專利名稱：晶圓載入埠的搬運裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種晶圓載入埠的搬運裝置，特別有關(guān)于一種晶圓載入埠的搬運裝置，其具有一延長軌道，不需使用額外的組件例如鋼索或晶圓緩沖站，可提供持續(xù)搬運以及高傳輸容量，并防止超載。
背景技術(shù)：
由于搬運系統(tǒng)的運作績效將影響晶圓廠的整體績效，目前高需求的半導體使制造廠商必需增加機器設(shè)備的資產(chǎn)投資。高晶圓負載量及低制造成本可幫助增加生產(chǎn)率以及縮減機臺之間所需的搬運時間。目前大部分搬運晶圓裝置是利用無人搬運車(Overhead hoist transfer，OHT)。在近年來OHT已成為晶圓廠或薄膜晶體管(TFT)廠必要的配備之一。舉例來說，美國專利第6460711號揭露一種懸吊式起吊裝置(suspension typehoist apparatus)，可借由一懸吊用組件，例如鋼索，從底部懸吊上升，且在水平面上借由一定位組件以調(diào)整此裝置。如圖1所示(為了區(qū)分習知技術(shù)與本發(fā)明，圖1的標號與原文不相同)，習知的搬運裝置10包括滑動架(carriage)103，沿著設(shè)置于天花板101的軌道102移動；懸吊用組件(suspension member)104，懸吊于上述滑動架103，以及升降部位105，連接至懸吊用組件104的下端。然而，如美國專利第6460711號所揭露，懸吊用組件104吊起升降部位105，使升降部位105構(gòu)成鐘擺，且滑動架103為支點。由于升降部位105的搖擺會造成位置偏差，則需要停止搖擺補償部(Sway stop compensation portion)15，用以減少搖擺程度。另外，由于只由上述懸吊用組件104承受晶圓106，此搬運裝置的底部與升降部位105之間會另有對準問題。因此，需要額外的組件例如定位傳感器(position sensor)14以及定位促動器(position actuator)12，連接至上板13，用以防止搖晃以及對準不當?shù)膯栴}，并且感應器14能感測障礙物與晶圓匣的存在與否。然而，當障礙物通過，必須使搬運裝置10停止，且重新對準或更改設(shè)定。于是利用懸吊用組件104的習知搬運裝置需頻繁地停止作業(yè)，造成傳輸效率減低，且多余的組件也增加制造成本。
另外有其它解決方法，例如美國專利第6504144號“天花板傳輸裝置(Overhead-traveling carrying apparatus)”以及第6092678號“無人搬運車(OHT)”。如上所述，無人搬運裝置是利用直線馬達技術(shù)在暫存區(qū)7A與機臺7之間輸送晶圓承載裝置2(wafer carrier)，此例與上述美國專利第6460711號一樣，兩者均結(jié)合水平與垂直方向的運輸，如圖2所示。水平方向運輸必須先等待垂直方向運輸完成而進行，造成額外的等待時間。起吊機構(gòu)包括機械手5，借由一懸吊部4沿著Y方向垂直地舉起晶圓盒(FOUP)8的頂部，晶圓盒(FOUP)通常是由晶圓裝載匣(wafercassette)以及運輸承載裝置(transport carrier)所組成。無人搬運車(OHT)是在天花板上行走，滑動架3是設(shè)置在天花板上，且滑動架3包括傳輸部3a，用以水平移動上述起吊機構(gòu)。OHT是目前自動化物料搬運系統(tǒng)(AMHS)以及處理機臺的晶圓載入埠(loadport)之間最廣泛使用的300mm晶圓運輸裝置。然而，運輸晶圓的懸吊部4易受到氣流或其它作用所影響，且為了安全考量，其移動速度較慢。因此，上述技術(shù)均需要障礙物的感測裝置，機臺附近的障礙物，例如操作者或錯位的物品，均會造成運輸中斷。再者，借由懸吊部于垂直方向裝載或卸貨的速度較慢，造成水平方向的運輸阻塞，故傳輸效率比預期低。
