[发明专利]三重托叉式的机械手臂结构及其角度监测模块

说明书

本发明提供一种三重托叉式的机械手臂结构，其包括：支撑框架，内侧设有滑轨；升降模块，其具有升降座可上、下滑动的结合于滑轨；旋转模块，其具有旋转杆可水平旋转的设置于升降座上；以及手臂模块，其具有：手臂框架，其固设于旋转杆的顶端；第一牙叉臂；第二牙叉臂；及第三牙叉臂均为板状且彼此上下平行并列可伸缩滑动的结合于手臂框架。借由本发明的实施，可以至少达成改善膜厚不均匀的问题。

技术领域

本发明涉及一种三重托叉式的机械手臂结构及其角度监测模块，特别是涉及一种应用于半导体光阻涂布显影机中，对晶圆片进行搬移的三重托叉式的机械手臂及其手臂模块/吸附式牙叉臂/托夹式牙叉臂结构。

背景技术

如图1A至图1B所示，有关半导体的制造技术，在黄光制程中，光阻涂布机可说是第一站，因此涂布机的稳定及均匀性，可说是决定制程良莠的首站关卡。为了达到自动化生产，一般均借由涂布机加以大量生产及制造，而涂布机内设有双牙叉臂的机械手臂P100，其具有第一牙叉臂310及第二牙叉臂320，又每一牙叉臂设有晶圆片托盘。

涂布机内依照制程的顺序，大致设有卡匣模块(CST)，用以在常温下存放晶圆片900；对位模块(ALN)，用以在常温下使被搬运的晶圆片900设定正确的位置；涂布模块(COT/DEV)，一般在23℃的温度下对晶圆片900进行镀膜作业；加热模块(HPL)，一般在120℃的温度下对镀膜后的晶圆片900加热，以使镀膜固化成型；固化后的晶圆片900又会再次放回卡匣模块(CST)，以便后续的搬运。

如图2所示，而上述的制程中，所有晶圆片900的搬运，都必须借由机器手臂P100加以完成。目前习知的机器手臂P100，均使用双牙叉臂的机械手臂；又在作业的安排上，两只牙叉臂必须频繁进出涂布模块在23℃及加热模块在120℃，使得两只牙叉臂310,320随着进出的次数增加，不断的产生升温现象。累积在两支牙叉臂上的温度，也造成不同时期被搬运晶圆片900，产生不同的温度影响。

经过实际检测，习知制程使用双牙叉臂机械手臂时，针对卡匣模块共25片(slot)晶圆片的每一片晶圆片其五个量测点，中央(Center)、底侧(Bottom)、右侧(Right)、左侧(Left)、及顶侧(Top)进行膜厚量测，发现当制作到第8片(slot)晶圆片时，在上述各量测点的膜厚(Thickness)，开始产生了严重的膜厚不一致性，这对后续组件的制做，在良率上也将造成严重的影响。

造成上述膜厚不一致所产生的均匀性(Uniformity)问题，其主要的原因是因为习知使用两支牙叉臂310,320进行全流程的搬运，牙叉臂310,320被加工后的热晶圆片持续加热后，造成后续待镀膜晶圆片，在搬运过程中就开始被具有余热的牙叉臂所加热，导致进涂布模块(COT/DEV)的晶圆片，其表面温度已经被热的牙叉臂310,320所影响，以致涂布模块生产的晶圆片膜厚均匀度(U％)也受到严重的影响。因此如何有效克服膜厚不一致的问题，已经成为半导体制程中一项重要的课题。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种三重托叉式的机械手臂结构及其角度监测模块，其主要是解决机械手臂设计及使用上造成晶圆片生产时，膜厚不均匀、水平旋转位置不精准、晶圆片夹持不当及机械手臂维修不易…等问题。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本发明提出的一种三重托叉式的机械手臂结构，其包括：支撑框架，其内侧设有滑轨；升降模块，其具有升降座，又借由升降驱动单元的驱动，使升降座可上、下滑动的结合于滑轨；旋转模块，其具有旋转杆，又借由水平旋转驱动单元的驱动，使旋转杆可水平旋转的设置于升降座上；以及手臂模块，其具有：手臂框架，其固设于旋转杆的顶端；第一牙叉臂，其借由第一驱动单元，伸缩滑动的结合于手臂框架；第二牙叉臂，其借由第二驱动单元，伸缩滑动的结合于手臂框架；第三牙叉臂，其借由第三驱动单元，伸缩滑动的结合于手臂框架；其中第一牙叉臂、第二牙叉臂、及第三牙叉臂均为板状且彼此上下平行并列的结构。

本发明的目的及解决其技术问题可以采用以下的技术措施来进一步实现。