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CN1608308A - 微型电子基片的自动化加工用的减少占地的工具 - Google Patents

微型电子基片的自动化加工用的减少占地的工具 Download PDF

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CN1608308A
CN1608308A CNA028260678A CN02826067A CN1608308A CN 1608308 A CN1608308 A CN 1608308A CN A028260678 A CNA028260678 A CN A028260678A CN 02826067 A CN02826067 A CN 02826067A CN 1608308 A CN1608308 A CN 1608308A
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CN
China
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substrate
area
bearing
batch
wafer transfer
Prior art date
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Pending
Application number
CNA028260678A
Other languages
English (en)
Inventor
罗伯特·E·拉尔森
肖恩·D·西蒙德特
戴维·C·齐默尔曼
托德·K·麦西耶
奎林·W·马蒂斯
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Tel Manufacturing and Engineering of America Inc
Original Assignee
FSI International Inc
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Publication date
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Abstract

本发明提供微型电子基片的加工工具和方法，其中工具保持高的通过量，而具有比普通的工具显著低的占地，在优选的方面，本发明提供新颖的工具设计，其中多项的工具功能以新颖的方式重叠在工具的X、Y和/或Z－轴上。

Description

微型电子基片的自动化 加工用的减少占地的工具
本申请要求下列申请的优先权：United States Provisional PatentApplication No.60/338,057，filed November 13，2001，under 35U.S.C.§119(e)，commonly owned by the assignee of the presentapplication，并将其整个内容引入此处供参考。
本发明涉及自动化的工具，用于制造微型电子器件，更具体地说，本发明涉及这样的工具，它合并工具结构(例如改变的底板平面)和改变的部件，它允许工具的总的占地减少。在一个方面，此点的实现是借助工具结构，它允许工具的功能叠加在X，Y和/Z轴。在另外方面，此点的实现可以是借助叠加工具的功能在Y轴。
自动化工具的生产线使用于进行许多步骤，它们是制造微型电子器件典型需要的。一个典型的生产线包括一系列的工具，安装在一个制造装置内。可加工的基片，例如过程中的半导体晶片是由工具传送至工具以进行加工步骤的指定程序。
制造装置的生产能力通常受到制造装置内可利用制造空间的限制。为了增加生产能力，装置的尺寸不得不增加和/或现有的空间应需要更有效地利用。通常建立补充的制造空间是耗费巨大的。因此，经常更希望的是更有效地利用现有的空间以增加生产能力。
工具占地是影响如何有效地利用制造空间的一个因素。工具占地是指当工具安装时一个工具使用的占地面积。如果进行相同过程的两个工具具有相同的产量和相同的质量，则带有较小的占地的工具利用空间更有效。
工具产量是影响一个工具如何有效利用制造空间的另一个因素。例如，一个占据一定数量占地面积的工具能够在一个给定的时间阶段加工一定数量的晶片，而一个较大的工具在一个给定的时间阶段能够加工更大数量的晶片。此较大的工具可能在每单位时间和每单位占地面积真实地加工更高数量的晶片，使它在某些情况下使用更为有效。因此，产量和占地经常必须结合到一起考虑，以评价一个工具如何有效地利用制造占地面积。
带有减少的占地和高的产量的工具因此是希望的，因为它们的使用提高了制造占地面积每单位面积的生产能力。在微型电子工业中许多的研究和发展努力是致力于发展更加空间有效的工具，以及对这种工具的愿望保持强烈。
本发明提供加工微型电子基片的工具和方法，其中工具保持高的产量，还具有比普通工具显著低的占地。在优选的方面，本发明提供新颖的工具设计，其中多项工具功能以新颖的方式叠加在X，Y，和/或Z轴。
本发明的不同的方面示于后面所附的权利要求书。
本发明的上述的和其它的优点以及它们的获得方式将明确地表示出来，以及发明的本身将被更好地理解，这时可结合附图参见本发明的实施例的下列说明，其中：
图1是本发明的一个工具的示意的透视图；
图2是在一个生产线上的图1所示的工具的示意的顶视图；
