件和第二旋轉部件彼此接近的方向上移動相同距離。這樣，第一旋轉部件和第二旋轉部件與半導體晶圓的直徑大小對應地移動相同距離，因此，由各旋轉部件保持著的半導體晶圓即使直徑不同也能夠總是使其中心位置一致地對位。此外，當從驅動機構對第二旋轉部件施加旋轉驅動力時，半導體晶圓旋轉，隨之第一旋轉部件也從動地旋轉。然后，由凹槽檢測機構檢測出半導體晶圓的凹槽，進行半導體晶圓的對位以使凹槽到達規(guī)定位置。如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠進行晶圓的凹槽的對位，同時，即使在輸送直徑不同的晶圓的情況下，也能夠進行晶圓的中心位置相對于處理裝置的對位。根據(jù)第二發(fā)明，通過在第一旋轉部件和第二旋轉部件上形成槽部，在半導體晶圓由各旋轉部件保持著時、旋轉時，半導體晶圓的徑向外側端部不與各旋轉部件接觸。由此， 能夠防止外力作用于半導體晶圓的徑向外側端部而導致半導體晶圓破損或產(chǎn)生裂紋的問題。


圖1是本發(fā)明的一實施方式的半導體晶圓輸送用機械手的概念圖。圖2是本發(fā)明的一實施方式的半導體晶圓輸送用機械手的透視圖。圖3是本發(fā)明的一實施方式的半導體晶圓輸送用機械手的俯視圖。圖4是本發(fā)明的一實施方式的半導體晶圓輸送用機械手的后視圖。圖5是表示本發(fā)明的一實施方式的半導體晶圓輸送用機械手的驅動機構的圖。圖6是用本發(fā)明的一實施方式的半導體晶圓輸送用機械手保持不同直徑的半導體晶圓時的比較圖。圖7是表示用本發(fā)明的一實施方式的半導體晶圓輸送用機械手的第一旋轉部件保持半導體晶圓時的狀態(tài)的剖面圖。圖8是表示用本發(fā)明的一實施方式的半導體晶圓輸送用機械手的第二旋轉部件保持半導體晶圓時的狀態(tài)的剖面圖。圖9是表示用本發(fā)明的一實施方式的半導體晶圓輸送用機械手的控制系統(tǒng)的框圖。圖10是表示本發(fā)明的一實施方式的半導體晶圓輸送用機械手的變形例的俯視圖。圖11是表示本發(fā)明的一實施方式的半導體晶圓輸送用機械手的變形例的旋轉輥和半導體晶圓的凹槽的位置關系的局部放大圖。
符號說明
10半導體晶圓輸送用機械手
12機械手部件本體
14機械手部件
16第一氣壓缸(移動機構)
24旋轉輥(第一旋轉部件)
33槽部
36保持部件
54凹槽檢測傳感器(凹槽檢測機構)
56定位輥(第二旋轉部件)
60槽部
66第二氣壓缸(移動機構)
W半導體晶圓(晶圓)
68容器
70晶圓處理裝置(處理裝置)
具體實施例方式下面參照

本發(fā)明的一實施方式的半導體晶圓輸送用機械手。如圖1至圖6所示，半導體晶圓輸送用機械手10具有可與自動機構1的連桿機構 3相連的機械手部件本體12。在該機械手部件本體12的上面可向前后方向移動地設有機械手部件14。也就是說，在機械手部件14的下面形成有沿移動方向延伸的突出部(省略圖示)，在機械手部件本體12上形成用于插入突出部的凹部(省略圖示)，使突出部沿著凹部移動，從而實現(xiàn)機械手部件14相對于機械手部件本體12的適當?shù)囊苿?。如圖5所示，在機械手部件本體12和機械手部件14之間設有第一氣壓缸16，可使機械手部件14相對于機械手部件本體12移動。該第一氣壓缸16由氣缸部件和桿部件構成，該桿部件利用空氣壓力而收容于氣缸部件的內(nèi)部或從氣缸部件中抽出。另外，如圖9所示，在第一氣壓缸16上連接有空氣供給源18和控制器20，利用控制器20控制空氣壓力，從而調(diào)整桿部件相對于氣缸部件的移動距離。如圖2至圖5所示，機械手部件14整體形成為平板狀，其前端部形成兩個突狀部 22。在各突狀部22上安裝旋轉輥M。該旋轉輥M由可旋轉地支撐于各突狀部22的旋轉軸沈和安裝于旋轉軸沈上的輥部觀構成。在此，如圖7所示，在輥部觀的外周面形成槽部30。該槽部30由沿著圓周方向形成的中心槽32和從中心槽32向徑向外側形成的傾斜槽34構成。