專利名稱：工件支撐結(jié)構(gòu)及其使用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般包含工件支撐結(jié)構(gòu)和對(duì)儲(chǔ)存于該結(jié)構(gòu)中的工件進(jìn)行存取的工件轉(zhuǎn)移 設(shè)備。更具體地，本發(fā)明包含用于支撐工件的結(jié)構(gòu)，以使轉(zhuǎn)移裝置可隨機(jī)存取或使用儲(chǔ)存于 載體中的任何工件。
背景技術(shù)：
常規(guī)晶圓容器(諸如前開式晶圓盒(FOUP)或標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口(SMIF)盒)通常含有 固定間距的間隔的架子以支撐半導(dǎo)體晶圓。圖1說(shuō)明了常規(guī)FOUP 10的一個(gè)實(shí)施例。FOUP 10包括外殼或殼12以及與該FOUP殼12機(jī)械耦接的FOUP門14。包括頂部18、背部20、第 一側(cè)22、第二側(cè)24及底部26的外殼12限定了外罩28。該外罩包括位于第一側(cè)22的內(nèi)表 面32及第二側(cè)24的內(nèi)表面(未圖示)上的支撐件30。每個(gè)支撐件30包括多個(gè)架子16。 在一對(duì)架子16之間的每個(gè)槽儲(chǔ)存單個(gè)晶圓。當(dāng)該晶圓裝于FOUP 10中時(shí)，每個(gè)支撐件30 覆蓋晶圓周邊邊緣的一部分。由架子結(jié)構(gòu)而阻斷對(duì)晶圓外邊緣的使用。因此晶圓通常由薄 刀狀末端效應(yīng)器處理，該薄刀狀末端效應(yīng)器必須抵達(dá)相鄰晶圓之間且隨后用真空夾盤或某 種邊緣支撐和/或夾緊裝置來(lái)固定晶圓。這些固定晶圓的方法通常由晶圓的后邊緣及前邊 緣或后邊緣上的其它位置來(lái)支撐晶圓。該常規(guī)晶圓固定方法已在半導(dǎo)體制造業(yè)中廣泛使用了二十五多年。但此方法具有 許多缺點(diǎn)，這些缺點(diǎn)會(huì)隨著晶圓尺寸變大而變得更嚴(yán)重。并且，對(duì)薄化晶圓的使用正在增 力口，這些薄化晶圓當(dāng)由邊緣支撐時(shí)易于顯著彎曲偏轉(zhuǎn)。常規(guī)晶圓支撐件及載體架構(gòu)的一些不足包括1)晶圓映像_已經(jīng)證明斷裂束映像為判定有無(wú)晶圓及其在容器內(nèi)的垂直位置的 最可靠方法。然而，使用300mm FOUP架構(gòu)的斷裂束映射需要昂貴且復(fù)雜的機(jī)構(gòu)以將感測(cè)組 件定位至容器中。2)末端效應(yīng)器刀行進(jìn)區(qū)域-為了使用晶圓，末端效應(yīng)器刀必須首先在相鄰晶圓之 間行進(jìn)直至其抵達(dá)所要位置，并且在該位置將該晶圓從支撐架提起。隨著晶圓直徑增加，晶 圓的質(zhì)量及需要支撐晶圓的刀長(zhǎng)也增加。為了給更大直徑晶圓維持末端效應(yīng)器的合理偏轉(zhuǎn) 特性，末端效應(yīng)器刀必須更厚。若末端效應(yīng)器刀的厚度增加，則在晶圓之間的間距也必須增 加以允許更厚的末端效應(yīng)器通過(guò)晶圓之間而不接觸晶圓。每個(gè)容器尺寸將不得不增加或者 可在常規(guī)容器中儲(chǔ)存更少晶圓。另外，由于時(shí)間高效的晶圓處理所要求的快速水平及垂直運(yùn)動(dòng)，末端效應(yīng)器的額外行進(jìn)長(zhǎng)度經(jīng)受晶圓彎曲、扭曲及翹曲以及末端效應(yīng)器的振動(dòng)特性。 整個(gè)必須在移動(dòng)的末端效應(yīng)器與晶圓之間無(wú)任何偶然接觸的情況下完成。末端效應(yīng)器與晶 圓之間的接觸將可能對(duì)該晶圓上的敏感電路造成嚴(yán)重?fù)p壞以及產(chǎn)生可能污染該容器中的 所有其它晶圓的粒子叢發(fā)。3)末端效應(yīng)器行進(jìn)路徑效率-常規(guī)末端效應(yīng)器將晶圓置放于容器中且隨后抽回 以實(shí)現(xiàn)用于隨機(jī)存取下個(gè)晶圓的垂直運(yùn)動(dòng)間隙，該下個(gè)晶圓隨后被抽回且被帶至處理或測(cè) 量位置。因此，在容器處的每個(gè)晶圓交換需要四次水平移動(dòng)。4)處理/測(cè)量夾盤復(fù)雜性_通常，晶圓置放于扁平夾盤上或壓板上以用于處理或 量測(cè)。在許多應(yīng)用中，晶圓通過(guò)施加真空而固定至夾盤(且平面化)。使用常規(guī)真空或邊緣 夾緊末端效應(yīng)器使夾盤中的大切割面積成為必要以能夠釋放晶圓及抽回末端效應(yīng)器刀。5)多晶圓處理-在現(xiàn)今的架構(gòu)中同時(shí)采集或置放多個(gè)晶圓或者能夠在質(zhì)量轉(zhuǎn)移 模式中個(gè)別選擇所要晶圓是非常困難的。因此，具有這些特征的末端效應(yīng)器將會(huì)是有利的。本文所描述的末端效應(yīng)器及齒 結(jié)構(gòu)的各種實(shí)施例提供了這些特征。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種用于支撐半導(dǎo)體晶圓或基板的新設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施 例中，本發(fā)明包含能夠儲(chǔ)存及輸送一個(gè)或多個(gè)晶圓以及隨機(jī)存取采集及置放處理個(gè)別晶圓 或晶圓組的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供齒結(jié)構(gòu)，其由一對(duì)懸臂結(jié)構(gòu)而支撐每個(gè)晶圓。