专利名称：设有晶片输送机械臂用嵌入座的大气压下晶片输送模件及其实施方法
技术领域：
本发明大体上是关于一种半导体工艺设备的工艺模件(module)间的晶片输送，尤其是关于用来建立该设备的特定模件及其实施方法，使在减少该设备所占面积的同时，得以实施在半导体工艺设备各个工艺室之间的晶片输送。
背景技术：
在半导体装置的制造中，工艺处理室之间相互接合以输送晶片或衬底(例如，在互连的工艺室之间输送)。这般的输送通过用来移动晶片的输送模件来运作，例如，可通过互连的工艺室的相邻壁部中所设置的狭缝或接口来予以输送。举例而言，输送模件大多与各种衬底处理模件来合并使用，可包括半导体蚀刻系统、原料沉积系统、及平板显示蚀刻系统。基于对洁净程度和高处理精度的需求愈来愈高，在处理步骤期间及处理步骤之间，已经愈来愈有必要降低人为介入的互动干扰程度。此类的需求，已经部分符合了作为中界工艺设备采用的真空输送模件的运作方式(基本上维持在一较低气压的状况，例如，真空状况)。通过一例子来说明，一真空输送模件可实质地装设在储存有衬底的一个或更多超净储存设施、以及可正确地处理衬底(例如，蚀刻或沉积)的数个衬底处理模件之间。依据这种方式，当需要一衬底来加以处理时，位于输送模件中的机械臂可被用来从储存设施中拿取一选取好的衬底，并将其放置到数个工艺(处理)模件中的一个。
如熟悉此技术领域的技术者所熟知，在数个储存设施和工艺模件用来“输送”衬底的输送模件的装配，常被视为一种”多室工具结构”系统。图1A即描述一典型的半导体工艺多室结构100，其用来说明与一真空输送模件106相互联系的各种工艺室。真空输送模件106与三个工艺模件108a-108c相连接，而这三个模件可个别最佳化以施行各种工艺。藉由一范例说明，工艺模件108a-108c可被用来执行变压器耦合等离子体(TCP，Transformer Coupled Plasma)衬底蚀刻、分层沉积、和/或溅射。
与真空输送模件106相连的是一载入锁(load lock，载入室)104，其可用来将衬底导入真空输送模件106中。载入锁104可连接到一收纳有衬底的超净室102。载入锁104除了供作拿取及供应的机构之用，也可当作真空输送模件106和超净室102之间的压力变化介面。因此，当超净室102维持在大气压力状态下，真空输送模件106可保持一定压力(例如，真空)。为了符合与日俱增的洁净需求和高处理精度，通过机械臂110将晶片从超净室102传送到载入锁104，以减少在处理步骤期间和处理步骤之间的人为介入干扰程度。
图1B说明了沿着一轨道112而架设的以前技术的机械臂110，该轨道位于设置在超净室102中的晶片盒114和两个载入锁104间。具有晶片盒114和机械臂110的超净室102维持在大气压力的状态下，故这些元件可被视为大气压下输送模件116的元件。机械臂110可在两端部118a和118b之间沿着线性的轨道而横向移动，以将晶片120笔直地从晶片盒114中移出。亦即，在移出晶片120期间，该晶片120必须与在Y轴方向延伸的晶片输送轴122校齐。该校齐的传输动作已被使用来避免像过去在晶片传送期间欲控制机械臂所遭遇到的困难，例如，在机械臂于延伸运动中被移动的同时，机械臂基部也在一垂直轴上旋转(θ运动)。
该载入锁104对立于晶片盒114而架设，且其具有的前端面或晶片输送面124与轨道112平行并在x轴方向延伸。通常，在机械臂110(此处也可为轨道112)和载入锁104之间必须要有一最小距离(此距离沿着载入锁104的晶片输送轴122)以供传输晶片120之用。该最小距离是指，在位于机械臂旋转中心轴126上的机械臂110没有旋转的状态下，机械臂110用来将一晶片108笔直地传送到一载入锁部的最小距离，该最小距离可被视为一晶片输送距离，或晶片进料距离。该晶片进料距离是以尺度线127来加以描述，该尺度线127具有互为反向的两个箭头且在轨道112和载入锁104的前端面124之间延伸。该晶片进料线，或尺度线127，在与晶片输送轴122平行的Y轴方向中延伸且尺度线127和晶片输送轴122都跟轨道112和x轴垂直。
