CN100481367C - 用于控制卡盒在半导体制造设备中的位置的方法和器件 - Google Patents

Abstract

一种卡盒位置控制器件，在将晶片卡盒装载到卡盒支撑体上时控制其中存储有晶片的卡盒的位置。除了卡盒支撑体之外，该器件还具有卡盒移动部件和控制部件。控制部件检测晶片卡盒在卡盒支撑体上的状态，且产生并输出电动驱动信号以将卡盒移动到卡盒支撑体上的指定相对位置上。卡盒移动部件响应于电动驱动信号将晶片卡盒移动到指定位置。因此，在将晶片卡盒放置在卡盒支撑体上之后，可以将晶片装载到同一指定位置或从同一指定位置卸载晶片。

Description

用于控制卡盒在半导体制造设备中的位置的方法和器件

技术领域

本发明涉及半导体制造设备。更为具体地，本发明涉及用于在将卡盒加载于卡盒(cassette)支撑体之后控制其中承载晶片的卡盒的位置的器件。

背景技术

半导体制造设备通常包括用于在晶片卡盒与其中处理晶片的处理室之间一个接一个地自动传输晶片的机械手。更为具体地，晶片卡盒具有用于分别容纳晶片的狭槽，其晶片卡盒本身被加载于晶片卡盒支撑体上。通过机械手将每一个晶片从晶片卡盒的各狭槽中取出并传送到处理室。一旦晶片被处理，则通过机械手将晶片从处理室移走，然后将其返还到晶片卡盒的狭槽中。安装在晶片卡盒支撑体中的探测器探测晶片卡盒是否处于确保晶片会被机械手平稳传送的位置。探测器使用机械器件，例如接触开关，以物理探测晶片卡盒存在于晶片卡盒支撑体的预定位置处。

然而，依赖于机械元件的探测器具有非常有限的操作性。因此，已经开发了一种具有可以以更高的可靠度来探测晶片卡盒存在的探测器的晶片卡盒支撑体。将参考图1至3来描述这种现有技术的晶片卡盒支撑体和探测器、以及晶片卡盒本身。

晶片卡盒2具有普通的箱形，该箱的一侧，例如前面，具有通过其将晶片W装载进卡盒或从卡盒中取出的开口2a。晶片卡盒2还具有一对相对的内壁。每一内壁有多个垂直相叠间隔开的晶片支撑突起3。晶片支撑突起3限定出多个分别制定成用来容纳晶片W的狭槽4。晶片W的外部周边部分由一对晶片支撑突起3支撑，同时晶片容纳在一个狭槽4中。晶片卡盒2的背部包括一对向后延伸出卡盒2的突出部5。晶片卡盒2的底部包括(在具有突起3的卡盒侧面之间的方向上)横向延伸的水平突出部6。

晶片卡盒支撑体1具有由不锈钢、铝或等同物形成的底座7。设置在底座7上的四个位置固定导向器8将晶片卡盒2导向在底座7上的特定位置。为此，当将卡盒2降低到底座7上时，每个位置固定导向器8的上部具有容易导向晶片卡盒2的斜面8a。因为晶片卡盒2被放置在底座7上，所以斜面8a还用以防止晶片卡盒2受损。

如图3中最佳示出，位置固定导向器8适合分别导向晶片卡盒2的前左端部的内壁表面F1、晶片卡盒2的前右端部的内壁表面Fr、晶片卡盒2的后左端部(左侧突出部5)的内壁表面R1、以及晶片卡盒2的后右端部(右侧突出部5)的内壁表面Rr。从附图中可以清楚地看出，位置固定导向器8的这种布置不能协调底座7的间隔效率。

卡盒固定器9设置在底座7的中央。卡盒固定器9限定出制定成以容纳晶片卡盒2底部的水平突出部6(图2)的导向凹槽10。当晶片卡盒2放置在底座7上，突出部6被容纳在凹槽10中时，通过卡盒固定器9来限定晶片卡盒2在前进和后退方向上的移动。另一方面，晶片卡盒2可以由位置固定导向器8导向而横向滑动，而突出部6容纳在凹槽10中。