在一實(shí) 施例中，這對(duì)懸臂結(jié)構(gòu)中每個(gè)都包括兩個(gè)用于支撐晶圓的接觸表面，一個(gè)接觸表面在遠(yuǎn)端 而另一個(gè)接觸表面在近端。當(dāng)將晶圓裝于懸臂結(jié)構(gòu)上時(shí)，晶圓的周邊邊緣被曝露或可由末 端效應(yīng)器達(dá)到。晶圓底面的一部分也被曝露或可由末端效應(yīng)器接近，且在一實(shí)施例中其被 稱為"夾緊區(qū)域"。在另一實(shí)施例中，每個(gè)懸臂結(jié)構(gòu)包括第三接觸表面。本發(fā)明的又一個(gè)方面是提供齒結(jié)構(gòu)，由此末端效應(yīng)器可沿著支撐結(jié)構(gòu)的外部在晶 圓之間行進(jìn)。在一實(shí)施例中，這對(duì)懸臂結(jié)構(gòu)被間隔開，以使裝于這些懸臂結(jié)構(gòu)上的晶圓的一 部分延伸超出每個(gè)懸臂結(jié)構(gòu)的外邊緣。根據(jù)本發(fā)明的末端效應(yīng)器可隨后沿著每個(gè)晶圓的外 部在晶圓之間行進(jìn)，從而消除對(duì)橫越整個(gè)晶圓表面行進(jìn)以使晶圓起離支撐架的需要。在一 實(shí)施例中，末端效應(yīng)器沿著晶圓的外部行進(jìn)直至末端效應(yīng)器處于的高度可使末端效應(yīng)器臂 定位于晶圓之下。此距離(僅以示例說(shuō)明的)包含數(shù)毫米，且不需要末端效應(yīng)器行進(jìn)橫越 晶圓表面。


圖1提供了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的FOUP的透視圖；2A至圖2B提供了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的橫截面平面圖及側(cè)視圖；圖3提供了本發(fā)明的另一實(shí)施例的平面圖；圖4提供了本發(fā)明的另一實(shí)施例的透視圖；圖5提供了本發(fā)明的另一實(shí)施例的透視圖；圖6提供了本發(fā)明的又一實(shí)施例的透視圖7提供了本發(fā)明的另一實(shí)施例的透視圖；圖8提供了本發(fā)明的又一實(shí)施例的透視圖；圖9提供了本發(fā)明的又一實(shí)施例的平面圖；圖10提供了結(jié)合根據(jù)本發(fā)明的末端效應(yīng)器的一個(gè)實(shí)施例如圖10所示的容器的橫 截面平面圖。
具體實(shí)施例方式僅為了描述本發(fā)明的目的，將參考載體或容器來(lái)描述工件支撐結(jié)構(gòu)102。容器或載 體可包括但不限于可移動(dòng)、封閉或開放結(jié)構(gòu)，其用于固持、儲(chǔ)存、輸送或保護(hù)半導(dǎo)體晶圓、基 板、平板顯示器及其類似物。該容器包括但不限于晶圓匣、標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械接口(SMIF)盒及前開 式晶圓盒(FOUP)。就包括可機(jī)械開啟的門的容器而言，本發(fā)明可與前開式及/或底開式容 器結(jié)合使用。當(dāng)然，工件支撐結(jié)構(gòu)102并不限于這些容器且可與任何類型的工件儲(chǔ)存需要 結(jié)合使用。圖2及圖4至圖8說(shuō)明了支撐結(jié)構(gòu)102的實(shí)施例。在此實(shí)施例中，每個(gè)支撐結(jié)構(gòu) 102包括基座部件104及多個(gè)齒106。每個(gè)齒106形成自基座部件104延伸或突出的懸臂結(jié) 構(gòu)。齒106可包含任何形狀，包括但不限于扁平表面、具有矩形橫截面的形狀、具有圓形橫 截面的形狀等等。圖2A說(shuō)明了每個(gè)齒106以距離dl分開，該距離dl在優(yōu)選實(shí)施例中包含 10mm。距離dl也可包含其它距離。不存在理想距離dl。距離dl僅僅必須足夠大以使晶圓 W可垂直自儲(chǔ)存架(例如，圖4中的齒106bl及106b2)起離至一高度，由此該晶圓W可自儲(chǔ) 存架移除，且該晶圓不接觸直接位于上方的儲(chǔ)存架(例如，圖4中的齒106al及106a2)。圖4至圖8說(shuō)明了與底開式容器一起使用的支撐結(jié)構(gòu)102。圖4中所示的基座部 件104自容器門12而向上延伸?；考?04可包含與容器門12分離的結(jié)構(gòu)或可包含為 容器門12的一部分的結(jié)構(gòu)。任何數(shù)目的齒106可自基座部件104延伸或突出，且若支撐結(jié)構(gòu)位于載體內(nèi)(每 對(duì)齒106或儲(chǔ)存架支撐單個(gè)晶圓)，則齒106的數(shù)目就簡(jiǎn)單地確定了多少晶圓可儲(chǔ)存于載體 中。例如，圖4中所示的每個(gè)晶圓支撐件102都包括基座部件104及四個(gè)齒106。因此，圖4 中所示的支撐結(jié)構(gòu)102可儲(chǔ)存多達(dá)四個(gè)晶圓W。每個(gè)晶圓W由一對(duì)齒106支撐，該對(duì)齒106 可被稱為儲(chǔ)存架。圖4說(shuō)明了 最高對(duì)齒106al及106a2未由晶圓占據(jù)；齒106bl及106b2 正支撐晶圓Wl ；齒106cl及106c2正支撐晶圓W2 ；且齒106dl及106d2正支撐晶圓W3。每 對(duì)齒106優(yōu)選地在大體水平方位上支撐晶圓W，以使晶圓W大體上彼此平行。圖4示出了齒 106被模制入基座部件104中。每個(gè)齒106也可包含附著或固定至基座部件104的分離組 件。圖2A說(shuō)明了包括第一端或近端112、第二端或末端114及外邊緣107的齒106。若 支撐結(jié)構(gòu)102位于FOUP內(nèi)，則每個(gè)齒106的外邊緣107面朝容器殼12的內(nèi)部(例如，如圖 1中所示的FOUP側(cè)壁22的表面32)。