CN103828034B - 用于洁净室材料传输系统的狭窄宽度加载端口机构 - Google Patents

Abstract

一种传输基板的系统与方法包括加载端口系统包括：框架、关节臂、微环境、与在框架中基本上对中的塔。该塔包括多个马达，其中第一马达机械联接至该微环境以垂直移动该微环境，及第二马达机械联接至该关节臂以竖直移动该关节臂。塔壳也含括于其中。该塔壳粉笔这些马达使之和该微环境隔开。

Description

用于洁净室材料传输系统的狭窄宽度加载端口机构

技术领域

本发明涉及一种用于洁净室材料传输系统的狭窄宽度加载端口机构。

背景技术

在制造半导体期间，半导体晶片经历多个处理步骤，每个步骤由专门处理工具执行。传送盒(pod)用以将半导体晶片从一工具运送至另一工具。每个传送盒皆能运输若干特定直径(如100-300mm或更大)的晶片。传送盒被设计用以维护受保护的内部环境以使晶片不受到如传送盒外侧空气中的粒子的污染。此外已知传送盒被用以运送其它类型的基板，例如掩模母版、液晶面板、硬盘机用刚性磁性介质、太阳能电池等等。

加载端口运输装置限定成提供标准机械接口(SMIF,standard mechanicalinterface)给晶片制造生产工具(处理及/或量测工具)，以使传送盒能加载至晶片制造生产工具或能从晶片制造生产工具中卸载，并同时确保其中的晶片不受污染。图1示出根据现有技术的、具有窗口12(传送盒14会移动通过其中)的传统加载端口10的连结示意图。传统加载端口10被限定成在Y方向上使传送盒14移动通过窗口12，并限定成在Z方向上移动传送盒14。

发明内容

广义而言，本发明藉由提供一种能在竖直与水平方向上移动传送盒的加载端口来满足这些需求。应理解，本发明能以多种方式实现，包括处理、设备、系统、计算机可读取介质、或装置。本发明的数种发明实施例描述于下。

一实施例提供一种加载端口系统，其包括：框架、关节臂、微环境、与基本上对中于该框架中的塔。该塔包括多个马达，其中第一马达机械联接至该微环境以竖直移动该微环境，及第二马达机械联接至该关节臂以竖直移动该关节臂。塔壳也含括于其中。该塔壳封闭这些马达使之和该微环境隔开。

这些马达可设置在该微环境与该加载端口系统的基座板之间，该基座板联接至该框架。该微环境可包括过滤器组件和联接至该过滤器组件的第一风扇，该第一风扇用于引导空气穿过该过滤器组件并进入该微环境中。该微环境的内部空间可为等级1洁净室环境。该塔壳可包括第二风扇，用以将空气从该塔壳中吸出并送至外部环境。该第二风扇吸引空气穿过该第二风扇并向下离开该塔壳。该加载端口系统的宽度基本上可等于处理工具中基板卡匣位置的宽度。

这些马达可包括第三马达，其机械联接至该关节臂，用以将该关节臂从该框架水平移开并移向处理工具。该关节臂可包括抓取器组件。该抓取器组件可为转动抓取器。

另一实施例提供一种基板运输系统，其包括：联接至处理工具的多个加载端口系统，该处理工具具有多个基板卡匣位置。该多个加载端口系统中的每一者包括：框架、关节臂、微环境、和基本上对中于该框架中的塔。该塔包括多个马达。这些马达中的第一者机械联接至该微环境以竖直移动该微环境。这些马达中的第二者机械联接至该关节臂以竖直移动该关节臂。塔壳也含括于其中。该塔壳封闭这些马达使之和该微环境隔开。该多个加载端口系统中的每一者和该处理工具中该多个基板卡匣位置中对应的一个对齐。该多个加载端口系统中的每一者的宽度基本上等于这些基板卡匣位置中的一者的宽度。

又一实施例提供一种运输基板的方法，其包括将加载端口系统和处理工具中多个基板卡匣位置中对应的一个对齐。该加载端口系统包括：框架、关节臂、微环境、和基本上对中于该框架中的塔。该塔包括多个马达。这些马达中的第一者机械联接至该微环境以竖直移动该微环境。这些马达中的第二者机械联接至该关节臂以竖直移动该关节臂。塔壳也含括于其中。该塔壳封闭这些马达使之和该微环境隔开。

该加载端口系统包括多个加载端口系统，且将该多个加载端口系统和处理工具中这些基板卡匣位置中的一者对齐的步骤可包括将该加载端口系统中的每一者和该处理工具中这些基板卡匣位置中对应的一个对齐。

该方法还可包括引导空气穿过过滤器组件并进入该微环境中。空气也可从该塔壳中吸出并送至外部环境。该微环境中的空气压力可大于该塔壳中的空气压力。空气可从该塔壳中吸出并向下送至该外部环境。

