专利名称：用于smif和开启容器的通用工具接口和/或工件传送装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及与有助于半导体晶片制造的标准机械接口(SMIF)系统一起使用的传送装置，特别涉及可被构成为分度器(indexer)或负载通道开启器的接口和传送装置，其中通过降低容器门和盒子使其离开稳固的容器壳，分度器可使工件装载盒与贮放和传送容器分离；和通过升高容器壳使其离开稳固的容器门和盒子，负载通道开启器使盒子与容器分离。
背景技术：
在美国专利4532970和4534389中披露了由Hewlett-Packard公司提出的SMIF系统。该SMIF系统的目的是减少在半导体制造过程中晶片贮放和传送期间流动到半导体晶片上的微粒。通过从机械上确保贮放和传送期间，晶片周围的气体介质(例如空气或氮气)相对于晶片基本稳定，确保周围环境的颗粒不达到邻近晶片的环境，可部分实现该目的。
通过使用对移动、气流方向和外部沾污物进行控制的少量的无微粒气体，该SMIF系统提供微粒的洁净环境。在Mihir Parikh和Urich Kaempf于1984年7月发表在Sodid State Technology上第111-115页的、题目为“SMIF在VLSI制造中晶片盒的移动技术(A TECHNOLOGY FOR WAFERCASSETTE TRANSFER IN VLSI MANUFACTURING)”的论文中，描述了所提出系统的进一步细节。
上述类型的系统涉及0.02μm(微米)以下到200μm以上范围的微粒尺寸。由于半导体器件制造中的小几何图形，因而具有这些尺寸的微粒在半导体中造成严重损害。当前典型的先进半导体处理工序采用二分之一μm以下的几何图形。其几何图形尺寸大于0.1μm的不希望的沾污微粒实质上妨碍0.5μm几何图形的半导体器件。毫无疑问，目前的趋势是正在研究和开发实验室达到大约0.1μm以下的越来越小的半导体加工几何图形。将来，几何图形将变得越来越小，并因此更小的沾污微粒变得更感兴趣。
SMIF系统具有三个主要部件(1)最小体积的用于存放和传送晶片盒的密封容器；(2)提供有包围盒子负载通道和处理台的晶片处理区域的超净空气的小环境，以使容器内的环境和小环境变成微型清洁空间；和(3)机械手传送组件，从密封容器负载/卸载晶片盒和/或晶片到处理装置，而使晶片盒内的晶片不被外部环境沾污。在晶片制造过程中当晶片移动时，该系统提供连续、超净的环境。
SMIF容器一般包括与容器壳匹配的容器门，以提供可存放和传送晶片的密封环境。已知所谓的“底部开口”容器，在容器的底部水平配置容器门，并将晶片支撑于盒中，而盒子本身被支撑在容器门上。还已知可提供“前面开口”的容器，其中容器门垂直取向，晶片被支撑于容器壳内安装的盒中，或容器壳内安装的层架上。
在底部开口的结构中，为了将晶片盒从SMIF容器传送到特定处理台内，手工或自动地将容器装载于处理工具的前端上所固定的负载通道上。由于人类环境的原因，半导体装置和材料国际组织(Semiconductor Equipmentand Materials International)(“SEMI”)建立了对于距地面大约900mm的负载通道的上表面的标准负载高度。由包括中心开口的通道板，和当负载通道上没有容器时覆盖中心开口的通道门，来限定负载通道的上表面。
容器的设计使其装载于负载通道上时，容器门覆盖通道门，和容器壳覆盖通道板。一旦在负载通道上，通道门内的机构便使容器门与容器壳脱开，从而使容器门与容器壳分别支撑于通道门和通道板上。此后使通道门和通道板彼此移开，使容器门与容器壳分离，从而可通入盒子。例如圆柱体和臂状机械手等拾取和放置机械手，可传送负载通道小环境与处理工具之间的盒子。另外，拾取和放置机械手可包括能够在盒子与处理工具之间紧握各个工件的端部操纵器(end effector)。
在称为分度器的负载通道结构的一种类型中，通道门可垂直移动，而通道板保持在负载高度(例如900mm)的固定位置。在该结构中，在容器装载到负载通道上和容器门与壳彼此脱开之后，使带有容器门和其上支撑的盒子的通道门降低，而通道板和容器壳固定保持在负载高度。将盒子降到通道板以下的小环境中，盒子和/或晶片可从该处传送到处理工具或从处理工具返回该处。容器门可与升降器耦合，以使通道门离开通道板或返回通道板。
在称为负载通道开启器的负载通道结构的第二种类型中，通道板可垂直移动，而通道门保持在负载高度的固定位置。在这种结构中，在容器装载到负载通道上和容器门与壳脱开之后，使带有其上支撑的容器壳的通道板向上升高，而通道门、容器门和盒子稳固地保持在负载高度。当通道板向上移动时，围绕盒子提供小环境，从该小环境，盒子和/或晶片可被传送到处理工具或从处理工具返回。通道板与升降器耦合，以使通道门离开通道板或返回通道板。这种分度器的实例公开于申请号为08/730643、名称为“负载通道开启器(Load Port Opener)”的美国专利申请中，该申请在上文中已引证参考。
