CN1333429C - 承载体、承载体搬运器和半导体搬运设备的对准方法和装置 - Google Patents
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Abstract
根据本发明优选实施例的承载体对准工具系统提供了一种工具和使用该工具的方法，其模仿具有可拆卸门的衬底承载体的门。该工具允许在开始衬底处理之前，将开门器机构与承载体在其上被支撑、被测试和校正的装载端口或其他搬运器对准，直到达到正确的对准。
Description
技术领域
本发明涉及用于承载半导体衬底的承载体和用于搬运半导体衬底的设备，更具体而言，涉及用于半导体衬底承载体和搬运设备的对准方法和装置。
背景技术
诸如晶片的半导体衬底，通常在一般包括许多个设施的处理线中被处理。在图1中示出了一个这样的设施，一般地表示为10。设施10包括带合适平台(未示出)的转移室11。几个处理室(在此例子中是四个)12安装在转移室11的四个面处，在此例中，转移室具有六个面。两个装载锁定室(1oad lock chamber)13安装在转移室的另两个面上，并连接到还在图2中示出的微环境(也称为制造接口(factory interface，FI))15。在14示意性地示出的机械手操作，以将晶片从装载锁定室13转移到处理室12以及在处理室12之间转移。这种设施的例子是可从加州Santa Clara的Applied Materials公司得到的Centura或者Endura。
一般地表示为15的微环境，用作晶片调度和操纵的洁净环境。这样的微环境可以是可从加州Fremont的Asyst Technologies公司得到的SMIF-300晶片管理系统。其包括外壳16和几个(在此例子中是两个)晶片舱装载器21和22，后两者分别用于晶片舱23和24(图2)。每个晶片舱23、24包含一堆要由设施10处理的晶片。外壳16容纳一个或多个机械手(在此例子中是两个)25和27，以用于将晶片28从舱转移到装载锁定室13。适合的轨道机械手可从加州Sunnyvale的Equipe Technologies公司得到。机械手25、27还被用来将晶片转移到晶片对准器18以及从中转移出来。
工作设施可以构造得不同，例如可以包括其他元件，比如缓冲室、预洁净和冷却室、预处理和后处理室等等。
将晶片盘制成集成电路芯片通常涉及这样的几个步骤，其中盘片被反复地处理、存储和传送。由于盘片的精密特性及其极大的价值，所以优选地在整个过程中完全地保护其不被污染。晶片承载体的一个目的就是提供针对这些污染物的保护。一种称为舱或盒子的晶片承载体，可以完全密封晶片以方便这样的保护。图2中所示的晶片舱23、24示出了这种晶片舱的一个例子，其通常主要由塑料形成。
因为晶片盘的处理一般是自动化的，所以舱或承载体优选地根据正使用的处理设备的规格而将晶片盘精确地对准。为了安装和对准舱23、24，每个晶片舱装载器21、22都具有装载端口30、31，机械手25、27通过这些端口将晶片从舱转移到装载锁定室。对准舱或其他承载体可用的容许偏差一般非常小，例如大约0.20mm，以用于处理设备和晶片盘之间的正确作用。已经公开了国际公认的标准，其规定了许多这样的容许偏差。例如，SEMI(半导体设备和材料国际组织，以前称为半导体设备和材料协会)E47.1-0699标准，部分规定了在IC制造设施中用来传送和存储300mm晶片的盒子和舱。
一种符合E47.1的舱或盒子称为前开式通用舱(Front-openingUnivervisal Pod，FOUP)，并具有不可拆卸的盒子和与装载端口匹配的前开式接口，所述装载端口符合名为“Provisional Specification for 300mmFront-Opening Interface Mechanical Standard(FIMS)”的SEMI E62。更具体而言，该舱具有位于其前侧的门，所述前侧对应于存取有晶片的盒子的前侧。在此标准中，舱门垂直于晶片并平行于指定的正向基准平面(facialdatum plane)，以使得门及其框架可以与符合SEMI E62的FIMS端口匹配。为了正确地匹配，门及其框架应该具有这样的表面，所述表面与用于SEMI E62所限定的真空应用的密封区和保留空间匹配，并正确地锁到端口上。舱的门和壁通常用塑料制造。
从舱到工具装载端口(或者搬运器上的套件)的物理对准机构包括如图10和图11a-11b中100a-100c(部分剖视的)所示的容座，其位于诸如舱103的每个舱的底壁102上。通常，这些容座是与舱的底壁一体模铸或铸造或者用塑料铸造。或者，每个容座可以单独形成并安装到舱壁102的下侧。诸如铆钉、螺栓或螺钉的合适的紧固件可以穿过容座每一侧上的凸缘，以将容座固定到舱的下侧。还可将容座粘接或焊接到舱下侧。
如图11a-11b最清楚示出的，用容座100a代表的每个舱容座都具有倒V字形的槽108，槽108形成在容座的下侧并被定位来与诸如销110a的运动耦合销(kinematic coupling pin)匹配，销110a位于工具装载端口的支撑板111上。容座100a-100c要与三个或六个如SEMI E57所规定的耦合销来匹配，SEMI E57名为“Provisional Mechanical Specification for KinematicCouplings Used to Align and Support 300mm Wafer Carriers”1997；1990并通过引用而整体结合进来。在SEMI E57中，推荐每个V形槽沿着与如图10所示的名义(nominal)晶片中心线相垂直并共面的直线来延伸。即使当槽缩小或者稍微不对准时(例如当它们并不都排列在名义晶片中心线上时)，这些槽也将提供足够的对准。
