CN100369185C - 用于输送晶圆状物件的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一用于处理晶圆状物件的设备，此设备包含至少一由复数个加工单元构成的线性排列阵列，所述复数个为至少两个，其中在各加工单元中可处理单一的晶圆状物件；一卡匣固持单元，其用于固持至少一内部储存有至少一晶圆状物件的卡匣；及一输送系统，其用于从一卡匣拾取一晶圆状物件且予以放入一个加工单元内。该设备包括一可移动式安装在一线性轨道上的输送单元。所述输送单元包括用于将一单一晶圆状物件固持在一平行于该线性轨道的基本上垂直的平面中的至少一个固持单元。

Description

用于输送晶圆状物件的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种用于输送晶圆状物件以将晶圆状物件放入及拣出一具有以至少一阵列对准的多个加工单元的设备的加工单元的装置及方法，所述多个为至少两个。
背景技术
现有技术中已知具有许多不同概念的输送路径(譬如WO97/11623A1、US5919529A1、US5788868A1、US5518542A1、US5442416A1)。所有这些输送系统的共同点在于晶圆状物件以一水平状态移动。此处，水平状态是指晶圆状物件的主表面平面位于一大致水平的平面中。
发明内容
本发明的一目的是提供一种用于一具有多个加工单元的设备的输送系统，其中所述多个为至少两个，该输送系统可在每足迹面积中具有更高的物件产出或在较小足迹面积中具有相同产出。
本发明借由提供一用于处理晶圆状物件的设备来满足这些目的，该设备是包含至少一个由多个加工单元构成的线性排列阵列，所述多个为至少两个，其中在各加工单元中可处理单一的晶圆状物件；一卡匣固持单元，其用于固持内部储存有至少一晶圆状物件的至少一卡匣；及一输送系统，其用于从一卡匣拾取一晶圆状物件且予以放入一个加工单元中。输送系统是包含与由多个加工单元构成的该至少一个阵列平行排列的至少一线性轨道，借以使至少一个单一晶圆状物件沿着一平行于该阵列多个加工单元的线性路径而移动。该设备进一步包含可移式安装在各该至少一个线性轨道上的一输送单元。该输送单元包含至少一个用于在一平行于该线性轨道的大致垂直平面中固持住单一晶圆状物件的固持构件。
运送单元可在线性轨道上借由一步进马达所驱动的一齿皮带或一滚珠螺杆加以间接地移动。或者，其可借由一电动线性马达直接地加以移动。
本发明的一优点在于可选择用来输送晶圆状物件的输送路径的宽度使其远小于晶圆状物件的最小直径。譬如，为了输送300毫米晶圆，需要至少320毫米的路径宽度，借由本发明的一输送系统可使输送路径的宽度降低至约60毫米。对于一条约5米长的输送路径的机器，可节省约1.2平方米足迹面积。如果此机器具有两或更多条输送路径，可节省2.4或3.6平方米。
此设备视需要具有一包含一用于将晶圆状物件从一大致垂直状态枢转至一大致水平状态的枢转机构的输送单元。如果晶圆状物件以一水平状态储存及/或处理时，这将是有用的方式。因此，在加工单元中，可能包含用于将晶圆状物件固持在一大致水平状态的固持构件。
一种有利的设备是包含一前单元，其中排列了用于固持储存有多个晶圆状物件的卡匣的一阵列至少两个卡匣固持单元；并包含一转移单元，其用于将晶圆状物件转移于卡匣与至少一线性轨道的输送单元之间。此转移单元可为一具有一端点执行器的自动装置，此端点执行器够薄可以在内部储存的两晶圆状物件之间接近一卡匣借以拾取一晶圆状物件。