图3是图1工具的更详细的顶视图，并且某些部件已拆除，以更清晰地显示工具的某些布置特点；
图4是图1工具的透视图，并且某些部件已拆除和其中机械手76和94的Z-轴滑片处于两个位置和它们的水平滑板；
图5是图1工具的侧视图，并且某些部件已拆除；
图6是晶片传送系统部分的顶视图，它合并入图1的工具，并且与相对的一对PDO组件(舱门开启器组件)相结合，接合至晶片传送系统；
图7是晶片传送系统部分的透视图，它合并入图1的工具，并且与相对的一对PDO组件相结合，接合至晶片传送系统；
图8是晶片传送系统部分的另一个透视图，它合并入图1的工具，并且与相对的一对PDO组件相结合，接合至晶片传送系统；
图9是在图1的晶片传送系统内使用的一个单独的晶片升降器的部分切除的侧视图，示出当支承一个基片；
图10是一个机械手末端作用器的透视图，它保持在图1的晶片传送系统中使用的一个支座，其中一批基片支承在支座内；
图11是图10的支座的另一个透视图，更详细地示出在末端作用器和支座之间的接合机构；
图12是本发明工具的一个代替的实施例；
图13是本发明的工具的一个代替的实施例；
图14是本发明的工具的一个代替的实施例。
本发明以下说明的实施例并不打算作为详尽的或限制本发明为下列详细说明中的精确的形式，相反，这些实施例的选择的说明是使技术熟练人员能够明确和了解本发明的原理和实践。
结合本发明的原理的一个加工工具10的代表性的实施例示于图1至11。本发明的加工工具10包括壳体32，具有一个前侧面18，侧面20，顶面22和后面24。壳体32是由部件组成的，包括壁板31和下支架33。工具10具有一个宽度沿X-轴方向26延伸，一个高度沿Z-轴方向30延伸，以及一个长度沿Y-轴方向28延伸。工具10的前侧面18设置一个或多个界面，通过它们成批的可加工的电子基片，典型地是装载在一个适当的支座，比如工业标准的前开口统一舱室(FOUP)40内的，能够运输进入工具10和由其取出。为了说明的目的，工具10具有两个这样的界面，制成装载口34的形式。
每个这样的装载口34通常具有一个搁板36，当传送接近和离开工具10时，在它的上面放置一个FOUP40。FOUP40在搁板36上的放置可以使用下列的器件实现：头顶运输车(OHT)，自动引导车(AGV)，个人引导车(PGV)或任何其它适当的运输方法。每个搁板36的开启的侧面最好用一个固定的和/或可开启的壁板41和43覆盖。在优选的实施例中，壁板41和43是用一种透明的耐冲击的材料制造的，比如聚碳酸酯或类似材料，以使每个装载口34能够目视检查。也最好使每个搁板36的至少一个壁板41或43是可开启的，例如向下，向上滑动等，以提供至每个搁板36的直接的通道。一个烟囱35也以一个普通的方式提供由上面至每个搁板36的OHT用的通道。每个装载口34通常包括一个门框42以供接近和离开工具10的内部的开口。每个门框42可以任选地包括一个门或其它适当的阻挡结构(未示出)或类似件，以帮助隔离工具10的内部，这是出于安全的原因。
当使用头顶运输车(OHT)方法由装载口34拾起和落下工业标准的前开口统一舱室(FOUP)40，OHT机构典型地传送FOUP通过一个相关的烟囱35接近和离开一个搁板36。代替地，当使用其它的方法，比如自动引导车(AGV)或者个人引导车(PGV)以接近和离开一个搁板36时，至少一个相关的壁板41和/或43是开启的，以提供至搁板36的通道。出于安全的原因，当壁板41和/或43以这种方式开启时，相关的门框42可以被一个适当的结构封闭(未示出)，比如一个可滑动的壁板，铰接的门或类似件。
希望的是，在工具10的前侧面18上的装载口34是定位在一个适当的高度，它取决于传送FOUP40接近和离开装载口34使用的运输模式，例如，当使用AGV或PGV模式时，多个工业标准规定一个搁板的高度为900mm。此900mm的搁板高度也适合于当OHT与AGV或PGV之一或两者结合使用时。因此，搁板36的希望的高度可以根据这样的实际情况确定。
工具10最好包括三个主要的分段。它们是一个缓冲区44，一个晶片传送系统68，以及一个加工区84。缓冲区44定位邻接工具10的前侧面18。缓冲区提供一个工作空间，其中FOUP40通过装载口34的门框42移动接近和离开工具10的内部。缓冲区44沿着工具的Y-轴尺寸28由前侧面18延伸返回至分离面46。分离面46提供一个物理的障碍在缓冲区44和晶片传送系统68之间。分离面46允许在晶片传送系统68内建立一个小环境，它是相对于缓冲区44隔离的。在本实施例中的分离面46是由壁48，49，50，51和52形成的。壁49和51沿着Y-轴方向28一个长度延伸，因此是横向邻接缓冲区44和晶片传送系统68。因此，缓冲区44的一部分45和47在Y-轴方向上与晶片传送系统68的一部分69重叠。这种重叠允许工具10的总的Y-轴尺寸比没有重叠的普通的工具显著地减少和/或允许在缓冲区44内的存储能力增加。
壁49和51每个具有一个界面，通过它基片74可以传送接近和离开缓冲区44和晶片传送系统68。在优选的实施例中，这些界面制成为工业标准的舱室门开启器(PDO)组件54。每个PDO组件54通常包括一个面板，具有一个空气锁闭结构59，提供了缓冲区44和晶片传送系统68之间的环境控制的出口。每个PDO组件54还具有一个搁板56，在它的上面一个FOUP40可以定位以操作上接合空气锁闭结构59。
每个壁49和51以及因此每个面板58通常至少是基本上平行于Y-轴方向28，以及因此至少是基本上垂直于X-轴方向26。这种取向通常要求FOUP40在由装载口34传送至操作上与一个PDO组件54接合时转动90°FOUP40的这种转动是由缓冲区机械手62操作的。
