专利名称：增强载体处理器操作的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及电子设备制造系统，更具体来讲，涉及在运送系统之间转送衬底载体，以及制造设施中的处理工具。
背景技术：
电子设备的制造通常涉及对于诸如硅衬底、玻璃板等的衬底执行一系列的工序(这种衬底也可以称为晶片，其可以是有图案的或者是没有图案的)。这些步骤可以包括抛光、沉积、蚀刻、光刻、热处理等等。通常，在单个处理系统或者“工具”中可以执行多个不同的处理步骤，其中所述“工具”包括多个处理室。然而，通常会发生这样的情况，也就是在制造设施中的其它处理位置要求执行其它处理，并且因此必须把衬底在所述制造设施内从一个处理位置运送到另一个位置。根据待制造的电子设备的类型，在制造设施内的许多不同处理位置处要求执行较多的处理步骤。
在衬底载体内把衬底从一个处理位置运送到另一处理位置是常规做法，其中所述衬底载体诸如是封闭箱、盒、容器等等。采用自动的衬底载体运送设备把衬底载体从制造设施内的一个位置移到另一个位置、或者将衬底载体运送到衬底载体运送设备或从该设备运送出去也是常规做法，所述自动衬底载体运送设备诸如是自动导向车、空中运送系统、衬底载体操作自动机等等。
对于单个的衬底来说，从原始衬底的形成或者接收到从完成的衬底中切下半导体器件的全部制造过程可能需要数周或者数月的时间。由此，在典型的制造设施中，在任何给定的时间都存在大量的“未完工”(WIP)的衬底。作为WIP出现于制造设施中的衬底代表流动资金的非常大的投资，这势必增加了每个衬底的制造成本。因此，在考虑到制造设施的给定衬底生产能力的情况下来减少WIP的数量是合乎需要的。为此，应该减少处理每个衬底的总体消耗时间。
发明内容
本发明的第一方面中，其中提供一种方法其中确定载体到达载体处理器的预计到达，在载体到达载体处理器之前，向载体处理器发出预期的载体转送命令。
本发明的第二方面中，其中提供一种方法其中载体处理器用于从运送系统移走载体以及将载体装载到载体处理器服务的处理工具的端口中；以及载体处理器接收命令将载体装载到处理工具。所述命令在载体到达载体处理器之前被接收。
本发明的第三方面中，其中提供一种方法其中定义载体处理器命令，所述载体处理器命令具有不依赖于第二命令的操作状态终止第二命令的相关的功能。
本发明的第四方面中，其中提供一种方法其中识别最早到达载体支持，所述载体支持正接近载体处理器并可使用以满足命令队列中的一个或多个排队转送命令。根据最早到达载体支持到达的预计时间，排队转送命令选择下一个启动的排队转送命令。
本发明的第五方面中，其中提供一种方法其中存储与载体处理器命令执行时间有关的信息；以及根据存储的信息，从多个排队转送命令中选择下一个启动的排队转送命令。
本发明的第六方面中，其中提供一种方法其中接收指示与工具相关的端口中载体内容的状态的第一信号。所述的状态指示是否(a)载体包括一个或多个工具要处理的衬底，或(b)载体是空的或仅包括工具已处理过的一个或多个衬底。接收指示载体可移出端口的第二信号，以及根据第一和第二信号执行载体转送。
本发明的第七方面中，其中提供一种方法其中确定通过载体处理器的自动机从内部存储位置或到内部存储位置的载体转送已失败；存储指示内部存储位置不可用的信息；以及确定替换的存储位置代替不可用的内部存储位置。
本发明的第八方面中，其中提供一种方法其中跟踪载体处理器管区内的多个载体的每一个的位置；跟踪载体处理器管区内载体的多个目的位置的每一个的状态；以及根据在运送系统中校准载体移动通过载体处理器确定的信息，载体处理器被校准到运送系统。
本发明的第九方面中，其中提供一种方法其中邻近运送系统安装载体处理器；移动校准载体通过载体处理器；以及根据在运送系本发明的其它特征和方面将在以下典型实施例、附加的权利要求、以及附图的详细描述下变得更加充分明显。
图1描述的是根据本发明一些实施例电子设备制造设施的控制系统范例的结构图。
图2描述的是根据本发明一些实施例电子设备制造设施的范例的示意图。
图3描述的是根据本发明一些实施例载体处理器范例的正视图。
图4描述的是根据本发明一些实施例中在载体到达载体处理器前接收转送命令的处理范例流程图。
图5描述的是根据本发明的一些实施例中不依赖于命令执行状态的终止转送命令的处理范例流程图。
图6描述的是根据本发明一些实施例中通过前瞻命令队列寻找能够利用最早到达的可用载体支持的命令的处理范例流程图。
图7描述的是根据本发明一些实施例中存储和利用执行时间有效地确调度命令的处理范例流程图。
图8描述的是根据本发明一些实施例中将空衬底载体移出处理工具的处理范例流程图。
图9描述的是根据本发明一些实施例中从失败的转送恢复的处理范例流程图。
图10描述的是根据本发明一些实施例执行转送前检验存储状态数据的精确性的理范例流程图。
图11描述的是根据本发明一些实施例中校准载体处理器与转送系统之间移交的处理范例流程图。
具体实施例方式
本发明的具体实施例提供了在材料控制系统(MCS)的控制下操作载体处理器的方法和设备。本发明的特征尤其有益于单个或者小批量衬底载体的使用。如此处所使用的那样，术语“小批量”衬底载体或者“小批量”载体指的是比常规的“大批量”载体少容纳衬底的载体，所述大批量载体通常可以容纳十三或者二十五个衬底。举例来说，小批量载体可以适合于容纳五个或者更少的衬底。在一些实施例中，也可以采用其他小批量载体(例如，容纳一个、两个、三个、四个或五个以上衬底、但是小于大批量载体所容纳的衬底的小批量载体)。一般说来，每个小批量载体可以容纳的衬底太少，以致人们在电子设备或者其他制造设施内的人工运送载体是不可行的。载体实际到达在载体处理器管区内之前，本发明的增强载体处理器适合接收载体转送命令。这允许载体处理器避免等待直到载体到达，然后在通知MCS载体到达之后进一步等待MCS发出转送命令。这样，应用本发明的载体处理器能够预料载体的到达以及便于提高性能和调度。
