專利名稱：設有晶片輸送機械臂用嵌入座的大氣壓下晶片輸送模件及其實施方法
技術領域：
本發(fā)明大體上是關于一種半導體工藝設備的工藝模件(module)間的晶片輸送，尤其是關于用來建立該設備的特定模件及其實施方法，使在減少該設備所占面積的同時，得以實施在半導體工藝設備各個工藝室之間的晶片輸送。
背景技術：
在半導體裝置的制造中，工藝處理室之間相互接合以輸送晶片或襯底(例如，在互連的工藝室之間輸送)。這般的輸送通過用來移動晶片的輸送模件來運作，例如，可通過互連的工藝室的相鄰壁部中所設置的狹縫或接口來予以輸送。舉例而言，輸送模件大多與各種襯底處理模件來合并使用，可包括半導體蝕刻系統(tǒng)、原料沉積系統(tǒng)、及平板顯示蝕刻系統(tǒng)?；趯崈舫潭群透咛幚砭鹊男枨笥鷣碛?，在處理步驟期間及處理步驟之間，已經(jīng)愈來愈有必要降低人為介入的互動干擾程度。此類的需求，已經(jīng)部分符合了作為中界工藝設備采用的真空輸送模件的運作方式(基本上維持在一較低氣壓的狀況，例如，真空狀況)。通過一例子來說明，一真空輸送模件可實質(zhì)地裝設在儲存有襯底的一個或更多超凈儲存設施、以及可正確地處理襯底(例如，蝕刻或沉積)的數(shù)個襯底處理模件之間。依據(jù)這種方式，當需要一襯底來加以處理時，位于輸送模件中的機械臂可被用來從儲存設施中拿取一選取好的襯底，并將其放置到數(shù)個工藝(處理)模件中的一個。
如熟悉此技術領域的技術者所熟知，在數(shù)個儲存設施和工藝模件用來“輸送”襯底的輸送模件的裝配，常被視為一種”多室工具結構”系統(tǒng)。圖1A即描述一典型的半導體工藝多室結構100，其用來說明與一真空輸送模件106相互聯(lián)系的各種工藝室。真空輸送模件106與三個工藝模件108a-108c相連接，而這三個模件可個別最佳化以施行各種工藝。藉由一范例說明，工藝模件108a-108c可被用來執(zhí)行變壓器耦合等離子體(TCP，Transformer Coupled Plasma)襯底蝕刻、分層沉積、和/或濺射。
與真空輸送模件106相連的是一載入鎖(load lock，載入室)104，其可用來將襯底導入真空輸送模件106中。載入鎖104可連接到一收納有襯底的超凈室102。載入鎖104除了供作拿取及供應的機構之用，也可當作真空輸送模件106和超凈室102之間的壓力變化介面。因此，當超凈室102維持在大氣壓力狀態(tài)下，真空輸送模件106可保持一定壓力(例如，真空)。為了符合與日俱增的潔凈需求和高處理精度，通過機械臂110將晶片從超凈室102傳送到載入鎖104，以減少在處理步驟期間和處理步驟之間的人為介入干擾程度。
圖1B說明了沿著一軌道112而架設的以前技術的機械臂110，該軌道位于設置在超凈室102中的晶片盒114和兩個載入鎖104間。具有晶片盒114和機械臂110的超凈室102維持在大氣壓力的狀態(tài)下，故這些元件可被視為大氣壓下輸送模件116的元件。機械臂110可在兩端部118a和118b之間沿著線性的軌道而橫向移動，以將晶片120筆直地從晶片盒114中移出。亦即，在移出晶片120期間，該晶片120必須與在Y軸方向延伸的晶片輸送軸122校齊。該校齊的傳輸動作已被使用來避免像過去在晶片傳送期間欲控制機械臂所遭遇到的困難，例如，在機械臂于延伸運動中被移動的同時，機械臂基部也在一垂直軸上旋轉(θ運動)。
該載入鎖104對立于晶片盒114而架設，且其具有的前端面或晶片輸送面124與軌道112平行并在x軸方向延伸。通常，在機械臂110(此處也可為軌道112)和載入鎖104之間必須要有一最小距離(此距離沿著載入鎖104的晶片輸送軸122)以供傳輸晶片120之用。該最小距離是指，在位于機械臂旋轉中心軸126上的機械臂110沒有旋轉的狀態(tài)下，機械臂110用來將一晶片108筆直地傳送到一載入鎖部的最小距離，該最小距離可被視為一晶片輸送距離，或晶片進料距離。該晶片進料距離是以尺度線127來加以描述，該尺度線127具有互為反向的兩個箭頭且在軌道112和載入鎖104的前端面124之間延伸。該晶片進料線，或尺度線127，在與晶片輸送軸122平行的Y軸方向中延伸且尺度線127和晶片輸送軸122都跟軌道112和x軸垂直。
