DE112004001162T5

DE112004001162T5 - Endeffektoren zum Handhaben von Halbleiterwafern

Info

Publication number: DE112004001162T5
Application number: DE112004001162T
Authority: DE
Inventors: Paul Mantz
Original assignee: Mattson Technology Inc
Current assignee: Beijing E Town Semiconductor Technology Co Ltd; Mattson Technology Inc
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2006-07-27
Anticipated expiration: 2024-03-24
Also published as: DE112004001162B4; US8109549B2; US8622451B2; CN101908498A; KR101135216B1; JP2007525001A; JP4755088B2; US7654596B2; WO2005010956A2; KR20060026444A; US20050006916A1; US20120126555A1; US20100096869A1; WO2005010956A3

Abstract

Endeffektor zum Handhaben von Halbleiterwafern, der Folgendes aufweist:
ein Basisglied, das ein nahes und ein fernes Ende hat, wobei das Basisglied eine obere Oberfläche hat, die dafür konfiguriert ist, um einen Halbleiterwafer aufzunehmen;
eine Mehrzahl von Traggliedern, die an der oberen Oberfläche des Basisglieds angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von Traggliedern konfiguriert ist, um einen Wafer zu kontaktieren, der auf der oberen Oberfläche aufgenommen ist;
eine Schiebeeinrichtung zum Positionieren eines Wafers auf dem Basisglied, wobei die Schiebeeinrichtung einen einfahrbaren Kolben aufweist, der konfiguriert ist, einen Rand eines Halbleiterwafers zu kontaktieren, und wobei der Kolben zwischen einer ausgefahrenen Position und einer eingefahrenen Position bewegbar ist;
ein Vorspannglied, das in Verbindung mit dem Kolben steht, wobei das Vorspannglied den Kolben in dessen eingefahrene Position vorspannt; und
ein pneumatisches Stellglied bzw. ein pneumatischer Betätiger, das in funktionaler Verbindung mit dem Kolben steht, wobei das pneumatische Stellglied konfiguriert ist,...

Description

Prioritätsansprüche
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen U.S. Anmeldung Nr. 60/483,425 mit dem Titel „Endeffectors For Handling Semiconductor Wafers", die am 27. Juni 2003 eingereicht wurde und die durch Verweis für alle Zwecke hierin aufgenommen wird.
Hintergrund der Erfindung
Im Allgemeinen bezeichnet ein integrierter Schaltkreis einen elektrischen Schaltkreis, der auf einem einzelnen monolithischen Chip enthalten ist und der aktive und passive Schaltkreiselemente enthält. Integrierte Schaltkreise werden durch Diffundieren und Abscheiden aufeinander folgender Schichten verschiedener Materialien in einem vorbestimmten Muster auf einem Substrat hergestellt. Die Materialien können halbleitende Materialien wie Silizium umfassen, leitende Materialien wie Metalle und gering dielektrische Materialien wie Siliziumdioxid. Die halbleitenden Materialien, die in integrierten Schaltkreisen enthalten sind, werden verwendet, um fast alle der gewöhnlichen elektronischen Schaltkreiselemente zu bilden, wie Widerstände, Kondensatoren, Dioden und Transistoren.
Typischerweise ist das Substrat, das verwendet wird, um Chips mit integrierten Schaltkreisen herzustellen, aus einer dünnen Scheibe oder Wafer aus Silizium gefertigt. Während der Herstellung von Chips mit integrierten Schaltkreisen werden die Halbleiterwafer typischerweise in Trägern gehalten, die Kassetten genannt werden. Die Wafer sind in den Kassetten in einer gestapelten Anordnung voneinander getrennt. Die Wafer werden individuell in die und aus den Kassetten unter Verwendung von Waferhandhabungseinrichtungen transportiert, die auch als Endeffektoren bekannt sind. Die Endeffektoren können an einem Roboterarm befestigt sein, der die Endeffektoren in einer, zwei oder drei Richtungen bewegt.
Die Endeffektoren sind dazu ausgelegt, um zwischen einem Paar benachbarter Wafer in die Kassette einzudringen und einen der Wafer anzuheben, um ihn zum Beispiel in eine Prozesskammer zu überführen. In der Prozesskammer wird der Halbleiterwafer einem von verschiedenen Prozessen unterworfen. Zum Beispiel kann in der Prozesskammer ein chemischer Dampfabscheidungsprozess, ein Ätzprozess, ein Temperprozess und/oder ein epitaktischer Wachstumsprozess stattfinden.
Während des Transports von Wafern muss dafür Sorge getragen werden sicher zu stellen, dass die Wafer nicht beschädigt oder kontaminiert werden. Deshalb gab es in der Industrie viele Bemühungen, um Endeffektoren und Roboterarme zu entwerfen, die in der Lage sind, Wafer sorgfältig auf eine sehr präzise Weise zu transportieren. Obwohl auf dem Gebiet der Waferhandhabung viele Verbesserungen gemacht wurden, werden jedoch immer noch weitere Verbesserungen benötigt. Zum Beispiel sind viele Waferhandhabungswerkzeuge relativ groß und massig, um viele der Instrumente aufzunehmen, die heute den Werkzeugen beigefügt sind, um die Wafer präziser zu transportieren. Die Größe der Endeffektoren begrenzt jedoch die Geschwindigkeit, mit der die Endeffektoren transportiert und beschleunigt werden. Ferner erfordern relativ große Endeffektoren, dass die Prozesskammer relativ große Öffnungen enthält, um die Endeffektoren und die darauf getragenen Wafer aufzunehmen.
In Anbetracht des obigen besteht gegenwärtig ein Bedarf an weiteren Verbesserungen am Entwurf von Endeffektoren und Roboterarmen. Weiter besteht ein Bedarf an einem relativ schmalen Produktentwurf, der nicht nur eine genaue Wafersteuerung sicherstellt, sondern der ein Wafererfassungssystem und einen Waferschiebemechanismus integrieren kann, der verwendet werden kann, um Wafer während des Transports zu greifen. Ferner besteht ein Bedarf an einem relativ schmalen Endeffektorentwurf, der verwendet werden kann, wenn kalte Wafer gehandhabt werden oder wenn heiße Wafer gehandhabt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung erkennt verschiedene Beeinträchtigungen und Nachteile von Endeffektorentwürfen des Standes der Technik. Deshalb ist die vorliegende Erfindung im Allgemeinen auf verschiedene Endeffektoren gerichtet, die viele ausgeprägte Vorteile und Nutzen haben, die zuvor nicht realisiert wurden.
Bei einer Ausführung ist die vorliegende Erfindung zum Beispiel auf einen Endeffektor zum Handhaben von Halbleiterwafern gerichtet. Der Endeffektor umfasst ein Basisglied, das ein nahes (proximales) Ende und ein fernes (distales) Ende hat. Bei einer Ausführung kann das Basisglied zum Beispiel eine erste Zinke umfassen, die von einer zweiten Zinke in einer gegabelten Anordnung beabstandet ist. Die erste und die zweite Zinke können an dem fernen Ende des Basisglieds enden. Eine Mehrzahl von Traggliedern kann an dem Basisglied angeordnet sein, um einen Wafer zu kontaktieren und zu tragen, der auf dem Endeffektor platziert ist. Die Tragglieder können verschiedene Gestaltungen und Formen annehmen, abhängig von der besonderen Anwendung. Bei einer Ausführung können die Tragglieder konfiguriert sein, um einen Wafer nur an dessen Rand bzw. Kante zu kontaktieren. So wie es hierin verwendet wird, bezeichnet ein Rand eines Wafers den Grenzbereich eines Wafers, der zwischen der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche des Wafers getrennt ist. In der Vergangenheit trugen zum Beispiel viele Endeffektoren einen Wafer entlang der Peripherie des Wafers, die Teil der unteren Oberfläche des Wafers ist.
In Übereinstimmung mit einer Ausführung der vorliegenden Erfindung hat der Endeffektor ein relativ schmales Profil. Zum Beispiel kann der Endeffektor eine maximale Profilhöhe von weniger als ungefähr 12mm haben, wie zum Beispiel weniger als ungefähr 10mm.
Bei einer Ausführung kann der Endeffektor ferner eine Schiebeeinrichtung umfassen, um einen Wafer auf dem Basisglied zu positionieren. Die Schiebeeinrichtung kann einen einfahrbaren Kolben aufweisen, der konfiguriert ist, um einen Rand eines Halbleiterwafers zu kontaktieren. Der Kolben kann zwischen einer ausgefahrenen und einer eingefahrenen Position bewegbar sein.
Ein Vorspannglied kann in einer funktionalen Verbindung mit dem Kolben platziert sein. Das Vorspannglied, das zum Beispiel eine Feder sein kann, kann den Kolben gegen dessen eingefahrene Position vorspannen.
Um den Kolben zum Kontaktieren eines Wafers auszufahren, kann der Endeffektor ferner einen pneumatischen Betätiger umfassen. Der pneumatische Betätiger bzw. das pneumatische Stellglied kann konfiguriert sein, um ein unter Druck stehendes Gas aufzunehmen, das dazu verwendet wird, um die Kraft zu überwinden, die von dem Vorspannglied auf den Kolben ausgeübt wird und den Kolben von der eingefahrenen Position in eine ausgefahrene Position zu bewegen. Das pneumatische Stellglied kann bei einer Ausführung mit einem Paar Gasleitungen verbunden sein. Die Gasleitungen können konfiguriert sein, um unter Druck stehendes Gas in das pneumatische Stellglied einzuspeisen. Die Kraft des Gases kann dazu verwendet werden, um ein Antriebsglied in und aus dem pneumatischen Stellglied zu bewegen. Das Antriebsglied kann dann mit dem Kolben verbunden sein, um den Kolben in eine gewünschte Position auszufahren und einzufahren.
Wenn die Schiebeeinrichtung enthalten ist, kann der Endeffektor ferner eine Saugeinrichtung aufweisen, die benachbart zum pneumatischen Stellglied positioniert ist. Die Saugeinrichtung kann konfiguriert sein, um eine Saugkraft zu erzeugen, um irgendwelche Teilchen einzufangen, die während der Bewegung des Kolbens freigesetzt werden. Zum Beispiel kann die Saugeinrichtung bei einer Ausführung in einer Strömungskommunikation mit einer der Gasleitungen stehen, die mit dem pneumatischen Stellglied verbunden sind. Ein Rückschlagventil kann zwischen der Gasleitung und der Saugeinrichtung angeordnet sein. Wenn eine Saugkraft auf der Gasleitung ausgeübt wird, kann das Rückschlagventil öffnen und eine Saugkraft innerhalb der Saugeinrichtung erzeugen. Auf diese Weise kann die Saugeinrichtung verwendet werden, wenn ein Wafer von der Schiebeeinrichtung nicht geklemmt ist.
Der Endeffektor der vorliegenden Erfindung kann weiter ein Waferdetektier- bzw. -erfassungssystem umfassen, um das Vorhandensein eines Wafers auf dem Endeffektor zu erfassen. Bei einer Ausführung kann das Wafererfassungssystem zum Beispiel einen Lichtsendeweg umfassen, der eine Lichtquelle aufweist, die mit einem Lichtleiter und einer winkeloptischen Einrichtung in Kommunikation steht. Ein Lichtstrahl kann von der Lichtquelle emittiert werden, der von dem Lichtleiter zu der winkeloptischen Einrichtung übertragen wird. Die winkeloptische Einrichtung kann konfiguriert sein, um den Lichtstrahl durch ein Waferaufnahmegebiet auf dem Basisglied umzuleiten, das von den Traggliedern definiert ist.
Ein Lichtempfangsweg kann durch das Waferaufnahmegebiet dem Lichtsendeweg entgegengesetzt positioniert sein, um einen Lichtstrahl zu empfangen, der von dem Lichtsendeweg emittiert wird. Der Lichtempfangsweg kann mit einem Lichtsensor in Kommunikation stehen. Der Lichtsensor kann verwendet werden, um das Vorhandensein eines Wafers anzuzeigen, wenn der Lichtstrahl, der durch das Waferaufnahmegebiet gerichtet ist, unterbrochen wird.
