专利名称：小环境内的装填盒缓冲系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及工件的输送例如将半导体薄片从存储和输送容器向加工工具的输送，尤其是涉及一种在加工工具附近的小环境内允许容器被缓冲的系统。
背景技术：
在美国专利US4532970和US4534389中公开了由惠普公司提出的一种SMIF系统。SMIF系统的目的是在半导体薄片制造过程中，在薄片存储和输送期间减少流到半导体薄片上的颗粒物。通过在存储和输送期间，从机械上确保薄片周围的气体介质(例如空气或氮气)相对于薄片基本静止，并确保颗粒物不会从周围环境进入薄片环境中间，从而实现这个目的。
一种SMIF系统具有三个主要部分(1)小体积的密封容器，用于存储和输送薄片和/或薄片装填盒；(2)位于一个半导体加工工具上的输入/输出(I/O)小环境，以便提供一小型洁净空间(充满洁净空气)，在这个洁净空间中，暴露的薄片和/或薄片装置盒可以被输送到加工工具上和从加工工具上送回；(3)一接口设备，用于在SMIF容器和SMIF小环境之间输送薄片和/或薄片装填盒，而不会把这些薄片或装填盒暴露于颗粒物中。Mihir Parikh和UlrichKaempf在1984年7月的《固态技术》第111～115页中所著的名称为“SMIF在VLSI制造中的薄片装填盒输送技术”的论文中，描述了所提出的SMIF系统的其它细节。
上面这种类型的系统所涉及的是在0.02微米(um)至200um范围内的颗粒物。具有这些尺寸大小的颗粒物在半导体加工过程中是非常有害的，因为在制造半导体装置过程中，半导体的外形尺寸是很小的。当今，典型的先进的半导体加工所采用的半导体外形尺寸在半微米和半微米以下。外形尺寸大于0.1um的污染颗粒会严重影响0.5um外形尺寸的半导体装置。当然，发展趋势是半导体加工外形尺寸越来越小，在当今的研究开发实验室中，半导体的外形尺寸达到了0.1um和0.1um以下。将来，这个外形尺寸将会变得越来越小，因此，人们会关注越来越小的污染颗粒物和分子污染物。
SMIF容器一般包括一容器门，该容器门与一容器外壳相配合，以便提供一密封环境，在该密封环境中，薄片可以被存储和输送。称作“底部开口”的容器是已知的，其中，容器门水平地设置在容器的底部，薄片支撑在一装填盒内，该装填盒又支撑在该容器门上。此外，还知道有一种“前部开口”的容器，在这种容器中，容器门位于一竖直平面内，薄片支撑在安装于容器外壳内的一装填盒内，或支撑在安装于容器外壳内的搁架上。对于前部开口容器和底部开口容器来说，容器门包括一内表面和一外表面，其中的内表面作为密封容器环境的一部分，其中的外表面暴露于薄片加工环境中。
在传统的SMIF系统中，为了在薄片加工中的SMIF容器和加工工具之间输送诸如半导体薄片的工件，通常手工地或机械地把一容器装载到工具前部的小环境的一装载口上。然后，装载口内的机构从容器门上脱开容器外壳，然后，SMIF接口设备(interface)内的机构把外壳从所述门上分离开，以便允许对装填盒和/或薄片进行输送。然后，一工件处理机械手把所说工件输送到用于加工的加工工具上，或从该加工工具上输送。当在工具上完成工件的加工之后，这些工件被返回到容器，然后，SMIF接口设备把外壳和门连接在一起，并从装载口输送容器，以便可将下一个容器送到工具上，然后重复地进行这个过程。
目前，一套半导体薄片加工设备的花费会超过10亿美元，其中约80％的费用是加工工具的费用。因此，希望最大限度地利用这些加工工具，并且努力减少工具的空闲时间。已经知道，为了防止发生大量的空闲时间，在一个或多个加工工具的工具装载口附近设置一就地工具缓冲器。就地工具缓冲器允许容器被就地存储在工具附近，以及被迅速输送到工具装载口，而无需不停地从遥远的存储器中提取一容器，也无需及时地从存储器进行输送。图1中表示出了一种传统的就地工具缓冲器，该就地工具缓冲器总体上由一加工工具12附近的10表示。如图所示，一容器处理机械手14能在许多就地搁架18和加工工具12上的工具装载口20之间对容器16进行输送。
如图1所示，传统的就地缓冲器具有几个缺陷。第一，这些缓冲器占用了薄片加工生产线上的大量的宝贵空间。第二，即使就地缓冲器能及时地把容器输送到一装载口，当开始把容器装载到装载口上时，以及在装填盒内的工件加工完后把装填盒返回到容器时，仍然要花宝贵的时间把装填盒从容器内分开。在这期间，加工工具是空闲着的。已经知道，可以在一加工工具上设置两个装载口，从而可以使一装填盒在第一装载口上与一容器分开返回到容器，同时在第二装载口上对来自一容器的工件进行加工。然而，在某些加工工具结构上设置第二装载口是行不通的。此外，能支撑两个装载口的加工工具需要为每个装载口提供相同的部件，因此，增大了成本，增大了操作复杂性。此外，两个装载口占据了加工工具前端上的宝贵的附加空间。
发明内容
因此，本发明的一个优点在于，提供了一种用于把两个或更多个装填盒，存储在与加工工具相连的SMIF接口设备的小环境内的装填盒缓冲器。
本发明的另一个优点是，允许一旦前一个工件被加工完后就把一个新的工件装填盒装入一加工工具内。
本发明的另一个优点是，把从输送系列的容器至加工工具的、向加工工具内装载装填盒的过程分开。