這些齒106優(yōu)選地以與晶圓底面或周邊邊緣P的最 小量接觸來(lái)支撐晶圓W。在此實(shí)施例中，每個(gè)齒106僅以兩個(gè)表面(第一支撐面108與第二 支撐面110)而接觸或支撐晶圓W。第一支撐面108位于或靠近齒106的第一端112。第二 支撐面110位于或靠近齒106的第二端114。齒106的其它部分接觸晶圓W在本發(fā)明的范 疇內(nèi)。另外，第一及第二支撐面108及110可位于沿著齒106的其它位置。齒106僅具有一個(gè)支撐面而由基座部件104提供另外支撐面也在本發(fā)明的范疇內(nèi)。在優(yōu)選實(shí)施例中，每 個(gè)儲(chǔ)存架包括在(一個(gè)或多個(gè))基座部件104與兩個(gè)齒106之間共享的至少三個(gè)支撐面。圖2A進(jìn)一步說(shuō)明了齒106也可包括額外支撐面116。在圖2A的實(shí)施例中，結(jié)構(gòu) 118自齒106而延伸至齒106的近端112與末端114之間的某處。額外支撐面116優(yōu)選地 位于結(jié)構(gòu)118的末端119處，但當(dāng)然可位于沿著結(jié)構(gòu)118的任何位置。額外支撐面116提 供額外支撐點(diǎn)，且當(dāng)例如支撐結(jié)構(gòu)102正儲(chǔ)存薄晶圓時(shí)其可能是期望的。不同于常規(guī)容器中的儲(chǔ)存架，齒106支撐晶圓，但能夠使用位于兩個(gè)支撐墊108與 110之間的晶圓周邊P。圖2A示出了晶圓周邊P及晶圓W的區(qū)域120延伸超出支撐墊108 與110之間的齒106。延伸超出或突出于齒106的晶圓W的區(qū)域120被稱為"夾緊區(qū)域"。 夾緊區(qū)域120為末端效應(yīng)器或其它機(jī)械設(shè)備提供了使用區(qū)域以在晶圓W裝于這對(duì)齒106上 時(shí)接觸或夾緊晶圓W。因?yàn)樵谶@對(duì)齒(例如，齒106al及106a2)之間的距離dl小于晶圓W 的直徑D，所以產(chǎn)生夾緊區(qū)域120。因此每個(gè)齒106在晶圓W下通過(guò)。以常規(guī)末端效應(yīng)器使用儲(chǔ)存于FOUP或SMIF盒中的晶圓需要許多復(fù)雜、精確的移 動(dòng)。首先，將末端效應(yīng)器插入FOUP儲(chǔ)存區(qū)域至將末端效應(yīng)器與待自FOUP移除的晶圓對(duì)準(zhǔn)的 預(yù)定位置。為了抵達(dá)此預(yù)定位置，末端效應(yīng)器在相鄰晶圓(例如，圖2B中的晶圓Wl與W2) 之間朝向FOUP的背部行進(jìn)。整個(gè)時(shí)間中，末端效應(yīng)器在晶圓表面的幾毫米內(nèi)。末端效應(yīng)器 隨后升起，接觸晶圓的底面，且繼續(xù)上升直至晶圓完全自架子起離。隨后末端效應(yīng)器攜帶了 位于其上的晶圓從容器中被移除，而不接觸兩個(gè)鄰近架子中的任一個(gè)或鄰近晶圓。末端效 應(yīng)器在整個(gè)時(shí)間中于此狹窄區(qū)域(例如，在兩個(gè)鄰近架子之間)內(nèi)運(yùn)作，且必須不損壞晶圓 (例如，接觸任一架子)。當(dāng)常規(guī)末端效應(yīng)器在FOUP中投放晶圓時(shí)，該末端效應(yīng)器必須在鄰近晶圓之間的 此狹窄區(qū)域內(nèi)行進(jìn)兩次，且隨后立即行進(jìn)至FOUP內(nèi)的另一晶圓。例如，為了在FOUP內(nèi)投放 晶圓，末端效應(yīng)器行進(jìn)到FOUP內(nèi)且將該晶圓下放至儲(chǔ)存架上。末端效應(yīng)器隨后收縮離開 FOUP,從而在兩個(gè)鄰近晶圓之間行進(jìn)離開F0UP。一旦末端效應(yīng)器清除了晶圓，末端效應(yīng)器便 在垂直方向上移位且插入于兩個(gè)不同的鄰近晶圓之間。末端效應(yīng)器隨后重復(fù)相同移動(dòng)以自 FOUP移除新晶圓。末端效應(yīng)器可在于晶圓之間行進(jìn)時(shí)偶然擊打或接觸晶圓且損壞該晶圓。若支撐結(jié)構(gòu)102位于容器(例如，F(xiàn)0UP)中，則本發(fā)明可消除末端效應(yīng)器僅為了定 位其支撐墊于晶圓下而橫越整個(gè)晶圓表面行進(jìn)的需要。最低限度，末端效應(yīng)器僅必須橫越 每個(gè)晶圓的很小部分以定位其支撐墊。通過(guò)產(chǎn)生"夾緊區(qū)域"120，末端效應(yīng)器可在FOUP 外罩內(nèi)沿著晶圓周邊或周邊邊緣的外部垂直行進(jìn)。當(dāng)例如末端效應(yīng)器抵達(dá)合適高度以嚙合 晶圓時(shí)，末端效應(yīng)器臂僅必須朝向晶圓移動(dòng)短距離直至定位末端效應(yīng)器的支撐墊以支撐晶 圓且將晶圓起離儲(chǔ)存架。末端效應(yīng)器不必行進(jìn)橫越晶圓的整個(gè)表面以將晶圓自支撐架起 罔。圖2A及圖4說(shuō)明了末端效應(yīng)器200的一個(gè)實(shí)施例。末端效應(yīng)器可包含獲取、支撐 及輸送晶圓或任何其它物品(例如，主光罩、FPD等)的任何結(jié)構(gòu)，且常規(guī)地由機(jī)器人機(jī)構(gòu) (例如，機(jī)械手)驅(qū)動(dòng)或附著至機(jī)器人機(jī)構(gòu)(例如，機(jī)械手)。末端效應(yīng)器可被動(dòng)地獲取晶 圓(例如，末端效應(yīng)器包括齒)或主動(dòng)地獲取晶圓(例如，末端效應(yīng)器包括在晶圓負(fù)載位置 與晶圓接觸位置之間移動(dòng)的夾具機(jī)構(gòu))。在此實(shí)施例中，末端效應(yīng)器200包括第一臂202及 第二臂204。第一臂202包括第一支撐墊210及第二支撐墊212。