Die winkeloptische Einrichtung, die innerhalb des Lichtsendewegs enthalten ist, kann eine reflektierende Einrichtung umfassen, wie zum Beispiel einen Spiegel, in Kombination mit einer konvexen Linse, die den Lichtstrahl fokussiert und verengt. Der Lichtsendeweg kann auch eine optische Öffnung umfassen, die zwischen dem Lichtleiter und der winkeloptischen Einrichtung positioniert ist. Die Öffnung kann einen Durchmesser haben, der geringer ist als der Durchmesser des Lichtleiters. Zum Beispiel kann die Öffnung einen Durchmesser von ungefähr 0,2mm bis ungefähr 1mm haben und der Lichtleiter kann einen Durchmesser von ungefähr 2mm bis ungefähr 6mm haben. Der Lichtleiter kann zum Beispiel aus einem kristallinen Material wie zum Beispiel Quarz gefertigt sein.
Der Lichtempfangsweg kann auch eine winkeloptische Einrichtung aufweisen, die in Kommunikation mit einer optischen Öffnung und einem Lichtleiter steht. Der Lichtempfangsweg kann weiter eine Lichtempfangsöffnung umfassen, die dem Lichtsendeweg gegenüberliegt. Die Lichtempfangsöffnung kann dazu verwendet werden, um das Sichtfeld des Lichtempfangswegs zu verengen.
In Übereinstimmung mit den Lehren der vorliegenden Erfindung können viele verschiedene Typen von Endeffektoren nach Wunsch konstruiert und verwendet werden. Zum Beispiel kann bei einer Ausführung ein Endeffektor gefertigt werden, der speziell zum Handhaben kalter Wafer ausgelegt ist, die eine Temperatur von weniger als ungefähr 250°C haben. Bei anderen Ausführungen kann ein Endeffektor entworfen werden, der konfiguriert ist, um heiße Wafer zu halten, wie zum Beispiel Wafer, die eine Temperatur von mehr als ungefähr 250°C haben, wie zum Beispiel bis zu ungefähr 750°C. In einem Waferprozessiersystem kann das System zum Beispiel sowohl einen Endeffektor für kalte Wafer und einen Endeffektor für heiße Wafer umfassen, um Wafer zwischen einer Prozesskammer und einer Kassette zu überführen.
Endeffektoren zum Handhaben von kalten Wafern können ein Basisglied umfassen, das aus einem Metall gefertigt ist, wie zum Beispiel rostfreiem Stahl. Die auf dem Basisglied enthaltenen Tragglieder können aus einem Plastikmaterial mit niedriger Reibung gefertigt sein, wie zum Beispiel Polyäther-Ätherketon oder Polyoximethylenacetalpolymer. Bei einer Ausführung können die Tragglieder eine geneigte Oberfläche haben, um den Rand eines Wafers zu kontaktieren. Die geneigte Oberfläche kann eine konvexe und exzentrische Form haben. Bei einer Ausführung kann der Endeffektor zum Beispiel vier Tragglieder enthalten, wobei zwei der Tragglieder an den Enden der ersten und zweiten Zinke angeordnet sind. Die Tragglieder, die an den Enden der Zinken angeordnet sind, können die konvexe und exzentrisch geformte Oberfläche haben.
Endeffektoren zum Handhaben heißer Wafer können andererseits aus einem wärmeresistenten Material wie flammenpoliertem Quarz oder Saphir gefertigt sein. Bei dieser Ausführung können die Tragglieder integral mit dem Basisglied ausgebildet sein. Die Tragglieder können zum Beispiel eine gebogene Form haben, die im Allgemeinen einem Radius eines Halbleiterwafers gleichkommt. Jedes Tragglied kann eine Waferkontaktoberfläche haben, die sich von einem maximalen Radius zu einem minimalen Radius verjüngt, der dem Basisglied benachbart ist. Die Differenz zwischen dem maximalen Radius und dem minimalen Radius kann wenigstens ungefähr 0,75mm sein, zum Beispiel wenigstens ungefähr 1mm.
Bei einer Ausführung kann der Endeffektor weiter Notstifte umfassen, die auf dem Basisglied in einem Zentrumsbereich angeordnet sind, der zwischen dem nahen Ende und dem fernen Ende angeordnet ist. Die Notstifte können auf einem Endeffektor zum Handhaben kalter Wafer umfasst sein oder auf einem Endeffektor zum Handhaben heißer Wafer. Die Notstifte haben im Allgemeinen eine Höhe, die kleiner ist als die Höhe der Tragglieder. Zum Beispiel können die Notstifte eine Höhe von weniger als ungefähr 1 Millimeter haben.
Die Notstifte sind nicht dazu ausgelegt, um normalerweise einen Halbleiterwafer zu kontaktieren. Wenn sich jedoch ein auf dem Endeffektor enthaltener Wafer durchbiegt, tragen die Notstifte den Wafer und bewahren den Wafer davor, andere Teile des Endeffektors zu kontaktieren. Sollte der Wafer andere Teile des Endeffektors kontaktieren, kann der Wafer kontaminiert werden oder Temperaturgradienten entwickeln.
Andere Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend in größerer Einzelheit beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Eine detaillierte Beschreibung der verschiedenen Ausführungen der vorliegenden Erfindung erfolgt unter Bezugnahme auf die folgenden Figuren:
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführung eines Waferprozessiersystems, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gefertigt ist;
1A ist eine perspektivische Ansicht zweier Roboterarme, von denen jeder an einem Endeffektor befestigt sind, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gefertigt ist;
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Ausführung eines Endeffektors, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gefertigt ist;
3 ist eine Draufsicht auf den Endeffektor, der in 2 gezeigt ist;
4 ist eine Seitenansicht des Endeffektors, der in 2 gezeigt ist;
5 ist eine perspektivische Ansicht mit aufgeschnittenen Teilen eines vergrößerten Teils des Endeffektors, der in 2 gezeigt ist;
6A und 6B sind perspektivische Ansichten mit weggeschnittenen Teilen eines Endeffektors, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gefertigt ist und der eine Schiebeeinrichtung enthält;
7, 7A und 7B sind verschiedene Ansichten eines Endeffektors, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gefertigt ist und der ein Wafererfassungssystem umfasst;
8 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführung eines Endeffektors, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gefertigt ist;
9A, 9B, 10A und 10B sind Seitenansichten von verschiedenen Ausführungen eines Endeffektors, die verschiedene Tragglieder darstellen, der in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gefertigt ist;
11 ist eine perspektivische Ansicht mit weggeschnittenen Teilen eines Teils des Endeffektors, der in 8 gezeigt ist; und
12 ist eine perspektivische Ansicht mit weggeschnittenen Teilen eines Teils des Endeffektors, der in 8 gezeigt ist.
Wiederholte Verwendung von Bezugszeichen in der vorliegenden Anmeldung und den Zeichnungen beabsichtigt, die gleichen oder analoge Merkmale oder Elemente der Erfindung zu bezeichnen.
Detaillierte Beschreibung
Es wird nun auf die Ausführungen der Erfindung verwiesen, von denen ein oder mehrere Beispiele untenstehend dargelegt sind. Jedes Beispiel ist als Erläuterung der Erfindung vorgesehen und nicht als eine Beschränkung der Erfindung. Tatsächlich wird es für den Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an der Erfindung gemacht werden können, ohne die Reichweite oder den Umfang der Erfindung zu verlassen. Zum Beispiel können Merkmale, die als Teil einer Ausführung dargestellt oder beschrieben sind, bei einer anderen Ausführung verwendet werden, um noch eine weitere Ausführung zu erhalten. Daher ist beabsichtigt, dass die vorliegende Erfindung derartige Modifikationen und Variationen abdeckt, die sich innerhalb der Reichweite der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalente. befinden. Es ist für den Durchschnittsfachmann selbstverständlich, dass die vorliegende Diskussion nur eine Beschreibung von beispielhaften Ausführungen ist und dass nicht beabsichtigt ist, die breiteren Aspekte der vorliegenden Erfindung zu beschränken, wobei die breiteren Aspekte durch die beispielhaften Konstruktionen verkörpert werden.
Im Allgemeinen ist die vorliegende Erfindung auf ein Waferprozessier- und -handhabungssystem gerichtet. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung wurden verschiedene Endeffektoren entworfen, die zahlreiche Verbesserungen und Vorteile gegenüber vielen Konstruktionen des Standes der Technik liefern. Zum Beispiel ist eine Ausführung der vorliegenden Erfindung auf einen Endeffektor gerichtet, der ausgelegt ist, um Wafer niedriger Temperatur zu handhaben, wie zum Beispiel Wafer, die eine Temperatur von weniger als unge fähr 250°C haben. Alternativ dazu ist die vorliegende Erfindung auch auf die Konstruktion von Endeffektoren gerichtet, die ausgelegt sind, um heiße Wafer zu handhaben, wie zum Beispiel Wafer, die eine Temperatur von mehr als ungefähr 250°C haben. Es ist jedoch selbstverständlich, dass jedes Merkmal, das von einem Endeffektor zum Handhaben von Wafern niedriger Temperatur auch bei einem Endeffektor zum Handhaben von Wafern mit relativ hohen Temperaturen verwendet werden kann.
Endeffektoren, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gefertigt sind, können speziell ausgelegte Tragglieder zum Tragen von Wafern auf den Endeffektoren umfassen. Die Tragglieder sind entworfen, um den Wafer nur an dessen Rand zu kontaktieren.
Zusätzlich zu Traggliedern können die Endeffektoren auch ein Wafererfassungssystem umfassen. Ferner können die Endeffektoren auch eine Schiebeeinrichtung umfassen, die verwendet wird, um einen Wafer auf dem Endeffektor zu positionieren. Die Schiebeeinrichtung kann auch verwendet werden, um einen Wafer auf dem Endeffektor während raschen Bewegungen des Endeffektors festzuklemmen.
Mit Bezug auf die 1 ist eine Ausführung eines Waferprozessiersystems gezeigt, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gefertigt ist. Wie dargestellt umfasst das System eine Mehrzahl an Waferkassetten 10, 12 und 14. Die Waferkassetten sind ausgelegt, um die Wafer in einer voneinander beabstandeten, aber gestapelten Anordnung zu halten. Den Kassetten benachbart sind ein oder mehrere Roboterarme 16. Jeder der Roboterarme ist an einem Endeffektor befestigt, der entworfen ist, um Halbleiterwafer aus den Kassetten 10, 12 und 14 zu entfernen und sie in einer Waferprozesskammer 18 zu platzieren, wie gezeigt ist.
Bei der in der 1 gezeigten Ausführung umfasst das System eine erste Halbleiterwaferprozesskammer 18 und eine zweite Halbleiterwaferprozesskammer 20 (nicht gezeigt). Die Halbleiterwaferprozesskammer 18 umfasst eine Tür 22, die sich öffnet und schließt, um Wafer in die Kammer zu platzieren und ihr zu entfernen. Die Waferprozesskammern können konfiguriert sein, um verschiedene Prozesse an den Halbleiterwafern auszuführen. Zum Beispiel können die Prozesskammern dafür ausgelegt sein, um chemische Dampfabscheidung, Tempern, epitaktisches Abscheiden, Ätzen und ähnliches auszuführen. Bei der in der 1 gezeigten Ausführung weist die Prozesskammer 18 eine Schnellheizprozesskammer auf. Bei der in der 1 dargestellten Ausführung ist eine Klappe 24 der Prozesskammer 18 in einer offenen Position. Die Klappe verbleibt während des Prozessierens geschlossen, kann aber geöffnet werden, um zum Beispiel Wartungen an der Kammer auszuführen.