機械臂軌道122的大小和機械臂軌道122的潤滑需求，已經(jīng)導致機械臂軌道112在Y軸方向中相對地太長的問題。同樣地，因為軌道122的潤滑劑暴露于外，使得其在超凈室102中變成一個骯臟的元件。另外，晶片輸送距離127的長度必須能將機械臂100或軌道112和載入鎖104的前端面124加以隔離。以往，整個晶片進料距離的長度，或在Y軸方向延伸的尺度線127長度，一直都是介于軌道112和晶片輸送面124之間。合并大氣壓下輸送模件116和真空輸送模件106的占地面積通常是通過這些模件116和106所占的底層面積來加以定義，因此該占地面積是與沿著X和Y軸的底層面積范圍成比例。因此，在X軸方向中相對而言較長的軌道112長度，以及在Y軸方向中延伸的整個晶片輸送距離127，合力構成這些模件106和116的占地面積大小。如圖1B和1C所示，在Y軸方向中，占地面積尺度線130的長度決定了占地面積的大小。舉例而言，可觀察到，在Y軸方向中延伸的整個晶片輸送距離127的長度為占地面積尺度線130的一部份。論及建構并維護此般設備的超凈運作環(huán)境所增加的成本費用，則極需減少其所導致的占地面積大小。另外，如果設備的占地面積可以更小，生產(chǎn)量即可在具有同樣大小的超凈室空間的情況下增加。
回顧以上所述，所需要的，是一種不需要軌道存在(該軌道的相對長度在Y軸方向中較長)的機械臂，且該機械臂沒有軌道潤滑的問題。同樣地，因為存在一晶片輸送距離的最小長度(其必須將機械臂和載入鎖的晶片輸送面予以隔離)，故需要一種能避免整體最小長度在Y軸方向中延伸的方式，舉例而言，如此在Y軸方向中延伸的占地面積尺度線130的長度就不會包括該整體最小長度。另外，在將晶片輸送到載入鎖的操作中，在機械臂從延伸運動中被移動的同時，不需要旋轉位于垂直軸上的機械臂基部。

發(fā)明內(nèi)容
廣泛而言，本發(fā)明是通過將一載入鎖晶片輸送面以一銳角相對于占地面積尺度線而設置，以滿足以上的需要，使占地面積尺度線的長度不會包括晶片輸送距離(其用來將機械臂和載入鎖的晶片輸送面予以隔離)的整體最小長度。
當兩個相鄰的載入鎖被設置以便和機械臂合并使用，兩個載入鎖晶片輸送面則定義了一嵌入座，也可說是被嵌入，其中各個晶片輸送面以一銳角而相對于占地面積尺度線。此外，本發(fā)明更設置了一旋轉用所架設的的機械臂(該旋轉位置相對于晶片盒和被嵌入的載入鎖晶片輸送面是為固定的)以符合以上的需求，通過此般配置，可避免機械臂軌道的使用。同樣地，雖然該固定位置是以最小晶片輸送距離來與兩個晶片輸送面中的每一面予以隔離，因為這些輸送面成一銳角，故僅有一部份(非全部)的最小晶片輸送距離包含于(或延伸于)占地面積尺度線的長度(或方向)中。
本發(fā)明通過由將機械臂的至少一部分設置在由相鄰載入鎖晶片輸送面所形成的嵌入座中，以達到這些結果，而在將晶片傳送到載入鎖期間，于機械臂在延伸運動中被移動的同時，并不需要旋轉位于垂直軸上的機械臂基部。
將載入鎖晶片輸送面以銳角產(chǎn)生嵌入座的結果，使得數(shù)個模件的占地面積大小可實質(zhì)地減小，其中占地面積的至少一個面的大小可如以下說明來予以最小化。同時，因為機械臂的至少一部份是位于該嵌入座中，該機械臂可僅以較為簡單的延伸運動來操作，以將晶片傳送到載入鎖中，如此可避免更多由機械臂的旋轉和延伸運動所合并而產(chǎn)生的問題。
本發(fā)明的其它實施樣態(tài)和優(yōu)點，在參考以下的詳細說明及隨附圖式，并通過本發(fā)明的原理的實施例來加以說明后，當可更加明白。
具體實施例方式
于此描述的發(fā)明，其在實質(zhì)上可減小一多室工具結構系統(tǒng)的占地面積大小，并使系統(tǒng)的前端機械臂僅以較簡單的延伸和旋轉運動來操作以將晶片傳送到一載入鎖中。本發(fā)明按照提供載入鎖的至少一個晶片輸送面而加以說明，該載入鎖以一銳角而相對于占地面積尺度線，使占地面積線度并未包括晶片輸送距離(其必須用來將機械臂和載入鎖的晶片輸送面予以隔離)的整體最小長度。本發(fā)明尤針對兩個載入鎖的晶片輸入面、以及將該晶片輸送面相對于占地面積尺度線而定位的方法而加以說明。然而，很明顯的，對熟悉此技術領域的技術者而言即使缺乏這些具體詳細說明的部分或全部內(nèi)容的情況下本發(fā)明亦可實施。
參考圖2A，本發(fā)明通常包括有一半導體工藝多室工具結構系統(tǒng)200，其具有一真空輸送模件202；至少一個載入鎖204(或晶片輸送套)及一大氣壓下輸送模件206，用來將襯底(或晶片208)從一個或更多晶片盒210中傳送到載入鎖204中。在較佳狀況下，兩個相鄰載入鎖204分別設置在真空輸送模件202的相鄰的個別兩面上，同時大氣壓下輸送模件206包括至少兩個晶片盒210和架設在固定旋轉軸214上的前端機械臂212。各個載入鎖204都具有一晶片收納面216，該收納面可通過一設置其上的開口218而傳送晶片208。每個開口218可籍由一閘閥(或門閥)220來關閉。機械臂212沿著一晶片輸送軸222而經(jīng)由開口218來傳送晶片208，該晶片輸送軸222相對于開口218而設置于中央部位并垂直于晶片收納面216。晶片208從載入鎖204被輸送到真空輸送模件202。該模件202也包括一安裝于中心軸224的機械臂(未顯示)。
