CN101273312A - 增强衬底载具搬运器操作的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了系统、机器和方法，其中，从机器向加工设备发送第一信号，第一信号指示所有的待处理衬底都已从指定载具卸下，并指示可以从机器的装载端口暂时卸载该指定载具。从机器向加工设备发送第二信号，第二信号指示可以使指定载具返回机器。在载具从机器卸载期间，卡载具可以装载到腾出的装载端口。本发明还公开了多个其他的特征和方面。

Description

增强衬底载具搬运器操作的方法和装置

本发明要求2005年2月25日提交的美国专利申请No.11/067,302以及2005年1月28日提交的美国临时专利申请No.60/648,838的优先权。因此，上述各个专利申请的内容为了各种目的而通过引用全部结合于此。

相关申请的交叉引用

本申请涉及下列共同转让的在审美国专利申请，这些申请各自通过引用而全部结合于此：

2005年2月25日提交的题为“METHODS AND APPARATUS FORMATERIAL CONTROL SYSTEM INTERFACE”(律师号为No.9141)的美国专利申请No.11/067,311；

2005年2月25日提交的题为“METHODS AND APPARATUS FORTRANSFERRING A SUB STRATE CARRIER WITHIN AN ELECTRONICDEVICE MANUFACTURING FACILITY”(律师号为No.9142)的美国专利申请No.11/067,460；

2005年2月25日提交的题为“METHODS AND APPARATUS FORELECTRONIC DEVICE MANUFACTURING SYSTEM  MONITORINGAND CONTROL”(律师号为No.9144)的美国专利申请No.11/067,303；

2003年8月28日提交的题为“SYSTEM FOR TRANSPORTINGSUBSTRATE CARRIERS”(律师号为No.6900)的美国专利申请No.10/650,310；

2004年1月26日提交的题为“METHODS AND APPARATUS FORTRANSPORTING SUBSTRATE CARRIERS”(律师号为No.7163)的美国专利申请No.10/764,982；

2003年8月28日提交的题为“SUBSTRATE CARRIER HANDLERTHAT UNLOADS SUBSTRATE CARRIERS DIRECTLY FROM AMOVING CONVEYOR”(律师号为No.7676)的美国专利申请No.10/650,480；和

2004年11月12日提交的题为“BREAK-AWAY POSITIONINGCONVEYOR MOUNT FOR ACCOMMODATING CONVEYOR BELTBENDS”(律师号为No.8611)的美国专利申请No.10/987,955。

技术领域

本发明一般地涉及电子器件加工系统，更具体地说，本发明涉及在加工设备中的系统与处理机器之间传送衬底载具。

背景技术

电子器件的制造通常包括对衬底(例如硅衬底、玻璃板、半导体衬底等)进行一系列过程。(这些衬底，无论经过了图案化还是未经过图案化，也可以称为晶片。)这些步骤可以包括抛光、沉积、刻蚀、印刷、光刻、热处理等。通常，可以在包括多个处理室的单个处理系统或“机器”中进行若干个不同的处理步骤。但是，一般情况下，需要在加工设备中的其他处理位置进行其他处理，因此必须在加工设备中将衬底从一个处理位置传送到另一位置。根据待制造的电子器件类型，可能需要在加工设备中的许多不同处理位置处进行相当大量的处理步骤。

习惯上，在衬底载具(例如密封壳(pod)、盒子、容器等)中将衬底从一个处理位置传送到另一位置。习惯上还采用自动化的衬底载具传送装置(例如自动化导向车辆、高架(overhead)传送系统、衬底载具搬运机械手等)将衬底载具在加工设备中的各个位置间移动，或将衬底载具传递往来于衬底载具传送装置。

对于单独的衬底，从形成或接收到原始衬底到由成品衬底切割成半导体器件或其他器件，全部的制造处理需要花费的时间可能以周或月来计算。因此在通常的加工设备中，在指定的任意时刻，可能有大量衬底以“处理中工件”(WIP)的形式存在。加工设备中以WIP形式存在的衬底可能代表了营运资金的很大投资，这可能使每衬底的制造成本提高。因此，对于加工设备给定的衬底生产量，期望降低WIP的数量。为此，应当降低处理每个衬底所需花费的总的时间。

发明内容

本发明在第一方面提供了一种方法，其中接收第一信号，所述第一信号指示与机器有关的端口处载具容纳物的状态。该状态指示(a)载具是否包含待由机器处理的一个或多个衬底，或者(b)载具是否是空的或者只包含已由该机器处理过的一个或多个衬底。接收第二信号，所述第二信号指示准备从端口卸下载具，并根据第一信号和第二信号执行对载具的传递。

本发明在第二方面提供了一种方法，其中从机器发送第一信号，所述第一信号指示所有待处理衬底都已从指定载具卸下，并指示可以从机器的装载端口暂时卸载该指定载具。从所述机器发送第二信号，第二信号指示可以使指定载具返回该机器。

本发明在第三方面提供了一种方法，其中机器请求加工设备从与机器有关的装载端口暂时卸载正在访问载具。机器还请求加工设备将该正在访问载具装载到与机器有关的装载端口。

本发明在第四方面提供了一种系统，其中，工厂包括至少一个机器，机器适于在与该机器有关的端口处接收小批量载具。机器还适于发送第一信号，第一信号指示端口处载具容纳物的状态。该状态指示(a)载具是否包含一个或多个待由该机器处理的衬底，或者(b)载具是否是空的或者只包含一个或多个已经由该机器处理过的衬底。该机器可以发送第二信号，第二信号指示准备从该端口卸载载具。工厂适于接收第一信号和第二信号，并作为响应而根据第一信号和第二信号进行载具的传递。

本发明在第五方面提供了一种机器，该机器包括与机器有关的装载端口和适于与加工设备通信的通信端口，该加工设备包括自动化材料处理系统，该系统适于从装载端口装载和卸载载具并适于接收来自机器的信号。该机器适于发送第一信号，第一信号指示所有待处理衬底都已从指定载具卸下，并指示可以从装载端口暂时卸载该指定载具，还适于发送第二信号，第二信号指示可以使该指定载具返回该机器。

本发明在第六方面提供了一种机器，它包括与机器有关的多个装载端口；以及可操作以与加工设备通信的控制器，其中，控制器适于请求加工设备从与机器有关的装载端口暂时卸载第一正在访问载具；并适于请求加工设备将第一正在访问载具装载到与机器有关的装载端口上。

根据下面对示例性实施例的详细说明、权利要求以及附图，可以完全明白本发明的其他特征和方面。

附图说明

图1的框图图示了根据本发明某些实施例用于电子器件加工设备的控制系统的示例。

图2的示意图图示了根据本发明某些实施例的电子器件加工设备的示例。

图3的正视图图示了根据本发明某些实施例的载具搬运器的示例。

图4的流程图图示了根据本发明某些实施例，在到达载具搬运器之前接受传递命令的示例处理。

图5的流程图图示了根据本发明的某些实施例，与命令执行状态无关地终止传递命令的示例处理。

图6的流程图图示了根据本发明某些实施例的示例处理，该处理用于在命令队列中进行预测以寻找可使用最早到达的可用载具支座的命令。

图7的流程图图示了根据本发明的某些实施例，用于存储和使用执行时间以有效地对命令进行调度的示例处理。

图8的流程图图示了根据本发明的某些实施例，用于从处理机器卸下空衬底载具的示例处理。

图9的流程图图示了根据本发明的某些实施例，用于从失败的传递中恢复的示例处理。

图10的流程图图示了根据本发明的某些实施例，用于在执行传递之前对所储存的状态数据是否正确进行验证的示例处理。

图11的流程图图示了根据本发明的某些实施例，用于对载具搬运器与传送系统之间的移交行为进行校准的示例处理。

图12的流程图图示了示例处理，该示例处理使用了本发明中更改的操作规则的扩展能力。

图13是E87装载端口传递状态模型的框图，它具有根据本发明提供的多种更改和/或扩展特征。

图14图示了新的更改和/或扩展示例载具状态模型，它可以用于使机器能够在更少装载端口和更小批量的情况下达到其峰值吞吐量。

图15A-D图示了对传统SEMI E87中载具状态转换定义的示例扩展。

具体实施方式

本发明提供了用于大大提高电子器件制造或加工设备(Fab)中所用机器的效率的系统和方法。传统的加工设备通常是根据一组标准规则或协议(例如SEMI E87)来操作的，所述规则或协议最初是为了用于保持25个或更多衬底的衬底载具而开发的。不过，使用更小的批量可以具有显著的效率优势。但是，传统操作规则使得难以获得使用更小批量时效率优势的全部好处，在某些情况下在采用更小批量时还实际上降低了效率。

本发明提供了克服传统操作规则缺点的系统和方法。本发明对传统操作规则进行了更改和/或扩展，使得采用现有机器和更小批量时可以获得更高的吞吐量。对传统操作规则的这些更改一般可以表征为向机器/工厂的现有行为或能力增加两种新的行为或能力。对操作规则的第一扩展使机器可以请求加工设备暂时从机器的装载端口卸载正在访问(in-access)的载具。临时卸载向加工设备表明，短期内需要对指定的衬底载具进行重新装载。对操作规则的第二扩展使机器可以请求加工设备将指定的载具装载到装载端口。这使得可以在适当(例如有效的)时间将以前用第一能力卸载的载具返回机器。这些扩展的能力一起使加工设备可以腾空机器的装载端口，防止机器不得不等待衬底处理(例如防止机器闲置)，从而通过使机器可以实现最大吞吐量而提高效率。本发明提供了即使载具中的批量减小到机器能力以下，也使机器以峰值吞吐量工作所需的接口和能力。

