CN101253614A - 工件支撑结构及其使用设备 - Google Patents

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Abstract

本发明包含一种用于储存具有底面及周边边缘的至少一个工件的工件容器。在一实施例中，工件支撑结构位于容器外罩内，其在该外罩内形成多个垂直堆栈的储存架。在一实施例中，每个储存架包括用于在大体上水平方位上支撑该工件的第一齿及第二齿。装于储存架上的工件的底面及周边边缘延伸超出该第一齿与该第二齿两者的外边缘。根据本发明的末端效应器可啮合该工件的这些延伸部分或“夹紧区域”。

Description

工件支撑结构及其使用设备
要求优先权
【0001】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
【0002】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
【0003】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。
【0004】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。
【0005】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。
【0006】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
【0007】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。
【0008】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。
【0009】本发明的又一个方面是提供齿结构，由此末端效应器可沿着支撑结构的外部在晶圆之间行进。在一实施例中，这对悬臂结构被间隔开，以使装于这些悬臂结构上的晶圆的一部分延伸超出每个悬臂结构的外边缘。根据本发明的末端效应器可随后沿着每个晶圆的外部在晶圆之间行进，从而消除对横越整个晶圆表面行进以使晶圆起离支撑架的需要。在一实施例中，末端效应器沿着晶圆的外部行进直至末端效应器处于的高度可使末端效应器臂定位于晶圆之下。此距离(仅以示例说明的)包含数毫米，且不需要末端效应器行进横越晶圆表面。
附图说明
【0010】图1提供了根据现有技术的FOUP的透视图；
【0011】图2A至图2B提供了本发明的一个实施例的横截面平面图及侧视图；
【0012】图3提供了本发明的另一实施例的平面图；
【0013】图4提供了本发明的另一实施例的透视图；
【0014】图5提供了本发明的另一实施例的透视图；
【0015】图6提供了本发明的又一实施例的透视图；
【0016】图7提供了本发明的另一实施例的透视图；
【0017】图8提供了本发明的又一实施例的透视图；
【0018】图9提供了本发明的又一实施例的平面图；
【0019】图10提供了结合根据本发明的末端效应器的一个实施例如图10所示的容器的横截面平面图。
具体实施方式
【0020】仅为了描述本发明的目的，将参考载体或容器来描述工件支撑结构102。容器或载体可包括但不限于可移动、封闭或开放结构，其用于固持、储存、输送或保护半导体晶圆、基板、平板显示器及其类似物。该容器包括但不限于晶圆匣、标准机械接口(SMIF)盒及前开式晶圆盒(FOUP)。就包括可机械开启的门的容器而言，本发明可与前开式及/或底开式容器结合使用。当然，工件支撑结构102并不限于这些容器且可与任何类型的工件储存需要结合使用。
【0021】图2及图4至图8说明了支撑结构102的实施例。在此实施例中，每个支撑结构102包括基座部件104及多个齿106。每个齿106形成自基座部件104延伸或突出的悬臂结构。齿106可包含任何形状，包括但不限于扁平表面、具有矩形横截面的形状、具有圆形横截面的形状等等。图2A说明了每个齿106以距离d1分开，该距离d1在优选实施例中包含10mm。距离d1也可包含其它距离。不存在理想距离d1。距离d1仅仅必须足够大以使晶圆W可垂直自储存架(例如，图4中的齿106b1及106b2)起离至一高度，由此该晶圆W可自储存架移除，且该晶圆不接触直接位于上方的储存架(例如，图4中的齿106a1及106a2)。