半導體晶圓W的外周面從剖面(側面)來看形成為從徑向內(nèi)側向徑向外側的尖細狀，在其徑向外側端部形成尖端部rl。因此，在半導體晶圓W的外周面形成傾斜部tl。在利用旋轉輥M保持著半導體晶圓W的狀態(tài)下，由于半導體晶圓W的自重，輥部 28的下側的傾斜槽34和半導體晶圓W的傾斜部tl接觸。此時，半導體晶圓W的尖端部rl 位于輥部觀的中心槽32附近，從而尖端部rl不與輥部觀接觸。由此，來自輥部觀的外力不作用于半導體晶圓W的尖端部rl，沒有尖端部rl破損或在尖端部rl上產(chǎn)生裂紋的問
5題，從而能夠防止半導體晶圓W的劣化。如圖2至圖5所示，在機械手部件本體12的上面可沿前后方向移動地設有保持部件36。也就是說，保持部件36和機械手部件14可在相同方向上移動地構成，并且，保持部件36和機械手部件14可在彼此離開的方向上移動或在相互接近的方向上移動。保持部件36具有從平面看為大致U字形的基底部件38。在該基底部件38的下面形成沿移動方向延伸的一對支撐片(省略圖示)。另外，在機械手部件本體12的上面形成用于插入到該支撐片之間的引導部(省略圖示)，在引導部插入到支撐片之間的狀態(tài)下，保持部件36沿著引導部移動，從而實現(xiàn)保持部件36相對于機械手部件14的適當移動。如圖2和圖3所示，在基底部件38的上面設有驅動部44。該驅動部44由驅動馬達46、多個驅動力傳遞輥46、掛繞在安裝于驅動馬達46的旋轉軸上的帶輪和多個驅動力傳遞輥48上的皮帶50、以及覆蓋這些構成部件的框體52構成。由此，當驅動馬達46驅動時， 經(jīng)由帶輪將其驅動力傳遞到皮帶50。然后經(jīng)由皮帶50將驅動力傳遞到多個驅動力傳遞輥 48。這樣，多個驅動力傳遞輥48與皮帶50—起旋轉。如圖9所示，在驅動部44的前方側面安裝有凹槽檢測傳感器54。該凹槽檢測傳感器M用于檢測半導體晶圓W的凹槽，由具有發(fā)光部和受光部的光傳感器等構成。凹槽檢測傳感器M也可以設置于機械手部件14或機械手部件本體12上。該凹槽檢測傳感器M是以往已知的傳感器，故而其詳細的結構說明從略。另外，在多個驅動力傳遞輥48中、前方側的兩個驅動力傳遞輥48A的下端部，設有保持半導體晶圓W并使之旋轉的定位輥56。也就是說，定位輥56安裝在驅動力傳遞輥48A 的旋轉軸上，與驅動力傳遞輥48A —起旋轉。在此，如圖8所示，定位輥56具有安裝在旋轉軸上的輥部58，與旋轉輥M同樣地， 在輥部58的外周面形成槽部60。該槽部60由沿圓周方向形成的中心槽62和從中心槽62 向徑向外側形成的傾斜槽64構成。由此，在由定位輥56保持著半導體晶圓W的狀態(tài)下，與由旋轉輥M保持半導體晶圓W時同樣地，由于半導體晶圓W的自重，輥部58的下側的傾斜槽64和半導體晶圓W的傾斜部tl接觸。此時，半導體晶圓W的尖端部rl位于輥部58的中心槽62附近，從而尖端部 Π不與輥部58接觸。由此，來自輥部58的外力不作用于半導體晶圓W的尖端部rl，沒有尖端部rl破損或在尖端部rl上產(chǎn)生裂紋的問題，從而能夠防止半導體晶圓W不良的發(fā)生。如圖5所示，在機械手部件本體12和保持部件36之間設有第二氣壓缸66，可使保持部件36相對于機械手部件本體12移動。該第二氣壓缸66由氣缸部件和桿部件構成，該桿部件利用空氣壓力而收容于氣缸部件的內(nèi)部或從氣缸部件中抽出。另外，如圖9所示，在第二氣壓缸66上連接有空氣供給源18和控制器20，利用控制器20控制空氣壓力，從而調(diào)整桿部件相對于氣缸部件的移動距離。在此，如圖5和圖9所示，控制器20進行控制，使得第一氣壓缸16的桿部件的伸縮動作和第二氣壓缸66的桿部件的伸縮動作具有一定關系。也就是說，控制器20控制機械手部件14和保持部件36的移動，以使旋轉輥M和定位輥56向彼此離開的方向(圖6 中的箭頭M方向)或彼此接近的方向(圖6中的箭頭N方向)移動相同距離。