虽然搁板36的高度可以根据实际的考虑更紧缩，PDO组件54的每个搁板56可以用极大的灵活性定位在缓冲，区44内任何希望的高度上，如果希望这样做。在优选的实施例中，已经发现非常希望的是将每个搁板56定位超过900mm的工业标准高度，例如，高度在1000mm至2000mm的范围内，希望在1300mm至1800mm的范围内，更希望为约1600mm。
这样做产生在PDO组件54，机械手70，机械手76以及基本上晶片传送系统68的全部部件的下面可使用的空间，它能够使用于容纳其它的工具部件，比如机械手控制器，供电板，配电箱，空气/N2分配板，其它过程支持硬件和类似件。因此增加搁板56的高度允许越过工具10的相同的X-Y占地将工具的多项功能重叠。与普通的工具比较，这是显著减少工具10的总占地的另一种方式。升高搁板56还具有实际的效应，允许加工区84内的舱室高度增加，而不会显著地增加晶片传送机械手70的Z-轴冲程(详见下述)，支座传送机械手76(详见下述)，或者加工区机械手94(详见下述)的Z-轴冲程。增加的舱室高度还产生在加工区站88，89和90下面的空间，它能够使用于容纳各种工具部件。再者，在Z-轴上重叠的多项工具的功能有助于减少工具10的总的X-Y轴占地。
一个缓冲区机械手62定位在缓冲区44内以及最好使用于至少是运输FOUP接近和离开装载口34，以及在机械手62的操作范围内的任何其它轨迹，以及接近和离开缓冲区44内的一个或多个存储位置(未示出)，以及在机械手62的操作范围内的任何其它轨迹，和/或接近和离开与PDO组件54的操作上的接合，以及在机械手62的操作范围内的任何其它轨迹。机械手62最好是能够充分地多轴移动，从而使机械手62能够到达在缓冲区44的体积内X，Y和Z坐标任何广阔的希望范围内尽可能多的位置。在实际中，一个六轴的机械手适合使用作机械手62。
机械手62具有底板63，由底板63延伸的铰接活动壁64，以及一个适当的末端作用器66，用于与FOUP40接合。底板63可以安装在缓冲区44的地板53和/或顶板55上，但在一个优选的实施例中最好是顶板安装的。将机械手62安装在顶板55上可以有利地允许机械手下面的空间使用作补充的FOUP存储位置和/或其它的工具功能。这是另外的途径，其中多项工具功能重叠在Z-轴上，更有助于减少工具10的X-Y轴占地。
这里使用的术语“晶片传送系统”通常是指合并入一个工具的一个系统或作为附属件提供给工具的，它由一个或多个基片存储器件，比如FOUP提取可加工的基片，帮助传送这些提取的基片至少部分地接近和离开一个加工站，以及在加工后返回已加工的基片至一个或多个存储器件。本发明的晶片传送系统可以单个的或成批地传送晶片。在某些实施例中，晶片传送系统可以具有部件，例如一个或多个机械手，一个或多个支座或类似件，它传送单独的基片或成组的基片直接地接近和离开一个加工站。在其它的实施例中，晶片传送系统可以具有部件，例如一个或多个支座，一个或多个晶片升降器或类似件，它使用于传送成批的基片接近和离开一个加工站。
这里使用的术语“组批站”通常是指在一个晶片传送系统内的一个位置，在其中两个或多个可加工的基片的一批是使用由一个或多个存储器件提取的基片借助晶片传送系统部件组配的。组批站最好也使用作为一个位置，在其中以前组配的基片批可以在被晶片传送系统部件加工后解批和返回至一个或多个存储器件。
晶片传送系统68的一个优选的实施例是合并入工具10以及如图1-11所示。晶片传送系统68通常是定位在缓冲区44的至少一部分和加工区84的至少一部分之间。虽然工具10最好具有分离面46以环境上隔离晶片传送区68与缓冲区44，如果希望，晶片传送系统68可以不需要环境挡板在晶片传送系统68和加工区84之间。然而，为了说明的目的，任选的分离面86仍包括在内，以提供一个挡板在晶片传送系统68的至少一部分和加工区84之间。
晶片传送系统68提供一个工作空间，在其中存储在FOUP40中的可加工的基片74以一次一个和/或成批地传送，由与一个或两个PDO组件54接合的一个或多个FOUP40至一个组批站73的一个或多个适当的支座72。支座72在加工时和/或按希望任选的存储时保持成批的基片74。当加工结束后，基片可以由位于组批站73内的支座72传送返回至与PDO组件54接合的FOUP40。使用PDO组件54作为在FOUP40和支座72之间的一个传送界面，有助于保护晶片传送系统68和加工区84内的环境的整体性。
晶片传送系统68还提供一个工作空间，在其中保持一个或多个可加工的基片74的一个或多个支座72能够传送接近和离开一个手动站83。晶片传送系统68可以任选地提供一个工作空间，在其中保持一个或多个可加工的基片74的一个或多个支座72能够接近和离开位于晶片传送系统68和/或加工区84内的一个或多个存储地点。
晶片传送系统68可以包括任何种类的部件用于操作基片希望的运输器接近和离开与PDO组件接合的FOUP组件54，接近和离开支座72，接近和离开加工区84和/或接近和离开存储地点。优选的晶片传送系统68的部件包括晶片传送机械手70和支座传送机械手76。晶片传送机械手70定位在分部69内，包括底板71，铰接活动臂75和一个末端作用器77。机械手70的操作范围延伸至少由PDO组件54至至少一个组批站73，允许机械手70在与PDO组件54接合的FOUP40和定位在组批站73内的支座72之间传送基片74。
有利的是使本实施例中的晶片传送机械手76定位在两个相对的PDO组件54之间，允许机械手76容易地在PDO组件54和晶片组批站73之间传送基片74。这种形状允许PDO组件54的Y-轴尺寸和机械手76的Y-轴尺寸重叠，减少工具10需要容纳这些部件的总的Y-轴尺寸。工具10的Y-轴占地与没有这种重叠的普通的工具比较显著地减少。
