TWI616973B - 伯努利末端執行器 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種伯努利末端執行器，用於傳送一基板，包含：一本體，具有一氣體傳送通道、一進氣孔和至少一第一出氣孔，其中該氣體傳送通道連通該進氣孔和該至少一第一出氣孔；以及一間隔蓋板，覆蓋在該氣體傳送通道上，其中該本體在該氣體傳送通道內具有相對該本體之表面不同深度的第一階梯面和第二階梯面。

Description

伯努利末端執行器

本發明是關於一種用於傳送基板的末端執行器，特別是關於一種於傳送基板的伯努利末端執行器。

隨著半導體產品朝著輕薄短小的趨勢發展，封裝前的晶圓的厚度也趨於薄型化。相應地，對於大尺寸的晶圓而言，當厚度減薄之後在製造過程中極易產生碎裂。舉例來說，當晶圓的厚度減薄至300微米(μm)以下時，若採用一般真空吸盤吸取該薄型的晶圓容易因為施力過大或不平均而導致該晶圓破碎。

因此，為了避免在傳送與處理期間損壞晶圓，現今已經發展出多種針對薄型晶圓的傳送設備，其中一種為利用伯努利原理而發展出的伯努利末端執行器，其通常被安裝固定在傳送裝置之機械手臂的前端，用於承載和取放薄型晶圓。該伯努利末端執行器具有一中空的氣體傳送通道，且該氣體傳送通道的兩側分別設置進氣孔和出氣孔。藉由從該進氣孔注入一壓縮氣體，使該壓縮氣體沿著該氣體傳送通道從該出氣孔高速噴出，進而帶動該出氣孔周圍的空氣往該出氣孔高速地流動以產生吸附作用。

然而，在習知的伯努利末端執行器中，為了產生足夠大的吸附力以及足夠廣的吸附區域，必須在該進氣孔注入至少2.5公斤的壓縮氣體。也就是說，注入之壓縮氣體產生的作用力與實際需要的吸附力有相當 大的落差，故若是單一出氣孔設計不當時容易發現單點吸附力過大的問題。意味著，在習知的伯努利末端執行器中存在難以精細地調控實際產生之吸附力和吸附區域的問題。因此，當藉由習知的伯努利末端執行器傳送厚度減薄至100微米，甚至是75微米以下的晶圓時仍存在相當高的破片率。

有鑑於此，有必要提出一種新的伯努利末端執行器，以解決習知技術中存在的技術問題。

為解決上述習知技術之問題，本發明之目的在於提供一種伯努利末端執行器，其通過改變氣體傳送通道和與基板接觸之表面的設計，以在該伯努利末端執行器生成均勻分布的吸附力和足夠寬廣的吸附區域，進而達到縮減注入之氣體量，並且可解決因單點吸附力過大導致晶圓破片的問題。

為達成上述目的，本發明提供一種伯努利末端執行器，用於傳送一基板，包含：一本體，包含一第一面和一相對該第一面之第二面，並且該本體沿著該第一面形成有一進氣孔和至少一第一出氣孔，以及該本體沿著該第二面形成有一氣體傳送通道，其中該氣體傳送通道連通該進氣孔和該至少一第一出氣孔；以及一間隔蓋板，覆蓋在該氣體傳送通道上，其中該本體在該氣體傳送通道內具有相對該本體之該第二面不同深度的第一階梯面和第二階梯面。

本發明其中之一較佳實施例當中，該本體沿著該第一面設置有複數個溝槽和一連通該複數個溝槽之連接通道，並且該至少一第一出氣孔形成在該本體之該連接通道之位置。

本發明其中之一較佳實施例當中，該複數個溝槽為依序排列的半環形溝槽，並且該複數個溝槽的長度依序遞增。

本發明其中之一較佳實施例當中，該本體包含一用於與一機械手臂組合之延伸部和一用於承載該基板之承載部，其中該氣體傳送通道、該進氣孔和該至少一第一出氣孔位在該承載部。

本發明其中之一較佳實施例當中，該第二階梯面相對該本體之該第二面的深度大於該第一階梯面相對該本體之該第二面的深度，並且該至少一第一出氣孔設置在靠近該第一階梯面與該第二階梯面交接的位置。

