CN102867767B - 用于大量晶片型工件的缓冲存储的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于缓冲储存大量晶片型工件17的装置，包含框架1，至少两个输送元件3，其每个以垂直方向围绕连接在框架上的上部和下部偏向装置5循环，并且以均匀的间隔在其上提供多个承载区域4用于工件17的水平安装，其中驱动每个输送元件3的至少一个偏向装置5，其中在输送元件3之间有自由空间，上部偏向装置5间的装载位置33，在所述位置上，每个工件17可以放置在相应的承载区域4上，和装载位置33下的固定移出装置，包含水平输送装置7、8、9，其第一末端位于输送元件3的自由空间内。本发明还涉及一种用于缓冲储存大量晶片型工件17的方法，其使用上述装置。

Description

用于大量晶片型工件的缓冲存储的装置和方法
发明主题
本发明涉及用于大量晶片型工件的缓冲存储的装置和方法，所述晶片型工件在垂直方向上彼此上下排列，工件彼此不接触。装置包含框架、至少两个传输元件、装载位置和固定移动装置，所述至少两个传输元件在垂直方向上循环，并且以均一的间隔为工件的水平支架提供多个承载区域。
现有技术
现代工业中的各种产品需要非常精确加工的晶片型工件形式的半导体产品。例如，用于生产计算机的磁性大容量存储器(硬盘)的包含玻璃和铝作为基材的有环纹的晶片、光学玻璃、用于光学目标的高水平基准面(称为“平面”)、用于生产光伏电池的多晶半导体晶片等。对作为与电子、微电子和微电机相关的功能组件的起始材料的单晶半导体晶片有特别迫切的需求。
半导体晶片通过大量连续加工步骤生产，所述步骤通常可以分类为下列组：
(a)通常单晶半导体棒的生产；
(b)将棒切割成单独的晶片；
(c)机械加工；
(d)化学加工；
(e)化学机械加工；
(f)任选地，层结构的附加生产。
在半导体晶片的生产中是有利的并因而经常使用的，特别是选自组(b)-(f)的那些方法，其中在一个装置中对多个半导体晶片同时进行加工。此加工形式被称为组加工或批加工。例如，组(b)的批加工包括多线切割(MWS)，组(c)的用行星动力学磨片或磨削，组(d)的蚀刻或在浴槽中化学清洗，组(e)的用硅溶胶进行双面抛光(DSP)。
对于上述所有批加工而言共同之处是，在加工循环的最后，多个加工的半导体晶片同时或在短时间的进一步加工中得到。因而，与单个晶片或连续加工法相反，批加工以临时不均匀材料流为特征。
在进一步加工之前，有必要清洗半导体晶片，以在MWS或磨片加工后去除附着在半导体晶片上的磨片剂，或在DSP后去除抛光剂，或在磨削加工后去除磨削浆体。优选的，在磨片、磨削或抛光加工后直接进行清洗，只要半导体晶片仍旧湿润，因为磨片或抛光剂或磨削浆体一旦干燥，就会非常坚固体附着在表面上，甚至使后者损坏。
在先工艺公开了大量清洗方法，其各自适应现有的污染类型和要达到的清洁程度。所述方法被再分为批清洗法，其中大量半导体晶片在一个清洗装置中同时清洗，以及单个晶片清洗法，其中单独并连续地清洗半导体晶片，或者循环连续地或者在连续清洗法中连续地。
例如，US6423149BA描述了一种清洗装置，包含大量的相互对立的圆柱形海绵对，其绕其纵轴旋转，通过传送带以连续通路运动使半导体晶片单独连续地在其间穿过，并通过海绵和半导体晶片表面彼此间的接触和相对运动以及提供清洗液，半导体的两侧被同时清洗(具有连续通道的单个晶片清洗法)。
所述类型的清洗法已经证明具有特别高的效能。然而，所述方法通常需要单个半导体晶片的循环或连续通过操作，因为供给用于清洗的每个半导体晶片的每个表面必须用清洗工具彻底擦拭。这在浴槽清洗法中是不可能的。
因此，在许多情况下，存在如下问题，在批加工的加工后成串得到的半导体晶片必须分离并供给以连续循环地或用连续通道清洗。
而且，由于经济可行性的原因，例如，在通过批加工加工后卸载半导体晶片并手工将其供给至随后的清洗的安装操作工将其卸载路径适合于清洗生产量是不期望的，因为这导致等待时间，增加操作人员的支出，减少材料生产量，以及质量损耗。例如，在DSP情况下，如果附着在半导体晶片表面上的抛光剂在其上干燥的话，质量损耗可能上升。
另外，在许多情况下，对于供给以直接接近而清洗的半导体晶片，从分批加工中移出是必要的，以避免半导体晶片的性质变化，例如由保留在半导体晶片上的分配加工的化学活性加工液体的残留导致的氧化或初始蚀刻的结果，以及在人工输送的情况下，例如以增加工效和工作安全性，以及使半导体晶片由于大意的操作而损坏的风险、或在输送通道上从分批加工中移出的半导体晶片的次序交换的风险最小化。
最后，对于每个分配加工装置，准确分配一个清洗装置通常是期望的，例如为了避免源自不同分配加工装置的半导体晶片的混淆，而对于能够以非常简洁和充分利用空间的形式体现的清洗装置，为了其能够被改型至目前的分配加工装置，例如，不必长期中断分批加工操作，或甚至不必改变分批加工装置的布置。
在先工艺公开了可以单独连续地或同时地拾起大量晶片型工件并再放下的装置。所述装置被称为“缓冲储存”、“缓冲”等。对于半导体晶片，所述暂时储存或堆叠装置被称为“晶片堆叠器”。
例如，JP2006-032528A描述了一种装置，包含四对连续(封闭)链，其中两个链每对通过链齿轮彼此连接。两个第一链对通过两个各自的封闭内环形式的偏向滚轴对牵引。剩下的两个链对通过四个各自的偏向滚轴对牵引，各自相对于两个第一链对(内环)之一为同心的，以同样封闭的外环围绕第一链对，以使两对内和外链对分别彼此相对。在所述情况下，在每个链对的头一半中的所有链在共同的第一平面中运行，而每个链对的另一半中的链在第二平面中运行，第二平面安排为与第一平面平行。而且，所有链对的所有链齿轮也彼此平行运行。