机械臂轨道122的大小和机械臂轨道122的润滑需求，已经导致机械臂轨道112在Y轴方向中相对地太长的问题。同样地，因为轨道122的润滑剂暴露于外，使得其在超净室102中变成一个肮脏的元件。另外，晶片输送距离127的长度必须能将机械臂100或轨道112和载入锁104的前端面124加以隔离。以往，整个晶片进料距离的长度，或在Y轴方向延伸的尺度线127长度，一直都是介于轨道112和晶片输送面124之间。合并大气压下输送模件116和真空输送模件106的占地面积通常是通过这些模件116和106所占的底层面积来加以定义，因此该占地面积是与沿着X和Y轴的底层面积范围成比例。因此，在X轴方向中相对而言较长的轨道112长度，以及在Y轴方向中延伸的整个晶片输送距离127，合力构成这些模件106和116的占地面积大小。如图1B和1C所示，在Y轴方向中，占地面积尺度线130的长度决定了占地面积的大小。举例而言，可观察到，在Y轴方向中延伸的整个晶片输送距离127的长度为占地面积尺度线130的一部份。论及建构并维护此般设备的超净运作环境所增加的成本费用，则极需减少其所导致的占地面积大小。另外，如果设备的占地面积可以更小，生产量即可在具有同样大小的超净室空间的情况下增加。
回顾以上所述，所需要的，是一种不需要轨道存在(该轨道的相对长度在Y轴方向中较长)的机械臂，且该机械臂没有轨道润滑的问题。同样地，因为存在一晶片输送距离的最小长度(其必须将机械臂和载入锁的晶片输送面予以隔离)，故需要一种能避免整体最小长度在Y轴方向中延伸的方式，举例而言，如此在Y轴方向中延伸的占地面积尺度线130的长度就不会包括该整体最小长度。另外，在将晶片输送到载入锁的操作中，在机械臂从延伸运动中被移动的同时，不需要旋转位于垂直轴上的机械臂基部。
发明内容
广泛而言，本发明是通过将一载入锁晶片输送面以一锐角相对于占地面积尺度线而设置，以满足以上的需要，使占地面积尺度线的长度不会包括晶片输送距离(其用来将机械臂和载入锁的晶片输送面予以隔离)的整体最小长度。
当两个相邻的载入锁被设置以便和机械臂合并使用，两个载入锁晶片输送面则定义了一嵌入座，也可说是被嵌入，其中各个晶片输送面以一锐角而相对于占地面积尺度线。此外，本发明更设置了一旋转用所架设的的机械臂(该旋转位置相对于晶片盒和被嵌入的载入锁晶片输送面是为固定的)以符合以上的需求，通过此般配置，可避免机械臂轨道的使用。同样地，虽然该固定位置是以最小晶片输送距离来与两个晶片输送面中的每一面予以隔离，因为这些输送面成一锐角，故仅有一部份(非全部)的最小晶片输送距离包含于(或延伸于)占地面积尺度线的长度(或方向)中。
本发明通过由将机械臂的至少一部分设置在由相邻载入锁晶片输送面所形成的嵌入座中，以达到这些结果，而在将晶片传送到载入锁期间，于机械臂在延伸运动中被移动的同时，并不需要旋转位于垂直轴上的机械臂基部。
将载入锁晶片输送面以锐角产生嵌入座的结果，使得数个模件的占地面积大小可实质地减小，其中占地面积的至少一个面的大小可如以下说明来予以最小化。同时，因为机械臂的至少一部份是位于该嵌入座中，该机械臂可仅以较为简单的延伸运动来操作，以将晶片传送到载入锁中，如此可避免更多由机械臂的旋转和延伸运动所合并而产生的问题。
本发明的其它实施样态和优点，在参考以下的详细说明及随附图式，并通过本发明的原理的实施例来加以说明后，当可更加明白。
具体实施例方式
于此描述的发明，其在实质上可减小一多室工具结构系统的占地面积大小，并使系统的前端机械臂仅以较简单的延伸和旋转运动来操作以将晶片传送到一载入锁中。本发明按照提供载入锁的至少一个晶片输送面而加以说明，该载入锁以一锐角而相对于占地面积尺度线，使占地面积线度并未包括晶片输送距离(其必须用来将机械臂和载入锁的晶片输送面予以隔离)的整体最小长度。本发明尤针对两个载入锁的晶片输入面、以及将该晶片输送面相对于占地面积尺度线而定位的方法而加以说明。然而，很明显的，对熟悉此技术领域的技术者而言即使缺乏这些具体详细说明的部分或全部内容的情况下本发明亦可实施。
参考图2A，本发明通常包括有一半导体工艺多室工具结构系统200，其具有一真空输送模件202；至少一个载入锁204(或晶片输送套)及一大气压下输送模件206，用来将衬底(或晶片208)从一个或更多晶片盒210中传送到载入锁204中。在较佳状况下，两个相邻载入锁204分别设置在真空输送模件202的相邻的个别两面上，同时大气压下输送模件206包括至少两个晶片盒210和架设在固定旋转轴214上的前端机械臂212。各个载入锁204都具有一晶片收纳面216，该收纳面可通过一设置其上的开口218而传送晶片208。每个开口218可籍由一闸阀(或门阀)220来关闭。机械臂212沿着一晶片输送轴222而经由开口218来传送晶片208，该晶片输送轴222相对于开口218而设置于中央部位并垂直于晶片收纳面216。晶片208从载入锁204被输送到真空输送模件202。该模件202也包括一安装于中心轴224的机械臂(未显示)。