如图10最清楚示出的，SEMI E57标准定义了三组运动耦合销位置，其中每组中有两个可能的销位置。位于外侧位置上的销被指定为主销并在110a示出。在传统的装载端口中，每个装载端口将具有以如图10所示的三角图案排列的三个这样的主销110a-110c。三个主运动耦合销形成套件112，其上可以如图10中的部分剖视所示地布置舱的容座100a-100c。
每组可能的销位置还包括内侧的位置。位于内侧位置上的销被指定为辅助销并在110d-110f部分剖视示出。在传统的舱搬运器或者其他传送机械手或装载端口中，搬运器应该具有以三角形图案排列的三个这样的辅助销110d-110f，以形成套件，其上可以如图10中的部分剖示来布置舱的容座100a-100c。每个主销和辅助销的位置都相对于在SEMI E57中定义的三个正交基准平面来规定：水平基准平面(horizontal datum plane)、正向基准平面和侧向基准平面(bilateral datum plane)。
这些现有运动耦合销的形状也在SEMI E57中规定了。如其中所提出并在图11a和11b中最清楚示出的，每个销110a-110c(或者110d-110f)都绕其竖直中心轴线120径向对称。每个销包括一般呈圆柱形的基部122和位于销的顶端的一般呈球形的顶部124。形成球形顶部124来帮助与平板的接触。位于球形部分124和圆柱形部分122之间的是中间的倒角截头圆锥表面126，其被成形来帮助与成角度的匹配表面的接触。倒角表面126具有如半径130a和130b所示的弯曲半径。
在SEMI E57之内还可构思出其他匹配方案，例如晶片承载体容座中金字塔形的开口。还可想到前开式的盒子和舱可能需要在侧面接触销，以提供对前机械接口的压力。当设计在晶片承载体底部上容座的匹配特征时，SEMI E57推荐设计者遵循这本书中所给出的推荐，即由制造工程师协会的Dr.Alexander H.Slocum在1992年所出的、项目代码2597的、题为“Precision Machine Design”的书(最初由Prentice-Hall在1992年出版)。
发明内容
根据本发明优选实施例的承载体对准工具系统提供了一种工具和使用该工具的方法，其模仿具有可拆卸门的衬底承载体的门。该工具允许在开始衬底处理之前，将开门器机构与承载体在其上被支撑、被测试和校正的装载端口或其他搬运器对准，直到达到正确的对准。
在一个实施例中，所述工具系统包括具有多个可拆卸插入件的框架组件，所述插入件模仿用于容纳定位销的门孔，还模仿用于容纳开门器机构钥匙的门钥匙孔。因为插入件在框架组件中可滑动地拆卸，可以在减小损坏开门器机构的危险的同时测试对准。在本发明的另一个方面中，各组钥匙孔和定位销孔插入件可以被设置成具有不同尺寸的钥匙孔和定位销孔。于是，可以按照不同的容许偏差级别来测试和校正对准。
在另一方面中，包括门模仿构件和舱容座模仿构件的框架组件的各个部件可以被构造成可拆卸的，以方便替换其他部件来模仿其他标准。此外，可以轻易更换磨损的部件。
本发明还有其他方面在下面讨论。因此应理解到前面仅仅是本发明的一些实施例和某些方面的简短概要。本发明的其他实施例和方面参见以下。还应理解可以在不偏离本发明的技术构思或范围的情况下，对所公开的实施例进行很多改变。因此前面的概要并不意于限制本发明的范围。相反，本发明的范围仅仅由所附权利要求及其等同方案所确定。
附图说明
图1是与根据本发明优选实施例的计量工具系统结合使用的处理设施的示意俯视图。
图2是图1的处理设施的微环境的示意图。
图3a是根据本发明优选实施例的计量工具系统的主视图。
图3b是图3a的计量工具系统的俯视图。
图3c是图3a-3b的计量工具系统的侧视图。
图4是图3a-3c的计量工具系统的容座的示意图。
图5是图3a-3c的计量工具系统的定位销对准插入件的示意图。
图6a和6b是与图3a-3c的计量工具系统的定位销对准插入件对准的定位销的侧视部分剖视图。
图7a-7c是与图3a-3c的计量工具系统的诊断定位销对准插入件对准的定位销的示意主视图。
图8是图3a-3c的计量工具系统的钥匙对准插入件的示意图。
图9a和9b是与图3a-3c的计量工具系统的钥匙对准插入件对准的钥匙的侧视部分剖视图。
图10是示出主要和辅助现有技术的运动销的位置的示意图。
图11是置于现有技术的运动销上的承载体容座的断裂正视图。
图12是置于现有技术的运动销上的承载体容座的断裂侧视图。
具体实施方式
根据本发明优选实施例的承载体对准工具系统，在图3a、3b和3c中一般地示为200。承载体对准工具200包括计量承载体框架组件210，其以基本类似于诸如图2的承载体23的实际晶片承载体的方式，被固定到工具端口或其他承载体搬运器的承载体平台，并由此模拟晶片承载体23。例如，计量承载体架在承载体工具端口的耦合器销110a-110c上，以将计量承载体相对于工具端口对准。此外，在一个实施例中，计量框架组件210的尺寸和重量接近于装满晶片的生产晶片盒。
