TW467863B - Universal tool interface and/or workpiece transfer apparatus for SMIF and open pod applications - Google Patents

Description

467863 五、發明說明（l) 申諳優先楣 本案申請1999年4月30日所提出美國臨時申請案60/131, 7 5 8號之權益。 相關參考眘斜之相亙春照 本發明係關於下列專利及申請案，該等專利及申請案經 讓渡予本發明之所有人，並且該等專利及申請案經予整個 參考併入本案： 1998年8月4日所授予，名稱為"Method and Apparatus for Vertical Transfer of a Semiconductor Wafer Cassette"之美國專利5, 788, 458號；1996年10月11日所提 出’目前審查中’名稱為"Load Port Opener”之美國專利 申請案08/730,643號。 發明之眢景 發明之領域 本發明係關於一種供配合標準化機械界面 (standardized mechanical interface ，簡稱 SMIF)系統 使用’以供方便半導體晶圓製造之轉換裝置，尤指一種界 面及轉換裝置，其可予以構形如一變址器，其使莢門及卡 匣降低離開靜止莢外殼，藉以使一工件承載卡Ε與儲存器 分開並運送莢，或如一裝載口開啟器，其使英外&升高^ 開靜止莢門及卡匣，藉以使卡匣自莢分開。 相關技藝之說明 在美國專利4,532,970號及4，534，389號中揭示一種由

Hewlett-Packard Company 所建議之SMIF 系統。SMIF 系統

O:\64\64042.ptd 第6頁 467863 五、發明說明（2) 之目的為在儲存及運送晶圓通過半導體製程時，減低至半 導體晶圓之粒子磁通量。此目的係部份藉在儲存及運送 時，機械式保證圍繞晶圓之氣態媒質（諸如空氣或氮）相對 於晶圓基本上靜止，並保證來自周圍環境之粒子不進入緊 接晶圓環境所達成。 SMIF系統使用一小容積之無粒子氣體，其相對於運動， 氣體流動方向及外部污染物予以控制，藉以提供一供物件 之清潔環境。一種所建議系統之另外細節，說明於

Mihir Parikh 及 Ulrich Kaempf 所著，名稱為》sMIF : A TECHNOLOGY FOR WAFER CASSETTE TRANSFER IN VLSI MANUFACTURING ，"之論文’ Solid State Technology ， 1 984 年7 月，111-115 頁》 以上類型之系統係關於範圍自低於〇 · 〇 2微米（微米）以下 至200微米以上之粒子大小。因為在製造半導體裝置所採 用之小幾何結構，此等大小之粒子在半導體處理可能报具 有損害性。代表性先進半導體製程現今採用二分之一微米 及以下之幾何結構。幾何結構測量大於〇 · 1微米之不想要 之污染粒子’實際妨礙〇. 5微米幾何結構半導體裝置。趨 勢當然為有愈來愈小之半導體處理幾何結構，現今在研究 及發展實驗室中’其接近〇 1微米及以下。在未來，幾何 結構將會變為愈來愈小’並且人們因而關心愈來愈小之污 染粒子。 SM I F系統有三主要組件：（丨）供儲存及運送晶圓卡匣所 使用之最小容積密封莢；（2)—小型環境，供給以超清潔

467863 五 發明說明（3) ，，流動，圍繞處理站之卡匿裝 ^~一 。爽及小型環境内之環境變為微 及晶圓處理區’因而 器人傳送總成，以自密封英裝載:月潔空間；以及⑴機 至處理設備，巾不自外部環境污J載晶圓卡匣及/或晶圓 當其移動通過晶圓製造廠時，系=晶圓卡匣中之晶圓。 清潔環境。 、忒鉍供一供晶圓之連續超 SMIF莢通常由一莢門所構成 “ l 一可在其中儲存及傳送晶圓之密;，二一爽外殼，以提供 英底部，並且晶圓支承在一卡【封；:竟：英門水平提供在 "底部開啟U已知者β提供$門為笑門之所謂 支承在一安裝在莢外殼内之卡匣，或^ 三枯並且晶圓 之擱架之”前開啟”笑也為巳知者。S支承至女裝在莢外殼 在底部開啟構形’為自SMiF笑内傳送晶圓卡s至 定 處理站内，.將—莢手動或自動化裝載至一加接至加工工具 前端之裝載口。為人體工學原因，半導體設備及材料國際 ，，-且織（Semiconductor Equipment and Materials International，簡稱"SEMI")曾設定一供裝載口上表面之 才示準裝載rsj度’约為自地面900毫米。裝載口上表面係由 一包括一中央開口之口板，及一在裝載口無莢存在時覆蓋 中央開口之口門所界定。 莢予以設計致使在裝載至裝載口時，莢門覆蓋口門，並 且莢外殼覆蓋口板。一旦在裝載口，在口門内之機構使莢 門與莢外殼解除聯接，因而莢門及莢外殼分別支承在口門 及口板。口門及口板其後彼此平移離開，使莢門與莢外殼 it: 11®

第8頁 467863 五、發明說明（4) 分開’以允許通達卡匣。一拾取及置放機器人，諸如一圓 柱形主體及臂機器人，然後在裝載口小型環境與加工工具 之間傳送卡匣。要不然，拾取及置放機器人可包括一末端 操縱器，能抓緊個別工件，供在卡匣與加工工具之間傳 送。 在一類型稱為一變址器之裝載口構形，口門能垂直平 移，同時口板在裝載高度（例如在9 0 0毫米）保持在固定位 置。在此種構形，在莢裝載至裝載口，並且莢門及外殼彼 此解除聯接後，使口門及支承在其上之莢門及卡g降低， 同時口板及苑外殼在裝載.高度保持靜止。使卡匡降低至在 口板下面之小型環境’卡匣及/或晶圓可自其自加工工具 來回傳送。口門予以聯接至一升降機’供使口門平移離開 及回至口板。 在稱為裝載口開啟器之第二類型裴載口構形，口板能垂 直平移，同時口門在裝載高度保持在固定位置。在此種構 形’在莢已裝載至裝載口’並且莢門及外殼解除聯接後， 口板及支承在其上之莢外殼向上升高，同時口門，芙門及 卡E在裝载南度保持靜止&當口板向上移動時，繞卡匠提 供—小型環境，卡匣及/或晶圓可自該小型環境自"°加工工 具來回傳送。口板予以聯接至一升降機，供使口門平移離 ,開及回至口板。此種裝載口開啟器之實例，揭示於名稱為 "Load P0rt 〇pener” ，先前經予參考併入本文之美國利 申請案08/730, 643號。 ' 習知用以使SM I F莢與加工工具.界接之每一裝載口構形，