本发明的载体处理器还适合接收终止命令，上述命令与先前命令的状态无关地在转送命令被取消或中止之前产生。换句话说，不管转送命令是否为有效(active)或排队状态，都可利用单个终止命令取消排队转送命令或中止被激活的转送。
另外，根据本发明的载体处理器可适合识别通过载体支持(support)执行的排队命令，上述载体支持既是可用的又是最快到达载体处理器的。这些被识别的命令可被不按次序从命令队列中选择出来并执行。本发明的这方面可允许通过更有效地转送载体以及避免载体支持不必要地绕制造设备循环来提高转送系统的吞吐量。同样，为了进一步增加吞吐量，可根据实际或预计的执行选择的命令地时间选择执行排队命令。使用数据库存储载体处理器执行每一个不同转送和/或命令所需要的时间。在一些实施例中，直到根据数据库中估计/实际时间，在载体处理器开始准备转送前最迟可能时刻，载体处理器调度器才来执行到/从转送系统的转送命令。
此外，本发明的载体处理器还适合从相关工具中移走空载体，以提高端口的可用性。这样，本发明可从载体的工具中移走衬底，所述载体不同于其中衬底到达工具的载体。这是因为本发明便于使用于新到达的支持未处理衬底的载体的端口可用，可以避免工具“断源”。
在一些实施例中，本发明的载体处理器能够连续操作，甚至是在转送失败后。本发明的载体处理器内部存储位置在数据库中可被跟踪或者通过利用别的机制进行跟踪。在确定从/到内部存储位置的转送失败后，与失败转送相关的内部存储位置被标记为不可用并将其从有效位置列表中移走。
在本发明的替换或附加实施例中，载体处理器可包括传感器，在进行实际转送前检验转送目标是有效和不受阻的。换句话说，就是使用例如，安装在载体处理器的末端执行器的电眼检测转送目标的状态。要将实际状态与存储的状态进行比较以检测出任何异常以及避免任何冲突。同样地，例如压力传感器/重力传感器，可用于确定载体被载体处理器适当支持和/或包含预计数量的衬底。
本发明的载体处理器还适合自校准从/到运送系统载体的移交。利用配备传感器和/或通信设备的“校准载体”，载体处理器将被提供充分信息以校准移交，例如，在运送系统中，将校准载体穿过载体处理器时。例如，校准载体发出信号指示校准载体检测载体处理器的末端执行器在最后端口中不与校准载体的速度相配以及末端执行器可能需要被快速移动。
电子设备制造或者制造设施(Fab)可以使用空中运送系统(OHT系统)，其包括多个载体支持或者“支架”，它们与连续移动传送系统耦合，所述移动传送系统适合于在设施周围转送一个或多个衬底载体。更具体地说，所述移动传送系统可以包括传送器以及与其耦合的多个传动电机，所述传动电机用于移动所述传送器。
此外，这种设施可以包括工具或者合成工具，适合于在电子设备制造期间处理衬底。每个处理工具可以被耦合至各自的载体处理器，所述载体处理器适合于在所述工具和移动传送系统之间转送衬底载体。更具体地说，每个处理工具可以被耦合至各自的载体处理器，所述载体处理器用于在处理工具的负载端口和载体支持之间转送衬底载体，其中所述载体支持与连续移动传送系统的带耦合。以这样的方式，可以在设施周围转送衬底载体。
另外，运送系统可以包括控制系统，用于与移动传送系统和多个载体处理器通信，并且控制它们的操作，以便可以把衬底载体移到需要它们的地方。转向图1，控制系统100可以包括主机或者材料控制系统(MCS)102，其与装载站软件(LSS)104a-f进行双向通信，其中所述装载站软件在位于衬底装载站中和/或在衬底装载站控制下的多个载体处理器的每一个的每个控制器上执行。所述主机可以包括制造执行系(MES)，用于指导MCS的操作。所述MCS 102还可以与运送系统控制器(TSC)106双向通信，所述TSC 106用于保持运送系统的操作，所述运送系统包括传动电机和传送器(conveyor)。在一些实施例中，每个LSS 104a-f节点都可以与TSC 106通信，以便直接交换涉及运送系统状态的信息。以下根据图2更详细地描述这些部件和它们的操作。
转向图2，提供了描述示例性Fab 201的物理结构的示例性实施例的示意图，所述Fab 201特别适用于小批量衬底载体，诸如容纳单个衬底或者比二十五个衬底少得多的衬底载体(例如5个或少于5个)。所述Fab 201包括高速运送系统，所述高速运送系统具有使其特别适用于小批量载体的多个特征，包括高速、少量维护保养、连续移动传送系统；载体装载/卸载功能，该功能不需要停止或者减慢传送器；传送器，能够物理上同时支撑多个载体；柔性传运带，可以易于定制为所希望的运送路径；以及控制软件，用于有效地管理处理工具之间的运送和转送。这些特征将稍后描述。
先前结合的于2003年8月28日申请的序号为10/650,310、名称为“SystemFor Transporting Substrate Carriers”(代理人编号为6900)的美国专利申请公开了一种衬底载体运送系统或者类似的运载系统，其包括用于衬底载体的传送器，意在使所述传送器在其服务的Fab的操作期间连续不断地运转。所述连续移动传送器意在便于在所述Fab内传送衬底，以便减少在Fab中每个衬底的总体“暂停”时间。
为了以这样的方式操作Fab，可以提供这样的方法和设备来从传送器中卸载衬底载体，以及将衬底载体装载到传送器上，同时传送器保持运行。先前结合的于2003年8月28日申请的序号为10/650,480、题目为“Substrate CarrierHandler That Unloads Substrate Carriers Directly From a MovingConveyor”(代理人编号为7676)的美国专利申请公开了这样一种位于衬底装载站或者“装载站”的衬底载体处理器，用于执行这种相对于移动传送器的装载/卸载操作。
