离子注入机系统中晶片保持机器人端部处理器垂直位置的确定

摘要

本发明揭示一种晶片搬运机器人、包括晶片搬运机器人的离子注入机系统以及相关方法。离子注入机系统可包括：离子注入站，其包括耦接至其的承载室；晶片搬运机器人，其至少部分地位于承载室内，所述晶片搬运机器人包括用于搬运至少一晶片的端部处理器以及用于使端部处理器垂直地移动的马达；以及传感器，其定位于承载室内以确定端部处理器的垂直位置。

说明书

技术领域

本揭示案大体而言是关于集成电路(integrated circuit，IC)晶片制造，且尤其是关于一种在离子注入机系统中晶片保持机器人端部处理器垂直位置的确定。

背景技术

离子注入是用于将更改传导率的杂质引入或掺杂于半导体晶片中的标准IC晶片制造技术。典型离子注入制程使用高能离子束(energetic ion beam)来将杂质引入半导体晶片。以均一深度以及剂量将杂质引入晶片对确保所形成的半导体元件适当地操作而言是重要的。

作为IC晶片制造(且详言之，离子注入)的部分，由多轴晶片搬运机器人(wafer handling robot)自在工作位置与特定工作站之间载运晶片的前开式统集盒(front opening unified pod，FOUP)移动晶片。在离子注入方面，晶片搬运机器人通常将晶片自FOUP经由承载室(load lock)(环境缓冲器)而移动至离子注入机系统的注入站(implanting station)。每一晶片搬运机器人包括保持一或多个晶片的端部处理器所附着至的机器人臂。每一端部处理器可包括若干叶片，所述叶片中的每一片保持晶片。每一叶片可独立于其他叶片移动。

现有地，通过使用耦接至皮带的转动耦接至端部处理器的滚珠螺杆(ballscrew)(蜗形齿轮)的旋转马达来达成端部处理器的垂直移动。旋转马达的操作转动滚珠螺杆，且使端部处理器垂直地移动。基于旋转马达中的编码器而确定端部处理器的位置。亦即，由来自旋转马达的数据以确定端部处理器的垂直位置。然而，一个挑战在于：随着时间过去，端部处理器相对于旋转马达的垂直位置可能变化。举例而言，相对位置可能尤其由于以下原因而变化：端部处理器、皮带及/或滚珠螺杆的相对位置滑动；皮带拉伸；齿轮磨损；端部处理器弯曲。结果，编码器可能不正确地报告端部处理器垂直定位之处。当垂直位置的确定不准确时，可能发生端部处理器与晶片须穿过的开口的不对准风险。在此状况下，可能损害端部处理器或晶片。

发明内容

揭示一种晶片搬运机器人、包括晶片搬运机器人的离子注入机系统以及相关方法。离子注入机系统可包括：离子注入站，其包括耦接至其的承载室；晶片搬运机器人，其至少部分地位于承载室内，所述晶片搬运机器人包括用于搬运至少一晶片的端部处理器以及用于使端部处理器垂直地移动的马达；以及传感器，其位于承载室内以确定端部处理器的垂直位置。

本揭示案的第一形态提供一种离子注入机系统，其包括：离子注入站，其包括耦接至其的承载室；晶片搬运机器人，其至少部分地位于承载室内，所述晶片搬运机器人包括用于搬运至少一晶片的端部处理器以及用于使端部处理器垂直地移动的马达；以及传感器，其定位于承载室内以确定端部处理器的垂直位置。

本揭示案的第二形态提供一种晶片搬运机器人，其包括：端部处理器，其经定位以在离子注入机系统的承载室内移动，所述端部处理器搬运至少一晶片；马达，其用于使端部处理器垂直地移动；以及传感器，其定位于承载室内以确定端部处理器的垂直位置。

本揭示案的第三形态提供一种确定晶片搬运机器人的端部处理器在离子注入机系统的承载室内的垂直位置的方法，所述方法包括：将传感器定位于承载室内；使端部处理器垂直地移动以触发传感器；以及基于传感器的触发而确定端部处理器的垂直位置。