【0022】图4至图8说明了与底开式容器一起使用的支撑结构102。图4中所示的基座部件104自容器门12而向上延伸。基座部件104可包含与容器门12分离的结构或可包含为容器门12的一部分的结构。
【0023】任何数目的齿106可自基座部件104延伸或突出，且若支撑结构位于载体内(每对齿106或储存架支撑单个晶圆)，则齿106的数目就简单地确定了多少晶圆可储存于载体中。例如，图4中所示的每个晶圆支撑件102都包括基座部件104及四个齿106。因此，图4中所示的支撑结构102可储存多达四个晶圆W。每个晶圆W由一对齿106支撑，该对齿106可被称为储存架。图4说明了：最高对齿106a1及106a2未由晶圆占据；齿106b1及106b2正支撑晶圆W1；齿106c1及106c2正支撑晶圆W2；且齿106d1及106d2正支撑晶圆W3。每对齿106优选地在大体水平方位上支撑晶圆W，以使晶圆W大体上彼此平行。图4示出了齿106被模制入基座部件104中。每个齿106也可包含附着或固定至基座部件104的分离组件。
【0024】图2A说明了包括第一端或近端112、第二端或末端114及外边缘107的齿106。若支撑结构102位于FOUP内，则每个齿106的外边缘107面朝容器壳12的内部(例如，如图1中所示的FOUP侧壁22的表面32)。这些齿106优选地以与晶圆底面或周边边缘P的最小量接触来支撑晶圆W。在此实施例中，每个齿106仅以两个表面(第一支撑面108与第二支撑面110)而接触或支撑晶圆W。第一支撑面108位于或靠近齿106的第一端112。第二支撑面110位于或靠近齿106的第二端114。齿106的其它部分接触晶圆W在本发明的范畴内。另外，第一及第二支撑面108及110可位于沿着齿106的其它位置。齿106仅具有一个支撑面而由基座部件104提供另外支撑面也在本发明的范畴内。在优选实施例中，每个储存架包括在(一个或多个)基座部件104与两个齿106之间共享的至少三个支撑面。
【0025】图2A进一步说明了齿106也可包括额外支撑面116。在图2A的实施例中，结构118自齿106而延伸至齿106的近端112与末端114之间的某处。额外支撑面116优选地位于结构118的末端119处，但当然可位于沿着结构118的任何位置。额外支撑面116提供额外支撑点，且当例如支撑结构102正储存薄晶圆时其可能是期望的。
【0026】不同于常规容器中的储存架，齿106支撑晶圆，但能够使用位于两个支撑垫108与110之间的晶圆周边P。图2A示出了晶圆周边P及晶圆W的区域120延伸超出支撑垫108与110之间的齿106。延伸超出或突出于齿106的晶圆W的区域120被称为″夹紧区域″。夹紧区域120为末端效应器或其它机械设备提供了使用区域以在晶圆W装于这对齿106上时接触或夹紧晶圆W。因为在这对齿(例如，齿106a1及106a2)之间的距离d1小于晶圆W的直径D，所以产生夹紧区域120。因此每个齿106在晶圆W下通过。
【0027】以常规末端效应器使用储存于FOUP或SMIF盒中的晶圆需要许多复杂、精确的移动。首先，将末端效应器插入FOUP储存区域至将末端效应器与待自FOUP移除的晶圆对准的预定位置。为了抵达此预定位置，末端效应器在相邻晶圆(例如，图2B中的晶圆W1与W2)之间朝向FOUP的背部行进。整个时间中，末端效应器在晶圆表面的几毫米内。末端效应器随后升起，接触晶圆的底面，且继续上升直至晶圆完全自架子起离。随后末端效应器携带了位于其上的晶圆从容器中被移除，而不接触两个邻近架子中的任一个或邻近晶圆。末端效应器在整个时间中于此狭窄区域(例如，在两个邻近架子之间)内运作，且必须不损坏晶圆(例如，接触任一架子)。