本发明的另一个优点是，把当前正用于装载装填盒的机构、用于执行提高工具加工能力的其它功能。
本发明的另一个优点是利用所谓的“智能标记”技术，从而可以把一组工件送到一个容器的装载口，并在第二装载口内离开，而不会失去关于具体工件组的任何标记信息。
在本发明的一个优选实施例中，提供这些优点以及其它优点，本发明提供了一种用于把两个或更多个装填盒缓冲在与一加工工具相连的小环境内的系统。本发明作为一SMIF接口设备的一部分，该SMIF接口设备安装在与加工工具的前端相连的一支架上。该接口设备包括一装载口，该装载口由一出口门和位于周围的一出口板构成；一小环境，其安装于所说出口板上。装载口用于接收一装填盒载运容器，并把容器外壳从容器门上脱开。然后，接口设备内的移动机构托起出口板、支撑在出口板上的容器外壳、以及所说的小环境。当出口板向上移动时，出口门保持静止，所说的出口门上上支撑有工件装填盒。
根据本发明，当对第一装填盒的薄片进行加工时，至少第二装填盒可以与它的容器分开，并存储在加工工具内或加工工具附近。因此，一旦对第一装填盒的薄片完成了加工，这些装填盒就可以迅速地交换，以便减小工具的空闲时间。在一个优选实施例中，搁架可以安装在SMIF接口设备支架内，并位于这样一个高度，该高度允许在装载口和搁架下部的加工工具之间输送一装填盒。在另一个实施例中，搁架可以被安装在加工工具内，从而一旦完成前一个薄片组的加工，存储在搁架上的一装填盒就可以迅速地输送到加工工具内的一加工位置。在另一个实施例中，存储搁架可以设置在装载口小环境内，就位于出口门的后面，在出口门一侧使进出口与加工工具相对。应当知道，所说的小环境可以包括其它位置上的搁架，以及多于一个的存储搁架。在另一个实施例中，可在出口板的下表面上设置一些夹紧器，用于当对第一装填盒进行加工时夹紧和存储一装置盒。
在操作中，当第一装填盒位于加工工具内时，第二容器被放在装载口上，该装填盒与容器分离，并且该装填盒存储在存储搁架上。当对第一装填盒的加工结束时，第二装填盒装入加工工具内。第一装填盒返回到第二装填盒的容器，并从装载口移去。然后，来自新容器的一装填盒放置在安装口上，并与它的容器分离，然后存储在存储搁架上。这个过程持续进行，直到完成对每个待加工的装填盒的加工为止。通过在SMIF接口设备和/或加工工具内提供装填盒的缓冲器，加工工具就不再依赖于把容器及时地输送到接口设备，以确保加工工具不会空闲。
已经知道，能够通过智能标记(SMART tag)或类似技术在加工生产线上跟踪特定工件组，其中，将有关特定工件组的信息传送到并存储在标记内，该标记附着在载运特定工件组的容器上。根据本发明，一工件组在第一容器内被送到一装载口，并在第二容器内被移开。在本发明的利用智能标记或类似技术的实施例中，存储在第二容器上的标记内的信息，可以在带有新工件组的第二容器离开装载口之前重写，以便第二容器精确地标明其内所存储的新工件组。
图1是一种传统的就地工具缓冲器的立体示意图；图2是根据本发明的一系统的侧视图，该系统包括一搁架，该搁架安装在SMIF接口设备支架上，用于存储装填盒；图3是根据本发明的一系统的立体示意图，该系统包括一搁架，该搁架安装在SMIF接口设备支架上，用于存储装填盒；图4是根据本发明的夹紧机构的侧视图，该夹紧机构设置在一装填盒柄的上方；图5A-5J是表示根据本发明的装填盒缓冲系统的各个位置的侧视图；图5K是根据本发明的装填盒缓冲系统的另一个实施例的侧视图；图6A-6J是根据本发明另一个实施例的装填盒缓冲系统的各个位置的侧视图；图7是根据本发明另一个实施例的装填盒缓冲系统的立体示意图；图7A-7L是根据图7中的实施例的装填盒缓冲系统的各个位置的侧视图；图8A-8C是根据本发明另一个实施例的装填盒缓冲系统操作情况的侧视图；图9A-9J是根据本发明另一个实施例的装填盒缓冲系统的各个位置的侧视图；图10是表示根据本发明另一个实施例的装填盒缓冲系统的立体示意图；图11A和11B是表示根据本发明阁架的另一个实施例的其它结构的立体示意图；图12A和12B是表示根据本发明另一个实施例的装填盒缓冲系统操作情况的立体示意图；图13A和13B是表示根据本发明另一个实施例的装填盒缓冲系统操作情况的局部立体示意图。
具体实施例方式
现在将要根据图2至图13B来描述本发明，这些图总体上涉及用于连接在加工工具上的SMIF小环境内的装填盒缓冲系统。虽然通过对半导体薄片装填盒进行缓冲方面描述了本发明，但是应当理解，包含其它工件例如平面显示板和分划板的装填盒也适用于本发明。
参照图2和图3，图中表示出了安装在一支架105上的一SMIF接口设备100，该支架105位于用于加工半导体薄片的加工工具103的前端。本发明还适用于利用这样一些加工工具来进行操作，即这些加工工具具有它们自己的用于在加工之前和/或之后容放薄片的小环境，或者是利用没有它们自己的小环境的加工工具来进行操作。SMIF接口设备100包括一水平方向的装载口102，可以手工地或自动地把SMIF容器104装载到这个装置口102上。例如，如图5A所示，容器104包括一外壳106和一门108(为了清楚起见，图2和图3中省略了容器门和外壳)。门108与外壳106配合，限定出一密封环境，在这个密封环境中可以存储和输送半导体薄片装置盒110。
