[发明专利]工件支撑结构及其使用设备

说明书

要求优先权

根据35U.S.C.§119(e)，本申请要求于2005年07月08日向美国专利商标局提交的题为“End Effector Tine and Transfer Methods”的美国临时专利申请第60/697,528号的优先权，该申请通过引用整体并入本文。 

技术领域

本发明一般包含工件支撑结构和对储存于该结构中的工件进行存取的工件转移设备。更具体地，本发明包含用于支撑工件的结构，以使转移装置可随机存取或使用储存于载体中的任何工件。 

背景技术

常规晶圆容器(诸如前开式晶圆盒(FOUP)或标准机械接口(SMIF)盒)通常含有固定间距的间隔的架子以支撑半导体晶圆。图1说明了常规FOUP 10的一个实施例。FOUP 10包括外壳或壳12以及与该FOUP壳12机械耦接的FOUP门14。包括顶部18、背部20、第一侧22、第二侧24及底部26的外壳12限定了外罩28。该外罩包括位于第一侧22的内表面32及第二侧24的内表面(未图示)上的支撑件30。每个支撑件30包括多个架子16。在一对架子16之间的每个槽储存单个晶圆。当该晶圆装于FOUP 10中时，每个支撑件30覆盖晶圆周边边缘的一部分。由架子结构而阻断对晶圆外边缘的使用。因此晶圆通常由薄刀状末端效应器处理，该薄刀状末端效应器必须抵达相邻晶圆之间且随后用真空夹盘或某种边缘支撑和/或夹紧装置来固定晶圆。这些固定晶圆的方法通常由晶圆的后边缘及前边缘或后边缘上的其它位置来支撑晶圆。 

该常规晶圆固定方法已在半导体制造业中广泛使用了二十五多年。但此方法具有许多缺点，这些缺点会随着晶圆尺寸变大而变得更严重。并且，对薄化晶圆的使用正在增加，这些薄化晶圆当由边缘支撑时易于显著弯曲偏转。 

常规晶圆支撑件及载体架构的一些不足包括： 

1)晶圆映像-已经证明断裂束映像为判定有无晶圆及其在容器内的垂 直位置的最可靠方法。然而，使用300mm FOUP架构的断裂束映射需要昂贵且复杂的机构以将感测组件定位至容器中。 

2)末端效应器刀行进区域-为了使用晶圆，末端效应器刀必须首先在相邻晶圆之间行进直至其抵达所要位置，并且在该位置将该晶圆从支撑架提起。随着晶圆直径增加，晶圆的质量及需要支撑晶圆的刀长也增加。为了给更大直径晶圆维持末端效应器的合理偏转特性，末端效应器刀必须更厚。若末端效应器刀的厚度增加，则在晶圆之间的间距也必须增加以允许更厚的末端效应器通过晶圆之间而不接触晶圆。每个容器尺寸将不得不增加或者可在常规容器中储存更少晶圆。另外，由于时间高效的晶圆处理所要求的快速水平及垂直运动，末端效应器的额外行进长度经受晶圆弯曲、扭曲及翘曲以及末端效应器的振动特性。整个必须在移动的末端效应器与晶圆之间无任何偶然接触的情况下完成。末端效应器与晶圆之间的接触将可能对该晶圆上的敏感电路造成严重损坏以及产生可能污染该容器中的所有其它晶圆的粒子丛发。 

3)末端效应器行进路径效率-常规末端效应器将晶圆置放于容器中且随后抽回以实现用于随机存取下个晶圆的垂直运动间隙，该下个晶圆随后被抽回且被带至处理或测量位置。因此，在容器处的每个晶圆交换需要四次水平移动。 

4)处理/测量夹盘复杂性-通常，晶圆置放于扁平夹盘上或压板上以用于处理或量测。在许多应用中，晶圆通过施加真空而固定至夹盘(且平面化)。使用常规真空或边缘夹紧末端效应器使夹盘中的大切割面积成为必要以能够释放晶圆及抽回末端效应器刀。 

5)多晶圆处理-在现今的架构中同时采集或置放多个晶圆或者能够在质量转移模式中个别选择所要晶圆是非常困难的。 

因此，具有这些特征的末端效应器将会是有利的。本文所描述的末端效应器及齿结构的各种实施例提供了这些特征。 

发明内容

本发明的一个方面是提供一种用于支撑半导体晶圆或基板的新设备。在一个实施例中，本发明包含能够储存及输送一个或多个晶圆以及随机存取采集及置放处理个别晶圆或晶圆组的结构。 

本发明的另一个方面是提供齿结构，其由一对悬臂结构而支撑每个晶圆。在一实施例中，这对悬臂结构中每个都包括两个用于支撑晶圆的接触表面，一个接触表面在远端而另一个接触表面在近端。当将晶圆装于悬臂结构上时，晶圆的周边边缘被曝露或可由末端效应器达到。晶圆底面的一部分也被曝露或可由末端效应器接近，且在一实施例中其被称为″夹紧区域″。在另一实施例中，每个悬臂结构包括第三接触表面。