由此，在已由機械手部件14的旋轉輥M和保持部件36的定位輥56保持了小直徑的半導體晶圓W之后、將由機械手部件14的旋轉輥M和保持部件36的定位輥56保持大直徑的半導體晶圓W時，機械手部件14 (旋轉輥24)和保持部件36 (定位輥56)向彼此離開的方向移動相同的距離。另一方面，在已由機械手部件14的旋轉輥M和保持部件36的定位輥56保持了大直徑的半導體晶圓W之后、將由機械手部件14的旋轉輥對和保持部件36的定位輥56保持小直徑的半導體晶圓W時，機械手部件14 (旋轉輥24)和保持部件36 (定位輥56)向彼此接近的方向移動相同的距離。由此，由機械手部件14的旋轉輥M和保持部件36的定位輥56保持的半導體晶圓W的中心0的位置不管直徑的大小均定位到一定的位置，可對半導體晶圓W的中心0進行對位。下面對本實施方式的半導體晶圓輸送用機械手10的作用進行說明。如圖1所示，半導體晶圓輸送用機械手10進入收容著半導體晶圓W的容器68，由半導體晶圓輸送用機械手10的機械手部件14和保持部件36保持半導體晶圓W。如圖6所示，半導體晶圓W按照被機械手部件14的旋轉輥M和保持部件36的定位輥56夾持的方式保持。然后，通過驅動馬達46驅動，定位輥56旋轉，該定位輥56的旋轉力傳遞到半導體晶圓W，半導體晶圓W旋轉。此時，旋轉輥M作為從動輥發(fā)揮作用，從而與半導體晶圓W的旋轉一起從動地旋轉。這樣，由旋轉輥M和定位輥56保持著的半導體晶圓W旋轉，由凹槽檢測傳感器M檢測出半導體晶圓W的凹槽，完成凹槽的對位。在此，如圖7和圖8所示，在旋轉輥M和定位輥56的各輥部觀、58上分別形成中心槽32、62，因此，被保持著的半導體晶圓W的徑向外側端部的尖端部rl不會與旋轉輥M 和定位輥56接觸。因此，不會對由旋轉輥M和定位輥56保持并旋轉的半導體晶圓W的徑向外側端部的尖端部rl作用來自旋轉輥M和定位輥56的外力。由此，在半導體晶圓W的對位過程中能夠防止半導體晶圓W破損或產(chǎn)生裂紋。結果，在半導體晶圓W的對位作業(yè)中， 能夠防止產(chǎn)生半導體晶圓W的不良。檢測出凹槽并完成了凹槽的對位的半導體晶圓W由半導體晶圓輸送用機械手10 輸送到規(guī)定的晶圓處理裝置70(參照圖1)，進行各種處理。如圖6所示，在進行下一個凹槽對位的半導體晶圓W的直徑比剛剛完成對位的半導體晶圓W的直徑大時，機械手部件14和保持部件36沿彼此離開的方向移動相同距離。在此，如圖5和圖9所示，機械手部件14和保持部件36通過各氣壓缸16、66來實現(xiàn)。從空氣供給源18向各氣壓缸16、66的空氣流入通過控制器20來控制，通過利用控制器20來適當?shù)乜刂聘鳉鈮焊?6、66的動作，實現(xiàn)機械手部件14和保持部件36沿彼此離開的方向移動相同距離的動作。由此，如圖6所示，即使在保持直徑大的半導體晶圓W、進行凹槽對位的情況下，對位的半導體晶圓W的中心0的位置也總是處于一定的位置，因此，即使在保持直徑不同的半導體晶圓W的情況下，也可以進行半導體晶圓W的中心0的對位。另一方面，在進行下一個凹槽對位的半導體晶圓W的直徑比剛剛完成對位的半導體晶圓W的直徑小時，機械手部件14和保持部件36沿彼此接近的方向移動相同距離。在此，如圖5和圖9所示，機械手部件14和保持部件36通過各氣壓缸16、66來實現(xiàn)。從空氣供給源18向各氣壓缸16、66的空氣流入通過控制器20來控制，通過利用控制器20來適當?shù)乜刂聘鳉鈮焊?6、66的動作，實現(xiàn)機械手部件14和保持部件36沿彼此接近的方向移動相同距離的動作。由此，如圖6所示，即使在保持直徑小的半導體晶圓W、進行凹槽對位的情況下，對位的半導體晶圓W的中心0的位置也總是處于一定的位置，因此，即使在保持直徑不同的半導體晶圓W的情況下，也可以進行半導體晶圓W的中心0的對位。如上所述，通過采用本實施方式的半導體晶圓輸送用機械手10，無論半導體晶圓 W的直徑大小都能夠同時對半導體晶圓W的凹槽位置和中心0位置雙方進行對位(定位)。 