平面工件，例如用于平板显示设备的玻璃板，可以放置在链齿轮上，以使每个工件被四个链齿轮支持。作为所有偏向滚轮的同步驱动的结果，可以调节链齿轮网络的高度，以使大量工件可以一个在另一个之上堆叠，而彼此不会接触。在所述情况下，以水平位置通过输送滚轮牵引工件至装载位置，并且作为所有偏向滚轮的同步驱动的结果，与位于工件下的链齿轮接触而通过链齿轮向上输送至链齿轮间的一定距离。而后，下一个工件可以如上所述供给到随后的链齿轮，等，结果是最终所有如此提供的工件的堆叠上升。通过将工件逐步向下移动到卸载位置，卸载与装载相似地进行，卸载位置与装载位置一致，通过输送滚轮将工件输送到装置之外。装载和卸载在相同的方向上和两个同心链环对排列的对边上进行。
由于JP2006-032528A中的缓冲储存的构建，最后引入到堆叠的工件首先从所述堆叠中再次移出(“后进先出”原则，LIFO)。因此，在装载期间提供工件的次序与卸载期间的相反。而且，在一个时间点上，分别仅仅只有一个工件可以或者装载或者卸载。因此，特别的，在短时间内从运行的分批加工过程中提出大量半导体晶片，并同时在随后的清洗时间中单独连续再次并以包含在堆叠中的次序将其移出(“先进先出”原则，FIFO)是不可能的。
而且，JP2006-032528A中描述的缓冲储存也不允许手工快速直接装载，例如由运行的分批加工过程终止后移出半导体晶片的安装操作者快速、连续并保持加工装置的次序的装载，因为装载通过链齿轮间穿过的输送滚轮发生。所述运动仅可以相当慢地发生，因为半导体晶片必须为此移动相应于至少其直径的距离，因而构成速度决定步骤。另外，工件必须放置在移动的输送滚轮上，其不可避免地导致输送滚轮和工件间的不期望的摩擦。
而且，横向装载需要所述装置有额外的空间，这导致其不能简单地附属于提供半导体晶片的加工装置中，或如果必要的话，不能容易地被改型而通常不必移动和重新安排加工装置。在许多情况下，移动加工装置甚至完全不可能，因为，在现代制造程序中，通常在彼此间很小的距离内或在预设的建筑网格内安装大量不同的加工装置，因此其排列从长远看不再可以改变而不干扰整体加工程序或永久改变。
问题
因此，本发明处理指定装置和方法的问题，其使得在进行分批加工后，以实际次序和节省空间的方式缓冲储存大量半导体晶片，并在将半导体晶片供给到缓冲储存期间实际供给，或在将最后的半导体晶片供给至随后的单晶片加工之后直接供给成为可能，例如连续清洗，以其需要的循环时间和保持其原始次序。而且，对于装置，手工快速装载和简单移动必须是可能的。
解决方案
通过用于缓冲储存大量晶片型工件的装置解决所述问题，所述装置包含
●框架，
●至少两个输送元件，其各自以垂直方向围绕连接在框架上的上部和下部偏向装置循环，并且以均匀的间隔在其上提供多个承载区域用于工件的水平安装，其中驱动每个输送元件的至少一个偏向装置，其中在输送元件之间有自由空间，
●上部偏向装置间的装载位置，在所述位置上，每个工件可以放置在相应的承载区域上，和
●装载位置下的静止移出装置，包含水平输送装置，其第一末端位于输送元件的自由空间内。
通过在上述装置中，将n个晶片型工件一个在另一个之上缓冲储存而相邻的工件不接触，同样可以解决所述问题，其中n表示大于1的整数，以及其中所述方法包含规定的次序的如下步骤：
(a)将工件插入到装载位置，
(b)同步旋转输送元件，以使工件相对于框架从装载位置向下渐进运动准确的一个承载区域间的垂直距离，从而装载位置再次空闲，和
(c)重复步骤(a)和(b)，直到所有n个工件已被插入，以形成一个在另一个上排布并分别在承载区域上承载的n个工件的堆叠。
优选的，以规定的次序，本发明另外包含如下额外步骤：
(d)在每种情况下，堆叠以承载区域间的一个垂直距离向下垂直运动，直到最下面的工件在移出装置上承载，
(e)通过移出装置的水平运动，从堆叠中移出最下面的工件，和
(f)重复步骤(d)和(e)，直到所有n个工件被从堆叠中移出。
附图概述
图1：依据本发明的缓冲储存的实施方案的前视图。
图2(A)：在第一操作状态下，依据本发明的装置的实施方案的侧视图。
图2(B)：在第二操作状态下，依据本发明的装置的实施方案的侧视图。
图3(A)：依据本发明的缓冲储存的实施方案的平面图。
图3(B)：在半导体晶片的移出期间，依据本发明的缓冲存储的实施方案的平面图。
图3(C)：作为链的垂直输送元件的实施方案的侧视图。
图4：依据本发明的方法的第一实施方案的流程图(缓冲储存的同步装载和卸载)。
图5：依据本发明的方法的第二实施方案的流程图(缓冲储存的连续装载和卸载)。
图6：通过机械手引入托盘而将依据本发明的缓冲储存整合进彻底清洁的装置中的第一实施方案。
参考符号和缩写表
1  框架
2  框架的垂直运动
3  垂直输送元件
4  承载区域
5  垂直输送元件的偏向装置
6  垂直输送元件的循环运动
7  水平传送带的偏向滚轮
8  水平传送带
9  水平传送带的偏向滚轮的轴
10 螺纹衬套
11 垂直输送元件的驱动器
12 垂直输送元件的传动轴
13 垂直输送元件的传动轴的旋转运动
14 水平传送带的循环运动
15 螺纹杆
16 螺纹杆的旋转运动
17 工件
18 导套(用于校正框架高度)
19 缓冲存储中的工件的位置
20 用于调节工件的定心装置
21  清洁模块
22a,22b  输送滚轮对
23  输送滚轮的刷毛
24a,24b  清洁滚轮对
25  清洁滚轮的刷毛
26  托盘引入装置
27  托盘引入输送单元
28  真空夹具
29  卡座
30  导棱
31  卡座的垂直运动
33  装载位置
34  框架垂直运动的驱动器
35  缓冲储存和清洁模块间的输送单元
36  用于将半导体晶片引入到目标托盘中的夹具的抬升和推送运动
37  从缓冲储存中自动移出期间，工件的移出运动
