基板運輸處理系統及方法

2023-05-30 06:06:51

專利名稱：基板運輸處理系統及方法
技術領域：
本發明是有關於一種運輸系統及方法，且特別是有關於一種基板運輸系統及方 法。
背景技術：
隨著集成電路的需求及應用的增加，如何降低製造成本便成為各半導體廠及/或 面板廠首要面臨的問題。在半導體及/或面板工藝中，大量的工藝是在一基板上進行，用以在此基板上制 造集成電路及/或薄膜電晶體。這些工藝包含有在基板上連續地沉積及蝕刻數層傳導層與 絕緣層。由於在每一個處理步驟後通常會在基板表面上留下反應的殘留物，為了避免這些 工藝殘餘物影響後續工藝的進行，並防止反應室與其它基板受到工藝殘餘物的汙染，目前 大都在完成一處理步驟後，對處理後的基板進行清潔，藉以移除黏附於基板上的工藝殘餘 物，同時也可以一併清除在運輸過程中黏附於基板上的灰塵或髒汙，來確保工藝可靠度。由於機臺多為批次加工的特性，各個機臺之間的時間配合便顯得特別重要。以目 前的機臺運作情況而言，基板的處理效率常常會受限於機械手臂的速度以及基板取放片效 率，而無法有效提升。

發明內容
因此本發明的目的就是在提供一種基板運輸處理系統及方法，用以提升基板的搬 運及處理效率。依照本發明一實施例，提出一種基板運輸處理系統，包含基板容置卡匣、對應於基 板容置卡匣設置的第一機械手臂、基板清潔機臺、設置於基板清潔機臺與第一機械手臂之 間的暫存機臺、對應於第一機械手臂設置的可旋轉暫存機臺、基板加工機臺，以及設置於可 旋轉暫存機臺與基板加工機臺之間的第二機械手臂。第一機械手臂包含第一上手臂與第二 下手臂。暫存機臺包含雙層進片裝置與雙層出片裝置。可旋轉暫存機臺包含第一雙層取放 片裝置及第二雙層取放片裝置。第二機械手臂包含第二上手臂與第二下手臂。基板加工機臺可為物理氣相基板加工機臺或化學氣相基板加工機臺。雙層進片裝 置與雙層出片裝置分別包含多個傳送機構。傳送機構包含多個滾輪。傳送機構更包含多個 升降頂針，配置於滾輪之間。第一雙層取放片裝置及第二雙層取放片裝置分別包含多個升 降頂針。本發明的另一態樣為一種應用前述的基板運輸處理系統的基板運輸處理方法，包 含提供多個基板於基板容置卡匣中，接著第一上手臂與第一下手臂各自從基板容置卡匣中 取出基板，並將兩基板輸送至雙層進片裝置。雙層進片裝置輸送兩基板至基板清潔機臺，基 板清潔機臺對兩基板進行清潔，再將清潔完成的兩基板輸送至雙層出片裝置，第一上手臂 與第一下手臂自雙層出片裝置中取出清潔完成的兩基板，並將清潔完成的兩基板輸送至第 一雙層取放片裝置。此方法更包含將可旋轉暫存機臺轉動第一角度，第二上手臂與第二下手臂自第一雙層取放片裝置中取出清潔完成的兩基板，並將清潔完成的兩基板輸送至基板 加工機臺。基板加工機臺對清潔完成的兩基板進行加工，接著，第二上手臂與第二下手臂自 基板加工機臺中取出加工完成的兩基板，並將加工完成的兩基板輸送至第二雙層取放片裝 置。此方法更包含將可旋轉暫存機臺轉動第二角度，第一上手臂與第一下手臂自第二雙層 取放片裝置中取出加工完成的兩基板，並將加工完成的兩基板輸送至另一基板容置卡匣。 其中第一機械手臂對兩基板的平均工作時間，小於或等於基板加工機臺對兩基板的平均工 作時間。本發明減少了第一機械手臂對每一塊基板的平均工作時間，解決了現有技術中第 一機械手臂的搬運效率追不上基板加工機臺的處理效率而導致產能浪費的情形，更進一步 地縮短工藝的關鍵時間，提升工藝效率。