第9頁 467 86 3 五、發明說明（5) 適.當之開發及維修，需要時間及金資之报大投資。彳列如 使用在晶圓製造廠（wader fab)之每一裝載口， α 南要單獨 之設計概念，組件設計及選擇，組件合格證明及採 型組裝’產品測試及最佳化’產品驗證，產品’原 j 寸"·在疋， 庫存’製造訓練及現場服務訓練。 ” 使用在晶圓製造廠之裝載口’其類型依特定加工工且 形及需求而定，並且使用一種裝載口構形較之另一構开^雨 常，為具有優點。例如，在有些加工工具，在g 〇 〇毫米7 ^ 載尚度下面可能無足夠空間，供變址器使晶圓卡匣' 並且然後在裝載口與加工 - 枇！·μ楚祕~ <间得运卞匣及/或晶圓。 二此〜》，將會使用一種裝載口開啟器構形。要不然， ^ =於使用一種變址器構形，因為降低口門及卡匣位 曰相對低咼度傳送至加工工具之晶圓’及用以傳送 之β曰圓處理機器人，僅需要有相對小z _軸線行程。 ^ 半導體處理設備製造廠商必須提供二種類型之裝 -胃伽 目刖’一早獨之構形需要二單獨之設計，及 ~早獨之過泡，，、,#壯此 佴》秘外 以供裝载口之製造，測試’驗證’文件提 I、及維修。另冰，扯结征 猶夕供力外供早獨之構形，需依需要備置及供給單 備用及替換零件。 Ο 因此太於 以構t明之一項優點，為提供一單〆裝載口，其可予 口開啟器。 以構带A 另外優點，為提供一種單一裝載口，其可予 y ‘”、共配合不同構形及需求-之加工工具使用’藉以減

第10頁 467863 五、發明說明（6) 低半導體設備處理製造廠商之總操作成本及複雜性。 本發明之另一優點，為減低提供可構形裝載口所必要之 開發時間。 本發明之一另外優點，為 必要之測試及驗證時間。 本發明之再一優點’為減 製造，備置及供給之零件數 本發明之另一優點，為有 之共同組件，藉以改進維修 本發明之一另外優點，為 解件’藉以增加與製造及維 鑀濟性。 本發明提供此等此等及其 崔i關於一種萬用界面及轉換 門及卡匣降低離開靜止笑外 存器及運送莢分開之變址器 止莢門及卡匣’藉以使卡！ 每，構形，萬用界面及 板’及-安裝在中央開= 口之口門。該裝置另包括一 其向上延伸之框架。—模組 内’該驅動總成包括〜線性 傳動機構，供使線性驅動螺 軀動螺釘，致使線性驅動螺 減低提供不同構形之裝載口所 低供不同構形之裝載口所必須 量。 不同裴載口構形具有很大數量 及服務能力。 允許不同裝載口構形使用共同 修不同裝載口構形關聯規模之 他諸多優點，其在較佳實施例 I置’其可予以構形如一使笑 谈’藉以使工件承載卡匡與儲 ’或如一使莢外殼升高離開靜 與莢裝載口分開之開啟器。在 裝置包括一有一中央開口之口 並在裝置不存在莢時密封該開 基座及一安裝在基座前面並自 式驅動總成安裝在框架之外側 驅動螺釘，以及一馬達及扭矩 釘旋轉。一承載器安裝在線性 釘之‘旋轉導致承载器之垂直平

第U頁 467863 五、發明說明（7) 移。 在第一構形，口板經由— 座安裝至承載器…經由器之間延伸之托 在第-構形’線性驅動螺釘之至基j。因此， 同時口門保持靜止。一承# 一古轉將"使口板垂直平移， 莢，予以手動或藉自動機構裳載：口固^個晶圓之卡匿之 裝載高度900毫米》在適當位於及+口門，較佳為在 並且英外殼位於口板。笑門一、曰與置:’产門位於口門， 動線性驅動螺•，致使口板向 及卡匠分開。…旦已向上移動Ϊ與爽門 ，圓處理機器人或機構可通過一在框度：二 裝置内至傳送卡匣及/或個別晶圓至加I 以 後在完成處理時再次返回別曰曰口至加工工具中’並且然 除了上述組件外，在此第一構形 一：伸縮罩蓋…板升高si 單元，Sam。在基座可提供-風扇及過滤 包括-雄ί :Γ遽除粒子及污染•。此構形可另 架之開：以板為在其最下原始位置時，覆蓋在框 裝至形；^:由一在口門與承載器間延伸之臂安 ί戰盗同時口板固定安裝至框架。因此，在第二遥 保持=驅=釘；旋轉將會使口門垂直平移，同時口板 使英門與英外接在「口板及口門後， +陈％接，亚且’口門使卡匣降低離開莢外 第12頁 4 67 86 3