38  程序起始
39  输入：“装载起始”
40  询问/旁路：“最下面的工件是否接触到移出装置？”
41  询问/旁路：“新工件？”
42  程序步骤：“向上移动框架一个位置”
43  程序步骤：“向下移动垂直输送元件一个位置”
44  程序步骤：“卸载工件”
45  程序中断选项
46环路：“等待新工件”
47程序步骤：“向下移动框架一个位置”
48输入：“装载终止”
49程序终止
50询问/旁路：“装载终止？”
51询问/旁路：“这个环路的迭代次数是否少于n次？”
52  半导体晶片完全在移出装置的水平输送装置上
53a,53b  水平位置中的最上面的承载区域，用于调节另一个工件
54a,54b  垂直位置中的承载区域53a、53b的承载区域下游
55  供给清洁剂的装置
56  清洁剂
57a,57b  干燥装置
58a,58b  干燥空气喷嘴
59  询问“框架是否位于最下面的位置”
60  清洁模块中的工件
61  托盘引入装置上的工件
62a,62b  输送滚轮的旋转
63a,63b  清洁滚轮的旋转
64  循环，直到装载终止
65  定心装置20中的凹孔
66  用于可移动承载区域4的水平排列的凸轮
67  在作为链的垂直输送元件4的实施方案的情况下，偏向装置5的齿
68  可移动承载区域4的倾斜运动
69  在作为链的垂直输送元件4的实施方案的情况下的链关节
70  在作为链的垂直输送元件4的实施方案的情况下的链连接
71  用于框架1的垂直运动的导杆
n   批次中的工件数目
WS  工件(例如半导体晶片)
发明详述
参考附图1-3描述依据本发明的装置。以下，依据本发明的装置还缩写成“缓冲储存”。
图1显示装置的节选的前视图，包含框架1和在垂直方向上循环的多个输送元件3(在本说明书中也被称为“垂直输送元件”)。框架1可以是开放的，或者可以呈现为部分封闭的外壳。垂直输送元件3具有承载区域4，通过偏向装置5成封闭环运行。
垂直输送元件3必须至少在一个方向上是可弯曲的，使其可以通过偏向装置5偏向。同时，必须避免垂直输送元件在纵向上的扩展。例如，可以使用带、条或链作为垂直输送元件3。特别的，可以使用有齿的带作为垂直输送元件，齿形成承载区域。
垂直输送元件3的数目的选择依据提供给缓冲储存的工件的尺寸和形式。垂直输送元件的排布以及其承载区域必须能够使工件被牢固地支撑。例如，沿着假想的平行六面体的四个垂直边的四个垂直输送元件的排列是可以的。所述排列特别适于矩形工件。三个平行运行的垂直输送元件的排布也是可以的。两个垂直输送元件彼此相对，以使其承载区域在两个对边上支撑工件。第三个垂直输送元件对于头两个垂直输送元件成直角。其承载区域在第三侧上支持工件。第四侧保持空闲，以使工件17可以从堆叠中移出。对于两个彼此相对布置的垂直输送元件及其承载区域，制成更宽是可能的，以使承载区域可以在对边上牢固地支持工件，第三输送元件可以省去。
对于圆形工件，例如单晶半导体晶片，图3(A)和3(B)中说明的实施方案是特别优选的：所述实施方案，如上所述，提供四个沿着假想的平行六面体的垂直边缘运行的垂直输送元件3，然而，在所示情况下，两个垂直输送元件3分别具有通常的承载区域4，其连接两个相应的垂直输送元件3。承载区域4优选表现为具有凹孔的连接网的形式的定心装置20，其形式适于工件17的形式，因而提供工件17的横向引导，并促进由安装操作人员或自动化的精确位置插入。
偏向装置5固定在框架1上。如果使用带或条作为垂直输送元件3，那么滚轮适合作为偏向装置。如果垂直输送元件3是链(特别是铰链)，那么优选使用齿轮作为偏向装置5。
垂直输送元件3可以同时并以相同的方式(同步)进行移动6达到多倍的承载区域4间的距离。承载区域4间的距离和偏向装置5的直径优选为如下尺度，以使当后来的承载区域54a和54b垂直于上部偏向装置5时，最上面的承载区域53a和53b精确地成水平。
垂直输送元件3或引导其的偏向装置5彼此间处于如此的距离，恰恰一个工件17(例如一个半导体晶片)具有其间的空间。
对于新插入的工件17，装载位置33(见图1和2)位于上部偏向装置5间，通过水平的最上面的承载区域53a和53b限定，在其上放置工件17，优选垂直于最上面的承载区域54a和54b，其在水平方向上引导工件17。
在装载位置33之下，缓冲储存具有一个固定移出装置，工件可以通过其从工件堆叠17的最底部位置抽出，以将其从缓冲储存中卸载。移出装置基本上包含水平输送装置。将后者安置以使其进入垂直输送元件3之间达到一定程度，从而可以通过堆叠的相应下降而与堆叠的最底部工件接触，并可以支持所述工件以及将其从缓冲储存中输出。例如，图1和2显示由偏向滚轮7、传送带8和主轴9形成的水平输送装置。然而，水平输送装置也可以是传送带或滚轮传送器。
图2(A)以侧面透视图的形式显示图1的装置，具有图1中未说明的其他元件。在每种情况下，通过至少一个驱动的偏向装置5使每个垂直输送元件3的循环运动成为可能。在图2(A)中说明的实施方案中，垂直输送元件5是带，而偏向装置5是偏向滚轮，其中下部的偏向滚轮5被驱动。在每种情况下，在共同杆12上安装两个下部偏向滚轮5，这可以通过驱动11使旋转运动13运行。其他两个下部偏向滚轮安装在另外的杆12上，其位于图2(A)所述的杆12的后面，从而被隐藏。两个杆12可以通过共同驱动11或两个单独的驱动11用适当的力传动装置驱动。每个杆12通过旋转13驱动带3的偏向滚轮5，从而可以调节带3向下多倍的承载区域4间的距离。结果，由工件17形成的堆叠可以通过带3相对于框架1向下移动。
在本发明的第一实施方案中，框架1可以在相对于移出装置的垂直方向上移动，然而，在第二实施方案中，其是固定的，即，相对移出装置不可移动。
