CN102753312B - 批量传输薄基片的伯努利式端拾器 - Google Patents
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Abstract
一种用于同时传输一批基体的端接器。该端拾器包括一组并列的基体夹持器，其特征是在相邻对的夹持器之间不超过6.00毫米的一间距。每个夹持器有一接触面，注入一股气流沿着该接触面的开槽射出，使一基体变成贴着该接触面被夹持。由于两个相邻基体夹持器有紧密的间隔，开槽必须很浅。开槽的特征为进入接触面的一凹槽深度是在2.00毫米至2.40毫米之间。替换地，开槽的特征为在接触面的一凹槽宽度系比它进入该基体夹持器之该接触面的凹槽深度至少大3倍。
Description
技术领域
本发明属于半导体加工的技术领域，尤其是一种半导体晶圆/基片的处理。
背景技术
有些半导体晶圆的加工操作要求以特定的方向装载许多圆盘形晶圆片到制程载具(process carrier)内。此类制程的例子有“湿式制程”加工与水平扩散炉加工。通常，集成电路(IC)制造工具每小时加工100个晶圆至最多500个晶圆。因此，多数集成电路制造工具利用单一基片传输。相比之下，硅太阳能电池制造要求每小时1600个晶圆的最少处理能力。许多太阳能电池制造工具实际要求每小时传输3000个晶圆。所以，太阳能电池制造需要大量批次传输半导体基片。
通常预备加工的晶圆需要：
1. 从用于批量运送晶圆的晶圆盒中取出；
2. 有可能重新定位该等晶圆；以及
3. 存放该等晶圆到制程载具。
在大量生产的环境下，已观察到人工基片处理破损率高达2%。如此高的基片破损率导致很大的经济损失。此外，人工处理基片导致基片表面接触到微尘或污染物，从而进一步降低产品的最终效能或良好率。为了防止在传输期间污染硅晶圆以及减少破损，无人工参与的自动化生产过程是可行的。
自动化基片传输装置必须有下列特征。
1. 拥有极紧凑的设计允许批量处理多个近距离隔开的基片(当基片被存放于晶圆盒中时)供高通量生产用。
2. 在基片保持器(substrate-holder)移动时，能够保持基片位置。
3. 相比人工基片处理，有较低的长期平均破损率。
4. 有高可靠性而且完全自动化操作无须操作员协助。
用以传输半导体基片的半导体基片保持器或夹持器(gripper)的技术可分成以下4类：
1. 传统的机械保持器，是用3或4只活动指状物抓住基片的边缘。
2. 电磁夹持器，用电磁力吸住基片。
3. 主要非接触式的气动装置，利用伯努利或文氏效应产生“推拉”吸力。
4. 直接真空杯吸盘或吸指(suction cup or finger)。
半导体基片保持器或夹持器不局限于只用上述技术中之一种，事实上，也可利用其中之两种或更多的组合。
机械夹持器(钩住及上举)要求基片对于夹持器有精确的定位以避免这种物理接触会在接触点损伤基片。由于夹持器上的基片有重力，因此无法以任意方向自由运送基片。此外，此类机械夹持器不易实现同时大量传输基片。
电磁夹头(electro-magnetic chuck)结构复杂且有较大的物理尺寸。因此，电磁夹头主要用来处理单一基片。基于前述理由，电磁夹头不适用于同时大量传输许多基片。
一般而言，大部分的伯努利类型基片保持器不仅尺寸大，也无法紧贴着保持面夹持基片。伯努利类型基片保持器无法以紧贴着保持面的方式夹持基片意味着此类夹持器为非接触保持器。
直接利用真空气源或利用真空发生器产生真空的基片保持器最常用来传输单个薄基片或多个批量基片传输。不过，要确保可靠的吸力需要基片与全部的基片拾取真空杯保持密封以得到想要的保持力。漏失、破裂或碎裂的基片都可能导致真空由基片保持器上未被覆盖的真空杯(或数个)漏出。基片保持器上开放的真空杯(或数个)会显著减少保持器的保持力以及对应地减少基片保持器其它真空杯的可用吸力。在此情况下较弱的真空会明显增加基片在基片保持器移动时掉落的可能性。处理基片保持器所出现这种特殊问题的方法，可以每个真空杯使用独立的真空源或真空发生器来排除由于未被覆盖的真空杯(或数个)引起的任何保持力的减少。由此可见，用直接真空吸引基片保持器来解决此难题会增加与每批需要处理基片数目成正比的真空管道系统的复杂度，以及对应地增加保持器的成本。