末端作用器77最好是通过一个可转动的连接器与支臂75接合，从而使末端作用器77能够水平地，垂直地或在包括水平的和垂直的分量的任何希望的取向上扭转。因为基片可以典型地被水平地包容在FOUP40内，但至少基本上是在支座72内垂直的。末端作用器77可以设计为操作成批的基片74和/或单独的基片74。最好，末端作用器77可以使用边缘夹持能力操作单独的基片。
晶片传送机械手70的末端作用器77可以任选地为双侧面的，例如具有能力由末端作用器77的任一侧面夹紧一个基片74。这样的末端作用器能够使用末端作用器77的清洁的基片用的一个侧面拾取基片74，以及随后转动180°，用末端作用器的另一侧面拾取脏的基片74，优点是这样有助于减少由脏的至清洁的基片74的污染的转移。
最好是末端作用器77配备传感能力，最好是光学传感能力，以测绘晶片在FOUP40和/或支座72内的位置。晶片测绘通常是指一个程序，利用它使保持在一个支座，比如一个FOUP40或支座72内的基片被扫描，以确定支座的什么位置被基片占据以及是否有任何的这种基片错位，比如成交叉槽，双槽或类似错位。
在一个优选的实施例中，支座传送机械手76制成为一个多轴的台架，它通常具有至少一个X-轴滑片78和一个Z-轴滑片80。在Z-轴滑片80上末端作用器82使用于接合支座72。在操作中，Z-轴滑片80能够沿着X-轴滑片78的长度向前和向后移动至任何希望的位置，而末端作用器82能够沿着Z-轴滑片80的长度向上和向下移动至任何希望的位置。这种双轴移动允许末端作用器82越过晶片传送系统68内希望的X-Z坐标位置一个广阔的范围沿着一个路径定位和/或移动。有利的是这样允许晶片传送系统68的多个“水平”可使用于基片的操作/存储/加工程序。使用Z-轴尺寸以提供带有多个水平的晶片传送系统68允许晶片传送系统68的不同的特点垂直地重叠，而不是水平地展开。Z-轴的这种应用显著地减少晶片传送系统68的占地以及是另一种方法，其中工具10的X-轴和Y-轴尺寸比普通的工具减少，因为后者的晶片传送操作主要地是仅在一个单独的水平面上进行。
图7和8很好地示出晶片传送系统68的多功能方式，根据它晶片传送系统68可以应用Z-轴以越过一个较小的占地容纳大量的基片操作程序。如图所示，晶片传送系统68可以包括一个组批站73，在其中基片74可以装载(即组批)和卸载(即解批)进入支座72。除了在组批站73供给组批的(或解批的)基片74之外，一个或多个支座72存储补充的工序中组批的基片74可以存储在一个或多个存储缓冲站79内，处于晶片传送系统68的相同的或较高的水平上。使用较高的水平与存储地点全部位于相同水平的普通的工具比较，能够有利地减少工具10的总的占地。为了说明的目的，一批供给的基片74示出存储在缓冲站79，定位邻近和与组批站73在相同水平。其它批的基片74支承在一个支座72上，存储在一个上缓冲站79内，而另一个上缓冲站79是开启和未被占据的。存储基片74的一个支座72也可以存储在手动站83内，在加工前和加工后落下基片74前它处于机械手94拾取基片74的加工区的可操作达到的范围内。
支承一批基片74的支座72的一个优选的实施例示于图10和11。支座72包括侧板120和由侧板120伸出的支臂122。支臂122可以是开槽的以帮助更牢固地保持基片74。支臂122是借助任何适当的连接技术，比如借助螺栓，螺钉，螺纹接合，胶接，焊接，铆钉，托架和类似件刚性地连接至侧板120，以帮助保证基片74是牢固和稳定地支承。为了说明的目的，使用一个或多个螺栓124。托架126和128安装在侧板120上。托架126和128设置器件，使用它们支座72可以分别地与末端作用器82和套筒114接合。上托架126中设置孔134，它设计为可释放地接收末端作用器82的锥度柱132以允许末端作用器82拾取支座72。一个或多个销钉130由锥度柱132的底部向外伸出以及与托架126的一个或多个相应的孔140接合，以防止支座72围绕锥度柱132转动。下托架128设置为可释放地接收一个搁板114的锥度柱136。与锥度柱132类似，锥度柱136的底部也具有一个或多个销钉(未示出)用以与托架128的相应的孔142接合，以防止支座72围绕锥度柱136转动。支座72在技术中也称为“附件”。
图10和11示出，每个支座72最好保持不是正好一批可加工的基片74，而是适当地供给一个或多个，典型地至少两个或更多，最好至少两个或更多所谓的“填充的”或“空载的”晶片74’。如果希望，供给的填充的晶片74’通常停留在每个支座72内以及可以在组批时使用以填充空槽和/或封闭一批供给的基片74的末端。当已加工的基片74解批时，每个这样的封闭或填充的晶片74’可以返回至它们的相应的支座72内的存储位置，从而使它们可以供随后的加工工序使用。
典型地，多个支座72希望定位在晶片传送系统68内，以允许在任何时间多个批的基片74处于过程中。它们典型地存储在可以被支座传送机械手76达到的位置。希望的是，具有至少比支座72数目多一个的可能的存储位置，从而使支座可以按照希望围绕晶片传送系统由一个位置移动至另一个位置。
