CN1466732A - 具有集成载体监测和基于大量制造的载体管理系统的智能装载口 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能够在装载口监测晶片载体的多个性能特征的系统以及一种用于在大量制造的基础上进行载体管理操作的系统。

Description

具有集成载体监测和基于大量制造的 载体管理系统的智能装载口
相关申请的交叉引用
本申请涉及系列号为No.09/640463的美国专利申请，该申请的申请日为通过特快邮件邮寄的2000年8月15日，邮件标签为No.EL622694950US，申请人为Martin，标题为“Smart Load Port with Integrated Carrier MonitoringAnd Fab-wide Carreir Management System”，该申请整个被本文参引。
技术领域
本发明涉及在半导体晶片上制造集成电路，尤其是涉及一种能够监测晶片的多个性能特征的系统以及一种用于在大量制造的基础上进行载体管理操作的系统。
背景技术
由Hewlett-Packard公司提出的SMIF系统在美国专利No.4532970以及4534389中公开。SMIF系统的目的是在整个半导体制造处理的晶片进行储存和运送的过程中，减少流到半导体晶片上的颗粒流量。该目的部分通过以机械方式保证在储存和运送过程中使环绕晶片的气体介质(例如空气或氮气)相对于该晶片基本静止并通过保证使周围环境中的颗粒不会进入接近晶片的环境中而实现。
SMIF系统有三个主要部件：(1)最小容积的密封载体或容器，用于储存和运送晶片和/或晶片盒(wafer cassette)；(2)输入/输出(I/O)小环境(minienvironment)，该输入/输出(I/O)小环境位于半导体处理工具上，以便提供最小化的清洁空间(在充满清洁空气时)，在该小清洁空间中，暴露的晶片和/或晶片盒可以传送到处理工具内部和从该处理工具内部送出；以及(3)用于在不使晶片或晶片盒暴露在颗粒中的情况下将该晶片和/或晶片盒在SMIF载体和SMIF小环境之间传递的界面。在Mihir Parikh和UlrichKaempf的标题为“SMIF：A TECHNOLOGY FOR WAFER CASSETTETRANSFER IN VLSI MANUFACTURING”的文章(Solid State Technology，1984年7月，pp.111-115)中对提出的一种SMIF系统进行了更详细的介绍。
上述类型的系统涉及的颗粒尺寸的范围为从低于0.02微米(μm)到大于200μm。在半导体工艺中，因为在制造半导体装置中使用很小的几何尺寸，这样尺寸的颗粒非常有害。目前先进的半导体工艺采用的几何尺寸为二分之一微米甚至更小。几何测量尺寸大于0.1μm的有害污染颗粒对1μm几何尺寸的半导体装置产生很大的干扰。当然，趋势是使半导体工艺的几何尺寸越来越小，在目前的研究和发展中，试验室的半导体工艺几何尺寸接近0.1μm甚至更小。将来，几何尺寸将越来越小，因此，越来越小的污染颗粒和分子污染物引起了人们的关注。
SMIF载体通常包括载体门，该载体门与载体壳体配合，提供密封环境，晶片可以在该密封环境中储存和运送。还已知所谓的“底部开口”载体，其中，载体门水平布置在载体的底部，且晶片支承在盒内，该盒支承在载体门上。还已知提供有“前部开口”载体，其中，载体门位于垂直平面内，晶片支承在安装于载体壳体内的盒中，或者支承在安装于载体壳体内的搁架上。
普通的晶片制造有着多种不同类型的工具，来自载体的晶片装入这些工具中。处理工具用于在晶片上形成一定图形的硅层、硅化合物层和金属层，以便确定各个单独的IC装置。计量工具用于对晶片进行各种测试，以保证将晶片制成一定规格。载体清洁工具用于定期清洁载体的内表面，以便除去在使用时积累在载体内的颗粒和污染物。在晶片制造中的另一工具是分拣器，该分拣器执行多种功能，这些功能包括在位于晶片分拣器上的各种载体之间传递晶片、绘制在载体盒中的晶片位置以及晶片识别。
为了在SMIF载体和晶片制造中的各种工具内传递晶片，载体通常手工或自动装在工具前面的装载口组件上。各装载口组件包括进入口，在没有载体时，该进入口由入口门覆盖。SMIF载体置于装载口上，这样，载体门和入口门彼此并列布置。在前部开口系统中，载体置于载体前进板上，该载体前进板使载体向该口前进，从而使相应的载体门和入口门彼此邻近。在入口门上提供有定位销，该定位销与载体门中的槽配合，以便保证使载体门与入口门正确对齐。