【0028】当常规末端效应器在FOUP中投放晶圆时，该末端效应器必须在邻近晶圆之间的此狭窄区域内行进两次，且随后立即行进至FOUP内的另一晶圆。例如，为了在FOUP内投放晶圆，末端效应器行进到FOUP内且将该晶圆下放至储存架上。末端效应器随后收缩离开FOUP，从而在两个邻近晶圆之间行进离开FOUP。一旦末端效应器清除了晶圆，末端效应器便在垂直方向上移位且插入于两个不同的邻近晶圆之间。末端效应器随后重复相同移动以自FOUP移除新晶圆。末端效应器可在于晶圆之间行进时偶然击打或接触晶圆且损坏该晶圆。
【0029】若支撑结构102位于容器(例如，FOUP)中，则本发明可消除末端效应器仅为了定位其支撑垫于晶圆下而横越整个晶圆表面行进的需要。最低限度，末端效应器仅必须横越每个晶圆的很小部分以定位其支撑垫。通过产生″夹紧区域″120，末端效应器可在FOUP外罩内沿着晶圆周边或周边边缘的外部垂直行进。当例如末端效应器抵达合适高度以啮合晶圆时，末端效应器臂仅必须朝向晶圆移动短距离直至定位末端效应器的支撑垫以支撑晶圆且将晶圆起离储存架。末端效应器不必行进横越晶圆的整个表面以将晶圆自支撑架起离。
【0030】图2A及图4说明了末端效应器200的一个实施例。末端效应器可包含获取、支撑及输送晶圆或任何其它物品(例如，主光罩、FPD等)的任何结构，且常规地由机器人机构(例如，机械手)驱动或附着至机器人机构(例如，机械手)。末端效应器可被动地获取晶圆(例如，末端效应器包括齿)或主动地获取晶圆(例如，末端效应器包括在晶圆负载位置与晶圆接触位置之间移动的夹具机构)。在此实施例中，末端效应器200包括第一臂202及第二臂204。第一臂202包括第一支撑垫210及第二支撑垫212。第二臂204包括第一支撑垫214及第二支撑垫216。在优选实施例中，三个或三个以上支撑垫支撑晶圆。例如，第一臂202可具有两个支撑垫而第二臂204可具有一个支撑垫，或反之亦然。在第一臂202上的第一及第二支撑垫210及212以及在第二臂204上的第一及第二支撑垫214及216彼此间隔开。末端效应器200包括在两个臂202与204之间共享的两个或两个以上支撑垫在本发明的范畴内。
【0031】在第一臂202上的第一及第二支撑垫210及212以及在第二臂204上的第一及第二支撑垫214及216可为被动支撑或主动支撑件。若这些支撑件是被动的，则支撑垫210至216总是保持处于图4中所示的位置。在此状况下，晶圆W由重力而保持于支撑垫210至216上。若支撑垫210至216是主动支撑件，则至少一个支撑件且优选为每个支撑件在晶圆负载位置与晶圆夹紧位置之间移动。晶圆负载位置允许将晶圆装于末端效应器上。在将晶圆装于末端效应器上后，支撑垫朝向晶圆的中心移动直至支撑垫接触晶圆的周边边缘。
【0032】图2A及图4中仅为说明的目的而示出了末端效应器200的配置以及臂202及204。末端效应器200可具有其它配置且臂202及204可(例如)每个仅包括一个支撑垫，或并入断裂束感测器系统230。在半导体制造领域中断裂束感测器是熟知的，且其通常用于准确地映像储存于容器中的每个晶圆的真实位置以提供在随机使用位置处晶圆的无误差、无刮擦置放及取得。该感测器系统在本领域内已是众所周知，且因此不需要在本文中进一步揭示。
【0033】实际上，常规末端效应器刀得以消除；末端效应器不在晶圆之间的间隙空间内行进。末端效应器结构的臂202及204可具有如最小化偏转并控制振动所需要的任何合理厚度。在第一臂上202上的支撑垫210及212以及在第二臂204上的支撑垫214及216可为被动保持/支撑表面或可在方向232上运动的主动保持表面。若末端效应器臂202及204不能在方向232上移动，则末端效应器200首先在方向234上在晶圆下行进直至支撑垫210、212、214及216大体上位于晶圆的″夹紧区域″120下。末端效应器200随后垂直移动(例如，图2B中的方向236)以啮合晶圆W的底面20且将晶圆W以一个受控量起离储存架。末端效应器200可随后自容器抽回晶圆W。