从以下结合以示例方式图示本发明原理的附图的详细说明中，本发明的其它方面和优点将变得显见。

附图说明

通过以下结合附图的详细描述将能够很容易地理解本发明。

图1示出传统加载端口的连结示意图。

图2A示出根据本发明实施例的处于开启状态的基板隔离容器。

图2B示出根据本发明实施例的处于关闭状态的基板隔离容器。

图3A示出根据本发明实施例的加载端口的等轴视图。

图3B示出根据本发明实施例的加载端口。

图3C示出根据本发明实施例的处于开启配置的加载端口200的侧视图。

图4A示出根据本发明实施例的加载端口的起始状态的Y-Z平面截面图，其中卡匣置于端口板上。

图4B示出根据本发明实施例的如图4A中标示的由传输侧观察加载端口的X-Z平面视图A-A。

图4C与4D为流程图，示出根据本发明实施例的将卡匣从加载端口的传输侧移到工具侧所执行的方法操作。

图5示出根据本发明实施例的移动以抓取端口板306上的卡匣105的加载端口200的Y-Z平面截面图。

图6示出具有典型200mm开放卡匣处理工具的多个加载锁定件的串联配置的两个典型加载端口。

图7A示出根据本发明实施例的窄化加载端口(LPTN)的正视图。

图7B为典型加载端口(LPT)的正视图。

图8A为根据本发明实施例的窄化加载端口(LPTN)的透视图。

图8B为典型加载端口(LPT)的透视图。

图9A为根据本发明实施例的窄化加载端口(LPTN)的俯视图。

图9B为典型加载端口(LPT)的俯视图。

图10A、10B、11A、11B示出根据本发明实施例的LPTN 1201A的其它视图。

图12A与12B为根据本发明实施例的LPTN下方部分的详细视图。

图13A、13B、14A、14B、14C、14D提供根据本发明实施例的LPTN的各式其它视图。

图15A、15B、15C、15D、15E、15F、15G、15H、15I、15J示出根据本发明实施例的两个成串联、并排配置的LPTN的各式视图。

图16A、16B、16C、16D示出根据本发明实施例的用于并排且单一配置的三个LPTN。

图17A、17B、17C、17D、17E示出根据本发明实施例的用于四者并排配置的四个LPTN。

图18A、18B、18C示出根据本发明实施例的基座板的各式配置。

图19A、19B示出根据本发明实施例的LPTN的另一实施例。

图20A、20B、20C、20D、20E、20F、20G、20H、20I、20J、20K、20L示出根据本发明实施例的关节臂与抓取器组件的各式配置。

具体实施方式

现将描述构成及使用能在垂直与水平方向上移动传送盒的加载端口的数种示例性系统与方法实施例。对本领域技术人员而言显然的是本发明可在不具备此处所提的部分或全部细节下实行。

图2A示出根据本发明实施例的处于开启状态的基板隔离容器101。在开启配置中，基板隔离容器101的外壳103被掀离卡匣105。图2B示出根据本发明实施例的处于关闭状态的基板隔离容器。在关闭配置中，基板隔离容器101的外壳103置于卡匣105上且锁至底部门107。基板隔离容器101被限定用以稳固地保持多个基板109，并同时保护基板109不受存在于基板隔离容器101外侧的污染的影响。基板109可代表通过半导体生产处理所形成的任一类物件。举例而言，基板109可代表半导体晶片、平板显示器、太阳能板及其它。为易于描述，此处所用术语“基板”指待接收至半导体生产处理工具或量测工具或由这些工具取出的任何类型的物件。

基板隔离容器101可为标准机械接口(SMIF)传送盒，包括保持基板109于其中的卡匣105、卡匣105所连接的底部门107、以及限定用以覆盖卡匣105并和底部门107连接的外壳103。

图3A示出根据本发明实施例的加载端口200的等轴视图。图3B示出根据本发明实施例的加载端口200。在图3A中的降下配置以及图3B中沿方向351升起的升起配置里，加载端口200和微环境1206一起示出。升起微环境1206也会升起基板隔离容器101的外壳103。升起微环境1206也会使卡匣105置于微环境中而使处理工具可接取(access)卡匣105。当微环境升起时，可见到中央塔1202的一部分。根据本发明实施例，图3C示出处于开启配置的加载端口200的侧视图。加载端口200提供标准机械接口给晶片制造生产工具(例如处理及/或量测工具)，使得卡匣105能从加载端口200的传输侧201载入至加载端口200的工具侧203，并使卡匣105能从加载端口200的工具侧203卸载至加载端口200的传输侧201。应注意，为了简化以下的描述先前移除了外壳103而示出卡匣105。

加载端口200包括隔开传输侧201与工具侧203的隔离板204。隔离板204包括窗口202。可缩回闭合件(未显示)可在加载端口200未执行卡匣105传输操作时覆盖窗口202。可缩回闭合件可于卡匣105传输操作期间暴露(如打开)窗口202。为易于讨论，图3A中所绘窗口202视为开启以使得能够进行卡匣105传输操作。加载端口200从端口板306移动卡匣105通过窗口202至工具侧台307，反之也然，这在以下将更详细地描述。

加载端口200包括关节臂303，用以在垂直于窗口202的竖直平面中移动。如图3A所示，参照坐标轴300，竖直平面为Y-Z平面。应理解，坐标轴300的X方向延伸穿过原点O而和Y轴与Z轴垂直，即X方向垂直延伸通过印制图3A的纸张。

图4A至5示出用以将卡匣105从端口板306移至工具侧台307的一连串加载端口200操作。图4A示出根据本发明实施例的加载端口200的起始状态的Y-Z平面截面图，其中卡匣105置于端口板306上。臂支架301以及与之相接的关节臂303示出为沿着Z轴向下缩回至加载端口200。

图4B示出根据本发明实施例的如图4A中标示的从传输侧201观察加载端口200的X-Z平面图A-A。置于端口板306上的卡匣105大致对中在加载端口200的中心线601上。加载端口可些微偏移至中心线601的一侧以使人员或机械装置可接取卡匣105。

图4C与4D为示出根据本发明实施例的将卡匣从加载端口200的传输侧201移至工具侧203过程中执行的方法操作420的流程图。此处所绘操作配置成举例，而应知若干操作可具有子操作，且在其它情况中，此处所述的某些操作可能未含括在所绘操作中。谨记上述于心，现将参照图5描述方法与操作420。

图5示出根据本发明实施例的移动以抓取端口板306上卡匣105的加载端口200的Y-Z平面截面图。图5所示的加载端口为开启配置，其中微环境1206与外壳107完全移除以助于清楚讨论。应理解，微环境1206实际上在下列操作中仍然存在。在操作422中，打开基板隔离容器101的底部门107。底部门107可通过手动操作或由加载端口中所含的自动解锁系统(未示出)解锁。在操作424中，升起微环境1206与端口板306以如图2A-3C所述般升起外壳107，因而在操作430中能接取卡匣105内的基板109。在选择性操作432中，基板109及/或卡匣的位置是经勘查的。勘查基板109位置或卡匣位置可通过加载端口或处理工具侧203所包括的光学或其它传感器来完成。

在操作434中，臂支架301以受控的方式沿着Z轴竖直向上移动，如箭头309所示。在操作436中，关节臂303以受控的方式绕着第二旋转轴304旋转，如箭头311所示。在操作438中，在关节臂处于位置550的情况下抓取器组件305被移动到位。在操作440中，如以下所详述，卡匣藉由使用抓取器夹具2003而固定在抓取器组件中。在操作442中，臂支架301与关节臂组件沿着Z轴向下移动，同时关节臂303绕着第二旋转轴304旋转。壁支架301与关节臂组件沿着Z轴向下移动以提供竖直净空，用以如位置555中所示使卡匣105与抓取器组件305移动穿过窗口202。在选择性操作446中，螺旋凸轮401以受控的方式绕着第一旋转轴421旋转，如箭头705所示。在操作450中，臂支架301与关节臂组件沿着Z轴向上移动以在工具侧203中增加关节臂303移动的范围。

