襯底處理裝置的製作方法

2023-12-08 18:20:01 1

專利名稱：襯底處理裝置的製作方法
相關申請的交叉引用本發明是2003年7月22日提交的申請10/624,987的部分繼續申請，其要求享有於2002年7月22日提交的美國臨時申請No.60/397,895的權益，該美國臨時申請通過引用而完整地結合在本文中。
背景信息1.技術領域本文描述的實施例和方法涉及襯底處理裝置，更具體地說，涉及具有根據笛卡兒坐標來布置的腔室的襯底處理裝置。
2.早前研發狀況的簡述影響新型電子器件的消費需求的因素之一自然是裝置的價格。反過來說，如果能降低新裝置的成本即其價格，那麼這對新電子器件的消費需求有利。電子器件製造成本的很大一部分是製作電子電路的成本，首先是用於製造和處理如在製造電子元件中所使用的半導體襯底，或製作顯示器使用的面板所需的成本。襯底處理的成本部分地取決於處理裝置的成本，安裝此處理裝置的設備的成本，同時在很大程度上取決於該處理裝置的生產率(其對單價有很大的影響)。我們很快就能意識到，處理裝置本身的大小將影響到所有上述各因素。不過，傳統的處理裝置在減小尺寸方面看來已經走到了盡頭。而且傳統處理裝置在增加單臺生產率方面看來已達到極限。例如，傳統處理裝置可能採用一種徑向處理模塊布局。

圖1顯示了一種傳統襯底處理裝置的平面示意圖。從圖中可以看出，圖1的裝置的處理模塊是圍繞處理裝置的輸送腔室按徑向布置。這個輸送裝置是一種傳統的兩個或三條運動軸線(如Z，θ，T軸線)裝置，其中心處於輸送腔室內，以在處理模塊之間輸送襯底。從圖1中可知，傳統處理裝置的生產率受限於輸送裝置的運送速率。換句話說，傳統裝置的生產率不可能只靠增加裝置的處理模塊而提高，因為一旦輸送裝置的運送速率達到最高，它就成為對生產率的控制因素。本發明的裝置克服了現有技術的這類問題，這將在下面進一步闡述。
實施例和方法概述根據第一個實施例，本發明提供了一種襯底處理裝置。該裝置包括輸送腔室、至少一個用於保持襯底的襯底保持模塊、運輸車(transport vehicle)，以及另一模塊。輸送腔室內的氣氛可以控制。所述至少一個襯底操作模塊與輸送腔室連通，以便在至少一個襯底保持模塊和輸送腔室之間輸送襯底.運輸車可活動地安裝在輸送腔室內。該運輸車具有底座和可活動地連接且活動地安裝在底座上的襯底輸送臂。另一模塊能保持襯底並與輸送腔室連通或相連，以便在該模塊與輸送腔室之間輸送襯底。輸送腔室為運輸車限定了直線運動槽口。所述至少一個保持模塊處在該槽口的一側，且該臂具有一個活動接頭將襯底推到槽口的另一側。這容許另一模塊選擇性地與槽口任一側的輸送腔室相連接。運輸車可以讓襯底在輸送腔室與保持模塊和另一模塊之間進行傳送。
根據另一個實施例，本發明提供了一種襯底處理裝置。該裝置包括一個線性輸送腔室，至少一個用於襯底處理的處理模塊、另一模塊和運輸車。線性輸送腔室內的氣氛可以受控制。輸送腔室具有一些襯底輸送開口。處理模塊與輸送腔室的一側連通，以通過輸送開口在至少一個處理模塊和輸送腔室之間輸送襯底。另一模塊能夠將襯底保持在其中。另一模塊選擇性地連接在與所述至少一個處理模塊相同的輸送腔室一側或相反的輸送腔室一側。運輸車可活動地安裝在輸送腔室內，以便在輸送腔室內作直線運動。該運輸車有底座和活動地安裝在底座上的襯底輸送連接臂。輸送臂具有一個工作極限(reach)，使得運輸車能夠在輸送腔室和所述至少一個處理模塊及另一模塊之間輸送襯底。對於給定的運輸車襯底臂的工作極限，輸送腔室具有最小輸送腔室寬度或最小襯底輸送開口寬度中的至少其中一個。
根據另一實施例，本發明提供了一種半導體工件處理裝置。該裝置包括第一腔室、運輸車和另一腔室。第一腔室能與外部氣氛隔離。運輸車處在第一腔室內，並且由第一腔室活動支撐著，以便相對於第一腔室作直線運動。運輸車包括底座和活動安裝在底座上，並能相對於底座作多路徑運動的整體式半導體工件輸送臂。另一腔室通過第一腔室的可關閉開口而與第一腔室連通。開口的尺寸設置成可讓運輸車通過此開口而在第一腔室和另一腔室之間移動。
根據還有的一個實施例，本發明提供了一種襯底處理裝置。該裝置包括輸送腔室、至少一個用於保持襯底的襯底保持模塊、第一運輸車和第二運輸車。輸送腔室內的氣氛可以控制。所述至少一個襯底保持模塊與輸送腔室連通，以便在所述至少一個襯底保持模塊與輸送腔室之間輸送襯底。第一運輸車活動地安裝在輸送腔室內。第一運輸車有一個可移動的襯底輸送臂，用來在輸送腔室和所述至少一個襯底保持模塊之間移動襯底。第二運輸車活動地安裝在輸送腔室內.第二運輸車有第二襯底輸送臂，用來在輸送腔室和該至少一個襯底保持模塊之間移動襯底。輸送腔室具有若干條用於第一和第二運輸車在輸送腔室內移動的直線移動路徑。當第一運輸車使用一個移動路徑而第二運輸車使用另一移動路徑時，第一和第二運輸車能彼此經過對方運動。
附圖簡介在以下描述中將結合附圖來解釋本發明的前述方面和其它特徵，其中
圖1是現有技術的襯底處理裝置的平面示意圖；圖2是根據第一個實施例的包含本發明特徵的襯底處理裝置的平面示意圖；圖3是根據本發明另一個實施例的襯底處理裝置的平面示意圖；圖4-5分別是根據本發明備選實施例的襯底處理裝置的平面示意圖；圖6是根據本發明又一實施例的襯底處理裝置的平面示意圖；圖7是根據本發明另一實施例的具有兩個襯底處理裝置的襯底處理系統的平面示意圖，圖7A是根據本發明又一實施例的襯底處理系統的另一平面示意圖；圖8是另一傳統襯底處理裝置的平面示意圖；圖9是一種包含許多傳統處理裝置和一個儲料器的傳統襯底處理系統平面示意圖；圖10是該襯底處理裝置的臺板(platen)驅動系統的端視圖；圖11A-11B分別是襯底處理裝置的另一種臺板驅動系統的端視圖和剖視圖(沿圖11A的11B-11B線剖開)；圖12是根據該裝置另一實施例的襯底處理裝置的一種示例性小車(cart)的頂視圖；圖12A是圖12中的示例性小車在延伸位置的另一頂視圖；圖12B是圖12中的示例性小車在裝置的輸送腔室的一部分內的端視圖；圖13A是根據裝置的一個實施例的帶驅動系統和運輸車的該裝置輸送腔室的一部分的頂部端視圖；圖13B-13C分別是沿著圖13A的線13B-13B剖開的輸送腔室和小車的剖視圖，以及沿著圖13B的線13C-13C剖開的另一剖視圖；圖13D是該裝置的一個示例性驅動系統的示意圖；圖14A是供圖2所示裝置使用的小車的另一實施例的端視圖；圖14B是顯示驅動系統的軸向偏轉Z和恢復力F關係的圖表；
圖15-16分別是根據另一實施例的裝置的半導體工件運輸小車的示意性透視圖和分解正視圖；圖17是根據另一實施例的運輸小車的示意性透視圖；圖18是圖2中的輸送裝置一部分以及該裝置的一種工件卡盤旋轉裝置的剖視圖；圖19-20分別是工件卡盤旋轉裝置和該裝置的運輸小車處在不同位置時的正視圖；圖21是根據另一實施例的卡盤旋轉裝置的另一示意性正視圖；圖22-23分別是該裝置的另一個運輸小車實施例的示意性頂視圖和示意性正視圖；圖23A-23B分別是圖22中的運輸小車的其它頂視圖，其中小車的輸送臂處在兩個不同位置；圖24是另一運輸小車實施例的示意性正視圖；圖24A-24C分別是圖24所示運輸小車的平面圖，其中小車的輸送臂連杆處在三種不同位置；圖25是運輸小車的又一實施例的正視圖；圖25A-25C分別是，圖25所示運輸小車的平面圖，其中小車的輸送臂連杆處在三種不同位置；圖26是該裝置的控制器內的系統控制軟體的示意圖。
圖27是根據本發明又一示例性實施例的襯底處理系統的平面示意圖；圖28是圖27所示系統的輸送腔室的典型模塊的剖視圖；圖29是沿著圖28的線29-29剖開的輸送腔室模塊的剖視圖；和圖30是圖27中的系統的襯底輸送裝置的底視圖。
實施例的詳細描述參見圖2，其顯示了包括本發明特徵的一種襯底處理裝置10的平面示意圖。雖然本發明將參照附圖所示的實施例來描述，但應該懂得，本發明可以按其它許多備選的實施例的形式來實施。另外，還可使用任何具有合適尺寸、形狀或類型的元件或材料。