本发明的实施例提供了用于在例如材料控制系统(MCS)的控制下对机器、装载端口和衬底载具搬运器进行操作的方法和装置。本发明的特征在使用单个衬底载具或小批量衬底载具时特别有利。此处所用的术语“小批量”衬底载具或“小批”载具可以指下述载具，它适于保持比传统的保持13或25个衬底的“大批量”载具更少的衬底。例如，小批量载具可以适于保持5个或更少的衬底。在某些实施例中，也可以采用其他的小批量载具(例如保持1个、2个、3个、4个或多于5个衬底，但是比大批量载具的衬底数目要少的小批量载具)。通常，每个小批量载具可以保持对于人工传送载具而言太少、以致在电子器件加工设备或其他加工设备中不可行的衬底。

通常，加工设备中的机器(例如处理机器、计量机器等)设计为对由主机或工厂以大批量(例如25个衬底的批量)传递给它们的材料(例如衬底)进行处理。所述大批量是在衬底载具(例如以盒子或前端开口的标准化壳)中由工厂(例如由人类操作员和/或通过自动化工厂中的自动化材料搬运系统(AMHS)传送)传递到机器的。衬底可以通过位于机器上的端口在衬底载具与机器之间传递。这些端口称为装载端口，每个装载端口都适于接收衬底载具。主机或工厂是加工设备中与机器相通的任何实体。可以使用各种实施方式。其示例包括MES自身、单元控制器(cellcontroller)等。

根据许多因素，例如机器容量(例如，机器中可以同时处理的衬底数目)、机器的吞吐量(例如每小时可以处理的衬底数目)、以及工厂将含有已处理衬底的衬底载具与含有未处理衬底的衬底载具进行交换所需的时间，机器通常设计有有限数目的装载端口(例如每个机器1到4个装载端口)。考虑到工厂的传统操作规则，机器设计者会试图在机器上包括足够的装载端口，使机器的装载端口上总有可用的未处理衬底，以确保机器可以以其最大效率工作而不会由于缺乏可用的未处理衬底而闲置。

通常，一旦将衬底载具传递到机器(例如置于机器的装载端口)，衬底载具就一直受到机器的单独控制，直到衬底载具中送往机器处理的所有衬底都由机器进行了处理并返回衬底载具。

注意，在某些加工设备中，某些“批处理”机器(例如一次处理多于一个载具的机器)可以接收传递未处理衬底的输入衬底载具，并可能用另外的输出衬底载具来将已处理衬底从批处理机器带走。在这样的系统中，一旦输入衬底载具清空，则批处理机器可以向工厂指示输入衬底载具的处理已经完成。这种批处理机器要求工厂既知道这种行为，又可以确定在何时、何地移动空输入衬底载具。换句话说，这种批处理机器仅仅提供了“处理完毕”信号，且工厂需要知道这种信号表示输入衬底载具已被清空。

为了实现对衬底载具的交换(例如装载和卸载衬底载具)，机器和工厂通常会根据加工设备中所用的标准化传统操作规则(例如SEMI E87)中定义的一组职责，在衬底载具的实际交换期间交换信息并协作。

根据这种规则，机器负责确定其装载端口之一何时“准备好装载”或“准备好卸载”衬底载具。当装载端口准备好装载衬底载具时，机器向工厂传递消息，通知它装载端口准备好接收载具(例如需要处理的任何载具，而不是指定的载具)。机器传递的消息包括装载端口标识符，该标识符指示机器的哪个装载端口准备装载。当对装载端口上衬底载具的处理已结束(例如待处理载具中原有的所有衬底都已处理完毕)时，机器向工厂传递一条或多条消息，表示装载端口上的衬底载具准备被卸载。这些消息中传递到工厂的信息通常包括装载端口标识符和具体衬底载具的载具标识符，所述装载端口标识符指示机器的哪个装载端口准备卸载。最后，机器还与工厂负责装载和卸载衬底载具的代表(例如人类操作员或AMHS)协作，完成载具在工厂与机器装载端口之间的交换。例如，在使用AMHS设备的自动化工厂中，这种协作通常是由题为“Specification for EnhancedCarrier Handoff Parallel I/O Interface”的国际半导体设备和材料协会(SEMI)E84标准来支配的。

工厂负责从机器接收消息，该消息表明指定装载端口准备装载或准备卸载载具。如果机器装载端口准备接收载具，则工厂确定接下来应当将哪个载具传递到机器的装载端口，然后分配代表(例如人类操作员或AMHS)传递该载具。如果机器装载端口准备卸载载具，则工厂负责确定载具的下一个目的地应当是什么(例如存储装置还是下一个处理机器/计量机器)，然后分配代表(例如人类操作员或AMHS)从机器的装载端口卸载载具并将衬底载具传送到下一个目的地。

由上述传统操作规则所定义的职责可以看出，该机器要求将任何载具而不是特定的载具传递到其装载端口。工厂确定应当传递哪个载具以满足此请求。与之类似，直到待处理的所有载具的衬底都已处理并返回载具为止，该机器都不请求从装载端口卸载载具。(注意，这种通常的处理规则组的一种例外情况是上面提到的批处理机器，其中已处理衬底的目的地/输出载具与来源/输入载具不同，并且工厂已经因此通知了机器以这种模式工作。在此情况下，一旦已经卸下衬底用于处理，机器就会要求从装载端口卸载输入载具。)

因此，根据通常的操作规则，载具可以在三种不同情况下占据机器装载端口：(1)第一状态，其中，衬底载具含有未处理衬底，机器会取回这些衬底用于处理；(2)第二状态，其中，衬底载具已被清空，并正在等待已处理衬底返回；(3)第三状态，其中，机器正在将已处理衬底送回衬底载具中。注意，第一状态和第三状态可以重叠，即同时存在。当第一状态与第三状态同时存在时，第二状态不会发生。但是，对于具有高容量的机器(例如处理中的衬底数目比指定载具中需要处理的衬底数目还多的机器)，第二状态会出现并可能持续比第一状态和第三状态更长的时间。在第二状态期间，作为机器上有限资源的装载端口并未得到充分利用。随着工厂中减小批量(例如每个载具的衬底数目)以便减少加工设备的循环时间，这种情况会特别明显并越来越糟。随着加工设备中批量越来越小，传统的操作规则和程序将导致装载端口成为机器生产率的瓶颈，机器会由于缺少可用的未处理衬底而闲置。

对于装载端口随着批量的减少而成为机器生产率瓶颈这种问题的一种可能解决方案是向机器设计加入更多装载端口。尽管增加更多的装载端口可以适应更小的批量，但是如果机器必须基本上重新设计、制造并重新校对合格以加入另外的装载端口，则这种解决方案可能并不实际。

本发明的发明人认识到通过对用于支配工厂与机器间相互作用的传统操作规则进行更改和扩展，加工设备可以避免只装有传统数目的装载端口的机器中由减少批量带来的闲置问题。根据本发明，通过以允许工厂和机器交换信息并协作的方式更改传统操作规则来将装载端口处于上述第二状态的时间量减至最少，可以大大提高装载端口利用的效率。具体地说，可以对工厂/机器相互作用进行改编和扩展，使得一旦所有未处理衬底都已卸下且衬底载具正在等待重新装填(例如，在其他情况下装载端口会以上述第二状态等待的时候)，即可从机器装载端口卸载衬底载具。还可以对规则进行进一步的更改/扩展，使得就在机器准备将已处理衬底放回载具之前将已卸载的衬底载具重新装载到机器的装载端口。因为装载端口上的衬底载具处于第二状态所花费的时间量减至最少，所以这些更改/扩展便于更有效地使用装载端口。因此，采用这样的更改，即使在批量减小的情况下，具有传统数目的装载端口的机器也可以以峰值吞吐量工作。

传统操作规则与本发明中更改和/或扩展的规则之间的重要不同之处在于：(1)机器要求工厂在载具清空(即不含有任何未处理衬底)时卸载载具、确定是否在此后的时间需要该载具、并向工厂进行这种指示的能力，以及(2)能够在载具中最初送到机器的衬底准备返回载具时要求指定载具被装载回装载端口上。在这种更改的工作模式下，机器和工厂的职责与它们在上述传统操作规则下的情况相比，进行了重新定义。

在本发明更改的操作规则下，机器仍然负责确定有关的装载端口何时“准备好装载”或“准备好卸载”载具。但是，在更改的操作规则下，可能出现另外的情况，在该情况下，衬底载具即将被装载到机器的装载端口上。例如，在需要另外的未处理衬底时，或者在具体衬底载具(此前从装载端口卸载的)需要返回以便将已处理衬底放回衬底载具中时，装载端口可以准备好装载(例如接收)衬底载具。只要允许衬底返回与衬底最初到达机器时所在的衬底载具不同的衬底载具，就可以把机器将使用的衬底载具限制为满足预定标准组的衬底载具。例如，机器可以选择只使用空衬底载具或者下述衬底载具，该衬底载具既是空的，且适于只接收特定类型的衬底。