467863 五 '發明說明（9) 圖9為根據本發明之筮 之透 ^ # , 〇 ^ 4用界面及傳送裝置構形如變址器 圖1 0為根據一替代，H：命1 份透視圖； 只鈀例之萬用界面及轉換裝置之部 圖11及1 2為根據圖1 〇夕蛙上 — 裝置之正視圖；以/代性貫施例之萬用界面及傳送 圖13為示意頂視圖’例示根據本發明之光學晶圓檢測系 遗視圖口門降低離開口板； 統。 本發明 萬用工具 器或裝載 分開，供 例，本發 操作。然 配合SMIF 在一如在 而且，請 清潔室環 如本文中 在半導體 者，請予 諸如平板 圖1及2 詳細說明 圖1至13予以說明，其係概括關於-種 口門啟/、工扯件傳运裝置’其可予以構形如變址 白：广供使卡厘及/或個別晶圓與-SM1F莢 二；ίϊ站ί別處來回傳送。在-種較佳實施 。予瞭解’本發明可配合各種大 -口 下文所解釋之英内運送之開啟卡匿或：不 ::解’本發明可用以傳送卡匿及，或晶圓至乍。 土兄製造及測試半導@ S m m 在 所m”主道 之任何處理站。 日日a及+導體晶圓"諸詞，係指一種可 :Ϊ製程各階段之任何階段存在之晶圓基材。‘ :解:，發明可配合半導體晶圓以外其他工件再 頦不益，光柵，或其他基材操作。 不根據本發明之萬用.界面及傳送裝置丨〇 〇之透

第14頁 467863 五、發明說明（ίο) 在中1置1()〇予 2，裝置1〇〇予以構形為操作如鐵“η，，及在圖 3=傳；；括一包括中央開口 ”5之二^ 二ί::ίΐ二V175:並在裂置100不存在笑時密 ^ " 在較佳實施例，口板1 02及口門1 04 可以一種具有低脫氣特性之声萨中剛以1 ώ ^ a 之'皿度知足剛性材料，諸如鋁形 成。晴予暸解’口板及口門可以i仙从』丨 或高強度塑勝形成。…其他材科’諸如其他金屬 裝置另包括-基座106及一安裝在基座1〇6前面，並自装 向上延伸之框架108。基座1〇6包括供裂置1〇〇之控制子' 裝置，以mm置1〇〇安裝在加工工具前端之安裝機 構。如以下將予更評細解釋，在替代性實施例，裝置不需 要加接至加工工具。在一種較佳實施例，冑置1〇〇予以加 接至加工工具之前端，並對準為致使一在框架1〇8在裝置 前面之開口109位於靠近一至加工工具（未示）之進入口。 如在下文所解釋，一晶圓承載卡匣一旦與莢分開’在加工 工具内之拾取及置放機器人可在裝置1〇〇與加工工具之間 傳送卡IE及/或晶圓通過開口丨09 ^在加接至加工^具時S， 裝置1〇〇作用如一允許卡匣及/或晶圓自一在SMIF莢内之清 潔環境傳送至一在加工工具内之清潔環境之界面，而不^ 晶圓暴露至在晶圓製造廠内之相對不潔空氣。如在下文所 解釋，在一種替代性實施例，裝置丨〇〇也可作用如一使卡 匣與SM IF莢分開，供手動或自動傳送卡匣至別處可 用單元。 . ^

第15頁 467863 五、發明說明（11) 裝置1 0 0包括一模組式驅動總成丨丨〇，在一包殼丨丨2内安 裝在框架丨08之外側部份。依萬用界面及轉換裝置之特定 構开》而定’模組式驅動總成用以使口板丨〇 2或口門1 〇 4垂直 平移。模組式離動總成：!丨〇包括一馬達丨14，包括一驅動軸 11 6及驅動齒輪Π 8。馬達11 4較佳為一無電刷多極馬達， ΐ Ϊ予瞭解，可採用其他類型之馬達或原動力機構。提供 電導線（未示），供自在基座之控制電子裝置傳送功率及控 制訊號至馬達。模组式驅動總成丨丨〇另包括一有螺紋線性 驅動螺釘120，有一第一端旋轉式安裝在一自框架1〇8底部 延伸之第一軸承單元121内，及一第二端旋轉式安裝在一 自框架108頂部延伸之第二軸承單元丨23内。請予瞭解，線 性驅動螺釘120可藉其他巳知旋轉式安裝方案旋轉式安裝 在包殼1 1 2内。 it 線性驅動螺釘1 20包括一繞線性驅動螺釘 其同心固定之齒輪122。一包括齒之連續定時皮帶有一第 一端包繞驅動齒輪118及一第二端包繞齒輪122。齒 118 ’122及皮帶124用以將扭矩自料114傳至線性驅動螺 釘120。如在此頂項技藝所巳知，齒輪122對驅動齒輪ιΐ8 大小之比可予以改變，以就供馬達114之既定輪出扭矩及 驅動韩116之角速度，控制傳給線性驅動螺釘 角速度。另請細’可使用替代性扭 ' 齒輪118，122及虎帶124。例如，皮帶124可代$ 一與馬達114同心並安裝至其之第一齒輪，：一略，及 性驅動螺釘1 20同心並安裝至其之第二丧认 ^ /、綠 —w輪。本案另擬想