本發明其中之一較佳實施例當中，該至少一第一出氣孔設置在該第二階梯面上。

本發明其中之一較佳實施例當中，該氣體傳送通道延伸至該本體之一側邊以形成至少一第二出氣孔，並且該至少一第二出氣孔的出氣方向垂直於該至少一第一出氣孔的出氣方向。

本發明其中之一較佳實施例當中，該至少一第二出氣孔的出氣方向平行於該伯努利末端執行器之行進方向。

本發明其中之一較佳實施例當中，該本體的外型呈現一「Y」字型，該氣體傳送通道延伸至該本體之對稱的兩側邊以在對稱的兩側邊分別形成一第二出氣孔，並且該氣體傳送通道還包含另一第二出氣孔設置在該本體之該對稱的兩側邊之間，以及其中該第二出氣孔的出氣方向垂直於該至少一第一出氣孔的出氣方向。

本發明其中之一較佳實施例當中，該伯努利末端執行器進一 步包含一感測器，設置在該本體之該第一面，用於感測是否有該基板放置在該伯努利末端執行器上。

本發明還提供一種伯努利末端執行器，用於傳送一基板，包含：一本體，包含一第一面和一相對該第一面之第二面，並且該本體沿著該第一面形成有一進氣孔和至少一第一出氣孔，以及該本體沿著該第二面形成有一氣體傳送通道，其中該氣體傳送通道連通該進氣孔和該至少一第一出氣孔；以及一間隔蓋板，覆蓋在該氣體傳送通道上，其中該本體沿著該第一面設置有複數個溝槽和一連通該複數個溝槽之連接通道，以及該至少一第一出氣孔形成在該本體之該連接通道之位置。

本發明其中之一較佳實施例當中，該本體在該氣體傳送通道內具有相對該本體之該第二面不同深度的第一階梯面和第二階梯面。

相較於習知技術，本發明藉由在氣體傳送通道設置階梯差，以及在伯努利末端執行器上與基板接觸的表面設置多個依序排列的溝槽，使得該伯努利末端執行器能生成均勻分布的吸附力和足夠寬廣的吸附區域，故能有效地降低注入之壓縮氣體的力道，以縮減注入之壓縮氣體的力道與實際對於晶圓單點所需的吸附力之間的差距，進而解決因對晶圓單點施加的吸附力過大導致破片的問題。

10、10’、20、30、30’、40‧‧‧伯努利末端執行器

100、300‧‧‧本體

102、302‧‧‧第一面

104、304‧‧‧第二面

110、310‧‧‧承載部

120、320‧‧‧延伸部

130、330‧‧‧第一出氣孔

135、335‧‧‧第二出氣孔

140、340‧‧‧進氣孔

150‧‧‧氣體傳送通道

160‧‧‧溝槽

172‧‧‧連接通道

174‧‧‧輔助連接通道

200、400‧‧‧間隔蓋板

21‧‧‧鎖固孔

500‧‧‧感測器

A-A‧‧‧截線

B-B‧‧‧截線

F‧‧‧對應第5B圖之部分

G‧‧‧對應第4B圖之部分

H1、H2、H3‧‧‧深度

S1‧‧‧第一階梯面

S2‧‧‧第二階梯面

S3‧‧‧第三階梯面

X、Y、Z‧‧‧方向

R‧‧‧區域

第1圖顯示一種根據本發明之第一較佳實施例之伯努利末端執行器的上視立體圖；第2圖顯示第1圖之伯努利末端執行器的下視平面圖； 第3圖顯示第1圖之伯努利末端執行器之本體的下視立體圖；第4A圖顯示沿著第2圖之A-A截線之剖面圖；第4B圖顯示第4A圖之G部分之放大圖；第5A圖顯示沿著第2圖之B-B截線之剖面圖；第5B圖顯示第5A圖之F部分之放大圖；第6圖顯示一種根據本發明之第二較佳實施例之伯努利末端執行器的立體圖；第7圖顯示一種根據本發明之第三較佳實施例之伯努利末端執行器的立體圖；第8圖顯示第7圖之伯努利末端執行器的下視平面圖；第9圖顯示第7圖之伯努利末端執行器之本體的下視立體圖；以及第10圖顯示一種根據本發明之第四較佳實施例之伯努利末端執行器的立體圖。