通常用于使SMIF容器与处理工具接口的各负载通道结构，要求花费大量的时间和金钱进行适当开发和维护。例如，用于晶片制造中的各负载通道要求各自的设计构思、部件设计和选择、部件评定和取得，模型组件、产品测试和优化，产品鉴定、产品文件、详细目录、制造训练和现场维修服务训练。
用于晶片制造中的负载通道类型取决于特定处理工具结构和要求，通常使用一种负载通道比起其它情况更有利。例如，在某些处理工具中，在900mm负载高度以下对于分度器没有足够的空间来降低晶片盒，然后在负载通道与处理工具之间传送盒子和/或晶片。对于这样的结构，可使用负载通道开启器结构。另外，使用分度器结构也是有利的，因为通道门和盒子位置低，传入处理工具内的晶片处在相对低的位置，用于传送晶片的晶片处理机械手仅需要相对小的z轴行程。
这样，半导体处理装置制造者必须提供两种类型的负载通道结构。目前，这两种结构分别需要两套各自的设计，和两种各自的制造、测试、鉴定、文件和负载通道的维护。另外，当需要时对于各自的结构还必须贮备和提供各自的备用和替换部件。
发明内容
因此，本发明的优点是提供可以构成为分度器或负载通道开启器的单个负载通道。本发明的进一步的优点是，通过提供可被构成为与不同结构和要求的处理工具使用的单一负载通道，因而可减小总成本和半导体装置操作人员的操作复杂性。
本发明的另一个优点是可减少配置负载通道所需的开发时间。
本发明的另一个优点是可减少配置不同结构负载通道所需的测试和鉴定时间。
本发明的另一个优点是可减少对于不同结构的负载通道的制造、存贮和供给所必需的零部件数。
本发明的另一个优点是，通过使不同的负载通道结构具有大量共用的部件，可改善维护和服务。
本发明的另一个优点是，通过允许在不同负载通道结构上使用共用的部件，可增加与不同负载通道结构的制造和维护有关的规模的经济性。
本发明提供的这些和其它优点，在优选实施例中涉及可被构成为分度器或负载通道开启器的通用接口和传送装置，其中通过降低容器门和盒子使其离开稳固的容器壳，分度器可使工件装载盒与贮放和传送容器分离；和通过升高容器壳使其离开稳固的容器门和盒子，负载通道开启器使盒子与容器分离。在每一种结构中，通用接口和传送装置都包括具有中心开口的通道板，并且在装置上没有容器时固定于中心开口内并密封中心开口的通道门。该装置还包括底座和安装于底座上并从其前面向上延伸的框架。模块驱动组件安装于框架外侧中，该驱动组件包括线性驱动螺杆、电机和用于旋转线性驱动螺杆的扭矩传输机构。支架安装于线性驱动螺杆上，以便线性驱动螺杆的旋转导致支架垂直移动。
在第一结构中，通过在通道板与支架之间延伸的托架，将通道板安装到支架上。通道门通过支杆稳固地安装于底座上。这样，在第一结构中，线性驱动螺杆的旋转将垂直移动通道板，而通道门保持不动。通过手工或自动机构，将装载带有一个或多个晶片的盒子的容器装载到最好为900mm的负载高度的通道板和通道门上。当适当地置于装置上时，容器门被置于通道门上，并且容器壳被置于通道板上。一旦容器门与容器壳脱开，便启动线性驱动螺杆，因此向上移动通道板，使容器壳与容器门和盒子分开。如果通道板向上移动到盒子之上的高度，晶片处理机械手或机构便可通过框架中的开口进入，将盒子/或单个晶片从装置内传送到处理工具，然后在处理完成后返回。
除上述部件外，在第一结构中，通用接口和传送装置还可包括伸缩盖，当通道板升高时用于在通道板下围绕盒子限定洁净的小环境。在底座中可配置风扇和过滤单元，用以使流体循环和过滤微粒和沾污物。该结构还可包括屏蔽，当通道板在其最低的原始位置时，该屏蔽覆盖框架中的开口，防止微粒和沾污物通过开口进入处理工具。
在第二结构中，通过在通道门与支架之间延伸的臂，将通道门安装到支架上，而通道板稳固地安装于框架上。这样，在第二结构中，线性驱动螺杆的旋转将垂直移动通道门，而通道板保持固定。在第二结构中，在容器已被装载到通道板和通道门上之后，容器门与容器壳脱开，通道门使盒子离开容器壳降低。一旦通道门降低，盒子的顶部没有通道门，处理工具内的拾取和放置机构手便可将盒子和/或晶片移动到处理工具内，并在处理完成之后返回。正如第一结构中那样，该装置还可包括在通道板与底座之间延伸的盖，以围绕盒子产生洁净的小环境；和使流体循环并去除微粒和沾污物的风扇以及过滤系统。
下面参照附图来描述本发明，其中