承载体对准工具系统200可以与具有一个或多个处理室以及一个或多个制造接口的处理系统一起使用，所述制造接口用于将工件从一个或多个承载体转移一个或多个装载锁定室，所述一个或多个装载锁定室被耦合到一个或多个处理室。一旦某个搬运系统已经正确地对准并校准，那么就可从工具端口上卸下计量承载体工具200，并可以使用由计量工具200模拟的标准工件承载体来开始对工件的处理。但是，优选地是在开始处理产品工件之前，将特定处理系统的所有工具端口都正确地对准。
在图示实施例中，计量承载体工具200可以精确地重复提供已发布和建立的300mm FOUP的机械尺寸标准。在一个实施例中，工具200的部件用相对坚硬并可机加工的材料形成，例如硬化钢。应认识到可以使用其他金属和其他非金属材料，这取决于具体的应用。还应认识到计量承载体工具200可以模拟其他标准的以及定制或者专用的承载体。
一方面，计量承载体工具200的框架组件210包括门模仿组件214(图3a)，其用钢或其他合适的材料精确制造，以模仿标准的300mmFOUP门的规定尺寸(包括容许偏差)。如以下更加详细解释的，门组件214可以被用来测试制造自动开门器，以符合SEMI或其他应用规范。这种测试可以在制造开门机构时进行，或者可以在制造半导体器件时使用开门器的现场进行。门组件214包括多个可拆卸和可互换的插入件218a-218d，以根据当时的具体需要，而帮助按照不同的容许偏差标准将开门机构对准。插入件218a-218d具有这样的开口，其被优选地被精确定位和确定尺寸，以模仿制造接口的开门机构所用的对准定位点和开启特征。
插入件218a-218d也可由硬化钢形成，并分别容纳在门模仿组件214的门板构件226(图3a)的四个开口中。门板构件226被接着固定到一般为矩形的前框架构件230，其由框架组件210的底板构件234(图3b)支撑。被固定到底板构件234和前框架构件230的一对侧边支撑构件238(图3c)，提高了框架组件210的强度和刚性。这些板和支撑构件可以用硬化钢或其他材料形成，优选地使用相对刚性的材料。
在图示实施例中，门板构件226被合适的插销240固定到矩形前框架构件230，插销240允许从门组件上卸下门板构件226并将替换的门板构件226锁在其位置中。替换的门板构件可以模仿按不同标准制造的晶片承载体门，或者可以替换损坏或不能再用的门板。通过门板构件226的外周上的周边对准表面242和在前框架构件230中形成来容纳门板构件226的凹口244，将替换的门板构件相对于工具的前框架构件230对准。还可通过穿过板226和框架230两者的多个对准销246，来帮助门板构件226和前框架230之间的对准。还可使用对准销250来帮助工具组件的其他部件之间的对准。
底板构件234的底壁362具有被固定到承载体的底壁362的三个容座356a-356c(还在图3a的部分剖视中示出)。在图示实施例中，每个容座356a-356c形成为钢或其他合适材料的可拆卸的单独件(图4)，其被容纳在穿过底板构件234的底壁362形成的一般为矩形的开口358中。诸如铆钉、螺栓或螺钉的合适的紧固件可以穿过容座每一侧边上的凸缘360的开口，以将容座固定到底板构件的下侧。紧固件优选地是可拆卸的紧固件。或者，容座可以与承载体工具一体形成。
为了使容座与工具框架精确地对准，每个容座都具有有四个对准表面372的块状部分370(图4)，这四个对准表面372与在底板构件234中形成矩形孔358的四个对准表面相接合。一旦容座磨损而不再符合可用标准，或者要模仿不同的标准，就可以卸下该容座并将替换容座紧固到框架上。通过提供诸如表面372的恰当的对准表面来与框架孔358的对准表面相接合，可以有助于该替换容座的正确对准。
三个承载体容座356a-356c被示为置于与图10和11a-11b的耦合销相同类型的三个支撑和对准耦合销110a-110c之上。这三个耦合销110a-110c被精确定位并固定到例如装载端口21(图1、2)的装载端口的例如支撑板408的支撑构件，以形成支撑承载体工具的套件。工具具有被固定到底板构件234的压制帽410，其可与装载端口接合以将计量工具压制到装载端口的耦合销上。
容座356a-356c在与耦合销110a-110c接合时，将框架组件210的底板构件234与工具端口的支撑平台对准。因为门板构件226被固定到前框架构件230，而后者又被固定到底板构件234，所以开口222a-222d同样地相对于工具端口对准。同样也可以使用其他类型的耦合件。例如，于2000年9月21日递交的题为“METHOD AND APPARATUS FORALIGNMENT OF CARRIERS AND SEMICONDUCTOR PROCESSINGEQUIPMENT”、并被转让给本发明的受让人的共同未决申请Serial No.09/668,012(Applied Materials案卷No.04674/IBSS/IBSS/DV)，描述了一种具有纵长形状的耦合件，其被认为在保持充分符合合适标准同时，改进了承载体和处理设备之间的对准。