当载体布置成抵靠入口门时，载体门内的机构使载体门从载体壳体上解锁，并使该载体门和入口门一起运动到处理工具内，在该处理工具内，门再装成离开晶片传递通路。载体壳体保持在界面口附近，以便保持一个清洁环境，该清洁环境包括处理工具和载体壳体围绕晶片的内部。然后，在处理工具内的晶片搬运机械手接近支承在载体中的特定晶片，以便在该载体和处理工具之间进行传递。
晶片载体制成为有相对较小的公差，并在开始用于晶片制造之前进行测试，以保证它们制成特定规格。不过，载体在使用时受到磨损、变形、破裂和不正确的维护，在载体的整个使用寿命中，当它在晶片制造中运送各种晶片时，应当监测各载体的多个性能特征。应当监测的这些性能特征包括：
密封性能
在载体壳体和载体门之间提供有一个或多个弹性体密封件，当该门被密封在壳体内时防止流体进入载体或流出载体。这些弹性体密封件经过一定时间后产生磨损，使载体内的环境与该载体周围的环境隔离的效果逐渐变差。
密封性能是指载体中的弹性体密封件在载体使用寿命中的给定点时对防止流体从在载体壳体和载体门之间的密封件周围流过的效果如何。
清洁度
清洁度涉及在给定时间在载体内发现的污染物的量。污染物可以分成两类，它们分别有不同的除去和监测系统。第一类型的污染物包括相对较大的颗粒，例如大于0.02μ，该较大颗粒粘附在载体内的表面上。通常通过将清洁溶液注射到载体的表面上以便冲走这些颗粒，从而除去该颗粒。第二类型的污染物包括相对较小的颗粒，例如小于0.02μ。这些颗粒可以空气传播或粘附在表面上。这样的较小颗粒可以通过在载体内包括颗粒过滤器而除去，该颗粒过滤器除去当颗粒在载体内部漂浮时与该过滤器接触的颗粒。这些较小颗粒污染物也通过注入载体内的清洁溶液而从表面上除去。
载体内的污染物源包括在晶片载体中磨损的弹性体密封件以及例如当为了维修或其它目的而打开载体时注入该载体内的流体。如上所述，监测载体内部的清洁度很重要，因为颗粒能够影响形成于晶片上的装置几何尺寸。
相对湿度
晶片载体由各种材料形成，这些材料包括吸湿的塑料例如聚碳酸酯。因此，当用湿清洁溶液清洁载体之后，在清洁后的几天内，载体通常都有比环境更高的相对湿度。在载体内的湿度可能是半导体晶片的重要损坏原因。
晶片高度
将载体内的晶片布置在相对于装载口以及将装载该载体的工具的已知高度处是重要的，这样，晶片搬运机械手能够干净利索地使晶片升离特定搁架以及使晶片返回到特定搁架，而不会无意中接触晶片。不过，经过一段时间，例如载体变形、在使用过程中的损坏、不正确的维护和/或制造超出规格范围等因素将改变载体内的搁架相对于装载口的高度。因此，当载体装在装载口上时，希望检查晶片支承架在载体内的位置。
载体锁定力
在前部开口界面中，为了使载体门和载体壳体结合在一起，在入口门中的机构使载体门中的一对轮毂旋转，该轮毂再使锁定板伸入到载体壳体中的狭槽内。该锁定板也向载体壳体施加一定力，这样，载体门和壳体紧紧拉在一起。底部开口的系统的情况实际上也相同，但该系统通常包括单个的中心轮毂。
前部开口的载体还包括用于使晶片偏向载体后部(即远离载体门)的弹簧加载机构。该弹簧加载机构与载体内的晶片边缘接触，并向着载体门施加大约40牛顿的力。该力再通过锁定板向载体壳体产生一个附加力。
经过一定时间，锁定板和载体壳体之间的力以及由此产生的、为了驱动锁定板而使轮毂旋转所需的扭矩将改变。监测该力很重要，因为明显变化可能影响入口门与载体门和壳体连接和脱开的能力。
静电中和
在晶片上的静电聚集以及从晶片放电都可能损坏或毁坏该晶片。近年来日益担心静电危害，因为装置几何尺寸更小，可靠性的要求更严格。在传统载体中，已知提供有离开晶片的顶表面和/或底表面的导电通路，以便中和晶片上的静电荷。用于中和静电荷的导电涂层在经过一定时间后可能磨损。而且，当在维修过程中不正确地拆开载体时，载体可能破裂，或者导电通路可能断开。因此，希望监测载体的静电荷中和能力。
载体结构检测器
载体的底表面通常提供有四个指定位置，在该位置处可以形成凹坑(well)。同样，将载体支承在装载口组件上的表面包括四个相应的位置，在该位置可以提供有销钉。在载体底部的这些凹坑能够用于确定载体的类型和/或该载体将进行的处理的类型。例如，晶片制造通常分解成用于不同制造处理的区域，且用于一个区域的载体将不能用于另外的区域。这样，凹坑将布置在载体底部的不同位置，以便将载体指定用于特定区域。实际上，当载体用于正确区域中时，在载体底部的凹坑与装载口上的销钉匹配，且该载体能够正确放置在装载口上。另一方面，当指定用于一个区域的载体用于不相容的另一区域时，在载体底部的凹坑并不与装载口上的销钉匹配，该载体将不能够正确放置在装载口上。
在载体底部的凹坑可以用于将一种指定的载体从其它种类的载体中分辨出来，例如，将一个载体指定为25晶片载体而不是13晶片载体；区分封闭的SMIF载体与开口盒；区分支承300mm晶片的载体与支承200mm晶片的载体，等等。在各个实例中，在装载口上的销钉将保证只有指定类型的载体能够放置在装载口上。