图1是构成为负载通道开启器的通用接口和传送装置的透视图；图2是构成为分度器的本发明的通用接口和传送装置的透视图；图3是构成为负载通道开启器的本发明通用接口和传送装置的透视图，展示通道板相对于通道门向上升高；图4是构成为负载通道开启器的本发明通用接口和传送装置的侧视图，展示通道板相对于通道门升高；图5是构成为负载通道开启器的本发明通用接口和传送装置的透视图，展示通道板相对于通道门升高；图6是展示当该装置被构成为负载通道开启器时，将线性驱动螺杆安装到通道板上的机构的局部放大的透视图；图7是展示当该装置被构成为负载通道开启器时，将线性驱动螺杆安装到通道板上的机构的局部放大的透视图；图8是构成为分度器的本发明通用接口和传送装置的透视图，展示通道门低于并离开通道板；图9是构成为分度器的本发明通用接口和传送装置的侧视图，其通道门低于并离开通道板；图10是按照另一实施例的通用接口和传送装置的局部的透视图；图11和12是按照图10的另一个实施例的通用接口和传送装置的正视图；和图13是展示本发明光学晶片检测系统的示意性俯视图。
具体实施例方式
以下参照附图1-13说明本发明，本发明一般涉及通用工具接口和/或工件传送装置，该装置可被构成为分度器或负载通道开启器，用以使盒子和/或单个晶片与SMIF容器分离，以传送到处理台或其它地方和从其返回。在优选实施例中，本发明构成是按200mm的SMIF容器和半导体晶片来操作。可是应该理解，本发明可用各种尺寸的容器和不是SMIF的容器来操作。此外，本发明还可用如下文中所述的、在容器内有开口盒子或不运送的器皿来操作。并且，应该理解，本发明可用于将盒子和/或晶片传送到任何处理台，该处理台在制造中采用和在洁净室环境下进行半导体晶片测试。本申请说明书中所用的术语“晶片”和“半导体晶片”，指存在于半导体晶片制造过程的任何阶段的晶片衬底。此外，还应该理解，本发明可用工件而不是半导体晶片进行操作，例如平板显示器、划板或其它衬底。
图1和2展示本发明的通用接口和传输装置100的透视图。图1中，装置100被构成为LPO，图2中，装置100被构成为分度器。在每一种结构中，通用接口和传送装置100都包括通道板102和通道门104，其中通道板102包括中心开口175(图3)，在装置100上没有容器时，通道门104固定于中心开口175内并密封。在优选实施例中，通道板102和通道门104可由温度稳定且具有低除气性能的刚性材料例如铝形成。应该理解，通道板和通道门也可由其它材料形成，例如其它金属或高强度塑料。
该装置还包括底座106，和安装于底座106上并从其前面向上延伸的框架108。底座106包括控制装置100的电子部件，以及在处理工具的前端安装装置100的安装机构。如下面将要更详细说明的那样，在供选择的另一个实施例中不必将该装置固定于处理工具上。在优选实施例中，装置100固定于处理工具的前端并对准，以便在装置前的框架108中的开口109使存取通道相邻于处理工具(未示出)。一旦如下所述使晶片装载盒与容器分开，在处理工具中的拾取和放置机械手便在装置100与处理工具之间通过开口109传输盒子和/或晶片。当装置100固定于处理工具上时，它有下列功能允许盒子和/或晶片从SMIF容器内的清洁环境传送到处理工具内的清洁环境，而不将晶片暴露于晶片制造中的相对不清洁的空气。如下面将要说明的，在供选择的另一个实施例中，装置100还可用作独立单元，以便手工或自动地将盒子传送到别处时使盒子与SMIF容器分离。
装置100还包括模块驱动组件110，其安装于框架108的外侧部分上的外壳112内。模块驱动组件用于垂直移动通道板102或通道门104，这取决于通用接口和传送装置的具体结构。模块驱动组件110包括电机114，电机114包括传动轴116和从动齿轮118。电机114最好是无刷多极电机，但应该理解也可以使用其它类型的电机或原动力机构。采用电导线(未示出)来传送电力和根据电机控制电子部件信号。模块驱动组件110还包括有螺纹的线性驱动螺杆120，螺杆120具有旋转地装于从框架108的底部延伸的第一轴承单元121内的第一端，和旋转地装于从框架108的顶部延伸的第二轴承单元123内的第二端。应该理解，利用其它已知的旋转安装方案，也可以将线性驱动螺杆120旋转地安装于外壳112内。
线性驱动螺杆120包括围绕线性驱动螺杆的下部并与其同心固定的齿轮122。包括锯齿的连续定时皮带具有由从动齿轮118环绕的第一端和由齿轮122环绕的第二端。齿轮118、122和皮带124用于将扭矩从电机114传输到线性驱动螺杆120。如现有技术所知，对于给定的电机114的输出扭矩和传动轴116的角速度，可改变齿轮122与传动齿轮118的尺寸比，来控制施加给线性驱动螺杆120的扭矩和角速度。还应理解，可用另外的扭矩传输机构代替齿轮118、122和皮带124。例如，可省略皮带124，与电机114同心并安装于其上的第一齿轮可以和与线性驱动螺杆120同心并安装于其上的第二齿轮啮合。还期望电机114可同心地向下移动并直接固定到线性驱动螺杆120，以便将从电机114输出的扭矩和角速度直接传输到线性驱动螺杆120。尽管已示出将电机114、齿轮118、122和皮带124安装于外壳112的底部中，但应该理解，元件也可安装于外壳112的顶部。