彼此对角交叉设置的两个位置固定导向器8S，即用于导向晶片卡盒2的前左端部和晶片卡盒2的后右端部的位置固定导向器，各自具有光可以从其中穿过的狭缝11。狭缝11呈穿过位置固定导向器8S延伸并在位置固定导向器8S的下表面开口的隧道形式。分别相邻于两个位置固定导向器8S来设置光探测开关12。每个开关12适合于检验晶片卡盒2是否存在于底座7的特定位置处。

特别地，每个光探测开关12包括例如用于发射可视光的发光部分12A和用于接收由发光部分12A发射的光的光接收部分12B。发光部分12A可以包括发光二极管(LED)或激光二极管，而光接收部分12B可以包括光电二极管(PD)。发光部分12A和光接收部分12B穿过位置固定导向器8S的狭缝11而彼此面对。因此，如果晶片卡盒放置在底座7上但没有处于相对于底座7的预定位置处，则来自发光部分12A的光穿过位置固定导向器8S的狭缝11并到达光接收部分12B。另一方面，如果晶片卡盒2处于相对于底座7的预定位置处，则来自发光部分12A的光穿过狭缝11但被晶片卡盒2阻挡，即光没有到达光接收部分12B。同样，当在将晶片卡盒2承载到底座7上之后，晶片卡盒2与底座7之间存在间隙时，来自发光部分12A的光在晶片卡盒2的下方通过狭缝11，然后冲击相关的光接收部分12B。因此，晶片卡盒2由于没有处于底座7上的预定位置处而被探测到。

而且，有益地，将发光部分12A设置在相邻于不用于将晶片卡盒2导向到底座7上的位置固定导向器8S的侧面。相反地，与其间隔开，光接收部分12B设置在具有斜面8a的位置定位导向器8S的侧面，即，用于将晶片卡盒2导向到底座7上的侧面。例如，在其中发光部分12A包括LED的情况下，来自发光部分12A的光没有被散射并以高效率通过狭缝11，因为将发光部分12A设置在接近于位置固定导向器8S。

不管光探测器12所提供的精确度如何，四个位置固定导向器8是固定的。而且，位置固定导向器8在卡盒2由底座7支撑时不邻接晶片卡盒2；相反，在卡盒2的外壁与位置固定导向器8之间存在间隙以允许在将卡盒2设置在底座7上的操作中有一定范围。因此，晶片卡盒2放置在底座7上的任何时候，可以改变或移动晶片卡盒2的位置。因此，如果当机械手的卡盒台(C/S)臂将晶片装载到卡盒2中或从卡盒2卸载晶片时，卡盒2没有相对于底座7精确地定位，会损坏晶片。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种卡盒位置控制器件，无论任何时候将晶片卡盒装载到半导体制造设备中的底座上，该器件总是将晶片卡盒放置在期望的位置。

根据本发明的一个方面，用于半导体制造设备中的卡盒位置控制器件包括卡盒支撑体、控制部件和卡盒移动部件。在将卡盒加载到卡盒支撑体上之后，控制部件检测晶片卡盒的状态，并且一旦检测了晶片卡盒的特定状态就输出电动驱动信号。当从控制部件输出电动驱动信号时，卡盒移动部件将晶片卡盒移动到指定的位置。

控制部件包括：位置传感器，相对于底座放置，以便于检测晶片卡盒是否处于晶片卡盒的稳定支撑位置；和控制器，操作地连接于位置传感器，以便于当位置传感器检测晶片卡盒存在于底座上的稳定支撑位置时产生和输出电动驱动信号。卡盒移动部件包括：电动机，操作地连接于控制器，以便于在从控制器接收电动驱动信号时输出驱动力；和可移动的第一晶片卡盒导向器，连接于电动机，以便于由电动机所输出的驱动力驱动。