将图2A视为一平面图，大气压下输送模件206和真空输送模件202的合并占地面积通常是由这些模件202和206所占的底层面积所定义。该占地面积与沿着X和Y轴的底层面积范围成比例。因此，欲尝试将多室工具结构系统200的占地面积大小减小，将模件202或206的尺度X或Y中的至少一个减小是很重要的。
举例而言，欲减小多室结构系统200的占地面积大小，本发明即减小了模件202和206在Y轴方向的尺度大小值。欲说明在Y轴方向中的此般尺度减小情形，可参考与Y轴平行而延伸的占地面积尺度线228。
图2B说明大气压下输送模件206、载入锁204和工艺室是如何连接到输送模件202。在这个图式中，载入锁以如上所述的角度A相对于占地面积尺度线228而定向。
图3显示占地面积尺度线的范围(或数值)的一部份。该部分介于中心轴224和固定机械臂旋转轴214之间，并以尺度大小230来表示。载入锁204的晶片收纳面216的方向可根据相对于占地面积尺度线228的晶片输送轴222的方位来加以说明。从上述说明中注意到，在机械臂110(或轨道112)和载入锁104之间必须存在一最小距离(该距离沿着以前技术的载入锁104的晶片输送轴122)以供晶片120传输用。该最小距离，位于机械臂中心轴上的机械臂没有旋转情形下，机械臂所需的用来将晶片108笔直地传送到载入锁开口的最小距离(无论在以前技术机械臂或本发明的机械臂皆然)。
该最小距离被视为晶片输送距离，或晶片进料距离，且由具有两个反向箭头、并在轨道112和载入锁104的晶片输送面124之间延伸的尺度线127来加以描述。该以前技术的尺度线127在与晶片输送轴122平行的Y轴方向上延伸，同时尺度线127和晶片输送轴122都与轨道112和X轴垂直。
在本发明中，基于某些理由，也存在有一晶片进料距离，其如图3的尺度大小所示。该晶片进料距离以参考标号127表示(以尺度大小127表示的)，且该距离乃是在位于固定旋转轴214上的机械臂212没有旋转的情形下，机械臂212用来将晶片108笔直地传送到开口218所需的最小距离。图2和3显示，晶片输送轴222与载入锁204的各晶片收纳面216垂直，并与尺度线127的方向平行。同样地，该最小晶片进料距离127系介于机械臂212(从固定旋转轴214估算)和有晶片208载入的各个载入锁204的晶片收纳面216之间。
有鉴于在图1C中以前技术的尺度线127在Y轴方向中延伸，举例而言，本发明可减少在模件202和206的Y轴方向的最小晶片进料距离127的有效数量(或数值)。就细节而言，在模件202和206的Y轴方向的最小距离127的有效值可减少，而其中晶片输送轴222以一角度A相对Y轴而延伸。图3显示晶片输送轴222以角度A延伸的结果。首先，该最小距离127维持着固定旋转轴和各个晶片收纳面216之间的最小值。同样地，各个晶片输送轴222与其相对的晶片收纳面216保持垂直。角度A的效应即是，以最小距离127为基础的尺度大小230的一部份232的值，可利用sinA函数(角度A的正弦函数)的方式来减少。因此，由尺度大小238和尺度230的一部分232所组成的尺度大小230，可具有一较小的数值，其可直接减小模件202和206的占地面积226大小。
“最小化”这个字眼是用来描述此般效应在介于机械臂轴214和中心轴224之间的占地面积尺度线228(和尺度大小230)的数值上所造成的影响。根据图2A和3显示，本发明的一结果是包括一比晶片进料距离127的全长还短的占地面积尺度线228。就细节而言，因为收纳面216是以一锐角A而相对于占地面积尺度线228，当晶片进料线127被垂直地投影到占地面积尺度线228时，其投影结果乃为尺度230的一部分232的数值。尺度230的一部分232是一个经投影后的晶片进料距离，也可被视为投影晶片进料距离232。换而言之，如图2A中所示，因为角度A的缘故，投影晶片进料距离(或尺度230的一部分)232比原先的晶片进料距离127的数值来得小，且该距离232的数值随着角度A的正弦函数而改变。“最小化”这个字眼用来表示本发明的一实施样态，在某方面而言，指至少比原有晶片进料距离127还短的投影晶片进料距离232，而其所减少的距离量则与角度A(晶片输送轴222相对于占地面积尺度线228的角度)的正弦成比例。
