專利名稱：在空中傳送期間穩(wěn)定襯底的載體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造系統(tǒng)，更具體的，涉及在制造設(shè)備中襯底載體的傳送。
背景技術(shù)：
在制造設(shè)備中襯底載體的傳送，例如在襯底處理位置之間和/或從存儲(chǔ)位置到處理位置，至少部分通過升降機(jī)來完成，例如，空中傳送(OHT)系統(tǒng)?？梢栽O(shè)計(jì)OHT沿包括直線部分和/或彎曲部分的傳送路徑同時(shí)傳送許多襯底載體。例如，傳送路徑的直線部分沿著安裝(populated)有清潔室(cleanroom)的連續(xù)噴嘴(mouth)的清潔通道，或沿著包含連續(xù)的襯底處理位置的制造接口(factory interface)的清潔室。因此，傳送路徑的彎曲部分采取離開清潔通道并進(jìn)入清潔室的方式，或與此相反。
這種OHT系統(tǒng)包括可旋轉(zhuǎn)元件和載體支架。例如，可旋轉(zhuǎn)元件可以懸掛在升起的高度(例如，在制造設(shè)備的上方)并且在升起的高度通過/沿傳送路徑旋轉(zhuǎn)。載體支架可以連接到可旋轉(zhuǎn)元件，用來接受和支撐襯底載體，并且以預(yù)定的間隔隔開，例如，可以根據(jù)OHT要運(yùn)載的襯底載體的尺寸確定，考慮這種載體間的間隔能夠避免在傳送、裝載和/或卸載操作期間的機(jī)械干擾。
從這種OHT的載體支架上去掉被載體(即，“拾取”)和在這種OHT的載體支架上裝載襯底載體(即，“放置”)的功能至少要求一定程度的精度。例如，在任何給定時(shí)刻可能需要OHT的載體支架或由其支撐的襯底載體的位置的精度和/或可預(yù)測(cè)性。而且，需要對(duì)裝載和卸載設(shè)備相對(duì)于OHT的運(yùn)動(dòng)的良好控制。例如防止在襯底載體中存儲(chǔ)的襯底不受控制的移位和/或在過度振動(dòng)和/或沖擊期間保護(hù)襯底不被損壞等重要目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)依賴于這種精度和/或這種控制的存在。如此，需要提供改善對(duì)沿處理位置間的傳送路徑傳送的襯底載體的位置和方向控制的方法和裝置(例如，控制襯底載體相對(duì)于OHT的可旋轉(zhuǎn)元件的位置和方向)。
發(fā)明概述在本發(fā)明的第一方案中，提供第一裝置，用于襯底載體的處理位置間的空中傳送。第一裝置包括(1)空中傳送機(jī)構(gòu)；(2)掛在空中傳送機(jī)構(gòu)上的襯底載體支架，適于接受和支撐襯底載體；以及(3)穩(wěn)定裝置，適于限制襯底載體和襯底載體支架相對(duì)于空中傳送機(jī)構(gòu)的搖擺。
在本發(fā)明的第二方案中，提供第二裝置，用于襯底載體的處理位置間的空中傳送。第二裝置包括(1)空中傳送機(jī)構(gòu)；(2)掛在空中傳送機(jī)構(gòu)上的襯底載體支架，適于接受和支撐襯底載體；以及(3)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定裝置，適于限制由襯底載體支架支撐的襯底載體的搖擺。
在本發(fā)明的第三方案中，提供第三裝置。第三裝置包括(1)適于接受和支撐襯底載體的襯底載體支架；以及(2)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定裝置，連接到襯底載體支架并且適于限制由襯底載體支架支撐的襯底載體的搖擺。
在本發(fā)明的第四方案中，提供第四裝置。第四裝置包括(1)襯底載體，適于連接到襯底載體支架并由襯底載體支架來支撐；以及(2)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定裝置，連接到襯底載體，并且在襯底載體由襯底載體支架來支撐時(shí)，適于限制襯底載體的搖擺。
在本發(fā)明的第五方案中，提供第一方法，用于襯底載體的處理位置間的空中傳送。第一方法包括(1)在空中傳送機(jī)構(gòu)上懸掛襯底載體支架；(2)使用襯底載體支架來支撐襯底載體；(3)傳送襯底載體；以及(4)限制襯底載體與襯底載體支架之間相對(duì)于空中傳送機(jī)構(gòu)的搖擺。根據(jù)本發(fā)明的這些和其它方案提供許多其它方案。
通過下面的詳細(xì)介紹、附帶的權(quán)利要求書和附圖，本發(fā)明的其它特征和方案將變得更加顯而易見。
附圖簡(jiǎn)介

圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性襯底載體傳送系統(tǒng)的側(cè)面正視圖。
圖2是圖1的OHT系統(tǒng)的一部分的側(cè)面正視圖，其中襯底載體沿傳送路徑運(yùn)載，其中襯底載體和載體支架可能已經(jīng)偏離容易交換的位置和方向。
圖3是用于傳送多個(gè)襯底載體的本發(fā)明的OHT系統(tǒng)的一部分的側(cè)面正視圖，還包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的穩(wěn)定機(jī)構(gòu)。
圖4是用于傳送多個(gè)襯底載體的本發(fā)明的OHT系統(tǒng)的一部分的側(cè)面正視圖，其中穩(wěn)定機(jī)構(gòu)適于與根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的襯底載體的表面相互作用。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例用于傳送多個(gè)襯底載體的本發(fā)明的OHT系統(tǒng)的一部分的側(cè)面正視圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例用于傳送多個(gè)襯底載體的本發(fā)明的OHT系統(tǒng)的一部分的側(cè)面正視圖。