薄半导体晶圆及太阳能电池基片通常有100微米至200微米的厚度，即0.1至0.2毫米。晶圆盒或制程载具中，相邻晶圆及太阳能电池基片的间隔(间距)通常在4至5毫米左右。通常，在太阳能电池晶圆盒或制程载具中，相邻晶圆之间有约4.75毫米的间隙。相邻晶圆及太阳能电池基片之间有如此紧密的间隔造成它们难以进出晶圆盒。在太阳能电池制程载具及晶圆盒之间以大量传输方式同时更换所有晶圆会明确的限制基片保持器或夹持器的厚度小于4.75毫米，例如约2.4毫米的厚度，即小于0.1英吋。
描述于美国专利第4,474,397号(简称'397专利)且图示于其第5图及第6A图至第6D图的“利用抽吸气流的拾取头”之一具体实施例系利用形成于实心主体被称作的长形狭缝、渠道、沟槽或槽体。该U形长形狭缝、渠道、沟槽或槽体在以下两处开放：
1. 沿着长度在主体的端壁；以及
2. 也在该狭缝、渠道、沟槽或槽体的一端。
孔口由狭缝、渠道、沟槽或槽体离开端最远的末端穿出以及接受加压气体(例如，压缩空气)的供给。公开拾取头的此一组态建立沿着U形狭缝、渠道、沟槽或槽体之长度受困于3面的压缩气流状态，亦即，狭缝、渠道、沟槽或槽体的两个面对侧壁与在侧壁之间延伸的底面。公开拾取头的此一组态聚焦于进入狭缝、渠道、沟槽或槽体之区域的抽吸效果(aspiration effect)。
'397专利特别公开一种U形狭缝、渠道、沟槽或槽体，它约有：
1. 由压缩气体进入狭缝、渠道、沟槽或槽体处至离入口最远之开端有0.5英吋长；
2. 由狭缝、渠道、沟槽或槽体开口沿着主体端壁至底面有0.25英吋深；以及
3. 狭缝、渠道、沟槽或槽体的两个面对侧壁有0.03125英吋宽。亦即，公开的狭缝、
渠道、沟槽或槽体有：
1.2︰1的长度/深度比；以及
2.8︰1的深度/宽度比，亦即，窄又高。
让压缩气体通过进入图示于第6A图至第6D图之每条狭缝、渠道、沟槽或槽体的进给凹槽(feed groove)：
1. 位于狭缝、渠道、沟槽或槽体离在主体端壁之开口最远的底面；以及
2. 如'397专利所公开的，它“约有0.015625英吋平方以及约有0.15625英吋长”，亦
即有长度对宽度/深度有10︰1的比例。
'397专利声明“已发现定义狭缝的长窄凹槽通道比短板孔口更有效”。
由孔口注入公开于'397专利之狭缝、渠道、沟槽或槽体(如其中之第6A图至第6D图所示)的气体是用两个面对侧壁及底面限制流动状态。注入气体的特征是夹带邻近主体端壁的大气以藉此：
1. 将附近的大气吸入狭缝、渠道、沟槽或槽体；以及
2. 最终由狭缝、渠道、沟槽或槽体离最远孔口的开端排出夹带的大气。
由于夹带在主体端壁附近的大气，当不论刚性晶圆或是柔性薄膜片(green sheet)的合理平坦表面相邻于拾取头的端壁时，它会马上被吸到端壁以保持在那里。拾取头的保持及/或上举能力为狭缝组态及尺寸、狭缝图案及压缩空气流率的函数。尽管图示于'397专利的拾取头为笔直型，该专利声明狭缝、渠道、沟槽或槽体可呈弧形或波浪形。'397专利报告拾取头的一主要优点是与利用真空的拾取头相比，其抽吸气流特征在头部的较大区域上可产生较大的整合吸引效果。因此，拾取头的端壁沿着狭缝长度可更有效地吸住一片材料，这是用以拾取容易受损之柔性薄膜片的重要特征。此外，由于使用加压喷流来产生吸力，因此可最小化管线阻塞。'397专利声明在操作时，该装置对于流动状态的变化完全不敏感。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的端拾器，用以同时传输一批基片进、出晶圆盒或制程载具。