装载口102包括一出口门112和环绕在该出口门112周围的一出口板114。当容器门108正确地定位在装载口102的顶部时，容器门108就与出口门112接触，以及外壳106的外边缘与出口板114接触。出口门112最好在其表面上具有对齐零件，以便把装填盒110支撑在一个固定的可重复的位置中。装载口102还包括位于出口板上的一些插销(图中未示)，这些插销可以转动与外壳106配合，以便把外壳固定到出口板上。可以通过传统的电磁线圈或马达来实现这些插销与外壳106配合或脱开的移动，其中电磁线圈或马达的操作是由系统的中央处理单元(CPU)(图中未示)来控制。
出口门112的内部包括一传统的脱开机构，用于一旦容器被装载到装载口上就把容器门从容器外壳上脱开。关于这种脱开机构的细节在美国专利US4995430中描述了，这篇美国专利的发明名称为“具有改进的插销机构的可密封输送的容器”，专利权人为Bonora等人，这篇美国专利被转让给了本申请的所有人，在此引用这篇美国专利以便参考。
本发明还包括与出口板114连接的一小环境120。小环境120用于把容放于其内的薄片装填盒110与薄片加工环境分隔开。可以设置风扇和过滤器装置122，用于防止来自薄片加工环境的颗粒和/或污染物进入小环境120。装置122可以设置在小环境120的底部(如图2所示)，和/或设置在支架105的顶部(如图5A-9J所示)。风扇和过滤器装置最好使小环境120的压力保持高于周围环境的压力，以便防止空气流入这个小环境。应当知道，加工工具最好还包括风扇过滤器装置。
出口板114和小环境120与一个起落架116连接。通过诸如锥形轴承或滚柱轴承以一种公知的方式把驱动螺母(图中未示)可转动地安装在起落架116内，这个驱动螺母又被拧在一静止安装的引导螺杆118上，该引导螺杆118沿着支架105的一侧延伸。传统的驱动马达例如步进马达或无电刷马达安装在起落架116上，该马达根据来自CPU的控制信号转动驱动螺母。驱动螺母沿一个方向的转动会使出口板114和小环境120升起，该驱动螺母沿相反方向的转动会使出口板和小环境下降。支撑在出口板114上的外壳106与出口板一起上下移动。当出口板114向上移动时，座落在出口板上的容器门108和薄片装填盒110保持座落在静止安装的出口门112上，该出口门112位于加工工具的进出口附近。
本领域普通技术人员都会知道，在其它实施例中，可以采用除了上面所公开的结构之外的结构，以便上升和下降出口板114。此外，还可考虑利用其它结构的装载口，例如刻度式装载口，在这种刻度式装载口中，出口板保持静止，其上支撑有容器门和装填盒的出口门，下降装置移开出口板。
在一个优选实施例中，一块防尘板119与出口板114固定连接，并从该出口板114向上延伸。当出口板114和小环境120处于它们的最低位置时，防尘板119就盖住加工工具的进出口，以防止颗粒进入加工工具内。此外，还可以使加工工具的压力保持高于周围环境的压力，以防止空气流入加工工具内。当出口板和小环境向上移动时，防尘板119也向上移动，从而打开进出口，允许薄片装填盒110通过这个进出口输送到加工工具内。
在一个优选实施例中，防尘板119最好包括一对相邻平行板。当出口板和小环境处于它们的最高位置时，所说的平行板相互重叠。当出口板和小环境向下移动时，这两块平行板也一起向下移动。在向下移动期间的某个位置处，其中的一块平行板的上边缘将与支架105的顶部接合，在这个时候，所说的这块平行板保持固定。第二块平行板随着出口板和小环境继续向上移动，直到出口板再次与出口门配合。于是，当出口板和小环境处于下降的位置时，防尘板119的两块平行板就能防止污染物进入加工工具103。
SMIF接口设备100还包括一输送组件124，该输送组件124能在出口门112、存储搁架121(在后面将介绍)以及加工工具103之间输送薄片装填盒110。该输送组件124可来回移动地安装在支架105中，并包括一输送臂126和一夹紧机构128。在起始位置(图中未示)，臂126和夹紧机构128最好都是竖直朝向的，并完全位于支架105的水平底座内，从而使得所占据的空间最小。通过一根轴130把臂126可转动地安装在起落架131上。利用诸如锥形轴承或滚柱轴承，以一种公知的方式把驱动螺母(图中未示)可转动地安装在起落架131内，该驱动螺母又被拧接在引导螺杆118周围。于是，出口板114和臂组件124两者都沿着引导螺杆118移动。一传统的驱动马达例如步进马达或无电刷马达(图中未示)也安装在该起落架131上，该马达根据来自CPU的控制信号转动驱动螺母。
与臂126的近端可转动地安装到轴130上相分开和独立的夹紧机构128，可转动地安装到臂126的远端，从而臂126和夹紧机构128可以单独地同时地转动。在夹紧组件的一个实施例中，如图2和图3所示，夹紧机构128可以包括一活动夹紧器，该活动夹紧器具有活动夹爪129，活动夹爪129用于夹住和松开装填盒。在另一个实施例中，如图4所示，夹紧机构128可以具有一个大致呈C形的断面。采用这种形状，夹紧机构就能在通常设置于装填盒110上表面上的手柄144的上方及周围水平移动。该手柄可以包括销扣146，销扣146可与设置在夹紧机构中的销134配合，以便在输送期间防止装填盒和夹紧机构之间产生相对移动。