將圖2A視為一平面圖，大氣壓下輸送模件206和真空輸送模件202的合并占地面積通常是由這些模件202和206所占的底層面積所定義。該占地面積與沿著X和Y軸的底層面積范圍成比例。因此，欲嘗試將多室工具結構系統(tǒng)200的占地面積大小減小，將模件202或206的尺度X或Y中的至少一個減小是很重要的。
舉例而言，欲減小多室結構系統(tǒng)200的占地面積大小，本發(fā)明即減小了模件202和206在Y軸方向的尺度大小值。欲說明在Y軸方向中的此般尺度減小情形，可參考與Y軸平行而延伸的占地面積尺度線228。
圖2B說明大氣壓下輸送模件206、載入鎖204和工藝室是如何連接到輸送模件202。在這個圖式中，載入鎖以如上所述的角度A相對于占地面積尺度線228而定向。
圖3顯示占地面積尺度線的范圍(或數(shù)值)的一部份。該部分介于中心軸224和固定機械臂旋轉軸214之間，并以尺度大小230來表示。載入鎖204的晶片收納面216的方向可根據(jù)相對于占地面積尺度線228的晶片輸送軸222的方位來加以說明。從上述說明中注意到，在機械臂110(或軌道112)和載入鎖104之間必須存在一最小距離(該距離沿著以前技術的載入鎖104的晶片輸送軸122)以供晶片120傳輸用。該最小距離，位于機械臂中心軸上的機械臂沒有旋轉情形下，機械臂所需的用來將晶片108筆直地傳送到載入鎖開口的最小距離(無論在以前技術機械臂或本發(fā)明的機械臂皆然)。
該最小距離被視為晶片輸送距離，或晶片進料距離，且由具有兩個反向箭頭、并在軌道112和載入鎖104的晶片輸送面124之間延伸的尺度線127來加以描述。該以前技術的尺度線127在與晶片輸送軸122平行的Y軸方向上延伸，同時尺度線127和晶片輸送軸122都與軌道112和X軸垂直。
在本發(fā)明中，基于某些理由，也存在有一晶片進料距離，其如圖3的尺度大小所示。該晶片進料距離以參考標號127表示(以尺度大小127表示的)，且該距離乃是在位于固定旋轉軸214上的機械臂212沒有旋轉的情形下，機械臂212用來將晶片108筆直地傳送到開口218所需的最小距離。圖2和3顯示，晶片輸送軸222與載入鎖204的各晶片收納面216垂直，并與尺度線127的方向平行。同樣地，該最小晶片進料距離127系介于機械臂212(從固定旋轉軸214估算)和有晶片208載入的各個載入鎖204的晶片收納面216之間。
有鑒于在圖1C中以前技術的尺度線127在Y軸方向中延伸，舉例而言，本發(fā)明可減少在模件202和206的Y軸方向的最小晶片進料距離127的有效數(shù)量(或數(shù)值)。就細節(jié)而言，在模件202和206的Y軸方向的最小距離127的有效值可減少，而其中晶片輸送軸222以一角度A相對Y軸而延伸。圖3顯示晶片輸送軸222以角度A延伸的結果。首先，該最小距離127維持著固定旋轉軸和各個晶片收納面216之間的最小值。同樣地，各個晶片輸送軸222與其相對的晶片收納面216保持垂直。角度A的效應即是，以最小距離127為基礎的尺度大小230的一部份232的值，可利用sinA函數(shù)(角度A的正弦函數(shù))的方式來減少。因此，由尺度大小238和尺度230的一部分232所組成的尺度大小230，可具有一較小的數(shù)值，其可直接減小模件202和206的占地面積226大小。
“最小化”這個字眼是用來描述此般效應在介于機械臂軸214和中心軸224之間的占地面積尺度線228(和尺度大小230)的數(shù)值上所造成的影響。根據(jù)圖2A和3顯示，本發(fā)明的一結果是包括一比晶片進料距離127的全長還短的占地面積尺度線228。就細節(jié)而言，因為收納面216是以一銳角A而相對于占地面積尺度線228，當晶片進料線127被垂直地投影到占地面積尺度線228時，其投影結果乃為尺度230的一部分232的數(shù)值。尺度230的一部分232是一個經(jīng)投影后的晶片進料距離，也可被視為投影晶片進料距離232。換而言之，如圖2A中所示，因為角度A的緣故，投影晶片進料距離(或尺度230的一部分)232比原先的晶片進料距離127的數(shù)值來得小，且該距離232的數(shù)值隨著角度A的正弦函數(shù)而改變。“最小化”這個字眼用來表示本發(fā)明的一實施樣態(tài)，在某方面而言，指至少比原有晶片進料距離127還短的投影晶片進料距離232，而其所減少的距離量則與角度A(晶片輸送軸222相對于占地面積尺度線228的角度)的正弦成比例。