本发明的另一目的是提供一种改进的基片夹持器，其经特殊设计可以加入一个端拾器，用以同时传输一批基片进、出晶圆盒或制程载具。
本发明的另一目的是提供一种紧凑型基片夹持器，其经特殊设计成为可以加入一端拾器，用以同时传输一批基片进、出晶圆盒或制程载具。
本发明的另一目的是提供一种有多个基片夹持器的改进的端拾器，该多个基片夹持器中之一的操作系与该端拾器中持有或不持有基片的其它基片夹持器独立。
本发明的另一目的是提供一种改进的端拾器，用以同时从晶圆盒或制程载具拾取一批基片以及使该批基片通过三维空间以任何角度运动。
本发明的另一目的是提供一种改进的端拾器，用以同时从晶圆盒或制程载具拾取一批基片以及使该批基片运动通过三维空间同时维持该批基片在该端拾器内的位置。
本发明的又一目的是提供一种简单的改进的端拾器。
本发明的又一目的是提供一种改进的端拾器，其可靠地携载正被传输进、出晶圆盒或制程载具的整批基片。
本发明的又一目的是提供一种耐用的改进端拾器。
本发明的又一目的是提供一种容易评估其工作状态的改进的端拾器。
本发明的又一目的是提供一种容易制造的改进的端拾器。
本发明的又一目的是提供一种容易维护的改进的端拾器。
简言之，本发明是一种改进端拾器，用以同时传输一批基片进、出晶圆盒或制程载具，该端拾器包括多个并列的基片夹持器，其具有相邻的基片夹持器不超过6.00毫米的间距，每个基片夹持器有一接触面，注入一股喷射气流沿着形成该基片夹持器的接触面上的开槽(open groove)射出，使基片吸附在该接触面，由于两个相邻基片夹持器有紧密的间隔，该开槽必须很浅。该开槽的特征为进入该基片夹持器接触面的凹槽深度是在2.00毫米至2.40毫米之间。或者说，该开槽的特征为在该基片夹持器的接触面上的凹槽宽度比进入该基片夹持器接触面上的凹槽深度至少大3倍。
本领域一般技术人员由以下附图说明的详细描述中可了解或明白以上及其它的特征、目的及优点。
附图说明
图1是本发明半导体基片批量传输端拾器的立体图；
图2是图1沿2-2线的剖视图，露出了包括端拾器中的多个半导体吸指基片夹持器之一的端面；
图3是图1沿3-3线的立体图，其中移除了端板从而显示包括端拾器中的的多个半导体吸指基片夹持器之一；
图4是包括图1至图3中的端拾器叠在一起的多个半导体吸指基片夹持器的立体图；
图5是替代具体实施例立体示意图，图示吸指基片夹持器有与半导体基片(以虚线图示)并列的夹持器之吸指片体接触面；
图6是图5沿6-6线的剖视图，绘出在吸指与包括端拾器替代具体实施例之吸指基座配对时的吸指基片夹持器；以及
图7是包括图6吸指基座以及图5及图6的多个吸指基片夹持器替代具体实施例的端拾器的剖视图。
图中序号说明：20、20'端拾器 22、22'基片夹持器 24端拾器框体 26A、26B端板 28A、28B侧轨 32扣件 42头段 44、44'吸指片体 46安装孔 48A、48B供气孔 52 O型圈 54、54'接触面 56、56'开槽 56A、56B开槽 62A、62B气体通道 66A、66B盲孔 68、68'通气针 72螺孔 74下缘 76孔 78表面 82杆体 84扣件 92压条 94扣件 96孔 102压缩气体通道 104压缩气体供给管 106塞子 202薄基片 204顶面 206非接触面 208孔 212气针套 214空气通道 216吸指基座 218上肩部 222压缩空气室 224安装孔 226 O型圈 228凹槽 232进气口 236气源室 242高速气流 246出气口。
具体实施方式