还已知在凹坑内提供有传感器，当销钉放置在该凹坑中时，该传感器产生信号。该系统提供反馈，以便表示在载体底部的传感器是否与在装载口组件上的销钉实际匹配。该系统还有一个优点，即与通过凹坑自身进行区别的情况相比，传感器能够区别在装载口上的更多销钉结构，从而能够区别更多不同的载体结构和处理。
监测当载体布置在相容的装载口上的情况以及当载体布置在不相容的装载口上的情况，并监测这两种情况的频率，是有利的。
除了收集关于载体的上述各个性能特性的数据，积累和分析这些数据，以便改进和优化对载体在整个晶片制造中的操作的管理，是有用的。例如，该数据将用于分析载体群(population)的各种性能特征经过一定时间后怎样变化。该数据再用于有效管理和保持载体群，并确定载体需要更换的时间。
发明内容
因此，本发明的优点是提供了一种智能装载口，用于获取关于多个载体和装载口的性能特征的数据。
本发明的还一优点是将数据储存在中心服务器中，用于管理载体在晶片制造中的工作。
本发明的还一优点是在不影响工具对晶片的处理量的情况下对几个性能特征进行测量。
本发明的还一优点是保证载体能够正确进行清洁以及以合适频率进行清洁。
本发明的另一优点是提供一种系统，该系统确定载体密封件开始失效的时间以及该密封件需要更换的时间。本发明的还一优点是确定载体内在给定时间的相对湿度，并确定在一定时间后载体有多干燥。
本发明的还一优点是提供有物理信息垫(physical information pad)，以防止将指定用于进行一种类型的处理的载体布置在用于进行另一不相容处理的装载口上。
本发明的还一优点是保证晶片高度在标准规格内。
这些和其它优点由本发明提供，在优选实施例中，本发明涉及一种能够在装载口上监测晶片载体的多个性能特征的系统以及一种用于在大量制造的基础上来管理载体工作的系统。尤其是，多种检测器和测量系统形成于装载口组件内或与装载口组件相连。这些检测器和测量系统包括扭矩测量系统、晶片高度测量系统、载体识别码阅读器、信息垫、电阻测量系统、清洁度测量系统、密封件性能检测器以及相对湿度检测器。这些监测系统可以布置在各种工具的装载口上，例如处理工具、计量工具、载体清洁工具和分拣器，以便采集关于各个载体的数据以及作为整体的载体群的数据。
根据本发明进一步的原理，由在装载口组件内的各种测量和检测系统采集的数据能够用于在制造中管理载体群。例如，通过在一段时间内监测在晶片制造中的整个载体群的性能特征，可以准确标绘出该群体总体在一段时间内的性能特征的平均变化。还可以确定和储存载体群的该性能特征在一段时间内的标准偏差。
这样的储存信息可以用于提供有价值的预测信息，该信息可以印刷成报告形式，涉及一般载体或载体子系统大致在什么时候需要进行维修或更换。该信息还可以用于确定破裂或失效的载体，或者在对于有相当寿命的载体来说可接受的范围之外工作的载体。而且，对于各个性能特征，载体的整个历史都可以储存。这有助于优化载体管理效率，能够已知最佳的载体维修和/或更换的平均时间。而且，可以快速确定损坏载体，并将它从载体群中取出。
附图说明
下面将参考附图介绍本发明，附图中：
图1是用于本发明的载体的后部透视图；
图2是包括根据本发明的多个监测系统的装载口组件的正面透视图；
图3A是根据本发明的静电中和系统的优选实施例的示意图；
图3B是根据本发明的静电中和系统的优选实施例还一方面的示意图；
图4是根据本发明的高度测量系统的透视图；
图5是根据本发明的密封件性能检测器系统的示意图；
图6是根据本发明的相对湿度检测器系统的示意图；
图7是根据本发明的系统结构的示意图；
图8表示根据本发明原理可以生成的示例报告；
图9是表示包括凹坑结构的载体底部的视图，该凹坑结构用于指定载体进行特定处理。
具体实施方式
下面将参考图1-9介绍本发明，在优选实施例中，本发明涉及一种能够监测晶片载体的多个性能特征的系统以及一种用于在大量制造的基础上来管理载体工作的系统。尽管后面所述的监测系统表示为采用前部开口一体容器(“FOUP”)的前部开口界面的装载口，但是应当知道，本发明的监测和管理系统也可选择用于底部开口界面和用于底部开口载体。而且，尽管图中所示为用于300mm晶片的载体，但是应当知道，载体的尺寸对于本发明并不重要，本发明可以用于各种尺寸的载体，包括用于运送200mm和150mm晶片的载体。
还应当知道，本发明的优选实施例利用了SMIF技术，并遵照半导体装备和材料国际(“SEMI”)标准。不过，本发明的可选实施例并不需要采用SMIF技术，也不需要遵照SEMI标准。