正如本领域中所公知的那样，CPU控制臂126和夹紧机构128的转动和/或移动，从而可以对夹紧机构128准确定位，以便夹住薄片装填盒110，并向出口门112、搁架121和加工工具103来回地输送。此外，如后面所描述的那样，一旦装填盒被夹紧机构128夹住，夹紧机构最好转动90度，从而使薄片沿竖直朝向。
本发明考虑到，在支架105、加工工具103和/或装载口小环境120内设置一个或多个搁架121。搁架121的一个优选实施例包括一些板条或其它开口，以便允许气流通过这些板条或开口，从而不会阻碍由小环境120中的风扇过滤装置、支架105和/或加工工具103所产生的气流。搁架121还可以具有对齐零件，以便确保对装填盒进行固定地可重复的定位。
下面将参照图5A-5J来描述根据本发明的一个优选实施例的装填盒缓冲系统的操作情况，图5A-5J中每幅附图表示出了装载口102和连接在加工工具103前面的小环境120的侧面图。根据这个实施例，搁架优选地被安装在AMIF接口设备支架105上，其高度允许输送组件124把一装填盒从出口门输送到该搁架121下的加工工具内，这将在后面进行介绍。搁架121优选地被安装在支架105的侧面，从而在待输送的装填盒的搁架121的前方和后方(即图5A-5J中对应的左方和右方)具有一洁净空间。搁架121的宽度最好完全配合在支架105内，从而不会干扰防尘板或出口板的移动，并且还不会增大安装于加工工具上的所需支架水平底座。虽然图中只表示出了一个这样的搁架，但是应当知道，在支架105内可以相互并排地或上下地设置多个搁架。
开始进行薄片加工时，一个具有薄片装填盒C1的容器104就装载到位于装载高度的装载口102上。根据SEMI标准把这个装载高度规定为离地面900mm。然后，如上面所描述的以及如图5B中所表示出的那样，出口板和小环境120向上移动，把容器外壳106与容器门108分离开，从而使装填盒C1和容器门座落在小环境120内的出口门112上。这些图中还表示出了防尘板119。在图5A中，表示出了防尘板盖住了支架105中的一个开口。在图5B中，防尘板随着出口板114和小环境120被升起，从而打开支架中的开口，以便可使装填盒通过这个开口输送。
如图5C所示，一旦外壳106与门108分离，输送组件124(图5A-5J中未示出)就通过支架105把装填盒C1输送到加工工具103内。虽然图中未表示出，但是一旦位于加工工具内时，就利用一个薄片操作机械手在装填盒与隔离的加工室之间输送这些薄片。正如前面所指出的那样，由于在搁架121的下面具有足够的空间，因此，可以在搁架121下面把装填盒输送到加工工具内。或者是，输送机构可以把装填盒C1向上输送，并输送到达搁架121上，然后再输送到加工工具103内。当装填盒放置在加工工具内之后，出口板114和小环境120下降到装载高度，以便再次把容器外壳106与容器门108相连。图5D中表示出了这种状态。
根据本发明的装填盒缓冲系统，还包括一可听和/或可视的警报器123，该警报器的结构是公知的。一旦装填盒C1输送到加工工具103内以及容器104被连接在一起，如图5D所示，此时，警报器123可以发出一个可听和/或可视的信号，向操作者表示容器104已准备好可以被移去并可由一新的容器来代替。本发明还考虑到，警报器123向一个或多个操作者发出一播叫信号(page)，表明装载口已准备好用于接收新的容器。一旦容器被移去并用一个具有诸如薄片装填盒C2的新容器来代替，如图5E所示，此时，CPU可关闭警报器123。应当理解，在另外的实施例中，这个警报器123是可以省去的，尤其是那些包括把容器自动装到装载口上的实施例。
在装填盒C1放置在加工工具103内的情况下，使装填盒C2周围的容器外壳106与容器门分离，输送组件124把装填盒C2输送到存储搁架121上，如图5F所示。在进行这些操作的同时，来自装填盒C1中的薄片正在进行加工。
如图5F所示，出口板已升起足够的高度，以便装填盒C2的后端稍微突入到出口板以下的小环境120内。在图5K所示的另一个实施例中，装填盒C2可以突入到加在加工工具上的沟槽或空间127内。在这个实施例中，考虑到可以利用输送组件把装填盒装入搁架121下面的加工工具内，然后把装填盒从加工工具侧输送到搁架121上。这个可选实施例的结果是，出口板的竖直行程减小了，于是，出口板不必上升到搁架121之上。
参照图5F或5K所示的实施例，如上面所指出的那样，当夹紧机构把装填盒移动到搁架121时，夹紧机构把装置盒优选地转动90度，以便使薄片是竖直的，并且装填盒的开口端朝上。装填盒的后部通常具有结构，该结构允许装填盒可稳定地处于这个位置。薄片的竖直位置允许利用小环境120和/或支架105内的风扇装置122，在薄片座落于搁架121上的同时空气可流过装填盒。应当知道，在另一个可选的实施例中，当装填盒输送到搁架121上时，装填盒不可转动，从而使得这些薄片是水平朝向的。