詳細(xì)介紹之前引入的在2003年8月28日申請(qǐng)的標(biāo)題為“System For TransportingSemiconductor Wafer Carriers”的美國(guó)專利申請(qǐng)No.10/650,310(代理案號(hào)No.6900)公開了在處理位置之間傳送襯底載體的空中傳送系統(tǒng)。這里公開的OHT系統(tǒng)包括在制造設(shè)備工作期間不斷運(yùn)動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)元件。這種引導(dǎo)可旋轉(zhuǎn)元件通過其傳送路徑的處理位置間OHT的恒定速度高于一般的處理位置間的襯底傳送速度。例如，可旋轉(zhuǎn)元件沿其傳送路徑的恒定速度可以超過2-3米/秒或更高?？尚D(zhuǎn)元件通常不能停止或慢下來，以配合相對(duì)于載體支架拾取或放置襯底載體的過程。
在許多情況下，可以認(rèn)為相對(duì)于一直旋轉(zhuǎn)的OHT的載體支架拾取和放置襯底載體的過程的性能限制在有限的時(shí)間框或時(shí)間“窗口”中。就高的傳輸速度而言，根據(jù)傳送速度和/或與特定處理工具或?yàn)镺HT服務(wù)的裝載口(loadport)相鄰的裝載和卸載裝置(例如，襯底載體處理機(jī))的水平移動(dòng)距離(例如，“行程”)的可用空間受限制的程度，與拾取和放置有關(guān)的時(shí)間窗口可能較窄，特別是與作為襯底載體交換功能的一部分降低旋轉(zhuǎn)速度和/或都停下來的其它類型的OHT對(duì)應(yīng)的拾取和放置的時(shí)間窗口相比。因此，例如，該特性要在良好的機(jī)械精度/定位方面投入更多的資金，從而避免對(duì)在襯底載體交換期間儲(chǔ)存的襯底造成過多的振動(dòng)和/或沖擊損壞。
能夠在適宜的傳送路徑中在一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)彎(turn)中與某些OHT系統(tǒng)的移動(dòng)的可旋轉(zhuǎn)的元件(例如，恒速移動(dòng))交換襯底載體。但是，其它一些OHT系統(tǒng)只能在沿傳送路徑的直線段的專用交換位置(例如，在傳送路徑的轉(zhuǎn)彎之間)中進(jìn)行這種交換。選擇后一種方案的一個(gè)原因在于，在某些傳送應(yīng)用中，在恒速交換期間，沿名義上的直線實(shí)現(xiàn)協(xié)同操作的設(shè)備之間的定位比沿曲線更容易和/或方便。限制在傳送路徑的直線段進(jìn)行交換的另一個(gè)原因是在襯底載體以較高的速度沿傳送路徑的曲線段通過時(shí)向心加速度的潛在的復(fù)雜作用。
但是，本發(fā)明人已經(jīng)觀察到即使在傳送路徑的直線段進(jìn)行交換也可能存在潛在的復(fù)雜化。具體的，本發(fā)明人注意到，通過限制在直傳送路徑段進(jìn)行這種交換未必能夠使在OHT的連續(xù)運(yùn)動(dòng)的元件(例如，可旋轉(zhuǎn)元件、載體支架和/或傳送的襯底載體)與用于進(jìn)行載體交換的潛在的快步的高加速度傳送設(shè)備(例如，包括襯底載體處理器和它們的末端操縱裝置)之間提供足夠精度的任務(wù)變得容易。例如，即使當(dāng)由OHT傳送的襯底載體保持牢固的固定在它們各自的載體支架內(nèi)，并且當(dāng)使懸掛該襯底載體的可旋轉(zhuǎn)元件與預(yù)定的OHT傳送路徑的直線段接近一致(例如，通過專用滾輪、軌道和/或其它類型的驅(qū)動(dòng)/引導(dǎo)設(shè)備良好的引導(dǎo)可旋轉(zhuǎn)元件)時(shí)，襯底載體仍以阻礙平滑的載體交換的方式傾向于偏離最佳位置和方向(例如，相對(duì)于可旋轉(zhuǎn)元件)。因此，無論這種交換發(fā)生在傳送路徑的轉(zhuǎn)彎中或沿直線部分，對(duì)襯底載體的位置和方向的良好控制都是要首先考慮的。
圖1是示例性襯底載體傳送系統(tǒng)101的側(cè)面正視圖。襯底載體傳送系統(tǒng)101包括用來，例如，沿處理位置間的傳送路徑(未示出，延伸進(jìn)入圖1的圖紙中)，傳送多個(gè)襯底載體105的OHT系統(tǒng)103，以及用來相對(duì)于OHT系統(tǒng)103拾取和/或放置襯底載體105的襯底載體處理器107。OHT系統(tǒng)103包括可旋轉(zhuǎn)元件109。可旋轉(zhuǎn)元件109一般為垂直方向，例如，可以通過沿其一個(gè)縱向邊緣支撐并垂下的帶子形成。這種可旋轉(zhuǎn)元件沿縱向方向(即，傳送路徑的方向)為連續(xù)結(jié)構(gòu)，或者包括沿縱向方向連續(xù)排列的多個(gè)連接的段?？尚D(zhuǎn)元件109可以是具有如此結(jié)構(gòu)和/或由這種材料構(gòu)成，從而在傳送路徑的縱向方向中提供牢固的幾何(例如，尺寸上的)穩(wěn)定性。
申請(qǐng)入觀察到，在襯底載體傳送系統(tǒng)101的OHT系統(tǒng)103中采用這種可旋轉(zhuǎn)元件109可以提供重要的益處。例如，如果小心引導(dǎo)并保持形狀基本為直的，則這種可旋轉(zhuǎn)元件109相對(duì)于在傳送路徑的直線段中由重量引起的下垂或彎曲表現(xiàn)出良好的自然剛性。而且，這種可旋轉(zhuǎn)元件109可以針對(duì)施加橫向形狀提供力(apply laterally-oriented shape-supplying force)(例如，保持垂直方向的彎曲失效(flexure-defeating vertical orientation))和/或橫向引導(dǎo)力(使可旋轉(zhuǎn)元件109與，例如，包括許多轉(zhuǎn)彎的，預(yù)定傳送路徑接近一致)提供足夠的表面積。此外，具有高長(zhǎng)寬比(例如，橫向(即，垂直于傳送路徑)較小)的這種可旋轉(zhuǎn)元件109具有顯著的橫向撓性。如此，可旋轉(zhuǎn)元件可以很好地適合在傳送路徑中通過轉(zhuǎn)彎的功能，特別是具有較小半徑的轉(zhuǎn)彎。