因此，低負載量、低速度、頻繁的暫停以及對準的問題仍然存在。有鑒于此，需要一種搬運裝置，可減少工廠設(shè)備成本，以及增加傳輸效率、生產(chǎn)率以及良率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的晶圓載入埠的搬運裝置目的就是提供一種具有簡單構(gòu)造的晶圓載入埠的搬運裝置。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種晶圓載入埠的搬運裝置，可分離水平與垂直運輸，使負載量到最大限度，且在操作上達到最高靈活性。
本發(fā)明的又一目的在于提供一種晶圓載入埠的搬運裝置，使傳輸效率與良率達到最大值。
所以，本發(fā)明的優(yōu)點在提供一低成本、高性能系統(tǒng)，用以在晶圓載入埠(loadport)以及傳輸裝置(conveyor)之間運送晶圓承載裝置(wafercarrier)。
根據(jù)本發(fā)明的一種晶圓載入埠的搬運裝置，用以沿著一高架傳輸系統(tǒng)傳送一晶圓承載裝置，該晶圓載入埠的搬運裝置包括一晶圓載入埠、一軌道以及一機械手臂。軌道包括一水平組件以及一垂直組件，其中垂直組件包括一頂部，連接于水平組件，位于高架傳輸系統(tǒng)的一側(cè)，以及一底部，從該晶圓承載裝置延伸。機械手臂是可移動式設(shè)置于軌道，用以在高架傳輸系統(tǒng)以及晶圓載入埠之間傳送晶圓承載裝置。
又，軌道是L型。
又，水平組件是設(shè)置于高架傳輸系統(tǒng)的上方。
又，機械手臂更包括一移動機構(gòu)以及一保持機構(gòu)。移動機構(gòu)是設(shè)置于軌道內(nèi)。保持機構(gòu)是設(shè)置于移動機構(gòu)，用以維持晶圓承載裝置于水平位置。
又，保持機構(gòu)包括一第一端以及一第二端，其中第一端是可拆卸式連接于晶圓承載裝置，以及第二端是可移動式連接于移動機構(gòu)。
又，第一端是爪狀，用以抓緊晶圓承載裝置。
又，上述移動機構(gòu)包括一滾子、一齒輪、一鏈條、一同步皮帶、一卷鏈或一纜線。
在一較佳實施例中，提供一種晶圓載入埠的搬運裝置，用以傳送一晶圓承載裝置至一高架傳輸系統(tǒng)，晶圓載入埠的搬運裝置包括一晶圓載入埠、一軌道以及一機械手臂。軌道包括一水平組件以及一垂直組件，其中垂直組件包括一頂部，位于高架傳輸系統(tǒng)的一側(cè)，以及一底部，從該晶圓承載裝置延伸。機械手臂包括一移動機構(gòu)以及一保持機構(gòu)，移動機構(gòu)是可移動式設(shè)置于該軌道，用以在高架傳輸系統(tǒng)以及晶圓載入埠之間傳送晶圓承載裝置；保持機構(gòu)包括一第一端，握住晶圓承載裝置，以及一第二端，設(shè)置于移動機構(gòu)。
又，水平組件以及該垂直組件形成一L型。
又，第一端是爪狀，用以抓緊該晶圓承載裝置。
又，上述移動機構(gòu)包括一滾子、一齒輪、一鏈條、一同步皮帶、一卷鏈或一纜線。
在另一較佳實施例中，提供一種晶圓載入埠的搬運裝置，包括一晶圓承載裝置、一晶圓載入埠、一高架傳輸系統(tǒng)、一軌道以及一機械手臂。晶圓載入埠支撐晶圓承載裝置。高架傳輸系統(tǒng)是設(shè)置于晶圓載入埠的上方。軌道包括一水平組件以及一垂直組件，其中垂直組件從晶圓承載裝置延伸，以及水平組件是設(shè)置于晶圓載入埠的上方。機械手臂包括一滾子以及一保持機構(gòu)，滾子是可移動式設(shè)置于軌道，用以在高架傳輸系統(tǒng)以及晶圓載入埠之間傳送晶圓承載裝置。保持機構(gòu)包括一第一端以及一第二端，第一端握住該晶圓承載裝置，第二端是設(shè)置于滾子，其中握住晶圓載入埠的第一端是一凸緣。
本發(fā)明的優(yōu)點在于增加整體自動化物料搬運系統(tǒng)(AMHS)的運輸量，當裝載或卸貨晶圓承載裝置(FOUP)時，不會阻擋水平方向的運輸，減少裝載或卸貨的循環(huán)時間，改善系統(tǒng)可靠性，且本發(fā)明的組件與設(shè)計比習知的OHT簡單，使制造設(shè)備簡化，進而減少制造成本。