模块驱动组件110还包括固定于线性驱动螺杆120顶部的编码器126，它提供与线性驱动螺杆120的实际转速有关的信息。使用该信息和来自控制电子部件的线性驱动螺杆120的期望转速，一起提供线性驱动螺杆120的闭环伺服控制。尽管编码器126表示在线性驱动螺杆120的顶部，但应该理解，编码器也可安装于线性驱动螺杆120的底部，或安装到传动轴116上并与其同心。提供电导线(未示出)，用以传输编码器126与底座106中的控制电子部件之间的电信号。
支架128围绕线性驱动螺杆120安装，以便线性驱动螺杆120沿第一方向的旋转引起支架128向上的垂直传输，和线性驱动螺杆120沿相反方向的旋转引起支架128向下的垂直传输。如下文中将要更详细说明的那样，托架130安装于支架128上并与其一起移动。通过框架108的侧边部分形成的窄缝132，托架的一部分朝向框架108的中心向内延伸。托架固定于通道板或通道门上，以根据装置100的结构，使通道板或通道门与支架128一起移动。
下面参照图1和3-7说明通用接口和传送装置100的第一结构。图6和7分别是省略框架108的正面透视图和背面透视图，展示通过可移动的螺杆或螺栓131固定到角撑板134的托架130。角撑板134依次被固定到通道板102的背壁角。支架128、托架130和角撑板134在线性驱动螺杆120上支撑通道板102，以便线性驱动螺杆120的旋转将移动通道板102。如图1、3和5所示，与包括角撑板134相对的通道板102的背壁角可包括密封在轨道138内的导轨136，以在移动时对支撑板102提供稳定性。
当构成为图1和3-7所示的结构时，装置100安装在处理工具前面，以便通道板和通道门的上表面位于大约900mm的负载高度，该高度用图4的参考线LH表示。当按图1和3-7所示的实施例构成时，可用螺栓将通道门104固定到多个支杆142上，而支杆142又被安装到底座106上。按照该结构的优选实施例的通道门固定于负载高度上。如下文将要说明的那样，在供选择的另一个实施例中，通道门也可以安装到底座106上以便进行水平移动。
将具有一个或多个晶片52(示于图10的另一个实施例中)的容器装载盒50，手工或利用自动机构装载到负载高度处的通道板和通道门上。在优选实施例中，容器包括与容器门56紧密配合的容器壳54(图10)，其中容器门56上支撑有盒子50。当适当设置于装置100上时，容器门被支撑于通道门104上，容器壳被支撑于通道板102上。通道门104可包括在其上表面上的多个定位件143，其紧密配合于容器门底部上的沟槽内，以确保容器门适当和可重复的定位在通道门上。
一旦被置于装置100上，借助于配置于通道门104内的闩锁结构145，容器门便与容器壳分离。尽管对本发明来说并不是关键的，但在名称为“具有改进的闩锁机构的可密封的运输容器”的美国专利US4995430中，描述了与这种闩锁机构有关的细节，该专利已授让给本申请人，其全部内容在本申请中引证供参考。通道板102可包括固定夹147(例如示于图11中)，一旦容器壳与容器门脱开，便枢转成与容器壳啮合，以防止容器门与容器壳脱开时容器壳相对于通道板移动。
如果容器门与容器壳脱开，则将信号送给控制电子部件以启动电机114，使线性驱动螺杆120旋转。线性驱动螺杆120的旋转，使支架128、托架130、角撑板134、板102和支撑于通道板上的容器壳，从图1所示的位置垂直向上移动到如图3和5所示的位置。一旦通道板102向上移动到稳固地保持在负载门104的盒子之上的高度时，来自处理工具内的拾取和放置机械手，可通过框架108中的开口109进入，以便从装置100内将盒子和/或各个晶片放入处理工具中，然后在处理完成时再返回。
最好将伸缩盖111围绕装置的侧后边固定于通道板和底座上。在图11和12的供选择的另一个实施例中，局部示出盖111。与这种盖有关的细节披露于名称为“负载通道开启器”的申请号为08/730643的美国专利申请中，该申请在前面已被引证参考。该盖最好包括多个由不锈钢、铝或高强度和低排气的塑料形成的叶片。当盖由塑料形成时，最好它是透明的和UV着色的，以允许操作者观看装置100内的盒子，同时防止500nm以下的环境光进入处理台。当通道板在通道门周围处于负载高度的原位时，叶片垂直地彼此共延伸。当通道板开始上升时，第一片叶片，然后第二片叶片，第三片叶片等向上升起，以使盖子伸缩地延伸。当通道板向上移动时，该盖子提供通道板之下且围绕盒子的小环境，以防止周围环境的污染物与晶片接触或进入处理工具。
处理工具内的压力通常保持在稍高于周围环境的压力，以便处理工具打开连接装置100的通口，清洁空气就从处理工具流入装置100，并通过盖子叶片之间的空间流出装置100。叶片之一可包括可旋转地安装于叶片外表面的铰链上的闸门。如果小环境内的压力对于流体来说变得太大，那么可通过叶片之间的空间适当地逃脱，闸门被推开，释放小环境内的压力。进一步期望在装置100的底座106上配置独立的风扇和过滤系统，用于循环流体和过滤颗粒和污染物。风扇和过滤系统可以使清洁空气、氮或其它流体循环，以去除污染物和使装置100内暴露晶片的表面去除离子。应该理解，盖子可以具有其它结构，例如在通道板侧后附近的折型壁。