包括在上述操作442-446中的是，关节臂303与选择性螺旋凸轮401可选择性地以协调方式旋转，以使卡匣105内的基板固定在位置555中。举例而言，卡匣105可相对Y轴倾斜一角度，致使当卡匣105从传输侧201传输至工具侧203时，基板不能从卡匣105中滑出。卡匣105可倾斜一角度θ。角度θ可介于非常狭窄的角度(例如小于10度)、或可大到如完全垂直Y轴之间。

在操作452中，关节臂303进一步绕着第二旋转轴304旋转以延伸关节臂至工具侧203。可选地，在操作454中，当关节臂303进一步绕着第二旋转轴304旋转以维持所需角度θ时，螺旋凸轮也可被旋转。

由于这样或那样的理由(例如加载端口200A-200D的宽度)，可能无法将加载端口200A-200D放置成和对应的工具侧台的中心线为相对对齐。在选择性操作456中，使卡匣沿着X轴(垂直于工具侧203上卡匣位置中心线)水平位移。选择性操作456可和上述操作442-454中的一个或多个同时发生。

举例而言，加载端口的中心线和工具侧台的中心线对齐。因此，当卡匣在加载端口与工具侧台之间移动时，并不需要使卡匣沿着X轴水平位移。在此情况中，加载端口可装配有直接连接至旋转轴419的抓取器组件305。

加载端口可装配有右手螺旋凸轮设备400，以当卡匣在加载端口与工具侧台307之间移动时，右手螺旋凸轮设备400能使卡匣沿着X轴向左水平移动。加载端口可装配有右手螺旋凸轮设备400，以当卡匣在加载端口与工具侧台307之间移动时，右手螺旋凸轮设备400能使卡匣沿着X轴向左水平移动。加载端口可装配有左手螺旋凸轮设备，以当卡匣在加载端口与工具侧台之间移动时，左手螺旋凸轮设备能沿着X轴向右水平移动卡匣。在考虑上述实例的情况下，应理解，螺旋凸轮设备的使用能大幅提升制造工厂楼层规划以及空间利用的效能。

在操作458中，关节臂303继续以受控方式绕着第二旋转轴304旋转，如箭头313所示，且选择性螺旋凸轮401可继续以受控的方式绕着第一旋转轴421旋转，如箭头313所示，直到卡匣105已沿Y轴达到所需的降落位置止挡器为止。在操作460中，卡匣105降至降落位置，直到在操作462中已在工具侧203台307上侦测到卡匣为止。在操作464中，抓取器组件305松开闭锁件2003以放开卡匣105。在操作466中，关节臂303可回到原始位置。在操作468中，微环境1206回到原始(下降)位置，然后此方法操作就可以结束了。

窄化加载端口(LPTN)

图6示出具有典型200mm开放卡匣处理工具1100的多个加载锁定件1102A-D的呈串联配置的两个典型加载端口1101A-B。如上所论，典型的加载端口1101A-B太宽而无法和很多处理工具上的很多典型的200mm及更小的加载锁定件1102A-D的相应中心线机械对齐。

举例而言，若干早期处理工具加载锁定件1102A-D具有介于254mm(10”)与305mm(12”)之间的狭窄腔室开口。并排安装的两个标准宽度LPT1101A-B的中心对中心的最小距离为355mm(14英寸)。相似地，很多早期200mm开放卡匣处理工具1100的卡匣中心对中心的距离介于约279mm至342mm(约为11至13.5英寸)之间。因此，如图6所示，在很多200mm开放卡匣处理工具1100上对于并排配置的典型加载端口1101A-B而言空间并不足够。此情况会造成无法从全部四个加载锁定件1102A-D加载/卸载卡匣。为此，处理工具1100的产能大幅受限并减少到小于最佳产量。

用以从SMIF-传送盒传输200mm卡匣至处理与量测工具卡匣站的典型LPT 1101A-B的总宽度妨碍充分利用诸如具有间隔紧密的卡匣的竖炉和光刻胶轨道之类的工具的工具产量。典型LPT 1101A-B的宽度约为430mm(约17英寸)，且使用专属左/右成对的典型LPT的最小卡匣间隔从中心线到中心线约为355mm(约14英寸)，其中两个单元的总宽度约为860mm(约34英寸)以上。LPTN 1201A能支撑约为245mm(9.5英寸)的卡匣-卡匣的中心线间隔。LPTN1201略宽(如在功能上更宽，例如约比基板隔离容器101宽5-20％)以为人员或机械装置提供接取途径以接取并操作基板隔离容器101内的卡匣105中的基板。

图7A为根据本发明实施例的窄化加载端口(LPTN)1201A的正视图。图7B为典型加载端口(LPT)1101A的正视图。图8A为根据本发明实施例的窄化加载端口(LPTN)1201A的透视图。图8B为典型加载端口(LPT)1101A的透视图。图9A为根据本发明实施例的窄化加载端口(LPTN)1201A的俯视图。图9B为典型加载端口(LPT)1101A的俯视图。

图10A-11B示出根据本发明实施例的LPTN 1201A的其它视图。LPTN 1201A已将马达及致动硬件由典型加载端口1101A的一侧1104重新配置到更紧密对齐于LPTN中心线的塔壳1202中。塔壳1202位于端口板306之下，且可选择性地紧密对齐加载端口的中心线。在一实施例中，塔壳1202位于端口板306的平面之下，但不必然对齐加载端口的中心线。塔壳1202被封闭于微环境1206内以减少LPTN 1201A的宽度并减少微环境1206的体积。端口板1420包括接取门1153，使得端口板1420能提升基板隔离容器101的外壳103，并使得基板隔离容器101的底部门107能在端口板1420提升外壳103时通过门1153。