【0034】若末端效应器200具有在方向232上移动的臂202及204，则末端效应器200可在垂直方向236上自由行进而不受储存于容器中的晶圆的存在或不存在的妨碍。在该种状况下，当每个臂202与204位于收缩位置时，在臂202与204之间的距离必须大于储存于容器中的每个晶圆的直径D。在操作中，末端效应器200首先在方向234上行进直至每个臂202及204的支撑件大体上垂直对准储存于容器中的晶圆的″夹紧区域″120。末端效应器200在垂直方向236上行进直至臂202及204位于所要晶圆层。臂202及204朝向晶圆延伸直至支撑垫210、212、214及216大体上位于图1A中所示的位置。末端效应器200在垂直方向236上向上移动，从而在于方向234上将晶圆W自容器移除之前将晶圆W起离齿106。
【0035】图3说明了图2A中所示的与晶圆夹盘50一起运作的末端效应器200。晶圆夹盘50说明了其它半导体器件可适应于末端效应器200。具体而言，晶圆夹盘50包括四个释放通道52、54、56及58。对准每个释放通道，以使末端效应器200可将晶圆W降低至夹盘50上且不接触晶圆夹盘50。一旦将晶圆W装于夹盘50上，末端效应器臂202及204便在方向232上自夹盘50横向移动离开且随后在方向234上自夹盘50收缩。
【0036】图4至图8说明了末端效应器的各种实施例。图4说明了具有被动指状物的末端效应器200的一个实施例。末端效应器200包括具有第一臂202及第二臂204的主体201。在图4中示出第一及第二臂202及204为弯曲结构。主体201及臂202及204可具有不同形状。示出了支撑垫210、212、214及216中的每个都具有：扁平接触表面218，其用于接触晶圆的底面；及托架表面220，其实际上防止晶圆滑离接触表面218。每个支撑垫可具有最小化接触表面218与晶圆之间的接触量的不同形状的接触表面。示出了末端效应器200具有任选第三指状物220以提供额外支撑。第三指状物222包括晶圆接触表面224。
【0037】在运作中，定位末端效应器200，以使当末端效应器200在方向234上朝向晶圆移动时，指状物202及204移动到待自容器移除的晶圆的夹紧区域120之下。末端效应器200向前移动直至支撑垫210、212、214及216的接触表面218大体上位于图2A中所示的位置。在此点，末端效应器200向上移动直至晶圆初始地装于接触表面218上，且继续向上移动直至晶圆升离储存架(例如，一对齿106)。末端效应器200随后在方向234上收缩直至晶圆自容器移除。
【0038】图5说明了末端效应器300的另一实施例。末端效应器300包括第一臂302及第二臂304。第一臂302具有第一支撑垫310及第二支撑垫312。第二臂304具有第一支撑垫314及第二支撑垫316。末端效应器300也可包括具有支撑垫315的第三臂314，其提供额外支撑。
【0039】图5说明了每个臂被钉至末端效应器主体301。第一臂302相对于末端效应器主体301围绕枢销320转动。第二臂304相对于末端效应器主体301围绕枢销322转动。每个臂可由允许臂相对于末端效应器主体301旋转的其它机械装置而附着至主体310。在此实施例中，第一臂302由致动器324而围绕枢销320旋转，同时第二臂304由致动器326而围绕枢销322旋转。图4说明了第一臂302在收缩位置A与工件支撑位置B之间移动。第二臂304也在收缩位置与工件支撑位置之间移动。
【0040】在第一及第二臂302及304中的每个处于收缩位置(例如，位置A)的情况下，因为臂320及304在每个齿106的外边缘107与容器壁的内部之间移动，所以末端效应器300可在容器外罩内的晶圆之间垂直行进。因此，末端效应器300在方向236上在晶圆之间垂直移动，而根本无须在方向234上移动，从而减少了在晶圆之间的行进时间。在运作中，末端效应器300在晶圆″采集″位置处停止。臂302及304移动至位置B，其将支撑垫310、312、314及316置放于晶圆下。末端效应器300上升直至晶圆被装于支撑垫上，且继续上升以将晶圆起离储存架。末端效应器300随后收缩且将晶圆移除出容器外罩28。