在完成对装填盒C1的加工之后，利用输送组件124把装填盒C1从加工工具103输送回仍座落在出口门112上的容器门上，如图5G所示。然后，输送机构124移动到装填盒C2，并把装填盒C2从搁架121输送到加工工具103内，在这个时候，就可以对装填盒C2内的薄片进行加工了。
当对装填盒C2中的薄片进行加工时，出口板114和小环境120下降到装载高度，以便再次把容器门108与容器外壳接合，从而在薄片装填盒C1周围形成一密封环境，如图5I所示，此时，具有装填盒C1的容器已准备好可以从装载口102移开。警报器123发出一可听和/或可视的信号，如上所述，再次表明装载口102上的容器已准备好可以从系统上移开，并且准备好可以把具有诸如装填盒C3的新的容器放置到装载口102上，如图5J所示。图5I和图5J所示的系统的位置与图5D和图5E中所表示的位置是相同的。这个系统将继续通过图5D-5I所示的位置进行循环，直到完成对期望数目的薄片组加工为止。在最后的装填盒装入加工工具103内之后，一空容器104装到装载口102上。这个空容器的外壳106和门108分离开，并且当加工完最后的装填盒时，这个装填盒装入该空容器内，如上所述，从而可以把这个装填盒从装载口102移开。
图6A-6J表示出了本发明的另一个可选的实施例。除了搁架121直接安装在加工工具103内之外，这个可选的实施例的结构和操作情况与图5A-5J所示的相类似。第一装填盒C1如上所述地装入加工工具103内，在分隔的加工室内对装填盒C1中的薄片进行加工期间，第二装填盒如上所述地装到搁架121上。这些步骤在图6A-6F中表示出来。一旦加工完装填盒C1中的薄片，输送组件124就把装填盒C1从加工工具103装载到容器门108上，如图6G所示。然后，输送组件124把装填盒C2从搁架121输送到加工工具103内的加工位置内，如图6H所示。在对装填盒C2中的薄片进行加工期间，出口板114和小环境120下降，从而把容器104接合起来，警报器123发出一个信号，表明装填盒C1已准备好可以从装载口102移开，如图6I所示。然后把一个具有诸如装填盒C3的新容器放置到装载口上，如图6J所示，然后重复这个过程。
图7A-7L表示出了本发明的另一个可选实施例。在这个实施例中，一个单一支架121固定在小环境120的内壁上，以便随着小环境120和出口板114一起上下移动。搁架121以这样的方式安装，使得当搁架竖直移动时，该搁架可以通过包括静止出口门112的水平面，并且在搁架121与出口门112之间不会发生接触或干扰。相对于上面所描述实施例而言，在这个实施例中，可以增大小环境120在水平断面上的尺寸大小，以便容放搁架121和出口门112。在一个优选实施例中，搁架可以直接设置在出口门112后面，即设置在出口门的一侧，与加工工具103的进出口相对。搁架121的表面上最好具有对齐零件，用于把装填盒支撑在固定的可重复的位置，搁架上还具有一些开口，以允许空气流过，如前面所述。
图7是连接在加工工具103前方的小环境和装载口102的立体示意图。图7A-7L中的每幅附图均是表示图7中的系统的各个位置的侧视图，该系统用于把一个或多个装填盒缓冲在小环境120内。在开始对薄片进行加工时，具有一薄片装填盒C1的容器104就被装载到位于装载高度的装载口102上。然后，如上面所描述的以及图7B所示的那样，出口板和小环境120向上移动，把容器外壳106与容器门分开，从而把装填盒C1和容器门108留在小环境120内的出口门112上。这些附图中还表示出了防尘板119。在图7A中，防尘板盖住支架105中的开口。在图7B中，防尘板随着出口板114和小环境120上升，并暴露出支架105中的开口和加工工具103的内部。
一旦外壳106与门108分离开，输送组件124(图7A-7L中未示)就把装填盒C1输送到加工工具103内。然后，出口板和小环境120下降到装载高度，从而再次把容器外壳106与容器门108接合起来。图7C中表示出了这种状态。一旦装填盒C1输送到加工工具103内以及容器104连接起来，如图7C所示，警报器123就可以发出一可听和/或可视的信号，向操作者表明容器104已准备好可以被移去，并可由一新容器来代替。一旦容器被移去并由具有诸如薄片装填盒C2的新容器来代替，如图7D所示，CPU就可关闭警报器123。在装填盒C1放置在加工工具103内的状态下，装填盒C2周围的容器外壳106与容器门分离，如图7E所示，输送组件124把装填盒C2输送到安装在小环境120内的存储搁架121上，如图7F所示。在发生这些操作的同时，对装填盒C1内的薄片进行加工。
在完成对装填盒C1的加工之后，由输送组件124把装填盒C1从加工工具103输送回到仍然座落在出口门112上的容器门108上，如图7G所示。然后，出口板和小环境120下降到装载高度，再次把容器门108与容器外壳106接合起来，从而在薄片装填盒C1周围形成一密封环境，如图7H所示。
一旦装填盒C1周围的容器104被密封，装载口102和小环境120就再次向上移动，如图7I所示，以便为存储的装填盒C2扫清通路，从而可以由输送组件124把装填盒C2输送到加工工具103内，如图7J所示。如图7I所示，容器门108与容器外壳106保持接合，从而容器门108和装填盒C1随着出口板和容器外壳向上移动。