第二臂204包括第一支撐墊214及第二支撐墊216。在優(yōu)選實(shí)施例中，三個(gè)或三個(gè)以上支撐墊支撐晶圓。例如，第 一臂202可具有兩個(gè)支撐墊而第二臂204可具有一個(gè)支撐墊，或反之亦然。在第一臂202 上的第一及第二支撐墊210及212以及在第二臂204上的第一及第二支撐墊214及216彼 此間隔開。末端效應(yīng)器200包括在兩個(gè)臂202與204之間共享的兩個(gè)或兩個(gè)以上支撐墊在 本發(fā)明的范疇內(nèi)。在第一臂202上的第一及第二支撐墊210及212以及在第二臂204上的第一及第 二支撐墊214及216可為被動(dòng)支撐或主動(dòng)支撐件。若這些支撐件是被動(dòng)的，則支撐墊210 至216總是保持處于圖4中所示的位置。在此狀況下，晶圓W由重力而保持于支撐墊210至 216上。若支撐墊210至216是主動(dòng)支撐件，則至少一個(gè)支撐件且優(yōu)選為每個(gè)支撐件在晶圓 負(fù)載位置與晶圓夾緊位置之間移動(dòng)。晶圓負(fù)載位置允許將晶圓裝于末端效應(yīng)器上。在將晶 圓裝于末端效應(yīng)器上后，支撐墊朝向晶圓的中心移動(dòng)直至支撐墊接觸晶圓的周邊邊緣。圖2A及圖4中僅為說(shuō)明的目的而示出了末端效應(yīng)器200的配置以及臂202及204。 末端效應(yīng)器200可具有其它配置且臂202及204可(例如)每個(gè)僅包括一個(gè)支撐墊，或并 入斷裂束感測(cè)器系統(tǒng)230。在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中斷裂束感測(cè)器是熟知的，且其通常用于準(zhǔn)確 地映像儲(chǔ)存于容器中的每個(gè)晶圓的真實(shí)位置以提供在隨機(jī)使用位置處晶圓的無(wú)誤差、無(wú)刮 擦置放及取得。該感測(cè)器系統(tǒng)在本領(lǐng)域內(nèi)已是眾所周知，且因此不需要在本文中進(jìn)一步揭
7J\ ο實(shí)際上，常規(guī)末端效應(yīng)器刀得以消除；末端效應(yīng)器不在晶圓之間的間隙空間內(nèi)行 進(jìn)。末端效應(yīng)器結(jié)構(gòu)的臂202及204可具有如最小化偏轉(zhuǎn)并控制振動(dòng)所需要的任何合理厚 度。在第一臂上202上的支撐墊210及212以及在第二臂204上的支撐墊214及216可 為被動(dòng)保持/支撐表面或可在方向232上運(yùn)動(dòng)的主動(dòng)保持表面。若末端效應(yīng)器臂202及 204不能在方向232上移動(dòng)，則末端效應(yīng)器200首先在方向234上在晶圓下行進(jìn)直至支撐墊 210、212、214及216大體上位于晶圓的〃夾緊區(qū)域〃 120下。末端效應(yīng)器200隨后垂直移 動(dòng)(例如，圖2B中的方向236)以嚙合晶圓W的底面20且將晶圓W以一個(gè)受控量起離儲(chǔ)存 架。末端效應(yīng)器200可隨后自容器抽回晶圓W。若末端效應(yīng)器200具有在方向232上移動(dòng)的臂202及204，則末端效應(yīng)器200可在 垂直方向236上自由行進(jìn)而不受儲(chǔ)存于容器中的晶圓的存在或不存在的妨礙。在該種狀況 下，當(dāng)每個(gè)臂202與204位于收縮位置時(shí)，在臂202與204之間的距離必須大于儲(chǔ)存于容器 中的每個(gè)晶圓的直徑D。在操作中，末端效應(yīng)器200首先在方向234上行進(jìn)直至每個(gè)臂202 及204的支撐件大體上垂直對(duì)準(zhǔn)儲(chǔ)存于容器中的晶圓的"夾緊區(qū)域"120。末端效應(yīng)器200 在垂直方向236上行進(jìn)直至臂202及204位于所要晶圓層。臂202及204朝向晶圓延伸直 至支撐墊210、212、214及216大體上位于圖IA中所示的位置。末端效應(yīng)器200在垂直方 向236上向上移動(dòng)，從而在于方向234上將晶圓W自容器移除之前將晶圓W起離齒106。圖3說(shuō)明了圖2A中所示的與晶圓夾盤50 —起運(yùn)作的末端效應(yīng)器200。晶圓夾盤 50說(shuō)明了其它半導(dǎo)體器件可適應(yīng)于末端效應(yīng)器200。具體而言，晶圓夾盤50包括四個(gè)釋放 通道52、54、56及58。對(duì)準(zhǔn)每個(gè)釋放通道，以使末端效應(yīng)器200可將晶圓W降低至夾盤50 上且不接觸晶圓夾盤50。一旦將晶圓W裝于夾盤50上，末端效應(yīng)器臂202及204便在方向 232上自?shī)A盤50橫向移動(dòng)離開且隨后在方向234上自?shī)A盤50收縮。圖4至圖8說(shuō)明了末端效應(yīng)器的各種實(shí)施例。圖4說(shuō)明了具有被動(dòng)指狀物的末端