下面参考图1，图中表示了300mm FOUP形式的载体20，该载体20包括载体门22，该载体门22与载体壳体24匹配，以便确定用于布置在其中的一个或多个工件的密封环境。尽管载体20表示为300mm前部开口载体，但是如前所述，载体的尺寸和类型对于本发明并不重要。参考图1和2，为了在载体20和工具28之间传递工件，载体装在装载口组件25上，该装载口组件25靠近在工具前面的入口门26。工具28可以为晶片制造中的任意种类工具，包括处理工具、计量工具、载体清洁工具和/或分拣器。
载体安装成使载体门22的后表面31对着入口门26的前表面30。入口门包括一对锁键32，用于装入安装在载体门22中的门锁组件的一对相应狭槽33内。用于接收和操作锁键32的、在载体门中的门锁组件的一个实例在授予Bonora等的美国专利No.4995430中所述，该美国专利的标题为“Sealable Transportable Container Having Improved Latch Mechanism”，该专利转让给本发明的所有人，且该专利整个被本文参引。
为了将载体门锁定在入口门上，载体20人工或自动放置在载体前进板27上。该载体前进板27通常包括三个运动销29，或者某些其它对齐部件，这些运动销29或对齐部件装配到载体底表面上的相应狭槽内，以便确定该载体的底表面在前进板和装载口组件上的固定和可重复的位置。载体前进板27可平动地安装成使载体能够朝着入口门前进和离开该入口门。当通过装载口组件中的传感器检测到载体在载体前进板上时，该载体朝着装载口前进，直到载体门22的后表面31与入口门26的前表面30接触。
除了载体门与载体壳体脱开，锁键32的旋转还将该钥匙锁定在相应狭槽33内，从而使载体门与入口门连接。
尽管上面已经介绍了在载体门中的门锁组件的优选实施例，但是应当知道，在载体门中用于使载体门与载体壳体连接/脱开的机构对于本发明并不重要，在可选实施例中它可以有较大变化。
装载口组件25还包括多个监测系统，用于监测载体20和/或装载口组件25的多个性能特征。这些系统包括扭矩测量系统38、晶片高度测量系统40、载体识别码阅读器42、载体结构检测器44、电阻测量系统46、清洁度测量系统48、密封件性能检测器50以及相对湿度检测器52。这些测量系统和检测器分别如图2中示意表示或以其它形式表示，且后面将详细介绍。除了性能特征监测系统，装载口组件25还包括图形用户界面，用于用户输入和系统反馈。
扭矩测量系统
如发明的背景技术部分中所述，希望测量使一对锁定轮毂旋转以连接和脱开载体门和壳体所需的扭矩大小。当扭矩太大时，这可能防碍载体20的正确打开和关闭。因此，本发明包括安装在一个或两个锁键32上的扭矩测量系统38。扭矩测量系统可以安装在入口门的后侧，并可以包括任意已知的、测量由旋转物体(例如锁定轮毂)施加的和/或施加在旋转物体上的扭矩的机构。
扭矩测量系统可以包含在各种工具的装载口上，该工具例如包括处理工具、计量工具、晶片清洁工具和分拣器。
晶片高度测量系统
希望能够测量在载体20中的晶片支承架(未示出)相对于定位销29的高度。当载体制造不准确时或当载体20变形时，搁架和晶片的高度将偏离预定高度。该变化可能导致在将晶片从载体中取出时使晶片和晶片搬运机械手之间发生不希望的接触和/或在将晶片返回载体时使晶片和搁架之间发生不希望的接触。
因此，本发明包括晶片高度测量系统40，用于测量载体20中的晶片相对于定位销29的高度，该载体20支承在定位销29上。晶片高度测量系统可以包括任意已知的晶片标绘系统，例如在Rosenquist等的美国专利申请No.09/173710中所述，该专利申请的标题为“Wafer Mapping System”，该申请转让给本发明的所有人，该申请整个被本文参引。
如参考文献所述和如本发明图4所示，当入口门26降低并离开工具28的进入口以便允许晶片通过该口传递时，一个晶片高度测量系统实施例检测晶片的高度位置。根据图4所示的实施例，晶片高度测量系统40包括一对可旋转地安装在入口门顶部的指状物54。该指状物在收回位置位于入口门的上面和后面。不过，当入口门充分降低以避免指状物和载体壳体接触时，指状物通过马达56和驱动组件58而旋转到它们的伸出位置，进入载体壳体。
晶片高度测量系统40还包括发射器和接收器60和62，该传送器和接收器60和62安装在入口门中或安装在指状物的端部(如图4所示)。指状物在其伸出位置时从发射器发出一束电磁能，该电磁能将横过载体壳体的前部到达接收器。当入口门和晶片高度测量系统向下运动时，在载体内的晶片64将断开该射束，而防止接收器接收该射束。这时，晶片的高度将与已知的射束高度相同，因此，在该点的晶片位置可以进行测量，并标绘在存储器中。射束被阻挡的持续时间也可以用于识别有横槽的晶片(cross-slotted wafer)和有双槽的晶片(double-slotted wafer)。