“最小化”这个字眼也表示投影距离232的最小值，亦即，该减少量的最大值，举例而言，其可利用将晶片收纳面216以角度A(如45°)的数值相对于占地面积尺度线228转向而得。由包括投影晶片进料距离232的占地面积尺度线228(而非整体晶片进料线127)，加上一第二距离238，则距离230可拥有约43.4英寸的数值，举例而言，该距离可比占地面积尺度线130还短3或4英寸。
举例而言，一典型的真空输送模件202和大气压下输送模件206可具有一约为11.6英寸的晶片进料距离127。举例而言，将晶片收纳面216以约45°的角度来予以定向，该投影距离232约为8.2英寸，其与晶片进料距离127的原始数值相比约减少了3.4英寸。
在本发明的另一实施例中，载入锁204可用一对240载入锁204来说明的，在该对240载入锁204中，载入锁204具有一明显的位置相互关系。尤其，该对240载入锁204中的各个载入锁204都具有一晶片收纳面216，一收纳面216相对于另一收纳面216而设置以用来定义一嵌入座248。另外，图2和3显示至少有一部份位于嵌入座248内的前端机械臂212。
“嵌入座”这个字眼用来说明该对240载入锁204的收纳面216之间的相互关系以及其与机械臂旋转轴214和机械臂212的关系。图2A显示收纳面216以一角度相对于彼此的设置情形。图3则将该角度定义为角度N，其为角度A的两倍大。角度A在较佳状况下是一个锐角，且最好约为45°。需了解，角度N在较佳状况下为一锐角，而且最好是约为90°(亦即，45°的两倍)。由于收纳面216以一角度N相对于彼此而设置，故两收纳面216被称之为定义一嵌入座248。图3即描述嵌入座248为一介于两相对收纳面216间的空间，且通常具有一由深度D和宽度W所定义的三角形横剖面。
当机械臂212有至少一部份位于嵌入座248内，亦即，其有部分位于两收纳面216之间所形成的一般为三角形的空间内(例如，如图2和3所示)，机械臂212则被称之为“被嵌入”。机械臂212被嵌入的结果(亦即，至少有一部份位于嵌入座248内)可减少占地面积尺度230的大小，亦即，可达到上述“最小化”的目的。换而言之，与整体晶片进料尺度127的数值相比较，占地面积尺度230的一部分232在Y轴方向的数值可变小。另外，机械臂212被架设来作为在机械臂轴214上的旋转用，该架设位置相对于晶片盒210和被嵌入的晶片输送面216是固定的，如此可以避免机械臂轨道112的使用。
图4显示装设有基部260以作为旋转轴214的旋转用的机械臂212。该机械臂212可采美国麻州却尔斯福特市(Chelmsford)的布鲁克自动化公司(Brooks Automation，Inc.)所生产制作，型号为MAG-7者。该机械臂212具有数个枢转连杆262，以及一末端连杆262-1，其用来支撑可支撑晶片208的支撑部266。数对相邻的连杆262系以可枢转的方式彼此连接。一驱动装置268在旋转轴214上的基部260旋转以改变第二连杆262-2的角位置。一旦达到预期的角位置，驱动装置268即停止在旋转轴214上的基部260的移动，且接着可令连杆262来施行一延伸运动，该延伸运动为有晶片208置于其中央并沿着晶片输送轴222而移动的线性运动。在延伸运动期间，连杆262将支撑部266(有时可被视为一末端操纵装置)定位以经由开口218而沿着晶片进料轴222移动，并进入如图2A所示的载入锁204中。举例而言，该驱动装置268可包括一系列的锯齿带272和转轴274。一第一转轴274-1驱动一第一锯齿带272-1来转动末端连杆262-1。一第二转轴274-2则驱动一第二锯齿带272-2来旋转支撑部266。欲将晶片208从晶片盒210中移出，该驱动装置268，在操作转轴274和锯齿带272使得延伸运动在机械臂旋转轴上保持不动以将晶片供应到载入锁之一的同时，会导致基部260在旋转轴214上旋转(θ运动)。因此机械臂的移动是一种协调动作，其中其路径乃是由旋转和延伸所共同定义的曲线形式。