7效應(yīng)器200的一個(gè)實(shí)施例。末端效應(yīng)器200包括具有第一臂202及第二臂204的主體201。 在圖4中示出第一及第二臂202及204為彎曲結(jié)構(gòu)。主體201及臂202及204可具有不同 形狀。示出了支撐墊210、212、214及216中的每個(gè)都具有扁平接觸表面218，其用于接觸 晶圓的底面；及托架表面220，其實(shí)際上防止晶圓滑離接觸表面218。每個(gè)支撐墊可具有最 小化接觸表面218與晶圓之間的接觸量的不同形狀的接觸表面。示出了末端效應(yīng)器200具 有任選第三指狀物220以提供額外支撐。第三指狀物222包括晶圓接觸表面224。在運(yùn)作中，定位末端效應(yīng)器200，以使當(dāng)末端效應(yīng)器200在方向234上朝向晶圓移 動(dòng)時(shí)，指狀物202及204移動(dòng)到待自容器移除的晶圓的夾緊區(qū)域120之下。末端效應(yīng)器200 向前移動(dòng)直至支撐墊210、212、214及216的接觸表面218大體上位于圖2A中所示的位置。 在此點(diǎn)，末端效應(yīng)器200向上移動(dòng)直至晶圓初始地裝于接觸表面218上，且繼續(xù)向上移動(dòng)直 至晶圓升離儲(chǔ)存架(例如，一對(duì)齒106)。末端效應(yīng)器200隨后在方向234上收縮直至晶圓 自容器移除。圖5說(shuō)明了末端效應(yīng)器300的另一實(shí)施例。末端效應(yīng)器300包括第一臂302及第 二臂304。第一臂302具有第一支撐墊310及第二支撐墊312。第二臂304具有第一支撐 墊314及第二支撐墊316。末端效應(yīng)器300也可包括具有支撐墊315的第三臂314，其提供 額外支撐。圖5說(shuō)明了每個(gè)臂被釘至末端效應(yīng)器主體301。第一臂302相對(duì)于末端效應(yīng)器主 體301圍繞樞銷320轉(zhuǎn)動(dòng)。第二臂304相對(duì)于末端效應(yīng)器主體301圍繞樞銷322轉(zhuǎn)動(dòng)。每 個(gè)臂可由允許臂相對(duì)于末端效應(yīng)器主體301旋轉(zhuǎn)的其它機(jī)械裝置而附著至主體310。在此 實(shí)施例中，第一臂302由致動(dòng)器324而圍繞樞銷320旋轉(zhuǎn)，同時(shí)第二臂304由致動(dòng)器326而 圍繞樞銷322旋轉(zhuǎn)。圖4說(shuō)明了第一臂302在收縮位置A與工件支撐位置B之間移動(dòng)。第 二臂304也在收縮位置與工件支撐位置之間移動(dòng)。在第一及第二臂302及304中的每個(gè)處于收縮位置(例如，位置A)的情況下，因 為臂320及304在每個(gè)齒106的外邊緣107與容器壁的內(nèi)部之間移動(dòng)，所以末端效應(yīng)器300 可在容器外罩內(nèi)的晶圓之間垂直行進(jìn)。因此，末端效應(yīng)器300在方向236上在晶圓之間垂 直移動(dòng)，而根本無(wú)須在方向234上移動(dòng)，從而減少了在晶圓之間的行進(jìn)時(shí)間。在運(yùn)作中，末 端效應(yīng)器300在晶圓"采集"位置處停止。臂302及304移動(dòng)至位置B，其將支撐墊310、 312、314及316置放于晶圓下。末端效應(yīng)器300上升直至晶圓被裝于支撐墊上，且繼續(xù)上升 以將晶圓起離儲(chǔ)存架。末端效應(yīng)器300隨后收縮且將晶圓移除出容器外罩28。圖6說(shuō)明了末端效應(yīng)器400的另一實(shí)施例。末端效應(yīng)器400包括具有第一臂402 及第二臂404的主體401。第一及第二臂402及404在圖6中示為彎曲結(jié)構(gòu)。臂402及404 可具有不同形狀。支撐墊410、412、414及416中的每個(gè)示為具有槽415的圓柱形致動(dòng)器。 支撐墊410至416可具有其它形狀。示出了末端效應(yīng)器400具有任選第三指狀物420，其具 有用于額外支撐的支撐墊424。在運(yùn)作中，末端效應(yīng)器400沿著方向434及436移動(dòng)直至支撐墊410至416被定 位成鄰近晶圓W。在此點(diǎn)，支撐墊410至416在方向Rl上朝晶圓W移動(dòng)直至每個(gè)支撐墊接 觸晶圓W的周邊邊緣且有效夾緊晶圓。在此實(shí)施例中，晶圓的周邊邊緣P配合入每個(gè)支撐 墊的槽415中。末端效應(yīng)器400隨后沿著方向436而向上移動(dòng)以將晶圓W升離儲(chǔ)存架。末 端效應(yīng)器400隨后在方向434上收縮直至晶圓自容器外罩移除。
圖7說(shuō)明了末端效應(yīng)器500的另一實(shí)施例。末端效應(yīng)器500包括第一臂502及第 二臂504。第一臂502具有第一支撐墊510及第二支撐墊512。第二臂504具有第一支撐 墊514及第二支撐墊516。圖7說(shuō)明了每個(gè)臂被釘至末端效應(yīng)器主體501。第一臂502相對(duì)于末端效應(yīng)器主 體501圍繞樞銷520轉(zhuǎn)動(dòng)。第二臂504相對(duì)于末端效應(yīng)器主體501圍繞樞銷522轉(zhuǎn)動(dòng)。每 個(gè)臂可由允許臂相對(duì)于末端效應(yīng)器主體501旋轉(zhuǎn)的其它機(jī)械裝置而附著至主體501。第一 臂502在收縮位置A與工件支撐位置B之間移動(dòng)。第二臂504也在收縮位置A與工件支撐 位置B (未示出)之間移動(dòng)。圖8說(shuō)明了末端效應(yīng)器600。在此實(shí)施例中，末端效應(yīng)器600能夠圍繞裝于末端效 應(yīng)器600上的晶圓的中心而旋轉(zhuǎn)該晶圓。末端效應(yīng)器600包括第一臂602及第二臂604。 第一臂602包括第一支撐墊610及第二支撐墊612。第二臂604包括第一支撐墊614及第 二支撐墊616。在此實(shí)施例中，每個(gè)支撐墊包含可旋轉(zhuǎn)支撐機(jī)構(gòu)用以旋轉(zhuǎn)裝于末端效應(yīng)器 600上的晶圓。在此實(shí)施例中，第一臂602由銷620而可旋轉(zhuǎn)地附著至末端效應(yīng)器主體601。第 二臂604由銷622而可旋轉(zhuǎn)地附著至末端效應(yīng)器主體601。第一致動(dòng)器624圍繞銷620而 旋轉(zhuǎn)第一臂602。第二致動(dòng)器626圍繞第二銷622而旋轉(zhuǎn)第二臂604。因此，第一及第二臂 602及604在位置A與位置B之間旋轉(zhuǎn)。