在图4所示实施例中，指状物用于检测放置在载体壳体24内的搁架上的晶片64的位置。如本领域技术人员所能够理解的，指状物的位置和结构可以根据载体的结构而改变，以便代替检测载体24内的搁架的位置。因此，也可以检测不包括晶片64的搁架的高度。如本领域技术人员所能够理解的，很多已知结构的其它晶片高度测量系统也可以用于检测载体壳体24中的晶片和/或晶片搁架的高度。
在优选实施例中，晶片高度测量系统40可以用于工具28上，例如处理工具、计量工具、载体清洁工具以及分拣器上，以便确定在晶片载体内的晶片和/或搁架的高度。
载体识别码阅读器
载体识别码阅读器42安装在装载口组件25上，以便扫描、阅读或以其它方式识别与各载体20相关联的唯一识别码标记。载体识别码标记和识别码阅读器系统是本领域公知的，例如包括在载体20上的条形码以及安装在装载口上的条形码阅读器。还应当知道，载体识别码阅读器42可以布置成远离装载口组件25。在这样的实施例中，在特定装载口组件上的特定载体的识别码发送到远处的接收器，该接收器识别该标记，并确认该特定载体适于该特定装载口。这样的系统包括安装在载体上的RF小球(pill)，该RF小球安装在载体上，该小球包括应答器，用于向储存和控制系统发送关于载体和/或装于该载体中的晶片的信息。这样的RF小球以及使用该RF小球的系统例如在授予Rossi等的美国专利No.4827110和4888473以及授予Shindley的美国专利No.5339074中所述。作为另一种方案，载体可以包括IR标签。该IR标签和使用该IR标签的系统例如在授予Maney等的美国专利No.5097421、4974166和5166884所述。上述各专利都转让给本发明的所有人，这些文献都整个被本文参引。如本领域技术人员所能够理解的，其它已知的载体和/或晶片识别码和识别码阅读器系统也可以用于本发明，以便表明特定的载体20正确放置在特定的装载口组件25上。
上述载体识别码阅读器42可以用于各种工具28上，这些工具28例如包括处理工具、计量工具、载体清洁工具以及分拣器。
载体结构检测器
如背景技术部分中所述，传统方案是使用在载体的底部的凹坑或传感器以及在载体前进板上的信息垫例如销钉，以保证当载体布置在装载口上时，该载体实际上与该装载口相容。例如，用于将晶片传递给执行铜沉积步骤的处理工具以及从该处理工具中送出晶片的载体不能也用于执行门电路(gate)氧化或其它处理步骤的处理工具。当用于铜处理的载体也用于门电路处理时，铜可能产生化学反应，可能在容器内产生交叉污染。因此，指定用于铜沉积处理的载体在它们的底表面上包括凹坑结构，该凹坑结构包括多个凹坑80，例如如图9所示，该载体将放置在与铜沉积处理相容的装载口上，但不能放置在与铜沉积处理不相容的装载口上。如图9所示，在位置A、B和D处提供有凹坑80，但在位置C处没有提供。
理想是，载体识别码阅读器42防止载体用于不相容的处理。不过，为了提供冗余度，也可以采用凹坑-销钉方案。
根据本发明，在载体底部的凹坑中可以提供有传感器，以产生一个关于载体什么时候被放置在相容的装载口的反馈，也产生一个载体什么时候被放置在不相容的装载口上的反馈。即，当销钉的数目和位置都与凹坑内的传感器的数目和位置匹配时，产生表示该载体与该装载口相容的反馈。另一方面，当销钉的数目或位置与凹坑中的传感器的数目或位置不匹配时，产生表示该载体与该装载口不相容的反馈。
除了提供这些反馈，当销钉-凹坑结构不相容时，传感器还可以实际地阻止销钉布置在该凹坑中。因此，本发明的系统既阻止载体正确布置在不相容的装载口上，还提供不相容的传感反馈。现有技术的传感器不能实际地阻止载体放置在不相容的装载口上。
应当知道，通过使载体制成有四个凹坑，然后堵住选定的凹坑，从而可以在载体的底部形成各种凹坑结构，以便表明载体的特定结构。这样的优点是载体可以由晶片制造商设置。另一种方案，在形成容器底板时的注射模制处理过程中，可以形成不同的凹坑结构。
如本领域技术人员所能够理解的，在装载口25上的相容性检测器44可以采用多种结构，以便指定多种相容性方案，特别是当该方案包括在载体底部的凹坑中的传感器时。而且，相容性检测器44的信息垫也可以采用除了销钉外的多种形状，这些形状通常与载体底部中的凹入部分的形状相对应。
密封件性能检测器