转向图3，装备有载体处理器302的衬底装载站300可以包括控制器304、水平导向体(guide)306以及末端执行器308，所述水平导向体306沿框307或者轨道纵向移动，所述末端执行器308沿水平导向体306水平地移动。还可以采用其他结构(例如，可以在二维以上空间移动的自动机)来移动末端执行器308，以便执行转送。载体处理器302/衬底装载站300还可以包括内部存储位置310，或者架子/支架，用于临时存放衬底载体312。另外，用于将衬底装载到处理工具(未示出)中的端口314可以被载体处理器302访问，或者作为容纳载体处理器300的衬底装载站300的一部分。
所述控制器304可以使用字段可编程门阵列(FPGA)或者其他类似装置来实现。在一些实施例中，可以使用分立部件来实现所述控制器304。所述控制器304可以用于控制和/或监控衬底装载站300、各种电气和机械部件的一个或多个以及此处所述的衬底装载站300的系统的操作。所述控制器304可以用于执行如上所述的装载站软件。在一些实施例中，所述控制器304可以是任何适当的计算机或者计算机系统，或者可以包括多个计算机或者计算机系统。
在一些实施例中，所述控制器304可以是或者可以包括任何部件或装置，这些部件或装置通常由计算机或者计算机系统使用，或者与计算机或者计算机系统相关使用。虽然图3中没有明确示出，但是所述控制器304可以包括一个或多个中央处理单元、只读存储器(ROM)设备和/或随机存取存储器(RAM)设备。所述控制器304还可以包括输入设备，诸如键盘和/或鼠标或者其他指示装置，并且包括输出设备，诸如打印机或者可以获得数据和/或信息的其他设备，和/或显示设备，诸如用于向用户或者操作者显示信息的监视器。所述控制器304还可以包括发送器和/或接收器，诸如LAN适配器或者通信端口，用于便于与其他系统部件和/或在网络环境中通信，用于存储任何适当的数据和/或信息的一个或多个数据库，用于执行本发明方法的一个或多个程序或者命令集，和/或包括任何外围设备的任何其他计算机部件或者系统。
依照本发明的一些实施例，可以把程序命令(例如控制器软件)从另一介质读入控制器304的存储器，诸如从ROM设备读入RAM设备，或者从LAN适配器读入RAM设备。程序中的命令序列的执行可以令控制器304执行一个或多个此处所述的处理步骤。在可替代的实施例中，可以使用硬线连接的电路或者集成电路来代替软件命令或者与软件命令共同来实现本发明的处理过程。由此，本发明的实施例不局限于硬件、固件和/或软件的任何特定组合。所述存储器可以存储用于控制器的软件，所述控制器可以用于执行所述软件程序，并且由此依照本发明来操作，尤其依照以下详细说明的方法来操作。本发明的部分可以作为程序来具体实现，所述程序可以使用面向对象的语言来开发，所述面向对象的语言允许利用模块化对象来对复杂系统建模，以便创建表示现实世界、物理对象以及它们的相关性的抽象内容。然而，本领域普通技术人员将理解的是，此处所述的本发明可以依照许多不同的方式使用大范围的程序设计技术以及通用硬件子系统或者专用控制器来实现。
可以将程序依照压缩的、未编译的和/或加密的格式来存储。所述程序还可以包括通常十分有用的程序部件，诸如操作系统、数据库管理系统和设备驱动器，用于允许控制器与计算机外围设备和其他设备/部件连接。合适的通用程序部件已经为本领域技术人员所知，故而此处不必详细说明。
如上所述，所述控制器304可以生成、接收和/或存储数据库，所述数据库包括与载体位置、命令队列、实际和/或估计命令执行时间和/或内部存储位置相关的数据。正如本领域技术人员将理解的那样，此处所呈现的示意图以及结构和关系的附加描述仅仅是示例性的。除所提供的例证说明所建议的内容外，可以采用任意数目的其他装置。
操作中，为了将衬底载体312从运送系统316卸载，其中所述运送系统316包括用于转送衬底载体312的移动传送器，所述移动传送器(也称为“衬底载体传送器”316)并且经过载体处理器302，末端执行器308以基本上与衬底载体312被衬底载体传送器316运送时的速率相匹配的速率水平地移动(例如，通过基本上沿水平方向匹配衬底载体速度)。另外，当衬底载体312正被运送时，末端执行器308可以保持在相邻衬底载体312的位置上。末端执行器308由此可以基本上匹配衬底载体312的位置，同时基本上匹配衬底载体312的速率。同样，传送器位置和/或速率基本上可以匹配。
当末端执行器308基本上与衬底载体的速率(和/或位置)匹配时，末端执行器308被提升，以便末端执行器308接触衬底载体312并且将衬底载体312与衬底载体传送器316脱离。通过在装载期间基本上匹配末端执行器308和传送器速率(和/或位置)，衬底载体312同样可以被装载到移动衬底载体传送器316上。依照至少一个实施例，末端执行器308和衬底载体传送器316之间的这种衬底载体移交基本上以零速率和/或末端执行器308和衬底载体传送器316之间的加速度差值来执行。
先前结合的于2004年1月26日申请的序号为10/764,982、题目为“Methodsand Apparatus for Transporting Substrate Carriers”(代理人编号为7163)的美国专利申请描述了这样一种传送系统，其可以被用于上述的衬底载体运送系统316和/或载体处理器302，用来在电子设备制造设施的一个或多个处理工具之间运送衬底载体。所述传送系统可以包括条带(或者“带”)，其用于在至少一部分电子设备制造设施中形成闭合回路，并且在其中运送衬底载体。在一个或更多实施例中，所述条带或者带可以由不锈钢、聚碳酸酯、复合材料(例如碳石墨、玻璃纤维等等)、钢来形成，或者由加强的聚氨基甲酸酯、环氧薄片、塑料或者聚合物材料来形成，所述聚合物材料包括不锈钢、编织物(例如，碳纤维、玻璃纤维、可以从Dupont得到的Kevlar、聚乙烯、钢丝网等等)或者其它刚性材料等等。通过定向所述条带以便条带的厚部分存在于垂直面内，而条带的薄部分存在于水平面内，所述条带就会在水平面上是柔性的而在垂直面上是刚性的。这种结构允许传送器被经济地构造和实现。例如，所述条带需要很少的材料来构造，容易制造，因为其垂直的刚度/强度，所以可以在没有辅助支撑结构(诸如用于常规的、水平定向的带式传送系统的卷轴或者其他类似机制)的情况下、支撑很多衬底载体的重量。此外，因为所述条带因其横向柔性可以被弯曲、扭曲或者成型为许多结构，故而所述传送系统具有很高的可定制性。