本发明的另一实施例是根据前端机械臂212来配置载入锁204的方法，其系用来从大气压下输送模件206的两个晶片供应晶片盒210之一来将晶片208传送到真空输送模件202中。晶片盒210是与机械臂旋转轴214有一段距离的晶片盒轴280而装设。如图5所示，该方法包括一设置两个载入锁204的操作步骤。每个载入锁都具有一收纳面216，该收纳面216通常是平面且设有一开口218以使晶片208进入载入锁204。在操作步骤302中，第一载入锁204装设在占地面积尺度线228的一侧，就如图2A中所看到的左侧。第一载入锁204的装设，伴随着以一个锐角相对于占地面积尺度线228的收纳面216。在操作步骤304中，一第二载入锁204装设在占地面积尺度线228的第二侧。第二载入锁204是以一第二锐角相对于占地面积尺度线228而装设。该第二侧可在占地面积尺度线228的右手边，如图2A所示，即为左侧的对面。图2A显示，操作步骤302和304的配置足以定义第一和第二载入锁204的收纳面216的平面交叉线，使该交叉线可和占地面积尺度线228重叠。
图6显示根据前端机械臂212来配置载入锁204的方法的另一实施例，其是用来从大气压下输送模件206的两个晶片供应晶片盒210之一来将晶片208传送到真空输送模件202中。一操作步骤310定义了与第一(左侧)载入锁204的收纳面216平面垂直的第一晶片输送轴222，其中该轴位于第一载入锁204的开口218的中间。一操作步骤312则定义了与第二(右侧)载入锁204的收纳面216平面垂直的第二晶片输送轴222，其中该第二轴222位于第二载入锁204的开口218的中间。一操作步骤314则将第一和第二晶片输送轴222延伸至与旋转轴214的交叉处。一操作步骤316则是将占地面积尺度线228经由第一和第二晶片输送轴222的交叉处而延伸，亦即穿越旋转轴214。在较佳状况下，操作步骤310和312的配置可使得第一锐角A在实质上与第二锐角A相等。在更理想的状况下，第二和第二锐角A约为45°。
圆7显示根据前端机械臂212来配置载入锁204的方法的另一实施例，其是用来从大气压下输送模件206的两个晶片供应晶片盒210之一来将晶片208传送到真空输送模件202中。在操作步骤330中，设有一前端机械臂212，该机械臂212包括一架设来作为旋转轴214的θ运动的基部260。在一操作步骤332中，支撑端部266是通过连杆262-2和262-1而装设于基部260上，该步骤并设有数个连杆262-1和262-2，第一连杆262-2以枢转的方式而装设在基部260上，而第二连杆262-1以枢转的方式而装设在第一连杆262-2上。在操作步骤334中，基部336在旋转轴214上旋转，以移动相对于个别基部260的第一和第二连杆262-2和262-1以及支撑端部266，并移动第二连杆262-1以从晶片盒210之一取得一晶片208。在操作步骤336，在延伸支撑端部266以将晶片208输送到载入锁204之一的当时，该基部260相对于旋转轴214而维持静止不动。
图8显示根据前端机械臂212来配置载入锁204的方法的另一实施例，其是用来从大气压下输送模件206的两个晶片供应晶片盒210之一来将晶片208传送到真空输送模件202中。在操作步骤340中，设置有占地面积尺度线228，并与机械臂旋转轴214相交。在操作步骤243中，每个载入锁204的个别收纳面216与机械臂旋转轴214之间相隔着一晶片进料距离127；其中每个晶片进料距离127沿着晶片进料轴214来测量，该进料轴从与个别收纳面216垂直的旋转轴214开始延伸。该两个晶片进料距离127彼此相等，且各个收纳面216是以相同的锐角A相对于占地面积尺度线228而设置。在操作步骤344中，因为基部260相对于旋转轴214为静止不动的，故驱动装置268即足以造成沿着个别晶片进料轴222的个别支撑端部266的延伸运动，使在没有基部260的θ移动的情况下，将晶片208定位于个别的载入锁204中。
虽然基于容易了解的目的，上述发明已经被详细地说明过，但很明显地，本发明的特定改变和修改可在符合随附申请专利范围的范畴内来加以实施。因此，本实施例是例释性的，而非对本发明所加的限制，同时本发明并未局限于此处所提到的细节，但可在不违背于随附申请专利范围的范畴和等效设计的原则下予以修改。
本发明在参考随后的详细说明和随附图式后将会更容易了解，其中相同的参考标号代表相同的结构元件。
图1A描述一典型以前技术的半导体工艺多室工具结构，其说明了一与真空输送模件相联系的大气压下输送模件其中一载入锁系用来收纳将传送到真空输送模件的晶片。
图1B描述一轨道上的典型机械臂，其是用来将晶片从一晶片盒输送到载入锁。
图1C为用来说明如图1B中所示的元件大小的示意图，包括介于轨道和载入锁晶片输入面之间的晶片输送距离(其是平行于模件的占地面积尺度线方向而延伸)的整体长度。