為了讓本發明之上述及其他目的、特徵、優點能更明顯易懂，下文將特舉本發明較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

請參照第1圖和第2圖，其第1圖顯示一種根據本發明之第一較佳實施例之伯努利末端執行器10的上視立體圖，以及第2圖顯示第1圖之伯努利末端執行器10的下視平面圖。該伯努利末端執行器10可裝設在一自動化控制裝置的機械手臂上，用於承載、傳送和取放一基板。較佳地，該基板為一薄型的半導體晶圓。如第1圖和第2圖所示，該伯努利末端執行器10包含一本體100和一間隔蓋板200。該本體100大致呈現一「Y」字型，具有 一承載部110和一延伸部120。該本體100的厚度較佳地小於3毫米(mm)，故該伯努利末端執行器10伸入卡匣內時，其可順利地通過任兩片晶圓之間的空間。該延伸部120上設置有一進氣孔140，用於與一氣體供應源連接。該承載部110上設置有一對第一出氣孔130和一對第二出氣孔135，其中該對第一出氣孔130和該對第二出氣孔135分別位在該承載部110之對稱的兩側。如第1圖所示，該對第一出氣孔130的出氣方向Z垂直於該對第二出氣孔135的出氣方向X。應當注意的是，在本實施例中該第二出氣孔135的出氣方向X平行於該伯努利末端執行器10的行進方向，此設計是為了配合在一般放置晶圓的卡匣中，卡匣正對於該伯努利末端執行器10的行進方向的位置通常是採用簍空無遮蔽的設計，故當該第二出氣孔135噴出氣體時，氣體可順利地朝卡匣外排出不會造成放置在卡匣上的晶圓的晃動。由此可知，本發明之該第二出氣孔135的出氣方向較佳地可視對應使用的卡匣結構而改變其出氣方向的設計。

請參照第1圖至第3圖，第3圖顯示第1圖之伯努利末端執行器10之本體100的下視立體圖。該本體100包含一第一面102和一相對該第一面102之第二面104。該本體100之該第二面104設置有相對該第二面104凹陷的氣體傳送通道150，其中該氣體傳送通道150延伸至該本體100之側邊以形成該對第二出氣孔135。為了防止氣體從該第二面104洩漏，該間隔蓋板200覆蓋在該本體100之該氣體傳送通道150上，進而形成僅連通該進氣孔140和該對第一出氣孔130與該對第二出氣孔135的該氣體傳送通道150。當藉由氣體供應源從該進氣孔140注入一壓縮氣體時，該壓縮氣體經由該氣體傳送通道150傳送至該本體100之該承載部110，接著經由該對第一出氣孔130與該對 第二出氣孔135高速噴出，進而帶動該承載部110上之對應出氣位置的周圍(如第5B圖中的虛線區域R)的空氣高速地流動以產生吸附作用。

請參照第4A圖和第4B圖，第4A圖顯示沿著第2圖之A-A截線之剖面圖，以及第4B圖顯示第4A圖之G部分之放大圖。該本體100具有相對該第二面104凹陷不同深度的第一階梯面S1、第二階梯面S2和第三階梯面S3，其中該第三階梯面S3相對於該第二面104之深度H3淺於該第一階梯面S1和該第二階梯面S2相對於該第二面104之深度。該第一階梯面S1和該第二階梯面S2之特徵將於後續詳細描述。該第三階梯面S3是用於與該間隔蓋板200固定連接，並且當該間隔蓋板200放置在該第三階梯面S3上時，該間隔蓋板200之外表面會與該本體100之該第二面104共平面。也就是說，從該伯努利末端執行器10的下方(即，從第2圖的方向)視之時，該本體100與該間隔蓋板200之接合處不具有階梯差。