正如根据图7G-7J所描述的那样，装填盒C1在容器内上升，以为装填盒C2扫清一条通路，以便把装填盒C2装入加工工具内。或者是，如图8A-8C所示，在装填盒C1从加工工具移去并放置在出口门112上之后，装填盒C2可以立即装入加工工具内。尤其是，输送臂组件124将把装填盒C2象图8B中那样越过出口门112上的装填盒C1，装载到加工工具103内，如图8C所示。还考虑到将出口门的安装使其可竖直移动(或在引导螺杆118上，或在另外的线性驱动装置上)，从而可使装填盒C1下降，以允许把装填盒C2输送到加工工具内。
根据图7G-7J或图8A-8C，在把装填盒C2放置到加工工具103内并进行加工之后，装载口102和小环境120再次向下移动到装载高度，以便把外壳106与门108接合起来，如图7K所示，在这个时候，具有装填盒C1的容器已准备好可以从装载口102移开。警报器123向前面所描述的那样发出一可听和/可视的信号，再次表明装载口102上的容器已准备好可以从该系统上移开，并可以象图7L所示那样把具有诸如装填盒C3的一新容器准备好，以便下降到装载口102上。图7K和7L所示的系统与图7C和7D中所示的系统相同。该系统将继续进行图7C-7K所示的循环，直到对期望数目的薄片组完成加工为止。在最后装填盒装入加工工具103内之后，将一空容器104装载到装载口102上。这个空容器的外壳106和门108分离开，当完成对最后装填盒的加工时，将这个装填盒装入空容器内，如上所述，从而可以把这个装填盒从装载口102移开。
虽然已根据一种具有单一存储搁架121的装填盒缓冲系统描述了本发明，但是应当知道，小环境120可以被构造成具有两个或更多个存储搁架121。图9A-9J表示出的就是这样一个实施例。在这个实施例中，在如图7A-7L所示的存储搁架121下面设置第二存储搁架121。正如具有单一搁架121的实施例那样，以这样的方式来安装两个搁架121，即这种安装方式使得当这些搁架竖直移动时，这些搁架可以通过静止出口门112所在的水平面，而不会接触出口门112，也不会对出口门112造成干扰。
如图9A所示，当一装填盒C1被装入加工工具103内时，根据图7A-7F所示的步骤和位置，把一装填盒C2装载到小环境120内的一搁架121上。然后，根据这个可选的实施例，装载口102和小环境120下降到装载高度，如图8B所示。于是警报器123指示出可以用具有诸如装填盒C3的一新容器来代替装载口上的空容器，如图9C所示。然后，随着继续对加工工具103内的装填盒的加工，外壳106、出口板114和小环境120向上升起，如图9D所示，输送组件124把装填盒C3输送到第二存储搁架121上，如图9E所示。
一旦完成对装填盒C1的加工，就由输送组件124把装填盒C1输送到座落在出口门112上的容器门108上，并使出口板下降，以便容器外壳可以再次与容器门接合，使装填盒C1包含在其内部，如图9F所示。然后，正如根据图7G-7J中所描述的那样，内部包含有装填盒C1的容器被上升，如图9G所示，并且由输送组件124把其中的一个存储的装填盒；例如装填盒C2；从它的存储搁架121输送到加工工具103内，如图9H所示。或者是，装填盒C2可以在此位置根据图8A-8C所示的实施例输送到加工工具内。一旦装填盒C2位于加工工具103内时，出口板再次下降到装载高度。在这个位置时，警报器123指示出装载口已准备好可以由新容器来代替，该新容器例如可以是具有装填盒C4的一容器，如图9J所示。还考虑到可以相互呈竖直方向地设置两个以上的搁架121。
在这个可选的实施例中，具有多个存储搁架121，如图9A-9J所示，这两个存储搁架121在竖直方向上相互对齐。在图10所示的另一个可选的实施例中，可以知道，小环境120内的存储搁架可以相互并排地对齐。在这个实施例中，夹紧机构128可以安装到水平滑架140上，该水平滑架140的结构是公知的，它还可安装到输送臂126上。应当知道，夹紧机构与滑架的连接和/或滑架与输送臂的连接可以包括一些转动部件，以便夹紧机构相对于输送臂既能转动又能水平移动。根据这个实施例，一旦装填盒与它的容器分离，就可以由输送臂和滑架把该装填盒移动到其中一侧的存储搁架上，然后移入加工工具内。还考虑到这个小环境可以包括一个两维组合搁架，这些搁架既相互上下设置，又可相互并排设置。
至此，已对搁架121进行了描述，所描述的搁架是从装填盒下面支撑着一装填盒110。在本发明的另一个实施例中，如图11A所示，可以知道，搁架121可以是一种C形横档121a，这个C形横档的尺寸做成可以通过与通常设置在装填盒110上的突缘110a进行接合，从而可支撑装填盒110。与C形横档121a相反，如图11B所示，搁架121可以包括两个分开的横档121b和121c，该横档121b和121c安装在支架105、加工工具103和/或小环境120上，并被间隔开，以便通过对装填盒110的突缘110a进行支撑来接收装填盒。