為讓本發明的上述和其它目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式的詳 細說明如下圖1繪示本發明的基板運輸處理系統一實施例的示意圖；圖2A至圖2H其分別繪示本發明的基板運輸處理系統中的基板清潔階段一實施例 的不同步驟的示意圖；圖3A至圖;3H分別繪示圖1中的基板加工階段一實施例的不同步驟的示意圖；圖4繪示應用此基板運輸處理系統100的基板運輸處理方法一實施例的流程圖。主要組件符號說明100:基板運輸處理系統110、112 基板容置卡匣120:第一機械手臂122:第一上手臂124 第一下手臂130:基板清潔機臺132:輸送帶入口134:輸送帶出口140 暫存機臺142 雙層進片裝置144 雙層出片裝置150 可旋轉暫存機臺152 第一雙層取放片裝置154 第二雙層取放片裝置160 基板加工機臺170:第二機械手臂
具體實施例方式以下將以圖式及詳細說明清楚說明本發明的精神，任何所屬技術領域中具有通常
172A-Ap - 弟-二上手臂174 第二下手臂180第--基板182A-Ap - 弟-二基板186第--滾輪188A-Ap - 弟-二滾輪191第--升降頂針192A-Ap - 弟-二升降頂針193-.MiΞ升降頂針
194:第四升降頂針
195第五升降頂針
196第六升降頂針
197第七升降頂針
198第八升降頂針 210 422 步驟知識者在了解本發明的較佳實施例後，當可由本發明所教示的技術，加以改變及修飾，其並 不脫離本發明的精神與範圍。參照圖1，其繪示本發明的基板運輸處理系統一實施例的示意圖。基板運輸處理 系統100中包含有至少一基板容置卡匣110及112、一第一機械手臂120、一基板清潔機臺 130、一暫存機臺140、一可旋轉暫存機臺150、一基板加工機臺160，以及一第二機械手臂 170。基板容置卡匣110及112用以放置多個基板。基板容置卡匣110與112的內部側 壁上設置有多個突出部，用以支撐基板。第一機械手臂120包含有第一上手臂122與第一 下手臂124。第一機械手臂120對應於基板容置卡匣110設置。暫存機臺140設置於基板 清潔機臺130與第一機械手臂120之間。暫存機臺140包含有雙層進片裝置142以及雙層 出片裝置144，其中，由於基板清潔機臺130通常為上進下出的設計，故雙層進片裝置142較 佳地相應設置於雙層出片裝置144上方。可旋轉暫存機臺150亦對應於第一機械手臂120設置。可旋轉暫存機臺150包含 有第一雙層取放片裝置152以及第二雙層取放片裝置154，第一雙層取放片裝置152設置於 第二雙層取放片裝置巧4之上。第二機械手臂170設置於可旋轉暫存機臺150與基板加工 機臺160之間。第二機械手臂170包含有第二上手臂172以及第二下手臂174。第一上手 臂122、第一下手臂124、第二上手臂172及第二下手臂174均包含指狀或叉狀結構。本發明所揭露的基板運輸處理系統100可以有效提升基板的搬運效率。具體而 言，基板可為液晶玻璃。設置在基板清潔機臺130之前的暫存機臺140具有雙層進片裝置 142與雙層出片裝置144，使得第一機械手臂120可以同時搬運兩片基板至暫存機臺140的 雙層進片裝置142中暫放，而接著由雙層進片裝置142依序進入基板清潔機臺130之中清 潔。接著，清潔完的基板再從基板清潔機臺130送至暫存機臺140的雙層出片裝置144中 暫放，後由第一機械手臂120將兩塊基板搬運至可旋轉暫存機臺150上。如此一來，同樣以兩塊基板的清潔工藝相比，傳統一次僅能搬運一塊基板的工藝， 如需完成兩塊基板清潔，前後所花費的時間，需包含兩次第一機械手臂120在基板容置卡 匣110與基板清潔機臺130之間移動的時間、兩次基板清潔機臺130清潔基板的時間，以及 兩次第一機械手臂120在基板清潔機臺130與可旋轉暫存機臺150之間移動的時間。而本 發明所需花費的時間則是一次第一機械手臂120在基板容置卡匣110與暫存機臺140之間 移動的時間、兩次基板清潔機臺130清潔基板的時間，以及一次第一機械手臂120在暫存機 臺140與可旋轉暫存機臺150之間移動的時間。