TWM638135U

TWM638135U - 智慧晶圓傳送設備

Info

Publication number: TWM638135U
Application number: TW111206717U
Authority: TW
Inventors: 羅政新; 李岱柏
Original assignee: 樂華科技股份有限公司
Priority date: 2022-06-24
Filing date: 2022-06-24
Publication date: 2023-03-01

Abstract

本新型為有關一種智慧晶圓傳送設備，主要結構包括一內部界定一收容空間之裝置載體、一活動設置於收容空間內之晶圓傳輸組件、一設於收容空間內之氣體控制裝置、一連通該收容空間之空氣淨化裝置，並對應該晶圓傳輸組件設有複數第一震動感應器及一第一溫度感應器，對應該氣體控制裝置設有一流量感應器及一壓力感應器，對應該空氣淨化裝置設有一第二震動感應器及一壓差感應器，及利用一監控裝置在晶圓傳送設備運送過程中收集各感應器之數據，判斷晶圓傳輸組件、氣體控制裝置、空氣淨化裝置等是否運行異常，並監控其壽命以進行預防性的維修或保養。

Description

智慧晶圓傳送設備

本新型為提供一種利用大量感應器監控各元件的運行狀態，以判斷運作狀態、設定狀態及壽命狀態是否正常的智慧晶圓傳送設備。

按，在半導體裝置製造工程中，晶圓被要求在無粒子、無化學成分所致之環境中搬運，並使用密閉式的收容容器(Front-Opening Unified Pod，FOUP)、及在與處理裝置之間進行晶圓收授的搬送室(Equipment Front End Module，EFEM)。在搬送室中，通常藉由在設置於上部的風扇過濾單元(Fun Filter Unit，FFU)將外部乾淨氣體吸入無塵室內，使內部產生降流氣體而從地面排出至外部，可使搬送室內部穩定的獲得一定的清淨氣氛。

另外，晶圓被切割成晶片前，通常先以針測機(Probe)對晶片載環上的晶片進行測試，並依據各晶片的電性、光學性質、外觀等特性對晶片分類，再以晶片分揀機(Chip Mapping-Sorter)依據針測機所提供的晶片的位置資訊，將同一類別的晶片整齊的挑揀排列到另一晶片載環的膠膜上，以方便後續製程設備的作業。

然上述搬運室(EFEM)及晶片分揀機(SORTER)於使用時，存在下列問題與缺失尚待改進：

第一，一般僅針對其處理的晶圓進行保護及防護，而未對EFEM及SORTER本身進行保護及防護。

第二，EFEM及SORTER一般沒有可確保本身機械動作頻率行為、元件溫度、氣流氣壓、及靜電等狀況的監控設備，以避免所處理的晶圓受其影響而降低品質。

是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本新型之創作人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

故，本新型之創作人有鑑於上述缺失，乃蒐集相關資料，經由多方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種利用大量感應器監控各元件的運行狀態，以判斷運作狀態、設定狀態及壽命狀態是否正常之智慧晶圓傳送設備的新型專利者。

本新型之主要目的在於：可在晶圓運送過程中，偵測機台內部的氣壓氣流、機械動作頻率行為是否正常，以確保機台工作環境之品質，及進行預防性維修保養，進而延長機台壽命。

為達成上述目的，本新型之主要結構包括：一裝置載體、一收容空間、一晶圓傳輸組件、一氣體控制裝置、一空氣淨化裝置、複數第一震動感應器、一第一溫度感應器、一流量感應器、一壓力感應器、一第二震動感應器、一壓差感應器及一監控裝置，其中該收容空間界定於該裝置載體內，該晶圓傳輸組件活動設置於該收容空間內，該氣體控制裝置設於該收容空間內，該空氣淨化裝置設於該裝置載體一側且連通該收容空間，該些第一震動感應器設於該晶圓傳輸組件上，該第一溫度感應器設於該晶圓傳輸組件內，該流量感應器設於該氣體控制裝置上，該壓力感應器設於該氣體控制裝置上，該第二震動感應器設於該空氣淨化裝置上，該壓差感應器設於該空氣淨化裝置與該裝置載體之間，而該監控裝置資訊連結該些第一震動感應器、該第一溫度感應器、該流量感應器、該壓力感應器、該第二震動感應器、及該壓差感應器。

藉由在裝置載體的晶圓傳輸組件、氣體控制裝置、及空氣淨化裝置上，設置各種針對性的感應器，以偵測包括晶圓傳輸組件的機械狀況、溫升狀況，氣體控制裝置的氣流氣壓狀況、溫升狀況，及空氣淨化裝置的執行力與靜電消除能力，進而確保裝置載體之晶圓運送過程的品質與安全，以在保證晶圓品質不受影響的情況下，同時監控裝置載體的狀況而進行預防性的維修與保養。

藉由上述技術，可針對習用晶片分揀機(SORTER)及搬運室(EFEM)所存在之沒有可確保本身機械動作頻率行為、元件溫度、氣流氣壓、及靜電等狀況的監控設備的問題點加以突破，達到上述優點之實用進步性。