襯底處理裝置10與環境前端模塊(EFEM)14相連，環境前端模塊(EFEM)14具有許多如圖2中所示的裝載口12。裝載口12能支撐許多襯底貯存罐，如普通FOUP罐，但也可提供任何其它適當類型的罐。如以下更詳細所述，EFEM14通過裝載閉鎖裝置(load lock)16而與處理裝置連通，閉鎖裝置16與處理裝置相連接。EFEM14(其可以對大氣敞開)具有襯底輸送裝置(未顯示)，其能夠將襯底從裝載口12輸送到裝載閉鎖裝置16。EFEM14還可以包括襯底對準能力，襯底批量運送能力和承載器識別能力等。在備選實施例中，裝載閉鎖裝置16可以直接和裝載口12對接，比如在裝載口具有批量運送能力的情形下，或者在裝載口具有將晶片直接從FOUP輸送到閉鎖裝置的能力的情形下。在以下美國專利中公開了這類裝置的一些實例6,071,059；6,375,403；6,461,094；5,588,789；5,613,821；5,607,276；5,644,925；5,954,472；6,120,229以及2002年7月22日提交的序列號為10/200,818的美國專利申請，所有這些專利和申請都通過引用而完整地結合在本文中。在備選實施例中，還可以選用其它閉鎖裝置。
仍然參見圖2，前面已指出，可用於處理半導體襯底(如200/300mm晶片)、平板顯示器面板或任何其它所需類型的襯底的處理裝置10通常包括輸送腔室18，處理模塊20，和至少一個襯底輸送裝置22。在所示實施例中，襯底輸送裝置22與輸送腔室18形成為一體。在這個實施例中，處理模塊安裝在輸送腔室的兩側。在其它實施例中，處理模塊可以安裝在處理室的一側，如圖4中的示例所示。在圖2所示的實施例中，各處理模塊20彼此相對地安裝在Y1，Y2列或垂直平面中。在備選實施例中，各處理模塊可以在輸送腔室的相反兩側彼此交錯排列，或彼此在垂直方向堆疊起來。輸送裝置22有一個小車22C，其在腔室內移動，以便在裝載口16和處理室20之間輸送襯底。在所示的實施例中，只提供了一個小車22C，而在別的實施例中，可以提供多個小車。如圖2所示，輸送腔室18(其內部處在真空或惰性氣體中，或者簡單的一個清潔環境，或這些組合之中)具有一種結構，並且採用一種新型的襯底輸送裝置22，其允許將處理模塊按新的笛卡兒坐標設置安裝在腔室18內，使得各模塊排列在基本平行的豎直平面或列中。這導致處理裝置10比同類型傳統處理裝置(即帶同樣數量處理模塊的傳統處理裝置)具有更緊湊的基底面，這從圖1和圖2的對比中看得很清楚。此外，輸送腔室22可以設置任何要求的長度，以增加任何所需數目的處理模塊，從而提高生產率，這在下面將更詳細講到.輸送腔室內還可以支撐所需任何數量的輸送裝置，並允許輸送裝置到達輸送腔室內所需的任何處理室，而彼此不發生幹擾。這實際上就把處理裝置的生產率和輸送裝置的運送能力區分開來，並因而使處理裝置的生產率受到處理的限制而不受運送的限制。所以，只要在同一平臺上增加處理模塊和相應的運送能力，就可以根據需要提高生產率。
還是參照圖2，在此實施例中，輸送腔室18具有一般為矩形的形狀，雖然在別的實施例中，該輸送腔室可以是任何別的適宜形狀。腔室18為細長形狀(即長度比寬度大很多)，並且為該輸送裝置在腔室中界定了一條通常線性的輸送路徑。腔室18有縱向側壁18S。側壁18S具有穿過其形成的輸送開口或埠180。輸送埠180的尺寸開得足夠大，以讓襯底通過這些口(可以通過閥門)而進出輸送腔室。如從圖2可見，此實施例中的處理模塊20被安裝在側壁18S的外面，每個處理模塊與輸送腔室內一個相應輸送埠對準。可以想像，每個處理模塊20可以圍繞相應輸送口的周邊而密封在腔室18的側面18S上，以保持輸送腔室內的真空。每個處理模塊都可具有一個閥門，其在需要時可通過適當的方法進行控制，以關閉輸送埠。各輸送埠180可位於相同的水平面內。因而腔室內各處理模塊也在同一水平面內對準。在備選實施例中，各輸送埠可處在不同的水平面內。如從圖2可見，在這個實施例中，裝載閉鎖裝置16安裝在兩個最前面的輸送埠180處的腔室側面18S上。這容許裝載閉鎖裝置在處理裝置的前方靠近EFEM14。在備選實施例中，各裝載閉鎖裝置可處在輸送腔室上任何其它的輸送埠處，例如圖4中所示。
六角形形狀的輸送腔室使得可以按需要選擇腔室的長度，以安裝所需的多列處理模塊(例如，可參見顯示其它實施例的圖3，5，6-7A，其中輸送腔室的長度可以容納任何數目的處理模塊)。
如前面已經指出，圖2所示的實施例中的輸送腔室18具有一個襯底輸送裝置22，其具有單個小車22C。該輸送裝置22與腔室形成為一體，以使小車22C能在腔室中前面18F和後面18B之間前後移動。輸送裝置22具有小車22C，其具有用以保持一個或多個襯底的末端執行器。輸送裝置22的小車22C還有一個鉸接臂或活動的輸送機構22A，用於使末端執行器延伸和收縮，以拾取或釋放處理模塊或裝載閉鎖裝置內的襯底。為了從處理模塊/裝載口中拾取或釋放襯底，輸送裝置22可與所需的模塊/埠對齊，且臂通過相應的埠180而延伸/收縮，以便將末端執行器定位在模塊/埠內，從而拾取或釋放襯底。
圖2中所示的輸送裝置22是一種代表性的輸送裝置，並且包括由線性支架/驅動導軌支撐的小車22C。下面將作更詳細地描述此輸送裝置。線性支架/驅動導軌可安裝於側壁18S，地面，或者輸送腔室的頂部，並可加長腔室的長度。這容許小車22C，因而也容許該裝置跨越腔室的長度。這種小車具有用於支撐該臂的框架。該框架還支撐腳輪託板或臺板22B，其與框架一起或者相對於框架移動。如下面將要進一步描述的那樣，順序同步線性電動機30沿著導軌驅動臺板22B，並因而驅動小車22C。線性電動機30可以安裝在地面或輸送腔室的側壁18S上。如下面將會進一步看到，可以在電動機繞組和臺板的活動部分之間安裝擋板，從而將繞組與腔室的內部隔離開來。一般而言，線性電動機可包含許多驅動區。驅動區處於沿輸送腔室的臂延伸/收縮處(即在此模塊/埠的實施例中的列Y1-Y2處)。驅動區的數目和密度與每個小車的臺板數，每腔室的電動機數，處理模塊或交換點的數目等有關。在這個實施例中，臂通過一個適當的連杆/傳動裝置可操作地連接至臺板22A上，使得當驅動電動機使各臺板彼此相對運動時，臂產生延伸/收縮。舉例來說，可以這樣來安裝傳動裝置，使得當各臺板沿導軌離開時，臂延伸至左邊，而當它們往後移得更靠近在一起時，臂從左邊縮回。臺板還可由線性電動機適當操縱，而使臂22A延伸至右邊，或者從右邊縮回。根據國際專利申請(公開號)WO 99/23504，99/33691，01/02211，01/38124和01/71684，可實現利用線性電動機對臺板在滑動導軌上的運動進行控制，以及對臺板(因而小車)和臂的延伸/收縮位置的檢測，所有這些專利都通過引用而完整地結合在本文中。如可理解的那樣，為了使整個小車/裝置在輸送腔室內的縱向方向上移動，可以驅動各臺板在該方向上一致地運動。
圖3顯示了襯底處理裝置的另一實施例10′，其大體上與裝置10相似。在這個實施例中，輸送腔室18′具有兩個輸送裝置122A，122B。輸送裝置122A，122B基本上與前面講過的實施例中的裝置22相同。如前所述，這兩個輸送裝置122A，122B可由一組公共縱向滑動導軌來支撐。對應於每個裝置的小車臺板可由同一線性電動機驅動。線性電動機的不同驅動區可使每個小車上的單個臺板被獨立驅動，因而也使每個單獨小車122A，122B被獨立驅動。因此，可以意識到，每個裝置的臂可利用線性電動機按前述類似的方式進行獨立的延伸/收縮。然而，在這種情況下，除非採用分開的滑塊系統，否則襯底輸送裝置122A，122B不可能在輸送腔室內相互經過。因此，處理模定位在沿輸送腔室長度的位置上，使得襯底可以按順序地輸送到處理模塊中，從而避免各輸送裝置彼此間產生幹擾。例如，可以將處理模塊放在加熱模塊之前，並將冷卻模塊和蝕刻模塊放在最後。
但是，輸送腔室18′可能還有另一輸送區18′A，18′B，其允許這兩個輸送裝置相互經過(類似於側導軌，旁通導軌或不需要導軌的磁懸浮區)。在這種情況下，其它的輸送區可定位在安置處理模塊的水平面之上或之下。在這個實施例中，輸送裝置具有兩個滑動導軌，每個輸送裝置各一個。一個滑動導軌可以置於地面上或輸送腔室的側壁，而另一滑動導軌可置於腔室的頂端。在備選實施例中，可能採用線性驅動系統，它同時使可以水平和垂直獨立運動的小車驅動和懸浮起來，從而容許它們彼此獨立地傳遞或輸送襯底。在所有採用電繞組的實施例中，這些繞組還可用作電阻加熱器，例如在希望將腔室加熱去氣、例如消除水蒸氣的情形下。在此情形下，每個輸送裝置可以用專用線性驅動電動機或專用驅動區來驅動，小車如前面所述類似就處在此驅動區內。