請參照第5A圖和第5B圖，第5A圖顯示沿著第2圖之B-B截線之剖面圖，以及第5B圖顯示第5A圖之F部分之放大圖。該本體100具有相對該第二面104凹陷深度H1的該第一階梯面S1和相對該第二面104凹陷深度H2的該第二階梯面S2。如同前述，由於該間隔蓋板200之外表面會與該本體100之該第二面104共平面，因此在第5B圖中該第一階梯面S1和該第二階梯面S2相對該間隔蓋板200之外表面凹陷的深度相當於相對該本體100之該第二面104凹陷的深度。如第5B圖所示，該第一出氣孔130設置在該第二階梯面S2，且位在靠近該第一階梯面S1與該第二階梯面S2交接的位置。因此，本發明藉由該第一階梯面S1和該第二階梯面S2之間的階梯差設計，可提升壓縮氣體經由該第一出氣孔130噴出而產生的壓差比，故可達到有效地降低 注入之壓縮氣體的力道，以縮減注入之壓縮氣體的力道與實際對於基板單點所需的吸附力之間的差距，進而避免因存在單點吸附力過大導致薄型基板破碎的問題。此外，經由實驗證實，當藉由習知的伯努利末端執行器與本發明的該伯努利末端執行器10傳送同一基板時，本發明只需注入力道相較習知技術之十分之一的壓縮氣體，即可達到搬運和傳送基板的效果。故，藉由本發明的該伯努利末端執行器10傳送基板還可有效地節省消耗的氣體量。

如第1圖所示，該伯努利末端執行器10之該本體100之該第一面102設置有四個溝槽160和兩個連通該四個溝槽160之連接通道172和一個輔助連接通道174，其中該四個溝槽160為依序排列的半環形溝槽，並且該四個溝槽160的長度依序遞增。該對第一出氣孔130分別形成在該兩個連接通道172上。可以理解的是，該等溝槽160、該等連接通道172和該輔助連接通道174的數量僅作為一種示例，本發明並不局限于此。該等溝槽160和該等連接通道172和輔助連接通道174皆相對於該本體100之該第一面102凹陷一特定深度(如第4A圖所示)。因此，當氣體從該對第一出氣孔130噴出時，氣體會經由該等連接通道172傳遞至該等溝槽160內。在本實施例中，藉由多道半環形溝槽160的設計，使得該伯努利末端執行器10會由內而外(從最內層的該溝槽160往最外層之該溝槽160)逐漸生成吸附力，以達到順向整平晶圓的效果，故可避免當晶圓非平坦的放置時，採用紊亂多點一起對晶圓施加吸附力，容易發生因晶圓內部應力不平均而破碎的問題。

請參照第6圖，其顯示一種根據本發明之第二較佳實施例之伯努利末端執行器20的立體圖。該伯努利末端執行器20是由兩個相同的伯 努利末端執行器10’疊置組合而形成，以達到可雙面吸附的效果。第二較佳實施例之該伯努利末端執行器10’之結構和特徵大致相同於第一較佳實施例之該伯努利末端執行器10，在此不加以贅述。第二較佳實施例之該伯努利末端執行器10’相較於第一較佳實施例之該伯努利末端執行器10差別在於，該伯努利末端執行器10’上設置有複數個鎖固孔21。藉由鎖固件將該兩個伯努利末端執行器10’鎖固在一起，可避免該伯努利末端執行器20因厚度過薄而翹曲變形。

請參照第7圖到第9圖，第7圖顯示一種根據本發明之第三較佳實施例之伯努利末端執行器30的立體圖，第8圖顯示第7圖之伯努利末端執行器30的下視平面圖，以及第9圖顯示第7圖之伯努利末端執行器30之本體300的下視立體圖。該伯努利末端執行器30包含一本體300和一間隔蓋板400。該本體300具有一第一面302和一相對該第一面302之第二面304，並且大致呈現一「Y」字型，包含一承載部310和一延伸部320。該延伸部320上設置有一進氣孔340，用於與一氣體供應源連接。該間隔蓋板400覆蓋在該本體300之氣體傳送通道350上。第三較佳實施例之該伯努利末端執行器30之結構和特徵大致相同於第一較佳實施例之該伯努利末端執行器10。例如，在第三較佳實施例中，該承載部310上設置有一對第一出氣孔330，並且該氣體傳送通道350對應於該對第一出氣孔330的結構和特徵大致相同於第一較佳實施例，在此不加以贅述。