圖1是顯示美國專利第6460711號的搬運裝置；圖2是顯示美國專利第6504144號的天花板傳輸裝置；圖3是顯示本發(fā)明晶圓載入埠的搬運裝置的透視示意圖；圖4是顯示本發(fā)明晶圓載入埠的搬運裝置的側(cè)面示意圖；圖5A是顯示本發(fā)明的機械手臂的一實施方式放大示意圖；圖5B是顯示本發(fā)明的機械手臂的另一實施方式放大示意圖；圖5C是顯示本發(fā)明的機械手臂的又一實施方式放大示意圖。
符號說明2～晶圓承載裝置3～滑動架3a～傳輸部5～機械手7A～暫存區(qū)7～機臺8～晶圓盒(FOUP)10～搬運裝置12～上板13～定位傳感器14～定位促動器15～停止搖擺補償部101～天花板102～軌道
103～滑動架104～懸吊用組件105～升降部位106～晶圓20～晶圓載入埠的搬運裝置21～晶圓載入埠22～軌道221～垂直組件222～水平組件23～機械手臂231～移動機構(gòu)2321～第一端2322～第二端232～保持機構(gòu)25～晶圓承載裝置26～高架傳輸裝置(高架傳輸系統(tǒng))30～滾子32～同步皮帶34～纜線40～頂部41～底部具體實施方式
為使本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉數(shù)個具體的較佳實施例，并配合所附圖式做詳細說明。
以下以具體的實施例，對本發(fā)明揭示的各形態(tài)內(nèi)容加以詳細說明。
為了使流動量、傳輸效率及良率增加至最大，必須分開垂直及水平方向的晶圓傳輸，使兩者不會互相干擾傳輸速度。因此，本發(fā)明提出一種簡單、低制造成本且具有高靈活性的晶圓載入埠的搬運裝置。
參見圖3，詳細說明依據(jù)本發(fā)明的晶圓載入埠的搬運裝置20。搬運系統(tǒng)分為Interbay(在不同機臺之間)及Intrabay(在機臺內(nèi)部的各單位之間)，本發(fā)明的晶圓載入埠的搬運裝置20是均適用于上述搬運系統(tǒng)，也就是在晶圓載入埠(1oadport)以及傳輸裝置(conveyor)之間運送晶圓承載裝置(wafer carrier)，此系統(tǒng)包括其它裝置晶圓承載裝置25、高架傳輸裝置(或高架傳輸系統(tǒng))26、晶圓載入埠21、軌道22以及機械手臂(此圖未顯示)。
為了使圖面清楚明晰，圖3僅在圖3最左邊的位置顯示軌道22，實際上，每一晶圓載入埠21分別設(shè)置有一個軌道22。從下方傳送晶圓至上方之前，晶圓載入埠21是用以支撐著晶圓承載裝置25，可使晶圓裝載至晶圓承載裝置25。高架傳輸裝置(或高架傳輸系統(tǒng))26是以水平方向設(shè)置于晶圓載入埠21的上方，高架傳輸裝置26可以作為天花板的軌道，于晶圓載入埠21的上方等待接收晶圓承載裝置25，因此，晶圓載入埠的搬運裝置20借由沿著高架傳輸裝置(或高架傳輸系統(tǒng))26在水平方向運送晶圓承載裝置25。如圖4所示，軌道22是呈L型，具有垂直組件221以及水平組件222，兩者相互連接，或一體成形為一條軌道22。垂直組件221從晶圓載入埠21向上延伸，另外，水平組件222是設(shè)置于高架傳輸裝置(或高架傳輸系統(tǒng))26的上方。圖4、圖5A、圖5B及圖5C更詳細顯示晶圓載入埠的搬運裝置20的其它組件。圖4是顯示本發(fā)明晶圓載入埠的搬運裝置的側(cè)面示意圖，其中垂直組件221包括頂部40以及底部41，頂部40是位于高架傳輸裝置26的一側(cè)，而底部41是位于晶圓載入埠21。圖5A、圖5B及圖5C顯示機械手臂23的不同實施方式。機械手臂23是可移動式設(shè)置于軌道22上，用以在晶圓載入埠21與高架傳輸裝置26之間傳輸晶圓承載裝置25。機械手臂23包括移動機構(gòu)231以及保持機構(gòu)232。保持機構(gòu)232是設(shè)置于移動機構(gòu)231，用以使晶圓承載裝置25維持水平。以下說明移動機構(gòu)231的各種實施方式。