臂602與604可以其它方式而可旋轉(zhuǎn)地固定至主 體 601。通常有必要圍繞晶圓W的垂直中心線軸而旋轉(zhuǎn)該晶圓W，以讀取例如識(shí)別碼或?qū)?準(zhǔn)晶圓周邊P中包括凹口的幾何基準(zhǔn)。圖8中所示的末端效應(yīng)器600僅僅是具有用于旋轉(zhuǎn) 末端效應(yīng)器600上的晶圓W的可旋轉(zhuǎn)支撐墊610、612、614及616的末端效應(yīng)器的示例性實(shí) 施例。類似地，通過(guò)利用成像裝置(相機(jī))或安裝于末端效應(yīng)器上的其它讀取裝置，可以使 能用于讀取在晶圓周邊的頂面或底面上的識(shí)別標(biāo)記的機(jī)構(gòu)。“就地"完成這個(gè)操作節(jié)省了 時(shí)間及占地面積且降低了成本及機(jī)構(gòu)復(fù)雜性。本文所描述的末端效應(yīng)器的各種實(shí)施例允許末端效應(yīng)器的臂在晶圓的周邊邊緣P 的外部垂直移動(dòng)。因此，處理或測(cè)量工具夾盤的幾乎所有晶圓支撐表面均可用于支撐晶圓， 且在很大程度上不需要適應(yīng)末端效應(yīng)器刀(例如，臂及主體)。圖3說(shuō)明了與末端效應(yīng)器 200 一起運(yùn)作的測(cè)量或處理工具夾盤50的一個(gè)實(shí)施例。在此實(shí)施例中，夾盤50包括主體 62，其具有晶圓支撐表面51 ；四個(gè)凹痕或通道，其用以容納每個(gè)支撐墊；第一槽60及第二槽 63。圖3說(shuō)明了直接裝于表面51上的晶圓W。具有自表面51延伸以用于將晶圓W支撐于 表面51上的起模頂桿或其它支撐結(jié)構(gòu)也在本發(fā)明的范疇內(nèi)?？捎帽绢I(lǐng)域中已知的任何方 法將晶圓W固定于支撐表面51 (或其它支撐結(jié)構(gòu))上，該方法包括但不限于真空、重力或 靜電吸引。為了容納末端效應(yīng)器200的臂202及204，夾盤主體62包括凹區(qū)或通道以允許在 末端效應(yīng)器200將晶圓置放于表面51上之后使每個(gè)臂通過(guò)夾盤主體62。例如，夾盤主體62 包括允許支撐墊214通過(guò)夾盤主體62的凹面52、允許支撐墊216通過(guò)夾盤主體62的凹面 54、允許支撐墊212通過(guò)夾盤主體62的凹面56、及允許支撐墊210通過(guò)夾盤主體62的凹面 58。在運(yùn)作中，末端效應(yīng)器200將晶圓W置放于表面51上且保持向下垂直行進(jìn)入夾盤主體 62中。末端效應(yīng)器必須自?shī)A盤50收縮以允許夾盤旋轉(zhuǎn)晶圓W。若臂202及204不能在方向232上自?shī)A盤主體62移動(dòng)離開，則末端效應(yīng)器將不能在方向234上自?shī)A盤50收縮。在 一實(shí)施例中，每個(gè)凹面完全行進(jìn)穿過(guò)夾盤主體62，以使末端效應(yīng)器可有效通過(guò)夾盤主體62 的底面且隨后在方向234上收縮離開夾盤50?；蛘?，夾盤主體62包括各自位于表面51之下預(yù)定高度處的第一水平槽60及第二 水平槽63。這些槽允許末端效應(yīng)器降低臂202及204至與槽60及63對(duì)準(zhǔn)的高度，且隨后 在方向234上自?shī)A盤50經(jīng)由槽60及63收縮離開。臂202在槽60內(nèi)通過(guò)夾盤主體62，且 臂204在槽63內(nèi)通過(guò)夾盤主體62。若末端效應(yīng)器200包括第三臂222 (如圖3中所示)，則 夾盤主體62包括第五凹面65以容納第三臂222。在末端效應(yīng)器200將晶圓W置放于表面 51上之后的運(yùn)作中，末端效應(yīng)器繼續(xù)向下垂直行進(jìn)，且臂222將在凹面65內(nèi)通過(guò)主體62。 夾盤主體62中的每個(gè)凹面減去小量的支撐表面51。然而，由凹面所致的支撐表面51的減 少是微小的。在半導(dǎo)體處理中，晶圓通常具有起始厚度為0. 7mm至1. Omm0隨后在總制造過(guò)程序 列的某中間階段晶圓被變薄至小于0.3mm的厚度。變薄的晶圓非常具有可撓性及脆性，且 容器中晶圓邊緣支撐的歷史方法以及常規(guī)邊緣夾緊方法均不適當(dāng)。每個(gè)儲(chǔ)存架在多個(gè)點(diǎn)處支撐晶圓。具體地，每個(gè)儲(chǔ)存架優(yōu)選由至少三個(gè)接觸點(diǎn)或 支撐墊而支撐晶圓。在一實(shí)施例中，包含兩個(gè)齒106的儲(chǔ)存架包括在每個(gè)齒106上的單個(gè) 支撐墊(例如支撐墊110)及位于每個(gè)基座部件104上的支撐墊(例如支撐墊108)，所有皆 大體上處于相同高度以便在水平定向上支撐晶圓。在另一實(shí)施例中，每個(gè)齒106包括額外 支撐墊(例如，支撐墊116)以提供額外支撐。當(dāng)然，每個(gè)齒106及/或基座部件104可包 括額外支撐墊。用于末端效應(yīng)器及儲(chǔ)存架的額外支撐墊的數(shù)目及幾何形狀僅受限于使末端 效應(yīng)器與每個(gè)齒106相互作用的要求。圖9說(shuō)明了在常規(guī)FOUP 10內(nèi)的晶圓支撐結(jié)構(gòu)202的一個(gè)實(shí)施例。FOUP 10包括 外殼或殼12及與該FOUP殼12機(jī)械耦接的FOUP門14。包括頂部18、背部20、第一側(cè)22、 第二側(cè)24及底部26的外殼12限定了外罩28。在此實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)202被附著至FOUP殼12的頂部18及底部26。例如，每 個(gè)支撐結(jié)構(gòu)202的頂端203由三個(gè)固定物205而附著至FOUP殼12的頂部18。