图2(A)说明了依据本发明的具有垂直可移动框架1的缓冲储存的第一实施方案。框架1的垂直移动2由驱动34产生。优选的，驱动34驱动杆15以产生旋转移动16，其中杆15表现为嵌入到固定在框架1上的螺纹衬套10中的螺纹杆。因此，框架1的垂直移动2由杆15的旋转16产生。作为实例，显示了固定在框架1上的导套18。导套18引导(同样作为实例显示的)导杆71固定地连接在整个缓冲储存的基础框架上(未显示)。根据框架1的垂直移动2，导套18在导杆71上滑动。结果，框架仅仅在垂直方向2上很小程度地移动，而在水平方向上没有移动。(为了更清楚地说明其他元件，在图1、图2(A)和图2(B)中，导套18和导杆71被描述成虚线。)所述类型的高度调节可以简单地实现，因而是优选的。然而，其他类型的高度调节也是可以的，例如通过一个或多个通过齿轮驱动的链，或通过气动抬升装置。
图2(B)显示与图2(A)一致的侧视图，但是框架1相对于图2(A)向下移动达到一定程度，使得堆叠的最下部工件位于移出装置的传送带8上，通过偏向滚轮9的旋转14从带3的两个相邻承载区域4间的狭槽中抽出，所述带3引导堆叠中的工件，以使工件从堆叠中移出(卸载操作)。
图3(A)和3(B)显示缓冲储存的平面图，为了精确，图3(A)中，具有全部堆叠的工件17仍旧保持在堆叠中彼此垂直上下的位置19(相应于图2(A)的侧视图)，图3(B)中，最下部工件17已经从卸载位置20中的带3的承载区域4间的狭槽中半抽出(相应于图2(B)的侧视图)。箭头37代表从堆叠移出期间，传送带8上支承的工件进行的运动。
图3(A)和3(B)还示例性地显示了四个导套18，各个垂直固定的导杆71从导套中引入。也可以使用多于或少于四个导杆71。
通常和以足够的方式，图1-图3(B)中显示的实施方案解决了本发明处理的问题。然而，其在特定应用中具有局限性。例如，偏向滚轮必须制成非常小，以得到承载工件17的承载区域4间的小的距离，从而期望地压缩缓冲储存的结构。这例如可以导致表现为有齿带的垂直输送元件3的大裂隙角，其可以导致有齿带的更大的磨损。使用水平排列的最上部承载区域53a、53b，以容纳位置33中的工件(图1和图2(A))，沿着垂直输送元件3的移动方向6的承载区域54a、54b必须正好基本上垂直，以使工件插入装载位置33不会阻塞。依据本发明由上进行插入。
可选的，可以省去特别压缩设计，垂直输送元件3彼此间的距离可以略大。这导致框架1整体略高。而这通常不会损害装置的功能，对于手工进行装载的情况，其是优选的，由于工效学的原因和为了达到装载故障的最低可能性，如果框架的结构高度尽可能小。在批装载期间，作为框架的循环级数的结果，对于安装操作人员，装载位置位移半导体晶片间的堆叠距离，并且，在特别稠密堆叠的情况下(外壳具有特别小的结构高度)，所述装载位置的位移特别小，这是优选的。
缓冲储存的装载还优选自动进行，例如通过机械臂，其从前述的材料加工的装置中移出半导体晶片，将其放置进缓冲储存的装载位置33中。在所述情况下，缓冲储存的外壳1的特别小的结构高度也是优选的，因为得到的较短移动距离可以使相应的更紧凑的、位置更精确的、更快速的和更成本有效的机器人成为可能。
因此，图3(C)以详视图的形式显示垂直输送元件3的特别优选的实施方案，其允许彼此间上下安置的工件17间的特别小的距离，因而得到缓冲储存的框架1的特别低的结构高度。垂直输送元件3表现为链，包含通过关节连接的链连接70，以及承载区域4。优选使用铰链(螺栓、螺母或滚轮链)，特别优选滚轮链，其中两个链连接70间的关节由连接到第一链连接的螺栓形成，螺栓穿过螺母连接到第二链连接。接着，用中空链滚轮69围绕套管。结果，围绕偏向滚轮5的链的循环6产生而没有滑动，链的移动可以精确和重复地进行，例如通过偏向滚轮5的步进马达驱动。
在所述实施方案中，在每种情况下，承载区域4优选包含至少一个从承载区域4中垂直凸出的凸轮66，以可围绕关节旋转的方式与链连接。在所示的示例性实施方案中，围绕链的关节，承载区域4的旋转或倾斜移动在凸轮66冲撞链连接70时，限制于顺时针方向，而在承载区域4冲撞相邻承载区域4的凸轮66时，为逆时针方向。在围绕偏向滚轮5的链的循环6期间，在链的向上运动期间，由于的承载区域4的重量，承载区域4以逆时针方向倾斜至一个停止位。仅当承载区域向上输送并越过滚轮5至其重心位于旋转轴(链关节轴)右边的程度时，承载区域4才能顺时针倾斜，直到其凸轮66倚靠链连接70停止。在所示情况下，在承载区域4上确定凸轮66的尺寸并使其位于承载区域上，以使承载区域4在顺时针方向从止动之上的链中精确地水平插入。
因而，在插入缓冲储存的工件17的装载位置33中，承载区域53a水平排布，而沿着链的循环方向6的承载区域54a仍旧以逆时针方向完全倾斜的方式承载分别跟随其的承载区域。
由于作为具有可移动承载区域4和凸轮66的链的垂直输送元件3的所述实施方案，装载位置33总是可进入的，即使偏向滚轮5相当大，链连接70相当短或承载区域特别宽。结果，工件17可以以特别小的距离彼此上下安装，即，高的堆叠密度，这导致缓冲储存的有利的特别小的结构高度。
特别优选的，承载区域4在这种情况下，再次提供了定心装置20，并包括凹孔65，其定心并引导工件(如半导体晶片)17，从而使特别简单的“自发现”装载成为可能。
以下将参考流程图(图4和图5)更详细的描述依据本发明的方法。在这种情况下，n个工件从底部到顶端彼此上下排列地垂直堆叠，而不触及依据本发明的缓冲存储中相邻的半导体晶片，并从堆叠中从底部到顶部被移出，以使其插入(“先入先出”，FIFO)。例如在相当短的时间内，n个工件起始于事先进行的批加工，并从加工设备中卸载，送入到根据本发明的缓冲存储中。