图1展示了以序号20表示的目前最优的批量传输端拾器的具体实施例，其适合同时传输一批薄半导体基片。端拾器20包括多个并列的吸指基片夹持器22，用矩形端拾器框体24包围及支撑这组吸指基片夹持器22的上半部。端拾器框体24包括位于端拾器框体24相对两端以及经定向成与基片夹持器22平行的一对端板26A、26B。如图2及图3所示，一对侧轨28A、28B在端板26A、26B的相对两端之间延伸。如图2所示，一对扣件32将端板26A、26B中两端紧固于侧轨28A、28B中对应相邻末端从而建立端拾器框体24。
图4示意了包括图1至图3端拾器20的数个基片夹持器22的组装。每个基片夹持器22都有较厚的头段(header section)42，该头段42底部连接较薄及较宽的吸指片体(suction-finger blade)44。每个头段42包括居中的安装孔46，以及分别对称地位于安装孔46两边的一对供气孔48A、48B。在头段42的供气孔48A、48B两端加工出用于容纳O型圈52的凹腔，该O型圈52系装在每一个供气孔48A、供气孔48B的凹腔内。在相邻两个供气孔48A或供气孔48B之间用一对O型圈52密封。
每个基片夹持器22的每个吸指片体44包括由头段42向下延伸至吸指片体44下缘的实质平坦接触面54。在每个吸指片体44的接触面54中设置一对开槽56A、56B。在图4的基片夹持器22之特定具体实施例中，每对开槽56A、56B彼此共线地以相反的方向延伸，并在吸指片体44的边缘保持开放。
每一个基片夹持器22中包括一对L形气体通道62A、62B，图4只以虚线图示了其中一对。每个气体通道62A、62B的垂直部分有钻孔，向下穿过头段42及供气孔48A或48B中之任一，然后继续向下至吸指片体44延伸到开槽56A、56B中点以下的深度。气体通道62A、62B中每一的横向部分在开槽56A、56B中点越过吸指片体44而各自与气体通道62A或62B的垂直相交部分钻孔。在组装基片夹持器22于端拾器20之前，气体通道62A、62B各在头段42内于供气孔48A、48B上方的区段被密封，致使存在供气孔48A或48B内的加压气体只能经由气体通道62A或62B流出基片夹持器22。
在气体通道62A、62B之横向部分的中间区域，有一对盲孔66A、66B各自钻入每个吸指片体44的接触面54。盲孔66A、66B各自穿到可分别与气体通道62A、62B之横向部分相交的深度。通过盲孔66A、66B可以观察到中空气针(air needle)68的一端什么时候被充分的压入每个气体通道62A、62B的横向部分。如图4所示，每个气针68远离盲孔66A、66B的末端系各由气体通道62A或62B之横向部分的末端沿着开槽56A或56B组成了每个基片夹持器22的吸指片体44。与气体通道62A、62B各在头段42内于供气孔48A、48B上方的区段类似，在组装基片夹持器22于端拾器20之前，密封每个吸指片体44的盲孔66A、66B。
在每个气体通道62A、62B垂直部分于供气孔48A、48B上方的两对边上，一对螺孔(threaded hole)72延伸进入头段42一段短距离。如下文所详述的，螺孔72在组装基片夹持器22于端拾器20时固定螺丝。如第2图所示，吸指片体44离头段42最远的下缘74呈锥形以利它的接触面54插在两个相邻的半导体基片之间。
最后，居中的大孔76穿过每个基片夹持器22的吸指片体44。孔76在组装端拾器20时没有实际用途。反而，安装孔46用来在制造基片夹持器22时夹持它。
基片夹持器22目前为较佳的具体实施例，具有130毫米宽的吸指片体44，以及头段42加吸指片体44的组合高度为75毫米。对于基片夹持器22的此一特定具体实施例，如图2所示，吸指片体44离接触面54的表面78与头段42的一面共面。在锥形下缘上方，吸指片体44有2.40毫米的厚度以及头段42有4.76毫米的厚度。由于头段42与吸指片体44的厚度不同，头段42向外伸出且高于吸指片体44的接触面54。