图6-8示出搁板114的优选的实施例，每个搁板可以使用于在一个站73，79或83有时可释放地保持相应的支座72。在所示的优选的实施例中，每个搁板114基本上是u-形的。希望每个搁板114具有一个向上凸起的锥度柱136，它与支座72上的托架128的相关孔138运动学上接合。锥度柱136最好以非转动的方式与孔138接合。由于这种非转动接合的能力，这种运动学接合能够使支座72精确地定位，从而使末端作用器82容易地拾取和落下支座72。换句话说，手动和拾取能力或类似能力可以合并入接合件自身。因此，由于这种接合更适应与机械手末端作用器较低精度的相互作用，具有这种末端作用器82的机械手的精度可以较不重要。这样一来，适当的机械手和/或它的校正，编程或类似工作的费用可以显著地降低。如以上所述，每个锥度柱136具有一个或多个对准销钉(未示出)，它接合支座72上托架128的一个或多个相应的孔142，以帮助支座72在搁板114上正确的对准，以借助末端作用器82拾取和落下。支座72通常可以在晶片传送系统68内移动，而搁板114通常是固定地紧固在位置上。
一个单独的晶片升降器102可以使用在组批位置73，以帮助下基片74进入(即组批)和/或升起基片74离开支座72(即解批)。单独的晶片升降器102典型地制成一个垂直板，具有适当的厚度，这样它能够配合在一个开启的支座位置的任何侧面上的两个已组批的基片74之间，换句话说，对于支座72内任何给定的三个顺序的基片保持位置，升降器102可以在当仅有第一和第三此种保持位置被占据时配合入开启空间。升降器102还可以任选地具有部件(详见下述)，它能够转动基片74用于对准目的。例如，某些基片74是按照工业标准带缺口的，以及它可能希望将此缺口对准加工用的一个希望的角度取向。作为使用升降器102的部件进行装载进入支座72内的基片74的垂直叠层内缺口对准的一个代替方案，可以使用一个普通的批缺口对准器，以转动晶片叠层和捕捉每个晶片上的缺口，因此停止其转动，直到全部缺口被捕获。叠层作为一个整体能够随后转动，直到全部缺口取向在希望的位置。
图9是一个更详细的图，示出升降器102支承一个基片74。升降器102通常具有一个壳体385，包括一个底端387和一个顶端389。壳体385具有安装孔393，以允许升降器102与一个适当的机构接合，它能够按照希望在X，Y/和/或Z轴方向上移动升降器102。在顶端389基片转动齿轮399和引导滚筒401与基片74的一个支承边缘摩擦地接合。齿轮399的转动导致基片74相应的转动，允许基片74被转动至一个希望的角度取向。电机驱动齿轮395是通过空转齿轮397与基片转动齿轮399可转动地接合。一个适度的真空通过真空管路405建立在齿轮399和滚筒401的附近。一个真空可以通过真空耦合器403建立在管路405内，以帮助清除可能由于基片74和升降器102接合而产生的碎屑。
升降器102和/或操作上支承升降器102的升降器机构可以任选地包括传感能力(未示出)，以允许升降器102和/或此种升降器机构也可以使用于扫描，例如测绘在组批站73的支座72内支承的基片74。在此实施例中，已组批的基片74的底面能够容易地被扫描和测绘。升降器102可以移动以便于此种扫描。这种可移动能力也可以使用于移动升降器102由一个位置至另一个位置，用于基片74的组批和解批以接近和离开支座72。
升降器102通常具有一个垂直延伸的范围，由一个升起的位置至一个降低的位置。在升起的位置，基片74在支座72上面支承足够远，以允许基片74被晶片传送机械手70的末端作用器77夹住。在此位置，基片74能够放置到单独的晶片升降器102上或由它拾取。在降低的位置，基片74降低至支座72内一个支承位置。为了允许升降器102帮助操作准备放入(或可能如此种情况下取出)支座72的下一个基片，变址升降器108变址移动至下一个位置，和/或支座传送机械手76可以偏移支座72至足够远，以使升降器102进入与下一个基片位置操作上对准。有利的是，这种移动能力允许借助使用多个垂直设置的缓冲站79进行组批和解批，而不是仅使用水平设置的缓冲站79，因为基片74能够有利地在这种垂直排列的缓冲站79之间传送。因此，使用这种垂直设置的缓冲站与普通的工具比较能够有利地减少工具10的总的占地。
在代替的实施例中，多个的升降器102可以一起使用或集成为一个单独的较大的升降器系统，以共同地进行多组基片74的组批和解批。例如，如果末端作用器77能够在任何同一时间操作多组基片74，可以使用相应数目的升降器102或较大的集成的升降器，以辅助这些组的组批和解批。有利的是，每个这种升降器102或这种较大的集成的升降器应能够在组批工序时独立地对准多个中一个相应的基片74。
一个清洗站110任选地定位在晶片传送系统68内，以冲洗和干燥末端作用器77，82和/或100，和/或支座72，它按照普通的实践而定。这样做是为了在末端作用器77、82和/或100在使用于操作补充的基片74之前清除化学残留，液体，碎屑等。
再次参见图1-11，共同地，加工区84通常设置一个工作空间，在其中一个或多个基片74经受一个或多个加工处理，典型地是当支承在一个支座72内。
为了说明的目的，工具10的加工区84包括三个不同的加工站，88、89和90，虽然其它的实施例可以按照希望包括或多或少数目的这种站。加工站88、89和90如图所示是沿着Y-轴方向28排列为直线形式，但其它的取向也可使用。例如，加工站可以沿着X-轴26排列，在Z-轴方向30上重叠，排列成一簇和/或类似形式。