Die Schnellheizprozesskammer 18 kann mit einem Gaskabinett 26 verbunden sein, das verschiedene Gase enthält, die während der Waferprozessierung verwendet werden. Zum Beispiel können verschiedene Gase in die Kammer eingespeist werden, um verschiedene unterschiedliche Typen von Schichten auf einem Halbleiterwafer abzuscheiden. Die Gase können auch inerte Gase sein, die verwendet werden, um zu vermeiden, dass irgendwelche ungewollten Reaktionen auf dem Halbleiterwafer während Heizprozessen stattfinden.
Mit Bezug auf die 1A ist ein Paar dualer Roboterarme 28 und 30 gezeigt, von denen jeder mit einem entsprechenden Endeffektor 32 und 34 verbunden ist. Bei dieser Ausführung dient der Endeffektor 32 zum Handhaben von Halbleiterwafern bei einer relativ niedrigen Temperatur, während der Endeffektor 34 zum Handhaben von Halbleiterwafern bei höheren Temperaturen dient. Indem man zwei Roboterarme 28 und 30 und zwei Endeffektoren 32 und 34 hat, ist das System der vorliegenden Erfindung in der Lage, gleichzeitig zwei Halbleiterwafer zur selben Zeit zu handhaben. Zum Beispiel kann der Endeffektor 34 einen Halbleiterwafer aus der Prozesskammer 24 entnehmen, während der Endeffektor 32 einen Halbleiterwafer aus einer Kassette zur Platzierung in einer der Prozesskammern entnimmt.
Wie in der 1A gezeigt ist, umfasst der Roboterarm 28 ein erstes Segment 36 und ein zweites Segment 38, während der Roboterarm 30 ein erstes Segment 40 und ein zweites Segment 42 umfasst. Durch die Verwendung der Segmente sind die Roboterarme in der Lage, die Endeffektoren frei in zwei Richtungen (X- und Y-Richtung) zu bewegen. Die Endeffektoren können auch auf und ab (Z-Richtung) bewegt werden, indem sie geeignete Mechanismen in den Roboterarmen umfassen. Zum Beispiel können die Roboterarme wie in der 1A gezeigt mit einer Hochhebeeinrichtung 43 verbunden sein, welche die Arme hoch hebt, wenn es gewünscht ist. Verweist man zurück auf die 1, können die Roboterarme auch an einer linearen Schiene angebracht sein, welche die Roboterarme zwischen den Kassetten und den Prozesskammern bewegt.
Selbstverständlich repräsentieren die in der 1A gezeigten Roboterarme nur eine Ausführung eines Mechanismus zum Bewegen der Endeffektoren 32 und 34. In diesem Zusammenhang kann jeder geeignete Roboterarm mit den Endeffektoren verbunden sein. Zum Beispiel können die Endeffektoren bei anderen Ausführungen mit einem Roboterarm verbunden sein, der lineare Schieber bzw. Schlitten zum Bewegen in einer, zwei oder drei Richtungen umfasst.
Mit Verweis auf die 2–7B wird nun der Endeffektor 32, wie er in der 1A gezeigt ist, detaillierter beschrieben. Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, umfasst der Endeffektor 32 ein Basisglied 44. Das Basisglied 44 umfasst einen hinteren Teil 46, der das nahe Ende des Endeffektors definiert. Das Basisglied 44 umfasst ferner eine erste Zinke bzw. ein erstes Schenkelglied 48 und eine zweite Zinke bzw. ein zweites Schenkelglied 50, die am fernen Ende des Endeffektors enden. Wenn es verwendet wird, um Wafer zu handhaben, die eine relativ niedrige Temperatur haben, kann das Basisglied 44 aus einem Metall gefertigt sein, wie zum Beispiel rostfreiem Stahl. Alternativ dazu kann jedes andere geeignete Material verwendet werden.
Um einen Wafer auf dem Endeffektor zu tragen umfasst der Endeffektor eine Mehrzahl an Traggliedern, die an dem Basisglied angeordnet sind. Bei der in den 2 und 3 gezeigten Ausführung umfasst der Endeffektor vier Tragglieder 52, 54, 56 und 58. Wie in der 3 gezeigt, sind die Tragglieder an dem Endeffektor angeordnet, so dass sie den Rand eines Halbleiterwafers 60 kontaktieren, wie gestrichelt gezeigt ist. Die Tragglieder 52, 54, 56 und 58 können aus irgendeinem geeigneten Material mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten gefertigt sein. Zum Beispiel können die Tragglieder aus einem Plastik material gefertigt sein, wie zum Beispiel Polyäther-Ätherketon (PEEK) oder Polyoximethylenacetalpolymer (POM). Alternativ dazu können die Tragglieder aus einem kristallinen Material gefertigt sein, wie zum Beispiel Quarz oder Saphir.
Um den Halbleiterwafer 60 nur am Rand des Wafers zu kontaktieren, kann jedes der Tragglieder eine geneigte Oberfläche haben.
Mit Bezug auf die 5 ist zum Beispiel eine Ausführung eines Tragglieds 56 gezeigt, das in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gefertigt ist. Bei dieser Ausführung umfasst das Tragglied 56 eine Oberfläche, die eine exzentrische und konvexe Form hat. Der vorliegende Erfinder hat entdeckt, dass die besondere Oberflächenform, die in der 5 gezeigt ist, dazu dient, einen Wafer auf den Traggliedern besser zu zentrieren, wenn ein Wafer auf den Endeffektor geladen wird. Wie in der 5 gezeigt ist, wird ein Wafer aufgrund der konvexen und exzentrischen Form des Tragglieds während des Zentrierens des Wafers entlang einer Linie 62 gedrängt. Diese besondere Form funktioniert auch gut in Verbindung mit einer Schiebeeinrichtung, die nachfolgend detaillierter beschrieben werden wird.
Bei einer Ausführung haben beide Tragglieder 56 und 58 eine konvexe und exzentrische Form. Die Tragglieder 52 und 54 können jedoch eine konvexe Form haben, die nicht exzentrisch ist. Bei anderen Ausführungen können die Tragglieder 52 und 54 irgendeine geeignete geneigte Oberfläche umfassen, die in der Lage ist, an einem Rand eines Wafers anzugreifen. Bei noch anderen Ausführungen können die Tragglieder 52 und 54 konfiguriert sein, den Wafer irgendwo innerhalb der Ausschlusszone des Waferrandes anzugreifen.
Wie in der 3 gezeigt ist, trägt jedes der Tragglieder 52, 54, 56 und 58 den Wafer 60 an dessen Rand. Die Tragglieder definieren dazwischen einen Waferaufnahmebereich. Um den Wafer in dem Waferaufnahmebereich zu halten, umfasst der Endeffektor ferner periphere Tragstifte 64 und 66, die am nahen Ende des Endeffektors angeordnet sind und Anschlagglieder 68, 70, 72 und 74, die am fernen Ende des Endeffektors positioniert sind. Im Allgemeinen haben die peripheren Tragstifte und die Anschlagglieder eine Höhe, die größer ist als die der Tragglieder. Zum Beispiel können die peripheren Tragstifte und die Anschlagglieder eine Höhe haben, die wenigstens ungefähr 0,2mm höher ist als die der Tragglieder, wie zum Beispiel wenigstens ungefähr 0,5mm höher als die der Tragglieder. Die peripheren Tragstifte 64 und 66 und die Anschlagglieder 68, 70, 72 und 74 dienen dazu, den Wafer 60 innerhalb des Waferaufnahmebereiches während einer Beschleunigung oder Verzögerung des Endeffektors 32 zu halten.
Wie in der 3 gezeigt ist, ist jedes Paar Anschlagglieder am Ende jeder Zinke angeordnet und umgibt jeweilige Tragglieder. Ein Paar Anschlagglieder wird. verwendet, weil zum Beispiel in einigen Ausführungen der Halbleiterwafer 60 eine Kerbe umfassen kann, die verwendet wird, um den Wafer während verschiedener Prozesse zu zentrieren. Durch Verwenden zweier Anschlagglieder wird der Wafer jedoch sogar dann kontaktiert, wenn sich eine im Wafer enthaltene Kerbe mit einem der Anschlagglieder ausrichtet. Natürlich wird bei einigen Ausführungen nur ein einzelnes der Anschlagglieder benötigt. Alternativ dazu können die Anschlagglieder eine Breite haben, die größer ist als die Breite der in einem Wafer enthaltenen Kerbe.
In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, wie es insbesondere in den 2 und 3 gezeigt ist, umfasst der Endeffektor 32 weiter ein Paar Notstifte 76 und 78. Notstifte 76 und 78 sind an den Zinken des Endeffektors angeordnet und sind im Allgemeinen ausgelegt, den Halbleiterwafer 60 nicht zu kontaktieren, wenn er auf den Traggliedern getragen wird. In diesem Zusammenhang haben die Notstifte 76 und 78 im Allgemeinen eine niedrigere Höhe als die Höhe der Tragglieder. Zum Beispiel können die Notstifte 76 und 78 eine Höhe haben, die um weniger als ungefähr 0,2mm niedriger ist als die der Tragglieder, zum Beispiel weniger als ungefähr 0,5mm. Zum Beispiel haben bei einer Ausführung die Notstifte 76 und 78 eine Höhe, die um ungefähr 0,7mm niedriger ist als die der Tragglieder.
Die Notstifte 76 und 78 sind ausgelegt und konfiguriert, um den Halbleiterwafer 60 zu kontaktieren, wenn der Wafer nicht in der korrekten Position ist oder sich durchbiegt. Wenn der Wafer andererseits die Zinken 48 und 50 des Endeffektors kontaktieren würde, könnte der Wafer kontaminiert werden, insbesondere dann, wenn die Zinken aus einem Metall gemacht sind.
Halbleiterwafer werden gegenwärtig so hergestellt, dass sie größere Durchmesser haben und so dünn wie möglich sind. Bei solchen können Waferkrümmung oder Durchbiegung eintreten, insbesondere, wenn der Wafer eine erhöhte Temperatur hat. Die Notstifte 76 und 78 sehen daher eine Stütze für einen sich durchbiegenden Wafer vor, ohne dem Wafer wesentlichen Schaden zuzufügen.
Im Allgemeinen können die Notstifte 76 und 78, die peripheren Tragstifte 64 und 66 und die Anschlagglieder 68, 70, 72 und 74 aus einem Plastik oder einem kristallinen Material gefertigt werden. Im Allgemeinen können die Notstifte, die peripheren Tragstifte und die Anschlagglieder aus irgendeinem Material gefertigt sein, das verwendet wird, um die Tragglieder zu fertigen.
Zusätzlich zu den verschiedenen oben beschriebenen passiven Einrichtungen zum Tragen und Halten eines Halbleiterwafers umfasst der Endeffektor 32 ferner eine Schiebeeinrichtung, im Allgemeinen 80. Die Schiebeeinrichtung 80 ist innerhalb des Basisglieds 44 des Endeffektors 32 enthalten. Die Mechanik für die Schiebeeinrichtung ist in den 6A und 6B dargestellt. In den 6A und 6B ist der Endeffektor 32 ohne die Zinken 48 und 50 gezeigt, die mit dem hinteren Teil 46 verbunden sind.
Wie in den 6A und 6B gezeigt, umfasst die Schiebeeinrichtung 80 einen Kolben 82, der mit einem Kontaktkopf 84 verbunden ist. Der Kontaktkopf 84 ist ausgelegt, um den Rand eines Halbleiterwafers 60 zu kontaktieren, wie in der 6B gezeigt ist. Der Kontaktkopf kann eine flach geformte Oberfläche haben oder eine Oberfläche, die von einer konvexen Form ist. Für die meisten Anwendungen ist es wünschenswert, dass der Kontaktkopf einen Wafer nur mit einem punktähnlichen Bereich (punktuell) am Rand des Wafers kontaktiert.
Der Kolben 82 der Schiebeeinrichtung 80 ist mit einem pneumatischen Stellglied 86 verbunden. Wie in den 6A und 6B gezeigt, ist das pneumatische Stellglied 86 mit einer ersten Gasleitung 92 und einer zweiten Gasleitung 94 verbunden. Die erste Gasleitung 92 kommuniziert mit einem ersten Gasanschluss 88, während die zweite Gasleitung 94 mit einem zweiten Gasanschluss 90 kommuniziert.
