智能化的晶片搬运系统和方法技术方案

一种用于搬运刚性但可挠曲盘片（特别是半导体晶片）的系统，该系统能对一晶片的两面进行加工。可利用光束来探测一晶片的边缘、确认一晶片位置和确定晶片的尺寸。一晶片手组件可在一晶片下方或在平行叠置但相互间隔的各晶片之间滑动时，一个或多个转动指转动９０°而到达垂直于刚性手组件所在平面的位置。该手组件还包括一个或多个垂直于手组件所在表面的杆件。各指形件和杆件构成了可将晶片抓持于其间的一个三角形的三个角。一通过一臂件作用的直移电磁铁可控制指形件或杆件的横向移动，以便以可控的拉力将晶片抓持在所述固定杆和移动指之间。此拉力受到供给至直移电磁铁的驱动能量大小的控制。同样地，还揭示了本发明专利技术系统之装置的使用方法。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】这是1998年7月10日递交的美国专利申请09/113,857的部分继续申请。 专利技术
技术介绍
领域本专利技术涉及用于搬运和短距离传送圆盘形平片的系统，所述平片由刚性但可挠曲的材料制成，可以是例如集成电路晶片或类似的材料。特别是，本专利技术涉及一种智能化的集成电路晶片定位和搬运系统以及一种能有选择地对一晶片的两个侧面加以定位和加工的方法。已有技术的描述半导体晶片是通过复杂的多步骤工艺来生产的。精密的集成电路型电子芯片是由晶片获得的，经常需要100多个加工步骤。很多加工步骤都需要将芯片非常精确地定位，这是因为用来制造芯片的亚微米范畴的技术容易受误差影响，并且需要仔细地检查。还有，加工之前的晶片是非常昂贵的，加工之后则更贵。因此，迫切希望加强对晶片加工和搬运的控制。由于集成电路的高生产率，因而需要快速而且批量地加工带有各种电路的晶片。普通被加工晶片的直径为大约4英寸至大约12英寸。这些晶片通常以非常靠近地垂直叠置的方式被容纳在盒子或载盒内，以便进行加工。在加工时，通常需要将各个晶片从其容纳盒中单独地取出，随后将晶片装入所用的加工设备，接着再将加工后的晶片送回一接收盒或载盒。该接收盒可以不同于第一个盒子，晶片(通常是硅)的脆性会造成进一步的限制。长期以来，将尺寸各异的晶片取出、加工和重新安置的工作已经形成了这么一个需求，即，需要能对晶片进行加工的更有效的设备和方法。此外，由于晶片较薄并且是用脆性材料制作的，所以由搬运装置施加于晶片的压力是非常重要的，必须小心地控制抓持压力，以使昂贵的晶片发生弯曲、开裂或碎裂现象减至最小，同时又确保有足够可靠的抓持力作用于晶片而避免其在搬运过程中掉落。1992年4月14日授权的、题为“晶片检验系统”的美国专利5,105,147(“Karasikov”等人)是现有技术的至少一个方面的代表。所揭示的这种系统是用于对硅晶片上的印刷电路进行半自动地检验。在Karasikov专利中包括一浮动工作台和一机器人手臂光学检验装置的组合，后者包括一用于将晶片对准和定位的精密的光扫描器。Karasikov是这样将所涉晶片取出的，即，对晶片外周的一个狭窄区域施加真空。利用本专利技术的教导，可以改善Karasikov专利机构的加工误差问题。同样地，1996年4月2日授予“Bartunek”等人的美国专利申请5,504,345揭示了一种双光束传感器以及边缘探测系统和方法。它是采用两个光源或固态激光来探测所涉晶片的边缘。Bartunek专利大体说明了可以用激光来探测一晶片或光盘的反射面。其它已知的晶片搬运系统涉及晶片定位方面的改进，或者是用于搬运晶片的半自动装置。非常有利的是，能在一个系统中同时改善这两方面的性能。利用激光可以避免真空技术所带来的缺陷，可解决长期以来渴望解决的问题。例如，现有技术经常采用安装在机器人手臂上的真空吸盘来取出或安置盒子中的各个晶片。由于每个盒子以及盒子内的每个晶片的位置都是不同的，因而必须将每个圆片在相对于某些参数而言的三维坐标平面(“X、Y和Z”)内的位置输入软件驱动系统，该系统可对用于搬运晶片的机器人手臂加以控制。现有的方法需要在对每次定位进行机械测量之后，人工地将数据输入所用的软件。这是一个费时的过程，而且很可能有人为错误的问题。已有的各种盒子和盒子支座也有很大的差别，基本上需要对每个所用的盒子进行校准。此外，这些限制或制约因素的复杂之处在于，例如，在半便携式加工系统中，系统任何部分的重新定位都将招致新的校准。传统的真空吸盘还会诱发加工步骤的有害产物(artifact)，这些产物可导致很低的工业效能。所用真空吸盘的任何翘曲都可能造成空气泄漏而导致故障。由于真空吸盘必须薄并且包含空气通道，因而难以建立，并且成本很高。此外，由于晶片由表面吸持，所以很容易在高速加工所需的高加速度情况下滑脱。圆片与机械手的任何不对准都会导致系统故障。会频繁地发生机械手本身对表面的污染。同样地，需要一种对半导体晶片的两个侧面进行加工的方式。在已有技术中，只有很少量的专利涉及能解决该问题的方案以及搬运晶片以便加工的方法。因此，本