为了传输基片进入或离开制程载具，相邻基片夹持器22的间距不超过6.00毫米。开槽56A、56B进入吸指片体44接触面54的深度在1.50毫米至2.40毫米之间，在吸指片体44接触面54的宽度至少3倍大于进入吸指片体44接触面54的深度。以目前为较好的具体实施例而言，开槽56A、56B各延伸进入吸指片体44有1.80毫米，与接触面54平行时有6.00毫米宽，以及与接触面54平行地延伸25.00毫米。气体通道62A、62B的横向部分各有0.8毫米的直径并且居中于吸指片体44的厚度。气体通道62A、62B各个垂直部分的中心点与气体通道62A、62B各个横向部分的中心点共平面，以及每个气体通道62A、62B的横截面直径是1.00毫米。
参考图2及图3，在加入端拾器20时，穿过基片夹持器22之头段42的安装孔46包围在端拾器框体24之端板26A、26B间延伸的杆体82。如第2图所示，一对扣件84，图2只出现一个，分别通过端板26A、26B中的一侧将杆体82锁在中间。
如图1—图3所示，端拾器20也包括一对贯穿于端拾器20两侧端板26A、26B的薄压条92。除了悬挂杆体82以外，位于基片夹持器22的头段42的螺孔72要锁紧穿过压条92的紧固件94。将基片夹持器22锁紧到一对压条92上，使所有头段42的表面并在一起以确保基片夹持器22在端拾器20的长度方向有均匀的间隔。
最后，孔96各自穿经端板26A、26B中之每一个用以固定端拾器20在能够用于某种类型的基片加工装置来移动端拾器20的装置。可用于移动端拾器20的装置实施例为公开于美国专利第6,494,666号的SCARA臂体。
在组装成如图1至图4所示时，O型圈52与供气孔48A、48B一起建立各自在端板26A、26B之间沿着头段42两面延伸的一对密封压缩气体通道102。端板26A、26B各有一对U形压缩气体管道(未图标于任何附图)用以耦合压缩气体通道102与跨在端板26A、26B之间的一对压缩气体供给管104。各自固定于端板26A、26B的一对塞子106是封闭U形压缩气体管道在制造时形成于其中的孔。以此方式连接，压缩气体供给管104，端板26A、26B及压缩气体通道102可建立密封气腔(plenum)，通过它经由气体通道62A、62B可供给压缩气体至包括于端拾器20的所有气针68。
以图示于图1至图4的端拾器20具体实施例而言，通气针68有0.70毫米的外径与0.40毫米的内径为较佳。通气针68长16.00毫米以及突出进入开槽56A、56B有5.00至6.00毫米为较佳。供给压缩气体通道102的压缩空气有0.45兆帕(MPa)至0.6 Mpa的压力，0.5 Mpa为较佳，气体流由气针68沿着开槽56A、56B注入，开槽56A、56B形成包括端拾器20的所有基片夹持器22的接触面54中。如以下所详述的，由于气体喷流注入每对气体通道62A、62B所产生的伯努利效应会施加力到与吸指片体44相邻的基片而夹住该基片。
图5至图7根据本发明内容图示基片夹持器及基片保持端拾器的替代具体实施例。图5至图7中与图1至图4端拾器20一样的组件用相同的序号加上“'”来表示。
图5示意图示与薄基片202(以虚线图示)关连的基片夹持器22'之替代具体实施例。在图5中，薄基片202的顶面204系与吸指片体44'的接触面54'并列。薄基片202也包括离接触面54'最远的非接触面206。吸指基片夹持器22'替代具体实施例的上端接受压配合气针68'。与图示于图1至图4穿过基片夹持器22'之吸指片体44'的孔76类似，在开槽56'底部穿过吸指片体44'的一对孔208是在制造基片夹持器22'时用来固定它的。