支撐結(jié)構(gòu) 202的底端(未圖示)被固定至FOUP殼12的底部26。支撐結(jié)構(gòu)202由其它方法而附著至 FOUP殼12的頂部18或底部26或附著至FOUP殼12也在本發(fā)明的范疇內(nèi)。每個(gè)支撐結(jié)構(gòu) 202也可同F(xiàn)OUP殼12被模制成型。例如，每個(gè)基座部件204可模制入FOUP殼12的背部 20或FOUP殼12的任何其它表面(例如，頂部18、底部26、第一側(cè)22、第二側(cè)24等)。在另 一實(shí)施例中，支撐結(jié)構(gòu)202可不包括基座部件204。替代地，每個(gè)儲(chǔ)存架包含一個(gè)或多個(gè)齒 206 ；每個(gè)附著至或模制入FOUP殼12中。例如，每個(gè)齒206的近端214可包括一對(duì)貼片，其 鎖進(jìn)位于FOUP殼12的背部20中的一對(duì)槽中。圖9說(shuō)明了兩個(gè)支撐結(jié)構(gòu)202包含兩個(gè)分 離結(jié)構(gòu)。然而，支撐結(jié)構(gòu)202的任何部分(諸如基座部件204及/或齒206)可包含單件材 料。圖9說(shuō)明了儲(chǔ)存架的一個(gè)實(shí)施例，其為示例性目的而包含一對(duì)齒206。每個(gè)齒206 自基座部件204延伸或突出。齒206包括第一端或近端214及第二端或遠(yuǎn)端216。兩個(gè)齒 206與基座部件204的組合以六個(gè)支撐墊而支撐單個(gè)晶圓W，這六個(gè)支撐墊為兩個(gè)支撐墊 208、兩個(gè)支撐墊210及兩個(gè)支撐墊212。支撐墊210位于或靠近每個(gè)齒206的遠(yuǎn)端216。其它四個(gè)支撐墊208及212可位于齒206的近端214或基座部件204上，或位于兩者的組合 上。齒206的其它部分接觸晶圓W或者支撐墊位于其它位置在本發(fā)明的范疇內(nèi)。圖9說(shuō)明了晶圓的周邊邊緣P及晶圓W的一部分突出或延伸超出在支撐墊208與 212之間的每個(gè)齒206的外邊緣207，同時(shí)晶圓W被裝于儲(chǔ)存架上。如上文所論述，晶圓W 的此突出部分被稱為"夾緊"或"使用"區(qū)域，當(dāng)晶圓W裝于FOUP 10中時(shí)，該區(qū)域可由末 端效應(yīng)器嚙合。圖10說(shuō)明了插入于FOUP 10中的末端效應(yīng)器700。末端效應(yīng)器700包括主體701、 第一臂702及第二臂704。僅作為實(shí)例說(shuō)明，主體701可連接至機(jī)械手以用于經(jīng)由任何數(shù)目 的移動(dòng)(例如，六個(gè)自由度的運(yùn)動(dòng))而移動(dòng)末端效應(yīng)器主體701。第一臂702具有近端706 及遠(yuǎn)端708。第二臂704包括近端707及遠(yuǎn)端709。末端效應(yīng)器700的圖10實(shí)施例包括在每個(gè)臂上的兩個(gè)支撐墊。第一臂702包括 位于近端706的支撐墊710及位于遠(yuǎn)端708的第二支撐墊712。第二臂704包括位于近端 707的支撐墊714及位于遠(yuǎn)端709的支撐墊716。每個(gè)臂可包括任何數(shù)目的支撐墊，且每個(gè) 支撐墊可位于沿著末端效應(yīng)器的臂的任何位置。優(yōu)選地支撐墊不干擾支撐結(jié)構(gòu)202。圖10 說(shuō)明了每個(gè)支撐墊710至716為被動(dòng)墊?；蛘?，每個(gè)支撐墊710至716可包含類似于圖4 至圖8中所示的末端效應(yīng)器實(shí)施例的主動(dòng)墊。當(dāng)將末端效應(yīng)器700置放入FOUP外罩28中時(shí)，臂702及704如圖10中所示圍繞 晶圓的周邊邊緣P而勾畫輪廓。在優(yōu)選實(shí)施例中，晶圓的周邊邊緣P與FOUP殼12的每側(cè) 比如第一側(cè)22及第二側(cè)24之間的距離足夠大，以使末端效應(yīng)器700的臂702及704可在 外罩28內(nèi)垂直行進(jìn)而不接觸支撐結(jié)構(gòu)202或晶圓W或FOUP殼12的任何部分。此距離為 極小的(如圖10中所示)以使末端效應(yīng)器700的臂702及704可不在外罩28內(nèi)垂直行進(jìn) 而不接觸支撐結(jié)構(gòu)202或晶圓W的任何部分也在本發(fā)明的范疇內(nèi)。因此，在將晶圓設(shè)于儲(chǔ) 存架上之后，末端效應(yīng)器700將必須行進(jìn)至外罩之外，且在末端效應(yīng)器700可插回到外罩28 內(nèi)之前上升/下降至另一高度。不同于常規(guī)末端效應(yīng)器，臂702及704優(yōu)選地不在晶圓下行進(jìn)以便將接觸墊710 至716置放于晶圓下或自儲(chǔ)存架起離晶圓。將臂702及704維持于晶圓W的外部上消除了 臂702或704中的任一個(gè)將接觸和/或損壞裝于FOUP 10中的晶圓的表面的可能性。圖10 中所示的臂702及704的形狀是僅出于示例目的。臂702及704可包含其它形狀和/或配置。末端效應(yīng)器700的臂702及704也優(yōu)選地圍繞每個(gè)齒206而勾畫輪廓。若支撐墊 710至716是主動(dòng)墊(例如，能夠朝晶圓的周邊邊緣P移動(dòng)或自晶圓的周邊邊緣P移動(dòng)離 開)，則末端效應(yīng)器700可以任何高度置放入FOUP外罩28中且隨后垂直移動(dòng)至FOUP 10內(nèi) 的另一高度而不必首先自FOUP外罩28抽回。在支撐墊收縮的情況下，末端效應(yīng)器700可 行進(jìn)至其所要位置。