明顯地，花費在基板搬運上的時間可以大 幅地縮小，提升工藝效率。同樣地，雖然基板加工機臺160 —次僅能加工一塊基板，但是第二機械手臂170可 以同時搬運兩塊基板，同樣可以縮減第二機械手臂170在基板加工機臺160與可旋轉暫存 機臺150之間移動所需的時間。除此之外，以成本較為昂貴的基板加工機臺160為考慮，如物理氣相基板加工機 臺或是化學氣相基板加工機臺，若是第一機械手臂120搬運的速度追不上基板加工機臺 160的處理速度，則會造成產能的浪費。本發明的基板運輸處理系統100可以減少每一塊基 板的平均搬運時間，進而調整基板在各站的停留時間，使得第一機械手臂120對每兩塊基 板的平均工作時間，小於或是等於基板加工機臺160對每兩塊基板的平均工作時間，藉以
6解決因第一機械手臂120搬運的速度追不上基板加工機臺160的處理速度而導致產能浪費 的情形。為更具體的說明本發明的功效，以下以物理氣相沉積機臺的基板加工機臺160說明。以第一機械手臂120與第二機械手臂170 —次僅能取放一片基板的運作流程而 言，自第一機械手臂120從基板容置卡匣110取出基板起至將清潔完成的基板放到可旋轉 暫存機臺150上，對每兩塊基板所花費的平均工作時間約需120秒(每塊基板60秒的循環 時間)，而物理氣相沉積機臺對每兩塊基板所花費的平均工作時間僅需約100秒(每塊基板 50秒的作業)，因此會出現成本較為昂貴的物理氣相沉積機臺等待第一機械手臂120取放 片的情形，造成產能浪費。應用本發明的基板運輸處理系統100之後，第一機械手臂120從基板容置卡匣110 取出兩塊基板起至將兩塊清潔完成的基板放到可旋轉暫存機臺150上所花費的平均工作 時間約需90秒，平均每塊基板的循環時間約為45秒，小於物理氣相沉積機臺約50秒的作 業時間，便可以解決成本較為昂貴的物理氣相沉積機臺等待第一機械手臂120取放片的情形。工藝的關鍵時間從原本基板循環時間的60秒縮短至物理氣相沉積機臺的50秒， 除了解決第一機械手臂120的搬運效率追不上基板加工機臺160的處理效率而導致產能浪 費的情形之外，更進一步地縮短工藝的關鍵時間，提升工藝效率。參照圖2A至圖2H，其分別繪示本發明的基板運輸處理系統中的基板清潔階段一 實施例的不同步驟的示意圖。暫存機臺140設置於第一機械手臂120與基板清潔機臺130 之間。第一機械手臂120包含有第一上手臂122以及第一下手臂124。暫存機臺140包含 有雙層進片裝置142以及雙層出片裝置144。雙層進片裝置142以及雙層出片裝置144分 別包含有傳送機構，傳送機構包含有設置於雙層進片裝置142中之多個第一滾輪186與設 置於雙層出片裝置144中的多個第二滾輪188，第一滾輪186與第二滾輪188分別為對應於 基板清潔機臺130的輸送帶入口 132及輸送帶出口 134設置。傳送機構更包含有雙層地設 置在第一滾輪186之間的多個第一升降頂針191與多個第二升降頂針192，以及雙層地設 置在第二滾輪188之間的多個第三升降頂針193與第四升降頂針194。其中設置於第一滾 輪186與第二滾輪188之間的第一升降頂針191、第二升降頂針192、第三升降頂針193與 第四升降頂針194，更配置為與第一上手臂122及第一下手臂IM錯開。圖2A的步驟210中，第一上手臂122與第一下手臂124由基板容置卡匣110(見 圖1)搬來第一基板180與第二基板182，並將第一基板180送至雙層進片裝置142中的第 一升降頂針191上，將第二基板182送至雙層進片裝置142中的第二升降頂針192上。圖2B的步驟220中，第一上手臂122與第一下手臂IM離開雙層進片裝置142。 第一升降頂針191與第二升降頂針192下降，以將第二升降頂針192上的第二基板182放 置到第一滾輪186上，再藉由第一滾輪186的輸送而將第二基板182進入基板清潔機臺130 中清潔。2C圖的步驟230中，再一次地下降第一升降頂針191與第二升降頂針192，使得位 於第一升降頂針191上的第一基板180放置到第一滾輪186上，同樣藉由第一滾輪186的 輸送將第一基板180送入基板清潔機臺130中清潔。