如图5和6a-6b最清楚示出的，插入件218a具有包括一般为圆柱形的外表面500的插入体502，插入体502被门板构件226的一般为圆柱形的开口222a所容纳。插入件218a的插入体502从门板构件226的后侧503被插入至开口222a中，直到插入件218a后部的凸缘504与门板构件226的后表面503接合。插入件218a的前表面506限定了一般为圆柱形的插入件开口510a，其形状和尺寸符合SEMI标准E62-0299对两种FOUP门对准定位销孔之一的规定，即Provisional Specification for 300-mm FrontOpening Interface Mechanical Standard(FIMS)，1997，1999。当插入件218a被插入门板构件226的开口222a中时，插入件开口510a按照SEMI标准E62-0299对两种FOUP门对准定位销孔之一的规定来定位。以类似的方式来构造插入件218d，使得插入件218d的插入开口510d按照SEMI标准E62-0299对两种FOUP门对准定位销孔中另外一个的规定来定位。这样，插入件开口510a和510d就模仿了用于两个定位销的两个SEMI E62-0299FOUP门对准孔。
可以通过命令开门器机构将开门器定位销的头部520或接合构件插入模仿FOUP式承载体门的两个对准定位孔的两个插入件开口510a和510d，来测试承载体工具端口对制造接口FOUP开门机构的对准。如果承载体工具端口的承载体支撑平台相对于制造接口FOUP开门器机构正确地对准，那么定位销的头部520将被容纳进相应的门对准定位销孔，如图6a中示的插入件218a的插入件开口510a。相反，如果开门机构和工具端口没有对准，那么开门器机构的头部520将与对准插入件218a的前表面506接合，并开始将插入件218a推出门板构件226的插入开口222a。插入件的这种移动向操作者清楚地表明了未对准情况。
在图示实施例中，插入件优选地不紧固到底板构件，或者这样来固定到门板构件，使得插入件可以在相关联的板构件开口中自由滑动。于是，如果开门器机构和承载体工具端口未正确对准，那么插入件可以自由滑动就指示未对准，同时减小了偶然损坏开门器机构的危险。
根据本发明的另一方面，对准工具系统200对于每个板构件开口222a和222d可以包括多个可拆卸的插入件。插入件可以在例如插入件开口510a或510d的直径上不同。因此例如，一组插入件218a和218d可以分别具有相对较大的插入件开口510a或510d，例如直径为0.3671英寸(9.32434mm)。这个直径大大地大于(大约104％)在对门定位销开口的SEMI E62-0299规范中规定的0.354331英寸(9mm)的直径。如果具体应用需要以相对较大的容许偏差来对准，则可以使用这些更大开口的插入件。另一组插入件218a和218d可以分别具有相对较小的插入件开口510a或510d，例如0.3550英寸(9.017mm)，这仍然略大于(大约100.2％)规定的9mm开口。如果具体应用需要以相对较小的容许偏差来对准，则可以使用这些插入件。还有一组插入件可以具有恰好0.354331英寸(9mm)的开口，即SEMI E62-0299规范中所规定的直径。
取决于应用，对准工具系统可以包括多个插入件的套件，其中插入件具有多种不同尺寸的开口，以提供所需要的对准类型。这些插入件可以以特定的顺序使用，例如首先使用有较大开口的插入件来以相对大的容许偏差来对准机械手。然后，可以用具有较小开口的替换插入件来替换最初的插入件，以更小的容许偏差来对准机械手。
在图5的实施例中，插入件218a具有在插入件218a的插入体502的圆柱表面500内同心形成的插入件开口510a。根据本发明的另一方面，图7a-7c图示了可以包括在对准工具系统套件中的另一种插入件218e。插入件218e的前表面600示为延伸穿过门框架组件的门板构件226中的圆柱形开口222a。开口222a确定了由点601代表的中心纵轴。定位销对准插入件218e具有一般为圆柱形的插入体602，其被相对于板构件开口222a同心定位(与轴601共轴)。插入体602确定的定位销开口610，一般也是圆柱形的，但并不同心定位在插入体602中。相反，定位销开口610被偏轴定位，以使得开口610的一侧边612被定位成比插入开口510的相对一侧边618，离中心轴601更远并更靠近插入体602的圆柱形体表面614。这样一种偏心布置可以被用来测量开门器机构定位销和工具端口平台之间不对准的方向，这在下面解释。
图7a图示了被插入偏心插入开口510中的定位销520(剖面示出)。销520被示为具有中心轴630，其不与板构件开口222a的中心轴601对准。因此，定位销520未正确对准。这种不对准在图7a中用向量632来表示，向量632具有由角度α所表示的不对准方向。该方向α可以通过将插入件218e沿诸如逆时针的第一方向旋转来确定。因为开口510位置偏心，所以旋转插入件218e将最终使得开口510的内表面与定位销520的外表面接触，如图7b所示(除非开口610太大)。
在图示实施例中，开口610中离中心轴601最远并最靠近插入体602的圆柱形体表面614的那一侧边612，被标上合适的标记，例如箭头636。此外，门构件226的面被标上合适的指示方向的标记，例如在640示出的角度标记。在图7b的例子中，当沿逆时针方向旋转插入件218e时，开口610的内表面接触定位销520的外表面的点，被箭头636表示为在0度的方向上。然后如图7c所示，通过沿相反方向即顺时针方向旋转插入件218e，直到开口510的内表面再次与定位销520的外表面接触，来进行第二次读数。此时，开口610的内表面接触定位销520的外表面的点，被箭头636表示为在45度的方向上。因为开口610的对称性，然后就可以确定不对准的方向α是这两个位置的中间，即45减去0，被2除，也就是22又二分之一度。