現在參見圖6和圖7，其顯示了根據本發明其它實施例的其它襯底處理裝置。如從圖6和圖7中可見，在這些實施例中延長了輸送腔室，以安置額外的處理裝置。圖6中所示的裝置具有十二(12)個處理模塊與輸送腔室相連，而圖7中的每個裝置(圖中顯示了兩個裝置)具有24個與輸送腔室相連的處理模塊。這些實施例中所示的處理模塊的數量僅僅是一個例子，並且如之前所述，這些裝置可以具有任何其它數量的處理模塊。這些實施例中的處理模塊是沿著輸送腔室的側面按笛卡兒坐標進行設置的，這與前面討論過的類似。然而，在這些場合下極大地提高了處理模塊的排數(例如，圖6的裝置具有6排，圖7的每個裝置具有12排)。在圖6的實施例中，可以除去EFEM，而將裝載口與裝載閉鎖裝置直接配合。圖6和圖7中的裝置的輸送腔室具有多個輸送裝置(即在圖6的情況下具有3個輸送裝置，在圖7的情況下具有6個輸送裝置)，以便在裝載閉鎖裝置和處理室之間運送襯底。所示的輸送裝置數目僅僅是一個例子，可以採用更多或更少的裝置。在這些實施例中，輸送裝置大體與前面所述類似，包括臂和小車。然而，在這種情況下，小車是由輸送腔室側壁內的分區線性電動機驅動器支撐的。在這種情況下，線性電動機驅動器用於使小車在兩個垂直軸方向(即在輸送腔室的縱向和輸送腔室的垂直方向)上的動。因此，這些輸送裝置能在輸送腔室內相互經過地運動。輸送腔室可具有高於或低於各處理模塊平面的″傳遞″或輸送區域，輸送裝置可以經過這些區域，以避免固定輸送裝置(即拾取/釋放處理模塊內的襯底)或輸送裝置在相反方向上運動。不難了解，襯底輸送裝置具有控制器，用於控制多個襯底輸送裝置的運動。
仍舊參見圖7，在此情況下，襯底處理裝置18A和18B可以直接與工具300配合。
從圖3，5和6-7可以了解到，可以根據需要延長輸送腔室18，以包容整個處理設備P。從圖7中可見，並如以下還將進一步詳細描述的那樣，輸送腔室可以與該處理設備P中的各部分或區段，例如儲存腔室，光刻工具，金屬沉積工具或任何其它適當的工具區段連接和連通。由輸送腔室18相互連接的各區段還可以配置成為處理區段或工藝18A，18B。各區段具有所需的工具(如光刻、金屬沉積、加熱、淨化)，以完成半導體工件的給定的加工過程。在無論哪種情況下，輸送腔室18都具有如前所述與各工具區段內的各種工具相對應，並與之連通的處理模塊，以便在腔室和處理模塊之間輸送半導體工件。因此，輸送腔室在其與之相連的各種處理模塊氣氛相對應的整個長度內，可能包含不同的氣氛條件，例如大氣、真空、超高真空、惰性氣體或者任何其它的氣氛。因此，在給定工藝或區段18A，18B中，或在一部分區段內的輸送腔室部分18P1可具有一種氣氛條件(例如大氣)，同時輸送腔室的另一部分18P2，18P3可具有不同的氣氛條件。如之前指出，帶有不同氣氛條件的輸送腔室部分18P1，18P2，18P3可能處在該設備不同的區段內，或者全部都處在該設備的一個區段內。圖7僅僅舉例顯示了腔室18，其具有帶不同氣氛條件的三個部分18P1，18P2，18P3。在此實施例中，腔室18可以具有許多部分，其帶有許多所需的不同氣氛。
如從圖7中所見，在小車18內的輸送裝置與輸送裝置122A(亦見圖3)相似，其能在具有不同氣氛的輸送腔室部分18P1，18P2，18P3之間移動。因此，正如從圖7中可知，輸送裝置122A利用一次拾取就可以將半導體工件從處理設備的一個工藝或區段18A內的工具移至該處理設備的不同工藝或區段內的帶不同氣氛的另一個工具。例如，輸送裝置122A可以拾取處理模塊301中的襯底，此處理模塊可以是輸送腔室18的區段18P1中的大氣模塊，光刻、蝕刻或任何其它所需的處理模塊。之後，輸送裝置122A可以按圖7中箭頭X3所示方向從輸送腔室部分18P1移動至部分18P3中。在部分18P3中，輸送裝置122A可以將襯底置於處理模塊302內，處理模塊302可以是任何所需的處理模塊。
從圖7中可知，輸送腔室可以是模塊化的，各輸送腔室模塊按需要連接形成輸送腔室18。這些模塊可包括內壁181，其與圖2中的壁18F，18R相似，以便將輸送腔室部分18P1，18P2，18P3，18P4隔離開。內壁181可包括槽閥(slot valve)，或任何其它可以將一個輸送腔室部分18P1，18P4與相鄰部分相連接的適當閥門。槽閥18V在尺寸上設置成容許一個或多個小車通過各閥門從一個部分18P1，18P4轉移至另一部分。通過這種方式，小車122A可以移動至腔室18內的任何地方。閥門可以關閉而將輸送腔室部分18P1，18P2，18P3，18P4隔開，使得不同的部分可如之前所述包含完全不同的氣氛。另外，如圖2中所示，腔室模塊的內壁可以定位成用於形成裝載閉鎖裝置18P4。裝載閉鎖裝置18P4(作為舉例圖2中只顯示了一個)可根據需要置於腔室18內，並可將任何所需數目的小車122A保持在腔室內。
在圖7所示的實施例中，工藝18A和18B可以是相同的工藝(例如蝕刻)，這時處理裝置18A和18B和作為儲料器的工具300相接合，能夠處理與圖9所示裝置相等數量的襯底，而沒有通過AMHS將相關的FOUPS從儲料器輸送至單個處理工具，以及通過EFEM將單個晶片輸送至相應處理工具的相關的額外材料運送費用。相反，在儲料器內的機械手直接將FOUPS輸送至裝載口(每個工具顯示了3個裝載口，根據不同的生產率要求可以比這更多或更少)，在裝載口將晶片成批移動至裝載閉鎖裝置內，並根據所需的工藝和/或產量而分配給其相應的處理模塊。通過這種方式，圖7和圖9的裝置可具有相同的產量，但是圖7的裝置做到這點花費的成本更低，佔地面積更少，所需WIP更少，因此庫存更少，而且從處理單個運載批量(或″熱批量″)的時間來看，周轉時間更快，這對加工操作者而言非常有利。工具18A，18B或儲料器300內還可以具有測量能力，分選能力，材料識別能力，測試能力，檢查能力等，這對於高效地處理和測試襯底是需要的。
在圖7所示的實施例中，可以提供更多或更少的不同工藝18A和18B，例如蝕刻、CMP、沉積銅、PVD、CVD等等，在這裡，處理裝置18A，18B等等與作為光刻成像單元的工具300相組合，其能夠處理與圖9的多個裝置相等數量的襯底，但沒有與通過AMHS將FOUP從儲料器輸送到單個處理工具區段和光刻區段，以及通過EFEM將單個晶片輸送到各處理工具相關的額外材料運送費用。相反，光刻單元中的自動化裝置直接將FOUP，襯底或材料輸送到裝載口(圖中每種處理類型顯示了3個，根據生產率要求可提供更多或更少)，從那兒根據所需處理和/或生產率要求，將襯底分配給相應的工藝。圖7A中顯示了此類變型的一個示例。通過這種方式，圖7的裝置處理襯底所花成本更低，佔地更少，所需WIP更少，因此所需庫存更少，而且從處理單個運載批量(或″熱批量″)的時間來看，周轉時間更快，同時能更有效地控制汙染，這對加工操作員而言非常有利。設備18A，18B或儲料器300內還可以具有測量能力，處理能力，分選能力，材料識別能力，測試能力，檢查能力等等，這對於有效地處理和測試襯底是需要的。從圖7可看出，處理裝置18A，18B和工具300可以聯接起來分享一個公共的控制氣氛(如惰性氣體或真空)。這就保證襯底從工具300和裝置18A，18B內的全部過程都保持在一個受到控制的環境內。這消除了如圖8所示傳統裝置結構中那樣需要採用FOUP的專用氣氛控制措施。
現在參見圖7A，其顯示了一個具有圖7所示實施例的各種特徵的加工設備布局601。與小車22A，122A類似，小車406通過加工設備601中的工藝步驟而將襯底或晶片經過輸送腔室602，604，606，608，610，612，614，616，618，620，624，626進行輸送。工藝步驟可包括外延矽630，電介質沉積632，光刻634，蝕刻636，離子摻雜638，快速熱處理640，計量642，電介質沉積644，蝕刻646，金屬沉積648，電鍍650，化學機械拋光652。在備選實施例中，可能牽涉或涉及到更多或更少的工藝過程，例如相同順序的蝕刻、金屬沉積、加熱和冷卻操作等。如之前指出，小車406可以載有單個晶片或多個晶片，並可具有轉換能力，比如可以拾取處理過的晶片並將未處理的晶片置於同一模塊中。小車406可以行經隔離閥654，以便從工具至工具或從區段至區段地進行傳送，或從一個過程傳送至另一過程。根據給定閥門654任一側的壓力差或氣體種類差異，閥門654可以是密封閥或者簡單的導流型閥門。通過這種方式，利用單一的運送步驟或者″一次接觸″就能將晶片或襯底從一個處理步驟傳送到下一步驟。結果，就將由於運送所造成的汙染降至最小。這類壓力或種類的差異可以是一邊為潔淨空氣而另一邊為氮氣，或者一邊是低壓真空水平而另一邊是高真空，或者一邊是真空而另一邊是氮氣。與圖7中的腔室18P4類似的裝載閉鎖裝置656可用於一種氣氛到另一種氣氛的過渡，例如真空和氮或氖氣之間的過渡。在備選實施例中，可以提供按任何數目組合的其它壓力和種類。裝載閉鎖裝置656可以轉換單個載體或多個載體。