Das pneumatische Stellglied 86 umfasst ein Antriebsglied 96, das mit dem Kolben 82 verbunden ist. Wie in der 6B gezeigt ist, umfasst das Antriebsglied 96 einen Zylinderkolben 95 und ein Paar entgegen gesetzter Führungsstangen 97 und 99. Der Zylinderkolben 95 und die Führungsstangen 97 und 99 sind konfiguriert, um sich in das und aus dem pneumatischen Stellglied 86 zu bewegen. Insbesondere um den Zylinderkolben 95 auszufahren, wird unter Druck stehendes Gas durch den ersten Gasanschluss 88 und die erste Gasleitung 92 eingespeist. Das unter Druck stehende Gas drückt den Zylinderkolben 95 aus dem pneumatischen Stellglied 86 hinaus.
Um den Zylinderkolben 95 wieder einzufahren, wird der Gasfluss durch die erste Gasleitung 92 gestoppt und ein unter Druck stehendes Gas wird durch die zweite Gasleitung 94 über den zweiten Gasanschluss 90 eingespeist. Zum Beispiel kann das Gas, das durch die zweite Gasleitung 94 eingespeist wird, derart geführt werden, dass es den Zylinderkolben 95 zurück in das pneumatische Stellglied 86 drückt. Zum Beispiel kann bei einer Ausführung der Zylinderkolben 95 einen Kolben bzw. Plunger (nicht gezeigt) umfassen, der auf einer Seite durch Gase kontaktiert wird, die durch die erste Gasleitung 92 eingespeist werden und auf einer entgegen gesetzten Seite durch Gase kontaktiert wird, die durch die zweite Gasleitung 94 eingespeist werden. Auf diese Weise kann der Zylinderkolben 95 in und aus dem pneumatischen Stellglied 86 bewegt werden. Wenn daher der Zylinderkolben 95 ausgefahren wird, werden Gase durch die Gasleitung 92 eingespeist und die Gasleitung 94 wird belüftet. Wenn andererseits der Zylinderkolben 95 eingefahren wird, werden Gase durch die Gasleitung 94 eingespeist und die Gasleitung 92 wird belüftet. Wenn ferner ein Wafer in einer geklemmten Position gehalten wird, wie es zum Beispiel in der 6B gezeigt ist, wird ein unter Druck stehendes Gas innerhalb der Gasleitung 92 gehalten.
Durch Bewegen des Antriebsglieds 96 über den Zylinderkolben 95, wird der Kolben 82 zwischen einer eingefahrenen Position und einer ausgefahrenen Position bewegt. Eine eingefahrene Position ist in der 6A gezeigt, während eine ausgefahrene Position des Kolbens 82 in der 6B gezeigt ist.
Der Kolben 82 steht weiter in funktionaler Verbindung mit einem Vorspannglied oder einer Feder 98. Die Feder 98 spannt den Kolben vor, so dass er in einer eingefahrenen Position verbleibt. Die Stellgliedeinrichtung 86 überwindet die Kraft, die durch die Feder an dem Kolben anliegt und bewirkt, dass der Kolben ausfährt. Als besonderer Vorteil nimmt die Kraft, die durch die Feder 98 an dem Kolben anliegt, zu, wenn der Kolben ausgefahren wird. Auf diese Weise wird der Betrag der Kraft, die gegen einen Wafer durch die Schiebeeinrichtung ausgeübt wird, gedämpft und vermindert, je weiter der Kolben aus einer eingefahrenen Position ausfährt.
Während der Bewegung des Kolbens 82 ist es für die meisten Anwendungen wünschenswert, dass es keinen Teilchen, die während der Bewegung der Teile erzeugt werden, erlaubt ist, auf einem Halbleiterwafer, der sich auf dem Endeffektor 32 befindet, zu landen oder ihn auf irgendeine Weise zu kontaminieren. In diesem Zusammenhang wird der Kolben 82 bei dieser Ausführung in einem Doppellager 100 gehalten, das dem Kontaktkopf 84 benachbart ist. Weiter werden alle beweglichen Teile der Schiebeeinrichtung 80 innerhalb eines Gehäuses gehalten, das durch das Basisglied 44 des Endeffektors 32 definiert ist.
Bei einer Ausführung kann der Endeffektor 32 ferner eine Saugeinrichtung 101 umfassen, die ausgelegt ist, um irgendwelche Teilchen einzufangen, die innerhalb des Gehäuses des Basisglieds vorhanden sein können. Zum Beispiel ist, wie in den 6A und 6B gezeigt, eine Saugeinrichtung 101 dem pneumatischen Stellglied 86 benachbart positioniert und ist in Strömungskommunikation mit der zweiten Gasleitung 94 und dem zweiten Gasanschluss 90. Die Saugeinrichtung 101 kann mit der zweiten Gasleitung 94 zum Beispiel über ein Rückschlagventil verbunden sein. Wenn ein Vakuum mit dem Gasanschluss 90 verbunden ist, wird auf diese Weise eine Saugkraft innerhalb der Gasleitung 94 erzeugt, die das Rückschlagventil dazu veranlasst, zu öffnen. Wenn das Rückschlagventil einmal geöffnet ist, erzeugt die Saugeinrichtung 101 eine Saugkraft innerhalb des Gehäuses, um irgendwelche Teilchen abzufangen und die Teil chen davon abzuhalten, jenseits des Kontaktkopfes 84 emittiert zu werden. Die Saugeinrichtung 101 kann zum Beispiel betrieben werden, wenn unter Druck stehendes Gas innerhalb der zweiten Gasleitung 94 zum Betreiben des pneumatischen Stellgliedes 86 nicht benötigt wird. Bei einer alternativen Ausführung ist es jedoch selbstverständlich, dass eine getrennte Gasleitung mit der Saugeinrichtung 101 verbunden sein kann, um kontinuierlich eine Saugkraft innerhalb des Gehäuses des Endeffektors zu erzeugen.
Die Schiebeeinrichtung 80 kann verschiedene und zahlreiche, Funktionen während der Handhabung von Halbleiterwafern liefern. Zum Beispiel kann die Schiebeeinrichtung 80 bei einer Ausführung verwendet werden, um auf dem Endeffektor platzierte Wafer zu zentrieren. Vor allem kann die Schiebeeinrichtung 80 verwendet werden, um einen Wafer 60 in eine korrekte Position auf den Traggliedern zu drücken.
Die Schiebeeinrichtung 80 kann auch dazu verwendet werden, einen Wafer auf den Endeffektor zu klemmen. Aktives Halten eines Wafers auf dem Endeffektor kann den Wafer davor bewahren, sich aus einer Ausrichtung heraus zu bewegen, wenn der Endeffektor beschleunigt oder verzögert wird. Wenn sie dazu verwendet wird, einen Wafer an den Endeffektor zu klemmen, kann die Schiebeeinrichtung 80 einen Halbleiterwafer 60 gegen die Anschlagglieder 68, 70, 72 und 74 drücken, wie es in den 2 und 3 gezeigt ist. Nachdem ein Rand des Wafers kontaktiert wurde, kann die Schiebeeinrichtung zum Beispiel dazu ausgelegt sein, um eine Kraft von ungefähr 1 bis ungefähr 3 Newton an den Wafer anzulegen, um den Wafer an seinem Platz zu halten. Wie oben beschrieben ist, dient die Feder 98 dazu, den Betrag der Kraft zu dämpfen, die an einem Wafer anliegt, wenn der Kolben ausgefahren ist, um Schaden von dem Wafer abzuhalten.
Zusätzlich zum Positionieren eines Wafers auf dem Endeffektor ist die Schiebeeinrichtung 80 auch gut dazu geeignet, beim Entnehmen eines Wafers aus einer Kassette zu helfen oder von einem Substrathalter in einer Prozesskammer, um den Wafer auf den Endeffektor zu platzieren. Zum Beispiel kann der Roboterarm, wenn der Endeffektor in eine Kassette bewegt wird, derart programmiert werden, dass der Wafer an den Kontaktkopf 84 des Kolbens 82 stößt. Wenn einmal mit einem Wafer ein Kontakt mit dem Kontaktkopf 84 hergestellt ist, wird der Kolben unter Verwendung des pneumatischen Stellgliedes 86 ausgefahren, um den Wafer gegen die Anschlagglieder zu drücken. Einmal gegriffen, können der Endeffektor und der Wafer mit hoher Beschleunigung ohne Angst transportiert werden, dass der Wafer von seinem Platz fallen könnte. Ferner ist der Wafer während des Prozesses nur an dessen Rand gegriffen, was wieder den Schaden für den Wafer minimiert.
Wie oben beschrieben sind der Kolben 82 und der Kontaktkopf 84 der Schiebeeinrichtung 80 derart ausgelegt, dass der Kolben ausgefahren wird, wenn ein unter Druck stehendes Gas in ein pneumatisches Stellglied 86 eingespeist wird. In der Vergangenheit wurden Endeffektoren mit einer Feder entworfen, die einen Schieber gegen einen ausgefahrenen Zustand vorspannt. Bei diesen Konstruktionen des Standes der Technik wird dann eine Vakuumkraft verwendet, um den Kolben in einer eingefahrenen Position zu halten. Der vorliegende Erfinder hat jedoch entdeckt, dass durch Verwenden des pneumatischen Stellgliedes 86 wie oben beschrieben die Profilhöhe des Endeffektors minimiert werden kann. Minimieren der Höhe des Endeffektors liefert verschiedene Vorteile und Nutzen. Zum Beispiel ist ein schmaler Endeffektor einfacher manövrierbar. Der Endeffektor kann in Kassetten und Waferprozesskammern mit minimalem Spielraum eindringen. Durch Verwenden eines schmalen Endeffektors können Kassetten entworfen werden, die eine größere Anzahl an Wafern tragen.
Ebenso können Prozesskammern gefertigt werden, die eine engere Öffnung für den Endeffektor haben. Indem sie eine engere Öffnung haben, finden weniger Kontamination und Temperaturänderungen statt, wenn ein Wafer unter Verwendung des Endeffektors der vorliegenden Erfindung in die Prozesskammer eingeführt wird. Sollte die Prozesskammer weiter schädliche Gase enthalten, ist ein Entweichen irgendeines solchen Gases weniger wahrscheinlich, wenn die Größe der Öffnung reduziert wird, die den Endeffektor aufnimmt.
In diesem Zusammenhang ist mit Verweis auf die 4 eine Seitenansicht des Endeffektors 32 gezeigt. Sogar wenn er eine Schiebeeinrichtung wie oben be schrieben enthält, kann der Endeffektor 32 eine maximale Profilhöhe X von weniger als ungefähr 12mm haben, zum Beispiel weniger als ungefähr 10mm. Tatsächlich wird bei einer Ausführung geglaubt, dass ein Endeffektor in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gemacht werden kann, der eine maximale Profilhöhe von weniger als ungefähr 8,5mm hat.
Zusätzlich zum Aufweisen einer Schiebeeinrichtung können Endeffektoren, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gefertigt sind, auch mit einem Wafererfassungssystem ausgestattet sein. Mit Bezug auf die 7, 7A und 7B ist eine Ausführung eines Wafererfassungssystems, die in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung gefertigt ist, gezeigt. Bei dieser Ausführung ist das Wafererfassungssystem in den Endeffektor 32 eingebunden gezeigt, der ausgelegt ist, um Wafer bei relativ niedrigen Temperaturen zu handhaben. Es sollte jedoch selbstverständlich sein, dass das Wafererfassungssystem genauso gut für die Verwendung mit Endeffektoren zum Handhaben von Wafern bei hohen Temperaturen geeignet ist.