如发明的背景技术部分中所述，希望能测试当载体密封时在载体门和载体壳体之间的弹性体密封件的有效性。因此，根据图5所示的本发明的还一方面，本发明的装载口组件25还包括密封件性能检测器50。该密封件性能检测器50优选是与包括形成于载体前进板27(例如如图2所示)中的进口开口70和出口开口72的装载口一起使用。在该实施例中，载体20可以包括已知结构的进口阀和出口阀(未示出)，当载体20放置在装载口组件25上时，该进口阀和出口阀分别置于进口70和出口72上。通过该结构，流体可以通过进口开口70和进口阀注入载体20内，并可以通过出口阀和出口开口72而从该载体20中抽出。进口和出口开口还可以包括密封件，以便于流体从进口开口流过载体并从出口开口流出。这样的密封件以及在载体中的阀例如可见授予Fosnight等的美国专利No.6056026，该专利的标题是“PassivelyActivated Valve For Carrier Purging”，该专利转让给本发明的所有人，且该专利整个被本文参引。
图5是根据本发明使用的密封件性能检测器50的示意图。该密封件性能检测器50包括柔性进口软管74，该柔性进口软管74通过载体前进板安装在进口70上，以便从位于装载口组件25附近或远离该装载口组件25的室内供给源76供给超净的空气流或氮气流。在优选实施例中，来自室内供给源76的流体流在进入载体20之前通过第一和第二过滤器78和80过滤。过滤器78和80可以是化学和/或HEPA过滤器。密封件性能检测器50还包括：流量计82，用于测量流入载体20中的流体流速；以及阀84，用于控制流体进入载体20中的流速。密封件性能检测器50还包括：柔性出口软管86，该柔性出口软管86通过载体前进板安装在出口开口72上；以及压力计88，该压力计88安装在装载口组件25附近或远离该装载口组件25。
在一个操作实施例中，密封件性能检测器按两种不同的模式工作：一种模式是在密封件周围有很高的泄漏速度，另一种模式是在密封件周围的泄漏速度较低。对于这两种模式，流体首先通过进口软管74和进口70以恒定速度注入载体。随着载体内的压力增大，由压力计88测量的压力也同样增大。当密封件周围的泄漏速度较高时，随着压力增加，在密封件周围溢出的流体量很快等于注入该载体的流体的量。当达到该点时，压力计将读出恒定压力。这时，对于该载体记录下压力计保持恒定时的点。
当密封件性能良好时，泄漏速度较低，当恒定流速的流体通过进口70进入载体中时，在载体中的压力将持续升高。为了防止出现载体内的压力超过载体正常工作时的压力的情况，当压力超过预定参考压力时，减小进入载体中的流体流速。随着进入载体中的流体流速减小，在某一时刻，进入载体内的流体流速将等于密封件周围的流速。在该时刻，压力计将读出恒定压力。这时，对于该载体记录下压力计保持恒定时的点。
应当知道，在可选实施例中，其它已知方法也可用于测量密封件周围的泄漏速度。
定期使用密封件性能检测器50将指示弹性体密封件经过一定时间的磨损情况。此外，泄漏速度超过预定水平例如3.5升每秒时，可能表明该密封件需要更换。
密封件性能检测器50可以用于各种工具28上，这些工具28例如包括计量工具、载体清洁工具以及分拣器。此外，检测器50应用在独立使用的清洁站(stand alone purging station)以及储料机的储架上。
相对湿度检测器
下面将参考示意图6介绍相对湿度检测器52。检测器52能够利用用于密封件性能检测器50并与装载口组件25上的进口70相连的柔性软管74、源76、过滤器78和80、流量计82以及阀84。对于本实施例，室内供给源76优选是提供干空气，该干空气不含湿成分或者有较低的已知湿度。相对湿度检测器52还包括真空泵86，该真空泵86通过柔性软管88安装在装载口组件25的出口72上。应当知道，在其他实施例中，真空泵86可以省略。检测器52还包括：仪表例如气压表90，用于测量通过软管88从载体20中抽出的流体的相对湿度；以及阀92，用于控制从载体中抽出的流体流量。通过将已知容量的、具有已知相对湿度的干气体注入载体20中，并测量从载体中排出的一定容积气体的相对湿度，可以确定在载体内的相对湿度。
相对湿度检测器52可以用于各种工具28上，这些工具28例如包括计量工具、载体清洁工具以及分拣器。此外，检测器50可以独立使用储存器的排出站以及储架。当相对湿度检测器52用于高生产量的工具时，它基本用作测量装置。不过，当该检测器52用于测试装置时，如果载体要保持更长时间，该检测器52也可以用作实际上从载体中除去湿气的调节装置。在该例中，检测器可以标绘出载体内的湿度在一定时间内的变化情况，该信息可以储存，以便以后使用。
静电中和测量系统
接地电路用于中和晶片的电荷。尤其是，对于布置在装载口上的载体，在一种载体结构中，电路从晶片通过晶片支承架、通过载体壳体一直到在该载体顶部的手柄。载体手柄再与运动板电连接，该运动板布置在装载口组件上的电接地定位销的顶部。还希望当载体通过高架运送系统运送时能够中和静电，该高架运送系统通过手柄抓住该载体。在该例中，接地电路如上所述，但是电荷通过与手柄接触的高架运送装置中和。应当知道，载体可以包括其它接地电路。
