[发明专利]用于大直径晶片运输的方法和设备

说明书

本申请要求2008年01月13日提交的美国临时申请No.61/020,736和2008年07月11日提交的美国临时申请No.61/134,604的优先权，其全部以引入的方式纳入本文。

技术领域

本发明涉及半导体处理设备。更具体地，其涉及用于运输和存储半导体晶片的搬运器。

背景技术

当每单位面积的电路增加时，对于半导体晶片来讲颗粒变得更多。可能会破坏电路的颗粒的大小已减小且接近于分子水平。在半导体晶片的制造、处理、运输、以及存储的全部阶段都需要进行颗粒控制。需要最小化或避免在晶片插入和取出搬运器期间的颗粒产生以及来自于在运输期间晶片在搬运器中的运动导致的颗粒产生。

在规模经济的驱动下，在半导体制造厂(晶圆厂)中采用的晶片大小已不断增加。当前存在大量加工300mm晶片的晶圆厂。预期商业加工的晶片的最大尺寸很快将会增加至450mm。在加工的晶片的大小显著跃进的情况下，产生了在较小尺寸的晶片的情况下所不存在的新的问题和困难。

例如，尽管通常如通过夹紧容器顶部上的机械凸缘来机械搬运晶片容器，但是晶片容器在很多情况下仍需手工搬运并且典型地装备有或具有可选的侧面把手。通过利用这种把手来手工运输装载有晶片的标准的300mm容器对于人员来讲仍相对容易，这种容器通常约重20磅。

由于现有设备的兼容性和成本压力，因此用于450mm晶片的标准——例如容器中的晶片数量和晶片之间的间距——会与当前的300mm晶片容器标准的大致保持相同。而且，当晶片在直径上越大时，其当然相应地将会越重。保持如在标准的300mm容器中提供的相同数量的450mm晶片的晶片容器预期重量接近40磅。在这个重量下，手工搬运开始变得更加困难。

对于较大的容器来讲，使用同等厚度的聚合物壁不能提供容器的足够的结构刚性。也就是说，由于较大的尺寸和聚合物的较大的膨胀，因此预期在装载、传输和装运的情况下容器将缺乏尺寸上的稳定性。将壁加厚以及增加相当多的加强结构将会进一步增加450mm晶片容器的重量。

而且，传统的300mm晶片容器通常是注射成型。预期采用类似的注射成型技术以及类似的或较大的壁厚将会难以充分控制较大容器的尺寸。当前，300mm晶片容器通常采用壳体作为主要结构构件来定位与晶片以及与外部设备交接的部件——即晶片支撑件和运动耦联机器界面。

另外，开放内部容积将显著增加，密封地容纳门的开放前部的面积也将显著增加。这样提出了在门与容器部之间的更加困难的密封问题。

较大尺寸的晶片还将显著地具有较大的下垂度，这将使得它们在搬运和运输期间更易于被损坏并且需要对于较小的晶片来讲无需使用的独特的支撑件。这种较大的下垂度在如下方面提出了挑战，即：维持晶片之间的期望的间距的同时还允许通过已知作为末端执行器的机械手机械地放置和取出晶片。这种设备通常在待被抓取和取出的晶片下方插入到前部开口容器中的晶片之间。在插入末端执行器以便抓取晶片期间，末端执行器与相邻的晶片或晶片容器没有接触是十分关键的。当抓取晶片时，必需在不被末端执行器刮擦或任意接触或者被取出的晶片与相邻晶片或容器刮擦或任意接触的情况下完成取出。450mm晶片相对于300mm晶片的增加的下垂使得与300mm容器相比在450mm容器中更加难以进行这种取回和放置操作。类似地，在将晶片放置到晶片容器的过程中，需要与相邻的晶片或容器没有接触。当前工业准则和由SEMI(国际半导体设备材料产业协会)提出的标准已暂时允许在晶片的中后部处的68度，其可适用于抓取(对于晶片减震特征而在正好中后部的情况下)450mm晶片。该准则和提出的标准还提出在晶片的中前部处的72度以用于通过末端执行器抓取或接合。传统的前部开口晶片容器在中前部提供至少约120度的入口，这样可能导致过大的晶片前部下垂度从而使得末端执行器的插入和接合存在问题。

因此，期望开发用于450mm晶片容器的前部开口结构，其具有使晶片下垂度最小化以及使容器的重量最小化的设计优点。另外，期望提供改善的对于门的密封特性的结构。此外，期望提供改善的晶片支撑件的结构以便同样在晶片的机械搬运期间容置在晶片容器中存储的450mm晶片。还期望提供一种容器，其能够使得由于外壳部件的翘曲或收缩所导致的对晶片的损坏最小化。

发明内容