“最小化”這個字眼也表示投影距離232的最小值，亦即，該減少量的最大值，舉例而言，其可利用將晶片收納面216以角度A(如45°)的數(shù)值相對于占地面積尺度線228轉向而得。由包括投影晶片進料距離232的占地面積尺度線228(而非整體晶片進料線127)，加上一第二距離238，則距離230可擁有約43.4英寸的數(shù)值，舉例而言，該距離可比占地面積尺度線130還短3或4英寸。
舉例而言，一典型的真空輸送模件202和大氣壓下輸送模件206可具有一約為11.6英寸的晶片進料距離127。舉例而言，將晶片收納面216以約45°的角度來予以定向，該投影距離232約為8.2英寸，其與晶片進料距離127的原始數(shù)值相比約減少了3.4英寸。
在本發(fā)明的另一實施例中，載入鎖204可用一對240載入鎖204來說明的，在該對240載入鎖204中，載入鎖204具有一明顯的位置相互關系。尤其，該對240載入鎖204中的各個載入鎖204都具有一晶片收納面216，一收納面216相對于另一收納面216而設置以用來定義一嵌入座248。另外，圖2和3顯示至少有一部份位于嵌入座248內(nèi)的前端機械臂212。
“嵌入座”這個字眼用來說明該對240載入鎖204的收納面216之間的相互關系以及其與機械臂旋轉軸214和機械臂212的關系。圖2A顯示收納面216以一角度相對于彼此的設置情形。圖3則將該角度定義為角度N，其為角度A的兩倍大。角度A在較佳狀況下是一個銳角，且最好約為45°。需了解，角度N在較佳狀況下為一銳角，而且最好是約為90°(亦即，45°的兩倍)。由于收納面216以一角度N相對于彼此而設置，故兩收納面216被稱之為定義一嵌入座248。圖3即描述嵌入座248為一介于兩相對收納面216間的空間，且通常具有一由深度D和寬度W所定義的三角形橫剖面。
當機械臂212有至少一部份位于嵌入座248內(nèi)，亦即，其有部分位于兩收納面216之間所形成的一般為三角形的空間內(nèi)(例如，如圖2和3所示)，機械臂212則被稱之為“被嵌入”。機械臂212被嵌入的結果(亦即，至少有一部份位于嵌入座248內(nèi))可減少占地面積尺度230的大小，亦即，可達到上述“最小化”的目的。換而言之，與整體晶片進料尺度127的數(shù)值相比較，占地面積尺度230的一部分232在Y軸方向的數(shù)值可變小。另外，機械臂212被架設來作為在機械臂軸214上的旋轉用，該架設位置相對于晶片盒210和被嵌入的晶片輸送面216是固定的，如此可以避免機械臂軌道112的使用。
圖4顯示裝設有基部260以作為旋轉軸214的旋轉用的機械臂212。該機械臂212可采美國麻州卻爾斯福特市(Chelmsford)的布魯克自動化公司(Brooks Automation，Inc.)所生產(chǎn)制作，型號為MAG-7者。該機械臂212具有數(shù)個樞轉連桿262，以及一末端連桿262-1，其用來支撐可支撐晶片208的支撐部266。數(shù)對相鄰的連桿262系以可樞轉的方式彼此連接。一驅動裝置268在旋轉軸214上的基部260旋轉以改變第二連桿262-2的角位置。一旦達到預期的角位置，驅動裝置268即停止在旋轉軸214上的基部260的移動，且接著可令連桿262來施行一延伸運動，該延伸運動為有晶片208置于其中央并沿著晶片輸送軸222而移動的線性運動。在延伸運動期間，連桿262將支撐部266(有時可被視為一末端操縱裝置)定位以經(jīng)由開口218而沿著晶片進料軸222移動，并進入如圖2A所示的載入鎖204中。舉例而言，該驅動裝置268可包括一系列的鋸齒帶272和轉軸274。一第一轉軸274-1驅動一第一鋸齒帶272-1來轉動末端連桿262-1。一第二轉軸274-2則驅動一第二鋸齒帶272-2來旋轉支撐部266。欲將晶片208從晶片盒210中移出，該驅動裝置268，在操作轉軸274和鋸齒帶272使得延伸運動在機械臂旋轉軸上保持不動以將晶片供應到載入鎖之一的同時，會導致基部260在旋轉軸214上旋轉(θ運動)。因此機械臂的移動是一種協(xié)調(diào)動作，其中其路徑乃是由旋轉和延伸所共同定義的曲線形式。
