机器人手臂制造技术

在一实施方式中，机器人手臂包含：基座；至少一固定在基座上的连杆；固定在至少一连杆的夹具，其中：夹具包含指状部；当至少一连杆在移动时，夹具是配置用以固定晶圆，且当至少一连杆停止时，夹具是配置用以释放晶圆。感测元件设置于指状部上。当晶圆通过使用指状部而被固定时，感测元件是配置用以收集表征机器人手臂与半导体处理腔室的相互作用的感测数据。

Robot Arm

In one embodiment, the robot arm includes a base; at least one connecting rod fixed on the base; a fixture fixed on at least one connecting rod, in which the fixture includes a finger; when at least one connecting rod is moving, the fixture is configured to fix the wafer, and when at least one connecting rod stops, the fixture is configured to release the wafer. The sensing element is arranged on the finger part. When the wafer is fixed by using finger parts, the sensing element is configured to collect sensing data that characterize the interaction between the robot arm and the semiconductor processing chamber.

【技术实现步骤摘要】
机器人手臂
关于一种机器人手臂、机器人手臂感测系统及机器人手臂感测方法。
技术介绍
现今的组装线生产流程通常是高度自动化以操作材料和装置并且形成成品。品管控制和维护流程常依赖人员技能、知识和专长来检查制造在生产过程以及成为成品中的产品。用于处理晶圆(例如，半导体元件或材料)的典型的组装线生产制程除了机器人手臂功能的人工检查之外，还可以在机器人手臂处采用不特定的检查技术。用于半导体元件处理的机器人手臂可操作(例如，移动)机器人手臂工作区域(例如，三维形状，其定义了机器人手臂可以触及并操控晶圆的边界)内的晶圆。典型的人工检测技术的性能可能是机器人手臂，也可能是机器人手臂所属的离线的组装线。这种检测技术需要大量的开销和昂贵的硬体设备，但仍不能产生令人满意的结果。因此，传统的检查技术并不完全令人满意。
技术实现思路
根据本揭露的一态样，一种机器人手臂包含：基座、至少一连杆、夹具以及感测元件。至少一连杆固定于基座。夹具固定于至少一连杆，其中：夹具包含指状部，当至少一连杆移动时，夹具是配置用以固定晶圆，且当至少一连杆停止时，夹具是配置用以释放晶圆。感测元件设置于指状部上。当晶圆通过使用指状部而被固定时，感测元件是配置用以收集表征机器人手臂与半导体处理腔室的相互作用的感测数据。附图说明当结合随附附图进行阅读时，本揭露专利技术实施例的详细描述将能被充分地理解。应注意，根据业界标准实务，各特征并非按比例绘制且仅用于图示目的。事实上，出于论述清晰的目的，可任意增加或减小各特征的尺寸。在说明书及附图中以相同的标号表示相似的特征。图1绘示了根据本揭露一些实施方式的机器人手臂上的夹爪感测元件的方块图；图2绘示了根据本揭露一些实施方式的机器人手臂上的夹爪感测元件的例证；图3绘示了根据本揭露一些实施方式的机器人手臂可以作用的传输模块的方块图；图4绘示了根据本揭露一些实施方式的夹爪感测元件功能模块的各种功能模块的方块图；图5绘示了根据本揭露一些实施方式的夹爪感测流程的流程图。具体实施方式应理解，以下揭示内容提供许多不同实施例或实例，以便实施本揭露专利技术实施例的不同特征。下文描述组件及排列的特定实施例或实例以简化本揭露。当然，这些实例仅为示例性且并不欲为限制性。举例而言，可以理解的是，当一元件被称为“连接至”或“耦合至”另一元件时，其可以为直接连接或耦合至另一元件，又或者是两者之间有一或多个中间元件存在。再者，本揭露可以在各实例中重复元件符号及/或字母。重复为出于简单清楚的目的，且本身不指示所论述的各实施例及/或配置之间的关系。另外，为了便于描述，本文可使用空间相对性术语(诸如“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”及类似者)来描述诸图中所图示的一元件或特征与另一元件(或多个元件)或特征(或多个特征)的关系。除了诸图所描绘的定向外，空间相对性术语意欲包含使用或操作中装置的不同定向。设备可经其他方式定向(旋转90度或处于其他定向上)且因此可同样解读本文所使用的空间相对性描述词。本揭露提供了在半导体元件处理期间用于机器人手臂的夹爪感测的各种实施例。机器人手臂可以是可程序化的机械手臂，以抓取、夹持和操控如晶圆的物体(例如载重)。