或者，當不希望小車通過閥門時，可以將襯底輸送到架子(未顯示)裝載閉鎖裝置656內或者不期望小車經過閥門的地方。諸如對準模塊、測量模塊、清洗模塊、處理模塊(如蝕刻、沉積、拋光等)、熱調節模塊等附加特徵658可以組合在閉鎖裝置656或輸送腔室中。可以設置維修口660，以便從工具中將小車或晶片取走。可以提供晶片或載體儲料器662，664來儲存和隔離開工藝和/或測試晶片。在備選實施例中，可以不提供儲料器662，例如當小車直接對準光刻工具時。另一個示例是當分度器或晶片儲存模塊666設於工具組上時。可提供再循環單元668，以便在任何給定部分如工具部分612中，使空氣或氣體種類循環和/或過濾。再循環單元668可以具有氣體清潔器，粒子過濾器，化學過濾器，溫度控制器，溼度控制器，或其它可調節被處理氣體種類的特徵部件。在給定的工具部分，可提供更多或更少的循環和/或過濾或調節單元。可提供隔離級670，將小車和/或晶片與不同的工藝及不能受交叉汙染的工具部分隔離開來。可提供閉鎖裝置或互連器672來改變小車的方位或方向，使得小車可以安置在普通的工作空間而不改變方位。在備選實施例和方法中，可提供任何適當的過程順序或配置的組合。
現在參見圖10，其顯示了根據一個實施例的單軸線臺板驅動系統320的端視圖。驅動系統320是適於驅動圖2、圖3和圖7-7A所示的用於驅動輸送裝置或小車22A，122A，406的驅動裝置的一個示例。該系統320具有用於驅動臺板324的固定繞組組。臺板324可以支撐在滑塊326上，滑塊326可在導軌328上滑動。導軌328與底座330或輸送腔室的側壁相連。底座330在繞組322和臺板324之間提供了隔板332。可以理解，隔板332還可以將繞組322和腔室的內部環境隔離開來。繞組322與底座330相連接。臺板可具有與其相聯的磁鐵334，用以將臺板324和繞組322對接起來。傳感器336可以是磁限制型(magneto-restrictive)霍爾效應傳感器，並可用來探測臺板324內是否有磁鐵，並確定適當的轉接。此外，傳感器336可用來確定臺板324的精確位置。位置反饋裝置340可提供用於精確的位置反饋。裝置340可以是例如感應式的或光學類型的。在裝置340為感應式裝置的情況下，可以提供激勵源342來激勵繞組或模板(pattern)346，並通過模板346之間的耦合而感應耦合回接收器344.利用相對相位和幅度關係來確定臺板324的位置。可以提供小車識別標記347，例如紅外標記，並在適當工位設置讀取器348，以便通過工位來確定小車的身份(id)。
現在參見圖11A，其顯示了根據另一實施例的臺板驅動系統400的側視圖。同時參見圖11B所示的沿圖11A中的線11B-11B剖開的驅動系統400剖視圖。如下面將會詳細講到，系統400能夠影響臺板或小車406的運動(小車406可以與前述小車或輸送裝置22A，122A相似)。系統400具有兩組用於驅動小車406的相對的固定繞組402，404。繞組組402，404卷繞成兩維的驅動陣列，即垂直方向408和橫向410這兩維。在備選實施例中，可以提供額外的陣列在不同方向上驅動小車406，例如通過將系統400與轉過90度的另一個類似系統相耦合，而沿方向427驅動小車。為使多個小車能被獨立驅動，這些陣列是在多個區內驅動的。作為一個示例，區424可以是供給區，區426可以是傳送區，而區428可以是返回區。在每個區內可以有一些子區，其容許在每個區內驅動多個小車。在備選實施例中，可以按任意組合提供更多或更少的區或子區。小車406由繞組組402，404所產生的場支撐，並可通過使繞組組402和404之間的場偏離而以非接觸的方式進行定位。可以提供腔室412作為繞組組402，404和小車406之間的隔板414。如圖所示，繞組處在區416內。小車406可具有帶繞組的臺板418，420。在備選實施例中，可以提供更多或更少的臺板。可以提供傳感器陣列來檢測在臺板或小車內是否有磁鐵，以便確定合適的轉接和定位，並用於精確地確定臺板和小車的位置。可提供小車識別標記，利用設於適當工位的讀取器，以便通過工位來確定小車的身份。
現在參見圖12，其顯示了根據該裝置的另一個實施例中的處理裝置10的示例性小車229的頂視圖。小車229可與上述圖2，3和7-7A中所示的小車22，122A，406相似。圖示的小車229能夠沿軸向路徑150和/或徑向路徑152輸送襯底148。小車229還能夠沿圖12所示的路徑移動襯底。為簡單起見，圖中所示的小車229是一個二維系統，然而在備選實施例中，還可以提供附加的運動軸線，例如Z向運動(出入紙面的方向，未顯示)或角度運動154。為簡單起見，所示的小車229能夠運送單個襯底148。然而在備選實施例中，還可提供額外的運送.例如，該小車可包括運送第二襯底的能力，比如當希望在一個處理模塊處更換襯底的情形(也就是說，將第一處理過的襯底拾取起來，然後從同一小車229中將第二未經處理的襯底安置在同一處理模塊處)。
小車229具有框架156，末端執行器158，和第二框架160。如圖所示，滑塊162限制了框架156和末端執行器158及第二框架160隻能沿直線路徑152向框架156的左邊或右邊彼此相對滑動。雖然圖中5所示為線性機構，但在備選實施例中，可以採用任何適當的臂系統，例如圖17中所示的與框架156相聯的螳螂型臂，這將在下面詳細描述。襯底148支撐在末端執行器158上。
現在參照圖12A，其顯示了位於腔室229(類似於腔室18和602-626，見圖2-3，7-7A)一部分內的小車229的頂視圖。此小車具有延伸到示例模塊166中的末端執行器158。模塊166可以是類似於上述與輸送腔室連接的任何一個模塊。圖示的小車229能夠沿軸向路徑150和/或徑向路徑152輸送襯底148。小車229具有框架156，末端執行器158，和第二框架160。如圖所示，滑塊162限制了框架156和末端執行器158及第二框架160隻能沿直線路徑152向框架156的左邊或右邊彼此相對地滑動。框架156在其與同步電動機174對接的底面上具有磁性臺板168。驅動臺板172與同步電動機174對接。驅動臺板172安裝在框架156的下面，並可通過利用軸承178而沿著與方向150基本平行的方向176相對於框架156滑動。臺板168和172同時地沿著方向150運動，可使小車沿著方向150移動，而不會在方向152上的運動。在臺板172沿著方向176相對框架156運動的同時保持臺板168固定不動，這可造成襯底和末端執行器148，158沿著方向152作徑向運動。
臺板172沿著方向176的直線運動轉變為第二框架160沿著方向152的直線運動。皮帶輪186可旋轉地與框架156相連，並具有第二皮帶輪188和182。皮帶輪182利用帶184而與臺板172相連，使得臺板172沿方向180的運動引起皮帶輪182在190方向的旋轉，其中，在相反的方向上起相反的作用。皮帶輪192和194可旋轉地連接在框架156上。線纜196在點198處與皮帶輪188相連，如圖所示纏繞在皮帶輪192上，並終止在第二框架160上的200處。線纜202在點198處與皮帶輪188相連，逆時針纏繞在皮帶輪188上，如圖所示纏繞在皮帶輪194上，並終止在第二框架160上的204處。通過這種方式，臺板172在方向176的直線運動就被轉換為第二框架160沿方向152的直線運動。