在图7a-7e的图示中，以夸张的方式表示开口610的尺寸和偏心，以清楚地解释可以操作诊断插入件的原理。在实际的实践中，对于SEMIE62-0299的应用，合适直径的例子是0.5002英寸，合适的轴偏位移是0.007英寸。当然，插入件和开口的实际尺寸、形状和位置可以变化，这取决于应用。
如前所述，FOUP式承载体的门设计成被一对插销钥匙打开，这一对插销钥匙被开门器机构插入承载体门的一对钥匙孔中。插入件218b和218c模仿门的钥匙孔，以允许测试开门机构的插销钥匙和装载端口之间的对准。
图8和9a、9b示出了类似于插入件218a和218d的插入件218b，其具有一般为圆柱形外表面800的插入体802，插入体802被门板构件226的一般为圆柱形的开口222b所容纳。插入件218b的插入体802从门板构件226的后侧803被插入开口222b，直到插入件218b后部的凸缘804与门板构件226的后表面803接合。插入件218b的前表面806限定了一般为矩形的开口810b，其形状和尺寸符合SEMI标准E62-0299对两种FOUP插销钥匙孔之一的规定。在此标准中，将开口810b的端部用在开口中心中以已定义半径的曲线来倒角。插入件218b的凸缘804确定了开口808，其容纳位于门板构件226的后表面803上的定位销809。当如图9a所示，插入件218b被插入门板构件226的开口222b中，并且定位销809被插入凸缘开口808时，插入钥匙开口810b按照对两种FOUP门SEMI标准E62-0299对准钥匙孔之一的规定来定位。以类似的方式来构造插入件218c，使得插入件218c的插入开口810c按照SEMI标准E62-0299对两种FOUP门钥匙孔中另外一个的规定来定位。这样，插入开口810b和810c就模仿了两个SEMI E62-0299 FOUP门钥匙孔，以容纳制造接口开门机构的两个插销钥匙。
以类似于机械手的开门器定位销的方式，可以通过操作机械手的开门器机构将开门器插销钥匙的头部820或接合构件插入模仿FOUP式承载体门的两个钥匙孔的两个钥匙孔810b和810c，来测试承载体工具端口与制造接口FOUP开门器机构的对准。如果承载体工具端口相对于制造接口FOUP开门器机构正确地对准，那么开门器插销钥匙821的头部820将被容纳进相应的门销钥匙孔，如图9a中所示的钥匙孔插入件218b的钥匙孔810b。相反，如果开门机构和工具端口没有对准，那么开门器机构的钥匙821头部820将与钥匙孔插入件218b的前表面806接合，并开始将插入件218b推出门板构件226的开口222b。插入件的这种移动向操作者清楚地表明了钥匙和钥匙孔之门的未对准情况。
在图示实施例中，类似于定位销孔插入件，钥匙孔插入件优选地不紧固到底板构件，或者这样来固定到底板构件，使得插入件可以在相关联的板构件开口中自由滑动。于是，如果开门器机构和承载体工具端口未正确对准，那么插入件可以自由滑动就指示未对准，同时减小了偶然损坏开门器机构的危险。
类似于定位销插入件，对准工具系统200相对于每个板构件开口222b和222c可以包括多个钥匙孔插入件。钥匙孔插入件可以在例如插入件的矩形开口810b或810c的尺寸上不同。因此例如，一组插入件218b和218c可以分别具有相对较大的开口810b和810c，例如宽度为0.2128英寸(5.40512mm，大约是5mm标准的108％)，长度由0.2697英寸(6.85038mm)的曲线中心半径确定。如果具体应用需要以相对较大的容许偏差来对准钥匙和钥匙孔，则可以使用这些插入件。另一组插入件218b和218c可以分别具有相对较小的开口810b和810c，例如宽度为0.2048英寸(5.20192mm，大约是5mm标准的104％)，长度由0.2697英寸(6.85038mm)的曲线中心半径确定。如果具体应用需要以相对较小的容许偏差来对准钥匙和钥匙孔，则可以使用这些插入件。还有一组插入件218b和218c可以分别具有与可用标准中所定义的那些相同的开口810b和810c，例如宽度为0.19685英寸(5mm)，长度由0.265748英寸(6.5mm)的曲线中心半径确定。取决于应用，对准工具系统可以包括具有多个插入件的套件，其中插入件具有多个不同尺寸和形状的开口，以提供所需要的对准类型。
在图5和8的实施例中，插入件具有在插入体的圆柱表面中同心形成的定位销或钥匙开口。应认识到开口并不必须同心，插入体也不必是圆柱形的。例如，在插入件不必旋转的应用中，插入体可以是椭圆形或矩形或者具有另一种形状，这取决于应用。
在图示实施例中，描述了一般地兼容于某些SEMI标准的承载体对准工具和方法。应认识到根据本发明的承载体对准工具和方法可以符合其他标准和专用应用。
当然应理解对本发明不同方面的改进将对本领域技术人员是明显的，有一些仅在研究之后才是明显的，其他的则是常规机械设计的事情。其他实施例也是可能的，它们的具体设计取决于具体的应用。照这样，本发明的范围不应被这里所描述的具体实施例所限制，而应仅仅由所附权利要求及其等同方案所确定。
Claims (40)
1.一种计量工具，用于对准具有机械手接合构件的机械手，所述接合构件用于与位于工具装载端口上的半导体衬底承载体接合，所述工具包括：
具有框架开口的框架；和
可滑动地容纳在所述框架开口中的可拆卸对准度量器构件，所述对准度量器构件具有对准度量器构件开口以在被插入所述框架开口时容纳所述机械手接合构件；