第16頁 467863 五、發明說明（12) 馬達114可在線性驅動螺釘1 2 〇下面同心移動，並直接加接 至此螺釘，因而自馬達114輸出之扭矩及角速度直接傳至 線性驅動螺釘120。雖然馬達114，齒輪118，122及皮帶 1 2 4不為安裝在包殼11 2之底部，但請予瞭解，諸組件可代 之為安裝在包殼112之頂部。 模組式驅動總成1丨〇另包括一編碼器丨26，加接至線性驅 動螺釘1 2 0之頂部，其提供關於線性驅動螺釘丨2 〇之實際旋 =速度之貝讯。此貧訊可連同來自控制電子裝置之線性驅 釘120之預計旋轉速度，用以提供線性驅動螺釘12〇之 广:，％路伺服控制。耗編碼器126示為在線性驅動螺釘 # 頂邛，但凊予瞭解，編碼器可代之為安裝至線性驅 = 之底部，或安裝至驅動軸116並與其同心。提供 ’未示）供在編碼器12β與在基座1〇6之控制電子裝置 之間傳送電訊號。 釘ι;η承上器128繞線性驅動螺釘120安裝’ @而線性驅動螺 平孩在第一方向之旋轉，將會導致承載器128之向上垂直 致承載：二線:二動Λ針120在相反方向之旋轉’將會導 托座二平移。如以下所更詳細解釋，-内向 乂 载器128，並隨其平移。托座之一部份向 部；之插伸’通過一形成通過框架108之側面 構 a △。托座加接至口板或口門’以依裝置10〇之 疋’允許口板或口門隨承載器1 28平移。 現將參昭圖1 q 7 —構飛Γ，，、 說明萬用界面及轉換裝置1〇〇之第 >。圖6及7，分別為省略框.架丨〇8之前及後透視圖，

467 86 3 五、發明說明（13) 其例示托座1 3 0藉可移除螺釘或螺检1 31加接至一角禮板 1 3 4。角樓板1 3 4復加接至口板1 〇 2之一後角。承載器]_ 2 8， 托座130及角撐板134支承口板1〇2在線性驅動螺釘12〇，因 而線性驅動螺釘之旋轉1 20將會使口板1 〇2平移。如在圖 1 ’ 3及5中所見’相反於包括角撐板134者之口板1〇2之後 角’可包括一安置在一轨道138内之導承36，以當支承板 1 0 2平移時，對其提供穩定性。 在構形如圖1及3-7中所示時，裝置丨〇〇予以安裝在加工 工具之前面，因而口板之上表面及口門停留在一在圖4之 參考線LH所指示之裝載高度，約為9〇〇毫米。在根據圖】及 3-7中所示之實施例構形時，口門丨〇4可栓接至許多支座 142，其復安裝至基座1()6。因此，根據此構形之較佳實施 例之口門，在裝載高度保持靜止。如在下文所將解釋，口 門可安裝在基座1 06，供在替代性實施例之水平平移。 结：一有一個或多個晶圓52之卡E50之荚(在圖1〇之 上=實，例所示），予以手動或藉自動機構在裝載高度 f及口門。在一種較佳實施例，莢包括-與莢門 匹配之莢外殼54(圖10)，卡匣5〇支承在1上。 於裝置100時’莢門支承在口門 ^ ，適备位 , nn j 座且爽外殼支承在口 ^口門〗04在其上表面可包括許多配準裝置1C，| 配。在莢門底部之凹入部内， 可重複定位。 η以保-爽門在口門之適當及 英口裝置1〇0，藉一設在口門104之鎖閃機構145使 爽門'、爽外殼分開。雖然對本發·明無關緊要，相關於此種

第18頁 467863 五、發明說明（14) 鎖閃機構之細郎說明於名稱為"Sealable Transportable

Container Having Improved Latch Mechanism” 之美國專 利4，9 9 5，4 3 0號，該專利經予讓渡予本案所有人，並整個 參考併入本文。口板1〇2可包括緊固夾147(；例如在圖丨丨中 所示）’英外殼一旦與莢門解除聯接，其樞轉至與莢外殼 貼合’以在英外殼與莢門解除聯接時，防止莢外殼自口板 移除。 一旦莢門與莢外殼解除聯接，一訊號便發送至控制電子 裝置，以啟動馬達1 1 4，因此使線性驅動螺釘丨2 〇旋轉。線 性驅動螺釘之旋轉1 2 0將會導致承載器丨2 8，托座丨3 〇，角 撐板134，板102及支承在口板之莢外殼，自圖玉所示之位 置垂直向上平移至諸如圖3及5中所示之位置。口板1〇2 一 H向動/一高於广匣之高度’其保持靜止安置在口 * 置放機器人可自加工工具内通過在框架108 & 1 I i 1 β入’、以自裝置1 〇 〇内傳送卡匣及/或個別晶圓 至加1^三並且然後在完成處理時再次返回。 板及Λ座。罩ί ί ί ί f佳為繞裝置之側面及後部加接至口 "-"it"：；；；：；!0 經予參考併入本文/罩巧Ϊ圭二3號，該申請案先前 強度及低脫氣塑膠开4之mm乂不錄㈣’紹或高 卡® ’同時防止在少於500毫微米之

第19頁 467863 五、發明說明（15)

周圍光進入 度環繞口門 時，第一葉 高，致使罩 口板下面及 之污染物與 在處理工 而在附著裝 會自加工工 提供之空間 面柩接式安 為太大’而 將會被推開 加工處理站。在 時，葉片彼此垂亩二马在原始位置，在裝載高 月，然後第二葉只5等寬廣。當口板開始升高 蓋可伸縮式延伸。也然，第三葉片等等向上升 繞卡匿提供- I型；：板向上移動時，罩蓋在 晶圊接觸或進入加：：具？防止來自周圍環境 八内之[力通常維持為略高於周圍環境者，因 置1 00之加工工具進入口開啟時，清潔空氣將 具流入裝置1〇〇，並通過在罩蓋之諸葉片間所 離開裝置100。葉片之一可包括一在葉片外表 裝在鉸鏈之襟片。如果在小型環境内之壓力變 致流體無法通過葉片間之空間適當逸出，襟片 ’減輕在小型環境内之歷力。本案另擬想可在 裝置10 0之基座1 〇 6提供一自主風扇及過濾系統，供使流體 循環及濾除粒子及污染物。風扇及過濾系統可使清潔空 氣’氮’或其他流體循環，以供去除污染物，及供使晶圓 在裝置100内所暴露至之表面去離子。請予瞭解，罩蓋可 具有其他構形’諸如繞口板之側面及後部之手風琴型壁。 雖然在圖3及4中僅見部份，圖1及3 - 7之實施例較佳為另 包括一安裝至口板，並自其向上延伸，靠近開口 109之護 屏1 4 9。護屏隨口板向上升高，使開口 1 〇 9露出，以在口板 為在其升南位置時，允許卡g及/或晶圓傳送通過。在口 板為在其在裝載高度之原始位置時，護屏149覆蓋開口 1 0 9。在覆蓋開口 1 〇 9時，並且當.護屏向上及.向下移動時，