第一實施例本發(fā)明的第一實施例中，移動機構(gòu)231是滾子(roller)30或齒輪(gear wheel)，如圖5A所示。滾子30為可移動式并設(shè)置于軌道22上，用以在晶圓載入埠21與傳輸裝置26之間以垂直方向傳輸晶圓承載裝置25。
保持機構(gòu)232包括第一端2321以及第二端2322。保持機構(gòu)232的第一端2321是可拆卸式連接至晶圓承載裝置25。握住晶圓承載裝置25的第一端2321的部位是凸緣，而一般晶圓承載裝置25稱為晶圓匣(FOUP)，F(xiàn)OUP是用以裝載晶圓。第一端2321更可以是爪狀，用以抓緊晶圓承載裝置25。因此，當承載晶圓匣時，機械手臂23借由第一端2321緊握住晶圓匣使其維持水平。保持機構(gòu)232的第二端2322是設(shè)置于滾子30上，可移動或旋轉(zhuǎn)式連接于滾子30，如圖5A所示。因此在垂直組件221與水平組件222的交接處，滾子30沿著軌道22以第二端2322為支點進而旋轉(zhuǎn)。當機械手臂23沿著軌道22從垂直組件221轉(zhuǎn)向至水平組件222時，此時，第二端2322是位于第一端2321的上方，使晶圓承載裝置25被移至高架傳輸裝置26的上方。接著，晶圓承載裝置25由第一端2321放開。
第二實施例本發(fā)明的第二實施例中，移動機構(gòu)231是鏈條(chain)或同步皮帶(timing belt)32，如圖5B所示。除了移動機構(gòu)231改變，其余組件標號與第一實施例相同。保持機構(gòu)232包括第一端2321以及第二端2322。保持機構(gòu)232的第一端2321是可拆卸式連接至晶圓承載裝置25。握住晶圓承載裝置25的第一端2321的部位是凸緣，而晶圓承載裝置25一般是使用晶圓匣(FOUP)，用以裝載晶圓。第一端2321更可以是爪狀，用以抓緊晶圓承載裝置25。因此，當搬運晶圓承載裝置25(晶圓匣)時，機械手臂23借由第一端2321緊握住晶圓匣。保持機構(gòu)232的第二端2322是設(shè)置于鏈條或同步皮帶32上，以可移動或旋轉(zhuǎn)式連接于鏈條或同步皮帶32，如第5B圖所示。因此在垂直組件221與水平組件222的交接處，第二端2322可沿著軌道22旋轉(zhuǎn)。當機械手臂23沿著軌道22從垂直組件221轉(zhuǎn)向至水平組件222時，此時，第二端2322是位于第一端2321的上方，使晶圓承載裝置25被移至高架傳輸裝置26的上方。當晶圓承載裝置25借由鏈條或同步皮帶32被傳送到高架傳輸裝置26，第一端2321則放開晶圓承載裝置25使其放置于高架傳輸裝置26上。
第三實施例在本發(fā)明的第三實施例中，移動機構(gòu)231是卷鏈(curtainslat百葉窗簾片)或纜線(wire)34，如圖5C所示。除了移動機構(gòu)231的替換，其余組件標號與第一實施例相同。保持機構(gòu)232包括第一端2321以及第二端2322。保持機構(gòu)232的第一端2321是以可拆卸式連接至晶圓承載裝置25。握住晶圓承載裝置25的第一端2321的部位是凸緣，而晶圓承載裝置25通常是晶圓匣(FOUP)，用以裝載晶圓。第一端2321更可以是爪狀，用以抓緊晶圓承載裝置25。因此，當承載晶圓匣時，機械手臂23借由第一端2321緊握住晶圓匣。保持機構(gòu)232的第二端2322是設(shè)置于卷鏈或纜線34上，以可移動或旋轉(zhuǎn)式連接于卷鏈或纜線34，如圖5C所示。因此在垂直組件221與水平組件222的交接處，第二端2322可沿著軌道22旋轉(zhuǎn)。當機械手臂23沿著軌道22從垂直組件221轉(zhuǎn)向至水平組件222時，此時，第二端2322是位于第一端2321的上方，使晶圓承載裝置25被移至高架傳輸裝置26的上方。當晶圓承載裝置25借由卷鏈或纜線34被傳送到高架傳輸裝置26，第一端2321放開晶圓承載裝置25使其放置于高架傳輸裝置26上。