另一实施例中，此设备包含用于暂时储存晶圆状物件的至少一转移站，转移站可由可移式安装在线性轨道上的输送单元及转移单元予以接近。此中间储存作用提供了使转移单元从卡匣取得晶圆状物件的优点，且用于将晶圆状物件运送至加工单元的输送单元可以或多或少地彼此独立作用。
如果转移站包含一用于翻转晶圆状物件的翻转机构，其将具有卡匣中不论何面朝上皆可以处理晶圆状物件的前侧或背侧的额外优点。
另一实施例具有一包含排列成背对背组态的两固持装置的转移站。因此，一转移站同一时间能够固持两个晶圆状物件。
如果一输送单元包含一用于翻转晶圆状物件的翻转机构及较佳排列成背对背组态的两个固持构件，将是有利的方式。
一较佳实施例中，此设备具有一输送系统且其包含所述至少一个线性轨道中的至少两个。在此例中，左轨道一般将晶圆状物件运送至设备左侧的加工单元，而右轨道运送至右侧的加工单元。如果在左与右线性轨道间的中间处具有一第三线性轨道，第三轨道可将晶圆状物件运送至两侧。
本发明的技术方案如下：
根据本发明，提供一种用于处理晶圆状物件的设备，包括：一由多个加工单元构成的线性排列阵列，所述多个为至少两个，其中在每个这种加工单元中可处理单一晶圆状物件；一卡匣固持单元，其用于固持内部储存至少一个晶圆状物件的至少一个卡匣；一输送系统，其用于从一卡匣拾取一晶圆状物件且将其放入一加工单元中；该输送系统包括：至少一线性轨道，其与多个加工单元构成的该阵列平行排列，以使至少一个单一晶圆状物件沿着一平行于多个加工单元的该阵列的线性路径而移动；一输送单元，其可移动地安装在所述至少一个线性轨道中的每个上；所述输送单元包括用以在一平行于该线性轨道的大致垂直平面中固持单一晶圆状物件的至少一个固持构件，其中该输送单元具有一用于将该晶圆状物件从一大致垂直状态枢转至一大致水平状态的枢转机构。
优选地，包括一前单元，其中排列有由至少两个用于固持住储存多个晶圆状物件的卡匣的卡匣固持单元构成的阵列；并包括一转移单元，其用于将该晶圆状物件在该卡匣与该至少一个线性轨道的输送单元之间进行转移。
优选地，包括用于暂时储存该晶圆状物件的至少一个转移站，所述转移站可由可移动地安装在该线性轨道上的输送单元和所述转移单元予以接近。
优选地，所述转移站包括一用于翻转该晶圆状物件的翻转机构。
优选地，所述转移站包括一具有以一背对背构形排列的两个固持装置的固持单元。
优选地，所述输送单元包括一用于翻转该晶圆状物件的翻转机构及两个固持装置。
优选地，这两个固持装置以一背对背构形排列。
优选地，具有一输送系统，输送系统包括所述至少一个线性轨道中的至少两个。
可由一较佳实施例的详细描述来实现本发明的其他细节及优点。
附图说明
第1图显示根据本发明的一有利实施例的一用于处理晶圆状物件的设备的示意俯视图；
第2图显示根据第1图沿着线A-A所取的剖视图；
第3图显示本发明中使用的固持构件的一实施例的侧视图；
第4图显示根据第3图的固持构件的俯视图。
具体实施方式
设备1具有：一由多个加工单元构成的第一线性排列阵列，所述多个加工单元为四个加工单元31、33、35、37；及一由多个加工单元构成的第二线性排列阵列，所述多个加工单元为另四个加工单元32、34、36、38。在各加工单元中，可在一水平位置中处理单一晶圆(Wm)。此实施例所显示的加工单元可从湿旋动处理单元、旋涂单元、温度处理单元或任何其他的单晶圆加工单元中选出。多个所述加工单元31-38所构成的阵列所排列的线大致垂直于前平面5。在此前平面5中，两个卡匣固持单元15用于固持至少一个内部储存有至少一晶圆状物件的卡匣。在此例中，各卡匣固持单元15为一前开式联合舱(FOUP)。
设备1具有一用于从FOUP15上的一卡匣拾取一晶圆且予以放入一个加工单元31-35中的输送系统。