【0041】图6说明了末端效应器400的另一实施例。末端效应器400包括具有第一臂402及第二臂404的主体401。第一及第二臂402及404在图6中示为弯曲结构。臂402及404可具有不同形状。支撑垫410、412、414及416中的每个示为具有槽415的圆柱形致动器。支撑垫410至416可具有其它形状。示出了末端效应器400具有任选第三指状物420，其具有用于额外支撑的支撑垫424。
【0042】在运作中，末端效应器400沿着方向434及436移动直至支撑垫410至416被定位成邻近晶圆W。在此点，支撑垫410至416在方向R1上朝晶圆W移动直至每个支撑垫接触晶圆W的周边边缘且有效夹紧晶圆。在此实施例中，晶圆的周边边缘P配合入每个支撑垫的槽415中。末端效应器400随后沿着方向436而向上移动以将晶圆W升离储存架。末端效应器400随后在方向434上收缩直至晶圆自容器外罩移除。
【0043】图7说明了末端效应器500的另一实施例。末端效应器500包括第一臂502及第二臂504。第一臂502具有第一支撑垫510及第二支撑垫512。第二臂504具有第一支撑垫514及第二支撑垫516。
【0044】图7说明了每个臂被钉至末端效应器主体501。第一臂502相对于末端效应器主体501围绕枢销520转动。第二臂504相对于末端效应器主体501围绕枢销522转动。每个臂可由允许臂相对于末端效应器主体501旋转的其它机械装置而附着至主体501。第一臂502在收缩位置A与工件支撑位置B之间移动。第二臂504也在收缩位置A与工件支撑位置B(未示出)之间移动。
【0045】图8说明了末端效应器600。在此实施例中，末端效应器600能够围绕装于末端效应器600上的晶圆的中心而旋转该晶圆。末端效应器600包括第一臂602及第二臂604。第一臂602包括第一支撑垫610及第二支撑垫612。第二臂604包括第一支撑垫614及第二支撑垫616。在此实施例中，每个支撑垫包含可旋转支撑机构用以旋转装于末端效应器600上的晶圆。
【0046】在此实施例中，第一臂602由销620而可旋转地附着至末端效应器主体601。第二臂604由销622而可旋转地附着至末端效应器主体601。第一致动器624围绕销620而旋转第一臂602。第二致动器626围绕第二销622而旋转第二臂604。因此，第一及第二臂602及604在位置A与位置B之间旋转。臂602与604可以其它方式而可旋转地固定至主体601。
【0047】通常有必要围绕晶圆W的垂直中心线轴而旋转该晶圆W，以读取例如识别码或对准晶圆周边P中包括凹口的几何基准。图8中所示的末端效应器600仅仅是具有用于旋转末端效应器600上的晶圆W的可旋转支撑垫610、612、614及616的末端效应器的示例性实施例。类似地，通过利用成像装置(相机)或安装于末端效应器上的其它读取装置，可以使能用于读取在晶圆周边的顶面或底面上的识别标记的机构。″就地″完成这个操作节省了时间及占地面积且降低了成本及机构复杂性。
【0048】本文所描述的末端效应器的各种实施例允许末端效应器的臂在晶圆的周边边缘P的外部垂直移动。因此，处理或测量工具夹盘的几乎所有晶圆支撑表面均可用于支撑晶圆，且在很大程度上不需要适应末端效应器刀(例如，臂及主体)。图3说明了与末端效应器200一起运作的测量或处理工具夹盘50的一个实施例。在此实施例中，夹盘50包括：主体62，其具有晶圆支撑表面51；四个凹痕或通道，其用以容纳每个支撑垫；第一槽60及第二槽63。图3说明了直接装于表面51上的晶圆W。具有自表面51延伸以用于将晶圆W支撑于表面51上的起模顶杆或其它支撑结构也在本发明的范畴内。可用本领域中已知的任何方法将晶圆W固定于支撑表面51(或其它支撑结构)上，该方法包括但不限于：真空、重力或静电吸引。
