振動控制的基板傳送機械手、系統及方法
【專利說明】振動控制的基板傳送機械手、系統及方法
[0001]相關申請案
[0002]本申請案主張申請于2012年11月30日、名稱為“VIBRAT1N-CONTROLLEDSUBSTRATE HANDLING ROBOT, SYSTEMS, AND METHODS (振動控制的基板傳送機械手、系統及方法)”(代理人案號為17490USA/L/FEG/SYNX/CR0CKER S)的美國臨時專利申請案第61/731，816號的優先權，為了所有的目的，在此通過引用所述美國臨時專利申請案整體而并入本文中。
技術領域
[0003]本發明大體涉及基板傳送系統，更特定而言，涉及基板傳送機械手及操作所述基板傳送機械手的方法。
【背景技術】
[0004]習用的電子裝置制造系統可包括多個處理腔室及一或更多個裝載鎖定腔室。這些腔室可被包括在群集工具中，在所述群集工具中，復數個處理腔室例如可圍繞移送腔室而分布。這些系統和工具可采用可被安置在移送腔室中的移送機械手來在各個處理腔室與一或更多個裝載鎖定腔室之間輸送基板(例如圖案化或未圖案化的半導體晶片、玻璃面板、聚合物基板、網狀結構(reticule)、掩模、玻璃板或類似基板)。
[0005]例如，移送機械手可將基板從處理腔室輸送至處理腔室，從裝載鎖定腔室輸送至處理腔室，或反之亦然。當移送機械手傳送基板時，可能由于例如基板在移送機械手的部件上滑動而產生顆粒。在基板輸送期間所實施的正常(normal)路徑移動期間，可能由水平基板加速誘發基板滑動。此輸送可在移送機械手的終端受動器(end effector)上進行，在終端受動器上滑動的基板可產生顆粒。顆粒的產生通常是不利的，因為顆粒的產生可污染制造環境并有可能對所制造的基板產生負面影響。
[0006]由此，需要一種基板傳送機械手，所述機械手使得能夠實現基板的快速移動，同時減少顆粒的產生。

【發明內容】

[0007]在第一方面中，提供一種振動控制的機械手設備。振動控制的機械手設備包括:機械手，所述機械手具有能操作以輸送基板的終端受動器；傳感器，所述傳感器耦接至所述機械手且能操作以在機械手輸送基板時感測振動；及濾波器，所述濾波器能操作以減少機械手的振動。
[0008]根據另一方面，提供一種機械手振動減少方法。所述機械手振動減少方法包括利用機械手的終端受動器支撐基板、提供耦接至機械手的傳感器、在機械手輸送基板時利用傳感器檢測機械手的振動、確定發生不利振動量的一或更多個條件及將機械手的終端受動器的至少一些振動降至最少。
[0009]在又另一方面中，提供一種振動控制的基板輸送系統。所述振動控制的基板輸送系統包括:腔室；機械手，所述機械手被收納在腔室中且具有能操作以輸送基板的終端受動器機械手；及傳感器，所述傳感器耦接至機械手，所述傳感器能操作以在機械手支撐基板時檢測機械手的振動。
[0010]根據本發明的這些實施方式及其他實施方式而提供了數個其他方面。本發明的實施方式的其他特征及方面將由下文的詳細描述、所附權利要求書及附圖而更為充分地顯現。
【附圖說明】
[0011]圖1圖示根據實施方式的振動控制的基板輸送系統的頂視示意圖。
[0012]圖2圖示根據實施方式的圖1的振動控制的基板輸送系統的部分截面側視圖。
[0013]圖3圖示根據實施方式的振動控制的基板輸送系統的另一部分截面側視圖。
[0014]圖4A圖示根據實施方式的振動控制的基板輸送系統的方塊圖。
[0015]圖4B圖示根據實施方式的系統的振動控制模型的方塊圖。
[0016]圖5圖示繪示根據實施方式的機械手振動減少方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0017]電子裝置制造可涉及在多個位置之間進行非常精確及快速的基板輸送。特定而言，這種機械手需要能夠相對于所述機械手所服務的腔室(例如處理腔室或一或更多個裝載鎖定腔室)而精確定向。一或更多個終端受動器(有時被稱作“葉片”)可附接在機械手的臂端部處且可適用于將放置在終端受動器上的一或更多個基板輸送至及輸送出基板處理系統的處理腔室和/或一或更多個裝載鎖定腔室。需要盡可能快地移動基板，但還要將滑動及顆粒的產生降至最低。