输送系统包括与多个加工单元构成的阵列平行排列的两线性轨道24及26，以沿着一平行于多个加工单元阵列的线性路径移动至少一单一晶圆。Wm代表一晶圆在一加工模块式组件(加工单元)中被加工期间的位置。将一输送单元44、46可移式安装在各线性轨道24、26上。各输送单元44、46分别具有两固持构件44a、44b及46a、46b。两晶圆固持装置以背对背构形两者彼此平行排列。将输送系统排列成可使单一晶圆固持在一平行于线性轨道24、26的大致垂直的平面中。因此，输送路径比一晶圆的直径窄。
各固持构件为一握持器，其中在晶圆边缘上接触到晶圆(只接触边缘＝ECO)。此握持器(称为ECO握持器)为现有技术因此其进一步细节请见美国专利US05762391A、US05931518A或US06109677A号。或者，可如US05967578A或US06152507A号所公开的，使用基于伯努利(Bernoulli)原理的固持构件。甚至可适用简单的真空握持器。
为了将固持构件及与其一起的晶圆从垂直位置带到一水平位置中，各输送单元44及46进一步包含一枢转机构64、66。第2图所示的枢转机构64及66各具有一步进马达及一相联的齿轮。马达及齿轮皆为本领域所熟知。此实施例中分别沿一大致平行于输送路径24或26的轴线进行旋转运动P。枢转机构将固持构件转动约90°以将晶圆从一垂直位置带到一水平状态。因此，当放在加工模块式组件上或内部时面对加工模块式组件的晶圆侧朝下。
一可替换的枢转机构(未图示)可沿一条垂直于输送路径且与水平平面呈45°角的轴线进行一旋转运动。在此例中，枢转机构将固持构件转动约180°，以将晶圆从一垂直位置带到一水平位置。因此，当放在加工模块式组件上或内部时面对加工模块式组件的晶圆侧朝上。
第1及2图所示的各输送单元44、46进一步包含一翻转模块式组件，所以固持构件44a、44b及46a、46b分别可改变位置。因此，一并未面对加工模块式组件的固持装置可变更其位置使其面对加工模块式组件，因此可将此固持装置所承载的一晶圆放在该加工模块式组件上。为了避免一输送单元46与一位于其他线性轨道上的输送单元44产生碰撞，最好借由枢转机构66使固持构件46枢转了约角度α(譬如45°，见第2图)，然后使固持构件46a、b翻转且至少进一步枢转至位置46’中(虚线)。
在卡匣固持单元15及线性轨道24、26之间，排列有转移站20、22。左线性轨道26与左转移站22相联结而右线性轨道24与右转移站20相联结。各转移站20、22的排列方式可使得对应的晶圆输送单元44、46将一晶圆拣出转移站及放在转移站上。基于简单性因素，转移站与各个阵列的加工单元排列在一条线上。因此，各转移站容易供各个的固持装置加以近接。
如第1及2图所示，各转移站20、22包含一固持单元42、40。转移站的各固持单元40、42是分别配备有两个晶圆固持装置40a、40b及42a、42b。固持装置两者彼此平行且以背对背构形排列，如第3及4图所示。
在卡匣固持单元15及转移站20、22之间，排列有一自动装置84。自动装置84包含一移动臂且在其周边端上安装有一端点执行器86以输送一晶圆Wr。用于输送晶圆的端点执行器为本领域所熟知且因此不在此处详述。自动装置84及其端点执行器86的构成方式可在被一卡匣固持单元15所承载的一卡匣中拾取及放置晶圆，并在一转移站20、22上拾取及放置晶圆。为了在两卡匣固持单元上近接卡匣，自动装置84平行于前平面5地安装在一线性轨道28上。自动装置可进一步实行箭头L所示的一提升运动(第2图)。