1:裝置載體

11:收容空間

12:平移機構

2:晶圓傳輸組件

21:升降機構

22:機械手臂

23:末端執行器

3:氣體控制裝置

4:空氣淨化裝置

51:第一震動感應器

52:第一溫度感應器

53:流量感應器

541:壓力感應器

55:第二震動感應器

56:壓差感應器

57:靜電感應器

58:第二溫度感應器

6:監控裝置

61:警報模組

第一圖係為本新型較佳實施例之立體透視圖。

第二圖係為本新型較佳實施例之結構方塊圖。

第三圖係為本新型較佳實施例之晶圓傳輸組件之感應示意圖。

第四圖係為本新型較佳實施例之氣體控制裝置之感應示意圖。

第五圖係為本新型較佳實施例之空氣淨化裝置之感應示意圖。

第六圖係為本新型較佳實施例之震動監控示意圖。

第七圖係為本新型較佳實施例之溫度監控示意圖。

第八圖係為本新型較佳實施例之壓差監控示意圖。

第九圖係為本新型較佳實施例之壓力及流量監控示意圖。

第十圖係為本新型再一較佳實施例之靜電感應示意圖。

第十一圖係為本新型再一較佳實施例之靜電監控示意圖。

第十二圖係為本新型又一較佳實施例之立體透視圖。

第十三圖係為本新型另一較佳實施例之立體圖。

為達成上述目的及功效，本新型所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本新型較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解。

請參閱第一圖及第二圖所示，係為本新型較佳實施例之立體透視圖及結構方塊圖，由圖中可清楚看出，本新型之晶圓傳送設備係為晶片分揀機(Chip Mapping-Sorter)或搬送室(Equipment Front End Module，EFEM)其中之一者，本實施例係以搬送室做為舉例，而本新型係包括：

一裝置載體1，且該裝置載體1內界定一收容空間11，本實施例之裝置載體1係以該搬送室之骨架及外殼做為舉例；

一晶圓傳輸組件2，係活動設置於該收容空間11內，該晶圓傳輸組件2具有一升降機構21、一樞設於該升降機構21上之機械手臂22、及一設於該機械手臂22一側之末端執行器23；

一氣體控制裝置3，係設於該收容空間11內；

一空氣淨化裝置4，係設於該裝置載體1一側且連通該收容空間 11，本實施例係以風扇過濾單元(Fun Filter Unit，FFU)做為舉例；

複數第一震動感應器51，係設於該晶圓傳輸組件2之該升降機構21及該末端執行器23上；

一第一溫度感應器52，係設於該晶圓傳輸組件2之該升降機構21一側；

一流量感應器53，係設於該氣體控制裝置3上；

一壓力感應器54，係設於該氣體控制裝置3上；

一第二震動感應器55，係設於該空氣淨化裝置4上；

一壓差感應器56，係設於該空氣淨化裝置4與該裝置載體1之間；及

一監控裝置6，係資訊連結該些第一震動感應器51、該第一溫度感應器52、該流量感應器53、該壓力感應器54、該第二震動感應器55、及該壓差感應器56，本實施例係以設置於裝置載體1上之人機介面做為舉例。

藉由上述之說明，已可了解本技術之結構，而依據這個結構之對應配合，更可利用大量感應器監控各元件的運行狀態，以判斷運作狀態、設定狀態及壽命狀態是否正常，而詳細之解說將於下述說明。

請同時配合參閱第一圖至第九圖所示，係為本新型較佳實施例之立體透視圖至壓力及流量監控示意圖，本實施例之第一震動感應器51及第二震動感應器55係以相對式電動感應器做為舉例，其主要是由彈簧、阻尼器及慣性質量塊組成的單自由振盪系統，其主要作用就是監測旋轉機械的震動情況，每種裝置都有自己的震動標準，超過震動值則表示機器出現異常；本實施例之第一溫度感應器52係以電阻式接觸型溫度計做為舉例，可透過傳導或對流達到熱平衡，而使其顯示值能直接表示被測對象的溫度，在一定的測溫範圍內，溫度計也可測量物體內部的溫度分布，故具有較高的測量精度，但對於運動體、小目標或熱容量很小的對象則會產生較大的測量誤差；本實施例之流量感應器53係以渦街流量計做為舉例，其根據流體振盪原理來測量流量，流體在管道中經過流量感應器53時，會在三角柱態樣的漩渦發生體一側，產生上下交替且正比於流速的兩道漩渦，其釋放頻率與流體平均速度及漩渦發生體的寬度有關，藉此計算出流體平均速度，再乘以橫截面積即可得到流量；本實施例之壓力感應器54係以氣壓感測器做為舉例，其主要的感測元件是一個對氣壓強弱很敏感的薄膜和一個頂針開關，並在電路上連接一個柔性電阻器。當被測氣體的壓力降低或升高時，這個薄膜變形帶動頂針，同時柔性電阻器的阻值將會改變，進而透過阻值變化計算出氣體壓力；本實施例之壓差感應器56係由鋁合金外殼、螺紋接口、旋塞及塔頭結構之組成做為舉例，其工作原理是被測壓力直接作用於膜片上，使膜片產生與水壓成正比的微位移，而使電容值發生變化，並利用電路檢測此變化以輸出一個相對應壓力的標準測量訊號。