本發(fā)明的另一實施例是根據(jù)前端機械臂212來配置載入鎖204的方法，其系用來從大氣壓下輸送模件206的兩個晶片供應晶片盒210之一來將晶片208傳送到真空輸送模件202中。晶片盒210是與機械臂旋轉軸214有一段距離的晶片盒軸280而裝設。如圖5所示，該方法包括一設置兩個載入鎖204的操作步驟。每個載入鎖都具有一收納面216，該收納面216通常是平面且設有一開口218以使晶片208進入載入鎖204。在操作步驟302中，第一載入鎖204裝設在占地面積尺度線228的一側，就如圖2A中所看到的左側。第一載入鎖204的裝設，伴隨著以一個銳角相對于占地面積尺度線228的收納面216。在操作步驟304中，一第二載入鎖204裝設在占地面積尺度線228的第二側。第二載入鎖204是以一第二銳角相對于占地面積尺度線228而裝設。該第二側可在占地面積尺度線228的右手邊，如圖2A所示，即為左側的對面。圖2A顯示，操作步驟302和304的配置足以定義第一和第二載入鎖204的收納面216的平面交叉線，使該交叉線可和占地面積尺度線228重疊。
圖6顯示根據(jù)前端機械臂212來配置載入鎖204的方法的另一實施例，其是用來從大氣壓下輸送模件206的兩個晶片供應晶片盒210之一來將晶片208傳送到真空輸送模件202中。一操作步驟310定義了與第一(左側)載入鎖204的收納面216平面垂直的第一晶片輸送軸222，其中該軸位于第一載入鎖204的開口218的中間。一操作步驟312則定義了與第二(右側)載入鎖204的收納面216平面垂直的第二晶片輸送軸222，其中該第二軸222位于第二載入鎖204的開口218的中間。一操作步驟314則將第一和第二晶片輸送軸222延伸至與旋轉軸214的交叉處。一操作步驟316則是將占地面積尺度線228經(jīng)由第一和第二晶片輸送軸222的交叉處而延伸，亦即穿越旋轉軸214。在較佳狀況下，操作步驟310和312的配置可使得第一銳角A在實質(zhì)上與第二銳角A相等。在更理想的狀況下，第二和第二銳角A約為45°。
圓7顯示根據(jù)前端機械臂212來配置載入鎖204的方法的另一實施例，其是用來從大氣壓下輸送模件206的兩個晶片供應晶片盒210之一來將晶片208傳送到真空輸送模件202中。在操作步驟330中，設有一前端機械臂212，該機械臂212包括一架設來作為旋轉軸214的θ運動的基部260。在一操作步驟332中，支撐端部266是通過連桿262-2和262-1而裝設于基部260上，該步驟并設有數(shù)個連桿262-1和262-2，第一連桿262-2以樞轉的方式而裝設在基部260上，而第二連桿262-1以樞轉的方式而裝設在第一連桿262-2上。在操作步驟334中，基部336在旋轉軸214上旋轉，以移動相對于個別基部260的第一和第二連桿262-2和262-1以及支撐端部266，并移動第二連桿262-1以從晶片盒210之一取得一晶片208。在操作步驟336，在延伸支撐端部266以將晶片208輸送到載入鎖204之一的當時，該基部260相對于旋轉軸214而維持靜止不動。
圖8顯示根據(jù)前端機械臂212來配置載入鎖204的方法的另一實施例，其是用來從大氣壓下輸送模件206的兩個晶片供應晶片盒210之一來將晶片208傳送到真空輸送模件202中。在操作步驟340中，設置有占地面積尺度線228，并與機械臂旋轉軸214相交。在操作步驟243中，每個載入鎖204的個別收納面216與機械臂旋轉軸214之間相隔著一晶片進料距離127；其中每個晶片進料距離127沿著晶片進料軸214來測量，該進料軸從與個別收納面216垂直的旋轉軸214開始延伸。該兩個晶片進料距離127彼此相等，且各個收納面216是以相同的銳角A相對于占地面積尺度線228而設置。在操作步驟344中，因為基部260相對于旋轉軸214為靜止不動的，故驅動裝置268即足以造成沿著個別晶片進料軸222的個別支撐端部266的延伸運動，使在沒有基部260的θ移動的情況下，將晶片208定位于個別的載入鎖204中。
雖然基于容易了解的目的，上述發(fā)明已經(jīng)被詳細地說明過，但很明顯地，本發(fā)明的特定改變和修改可在符合隨附申請專利范圍的范疇內(nèi)來加以實施。因此，本實施例是例釋性的，而非對本發(fā)明所加的限制，同時本發(fā)明并未局限于此處所提到的細節(jié)，但可在不違背于隨附申請專利范圍的范疇和等效設計的原則下予以修改。


本發(fā)明在參考隨后的詳細說明和隨附圖式后將會更容易了解，其中相同的參考標號代表相同的結構元件。
圖1A描述一典型以前技術的半導體工藝多室工具結構，其說明了一與真空輸送模件相聯(lián)系的大氣壓下輸送模件其中一載入鎖系用來收納將傳送到真空輸送模件的晶片。
圖1B描述一軌道上的典型機械臂，其是用來將晶片從一晶片盒輸送到載入鎖。
圖1C為用來說明如圖1B中所示的元件大小的示意圖，包括介于軌道和載入鎖晶片輸入面之間的晶片輸送距離(其是平行于模件的占地面積尺度線方向而延伸)的整體長度。