In den 7, 7A und 7B ist der Endeffektor 32 noch einmal ohne die Zinken 48 und 50 gezeigt, die mit dem hinteren Teil 46 des Basisglieds 44 verbunden sind. Ferner ist das gezeigte Wafererfassungssystem an dem näheren Ende des Endeffektors angeordnet gezeigt. Es sollte jedoch selbstverständlich sein, dass das Wafererfassungssystem an irgendeinem anderen geeigneten Ort innerhalb des Waferaufnahmebereiches angeordnet sein kann, der auf dem Endeffektor 32 enthalten ist.
Im Allgemeinen umfasst das Wafererfassungssystem eine Lichtquelle, die einen Lichtstrahl durch den Waferaufnahmebereich des Endeffektors emittiert. Ein Empfänger ist positioniert, um den Lichtstrahl zu empfangen und kann zum Beispiel einen Lichtsensor aufweisen. Sollte der Lichtstrahl unterbrochen werden, zeigt das Wafererfassungssystem an, dass ein Wafer auf dem Endeffektor vorhanden ist.
Mit Verweis auf die 7A umfasst das Wafererfassungssystem einen Lichtsendeweg, der eine Lichtquelle (nicht gezeigt) enthält, die mit einem Lichtleiter 102 kommuniziert. Der Lichtleiter 102 ist vorzugsweise aus einem Material gefertigt, das in der Lage ist, hohen Temperaturen zu widerstehen. Zum Beispiel weist der Lichtleiter 102 bei einer Ausführung eine Faser auf, die aus einem kristallinen Material wie zum Beispiel Quarz gemacht ist. Der Lichtleiter kann jeden geeigneten Durchmesser haben, wie zum Beispiel von ungefähr 2 Millimetern bis ungefähr 5 Millimetern. Bei einer Ausführung kann der Lichtleiter 102 zum Beispiel einen Durchmesser von ungefähr 3 Millimetern haben. Wie in der 7A gezeigt ist, erstreckt sich der Lichtleiter 102 entlang der äußeren Peripherie des Endeffektors.
Mit Verweis auf die 7B ist das Ende des Lichtsendeweges detaillierter gezeigt. Wie dargestellt, endet der Lichtleiter 102 an einer optischen Öffnung 104. Wie gezeigt, hat die optische Öffnung einen Durchmesser, der kleiner ist als der Durchmesser des Lichtleiters. Zum Beispiel kann der Durchmesser der optischen Öffnung von ungefähr 0,1 mm bis ungefähr 1,5mm sein, zum Beispiel hat er einen Durchmesser von ungefähr 0,5mm. Im Allgemeinen verkleinert die optische Öffnung 104 den Durchmesser des Lichtstrahles und hat die Tendenz, den Strahl zu intensivieren.
Von der optischen Öffnung 104 wird der Lichtstrahl dann durch eine winkeloptische Einrichtung 106 gespeist. Die winkeloptische Einrichtung kann zum Beispiel eine reflektierende Einrichtung 108 umfassen in Verbindung mit einer Linse 110. Die reflektierende Einrichtung 108 kann zum Beispiel einen Spiegel umfassen, der die Richtung des Lichtstrahles ändert, so dass der Lichtstrahl durch den Waferaufnahmebereich des Endeffektors gerichtet ist. Es sollte jedoch selbstverständlich sein, dass anstatt einer reflektierenden Einrichtung 108 die winkeloptische Einrichtung jede geeignete Einrichtung umfassen kann, die in der Lage ist, die Richtung des Lichtstrahles zu ändern.
Die der reflektierenden Einrichtung 108 folgende Linse 110 kann zum Beispiel eine konvexe Linse sein. Die Linse 110 ist ausgelegt, um den Lichtstrahl zu fokussieren und zu verengen. Zum Beispiel kann der Durchmesser des aus der Linse 110 austretenden Lichtstrahles weniger als ungefähr 1,5mm sein, zum Beispiel weniger als ungefähr 1,0mm. Zum Beispiel kann bei einer Ausführung der aus der Linse 110 austretende Lichtstrahl einen Durchmesser von ungefähr 0,5mm haben.
Nach Austreten aus der Linse 110 leuchtet der Lichtstrahl durch eine Blende oder Lichtwegöffnung 112 durch den Endeffektor. Die Blende 112 hat im Allgemeinen keinerlei Einfluss auf den Lichtstrahl selber.
Der Linse 110 gegenüberliegend umfasst der Endeffektor auch einen Lichtempfangsweg, wie in der 7A gezeigt ist. Bei einer Ausführung kann der Lichtempfangsweg eine Konstruktion haben, die dem Lichtsendeweg sehr ähnlich ist. Zum Beispiel kann der Lichtempfangsweg eine winkeloptische Einrichtung 116, eine optische Öffnung 118 und einen Lichtleiter 120 umfassen. Der Lichtleiter 120 kann mit einem Lichtsensor kommunizieren, der ausgelegt ist, um die Menge des Lichtes zu erfassen, das von dem Lichtempfangsweg empfangen wird. Sollte die Menge des Lichtes abnehmen, kann der Lichtsensor konfiguriert sein, anzuzeigen, dass ein Wafer auf dem Endeffektor vorhanden ist.
Der Lichtempfangsweg umfasst ferner eine Blende oder Lichtempfangsöffnung 122. Wie in der 7 gezeigt, hat der Lichtstrahl, der auf dem Lichtsendeweg emittiert wird, die Tendenz, sich auszubreiten und eine konische Form zu haben, wenn sich der Lichtstrahl zum Lichtempfangsweg bewegt. Indem es sich in einem konischen Muster fortbewegt, kann das Licht an benachbarten Oberflächen reflektiert werden. Das reflektierte Licht kann auf den Detektor zurückfallen und falsche Messwerte liefern.
Die Blende 122 kann jedoch dieses Problem beseitigen, indem es das Sichtfeld verengt, in dem Licht empfangen wird. Im Allgemeinen sieht die Blende 122 eine Kappe für den Lichtempfangsweg vor. Somit hindert die Blende 122 einfallendes Licht daran, über den Lichtempfangsweg zu dem Lichtsensor kommuniziert zu werden.
Der Durchmesser der Lichtempfängerblende 122 kann abhängig von der besonderen Anwendung variieren. Bei einer Ausführung kann die Blende zum Beispiel einen Durchmesser von ungefähr 1mm bis ungefähr 5mm haben, zum Beispiel, indem sie einen Durchmesser von ungefähr 2mm bis ungefähr 4mm hat.
Im obigen Parameterbereich kann der Lichtstrahl, der durch den Endeffektor der vorliegenden Erfindung fokussiert ist, einen Durchmesser von ungefähr 2mm bis ungefähr 4mm haben. Zum Beispiel kann der Lichtstrahl bei einer Ausführung einen Wafererfassungsdurchmesser von ungefähr 3mm haben. Mit anderen Worten ist das Lichterfassungssystem bei dieser Ausführung dazu in der Lage, Wafer in einem Z-Bereich von ungefähr 3mm zu erfassen. Um für die meisten Anwendungen unbeabsichtigte Strahlenreflexion zu reduzieren, sollte der Lichtstrahlendurchmesser nicht mehr als ungefähr 3mm betragen.
Verweist man nun auf die 8–12, so ist ein Endeffektor 34 zum Handhaben von Wafern bei erhöhten Temperaturen gezeigt. Insbesondere ist der Endeffektor gut dazu geeignet, Wafer bei Temperaturen zu handhaben, die größer sind als ungefähr 250°C, wie zum Beispiel größer als ungefähr 500°C. Der Endeffektor 34 umfasst ein Basisglied 124, das ein hinteres Teil 126 aufweist, das mit einer ersten Zinke 128 und einer zweiten Zinke 130 verbunden ist. Um Wafer bei einer erhöhten Temperatur zu handhaben, können die Zinken 128 und 130 aus einem wärmeresistenten Material gemacht sein, wie zum Beispiel Quarz oder Saphir. Bevorzugt sind die Zinken 128 und 130 poliert, um eine glatte Oberfläche zu haben. Zum Beispiel kann die Oberfläche bei einer Ausführung flammenpoliert sein.
Wie gezeigt, umfasst der Endeffektor 34 ferner eine Mehrzahl an Traggliedern 132, 134, 136 und 138. Die Tragglieder können in den Endeffektor integriert sein oder sie können aus separaten Materialstücken gefertigt sein. Die Tragglieder 132, 134, 136 und 138 können aus den oben beschriebenen Materialien gefertigt sein, wie zum Beispiel Quarz oder Saphir.
Mit Verweis auf die 11 ist eine vergrößerte Ansicht des Tragglieds 136 gezeigt, während in der 12 eine vergrößerte Ansicht des Tragglieds 132 gezeigt ist. Wie dargestellt hat jedes der Tragglieder 132 und 136 eine gebogene Form. Die gebogene Form ist im Allgemeinen ausgelegt, um dem Radius eines Halbleiterwafers gleichzukommen, der auf dem Endeffektor gehalten werden soll. Das Tragglied 136 umfasst weiter eine geneigte Oberfläche 140, während das Tragglied 132 eine geneigte Oberfläche 142 umfasst. Die geneigten Oberflächen 140 und 142 sind ausgelegt, um nur einen Rand eines Halbleiterwafers zu kontaktieren. Alle Tragglieder zusammen definieren einen Waferaufnahmeradius, um Wafer auf dem Endeffektor zu positionieren und zu halten.
Es ist bekannt, dass Halbleiterwafer während des Heizens im Durchmesser um mehr als ungefähr 1mm anwachsen können. In diesem Zusammenhang ist die geneigte Oberfläche, die mit jedem Tragglied assoziiert ist, auch dazu ausgelegt, um Wafer zu handhaben, wenn die Wafer entweder relativ heiß oder relativ kalt sind. In diesem Zusammenhang definiert die geneigte Oberfläche jedes der Tragglieder einen ersten oder maximalen Radius an der Spitze der Tragglieder und einen zweiten oder minimalen Radius gegen den Boden der Tragglieder hin, der dem Basisglied des Endeffektors benachbart ist. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ist die Differenz zwischen dem maximalen Radius der Tragglieder und dem minimalen Radius der Tragglieder größer als ungefähr 0,5mm, zum Beispiel größer als ungefähr 1mm.
Auf diese Weise wirken alle Tragglieder zusammen, um Wafer mit unterschiedlichen Größen zu handhaben. Zum Beispiel ist mit Verweis auf die 9A und 9B eine Seitenansicht des Endeffektors 34 dargestellt. Insbesondere zeigen die 9A und 9B das Tragglied 132 und das Tragglied 138, die einen Halbleiterwafer 144 halten. In der 9A ist der Halbleiterwafer 144 bei einer erhöhten Temperatur und hat daher einen größeren Durchmesser als der Wafer 144, der in der 9B gezeigt ist. In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sind die Tragglieder 132 und 138 jedoch in der Lage, den Wafer entweder in seinem heißen, ausgedehnten Zustand oder in einem kühleren Zustand zu halten. Ferner sind die Tragglieder dazu in der Lage, den Wafer nur an dem Rand des Wafers zu halten.
Wie in den 9A und 9B gezeigt ist, hat die geneigte Oberfläche der Tragglieder 132 und 138 eine konkave Form. Die geneigte Oberfläche der Tragglieder kann jedoch abhängig von der besonderen Anwendung verschiedene andere Formen haben. Anstatt konvex zu sein, kann die Oberfläche zum Beispiel auch eine konkave Form haben. Mit Verweis auf die 10A und 10B hat die geneigte Oberfläche der Tragglieder 132 und 138 bei dieser Ausführung eine abgeschrägte Oberfläche. Insbesondere ist die Oberfläche der Tragglieder bei dieser Ausführung linear. Es ist ein Wafer 144 gezeigt, der von den Trageoberflächen ähnlich der Weise gehalten ist, wie sie in den 9A und 9B gezeigt ist.