为比较的目的，示出了LPTN 1201A与典型LPT 1101A各自的宽度与架构布置。典型LPT 1101A具有安装在典型LPT一侧上的马达与致动硬件1104。相反，LPTN 1201A已将马达与致动硬件配置在更紧密对齐于LPTN中心线的塔壳1202中。

LPTN 1201A增加多卡匣处理工具(如处理工具1100)的产出。LPTN 1201A架构使得能够将卡匣传输至具有多个加载台(两个以上)的工具中，其中左/右成对的典型LPT1101A-B的使用(例如图11所示)则妨碍利用全部的加载端口1102A-D。

典型V-作动LPT 1101A的加载/卸载周期时间约为55秒。LPTN 1201A架构也减少卡匣加载/卸载周期时间。LPTN 1201A架构基本消除或至少最小化对于左/右镜像LPT的需求。左/右镜像LPT需要区别组件配置与额外的组件库存以及更复杂的制造进度容许度。LPTN1201A能使用标准的LPT-XR软件。训练单元(TR unit)具有其自身的、和LPTN 1201A分开的教导器(Teach Pendant)w/可编程功能。

LPTN 1201A架构显著减小加载端口宽度以及占地面积，同时又维持洁净度、可靠度、以及弹性度等特质，其中所述特质使得典型LPT 1101A成为几乎所有200mm处理厂中选择的工具接口。

LPTN 1201A的占地面积较小是通过把用于卡匣传输机构与微环境的竖直提升组件置于位在中央且封闭的塔1202中而达成的。塔1202位于支撑基板隔离容器101(如SMIP-传送盒)的端口板306之下。塔1202可基本上对齐或不对齐加载端口1201A的中心线。然而，塔1202含在基板隔离容器101的宽度或占地面积(宽度x深度)内，因而该方法能使加载端口宽度较典型加载端口1101A还窄125mm。和典型的加载端口1101A相比，LPTN 1201A还减小约75mm的高度。LPTN 1201A的重心也较低，即使占地面积较小也能强化并维持稳定度。

由于较小的微环境体积以及强化密封，所以能够提升微环境的洁净度。LPTN1201A也和典型加载端口1101A的很多现存选项及最新发展完全兼容。LPTN 1201A也能和当前加载端口接口软件与控制选项保持完全兼容。

LPTN 1201的可靠度、服务、支持藉由再利用很多的运动控制与电-机部件而得到保证，所述部件包括用于微环境与卡匣传输组件的伺服马达、CPU与伺服驱动电子装置、以及等级1风扇/超低穿透率空气(ULPA)过滤器组件。

LPTN 1201A也和现存的教导器(及教导方法)兼容。建构LPTN 1201A微环境、框架、与端口板的材料也和典型加载端口1101A基本相似。

LPTN 1201A可使用很多和典型加载端口1101A共通的组件，包括：含有抓取器倾斜与传感器功能的谐波驱动齿轮箱组件、具抓取器轴与轴承的关节臂303、含有相关夹器、卡匣突指及缆线的抓取器组件305、CPU与伺服驱动电子件以及分度器板与相关勘查传感器、窗口202与具有闩锁钥匙驱动器(latchkey drive)的隔离板204、微环境用的风扇/过滤器单元、AC电源、微环境外壳上的操作员控制接口/开关、传输臂组件与微环境用的动力轨Z提升部件(例如马达、轴承等等)。在典型LPT与LPTN 1201A之间，含有轮廓运动、错误侦测、工具通讯与操作员教导器的操作软件以及相关的控制算法与诊断基本上也可共通。

LPTN 1201A还包括很多典型LPT 1101A中未含的创新发明。LPTN 1201A框架基底板包括轮/轴与水平螺丝。框架侧板可为10mm厚x100mm宽的铝板。端口板周缘框架可包括重新定位的激光勘查器光学组件。线性运动塔1202包括双Z驱动滚珠滑轨(ball slide)与导螺杆组件以及位于LPTN 1201A中心线的马达1208A-D。LPTN 1201A微环境外壳1206在某种程度上是基于当前设计的，但LPTN的新设计使得微环境可更窄且更短从而具有大幅缩小的体积。更小体积的微环境外壳1206能提升并简化对微环境的控制。

线性运动柔性缆线的安装与配线也和典型LPT 1101A中不同。微环境1206和传输臂之间的分离器面板也予以更新。由于已将马达位置从典型LPT 1101A的一侧移至LPTN1201A的底部，所以将齿轮箱附接于Z-驱动塔的安装元件为新设计。

接合两侧导轨的顶罩连结板也被改良。丛隔离板(Plex isolation plates)增至微环境中。用于线性运动塔的可移除接取盖被包括于其中。

所有上述创新都用以解决较小占地面积加载端口的需求。两个并排的LPTN 1201A可保持在狭窄处理工具的边界中。LPTN 1201A也能使用若干狭窄空间应用设备而无需额外选项(如水平运动设备选项)。LPTN 1201A再利用很多现存的主要部件并在无晶片震动的情况下提供改善的操作速度。相同的动力安装、相同的操作功能、相同的选项与配置也包括于LPTN 1201A之中。LPTN 1201A允许两个加载端口都维持在处理工具的占地面积边界内。另外，LPTN 1201A的控制较典型LPT 1101A来得易于达到且较少阻碍。

LPTN 1201A配置成以符合人体工学的方式传输卡匣中所含的基板。在实施例中，卡匣被限定为标准机械接口(SMIF)传送盒中的壳体。一般而言，加载端口为用以在一环境与另一环境之间传输半导体基板或其它类型基板的端口。这些环境通常介于洁净室环境与接近、邻近处理工具或位于其中的更受控制的环境之间。处理工具应被广义解释为包括用于制造终端产品的任何处理工具。

终端产品可包括半导体装置、平板装置、光刻技术所用的基础装置，且可包括任何尺寸的基板。在半导体处理中，半导体装置由硅基板(例如晶片)所制造。诚如众所皆知，晶片可限定为各种尺寸。典型尺寸包括100mm、150mm、200mm、300mm、450mm等等。