【0049】为了容纳末端效应器200的臂202及204，夹盘主体62包括凹区或通道以允许在末端效应器200将晶圆置放于表面51上之后使每个臂通过夹盘主体62。例如，夹盘主体62包括允许支撑垫214通过夹盘主体62的凹面52、允许支撑垫216通过夹盘主体62的凹面54、允许支撑垫212通过夹盘主体62的凹面56、及允许支撑垫210通过夹盘主体62的凹面58。在运作中，末端效应器200将晶圆W置放于表面51上旦保持向下垂直行进入夹盘主体62中。末端效应器必须自夹盘50收缩以允许夹盘旋转晶圆W。若臂202及204不能在方向232上自夹盘主体62移动离开，则末端效应器将不能在方向234上自夹盘50收缩。在一实施例中，每个凹面完全行进穿过夹盘主体62，以使末端效应器可有效通过夹盘主体62的底面且随后在方向234上收缩离开夹盘50。
【050】或者，夹盘主体62包括各自位于表面51之下预定高度处的第一水平槽60及第二水平槽63。这些槽允许末端效应器降低臂202及204至与槽60及63对准的高度，且随后在方向234上自夹盘50经由槽60及63收缩离开。臂202在槽60内通过夹盘主体62，且臂204在槽63内通过夹盘主体62。若末端效应器200包括第三臂222(如图3中所示)，则夹盘主体62包括第五凹面65以容纳第三臂222。在末端效应器200将晶圆W置放于表面51上之后的运作中，末端效应器继续向下垂直行进，且臂222将在凹面65内通过主体62。夹盘主体62中的每个凹面减去小量的支撑表面51。然而，由凹面所致的支撑表面51的减少是微小的。
【0051】在半导体处理中，晶圆通常具有起始厚度为0.7mm至1.0mm。随后在总制造过程序列的某中间阶段晶圆被变薄至小于0.3mm的厚度。变薄的晶圆非常具有可挠性及脆性，且容器中晶圆边缘支撑的历史方法以及常规边缘夹紧方法均不适当。
【0052】每个储存架在多个点处支撑晶圆。具体地，每个储存架优选由至少三个接触点或支撑垫而支撑晶圆。在一实施例中，包含两个齿106的储存架包括在每个齿106上的单个支撑垫(例如支撑垫110)及位于每个基座部件104上的支撑垫(例如支撑垫108)，所有皆大体上处于相同高度以便在水平定向上支撑晶圆。在另一实施例中，每个齿106包括额外支撑垫(例如，支撑垫116)以提供额外支撑。当然，每个齿106及/或基座部件104可包括额外支撑垫。用于末端效应器及储存架的额外支撑垫的数目及几何形状仅受限于使末端效应器与每个齿106相互作用的要求。
【0053】图9说明了在常规FOUP 10内的晶圆支撑结构202的一个实施例。FOUP 10包括外壳或壳12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。
【0054】在此实施例中，支撑结构202被附着至FOUP壳12的顶部18及底部26。例如，每个支撑结构202的顶端203由三个固定物205而附着至FOUP壳12的顶部18。支撑结构202的底端(未图示)被固定至FOUP壳12的底部26。支撑结构202由其它方法而附着至FOUP壳12的顶部18或底部26或附着至FOUP壳12也在本发明的范畴内。每个支撑结构202也可同FOUP壳12被模制成型。例如，每个基座部件204可模制入FOUP壳12的背部20或FOUP壳12的任何其它表面(例如，顶部18、底部26、第一侧22、第二侧24等)。在另一实施例中，支撑结构202可不包括基座部件204。替代地，每个储存架包含一个或多个齿206；每个附着至或模制入FOUP壳12中。例如，每个齿206的近端214可包括一对贴片，其锁进位于FOUP壳12的背部20中的一对槽中。图9说明了两个支撑结构202包含两个分离结构。然而，支撑结构202的任何部分(诸如基座部件204及/或齿206)可包含单件材料。
【0055】图9说明了储存架的一个实施例，其为示例性目的而包含一对齿206。每个齿206自基座部件204延伸或突出。齿206包括第一端或近端214及第二端或远端216。两个齿206与基座部件204的组合以六个支撑垫而支撑单个晶圆W，这六个支撑垫为两个支撑垫208、两个支撑垫210及两个支撑垫212。支撑垫210位于或靠近每个齿206的远端216。其它四个支撑垫208及212可位于齿206的近端214或基座部件204上，或位于两者的组合上。齿206的其它部分接触晶圆W或者支撑垫位于其它位置在本发明的范畴内。