一旦机器确定装载端口准备装载(例如接收)衬底载具，则机器可以向工厂传递一条或多条消息，将机器的请求通知工厂。这些消息中交换的信息可以包括装载端口标识符以及装载端口准备装载(例如接收)的衬底载具类型。可能存在几种不同类型的衬底载具。第一类型可以包括带有未处理衬底的任意衬底载具(在此情况下工厂可以确定向装载端口传递哪个衬底载具)。第二类型可以包括指定的衬底载具。衬底载具可以由衬底载具标识符或工厂与机器之间协议的其他惟一(例如对每个衬底载具是惟一的)数字来标识。第三类型可以包括满足指定标准的衬底载具，例如空衬底载具；适于保持铜衬底的衬底载具；非产品(例如虚设的(dummy))衬底载具等。对于不同的加工设备，衬底载具的类型和标准可以不同。

装载端口可以在多种不同情况下准备从机器卸载衬底载具。一旦衬底载具已经处理完毕，换句话说，所有的衬底都已得到处理并返回载具，则衬底载具准备从装载端口卸载(例如卸下)。另外，当衬底载具的所有未处理衬底都已被卸载用于处理、机器不再需要衬底载具(例如在衬底所用的输入衬底载具和输出衬底载具不同)时，衬底载具准备从装载端口卸载(例如卸下)。此外，当衬底载具的所有未处理衬底都已卸下用于处理、机器只在某个时间量之后才需要衬底载具时，衬底载具准备从装载端口卸载(例如卸下)。在必须使衬底返回同一衬底载具(例如输入衬底载具就是输出衬底载具)但衬底载具停留在(上述)第二状态足够长的时间来证实此后进行卸载和重新装载时，这些情况的示例可能发生。

一旦机器确定可以从机器的装载端口卸载衬底载具，则机器可以向工厂传递一条或多条消息，将机器的请求通知工厂。这些消息中传递到工厂的信息可以包括准备卸载(例如准备将衬底载具卸下)的装载端口的装载端口标识符以及关于待卸载衬底载具的信息。关于待卸载衬底载具的信息使工厂可以确定对如何处置所请求的卸载。该信息可以包括，例如，衬底载具的标识符(例如衬底载具ID)；是否需要在此后重新装载衬底载具的指示；以及对重新装载衬底载具之前需要多长时间的估计。该信息使工厂可以卸载衬底载具而无需像传统操作规则下要求的那样向下一个处理步骤分配衬底载具。该信息还使工厂可以确定将衬底载具存储在离机器多远的地方，以便在此后需要的时候/情况可以取回衬底。

在本发明更改的操作规则下，机器仍然负责与负责装载和卸载衬底载具的工厂代表(例如人类操作员、AMHS等)协作，以完成工厂与机器的装载端口之间的衬底载具交换。如上所述，这通常是在使用AMHS设备的自动化工厂中由SEMI E84标准支配的。

工厂负责从机器接收表示指定装载端口准备装载或准备卸载衬底载具的消息。根据机器的装载端口准备接收的衬底载具类型(例如根据机器传递的信息)，工厂还负责确定应当传递哪个衬底载具，然后分配该代表(例如人类操作员、AMHS等)传递该指定衬底载具。

如果机器的装载端口准备卸载衬底载具，则工厂还负责根据作为“准备卸载”请求的一部分而提供的信息来确定如何处置该请求。如果待卸载的衬底载具已经完成(例如所有待处理衬底都已处理并返回载具)，则工厂确定衬底载具应当所处的下一个目的地(例如存储装置还是下一个处理机器/计量机器)。

如果待卸载的衬底载具在此后会重新装载，则工厂将卸载该衬底载具并将载具移动到存储位置，直到由机器请求重新装载该衬底载具。

在机器提供了表示何时再次需要衬底载具的估计时，工厂可以使用此信息来确定存储衬底载具的存储位置(到机器)的优选接近程度。在衬底载具必须存储在离机器相当远距离的情况下，估计的重新装载时间还可以使工厂可以刚好在实际的衬底载具重新装载请求之前将衬底载具预先布置在离机器较近处，从而减少机器请求重新装载衬底之后、衬底载具传送到机器的装载端口期间的等待时间。

一旦工厂确定了衬底载具的下一个目的地，则工厂可以分配代表(例如人类操作员、AMHS等)从机器的装载端口卸载衬底载具并将其传递到其下一个目的地。

除了上述信息交换之外，工厂还可以向机器提供与计划近期在机器上处理的衬底载具及其容纳物(例如衬底)有关的信息。此信息可以使机器能够对此后将要重新装载的衬底载具的卸载进行更好的安排(例如提高效率)。例如，如果在指定机器上没有另外的衬底载具排队等待处理，则卸载(需要在此后重新装载的)衬底载具来为另外的未处理衬底载具腾出地方不会得到好处。在另一种示例中，如果工厂将工厂计划传递到机器的衬底载具中未处理衬底的数目通知了机器，则机器可以确定例如是否应当将目前处于上述第二状态的另一衬底载具从机器卸载。

现在转向本发明的其他方面，增强的载具搬运器适于在载具实际到达载具搬运器范围中之前接受传递载具的命令。这使载具搬运器可以避免下述情况，即必须等到载具到达、然后必须继续在将载具到达通知MCS之后等待MCS发出传递命令。因此，采用本发明，载具搬运器能够预期载具的到达并便于提高性能和调度。

本发明的载具搬运器还可以适用于接收终止命令，所述命令导致不依赖于以前命令的状态而将以前的传递命令取消或中止。换句话说，无论传递命令正在进行还是排在队列中，都可以用单独的终止命令来取消已排队的传递命令或中止正在进行的传递。

另外，根据本发明的载具搬运器可以适用于识别可以用载具支座来执行的已排队的命令，所述载具支座可以是可用的，也可以是最近会到达载具搬运器的。可以不按顺序地从等待执行的命令队列中选择所识别出的命令。本发明的这个方面通过更有效地传递载具并避免载具支座不得不在加工设备周围进行不必要的循环，可以提高传送系统和载具搬运器的吞吐量。同样，为了进一步提高吞吐量，可以根据执行所选择的命令会花费的实际时间或估计时间来对排队的命令进行选择执行。可以采用数据库来存储执行每个不同传递和/或载具搬运器可以进行的命令所需要的时间。在某些实施例中，根据数据库中的估计时间/实际时间，载具搬运器的调度机(scheduler)可以不约束执行送往/来自传送系统的传递命令，直到载具搬运器必须开始准备此传递之前最后可能的时刻。

此外，本发明的载具搬运器还可以适于从有关的机器卸下空载具以提高端口的可用性。因此，本发明可以在与衬底到达机器时所在的载具不同的载具中从机器卸下衬底。对于最近到达的保持未处理衬底的载具，由于本发明便于使端口可用，所以可以避免机器“闲置”。

在某些实施例中，即使在传递失败之后，本发明也使载具搬运器可以继续工作。所发明的载具搬运器的内部存储位置可以在数据库中或通过使用其他机制而进行追踪。在确定去往(或来自)内部存储位置的传递失败时，与失败的传递有关的内部存储位置可以被标记为不可用，并从可用位置列表中除去。

在本发明的可替换实施例或另外的实施例中，载具搬运器可以包括传感器来在进行实际传递之前验证传递目的地可用且未受阻碍。换句话说，可以用例如安装在载具搬运器的操纵装置(effector)末端的电子眼来感知传递目的地的状态。可以将实际状态与所存储的状态进行比较来检测任何异常并避免任何碰撞。同样，可以用例如压力传感器/重量转换器来确定载具搬运器正确地保持了载具和/或载具容纳有期望数目的衬底。

根据本发明的载具搬运器还可以适用于对送往/来自传送系统的载具移交行为进行自校准。采用装有传感器和/或通信设备的“校准载具”，可以向载具搬运器提供足够的信息来在例如校准载具移过传送系统上的载具搬运器时对移交行为进行校准。例如，校准载具可以发出信号，该信号表示校准载具检测到载具搬运器的末端操纵装置在上次通过时未能与校准载具的速度匹配，或者检测到末端操纵装置可能需要移动更快。

电子器件制造或加工设备(fab)可以使用高架传送系统(OHT系统)，该系统包括与连续移动的输送装置耦合的多个载具支座或“吊架”，所述输送装置适于在设备附近传递一个或多个衬底载具。更具体地说，移动输送装置可以包括传送带和与之耦合并适于使传送带移动的多个驱动电动机。

此外，这样的设备可以包括机器或组合机器，所述机器或组合机器适于在电子器件制造期间对衬底进行处理。每个处理机器可以耦合到相应的载具搬运器，所述载具搬运器适于将衬底载具在机器与移动输送装置之间进行传递。更具体地说，每个处理机器可以耦合到相应的载具搬运器，所述载具搬运器适于将衬底载具在处理机器的装载端口与耦合到连续移动输送装置中传送带的载具支座之间进行传递。以此方式，衬底载具可以在设备周围进行传递。

另外，传送系统可以包括控制系统，所述控制系统适于与移动输送装置和多个载具搬运器进行通信并控制其操作，使得可以将衬底载具移动到需要它们的地方。转向图1，控制系统100可以包括与装载台软件(LSS)104a-f进行双向通信的主机或MCS102，所述装载台软件104a-f在多个载具搬运器中每一个的每个控制器上执行，所述载具搬运器容纳于衬底装载台中和/或受衬底装载台控制。主机可以包括对MCS的操作进行指挥的制造执行系统(MES)。MCS 102还可以与传送系统控制器(TSC)106进行双向通信，所述传送系统控制器106对包括驱动电动机和输送装置在内的传送系统的操作进行维持。在某些实施例中，LSS 104a-f的每个节点可以与TSC106通信，从而直接交换与传送系统状态有关的信息。这些元件及其操作将在下面参考图2进行更详细的说明。