以图6中基片夹持器22'替代具体实施例的横截面图更详细说明，基片夹持器22'包括柱形气针套212用以接受包围空气通道(air tunnel)214的较长柱形中空气针68'的上端。基片夹持器22'固定于端拾器替代具体实施例的吸指基座216。气针68'的上端延伸到吸指片体44'的上肩部218上方以及进入压缩空气室222(图6以箭头图示)。如图7所示，压缩空气室222位于基片夹持器22'上方以及在端拾器20'替代具体实施例的吸指基座216内。基片夹持器22'包括穿过彼之上肩部218的两个安装孔224(见图5)。安装孔224各自接受安装螺丝用以固定基片夹持器22'于吸指基座216上。在基片夹持器22'顶住吸指基座216处，图6的O型圈226包围基片夹持器22'的气针套212以及置入形成于吸指基座216的凹槽228。
在如以上所述方式组装后，O型圈226提供防止空气由压缩空气室222在基片夹持器22'与吸指基座216之接口漏出的气密装置(air tight assembly)。不过，压缩空气室222内的压缩空气在位于压缩空气室222内的进气口232处可自由进入气针68'内的空气通道214。组装于吸指片体44'、吸指基座216之间的气针套212及O型圈226提供气密装置从而防止任何空气在基片夹持器22'的接面处由压缩空气室222漏出。因此，离开压缩空气室222的气流喷通过气针68'的进气口232从而确保压缩空气室222没有不利于端拾器20'之性能无关气流。
操作中，常规的气路控制单元没有在附图中示出，压缩空气由常规压缩机提供。专业人士都了解，该空气控制单元可包括空气压力调节器，空气过滤器，气流控制电磁阀，以及电子控制装置。该空气控制单元接受来自常规压缩空气源的压缩空气，以及提供受控的压缩空气源给包括于端拾器20'的气源室236(见图7)。
操作时，压缩空气由气源室经由压缩空气室222在进气口232处流入每个基片夹持器22'的空气通道214。与压缩空气室222相比，空气通道214有让压缩气流通过的小直径。以此方式组装后，由压缩空气室流出的压缩空气在空气通道214加速以建立在图6及图7以箭头所示的高速气流242。高速气流242在出气口246(见图6)由气针68'冒出，该出气口246位于：
1. 气针68'中离气源室236最远的末端；以及
2. 凹入吸指片体44'之开槽56'的入口，其接受来自气针68'的气流。
以此方式注入开槽56'后，与在吸指片体44'下端周遭的大气相比，由出气口246冒出的高速气流在开槽56'四周产生空气压力较低的区域。注入高速气流沿着开槽56'所产生的空气压力差会把图5及图6的薄基片202吸往吸指片体44'的接触面54'，从而使薄基片202与基片夹持器22'夹在一起。
基片夹持器22'用于使薄基片202与吸指片体44'之接触面54'夹在一起的基本物理原理是伯努利原理，其中高速气流可建立压力小于周遭大气的区域。更特别的是：
1. 通过空气控制单元进入端拾器20'的压缩空气是入气源室236。气源室236提供稳定的空气供给至压缩空气室222以便在吸指基座216内沿着压缩空气室222的全长建立均匀的压力。
2. 在吸指片体44'、吸指基座216之间的气针套212及密封环提供气密装置让空气只通过气针68'的进气口232由压缩空气室222离开。
3. 由空气通道214内狭窄空气路径产生的高速气流242会由出气口246射入由开槽56'产生的囊袋(pocket)。
4. 受限于开槽56'的侧壁，高速气流242流动通过吸指片体44'上的开槽56'内表面以及产生较低的空气压力用以吸引邻近吸指片体44'的薄基片202。
5. 在薄基片202被吸往吸指片体44'的接触面54'后，高速空气不被中断地继续流动通过开槽56'以及由吸指片体44'的底部离开。
6. 开槽56'内部与大气之间使薄基片202之非接触面206贴着的压力差强迫薄基片202贴着吸指片体44'的接触面54'。
以此方式，公开的端拾器20'达成保持薄基片202用以传输移动的功能。由于高速气流242独立地流动通过每个吸指片体44'，不会影响各个基片夹持器22'夹持各个薄基片202的力不论相邻基片夹持器22'是否保持薄基片202。容易制造的本发明端拾器20'，对于大量薄基片202的批次传输可提供独立稳定的效能。