尽管在图3和4中只看到局部，但图1和3-7的实施例最好还包括与开口109相邻的屏蔽149，屏蔽149安装于通道板上并从其延伸。屏蔽随通道板一起上升，以露出开口109，从而当通道板位于其升高后的位置时，使盒子和/或晶片由此传输。当通道板在其位于负载高度的原位时，屏蔽149覆盖开口109。当覆盖开口109并且屏蔽上下移动时，屏蔽与围绕开口109的框架之间可稍有间隙。处理工具维持在稍高于周围环境压力的压力下，以便使空气从处理工具通过开口109流出屏蔽与框架之间的间隙。因而，当屏蔽覆盖开口109时，可防止制作中的颗粒和沾污进入处理工具。应该理解，屏蔽可包括一对相邻和平行的屏板。当通道板在其最上端位置时，屏板彼此重叠，在通道板向下移动时，两个屏板一起向下移动直到屏板之一的上边缘与框架顶部啮合，此时屏板被固定。第二屏板继续随通道板向下移动直到通道板再一次与通道门匹配。另外，屏蔽还可包括随通道板一起上下移动的单块屏板。
图1和3-7中所示的相同通用接口和传送机构100还可构成为如图2、8和9所示的那样。特别是，为了从图1和3-7所示的结构将装置100改变为图2、8和9所示的结构，借助通过框架108两侧的开口固定的螺栓150，在其最高位置将通道板102螺栓固定于框架108上。应该理解，在供选择的其它实施例中也可用不是螺栓150的机构定位通道板102。此外，可去除用于将托架130安装到通道板上的角撑板134上的螺杆或螺栓131。替代的该结构包括具有通过螺杆或螺栓固定于托架130上的第一端、和固定于通道门104下表面的第二端的臂152，其中所述螺杆或螺栓与用于第一结构的类似。在该结构中，用于稳固地将通道门安装在底座106上的螺杆或螺栓可去除，此外支杆142也可被去除。因而，在图2、8和9所示的结构中，通道板保持在固定位置，通道门随线性驱动螺杆120的旋转与支架128一起移动。
按照图2、8和9所示的结构，通用接口和传送装置100安装到处理工具上，带有位于图9的线LH所示的大约900mm的负载高度的通道板102和通道门104。在容器装载到通道板和通道门上之后，如上所述，容器门与容器壳脱开。此后，将信号送到控制电子部件，使得电机114启动和使线性驱动螺杆120旋转，将支架、托架130、臂152、通道门104、容器门和盒子，从图2所示的位置向下移动到例如图8所示的位置。一旦通道门降低，使盒子的顶部没有通道门，处理工具内的拾取和放置机械手便将盒子和/或晶片传送到处理工具内，然后在处理完成之后再被送回。
盖(为清楚起见在图中被省略)可围绕装置100的侧后边配置，并在通道板102与底座106之间延伸，以在装置100内限定一小环境。与参照图1和3-7所述的结构不同，通道板与底座之间的距离保持固定，并且在盖中不需要伸缩部。也可由围绕装置100侧后的三个形成为一体的壁形成盖。应该理解，在该结构中还可使用如现有结构中所述的包括伸缩部或可折叠型部分的盖。为了使流体循环和过滤颗粒及污染物，还可包括如上所述的风扇和过滤系统。
在所述本发明的该实施例中，如上所述，容器中的盒子最初装载于装置100上，并由此与容器分开。在本发明的供选择的另一个实施例中，按照上述任一结构，就可以不使用容器，而将盒子直接装载于通道门104上。因此，与容器壳类似的顶部可放置在通道板102上所支撑的盒子上，如上所述，然后升高通道板102(如果按照图1的结构)或降低通道门(如果按照图2的结构)。
尽管在优选实施例中将装置100安装于处理工具上，但应该理解，在供选择的其它实施例中，该装置也可安装于其它装置上，或作为单独的单元使用。例如，该装置可用作单独的单元，在要求手工通入盒子内的晶片处，使盒子与容器分离。
在处理工具被构成为在某一尺寸例如200mm的晶片工作，并且处理工具内的拾取和放置机械手延伸进装置100来获取盒子或单个晶片时，期望盒子或晶片位于相对于机械手的特定位置。可是，目前普遍采用不同尺寸的晶片几何图形，例如150mm和200mm，因而期望在拾取和放置机械手被构成为按200mm的晶片操作的处理工具中可使用150mm的晶片，反之亦然。在这种情况下，装置100内的盒子或晶片的实际位置与定标拾取和放置机械手以找到盒子或晶片的位置之间有偏差。
因此，按照本发明的再一个实施例，代替稳固地安装于底座106(当被构成为LPO时)或臂152(当被构成为分度器时)的通道门，代之以将通道门可移动地安装到板上。该板通过支杆142依次稳固地安装到底座106(当被构成为LPO时)，或稳固地安装到臂152(当被构成为分度器时)。一旦通道板和通道门分离并且准备将晶片盒运送进处理工具时，该板可移动到将盒子位于预定拾取和放置机械手可找到盒子的位置处。这样的实施例也可用于晶片制造中所用的拾取和放置机械手具有相对短的水平范围的情况。在这种情况下，盒子与容器分离之后，可将板向内移动朝向处理工具以便达到机械手可通入的位置。