【0056】图9说明了晶圆的周边边缘P及晶圆W的一部分突出或延伸超出在支撑垫208与212之间的每个齿206的外边缘207，同时晶圆W被装于储存架上。如上文所论述，晶圆W的此突出部分被称为″夹紧″或″使用″区域，当晶圆W装于FOUP 10中时，该区域可由末端效应器啮合。
【0057】图10说明了插入于FOUP 10中的末端效应器700。末端效应器700包括主体701、第一臂702及第二臂704。仅作为实例说明，主体701可连接至机械手以用于经由任何数目的移动(例如，六个自由度的运动)而移动末端效应器主体701。第一臂702具有近端706及远端708。第二臂704包括近端707及远端709。
【0058】末端效应器700的图10实施例包括在每个臂上的两个支撑垫。第一臂702包括位于近端706的支撑垫710及位于远端708的第二支撑垫712。第二臂704包括位于近端707的支撑垫714及位于远端709的支撑垫716。每个臂可包括任何数目的支撑垫，且每个支撑垫可位于沿着末端效应器的臂的任何位置。优选地支撑垫不干扰支撑结构202。图10说明了每个支撑垫710至716为被动垫。或者，每个支撑垫710至716可包含类似于图4至图8中所示的末端效应器实施例的主动垫。
【0059】当将末端效应器700置放入FOUP外罩28中时，臂702及704如图10中所示围绕晶圆的周边边缘P而勾画轮廓。在优选实施例中，晶圆的周边边缘P与FOUP壳12的每侧比如第一侧22及第二侧24之间的距离足够大，以使末端效应器700的臂702及704可在外罩28内垂直行进而不接触支撑结构202或晶圆W或FOUP壳12的任何部分。此距离为极小的(如图10中所示)以使末端效应器700的臂702及704可不在外罩28内垂直行进而不接触支撑结构202或晶圆W的任何部分也在本发明的范畴内。因此，在将晶圆设于储存架上之后，末端效应器700将必须行进至外罩之外，且在末端效应器700可插回到外罩28内之前上升/下降至另一高度。
【0060】不同于常规末端效应器，臂702及704优选地不在晶圆下行进以便将接触垫710至716置放于晶圆下或自储存架起离晶圆。将臂702及704维持于晶圆W的外部上消除了臂702或704中的任一个将接触和/或损坏装于FOUP 10中的晶圆的表面的可能性。图10中所示的臂702及704的形状是仅出于示例目的。臂702及704可包含其它形状和/或配置。
【0061】末端效应器700的臂702及704也优选地围绕每个齿206而勾画轮廓。若支撑垫710至716是主动垫(例如，能够朝晶圆的周边边缘P移动或自晶圆的周边边缘P移动离开)，则末端效应器700可以任何高度置放入FOUP外罩28中且随后垂直移动至FOUP 10内的另一高度而不必首先自FOUP外罩28抽回。在支撑垫收缩的情况下，末端效应器700可行进至其所要位置。一旦末端效应器700抵达所要位置，支撑垫710至716便朝向晶圆延伸直至每个支撑垫710至716的一部分位于晶圆W下方。以此方式，当末端效应器700将晶圆W起离齿206或储存架且将晶圆W自FOUP 10移除时，晶圆W将得以支撑(优选地在水平定向上)。
【0062】应了解，上述齿系统及末端效应器是仅出于解释目的且本发明并不由此受限。在已如此描述齿系统及末端效应器的优选实施例后，对本领域的技术人员应是显而易见：已达成了系统内的某些优点。也应了解，可在本发明的范畴及精神内作出各种修改、调适及替代实施例。例如，已在半导体制造设施中说明了储存架及末端效应器，但应显而易见，上文所描述的许多发明性概念将同等地可适用于结合其它非半导体制造应用来使用。应显而易见，储存架也并不限于工件载体。

Claims (27)

1.一种用于储存具有底面及周边边缘的至少一个工件的工件容器，其包含：
外罩，其由容器壳及容器门限定；
位于该外罩内的工件支撑结构，该工件支撑结构在该外罩内形成多个垂直堆栈的储存架，每个垂直堆栈的储存架用于在大体上水平定向上支撑工件且其包含：
基座部件；
第一齿，其具有面朝该容器壳的外边缘；及
第二齿，其具有面朝该容器壳的外边缘；