产业上实用性
上述端拾器20或20'有利于用来同时传输一批薄基片202于晶圆盒、制程载具之间。大量传输一批薄基片202于晶圆盒、制程载具之间或反之，是由使得包括于端拾器20、20'之多个基片夹持器22、22'的接触面54、54'个别与配置于晶圆盒或制程载具的许多薄基片202并列开始。在多个基片夹持器22、22'与薄基片202并列后，注入气体流沿着多个基片夹持器22、22'之接触面54、54'的开槽56A、56B、56'，藉此使薄基片202变成被相邻接触面54、54'夹持。在薄基片202被相邻接触面54、54'夹持后，在继续沿着开槽56A、56B、56'注入气体流时，端拾器20、20'与被基片夹持器22、22'之接触面54、54'夹持的薄基片202一起移动离开晶圆盒或制程载具从而移走其中的薄基片202。在已由晶圆盒或制程载具移走薄基片202后，将端拾器20、20'与被接触面54、54'夹持的薄基片202一起定位成与制程载具或晶圆盒相邻。在端拾器20、20'与被接触面54、54'夹着的薄基片202与制程载具相邻后，使被基片夹持器22、22'之接触面54、54'夹持的薄基片202与制程载具或晶圆盒对准，藉此可接受薄基片202。在被接触面54、54'夹持的薄基片202与制程载具或晶圆盒对准后，使端拾器20、20'与被接触面54、54夹持的薄基片202一起移到制程载具或晶圆盒，从而存放薄基片202于其中。在薄基片202已放入制程载具或晶圆盒后，终止沿着开槽56A、56B、56'的气体流的注射，以此基片夹持器22、22'可释放薄基片202。最后，端拾器20、20'与基片夹持器22、22'一起移动离开此时已配置于制程载具或晶圆盒的薄基片202。
在每个基片夹持器22、22'处产生基片保持力的空气压力差取决于开槽56A、56B或56'内的高速气流242。用空气控制单元来调节压缩气体供给管104或压缩空气室222内的空气压力，可控制高速气流242。空气控制单元内或压缩气体供给管104内或压缩空气室222的空气压力监视装置可用来判断基片夹持器22、22'的工作状态。在测得空气控制单元内或压缩气体供给管104内或压缩空气室222的空气压力低于预设压力值时，会抑制运动控制单元(例如，公开于美国专利第6,494,666号的SCARA臂体)移动端拾器20、20'从而避免损伤被基片夹持器22、22'之吸指片体44、44'夹持的薄基片202。
实验结果证实，有0.5毫米直径及38毫米长度的通气针68'，供空气通道214以压力0.4 MPa在进气口232接受空气至压缩空气室222内，以及沿着5毫米宽及1.1毫米深之开槽56'排放空气，可产生足够的力来抓住重12克的薄基片202。吸指片体44'替代具体实施例之接触面54'的长度如果不长于与接触面54'并列之薄基片202的抵顶面204之长度时至少与其相等为较佳。接触面54'长度等于或超过薄基片202的顶面长度可减少由开槽56'下端排出之空气诱发薄基片202振动的可能性。
总之，本发明端拾器20、20'很紧凑，从而允许近距离隔开的一批薄基片202，在薄基片202保持于晶圆盒或制程载具时，一起被拾取以及以任何所要角度在三维空间移动。本发明在移动薄基片202时，端拾器20、20'牢牢地吸住薄基片202在吸指片体44、44'上。本发明端拾器20、20'极其可靠，而且除了抓住及保持薄基片202所需的空气压力及保持力以外，不存在机械力。本发明端拾器20、20'与常规逻辑控制及运动装置组合使用后，本发明端拾器20、20'完全自动执行薄基片202的批量传输而无须操作员协助。