图2A为根据本发明的实施例而实施的半导体工艺多室工具结构的平面图，说明一用来在固定轴上旋转而装设的机械臂，同时该机械臂的至少一部份位于一嵌入座中，而该嵌入座则是由以彼此间一锐角相对于该结构的模件占地面积尺度线而设置的载入锁的相邻两面所定义。
图2B说明一根据本发明之一实施例而实施的多室结构图，其中数个工艺模件都连接到一共同的输送模件。
图3显示如图2A所示的元件大小尺度的示意图，包括介于机械臂旋转轴和载入锁晶片输送面之间的晶片输送距离的整个长度，该载入锁以一锐角相对于占地面积尺度线的方向而延伸，其中相邻载入锁的两晶片输送面定义了机械臂的嵌入座。
图4是从图2A(其描述将晶片从晶片盒移出的机械臂)中沿着直线4-4取一剖面而成的示意图。
图5-8描述相对于前端机械臂来装配本发明的载入锁的方法的各式操作。
符号说明100一半导体工艺多室结构102一超净室104一载入锁106一真空输送模件108a-108c一工艺模件110一机械臂112一轨道114一晶片盒116一大气压下输送模件118a，118b-轨道两端120-晶片122一晶片输送轴124一晶片输送面126一机械臂旋转中心轴127一尺度线130一占地面积尺度线200一半导体工艺多室工具结构系统202一真空输送模件204一载入锁206一大气压下输送模件
208一晶片210-衬底212一前端机械臂214一固定旋转轴216一晶片收纳面218一开口220一闸阀222一晶片输送轴224一中心轴228一占地面积尺度线230一尺度大小232-尺度230的一部份238一尺度大小248一嵌入座260一机械臂基部262-枢转连杆262-1一末端连杆262-2一第二连杆266一支撑部268一驱动装置272一锯齿带274一转轴274-1-第一转轴274-2-第二转轴280-晶片盒轴D-深度W-宽度
权利要求
1.一种大气压下输送模件，用来将半导体晶片输送到真空输送系统，该真空输送系统具有一中心系统轴；该模件和该系统具有一占地面积，其用来定义该模件和该系统所占的面积，该大气压下输送模件包含有一晶片供应装置，其用来支撑将被传送到该真空输送系统的晶片，该晶片供应装置具有一中心供应轴该系统的占地面积与介于中心系统轴和中心供应轴之间的距离成比例，而该距离是沿着从该中心系统轴延伸到该供应轴的占地面积尺度线来测量；及一晶片输送套，其具有一晶片收纳面，该收纳面设有一开口以从晶片供应装置来收纳晶片；该晶片收纳面以一晶片进料距离来与该中心供应轴隔离，而该晶片进料距离以垂直的方式相对于该晶片收纳面而被测量；该晶片收纳面以一锐角(A)相对于该占地面积尺度线来定向，因此当给定的晶片进料距离被投影到占地面积尺度线上时，该被投影的给定晶片进料距离值会比整个原有的给定晶片距离值来得小，使占地面积尺度线的数值可以最小化。
2.如权利要求1的大气压下输送模件，其特征在于，一沿着晶片供应轴而延伸的晶片进料线与晶片收纳面垂直并穿越该收纳面而延伸，其中该晶片供应装置设有一机械臂，其具有一与中心供应轴重叠的旋转轴，该机械臂具有数个枢转连杆，该连杆的末端支撑着一个端部，而相邻的一对连杆以可枢转的方式彼此连接，使该连杆基于机械臂在旋转轴上保持静止不动的情况下，可将端部予以定向以进行沿着晶片进料线到晶片输送套中的移动。
3.如权利要求1的大气压下输送模件，其特征在于该锐角(A)约为45°。
4.如权利要求1的大气压下输送模件，其特征在于该晶片输送套为第一晶片输送套；且其中该锐角为第一锐角；该大气压下输送模件更包含有第一晶片输送套，其装设在占地面积尺度线的一侧；及第二晶片输送套，该第二晶片输送套配置在占地面积尺度线的一侧，该处位于装设有第一晶片输送套的一侧对面，该第二晶片输送套具有一第二晶片收纳面，该收纳面设有一第二开口以收纳来自晶片供应装置的晶片；该第二晶片收纳面以一给定的晶片进料距离来与中心供应轴予以隔离，而该晶片进料距离以垂直的方式相对于第二晶片收纳面被测量而得；该第二晶片收纳面以一第二锐角相对于该占地面积尺度线而定向，第二锐角和第一锐角相等，以致于当第二晶片输送套的给定晶片进料距离被投影到该占地面积尺度线时，该第二晶片输送套的被投影的给定晶片进料距离会比第二晶片输送套的整个原先给定的晶片进料距离来得小，使该占地面积尺度线的数值可以最小化。
5.如权利要求4的大气压下输送模件，其特征在于介于第一晶片收纳面和第二晶片收纳面之间的角度(N)其值约为90°；该第一晶片收纳面和第二晶片收纳面可形成一嵌入座；且晶片供应装置的至少一部份位于嵌入座中。