翻回到图2，示例性的Fab 201包括条带或者带203，其在Fab 201内形成简单的回路205。所述条带203例如可以包括在先前结合的序号为10/764,982的美国专利申请中描述的条带之一。所述条带203在处理工具209之间运送衬底载体(未示出)，并且包括直线部分211和曲线部分213以便形成(闭合)回路205。也可以使用其他数目的处理工具209和/或回路结构。
每个处理工具209可以包括位于处理工具209的衬底装载站或者“装载站”215的衬底载体处理器，当所述条带203经过装载站215时，所述装载站用于从传送系统207的移动条带203上卸载衬底载体，或者用于将衬底载体装载到移动条带203上(如先前结合的序号为10/650,480的美国专利申请中所描述的那样)。例如，当正在由条带203运送衬底载体时，装载站215的末端执行器308(图3)可以以基本上与衬底载体的速率相匹配的速率水平地移动，并且当正在运送并升高所述衬底载体时，所述装载站215的末端执行器308被保持在相邻所述衬底载体的位置上，以便所述末端执行器接触所述衬底载体，并且使衬底载体从传送系统207脱离。通过在装载期间基本上匹配末端执行器308(图3)和条带的速率(和/或位置)，衬底载体同样可以被装载到移动条带203上。
每个装载站215可以包括一个或多个端口(例如，装载端口)或者类似位置，其中可以放置衬底或者衬底载体，以便转送到处理工具209(例如，一个或多个停靠部，不过还可以采用不采用停靠/不停靠移动的其他转送位置)或者从处理工具209转送。还可以在每个装载站215提供各种衬底载体存储位置或者架子，用于在处理工具209处缓存衬底载体。
所述传送系统207可以包括运送系统控制器(TSC)217，用于控制条带203的操作。例如，所述TSC 217可以控制/监控条带203的速度和/或状态，分配条带203的载体支持，所述载体支持用于支撑/传送衬底载体，监控这种载体支持的状态，向每个装载站215提供这种信息等等。同样，每个装载站215可以包括LSS 219，用于控制载体处理器的操作(例如，将衬底载体装载到传送系统207或从中卸载，运送衬底载体至装载站215的装载端口或者存储位置和/或装载站215服务的处理工具209，或者从中卸载等)。MCS 221与运送系统控制器217和每个衬底装载站215的装载站软件219通信，用于进行相同的工作。TSC 217、每个LSS 219和/或MCS 221可以包括调度器(未示出)来控制由TSC 217、LSS219/或MCS 221执行的操作的进度。
处理描述包括硬件和软件部件的上述系统对执行本发明的方法十分有用。然而，应该理解的是，不是所有上述描述的部件都为执行本发明方法所必需的。实际上，在一些实施例中，不要求上面描述的系统来实施本发明的方法。如上所述的系统是这样一种系统的例子，所述系统往往被用于实施本发明的方法，并且特别适用于转送小批量衬底载体，诸如容纳单个衬底或者比二十五个衬底少得多的衬底载体(例如，五个或更少)。
参考图4到11，提供再现利用上述系统实现本发明一些实施例的流程图。应知晓图4到11流程图中的特定部件排列，以及这里讨论的各种方法的实例步骤的数量和顺序，不意味着固定的顺序，序列，数量，和/或步骤的定时；本发明的实施例能够以任何顺序，序列，和/或可实行的定时来实践。
在以下的分部中，将详细地讨论方法步骤。应注意的是，不是所有这些步骤都被要求执行本发明的方法，以下还讨论了附加的和/或替代的步骤。还应该注意的是，在流程图中描述的通用步骤只是表示本发明一些实施例的特征，它们可以被依照多个不同的方式重新排序、组合和/或细分，从而本发明的方法包括更多或更少的实际步骤。例如，在一些实施例中，可以添加许多附加的步骤以便更新并维护如下所述的数据库，但是正如所表明的那样，不必在本发明的所有实施例中使用这种数据库。换言之，本发明的方法可以包含任意数目的步骤，这些步骤可被实施以便实现比处所述的多个不同的发明过程。
如上所述，所述MCS 221负责通过向各种设备发送命令来递送并且在架间中存储载体，所述设备包括衬底装载站/载体处理器和传送部(可以执行传送带到传送带的转送的设备，此处未示出)。在一些实施例中，可以依照称为SEMI E88-1103标准“Specification for AMHS Storage SEM(Stocker SEM)”的行业标准来实现载体处理器的某些方面，所述标准特别详细说明了用于控制相应设备的标准化命令和协议。同样，可以依照SEMI E82-0703标准“Specification forInterbay/Intrabay AMHS SEM(IBSEM)”来实现负责控制传送器操作的运送系统控制器(TSC)117。可以依照SEMI E84-0703标准“Specification for EnhancedCarrier Handoff Parallel I/O Interface”来实现与工具端口的交互，并且载体的处理可以依照SEMI E87-0703标准“Specification for Carrier Management(CMS)”来实现。这四个标准是由CA，San Jose的半导体设备和材料国际(SEMI)工业联盟小组(www.semi.org)公布的，并且将其内容包含于此，以供参考。