第20頁 467863 五·、發明說明（16) 在護屏與圍繞開σ 1 0 9之框架間可有些微間隙。加工工具 維持在壓力略被南於周圍琢ί兄者’因而空氣自加工工具流 動，通過開口 1 〇 9，並離開護屏與框架間之間隙。因此， 在護屏覆蓋開口 1 0 9時，防止來自製造廠内之粒子及污染 物進入加工工具。請予瞭解’護屏可包含一對相鄰及平行 之面板。在口板為在其最上位置時，面板彼此重疊，並且 在口板向下移動時’二面板一起向下移動，直到諸面板之 一之上緣將會貼合框架之頂部，在其時該面板保持固定。 苐一面板繼續隨口板向下移動，直到口板再一次與口門配 合。護屏可代之為包含一隨口板向上及向下移動之單一面 板。 、在圖1及3-7中所示之相同萬用界面及傳送機構1〇〇，可 代之為予以構形為如圖2，8及9中所示。特別是，為使裝 ^ 1〇〇自圖1及3-7中所示之構形改變至圖2，8及9中所示 侧之I 在其最上位置藉一通過開口安裝在框架108兩 之螺栓150，栓接至框架108。請予瞭解，在替代性 夕’可藉螺栓1 5G以外其他機構使α板1 Q2固持在定位 ^ ’用以在口板將托座130安裂至角標板134之螺釘或 予u去除》此構形代之為包括一 才王 相似於在第一構形所使用者 有弟—端藉 亚且在線性驅.動螺釘丨2 0旋轉時， u Π

第21頁 467863 五、發明說明（17) " ；-- 隨承載器128平移。 根據圖2 ’ 8及9中所示之構形，萬用界面及轉換裝置 100丨利用位於圖9之線LH所指示，約為900毫采之事載言产 之口板102及口門104，安裝至加工工具。在二英$載Z = 板及門後，如以上所說明，使莢門與莢外殼解除聯接。其 後，一訊號便發送至控制電子裝置，以開始馬達丨丨4之操、 作’及線性驅動螺釘120之旋轉，使承載器128，托座' 130，臂152，口門104，莢門及卡匣自其在圖2中所示之位 置’向下平移至例如其在圖8中所示之位置。口門一曰已 降低’因而使卡IE之頂部離開口門，在加工工且内之於取 及置放機器人然後便可傳送卡匣及/或晶圓至加工工具°， 並且然後在處理完成後再次返回。 繞裝置100之側面及後部可提供一罩蓋（為為清楚起見自 圖省略），在口板102與基座106之間延伸，以在裝置1〇〇内 界定一小型環境。不同於相對於圖i及3_7所說明之構形， 在口板與基座間之距離，在此構形保持固定，並且在罩蓋 不必要可伸縮區段。罩蓋可代之為繞裝置丨〇〇之侧面及後 部由三單元式壁形成。言奢予暸解，在此構形可代之為使用 —包括如在先前構形所說明可伸縮或手風琴型區段之罩 蓋。：另包括-如以上所說明之風扇及過濾系、统，供使流 體循療及ί慮除粒子及污染物。 在迄至目前所說明本發明之實施例，如以上所說明，在 最初將一在英.中之卡匡裝載在裝置1〇〇，並且立後自苑分 開。在本發明之一種替代性實施嗍，冑想可將一卡匿直接

467863 五、發明說明（18) 裝載至口門1 0 4 ’而無根據以上所說明任一構形之英。盆 後，可將-相似於英外殼之項部置於卡g，支承在口板、 1 0 2 ’並且然後如以上所說明，^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ^ ,々接如、, 口扳W 2升向（如為根據圖 1之構死^ )，或口門降低（如為根據圖2之構形）。 在一種較佳實施例，雖然裝置丨〇 〇予以安裝至加工工 具，但請予瞭解，在替代性實施例，裝置可安裝至其他裝 置，或使用作為“可獨立應用單元。例如，在希望手動通 $在卡匣内之晶圓之情巾，可使裝置用作為一可獨立應用 單兀，以使一-^匣與莢分開。 在加工工具予以構形為配合一定大小，諸如2 0 0毫米晶 圓工作之情形，在拾取及置放機器人自加工工具内伸入 置1 00，以獲得-卡g或個別晶圓時，預期卡g或晶圓將、 為在一相對於機器人之特定位置。然而’在目前，不同大 小諸如150毫米及200毫米晶圓幾何結構大行其道，並且在 捡取及置放機器人予以構形為配合2〇〇毫米晶圓操作之情 形，可旎宜於在加工工具使用丨5 〇毫米晶圓，或相反情 形。在此種情形，在裝置〗〇〇内之卡匣或晶圓之實際位 置，與拾取及置放機器人予以校準以找到卡匣或晶圓者之 間，將會有變異* 因此，根據本發明之—另外實施例，代替口門予以固定 安裝至基座106(在構形如LPO時）或安裝至臂152(在構形如 變址器時），口門可代之為予以可平移式安裝至一板。 復經由支座142固定安裝至基座1〇6 (在構形如Lp〇 固定安裝至臂152(在構形如變址.器時）。口板及口門或