可旋轉(zhuǎn)元件109還具有在制造設(shè)備周圍形成連續(xù)(例如，水平方向)環(huán)的能力。這有助于保證可旋轉(zhuǎn)元件109不偏離傳送路徑，并且可以將旋轉(zhuǎn)(驅(qū)動(dòng))力施加/傳送到可旋轉(zhuǎn)元件109。對(duì)于預(yù)定的該環(huán)的總長(zhǎng)度和/或受張緊控制影響的程度(參看上面關(guān)于縱向幾何穩(wěn)定性的介紹)，長(zhǎng)度值可以用作間歇和/或有規(guī)律的位置計(jì)算的基礎(chǔ)。例如，該長(zhǎng)度值可用來提供為監(jiān)視和/或確定或預(yù)測(cè)正在沿傳送路徑傳送的各個(gè)襯底載體和/或襯底載體的組的位置提供可靠的數(shù)據(jù)，以及可檢測(cè)的帶子特征的位置，用來監(jiān)視可旋轉(zhuǎn)元件109自身的旋轉(zhuǎn)位置和/或旋轉(zhuǎn)速度。
也可以使用其它類型的可旋轉(zhuǎn)元件，或者與可旋轉(zhuǎn)元件109組合，或者代替。例如，可以使用水平方向的帶子作為末端沒有連接形成環(huán)的可旋轉(zhuǎn)元件(例如，形成適于通過更大的傳送路徑曲折前進(jìn)的段型結(jié)構(gòu))。
OHT系統(tǒng)103還包括一個(gè)或多個(gè)突出111，支架111在橫向或垂直方向具有較大的剛性。例如，支架111在垂直方向具有足夠的剛性，以支撐可旋轉(zhuǎn)元件109和所有其它設(shè)備(以及襯底105和這里包含的任何襯底)的重量，而不會(huì)以危及要水平對(duì)齊或要經(jīng)過的在垂直方向(即，當(dāng)從側(cè)面看時(shí))不能描述為曲線或弓形的簡(jiǎn)單斜面的傳送路徑的安全的方式彎曲。作為另一個(gè)例子，支架111具有足夠的水平剛性，從而為可旋轉(zhuǎn)元件109可靠地定義在水平面中的基本為直線的傳送路徑(即，當(dāng)從上面看時(shí))。例如，支架111還包括與可旋轉(zhuǎn)元件109相互作用的用來調(diào)節(jié)設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)部件(未示出)，從而相對(duì)于突起111以預(yù)定的高度懸掛可旋轉(zhuǎn)元件109、通過至少部分由支架111定義的傳送路徑(例如，傳送路徑總體上可以由支架111的連續(xù)的直線和/或曲線部分以及其它直線和/或曲線突起或類似的設(shè)備定義)驅(qū)動(dòng)可旋轉(zhuǎn)元件109和/或提供并保持可旋轉(zhuǎn)元件109的垂直方向(例如，有利于抵抗由重量引起的下垂)。
在圖1中，正好示出了由OHT系統(tǒng)103支撐的襯底載體105，從而為了襯底載體105與襯底載體處理器107平滑交換的目的使襯底載體105的位置和方向(例如，相對(duì)于OHT系統(tǒng)103)正確。襯底載體處理器107包括以適于與襯底載體105連接(例如，從下面)、適于將襯底載體105插入(例如，升高)到傳送路徑中和適于將襯底載體105從傳送路徑中退出(例如，降低)的活動(dòng)部分113的形式的末端操作裝置。例如，活動(dòng)部分113包括一個(gè)或多個(gè)柱銷，襯底載體105包括適于布置在頂部并且與柱銷相互作用的一個(gè)或多個(gè)互補(bǔ)的凹槽。如果需要的話，襯底載體處理器107還包括一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器或類似的運(yùn)動(dòng)賦予設(shè)備(motion-imparting equipment)(未示出)，在襯底載體處理器107與OHT系統(tǒng)103之間交換載體期間，沿和/或相對(duì)于傳送路徑增加、保持或降低襯底載體處理器107的活動(dòng)部分113的速度。襯底載體處理器107的活動(dòng)部分113例如通過互補(bǔ)元件的柱銷-凹槽配合，適于為襯底載體105提供穩(wěn)定的支撐，從而當(dāng)襯底載體105固定在活動(dòng)部分113上時(shí)，特別是在高水平加速度的情況下(例如，在實(shí)際放置/裝載之前都在正加速度期間，以及例如在實(shí)際拾取/卸載之前都在負(fù)加速度期間)，活動(dòng)部分113與襯底載體105可靠的一起移動(dòng)。
OHT系統(tǒng)103還包括多個(gè)載體支架115，載體支架115具有用來接受襯底載體105的互補(bǔ)安裝部件119并且在由OHT系統(tǒng)103進(jìn)行襯底載體105的處理位置間的傳送期間用來支撐襯底載體105的第一安裝部件117。例如，載體支架115的第一安裝部件117包括向下延伸的指狀物，襯底載體105的安裝部件119包括適于放在指狀物上面的凸緣(也可能是其它結(jié)構(gòu))。載體支架115的第一安裝部件117和襯底載體105的安裝部件119包括一個(gè)或多個(gè)運(yùn)動(dòng)部件(未示出)，從而在由OHT系統(tǒng)103在處理位置之間移動(dòng)襯底載體105期間相對(duì)于OHT系統(tǒng)103的載體支架115提供襯底載體105的實(shí)際位置和/或方向。例如，運(yùn)動(dòng)總件可以基本上防止襯底載體105相對(duì)于載體支架115旋轉(zhuǎn)(即，相對(duì)于滾動(dòng)、傾斜和偏航固定襯底載體105的方向)。對(duì)于另一個(gè)例子，運(yùn)動(dòng)部件起作用，來保證襯底載體105相對(duì)于載體支架115的位置保持可靠的固定，例如，沿除+z方向之外的每個(gè)軸(即，垂直向上的方向，例如，在相對(duì)于OHT系統(tǒng)103的可旋轉(zhuǎn)元件109拾取和/或放置期間允許襯底載體105移動(dòng)的方向)。
每個(gè)載體支架115還包括第二安裝部件121，通過第二安裝部件121，載體支架115附著到OHT系統(tǒng)103的可旋轉(zhuǎn)元件109上。例如，第二安裝部件121適于使載體支架115固定相對(duì)于可旋轉(zhuǎn)元件109的垂直和橫向位置，還在傳送路徑的方向在可旋轉(zhuǎn)元件109上固定縱向位置。例如，第二安裝部件121還使載體支架115相對(duì)于可旋轉(zhuǎn)元件109固定方向，從而當(dāng)在OHT系統(tǒng)103上已經(jīng)放置了襯底載體105時(shí)，并且當(dāng)襯底載體105的安裝部件119相對(duì)于載體支架115的第一安裝部件117牢固的固定時(shí)，襯底載體105相對(duì)于可旋轉(zhuǎn)元件109呈現(xiàn)出基本相同的固定位置和方向，襯底載體105相對(duì)于載體支架115適于假設(shè)(參看上述介紹)。