根据本发明的另一个方面，除上述的第一卡盒导向器之外，卡盒位置控制器件的卡盒移动部件包括步进电动机、与步进电动机连接的滚珠丝杠、以及LM(线性运动)导向器，该LM导向器与滚珠丝杠啮合以便于将滚珠丝杠的旋转运动转换为线性运动。将第一卡盒导向器固定于LM导向器以便于随其运动。

在这种情况下，卡盒支撑体还包括在其前进的运动方向上与第一卡盒导向器间隔开设置的固定的第二卡盒导向器。第二卡盒导向器用以确定晶片卡盒移动到的指定位置。

此外，控制部件可以包括用于检测晶片卡盒是否稳定地定位于卡盒支撑体上的光电传感器。将控制部件的控制器操作地连接于光电传感器，用于在光电传感器检测晶片卡盒稳定地定位于卡盒支撑体上时在前进方向上驱动步进电动机。控制部件优选还包括：固定于LM导向器的支架(bracket)、用于通过支架的移动来分别探测第一卡盒导向器的前进和界限位置的第一和第二限位传感器、以及至少一个与第二卡盒集成在一起以在晶片卡盒到达第二卡盒导向器并与其接触时探测的导向传感器。

根据本发明的另一示例性方案，用于半导体制造设备的定位卡盒的方法包括：将晶片卡盒装载到晶片卡盒支撑体的底座上；以及随后在前进方向上驱动步进电动机以相对于底座在前进的方向上移动第一卡盒导向器，同时第一卡盒导向器与晶片卡盒啮合，由此沿底座将晶片卡盒移动到指定位置。

优选地，仅在检测晶片卡盒稳定地定位于底座上之后，沿底座移动晶片卡盒。通过在前进方向上操作步进电动机来移动卡盒。一旦检测晶片卡盒处于指定位置，停止步进电动机的操作。随后，启动计数操作，并在经历预定时间周期之后在后退方向上操作步进电动机，由此将卡盒导向器返还到初始位置。

附图说明

从下面参考附图作出的优选实施例的详细描述中，将会更加全面地理解本发明，其中：

图1是现有技术的晶片卡盒支撑体以及由此支撑的普通晶片卡盒的透视图；

图2是图1中示出的晶片卡盒的底视图；

图3是图1中示出的晶片卡盒支撑体处于其中晶片卡盒设置于其上的状态下的平面图；

图4是根据本发明的晶片卡盒以及用于在半导体制造设备中对准卡盒的晶片卡盒位置控制器件的透视图；

图5是根据本发明的晶片卡盒位置控制器件的卡盒位置控制部件的示意图；和

图6是根据本发明的控制卡盒定位的方法的流程图。

具体实施方式

现在将参考图4至6来描述本发明。为了清晰的目的，省略本发明所涉及的半导体制造设备的公知功能和系统的详细描述。

首先参考图4，晶片卡盒20可以容纳多个晶片。为此，晶片卡盒20的结构与结合图1所描述的基本相同。简单地说，那么，晶片卡盒20具有普通的箱形。卡盒的一侧，例如前面，限定开口20a。通过开口20a将晶片W插入卡盒20或从卡盒20中取出。晶片卡盒20还具有一对包括多个沿着各壁彼此按照均匀间隔被垂直间隔开的晶片支撑突起22的内侧壁。因此，晶片支撑突起22在其间限定出多个狭槽24。晶片W的外部周边由相对的一对晶片支撑突起22支撑，同时晶片容纳在每一个狭槽24中。另一方面，晶片卡盒20的背部包括一对突出部26。晶片卡盒20的底部包括横向延伸的水平突出部(图5中的60)，即，在具有突起22的卡盒20的侧面之间的方向上。