图4显示本发明的第一实施方案，其中在第一循环中构建堆叠，工件通过其从前面加工中提供，同时，在堆叠构建期间，堆叠在第二循环中从底部再次卸下，工件通过其送入随后的加工(例如清洁)。在所述情况下，第一循环(送入堆叠)比第二循环(从堆叠中移出)快，以在构建堆叠和卸下加工期间，工件总是在堆叠中有效，结果，在第二循环的移出期间，不会发生等待时间。
图1-3描述了本方法的说明中需要的装置特征。对于本方法的第一实施方案，使用依据本发明的缓冲储存的第一实施方案，其中框架1相对于移动装置在垂直方向上可移动。通过框架相对于移出装置的垂直移动进行依据步骤(d)的堆叠的垂直移动。
例如，通过安装操作人员摁下装置上的起始按钮启动方法(38)，或通过对开始送入工件的堆叠装置发送信号的前面加工程序的自动卸载启动方法(39)。传感器，例如反射光挡板，检查(41)是否有新的工件17已经位于装载位置33上。只要不再有新的工件载入，在等待环路46中中断41。一旦载入工件(方法的步骤(a))，整个框架1向上移动(42)一个位置(即与两个相邻承载区域4间的距离一致的距离)，垂直输送元件3(在流程图中标记为“有齿带”)向下移动一个位置(43；方法的步骤(b))。移动42和43可以以所述次序先后进行，或可以同时进行。这确保可以先位于移出装置上的卸载位置20中(例如在传送带8上)的工件17不会移动到比卸载位置20更深，而这会导致工件粉碎。然而，同时，在框架1中，先以形成的工件的堆叠向下移动一个位置。框架1和装载位置33位于比步骤42、43之前之后更高的位置上。
如果在步骤42和43后，最下部工件在卸载位置20中，那么通过移出装置(例如传送带8)卸载(44；步骤(e))。如果在步骤42和43后，在卸载位置20中没有工件，那么不发生任何情况，移出装置不抓取任何物质。没必要询问。此刻，新的工件可以先已插入装载位置33中。装置的控制可以使由步骤41-44中形成的局部流(虚线45)成为可能。因此，对于新工件，同时可以从上加入堆叠中，并从下部从堆叠中移出。
只要随后的询问59(“框架1是否位于最下部位置？”)的回答是否定的，那么在工件17的卸载44(步骤(e))后，框架1在每种情况下向下移动另一个位置(47；步骤(d))，另一个工件被卸载(44；步骤(e)的重复)。在所述情况下，用于新工件的装载位置33保持空闲，可用于同时添加另一个工件至堆叠中(步骤(a))。而且，垂直输送元件3和已经使用其形成的堆叠相对于堆叠不会向下移动，这样，在已经位于堆叠中的工件和新添加的工件之间不会产生缺口。
迭代环路47，直到框架最后达到最下部位置。如果情况如此，堆叠被完全卸载，或者通过安装操作人员，例如通过摁下按钮，或者通过前面加工的自动卸载的通知，全部装载和卸载操作停止，这被以如此方式传导至控制装置，以使另外的工件不再加载到堆叠中(中止环路45和等待新工件的环路46暂停)。那么，全部装载、堆叠和卸载操作结束(49)。
图5显示本方法的第二实施方案，其中首先由全部来自前面加工的n个工件完全构建堆叠，直到那时，再次从堆叠中由下到上以前面构建堆叠的次序移出工件。
图1-3描述了本方法的说明中需要的装置特征。对于本方法的第二实施方案，可以任选使用依据本发明的缓冲储存的第一实施方案，其中框架1相对于移动装置7、8、9在垂直方向上可移动，或具有固定框架的缓冲储存的第二实施方案。在任何情况下，当实施依据第二实施方案的方法时，框架相对于移出装置不能移动。通过垂直输送元件的同步滚动和其后的堆叠相对于框架的向下移动，进行依据步骤(d)的堆叠的垂直移动。
依据本发明的框架1在最上部位置上是连续的(见图2(A))，并且在本方法的所述实施方案中不可移动。在装载位置33和堆叠的最下部位置之间，在本实施方案中，工件只在此从堆叠中移出，垂直输送元件3的承载区域4间的空闲间隔的数目至少等于前面加工步骤的批量，工件从所述前面加工步骤中移出。对于直径为300mm的半导体晶片的PPG、磨片或DSP，市售传统适于加工装置的批量例如为每加工工序15或20个半导体晶片。
例如，通过安装操作人员摁下装置上的起始按钮启动方法(38)，或通过对开始送入工件的堆叠装置发送信号的自动卸载启动方法(39)。传感器，例如放射光挡板，检查(41)是否有新的工件17已经位于装载位置33上。只要不再有新的工件载入，在等待环路46中中断41。一旦载入晶片(方法的步骤(a))，垂直输送元件3(在流程图中标记为“有齿带”)再向下移动一个位置(43；方法的步骤(b))。只要安装操作人员或自动卸载未发出装载已经完全实施(48)的信号，那么逐步地将所有来自前面加工的批晶片通过询问41(传感器)和垂直输送元件向下移动一个位置(43)而彼此上下堆叠。在所示情况下，如果批包含n个工件，通过旁路50，迭代n次环路64。在最后一个工件被插入后，安装操作人员或自动装置通知依据本发明的装置装载结束(48)的事实。因此，对于缓冲储存，容纳的工件数目是已知的(批量n)。
传感器检查堆叠中的最下部工件是否接触到移出装置(在流程图中称为“卸载器”)(40)。如果情况如此，卸载工件(44，步骤(e))。如果情况并非如此，垂直输送元件和随后的工件的堆叠进一步向下移动一个位置(43；步骤(d))，在此询问工件现在是否与移出装置接触(40)。迭代所述环路最大n次(51)，而后独立结束卸载加工，因为所有插入的工件明显已经被卸载。