依基板的尺寸而定，SMIF传送盒(如卡匣105)解释为沿SMIF传送盒中所存的卡匣内的堆叠方位包含并支撑多个基板。SMIF传送盒配置成在制造工厂中自动开启与关闭(例如为了使得能够实现基板接取及/或卡匣接取)，并还能在制造工厂中由人员或机械装置而从一处移至另一处。当需要在SMIF传送盒(如基板隔离容器101)与处理工具之间传输基板时，加载端口便提供接口。在制造环境中，加载端口由螺栓、接口、以及其它联接机构而和工具连接。加载端口配置成在端口组件上接收SMIF传送盒。加载端口配置成分离出SMIF传送盒的外壳，并同时使卡匣留存在加载端口的微环境中。根据本发明实施例中，LPTN 1201A包括微环境结构1206，其在移除SMIF传送盒的外壳103时沿着Z轴竖直移动。

一旦微环境1206位于升起方位，作为LPTN 1201A一部分的具有抓取器组件305的关节臂303组件配置成从端口组件接取卡匣105并将卡匣移至工具的环境中。如上所提，工具可采取多种配置，这根据所执行的制造操作而定。举例而言，工具可为蚀刻系统、设备前端模块(EFEM,equipment front end module)、加载锁定件、处理工具、沉积工具、机器人、架板、存储架位置、储料机、载具、量测工具、或任何其它由LPTN 1201A接收卡匣的制造工厂终端。

根据本发明实施例，图10A示出LPTN 1201A的框架1401。框架1401配置成和工具接口连接。工具接口的形式可为壁面、箱室开启机/装载机-工具标准接口(BOLTS,BoxOpener/Loader-to-Tool Standard Interface)结构或LPTN 1201A框架1401所用的类似结构、EFEM接口、或处理工具本身。LPTN 1201A的框架1401在接近LPTN接口与工具接口处具有竖直构造。如图14A所示，LPTN 1201A包括微环境外壳1206，其配置成沿着框架1401沿Z轴在竖直方向上移动。

塔1202被封闭于微环境1206中。塔1202可封闭LPTN 1201A的各式部件。在一实施例中，双Z驱动系统位于塔1202内，其配置成在欲接取卡匣105(及其内的基板109)时升起微环境1206，并提供机械马达协助给接取卡匣并传送卡匣至处理工具的关节臂303。在此实施例中，驱动系统为双系统，因为它配置有用于升起与降下微环境的系统以及用于提供机械协助给在LPTN 1201A与处理工具之间处理卡匣运输的传输臂的另一系统。

图10B示出在无微环境外壳1206情况下的LPTN框架1401的侧视图。微环境外壳1206未示出，以便能够观察到塔壳1202，塔壳1202将双Z驱动机构封闭于隔离区域中以防止在将出现基板的端口组件附近暴露粒子污染物。

在一实施例中，第一风扇1402设置成和含在微环境外壳1206内的过滤器组件1404连接。第一风扇1402配置成推动空气从洁净室穿过风扇至过滤器组件1404中并沿朝向端口组件的方向向上。过滤器组件1404也可与微环境外壳1206一起朝着端口组件在竖直方向上移动。虽然并未示出，但是当微环境外壳1206是处于上位时，过滤器组件1404将正好位于端口组件之下而仍包含在微环境之中。如此一来，干净的空气接着就会被推进微环境1206中，其中一旦SMIF传送盒101的外壳103升起，卡匣105就会位于微环境1206内。

第二风扇1403包括于塔壳1202内靠近下方区域。第二风扇1403将空气从Z驱动机构所在的塔壳1202内抽出。第二风扇1403朝向LPTN 1201A所配置坐落之处的地面在竖直方向上抽出空气。如此一来，第一风扇1402将在竖直方向上向上吸取空气穿过滤器组件1404而至微环境1206中，而第二风扇1403会将空气朝向地面抽离微环境1206且基本上在塔壳1202内产生气流，藉以移除马达所产生的任何微粒并驱使其远离基板将存在的区域。

图11A示出根据本发明实施例的LPTN 1201A的框架1401的另一截面等轴视图。此图示出分度器PCB组件1415的位置，其定位成接近LPTN 1201A的底部区域。分度器PCB组件1415包括将支配LPTN 1201A运动的多个电子部件。如上所提，LPTN 1201A的运动包括微环境外壳1206依操作状态而定的沿Z轴朝上与朝下的运动。分度器PCB组件1415的电路所提供的额外协调是用以控制接取卡匣105并在LPTN 1201传输侧201与工具侧203之间传输卡匣的关节臂303多个部位的运动。过滤器组件1404联接至和Z驱动马达1208A中的一者联接的框架1401的一部分。

过滤器组件1404可在图11A所示的下方位置与位于窗口202正下方的上方位置之间竖直移动。图11A示出已将微环境外壳1206移除以便示出LPTN 1201A的组件。在此视图中，塔壳1202示出为位于端口组件1420之下。藉由将Z驱动组件置于端口组件1420之下并定位成在LPTN 1201A的框架1401中大致对中的位置中，可以将LPTN的宽度减小至仅框架部件。在此实施例中，移动微环境外壳与传输臂所需的马达与驱动件不再如典型LPT 1101A中一般和侧框架结构联接，而是现在位于LPTN 1201A的中央区域。LPTN 1201A的重心可因而在工具结构上更加对中，防止在制造工厂中LPTN 1201A运动期间的潜在倾斜趋势。

此外，藉由放置驱动马达1208A-D于塔壳1202所覆盖的中央区域，可以将动件远离待放置卡匣的端口组件1420放置。此外，具有第二风扇1403的塔壳1202能将微粒产生隔离在端口组件1420之下的区域中。典型LPT 1101A将驱动机构置于侧壁上，因而使典型LPT1101A的宽度明显宽于LPTN 1201A。

此外，由于马达与驱动件位在典型LPT 1101A的侧壁上，所以当打开的卡匣105在微环境外壳1206内暴露出来时，也可能会在更接近半导体基板处产生微粒。如上所提及的，端口组件1402配置成保持固定在LPTN 1201A上，而当处于上位时以及当SMIF传送盒的外壳103已被打开时，微环境外壳1206上下移动以创造出微环境。