或者，第二安裝部件121適于允許載體支架115相對(duì)于可旋轉(zhuǎn)元件109選擇性的移動(dòng)位置和/或方向。例如，第二安裝部件121具有在載體支架與可旋轉(zhuǎn)元件109之間柔性連接的特點(diǎn)，例如，可以包括沿傳送路徑和/或沿垂直方向的一個(gè)或多個(gè)允許相對(duì)滑動(dòng)的滑軌，和/或允許繞固定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的鉸鏈方案，和/或例如包括在空腔中的球或萬(wàn)向節(jié)的球形繞軸旋轉(zhuǎn)方案。但是，為了本發(fā)明的目的并且與這里公開的方法和裝置相結(jié)合，如最初介紹的固定方向和固定位置(例如，相對(duì)于除+z方向之外的所有方向)的方案可以提供更好和/或更可靠的整體相對(duì)交換精度。
圖2是圖1的OHT系統(tǒng)103的一部分的側(cè)面正視圖，其中襯底載體105沿垂直進(jìn)入圖2的圖紙的方向的傳送路徑運(yùn)載，但是其中襯底載體105和載體支架115可能已經(jīng)圖1所示的偏離容易交換的位置和方向。例如，即使襯底載體105的安裝部件119在載體支架115的第一安裝部件117內(nèi)保持良好的位置(即，沒有發(fā)生移位)，并且載體支架115的第二安裝部件121保持牢固地附著在可旋轉(zhuǎn)元件109上，該位置和方向的偏離也可能發(fā)生。襯底載體105與載體支架115的組合的子組件的傾斜有助于這種偏離。這種偏離是由于在包括襯底載體105和載體支架115的子組件的重心123(例如，認(rèn)為重力125起作用的位置)與認(rèn)為可旋轉(zhuǎn)元件109施加垂直支撐力129的受力點(diǎn)(resolved point)127之間垂直未對(duì)準(zhǔn)造成的。即使例如通過沿其深度的上部131施加的水平方向的形狀支撐和引導(dǎo)力很好的引導(dǎo)可旋轉(zhuǎn)元件109，相對(duì)于未支撐/未引導(dǎo)的下部133，可旋轉(zhuǎn)元件109也會(huì)受到影響而出現(xiàn)無論多么小的彎曲。例如，由上述垂直未對(duì)準(zhǔn)產(chǎn)生的力矩使可旋轉(zhuǎn)元件109產(chǎn)生無論多么小的變形(例如，彈性的)，從而襯底載體105和可旋轉(zhuǎn)元件109偏離圖1所示的對(duì)準(zhǔn)位置和空間方向。
襯底載體105適于儲(chǔ)存多個(gè)襯底。例如，用來存儲(chǔ)多達(dá)25個(gè)襯底的襯底載體105可以是前開口的同一的容器或FOUP。申請(qǐng)人觀察到，隨著每個(gè)附加的襯底插入或從FOUP中取出，至少一部分FOUP表現(xiàn)出有效重心在空間中移動(dòng)，并且即使在包含相同數(shù)量的襯底的FOUP中，對(duì)于沒有達(dá)到滿負(fù)載的每種不同的負(fù)載結(jié)構(gòu)，有效重心在空間中的位置也可能不同。例如，襯底載體處理器107(圖1)能夠在載體交換操作期間調(diào)節(jié)襯底載體處理器107的活動(dòng)部分113與OHT系統(tǒng)103之間的進(jìn)入角，以補(bǔ)償傾斜角的變化，從而保持良好的對(duì)準(zhǔn)。但是，考慮到基于FOUP負(fù)載結(jié)構(gòu)的不同的可能的傾斜角的絕對(duì)數(shù)量，如果在某些情況下是不可能的，則可以證明提供不工作(on-the-fly)的進(jìn)入角的方案是不切實(shí)際的。
向心和/和離心力也有助于這種偏離。例如，當(dāng)可旋轉(zhuǎn)元件109經(jīng)過傳送路徑中的轉(zhuǎn)彎時(shí)，離心力135作用在載體/支架子組件的重心123上。在可旋轉(zhuǎn)元件109中出現(xiàn)與離心力135相反的向心力137，并且可以認(rèn)為向心力137作用在受力點(diǎn)127上。從而出現(xiàn)有助于子組件產(chǎn)生向轉(zhuǎn)彎外側(cè)傾斜的力矩。
本發(fā)明人還觀察到，在經(jīng)過傳送路徑中的轉(zhuǎn)彎之后，隨著載體/支架子組件釋放在經(jīng)過轉(zhuǎn)彎時(shí)吸收的(和/或以離心傾斜的形式存儲(chǔ)的)勢(shì)能的釋放(例如，逐漸的經(jīng)過多次擺動(dòng)的過程)，載體/支架子組件可能繼續(xù)(例如，持續(xù)短暫的時(shí)間)相對(duì)于在可旋轉(zhuǎn)元件109下面的正常的懸掛位置從一側(cè)到另一側(cè)振動(dòng)或擺動(dòng)(例如，參看圖1)。
當(dāng)載體/支架子組件進(jìn)入或離開傳送路徑中的給定轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于除殘留的勢(shì)能之外的其它原因也可能振動(dòng)和/或呈現(xiàn)/保持傾斜。例如，通過作用在經(jīng)過附近的轉(zhuǎn)彎的其它(例如，相鄰的)襯底上的離心加速度，或者通過具有不同負(fù)載結(jié)構(gòu)(例如，導(dǎo)致不同的傾斜程度)的相鄰襯底載體產(chǎn)生由圖2上用作用在受力點(diǎn)127上的發(fā)射力139表示的力和/或振動(dòng)，并且可以通過可旋轉(zhuǎn)元件109傳遞到載體支架115。結(jié)果，可旋轉(zhuǎn)元件109可以臨時(shí)變形和/或習(xí)慣于彈性變形。而且，例如，可以沿相對(duì)于傳送路徑的一個(gè)或多個(gè)方向(例如，橫向、縱向等)驅(qū)動(dòng)襯底載體和它們的載體支架進(jìn)行周期性的搖擺運(yùn)動(dòng)，作為靠近或遠(yuǎn)離以一定頻率時(shí)間的力或振動(dòng)源的結(jié)果，結(jié)合和/或驅(qū)動(dòng)整個(gè)系統(tǒng)的局部自然頻率。還可以觀察到具有精度降低作用的其它影響，例如，空氣動(dòng)力學(xué)的影響、由于部分磨損引起的局部未對(duì)準(zhǔn)等。任何或所有這種影響可能引起對(duì)引導(dǎo)和/或校正襯底載體105或包括襯底載體105和載體支架115的子組件的位置和方向偏離的需要。