6.如权利要求4的大气压下输送模件，其特征在于该晶片供应装置为一具有一基部和一旋转轴的机械臂且该机械臂基部的至少一部份装设在该嵌入座中。
7.一种大气压下输送模件，用来将半导体晶片输送到真空输送系统，该真空输送系统具有一中心系统轴；该模件和该系统具有一占地面积，其用来定义该模件和该系统所占的面积，该大气压下输送模件包含一对载入锁，各个载入锁具有一收纳面，该收纳面设有一开口来收纳晶片，而各收纳面如此般相对于彼此而设置以定义一嵌入座；及一前端机械臂，该机械臂的至少一部份位于该嵌入座中，而前端机械臂具有一用来抓持晶片的末端操纵装置，且晶片经由该对载入锁之一被输送到真空输送系统中。
8.如权利要求7的大气压下输送模件，其特征在于该前端机械臂具有一中心旋转轴；该系统的占地面积与介于中心系统轴和中心旋转轴之间的距离成比例，该距离沿着从该中心系统轴延伸到中心旋转轴的该占地面积尺度线来加以测量且各个载入锁的晶片收纳面以一晶片进料距离来跟该中心旋转轴予以隔离，且个别收纳面以一锐角(A)相对于该占地面积尺度线而设置，而各个收纳面的晶片进料距离彼此相等，且各个收纳面的锐角角度值也是彼此相等，同时收纳面以一嵌入角度(N)相对于彼此而设置，而该嵌入角度值约为该锐角角度值的两倍。
9.如权利要求8的大气压下输送模件。其特征在于各个锐角的数值约为45°；且该嵌入座角度的数值约为90°。
10.如权利要求7项的大气压下输送模件，其特征在于该前端机械臂包含有一基部，其是为中心旋转轴上的θ旋转而装设；一末端操纵装置，其装设在该基部上并具有一延伸移动以作为输送晶片之用；及一驱动装置，用来分别提供基部和末端操纵装置的θ旋转和延伸移动；每个载入锁的每个晶片收纳面都以一晶片进料距离来与中心旋转轴隔离，每个晶片进料距离都是沿着从中心旋转轴而延伸的晶片进料线来加以测量，并与其对应的各收纳面垂直，而晶片进料距离彼此间是相等的；各个收纳面以一锐角相对于该占地面积尺度线而设置，这些锐角的数值彼此间也是相等的；及因为各收纳面是以锐角相对该占地面积尺度线而设置，该驱动装置即足以使末端操纵装置沿着各晶片进料线而延伸移动，以在没有基部的θ旋转的情况下，将晶片置于各载入锁中。
11.如权利要求7的大气压下输送模件，其特征在于前端机械臂，其具有一中心旋转轴；该系统的占地面积与介于中心系统轴和中心旋转轴之间的距离成比例，该距离是沿着从该中心系统轴延伸到该中心旋转轴的该占地面积尺度线来加以测量；由该两个收纳面所定义的嵌入座通常为一个三角形区域，该区域在该占地面积尺度线的相对两侧上延伸；及前端机械臂的一部份包括该末端操纵装置。
12.如权利要求7的大气压下输送模件，其特征在于具有中心旋转轴的前端机械臂；该系统的占地面积与介于中心系统轴和中心旋转轴之间的距离成比例，该距离是沿着从该中心系统轴延伸到该中心旋转轴的该占地面积尺度线来加以测量；各收纳面的相对位置设置情形，包含将各收纳面以一锐角相对于该占地面积尺度线来予以定向，同时该各收纳面与中心旋转轴间相隔有一给定晶片进料距离，因此，被投影到该占地面积尺度线上的给定晶片进料距离比整个给定晶片进料距离要来得小，使该占地面积尺度线的数值可以最小化。
13.如权利要求7的大气压下输送模件，其特征在于各个收纳面与一晶片收纳轴垂直，而晶片可沿着该晶片收纳轴而被相应的开口所收纳；且该前端机械臂具有装设于旋转轴上的一基部，该机械臂配置有数个支撑末端操纵装置的手臂，其是用来在该基部于旋转轴上静止不动时，沿着与晶片收纳轴重叠的线性路径来移动，旋转轴与该晶片收纳轴相交，使得与该占地面积尺度线平行的晶片输送距离的比晶片输送距离为小，因此，当末端操纵装置与该晶片收纳轴对齐时，在没有旋转轴基部的旋转状况下，该末端操纵装置可通过载入锁开口而沿着线性路径移动以将一晶片供应到该载入锁中。
14.如权利要求7的大气压下输送模件，其特征在于，更包含有位于前端机械臂一侧的载入锁；一晶片供应轴，其与各收纳面垂直，且该晶片供应轴相交于一共同点；至少有两个晶片盒装设于该前端机械臂的第二侧，该第二侧位于用来将晶片供应到该末端操纵装置的机械臂另一侧的对面；该前端机械臂具有一架设来作为机械臂轴上的旋转用的基部，该机械臂轴是穿越该共同点而延伸并且介于一侧和第二侧之间的固定位置上；及一驱动装置，其是用来转动位于机械臂轴上的基部以将该末端操纵装置予以定位以收纳来自晶片盒之一的晶片，并将该末端操纵装置与该晶片支撑轴加以对齐，该驱动装置在该基部相对于该机械臂轴为静止不动的状况下，将该末端操纵装置沿着该晶片供应轴移动以将一晶片供应至载入锁之一。