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467863 提供一末端操縱器 一晶圓 擱架， ，為巳 據配合 —另外 工工具 面。其 送至末 而有晶 及垂直 可如以 五、發明說明¢19) 已分開，並且 以使卡匣位於 在拾取及置放 造廠之情形， 莢分開後，板 位置。 如精於此項 在其下表面包 之一個或多個 及扭矩傳動機 旋轉’並因此 工具來回平移 圓之間安裝至 圓離開其各別 至處理工具中 匣。因此，根 人之本發明之 口門平移至加 之每一晶圓下 其各別擱架傳 退離開卡g , 為提供水平 之情形，D門 晶圓卡匣準備供 在拾取及置放機 機器人使用在一 也使用此種實施 可向内向加工工 技藝者可能察知 括一個或多個承 水平取向線性驅 構’例如如以上 依希望使承載器 包括多重 承载卡匣 並且然後 知者。也 一有多重 替代性實 ，因而末 後，口門 端操縱器 圓支承在 平移，在 上所說明 運送至加工工具，板可平移 器人預期找到卡匣之位置。 有相對短水平範圍之晶圓製 例。在此種情形，在卡匣與 具平移至機器人可通達其^ ，為提供水平平移，口門可 載器，繞可旋轉式安裝至板 動螺釘固定。可提供一馬達 所說明，供使線性驅動螺釘 ’口門’莢門及卡匣自加工 叉頭，或尖蟑，能在每一晶 中’向上移動以抬升每一晶 後退離開卡匣，以傳送晶圓 可使晶圓以相同方式回至卡 尖端末端操縱器操作之機器 施例，擬想如以上所說明， 端操縱器之尖端位於在卡£ 可略微降低，因而將晶圓自 之尖端。末端操縱器然後後 其上。 裝置1 0 0予以構形如變址器 ，向多重尖端末端操縱器水

第24頁 467863 五、發明說明（20) 平平移’並且然後口門可經由加接至口門之模組式動洎 成110略微降低。在裝置100構形如LP0之情形Y板可予以~ 安裝至一能使板垂直平移之垂直驅動總成（單獨並獨立於 加接至口板之模組式驅動總成1 1 0 )，並且口門與其固接。 因此，口門能在板水平平移，並且板能相對於基座1 〇 6垂 直平移。根據此實施例之垂直驅動總成，僅需要提供垂直 平移不大於在卡匡内之晶圓間之間距！3請予瞭解，代替如 以上所說明’安裝水平驅動總成在垂直驅動總成，在替代 性實施例’可將垂直驅動總成安裝在水平驅動總成。在希 望使晶圊自多重尖端末端操縱器回至卡匿時，^端操縱器 可使晶圓位於卡匣内，並且口門其後可向上升高，將晶圓 抬升離開尖端，並至在卡匣内之擱架。 在一另外替代性實施例，代替或除了平移外，擬想口門 可樞接式安裝至基座106。此種構形圖示並說明於名稱為 "Load Port Opener"之美國專利中請案0 8 / 73 〇, 643號，該 申請案先前經予參考併入本文。例如在提供一單一機器 人’以在一單一加工工具前面自多重裝载口通達晶圓卡匣 之情形’可使用此實施例。在此種實施例，在晶圓卡匣與 莢分開後，在每一裝載口之板可平移至加工工具，並且然 後向内向機器人旋轉，因而機器人可自二裝載口通達晶圓 及/或卡匣。請予瞭解，口門可予以同心或偏心安裝，以 供旋轉》 現將參照圖1 〇至1 2說明本發明之另一替代性實施例。根 據此替代性實施例，一對夾爪2 1 6 a及2 1 6 b予以安裝在口板

O:\64\64042.ptd 第25頁 467863 五、發明說明（21) 102内或在其下面，當口板向上移動或口門向下移動時， 供抓緊卡匣。關於此等炎爪之細節，揭示於名稱為 "Method and Apparatus for Vertical Transfer of a Semi conductor Wafer Cassette"，先前經予參考併入本 文之美國專利5, 788, 458號。 在圖1 0至1 2之實施例，在口板1 0 2向上移動或口門1 〇4向 下移動時之某一點’抓緊臂2 1 6 a，21 6 b將會停留在與習知 形成在卡匣50之凸耳58實際相同之水平平面。抓緊臂216a ，2 1 6 b —旦與凸耳5 8水平對準，控制電路便使口板與口門 間之相對運動停止，並且抓緊臂2 1 6a，2 1 6b自其在凹入部 231a及231b内之縮回位置，向内向凸耳58移動。 抓緊臂216a ’ 216b各包括一縱向構件2 3 2，有一第一端 旋轉式安裝至口板102，及一抓緊墊片234枢接式安裝在每 一縱向構件232之自由端。每一抓緊墊片234可包括一插 槽2 3 6，在抓緊臂樞轉至與卡匣5 〇貼合時，諸凸耳5 8容納 在其中。縱向構件232可安裝在旋轉式安裝在口板102内之 軸承上（未示）之軸2 3 8 ’藉以相對於口板1 〇 2樞轉。抓緊臂 2 1 6a ’ 21 6b較佳予以安裝為致使繞一垂直軸線旋轉。然 而’印予瞭解’抓緊臂可繞其他軸線旋轉。例如，抓緊臂 =，向構件可安裝在有軸線平行於口板丨〇2之軸，因而抓 累臂繞一水平軸線樞轉。在此種實施例，將會提供抓緊墊 片234相對於縱向構件232成一角度，俾保證插槽236與凸 耳58適當配合°另請予瞭解，軸238可固定安裝在口板1〇2 内，並且縱向構件旋轉式安裝在.軸上。