如第7圖到第9圖所示，第三較佳實施例之該伯努利末端執行器30和第一較佳實施例之該伯努利末端執行器10兩者差別在於，第三較佳實施例之該伯努利末端執行器30進一步包含一感測器500，以及該承載部 310上設置有三個第二出氣孔335，其中該三個第二出氣孔335位在該承載部310之對稱的兩側以及中間。具體來說，該氣體傳送通道350延伸至「Y」字型的該本體300之對稱的兩側邊，以在對稱的兩側邊分別形成一第二出氣孔335，並且該氣體傳送通道350還包含另一第二出氣孔335設置在該本體300之該對稱的兩側邊之間。該第二出氣孔335的出氣方向垂直於該第一出氣孔330的出氣方向。在第三較佳實施例中，藉由在對應該本體300之該承載部310之中間的位置增設該第二出氣孔335，使得該伯努利末端執行器30施加在基板上的吸附力更為均勻。另一方面，在第三較佳實施例中，該感測器500是設置在該本體300之該第一面302，並且是設置該承載部310的位置。因此，可藉由該感測器500感測是否有基板放置在該伯努利末端執行器30上。

請參照第10圖，其顯示一種根據本發明之第四較佳實施例之伯努利末端執行器40的立體圖。該伯努利末端執行器40是由兩個相同的伯努利末端執行器30’疊置組合而形成，以達到可雙面吸附的效果。第四較佳實施例之該伯努利末端執行器30’之結構和特徵大致相同於第三較佳實施例之該伯努利末端執行器30，在此不加以贅述。在第四較佳實施例中，該兩個伯努利末端執行器30’可藉由各種適合的鎖固件鎖固在一起，進而避免該伯努利末端執行器40因厚度過薄而翹曲變形。

綜上所述，本發明藉由在氣體傳送通道設置階梯差，以及在伯努利末端執行器上與基板接觸的表面設置多個依序排列的溝槽，使得該伯努利末端執行器能生成均勻分布的吸附力和足夠寬廣的吸附區域，故能有效地降低注入之壓縮氣體的力道，以縮減注入之壓縮氣體的力道與實際 對於晶圓單點所需的吸附力之間的差距，進而解決因對晶圓單點施加的吸附力過大導致破片的問題。

Claims (18)