圖2D的步驟240中，清潔完的第二基板182由基板清潔機臺130送出至第二滾輪 188，再由第二滾輪188輸送至預定位置。圖2E的步驟250中，第三升降頂針193與第四升降頂針194上升，使得清潔完的 第二基板182被第三升降頂針193支撐。圖2F的步驟260中，後一步清潔完成的第一基板180亦由基板清潔機臺130送出 至第二滾輪188上，再由第二滾輪188輸送至預定位置。圖2G的步驟270中，第三升降頂針193與第四升降頂針194再一次上升，使得清 潔完的第一基板180被第四升降頂針194支撐。如此一來，清潔完成的第一基板180與第 二基板182均被暫存在雙層出片裝置144之中。圖2H步驟觀0中，第一機械手臂12的第一上手臂122與第一下手臂1 分別進 入第三升降頂針193與第四升降頂針194的下方，之後第一上手臂122與第一下手臂IM 上升或是第三升降頂針193與第四升降頂針194下降，使第一機械手臂120從雙層出片裝 置144中取出第一基板180與第二基板182，進而將第一基板180與第二基板182送至可旋 轉暫存機臺150(見圖1)。本實施例中的暫存機臺140亦可配合基板清潔機臺130而有其它的變形，如基板 清潔機臺130具有雙層軌道可以同時清洗兩塊基板，則升降頂針可以省略。或者，滾輪可以 換成輸送帶等。參照圖3A至圖3H，其分別繪示圖1中的基板加工階段一實施例的不同步驟的示 意圖。第二機械手臂170設置於基板加工機臺160與可旋轉暫存機臺150之間。可旋轉暫 存機臺150包含有第一雙層取放片裝置152以及第二雙層取放片裝置154。第一雙層取放 片裝置152包含有雙層設置的多個第五升降頂針195及第六升降頂針196。第二雙層取放 片裝置巧4包含有雙層設置的多個第七升降頂針197及第八升降頂針198。其中第五升降 頂針195、第六升降頂針196、第七升降頂針197與第八升降頂針198配置為與第一上手臂 122、第一下手臂124、第二上手臂172與第二下手臂174的指狀或叉狀結構錯開。為方便說 明，圖3A至圖3H未依照實際擺設位置繪製，本實施例的實際擺設位置，請參閱圖1。圖3A的步驟310中，第一機械手臂120的第一上手臂122與第一下手臂IM將清 潔完成的第一基板180與第二基板182送至可旋轉暫存機臺150的第一雙層取放片裝置 152中暫存，第一基板180與第二基板182分別放置在雙層設置的第五升降頂針195與第六 升降頂針196上。圖;3B的步驟320中，可旋轉暫存機臺150旋轉第一角度，以轉向置放於第一雙層 取放片裝置152中的第一基板180與第二基板182。在本實施例中，由於可旋轉暫存機臺 150僅具有一個取放口，故第一角度並不會等於零。然而在其它實施例中，可旋轉暫存機臺 150可以具有多個取放口，故可旋轉暫存機臺150並不需要特意旋轉，亦即第一角度可以為零。3C圖的步驟330中，第二機械手臂170之第二上手臂172與第二下手臂174伸入 第一雙層取放片裝置152中，以取出清潔完並轉向的第一基板180與第二基板182。圖3D的步驟340中，第二機械手臂170轉向，將第一基板180送入基板加工機臺 160中加工，第二基板182暫時先放置在第二上手臂172上。圖3E中的步驟350中，加工完成的第一基板180由第二下手臂174取回暫放，第二上手臂172再將第二基板182送入基板加工機臺160中加工。