__ I I 11 1 第26頁 4 67 86 3 五、發明說明（22) 一種習知之驅動系統，諸如螺線管， 達，或氣動機構，可與一習知扭矩 多;丄 至其在凹入部，’231b内之縮回位置。；冗：：： 可藉在基座1 06之控制電路予以控制。 動糸、，先之細作 m片m可n插鎖24()樞接式安農至縱向構件， 該等插銷允許抓緊整片234相對於縱向構件略 案擬想其他安裝構形。較佳為在抓緊臂216a，2i6b胃，本 口板102提供抓緊臂感測器（未示），供在抓緊臂216&，一 2 16b為在原始位置，亦即分別完全縮回在凹入部“丨&及 231b内時、，，在抓緊臂為在一與卡匣之貼合位置時感測。 抓緊臂感測Is可另在抓緊臂已樞轉經過一預期卡匣貼合之 位置時感測，以在其後停止抓緊臂之進一步向内旋轉:因 此，例如在無卡ϋ存在之情形，抓緊臂將會向内旋轉，並 在檢測無卡匣時停止。 如圖11中所示，在抓緊臂216a，216b抓緊卡匣後，口板 恢復其向上運動’或口門恢復其向下運動，至少足以致使 一先前縮回在加工工具内之平台24 2可自工具延伸至一在 卡匣50下面之位置。平台之操作可藉控制電子裝置予以控 制’以供加工工具配合供裝置】〇 〇之控制電子裝置工作。 在裝置100予以構形如裝載口開啟器之情形，平台242 一 旦已延出’可使線性驅動螺釘丨2 〇之旋轉方向逆反，藉以 使口板降低’俾使卡匣5〇降低至如圖1 2中所示之平台 242。在裝置1〇〇予以構形如變址.器之情形，夾爪216a， 467863 五、發明說明（23) _ 21 6b可自行安裝，以供相對於口板略微垂直平移 =降低至平台。卡£5。一旦位於平台m #卡 ，216b可使凸耳58分離，並回至其 1 = 231a，231b内之縮回位置。平台⑷然後可縮回内將在卡凹 傳达至處理工具中°纟完成處理時，可重複以上步驟， 以使卡匣50回至SMIF莢内。 工乂驟， —直到現在為止，裝置1 〇 〇經予說明為加接至加工工具 前端。請予暸解，在一種替代性實施例’裝置1 〇〇可為一 I獨立應用單元。在此種實施例，在例如構形如Lp〇時， J置可使卡匣自笑分開，並且其後在其上安裝英門之 2希望平移或旋轉，以提供卡匡供手動或自動傳送離開裝 置 1 0 0。 、 、現請參照圖1 3，根據本發明之口板丨〇 2另包括一光學檢 測器系統1 70，當口板經過晶圓或當晶圓經過口板時:供 感測晶圓之各種特徵。在基座下面，在系統丨7 〇與控制^ 子裝置之間可提供一撓性，屏蔽帶電纜（未示），供二傳送位 置資訊及其他訊號。口板1〇2包括一第一支架172，及」在 外支承板自第一支架172越過一中央孔徑175之第二支架 1 74。如在下文所說明，第一及第二支架一起容納光學^檢 '則益系統之諸組件。一雷射二極管發射器1 7 6較佳為安裝 在第一支架1 72内’供發射一光束丨78。雖然對本發明無"關 緊要’雷射二極管發射器丨76與一受調節電源電路及」'’可 聚焦準直透鏡構成整體，並發射一在6 7 0毫微米波長之可 見光束。光束178予以導向一相對於光束178成45。取向之

第28頁 467 86 3 五、發明說明（24) 分束器180，致使光束178之第一部份182反射越過中央孔 徑175 ’及光束178之第二部份184透射通過分束器180。 在口板102上’在一設在第二支架丨74之晶圓存在感測器 186内接收光束部份182。如先前所說明，當口板1〇2向上 移動’或晶圓卡匣向下移動時，晶圓存在感測器丨86能檢 測在卡匣内之每一晶圓之高度位置。光束部份丨8 2及感測 器1 8 6也可用以自一特定插槽檢測有十字形切口之晶圓， 及無晶圓。 來自卡匣存在感測器1 8 6之資訊可較佳為傳送至控制電 路，並儲存至記憶體内’以供晶圓標繪。儲存之資訊可供 電腦用以使拾取及置放機器人準確定位，以供取回晶圓， 而不損及晶圓。 通過分束器180之光束部份184 ’在與分束器187接觸 時’被進一步劃分。分束器187予以提供成一角度，俾反 射光束之一部份188，成一角度越過在口板之中央開口 175 ’並透射一部份190通過。在一提供在第二支架174之 卡匣插槽感測器1 9 2接收光束部份1 8 8，該感測器1 9 2予以 對準，以接收光束部份1 8 8。光束部份1 8 8予以導引越過在 口板之中央開口 1 7 5，俾在卡匣通過晶圓支承插槽之一部 份’該等插槽予以提供為將晶圓支承在--^匣内。如以上 所說明’當口板102向上移動或口門1〇4向下移動時，光束 部份1 88及卡匣插槽感測器1 92能檢測一特定卡匣插槽之精 確高度位置。.來自卡匣插槽感測器1 9 2之資訊可傳送至控 制電路，並儲存在記憶體，以供相槽標繪，因而—拾取及