[0018]然而，在一些情況中，基板的滑動可在終端受動器上，特定而言，可在終端受動器的終端受動器墊上發生。這種基板滑動可經由執行正常移送運動曲線而因基板水平(例如橫向)加速并結合移送機械手的振動而誘發。由于機械手運動或其他來源而給予基板的垂直振動減少作用于基板上的法向力(normal force)，并由此減少對基板的摩擦力。因而，可能發生可導致顆粒產生的滑動。由此，顆粒的產生通常是不利的，因為顆粒的產生可污染基板、一或更多個裝載鎖定腔室、處理腔室及移送腔室，且可對所制造的基板以及制造環境產生負面影響。因此，存在對具有改良(亦即減少)的顆粒產生和/或更加快速移動能力的基板傳送機械手的需要。
[0019]特定而言，目標是圍繞制造系統移動基板，同時將所述移動的任何痕跡(例如，顆粒)和/或在承載基板的終端受動器上的任何重新定位降至最少。機械手設備的快速移動可導致不需要的終端受動器及放置在所述終端受動器上的基板的振動。此種振動可誘發在終端受動器接觸墊與基板之間的滑動及摩擦。例如，發明者已確定機械手設備的臂和終端受動器的正常操作運動(例如橫向加速)可導致機械手設備的整體振動。所述運動可激發機械手設備的振動模式，并由此導致置于終端受動器墊上的基板的振動。所述振動中的一些振動在終端受動器處可能是垂直的，此舉減少作用于基板上的法向力。機械手振動的其他來源包括諸如電機、傳動驅動系統、泵、狹縫閥、其他機械手之類的內部工具激勵器，及外部激勵和次最佳(sub-optimal)伺服控制。本文中所使用的次最佳伺服控制意指用于操作機械手的初始控制演算法當應用于現場中時不是最佳。
[0020]例如，對機械手設備的設定可源自對系統在已知環境中及在工廠設定下的動態行為的理解。然而，一旦在現場，并且作為實際系統的一部分進行操作時，這些設定可能由于諸如溫度變化、皮帶變松、安裝差異等的環境因素而需要改變，以便機械手的移動可再次被最佳化。如上所述，機械手振動與在執行正常運動曲線期間的基板垂直加速及移動相結合，可導致基板在終端受動器墊上滑脫或滑動。在一方面中，基板在終端受動器墊上的任何移動皆為有問題的，因為需要將基板可靠地放置在處理腔室或裝載鎖定腔室中的某個位置，且若所述基板的位置已經移動離開終端受動器上的所需位置，則所述基板可能在此后未被準確放置。
[0021 ] 此外，基板加速及滑動可產生不需要的顆粒產生。顆粒產生如上所述是不利的。習用的機械手設備可使用位置反饋，比如在基板中心定位系統中使用位置反饋，以感測終端受動器上的基板的運動(例如由于滑動而重新定位)。然而，此位置反饋不提供任何振動指示或解決顆粒的產生。
[0022]本發明的實施方式提供用于減少機械手振動的設備、系統及方法。特定而言，本發明的實施方式提供振動控制的機械手設備以減少機械手的振動，并因此而減少定位于所述機械手上的基板的振動。此舉可減少基板滑動并由此減少顆粒產生，亦即由于摩擦而導致的顆粒產生。改良的振動控制的機械手設備能操作以通過調整產生振動的機械手運動的一或更多個方面來減少基板處的振動。特定而言，振動控制的機械手設備可以一方式操作以使得所述設備不在導致不利振動的一或多個特定頻率下操作，或至少以此種振動得以減少的方式操作。
[0023]下文中參考圖1-5描述振動控制的機械手設備、振動控制的基板輸送系統及減少機械手振動的方法的這些實施方式及其他實施方式。這些附圖沒必要按照比例繪制。在整篇說明書中使用相同的標記數字來表示相同的元件。
[0024]現詳細參看圖1-4B，圖示了可用于根據本發明的實施方式而在電子裝置制造中的多個腔室之間輸送基板(圖案化或未圖案化的半導體晶片、玻璃面板、聚合物基板、網狀結構、掩模、玻璃板或類似基板)的基板輸送系統100。基板輸送系統100可包括以虛線圖示邊界壁的真空移送腔室102，及耦接至移送腔室102的一或更多個處理腔室104和/或一或更多個裝載鎖定腔室106 (每一腔室亦以虛線圖示)。在多個處理腔室104內的一或更多個基板(例如基板105)上可進行多種工藝，比如沉積、氧化、硝化(nitrat1n)、蝕刻、研磨、清潔、光刻或類似工藝。可在多個處理腔室104內執行其他工藝。
[0025]諸如習用的SCARA( “選擇順應性裝配機械臂”(Selective Compliance AssemblyRobot Arm))機械手之類的機械手108可用于在各個腔室104、106 (例如處理腔室至處理腔室、處理