在另一个实施例中，在出口板114的内部或下部可以设置主动的或被动的夹紧器，当在加工工具103内对第二装填盒进行加工时，该夹紧器用于支撑第一装填盒。图12A和12B中表示的就是这样的一些实施例。在图12A和12B所示的实施例中，出口板114(图12A和12B中以部分剖面表示)包括活动夹紧器152。夹紧器152通常位于出口板内的收缩位置中。在操作时，当夹紧机构128从出口门夹住一装填盒110、并象上面所描述那样把装填盒转动90度之后，如图12A和12B所示，夹紧机构128可以使装填盒向上升起，直到装填盒位于出口板114底部附近为止。然后，夹紧器152向下和向内转动，以便使每个夹紧器上的一部分152a与装填盒110上的突缘110a接合，从而把装填盒110支撑在夹紧器152上。
夹紧器152包括止动块153，该止动块153设置在夹紧器的边缘附近。一旦装填盒升起并且夹紧器已旋转入位，使得突缘110a位于部分152a上方，输送机构然后就水平地移动装填盒，直到装填盒100的顶部边缘110b邻靠止动块153。此时，夹紧机构128可以与装填盒脱开。在加工后的装填盒从加工工具移出并座落在容器门上以后，输送组件124就与支承在夹紧器152上的装填盒110接合。于是，这些夹紧器152就可以缩回到它们的超始位置，输送组件124就可以把装填盒110输送到加工工具内以便进行加工。
除了夹紧器152是被动的，也就是说，如图12B所示的那样把这些夹紧器安装到出口板114的底部的一个固定位置，除了这以外，图12B所示的本发明的实施例类似于图12A所示的实施例。根据图12B所示的实施例，输送组件124把装填盒沿水平方向滑到出口板114的底部附近，从而使突缘110a位于夹紧器152的部分152a上方。
止动块153设置在部分152a上，从而当突缘110a滑动到部分152a上时，顶部边缘110b将向上抵靠止动块153。然后，输送组件124就可以把装填盒下降，使得装填盒支撑在夹紧器152上，于是夹紧机构128就可以与装填盒110脱开。止动块153的高度允许输送组件124升起装填盒，并在止动块上使突缘110滑动，从而把装填盒从夹紧器152中释放出来。
应当知道，在另外的实施例中，可以把其它的活动的或被动的夹紧器连接到出口板114内，或连接到出口板114的底部。例如，美国专利US5788458公开了一对夹紧器，这对夹紧器绕竖直轴可转动地安装在出口板上。这种夹紧器可以用于图12A和12B所示的本发明的实施例中。尤其是，夹紧机构128会沿竖直方向移动装填盒110，直到装填盒110的突缘110a位于出口板夹紧器的水平面内。此时，出口板夹紧器向内转动，并与突缘110a接合，从而夹紧并支撑着装填盒。美国专利US5788458转让给了本发明的拥有者，在此引用这篇美国专利的所有内容，并作为参考。
此外，应当知道，夹紧器可以固定地安装到支架105上。图13A和13B表示的就是这样的一个实施例。在这个可选的实施例中，通过螺栓、螺钉或其它紧固器162把夹紧器160连接到支架上。一个夹紧器或两个夹紧器160都通过托架164与支架105间隔开，以确保夹紧器不会妨碍沿着引导螺杆118移动的部件，例如输送组件124的底座116。在这个实施例中，输送组件可以对装填盒定位，使得装填盒110的突缘110a支撑在夹紧器160上，如图所示。
应当知道，上面所描述的不同实施例可以进行组合，以便提供多个存储搁架121。例如，第一搁架121可设置在支架105内(如图5A-5J所示)，第二支架121可以设置在小环境120(如图7A-7L)内，和/或夹紧器152可以连接到出口板的底部(如图12A和12B)。也可以考虑采用其它的结构。
虽然上面描述了优选的操作方式，但是应当知道，也可以采用其它不同的操作方式。例如，可以考虑，把具有“模型”薄片的装置盒存储在存储搁架上。一些加工工具要求薄片组具有一定数目的薄片，例如25片薄片，以便能正确地进行加工。然而，薄片装置盒也可以只有23片薄片。在这种情况下，可以把活动的装填盒中的23片薄片装入加工工具内，然后，这个活动的装填盒可以与装有模型薄片的装填盒切换(switch out)，这个装有模型薄片的装填盒提供其余的两片薄片。在完成加工之后，将这两片模型薄片返回到它们的装填盒，该装填盒再次被切换，原始的23片薄片返回到活动的装填盒内。或者是，装有监测薄片的装填盒可以被缓冲到存储搁架上。在这种情况下，在活动的装填盒中的薄片装入加工工具内之后，这些装填盒可以被切换，并把监测薄片加到工具。当完成加工之后，该监测薄片返回到它的装填盒，这些装填盒再次被切换，活动的薄片返回到活动的装填盒。当每片监测薄片加工完成后，装有监测薄片的装填盒能被移去并被测试，装有监测薄片的一新的装填盒就能存储在存储搁架上。
此外，虽然在一个优选实施例中，无论加工工具何时空闲，都可以把一装填盒装入该加工工具内，但是可以考虑，当存储搁架121和加工工具103都可利用时，可以把装填盒输送到存储搁架121上或加工工具103内。根据在把装填盒装入小环境内时所具备的一个或多个条件，利用系统软件来决定把装填盒输送到存储搁架上还是输送到加工工具内。或者是，操作员可以做出决定把装填盒输送到何处。此外，应当知道，在具有两个或更多个搁架的实施例中，装填盒可以装载到任何可用的搁架上，还可以输送到搁架之间。