本发明的实施例实现了超过上述参考SEMI标准的功能的特征。更具体地，本发明对SEMI E88标准增加了加强功能以进一步提高使用小批量载体的Fab效率和吞吐量。单个或小批量载体处理的一般目标是降低时间延迟，上述时间延迟是在载体到达储料器型装置，例如带有载体处理器的载体装载站，与MCS确定上述到达并发送命令移动载体到最后的目的地之间的时间产生的。载体被设计成容纳单个衬底，因为到达载体处理器的载体数目可以是传统传递系统的二十五倍多，累积的延迟可能变为很严重。SEMT E88规范仅在载体到达相关衬底装载站装载端口之后(例如，架子或类似的衬底装载站中间存储位置，然后从其将载体转送到衬底装载站服务的处理器工具端口)需要主机/MCS向载体处理器(例如储料器装置)发送转送命令。上述要求导致在移动载体到目的端口过程中累积延迟。根据SEMT E88规范，如果转送命令发送到储料器并且指定的载体不在储料器的管区内，储料器会作出出错响应。上述错误的适当产生与SEMT E88标准一致因为储料器不能对不在储料器管区内的载体执行命令。
SEMI E88增强本发明实施例扩展SEMI E88标准允许衬底装载站在相关载体到达前接受转送命令(例如，没有指定载体的存在否的先前信息)，预料载体的到达。通过在命令中使用附加参数上述加强转送命令可被确定为“预期载体”。衬底装载站将推迟上述转送命令的处理直到指定的载体进入衬底装载站管区内。在进入衬底装载站管区后，按照载体处理器中命令序列的优先权顺序处理预期载体命令。
更具体地说，根据本发明加强E88规范实施的一些实施例，如果接收预期载体转送命令，衬底装载站可向MCS返回一个答复该命令将随后完成。衬底装载站可在载体处理器队列中保持该命令直到载体到达以及当载体到达时，该命令根据MCS请求被执行。除了避免在载体到达后引入等待转送命令的延迟外，本发明还允许衬底装载站调度器计划更有效的载体转送，例如，直接从运送系统到处理工具端口，而不是使新的到达载体进入临时存储位置。
回到图4，描述了一个用于在载体到达载体处理器之前接受转送命令的范例处理400。处理400开始于步骤402。在步骤404中，MCS意识或确定，载体被运送到目标载体处理器，可能由于源处理器已经装载载体到运送系统，例如。在步骤404中，在载体到达目标载体处理器之前，MCS向目标载体处理器发出带有“预期载体”参数集的转送命令。在步骤406中，目标载体处理器接受并确认预期载体转送命令即使指定的载体处理器还未到达目标载体处理器。在步骤408中，预期载体转送命令的处理被延迟直到指定的载体出现在目标衬底装载站中(例如，到达目标载体处理器)。在步骤410中，预期载体转送命令在目标载体处理器命令队列中排队，并根据队列中的优先权按顺序被处理。在步骤412中，用于在载体到达载体处理器之前接受转送命令的范例处理400结束。
在一些替换实施例中，在步骤408中，在接收到时预期载体转送命令将在目标载体处理器的命令队列中排队以及，在步骤410中，根据载体的预期到达时间预期载体转送命令的执行可以被调度开始。
SEMI E82和SEMI E88标准定义了许多远程操纵命令。特别地，两个远程命令被定义为中止和取消，在自动化材料处理系统中用来终止转送命令。当命令处于有效状态时，根据命令标识符中止命令终止特定的转送命令的活动。当命令处在排队或等候状态根据命令标识符取消命令终止指定的转送命令的活动。
根据本发明的SEMI E88和E82标准的附加增强包括合并(consolidate)计划应用于不同命令执行状态的关联命令。例如，用于终止有效命令的中止命令以及用于终止排队命令的取消命令可被合并成单个终止命令。单个或小批量衬底处理的一般目标是降低主机/MCS与符合SEMI E88的储料器型装置(例如衬底装载站)之间的消息数量。如上所述，SEMI E88规范需要主机/MCS发送取消命令取消转送如果其处在排队状态，以及发送中止命令中止转送如果其处在有效状态。该要求导致累积的不必要多余通信，特别是就在主机/MCS已发出取消命令和在储料器处理该命令之前当改变转换状态时。
本发明一个实施例扩展SEMI E88规范以运行新的终止命令(例如，中止或取消)，其导致转送的取消和中止，这取决于其处在排队或有效状态。这样，新终止命令仅根据命令标识符终止特定的转送命令的活动，不依赖于命令的状态。结果，终止命令可用来代替中止或取消命令，而不考虑命令的状态。上述用法导致完成几个功能需要更少的代码。
回到图5，描述了一个用于不依赖于命令的执行状态终止转送命令的范例处理500。处理500开始于步骤502。再步骤504中，定义终止命令中止或取消转送，而不管转送是否有效，排队，或等待。在步骤506中，MSC发出终止命令。在步骤508中，衬底装载站控制器接收终止命令并确定终止命令中定义的转送命令的状态。如果指定的转送指令在排队或等待，在步骤510中所述转送命令被取消。如果指定的转送命令有效，在步骤512中转送命令被中止。不论发生那种情况，处理500在步骤514终止。
衬底转载站的前瞻调度衬底装载站载体处理器积极放置载体到运送系统指定的位置(例如，支架(cradle)或其它支持位置)或从该位置移走载体。因为转送时运送系统在衬底装载站不停止，载体处理器应该在位以在目标载体支持到来之前(例如，支架支持载体被卸载前，或要装载载体的支架到达之前)进行这样的转送。衬底装载站调度器的目标是确保在运送系统上的载体支持上的载体的放置和移走在载体支持第一次经过衬底装载站时完成。
为了提高完成上述目标的机会，本发明提供了带前瞻(look-ahead)特征的载体处理器调度器，在它的逻辑中判定命令队例中哪一个转送命令下一个启动。所述前瞻特征考虑最早到达的载体支持的预计时间，启动转送以装载载体到移动传送器的载体支持上(例如，放置在支架上)或从移动传送器的载体支持上卸载载体(例如，从支架上移走)。例如，在执行到/从衬底装载站服务的处理工具的端口的转送之前，衬底装载站的调度器逻辑也考虑执行所述转送需要的时间以及是否有足够的时间执行所述转送，以及还利用最早到达的载体支持准备到/从运送系统的转送。