转向图2，其中提供的示意图图示了示例加工设备201实际布置的一种示例实施例，所述示例加工设备201特别适于采用小批量衬底载具，例如保持了一个衬底或比25个衬底少得多(例如5个或更少)的衬底的衬底载具。图示的加工设备201包括高速传送系统，它具有若干特征使之特别适于采用小批量载具，这些特征包括：高速、低维护需求、常动的输送装置；不需要使输送装置停止或减缓的载具装载/卸载机构；能够一次对许多载具进行物理支持的输送装置；易于定制到期望传送路径的柔性输送装置；以及适于对处理机器之间的传送和传递进行有效管理的控制软件。这些特征将在下面进一步说明。

上述结合的2003年8月28日申请的题为“System For TransportingSubstrate Carriers”的美国专利申请No.10/650,310(律师号No.6900)公开了衬底载具传送系统或包括有衬底载具所用输送装置的类似传递系统，意在其服务的制造设备工作期间恒常运动。恒常运动的输送装置是为了便于衬底在加工设备中的传送，以便减少每个衬底在加工设备中总的“停顿”时间。

为了以此方式操作加工设备，可以提供用于在输送装载运动时从输送装置卸载衬底载具以及将衬底载具装载到输送装置上的方法和装置。上述结合的2003年8月28日提交的题为“Substrate Carrier Handler ThatUnloads Substrate Carriers Directly From a Moving Conveyor”的美国专利申请No.10/650,480(律师号No.7676)公开了衬底装载台或“装载台”处的衬底载具搬运器，该搬运器可以执行这种对于运动输送装置的装载/卸载操作。

转向图3，装有载具搬运器302的衬底装载台300可以包括控制器304、可以沿框架307或轨道垂直移动的水平引导装置引导装置306、以及可以沿水平引导装置306水平移动的末端操纵装置308。也可以采用其他结构(例如可以在超过两个方向上移动的机械手)用于移动末端操纵装置308来执行传递。载具搬运器302/衬底装载台300还可以包括内部存储位置310或架子/吊钩，用于临时存储衬底载具312。另外，用于将衬底装载到处理机器(未示出)中的端口314可以是载具搬运器302可访问的，或者是容纳载具搬运器302的衬底装载台300的一部分。

控制器304可以用现场可编程门阵列(FPGA)或其他类似装置来实现。在某些实施例中，可以采用分立元件来实现控制器304。控制器304可以适用于对衬底装载台300以及此处所述衬底装载台300的各个机电元件和系统的操作进行控制和/或监视。控制器304可以适用于如上所述执行装载台软件。在某些实施例中，控制器304可以是任何适当的计算机或计算机系统，或者包括任意数目的计算机或计算机系统。

在某些实施例中，控制器304可以是或者可以包括计算机或计算机系统中通常使用的或者与之一起使用的任意元件和器件。尽管图3中未明显示出，但是控制器304可以包括一个或多个中央处理单元、只读存储器(ROM)器件和/或随机存取存储器(RAM)器件。控制器304还可以包括输入装置(例如键盘和/或鼠标或其他指点设备)、以及输出装置(例如打印机或者可以由其获取数据和/或信息的其他装置、和/或显示装置(例如向用户或操作者显示信息的显示器))。控制器304还可以包括发射器和接收器(如LAN适配器或通信端口/系统/适配器以便与其他系统元件和/或在网络环境中进行通信)、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指令组、和/或任何其他计算机元件或系统(包括任何周边设备)。

根据本发明的某些实施例，程序(例如控制器软件)的指令可以从其他介质读取到控制器304的存储器中(例如从ROM器件到RAM器件，或从LAN适配器到RAM器件)。程序中指令序列的执行可以使控制器304执行此处所述的一个或多个处理步骤。在可替换实施例中，可以用硬连线电路或集成电路取代软件指令或与软件指令一同使用以实现本发明的处理。因此，本发明的实施例不限于硬件、固件和/或软件的任何具体组合。存储器可以存储适于执行软件程序的控制器所用的软件，从而根据本发明，特别是根据下面详细说明的方法进行操作。本发明的部分内容可以以用面向对象的语言开发的程序形式实现，所述语言允许用组件对象对复杂系统进行建模来创建代表实际世界、物理对象以及它们关系的抽象对象。但是，本领域普通技术人员应当理解，此处所述的本发明可以用多种多样的编程技术以及通用硬件子系统或专用控制器，以许多不同方式来实现。

程序可以以压缩的、未编译的和/或加密的形式进行存储。程序还可以包括一般使用的程序元素，例如操作系统、数据库管理系统和设备驱动器，用于使控制器与计算机周边设备及其他设备/组件可以有接口。本领域技术人员公知适当的通用程序元素，不必再次详细描述。

如上所述，控制器304可以产生、接收和/或存储数据库，所述数据库包括与载具位置、命令队列、实际和/或估计命令执行时间、和/或内部存储位置有关的数据。本领域技术人员可以理解，此处对结构和关系所作的示意性图示和附带说明仅仅是示例性布置。除了所提供的示意图中提出的那些以外，还可以采用任意数目的其他装置。

在工作时，为了从包括传送衬底312的移动输送装置(也称为“衬底载具输送装置”316)、并从载具搬运器302经过的传送系统316卸载衬底载具312，末端操纵装置308在由衬底载具输送装置316传送时以与衬底载具312的速度基本匹配的速度水平运动(例如通过与水平方向的衬底载具速度基本匹配)。另外，在衬底载具312被传送时，末端操纵装置308可以维持在与衬底载具312接近的位置处。因此，在与衬底载具312的速度基本匹配时，末端操纵装置308可以与衬底载具312的位置基本匹配。同样，可以使输送装置的位置和/或速度基本匹配。

在末端操纵装置308与衬底载具的速度(和/或位置)基本匹配时，可以将末端操纵装置308升高以使末端操纵装置308接触衬底载具312并将衬底载具312从衬底载具输送装置316脱离。通过在装载时使末端操纵装置308与输送装置的速度(和/或位置)基本匹配，可以类似地将衬底载具312装载到运动的衬底载具输送装置316上。在至少一种实施例中，末端操纵装置308与衬底载具输送装置316之间的这种衬底载具移交行为是在末端操纵装置308与衬底载具输送装置316之间的速度和/或加速度差基本为零的情况下进行的。

上述结合的2004年1月26日提交的题为“Methods and Apparatus forTransporting Substrate Carriers”的美国专利申请No.10/764,982(律师号No.7163)说明了可以与上述衬底载具传送系统316和/或载具搬运器302使用以在电子器件加工设备的一个或多个处理机器之间传送衬底载具的输送装置。该输送装置可以包括输送带(或“传送带”)，所述输送带至少在部分电子器件加工设备中形成封闭环路并在其中传送衬底载具。在一种或多种实施例中，输送带或传送带可以由不锈钢、聚碳酸酯、复合材料(例如碳石墨、玻璃纤维等)、以钢或其他方式增强的聚氨酯、环氧薄片、包括不锈钢、纤维(例如碳纤维、玻璃纤维、可可以从Dupont得到的聚乙烯、钢丝网等)、或其他硬化材料的塑料或聚合物材料等。通过将输送带定向为使输送带较厚的部分位于垂直面内，而输送带较薄的部分位于水平面内，输送带在水平面内是柔性的而在垂直面内是刚性的。这样的结构使得可以便宜地构成和实现输送装置。例如，输送带只需很少材料来构成，易于制造，并由于其垂直刚性/强度而可以保持众多衬底载具的重量而不需要补充支撑结构(例如传统的水平方向带式输送装置中使用的滚子或其他类似机构)。此外，输送装置具有很高的可定制性，因为输送带由于其横向的柔性而可以弯曲、弯折或以其他方式形成为各种结构。

回到图2，示例加工设备201包括在加工设备201中形成简单环路205的输送带或传送带203。输送带203可以包括例如上述结合的美国专利申请No.10/764,982中所述的输送带之一。输送带203在处理机器209之间传送衬底载具(未示出)，并包括直线部分211和弯曲部分213来形成(封闭)环路205。也可以采用其他数目的处理机器209和/或环路结构。

每个处理机器209可以在处理机器209的衬底装载台或“装载台”215处包括衬底载具搬运器，用于在输送带203经过装载台215时，从输送装置207的运动输送带203卸载衬底载具或将衬底载具装载到其上(如上述结合的美国专利申请No.10/650,480中所述)。例如，装载台215的末端操纵装置308(图3)，在由输送带203传送时可以以与衬底载具的速度基本匹配的速度水平运动，在衬底载具被传送时可以维持在邻近衬底载具的位置，并可以被升高以使末端操纵装置接触衬底载具并将衬底载具从输送装置207脱离。可以通过在装载期间与末端操纵装置308(见图3)和输送带的速度(和/或位置)基本匹配，将衬底载具类似地装载到运动输送带203上。

每个装载台215可以包括一个或多个端口(例如装载端口)或类似位置，衬底或衬底载具置于所述位置以便向处理机器209和/或从处理机器209进行传送(例如一个或多个对接台，尽管也可以采用不用对接/脱离运动的传送位置)。还可以在每个装载台215提供各种衬底载具存储位置或架子，以作为衬底载具在处理机器209处的缓冲区。