本揭示案的说明性形态经设计以解决本文中所述的问题及/或未论述的其他问题。

附图说明

将自以下结合描绘本揭示案的各种实施例的附图进行的对本揭示案的各种形态的详细描述较易于理解本揭示案的此等以及其他特征。

图1展示根据本揭示案的晶片搬运机器人以及离子注入机系统的实施例。

注意，本揭示案的图式并未按照比例。图式仅意欲描绘本揭示案的典型形态，且因此不应被认为限制本揭示案的范畴。

具体实施方式

参看图1，展示包括晶片搬运机器人102的离子注入机系统100的实施例。离子注入机系统100包括耦接至离子注入站112的承载室110。晶片122置放于用于以已知方式注入掺杂剂的离子注入站112中。如所理解，承载室110为耦接至离子注入站112的环境清洁且密封的腔室。承载室110中的可闭合开口114允许晶片搬运机器人102的端部处理器120进入以及退出以插入及/或移除晶片122。

离子注入机系统100可包括任何现已知或稍后开发的系统，诸如可购自(例如)Varian Semiconductor Equipment Associates、Axcelis或AppliedMaterials的等离子离子注入机或射束离子注入机。由于离子注入机系统超出离子注入站112的结构的细节对本揭示案而言并不必要，故将不提供其他解释。

晶片搬运机器人102可至少部分地位于承载室110内。如所说明，晶片搬运机器人102的基座130可位于承载室110外侧；然而，晶片搬运机器人102可整个地位于承载室110内。晶片搬运机器人102包括在机器人控制器134的控制下提供端部处理器120的侧向X方向移动以及Y方向移动的机器人臂132。在机器人控制器134的控制下的马达136(例如)通过转动一种行进齿轮(traveling gear)142附着至机器人臂132时所需的滚珠螺杆140(蜗形齿轮)来使端部处理器120垂直地移动。用于使机器人臂132移动的其他机构(例如，皮带、链条、齿轮装置等)亦可加以使用且被认为在本发明的范畴内。亦可提供对本揭示案不必需的其他结构以允许基座130的侧向X移动以及Y移动。晶片搬运机器人102可包括用于晶片搬运的任何现已知或稍后开发的机器人系统，诸如可购自(例如)Brooks Automation的机器人系统。

端部处理器120能够搬运至少一晶片122。在一个实施例中，端部处理器120包括多个叶片150A至150E，每一叶片搬运一个晶片122。如所说明，使用五个叶片150A至150E。然而，可使用任何数目的叶片150A至150E(包括一个)。

传感器160位于承载室110内以确定端部处理器120及/或叶片150A至150E的垂直位置。在一个实施例中，传感器160包括端部处理器120所横过的射束162。在此状况下，射束162在承载室110内实质上水平地延伸。传感器160可包括发射器166以及接收器168，且可包括任何可购得的光纤传感器、激光传感器或红外传感器。在任何状况下，传感器160能够在(一个或一个以上)叶片150(例如)通过以前边缘或后边缘使射束断开来触发传感器时确定垂直位置。当随着多个叶片垂直地移动，特定叶片150A至150E触发传感器160时，叶片的垂直位置为传感器160的垂直位置。在已知叶片150A至150E之间距的情况下，可通过以一个叶片触发传感器160来确定每一叶片的垂直位置。或者，可基于触发传感器160的特定叶片而确定每一叶片150A至150E的垂直位置。尽管已将传感器160说明为射束型传感器，但可采用其他传感器类型。举例而言，传感器160可包括霍尔效应(Hall effect)传感器170(亦即，具有基于磁场密度改变的变化输出电压的变换器(transducer))。

亦包括确定晶片搬运机器人102的端部处理器120在离子注入机系统100的承载室110内的垂直位置的方法的实施例。第一过程可包括将传感器160、170定位于承载室110内(例如，已知垂直位置处)。其次使用端部处理器120，使端部处理器120垂直地移动以触发传感器160、170。可基于传感器160、170的触发而确定端部处理器120的垂直位置。如以上所述，传感器160定位可包括自传感器发射端部处理器120所横过的实质上水平的射束162。

已出于说明以及描述的目的呈现对本揭示案的各种形态的上述描述。其并不意欲为详尽的或将本揭示案限于所揭示的精确形式，且明显地，许多修改以及变化是可能的。对本领域技术人员而言可显而易见的此等修改以及变化意欲包括于如随附权利要求所界定的本揭示案的范畴内。