本發(fā)明人觀察到，在例如之前引入的、共同受讓的、共同登記的2003年8月28日申請(qǐng)的標(biāo)題為“Substrate Carrier Handler That Unloads SubstrateCarriers Directly From a Moving Conveyor”的美國(guó)專利申請(qǐng)序列號(hào)10/650,480(代理案號(hào)No.7676)中公開的OHT系統(tǒng)的情況下，例如要求襯底載體處理器的活動(dòng)元件與OHT的可旋轉(zhuǎn)元件實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)速度匹配對(duì)準(zhǔn)的載體交換期間，即使在載體處理器的活動(dòng)元件與OHT的可旋轉(zhuǎn)元件之間存在很小的位置和方向未對(duì)準(zhǔn)(例如，由于上述傾斜、擺動(dòng)和或振動(dòng)引起的)，也可能顯著降低在活動(dòng)元件與OHT可旋轉(zhuǎn)元件之間可實(shí)現(xiàn)的精度。隨著處理位置之間傳送速度的增加，該問題也隨之增加，例如，這種不精確的來源對(duì)于處理位置間襯底載體傳送吞吐量表現(xiàn)為重要的限制因素。
可以采用本發(fā)明中提供的裝置和方法對(duì)襯底載體和/或載體/支架子組件提供位置和/或方向校正。例如，本發(fā)明的裝置和方法可以保護(hù)，并且減少或最小化精度降低對(duì)上面討論的在襯底載體交換過程中存在的作用的影響。結(jié)果，能夠進(jìn)行更平滑的載體交換，特別是在較高的速度下。而且，可以沿傳送路徑在比已經(jīng)嘗試過的鄰近傳送路徑的曲線段直線段上更接近曲線段的位置的直線段進(jìn)行交換，從而可以實(shí)現(xiàn)更緊湊的制造設(shè)備布局。
圖3是用于傳送多個(gè)襯底載體105的本發(fā)明的OHT系統(tǒng)103a的一部分的側(cè)面正視圖，其中OHT系統(tǒng)103a類似于圖2的OHT系統(tǒng)103，還包括穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141(在圖3中以示意方式顯示)。穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141適于與載體支架115相互作用，從而在襯底載體105沿OHT系統(tǒng)103a的傳送路徑傳送時(shí)，校正和/或防止其位置和/或方向的偏離。例如，穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141可以設(shè)置在固定的位置，并引入OHT系統(tǒng)103a(例如，穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141連接到OHT系統(tǒng)103a的支架111(圖1)，從而利用突起111固有的剛度)，和/或連接到制造設(shè)備的上方的剛性部分。
穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141可以通過穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141與載體支架115的實(shí)際接觸或者它們之間的非接觸相互作用(例如，通過磁吸引力/排斥力，或者通過插入定向氣墊)對(duì)載體支架115的互補(bǔ)反作用表面(complementary reaction surface)145施加導(dǎo)向力143。也可以施加導(dǎo)向力143，從而在載體/支架子組件中產(chǎn)生力矩147，導(dǎo)向力143和力矩147的組合足以抵消上面介紹(參看圖2)的引起載體/支架子組件偏離正確位置和方向?qū)?zhǔn)的一個(gè)或多個(gè)力和/或力矩。
穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141適于在放置在OHT系統(tǒng)103a的可旋轉(zhuǎn)元件109兩側(cè)的載體支架115的一個(gè)或多個(gè)反作用表面145上尋址(address)和/或與載體支架115相互作用。穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141與載體支架115的通過事件(passing instance)的相互作用有規(guī)律地出現(xiàn)(例如，由穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141尋址載體支架115的每個(gè)通過事件，從而校正和/或防止長(zhǎng)期的局部未對(duì)準(zhǔn))或根據(jù)需要進(jìn)行(例如，只有要求位置和/或方向調(diào)整的載體支架115的通過事件由穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141尋址)。例如，在沿傳送路徑的預(yù)先確定(例如，已知的不平衡點(diǎn)或在傳送路徑中非常急的轉(zhuǎn)彎的情況下)的偏離/未對(duì)準(zhǔn)方向的位置，可以使穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141只沿OHT系統(tǒng)103a的可旋轉(zhuǎn)元件109的一側(cè)尋址載體支架115，如圖3所示。再例如，在傳送路徑中已知偏離/未對(duì)準(zhǔn)將成為問題的位置，當(dāng)時(shí)不能預(yù)先確定偏離/未對(duì)準(zhǔn)的方向(例如，由于重心位置不斷變化的位置的襯底載體105的通過事件或在襯底載體105的通過事件的部分傾向于在OHT系統(tǒng)103a的可旋轉(zhuǎn)元件109的下面擺動(dòng)的情況下)，可以使穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141沿OHT系統(tǒng)103a的可旋轉(zhuǎn)元件109的兩側(cè)尋址載體支架115(例如，根據(jù)需要)或者有規(guī)律的尋址每個(gè)載體支架。