臺板172在方向176的直線運動和第二框架160沿方向152的平移直線運動，還使末端執行器158如圖所示進一步延伸。皮帶輪210和212可旋轉地與第二框架160相連。纜線214在點216與末端執行器158相連，如圖所示纏繞在皮帶輪210上，並終止在框架156的218處。纜線220在點222與末端執行器158相聯，如圖所示纏繞在皮帶輪212上，並終止在框架156的224處。通過這種方式，臺板172在方向176上的直線運動被轉換為第二框架160沿方向152的直線運動，並如圖所示再轉換為末端執行器158在方向152上的進一步延伸。除了纜線皮帶輪以外，臺板和末端執行器之間的傳動可以採用皮帶，條帶或任何由適當材料製成的其它合適傳動方法。在備選實施例中，可以採用一種適當的連接系統來代替纜線皮帶輪，而將運動從臺板傳遞至末端執行器。末端執行器158收縮至基本上如圖12所示位置的動作，按照相似但相反的方式來完成。另外，末端執行器158延伸至類似於但與圖12B相反的位置是通過使皮帶輪168，172按與上述相反的方式實現的。
現在參見圖12B，這是在小車229延伸到示例性的處理模塊166之前的端視圖。如圖所示，滑塊240限制了框架156沿直線路徑1 50滑動。框架156在其與同步電動機174對接的底面上具有磁性臺板168。驅動臺板172與同步電動機174對接。驅動臺板172安裝在框架150的底面上，並可沿著與箭頭150所示方向基本平行的方向相對於框架150而滑動(見圖12)。臺板168和172同時沿著方向150的運動，其可使小車沿著箭頭150所示方向運動而不會沿著方向152運動。在臺板172沿著方向176相對框架156運動的同時保持臺板168固定不動，這可造成襯底和末端執行器148，158沿著方向152作徑向運動。臺板172和168可具有與電動機170和174對接的磁鐵。腔室244可由非磁性材料，如無磁不鏽鋼製成，並在電動機繞組及其相應的臺板之間提供隔板246，248。在備選實施例中，可提供更多或更少的直線驅動器或小車。舉例來說，單個驅動電動機可具有額外的驅動區，臺板168和172將在那些區與同一驅動電動機對接，但可以由不同的區獨立驅動。作為另一示例，額外的小車可由處在地面250中、在與槽形開口對齊或其下面的壁252，254中、或者在輸送腔室的外蓋256中的不同驅動系統來驅動。
現在參照圖13A，其顯示了裝置10的腔室716的一部分，以及帶有可供該裝置使用的示例性小車700的一個示例性驅動系統701的頂視圖。腔室716是該裝置的腔室18或腔室602-624(見圖2-3，7-7A)的另一個代表性部分。如圖所示，小車700能夠沿軸向路徑704和/或徑向路徑706或Z方向(出入紙面的方向，圖中未顯示)輸送襯底。在備選實施例中，還可提供角度運動。在備選實施例中，可以提供更多或更少的襯底運送。小車700具有輸送機構724A和724B，它們可以是一個直線機構或者其它任何適當的臂，例如螳螂形臂。在備選實施例中也可以不提供臂。傳動機構724A和724B可根據需要按類似於圖12A所示方式而延伸到處理模塊或其它模塊中。小車700在其側面上具有臺板722，720，710和712，它們與同步電動機在輸送腔室216的壁上對接。驅動臺板172安裝在小車700的側面，並可沿方向704相對於小車700滑動。臺板712驅動機構724A，使得臺板712沿方向704相對於小車700的運動(從位置712A至712B，見圖13A)，可使機構724A通過槽口718A和718B而在位置708A和708B之間輸送晶片702A。類似地，驅動臺板701安裝在小車700的側面上，並可沿方向704相對於小車700滑動。臺板710驅動機構724B，使得臺板710沿方向704相對於小車700的運動(從位置710A至710B，見圖13A)，可使機構724B通過槽口718A和718B而在位置708A和708B之間輸送晶片702B。臺板710和712可相對於小車700獨立運動。臺板722，720相對小車700是固定的。在使臺板710沿方向704運動的同時保持臺板720，722不動，這將引起沿方向706的徑向運動。在使臺板712沿方向704運動的同時保持臺板720，722不動，還引起沿方向706的獨立的徑向運動。沿方向704使臺板720，722，710和712同時運動，將導致小車700沿方向704運動，這使得小車700在通過閥714時例如從一個處理位置運動到另一個處理位置。
現在參見圖13B，其顯示了沿圖13A中的線13B-11B剖開的驅動系統701的剖視圖。同時參見圖13C，其顯示了圖13B中的示例性驅動系統701的另一側截面圖。系統701具有用於驅動小車700的相反的固定繞組組727，729。繞組組727，729繞製成一維和二維驅動陣列的一種組合，例如垂直705和橫向704。此驅動陣列可以是一維或二維陣列中的線性電動機或線性步進電動機。在美國專利4,958,115、5,126,648、4,555,650、3,376,578、3,857,078、4,823,062中描述了這類驅動陣列的示例，這些美國專利通過引用而完整地結合在本文中。在備選實施例中，可以採用整體的二維繞組組，其中臺板具有二維磁鐵或模板。在其它備選實施例中，可以採用其它類型的一維或二維驅動系統。在備選實施例中，可提供附加的陣列，以便通過例如將系統701和相對它旋轉90度的另一類似系統相連接，而在不同的方向上驅動小車700。為使多個小車能被獨立驅動，這些陣列是在多個區內驅動的。作為一個示例，區685可以是供給區，區683可以是傳送區，而區681可以是返回區。在每個區內可以有一些子區，其容許在每個區內驅動多個小車。在備選實施例中，可以按任意組合提供更多或更少的區或子區。小車700受到繞組組727，729所產生的場的支撐，並可通過使繞組組727和729之間的場偏離而以浮動和非接觸的方式進行定位。圖13C顯示了一種可能的繞組組合，它可以被圖13D所示系統驅動，並用來使小車700懸浮(例如下面將要參見圖14A進一步討論的那樣，或者是通過多條軸線的主動式懸浮)。在繞組區域732A-C、730A-C、734A-C、742A-B和740A-B中設有一維繞組組。在繞組區域736A-E和738A-C中設有兩維繞組組。在備選實施例中，可提供任何合適的繞組組合，或者可提供完全的二維繞組陣列。小車700具有臺板720和710，其可與用於720的陣列738B和用於臺板710的陣列736B、736C和736D協同配合使用。通過使臺板710在方向704上運動(見圖13A)並保持臺板720固定不動，可以使晶片徑向運動穿過槽口718A。通過同時使臺板710和720在方向705上運動(見圖13B)，可以拾取或安置一個晶片。通過協調各區之間的繞組轉換和轉接，小車700可以進行垂直和/或橫向運動而穿過不同的繞組和驅動區。在各繞組組727，729和小車700之間可提供腔室716作為隔板。在備選實施例中，則不需要有隔板，例如當繞組組727，729處在淨化空氣或氮等氣氛的容器716中時。在備選實施例中，可以提供更多或更少的臺板或繞組。可以提供傳感器陣列746，747和748來檢測在臺板或小車內是否存在磁鐵，以確定適當的轉換和定位，並用於精密確定臺板和小車的位置，或者確定諸如臺板和繞組之間的間隙。如前已指出，可以提供小車識別標記，以及設於適當工位上的讀取器，從而通過工位來確定小車的身份。
現在參見圖14A，其顯示了根據又一實施例的另一個示例性小車760的側視圖，此小車由單軸線線性電動機繞組組762，764產生的場支撐。通過繞組組762和764之間的場偏置776，可使小車以非接觸方式定位。利用場偏置776而以閉合迴路的方式提供位置檢測裝置766，768，使小車760懸浮起來。如圖14B所示，由於小車在Z方向是被動穩定的，所以利用這種簡單方式就可以實現小車的懸浮。小車760在其側面具有磁性臺板772和774，它們可以是磁鐵或由電磁性或導電性材料製成，並與繞組組762，764相對接。在備選實施例中，可提供更多或更少的臺板，例如驅動臂等。腔室770(類似於該裝置任何典型的腔室部分18，602-624，見圖2-3和7-7A)可由例如無磁不鏽鋼等非磁性材料製成，並如前所述在電動機繞組和與之相應的臺板之間提供隔板。在備選實施例中，可提供更多或更少的直線驅動器或小車。例如，可提供具有附加驅動區的單一驅動電動機，區內各臺板與同一驅動電動機對接，但可由不同的區獨立驅動。作為另一例子，附加小車可由不同的驅動系統驅動，這些系統處在地面內，在與槽形開口對齊的上面或在它下面的壁內，或者在腔室的外蓋內。