其中所述对准度量器构件具有对准度量器构件前表面，所述对准度量器构件前表面被定位成当所述机械手接合构件相对于所述对准度量器构件不对准时与所述机械手接合构件相接合，所述对准度量器构件在所述对准度量器构件前表面与所述机械手接合构件相接合时滑动。
2.如权利要求1所述的工具，其中所述机械手接合构件是定位销，并且所述对准度量器构件开口的尺寸和形状，使得当所述对准度量器构件开口相对于所述定位销对准时容纳所述定位销。
3.如权利要求2所述的工具，其中所述对准度量器构件开口是圆柱形。
4.如权利要求1所述的工具，其中所述框架开口是圆柱形的，并且所述对准度量器构件具有可滑动地被所述框架开口容纳的圆柱形部分。
5.如权利要求1所述的工具，其中所述机械手接合构件是门钥匙，并且所述对准度量器构件开口的尺寸和形状，使得当所述对准度量器构件开口相对于所述门钥匙对准时容纳所述门钥匙。
6.如权利要求5所述的工具，其中所述对准度量器构件开口是矩形的。
7.如权利要求5所述的工具，其中所述框架开口是圆柱形的，并且所述对准度量器构件具有可滑动地被所述框架开口容纳的圆柱形部分，所述框架还具有对准销和对准销孔中的一个，并且所述对准度量器构件具有所述对准销和所述对准销孔中的另一个，其中所述对准销孔被定位成当所述对准销被容纳在所述对准销孔时，所述对准度量器构件与所述框架对准。
8.如权利要求1所述的工具，还包括多个可拆卸对准和支撑容座，其被紧固到所述框架，并被定位来支撑所述工具装载端口上的所述框架。
9.如权利要求8所述的工具，其中所述容座中的每个都具有四个容座对准表面，并且所述框架对于每个容座具有四个框架对准表面，每个框架对准表面被定位成当相关联的容座被紧固到所述框架时，与相关联的容座对准表面接合以对准所述框架和所述相关联容座。
10.如权利要求9所述的工具，其中每个容座具有提供所述四个容座对准表面的容座块状部分，并且其中所述框架对每个容座具有孔，其中每个框架孔确定了被定位来容纳和对准相关联的容座部分的所述四个框架对准表面。
11.如权利要求10所述的工具，还包括多个可拆卸的紧固件，用于当所述容座块状部分被容纳在所述框架孔中时将每个可拆卸容座紧固到所述框架上。
12.如权利要求1所述的工具，其中所述框架包括基板、由所述基板承载的框架板、以及被可松开地紧固到所述框架板的可拆卸门板，其中所述门板确定了所述框架开口。
13.如权利要求12所述的工具，其中所述框架还包括多个对准销，当所述门板被固定到所述框架板时，所述多个对准销将所述门板与所述框架板对准。
14.如权利要求1所述的工具，其中所述框架开口确定了框架开口中心轴，并且所述对准度量器构件开口确定了相对于所述框架开口中心轴偏移的中心轴，所述对准度量器构件在所述框架开口中绕所述框架开口中心轴旋转。
15.如权利要求14所述的工具，其中所述对准度量器构件具有第一标记，并且所述框架具有与所述框架开口相邻的第二标记，所述第一和第二标记提供对所述对准度量器构件在所述框架开口中旋转位置的指示。
16.如权利要求15所述的工具，其中所述第一和第二标记中的至少一个包括以角度表示的角度位置标记。
17.一种用于对准开门机械手的计量工具，所述开门机械手具有用于与塑料前开式通用舱的塑料门的一对定位销孔和一对插销钥匙孔分别接合的一对定位销和一对插销钥匙，所述塑料前开式通用舱具有三个塑料前开式通用舱容座，每个前开式通用舱容座被布置在制造接口的工具装载端口的对准和支撑耦合销之上，所述计量工具包括：
具有带三个金属容座的金属基板的金属框架，每个容座被构造并定位来模仿所述前开式通用舱容座中的一个，所述框架还具有由所述基板承载的金属前板、以及一对金属侧边支撑构件，每个所述金属侧边支撑构件都相对于所述基板支撑所述前板，所述前板确定了至少四个圆柱前板开口；
第一和第二圆柱形金属可拆卸定位销对准构件，每个定位销对准构件被可滑动地容纳在前板开口中并具有圆柱形定位销对准构件开口，所述圆柱形定位销对准构件开口的尺寸和形状使其模仿前开式通用舱定位销孔，并当所述定位销对准构件开口相对于机械手定位销对准时容纳机械手定位销，每个定位销对准构件还具有定位销对准构件前表面，所述定位销对准构件前表面被定位成当机械手定位销相对于相关联的定位销对准构件开口不对准时与机械手定位销接合，所述定位销对准构件在所述定位销对准构件前表面与机械手定位销相接合时滑动；和
第一和第二圆柱形金属可拆卸插销钥匙对准构件，每个插销钥匙对准构件被可滑动地容纳在前板开口中并具有矩形插销钥匙对准构件开口，所述矩形插销钥匙对准构件开口的尺寸和形状使其模仿前开式通用舱插销钥匙孔，并当所述插销钥匙对准构件开口相对于机械手插销钥匙对准时容纳机械手插销钥匙，每个插销钥匙对准构件还具有插销钥匙对准构件前表面，所述插销钥匙对准构件前表面被定位成当机械手插销钥匙相对于相关联的插销钥匙对准构件开口不对准时与机械手插销钥匙接合，所述插销钥匙对准构件在所述插销钥匙对准构件前表面与机械手插销钥匙相接合时滑动。
18.一种计量工具套件，用于对准具有机械手接合构件的机械手，所述接合构件用于与位于工具装载端口上的半导体衬底承载体接合，所述工具套件包括：
具有框架开口的框架；和
多个可拆卸对准度量器构件，每个对准度量器构件有选择地一次一个地插入所述框架开口和从中取出，每个构件具有构件开口以在被插入所述框架开口时容纳所述机械手接合构件，其中所述构件开口尺寸不同；
其中所述多个对准度量器构件中的第一对准度量器构件具有第一尺寸的构件开口，所述多个对准度量器构件中的第二对准度量器构件具有尺寸约为所述第一尺寸的100.2％的构件开口。