圖2A為根據(jù)本發(fā)明的實施例而實施的半導體工藝多室工具結構的平面圖，說明一用來在固定軸上旋轉而裝設的機械臂，同時該機械臂的至少一部份位于一嵌入座中，而該嵌入座則是由以彼此間一銳角相對于該結構的模件占地面積尺度線而設置的載入鎖的相鄰兩面所定義。
圖2B說明一根據(jù)本發(fā)明之一實施例而實施的多室結構圖，其中數(shù)個工藝模件都連接到一共同的輸送模件。
圖3顯示如圖2A所示的元件大小尺度的示意圖，包括介于機械臂旋轉軸和載入鎖晶片輸送面之間的晶片輸送距離的整個長度，該載入鎖以一銳角相對于占地面積尺度線的方向而延伸，其中相鄰載入鎖的兩晶片輸送面定義了機械臂的嵌入座。
圖4是從圖2A(其描述將晶片從晶片盒移出的機械臂)中沿著直線4-4取一剖面而成的示意圖。
圖5-8描述相對于前端機械臂來裝配本發(fā)明的載入鎖的方法的各式操作。
符號說明100一半導體工藝多室結構102一超凈室104一載入鎖106一真空輸送模件108a-108c一工藝模件110一機械臂112一軌道114一晶片盒116一大氣壓下輸送模件118a，118b-軌道兩端120-晶片122一晶片輸送軸124一晶片輸送面126一機械臂旋轉中心軸127一尺度線130一占地面積尺度線200一半導體工藝多室工具結構系統(tǒng)202一真空輸送模件204一載入鎖206一大氣壓下輸送模件
208一晶片210-襯底212一前端機械臂214一固定旋轉軸216一晶片收納面218一開口220一閘閥222一晶片輸送軸224一中心軸228一占地面積尺度線230一尺度大小232-尺度230的一部份238一尺度大小248一嵌入座260一機械臂基部262-樞轉連桿262-1一末端連桿262-2一第二連桿266一支撐部268一驅動裝置272一鋸齒帶274一轉軸274-1-第一轉軸274-2-第二轉軸280-晶片盒軸D-深度W-寬度
權利要求
1.一種大氣壓下輸送模件，用來將半導體晶片輸送到真空輸送系統(tǒng)，該真空輸送系統(tǒng)具有一中心系統(tǒng)軸；該模件和該系統(tǒng)具有一占地面積，其用來定義該模件和該系統(tǒng)所占的面積，該大氣壓下輸送模件包含有一晶片供應裝置，其用來支撐將被傳送到該真空輸送系統(tǒng)的晶片，該晶片供應裝置具有一中心供應軸該系統(tǒng)的占地面積與介于中心系統(tǒng)軸和中心供應軸之間的距離成比例，而該距離是沿著從該中心系統(tǒng)軸延伸到該供應軸的占地面積尺度線來測量；及一晶片輸送套，其具有一晶片收納面，該收納面設有一開口以從晶片供應裝置來收納晶片；該晶片收納面以一晶片進料距離來與該中心供應軸隔離，而該晶片進料距離以垂直的方式相對于該晶片收納面而被測量；該晶片收納面以一銳角(A)相對于該占地面積尺度線來定向，因此當給定的晶片進料距離被投影到占地面積尺度線上時，該被投影的給定晶片進料距離值會比整個原有的給定晶片距離值來得小，使占地面積尺度線的數(shù)值可以最小化。
2.如權利要求1的大氣壓下輸送模件，其特征在于，一沿著晶片供應軸而延伸的晶片進料線與晶片收納面垂直并穿越該收納面而延伸，其中該晶片供應裝置設有一機械臂，其具有一與中心供應軸重疊的旋轉軸，該機械臂具有數(shù)個樞轉連桿，該連桿的末端支撐著一個端部，而相鄰的一對連桿以可樞轉的方式彼此連接，使該連桿基于機械臂在旋轉軸上保持靜止不動的情況下，可將端部予以定向以進行沿著晶片進料線到晶片輸送套中的移動。
3.如權利要求1的大氣壓下輸送模件，其特征在于該銳角(A)約為45°。
4.如權利要求1的大氣壓下輸送模件，其特征在于該晶片輸送套為第一晶片輸送套；且其中該銳角為第一銳角；該大氣壓下輸送模件更包含有第一晶片輸送套，其裝設在占地面積尺度線的一側；及第二晶片輸送套，該第二晶片輸送套配置在占地面積尺度線的一側，該處位于裝設有第一晶片輸送套的一側對面，該第二晶片輸送套具有一第二晶片收納面，該收納面設有一第二開口以收納來自晶片供應裝置的晶片；該第二晶片收納面以一給定的晶片進料距離來與中心供應軸予以隔離，而該晶片進料距離以垂直的方式相對于第二晶片收納面被測量而得；該第二晶片收納面以一第二銳角相對于該占地面積尺度線而定向，第二銳角和第一銳角相等，以致于當?shù)诙斔吞椎慕o定晶片進料距離被投影到該占地面積尺度線時，該第二晶片輸送套的被投影的給定晶片進料距離會比第二晶片輸送套的整個原先給定的晶片進料距離來得小，使該占地面積尺度線的數(shù)值可以最小化。
5.如權利要求4的大氣壓下輸送模件，其特征在于介于第一晶片收納面和第二晶片收納面之間的角度(N)其值約為90°；該第一晶片收納面和第二晶片收納面可形成一嵌入座；且晶片供應裝置的至少一部份位于嵌入座中。