回到图6，描述的是预测命令队列找到能使用最早到达可得到的载体支持。处理600开始于步骤602。在步骤604中，载体处理器/衬底装载站确定或识别可用来满足排队转送命令的最早到达载体支持。如果载体处理器具有指定转送载体到运送系统的排队转送命令，则载体处理器会寻找最早到达的空载体支持。同样地，如果载体处理器具有指定转送来自运送系统的载体的排队转送命令，载体处理器会寻找最早到达容纳前往载体处理器的载体的载体支持。
在步骤606中，确定队列中的第一个命令能够使用步骤604确定的载体。在步骤608中，为了使用步骤604确定的最早到达载体支持，在必须开始执行步骤606确定的第一命令之前，载体处理器确定是否留有任何时间执行其它的命令。如果有时间，则，在步骤610，载体处理器确定在步骤604确定的载体支持作为最早到达的载体支持实际到达之前，是否可完成其它的命令。如果存在能够被及时完成的命令，则在步骤612中，执行那些命令，并且处理流程回到步骤608中的确定。如果不存在能够被及时完成的命令，处理流程在步骤608和610之间循环以等待(1)能在步骤606确定的第一个命令必须开始之前完成的加到命令队列中的新命令，或(2)时间已过，以及为了满足步骤604确定的载体支持，步骤606确定的第一个命令必须开始。回到步骤608，为了使用步骤604确定的最早到达载体支持，如果载体处理器确定在步骤606确定的第一个命令必须开始之前，没有时间执行其它命令，则在步骤614中执行第一命令以及在步骤616中终止处理600。
存储转送时间另外，衬底装载站的调度器的更一般的目标是最大化能够被传送到相关处理工具的端口中的载体数量，以使工具不会“断源”(例如，工具不必中止处理以等待附加衬底的传递)。调度器试图平衡提供给工具新衬底的需求和最大化能够通过主机/MCS(通过运送系统和载体处理器)被传递到工具中的载体数量的需求。
为了优化吞吐量，调度器会测量/确定和跟踪载体处理器可以执行的每个不同类型的移动或载体处理器能够执行的命令的估计和实际时间。用于选择下一个排队转送执行的调度器的逻辑，可利用，例如，存储位置和处理工具的端口间的转送时间，进入与运送系统移交的位置花费的时间等等。在一些实施例中，直到需要移动载体处理器到这种移交的位置的最迟时刻，根据存储在时间跟踪数据库中的估计/实际时间，调度器才能使载体处理器执行与到/从运送系统的移交有关的转送。一般地说，直到在载体处理器必须结合外部事件开始执行命令之前的最迟(latest)可能时刻，调度器才使载体处理器执行与外部事件相关的命令(例如，与运送系统的移交或者在处理工具中衬底处理的竞争)。换句话说，对载体处理器/衬底装载站(不在其控制下)，涉及或与外部装置交互的命令的执行被延迟使得命令的执行适当与外部装置的动作一致。(例如，载体支持到达衬底装载站)。
回到图7，描述了用于存储和利用执行时间以有效地调度命令的范例处理700。处理700开始于步骤702。在步骤704中，存储涉及各种载体处理器命令执行时间的信息。上述信息可以是在在先命令执行期间测量的实际执行时间的记录。在一些实施例中，上述信息可以是根据计算值或实际测量时间的平均值估计的执行时间。上述信息包括，例如，在各种存储位置和各种工具端口之间，在各种存储位置和运送系统之间转送载体花费的时间量，以及移动载体处理器到运送系统移交位置花费的时间值(例如，准备到或从运送系统移交的时间)。上述信息可被存储到存储装置中(例如，存储器，硬盘机等)作为数据库，表，或者以许多其它的结构或格式。
在步骤706中，载体处理器根据步骤704中存储的信息从命令队列的命令中选择执行转送命令。例如，在下一个载体支持到达载体处理器之前低优先权命令可被选择执行，因为这样低优先权命令表示当时最好/最有效的载体处理器的使用(例如，而不是仅仅等待载体支持到达并执行高优先权命令)。
在步骤708中，如果选择的命令是与外部事件有关的，载体处理器会延迟实际执行被选择命令直到要开始的最迟可能时刻，其中被选择的命令连同外部事件将被完成(例如，在被选择的载体支持到达或另一个命令必须开始之前)。通过延迟实际执行与外部事件有关的被选择命令直到最迟时刻，其它命令在被选择命令之前可被调度，由此吞吐量提高，而没有任何消极影响吞吐量的风险。在步骤710，处理700结束。
SEMIE84/E87增强根据SEMI E84标准，一旦载体被传递到处理工具端口中，工具不释放载体的控制直到所有的衬底都被处理过并返回到载体。通过更新与端口有关的载体的SEMI E87状态模型和载体的SEMI E84信号，端口指示载体已准备好移动。SEMI E87状态模型的改变指示主机/MCS运送系统应当被调动以从端口移走载体。该协议对单个或小批量载体系统来说可能不是最佳的，这是因为工具会“断源”以及上述协议会导致主机和工具之间、以及主机/MCS和衬底装载站之间太多的处理。在单个载体系统中，如果工具能够处理比可用端口数量多的载体，工具会变得“断源”。
本发明允许在一个载体中传递的衬底可返回到不同的载体。载体一空就允许移走载体，在本发明中SEMI E84状态机被改变以使状态机包含足够的信息使得允许衬底装载站自动作用于该信息。此外，SEMI E84状态转换信号被修改以包含关于载体空/满状态的信息。该转换还隐含包含关于SEMI E87状态模型的信息(例如，载体的状态可以是“准备装载”，“阻止转送”，“准备卸载空”，以及“准备卸载完成”)。根据本发明，当载体处于“准备卸载空”或“准备卸载完成”状态时，载体处理器不需要主机/MCS命令以从端口移走载体。