在容器上设置一个IR标记或RF片(IR tag或RF pill)，这种标记或片具有用于接收和/或发送信息的电子设备，这些信息用于标明包含在容器内的薄片或是与这些薄片相关的内容，这些都是公知的。这种RF片以及使用这种RF片的系统在Rossi等人的美国专利US4827110、US4888473以及Shindley的美国专利US5339074中已描述了。另外还知道，在装填盒本身上设置IR片。IR标记以及利用这种标记的系统在Maney等人的美国专利US5097421、US4974166、US5166884中已描述了。上面的每篇专利被转让给本发明的拥有者，在此引用上述每篇专利，作为参考。
根据本发明，携带着第一装填盒的容器装载到装载口102上，并与第二装填盒离开。因此，本发明与RF或IR系统协作使用，从而在把一新装填盒装载到特定容器内后，与新装填盒内的薄片相关的信息就被发送到并存储在容器的RF片或IR标记内。因此，特定的薄片组的认证或其它信息将总是正确地存储在薄片所要输送到的容器内。
虽然在此详细地描述了本发明，但是，应当知道，本发明并不局限于在这里所公开的实施例。在没有脱离本发明的范围和构思条件下，本领域普通技术人员可以对这些实施例做出各种改变、替换和变型，本发明的范围和构思是由所附的权利要求来限定的。
权利要求
1.一种接口设备，用于在容器和加工工具之间输送装在装填盒内的工件，容器用于存储和输送工件，加工工具用于对工件进行加工，该接口设备通过一支架连接在加工工具的前端，该接口设备包括一装载口，用于接收容器，在所说的装载口装填盒与容器分离，以便把装填盒输送给加工工具；一小环境，与所说的装载口相连，用于在装填盒从容器离开之后在装填盒周围提供一保护室；至少一个搁架，该搁架安装在由所说的小环境、支架和加工工具所限定的一空间内，所说搁架能在装填盒输送到加工工具内之前存储所说的装填盒。
2.一种根据权利要求1所述的接口设备，用于在容器和加工工具之间输送装在装填盒内的工件，容器用于存储和输送工件，加工工具用于对工件进行加工，所说接口设备还包括一输送臂组件，用于在所说存储搁架、所说装载口和所说加工工具之间输送装填盒。
3.一种根据权利要求1所述的接口设备，用于在容器和加工工具之间输送装在装填盒内的工件，容器用于存储和输送工件，加工工具用于对工件进行加工，其中所说的至少一个搁架由一个搁架组成。
4.一种根据权利要求1所述的接口设备，用于在容器和加工工具之间输送装在装填盒内的工件，容器用于存储和输送工件，加工工具用于对工件进行加工，其中所说的至少一个搁架安装在支架上。
5.一种根据权利要求1所述的接口设备，用于在容器和加工工具之间输送装在装填盒内的工件，容器用于存储和输送工件，加工工具用于对工件进行加工，其中所说的至少一个搁架安装在所说的加工工具内。
6.一种根据权利要求1所述的接口设备，用于在容器和加工工具之间输送装在装填盒内的工件，容器用于存储和输送工件，加工工具用于对工件进行加工，其中所说的搁架安装在所说小环境内。
7.一种根据权利要求1所述的接口设备，用于在容器和加工工具之间输送装在装填盒内的工件，容器用于存储和输送工件，加工工具用于对工件进行加工，其中所说的至少一个搁架从装填盒的一底部表面支撑着装填盒。
8.一种根据权利要求1所述的接口设备，用于在容器和加工工具之间输送装在装填盒内的工件，容器用于存储和输送所说工件，加工工具用于对工件进行加工，其中所说的至少一个搁架从装填盒上的一突缘支撑着装填盒。
9.一种用于把装填盒从存储和输送容器装载到加工工具内、并把装填盒从加工工具返回到容器的方法，包括以下步骤(a)把第一容器放置到与加工工具前端相连的一装载口上；(b)使第一装填盒与第一容器分离；(c)从装载口把第一装填盒装载入加工工具内；(d)把第二容器放置在装载口上；(e)使第二装填盒与第二容器分离；(f)把第二装填盒装载到一存储搁架上，同时对在所说步骤(c)中被装载入加工工具内的第一装填盒中的工件进行加工；(g)在完成对第一装填盒中的工件的加工时，就从加工工具移去第一装填盒；(h)在按照步骤(g)移去第一装填盒之后，把第二装填盒从存储搁架装载入加工工具内。
10.一种根据权利要求9所述的、把装填盒从存储和输送容器装载入加工工具内的方法，还包括步骤在根据所说步骤(g)把第一装填盒从加工工具移去之后，把第一装填盒装入第二容器。
全文摘要
一种SMIF接口设备,用于把一个或多个装填盒(110)缓冲在与加工工具相连的小环境(120)内。这种接口设备包括装载口,由出口门(112)和周围的出口板(114)构成;一小环境,安装在出口板上。这种SMIF接口设备和/或加工工具包括至少一个搁架(121),用于在装载口把装填盒从它的输送容器(106)分离后存储装填盒。在操作中,当第一装填盒位于加工工具内时,第二容器安放在装载口上,该装填盒与容器分离,并且装填盒存储在存储搁架上。当完成对第一装填盒的加工之后,第二装填盒装载到加工工具上。第一装填盒返回到容器,并从装载口移去。通过在SMIF接口设备的小环境内提供装填盒缓冲系统,使得加工工具不再依靠必需把容器及时地输送到接口设备上来确保加工工具不空闲。
文档编号H01L21/677GK1359349SQ00809546
公开日2002年7月17日 申请日期2000年5月11日 优先权日1999年5月18日
发明者安东尼·C·博诺拉, 威廉·J·福斯奈特, 乔舒亚·W·申克 申请人:阿西斯特技术公司