亟需如本专利技术所教导的改进。另一种提升晶片的方法是采用机械夹具，1996年11月5日授予“Crisman”等人的美国专利5,570,920采用了一台直流电动机来驱动一机器人手指。与本专利技术的教导不同，它是采用手指内表面上的应变仪171、173、175来检测夹持压力，一旦它们被启动，就可以使电动机停转。再例如，1995年6月13日授予“Yasuhara”等人的美国专利5,435,133采用了根据定位信号来驱动机器人手指的伺服电动机。然而，其中没有发现用传感器来指示并控制夹持力。同样地，这种手部的复杂的连接/脱开部分是Yasuhara专利揭示的重点，这是该专利不同于本专利技术教导之处。另外，1995年1月3日授予“Guo”等人的美国专利申请5,378,033采用了一个可用于所有机械手指的单个驱动机构，藉以使各手指可对夹持目标施加均匀的力。Guo专利教导了一种纯机械的机械手或假手。但其中没有明显地揭示控制驱动机构的方法，这是Guo专利不同于本专利技术教导之处。1994年1月25日授予“Schulz”的美国专利5,280,981采用了一个响应载荷的两速驱动组件和一滑动离合器。请参见第9栏第63行一第10栏第28行。重要的是，Schulz专利的数字式驱动机构的设想，既不采用电磁铁，也不采用发电装置(其利用与电流成正比的力)。1992年2月23日授予“Tomita”等人的美国专利5,188,501涉及一种晶片传送系统，它采用一组在晶片下方枢转的爪来作为晶片的提升平台。因此，Tomita专利不同于本专利技术的教导，因为它是通过产生一个托举晶片的提升力来工作的，而不是对晶片施加一个夹持力。1992年12月22日授予“Jacobsen”的美国专利5,172,951没有揭示张力探测或控制技术。这种“机器人式抓持装置”以三个自由度工作，但没有揭示诸如成为本专利技术一个目的的有关晶片合适(wafer-friendly)使用方面的内容。1992年4月4日授予“Bartholet”的美国专利5,108,140包括一掌板和若干个抓持器，在抓持器的上表面上具有触觉或其它传感器，用以检测有效载荷，或对控制机构提供输入信号(第5栏，第20-37行)。借助该装置可形成一个类似老虎钳一样的抓持作用，但是没有给出检测或控制抓持力的装置。授予“Ulrich”的1996年3月26日的美国专利5,501,49和1990年9月18日的美国专利4,957,320分别采用了位于手指和手掌的掌面上的触觉传感器200、210。1982年9月28日授予“Rovetta”等人的美国专利4,354,553揭示了一种三手指抓持系统，其中由各手指所施加的力是由拉索42、43、44沿着手指内表面提供的，这样，施加于手指的张力就会导致手指向内枢转，从而抓紧其所保持的物体。Rovetta专利的图6中所示的连接于各拉索的传感器84、85、86可检测施加于拉索的牵引力，这使得Rovetta专利不同于本专利技术的教导。最后，美国专利4,654,793(“Guinot”)在手指上安装了应变仪26、28。因此，由于没有任何一种已有技术完全揭示了能解决本专利技术需解决之问题的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于搬运晶片和类似基片装置的系统，包括下列组合：一手组件；一用于抓持、传送和释放所述需搬运基片装置的装置；至少一个用于编程和实施一所需动作顺序的控制装置；以及取决于送给至所述抓持装置的驱动力的抓持压力控制装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥维尔雷霍布洛克斯，
申请(专利权)人：奥维尔雷霍布洛克斯，
类型：发明
国别省市：US[美国]