输送系统207可以包括TSC 217用于控制输送带203的工作。例如，TSC 217可以控制/监视输送带203的速度和/或状态、分配用于保持/传递衬底载具的输送带203的衬底支座、监视这些衬底支座的状态、将这些信息提供给每个装载台215等。同样，每个装载台215可以包括装载台软件(LSS)219用于控制载具搬运器操作(例如向输送系统207装载/从输送系统207卸载衬底载具、向/从装载端口或者装载台215和/或装载台215所服务的处理机器209的储存位置传递衬底载具等)。MCS 221与传送系统控制器217和每个装载台215的装载台软件219进行通信来影响其操作。TSC 217、每个LSS 219和/或MCS 221可以包括调度机(未示出)用于控制对TSC 217、LSS 219和/或MCS 221所执行操作的调度。

处理说明

上述系统，包括硬件组件和软件组件，有利于执行本发明的方法。但是，应当理解，并不是所有的上述组件都是执行本发明的任何方法所必须的。事实上，在某些实施例中，不需要上述系统中任何一个来实施本发明的方法。上述系统是可以有利于实施本发明中方法的系统的示例，并特别适于传送小批量衬底载具，例如保持单个衬底或比25个衬底少得多(例如5个或更少)的衬底的衬底载具。

参考图4到图11，图示的流程图示出了本发明的某些实施例，它们可以用上述系统来执行。必须明白，图4到图11的流程图中元件的具体布置以及此处所述各种方法中示例步骤的编号和顺序并不意味着暗示了这些步骤有固定的顺序、次序、数量和/或时机；本发明的实施例可以以可行的任何顺序、次序和/或时机来实施。

在下面的小部分中，将详细讨论方法的步骤。注意，执行本发明的方法并不是需要所有这些步骤，下面还讨论了另外的和/或可替换的步骤。还应注意，流程图中图示的总体步骤表示的指示本发明某些实施例的特征，它们可以以多种不同方式进行重新排序、组合和/或细分，使本发明的方法包括更多或更少的实际步骤。例如，在某些实施例中，可以增加许多附加步骤来对下述数据库进行更新和维护，但是如上所述，并不是必须在本发明的所有实施例中使用这样的数据库。换句话说，本发明的方法可以包含任意数目的可行步骤，这些步骤可以实施此处所述发明的多种不同处理。

如上所述，MCS 221负责通过向各种设备传递命令来对隔间中的载具进行传递和储存，所述各种设备包括衬底装载台/载具搬运器和传送台(可以在输送装置中执行从输送带到输送带的传送的设备，此处未示出)。在某些实施例中，载具搬运器的某些方面可以以与题为SEMI E88-1103标准“Specification for AMHS Storage SEM(Stocker SEM)”的工业标准相符的方式实现，该标准对控制服从其的设备所用的命令和协议进行了具体的标准化。同样，TSC 117负责控制输送装置操作，可以以与SEMI E82-0703标准“Specification for Interbay/Intrabay AMHS SEM(IBSEM)”相符的方式实现。与机器端口的相互作用可以以与SEMI E84-0703标准“Specification for Enhanced Carrier Handoff Parallel I/O Interface”相符的方式实现，对载具的操纵可以以与SEMI E87-0703标准“Specification forCarrier Management(CMS)”相符的方式实现。这四个标准是由SanJose，CA的国际半导体设备和材料协会(SEMI)工业联盟组织(www.semi.org)公布的，并为了所有目的而通过引用结合于此。

本发明的实施例实现的特征超过了上面引用的SEMI标准所述功能。更具体地说，本发明向SEMI E88标准增加的增强功能，以进一步提高使用小批量载具的加工设备的效率和吞吐量。单衬底处理或小批量衬底处理的一般目的是减少延迟，所述延迟是由载具到达符合SEMI E88的储料器式(stocker-type)装置的端口(例如带有载具搬运器的衬底装载台)与MCS确认该到达并传递命令将载具移动到最终目的地之间的时间造成的。对于设计为保持单个衬底的载具，由于载具到达载具搬运器的次数可能比传统传递系统中的情况多25倍，所以累积延迟可能变得很严重。SEMIE88规范要求HOST/MCS只在载具到达有关衬底装载台(例如衬底装载台的架子或类似的中间存储位置，此后载具可以从该位置传递到衬底装载台所服务的处理机器的端口)的装载端口之后才向载具搬运器(例如储料器设备)发送传递命令。这种要求导致将载具移动到目的地端口中产生了累积延迟。根据SEMI E88规范，如果传递命令传递到储料器且该载具并未存在于该储料器的范围内，则储料器会以错误来响应。这种错误是与SEMI E88标准相符而正当产生的，因为储料器不能对不在储料器范围内的载具执行命令。

SEMI E88增强

本发明的实施例对SEMI E88标准进行了扩展，使衬底装载台可以在预知载具到达的情况下，在有关载具到达之前接收传递命令(例如不需要事先得知该载具的存在)。这样的增强传递命令可以用命令中的附加参数标识为“期望载具”传递。衬底装载台可以将对这种传递命令的处理推迟到该载具进入衬底装载台的范围内。在进入衬底装载台的范围内时，期望载具命令可以以载具搬运器的命令队列中其优先级顺序进行处理。

更具体地说，根据本发明实现的增强E88规范的某些实施例，如果接收到期望载具传递命令，则衬底装载台可以向MCS返回该命令将在以后完成的答复。衬底装载台可以将命令维持在载具搬运器的队列中直到载具到达，并在载具实际到达时按照MCS的请求执行该命令。本发明除了避免了在载具到达之后等待传递命令的延迟之外，还使衬底装载台的调度机可以计划更有效的载具传递，例如从传送系统直接传递到处理机器的端口而不是不得不将最近到达的载具放在临时存储位置。

转向图4，其中图示了在载具到达载具搬运器之前接收传递命令的示例处理400。处理400开始于步骤402。在步骤404，MCS知道或确定载具正在被传送到目标载具搬运器，这可能是来源载具搬运器已经将载具装载到传送系统上引起的。在步骤404，在载具到达目标载具搬运器之前，MCS向目标载具搬运器发出带有“期望载具”参数组的传递命令。在步骤406，目标载具搬运器接受并确认期望载具传递命令，即使该载具搬运器尚未到达目标载具搬运器。在步骤408，将期望载具传递命令的处理延迟，直到该载具出现在目标衬底装载台的范围内(例如到达目标载具搬运器)。在步骤410，如果期望载具传递命令可以根据队列中的优先级依次处理，则期望载具传递命令被排在目标载具搬运器的命令队列中。在步骤412，用于在载具到达载具搬运器之前接受传递命令的示例处理400结束。

在某些可替换实施例中，在步骤408，期望载具传递命令可以在接收时排在目标载具搬运器的命令序列中，在步骤410，可以根据载具的预期到达时间来对开始执行期望载具传递命令进行调度。

SEMI E82和SEMI E88标准定义了用于远程操作的许多命令。特别是，定义了两条远程命令用于自动化材料处理系统的终止传递命令的中止和取消。中止命令根据命令标识符来使具体传递命令的活动在该命令处于活动状态的情况下终止。取消命令根据命令标识符来使具体传递命令的活动在该命令处于队列中或等待状态的情况下终止。

根据本发明对SEMI E88和E82标准的另一个增强包括将意在向不同命令执行状态施加的有关命令进行统一。例如，中止命令意在终止活动的命令，而取消命令意在终止队列中的命令，它们可以统一成单一的终止命令。单个衬底处理或小批量衬底处理的一般目的是减少HOST/MCS与符合SEMI-E88的储料器式设备(例如衬底装载台)之间的消息数目。如上所述，SEMI E88规范要求HOST/MCS传递取消命令来取消传递(如果它处于队列状态)并传递中止命令来中止传递(如果它处于活动状态)。这种要求造成积累了不必要的附加消息，特别是在HOST/MCS刚刚发出取消命令而储料器处理此命令之前，传递状态发生了改变的情况下。

本发明的一种实施例对SEMI E88规发的扩展允许新的终止命令(例如“中止或取消”)，该命令根据传递处于队列状态还是活动状态而造成传递的取消或中止。因此，新的终止命令只根据命令标识符来终止具体传递命令的活动，而与命令状态无关。结果，终止命令不必考虑命令状态即可用于取代中止命令或取消命令。这种使用使得实现一些功能所需的代码更少。

转向图5，其中图示了用于不依赖于命令执行状态而终止传递命令的的示例处理500。处理500开始于步骤502。在步骤504，定义终止命令，该命令不管传递状态是活动、队列还是等待都中止或取消传递。在步骤506，MCS发出终止命令。在步骤508，衬底装载台控制器接收终止命令并确定终止命令中所标识的传递命令的状态。如果该传递命令处于队列中或等待，则在步骤510取消传递命令。如果该传递命令处于活动状态，则在步骤512中止传递命令。在任一种情况下，处理500都在步骤514结束。

衬底装载台的预测调度

衬底装载台的载具搬运器在活动时将载具放到传送系统的具体位置(例如吊架或其他保持位置)上或从该位置取下。由于对于这样的传递，传送系统不停在衬底装载台处，所以载具搬运器必须在目标载具支座到达前(例如在保持待卸载载具的吊架到达之前，或其上的载具将要被装载的吊架到达之前)处于适当位置以进行这种传递。衬底装载台的调度机的目的是在载具支座第一次经过衬底装载台时，确保传送系统上载具支座处载具的放置或取下已完成。