而且，無需準備校準裝置并利用校準裝置進行凹槽的對位，所以，無需校準裝置的空間，能夠降低裝置的成本，能夠使得裝置小型化。另外，能夠在半導體晶圓輸送用機械手10上進行凹槽和中心位置的對位，并在該狀態(tài)下輸送到晶圓處理裝置70，因此，較之另外設置校準裝置的結構，能夠縮短從容器68取出半導體晶圓W并供給到晶圓處理裝置70的時間。同時，能夠降低將半導體晶圓W輸送到晶圓處理裝置70時的半導體晶圓W相對于晶圓處理裝置70的位置偏移。結果，能夠提高晶圓處理裝置70中的半導體晶圓W的處理精度。如圖10和圖11所示，優(yōu)選在機械手部件14的各突狀部22上安裝多個旋轉輥24A、 24B0也就是說，在各突狀部22上沿著半導體晶圓W的圓周方向以可旋轉的方式排列安裝著兩個旋轉輥24A、24B。因此，在兩個突狀部22上安裝共計四個旋轉輥。在此，在各突狀部 22上僅安裝了一個旋轉輥M的結構中，由于旋轉輥M為小直徑，從而存在旋轉輥M落入半導體晶圓W的凹槽N而導致半導體晶圓W的旋轉位置偏移的問題、或者由于旋轉輥M落到半導體晶圓W的凹槽N上的沖擊而導致半導體晶圓W破損的問題。但是，在各突狀部22 上設有兩個以上的旋轉輥24A、24B的結構中，在兩個旋轉輥24A、24B中的一個旋轉輥24A 要落入半導體晶圓W的凹槽N中時，另一個旋轉輥24B與半導體晶圓W的外周面上接觸，從而產(chǎn)生干涉，因此，阻止了一個旋轉輥24A向半導體晶圓W的凹槽N的落入。這樣，由于兩個旋轉輥M、24B中的一個旋轉輥24M24B)總是阻止另一個旋轉輥MB(24A)落入半導體晶圓W的凹槽N，因此，能夠防止半導體晶圓W的旋轉位置偏移、破損。另外，本實施方式的半導體晶圓輸送用機械手10能夠適用于機械手部件14與半導體晶圓W的下側平面接觸而進行對位的結構、和機械手部件14以與半導體晶圓W的下側平面非接觸的狀態(tài)(伯努利( > 彳、4 )方式)進行對位的結構這兩種類型。
權利要求
1.一種半導體晶圓輸送用機械手，從收容半導體晶圓的容器中取出上述半導體晶圓并輸送到用于處理上述半導體晶圓的處理裝置，其特征在于，具有機械手部件本體；設置于上述機械手部件本體并能相對于上述機械手部件本體移動的機械手部件； 設置于上述機械手部件本體或上述機械手部件并能相對于上述機械手部件移動的保持部件；能旋轉地設置于上述機械手部件并與上述半導體晶圓接觸的第一旋轉部件； 能旋轉地設置于上述保持部件的第二旋轉部件，其與上述半導體晶圓接觸，并與上述第一旋轉部件一起使上述半導體晶圓旋轉；移動機構，使上述機械手部件和上述保持部件沿著上述第一旋轉部件和上述第二旋轉部件彼此離開或彼此接近的方向移動相同距離；以及用于檢測上述半導體晶圓的凹槽的凹槽檢測機構。
2.如權利要求1所述的半導體晶圓輸送用機械手，其特征在于，在上述第一旋轉部件和上述第二旋轉部件上形成用于避免與上述半導體晶圓的徑向外側端部接觸的槽部。
全文摘要
提供半導體晶圓輸送用機械手，能進行晶圓的凹槽的對位且即使在輸送直徑不同的晶圓時也能夠相對于晶圓處理裝置進行晶圓的中心位置的對位。該半導體晶圓輸送用機械手從容器取出晶圓并輸送到處理晶圓的處理裝置，具有機械手部件本體；能相對于機械手部件本體移動的機械手部件；能相對于機械手部件移動的保持部件；與晶圓接觸的第一旋轉部件；與第一旋轉部件一起使晶圓旋轉的第二旋轉部件；使第一旋轉部件和第二旋轉部件沿著彼此離開或彼此接近的方向移動相同距離的移動機構；以及檢測晶圓的凹槽的凹槽檢測機構。
文檔編號B25J9/08GK102189542SQ20101014334
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月19日 優(yōu)先權日2010年3月19日
發(fā)明者小林敏夫, 秋山收司, 長田厚 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社