正如本领域的技术人员所认识到的，为了提供水平移动，通道门可包括在其下表面的一个或多个支架，所述支架围绕旋转安装于板上的一个或多个水平取向的线性驱动螺杆固定。为了旋转线性驱动螺杆，和由此移动支架、容器门和盒子使它们朝向和离开上述处理工具，可提供例如上述的电机和扭矩传输机构。
已知可提供端部操纵器，其包括多个叉或叉齿，能够固定到晶片装载盒的各晶片之间，向上移动以升高各晶片使其离开各自的层架，然后离开盒子返回，将晶片一起传送到处理工具上。也可按相同的方式将晶片返回到盒子。因此，按照本发明的另一个供选择的实施例，利用具有多个叉齿端部操纵器的机械手操作，可使通道门移动入上述的处理工具，以便端部操纵器的叉齿位于盒子中各晶片的下面。然后，可稍稍降低通道门，以便使晶片从其各自的层架转移到端部操纵器的叉齿上。端部操纵器然后带着其上支撑的晶片离开盒子返回。
为了提供既在水平方向又在垂直方向上的移动，在装置100被构成为分度器的情况下，如上所述，通道门可朝向多叉齿端部操纵器水平移动，然后通过固定于通道门的模块驱动组件110稍稍降低通道门。在装置100被构成为LPO的情况下，可将板安装到垂直驱动组件(与固定于通道板的模块驱动组件110分离并且是独立的)上，该垂直驱动组件能够垂直移动板和固定于其上的通道门。从而，通道门可在板上水平移动，该板可相对于底座106垂直移动。按照该实施例的垂直驱动组件，仅需要提供不大于盒中晶片之间的间距的垂直移动。应该理解，在供选择的另一个实施例中，代替如上所述的将水平驱动组件安装于垂直驱动组件上的情况，可将垂直驱动组件安装到水平驱动组件上。当期望从多叉齿端部操纵器将晶片返回盒中时，端部操纵器可将晶片放置在盒中，然后使通道门上升，举起晶片使其离开叉齿并放到盒中的层架上。
在另一个实施例中，代替或除移动之外，可将通道门旋转安装于底座106上。在名称为“负载通道开启器”的申请号为08/730643的美国专利申请中，展示和描述了该结构，该申请在上文中已提及。本实施例例如用于在单个处理工具前面提供单个机构手，以从多个负载部分通入晶片盒的情况。在这样的实施例中，在使晶片盒与容器分离之后，在各负载部分上的板可移动入处理工具，然后朝向机构手向内旋转，以使机构手可从两个负载通道通入晶片和/或盒子。应该理解，通道门可偏心或同心地安装以进行旋转。
下面参照图10-12说明本发明的另一个供选择的实施例。按照该实施例，一对机械爪216a和216b安装在通道板102内或下面，用于在通道板向上移动或通道门向下移动时抓住盒子。与该机械爪有关的详细内容披露于发明名称为“半导体晶片盒垂直移动的方法和装置”的美国专利US5788458中，该专利已在上文中提及。
在图10-12的实施例中，在通道板102向上移动或通道门104向下移动期间的某些点，爪臂216a和216b将存在大体与通常形成于盒子50上的凸耳58相同的水平面上。一旦爪臂216a和216b与凸耳58水平对准，控制电子部件将使通道板与通道门之间的相对运动停止，爪臂216a和216b从其沟槽231a和231b内的缩回位置向内朝向凸耳58移动。
各爪臂216a和216b分别包括具有旋转装于通道板102上的第一端的纵向部件232，和旋转装于各纵向部件232的自由端的卡盘234。各卡盘234可包括槽缝236，当爪臂旋转与盒子50啮合时，在槽缝236中接收凸耳58。通过安装于在通道板102内的轴承(未示出)上旋转安装的轴238，纵向部件232可相对于通道板102旋转。最好安装爪臂216a和216b使其围绕垂直轴旋转。可是，应该理解，爪臂可围绕其它轴旋转。例如，爪臂的纵向部件可安装到具有平行于通道板102的轴的轴上，从而爪臂可围绕水平轴旋转。在这种实施例中，卡盘234相对于纵向部件232以某一角度配置，以确保槽缝236与凸耳58适当匹配。还应理解，轴238可稳定地安装于通道板102内，纵向部件旋转地安装于该轴上。
如螺线管、步进或多极电机、或气动机构等的常规驱动系统可与常规扭矩传输机构一起合作，以将爪臂216a和216b移动到与盒子啮合的位置，并且再返回到沟槽231a、231b内的缩回位置。用底座106中的控制电子部件可控制驱动系统的操作。
通过销钉240可将卡盘234旋转安装于纵向部件232上，该销钉允许卡盘234相对于纵向部件稍稍转动。其它安装结构也是可以的。爪臂传感器(未示出)最好配置于爪臂216a、216b或通道板102上，当爪臂216a和216b分别在原位即完全缩回到沟槽231a、231b内时，和在爪臂处于与盒子的啮合位置上时，该传感器进行检测。此外，当爪臂旋转过规定盒子啮合的位置时爪臂传感器进行检测，并在此后停止爪臂向内的进一步旋转。例如在没有盒子的情况下，爪臂向内旋转，在检测到盒子不在时停止。