典型地，一个或多个适当的加工区机械手可以使用于传送基片74接近和离开加工区84，和/或在不同的加工站88、89和90之间传送。如图所示，一个单独的加工区机械手94最好提供这些能力。机械手94最好制成一个多轴的台架以及包括一个Y-轴滑片96，沿着Y-轴方向27延伸，从而使每个加工站88、89和90处于机械手94的操作达到的范围内。机械手94包括一个Z-轴滑片98，它可以沿着Y-轴滑片96的长度向前和向后移动。末端作用器100安装在Z-轴滑片98上，以及可以沿着Z-轴滑片98的长度向上和向下移动，以充分地以希望的形式操作成批的基片74。任选地，末端处理器100可以与伸缩的，铰接活动的或其它可移动的支承112上的Z-轴滑片98接合，以允许机械手94具有X-Y-Z轴移动的能力。在Y-轴滑片96的一端，Z-轴滑片98定位在晶片传送系统68附近或在某些实施例中甚至在晶片传送系统68内部，从而使末端作用器100能够拾取支座72用于加工或在加工之后落下支座72。在沿Y-轴滑片96的长度的其它相应的位置，末端作用器100能够传送支座72接近和离开加工站88、89和90用于加工和拾取。
最好，一个小环境设置为越过晶片传送区68和/或加工区84，以保持一个无碎屑的空气流围绕晶片组批机械手，晶片叠层和两个台架机械手。任选的离子化栅格也可以按照普通的实践使用于防止静电荷集聚。
如果希望，工具10可以是由一个或多个模件组成的组合件，以便于维护，升级或更换工具10的分部。例如，虚线38示出任选的模件部件之间的可能的边界。在所示的特定的说明性实施例中，一个模件相当于一个缓冲区44，另一个模件相当于一个晶片传送系统68以及一个或多个补充的模件组成一个加工区84。每个模件部件包括区域44、68和84，可以任选地继续细分为较小的模件部件，如果希望这样做，以便于维护，性能，升级或更换等。例如，所示的加工区84是由一个或多个模件的加工站88、89和90组成的。
尤其是，为了改进晶片传送系统的部件的可靠性和维修性，两个PDO组件，晶片传送机械手，它们的控制器(未示出)和附件组(例如支座72和支承它们的阁板114)最好是安装在一个或多个相应的可滚动离开的子组件116上，例如，拖车，它们能够容易地移动离开工具，以便维护，修理，升级和/或更换。这样做还提供通道至台架式机械手76和94，以及返回至缓冲区44。缓冲区44内的机械手62也可以安装在一个拖车上(未示出)，它能够通过缓冲区44的后面拉出进入被晶片传送系统拖车空出的空间，从而由工具取出。最好提供对准特性，以帮助保证当拖车滚动返回位置时，拖车馈定返回至相同的位置。
自动教授能力(或自动校正)可以使用于各种拾取和落下位置的教授，用于缓冲区机械手62，晶片传送机械手70，支座传送机械手76和/或加工区机械手94，以便使在组装或者维修之后工具的安装自动化。
在图1至6所示的工具10的一个代表性操作模式中，一个生产线机械手(未示出)或一个工人(未示出)可以将包容一个或多个可加工的基片74的FOUP40放置到一个装载口34。机械手62通过相关的门框42到达，以夹紧FOUP40和传送FOUP40到缓冲区44内。在一个操作模式中，机械手62可以传送FOUP40至一个开启的PDO组件54，在此处FOUP40工作上接合PDO组件54的空气锁闭结构59。空气锁闭结构59开启，提供由晶片传送系统68的内部进入FOUP40的出口。在另一个模式中，在传送至PDO组件54之前，FOUP40。可以存储在缓冲区44内。
如图6所示，一旦一个FOUP40与空气锁闭结构59接合，晶片传送机械手70传送基片74由FOUP40至组批站73内的一个支座72。基片74可以成批地或一次一个地传送至支座72。最好，基片74是一次一个地传送。在单独的晶片传送的情况下，在晶片传送机械手70拉出一个基片74之后，机械手70转动和转向面对组批站73，进行一个肘节扭转操作(在此情况下可能是顺时针的或反时针的)以翻转基片74由一个水平取向至一个垂直取向。机械手70随后放置基片74到升起的升降机102上，它帮助支承垂直的基片74。升降器102随后降低基片74进入支座72。升降器102或支座72可以变址以探测升降器对准支座72的下一个空位置，其中将放置另一个基片74。此过程继续进行直到希望数目的基片74被传送到在组批站73内支座72内保持的垂直叠层。
工业标准的FOUP通常能够保持多至25个可加工的基片74。然而，每个支座72可以设计为带有较大的容量，例如，在某些实施例中，支座72可以具有能力在同一时间保持50个或更多可加工的基片74。因此，基片74可以组批或解批，它们来自这样一个支座72，接近和离开一个或多个FOUP40，在一个或多个PDO组件54内。
基片74最好是放置入支座72内成面对面和背对背的顺序，并且使每个基片74的器件侧面仅对着另一个基片74的器件侧面。在放置基片74到升降器102之前，在交替的方向，顺时针的和反时针的方向上借助扭转肘节末端作用器77能够容易地实现此点。当然，基片74也可以放置为标准的面对背取向。
机械手70可以任选地增加填充的晶片74’以填充和/或封闭组批的基片74的供给，如果希望这样做。一旦由FOUP40至支座72的传送完成，PDO组件54封闭和由FOUP40解开，以及机械手62存储空的FOUP40在缓冲区44内方便的位置。
使用支座72保持希望数目的基片74，支座传送机械手76拾取支座72和可以传送支座72或者至任何缓冲位置79和随后至手动站83，或者直接至手动站83。在手动站83，加工区机械手94拾取成批的基片74，将它们移动离开支座72以及将它们传送至加工区84用于加工。与此同时，一个新的空支座72可以由手动站83取出和存储在晶片传送区68内直到需要，在清洗站110内清洗或直接传送返回至组批站73用于补充的使用。
一旦基片74的加工以希望的方式结束，机械手94返回成批的基片74至一个空的支座72，在手动站83内等待。支座传送机械手76随后可以传送在支座72内的已加工的一批基片74或者至缓冲位置79以及随后至组批站或者直接返回至组批站73。在组批站73，晶片传送机械手70传送晶片通过一个或两个PDO组件54返回进入一个或多个FOUP。当对于每个FOUP40解批已经结束，缓冲区机械手62传送FOUP或者至一个存储位置和随后至装载口34用于拾取，或直接至装载口34用于拾取。