第29頁 467863 五、發明說明（25) 置放機器人可位於使晶圓回至在特定卡匣插槽之巳知高度 之卡匣。 在卡匣内之晶圓，習知予以固持在其在卡匣内之適當位 置’同時卡匣予以密封在莢内。如果例如當口板或口門移 動時’裝置受到震動’ 一個或多個晶圓可能自卡匣不適當 凸起。而且，在拾取及置放機器人自處理工具傳送晶圓至 卡匣之情形，機器人可能不完全使晶圓安置在其各別插槽 内’並且一個或多個晶圓可能卡匣凸起。 因此’透射通過分束器187之光束部份190被自鏡194反 射，其一起反射光束部份190後退180。越過孔徑175之一 箣面區段’於是在晶圓凸起部感測器1 9 6内接收光束部份 1 9 0。當口板及口門向上及向下移動時，光束部份丨9 〇及晶 圓凸起部感測器1 9 6 —起檢測可能凸起超過卡匣前面之任 何晶圓。在一凸起之晶圓啟動感測器丨9 6時，電腦導致一 晶圓座機構（未示）使不在位置晶圓移動至其在卡匣内之適 當位置。光束部份1 9 0及晶圓凸起部感測器丨9 6可另用以檢 測一卡®存在於口門之頂部’如以上所說明，該資訊可予 以轉送至控制電路。 雖然以上業已說明光學檢測器系統之較佳實施例，但請 予瞭解，可提供其他感測機構，供檢測晶圓之位置，並允 許晶圓標繪。例如，I R (紅外線）或隔離光束發射器'' (block-the-beam emitters)及接收器可替代自二極管 及上述感測器所射出光束之有些或所有部份β另外， 用視頻照相機，諸如一種電荷耦.合顯示器（CCD)照相機。

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五、發明說明（26) 重要的是’自雷射二極管176所射出光束之每一部份 際水平平面行進。因此模組式驅動總成21 〇之一項貫 為能使口板升高或使口門降低通過連續水平平面色’ 行於晶圓之平面表面。 貫際平 雖然本發明業經在本案予以詳細說明，但, 發明不限於本案所揭示之實施例。精於此 予瞭解，本 作成各種變化，代替及修改，而不偏離如後 A者可對其 圍所說明及界定之本發明之精神或範圍。附申請專利範

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Claims (1)

1. 4 67 86 3 六、申請專利範圍 1. 一種方便在莢與加工 置，該容器包括一莢門/、之間傳送工件承載卡匣之裝 一基座； 及—莢外殼，該裝置包含： —加接至該基座之樞架； 一平移總成，包括—At' ’ 器； 此相對於該框架垂直平移之承載 一口板，能支承莢外暫，、， 以相對於框架垂直平"亚且忒口板能加接至承載器， -口門，能支承笑Γ並且該口板能固定加接至框架； 相對於框架垂直平# *，且該口門能加接至承載器，以 以及 罝干移，並且該口門能固定加接至基座； 1置如將直口板〃或口門加接至承載器。 送工件承載卡匣之步晋、方便在爽與加工工具之間傳 架’並且供將口板ί 口門f:該：板予以固定加接至框 至承载器。 —]加接至承載器之裝置將口門加接 送= 項装方便在笑與…具之間傳 座，並且供將口板或v門力=門予以固定加接至基 至承載器。 次門加接至承載器之裝置將口門加接 送3===1項’方便在英與加工工具之間傳 小型環境。 、置’另包含一在基座與口板間延伸之 申喷專利軏圍第1項，方便在莢與加工工具之間傳

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   送工件承載卡匣之裝置 移。 6 ·如申請專利範圍第1 送工件承載卡g之裝置 點樞轉。 '、中。亥口門能相對於基座水平平 員方便在莢與加工工具之間傳 〃中"亥口門能繞一在基座之樞軸 匣’並供自工件承載 以供傳送離開該裝 7.—種裝置，供容納一工件承 卡厘内提供工件承載卡匣及/或工件 置’該裝置包含： 一基座； 一加接至該基座之框架； It:總；力，=括一能相對於框架垂直平移之承載器； …I，二承載器，以相對於框架垂直平移，並 v人 板此固疋加接至框架； ’亚且該口門能加接至承 並且該口門能固定加接至 、一 口門，能支承工件承載卡匣 載益，以相對於框架垂直平移’ 基座；以及 裝置，供將口板及口門之一加接至承載哭。 8.如申請專利範圍第7項之裝£ ’供容：一工件承載卡 匣，亚供自工件承載卡匿内提供工件承载卡昆及/或工 件，以供傳送離開該裝置，其中該裝置予以安裝至一加工 工具，供處理工件，該裝置提供工件承载卡匠及/或工件 至加工工具。 9·如申請專利範圍第7項之裝置’供容納一工件承載卡 匣，並供自工件承載卡匣内提供_工件承載卡匣及/或工

   467863 六、申請專利範圍 一 供傳运離開該裝置，其巾該裝置為—可獨立應用單 淨1〇.並如二請專利範圍第9項之裝置’供容納-工件承載卡 ’八工件承載卡匣内提供工件承載卡£及/¾ I 件’以供傳送離開該裝置，立 I s 次工 及/或工件至一作聿/置其中4灰置柃供工件承載卡厘 r廿Λ 圍第7項之裝置’供容納一工件承截丰 g 、’ί、^工件承載卡匣内提供工件 栽卡 -卡ϋ承載容器内載卡…容納在 載卡匠自卡®承載容器分開：装置。括機構，供使工件承 12.如申請專利範圍第7項之〜 E ’並供自皇工件承载卡昆内提供工件承；载卡 件’以供傳送離開該裝置 5及/或工 該裝置，而無圍繞其之容器件承載卡匣予以容納在 1 3.如申請專利範圍第7項之 + 匣，並供自工件承載卡:置仏谷納一工件承載卡 件，以供傳送離開該裝置，φ、=件承載卡匣及/或工 爭移。 凌置，其中該口門予以安裝為供水平 :，以供傳送離載…… 於該平移總成.，供使口門垂：。垂直驅動總成’獨立 15·如申請專利範圍第7項之裝置，供容納一工件承載卡

   第34頁 467863 T、申請專利範圍 匣，並供自工件承載卡匣内提供工件承載卡匣及/或工 件，以供傳送離開該裝置，另包含一托座，供將口板安裝 至承載器。 1 6，如申請專利範圍第7項之裝置，供容納一工件承載卡 匣，並供自工件承載卡匣内提供工件承載卡匣及/或工 件，以供傳送離開該裝置，另包含一臂，供將口門安裝至 承載器。

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