用于对准卡盒、即将卡盒移动到相对于传送机械手或等同物的预定位置的晶片卡盒位置控制器件包括用于支撑晶片卡盒20的卡盒支撑体30。卡盒支撑体30具有由不锈钢、铝或等同物形成的底座32。第一和第二卡盒导向器34和36设置在底座32上以将卡盒20定位于其上。更为具体地，第一卡盒导向器34为器件的卡盒移动部件的零部件并且可移动以当一旦将晶片卡盒20放置在卡盒支撑体30上就将晶片卡盒20相反于第二卡盒导向器36导向。为此，底座30在其中具有导向狭槽41，且第一卡盒导向器34可以沿着其向或远离第二卡盒导向器36移动。将第三卡盒导向器38设置在底座32的中央部分以相对于底座32固定晶片卡盒20。第三卡盒导向器38的中心限定出凹槽40，将晶片卡盒20底部的突出部插入该凹槽中。此外，将光电传感器(图5中的62)安装在导向凹槽40的中央部分以探测晶片卡盒20是否稳定地安装于卡盒支撑体30。即，光电传感器检测晶片卡盒20的突出部60是否正确地容纳在第三卡盒导向器的凹槽40中，以便于卡盒20由底座32稳定地支撑。

参考图5，除第一卡盒导向器34之外，晶片卡盒位置控制器件的卡盒移动部件还包括步进电动机44、与步进电动机44连接以便于由步进电动机44旋转的滚珠丝杠56、以及LM(线性运动)导向器54，滚珠丝杠56穿过该LM导向器54延伸并与其啮合以便于将滚珠丝杠的旋转转换成线性(水平)运动。滚珠丝杠56在底座32的导向狭槽41(图4)的方向中延伸，以便于当步进电动机44工作时，LM导向器54由滚珠丝杠56在导向狭缝41的方向上驱动。LM导向器54与第一卡盒导向器34集成在一起以便于第一卡盒导向器34随其一致运动。晶片卡盒位置控制器件还包括固定于LM导向器54的支架58、以及用于通过与支架58的接触来探测第一卡盒导向器34的界限位置的第一和第二限位传感器46和48。而且，该器件包括控制器42、以及设置在第二卡盒导向器36上以探测晶片卡盒20是否相对于第二卡盒导向器36设置的第一和第二导向传感器50和52。第一和第二导向传感器50和52包括逼近传感器(proximity sensor)、压力传感器或限位开关。

基本上，一旦光电传感器62检测到晶片卡盒的导向突出部60存在于第三卡盒导向器38的导向凹槽40中，控制器42就控制步进电动机44以在一个(前进)方向上旋转滚珠丝杠56。当第二限位传感器48检测到支架58到达前进界限位置或第一和第二导向传感器50和52检测到晶片卡盒20相邻于第二卡盒导向器36存在(表示晶片卡盒20传送到指定位置)时，控制器42还停止步进电动机44。然后，控制器42控制步进电动机44在另一(反向)方向上旋转滚珠丝杠56，并在第一限位传感器46检测到支架58到达后退界限位置时停止步进电动机44。

因此，晶片卡盒位置控制器件的卡盒移动部件包括：步进电动机44、滚珠丝杠56、与滚珠丝杠56集成在一起的LM导向器54、以及连接于LM导向器54并由LM导向器54移动以将晶片卡盒20导向到相对于底座32的指定位置的第一卡盒导向器34。另一方面，晶片卡盒位置控制器件的控制部件包括：控制器40、操作连接于其的传感器/探测器、以及支架58。