15.一种相对于前端机械臂以配置载入锁的方法，该前端机械臂用来从一大气压下输送模件的至少两个晶片供应晶片盒之一将半导体晶片传送到真空输送模件中，该真空输送系统具有一中心系统轴；该模件和该系统具有用来定义该模件和该系统所占面积的占地面积，该晶片盒沿着与中心系统轴相隔的晶片盒轴而设置，而该前端机械臂具有一机械臂旋转轴；该占地面积与介于该中心系统轴和该晶片盒轴之间的距离成比例，该距离沿着从该中心系统轴延伸到该晶片盒轴的占地面积尺度线而加以测量；该方法包含有以下操作步骤设置两个载入锁，每个载入锁都具有一大致为平面的收纳面，该收纳面设有一开口以容许晶片进入该载入锁；将第一载入锁装设在该占地面积尺度线的一侧，且该第一载入锁以一第一锐角相对于该占地面积尺度线来加以设置；将第二载入锁装设在该占地面积尺度线的第二侧，且该第二载入锁相对于该占地面积尺度线成以一第二锐角而设置，该占地面积尺度线的第二侧位于该尺度线的一侧的对面；及以上的装设操作足以用来定义第一和第二载入锁的收纳面的平面交叉线，使该交叉线可和占地面积尺度线重叠。
16.如权利要求15的配置载入锁的方法，其特征在于，更包含有定义与第一载入锁的收纳面平面垂直的第一晶片输送线，其中该输送线位于该第一载入锁的开口的中间；定义与第二载入锁的收纳面平面垂直的第二晶片输送线，其中该输送线位于该第二载入锁的开口的中间；以上的装设操作足以造成第一和第二晶片输送线的相交；及将该占地面积尺度线穿过该第一和第二晶片输送线的交叉点而延伸。
17.如权利要求15的配置载入锁的方法，其特征在于该第一锐角实质上与第二锐角相等。
18.如权利要求17的配置载入锁的方法，其特征在于该第一和第二锐角相等，且其数值约为45°。
19.如权利要求15的配置载入锁的方法，其特征在于，更包含设置前端机械臂，该前端机械臂包括一基部，其是为了中心旋转轴上的θ旋转而装设；一末端作动组件，其架设在该基部上；数个连杆，其中一第一连杆以可枢转的方式装设在该基部上，另一第二连杆则以可枢转的方式装设在该第一连杆上；该末端操纵装置以可枢转的方式装设于该第二连杆上；转动位于中心旋转轴上的基部，并移动相对于其对应基部的第一和第二连杆以及移动该第二连杆，以从晶片盒之一来收纳一晶片；及当延伸末端作动组件以将晶片输送到载入锁之一时，令该基部相对于该中心旋转轴一直保持静止不动。
20.如权利要求15的配置载入锁的方法，其特征在于，更包含将载入锁的各个收纳面与该机械臂中心旋转轴以一晶片进料距离来加以隔离；各晶片进料距离沿着从该中心旋转轴(与其对应的收纳面垂直)延伸的一晶片进料线来加以测量，晶片进料距离彼此间是相等的；每个收纳面以相同的锐角相对于该占地面积尺度线而设置；及于该基部相对于该中心旋转轴保持静止不动的状态下，在不存在有该基部的θ移动的状况下，使各末端操纵装置沿着各晶片进料线延伸移动以将一晶片置于各载入锁中。
全文摘要
本发明是关于一种设有晶片输送机械臂用嵌入座的大气压下的晶片输送模件及其实施方法。一载入锁晶片输送面相对于一占地面积尺度线成一锐角而设置，使得该占地面积线度并不包括晶片输送距离的整体最小长度，而该晶片输送距离必须将一机械臂与一载入锁的晶片输送面加以隔离。设置与一机械臂合并使用的两个相邻载入锁，具有两个用来界定一嵌入座的载入锁晶片输送面，其中每个收纳面以相对于该占地面积尺度线成一锐角而设置。一机械臂以一固定位置相对于晶片盒和被嵌入的载入锁晶片输送面而设置，可避免使用横向移动的机械臂轨道。因为这些输送面以相对于该占地面积尺度线成一锐角而配置，故仅有最小晶片输送距离的分量(而非全部距离长度)在该占地面积尺度线的方向上延伸。该机械臂的至少一部份位于由相邻载入锁输送面所形成的嵌入座中，同时在将晶片输送到载入锁期间，在机械臂从延伸运动中被移动之际，并不需要旋转位于垂直轴上的机械臂基部。因此，该数个模件的占地面积可实质地降低，其中该占地面积的至少一个面的大小必须最小化，使得机械臂可以只用较简单的延伸运动来操作，以将晶片输送到该载入锁中，以避免包括横向运动(例如，在一线性轨道上)和旋转运动的较复杂运动。
文档编号B65G49/07GK1409867SQ00809760
公开日2003年4月9日 申请日期2000年6月8日 优先权日1999年6月29日
发明者托尼·R·克洛克, 拉里·库克 申请人:拉姆研究公司