为了提高达到此目的的机会，本发明提供了载具搬运器的调度机，它在其逻辑中具有预测特征，用于确定接下来命令队列中会接着发起哪个传递命令。这种预测特征可以考虑到最早到达的载具支座的预计时间，用于发起传递将载具装载到运动输送装置的载具支座上(例如置于吊架上)或将载具从运动输送装置的载具支座卸载(例如从吊架卸下)。例如，在向/从衬底装载台所服务的处理机器的端口进行传递之前，衬底装载台的调度机逻辑还可以考虑到进行这种传递所需的时间，以及是否有足够的时间执行这种传递还可以准备用最早到达的载具支座向/从传送系统进行传递。

转向图6，其中图示了示例处理600，用于对命令队列进行预测以寻找可以使用最早到达的可用载具支座的命令。处理600开始于步骤602。在步骤604，载具搬运器/衬底装载台确定或识别最早到达的、可以满足队列中传送命令的载具支座。如果载具搬运器把下述传递命令排在队列中，所述命令指定将载具传递到传送系统，则载具搬运器可以查找最早到达的空载具支座。同样，如果载具搬运器把下述传递命令排在队列中，所述命令指定从传送系统传递载具，则载具搬运器可以查找最早到达的、保持了去往该载具搬运器的载具支座。

在步骤606，在队列中确定根据步骤604可以使用所标识的载具的第一条命令。在步骤608，载具搬运器确定在步骤606中确定的第一条命令必须开始以便使用步骤604中标识的最早到达载具支座之前，是否仍有时间执行其他命令。如果有时间，则在步骤610，载具搬运器确定步骤604中标识为最早到达载具支座的载具支座实际到达之前是否可以完成任何其他命令。如果有可以及时完成的命令，则在步骤612，执行这些命令并使处理流程返回步骤608的判断。如果没有可以及时完成的命令，则处理流程在步骤608与步骤610之间循环，等待下列情况中任何一种：(1)新的命令增加到命令队列，该命令可以在步骤606中确定的第一条命令必须开始之前完成，或者(2)时间用尽，必须开始步骤606中确定的第一条命令以便满足步骤604中标识的载具支座。回到步骤608，如果载具搬运器确定在步骤606中确定的第一条命令必须开始以便使用步骤604中标识的最早到达载具支座之前没有剩下足够的时间执行其他命令，则在步骤614执行所述第一条命令，处理600结束于步骤616。

存储传递次数

衬底装载台的调度机另外一个、也是更常见的目的是使可传递到有关处理机器的端口的载具数目尽可能多，以使机器不“闲置”  (例如，机器不必挂起处理来等待传递另外的衬底)。调度机试图将下述两种要求进行平衡，即为机器提供新衬底的要求，以及使可由HOST/MCS(经过传送系统和载具搬运器)传递到机器的载具数目尽可能多的要求。

为了使吞吐量最佳，调度机可以对载具搬运器能够执行的各个不同类型运动或载具搬运器可以执行的命令所用的估计时间和实际时间进行测量/确定和跟踪。调度机选择队列中下一个传送来发起时所用的逻辑可以使用，例如，存储位置与处理机器的端口之间的传递时间、存储位置与传送系统之间的传递时间、移动到与传送系统进行移交行为所需位置所花费的时间等。在某些实施例中，根据存储在时间追踪数据库中的估计时间/实际时间，调度机可以不要求载具搬运器执行与向/从传送系统进行移交行为有关的传递，直到将载具搬运器移动到适当位置以便进行这种移交行为所需的最后可能时刻。更一般地说，调度机可以不要求载具搬运器执行与外部事件(例如与传送系统的移交行为或与处理机器中衬底处理的竞争)有关的命令，直到载具搬运器必须开始执行与该外部事件相关的命令之前的最后可能时刻。换句话说，涉及载具搬运器/衬底装载台外部的设备或与该设备相互作用的、且不受到该载具搬运器/衬底装载台控制的命令的执行可能被延迟，使命令的施行与外部设备的活动(例如载具支座到达衬底装载台)正确相符。

转向图7，其中示出了用于存储并使用执行时间来有效地对命令进行调度的示例处理700。处理700开始于步骤702。在步骤704，存储与各种载具搬运器命令的执行时间有关的信息。该信息可以是以前执行命令期间测得的实际执行时间的记录。在某些实施例中，该信息可以是根据计算得到的时间或实际测量时间的平均得到的估计执行时间。该信息可以包括，例如，在各个存储位置与各个机器端口之间、各个存储位置与传送系统之间传递载具花费的时间量以及将载具搬运器移动到适当位置用于与传送系统之间的移交行为花费的时间量(例如为向/从传送系统进行移交行为进行准备的时间)。该信息可以作为数据库、表或多种其他结构或格式存储在存储装置(例如存储器、硬盘等)中。

在步骤706，载具搬运器根据步骤704中存储的信息从命令队列中的命令中选择传递命令来执行。例如，可以选择能够在下一个载具支座到达载具搬运器之前完成的低优先级命令来执行，因为这种低优先级命令表示此时使用载具搬运器最好/最有效(例如，不是仅仅等待载具支座到达才执行高优先级命令)。

在步骤708，如果所选择的命令与外部事件有关，则载具搬运器可以将对实际执行所选择命令的要求延迟，直到所选择的命令在与外部事件相结合的情况下仍然能够完成的最后可能时刻(例如在所选择的载具支座到达之前或必须开始另外的命令之前)。通过将要求实际执行与外部事件有关的所选择命令一直延迟到最后时刻，可以在所选择的命令之前调度其他命令，因此可以提高吞吐量而没有对吞吐量造成负面影响的危险。在步骤710，处理700结束。

SEMI E84/E87增强

根据SEMI E84标准，一旦载具传递到处理机器的装载端口，则机器就不释放对载具的控制，直到所有的衬底都已处理并返回该载具。端口通过更新载具与装载端口有关的SEMI E87状态模型和载具的SEMI E84信号来指示载具准备被卸下。SEMI E87状态模型中的改变向HOST/MCS指示应当分配传送系统来从端口卸下载具。如上所述，此协议对于单个衬底载具或小批量衬底载具的系统可能不是最佳的，因为机器可能闲置，以及该协议可能导致主机与机器之间以及HOST/MCS与衬底装载台之间太多的交流。另外，使该协议以小批量操作可能造成装载端口堵塞(例如装载端口可用于接收新载具需等待较长时间)。在单个衬底载具系统中，如果机器能够处理比可用端口数目更多的衬底，则机器可能闲置。

本发明使在一个载具中传递的衬底可以在另外的载具中返回。为了使载具一清空就可以卸下衬底，本发明中改变了SEMI E84状态机，使该状态机包含足够的信息以使衬底装载台可以在有这种信息时自动地动作。此外，可以改变SEMI E84状态转换信号来包含与载具清空/就绪的状态有关的信息。转换也可以暗含有与SEMI E87状态模型有关的信息(例如载具的状态可以是：“准备装载”、“传递受阻”、“准备卸载清空”和“准备卸载就绪”)。根据本发明，在载具处于“准备卸载清空”或“准备卸载就绪”状态中任一种时，载具搬运器不需要HOST/MCS命令来从端口卸下载具。

转向图8，其中图示了从处理机器卸下空衬底载具所用的示例处理800。处理800开始于步骤802。在步骤804，载具搬运器从该载具搬运器所服务的处理机器的端口接收状态信号。状态信号可以指示：(a)端口处的载具包含至少一个未处理衬底，或(b)该载具处于清空状态或只包含已处理衬底。在步骤806，载具搬运器从端口接收第二状态信号。这个第二信号可以指示准备从端口卸下载具。在步骤808，载具搬运器根据第一信号确定可以卸下载具是否因为载具被清空或只包含已处理衬底。如果结果为否，则载具搬运器等待新的第一信号，所述新的第一信号指示载具的容纳物已经改变。一旦载具的容纳物改变，则处理流程从步骤810返回步骤808。如果在步骤808，确定为载具被清空或只包含已处理衬底，则载具搬运器在步骤812从端口卸下载具。处理800结束于步骤814。

由失败的传递进行恢复

根据本发明，调度机和载具搬运器能够从大多数失败条件中恢复并使衬底装载台可用，除非载具搬运器的硬件以下述方式失效，即不可能运动或载具搬运器的运动可能损坏载具或衬底。

如果由于载具搬运器不能从内部存储位置拾取或放置载具造成传递失败，则该位置可以被标记为不可用，但是如果载具搬运器可以从与本次失败有关的位置安全移开而不损坏载具，则对其他传递请求的处理可以继续。如果在失败之后，载具仍然处在载具搬运器的末端操纵装置上，则载具可以被置于可替换存储位置，使载具搬运器可以用来执行其他传递命令。