依据本发明的装置以及依据本发明的方法的两个所述实施方案的优势在于，源自批加工的工件可以在第一(特别快，但是非连续)循环中堆叠，并可以在第二(特别慢)循环中再从堆叠中以相同的次序移出(FIFO)，其中其用于送入例如随后的清洁或其他连续加工中。在此期间按彼此在堆叠中上下缓冲的工件的堆叠特别节省空间，和快速(对于将额外的工件堆叠或从所述堆叠中释放而言，短的移动距离)，因而可以容易地整合在前面加工的装置中。特别的，依据JP2006-032528A的供给堆叠所需的水平输送系统依据本发明可以省掉。因此，依据本发明的装置提供更大的空间节省。而且，工件穿过链齿轮间进入缓冲储存的水平输送依据本发明可以省掉。直接的，包括堆叠的手工装载和随后相对于框架向下输送堆叠一个位置是显著更快的，在手工装载的情况下显著降低错误放置的可能性，特别符合人体工程学。而且，由于堆叠快速向下移动一个位置，从而快速释放装载位置，因而没有工件可以疏忽地将一个放置于另一个之上的风险，而这在依据JP2006-032528A的装置的情况下是可能的。
第一实施方案，其中在从前面加工中提供工件的第一循环中构建堆叠，同时在随后的加工(例如清洁)的第二循环中以相同的次序再释放，其特征在于垂直输送元件和框架都移动。第二实施方案，其中首先用前面加工工序的全部工件形成完全的堆叠，随后以相同的次序连续卸载工件，其特征在于仅仅垂直输送元件3移动。因此框架1可以在其位置上是刚性的，因而图2中的驱动34、螺纹杆15和螺纹套筒10可以省略。从而，第二实施方案需要的装置的构造比第一实施方案所需的装置显著更简易。其具有更少的可移动部件和更简单的控制。
第一实施方案特别快速，因为其同时装载和卸载堆叠，因此，堆叠中仅有最少数量的工件，其数量仅由前面加工的批量和装载与卸载的循环时间的差别决定。由于依据本发明的方法优选与前面的批加工法结合使用，而前面加工法中，在短时间内或同时提供大量工件，之后优选以连续法实施清洁，这通常具有相当慢的循环速率，在任何情况下，在堆叠中总是有足后数量的工件，从而从不会发生等待时间。
如果用凹孔提供如图3(A)-3(C)所描述的承载区域，所述凹孔可以容纳工件，那么在为堆叠供给工件期间要提供横向引导，这在JP2006-032528A的情况下是不提供的。
实际上，在加工法中，用比可能的装载量更少量的工件实施批加工法是经常发生的。例如，前面加工法中，工件可能已经损坏或未依据规定正确加工，因此，可能已被分出。此外，为了在全部加工链期间可以以简单的方式在组中跟踪工件，当出现时，在每个时点上，不需要用随后的组中的随后的工件填充(“合并”)在批中以所述方式单独出现的缺口，因为单独的工件的组合将会改变。
依据本发明的方法的两个实施方案都可以被稍微修改，以使由工件空缺产生的缺口可以以正如工件本身在组中的正确的次序和位置通过。为此，改变图4和5中描述的顺序，以使安装操作人员在相应的装载瞬间将缺口的出现通知到缓冲储存的控制，例如通过摁下按钮。在第一实施方案中(图4)，框架而后向上移动一个位置(43)，垂直输送元件向下移动一个位置(43)，以在堆叠的相关位置上产生空缺。在卸载(44)期间，检测所述空缺，将信息传送到例如随后的清洁加工，从而在那里，在组的相应位置上也产生空缺。在第二实施方案中(图5)，垂直输送元件向下移动一个位置(43)；在堆叠中同样产生缺口，并可以以组的相同位置传达到随后的加工中，如上所述。
可选的，如果期望，在两个实施方案中，也可以由安装操作人员进行“合并”，不管单独半导体晶片的可能空缺，逐位填充堆叠。在所述情况下，所述操作人员可以或者在一个组的最后通过发出“装载结束”信号(48)终止堆叠操作，其结果是在组的最后，在组中显示可能空缺的半导体晶片以及空位，或者所述操作人员在合并后，通过向组最后显示空位，用下一组的半导体晶片填充(交叉组进一步加工；非组-真实晶片排列)而补充。然而，在任何情况下，在此，在全部堆叠构建和拆卸过程期间，保持所有工件彼此间的相对次序(FIFO原则)。
以下将参考图6对作为在清洁前以连续法缓冲的本发明的特别优选的应用进行描述。基于半导体晶片的实例进行描述。然而，本方法也可以用于其它工件，其在批加工后以连续法接受清洁。
在所述应用中，在步骤(e)后，以规定的次序，每个工件还经过下列步骤：
在所述应用中，每个工件在步骤(e)后，以规定次序另外经过下列步骤：
(g)输送工件穿过清洁装置，以连续法分别对工件进行清洁，和
(i)通过分类装置，以穿过清洁装置的次序，分别将工件分到卡座中。
在所述情况下，在通过前面的批加工法提供的第一循环中，由安装操作人员以典型的短连续手工或由自动卸载而自动将半导体晶片连续插入依据本发明的缓冲储存中，并堆叠。所述堆叠的最下部半导体晶片17在每种情况下用移出装置(图6示例性说明了一种由滚轮7、传送带8和主轴9形成的移出装置)以正确的次序从堆叠中移出(FIFO)，确切的讲，或者与依据本发明的方法的第一实施方案的堆叠的进一步装载同时，或者仅在依据本发明的方法的第二实施方案的堆叠法结束后。
而后，在第二循环中，半导体晶片17依次并以清洁模块确定的速度上到另一个输送单元35，其输送带以与移出装置的输送带8相同的速度移动。图6显示具有承载区域4的带3和具有半导体晶片17的堆叠的缓冲储存，状态为最下部半导体晶片在移出装置的卸载位置上，所述状态是依据本发明的方法的第一实施方案的典型状态。前述的半导体晶片52已经位于输送单元35上，另外的晶片(60)已经位于清洁模块21中，而另一个晶片(61)已经位于卡座29的托盘引入装置26中。
清洁装置和清洁法本身不是本发明的目的。以下将描述通过刷、滚轮或海绵连续清洁作为示例性清洁步骤。然而，本发明可以用于所有上述材料移出预处理所已知的连续或循环单晶片清洁法(MWS、磨片、PPG、DSP)。
优选的，预处理组的半导体晶片——在“合并”的情况下，如果适当的话，也是多个组的半导体晶片——在已经清洁后，被以正确的次序和干燥状态下转移到储存或输送卡座中(其也被称为托盘)。清洁和干燥半导体晶片是需要的，例如，以使其能移动填充的卡座，并将其供给至测量装置，所述装置测量一个或多个组中的一个或多个半导体晶片的参数，所述参数对于控制前面加工法是重要的。在所述情况下，特别优选足够快地进行清洁和干燥，至少一个半导体晶片在下一个前面加工过程结束前已经被测量，以使安装人员如果适当的话，可以仍旧校正目前工序的设定，例如工序持续时间(半导体晶片的最终厚度的校正)，其他参数，例如改善晶片平整度等。