其中，当工件装于所述多个垂直堆栈的储存架中的一个储存架上时，该工件的周边边缘的一部分延伸超出该第一齿及该第二齿的所述外边缘。
2.根据权利要求1所述的工件容器，其中该工件支撑结构被模制为所述容器门的一部分。
3.根据权利要求1所述的工件容器，其中该工件支撑结构被模制为所述容器壳的一部分。
4.根据权利要求1所述的工件容器，其中该工件支撑结构附着至所述容器壳。
5.根据权利要求1所述的工件容器，其中该工件支撑结构附着至所述容器门。
6.根据权利要求1所述的工件容器，其中该第一齿及该第二齿自该基座部件水平延伸。
7.根据权利要求6所述的工件容器，其中该第一齿及该第二齿中的每个齿都包括附着至该基座部件的近端。
8.根据权利要求6所述的工件容器，其中该第一齿及该第二齿中的每个齿都具有模制在该基座部件上的近端。
9.根据权利要求6所述的工件容器，其中该基座部件包含单个结构。
10.根据权利要求1所述的工件容器，其中该基座部件包含：
第一基座部件；及
第二基座部件。
11.根据权利要求1所述的工件容器，其中每个所述垂直堆栈的储存架包括用于支撑工件的至少两个支撑垫。
12.根据权利要求10所述的工件容器，其中该第一齿自该第一基座部件水平延伸而该第二齿自该第二基座部件水平延伸。
13.根据权利要求12所述的工件容器，其中该第一基座部件及该第二基座部件被模制入该容器壳中。
14.根据权利要求12所述的工件容器，其中该第一基座部件及该第二基座部件被模制入该容器门中。
15.一种用于储存具有底面及周边边缘的至少一个工件的工件容器，其包含：
外罩，其由容器壳限定；
位于该外罩内的工件支撑结构，该工件支撑结构在该外罩内形成多个垂直堆栈的储存架，所述多个垂直堆栈的储存架中的每个储存架用于支撑工件且其包含：
基底部件；
第一齿，其具有面朝该容器壳的外边缘；及
第二齿，其具有面朝该容器壳的外边缘；
其中，当工件装于所述多个垂直堆栈的储存架中的一个储存架上时，该工件的周边边缘的一部分延伸超出该第一齿及该第二齿的所述外边缘。
16.根据权利要求15所述的工件容器，其中该基座部件被模制为该容器壳的一部分。
17.根据权利要求15所述的工件容器，其中该基座部件附着至该容器壳。
18.根据权利要求15所述的工件容器，其中该第一齿包括具有支撑垫的远端。
19.根据权利要求15所述的工件容器，其中该第二齿包括具有支撑垫的远端。
20.根据权利要求15所述的工件容器，其中所述多个储存架中的每个储存架包括至少两个支撑垫。
21.根据权利要求15所述的工件容器，其中该第一齿及该第二齿自该基座部件水平延伸。
22.根据权利要求15所述的工件容器，其中该基座部件包含第一基座部件及第二基座部件，且该第一齿自该第一基座部件水平延伸而该第二齿自该第二基座部件水平延伸。
23.一种用于储存具有底面及周边边缘的至少一个工件的工件容器，其包含：
由容器壳限定的外罩，该容器壳具有顶部内表面、后部内表面、第一侧内表面、第二侧内表面及底部内表面；
位于该外罩内的工件支撑结构，该工件支撑结构在该外罩内形成多个垂直堆栈的储存架，所述多个垂直堆栈的储存架中的每个储存架用于支撑工件且其包含：
第一齿，其具有面朝该容器壳的该第一内表面的边缘；及
第二齿，其具有面朝该容器壳的该第二内表面的边缘；
其中，当工件装于所述多个垂直堆栈的储存架中的一个储存架上时，该工件的周边边缘的一部分延伸超出该第一齿的面朝该第一内表面的该边缘及该第二齿的面朝该第二内表面的该边缘。
24.根据权利要求23所述的工件容器，其中该第一齿及该第二齿包括被模制入该容器壳的该后部内表面中的近端。
25.根据权利要求23所述的工件容器，其中该第一齿及该第二齿包括附着至该容器壳的该后部内表面的近端。
26.根据权利要求23所述的工件容器，其中该第一齿包括被模制入该容器壳的该第一内表面中的近端且该第二齿包括被模制入该容器壳的该第二内表面中的近端。
27.根据权利要求23所述的工件容器，其中该第一齿包括附着至该容器壳的该第一内表面的近端且该第二齿包括附着至该容器壳的该第二内表面的近端。
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