6.如權利要求4的大氣壓下輸送模件，其特征在于該晶片供應裝置為一具有一基部和一旋轉軸的機械臂且該機械臂基部的至少一部份裝設在該嵌入座中。
7.一種大氣壓下輸送模件，用來將半導體晶片輸送到真空輸送系統(tǒng)，該真空輸送系統(tǒng)具有一中心系統(tǒng)軸；該模件和該系統(tǒng)具有一占地面積，其用來定義該模件和該系統(tǒng)所占的面積，該大氣壓下輸送模件包含一對載入鎖，各個載入鎖具有一收納面，該收納面設有一開口來收納晶片，而各收納面如此般相對于彼此而設置以定義一嵌入座；及一前端機械臂，該機械臂的至少一部份位于該嵌入座中，而前端機械臂具有一用來抓持晶片的末端操縱裝置，且晶片經(jīng)由該對載入鎖之一被輸送到真空輸送系統(tǒng)中。
8.如權利要求7的大氣壓下輸送模件，其特征在于該前端機械臂具有一中心旋轉軸；該系統(tǒng)的占地面積與介于中心系統(tǒng)軸和中心旋轉軸之間的距離成比例，該距離沿著從該中心系統(tǒng)軸延伸到中心旋轉軸的該占地面積尺度線來加以測量且各個載入鎖的晶片收納面以一晶片進料距離來跟該中心旋轉軸予以隔離，且個別收納面以一銳角(A)相對于該占地面積尺度線而設置，而各個收納面的晶片進料距離彼此相等，且各個收納面的銳角角度值也是彼此相等，同時收納面以一嵌入角度(N)相對于彼此而設置，而該嵌入角度值約為該銳角角度值的兩倍。
9.如權利要求8的大氣壓下輸送模件。其特征在于各個銳角的數(shù)值約為45°；且該嵌入座角度的數(shù)值約為90°。
10.如權利要求7項的大氣壓下輸送模件，其特征在于該前端機械臂包含有一基部，其是為中心旋轉軸上的θ旋轉而裝設；一末端操縱裝置，其裝設在該基部上并具有一延伸移動以作為輸送晶片之用；及一驅動裝置，用來分別提供基部和末端操縱裝置的θ旋轉和延伸移動；每個載入鎖的每個晶片收納面都以一晶片進料距離來與中心旋轉軸隔離，每個晶片進料距離都是沿著從中心旋轉軸而延伸的晶片進料線來加以測量，并與其對應的各收納面垂直，而晶片進料距離彼此間是相等的；各個收納面以一銳角相對于該占地面積尺度線而設置，這些銳角的數(shù)值彼此間也是相等的；及因為各收納面是以銳角相對該占地面積尺度線而設置，該驅動裝置即足以使末端操縱裝置沿著各晶片進料線而延伸移動，以在沒有基部的θ旋轉的情況下，將晶片置于各載入鎖中。
11.如權利要求7的大氣壓下輸送模件，其特征在于前端機械臂，其具有一中心旋轉軸；該系統(tǒng)的占地面積與介于中心系統(tǒng)軸和中心旋轉軸之間的距離成比例，該距離是沿著從該中心系統(tǒng)軸延伸到該中心旋轉軸的該占地面積尺度線來加以測量；由該兩個收納面所定義的嵌入座通常為一個三角形區(qū)域，該區(qū)域在該占地面積尺度線的相對兩側上延伸；及前端機械臂的一部份包括該末端操縱裝置。
12.如權利要求7的大氣壓下輸送模件，其特征在于具有中心旋轉軸的前端機械臂；該系統(tǒng)的占地面積與介于中心系統(tǒng)軸和中心旋轉軸之間的距離成比例，該距離是沿著從該中心系統(tǒng)軸延伸到該中心旋轉軸的該占地面積尺度線來加以測量；各收納面的相對位置設置情形，包含將各收納面以一銳角相對于該占地面積尺度線來予以定向，同時該各收納面與中心旋轉軸間相隔有一給定晶片進料距離，因此，被投影到該占地面積尺度線上的給定晶片進料距離比整個給定晶片進料距離要來得小，使該占地面積尺度線的數(shù)值可以最小化。
13.如權利要求7的大氣壓下輸送模件，其特征在于各個收納面與一晶片收納軸垂直，而晶片可沿著該晶片收納軸而被相應的開口所收納；且該前端機械臂具有裝設于旋轉軸上的一基部，該機械臂配置有數(shù)個支撐末端操縱裝置的手臂，其是用來在該基部于旋轉軸上靜止不動時，沿著與晶片收納軸重疊的線性路徑來移動，旋轉軸與該晶片收納軸相交，使得與該占地面積尺度線平行的晶片輸送距離的比晶片輸送距離為小，因此，當末端操縱裝置與該晶片收納軸對齊時，在沒有旋轉軸基部的旋轉狀況下，該末端操縱裝置可通過載入鎖開口而沿著線性路徑移動以將一晶片供應到該載入鎖中。
14.如權利要求7的大氣壓下輸送模件，其特征在于，更包含有位于前端機械臂一側的載入鎖；一晶片供應軸，其與各收納面垂直，且該晶片供應軸相交于一共同點；至少有兩個晶片盒裝設于該前端機械臂的第二側，該第二側位于用來將晶片供應到該末端操縱裝置的機械臂另一側的對面；該前端機械臂具有一架設來作為機械臂軸上的旋轉用的基部，該機械臂軸是穿越該共同點而延伸并且介于一側和第二側之間的固定位置上；及一驅動裝置，其是用來轉動位于機械臂軸上的基部以將該末端操縱裝置予以定位以收納來自晶片盒之一的晶片，并將該末端操縱裝置與該晶片支撐軸加以對齊，該驅動裝置在該基部相對于該機械臂軸為靜止不動的狀況下，將該末端操縱裝置沿著該晶片供應軸移動以將一晶片供應至載入鎖之一。