19.如权利要求18所述的工具套件，其中所述多个对准度量器构件中的第一对准度量器构件具有第一尺寸的构件开口，所述多个对准度量器构件中的第二对准度量器构件具有尺寸约为所述第一尺寸的104％的构件开口。
20.如权利要求18所述的工具套件，其中所述多个对准度量器构件中的第一对准度量器构件具有第一尺寸的构件开口，所述多个对准度量器构件中的第二对准度量器构件具有尺寸约为所述第一尺寸的108％的构件开口。
21.一种计量工具，用于对准机械手，所述机械手具有用于与位于工具装载端口上的衬底承载体门接合的一对定位销和一对插销钥匙，所述计量工具包括：
置于所述工具装载端口中并具有至少四个开口的框架；
第一和第二可拆卸定位销对准构件，每个定位销对准构件被可滑动地容纳在框架开口中并具有定位销对准构件开口，所述定位销对准构件开口的尺寸和形状使其当所述定位销对准构件开口相对于机械手定位销对准时容纳机械手定位销，每个定位销对准构件还具有定位销对准构件前表面，所述定位销对准构件前表面被定位成当机械手定位销相对于相关联的定位销对准构件开口不对准时与机械手定位销接合，所述定位销对准构件在所述定位销对准构件前表面与机械手定位销相接合时滑动；和
第一和第二可拆卸插销钥匙对准构件，每个插销钥匙对准构件被可滑动地容纳在框架开口中并具有插销钥匙对准构件开口，所述插销钥匙对准构件开口的尺寸和形状使其当所述插销钥匙对准构件开口相对于机械手插销钥匙对准时容纳机械手插销钥匙，每个插销钥匙对准构件还具有销钥匙对准构件前表面，所述销钥匙对准构件前表面被定位成当机械手插销钥匙相对于相关联的插销钥匙对准构件开口不对准时与机械手插销钥匙接合，所述插销钥匙对准构件在所述插销钥匙对准构件前表面与机械手插销钥匙相接合时滑动。
22.一种计量工具，用于对准具有承载体门钥匙的机械手，所述承载体门钥匙用于打开位于工具装载端口上的衬底承载体的承载体门，所述计量工具包括：
承载体框架模仿装置，用于置于所述工具装载端口上并且用于模仿衬底承载体框架；和
由所述承载体框架模仿装置承载的门模仿装置，用于模仿所述衬底承载体的门，所述门模仿装置具有开口和可滑动地承载在所述门模仿装置开口中并用于度量机械手承载体门钥匙的对准的可拆卸对准度量器装置，所述对准度量器装置包括用于模仿门钥匙开口的对准度量器开口装置，其中当所述对准度量器开口装置在与所述机械手承载体门钥匙对准的情况下被承载时，所述对准度量器开口装置容纳所述机械手承载体门钥匙，并且其中当所述对准度量器开口装置在与所述机械手承载体门钥匙不对准的情况下被承载时，所述对准度量器装置响应于与所述机械手承载体门钥匙接合而滑动。
23.一种方法，用于将机械手接合构件与位于工具装载端口上的衬底承载体的承载体门的门开口对准，所述方法包括：
将模仿承载体框架的框架置于所述工具装载端口上；
将对准度量器插入件置于所述框架的开口中；以及
驱动所述机械手接合构件向着所述对准度量器插入件运动，其中当所述对准度量器插入件中的对准度量器插入件开口与所述机械手接合构件对准时，所述对准度量器插入件开口容纳所述机械手接合构件，并且其中当所述对准度量器插入件开口与所述机械手接合构件不对准时，所述对准度量器插入件响应于与所述机械手接合构件接合而滑动。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述机械手接合构件是定位销，并且所述对准度量器插入件开口的尺寸和形状，使得当所述对准度量器插入件开口相对于所述定位销对准时容纳所述定位销。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述机械手接合构件是门钥匙，并且所述对准度量器插入件开口的尺寸和形状，使得当所述对准度量器插入件开口相对于所述门钥匙对准时容纳所述门钥匙。
26.如权利要求23所述的方法，还包括从所述框架上卸下对准和支撑容座；将框架替换对准和支撑容座紧固到所述框架；以及将所述框架替换对准和支撑容座定位在所述工具装载端口上。
27.如权利要求26所述的方法，还包括将所述框架替换对准和支撑容座的四个容座对准表面与所述框架的四个框架对准表面接合，以在将所述框架替换对准和支撑容座紧固到所述框架之前来对准所述框架替换对准和支撑容座和所述框架。
28.如权利要求27所述的方法，其中所述框架替换对准和支撑容座具有提供所述四个容座对准表面的容座块状部分，并且其中所述框架具有确定所述四个框架对准表面的框架孔，所述对准表面接合的步骤包括将所述框架替换对准和支撑容座的所述容座块状部分定位在所述框架孔中。
29.如权利要求28所述的方法，其中所述紧固步骤包括当所述容座块状部分被容纳在所述框架孔中时，将紧固所述框架替换对准和支撑容座的可拆卸紧固件紧固到所述框架上。
30.如权利要求23所述的方法，其中所述框架包括基板、由所述基板承载的框架板、以及被可松开地紧固到所述框架板的可拆卸门板，其中所述门板确定了所述框架开口，所述方法还包括从所述框架板上卸下所述门板，并将替换门板紧固到所述框架板上。
31.如权利要求30所述的方法，还包括在将所述替换门板紧固到所述框架板之前，使用对准销来将所述替换门板与所述框架板对准。