虽然未于图14C中示出其完整配置，关节臂303的驱动机构还提供有来自端口组件1420之下的塔壳1202内所包含的马达的驱动。

根据本发明实施例，图11B示出暴露以图示部件的LPTN 1201A的等轴后视图。在此实例中，电源1410示出为位于LPTN 1201A的背面下方部位中。I/O板1411也靠近背面下方部位定位，其中LPTN 1201A的背面为LPTN接近处理工具侧203的一侧。I/O板联接至分度器PCB组件1415和电子组件。I/O板1411一般包括插头、以及接口连接，其配置成使LPTN 1201A联接至数据网络、工具接口布线、连接、电源，并为诊断设备提供指示器以及在编程期间和软件沟通或是访问存储在芯片、硬盘、内存、存储装置、或其它位于LPTN 1201A上的电路与处理器中的软件。在此实施例中，LPTN 1201A也设有数据网络接口以使LPTN和数据网络连接，用以决定状态、设订规则、限定程序、这些操作参数，并用以取得和使用与服务例行工作相关的诊断结果。CPU 1412也示出为接近LPTN 1201A的背面下方部位定位。

谐波驱动件1413位于LPTN 1201A的中间部位。谐波驱动件1413包括用以联络与引导关节臂303的竖直方位以及通往关节臂303的平移运动信息的驱动机构。运动信息供至关节臂303的各个部位，包括抓取器组件305。在一实施例中，多个滑轮、链条、或联接接口通过谐波驱动件1413而供应至关节臂303与关节臂303区段。谐波驱动件1413和CPU 1412通信，以限定关节臂303的程序运动，以及和处理工具相接口。

图12A与12B为根据本发明实施例的LPTN 1201A的下方部分的详细视图。图13A-14D提供根据本发明实施例的LPTN 1201A的多个其它视图。LPTN 1201A包括成对的后轮1423与成对的前轮1424。轮1423、1424的摆放可依配置以及如此处所公开的各个附图所示而变化。当联接至微环境外壳1206(未示出)时，微环境外壳1206的线性托架1421提供过滤器组件1404的竖直运动。

胶带辊子密封1422密封限定在微环境1206侧壁中的路径槽口1425。路径槽口1425为允许微环境外壳1206上升与下降所需要的。胶带含有微粒，其可能会于塔壳1202内产生并藉由使用第二风扇1403而向下排出。

由于塔壳1202中含有两个马达，所以在塔壳1202的每一侧会有两个槽口。此将使得托架可向上与向下移动以升起与降下微环境外壳1206，并提供让关节臂303作动的马达向上与向下移动

第一马达1208A升起与降下微环境外壳1206且第二马达1208B升起与降下臂支架301与关节臂303。马达1208A、1208B二者皆置于塔壳1202内的LPTN 1201A的中央下方区域中。将马达1208A、1208B置于LPTN 1201A的中央下方区域中会降低并对中LPTN的重心。LPTN1201A的更低、更居中的重心提供额外的稳定度，因而防止LPTN在制造工厂内移动期间意外倾翻。

当微环境外壳1206如图14B所示般位于上升位置1206’时，SMIF传送盒外壳103也升起至上升位置103’，使微环境内所含的卡匣105与晶片露出来。过滤器组件1404可连接至微环境外壳1206的下方部分，且可和微环境外壳一并升起。当升起微环境外壳1206时，卡匣105将会露出来，而当打开的卡匣105存在于微环境外壳1206中且关节臂303与抓取器组件305接取卡匣305以使其移至处理工具时，过滤器组件1404将干净、过滤的空气由端口组件1420的下方及其邻近处沿竖直方向推出。

处理工具常配置成接收成排的多个卡匣105。多个卡匣105可通过并排连接至特定处理工具正面的多个典型LPT 1101A来传送。然而，如上所述，若典型LPT 1101A太宽(例如不够窄)，则装在典型LPT侧框架上的机构将无法容许最多数量的典型LPT连接至处理工具。在一特定实例中，处理工具可配置成具有四个工具侧台307，以能一次接收四个卡匣105。若四个工具侧台307之间的间隔很窄，则由于四个典型LPT无法都运送至四个工具侧台307，所以四个典型LPT将无法连接至处理工具的正面。

LPTN 1201A的更窄架构使得在多个位置之间的间距狭窄(如处理工具接口参数所定义)时，可平行使用四个LPTN以同时传送四组多个卡匣105至对应的四个工具侧台307。

LPTN 1201A的关节臂303可包括连接至关节臂一端的螺旋凸轮401。关节臂303的端可为抓取器组件305联接至关节臂的位置。当卡匣放于处理工具的工具侧台307中时，螺旋凸轮401可提供卡匣105的方向定位。因此，若针对处理工具内的卡匣105的位置为狭窄间距时，则一个或多个具有螺旋凸轮401的LPTN 1201A可并排置放以增加传送卡匣105至处理工具内的工具侧台307的能力。

根据本发明实施例，图15A-J示出两个成串联并排配置的LPTN 1201A、1201B的各式视图。两个并排配置的LPTN 1201A、1201B可用于具有两个加载锁定件或类似的载入位置1102A、1102B的处理工具203中。以并排配置使用的两个LPTN 1201A、1201B可在同一侧(如皆在右边或皆在左边，未示出)或是如所示般在相对侧上具有关节臂303。

图15B与15C示出关节臂303将卡匣105移至处理工具203中。如图15D所示，LPTN1201A、1201B的关节臂303将卡匣105移至中心对中心的距离约为310mm的位置1102A、1102B。图15D还示出并排配置的LPTN和处理工具中所期望的卡匣位置的中心线对齐。如图15E所示，关节臂303可上移卡匣105约280mm至处理工具203中。关节臂303移动卡匣105的距离可更少或更多以送至处理工具203中。

图16A-16D示出根据本发明实施例的以并排且单一的配置使用的三个LPTN1201A、1201B、1201D。三个LPTN 1201A、1201B、1201D传输卡匣105至具有三个或更多加载锁定件或类似的加载位置1102A-D的处理工具203中。如图16C所示，各个LPTN 1201A、1201B、1201D和处理工具203中对应的卡匣位置1102A-D的中心线对齐。相较于如图11中所示般仅使用两个典型LPT 1101A、1101B的情况，此能增加处理工具203将近50％的产能。

图17A-17E示出根据本发明实施例的以四者并排配置使用的四个LPTN 1201A、1201B、1201C、1201D。以四者并排配置使用的四个LPTN 1201A、1201B、1201C、1201D将卡匣105运输至具有四个加载锁定件或类似的加载位置1101A、1101B、1101C、1101D的处理工具203中。