如图11所示，在用爪臂216a和216b抓住盒子之后，通道板继续向上移动，或通道门继续向下移动，至少足以使原来缩回在处理工具内的平台242，可从工具延伸到盒子50下的位置。通过控制电子部件可控制平台的操作，处理工具连同控制电子部件为装置100进行工作。
在装置100被构成为负载通道开启器的情况下，一旦平台24延伸，可使线性驱动螺杆120的旋转方向反向，从而降低通道板以便将盒子50降到如图12所示的平台242上。在装置100被构成为分度器的情况下，爪臂216a、216b本身的安装使其相对于通道板可稍稍垂直移动，从而将盒子50降低到平台242上。一旦盒子50设置到平台242上，爪臂216a、216b可脱离凸耳58并分别返回到通道板中沟槽231a、231b内的缩回位置。平台242可缩回以将盒子装载进处理工具内。处理完成之后，可重复上述步骤，将盒子50返回到SMIF容器内。
至此，已描述了固定于处理工具前端的装置100。在供选择的其它实施例中，应该理解，装置100还可是一个独立单元。在这样的实施例中，当其被构成为例如LPO时，该装置使盒子与容器分离，然后移动或旋转其上装有容器门的板，以呈现盒子来根据需要从装置100手工或自动地传送。
参照图13，按照本发明的通道板102还包括光学检测系统170，当通道板通过晶片或晶片通过通道板时检测晶片的各种特性。在系统170与底座下的控制电子部件之间可配置可弯曲的屏蔽电缆带(未示出)，用以传输位置信息或其它信号。通道板102包括第一固定件172和从第一固定件172横过外支撑板中的中心孔175的第二固定件174。如下所述，第一和第二固定件一起容纳光学检测系统的部件。最好激光二极管发射器176安装到第一固定件172内以发射光束178。尽管对本发明来说并不是关键的，但激光二极管发射器176与正规的电源电路和可聚焦的校准透镜形成为一体，并发射670nm波长的可见光束。光束178射向以相对于光束178成45°角取向的光束分离器180，以便使光束178的第一部分182反射过中心孔175，使光束178的第二部分184射过光束分离器180。在配置于通道板102上的第二固定件174内的晶片存在传感器186中接收光束部分182。当如前所述通道板102向上移动或晶片盒向下移动时，晶片存在传感器186可检测盒内各晶片的上升位置。该光束部分182和传感器186还可用于检测横缝(cross-slotted)晶片，和从特定的缝检测是否有晶片。
最好将来自盒子存在传感器186的信息传输到控制电路，并存储在用于晶片映射的存储器中。为了取出晶片而不损伤晶片，计算机利用所存储的信息来准确地设置拾取和放置机械手。
根据与光束分离器187的接触，分割通过光束分离器180的光束部分184。
光束分离器187以一定角度配置，使光束的一部分188以一角度横过通道板的中心开口175进行反射，并由此传输一部分190。在配置于第二固定件174中的盒子槽缝传感器192中，接收光束部分188，其中将传感器192对准来接收光束部分188。光束部分188横过通道板中的中心开口175，以便通过盒中槽缝支撑一部分晶片，配置该槽缝以支撑盒中的晶片。当如上所述通道板102向上移动或通道门104向下移动时，光束部分188和盒子槽缝传感器192可检测特定盒子槽缝的精确升高位置。来自盒子槽缝传感器192的信息可传送到控制电子线路并存储于用于槽缝映射的存储器中，以便可定位拾取和放置机械手，以特定的盒子槽缝的已知高度使晶片返回到盒内。
盒内的晶片通常固定于盒中的适当位置，同时将盒子密封于容器内。例如，如果通道板或通道门移动时使装置受到冲击，一个或多个晶片可能不正确地从盒子突出。并且，在用拾取和放置机械手将晶片从处理工具传递到盒中时，机械手不能完全使晶片就位于各自的槽缝内，一个或多个晶片可能由盒中突出。
因此，通过光束分离器187的光束部分190被镜子194反射，镜子194一起向后180°穿过孔175的前部反射光束部分190。于是，晶片突出传感器196内接收到光束部分190。当通道板或通道门上下移动时，光束部分190和晶片突出传感器196一起检测从盒子前面突出的任何晶片。一旦突出的晶片使传感器196激活，计算机就使得晶片就位机构(未示出)将出位的晶片移动到盒内的适当位置。光束部分190和晶片突出传感器196还可用于检测在通道门的顶部上是否有盒子，如上所述，该信息可输送到控制电子线路。
尽管上面已描述了光学检测系统的优选实施例，但应该理解，还可提供其它检测机构来检测晶片位置和进行晶片映射。例如，IR或阻塞束(block-the-beam)发射器和接收器可代替从二极管176发射的一部分或所有光束部分以及上述传感器。此外，可使用如电荷耦合显示器(CCD)摄像机之类的视频摄像机。重要的是从激光二极管176发射的各光束部分是在大致水平面中传输。因此，通过连续的水平面能够升高通道板或降低通道门的模块驱动组件110的功能部件，大体平行于晶片平面。