比較本發(fā)明與習知的搬運系統(tǒng)，如圖2所示，本發(fā)明不需使用懸吊式組件4。當裝載或卸貨時，本發(fā)明不同于習知的搬運系統(tǒng)在垂直方向經(jīng)由懸吊式組件4傳輸，因懸吊式組件4的搬運速度非常慢，且容易有位置偏差，因此常常造成水平方向的交通阻塞。本發(fā)明的晶圓承載裝置25可在高架傳輸裝置26上水平移動，同時能沿著軌道22的垂直方向傳輸晶圓，因此不會影響或中斷在高架傳輸裝置26上的水平方向的運輸。另外，本發(fā)明的另一優(yōu)點在于軌道22上的傳輸速度較快，且比懸吊式組件4的穩(wěn)定性更高。借此，本發(fā)明解決習知的問題，在兩方向交接處不需互相等待而耽擱運輸時間，本發(fā)明可大大增加晶圓運輸量。
有鑒于此，本發(fā)明的優(yōu)點在于增加整體自動化物料搬運系統(tǒng)(AMHS)的運輸量，當裝載或卸貨晶圓承載裝置(FOUP)時，不會阻擋水平方向的運輸，減少裝載或卸貨的循環(huán)時間，改善系統(tǒng)可靠性，且本發(fā)明的組件與設(shè)計比習知的OHT簡單，使制造設(shè)備簡化，進而減少制造成本。
權(quán)利要求
1.一種晶圓載入埠的搬運裝置，用以沿著一高架傳輸系統(tǒng)傳送一晶圓承載裝置，其特征在于所述晶圓載入埠的搬運裝置包括一晶圓載入埠；一軌道，包括一水平組件以及一垂直組件，其中該垂直組件包括一頂部，連接于該水平組件，位于該高架傳輸系統(tǒng)的一側(cè)，以及一底部，從該晶圓承載裝置延伸；以及一機械手臂，可移動式設(shè)置于該軌道，用以在該高架傳輸系統(tǒng)以及該晶圓載入埠之間傳送該晶圓承載裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓載入埠的搬運裝置，其特征在于該軌道是L型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓載入埠的搬運裝置，其特征在于該水平組件是設(shè)置于該高架傳輸系統(tǒng)的上方。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶圓載入埠的搬運裝置，其特征在于該機械手臂更包括一移動機構(gòu)，設(shè)置于該軌道內(nèi)，以及一保持機構(gòu)，設(shè)置于該移動機構(gòu)，用以維持該晶圓承載裝置于水平位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的晶圓載入埠的搬運裝置，其特征在于該保持機構(gòu)包括一第一端以及一第二端，其中該第一端是可拆卸式連接于該晶圓承載裝置，以及該第二端是可移動式連接于該移動機構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的晶圓載入埠的搬運裝置，其特征在于該第一端是爪狀，用以抓緊該晶圓承載裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的晶圓載入埠的搬運裝置，其特征在于該移動機構(gòu)包括一滾子。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的晶圓載入埠的搬運裝置，其特征在于該移動機構(gòu)包括一齒輪。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的晶圓載入埠的搬運裝置，其特征在于該移動機構(gòu)包括一鏈條。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的晶圓載入埠的搬運裝置，其特征在于該移動機構(gòu)包括一同步皮帶。