如图17D所示，各个LPTN 1201A、1201B、1201C、1201D和处理工具203中对应的加载锁定件1102A-D的中心线对齐。相较于如图11中所示仅使用两个典型LPT 1101A、1101B的情况，此能增加处理工具将近100％的产能。

图18A-18C示出根据本发明实施例的基座板1810的各式配置。基座板1810的各式配置示出其中轮1423、1424的数种可能配置。如图18A所示，外轮1424示出为具有宽度为T的较宽的轨距，其相距宽且非常接近基座板1801的相应角落。

图18B与18C示出外轮1424’与1424”分别的可选位置，它们配置成具有宽度为T’的相对较窄的轨距(如轮子为并排紧密相邻)，而宽度T’小于宽度T，外轮1424’与1424”因而位于靠近基座板1801的中心线1802处。如图18C所示，外轮1424”可包括三个或更多轮子。

由于内轮更靠近其各自的角落，所以在基座板1801的相反边缘上的内轮1423具有基本上较宽的轨距T”。此配置使得基座板与表面接近三轮或三点接触。如此一来，若表面不平，三点表面接触可为LPTN 1201A提供更高的稳定度。三点表面接触也能在不平表面上简化LPTN 1201A的调平。

根据本发明实施例，图19A-19B示出LPTN 1201A’的另一实施例。LPTN 1201A’的另一实施例包括单Z轴驱动件1902以代替LPTN 1201A中的双Z轴驱动件。单Z轴驱动件在某种程度上更简单且需要一单Z轴驱动机构。塔1202内的驱动组件可升起或降下微环境以及/或是提供动力给关节臂组件。如图19A所示，塔1202内的驱动部件联接至关节臂组件以操作关节臂。关节臂组件包括如上所述的部件301-305。塔1202内的驱动部件也可如上所述般升起与降下微环境1206。然而，应理解，外部系统可移开微环境以打开基板隔离容器101并接取其中的基板109。也应理解，若干处理工具可包括机器人或其它能够直接从LPTN 1201A接取卡匣105及/或其中的基板109的其它关节臂，因而使得塔1202中的一个或多个驱动组件显得冗余而不必要。

根据本发明实施例，图20A-20L示出关节臂303与抓取器组件305的各式配置。关节臂303与抓取器组件305的各式配置可用于左右可选配置。关节臂303与抓取器组件305能够使得卡匣105能以多于一条轴线来旋转(如俯仰或平摆)。关节臂303联接至双轴谐波驱动齿轮箱组件并由其移动。

转动抓取器305’头解决传送相对于接收台倾斜高达65度以上(如高达约90度)的卡匣105的需求。转动抓取器305’包括枢轴2002、以及关节臂延伸部2001。转动抓取器305’还包括在抓取器各端点上的抓取器夹具2003。转动抓取器305’还包括用以使抓取器305’绕着枢轴2002转动的马达2021、2022。主齿轮2010机械连接至枢轴2002。马达2021转动和主齿轮啮合在一起的蜗齿轮2020、或其它精准的转动装置(如皮带或凸轮驱动装置)。并因而使转动抓取器305’相对枢轴2002转动。电路板2011与2012为马达2021、2022以及抓取器夹具2003提供控制以及回馈(如位置与抓取感测)数据。电路板2011与2012还提供至LPTN 1201A的数据接口。

一种新一代的窄加载端口(LPTN)包括：微环境，包括迫使空气穿过滤器进入微环境的第一风扇；微环境的内部容体可为等级1的洁净室环境；塔可含括于微环境内；塔包括第二风扇，其将空气从塔中吸出并送至外部环境；塔还包括多个马达、齿轮、轴、链等等以竖直移动微环境，并用以操作传输臂、传输臂中的多个可动关节、和位于传输臂一端上的抓取器；空气流路径包括穿过第一风扇、穿过滤器而流进微环境中并接着流进塔内(空气会藉由第二风扇而从其中吸出)；塔还包括于邻近微环境的底部之处且基本上对中在微环境的运送侧；微环境保持在框架上；微环境与框架具有略宽于待运送传送盒(SMIF、FOUP等等)宽度的第一宽度；传送盒的第一直径约为12.9英寸(328mm)以支撑与运输直径约为200mm的基板；框架包括支撑侧，其支撑微环境且允许微环境竖直穿过；框架也包括位于支撑侧对面的运送侧；框架的运送侧可联接至所期望的任何处理工具；微环境与框架的第一宽度使得LPTN能够和处理工具上对应的狭窄加载位置对齐。此外，多个(二至四或更多)LPTN可并排联接并和具有多个加载位置的处理工具中的多个加载位置对齐；框架连接至基座；次要壳体固定在基座上；基座在其底部表面上可包括三或四个轮子；三或四个轮子可配置成使第一组的两个轮子具有第一轨距宽度且邻近基座的第一边缘；若仅使用三个轮子，则第三个轮子可基本上对中于基座底部表面的相对边缘上；若使用四个轮子，则第二组的两个轮子可具有窄于第一轨距的第二轨距，且第二组的两个轮子可基本上对中于基座底部表面的相对边缘上；传输臂可位于框架运送侧的左或右边缘上；传输臂可包括抓取器；抓取器可在传输臂端点上绕着至少1条轴线转动；抓取器可在传输臂端上绕着1-3条轴线转动。

约在SMIF传送盒中心线之下使用竖直驱动/引导机构的LPTN架构的优点为：此单元不仅窄得多，而且此机构的左右版本几乎相同。

了解了上述实施例之后，应理解，本发明可使用涉及存于计算机系统中的数据的各式计算机实现的操作。这些操作是需要对物理量进行物理操纵的操作。通常(虽然非必要)这些量值采取能够被存储、传送、组合、比较、以及其它操作的电或磁信号的形式。此外，所执行的操作经常以术语称呼，例如产生、辨识、判定、验证、检验或比对。

本发明也可由计算机可读取介质上的计算机可读取编码加以实现。计算机可读取介质为能够存储接着可由计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读取介质实例包括硬盘、网络附接存储器(NAS,network attached storage)、只读存储器、随机存取内存、CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD、闪存、磁带、以及其它光学与非光学数据存储装置(如智能型卷标RFID通讯及其它无线电或无线辨识系统)。计算机可读取介质也可分布在网络联接的计算机系统，以通过分布方式存储并执行计算机可读取编码。