如上所述，載體支架115的任何合適的表面可以包括反作用表面145，包括載體支架115的第二安裝部件121的一個(gè)或多個(gè)部分，或者載體支架115的第一安裝部件117的一個(gè)或多個(gè)部分。而且，載體支架115的反作用表面145的例子可以采取許多不同形狀中的一種或多種，包括平坦或彎曲的，并且包括許多不同方向中的一個(gè)，包括大致水平的、大致垂直的或者相對(duì)于水平和/或垂直傾斜的。此外，所有或部分反作用表面145或者相對(duì)于載體支架115的剩余部分固定，或者適于相對(duì)于載體支架115移動(dòng)，例如，如采用穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141的特定實(shí)施例所要求的。也可以構(gòu)成穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141，從而在載體支架115相對(duì)于可旋轉(zhuǎn)元件109的運(yùn)動(dòng)(例如，擺動(dòng)、振動(dòng)、傾斜等)接近不能接受的程度之前(例如，偏離對(duì)準(zhǔn)條件到在與OHT系統(tǒng)103a交換載體期間存在足以損壞儲(chǔ)存的襯底的風(fēng)險(xiǎn))，通常不與載體支架115的反作用表面145接觸(和/或不實(shí)現(xiàn)非接觸相互作用)。
圖4是用于傳送多個(gè)襯底載體105的本發(fā)明的OHT系統(tǒng)103b的一部分的側(cè)面正視圖，其中OHT系統(tǒng)103b類似于圖3的OHT系統(tǒng)103a，除了示意性繪出的穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141適于與襯底載體105的互補(bǔ)反作用表面149相互作用，而不是與圖3的OHT系統(tǒng)103a的載體支架115類似表面相互作用?？梢栽贠HT系統(tǒng)103b中采用穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141，從而不使襯底載體105的安裝部件119相對(duì)于載體支架115的第一安裝部件117發(fā)生移位(unseated)，和/或不破壞通常由載體支架115提供的對(duì)襯底載體105的有效控制。
類似于圖3中的反作用表面145，襯底載體105的反作用表面149為許多不同形狀中的一種，包括平坦或彎曲的，并且包括許多不同方向中的一個(gè)，包括大致水平的、大致垂直的或者相對(duì)于水平和/或垂直傾斜的。也可以構(gòu)成穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141，從而在襯底載體105運(yùn)動(dòng)到接近不能接受的程度之前(例如，擺動(dòng)、振動(dòng)、傾斜等)，通常不與襯底載體105的反作用表面149接觸(和/或通常不實(shí)現(xiàn)非接觸相互作用)。
圖5是用于傳送多個(gè)襯底載體105的本發(fā)明的OHT系統(tǒng)103c的一部分的側(cè)面正視圖，其中OHT系統(tǒng)103c為圖3所示的OHT系統(tǒng)103a的實(shí)施例，具有類似于其介紹的特性，并且在下面介紹附加的特性。參考圖5，OHT系統(tǒng)103c包括類似于圖3的載體支架115的載體支架115a，并且提供以懸臂的形式從載體支架115的一個(gè)或多個(gè)放在中間的元件橫向延伸的凸緣151的一個(gè)或多個(gè)反作用表面145(例如，從載體支架115的第一安裝部件117的一個(gè)或多個(gè)例子(instance))。OHT系統(tǒng)103c還包括類似于圖3的穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141的穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141a，并且包括一個(gè)或多個(gè)滾輪153，每個(gè)滾輪153適于(如下面所述，通過軌跡直接或間接)接觸載體支架115a的凸緣151的一個(gè)或多個(gè)反作用表面145，用來引導(dǎo)載體支架115a和/或校正載體支架115a的位置和/或方向偏離(例如，相對(duì)于OHT系統(tǒng)103c)。
OHT系統(tǒng)103c的穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141a還包括可旋轉(zhuǎn)的放在可旋轉(zhuǎn)元件109的一側(cè)或兩側(cè)上的多個(gè)滾輪153。穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141a還包括一個(gè)或多個(gè)軌跡155，并且可以一起利用沿可旋轉(zhuǎn)元件109的給定側(cè)連續(xù)縱向放置的滾輪組153來驅(qū)動(dòng)或被軌跡155驅(qū)動(dòng)?？梢允姑總€(gè)這種軌跡155實(shí)現(xiàn)引導(dǎo)或校正與載體支架115a的接觸，在此期間，可以使軌跡155以足以匹配沿傳送路徑的載體支架115a的通過事件的線速度的速度旋轉(zhuǎn)，從而減小和/或消除軌道155摩擦載體支架115a并通過滑動(dòng)磨擦產(chǎn)生微粒的可能性。每個(gè)軌跡155由任何合適的材料構(gòu)成，例如，防顆粒產(chǎn)生的材料。