优选的，以及时的方式提供用于校正预加工的测量值，从而如果适当的话，至少接着一个预加工工序仍旧可以校正。以下进一步说明用于卸载、清洁和托盘引入速度的实例。
在个体情况下，准确提供下一个预加工工序的测量数据是特别有利的，因为诸如磨片、PPG或双面抛光的批加工法通常要随着从一道工序至另一道工序的转变的加工参数操作。例如，所有驱动速度的信号通常随工序改变，以使连续加工工序分别随着准确反映过程动力学而进行。结果，工件通常经历相同方式的加工；然而，前面和后面是交换位置的。如果作为结果，通常在恒定操作条件下可以避免的研磨板、抛光垫片或研磨垫片的非均匀损耗被延迟，那么动力学上反映的或完全不同的(不同旋转速度、压力、等)参数间的恒定变化也可以是特别有利的，因而，重建工作盘或工作区域的目标形式需要的清洁操作必须相应地很少发生。然而，在所有所述情况下，偶数的加工工序和奇数的加工工序分别总是完全一致的。因此，在每种情况下，测量后和前面工序前的依据工序规定的校正是特别有利的。
图6中示例性的显示的清洁模块21包含在先工艺已知的元件，如刷、滚轮或海绵清洁：相反输送滚轮对22，包含上部(22a)和下部输送滚轮22b，清洁滚轮对24，包含上部(24a)和下部清洁滚轮24b。
输送滚轮22和清洁滚轮24基本上仅在类型(硬度、长度、弹性)和其刷毛密度上不同。输送滚轮的刷毛23更牢固，尺寸精度更高，通过旋转62a(上部输送滚轮22a)和62b(下部输送滚轮22b)以期望的移动方向输送半导体晶片。清洁滚轮的刷毛25更柔软，更密，优选在两种情况下与半导体晶片60的移动方向逆向旋转(63a、63b)，以使其具有相对和相反于半导体晶片61的表面的速度。清洁滚轮24具有一定长度，其轴垂直于半导体晶片的运动方向，以如此方式，刷毛25沿垂直于半导体晶片的移动方向沿直线接触半导体晶片，并覆盖半导体晶片的全部直径。由于半导体晶片穿过清洁装置移动，因此半导体晶片的前面和后面的全部表面被同时擦拭，从而由清洁滚轮24以相反方向旋转而清洁。
通过装置55(称量装置)将清洁剂56供给到清洁滚轮24中。对于前述半导体晶片的PPG加工的示例性应用，清洁液56优选包含水性表面活性剂溶液，特别优选包含纯净水。
图6中示例性地显示的干燥装置57包含上部(57a)和下部(57b)干燥风扇。后者表现为薄裂隙或沿一条直线排列的多个单独的喷嘴，其垂直于半导体晶片移动的方向排列，向半导体晶片60的两面上吹出急速的空气流56a和58b，覆盖半导体晶片的整个直径，可以通过吹掉和挥发从半导体晶片的表面上去除水。垂直于干燥装置57的进程的输送移动的结果是，在连续移动中，半导体晶片的两侧的全部面积被干燥。
依据半导体晶片被前面批加工工艺(磨片、PPG、小球研磨、双面抛光)的污染程度的类型，对于清洁的类型和效率有不同的需求。图6中示例性显示的清洁模块21可以延伸至其他元件(未显示)，以达到所述要求。
例如，如果清洁以“湿中湿”方式进行，即，已经在缓冲储存中的仍旧被来自前面批加工中研磨剂、抛光剂或冷却润滑剂(PPG或小球研磨)润湿的半导体晶片保持润湿，例如通过喷涂(喷雾)或冲洗喷嘴(冲洗)。特别的，污染物的临时干燥是特别不利的，因为后来干燥的污染物通常特别难于去除，或根本不能去除。而且，作为前述批加工过程中的工作液体的非受控干燥的结果，例如化学腐蚀抛光剂，半导体晶片可能受到不可逆损坏。
在清洁和干燥后，半导体晶片进入托盘引入输送单元27，在此，其通过托盘引入装置26被转移进卡座29中，所述托盘引入装置26例如包含真空夹具28和用于通过抬升和推动36引入托盘的装置。在卡座29中，半导体晶片彼此通过网30分离。托盘引入以正确的次序进行。可以使用所有在先工艺中已知的储存和输送卡座。
在图6所示的实施例中，托盘引入装置26表面为真空夹具28，其夹住半导体晶片，其表面背对托盘引入输送单元27。结果，对于随后的半导体晶片，可以放置在托盘引入输送单元27上，而前面的半导体晶片仍旧通过托盘引入装置26被输送进卡座29中。
实施例
一个具体的示例性实施方案包含操作依据图6所呈现的缓冲储存、清洁和托盘移入装置，用于从通过PPG法的前面加工中清洁半导体晶片。在PPG加工期间，纯粹的研磨时间大约为4分钟。对于装载直径为300mm的15个半导体晶片的一个PPG批次，安装操作人员大约需要90秒；并需要约120秒卸载。包括安装的辅助时间(加工开始和结束时，上部工作盘的旋转、抬升和降低；在工序结束后将半导体晶片放置在载体上，以使在工序结束后，首先装载的载体首先进入卸载位置，以及在工序结束后，移出可能附着在上部工作盘上的半导体晶片)，循环时间约为9.5分钟。用依据本发明的第一法操作缓冲储存(同时加载和卸载堆叠)。对于一个PPG工序，在总共两分钟的卸载时间内，安装操作人员平均每八秒将一个半导体晶片载入到缓冲储存中。