本文所述的形成为本发明一部分的任何操作都是有效的机器操作。本发明也涉及用以执行这些操作的装置或设备。这些设备可针对所需目的而特别构建，或也可以是通过存储在计算机中的计算机程序所选择性启动或配置的通用型计算机。尤其，各式通用型机器可与根据此处教导而写入的计算机程序一起来使用，或者建构更专门设备以执行所需操作则更为方便。

另外应理解，由图中的操作所代表的指令不需以所示顺序执行，且由这些操作所代表的所有处理操作皆可能并非实行本发明所必需的。此外，于任一图中所示的处理也可通过存储在RAM、ROM、或硬盘机中的任一者或其组合中的软件加以执行。

虽然已为求理解清楚而以若干细节示出前述发明，但显然可在随附权利要求的范围中进行若干改变与修正。因此，应将本实施例视为说明性而非限制性，且本发明不限于此处所供细节，而可在随附权利要求的范围和等同范围中进行修正。

Claims (22)

1.一种加载端口系统，包括：

框架；

关节臂；

微环境；以及

塔，其设置于端口板之下而位于所述微环境中，所述塔包括：

多个马达，所述多个马达中的第一者机械联接至所述微环境以竖直移动所述微环境，所述多个马达中的第二者机械联接至所述关节臂以移动所述关节臂；以及

塔壳，将所述多个马达与所述微环境隔离开，

其中，第二风扇包括于所述塔壳内靠近下方区域，用于将空气从所述微环境中吸出并进入到所述塔壳中以及到所述加载端口外部的环境中，由此防止空气流动进入所述塔壳内并进入所述微环境中，所述第二风扇被构造为在竖直方向上将空气吸向所述加载端口的底部。

2.如权利要求1所述的加载端口系统，其中所述多个马达设置在所述微环境与所述加载端口的基座板之间，所述基座板联接至所述框架。

3.如权利要求1所述的加载端口系统，其中所述微环境包括过滤器组件和联接至所述过滤器组件的第一风扇，用以引导过滤的空气穿过所述过滤器组件并进入所述微环境中。

4.如权利要求1所述的加载端口系统，进一步包括设置在所述塔壳的底部部分处的空气出口。

5.如权利要求4所述的加载端口系统，其中所述第二风扇吸引空气穿过所述第二风扇并沿向下方向离开所述塔壳。

6.如权利要求1所述的加载端口系统，其中所述微环境的内部容体为等级1的洁净环境。

7.如权利要求1所述的加载端口系统，其中所述多个马达包括所述多个马达中的第三者，其机械联接至所述关节臂，用以将所述关节臂从所述框架水平移开并移向处理工具。

8.如权利要求1所述的加载端口系统，其中所述关节臂包括抓取器组件。

9.如权利要求8所述的加载端口系统，其中所述抓取器组件包括转动抓取器。

10.如权利要求1所述的加载端口系统，其中所述加载端口系统的宽度于功能上等于处理工具中基板卡匣位置的宽度。

11.如权利要求1所述的加载端口系统，其中所述塔壳减小了所述微环境的体积。

12.如权利要求1所述的加载端口系统，其中所述塔壳与所述加载端口的中心线对齐。

13.一种基板运输系统，包括：

多个加载端口系统，其联接至处理工具，所述处理工具具有多个基板卡匣位置，所述多个加载端口系统中的每一者包括：

框架；

关节臂；

微环境；以及

塔，其设置于端口板之下而位于所述微环境中，所述塔包括：

多个马达，所述多个马达中的第一者机械联接至所述微环境以竖直移动所述微环境，所述多个马达中的第二者机械联接至所述关节臂以移动所述关节臂；以及

塔壳，将所述多个马达与所述微环境隔离开，

其中，第二风扇包括于所述塔壳内靠近下方区域，用于将空气从所述微环境中吸出并进入到所述塔壳中以及到所述加载端口外部的环境中，由此防止空气流动进入所述塔壳内并进入所述微环境中，所述第二风扇被构造为在竖直方向上将空气吸向所述加载端口的底部

其中所述多个加载端口系统中的每一者与所述处理工具中所述多个基板卡匣位置中对应的一个对齐。

14.如权利要求13所述的系统，其中所述多个加载端口系统中的每一者的宽度等于所述多个基板卡匣位置中的一者的宽度。

15.如权利要求13所述的系统，其中所述塔壳减小了所述微环境的体积。

16.如权利要求13所述的系统，其中所述塔壳与所述加载端口的中心线对齐。

17.一种运输基板的方法，包括：

将加载端口系统与处理工具中多个基板卡匣位置中对应的一个对齐，所述加载端口系统包括：

框架；

关节臂；

微环境；以及

塔，其设置于端口板之下而位于所述微环境中，所述塔包括：

多个马达，所述多个马达中的第一者机械联接至所述微环境以垂直移动所述微环境，所述多个马达中的第二者机械联接至所述关节臂以移动所述关节臂；以及

塔壳，将所述多个马达与所述微环境隔离开，

其中，第二风扇包括于所述塔壳内靠近下方区域，用于将空气从所述微环境中吸出并进入到所述塔壳中以及到所述加载端口系统外部的环境中，由此防止空气流动进入所述塔壳内并进入所述微环境中，所述第二风扇被构造为在竖直方向上将空气吸向所述加载端口系统的底部。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述加载端口系统包括多个加载端口系统，且其中将所述加载端口系统与所述处理工具中所述多个基板卡匣位置中的一者对齐的步骤包括将所述多个加载端口系统中的每一者和所述处理工具中所述多个基板卡匣位置中对应的一个对齐。

19.如权利要求17所述的方法，其中所述多个马达设置在所述微环境与所述加载端口系统的基座板之间，所述基座板联接至所述框架。

20.如权利要求17所述的方法，还包括引导空气穿过过滤器组件并进入所述微环境中。

21.如权利要求17所述的方法，还包括将空气从所述塔壳中吸出并送至外部环境。

22.如权利要求17所述的方法，其中所述微环境中的空气压力大于所述塔壳中的空气压力。