机器人手臂的连杆可以通过允许旋转运动(例如在关节式机器人(articulatedrobot)中)或平移(线性)位移的接节点(joint)连接。机器人手臂的连杆可能形成运动链(kinematicchain)。运动链机器人手臂的末端可能是夹爪(gripperhand)。夹爪可以为通过机器人手臂抓取或夹持物体(如晶圆)的任何类型的动作器(effector)。机器人手臂的感测器可配置用以从夹爪的周围收集感测数据。举例来说，感测器可以安装在夹爪上或夹爪内，以便从夹爪的视角(perspective)来收集感测数据。机器人手臂可以执行自动化程序来作为半导体装配线流程的一部分。举例来说，机器人手臂可配置用以执行自动化机器人手臂程序，以自动化的方式将晶圆移入及移出半导体处理腔室(semiconductorprocessingchambers)、负载端(loadports)或自动化材料处理系统(automatedmaterialhandlingsystem)的组件。因此，当操作夹爪时，可以从夹爪视角收集的感测数据来查明是否存在不利的条件(adversecondition)，以改善(例如，中止)机器人手臂程序和/或执行半导体装配线流程的补救。不利的条件可以是任何希冀机器人手臂程序中止或修改的条件。举例来说，不利的条件可能是一个即将要发生夹爪与表面(例如，半导体处理腔室的墙壁)碰撞的预测(prediction)。这种不利的条件可以根据从夹爪周围收集的感测数据(例如，夹爪感测数据)来确定，其指示出夹爪已经移动到小于表面的最小距离。相应地，依据夹爪感测数据判定为不利的条件时，可以中止和/或修改机器人手臂程序以避免发生不利的状况，否则机器人手臂程序会造成夹爪与腔壁碰撞。再者，夹爪感测器(例如，感测器可以从夹爪的周围收集感测数据)可以通过从自动化机器人手臂程序的每次迭代中收集感测数据来评估夹爪随着时间的推移而相互作用的环境。举例来说，夹爪感测器可以收集夹爪将晶圆放入或取出的半导体处理腔室上的温度数据。再举例来说，夹爪感测器可以收集夹爪可处理的各种晶圆的重量数据。因此，通过分析来自机器人手臂程序的各种迭代(iterations)的汇总数据(aggregateddata)，可从汇总数据中检测到异常值来确定不利的条件。在某些实施例中，这些异常值可以决定阈值(thresholdvalues)以定义不利的条件。这些异常值可依据对异常值的常规统计分析来判定。举例来说，这些异常值可以定义太重或太轻的晶圆的阈值，这可能代表晶圆破损或不当的抓取或夹持。再举例而言，这些异常值可以为半导体处理腔室定义过热或过冷的阈值(这可能代表半导体处理腔室有故障的可能性)。图1绘示了根据本揭露一些实施方式的机器人手臂104上的夹爪感测元件102的方块图100。如上文所述，机器人手臂104可以为一可程序化的机械手臂用以抓取、夹持和操作物体。机器人手臂104可包含基座106、至少一连杆108以及夹爪110。夹爪110可以是通过机器人手臂104用以抓取或夹持物体(例如，晶圆)的任何类型的动作器。夹爪可以利用任何类型的夹持抓取机构来操纵如晶圆的物体。举例来说，夹持机构(grippingmechanism)可以是压力夹持器(pressuregripper)(例如，通过向物体施加压力来夹持，如用钳式运动)、包封夹持器(envelopegripper)(例如，通过围绕要被操作的物体来夹持)、真空夹持器(vacuumgripper)(例如，通过吸力来夹持)，以及磁力夹持器(magneticgripper)(例如，通过使用电磁力来夹持)。在某些实施例中，夹爪可以利用至少两个指状部，其中一个指状部与另一个指状部相对。多个指状部可以用来施加压力作为压力夹持器和/或作为包封夹持器。基座106可以是机器人手臂末端的固定点。基座可以用来稳定机器人手臂。举例来说，基座106可以是机器人手臂的一部分，其与机器人手臂所在的表面112相互作用并将机器人手臂固定。表面112可以是各种半导体处理装置(例如，半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人手臂，其特征在于，包含：一基座；至少一连杆，固定于该基座；一夹具，固定于该至少一连杆，其中：该夹具包含一指状部，当该至少一连杆移动时，该夹具是配置用以固定一晶圆，且当该至少一连杆停止时，该夹具是配置用以释放该晶圆；以及一感测元件，设置于该指状部上，当该晶圆通过使用该指状部而被固定时，该感测元件是配置用以收集表征该机器人手臂与一半导体处理腔室的相互作用的感测数据。

【技术特征摘要】
2017.11.14 US 62/585,752;2018.01.30 US 15/883,5251.一种机器人手臂，其特征在于，包含：一基座；至少一连杆，固定于该基座；一夹具，固定于该至...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晏宏，陈铭锋，陈哲夫，陈鸿文，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71