Verweist man zurück auf die 8, so umfasst der Endeffektor 34 ferner ein Paar Notstifte 146 und 148 ähnlich den Notstiften 76 und 78, wie sie in der 2 gezeigt sind. Mit den Notstiften 146 und 148 ist beabsichtigt, einen Wafer zu kontaktieren, der sich entweder außerhalb der Ausrichtung befindet oder gekrümmt oder durchgebogen ist, wenn er auf dem Endeffektor gehalten ist. Tatsächlich können Wafer bei einer erhöhten Temperatur mehr dazu tendieren, sich durchzubiegen und die Notstifte 146 und 148 zu kontaktieren. Im Allgemeinen können die Notstifte 146 und 148 aus irgendeinem wärmeresistenten Material gefertigt sein, wie zum Beispiel Quarz oder Saphir. Die Stifte können von dem Endeffektor separat gebildet werden oder sie können integral mit dem Endeffektor ausgebildet sein. Wie in der 2 beschrieben, haben die Notstifte eine Höhe, die geringer ist als die Höhe der Tragglieder und sie sind nicht dazu ausgelegt, einen Wafer zu kontaktieren, solange der Wafer nicht tatsächlich gekrümmt oder durchgebogen ist.
Der Endeffektor 34, wie er in der 8 gezeigt ist, kann ein solches Wafererfassungssystem umfassen wie dasjenige, das in den 7, 7A und 7B dargestellt ist. Für die meisten Ausführungen, wenn sie angepasst sind, Wafer bei einer erhöhten Temperatur zu tragen oder zu handhaben, benötigt der Endeffektor keine Schiebeeinrichtung.
Die Endeffektoren 32 und 34, wie sie in den Figuren gezeigt sind und wie sie oben beschrieben sind, bieten verschiedene Vorteile und Nutzen gegenüber vielen Konstruktionen des Standes der Technik. Zum Beispiel haben die Endeffektoren wie oben beschrieben ein schmales Profil und sind leicht manövrierbar. Die Endeffektoren umfassen auch einzigartig geformte Tragglieder, ein einzigar tiges Wafererfassungssystem und/oder eine Schiebeeinrichtung, die verwendet werden kann, um beim Laden von Wafern und Festklemmen von Wafern an dem Endeffektor zu helfen. Tatsächlich wird geglaubt, dass durch die obige Kombination von Elementen die Endeffektoren der vorliegenden Erfindung Wafer effektiver aufnehmen können als viele Endeffektoren, die in der Vergangenheit gefertigt wurden.
Zum Beispiel sind die Tragglieder, die auf dem Endeffektor vorliegen, in der Lage, Wafer aktiv zu greifen und zu zentrieren, wenn Wafer auf dem Endeffektor platziert werden. Daher muss zum Beispiel ein Klemmen der Wafer unter Verwendung des Schiebers solange nicht ausgelöst werden, bis der Endeffektor einen Wafer aufgenommen hat und angefangen hat, sich zu bewegen. Dass man den Wafer nicht sofort klemmen muss, kann den Durchsatz des Waferprozessiersystems sehr erhöhen.
Zum Beispiel wird bei einer Ausführung der Endeffektor der vorliegenden Erfindung in eine Waferstation bewegt, wo ein Wafer positioniert ist. Der Endeffektor bewegt sich unter den Wafer. Ist er einmal unter dem Wafer, wird der Endeffektor in der Z-Richtung angehoben, damit der Wafer auf dem Endeffektor platziert wird. Während der Wafer in einer ungeklemmten oder undefinierten Position ist, bestimmt dann das Wafererfassungssystem, ob der Wafer auf dem Endeffektor vorhanden ist oder nicht. Wenn der Wafer auf dem Endeffektor vorhanden ist, bewegt sich der Endeffektor sofort aus der Waferstation heraus und während er sich bewegt kann er den Wafer unter Verwendung von zum Beispiel der Schiebeeinrichtung zentrieren.
Wenn wie oben beschrieben ein Wafer auf den Endeffektor geladen wird, ist die Schiebeeinrichtung in ihrer eingefahrenen Position und kann auch dazu verwendet werden, um den Wafer auf die Zinken des Endeffektors zu schieben.
Im Vergleich mit dem obigen Prozess erfordern viele Endeffektoren des Standes der Technik, dass der Wafer in der Waferstation zentriert und festgeklemmt wird, bevor sich der Endeffektor aus der Station zurückzieht. Die Endeffektoren der vorliegenden Erfindung überwinden diesen Nachteil aufgrund ihrer Konstruktion.
Diese und andere Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung können vom Durchschnittsfachmann ausgeführt werden, ohne den Umfang und die Reichweite der vorliegenden Erfindung zu verlassen, die in den beigefügten Ansprüchen noch genauer dargelegt ist. Zusätzlich dazu sollte es selbstverständlich sein, dass Aspekte der verschiedenen Ausführungen sowohl zur Gänze als auch in Teilen ausgetauscht werden können. Darüber hinaus wird der Durchschnittsfachmann anerkennen, dass die vorangegangene Beschreibung nur als Beispiel dient und es nicht beabsichtigt ist, die Erfindung zu beschränken, so wie sie in den Ansprüchen definiert ist.
Zusammenfassung
Unterschiedliche Aufbauten für Endeffektoren für die Handhabung von Halbleiterwafern sind offenbart. Zum Beispiel ist ein Endeffektor für die Handhabung von Wafern bei einer relativ tiefen Temperatur gemeinsam mit einem Endeffektor zum Handhaben von Wafern mit einer relativ hohen Temperatur offenbart. Beide Endeffektoren umfassen einzigartig aufgebaute Tragglieder die konfiguriert sind den Wafer nur an der Waferkante zu kontaktieren. Die Endeffektoren können auch ein Waferdetektiersystem umfassen. Der Endeffektor für die Handhabung von Wafern bei relativ niedrigen Temperaturen kann auch eine Schubvorrichtung umfassen, die nicht nur dazu verwendet wird einen Wafer zu positionieren, sondern auch dazu einen Wafer an dem Endeffektor zu halten, und zwar während einer Beschleunigung oder Verzögerung des Endeffektors bewirkt durch einen Roboterarm, der an dem Endeffektor befestigt ist. Gemäß ihrem Aufbau können die Endeffektoren ein sehr dünnes Profil besitzen, wodurch die Endeffektoren leicht zu manövrieren sind.

Claims

Endeffektor zum Handhaben von Halbleiterwafern, der Folgendes aufweist: ein Basisglied, das ein nahes und ein fernes Ende hat, wobei das Basisglied eine obere Oberfläche hat, die dafür konfiguriert ist, um einen Halbleiterwafer aufzunehmen; eine Mehrzahl von Traggliedern, die an der oberen Oberfläche des Basisglieds angeordnet sind, wobei die Mehrzahl von Traggliedern konfiguriert ist, um einen Wafer zu kontaktieren, der auf der oberen Oberfläche aufgenommen ist; eine Schiebeeinrichtung zum Positionieren eines Wafers auf dem Basisglied, wobei die Schiebeeinrichtung einen einfahrbaren Kolben aufweist, der konfiguriert ist, einen Rand eines Halbleiterwafers zu kontaktieren, und wobei der Kolben zwischen einer ausgefahrenen Position und einer eingefahrenen Position bewegbar ist; ein Vorspannglied, das in Verbindung mit dem Kolben steht, wobei das Vorspannglied den Kolben in dessen eingefahrene Position vorspannt; und ein pneumatisches Stellglied bzw. ein pneumatischer Betätiger, das in funktionaler Verbindung mit dem Kolben steht, wobei das pneumatische Stellglied konfiguriert ist, um ein unter Druck stehendes Gas aufzunehmen, das verwendet wird, um eine Kraft zu überwinden, die von dem Vorspannglied auf den Kolben ausgeübt wird, und um den Kolben von der eingefahrenen Position in eine ausgefahrene Position zu bewegen.
Endeffektor nach Anspruch 1, der ferner ein Kontaktelement aufweist, das an einem Ende des Kolbens positioniert ist, um einen Halbleiterwafer zu kontaktieren, wobei das Kontaktelement eine flache Oberfläche hat.
Endeffektor nach Anspruch 1, der ferner ein Kontaktelement aufweist, das an einem Ende des Kolbens positioniert ist, um einen Halbleiterwafer zu kontaktieren, wobei das Kontaktelement eine konvex geformte Oberfläche hat.
Endeffektor nach Anspruch 1, wobei der Kolben in einer Lageranordnung gehalten ist, die stromabwärts von dem pneumatischen Stellglied positioniert ist, wobei die Lageranordnung Teilchen, die während der Bewegung des Kolbens erzeugt werden, davon abhält, einen Halbleiterwafer zu kontaktieren, der auf dem Basisglied gehalten ist.
Endeffektor nach Anspruch 1, wobei das Vorspannglied eine Feder aufweist.
Endeffektor nach Anspruch 1, wobei die Kraft, die von dem Vorspannglied auf den Kolben ausgeübt wird, anwächst, wenn der Kolben ausgefahren wird.
Endeffektor nach Anspruch 1, wobei das pneumatische Stellglied mit einer ersten Gasleitung und einer zweiten Gasleitung verbunden ist, das Stellglied ein Antriebsglied umfasst, die erste Gasleitung konfiguriert ist, um Gas in das pneumatische Stellglied einzuspeisen, um das Antriebsglied aus dem pneumatischen Stellglied heraus zu bewegen, und die zweite Gasleitung konfiguriert ist, um Gas in das pneumatische Stellglied einzuspeisen, um das Antriebsglied zurückzuziehen, wobei das Antriebsglied mit dem Kolben verbunden ist.
Endeffektor nach Anspruch 1, der ferner eine Saugeinrichtung aufweist, die dem pneumatischen Stellglied benachbart positioniert ist, wobei die Saugeinrichtung konfiguriert ist, um eine Saugkraft zum Einfangen irgendwelcher Teilchen zu erzeugen, die während der Bewegung des Kolbens freigesetzt werden.
Endeffektor nach Anspruch 1, der ferner wenigstens einen Positionssensor aufweist, um die Position des Kolbens abzutasten.
Endeffektor nach Anspruch 1, wobei die Schiebeeinrichtung am nahen Ende des Basisglieds positioniert ist.
Endeffektor nach Anspruch 1, wobei der Endeffektor eine maximale Profilhöhe von weniger als ungefähr 12 Millimetern hat.
Endeffektor nach Anspruch 1, wobei der Endeffektor eine maximale Profilhöhe von weniger als ungefähr 10 Millimetern hat.
Endeffektor nach Anspruch 1, der ferner wenigstens ein Anschlagglied aufweist, das an dem Basisglied im Allgemeinen der Schiebeeinrichtung entgegengesetzt angeordnet ist, wobei das Anschlagglied eine Höhe hat, die für einen Wafer ausreichend ist, damit er zwischen dem Anschlagglied und dem Kolben gehalten ist, wenn der Kolben wenigstens teilweise ausgefahren ist.
Endeffektor nach Anspruch 13, wobei das Basisglied eine erste Zinke umfasst, die von einer zweiten Zinke beabstandet ist, wobei die erste und die zweite Zinke an dem fernen Ende des Basisglieds enden, wobei jede der Zinken wenigstens ein Anschlagglied umfasst.
Endeffektor nach Anspruch 1, wobei das Vorspannglied und das pneumatische Stellglied in einem Gehäuse enthalten sind, das durch das Basisglied definiert ist.
Endeffektor nach Anspruch 1, wobei wenigstens gewisse der Tragglieder eine Oberfläche aufweisen, die konfiguriert ist, um nur einen Rand eines Halbleiterwafers zu kontaktieren, wobei die Oberfläche eine konvexe und exzentrische Form hat.
Endeffektor nach Anspruch 1, der weiter ein Wafererfassungssystem aufweist, das einen Lichtsendeweg aufweist, der einem Lichtempfangsweg quer zum Basisglied entgegengesetzt positioniert ist, wobei der Lichtsendeweg konfiguriert ist, um einen Lichtstrahl zum Lichtempfangsweg zu emittieren, und wobei das Wafererfassungssystem konfiguriert ist, um die Anwesenheit eines Wafers zu erfassen, wenn der Lichtstrahl von dem Wafer unterbrochen ist.