静电中和测量系统46用于测试载体中和积累的静电的能力。在一个实施例(图3A)中，系统46通过使来自已知电压源的已知电流通过该电路而测量电阻，并测试所得的电阻率。当电阻率太高或当没有电流流过时，该载体需要维修或更换。在本实施例中的静电中和测量系统包括假晶片82，该假晶片82支承在晶片搬运机械手的端部操作装置上或密封在载体20内(如图所示)。晶片搬运机械手通过电线86与电源相连，并向该假晶片提供电流。优选是要处理的晶片从载体上除去，然后将假晶片插入到载体内。假晶片的电流再经过接地电路。在一个模拟装载口上的载体的实施例中，电流通过定位销，并例如通过欧姆表88来测量电阻。
在模拟载体在高架运送系统上进行运送的另一实施例中(图3B)，可以提供一个臂来与手柄接触，这样，电流通过手柄到达该臂，并进行测量。
应当知道，其它已知系统可以用于测量载体中和静电荷的能力。该其它已知系统包括在装载口上的充电板，该充电板以一定电流向载体充电，并测量它需要多长时间来消散该电荷。还知道测量系统42可以测量载体的其它电特性。例如，可以将载体作为法拉第笼。在该例中，法拉第笼的效果可以通过系统42来测量。
在用系统测量电阻的实施例中，当时，该电阻可以通过传统的电阻测量装置例如包括在电路中的欧姆表来进行测量。对于载体所测量的电阻在一定时间内的变化可以储存，有太高电阻或没有电流流过的载体可能要更换或维修。同样，当静电中和测量系统46通过其它方法测量静电中和时，在一定时间内采集这些测量值并储存，当该测量值指示载体的静电中和太差或不存在时，可能要维修或更换该载体。
静电中和测量系统46可以用于各种工具28，该工具28例如包括计量工具和分拣器。
清洁度测量系统
清洁度测量系统48实际上可以包括两个分开的清洁度测量子系统。第一子系统测量相对较大的颗粒。通常，这些颗粒可以通过载体清洁系统除去，该载体清洁系统例如在美国专利No.5846338中公开，该专利的标题是“Method And Apparatus For Dry Cleaning Room Containers”，公开日为1998年12月8日，该专利转让给本发明的所有人，且该专利整个被本文参引。该专利公开了将超净CO2气雾剂或离子化氮气喷射到载体的内表面上，以便从这些表面中除去污染物。污染物清洁度测量子系统可以这样工作，即在气雾剂或气体喷射到载体中之后收集该气雾剂或气体，并进行颗粒分析，以识别和定量在气雾剂或气体中发现的颗粒的量。该分析可以在远离装载口处进行，但是记下采集气雾剂或气体的载体，分析的结果以后再与采集气雾剂的该载体相联系。
应当知道，用于检测相对较大颗粒的污染物清洁度测量子系统可以结合各种其它清洁系统，湿的或干的，在从内部载体表面上除去颗粒和污染物后对清洁溶液进行分析。
清洁度测量系统48还包括用于测量相对较小颗粒的子系统，该较小颗粒例如空气传播的分子污染物(AMC)。已知在载体中提供用于从该载体内部除去空气传播的分子污染物的机构。该机构包括颗粒过滤器，该颗粒过滤器固定在载体内的表面上，且当空气传播的分子污染物偶然接触该过滤器时，该过滤器捕获该分子污染物。这样的过滤器例如在授予Parikh等的美国专利No.4724874中公开，该专利的标题是“Sealable Transportable ContainerHaving A Particle Filtering System”，该专利转让给本发明的所有人，且该专利被本文参引。这些过滤器在经过一定时间后会变脏，必须定期取出和用新的过滤器更换。AMC测量子系统可以结合颗粒过滤系统工作，这样，当取出过滤器时，可以对该过滤器进行化学分析，以便确定由该过滤器在给定时间内捕获的、空气传播的分子污染物的性质和数量。
尽管过滤器对本发明并不是必要的，但是在一个实施例中，过滤器可以包括一个磁体，这样，过滤器可以很容易地固定在载体的内表面上，并可以通过端部操作器而很容易地从载体上取下，该端部操作器包括有足够矫顽磁性的电磁体或永磁体，以便克服过滤器磁体与载体表面之间的吸力。当取下后，端部操作器可以将该过滤器传送给AMC测量子系统，以便进行分析。
对过滤器识别标记以及取下该过滤器的载体的数据进行储存。接着，在进行过滤器分析之后，分析结果与过滤器相对应并储存，因此，该结果可以与取下该过滤器的载体相联系。
应当知道，各种其它的AMC去除技术可以用于本发明的AMC测量子系统。而且，应当知道，在该载体中也可以有大量的其它板载(onboard)监测装置，并在装载口处取出以便进行分析，如上所述。这样的系统包括表面声波监测芯片、冲击和振动监测器、温度监测器、湿度监测器、氧监测器以及用来指定某一些的指定器(desicant)。
