[发明专利]自动化的材料处置系统

说明书

发明背景

1.发明领域

本发明涉及材料处置系统，更具体地说，涉及工艺设备中用于传输半导体工件保存罐或容器的自动化材料处置系统。

2.早期的相关进展

消费者持续地显露出对比现有型号尺寸更小且更便宜的更高级的电子和电气装置的需求。微电子器件的制造商因而处于需要为器件提供更大容量，同时降低器件成本的较大压力下。用于减少制造微电子器件的材料成本，或者用于减少涉及器件实际制造成本的可能性是有限的。然而，通过提高整个制造过程的效率可显著降低成本。参看图1，其显示了典型的传统半导体制造设备1的透视图。这种制造或处理设备1具有许多以所需阵列形式设置在该设备中的处理舱2。处理舱2包括制造半导体器件的真空和常压处理工具3，4。处理设备1还具有安装在该设备中的自动化材料处置系统，其用于将半导体材料来回地传输到半导体器件中。图1所示的处理设备1中的传统材料处置系统通常包括储料器5、舱间传输系统6和舱内传输系统7。在这种设置中，储料器5用于保存各种处理进程之间的半导体器件，并且定位在处理舱2的开口附近，位于联接处理舱2的公用通道上。舱间传输系统6安装在公用通道中，并与储料器5相连。这就允许半导体器件通过在储料器5之间在舱间传输系统6上移动的合适运载工具来进行传输。如图1中所示，舱内传输系统7具有设置在处理舱中的分段7A-7B，其将位于给定舱开口附近的储料器5联接到该舱的处理工具3，4上。这样，利用在舱内传输系统的相应分段7A-7F上移动的合适运载工具，就可在处理舱的储料器5与该处理舱中的处理工具之间传输半导体器件。

如可从图1中了解到，自动化材料处置系统是在处理设备中进行有效制造过程的其中一个重要因素。利用材料处置系统将半导体材料来回地传输到处理工具中将消耗极大量的时间。的确，为了取得规模经济效应，工艺设备越大，利用材料处置系统从设备的处理工具中来回地传输半导体材料所消耗的时间越多。这样，设备本身的尺寸将受到处理舱的材料处置系统能够将半导体材料传递到处理工具中进行处理、并将处理后的工件运送到储料器以进行最终处理和运输的速度和效率的限制。当前已经做出了通过减少传输时间来提高效率的努力，并且在某些情况下获得了成功。例如，布鲁克斯自动化公司的Aeroloader^TM自动化材料处置系统采用架空轨道上的架空运载工具或在处理工具接口上方的滑梭来传输半导体工件容器。已经在寻找进一步提高在设备周围传输半导体工件的速度和效率的方法。某些传统的材料处置系统采用了单独的或作为系统一部分的传送机或大型传输系统。图1A是传统传送机系统的一部分的局部透视图，例如国际专利出版物WO 03/038,869中所公开的那样，此处置系统是用于传输传统半导体工件容器的传送机系统。图1A中所示的容器F是传统的容器，例如传统的FOUP或SMIF容器。如之前所述，图1A显示了传统系统的传送机轨道CT的一部分。图1A中的轨道CT是图1中系统的一个或多个轨道7A-7F的典型代表。图1A中的传统传送机轨道CT包括一对导轨R1，GR。这种传统的传送机系统使用所示的托盘P来支撑传送机轨道CT上的传统容器F。托盘P具有支撑区域，容器F可承坐在该支撑区域上。托盘P还具有滑槽P1，P2，以允许托盘P跨在传送机导轨R1，GR上。一个滑槽P1是平直的，从而限定了用于导轨中滚子RR的滚动面。另一滑槽P2具有导槽或与导轨GR相配的导键，以便在传输期间沿导轨来引导托盘P。图1A中所示的传统传送机轨道的导轨R1可包括装有动力装置的滚子RR，以驱动导轨上的托盘P。通过恰当的传动装置例如环状传送带，可将滚子RR联接到能够转动滚子的驱动电机上。为了移动托盘P，并因而移动承坐在上面的容器，在图1中所示的传统系统中，电动机转动滚子，并且滚子和托盘滑槽P1之间的摩擦接触导致托盘移动。与导轨GR可滑动地匹配的托盘P的另一滑槽P2在其沿导轨移动时来引导托盘，使托盘的滑槽P1和传动滚子RR之间保持对准。如可从图1A中认识到，托盘滑槽，也即导轨GR和导轨R1中的滚子RR的接触线之间的对准在传统的机械传动式传送机轨道中必须是高度精确的，以允许托盘被确切地驱动到轨道上。传统系统是不能容忍不对准的。这种不对准会产生作用在托盘上的与轨道正交的作用力，导致滑槽P2和导轨GR之间的不合适摩擦和可能的粘合，并增加了对容器的微粒污染。另外，导轨R1上的滚子RR之间的对准必须是精确的，以避免滚子RR和滑槽P1之间的接触线/传动线相对于轨道形成某种角度。因此，通过在安装工艺设备之前制造出夹具中的轨道CT的延长部分，就可在传统系统中获得导轨R1和GR之间的精密对准。然而，轨道的这种延长部分难以安装在工艺设备中，并且费时。传统传送机系统的另一缺点在于，它缺乏将容器定位在沿轨道的预定位置的能力。传统传送机系统可包括用于托盘的定位系统。传统的定位系统包括为其中一个导轨R1提供(例如电子的、光电子的)传感器，当托盘相对于传感器处于预定的区域时，其能够探测托盘P上的特征元件。传感器沿导轨均匀分布。滚子RR单独地或与驱动电机一起地具有可识别滚子旋转的编码器。任何时候，利用导轨传感器和滚子的组合数据，都可确立托盘P的位置。如可认识到的那样，在加速/减速期间，由于滚子RR和托盘之间的可能滑移，传统的定位系统将会不精确，并且托盘在传感器之间的定位仅仅依赖于对滚子转数的计算。摩擦传动和传统定位系统局限性的组合使传统传送机轨道缺乏有效的精确位置控制。传统传送机系统的另一问题在于，半导体材料容器在传输系统上的运动依赖于传输托盘的可用性。如以下将更详细所述，本发明为材料处置系统提供了所需效率。