Endeffektor nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl der Tragglieder einen Waferaufnahmebereich definiert und wobei der Endeffektor ferner ein Paar Notstifte aufweist, die beabstandet voneinander an dem Basisglied angeordnet sind, und zwar im Allgemeinen in einem Zentralbereich des Waferaufnahmebereichs zwischen dem nahen Ende und dem fernen Ende des Basisglieds, wobei die Notstifte eine Höhe haben, die unter der Höhe der Tragglieder liegt, und wobei die Notstifte dazu dienen, einen Halbleiterwafer davor zu bewahren, das Basisglied zu kontaktieren.
Endeffektor nach Anspruch 14, wobei ein Paar Anschlagglieder an dem Ende jeder Zinke positioniert ist, wobei jedes Paar Anschlagglieder ein entsprechendes Tragglied umgibt und wobei jedes Anschlagglied eine Höhe hat, die größer ist als die Höhe des entsprechenden Tragglieds.
Endeffektor nach Anspruch 1, wobei die Mehrzahl der Tragglieder einen Waferaufnahmebereich definiert und wobei der Endeffektor ferner wenigstens ein peripheres Notglied aufweist, das an dem nahen Ende des Basisglieds außerhalb des Waferaufnahmebereichs angeordnet ist, wobei das Notglied eine Höhe hat, die größer ist als die Höhe des Tragglieds, um einen Halbleiterwafer innerhalb des Waferaufnahmebereichs zu halten.
Endeffektor zum Handhaben von Halbleiterwafern, der Folgendes aufweist: ein Basisglied, das ein nahes Ende und ein fernes Ende hat; eine Mehrzahl an Traggliedern, die auf dem Basisglied angeordnet sind, um einen Halbleiterwafer zu kontaktieren und zu tragen, der auf dem Endeffektor platziert ist, wobei die Mehrzahl an Traggliedern einen dazwischen liegenden Waferaufnahmebereich definiert; einen Lichtsendeweg, der eine Lichtquelle aufweist, die mit einem Lichtleiter und einer winkeloptischen Einrichtung kommuniziert, wobei ein Lichtstrahl, der von der Lichtquelle emittiert wird, von dem Lichtleiter zu der winkeloptischen Einrichtung übertragen wird, und wobei die winkeloptische Einrichtung konfiguriert ist, um den Lichtstrahl durch den Waferaufnahmebereich umzulenken; einen Lichtempfangsweg, der über den Waferaufnahmebereich hinweg dem Lichtsendeweg gegenüberliegend positioniert ist, um einen Lichtstrahl zu empfangen, der von dem Lichtsendeweg emittiert wird; und einen Lichtsensor, der in Kommunikation mit dem Lichtempfangsweg steht, wobei der Lichtsensor konfiguriert ist, um das Vorhandensein eines Wafers anzuzeigen, wenn der Lichtstrahl, der über den Waferaufnahmebereich hinweg gerichtet wird, unterbrochen ist.
Endeffektor nach Anspruch 21, wobei der Lichtsendeweg ferner eine optische Öffnung aufweist, die zwischen dem Lichtleiter und der winkeloptischen Einrichtung positioniert ist.
Endeffektor nach Anspruch 22, wobei die Öffnung einen Durchmesser hat, der kleiner ist als der Durchmesser des Lichtleiters.
Endeffektor nach Anspruch 23, wobei der Lichtleiter einen Durchmesser von ungefähr 2mm bis ungefähr 6mm hat und die Öffnung einen Durchmesser von ungefähr 0,2mm bis ungefähr 1 mm hat.
Endeffektor nach Anspruch 21, wobei die winkeloptische Einrichtung eine reflektierende Einrichtung aufweist, die von einer konvexen Linse beabstandet ist, und wobei die konvexe Linse konfiguriert ist, um einen Lichtstrahl zu fokussieren und zu verengen.
Endeffektor nach Anspruch 21, wobei der Lichtsendeweg dem Lichtempfangsweg entgegengesetzt am nahen Ende des Basisglieds positioniert ist.
Endeffektor nach Anspruch 21, wobei der Lichtleiter eine kristalline Faser aufweist.
Endeffektor nach Anspruch 21, wobei der Lichtleiter eine Quarzfaser aufweist.
Endeffektor nach Anspruch 21, wobei der Lichtempfangsweg ferner eine Lichtempfangsöffnung aufweist, die dem Lichtsendeweg entgegengesetzt positioniert ist.
Endeffektor nach Anspruch 21, wobei der Lichtempfangsweg ebenfalls eine winkeloptische Einrichtung aufweist, die in Kommunikation mit einem Lichtleiter steht, wobei der Lichtleiter in Kommunikation mit dem Lichtsensor steht.
Endeffektor nach Anspruch 21, wobei der Lichtsendeweg konfiguriert ist, um einen Lichtstrahl über den Waferaufnahmebereich hinweg zu lenken, der einen durchschnittlichen Durchmesser von ungefähr 2mm bis ungefähr 4mm hat.
Endeffektor nach Anspruch 31, wobei der Lichtstrahl eine leicht konische Form hat.
Endeffektor zum Handhaben von Halbleiterwafern, der Folgendes aufweist: ein Basisglied, das ein nahes Ende und ein fernes Ende hat; eine Mehrzahl an Traggliedern, die auf dem Basisglied angeordnet sind, um einen Wafer zu kontaktieren und zu tragen, der auf dem Endeffektor platziert ist; und wobei der Endeffektor eine maximale Profilhöhe von weniger als ungefähr 12mm hat.
Endeffektor nach Anspruch 33, wobei der Endeffektor eine maximale Profilhöhe von weniger als ungefähr 10mm hat.
Endeffektor nach Anspruch 33, der weiter eine Schiebeinrichtung aufweist, die an dem nahen Ende des Basisglieds angeordnet ist, wobei die Schiebeeinrichtung einen einfahrbaren Kolben aufweist, der konfiguriert ist, um einen Rand eines Halbleiterwafers zu kontaktieren, um den Wafer auf dem Basisglied zu positionieren.
Endeffektor nach Anspruch 35, wobei der Endeffektor eine maximale Profilhöhe von weniger als ungefähr 10mm hat.
Endeffektor nach Anspruch 33, wobei die Mehrzahl der Tragglieder so geformt sind, dass sie einen Halbleiterwafer nur an dessen Rand kontaktieren.
Endeffektor nach Anspruch 33, wobei wenigstens gewisse der Tragglieder eine Oberfläche aufweisen, die konfiguriert ist, um nur einen Rand eines Halbleiterwafers zu kontaktieren, wobei die Oberfläche eine konvexe und exzentrische Form hat.
Endeffektor nach Anspruch 38, wobei das Basisglied eine erste Zinke umfasst, die von einer zweiten Zinke in einer gegabelten Anordnung beabstandet ist, wobei die erste und die zweite Zinke an dem fernen Ende des Basisglieds enden und wobei die Tragglieder eine konvexe und exzentrische Oberfläche haben und an dem fernen Ende von jeder der Zinken positioniert sind.
Endeffektor nach Anspruch 39, der ferner Anschlagglieder aufweist, welche die Tragglieder umgeben, die an der ersten Zinke und der zweiten Zinke an dem fernen Ende des Basisglieds angeordnet sind, wobei die Anschlagglieder eine Höhe haben, die größer ist als die der Tragglieder.
Endeffektor nach Anspruch 33, wobei die Mehrzahl der Tragglieder einen Waferaufnahmebereich definiert und wobei der Endeffektor ferner ein Paar Notstifte aufweist, die beabstandet voneinander an dem Basisglied angeordnet sind, und zwar im Allgemeinen in einem Zentralbereich des Waferaufnahmebereichs zwischen dem nahen Ende und dem fernen Ende des Basisglieds, wobei die Notstifte eine Höhe haben, die unter der Höhe der Tragglieder ist, und wobei die Notstifte dazu dienen, einen Halbleiterwafer davor zu bewahren, das Basisglied zu kontaktieren.
Endeffektor nach Anspruch 35, wobei der Kolben der Schiebeeinrichtung in einer funktionalen Verbindung mit einem pneumatischen Stellglied steht, wobei das pneumatische Stellglied konfiguriert ist, um ein unter Druck stehendes Gas aufzunehmen, das verwendet wird, um den Kolben von einer eingefahrenen Position in eine ausgefahrene Position zu bewegen.
Endeffektor nach Anspruch 42, der ferner eine Saugeinrichtung umfasst, die dem pneumatischen Stellglied benachbart angeordnet ist, wobei die Saugeinrichtung konfiguriert ist, um eine Saugkraft zum Einfangen irgendwelcher Teilchen zu erzeugen, die während der Bewegung des Kolbens freigesetzt werden.
Endeffektor nach Anspruch 33, der ferner ein Wafererfassungssystem aufweist, das einen Lichtsendeweg aufweist, der über das Basisglied hinweg einem Lichtempfangsweg gegenüberliegend positioniert ist, wobei der Lichtsendeweg konfiguriert ist, um einen Lichtstrahl zum Lichtempfangsweg zu emittieren, und wobei das Wafererfassungssystem konfiguriert ist, um das Vorhandensein eines Wafers zu erfassen, wenn der Lichtstrahl von dem Wafer unterbrochen ist.
Endeffektor nach Anspruch 33, wobei die Tragglieder aus einem Material gefertigt sind, das Polyäther-Ätherketon oder Polyoximethylenacetalpolymer aufweist.
Endeffektor nach Anspruch 45, wobei das Basisglied aus einem Material gefertigt ist, das ein Metall aufweist.
Endeffektor zum Handhaben von Halbleiterwafern, der Folgendes aufweist: ein Basisglied, das ein nahes Ende und ein fernes Ende hat; eine Mehrzahl an Traggliedern, die an dem Basisglied angeordnet sind, um einen Wafer zu kontaktieren und zu tragen, der auf dem Endeffektor platziert ist, wobei das Basisglied wenigstens vier Tragglieder umfasst, die dazwischen einen Waferaufnahmebereich definieren, und wobei wenigstens eines der Tragglieder eine geneigte Oberfläche umfasst, die eine exzentrische und konvexe Form hat, wobei die geneigte Oberfläche konfiguriert ist, um einen Halbleiterwafer nur entlang eines Randes des Wafers zu kontaktieren.
Endeffektor nach Anspruch 47, wobei das Basisglied eine erste Zinke umfasst, die von einer zweiten Zinke beabstandet ist, wobei jede der Zinken ein Abschlussende umfasst, das das ferne Ende des Basisglieds definiert, und wobei ein Tragglied an dem Abschlussende von jeder der Zinken angeordnet ist, wobei jedes der Tragglieder die geneigte Oberfläche umfasst, die eine exzentrische und konvexe Form hat.
Endeffektor nach Anspruch 48, der ferner Anschlagglieder aufweist, die jedes der Tragglieder umgeben, die an dem Abschlussende von jeder der Zinken angeordnet sind.
Endeffektor nach Anspruch 47, der ferner eine Schiebeeinrichtung aufweist, die an dem fernen Ende des Basisglieds angeordnet ist, wobei die Schiebeeinrichtung einen einfahrbaren Kolben aufweist, der konfiguriert ist, um einen Rand eines Halbleiterwafers zu kontaktieren, um den Wafer auf dem Basisglied zu positionieren.
Endeffektor nach Anspruch 50, wobei der Endeffektor eine maximale Profilhöhe von weniger als ungefähr 12mm hat.
Endeffektor nach Anspruch 50, wobei der Endeffektor eine maximale Profilhöhe von weniger als ungefähr 10mm hat.
Endeffektor nach Anspruch 47, wobei die Mehrzahl der Tragglieder so geformt ist, dass sie einen Halbleiterwafer nur an dessen Rand kontaktiert.