在本實施例中，基板加工 機臺160與基板清潔機臺130類似，亦通常為上進下出的設計。加工完成的第二基板182 再由第二上手臂172取出(圖中未示)。圖3F中的步驟360中，第一基板180與第二基板182均已加工完成，第二機械手 臂170再次轉向，將加工完成的第一基板180與第二基板182送入可旋轉暫存機臺150的 第二雙層取放片裝置154中暫存。其中第一基板180與第二基板182分別放置在第七升降 頂針197與第八升降頂針198上。圖3G的步驟370中，可旋轉暫存機臺150旋轉第二角度。接著，第一上手臂122 與第一下手臂1 伸入第二雙層取放片裝置154中，以將加工完成的第一基板180與第二 基板182從第二雙層取放片裝置154中取出。與圖;3B的步驟320類似，第二角度也可以為零。圖3H的步驟380中，第一機械手臂120將加工完成的第一基板180與第二基板 182送入另一基板容置卡匣112之中。綜合上述的實施例，以第一機械手臂120的一次工作程序而言，第一機械手臂120 始於將第一基板180與第二基板182從基板容置卡匣110中取出，接著，將第一基板180與 第二基板182送入雙層進片裝置142之後，第一上手臂122與第一下手臂124即可移動至 雙層出片裝置144，取出前一批清潔完成的第一基板180與第二基板182。接著，再將清潔 完成的第一基板180與第二基板182搬運至可旋轉暫存機臺15的第一雙層取放片裝置152 中，然後第一上手臂122與第一下手臂IM再移動至第二雙層取放片裝置154中，取出前一 批加工完成的第一基板180與第二基板182，最後，再將加工完成的第一基板180與第二基 板182送入另一基板容置卡匣112之中。其中第一機械手臂120完成一次工作程序，包含前述由基板容置卡匣110取出第 一基板180與第二基板182至將加工完成之第一基板180與第二基板182放回另一基板容 置卡匣112的每兩基板的平均工作時間，小於或是等於基板加工機臺160加工第一基板180 與第二基板182的每的兩基板平均工作時間。參照圖4，其繪示應用此基板運輸處理系統100的基板運輸處理方法一實施例的 流程圖。步驟402為提供多個基板於基板容置卡匣中。接著，步驟404為第一上手臂與第一 下手臂自基板容置卡匣中取出該些基板中的兩基板，並將兩基板輸送至雙層進片裝置。步 驟406中，雙層進片裝置輸送兩基板至基板清潔機臺。接著，步驟408為基板清潔機臺對兩 基板進行清潔，再將清潔完成的兩基板輸送至雙層出片裝置。步驟410為第一上手臂與第 一下手臂自雙層出片裝置中取出清潔完成的兩基板，並將清潔完成的兩基板輸送至第一雙 層取放片裝置。步驟412為將可旋轉暫存機臺轉動第一角度。接著，步驟414中，第二上手臂與第 二下手臂自第一雙層取放片裝置中取出清潔完成的兩基板，並將清潔完成的兩基板輸送至 基板加工機臺。步驟416為基板加工機臺對清潔完成的兩基板進行加工。步驟418中，第 二上手臂與第二下手臂自基板加工機臺中取出加工完成的兩基板，並將加工完成之兩基板 輸送至第二雙層取放片裝置。步驟420為可旋轉暫存機臺轉動第二角度。步驟422中，第一上手臂與第一下手 臂自第二雙層取放片裝置中取出加工完成的兩基板，並將加工完成的兩基板輸送至另一基板容置卡匣。由上述本發明較佳實施例可知，應用本發明具有下列優點。本發明減少了第一機 械手臂對每一塊基板的平均工作時間，解決了現有技術中第一機械手臂的搬運效率追不上 基板加工機臺之的處理效率而導致產能浪費的情形，更進一步地縮短工藝的關鍵時間，提 升工藝效率。雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，在不背離本發 明精神及其實質的情況下，熟悉本領域的技術人員當可根據本發明作出各種相應的改變和 變形，但這些相應的改變和變形都應屬於本發明所附的權利要求的保護範圍。