在圖14B中，圖形化地顯示了曲線，以表示恢復力F和偏離小車760預期位置的軸向偏轉量Z之間的關係。在相應的正負軸向(Z向)上，恢復力在幅度上首先分別增加到最大偏轉量Zmax或-Zmax處的Fmax或-Fmax值，但當超出這個偏轉量時又重新減小。因此，如果作用在小車760上的力(例如小車的重量或諸如離子其它驅動相同或不同臺板的繞組組的外力等)超過Fmax，那麼小車將脫離繞組762，764。否則，只要場在起作用，那麼小車760就停留在場內。在美國專利6,485,531、6,559,567、6,386,505、6,351,048、6,355,998(其通過引用而完整地結合在本文中)中，描述了這個用於旋轉裝置的原理，其適用於這裡所述裝置的驅動系統701，將以線性方式使典型的小車760懸浮。在備選實施例中，可以採用別的驅動系統或懸浮系統。
再次參見圖13D，其顯示了適於供圖13A的小車/臺板驅動系統701使用的一個典型的繞組驅動系統790的示意圖。繞組驅動系統790具有繞組792，多路復用器793，和放大器模塊794。繞組792可以是繞組和/或傳感器，例如霍爾傳感器，位置傳感器，感應傳感器，載體識別傳感器，狀態和缺陷檢測邏輯電路等。放大器模塊794可以是單相或多相放大器，位置和/或存在傳感器輸入或輸出，CPU和/或儲存器，識別讀取器輸入或輸出，狀態和缺陷檢測邏輯電路等。放大器模塊794可以直接連到繞組792上或通過多路復用器部件793進行連接。當使用多路復用器部件793時，放大器A1-An可以選擇性地連接在繞組W1-Wn中的任何一個上。CPU協調這種選擇性連接並監視該裝置的狀態。通過這種方式，CPU可以選擇性地使放大器模塊或繞組離線維修，而不必關停該設備。
如前面已指出，適用於輸送腔室18，602-604(見例如圖2-3，和7-7A)的輸送裝置或小車可包括帶或不帶輸送臂的小車，以便在該小車和裝置內一個要求位置之間傳送半導體工件。如前所述，圖12和13A分別顯示了帶輸送臂的運輸車229，700的兩個典型的實施例，輸送臂用於運送該裝置內的半導體工件。現在提前參見圖22和23，其顯示了適用於裝置10腔室內的運輸車機構1557的另一實施例。小車1557可包括底座部分或底板1558和安裝在該底板上的輸送臂1577。如圖22所示，小車機構底板1558在板的相反兩側具有兩個成對的磁鐵陣列1502，但不限於板的各個相對角。在機械手底板1558的相對角上，兩個附加磁鐵陣列1502與直線軸承支座1560對接，並可在直線軸承導軌1562上滑動。這些直線軸承導軌1562與底板1558相連。在支座1560上裝有驅動皮帶1564或其它將直線運動轉換為旋轉運動的裝置。在所示情況下，驅動皮帶1564繞在惰輪1566上，然後繞過皮帶輪張緊輪1568並與驅動皮帶輪1570相連。加在軸承支座1560上的直線運動通過磁鐵陣列1502將變成驅動皮帶輪1572的旋轉運動。在兩個自由度應用的情形下，將所述機構的一種冗餘型式應用於機械手小車機構的對面，並將一個重複電路連接在驅動皮帶輪1572上。這種組合造成一種同心的皮帶輪裝置。在固定磁鐵陣列1502和組合磁鐵陣列1502及直線軸承支座1560之間的相對運動提供了一種驅動輸送臂連杆的手段。在機械手支座直線傳送的情況下，直線軸承/磁鐵陣列1560/1502以及已連接的磁鐵陣列/車底板1502/1558是作為一個固定組而驅動的，而且看不見從動皮帶輪1570和1572的旋轉.底板1558的驅動機構可用來操縱其它適當的輸送臂連杆，圖24-24C，25-25C中顯示了一些示例。在圖23所示的實施例中，輸送臂1577具有普通的單個螳螂形臂結構。驅動皮帶輪1572與下連杆臂1574相連，而驅動皮帶輪1570連定在前臂驅動皮帶輪1586上。前臂皮帶輪1586的旋轉運動通過驅動皮1582的彎肘皮帶輪(elbowpulley)1576傳至前臂1578。當肘杆/末端執行器1584接到下連杆臂1574時，其通過所產生的前臂1578相對於彎肘皮帶輪的旋轉運動而被驅動。通常這個運動是通過每個節點處相對於皮帶輪1572和1570的輸入驅動比的皮帶輪比而實現的。同時參照圖23A-23B，其中輸送臂連杆1577分別處於縮進和延伸的位置。在收縮位置和延伸位置之間的運動是(按上述方式)通過根據需要相對於底板移動磁鐵陣列1502而獲得的。臂連杆的運動可以在小車固定或相對於輸送腔室運動的情況下進行。圖23A-23B顯示了輸送臂1577的位置，當延伸時，臂1577延伸至小車的側面1575R(即小車面對腔室壁的一側)。這類似於圖13A中小車700的輸送機構724A，724B的延伸/收縮運動。不難理解，小車1557上的輸送臂1577可以作為一個部件(利用活動磁鐵陣列1502)圍繞旋轉軸線S(見圖22)相對於小車底板旋轉至任意需要的方位。例如，若從圖23A-23B所示的方位旋轉180度左右，則輸送臂1577可以從圖23B所示的位置延伸到對邊1575L。此外，輸送臂可以旋轉90度左右，使得臂沿腔室的直線方向延伸(在圖22中用箭頭15X表示)。對這樣一個小車可以採用任意數目的臂連杆。在美國專利No.5,180,276；5,647,724；5,765,983和6,485,250中描述了可供小車使用的合適臂連杆的其它示例，所有這些專利都通過引用而完整地結合在本文中。
圖24是小車機構1557′的另一實施例的正視圖，此機構帶有安裝在小車底板1558′上的雙旋轉末端執行器。小車1557′與以前所示圖22-23中的小車1557相似。相似的特徵採用類似的標號來表示。圖24A-24C顯示了當小車運動時，軸承支座陣列的直線輸送和耦合相對運動的使用。如前面針對圖22所述，皮帶輪1570′和1572′的旋轉是由於軸承支座和磁鐵陣列相對於連接在小車底板上的固定磁鐵陣列運動而產生的。在這種組合的情況下，機械手小車輸送沿著箭頭15X′所示的方向沿線性腔室運動，而軸承支座和磁鐵陣列相對於接地陣列運動。這個運動使得末端執行器1588′和1590′旋轉，從而引起機械手末端執行器基本上垂直於小車的直線方向延伸，這與前面對圖23A-23B所述類似。圖24A-24C作為示例顯示了末端執行器1588′和1590′延伸至一側。然而可以理解，末端執行器1588′，1590′可以延伸至底板的任何一側。另外，末端執行器1588′-1590′可以延伸至底板的任何一側。另外，末端執行器1588′和1590′可以延伸到這樣一個位置，在該位置，末端執行器的方位角大致為大於或小於90度左右(見圖24A-24C)。
圖25是小車1557″的一個實施例的正視圖，此小車具有與圖23所示相似的臂連杆。在這種情況下，驅動皮帶輪1572″與下連結臂1592″相連接。驅動皮帶輪1570″與末端執行器驅動皮帶輪1600″相連，並通過驅動皮帶1598″而與彎肘皮帶輪1596″相連。肘狀驅動皮帶輪與機械手末端執行器1594″相連，並提供了一種將驅動皮帶輪1570″的旋轉傳給驅動末端執行器1594″的方法。圖25A-25C顯示了帶臂連杆的小車處在三個不同位置的情況。圖25A-25C顯示末端執行器1594″延伸到小車的底板1558′一邊，這僅僅是示例。與圖22-23和24中所示的輸送臂類似，輸送臂1577″可繞軸線S″旋轉，所以末端執行器可以沿任何方向相對於小車1557″的底板1558″延伸/收縮。現在參見圖2-7A，採用具有鉸接輸送臂的小車(如圖12，13A，22，23，24和25中所示的小車22，122A，406，229，700，1557，1557′，1557″)的一個顯著優點是，對於一個給定工作極限的輸送臂，輸送腔室的寬度可以最小。在不同小車實施例的多軸線輸送臂鉸鏈，可以使小車相對於鉸鏈臂具有基本獨立的位置，這反過來又使輸送腔室18的寬度減至最小。同樣，槽閥的寬度和連接儲存處理模塊至輸送腔室的通道的尺寸可以減至最小。
現在參見圖15，其顯示了供裝置10使用的示例性晶片對準器500。此晶片對準器500可大體上包括兩個部分，即晶片卡盤504和晶片輸送託架502。這種對準器提供了晶片在直線笛卡兒輸送工具中的對準和運動。對準器製作成與裝置內的運輸車(如小車22，122A，406，700，1557)對接，或在某些情況下可以包含在直線處理工具構架的機械手小車內。