Endeffektor nach Anspruch 47, wobei die Mehrzahl der Tragglieder einen Waferaufnahmebereich definiert und wobei der Endeffektor ferner ein Paar Notstifte aufweist, die beabstandet voneinander an dem Basisglied angeordnet sind, und zwar im Allgemeinen in einem Zentralbereich des Waferaufnahmebereiches zwischen dem nahen Ende und dem fernen Ende des Basisglieds, wobei die Notstifte eine Höhe haben, die unter der Höhe der Tragglieder ist, und wobei die Notstifte dazu dienen, den Halbleiterwafer davor zu bewahren, das Basisglied zu kontaktieren.
Endeffektor nach Anspruch 50, wobei der Kolben der Schiebeeinrichtung in funktionaler Verbindung mit einem pneumatischen Stellglied steht, wobei das pneumatische Stellglied konfiguriert ist, um ein unter Druck stehendes Gas aufzunehmen, das verwendet wird, um den Kolben aus einer eingefahrenen Position in eine ausgefahrene Position zu bewegen.
Endeffektor nach Anspruch 55, der ferner eine Saugeinrichtung aufweist, die dem pneumatischen Stellglied benachbart angeordnet ist, wobei die Saugeinrichtung konfiguriert ist, um eine Saugkraft zu erzeugen, um irgendwelche Teilchen einzufangen, die während der Bewegung des Kolbens freigesetzt werden.
Endeffektor nach Anspruch 47, der ferner ein Wafererfassungssystem aufweist, das einen Lichtsendeweg aufweist, der über das Basisglied hinweg einem Lichtempfangsweg gegenüberliegend positioniert ist, wobei der Lichtsendeweg konfiguriert ist, um einen Lichtstrahl zum Lichtempfangsweg zu senden und wobei das Wafererfassungssystem konfiguriert ist, um das Vorhandensein eines Wafers zu erfassen, wenn der Lichtstrahl von dem Wafer unterbrochen ist.
Endeffektor nach Anspruch 47, wobei die Tragglieder aus einem Material gemacht sind, das Polyäther-Ätherketon oder Polyoximethylenacetalpolymer aufweist.
Endeffektor nach Anspruch 58, wobei das Basisglied aus einem Material gefertigt ist, das ein Metall aufweist.
Endeffektor zum Handhaben von Halbleiterwafern, der Folgendes aufweist: ein Basisglied, das ein nahes Ende und ein fernes Ende hat; eine Mehrzahl an Traggliedern, die an dem Basisglied angeordnet ist, um einen Wafer zu kontaktieren und zu tragen, der auf dem Endeffektor platziert ist, wobei die Tragglieder dazwischen einen Waferaufnahmebereich definieren; und eine Mehrzahl an Notstiften, die an dem Basisglied in einem Zetralbereich angeordnet sind, der zwischen dem nahen Ende und dem fernen Ende des Basisglieds angeordnet ist, wobei jeder der Notstifte eine Höhe hat, die kleiner ist als die Höhe, die von den Traggliedern definiert ist, wobei die Notstifte auf dem Basisglied angeordnet sind, so dass sie einen auf den Traggliedern getragenen Halbleiterwafer davor bewahren, andere Teile des Basisglieds zu kontaktieren.
Endeffektor nach Anspruch 60, wobei die Notstifte eine Höhe haben und an einem Ort platziert sind, so dass die Notstifte nur einen Halbleiterwafer kontaktieren, der auf den Traggliedern gehalten ist, wenn sich der Halbleiterwafer durchbiegt.
Endeffektor nach Anspruch 60, wobei die Notstifte eine Höhe von weniger als ungefähr 1mm haben.
Endeffektor nach Anspruch 60, wobei der Endeffektor zwei Notstifte umfasst, die beabstandet voneinander in dem Zentralbereich des Basisglieds innerhalb des Waferaufnahmebereichs angeordnet sind.
Endeffektor nach Anspruch 63, wobei das Basisglied eine erste Zinke umfasst, die von einer zweiten Zinke beabstandet ist, wobei jede der Zinken ein Abschlussende umfasst, die das ferne Ende des Basisglieds definie ren und wobei jeder der Notstifte an einer entsprechenden Zinke angeordnet ist.
Endeffektor nach Anspruch 60, wobei das Basisglied aus einem Material gefertigt ist, das ein Metall aufweist.
Endeffektor nach Anspruch 60, wobei das Basisglied aus einem Material gefertigt ist, das Quarz aufweist.
Endeffektor nach Anspruch 65, wobei die Tragglieder und die Notstifte aus einem kristallinen Material gefertigt sind.
Endeffektor nach Anspruch 67, wobei das kristalline Material Quarz aufweist.
Endeffektor nach Anspruch 60, wobei wenigstens eines der Tragglieder eine geneigte Oberfläche definiert, die eine konvexe und exzentrische Form hat, wobei die geneigte Oberfläche konfiguriert ist, um nur einen Rand eines Halbleiterwafers zu kontaktieren.
Endeffektor nach Anspruch 60, wobei die Tragglieder konfiguriert sind, um nur einen Rand eines Halbleiterwafers zu kontaktieren.
Endeffektor nach Anspruch 60, der ferner eine Schiebeeinrichtung aufweist, die an dem nahen Ende des Basisglieds angeordnet ist, wobei die Schiebeeinrichtung einen einfahrbaren Kolben aufweist, der konfiguriert ist, um einen Rand eines Halbleiterwafers zu kontaktieren, um den Wafer auf dem Basisglied zu positionieren.
Endeffektor nach Anspruch 60, wobei der Endeffektor eine maximale Profilhöhe von weniger als ungefähr 12mm hat.
Endeffektor nach Anspruch 60, wobei der Endeffektor eine maximale Profilhöhe von weniger als ungefähr 10mm hat.
Endeffektor nach Anspruch 71, wobei der Kolben der Schiebeeinrichtung in einer funktionalen Verbindung mit einem pneumatischen Stellglied steht, wobei das pneumatische Stellglied konfiguriert ist, um ein unter Druck stehendes Gas aufzunehmen, das verwendet wird, um den Kolben von einer eingefahrenen Position in eine ausgefahrene Position zu bewegen.
Endeffektor nach Anspruch 74, der ferner eine Saugeinrichtung aufweist, die dem pneumatischen Stellglied benachbart angeordnet ist, wobei die Saugeinrichtung konfiguriert ist, um eine Saugkraft zu erzeugen, um irgendwelche Teilchen einzufangen, die während der Bewegung des Kolbens freigesetzt werden.
Endeffektor nach Anspruch 60, der ferner ein Wafererfassungssystem aufweist, das einen Lichtsendeweg aufweist, der über das Basisglied hinweg einem Lichtempfangsweg gegenüberliegend positioniert ist, wobei der Lichtsendeweg konfiguriert ist, um einen Lichtstrahl gegen den Lichtempfangsweg zu emittieren, und wobei das Wafererfassungssystem konfiguriert ist, um das Vorhandensein eines Wafers zu erfassen, wenn der Lichtstrahl von dem Wafer unterbrochen ist.
Endeffektor nach Anspruch 60, wobei die Tragglieder eine gebogene Form haben, die im Allgemeinen einem Radius eines Halbleiterwafers entspricht, wobei jedes Tragglied eine Waferkontaktoberfläche hat, die sich von einem maximalen Radius zu einem minimalen Radius verjüngt, der dem Basisglied benachbart ist, wobei die Differenz zwischen dem maximalen und dem minimalen Radius wenigstens ungefähr 0,75mm beträgt, wobei die Tragglieder einen Halbleiterwafer nur entlang eines Randes desselben kontaktieren.
Endeffektor nach Anspruch 77, wobei die Tragglieder aus einem Material gefertigt sind, das in der Lage ist, Temperaturen von bis zu wenigstens ungefähr 750°C zu widerstehen.
Endeffektor nach Anspruch 77, wobei das Basisglied einschließlich der Tragglieder und der Notstifte aus einem kristallinen Material gefertigt ist.
Endeffektor nach Anspruch 79, wobei die Tragglieder und die Notstifte integral mit dem Basisglied ausgebildet sind.
Endeffektor nach Anspruch 79, wobei das kristalline Material Quarz aufweist.
Endeffektor nach Anspruch 80, wobei der Quarz flammenpoliert ist.
Endeffektor nach Anspruch 77, wobei die Waferkontaktoberflächen der Tragglieder eine konvexe Form haben.
Endeffektor nach Anspruch 77, wobei die Waferkontaktoberflächen der Tragglieder eine konkave Form haben.
Endeffektor nach Anspruch 77, wobei die Waferkontaktoberflächen der Tragglieder abgeschrägt sind.
Endeffektor zum Handhaben von Halbleiterwafern, der Folgendes aufweist: ein Basisglied, das ein nahes Ende und ein fernes Ende hat; eine Mehrzahl an Traggliedern, die an dem Basisglied angeordnet ist, um einen Wafer zu kontaktieren und zu tragen, der auf dem Endeffektor platziert ist, wobei die Tragglieder konfiguriert sind, um nur einen Rand eines Halbleiterwafers zu kontaktieren, und wobei die Tragglieder dazwischen einen Waferaufnahmebereich definieren, die Tragglieder eine gebogene Form haben, die im Allgemeinen einem Radius eines Halbleiterwafers entspricht, und jedes Tragglied eine Waferkontaktoberfläche hat, die sich von einem maximalen Radius zu einem minimalen Radius verjüngt, der dem Basisglied benachbart ist, und wobei die Differenz zwischen dem maximalen Radius und dem minimalen Radius wenigstens ungefähr 0,75mm beträgt.
Endeffektor nach Anspruch 86, wobei die Tragglieder aus einem Material gefertigt sind, das in der Lage ist, Temperaturen von bis zu wenigstens ungefähr 750°C zu widerstehen.
Endeffektor nach Anspruch 86, wobei das Basisglied einschließlich der Tragglieder und der Notstifte aus einem kristallinen Material gefertigt ist.
Endeffektor nach Anspruch 88, wobei die Tragglieder und die Notstifte integral mit dem Basisglied ausgebildet sind.
Endeffektor nach Anspruch 88, wobei das kristalline Material Quarz aufweist.
Endeffektor nach Anspruch 90, wobei der Quarz flammenpoliert ist.
Endeffektor nach Anspruch 86, wobei die Waferkontaktoberflächen der Tragglieder eine konvexe Form haben.
Endeffektor nach Anspruch 86, wobei die Waferkontaktoberflächen der Tragglieder eine konkave Form haben.
Endeffektor nach Anspruch 86, wobei die Waferkontaktoberflächen der Tragglieder abgeschrägt sind.
Endeffektor nach Anspruch 86, wobei der Endeffektor eine maximale Profilhöhe von weniger als ungefähr 12mm hat.
Endeffektor nach Anspruch 86, wobei der Endeffektor eine maximale Profilhöhe von weniger als ungefähr 10mm hat.
Endeffektor nach Anspruch 86, wobei das Basisglied eine erste Zinke umfasst, die von einer zweiten Zinke beabstandet ist, wobei jede Zinke ein Abschlussende umfasst, die das ferne Ende des Basisglieds definiert, und wobei ein Tragglied an dem Abschlussende jeder der Zinken angeordnet ist.
Endeffektor nach Anspruch 97, wobei der Endeffektor wenigstens vier Tragglieder umfasst.
Endeffektor nach Anspruch 98, wobei der Endeffektor wenigstens zwei Tragglieder umfasst, die am nahen Ende des Basisglieds positioniert sind.
Endeffektor nach Anspruch 86, wobei die Mehrzahl der Tragglieder einen Waferaufnahmebereich definiert und wobei der Endeffektor ferner ein Paar Notstifte aufweist, die beabstandet voneinander an dem Basisglied angeordnet sind, und zwar im Allgemeinen in einem Zentralbereich des Waferaufnahmebereichs zwischen dem nahen Ende und dem fernen Ende des Basisglieds, wobei die Notstifte eine Höhe haben, die unter der Höhe der Tragglieder ist und die Notstifte dazu dienen, um einen Halbleiterwafer davor zu bewahren, das Basisglied zu kontaktieren.