现在将参考图4至6来描述本发明的更加详细的操作。

首先，将晶片卡盒20装载到晶片卡盒支撑体30上(步骤101)。在这种情况下，晶片卡盒20可以由手或机械手传送到卡盒支撑体30。接着，控制器42检验光电传感器62是否检测到晶片卡盒20，即，检测到卡盒20的突出部62存在于导向凹槽40中来表示卡盒20是否由晶片卡盒支撑体30稳定地支撑(步骤102)。如果没有探测到晶片卡盒20由晶片卡盒支撑体30稳定地支撑，则控制器产生警报并停止设备的操作(步骤103)。另一方面，如果探测到晶片卡盒20由晶片卡盒支撑体30稳定地支撑，则控制器42在前进方向上驱动步进电动机44(步骤104)。结果，滚珠丝杠56旋转，由此在第一方向上线性地移动LM导向器54和第一卡盒导向器34。此时，第一卡盒导向器34将晶片卡盒20朝向第二卡盒导向器36导向。安装在第二卡盒导向器36上的第一和第二导向传感器50和52探测晶片卡盒20何时到达第二卡盒导向器36探测。其间，控制器42还通过第二限位传感器48的检测来监视连接于LM导向器54的支架58到达前进界限位置(步骤105)。

如果探测到支架58存在于前进界限位置，控制器42产生警报并关闭步进电动机44(步骤106)。另一方面，只要通过第二限位传感器48没有探测到支架58存在于前进界限位置，控制器42通过第一和第二导向传感器50和52的探测来检验晶片卡盒20是否相邻于第二卡盒导向器36(步骤107)。只要晶片卡盒20没有到达第二卡盒导向器36，控制器42就继续监视支架58到达第一界限位置(步骤108)。然后，控制器42开始定时操作以允许经历预定的时间周期，例如2秒(步骤109)。一旦经历预定的时间周期，控制器42就在反向方向上驱动步进电动机44(步骤110)。结果，滚珠丝杠56反向旋转，LM导向器54水平移动，且第一卡盒导向器34远离第二卡盒导向器36水平移动。此时，控制器42通过第一限位传感器46的检测来检验连接于第一卡盒导向器34的支架58是否到达后退位置(步骤111)。一旦支架58接触第一限位传感器46，则控制器42停止步进电动机44(步骤112)。此时，卡盒位置控制器件假设一备用状态，在该备用状态下，可以从晶片支撑体30上移走晶片卡盒20，并且可以将下一个晶片卡盒装载到晶片支撑体30上。

尽管根据本发明的示例性实施例，上面描述了：控制器42检测晶片卡盒20的装载；驱动步进电动机44，以便于通过移动第一卡盒导向器34，晶片卡盒20变为粘附于第二卡盒导向器36；以及通过第一和第二导向传感器50和52来检测运动完成状态，由此停止步进电动机44；根据本发明的另一示例性实施例，驱动步进电动机44预定时间，然后在检测到晶片卡盒20装载之后停止，由此可以控制晶片卡盒20的位置，而不脱离本发明的精神。即，取代通过第一和第二导向传感器50和52检测晶片卡盒20的指定位置，可以仅驱动步进电动机44预定时间然后停止。

根据如上所述的本发明，将晶片卡盒装载到卡盒支撑体上，然后将其移动到指定位置。因此，通过机械手(C/S ARM)或等同物总是可以将晶片装载到同一相对位置/从同一相对位置卸载。因此，防止晶片受损。

最后，本发明优选实施例的变形和修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。因此，可知这些和其它改变和变形落入由附属权利要求所限定的本发明的精神和范围内。

Claims (9)

1.一种用于在半导体制造设备中对准晶片卡盒的晶片卡盒支撑体器件，该器件包括：

包含底座的晶片卡盒支撑体；

控制部件，包括：相对于底座定位以便于检测晶片卡盒是否处于晶片卡盒上的稳定支撑位置的位置传感器，和操作连接于位置传感器以便于当位置传感器检测到晶片卡盒存在于底座上的稳定支撑位置时产生和输出电动机驱动信号的控制器；以及

卡盒移动部件，包括操作连接于所述控制器，以便于接收来自于其的电动机驱动信号并在接收所述信号时输出驱动力的电动机，和连接于所述电动机，以便于被由电动机所输出的驱动力驱动的可移动第一晶片卡盒导向器。