32.如权利要求23所述的方法，还包括从所述框架上卸下所述对准度量器插入件并将替换对准度量器插入件置于所述框架开口中，其中所述替换对准度量器插入件具有尺寸小于所述对准度量器插入件开口的替换对准度量器插入件开口，所述方法还包括驱动所述机械手接合构件向着所述替换对准度量器插入件运动，其中当所述替换对准度量器插入件开口与所述机械手接合构件对准时，所述替换对准度量器插入件开口容纳所述机械手接合构件，并且其中当所述替换对准度量器插入件开口与所述机械手接合构件不对准时，所述替换对准度量器插入件响应于与所述机械手接合构件接合而滑动。
33.如权利要求32所述的方法，其中所述对准度量器插入件开口的尺寸是所述替换对准度量器插入件开口的108％。
34.如权利要求32所述的方法，其中所述对准度量器插入件开口的尺寸是所述替换对准度量器插入件开口的104％。
35.如权利要求32所述的方法，其中所述对准度量器插入件开口的尺寸是所述替换对准度量器插入件开口的100.2％。
36.如权利要求23所述的方法，其中所述框架开口确定了框架开口中心轴，并且所述对准度量器插入件开口确定了相对于所述框架开口中心轴偏移的对准度量器插入件开口中心轴，所述对准度量器插入件在所述框架开口中绕所述框架开口中心轴旋转，所述方法还包括沿第一旋转方向旋转所述对准度量器插入件，直到所述接合构件与所述对准度量器插入件开口的内表面接合。
37.如权利要求36所述的方法，其中所述对准度量器插入件具有第一标记，并且所述框架具有与所述框架开口相邻的第二标记，所述第二标记提供对所述对准度量器插入件的所述第一标记在所述框架开口中旋转位置的指示，所述方法还包括当所述接合构件与所述对准度量器插入件开口的内表面接合时，记录所指示的旋转位置。
38.如权利要求36所述的方法，还包括：沿与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向来旋转所述对准度量器插入件，直到所述接合构件与所述对准度量器插入件开口的内表面接合；以及当所述接合构件与所述对准度量器插入件开口的内表面接合时，记录所指示的旋转位置。
39.一种方法，用于将机械手定位销和机械手插销钥匙与位于工具装载端口上的半导体衬底承载体的承载体门对准，所述方法包括：
将模仿承载体框架的框架置于所述工具装载端口上；
将定位销对准度量器插入件置于所述框架的开口中，其中所述定位销对准度量器插入件具有定位销对准度量器插入件开口，所述定位销对准度量器插入件开口的尺寸和形状使得当所述定位销对准度量器插入件开口相对于所述机械手定位销对准时容纳所述机械手定位销；
驱动所述机械手定位销向着所述定位销对准度量器插入件运动，其中当所述定位销对准度量器插入件开口与所述机械手定位销对准时，所述定位销对准度量器插入件开口容纳所述机械手定位销，并且其中当所述定位销对准度量器插入件开口与所述机械手定位销不对准时，所述定位销对准度量器插入件响应于与所述机械手定位销接合而滑动；
将插销钥匙对准度量器插入件置于所述框架的开口中，其中所述插销钥匙对准度量器插入件具有插销钥匙对准度量器插入件开口，所述插销钥匙对准度量器插入件开口的尺寸和形状使得当所述插销钥匙对准度量器插入件开口相对于所述机械手插销钥匙对准时容纳所述机械手插销钥匙；以及
驱动所述机械手插销钥匙向着所述插销钥匙对准度量器插入件运动，其中当所述插销钥匙对准度量器插入件开口与所述机械手插销钥匙对准时，所述插销钥匙对准度量器插入件开口容纳所述机械手插销钥匙，并且其中当所述插销钥匙对准度量器插入件开口与所述机械手插销钥匙不对准时，所述插销钥匙对准度量器插入件响应于与所述机械手插销钥匙接合而滑动。
40.一种用于对准开门机械手的方法，所述开门机械手具有用于与塑料前开式通用舱的塑料门的一对定位销孔和一对插销钥匙孔分别接合的一对定位销和一对插销钥匙，所述塑料前开式通用舱具有三个塑料前开式通用舱容座，每个前开式通用舱容座被布置在制造接口的工具装载端口的对准和支撑耦合销之上，所述方法包括：
将具有三个金属容座的金属框架置于制造接口的工具装载端口的多个对准和支撑耦合销上，每个容座都被成形和定位来模仿所述工具装载端口上的所述前开式通用舱容座中的一个；
将金属定位销对准度量器插入件置于所述框架的开口中，其中所述定位销对准度量器插入件具有定位销对准度量器插入件开口，所述定位销对准度量器插入件开口的尺寸和形状使其模仿前开式通用舱定位销孔，并且当所述定位销对准度量器插入件开口相对于所述机械手定位销对准时容纳所述机械手定位销；
驱动所述机械手定位销向着所述定位销对准度量器插入件运动，其中当所述定位销对准度量器插入件开口与所述机械手定位销对准时，所述定位销对准度量器插入件开口容纳所述机械手定位销，并且其中当所述定位销对准度量器插入件开口与所述机械手定位销不对准时，所述定位销对准度量器插入件响应于与所述机械手定位销接合而滑动；
将金属插销钥匙对准度量器插入件置于所述框架开口中，其中所述插销钥匙对准度量器插入件所具有的插销钥匙对准度量器插入件开口的尺寸和形状，使其模仿前开式通用舱插销钥匙孔，并且当所述插销钥匙对准度量器插入件开口相对于所述机械手插销钥匙对准时容纳所述机械手插销钥匙；以及
驱动所述机械手插销钥匙向着所述插销钥匙对准度量器插入件运动，其中当所述插销钥匙对准度量器插入件开口与所述机械手插销钥匙对准时，所述插销钥匙对准度量器插入件开口容纳所述机械手插销钥匙，并且其中当所述插销钥匙对准度量器插入件开口与所述机械手接合部件不对准时，所述插销钥匙对准度量器插入件响应于与所述机械手插销钥匙接合而滑动。
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