回到图8，描述了用于从处理工具移走空载体的范例处理800。处理800开始于步骤802。在步骤804中，载体处理器接收从载体处理器服务的处理工具端口出来的状态信号。状态信号可指示端口中载体包含至少一个未处理的衬底或载体是空的或仅包含处理过的衬底。在步骤806中，载体处理器从端口接收第二个状态信号。所述第二个信号指示载体准备从端口中被移走。在步骤808中，根据第一个信号载体处理器确定载体是否会被移走因为载体是空的或仅包含处理过的衬底。如果不移走，在步骤810中，载体处理器等待新的用来指示载体内容已改变的第一信号。一旦载体的内容改变处理从步骤810回到步骤808。如果在步骤808中确定了载体是空的或仅包含处理过的衬底，在步骤812中载体处理器从端口移走该载体。在步骤814中处理800结束。
失败转送的恢复根据本发明，调度器和载体处理器能够恢复多数失败情形并使衬底装载站有效，除非载体处理器硬件以这样一种方式失败不能动或载体处理器的运动会导致损害载体或衬底。
如果因为载体处理器不能从内部存储位置拾取或放置载体而使转送失败，那么上述位置被标记为不可用的但是其它转送要求的处理会继续只要载体处理器能够被安全移出与失败有关的位置而不损害载体。如果，失败后，载体仍然在载体处理器的末端执行器上，那么载体会被放置在一个替换的存储位置中，以使载体处理器可用于执行其它的转送命令。
回到图9，描述了用于已从失败转送恢复的范例处理900。处理900开始于步骤902。在步骤904中，载体处理器确定，或得知，从或到载体处理器的衬底装载站内部存储位置的载体转送已失败。在一些实施例中例如，载体处理器的自动机(robot)不能放置载体，由于自动机的移动被目标识别位置存在的载体阻塞。在步骤906中，指示与步骤904中的失败有关的内部存储位置的信息不能存储在存储设备(例如，存储器，硬盘机等)，以数据库，表，或者以其它多种结构或格式存储。这样，可以避免将来转送到不能用的存储位置。在步骤908中，可确定衬底装载站中的替换的存储位置或其它位置。在步骤910中，如果载体仍然在载体处理器的自动机中(例如，由于作为步骤904中检测的失败结果不能放下)，那么载体被放置在步骤908确定的替换存储位置中。处理900在步骤912结束。
利用传感器检验如果在载体处理器控制器中或，有时候，在主机/MCS中出现内部软件数据库错误，转送会引起两个载体碰撞导致损害衬底。在一些实施例中，自动机/载体处理器的末端执行器会装备传感器以允许检验移交或实际移交前的转送的有效性以便避免损害载体/衬底。
转到图10，描述了用于在执行转送前检验存储状态数据的准确的范例处理1000。处理1000开始于步骤1002。在步骤1004中，载体处理器管区(domain)内的每个载体位置被跟踪并存储在存储设备(例如，存储器，硬盘机等等)，以数据库，表或以其它多种结构或格式存储。载体处理器管区可包括在载体处理器的控制下的所有的处理工具端口，内部和外部存储位置，载体支持装载/卸载区域，末端执行器等等。在步骤1006中，每个可能转送目的地位置(例如，处理工具端口，内外部存储位置，载体支持装载/卸载区域，末端执行器等等)的状态被跟踪和存储在存储设备(例如，存储器，硬盘机等等)，以数据库，表或以其它多种结构或格式存储。在步骤1008中，在执行到目标目的地的转送之前，利用一个或多个物理传感器检验被转送载体的正确位置是已知的以及转送目的地是可用的并准备好被存取。处理1000在步骤1010结束。
移交校准带有载体处理器的衬底装载站无论什么时候被安装以及增加到运送系统中，来自运送系统出来的/到运送系统的移交都需要校准。上述移交校准更可取地以不干扰运送系统的连续操作的方式完成(例如，不停止传送器)。在一些实施例中，运送系统上的载体支持可被保留用于能够校准的特殊载体(例如，包括传感器，照相机，校准期间使用的其它测量工具，控制器，和/或通信设备例如无线发送机和接收机的仪表化的载体)。从运送系统来的/到运送系统的移交在TSC软件与运行在载体处理器控制器上的装载站软件(LSS)之间可被协商，不需要主机/MCS具有任何检验处理知识。LSS和TSC软件已知包括“校准载体”的载体支持位置。
回到图11，描述了用于校准载体处理器与运送系统之间的移交而不需要停止运送系统的范例处理1100。处理1100开始于步骤1102。在步骤1104中，载体处理器/衬底装载站安装在运送系统附近。在步骤1106中，校准载体被移动通过运送系统上的载体处理器。在步骤1108中，响应校准载体通过载体处理器，载体处理器与校准载体之间的相互作用开始。在一些实施例中，校准载体可无线地发送位置以及速度信息给装配有接收器的载体处理器。另外或附加地，载体处理器会发送各种信号给校准载体指示，例如，校准载体正在接近载体处理器，校准载体在载体处理器的装载区内等等。在步骤1110中，从校准载体被移动通过载体处理器获得和/或确定的信息被存储在存储设备(例如，存储器，硬盘机等等)，以数据库，表或以其它多种结构或格式存储。在步骤1112中，根据步骤1110存储的信息校准载体处理器。在步骤1114中处理1100结束。
以上描述仅披露了被发明的特定实施例；在本发明范围内的上述披露的方法和装置的修改将容易被本领域普通技术人员理解。例如，本发明还使用具有图形的或不具有图形的任何类型的衬底例如硅衬底，玻璃板，掩模，丝网等等；以及/或利用运送和/或处理上述衬底的装置。
因此，虽然本发明已根据特定实施例进行了描述，应当理解其它实施例会落在本发明以下权利要求定义的精神和范围内。
权利要求
1.一种方法，包括确定载体到达载体处理器的预计到达；在载体到达载体处理器之前，向载体处理器发出预期的载体转送命令。
2.如权利要求1所述的方法，其中预期的载体转送命令包括带有预期载体参数集的转送命令。
3.如权利要求1所述的方法，进一步包括在载体处理器，在载体到达载体处理器前接收载体的预期载体转送命令。