現在再參見圖16，其顯示了晶片卡盤504可與晶片輸送託架分開。在整個直線笛卡兒裝置的輸送過程中，摩擦襯墊可以將兩個機構連起來。當拆卸時，晶片卡盤504可相對晶片輸送託架502自由旋轉。通過使用相對於襯底(晶片)506成角度傾斜的晶片邊緣墊508，這種晶片卡盤504提供了一種被動式支撐晶片邊緣的方法。作為晶片卡盤504的一個附加部分是處在晶片506下的緩衝區，利用該緩衝區可以讓機械手臂小車將晶片移走和安置在晶片託架500上。它被稱為晶片移置間隙區510。
這種晶片相對於直線運輸車的旋轉方法可以直接應用於機械手的末端執行器。圖17中顯示了這種方法。機械手小車534構造成使得晶片卡盤504可以從機械手末端執行器536取下。在此情況下，卡盤可以自由旋轉，以根據在處理模塊或裝載閉鎖裝置內發現的脫落點變化，來校正任何輕微的晶片切口定向的要求。
同時參見圖18，其顯示了晶片卡盤旋轉裝置532。在直線輸送工具的多個點處可以配置這些旋轉凹下部分。此裝置是基於美國專利5,720,590的電動機隔離技術，其通過引用而完整地結合在本文中。在備選實施例中，可以採用一種傳統的電動機和密封組合。固定電動機522安裝在直線輸送腔室的底座530上。在電動機電樞540和磁鐵陣列524之間安放有一塊真空隔離隔板520。磁鐵陣列直接安裝在轉軸542上。這樣就可以將驅動直接連到真空系統內。可能需要一個合理的支撐軸承518，但最理想是採用磁懸浮。轉軸542上裝有一個帶讀出頭528的光學解碼器盤526，以提供對轉軸542的角度控制器的位置反饋。對準器卡盤504下降到磨擦墊或運動銷516上。一旦晶片卡盤504與晶片託架502或機械手的末端執行器536脫離，這些墊/銷將提供晶片卡盤504旋轉的方法。這種提供旋轉的相同方法可用來控制用作機械手臂託架一部分(見圖17)的機械手臂連杆538的旋轉運動。
再參見圖19，包括晶片卡盤504和晶片輸送託架的晶片輸送託架500，被移動到晶片卡盤旋轉裝置532上面一個位置。在圖20中，晶片輸送託架下降，從而升舉晶片卡盤504，使其離開輸送託架502。裝在輸送腔室蓋546上的攝像機544能觀察晶片的圖像，並識別晶片的X-Y位置和晶片切口所處的角度。然後移動晶片託架以提供機械手504相對於晶片託架502的X-Y的位置變化，並可提供旋轉以校正切口的對準。當用作機械手託架裝置的方法時，對晶片卡盤旋轉驅動的另一種可選方法是，在延伸出機械手連杆臂並要求垂直運動軸線以容許從處理模塊或裝載閉鎖裝置上降低/升高襯底或晶片的同時，允許旋轉接合。圖21中示意性地顯示了這樣的解決方案的一種方法。固定電動機522安裝在導板548上。導板通過金屬波紋管550或其它條形隔離密封(凸緣密封、O形圈等)而與直線輸送腔室的底座相連。在電動機電樞540和磁鐵陣列524之間安放有一塊真空隔離隔板520。磁鐵陣列直接安裝在轉軸542上。這樣就可以將驅動直接連到真空系統內。可能需要支撐軸承518，但最理想是採用磁懸浮。轉軸542上裝有一個帶讀出頭528的光學解碼器盤526，以提供對轉軸542的角度控制器的位置反饋。附加的導向滾子552和帶行程止動件556末端的支撐結構554可使旋轉驅動器保持在所需位置，以便使晶片卡盤或機械手臂相接合，而不是利用直線晶片輸送託架502作為促動裝置。在輸送腔室加壓而使機械手處於上方位置的情況下，波紋管的力將起到彈簧的作用，使得旋轉裝置與各種直線機械手小車的垂直凸起相接合(例如在拾取或放置過程中)，但處在一個受實際限制的垂直行程範圍內。一旦該裝置與摩擦襯墊或運動銷516接合，當晶片卡盤504與晶片託架502或機械手末端執行器536脫離時，如圖20中所示，這些墊/銷提供了一種使晶片卡盤504旋轉的方法。這種提供旋轉的相同方法可用來控制用作圖17中所示的機械手託架一部分的機械手連杆538的旋轉運動。
諸如圖2-7中所示的那些系統可以通過儲存在控制器C中的可配置和可擴展的軟體來控制。現在同時參見圖26，其顯示了製造執行(″MES″)系統軟體，其可設置在與處理系統連通的控制器C中。MES系統2000包括軟體模塊2002-2016或提高MES性能的選項。此模塊包括材料控制系統(″MCS″)2002，實時調度器(″RTD″)2004，工作流或活動管理器(″AM″)2006，工程數據管理器(″EDA″)2008，和計算機維護管理系統(″CMMS″)2010。MES2002容許製造商配置其工廠資源和工藝計劃，跟蹤庫存和訂貨，收集和分析生產數據，監控設備，給製造工人發布工作指令，並追溯變成成品的元件消耗。MCS軟體模塊2002可讓製造商有效地調度單個小車(例如，圖2-3，7-7A，12，13A和22中的小車22，122A，406，208，700，1557)到達處理工具，以使整個系統的效率最大化。
MCS計劃什麼時候單個小車將到達或離開特定的處理工具(例如，圖7中的工藝18A，18B和圖7A中的模塊602-626)。MCS管理在每個處理工具處的任何排隊和例行維護要求，並在使小車輸送周期最短的同時使系統生產率最佳化。RTD 2004容許製造商根據處理工具狀態的反饋信息而做出小車的實時例行維護決定。另外，小車的例行維護決定可以由MES操作者來做。MES操作者可以改變需加工的特定產品的優先次序。AM 2006容許製造商在整個製造過程中監控包含一塊或多塊襯底的任何給定小車的進展情況。如果處理工具產生錯誤，那麼AM 2006確定在處理工具中接受處理的全部襯底的最佳餘下路線。EDA 2008容許製造商分析製造數據，並根據這些數據執行統計過程控制算法，以試圖改善該處理工具的效率。CMMS2010系統容許製造商預測何時需要對單個處理工具進行維護。對處理工具的過程變化進行監控並與已有的處理結果作比較，從而預測過程的改變或對處理工具的定期修理。
現在參見圖27，其顯示了根據本發明的另一示例性實施例的襯底處理系統3010。圖27中的系統3010大體上與之前所述並在附圖中顯示的處理系統和工具10，10′，18，18A，18B，601是相似的，除了以下所指出的以外。相似的特徵採用類似的標號來表示。系統3010通常包括襯底處理工具3014，並且在這個實施例中包括工具接口3012和3016。如之前示例性的實施例中，工具3018具有受控的氣氛，並且與外部氣氛隔離開。工具接口3012，3016通常提供了在工具3014與製造設備的其它相匹配系統之間的接口。例如，工具接口3012可以是適當地配置成與批量襯底輸送系統3001相互作用的EFEM，例如自動化引導的車，或其它所需的自動化材料操縱系統。EFEM 3012能夠容許或提供用於襯底在輸送系統3001和EFEM之間的裝載和卸載，並且保持未處理的襯底，使其(在箭頭3000S所指示的方向上)進入到處理工具3018中。EFEM 3012還能夠從處理工具3018(在箭頭3000P所指示的方向上)接收處理過的襯底，返回傳遞到傳輸系統3001。如之前已指出，在這個實施例中，系統3010具有另一工具接口3016，例如周圍的第二末端模塊(ESEM)，其位於與EFEM 3012相反的工具3018末端。在這個實施例中，ESEM 3016與EFEM 3012基本上是相似的，其例如能夠接收到來自工具3018(在圖27的箭頭3000P所指示的方向上)的處理後的襯底，並且能夠促進將襯底隨後傳遞到加工輸送系統3001的鄰近部分。如果需要，ESEM3016還可用於將未處理的襯底供給工具3018。在備選實施例中，處理系統可具有工具接口，但只在其中一個工具末端。在那種情況下，在工具接口所定位的處理工具的一端上，輸入未處理的襯底，並且輸出處理過的襯底。在其它備選實施例中，工具可與另一工具或具有受控氣氛的輸送腔室接口或直接相連(例如按照圖7A中用於輸送腔室602-626相似的方法)。仍然參見圖27，工具3018通常包括襯底輸送腔室3014和處理模塊3020，3020A。如之前指出，腔室3014可具有受控氣氛，例如真空或惰性氣體，並且可與外部氣氛隔離開。輸送腔室3014可具有能夠彼此隔離開的不同部分3014A，3014B，3014C，使得各個所述部分能夠保持不同的受控氣氛(例如真空，接近高真空，高真空)。如圖27中所示，輸送腔室3014具有通常線性的形狀。在這個實施例中，處理模塊3020，3020A安裝在輸送腔室3014的側面上。