權利要求
1.一種基板運輸處理系統，其特徵在於，包含一基板容置卡匣；一第一機械手臂，對應於該基板容置卡匣設置，該第一機械手臂包含一第一上手臂與 一第一下手臂；一基板清潔機臺；一暫存機臺，設置於該基板清潔機臺與該第一機械手臂之間，該暫存機臺包含一雙層 進片裝置與一雙層出片裝置；一可旋轉暫存機臺，對應於該第一機械手臂設置，該可旋轉暫存機臺包含一第一雙層 取放片裝置及一第二雙層取放片裝置；一基板加工機臺；以及一第二機械手臂，設置於該可旋轉暫存機臺與該基板加工機臺之間，該第二機械手臂 包含一第二上手臂與一第二下手臂。
2.如權利要求1所述的基板運輸處理系統，其特徵在於，該基板加工機臺為一物理氣 相基板加工機臺或一化學氣相基板加工機臺。
3.如權利要求1所述的基板運輸處理系統，其特徵在於，該雙層進片裝置及該雙層出 片裝置，分別包含多個傳送機構。
4.如權利要求3所述的基板運輸處理系統，其特徵在於，該些傳送機構包含多個滾輪。
5.如權利要求4所述的基板運輸處理系統，其特徵在於，該些傳送機構包含多個升降 頂針，配置於該些滾輪之間。
6.如權利要求1所述的基板運輸處理系統，其特徵在於，該第一雙層取放片裝置及該 第二雙層取放片裝置分別包含多個升降頂針。
7.一種應用於如權利要求1至6中的任一所述的基板運輸處理系統的基板運輸處理方 法，其特徵在於，包含提供多個基板於該基板容置卡匣中；該第一上手臂與該第一下手臂自該基板容置卡匣中取出該些基板中之兩基板，並將該 兩基板輸送至該雙層進片裝置；該雙層進片裝置輸送該兩基板至該基板清潔機臺；該基板清潔機臺對該兩基板進行清潔，再將清潔完成的該兩基板輸送至該雙層出片裝 置；以及該第一上手臂與該第一下手臂自該雙層出片裝置中取出清潔完成的該兩基板，並將清 潔完成的該兩基板輸送至該第一雙層取放片裝置。
8.如權利要求7所述的基板運輸處理方法，其特徵在於，還包含將該可旋轉暫存機臺轉動一第一角度；該第二上手臂與該第二下手臂自該第一雙層取放片裝置中取出清潔完成的該兩基板， 並將清潔完成的該兩基板輸送至該基板加工機臺；該基板加工機臺對清潔完成的該兩基板進行加工；以及該第二上手臂與該第二下手臂自該基板加工機臺中取出加工完成的該兩基板，並將加 工完成的該兩基板輸送至該第二雙層取放片裝置。
9.如權利要求8所述的基板運輸處理方法，其特徵在於，還包含將該可旋轉暫存機臺轉動一第二角度；該第一上手臂與該第一下手臂自該第二雙層取放片裝置中取出加工完成的該兩基板， 並將加工完成的該兩基板輸送至另一基板容置卡匣。
10.如權利要求9所述的基板運輸處理方法，其特徵在於，該第一機械手臂對該兩基板 的平均工作時間，小於或等於該基板加工機臺對該兩基板的平均工作時間。
全文摘要
本發明公開了一種基板運輸處理系統，包含基板容置卡匣、對應於基板容置卡匣設置的第一機械手臂、基板清潔機臺、設置於基板清潔機臺與第一機械手臂之間的暫存機臺、對應於第一機械手臂設置的可旋轉暫存機臺、基板加工機臺，以及設置於可旋轉暫存機臺與基板加工機臺之間的第二機械手臂。暫存機臺包含雙層進片裝置與雙層出片裝置。可旋轉暫存機臺包含第一雙層取放片裝置及第二雙層取放片裝置。一種應用此基板運輸處理系統的方法亦在此揭露。
文檔編號H01L21/677GK102064126SQ20101053568
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月4日 優先權日2010年11月4日
發明者劉榮其, 洪世政, 陳盈吉, 陳碩彥 申請人:友達光電股份有限公司