4.如权利要求3所述的方法，进一步包括延迟处理预期的载体转送命令直到载体到达载体处理器。
5.如权利要求4所述的方法，进一步包括预期的载体转送命令在命令队列中排队使得以基于命令队列中的优先权的顺序处理所述预期的载体转送命令。
6.一种方法，包括提供载体处理器，用于从运送系统移走载体以及将载体装载到载体处理器服务的处理工具的端口中；以及载体处理器接收命令将载体装载到处理工具，所述命令在载体到达载体处理器之前被接收。
7.一种方法，包括定义载体处理器命令，所述载体处理器命令具有不依赖于第二命令的操作状态终止第二命令的相关的功能；以及发出载体处理器命令。
8.如权利要求7所述的方法，其中第二命令包括转送命令，并且所述转送命令可处于排队状态或有效状态。
9.如权利要求8所述的方法，其中发出载体处理器命令导致取消所述转送命令如果所述转送命令处于排队状态，以及中止该转送命令如果所述转送命令处于有效状态。
10.一种方法，包括识别最早到达载体支持，所述载体支持正接近载体处理器并可使用以满足命令队列中的一个或多个排队转送命令；根据最早到达载体支持到达的预计时间，从排队转送命令中选择下一个启动的排队转送命令。
11.如权利要求10所述的方法，其中选择下一个启动的排队转送命令进一步根据完成在先转送命令的预计时间。
12.如权利要求10所述的方法，其中选择下一个启动的排队转送命令进一步根据准备执行排队转送命令的预计时间少于所述最早到达载体支持到达的预计时间。
13.如权利要求10所述的方法，其中载体支持在运送系统的连续移动传送器上到达。
14.如权利要求10所述的方法，其中排队转送命令至少包括以下一个载体支持转送命令中的装载载体，以及载体支持转送命令中的卸载载体。
15.一种方法，包括存储与载体处理器命令执行时间有关的信息；以及根据存储的信息，从多个排队转送命令中选择下一个启动的排队转送命令。
16.如权利要求15所述的方法，进一步包括延迟执行被选择的排队转送命令直到被选择的转送命令能够结合外部事件被开始和完成的最迟时间。
17.如权利要求16所述的方法，其中外部事件包括可使用以满足被选择转送命令的最早到达载体支持的到达。
18.如权利要求16所述的方法，其中根据存储的信息确定被选择的转送命令能够被开始和完成的最迟时间。
19.如权利要求15所述的方法，其中与载体处理器命令执行时间相关的存储的信息包括执行操作的实际时间和执行操作的估计时间中的至少一个。
20.如权利要求15所述的方法，其中与载体处理器命令执行时间相关的存储的信息包括以下至少一个存储位置与端口间的转送时间；存储位置与运送系统间的转送时间；以及运送系统移交的准备时间。
21.一种方法，包括接收指示与工具相关的端口中载体内容的状态的第一信号，其中所述的状态指示是否(1)载体包括一个或多个工具要处理的衬底，或(2)载体是空的或仅包括工具已处理过的一个或多个衬底；接收指示载体可移出端口的第二信号；以及根据第一和第二信号执行载体转送。
22.如权利要求21所述的方法，其中在第二载体中衬底被移出工具，所述第二载体不同于其中衬底到达工具的第一载体。
23.如权利要求21所述的方法，其中适合接收第一和第二信号的载体处理器执行转送，以及移走空载体以使端口可用于被装载了的载体。
24.一种方法，包括确定通过载体处理器的自动机从内部存储位置或到内部存储位置的载体转送已失败；存储指示内部存储位置不可用的信息；以及确定替换的存储位置代替不可用的内部存储位置。
25.如权利要求的24所述的方法，进一步包括将载体放置到替换的存储位置，如果该载体在转送失败后滞留在自动机。
26.一种方法，包括跟踪载体处理器管区内的多个载体的每一个的位置；跟踪载体处理器管区内载体的多个目的位置的每一个的状态；以及在执行将载体转送到目的位置之前，利用至少一个传感器检验管区内载体位置和目的位置的状态。
27.如权利要求26所述的方法，其中至少一个传感器安装在适合执行转送的自动机的末端处理器上。
28.一种方法，包括邻近运送系统安装载体处理器；移动校准载体通过载体处理器；以及根据在运送系统中校准载体移动通过载体处理器确定的信息，载体处理器被校准到运送系统。
29.如权利要求28所述的方法，进一步包括响应校准载体移动通过载体处理器，启动载体处理器和校准载体间的相互作用。
30.如权利要求29所述的方法，进一步包括响应校准载体移动通过载体处理器，存储根据载体处理器和校准载体间交换的信号确定的信息。
31.如权利要求28所述的方法，其中载体处理器被校准到运送系统包括校准与运送系统的载体移交。
32.如权利要求28所述的方法，其中载体处理器被校准到运送系统包括协商运送系统控制器与载体处理器控制器之间的校准参数。
33.如权利要求32所述的方法，其中在运送系统控制器和载体处理器控制器已知的指定载体支持上运送系统传送校准载体。
34.如权利要求28所述的方法，其中校准载体包括一个或多个适合检测载体处理器的自动机的位置的传感器。
全文摘要
提供一种载体处理器可适合(1)在载体到达载体处理器管区之前接收载体转送命令；(2)接收终止命令，其导致在前命令被取消或中止而不依赖于在前命令的状态；(3)选择无序执行的排队命令以利用所述选择的命令和/或根据执行命令所需的预计时间利用适合使用的最早到达运送系统载体支持；(4)将空载体移出相关工具以提高端口有效性；(5)连续操作甚至是涉及存储位置的转送失败后通过从不可用位置列表中移走失败的位置；(6)在尝试转送之前用传感器检验载体和转送目标状态传感器数据的完整性；以及(7)利用装配有传感器的校准载体校准运送系统的载体移交。
文档编号B65G49/07GK1689941SQ20051006772
公开日2005年11月2日 申请日期2005年2月28日 优先权日2004年2月28日
发明者迈克尔·特弗拉, 艾米特·普利 申请人:应用材料有限公司