例如，可以根據(jù)需要使軌跡和/或輪間歇的、循環(huán)的或連續(xù)的旋轉(zhuǎn)。需要連續(xù)旋轉(zhuǎn)，從而完全排除摩擦產(chǎn)生的微粒，并且避免滾輪153(和/或軌跡155)經(jīng)受不能接受的高級(jí)別的旋轉(zhuǎn)加速度(例如，足以在OHT系統(tǒng)103c中產(chǎn)生過度振動(dòng)的加速度)。這種加速度由滾輪153(和/或軌跡155)與載體支架115a的突然接觸(例如，由于不匹配的速度)引起和/或在與載體支架115a接觸之前旋轉(zhuǎn)速度的快速旋轉(zhuǎn)跳動(dòng)(ramp-up)引起。因此，滾輪機(jī)械連接和/或通過例如圖5所示的致動(dòng)器156等一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，例如，致動(dòng)器包括任何合適類型的電動(dòng)機(jī)或扭轉(zhuǎn)裝置。致動(dòng)器156是OHT系統(tǒng)103c的一部分，可以安裝到OHT系統(tǒng)103c的支架111(圖1)上，和/或安裝到其它結(jié)構(gòu)上，例如，制造處上方。或者，根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，軌跡和/或輪通常不由致動(dòng)器或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并通過與載體支架115a的通過事件接觸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。
圖6是用于傳送多個(gè)襯底載體105的本發(fā)明的OHT系統(tǒng)103d的一部分的側(cè)面正視圖，其中OHT系統(tǒng)103d為圖3所示的OHT系統(tǒng)103a的實(shí)施例，具有類似于以上介紹的特性，并且在下面介紹附加的特性。參考圖6，OHT系統(tǒng)103a的每個(gè)載體支架115包括一個(gè)或多個(gè)支撐滾輪157，每個(gè)支撐滾輪157安裝在載體支架115上，用來相對(duì)于載體支架115軸向旋轉(zhuǎn)，并且沿傳送路徑直線運(yùn)動(dòng)。OHT系統(tǒng)103d還包括類似于圖3的穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141的穩(wěn)定機(jī)構(gòu)141b，并且包括一個(gè)或多個(gè)軌道159，每個(gè)軌道159適于接受載體支架115的支撐滾輪157的一個(gè)或多個(gè)反作用表面145(和/或使用移動(dòng)軌跡)，用來引導(dǎo)載體支架115和/或校正載體支架115的位置和/或方向偏離(例如，相對(duì)于OHT系統(tǒng)103d)。
如上所述，這里不需要為任何軌道159或支撐滾輪157指定任何特殊的方向，可以采用任何合適的方向，只要相應(yīng)的軌道159和支撐滾輪157完全彼此對(duì)準(zhǔn)，用于襯底載體引導(dǎo)或校正襯底載體的位置或方向的偏離的目的。此外，可以使每個(gè)支撐滾輪157旋轉(zhuǎn)，從而使反作用表面145相對(duì)于軌道159的相應(yīng)表面實(shí)現(xiàn)凈切線速度為零，從而，例如，根據(jù)需要，避免彼此之間循環(huán)的或連續(xù)的摩擦。在使每個(gè)支撐滾輪157旋轉(zhuǎn)的實(shí)施例中，可以采用類似于圖5的致動(dòng)器156的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器，或其它合適的旋轉(zhuǎn)裝置，并且可以安裝這種電動(dòng)機(jī)或旋轉(zhuǎn)裝置，與載體支架115一起移動(dòng)。在其它實(shí)施例中可以采用被動(dòng)旋轉(zhuǎn)的支撐滾輪157，并且可以以與圖5所述類似的方式進(jìn)行這種被動(dòng)旋轉(zhuǎn)。每個(gè)支撐滾輪157和軌道159可以由任何合適的材料構(gòu)成，例如，防顆粒產(chǎn)生的材料。
上述介紹僅公開了本發(fā)明的特定實(shí)施例；落入本發(fā)明的范圍內(nèi)的以上公開的方法和裝置的修改對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員是顯然的。
雖然主要結(jié)合晶片介紹了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，無論構(gòu)圖與否，例如，硅襯底、掩模、標(biāo)線片(reticule)、玻璃板等其它基板也可以采用本發(fā)明；和/或采用用來傳送和/或處理這種基板的裝置。
應(yīng)當(dāng)理解，在一些實(shí)施例中，只要穩(wěn)定裝置適于防止或限制襯底載體與襯底載體支架之間的搖擺，穩(wěn)定裝置可以是(1)兩個(gè)部分的裝置，一部分連接到襯底載體或襯底載體支架，另一部分連接到與其鄰近的；或者(2)一個(gè)部分的裝置，連接到襯底載體或襯底載體支架，并且適于與其相鄰表面接觸，或者連接到相鄰的襯底載體或襯底載體支架，并且適于與襯底載體或襯底載體支架的表面接觸。
因此，雖然結(jié)合本發(fā)明的特定實(shí)施例公開了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，其它實(shí)施例也落入由附帶的權(quán)利要求書限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于在處理位置之間空中傳送襯底載體的裝置，包括空中傳送機(jī)構(gòu)；襯底載體支架，從空中傳送機(jī)構(gòu)懸垂下來并且適于接受和支撐襯底載體；以及穩(wěn)定裝置，適于限制襯底載體和襯底載體支架相對(duì)于空中傳送機(jī)構(gòu)的搖擺。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中穩(wěn)定裝置可操作地連接到襯底載體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中穩(wěn)定裝置還適于與襯底載體相互作用，從而相對(duì)于空中傳送機(jī)構(gòu)校正襯底載體的位置或方向偏離，從而限制襯底載體和襯底載體支架相對(duì)于空中傳送機(jī)構(gòu)的搖擺。