一旦末端效應(yīng)器700抵達(dá)所要位置，支撐墊710至716便朝向晶圓延 伸直至每個(gè)支撐墊710至716的一部分位于晶圓W下方。以此方式，當(dāng)末端效應(yīng)器700將 晶圓W起離齒206或儲(chǔ)存架且將晶圓W自FOUP 10移除時(shí)，晶圓W將得以支撐(優(yōu)選地在 水平定向上)。應(yīng)了解，上述齒系統(tǒng)及末端效應(yīng)器是僅出于解釋目的且本發(fā)明并不由此受限。在 已如此描述齒系統(tǒng)及末端效應(yīng)器的優(yōu)選實(shí)施例后，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)是顯而易見已達(dá)成了系統(tǒng)內(nèi)的某些優(yōu)點(diǎn)。也應(yīng)了解，可在本發(fā)明的范疇及精神內(nèi)作出各種修改、調(diào)適及替 代實(shí)施例。例如，已在半導(dǎo)體制造設(shè)施中說(shuō)明了儲(chǔ)存架及末端效應(yīng)器，但應(yīng)顯而易見，上文 所描述的許多發(fā)明性概念將同等地可適用于結(jié)合其它非半導(dǎo)體制造應(yīng)用來(lái)使用。應(yīng)顯而易 見，儲(chǔ)存架也并不限于工件載體。
權(quán)利要求
1.一種基板輸送系統(tǒng)，包括基板容器，具有置于外殼裝配內(nèi)的支撐結(jié)構(gòu)，所述支撐結(jié)構(gòu)具有延伸到所述外殼裝配 的內(nèi)部區(qū)域中的多個(gè)支撐延長(zhǎng)件，所述多個(gè)支撐延長(zhǎng)件布置為水平共面對(duì)，其中不同水平 面中的支撐延長(zhǎng)件垂直對(duì)準(zhǔn)；以及末端效應(yīng)器，適于支撐容納在基板支撐容器內(nèi)的基板表面的水平共面對(duì)的外部的周邊 區(qū)域，所述末端效應(yīng)器具有自末端效應(yīng)器支撐主體延伸的第一臂以及自所述末端效應(yīng)器支 撐主體延伸的第二臂，其中所述第二臂和所述第一臂在沿所述基板的周邊區(qū)域的相反側(cè)上 支撐所述基板，并且其中由所述第二臂和所述第一臂支撐的所述基板的所述周邊區(qū)域延伸 到相對(duì)于所述多個(gè)支撐延長(zhǎng)件的遠(yuǎn)端的所述基板的直徑的相反側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一臂和所述第二臂是彎曲的并且均與所述 支撐主體一體形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一臂和所述第二臂被配置為收縮而彼此分離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一臂和所述第二臂轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在所述末端效 應(yīng)器支撐主體上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述第一臂和所述第二臂支撐所述基板的底面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)支撐延長(zhǎng)件向著所述基板容器的內(nèi)部區(qū) 域彎曲。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述多個(gè)支撐延長(zhǎng)件的遠(yuǎn)端包括對(duì)所述基板的橫 向支撐件，所述橫向支撐件自相應(yīng)的支撐延長(zhǎng)件向上延伸。
8.一種基板支撐件，包括用于支撐半導(dǎo)體晶圓的頂支撐面；自所述頂支撐面延伸的所述基板支撐件的外部周邊，所述外部周邊具有多個(gè)釋放通 道，該釋放通道自所述基板支撐件的下部沿所述外部周邊延伸到所述頂面，其中配置為將 所述晶圓轉(zhuǎn)移到所述基板支撐件并從所述基板支撐件轉(zhuǎn)移出的晶圓轉(zhuǎn)移裝置的支撐延長(zhǎng) 件使能通過(guò)所述多個(gè)釋放通道接觸所述基板支撐件的底面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基板支撐件，還包括橫向凹痕，其被定義為基本垂直于所述多個(gè)釋放通道中的每一個(gè)并與所述多個(gè)釋放通 道中的每一個(gè)相交，所述橫向凹痕被定義為沿所述基板支撐件的下部。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基板支撐件，其中所述多個(gè)釋放通道中的每一個(gè)自所述頂 支撐面延伸經(jīng)過(guò)所述基板支撐件的底面并且其中所述頂面是圓形的。
全文摘要
本發(fā)明包含一種用于儲(chǔ)存具有底面及周邊邊緣的至少一個(gè)工件的工件容器。在一實(shí)施例中，工件支撐結(jié)構(gòu)位于容器外罩內(nèi)，其在該外罩內(nèi)形成多個(gè)垂直堆棧的儲(chǔ)存架。在一實(shí)施例中，每個(gè)儲(chǔ)存架包括用于在大體上水平方位上支撐該工件的第一齒及第二齒。裝于儲(chǔ)存架上的工件的底面及周邊邊緣延伸超出該第一齒與該第二齒兩者的外邊緣。根據(jù)本發(fā)明的末端效應(yīng)器可嚙合該工件的這些延伸部分或“夾緊區(qū)域”。
文檔編號(hào)H01L21/677GK102130033SQ20101057862
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2006年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月8日
發(fā)明者A·C·博諾拉 申請(qǐng)人:交叉自動(dòng)控制公司