11.根據(jù)權(quán)利要求4所述的晶圓載入埠的搬運裝置，其特征在于該移動機構(gòu)包括一卷鏈。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的晶圓載入埠的搬運裝置，其特征在于該移動機構(gòu)包括一纜線。
13.一種晶圓載入埠的搬運裝置，用以傳送一晶圓承載裝置至一高架傳輸系統(tǒng)，其特征在于所述晶圓載入埠的搬運裝置包括一晶圓載入埠；一軌道，包括一水平組件以及一垂直組件，其中該垂直組件包括一頂部，位于該高架傳輸系統(tǒng)的一側(cè)，以及一底部，從該晶圓承載裝置延伸；以及一機械手臂，包括一移動機構(gòu)，可移動式設(shè)置于該軌道，用以在該高架傳輸系統(tǒng)以及該晶圓載入埠之間傳送該晶圓承載裝置；以及一保持機構(gòu)，包括一第一端，握住該晶圓承載裝置，以及一第二端，設(shè)置于該移動機構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的晶圓載入埠的搬運裝置，其特征在于該水平組件以及該垂直組件形成一L型。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的晶圓載入埠的搬運裝置，其特征在于該第一端是爪狀，用以抓緊該晶圓承載裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的晶圓載入埠的搬運裝置，其特征在于該移動機構(gòu)包括一滾子。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的晶圓載入埠的搬運裝置，其特征在于該移動機構(gòu)包括一齒輪。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的晶圓載入埠的搬運裝置，其特征在于該移動機構(gòu)包括一鏈條。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的晶圓載入埠的搬運裝置，其特征在于該移動機構(gòu)包括一同步皮帶。
20.根據(jù)權(quán)利要求13所述的晶圓載入埠的搬運裝置，其特征在于該移動機構(gòu)包括一卷鏈。
21.根據(jù)權(quán)利要求13所述的晶圓載入埠的搬運裝置，其特征在于該移動機構(gòu)包括一纜線。
22.一種晶圓載入埠的搬運裝置，其特征在于所述晶圓載入埠的搬運裝置包括一晶圓承載裝置；一晶圓載入埠，支撐該晶圓承載裝置；一高架傳輸系統(tǒng)，設(shè)置于該晶圓載入埠的上方；一軌道，包括一水平組件以及一垂直組件，其中該垂直組件從該晶圓承載裝置延伸，以及該水平組件是設(shè)置于該晶圓載入埠的上方；以及一機械手臂，包括一滾子，可移動式設(shè)置于該軌道，用以在該高架傳輸系統(tǒng)以及該晶圓載入埠之間傳送該晶圓承載裝置；以及一保持機構(gòu)，包括一第一端，握住該晶圓承載裝置，以及一第二端，設(shè)置于該滾子，其中握住該晶圓載入埠的該第一端是一凸緣。
全文摘要
一種晶圓載入埠的搬運裝置，用以沿著一高架傳輸系統(tǒng)傳送一晶圓承載裝置，晶圓載入埠的搬運裝置包括一晶圓載入埠，一軌道以及一機械手臂。軌道包括一水平組件以及一垂直組件，其中垂直組件包括一頂部，連接于水平組件，位于高架傳輸系統(tǒng)的一側(cè)，以及一底部，從晶圓承載裝置延伸。機械手臂是可移動式設(shè)置于軌道，用以在高架傳輸系統(tǒng)以及晶圓載入埠之間傳送晶圓承載裝置。
文檔編號H05K13/02GK1576202SQ200310115460
公開日2005年2月9日 申請日期2003年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月11日
發(fā)明者黃智洪, 江文忠 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司