另一实施例(未图示)中，使用一能够近接数个平行排列的卡匣固持单元所承载的卡匣的自动装置。在此例中，不需要一线性轨道。
或者，可使用一双臂式自动装置。在此例中，一第一端点执行器可从一特定地点拾取一第一晶圆，且第二臂可在其后立即将一第二晶圆运送至相同地点上。
转移站的固持单元40、42是进一步配备有一翻转模块式组件以将一低晶圆往上翻且反之亦然，如箭头Fv所示(第2图)。此翻转模块式组件提供了处理一晶圆的选定侧的选择。为了说明，晶圆的第一侧称为侧A，晶圆的相对侧应称为侧B。
建议使侧A在卡匣中朝上且侧A应朝上，在加工单元中处理期间，晶圆如下列方式发生通过机器的运动。自动装置84从一卡匣收集晶圆并予以运送至转移站20的上固持装置40a。输送单元44线性移动接近转移站20且枢转使其固持装置44a可从固持装置40a收集晶圆。然后，如上述般地将晶圆运送至加工单元。
如果侧B在加工单元中处理期间面朝上，自动装置84从一卡匣收集晶圆且予以运送至转移站20的下固持装置40b。然后，固持装置40翻转以使晶圆进入上位置40a，因此侧B面朝上。
另一实施例(未图示)中，转移站不包含一实际支撑或固持构件，而只是使晶圆直接地从自动装置运送至输送单元的地点。
另一实施例中，第三线性轨道及相联结的输送单元可排列在两平行的线性轨道之间。因此，此中间输送单元可近接两加工单元阵列的加工单元。

Claims (8)

1.一种用于处理晶圆状物件的设备(1)，包括：
1.1一由多个加工单元(31，33)构成的线性排列阵列，所述多个为至少两个，其中在每个这种加工单元中可处理单一晶圆状物件；
1.2一卡匣固持单元(15)，其用于固持内部储存至少一个晶圆状物件的至少一个卡匣；
1.3一输送系统，其用于从一卡匣拾取一晶圆状物件且将其放入一加工单元中；
1.4该输送系统包括：
1.4.1至少一线性轨道(26)，其与多个加工单元(31，33)构成的该阵列平行排列，以使至少一个单一晶圆状物件沿着一平行于多个加工单元的该阵列的线性路径而移动；
1.4.2一输送单元(46)，其可移动地安装在所述至少一个线性轨道(26)中的每个上；所述输送单元包括用以在一平行于该线性轨道的大致垂直平面中固持单一晶圆状物件的至少一个固持构件(46a)，
其中该输送单元(46)具有一用于将该晶圆状物件从一大致垂直状态枢转至一大致水平状态的枢转机构(66)。
2.如权利要求第1项的设备，包括一前单元，其中排列有由至少两个用于固持住储存多个晶圆状物件的卡匣的卡匣固持单元(15)构成的阵列；并包括一转移单元(84，86)，其用于将该晶圆状物件在该卡匣与该至少一个线性轨道(26)的输送单元(46)之间进行转移。
3.如权利要求第1项的设备，包括用于暂时储存该晶圆状物件的至少一个转移站(22)，所述转移站可由可移动地安装在该线性轨道(26)上的输送单元(46)和所述转移单元(84，86)予以接近。
4.如权利要求第3项的设备，其中所述转移站(22)包括一用于翻转该晶圆状物件的翻转机构。
5.如权利要求第3项的设备，其中所述转移站包括一具有以一背对背构形排列的两个固持装置(42a，42b)的固持单元(42)。
6.如权利要求第1项的设备，其中所述输送单元(46)包括一用于翻转该晶圆状物件的翻转机构及两个固持装置(46a，46b)。
7.如权利要求第6项的设备，其中这两个固持装置(46a，46b)以一背对背构形排列。
8.如权利要求第1项的设备，其中具有一输送系统，输送系统包括所述至少一个线性轨道(24，26)中的至少两个。
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