2.如权利要求1所述的晶片卡盒支撑体器件，其中所述电动机为具有旋转输出轴的步进电动机，且所述卡盒移动部件还包括：连接于步进电动机的输出轴以便于由其旋转的滚珠丝杠，和与滚珠丝杠啮合以便于将滚珠丝杠的旋转运动转换为线性运动的LM(线性运动)导向器，所述可移动第一晶片卡盒导向器连接于LM导向器以便于沿LM导向器移动。

3.如权利要求2所述的晶片卡盒支撑体器件，其中所述控制部件还包括：连接于LM导向器以便于随其向前和向后移动的支架，相对于支架定位的以便于在支架到达后退界限位置时检测的第一限位传感器，和相对于支架定位的以便于在支架到达前进界限位置时检测的第二限位传感器，所述限位传感器操作地连接于所述控制器以便于向控制器发出信号以表示支架分别到达后退和前进界限位置。

4.用于在半导体制造设备中对准晶片卡盒的晶片卡盒支撑体器件，该器件包括：

包括要将晶片卡盒支撑于其上的底座的晶片卡盒支撑体；

步进电动机；

与步进电动机连接在一起以便于由其选择地在旋转的前进和反向方向上驱动的滚珠丝杠；

与滚珠丝杠啮合以便于将滚珠丝杠的旋转转换为前后直线运动的LM(线性移动)导向器；

第一卡盒导向器，固定到LM导向器，以便随之向前和向后移动，所述第一卡盒导向器可与由卡盒支撑体的底座支撑的晶片卡盒啮合，以便于第一卡盒导向器可以沿着底座移动晶片卡盒；

相对于卡盒支撑体的底座设置在固定位置且在其运动的前进方向上与第一卡盒导向器间隔开的第二卡盒导向器，在通过第一卡盒导向器将卡盒沿着卡盒支撑体的底座移动的同时，第二卡盒导向器与卡盒啮合以便于将卡盒固定在相对于底座的位置上；

相对于卡盒支撑体的底座定位以便于检测晶片卡盒存在于底座上的稳定支撑位置处的光电传感器；以及

操作连接于光电传感器和步进电动机以便于当光电传感器检测晶片卡盒存在于卡盒支撑体底座上的稳定支撑位置处时驱动步进电动机的控制器。

5.如权利要求4所述的器件，其还包括：固定于LM导向器以便于随其移动的支架，以及相对于支架定位以便于分别在支架到达后退和前进界限位置时检测的第一和第二限位传感器，所述限位传感器操作连接于所述控制器以便于向控制器发送信号以表示支架分别到达后退和前进界限位置。

6.如权利要求5所述的器件，其还包括至少一个设置在第二卡盒导向器上以便于探测晶片卡盒相邻于第二卡盒导向器存在的导向传感器。

7.一种控制晶片卡盒在半导体制造设备中的位置的方法，该方法包括：

将晶片卡盒装载到晶片卡盒支撑体的底座上；和

在将晶片卡盒装载到晶片卡盒支撑体的底座上之后，检测晶片卡盒是否由晶片支撑体的底座稳定支撑，并且，仅当检测到晶片卡盒稳定地支撑于底座上时，在前进方向上驱动步进电动机以在前进方向上相对于底座移动第一卡盒导向器，同时第一卡盒导向器与晶片卡盒啮合并由此将晶片卡盒沿着底座移动到指定的相对位置。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述在前进方向上移动第一卡盒导向器包括驱动步进电动机在前进方向上操作，且还包括：

检测何时晶片卡盒到达指定相对位置；以及

一旦在指定相对位置检测到晶片卡盒，则停止步进电动机的操作。

9.如权利要求8所述的方法，其还包括：一旦在指定相对位置检测到晶片卡盒，开始计数操作，和当计数操作确定自步进电动机操作停止起延续了指定时间时，驱动步进电动机在后退方向上操作，从而使第一卡盒导向器回到初始位置。

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