根据本发明的进一步原理，由与装载口组件25相连的各种测量和检测系统采集的数据可以用于在制造中管理载体群。例如，通过在一段时间内监测在晶片制造中的整个载体群的性能特征，可以准确标绘出该群体总体在一段时间内的性能特征的平均变化。还可以确定和储存载体群的该性能特征在一段时间内的标准偏差。
这样的储存信息可以用于提供有价值的预测信息，该信息可以印刷成报告形式，涉及到一般的载体或载体子系统大致在什么时候需要进行维修或更换。该信息还可以用于确定破裂或失效的载体，或者在对于相当寿命的载体来说可接受范围之外的载体。而且，对于载体的各个性能特征，载体的整个历史都可以储存。这有助于优化载体管理效率，能够已知最佳的载体维修和/或更换的平均时间。而且，可以快速确定损坏载体，并将它从载体群中取出。
用于采集该信息的系统结构如图7所示。如图所示，与装载口组件25相连的扭矩测量系统38、晶片高度测量系统40、电阻测量系统46、清洁度测量系统48、密封件性能检测器50以及相对湿度检测器52分别采集特定性能特征的数据，如上所述。当有关特定载体的数据产生时，该数据与载体标识以及数据时间标记一起传送给用于晶片制造的中心服务器数据库100。载体标识和数据/时间标记可以由载体识别系统42产生，如上所述。应当知道，这些数据可以在特定晶片制造中用于载体。另外，应当知道，服务器可以联系多个晶片制造，以便采集关于各种载体在制造中的信息。
还应当知道，各种检测器和测量系统根本不需要同时产生向服务器100发送的数据。而是由某些检测器和测量系统发出的数据与载体标识和时间标记一起发送给服务器100，而没有其它检测器和测量系统发出的数据。例如当装载口并没有装备所有上述措施时将出现该情况。
当数据储存在数据库100中时，该数据库100可以产生关于载体历史、特定载体的一种或多种性能特征和/或整个载体群的一种或多种性能特征的多种报告102。用于采集由各种监测系统输入的数据以及由该数据产生合适的报告的数据库的软件是公知的。一些示例报告如图8所示。第一报告102表示了对于特定载体即载体#12579的密封件性能或泄漏速度情况。如图所示，载体12579的密封件运行良好，直到6月15日，这时发现测量的结果超出了可接受的限制，因此需要维修或更换该载体。第二报告102表示了用于载体的载体架之间的平均槽距。该报告显示，大多数的载体(大约50)有大约9.9mm的最佳槽距。理想的是，该钟形曲线窄(即低标准偏差，当小于或大于最佳槽距时载体数目快速降低)。较宽的钟形曲线表示在载体群中的槽距总体制成为公差较差和/或有很高的变形率。第三报告102表示了驱动载体群的锁栓所需的锁定扭矩。如图所示，大部分载体(大约36)需要1.75牛顿·米的锁定力矩来驱动锁栓。还有，希望有窄的钟形曲线。图中还示出了一个测量为需要大于2.5牛顿·米的锁定力矩的载体。该报告指出该载体需要维修或更换。
应当知道，单个载体和整个载体群的各个性能特征的报告可以由数据库100产生。
尽管已经详细表示了本发明，但是应当知道，本发明并不局限于所述实施例。在不脱离由附加的权利要求说明和限定的本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以进行各种变化、替换和改进。

Claims (8)

1.一种载体管理系统，包括：
多个监测系统，用于产生关于载体的多个相应特征的信号；以及
数据库，用于储存与所述特征相关的数据。
2.根据权利要求1所述的载体管理系统，其中：所述多个监测系统包括以下组中的至少一个：
扭矩测量系统；
晶片高度测量系统；
载体识别码阅读器；
载体结构检测器；
电阻率测量系统；
清洁度测量系统；
密封件性能检测器；以及
相对湿度检测器。
3.根据权利要求2所述的载体管理系统，还包括：图形用户界面，该图形用户界面用于接收用户输入，并显示与所述特征相关的所述数据。
4.一种管理载体系统中的载体的方法，包括以下步骤：
监测所述载体系统中多个部件的特征；
生成基于所述被监测特征的数据；以及
以可检索的形式储存所述数据。
5.根据权利要求4所述的管理载体系统中的载体的方法，还包括以下步骤：
检索所述数据；以及
以用户选定的形式显示所述数据。
6.根据权利要求5所述的管理载体系统中的载体的方法，还包括以下步骤：
根据至少部分所述被监测特征来确定所述载体系统的至少一个所述部件的平均维修间隔；以及
以用户选定的形式显示所述平均维修间隔。
7.根据权利要求5所述的管理载体系统中的载体的方法，还包括以下步骤：
根据基于所述被监测特征的所述数据以及确定的所述平均维修间隔，发出所述载体系统的至少一个所述部件的维修要求。
8.根据权利要求5所述的管理载体系统中的载体的方法，还包括以下步骤：
当至少一个所述监测特性超出预定值范围上，显示警告信息。
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