以上的操作模式是结合如何一批基片74在工具10内被操作来说明的。然而，在实践中多个批将在工具10内不同的加工阶段，以便更充分地利用工具10的容积。因此，例如，在任何一个时间，一批基片可以经受在组批站73内对一个支座72的装载和/或卸载，一个或多个其它批可以经受在晶片传送系统68内在一个阁板114或类似件上的存储，等待继续操作或加工，一个或多个批可以经受在缓冲区44内的存储或操作，和/或一个或多个其它批可以经受在各站88、89和90内的加工。
图12至14说明本发明的代替的实施例，示出另外的途径，其中重叠的工具功能能够提供以减少工具占地，而没有过度的牺牲通过量。在图12至14的每个图中，相同的图号使用于表示与图1至11所示的工具10的实施例的基本上相同的特点。
图12示出一个实施例，其中一个单独的PDO组件54提供用于接近和离开晶片传送系统68和缓冲区44的通道。晶片传送系统68的一部分包容晶片传送机械手70以及缓冲区44的一部分包容PDO组件54，重叠在Y一轴方向上，帮助减少工具的Y-轴尺寸。
图13示出一个实施例，其中一个单独的PDO组件54提供用于接近和离开晶片传送系统68和缓冲区44的通道。在此实施例中，PDO组件54处于分离面46的前面。然而，缓冲区44的此部分被缓冲区机械手62占据，与晶片传送系统68的部分重叠，它包容在Y-轴方向上的晶片传送机械手70，帮助减少工具的Y-轴尺寸。
图14示出一个实施例，其中一对PDO组件54提供用于接近和离开晶片传送系统68的通道。此时PDO组件54设置为与分离面46成一个角度，从而限定一个空穴在它们之间。缓冲区44的一部分包容缓冲区机械手62，占据空穴的一部分，从而使缓冲区44的一部分与包容PDO组件54的缓冲区44的一部分重叠。缓冲区机械手和PDO组件的功能的这种重叠，有助于减少工具10的总的Y-轴尺寸。
在根据本说明书或由这里公开的本发明的实践考虑，本发明的其它的实施例对于技术熟练人员将会明确表示出来。在不脱离下列权利要求书指示的本发明的真空的范围和精神条件下，一个技术熟练人员可以对这里所述的原理和实施例做出各种省略，改进和变动。

Claims (40)

1.一种加工微型电子基片用的装置，此装置包括：晶片操作的第一和第二区域；
第一区域的一个第一重叠区，它在装置的Y-轴尺寸上与第二区域的一个第二重叠区重叠；
一个分离面至少部分地隔离第一区域与第二区域；
在第一区域和第二区域之间的一个通道，至少部分地形成在分离面内，能够在第一区域和第二区域之间传送一个或多个基片；以及
至少一个基片操作机械手，至少部分地定位在第二区域的重叠区内，从而使机械手能够在第一区域和第二区域之间传送一个或多个基片。
2.按照权利要求1的装置，其特征在于，第一区域还包括至少一个门框，通过它一个或多个基片可以在装置的外部和第一区域之间传送。
3.按照权利要求2的装置，其特征在于，还包括至少一个基片操作机械手，定位在第一区域内以及能够在装置的外部和第一区域之间传送一个或多个基片。
4.按照权利要求1的装置，其特征在于，还包括至少一个加工区域，邻接第二区域以及包括至少一个基片加工站。
5.按照权利要求4的装置，其特征在于，装置包括一个晶片传送系统，能够传送一个或多个基片由第二区域至加工区域。
6.按照权利要求5的装置，其特征在于，至少晶片传送系统的一部分是操作上定位在第二区域内，以及至少晶片传送系统的一部分是操作上定位在加工区域内。
7.按照权利要求1的装置，其特征在于，至少一个分离面分离第一区域与第二区域，从而使在第一区域内的一个环境能够脱离第二区域内的一个环境单独地被控制。
8.按照权利要求1的装置，其特征在于，至少在第一区域和第二区域之间的一个通道具有一个舱室门开启器。
9.按照权利要求1的装置，其特征在于，在第一区域和第二区域之间的通道包括一个通道在第一区域的重叠区和第二区域的重叠区之间。
10.按照权利要求1的装置，其特征在于，在第一区域和第二区域之间的通道包括一个通道在第一区域和第二区域的重叠区之间。
11.按照权利要求1的装置，其特征在于，在第一区域和第二区域之间的通道包括一个通道在第二区域和第一区域的重叠区之间。
12.按照权利要求的装置，其特征在于，还包括至少一个补充的通道在第一区域和第二区域之间。
13.一种晶片传送系统，此晶片传送系统包括：
一个组批站，其中来自一个或多个存储器件的一个或多个基片能够传送接近和离开具有多个存储位置的一个存储器件，以组成一批，上述的基片是基本上垂直地存储在存储器件内；以及
一个可传送的升降器，工作以定位基片在存储器件内，上述的升降器可移动至多个位置，以传送基片接近和离开存储器件的一个相关的基片保持位置。
14.按照权利要求13的晶片传送系统，其特征在于，升降器还包括一个基片探测传感器。
15.按照权利要求14的晶片传送系统，其特征在于，传感器由批次下面的一个方向探测在批次内的基片。
16.按照权利要求13的晶片传送系统，其特征在于，还包括至少一个补充的升降器。
17.多个基片进入具有多个基片存储位置的一个存储器件的定位用的一个方法，此方法包括下列步骤：
提供一个第一基片在一个升降器机构上；
相对于存储器件内一个希望的存储位置定位升降器机构；
相对于存储器件移动升降器，从而使第一基片传送至存储器件的希望的存储位置；以及
重复定位以及提供步骤带有至少一个补充的基片。