實際使用時，乃藉由在裝置載體1上設置各種感應器，以在晶圓傳送設備運作時，針對晶圓傳輸組件2、氣體控制裝置3、及空氣淨化裝置4進行偵測。具體而言，本實施例之第一震動感應器51數量為二，並分別設置於晶圓傳輸組件2的升降機構21及末端執行器23上，以藉由各自偵測兩者震動頻率行為的改變，監控元件是否有安裝或設定異常(頻率穩定的超過標準)、是否發生零件老化(頻率逐漸超過標準)、是否有外力碰撞(頻率瞬間超過標準)，如第六圖(A)之運行異常、(B)之壽命異常、及(C)之外力異常，同理，第二震動感應器55乃設置於空氣淨化裝置4上，以監控元件是否有安裝或設定異常、是否有外力碰撞、是否發生零件老化，進而確保空氣淨化裝置4可吸入潔淨空氣與排出內部空氣。第一溫度感應器52也是設在升降機構21上，藉由即時偵測其溫升狀況，判斷過熱原因是環境異常(溫度瞬間異常)或是過載異常(某時間點過後溫度持續異常)所致(如第七圖所示)，以防止溫度過高造成的潤滑油品質加速劣化、及因熱膨脹導致的精度變異，進而避免機械手臂22動作不順暢或定位失準。壓差感應器56用以偵測裝置載體1內的收容空間11與外部空間的壓力差，藉此偵測裝置載體1內部是否維持正常正壓(如第八圖所示)，以防止灰塵流入機台內。流量感應器53及壓力感應器54是設置在氣體控制裝置3上，用以偵測收容空間11內的氣體流量及氣體壓力，如第九圖所示，以判斷是否發生供給過高(持續超標)、供給過低(持續低於標準)、或壽命異常(某時間點過後持續異常)，進而避免發生空氣淨化裝置4執行力不足，或靜電消除能力下降的問題。

最後，利用監控裝置6收集並記錄所有感測數據，以確保裝置載體1之晶圓運送過程品質與安全，並在保證晶圓品質不受影響的情況下，同時監控裝置載體1的狀況而進行預防性的維修與保養。

請同時配合參閱第十圖及第十一圖所示，係為本新型再一較佳實施例之靜電感應示意圖及靜電監控示意圖，由圖中可清楚看出，本實施例與上述實施例為大同小異，僅於該裝置載體1上設有一靜電感應器57，本實施例之靜電感應器57係以具有壓敏電阻的電荷偵測器做為舉例，其係利用壓敏電阻的電阻值會隨著外界電壓變化之特性，感應外界電荷使電壓改變元件電阻，而電流會走電阻較小的路徑，於是待測物的靜電荷能決定亮紅燈或綠燈，進而判斷靜電放電值(electrostatic discharge，ESD)是否超標。同理，根據靜電感應器57紀錄的電阻值時間變化曲線，也可判斷是否發生配置異常(持續超標)、或壽命異常(某時間點過後持續異常)之狀況，同時達到監控靜電強度，防止產品發生靜電擊穿之現象，且靜電感應器57之偵測結果，同樣會記錄於監控裝置6中。

請同時配合參閱第十二圖所示，係為本新型又一較佳實施例之立體透視圖，由圖中可清楚看出，本實施例與上述實施例為大同小異，僅於該裝置載體1內設有一平移機構12，係連結該晶圓傳輸組件2，且該平移機構12上具有一第二溫度感應器58。該平移機構12係以滑動平台做為舉例，並供帶動晶圓傳輸組件2進行水平移動，且平移機構12上同樣可設有第一震動感應器51及第二溫度感應器58，以偵測震動頻率行為的改變，監控元件是否有安裝或設定異常、是否有外力碰撞、是否發生零件老化。

請同時配合參閱第十三圖所示，係為本新型另一較佳實施例之立體圖，由圖中可清楚看出，本實施例與上述實施例為大同小異，僅於該監控裝置6具有一警報模組61，本實施例之警報模組61係以設於裝置載體1上之三色警示燈做為舉例，該警報模組61乃配合監控裝置6收集到的感測數據，即時判斷有無發生異常，並於異常發生時啟動警報模組61，以供使用者在第一時間檢視異常問題。

惟，以上所述僅為本新型之較佳實施例而已，非因此即侷限本新型之專利範圍，故舉凡運用本新型說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本新型之專利範圍內，合予陳明。

綜上所述，本新型之智慧晶圓傳送設備於使用時，為確實能達到其功效及目的，故本新型誠為一實用性優異之新型，為符合新型專利之申請要件，爰依法提出申請，盼審委早日賜准本新型，以保障創作人之辛苦創作，倘若鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，創作人定當竭力配合，實感德便。