1. 一種伯努利末端執行器，用於傳送一基板，包含：一本體，包含一第一面和一相對該第一面之第二面，並且該本體沿著該第一面形成有一進氣孔和至少一第一出氣孔，以及該本體沿著該第二面形成有一氣體傳送通道，其中該氣體傳送通道連通該進氣孔和該至少一第一出氣孔；以及一間隔蓋板，覆蓋在該氣體傳送通道上，其中該本體在該氣體傳送通道內具有相對該本體之該第二面不同深度的第一階梯面和第二階梯面；以及其中該本體沿著該第一面設置有複數個溝槽和一連通該複數個溝槽之連接通道，並且該至少一第一出氣孔形成在該本體之該連接通道之位置。
2. 如申請專利範圍第1項所述之伯努利末端執行器，其中該複數個溝槽為依序排列的半環形溝槽，並且該複數個溝槽的長度依序遞增。
3. 如申請專利範圍第1項所述之伯努利末端執行器，其中該本體包含一用於與一機械手臂組合之延伸部和一用於承載該基板之承載部，其中該氣體傳送通道和該至少一第一出氣孔皆位在該承載部。
4. 如申請專利範圍第3項所述之伯努利末端執行器，其中該第二階梯面相對該本體之該第二面的深度大於該第一階梯面相對該本體之該第二面的深度，並且該至少一第一出氣孔設置在靠近該第一階梯面與該第二階梯面交接的位置。
5. 如申請專利範圍第4項所述之伯努利末端執行器，其中該至少一第一出氣孔設置在該第二階梯面上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之伯努利末端執行器，其中該氣體傳送通道延伸至該本體之一側邊以形成至少一第二出氣孔，並且該至少一第二出氣孔的出氣方向垂直於該至少一第一出氣孔的出氣方向。
7. 如申請專利範圍第6項所述之伯努利末端執行器，其中該至少一第二出氣孔的出氣方向平行於該伯努利末端執行器之行進方向。
8. 如申請專利範圍第1項所述之伯努利末端執行器，其中該本體的外型呈現一「Y」字型，該氣體傳送通道延伸至該本體之對稱的兩側邊以在對稱的兩側邊分別形成一第二出氣孔，並且該氣體傳送通道還包含另一第二出氣孔設置在該本體之該對稱的兩側邊之間，以及其中該第二出氣孔的出氣方向垂直於該至少一第一出氣孔的出氣方向。
9. 如申請專利範圍第1項所述之伯努利末端執行器，其中該伯努利末端執行器進一步包含一感測器，設置在該本體之該第一面，用於感測是否有該基板放置在該伯努利末端執行器上。
10. 一種伯努利末端執行器，用於傳送一基板，包含：一本體，包含一第一面和一相對該第一面之第二面，並且該本體沿著該第一面形成有一進氣孔和至少一第一出氣孔，以及該本體沿著該第二面形成有一氣體傳送通道，其中該氣體傳送通道連通該進氣孔和該至少一第一出氣孔；以及一間隔蓋板，覆蓋在該氣體傳送通道上，其中該本體沿著該第一面設置有複數個溝槽和一連通該複數個溝槽之連接通道，以及該至少一第一出氣孔形成在該本體之該連接通道之位置。
11. 如申請專利範圍第10項所述之伯努利末端執行器，其中該複數個溝槽為 依序排列的半環形溝槽，並且該複數個溝槽的長度依序遞增。
12. 如申請專利範圍第10項所述之伯努利末端執行器，其中該本體在該氣體傳送通道內具有相對該本體之該第二面不同深度的第一階梯面和第二階梯面，以及其中該第二階梯面相對該本體之該第二面的深度大於該第一階梯面相對該本體之該第二面的深度，並且該至少一第一出氣孔設置在靠近該第一階梯面與該第二階梯面交接的位置。
13. 如申請專利範圍第12項所述之伯努利末端執行器，其中該至少一第一出氣孔設置在該第二階梯面上。
14. 如申請專利範圍第10項所述之伯努利末端執行器，其中該氣體傳送通道延伸至該本體之一側邊以形成至少一第二出氣孔，並且該至少一第二出氣孔的出氣方向垂直於該至少一第一出氣孔的出氣方向。
15. 如申請專利範圍第14項所述之伯努利末端執行器，其中該至少一第二出氣孔的出氣方向平行於該伯努利末端執行器之行進方向。
16. 如申請專利範圍第10項所述之伯努利末端執行器，其中該本體包含一用於與一機械手臂組合之延伸部和一用於承載該基板之承載部，其中該氣體傳送通道、該至少一第一出氣孔、該複數個溝槽和該連接通道皆位在該承載部。
17. 如申請專利範圍第10項所述之伯努利末端執行器，其中該本體的外型呈現一「Y」字型，該氣體傳送通道延伸至該本體之對稱的兩側邊以在對稱的兩側邊分別形成一第二出氣孔，並且該氣體傳送通道還包含另一第二出氣孔設置在該本體之該對稱的兩側邊之間，以及其中該第二出氣孔的出氣方向垂直於該至少一第一出氣孔的出氣方向。
18. 如申請專利範圍第10項所述之伯努利末端執行器，其中該伯努利末端執行器進一步包含一感測器，設置在該本體之該第一面，用於感測是否有該基板放置在該伯努利末端執行器上。