尽管已用目前较佳的具体实施例来描述本发明，然而应清楚的是上述公开内容纯粹是为了图解说明，而不应认定具有局限性。例如，根据本发明的基片夹持器22，22'可包括仅仅一个开槽56'、两个开槽56A、56B、或更多。同样，开槽56A或56B或56'的定向不一定要以横向或垂直方式，而可以任意方向。结果，毫无疑问，专业人士阅读以上内容后，可提出各种改变、修改及/或替代应用而不脱离本发明的精神与范畴。因此，希望本专利保护范围被视为可涵盖上述公开内容之真正精神及范畴内的所有改变、修改或替代应用。
Claims (5)
1.一种适于用以同时传输一批基片的端拾器，该端拾器包括多个并列的基片夹持器，其特征是在相邻的基片夹持器之间不超过6.00毫米的间距，每个基片夹持器有一个接触面，当注入第一压缩空气流沿着形成该基片夹持器之接触面的第一开槽射出，使一个基片变成贴着该接触面夹持，该第一开槽具有一凹槽深度，其进入该基片夹持器之该接触面是介于2.00毫米至2.40毫米之间；该第一开槽具有在该基片夹持器之接触面的一凹槽宽度，其比它进入该基片夹持器之接触面的凹槽深度至少大三倍。
2.根据权利要求1所述的端拾器，其特征是当注入第二压缩空气流沿着形成该基片夹持器之接触面的第二开槽射出，也使该基片夹持器夹持着该基片；与该第一压缩空气流沿着该第一开槽射出的同时，该第二压缩空气流沿着该第二开槽射出；沿着该第二开槽射出的该第二压缩空气流与沿着该第一开槽射出的该第一压缩空气流正好方向相反；经由一个气针注入该压缩空气流沿着一开槽射出至下列各物组成的群組：该第一开槽与该第二开槽。
3.一种用于由晶圆盒批量传输薄基片至制程载具的方法，其特征是包括下列步骤：
1）使全部都被包括于一个端拾器的多个基片夹持器的接触面与配置于该晶圆盒的许多基片分别并列，相邻的基片夹持器的间隔不超过6.0毫米；
2）沿着形成于该多个基片夹持器的接触面的开槽注入压缩空气流，使该基片变成被一个相邻接触面夹持；
同时继续沿着形成该多个基片夹持器的接触面的开槽注入压缩空气流：
使该端拾器与被该基片夹持器的接触面夹持的该基片一起离开该晶圆盒，从而从该晶圆盒移走该基片；
使该端拾器与被该基片夹持器之接触面夹持的该基片位于制程载具附近；
使被该基片夹持器之接触面夹持的该基片与该制程载具对准，藉此该制程载具可接受该基片；以及
使该端拾器与被该基片夹持器之接触面夹持的该基片移到该制程载具，从而存放经对准之该基片于该制程载具内；
4）终止该压缩空气流的注入，该基片夹持器可释放该基片；以及
5）使该端拾器与该基片夹持器一起离开此时配置于该制程载具的该基片。
4.一种用于由制程载具批量传输薄基片至晶圆盒的方法，其特征是包括下列步骤：
1）使全部都被包括于一个端拾器的多个基片夹持器的接触面与配置于制程载具的许多基片分别并列，相邻的基片夹持器的间隔不超过6.0毫米；
2）注入压缩空气流沿着形成于该多个基片夹持器之接触面的开槽，藉此使该基片变成被一个相邻接触面夹持；
同时继续沿着形成于该多个基片夹持器之接触面的开槽注入压缩空气流：
a．使该端拾器与被该基片夹持器之接触面夹持的该基片一起离开该制程载具，从而由该制程载具移走该基片；
b．使该端拾器与被该基片夹持器之接触面夹持的该基片位于该晶圆盒附近；
c．使被该基片夹持器之接触面夹持的该基片与该晶圆盒对准，藉此该晶圆盒可接受该基片；以及
d．使该端拾器与被该基片夹持器之接触面夹持的该基片移到该晶圆盒，从而存放经对准之该基片于该晶圆盒内；
4）终止压缩空气流的注入，藉此该基片夹持器可释放该基片；以及
5）使该端拾器与该基片夹持器一起离开此时配置于该晶圆盒的该基片。
5.一种基片夹持器，其特征是包括有一开槽形成于其中的一接触面，该开槽进入该接触面的凹槽深度是在2.00毫米至2.40毫米之间，当注入压缩空气流到该开槽时使一个基片变成被该接触面夹持；该开槽在该接触面的凹槽宽度至少3倍大于它进入该接触面的凹槽深度，在沿着该开槽注入压缩空气流后立即使一个基片变成被该接触面夹持；该压缩空气流系由一只气针沿着该开槽注入。
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