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的裝置，其中穩(wěn)定裝置還適于與襯底載體相互作用，從而防止襯底載體的安裝部件相對(duì)于相應(yīng)的襯底載體支架的安裝部件發(fā)生移位。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中穩(wěn)定裝置可操作地連接到襯底載體支架。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的裝置，其中穩(wěn)定裝置還適于與襯底載體支架相互作用，從而相對(duì)于空中傳送機(jī)構(gòu)校正襯底載體支架的位置或方向偏離，從而限制襯底載體和襯底載體支架相對(duì)于空中傳送機(jī)構(gòu)的搖擺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中穩(wěn)定裝置包括連接到襯底載體的一個(gè)或多個(gè)滾輪；以及軌道，適于接受一個(gè)或多個(gè)滾輪；以及其中至少一個(gè)引導(dǎo)襯底載體支架，并校正襯底載體支架相對(duì)于空中傳送機(jī)構(gòu)的位置或方向偏離，從而限制襯底載體和襯底載體支架相對(duì)于空中傳送機(jī)構(gòu)的搖擺。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中穩(wěn)定裝置適于減小穩(wěn)定裝置與襯底載體支架之間的摩擦，從而減少在傳送期間產(chǎn)生的微粒。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，其中穩(wěn)定裝置還包括連接到一個(gè)或多個(gè)滾輪的軌跡；以及軌道適于通過軌跡接受一個(gè)或多個(gè)滾輪。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的裝置，還包括用來旋轉(zhuǎn)一個(gè)或多個(gè)滾輪的致動(dòng)器。
11.一種用于在處理位置之間空中傳送襯底載體的裝置，包括空中傳送機(jī)構(gòu)；襯底載體支架，從空中傳送機(jī)構(gòu)懸垂下來并且適于接受和支撐襯底載體；以及旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定裝置，適于限制由襯底載體支架支撐的襯底載體的搖擺。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定裝置包括一個(gè)或多個(gè)滾輪，適于接觸襯底載體支架；以及其中至少一個(gè)引導(dǎo)襯底載體支架，并校正襯底載體支架相對(duì)于空中傳送機(jī)構(gòu)的位置或方向偏離，從而限制由襯底載體支架支撐的襯底載體的搖擺。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，其中旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定裝置包括軌跡；以及一個(gè)或多個(gè)滾輪適于通過軌跡接觸襯底。
14.根據(jù)權(quán)利要求12的裝置，還包括用來旋轉(zhuǎn)一個(gè)或多個(gè)滾輪的致動(dòng)器。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其中旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定裝置適于減小旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定裝置與襯底載體支架之間的摩擦，從而減少在傳送期間產(chǎn)生的微粒。
16.一種裝置，包括適于接受和支撐襯底載體的襯底載體支架；以及旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定裝置，連接到襯底載體支架并且適于限制由襯底載體支架支撐的襯底載體的搖擺。
17.一種裝置，包括襯底載體，適于連接到襯底載體支架并由襯底載體支架來支撐；以及旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定裝置，連接到襯底載體，并且在襯底載體由襯底載體支架支撐時(shí)，適于限制襯底載體的搖擺。
18.一種用于在處理位置之間空中傳送襯底載體的方法，包括使襯底載體支架從空中傳送機(jī)構(gòu)懸垂下來；用襯底載體支架支撐襯底載體；傳送襯底載體；以及限制襯底載體與襯底載體支架之間相對(duì)于空中傳送機(jī)構(gòu)的搖擺。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中限制襯底載體與襯底載體支架相對(duì)于空中傳送機(jī)構(gòu)的搖擺包括接觸襯底載體支架，以限制襯底載體與襯底載體支架相對(duì)于空中傳送機(jī)構(gòu)的搖擺。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在空中傳送期間穩(wěn)定襯底的載體的方法。在第一方案中，提供第一裝置，用于襯底載體的處理位置間的空中傳送。第一裝置包括(1)空中傳送機(jī)構(gòu)；(2)掛在空中傳送機(jī)構(gòu)上的襯底載體支架，適于接受和支撐襯底載體；以及(3)穩(wěn)定裝置，適于限制襯底載體和襯底載體支架相對(duì)于空中傳送機(jī)構(gòu)的搖擺。還提供了大量的其它實(shí)施例。
文檔編號(hào)B24B37/04GK1636845SQ20041009543
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月13日
發(fā)明者邁克爾·R·賴斯, 埃里克·A·恩格爾哈德特, 羅伯特·B·勞倫斯, 馬丁·R·埃里奧特, 杰弗里·C·赫金斯 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料有限公司