15.一種相對于前端機械臂以配置載入鎖的方法，該前端機械臂用來從一大氣壓下輸送模件的至少兩個晶片供應晶片盒之一將半導體晶片傳送到真空輸送模件中，該真空輸送系統(tǒng)具有一中心系統(tǒng)軸；該模件和該系統(tǒng)具有用來定義該模件和該系統(tǒng)所占面積的占地面積，該晶片盒沿著與中心系統(tǒng)軸相隔的晶片盒軸而設置，而該前端機械臂具有一機械臂旋轉軸；該占地面積與介于該中心系統(tǒng)軸和該晶片盒軸之間的距離成比例，該距離沿著從該中心系統(tǒng)軸延伸到該晶片盒軸的占地面積尺度線而加以測量；該方法包含有以下操作步驟設置兩個載入鎖，每個載入鎖都具有一大致為平面的收納面，該收納面設有一開口以容許晶片進入該載入鎖；將第一載入鎖裝設在該占地面積尺度線的一側，且該第一載入鎖以一第一銳角相對于該占地面積尺度線來加以設置；將第二載入鎖裝設在該占地面積尺度線的第二側，且該第二載入鎖相對于該占地面積尺度線成以一第二銳角而設置，該占地面積尺度線的第二側位于該尺度線的一側的對面；及以上的裝設操作足以用來定義第一和第二載入鎖的收納面的平面交叉線，使該交叉線可和占地面積尺度線重疊。
16.如權利要求15的配置載入鎖的方法，其特征在于，更包含有定義與第一載入鎖的收納面平面垂直的第一晶片輸送線，其中該輸送線位于該第一載入鎖的開口的中間；定義與第二載入鎖的收納面平面垂直的第二晶片輸送線，其中該輸送線位于該第二載入鎖的開口的中間；以上的裝設操作足以造成第一和第二晶片輸送線的相交；及將該占地面積尺度線穿過該第一和第二晶片輸送線的交叉點而延伸。
17.如權利要求15的配置載入鎖的方法，其特征在于該第一銳角實質(zhì)上與第二銳角相等。
18.如權利要求17的配置載入鎖的方法，其特征在于該第一和第二銳角相等，且其數(shù)值約為45°。
19.如權利要求15的配置載入鎖的方法，其特征在于，更包含設置前端機械臂，該前端機械臂包括一基部，其是為了中心旋轉軸上的θ旋轉而裝設；一末端作動組件，其架設在該基部上；數(shù)個連桿，其中一第一連桿以可樞轉的方式裝設在該基部上，另一第二連桿則以可樞轉的方式裝設在該第一連桿上；該末端操縱裝置以可樞轉的方式裝設于該第二連桿上；轉動位于中心旋轉軸上的基部，并移動相對于其對應基部的第一和第二連桿以及移動該第二連桿，以從晶片盒之一來收納一晶片；及當延伸末端作動組件以將晶片輸送到載入鎖之一時，令該基部相對于該中心旋轉軸一直保持靜止不動。
20.如權利要求15的配置載入鎖的方法，其特征在于，更包含將載入鎖的各個收納面與該機械臂中心旋轉軸以一晶片進料距離來加以隔離；各晶片進料距離沿著從該中心旋轉軸(與其對應的收納面垂直)延伸的一晶片進料線來加以測量，晶片進料距離彼此間是相等的；每個收納面以相同的銳角相對于該占地面積尺度線而設置；及于該基部相對于該中心旋轉軸保持靜止不動的狀態(tài)下，在不存在有該基部的θ移動的狀況下，使各末端操縱裝置沿著各晶片進料線延伸移動以將一晶片置于各載入鎖中。
全文摘要
本發(fā)明是關于一種設有晶片輸送機械臂用嵌入座的大氣壓下的晶片輸送模件及其實施方法。一載入鎖晶片輸送面相對于一占地面積尺度線成一銳角而設置，使得該占地面積線度并不包括晶片輸送距離的整體最小長度，而該晶片輸送距離必須將一機械臂與一載入鎖的晶片輸送面加以隔離。設置與一機械臂合并使用的兩個相鄰載入鎖，具有兩個用來界定一嵌入座的載入鎖晶片輸送面，其中每個收納面以相對于該占地面積尺度線成一銳角而設置。一機械臂以一固定位置相對于晶片盒和被嵌入的載入鎖晶片輸送面而設置，可避免使用橫向移動的機械臂軌道。因為這些輸送面以相對于該占地面積尺度線成一銳角而配置，故僅有最小晶片輸送距離的分量(而非全部距離長度)在該占地面積尺度線的方向上延伸。該機械臂的至少一部份位于由相鄰載入鎖輸送面所形成的嵌入座中，同時在將晶片輸送到載入鎖期間，在機械臂從延伸運動中被移動之際，并不需要旋轉位于垂直軸上的機械臂基部。因此，該數(shù)個模件的占地面積可實質(zhì)地降低，其中該占地面積的至少一個面的大小必須最小化，使得機械臂可以只用較簡單的延伸運動來操作，以將晶片輸送到該載入鎖中，以避免包括橫向運動(例如，在一線性軌道上)和旋轉運動的較復雜運動。
文檔編號B65G49/07GK1409867SQ00809760
公開日2003年4月9日 申請日期2000年6月8日 優(yōu)先權日1999年6月29日
發(fā)明者托尼·R·克洛克, 拉里·庫克 申請人:拉姆研究公司