移出装置(图1中的7、8、9)每20秒卸载一个半导体晶片，将其供给到2cm/s的传送带上，进行双面连续毛刷清洗。因而，连续清洗的输送装置需要15秒擦拭半导体晶片的直径长度。在半导体晶片之间，平局有10cm的安全距离，相应于5秒的擦拭时间。半导体晶片从缓冲储存中卸载开始直到托盘引入到卡座29结束的穿行需要90秒。正如预期，在安装操作人员将最后一个半导体晶片从PPG工序中装载时，在缓冲储存中构建的半导体晶片的堆叠含有最高数量的缓冲储存的半导体晶片，即依据安装操作人员的卸载速度，上至八个。通过移出装置将最后一个半导体晶片从缓冲储存中移出是在PPG工序中的第一半导体晶片装载缓冲储存的开始后的5.5分钟，因此在PPG工序中的第一半导体晶片装载缓冲储存后的7分钟位于卡座上。对于安装操作人员，仍有一分钟的时间将卡座放置在测量装置上(事先将具有半导体晶片的卡座从测量装置中移出)，并依据前述测量，在下一个PPG工序需要装载前，改变PPG安装的设定(9.5min PPG循环型减去7min的总清洁过程时间减去1min的测量装置放置时间得到1.5min，等于装载时间)。因此，仍有足够的额外时间，从而不会发生等待时间，安装操作人员可以预定全部卸载、缓冲/清洁/干燥、测量和再装载程序的全部循环。
以上述方式并如图6所述构建清洁模块21。
如图6中所述的实施例，托盘引入装置26配有真空夹具28，其从上面夹住半导体晶片。托盘引入过程持续约十秒。在所述十秒中，仅阻止托盘引入输送单元27三秒用于升高操作。因此，在连续的半导体晶片间的五秒的时间间隔中(10cm的距离，2cm/s的输送速度)，在此也没有产生等待时间。
本发明可以用于任何均匀尺寸的晶片型工件的缓冲储存。这包括，例如，包含玻璃或铝作为基材的用于生产计算机的磁性大容量存储器(硬盘)的环形晶片、光学玻璃和“平面”、用于生产光伏电池的多晶半导体晶片和，特别是，作为在电子、微电子和微电机中应用的其实材料的单晶半导体晶片。

Claims (12)

1.用于缓冲储存大量晶片型工件(17)的装置，包含
框架(1)，
四个输送元件(3)，其每个以垂直方向围绕连接在框架上的上部和下部偏向装置(5)循环，并且以均匀的间隔在其上提供多个承载区域(4)用于工件(17)的水平安装，其中驱动每个输送元件(3)的至少一个偏向装置(5)，并且在输送元件(3)之间有自由空间，其中四个输送元件(3)中的两个每个由固定在共同杆(12)上的偏向装置(5)驱动，以及其中两个输送元件(3)每个具有连接所述输送元件(3)的共同的承载区域(4)，
上部偏向装置(5)之间的装载位置(33)，在所述位置上，各工件(17)可以放置在相应的承载区域(4)上，和
装载位置(33)下的固定移出装置，包含水平输送装置(7、8、9)，其第一末端位于输送元件(3)的自由空间内，其中输送元件(3)是链，每个包含多个与关节连接的链连接(70)，其中承载区域以围绕关节旋转的方式与链连接，并具有凸轮(66)，其中承载区域(4)的旋转被倚靠邻近的承载区域(4)的凸轮(66)的承载区域(4)的第一停止位和倚靠链连接(70)的承载区域(4)的凸轮(66)的第二停止位所限制，其中承载区域(4)，在由于其重量而围绕偏向装置(5)的链的循环(6)上，倚靠向上移动的链条的第一停止位和向下移动的链条的第二停止位排布。
2.权利要求1的装置，其中承载区域(4)每个具有适合工件(17)的形式的凹孔(65)。
3.权利要求1或2的装置，其中可以通过驱动(34)使框架(1)相对于移出装置(7、8、9)在垂直方向上移动。
4.权利要求3的装置，其中框架(1)通过至少一个螺纹衬套(10)连接到螺纹杆(15)上，其可以通过驱动(34)产生旋转，以使框架(1)可以在垂直方向上移动。
5.权利要求1或2的装置，其中框架(1)是固定的。
6.一种在权利要求1的装置中单独地将n个晶片型工件(17)一个在另一个之上缓冲储存而相邻的工件不接触的方法，其中n表示大于1的整数，以及其中所述方法包含规定次序的以下步骤：
(a)将工件(17)插入装载位置(33)，
(b)同步旋转输送元件(3)，使得工件(17)相对于框架(1)从装载位置(33)向下渐进运动准确的一个承载区域(4)之间的垂直距离，从而使装载位置(33)再次变为空闲，和
(c)重复步骤(a)和(b)，直到所有n个工件(17)已被插入，以形成一个在另一个上排布并分别在各承载区域上承载的n个工件(17)的堆叠。
7.权利要求6的方法，其中，该方法包含规定次序的以下额外步骤：
(d)在每种情况下，堆叠向下垂直运动承载区域(4)之间的一个垂直距离，直到最下面的工件(17)在移出装置(7、8、9)上承载，
(e)通过移出装置(7、8、9)的水平运动，从堆叠中移出(37)最下面的工件(17)，和
(f)重复步骤(d)和(e)，直到所有n个工件(17)从堆叠中移出。
8.权利要求7的方法，其使用权利要求6的装置，其中通过实施步骤(a)-(c)构建工件(17)的堆叠，同时又通过实施步骤(d)-(f)从堆叠中将一个或多个工件(17)以插入的次序移出，其中依据步骤(d)的堆叠的垂直移动通过框架(1)相对于移出装置(7、8、9)的垂直移动进行。
9.权利要求8的方法，其中，在步骤(a)和(b)之间，框架(1)相对于移出装置(7、8、9)向上移动承载区域(4)之间的一个垂直距离。
10.权利要求7的方法，其中，首先，通过实施步骤(a)-(c)构建n个工件(17)的完全堆叠，而后，又通过实施步骤(d)-(f)从堆叠中将n个工件(17)以插入的次序移出，其中框架(1)相对于移出装置(7、8、9)没有移动，并且其中依据步骤(d)的堆叠的垂直移动通过输送元件(3)的同步滚动(6)和其后的堆叠相对于框架(1)的向下移动进行。
11.权利要求7-10之一的方法，其中每个工件(17)在步骤(e)后，以规定次序经过下列步骤：
(g)输送工件(17)穿过清洁装置(21)，以连续法分别对工件(17)进行清洁，和
(i)通过分类装置(26)，以穿过清洁装置(21)的次序，分别将工件(17)分到卡座(29)中。
12.权利要求11的方法，其中在步骤(g)和步骤(i)之间实施另一个步骤(h)，在所述另一个步骤(h)中干燥工件(17)。
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