转向图9，其中示出了用于从失败的传递恢复的示例处理900。处理900开始于步骤902。在步骤904，载具搬运器确定或得知从/向载具搬运器的衬底装载台内部存储位置的载具传递已失败。在某些实施例中，例如，载具搬运器的机械手可能因为机械手的运动受阻于目标位置已有载具而不能放置载具。在步骤906，表示与步骤904中的失败有关的该内部位置不可用的信息作为数据库、表或多种其他结构或格式存储在存储器件(例如存储器、硬盘等)中。由此，可以放置未来向不可用存储位置的传递。在步骤908，可以确定衬底装载台中的可替换存储位置或另外的位置。在步骤910，如果载具仍然在载具搬运器的机械手上(例如尚未由于步骤904中检测到的失败而被抛下)，则可以将载具放在步骤908中确定的可替换存储位置。处理900结束于步骤912。

使用传感器验证

如果在载具搬运器的控制器中，或者在某些情况下是HOST/MCS中，发生内部软件数据库错误，则传递可能导致两个载具碰撞，这可能造成衬底损坏，在某些实施例中，机械手/载具搬运器的末端操纵装置可以装有传感器来在实际进行移交行为前对移交行为或传递的有效性进行验证，以避免对载具/衬底造成损坏。

转向图10，其中图示了用于对所存储的状态数据进行验证的示例处理1000。处理1000开始于步骤1002。在步骤1004，对载具搬运器范围内每个载具的位置进行追踪并作为数据库、表或多种其他结构或格式存储在存储器件(例如存储器、硬盘等)中。载具搬运器的范围可以包括载具搬运器控制之下的所有处理机器端口、内部和外部存储位置、载具支座装载/卸载区域、末端操纵装置等。在步骤1006，对每个可能的传递目标位置(例如处理机器端口、内部和外部存储位置、载具支座装载/卸载区域、末端操纵装置等)的状态进行追踪并作为数据库、表或多种其他结构或格式存储在存储装置(例如存储器、硬盘等)中。在步骤1008，在向目标位置执行传递之前，可以用一个或多个物理传感器来验证载具将要传递的正确位置是已知的，且该传递目的地可用并准备接收访问。处理1000结束于步骤1010。

移交行为校准

无论何时将带有载具搬运器的衬底装载台安装并添加到传送系统中，都可能需要对向/从传送系统的移交行为进行校准。这种移交行为的校准优选地以不干扰传送系统连续操作(例如不使输送装置停止)的方式来完成。在某些实施例中，可以为了能够校准的特殊衬底而保留传送系统上的载具支座(例如包含了传感器、相机、在校准期间使用的其他测量装置、控制器、和/或通信设备(如无线发射器和接收器的仪器载具))。对向/从传送系统的移交行为的校准可以在TSC软件与载具搬运器的控制器上运行的装载台软件(LSS)之间协商进行，而无需HOST/MCS对校准处理有任何了解。LSS和TSC软件都可以知道包含了“校准载具”的载具支座位置。

转向图11，其中图示了用于在载具搬运器与传送系统之间的移交行为进行校准而无需使传送系统停止的示例处理1100。处理1100开始于步骤1102。在步骤1104，将载具搬运器/衬底装载台安装在传送系统附近。在步骤1106，将校准载具移过传送系统上的载具搬运器。在步骤1108，响应于校准载具移过载具搬运器而启动载具搬运器与校准载具之间的相互作用。在某些实施例中，校准载具可以向装有无线接收器的载具搬运器发送位置和速度信息。可替换地或者另外地，载具搬运器可以向载具搬运器发送各种信号，所述信号指示了例如校准载具正在接近载具搬运器、校准载具处于载具搬运器的装载区中等等。在步骤1110，将正在移过载具搬运器的校准载具获得的和/或确定的信息作为数据库、表或多种其他结构或格式存储在存储器件(例如存储器、硬盘等)中。在步骤1112，根据步骤1110中存储的信息对载具搬运器进行校准。处理1110结束于步骤1114。

转向图12，其中提供了对方法1200进行图示的流程图，方法1200使用本发明中更改的操作规则所得的扩展能力。方法1200开始于步骤1202。在步骤1204，机器请求加工设备从与机器有关的装载端口暂时卸载正在访问的载具(例如处于上述第二状态的衬底载具)。这种能力腾出装载端口并使未处理衬底可以移动到机器中。注意，传统操作规则不允许这种请求。还应注意，使工厂可以指示需要在输入载具清空之后将其卸下(即这些机器遵循工厂的指令)的传统“批处理”机器将这样的载具作为已完成处理的载具来对待(与正在访问的载具相反)，并且这些已完成处理的载具在卸下时不是暂时卸下的。换句话说，批处理机器不向工厂指示这些载具可能需要重新装载，也不指示批处理机器的“准备装载”请求中要求的是何种类型的载具。

在步骤1206，机器可以视情况给加工设备指示一段时间，所述这段时间是正在访问的载具将要从装载端口暂时卸载的时间。这样可以使工厂能够对于正在访问的载具可以存储在离开机器多远处而不会造成任何延迟进行通知确定。在某些情况下，工厂可以选择将正在访问的载具移动到中间位置，也可以选择根据此信息来启动使正在访问的载具返回机器的处理。在某些情况下，工厂可以确定在所指示的临时卸下正在访问载具的时间长度中没有另外的载具会来机器，因此工厂可以决定不卸下正在访问的载具。

在步骤1208，如果有利，则加工设备将正在访问的载具从机器实际卸下。然后，正在访问的载具传递到存储位置，该位置可能是根据上述的正在访问的载具将要暂时从装载端口卸载的时间段确定的。

在步骤1209，机器可以确定其希望请求工厂装载哪个载具。这个第二载具可以是工厂希望传递的任意载具、特定载具(例如前面暂时卸载的载具)或满足某些具体标准的载具。

在步骤1210，响应于步骤1209中进行的请求，将第二载具(例如未处理载具、工厂希望传递的任意载具、满足某些具体标准的载具等)传递到所述正在访问的载具腾出的装载端口。一旦第二载具已被清空(可能称为第二正在访问载具)，则可以将其卸下(例如暂时地)并传递到存储位置。在步骤1214，机器请求加工设备将原来那个正在访问的载具装载(例如返回)到机器以从机器接收已处理衬底。因此，请求可以包括载具标识符以便可以返回指定的载具。在某些实施例中，请求也可以根据特定标准来指定载具。例如，该标准可以指定空载具、或者适于保持铜衬底的载具、或者可以在20秒内到达并有能力保持至少两个衬底的载具等。方法1200结束于步骤1216。

作为具体的示例实施例，本发明可以作为SEMI E87标准(下文中称为“传统E87”)的扩展来实现。完整的SEMI E87标准可以从

(国际半导体设备和材料协会)，3081 Zanker Road，San Jose，CA 95134获得。

传统E87的9.5部分提供了装载端口传递状态模型，该模型定义了载具传递的主机视点(host view)，9.5.4部分包括装载端口传递阶段转换表，该表定义了传统E87下可能的许多转换。根据本发明，可以通过向“标准E87”增加装载端口传递状态机来对传统E87进行更改和/或扩展，以使机器可以请求(主机)装载指定衬底，并可以指示衬底是否正在暂时卸载(例如由于很快会需要(多个)衬底)。这些更改和/或扩展是完全向下兼容传统E87的。此处所述的更改和/或扩展状态有利于在载具批量变小(与机器容量相比)、装载端口变成影响机器吞吐量的瓶颈资源时，改善装载端口的利用。

图13是根据本发明所提供的、具有多个更改和/或扩展特征的E87装载端口传递状态模型的框图。扩展和/或更改的特征以黑体示出。例如，在传统E87下，对于装载端口传递状态转换编号5(参见E87 9.5.4装载端口传递状态转换表，编号5)，当进入“准备传递”状态时，子状态是“准备卸载”(如果有载具)；否则，子状态是“准备装载”。

根据本发明，可以对转换编号5进行更改和/或扩展，使得在进入“准备传递”状态时，子状态可以是“准备卸载”或者“准备暂时卸载”(如果有载具)；否则，子状态可以是“准备装载”或者“准备装载指定”。就是说，可以提供附加子状态“准备暂时卸载”和“准备装载指定”。

如果状态是“准备装载指定”，则需要此事件报告(event report)能够获得的数据包括：(1)端口ID；(2)载具ID(标识工厂需要装载的载具)；以及(3)载具特性(如果机器需要任何满足具体特性的载具)。可能的值可以是，例如，1：NONE和2：EMPTY。

如果状态是“准备暂时卸载”，则需要此事件报告能够获得的数据包括：(1)端口ID；(2)载具ID；(3)端口传递状态；以及(4)载具访问状态(通常会是“正在访问”)。

E87装载端口传递状态模型中还可以包括另外的转换。例如，传统E87装载端口传递状态转换表包括10个转换。在本发明的至少一种实施例中，可以增加第11种转换，从“传递受阻”的前一状态到“准备装载指定”的新状态。可以使用与传统E87装载端口传递状态转换表中的转换8所用触发条件(trigger)类似(或相同)的触发条件。但是，在机器请求由HOST装载指定的载具(与指定的载具ID或某些其他特性相符)时，采用转换11而不是转换8。现在可以从外部实体将指定载具装载到装载端口上。需要此事件报告能够获得的数据包括：(1)端口ID；(2)端口传递状态；(3)载具ID(标识工厂需要装载的载具)；以及(4)载具特性(如果机器需要任何满足具体特性的载具)。可能的值可以是，例如，1：NONE和2：EMPTY。