18.微型电子基片加工用的一个工具，此工具包括：
第一和第二基本上相对的门框，提供在一个第一区域和一个第二区域之间的出口；
至少一个晶片操作机械手设置至少部分地在门框之间以及具有一个移动范围，从而使机械手能够在第一区域和第二区域之间传送基片。
19.微型电子基片加工用的一个工具，此工具包括：
第一和第二门框，提供在第一区域和第二区域之间的出口上述的门框是以彼此之间一个非直线的角度设置，以及每个门框具有一个FOUP装载侧面和一个晶片卸载侧面；以及至少一个晶片操作机械手定位在第二区域内和至少部分地在门框之间和在工具的一个Y-轴尺寸上重叠门框，以及具有一个移动范围，从而使晶片操作机械手能够传送基片接近和离开至少一个门框。
20.在微型电子器件制造中一个有用的工具，此工具包括：
一个加工区域，包括至少一个加工站，其中至少一个过程内的微型电子器件经受一种加工处理；
一个缓冲区域，包括至少一个门框，通过它一个或多个过程内微型电子器件能够传送进入工具和取出；以及
一个晶片传送系统，包括一个或多个通道的至少一部分，沿着它一个或多个过程内的微型电子器件能够传送由缓冲区域至加工区域，其特征在于，晶片传送系统包括一个部分，它与Y-轴尺寸上的缓冲区域的一个部分重叠。
21.按照权利要求20的工具，其特征在于，晶片传送系统还包括第一和第二相对的侧壁，由缓冲区域和晶片传送区域之间的相应的障碍至少部分地在Y-轴方向上延伸，以及其中至少一个侧壁具有至少一个门框，通过它一个或多个过程内的微型电子器件能够在缓冲区域和晶片传送区域之间传送。
22.传送供给的进入一个支座的一个方法，此方法包括下列步骤：
使用一个升降器机构，以帮助降低一个或多个基片进入支座的相应的基片保持位置；
移动升降器机构至一个预定的基片保持位置；以及
使用移动的升降器机构以降低一个或多个补充的基片进入支座的相应的保持位置。
23.保持可加工的微型电子基片用的一个系统，此系统包括：
一个支座，包括多个基片存储位置，能够保持多个基片；
一个保持器件，能够至少部分地支承支座；以及
一个接合机构，使用它支座与保持器件可释放地接合，其特征在于，接合机构包括一个锥度柱定位在支座或保持器件之一上，它与另一个接合机构的一个相关的孔可释放地接合。
24.按照权利要求23的系统，其特征在于，锥度柱与孔以一种非转动的方式可释放地接合。
25.按照权利要求23的系统，其特征在于，保持器件是一个阁板。
26.按照权利要求25的系统，其特征在于，阁板是定位在一个晶片传送系统内，包括在Z-轴方向上多个水平。
27.按照权利要求23的系统，其特征在于，保持器件是一个末端作用器，连接至一个机械手。
28.按照权利要求23的系统，其特征在于，还包括一个第二保持器件和一个第二接合机构，使用它第二保持器件与支座可释放地接合。
29.按照权利要求23的系统，其特征在于，接合机构包括一个向上凸起的柱，设置在保持器件上以及一个托架，连接至支座，它具有多个对准孔能够接收凸柱，上述的凸柱和托架组成协作结构，它至少部分地防止凸柱在托架内转动。
30.多批的可加工的微型电子基片的一个加工方法，此方法包括下列步骤：
在一个第一支座内第一次供给的基片部分地组批；
在组批结束之前中断第一次供给的组批；以及
在一个第二支座内第二次供给的基片至少部分地组批或解批。
31.按照权利要求30的方法，其特征在于，还包括步骤是在第二次供给的基片至少部分地组批或解批之后存储部分地组批的第一次供给的基片和重新在第一支座内第一次供给的基片的组批。
32.按照权利要求30的方法，其特征在于，部分组批的，第一次供给的基片存储在一个晶片传送系统内，它包括缓冲区位置在Z-轴方向上的多个水平。
33.多批的可加工的微型电子基片的一个加工方法，此方法包括下列步骤：
在一个第一支座内部分地解批第一次供给的基片；在解批结束之前中断第一次供给的基片的解批；以及
在一个第二支座内第二次供给的基片的至少部分的组批或解批。
34.按照权利要求33的方法，其特征在于，还包括步骤是在第二次供给的基片至少部分地组批或解批之后存储部分地解批的第一次供给的基片和重新在第一支座内第一次供给的基片的解批。
35.按照权利要求33的方法，其特征在于，部分地解批的第一次供给的基片是存储在一个晶片传送系统内，它包括在Z-轴方向上多个水平上缓冲位置。
36.一批微型电子基片的一个加工方法，此方法包括下列步骤：
提供一个支座，上述的支座包括多个基片保持位置；
存储至少一个填充的基片在支座的一个预定的基片保持位置；
由一次或多次供给的可加工的基片在支座内准备一批可加工的基片；
集成至少一个填充的基片进入此批；
加工此批基片；以及
加工此批基片之后将此批基片解批，上述的解批包括一个步骤是返回至少一个填充的基片至支座内一个预定的保持位置。
37.按照权利要求36的方法，其特征在于，解批的步骤包括一个步骤是返回至少一个填充的基片至一个不同的支座内的一个预定的存储位置。
38.一个包括一个支座的一个晶片传送站，上述的支座包括多个基片保持位置，其特征在于，至少一个填充的基片是存储在一个预定的基片保持位置。
39.微型电子基片的一个加工方法，此方法包括下列的步骤：
存储至少一个填充的基片在一个支座内；
形成一批可加工的基片在支座内；以及
集成至少一个填充的基片进入此批。
40.微型电子基片的一个加工方法，比方法包括下列的步骤：
加工一批基片，上述的批次包括至少一个填充的基片；以及
在加工此批后，由一个支座将此批解批，上述的解批包括一个步骤是存储至少一个填充的基片在支座内。
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