尽管已详细地说明了本发明，但应该理解，本发明并不限于说明书中所公开的实施例。本领域的技术人员可进行各种改变、替换和修改，而不会脱离所公开的和所附权利要求限定的本发明的实质或范围。
权利要求
1.在容器与处理工具之间便于传送工件装载盒的装置，该容器包括容器门和容器壳，该装置包括一底座；一固定于所述底座的框架；一包括相对于所述框架可垂直移动的支架的移动组件；一能够支撑容器壳的通道板，所述通道板可固定于所述支架上，以相对于所述框架垂直移动，所述通道板可稳定地固定于所述框架上；一能够支撑容器门的通道门，所述通道门可固定于所述支架上，以相对于所述框架垂直地移动，所述通道门可稳定地固定于所述底座上；和将所述通道板或所述通道门固定于所述支架上的装置。
2.如权利要求1所述的在容器与处理工具之间便于传送工件装载盒的装置，其中所述通道板稳定地固定于所述框架上，用于将所述通道板或所述通道门固定于所述支架上的所述装置，将所述通道门固定于所述支架上。
3.如权利要求1所述的在容器与处理工具之间便于传送工件装载盒的装置，其中所述通道门稳定地固定于所述底座上，用于将所述通道板或所述通道门固定于所述支架上的所述装置，将所述通道板固定于所述支架上。
4.如权利要求1所述的在容器与处理工具之间便于传送工件装载盒的装置，其中还包括在所述底座和所述通道板之间延伸的小环境。
5.如权利要求1所述的在容器与处理工具之间便于传送工件装载盒的装置，其中所述通道门可相对于所述底座水平移动。
6.如权利要求1所述的在容器与处理工具之间便于传送工件装载盒的装置，其中所述通道门可围绕所述底座上的旋转点旋转。
7.一种装置，用于接收工件装载盒并传送工件装载盒和/或工件装载盒内的工件使其离开该装置，该装置包括一底座；一固定于所述底座的框架；一包括相对于所述框架可垂直移动的支架的移动组件；一通道板，所述通道板可固定于所述支架上，以相对于所述框架垂直移动，所述通道板可稳固地固定于所述框架上；一能够支撑工件装载盒的通道门，所述通道门可固定于所述支架上，以相对于所述框架垂直地移动，所述通道门可稳固地固定于所述底座上；和将所述通道板和所述通道门之一固定于所述支架上的装置。
8.如权利要求7所述的装置，用于接收工件装载盒并传送工件装载盒和/或工件装载盒内的工件使其离开该装置，其中将该装置安装到用于处理工件的处理工具上，该装置将工件装载盒和/或工件传送到处理工具。
9.如权利要求7所述的装置，用于接收工件装载盒并传送工件装载盒和/或工件装载盒内的工件使其离开该装置，其中该装置是独立单元。
10.如权利要求9所述的装置，用于接收工件装载盒并传送工件装载盒和/或工件装载盒内的工件使其离开该装置，其中该装置将工件装载盒和/或工件传送给操作者，用以从该装置手工取出。
11.如权利要求7所述的装置，用于接收工件装载盒并传送工件装载盒和/或工件装载盒内的工件使其离开该装置，其中工件装载盒被接收在该装置的工件装载容器内，该装置包括使工件装载盒与盒子装载容器分离的机构。
12.如权利要求7所述的装置，用于接收工件装载盒并传送工件装载盒和/或工件装载盒内的工件使其离开该装置，其中工件装载盒被接收到该装置上而在其附近没有容器。
13.如权利要求7所述的装置，用于接收工件装载盒并传送工件装载盒和/或工件装载盒内的工件使其离开该装置，其中安装所述通道门用以进行水平移动。
14.如权利要求13所述的装置，用于接收工件装载盒并传送工件装载盒和/或工件装载盒内的工件使其离开该装置，其中还包括垂直驱动组件，其独立于所述移动组件，用以使所述通道门垂直移动。
15.如权利要求7所述的装置，用于接收工件装载盒并传送工件装载盒和/或工件装载盒内的工件使其离开该装置，其中还包括将所述通道板安装到所述支架的托架。
16.如权利要求7所述的装置，用于接收工件装载盒并传送工件装载盒和/或工件装载盒内的工件使其离开该装置，其中还包括将所述通道门安装到所述支架的臂。
全文摘要
一种通用SMIF容器接口和晶片盒传送装置(100),可构成为分度器或负载通道开启器。该装置包括具有中心开口(175)的通道板(102)和通道门(104),当没有容器时,所述通道门配置在中心开口内并密封中心开口。该装置还包括线性驱动螺杆(120)、电机(114)和用于旋转线性驱动螺杆的传动装置(118,124,122)。利用线性驱动螺杆可使支架(128)垂直移动。作为分度器时将通道板安装到支架上,以使通道板可在固定的通道门上方垂直移动。作为负载通道开启器时将通道门安装到支架上,以使通道门可在固定的通道板下方垂直移动。
文档编号H01L21/677GK1354891SQ00808427
公开日2002年6月19日 申请日期2000年4月25日 优先权日1999年4月30日
发明者安东尼·C·博诺拉, 爱德华·J·科尔特斯, J·马克·迪帕奥拉, 罗伯特·R·内奇 申请人:阿西斯特技术公司