在本发明的某些实施例中，可以增加第12种转换，从“传递受阻”的前一状态到“准备暂时卸载”的新状态。可以使用与传统E87装载端口传递状态转换表中的转换9所用触发条件类似(或相同)的触发条件。但是，在机器希望向HOST指示载具正在被临时卸载并在不久会需要重新装载时，采用转换12而不是转换9。它用于指示工厂将载具保持在机器附近。现在可以将装载端口上的载具从装载端口卸载到外部实体。需要此事件报告能够获得的数据包括：(1)端口ID；(2)载具ID(标识工厂需要装载的载具)；(3)端口传递状态；以及(4)载具访问状态(它通常会是“正在访问”)。

传统E87的10.2.5部分描述了载具对象破坏(Carrier ObjectDestruction)，传统E87的10.3部分描述了与用于对载具对象的报告和历史进行管理的主机和设备相关的载具属性定义。根据本发明的某些实施例，可以提供更改的和/或扩展的载具属性定义。例如，可以包括载具特性作为对机器正在请求装载到装载端口上的载具的类型进行标识的特性。只有在机器实施本发明的扩展时才需要它。对于载具特性的访问可以是例如只读(RO)的，不过并不要求这样的属性。载具特性的形式可以是例如1到80个字符的文本，尽管也可以使用其他形式的类型和/或大小。默认情况下，所有的加工设备都可以理解“EMPTY”暗示了空载具。文本可以是自由形式，也可以是对加工设备有意义的。例如，可以用文本“EMPTY-EOL”作为载具特性来表示加工设备的EOL区域中可以使用的空载具。

传统E87的10.7部分描述了载具状态模型，该模型用于定义衬底载具的主机视点。根据本发明，图14示出了新的更改和/或扩展载具状态模型，它可以用于使机器在采用更少装载端口和更小批量(例如少于传统使用的25个晶片的批量)的情况下能够达到其峰值吞吐量。除了根据本发明提供的更改和/或扩展状态和/或转换之外，此模型可以与SEMI E87-0703中指定的模型类似(或相同)。示例性更改和/或扩展状态和转换在图14中用黑体示出(例如转换21-30)。

传统E87的10.7.4部分提供了载具状态转换表，该表标识了实例载具对象(instantiated Carrier object)的触发条件和期望行为。根据本发明，可以如图15A-15D所标识的那样提供更改和/或扩展的触发条件和期望行为，图15A-15D图示了对传统E87的载具状态转换定义的扩展。  (图15A-15D也可以称为“对E87中载具状态转换定义的表7扩展”)。具体地说，对E87中载具状态转换定义的表7扩展(图15A-D)中的定义22-30提供了对实例载具对象的触发条件和期望行为的扩展和/或更改。注意，图15A-D中的数字条目与图14中箭头上提供的标号相对应。

在本发明的至少一种实施例中，可以设置E87 10.7.4.1部分中载具状态转换定义的表7中的条目21，以便不适用“正在访问，需要装载”(参见对E87中载具状态转换定义的表7扩展中图15B的条目25)。此外，当对处于“正在访问，已卸载”状态的载具发起“装载”请求，但是加工设备没有该载具，或者加工设备传递了该载具但插槽对照表验证(slot mapverification)失败时，可能需要将最初来自该载具的衬底重新联系到另外的衬底，以便可以对它们进行自动卸载。

传统E87的19部分(表37)定义了CMS设备所用的变量数据要求。除了传统E87的19部分表37中提供的变量数据定义外，根据本发明可以提供载具特性变量，它标识机器请求装载到装载端口上的载具的类型。只在机器实施此处所述扩展时才需要它。在至少一种实施例中，该变量可以是1到80个字符的文本，尽管也可以使用其他形式的类型和/或大小。默认情况下，所有的加工设备都可以理解“EMPTY”暗示了空载具。文本可以是自由形式，也可以是对加工设备有意义的。例如，可以用文本“EMPTY-EOL”作为载具特性来表示加工设备的EOL区域中可以使用的空载具。也可以提供对传统E87的其他更改和/或扩展。

上述说明只公开了本发明的一些具体实施例，本领域技术人员容易想到对上述公开的方法和装置进行的、落在本发明范围内的更改。例如，可以理解，本发明还可以采用任何类型的衬底，例如硅衬底、玻璃板、掩模、网格、晶片等，无论是经过图案化的还是未经图案化的；和/或用于传递和/或处理这些衬底的装置。

因此，尽管已经结合其具体实施例对本发明进行了公开，但是应当理解，其他实施例也可以落在由权利要求限定的本发明的精神和范围内。

Claims (22)

1. 一种方法，包括：

接收第一信号，所述第一信号指示与机器有关的端口处载具容纳物的状态，其中，所述状态指示：

1)所述载具是否包含待由所述机器处理的一个或多个衬底，或者

2)所述载具是否是空的或者只包含已经由所述机器处理过的一个或多个衬底；

接收第二信号，所述第二信号指示准备从所述端口卸下所述载具；以及

根据所述第一信号和所述第二信号执行所述载具的传递。

2. 根据权利要求1所述的方法，其中，衬底可以在第二载具中从所述机器卸下，所述第二载具不同于所述衬底到达所述机器时所在的第一载具。

3. 根据权利要求1所述的方法，其中，执行传递是由载具搬运器执行的，所述载具搬运器适于接收所述第一信号和所述第二信号，并可操作以卸下空载具以使所述端口可用于第二载具。

4. 一种方法，包括：

从机器发送第一信号，所述第一信号指示所有待处理衬底都已从指定载具卸下，并指示可以从所述机器的装载端口暂时卸载所述指定载具；和

从所述机器发送第二信号，所述第二信号指示所述指定载具可以返回所述机器。

5. 根据权利要求4所述的方法，其中，所述第一信号还可以指示所述指定载具可以从所述机器的装载端口暂时卸载的时间段。

6. 根据权利要求4所述的方法，还包括从所述机器卸下所述指定载具并将所述指定载具传递到存储位置。

7. 根据权利要求6所述的方法，还包括将另外的载具装载到所述指定载具腾出的装载端口上。

8. 一种方法，包括：

请求加工设备从与机器有关的装载端口暂时卸载第一正在访问载具；以及

请求所述加工设备将所述第一正在访问载具装载到与所述机器有关的装载端口。

9. 根据权利要求8所述的方法，向所述加工设备指示所述第一正在访问载具将要从与所述机器有关的装载端口暂时卸载的时间长度。

10. 根据权利要求8所述的方法，还包括从所述机器卸下所述第一正在访问载具并将所述第一正在访问载具传递到存储位置。

11. 根据权利要求10所述的方法，还包括将未处理载具装载到所述第一正在访问载具腾出的装载端口上。

12. 根据权利要求10所述的方法，还包括将第二正在访问载具装载到所述第一正在访问载具腾出的装载端口上。

13. 一种系统，包括：

工厂，所述工厂包括至少一个机器，所述机器适于在与所述机器有关的端口处接收小批量载具，其中，所述机器还适于：

发送第一信号，所述第一信号指示所述端口处载具容纳物的状态，其中所述状态指示：

1)所述载具是否包含待由所述机器处理的一个或多个衬底，或者

2)所述载具是否是空的或者只包含已经由所述机器处理过的一个或多个衬底，和

发送第二信号，所述第二信号指示准备从所述端口卸下所述载具；并且

其中，所述工厂适于接收所述第一信号和所述第二信号，并作为响应而根据所述第一信号和所述第二信号执行所述载具的传递。

14. 根据权利要求13所述的系统，其中，衬底可以在第二载具中从所述机器卸下，所述第二载具不同于所述衬底到达所述机器时所在的第一载具。

15. 根据权利要求13所述的系统，其中，所述传递是由载具搬运器执行的，所述载具搬运器适于接收所述第一信号和所述第二信号，并可操作以卸下空载具以使所述端口可用于第二载具。

16. 一种机器，包括：

与机器有关的装载端口；和

通信端口，所述通信端口适于与加工设备通信，所述加工设备包括自动化材料处理系统，所述自动化材料处理系统适于从所述装载端口装载和卸载载具，并适于接收来自所述机器的信号，

其中，所述机器适于：

发送第一信号，所述第一信号指示所有待处理衬底都已从指定载具卸下，并指示可以从所述装载端口暂时卸载所述指定载具，以及

发送第二信号，所述第二信号指示可以使所述指定载具返回所述机器。

17. 根据权利要求16所述的机器，其中，所述第一信号还可以指示所述指定载具可以从所述机器的装载端口暂时卸载的时间长度。

18. 根据权利要求16所述的机器，其中，所述加工设备适于从所述机器卸下所述指定载具、将所述指定载具传递到存储位置、并将另外的载具装载到所述指定载具腾出的装载端口上。

19. 一种机器，包括：

与机器有关的多个装载端口；和

控制器，所述控制器可操作以与加工设备通信，其中，所述控制器适于：

请求加工设备从与所述机器有关的装载端口暂时卸载第一正在访问载具；以及

请求所述加工设备将所述第一正在访问载具装载到与所述机器有关的装载端口。

20. 根据权利要求19所述的机器，其中，所述控制器还适于向所述加工设备指示所述第一正在访问载具将要暂时卸载的时间长度。

21. 根据权利要求19所述的机器，其中，所述控制器还适于请求所述加工设备将未处理载具装载到所述第一正在访问载具腾出的装载端口上。

22. 根据权利要求19所述的机器，其中，所述控制器还适于请求所述加工设备将第二正在访问载具装载到所述第一正在访问载具腾出的装载端口上。

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