處理模塊3020，3020A可彼此相似或不同。例如，根據需要，處理工具3018可具有一個或多個裝載閉鎖腔室模塊3020A(在圖27所示的實施例中具有四個裝載閉鎖腔室模塊3020A，其中兩個與各工具接口3012，3016相連通)，以容許將襯底傳遞進出工具(在箭頭3000I/O所指示的方向上)，而不會影響工具中的受控氣氛。其它處理模塊可配置成對工具中的襯底執行所需的處理，例如電介質或金屬沉積、蝕刻、離子注入、快速熱處理、化學或機械拋光、測量等等。處理模塊連接在輸送腔室3018的側面上，從而形成對腔室的密封，並保持腔室中的受控氣氛。處理模塊3020可沿著腔室3014以任何所需順序進行設置，例如提供當襯底以方向3000S穿過工具時，所需連續處理的順序。如以下將進一步講到，工具3018並不將襯底所受到的處理順序局限於僅僅排列在工具上的處理模塊的連續順序，而是可容許選擇處理步驟。在備選實施例中，工具3018的處理模塊可各提供基本相同的處理工藝。如圖27中所示，工具3018具有至少一個定位在腔室3014中的輸送車或小車3229，其上面能夠保持一個或多個襯底。小車3229能夠在腔室3014中橫向地直線移動(在由箭頭3000X所指示的方向上)。如以下所述，小車3229還可具有合適的可操作的襯底傳遞裝置3160，其用於在輸送腔室3014內部的小車與處理模塊3020，3020A之間傳遞襯底(在圖27的箭頭3000Y所指示的方向上)。在這個實施例中，小車3229是被動的，沒有電動機或動力系統。輸送腔室3014包括驅動系統3400，其與小車接口，使小車在腔室中移動(方向3000X)，並執行小車襯底傳遞裝置3160的操作，以傳遞襯底(方向3000Y所示)。輸送腔室3014還可包括用於識別小車3229和襯底位置的位置反饋系統3336。驅動系統3400和位置反饋系統3336由CPU操作，使小車移動，並傳遞襯底，從而為工具所處理的襯底選擇任何所需的工藝順序。如圖27中所示，輸送腔室3014由彼此貼靠的模塊3016，3016A，3016B，3016C組成。如將在下面描述的那樣，各模塊3016，3016A，3016B，3016C是帶有集成式驅動系統和位置反饋系統部分的自持單元，以容許各模塊作為單個的輸送腔室進行操作，從而容許集成任何所需數量的模塊，以形成所需長度的輸送腔室304。
形成輸送腔室3014的輸送腔室模決3016，3016A，3016B，3016C通常是彼此相似的。輸送腔室模塊3016，3016A，3016B，3016C可具有不同的長度，和用於將任何所需數量的處理室模塊連接到各輸送腔室模塊上的不同數目的接頭。雖然在圖27所示的實施例中，各輸送腔室模塊能夠具有連接在輸送腔室模塊兩邊的處理室模塊3020，3020，但是，在備選實施例中，輸送腔室模塊可配置成可與多個和模塊3020相似的處理室模塊對接。輸送腔室模塊3016，3016A，3016B，3016C是可互換的，從而可將腔室模塊以任何所需的順序連接在一起，以形成輸送腔室。
圖28和圖29是示例性輸送腔室模塊3016的剖視圖(圖29進一步以虛線顯示了當貼靠/配合到腔室模塊3016上時，相鄰輸送腔室模塊3016，3016A的部分)。如之前指出，輸送腔室模塊3016，3016A，3016B，3016C基本上是相似的。腔室模塊3016具有框架3016F，其可具有任何合適的形狀，並由任何合適的材料製成。框架3016F可具有活動的面板或部分，例如活動的上面板3016T。活動的面板3016T安裝在模塊框架3016F的支架上，以容許當模塊連接到其它模塊上而形成腔室時，可從模塊上拆下。這就容許接近模塊內部的構件/小車，而不用從腔室中拆下整個模塊。檢修面板3016T可以足夠大，以容許穿過成形於腔室模塊框架上的開口30160而插入/拆下小車3229。在面板3016T和框架的接口處提供密封件3016S，以防止對輸送腔室3014中的受控氣氛的影響。如圖28中所示，框架具有成形於那裡而用於與處理室模塊3020連通的埠3016P。如可認識到的那樣，埠3016P的尺寸和形狀適合於容許上面帶有襯底S的襯底傳遞裝置33060通過埠而進入處理模塊。埠3016P可被合適的閥門或門關閉，所述閥門可集成到輸送腔室模塊框架3016F中，或者可安裝在處理模塊上。如圖29中所示，框架3016F在相對的縱向末端具有合適的接口特徵3016I，其用於密封地將模塊3016配合到鄰近的模塊3016A，3016上。接口3016I可具有任何合適的類型。作為示例，接口3016I可具有與鄰近的模塊接口的配合面互補的合適的底座特徵，以容許鄰近模塊的適當貼靠。緊固件，例如機械緊固件，或其它合適的夾緊或或定位特徵可包括進來，以使模塊彼此鎖住。接口3016I1，3016I2可包括極化面，以便建立在腔室模塊3016，3016A連接時的所需定向(並防止當模塊沒有處在所需定向時在它們之間形成鄰接和連接)，接口特徵3016I1，3016I2對於各模塊是通用的，從而如之前指出容許模塊可互換。在這個實施例中，框架3016F限定了用於小車3229的充分的腔室空間。在小車周圍可提供最小間隙，以容許小車穿過模塊的自由運動。模塊框架中的末端開口3016R在尺寸上設置成容許小車3229(保持有所需數量的襯底S)穿過開口，並在模塊3016，3016A之間移動。末端開口3016R可被門3016D關閉。門3016D可與模塊框架形成整體，或者當腔室模塊連接在一起時，可作為額外的模塊化部分安裝在腔室模塊之間。
如圖27-28中所示，模塊具有用於與小車上的滑塊3240相配合地工作的支撐件或導軌3040，其可移動地將小車3229支撐在腔室中。在這個實施例中，導軌3040定位在模塊的底部(在小車下面)，但是在備選實施例中，導軌可連接在腔室模塊框架的任何所需部分上。在這個實施例中，顯示了兩個導軌3040，但可使用更多或更少的導軌。導軌3040顯示為連續地延伸穿過模塊。導軌3040終止於離模塊3016的對接面一段距離3040D處，使得當小車在模塊3016，3016A之間穿過時，小車上的滑塊3240可移動一段距離3040D(在各模塊中)，並且開始騎跨在相鄰模塊3016，3016A的導軌上，而不會干擾到小車的穩定姿態。相反，可認識到，小車3229的滑塊3240在尺寸上設置成當小車在模塊3016，3,016A之間穿過、並且滑塊3240從一個模塊3016，3016A的導軌3040移動到鄰近模塊的鄰近導軌段上時，可為小車繼續提供穩定的支撐。
仍然參見圖27-28，模塊3016具有小車驅動系統3400的組成部分。在這個實施例中，系統是線性電動機，但在備選實施例中，可使用任何合適類型的電動或機械驅動系統，例如線纜驅動。在圖28-29所示的實施例中，驅動系統是空心線性驅動系統，例如可從Tecnotion或Anorad獲得的空心線性電動機。在圖29中，集成在輸送腔室模塊3016上的驅動系統部分顯示為在模塊各側具有三組繞組3402，3402A，3402B，3404，3404A，3404B。如圖28中所示，各組繞組3402，3404與小車3229上的相應臺板3168，3172協同配合。繞組3402，3404可具有任何所需的長度，包括商業上可用的標準長度。在備選實施例中，可使用任何所需數量的繞組來驅動腔室各邊上的小車臺板。如圖28中所示，空心電動機繞組3402，3404突入到腔室中，以便與小車的臺板3168，3172對接。在備選實施例中，線性電動機可以是與之前所述並與圖11A-11B所示電動機400相似的鐵心線性電動機。在那種情況下，電動機繞組可通過與圖11A-11B中的部分414相似的內部框架部分而與腔室隔離開。在模塊的各側分別沿著單條軸線設置有繞組3402，3402A，3402B和3404，3404A，3404B，從而在各邊提供一條驅動軸線。在備選實施例中，繞組可定位成在每一側提供多條驅動軸線。在其它實施例中，例如在使用鐵心線性電動機繞組的情況下，繞組可設置成在X和Z方向上均提供驅動軸線(即沿著腔室以及垂直驅動軸線的方向成線性，用於在縱向驅動軸線之間調動小車，這與之前所述和圖13B-13C中所示的繞組排列相類似)。沿著各驅動軸，繞組3402-3402B和3404-3404B相對於模塊接口3016I1，3016I2尺寸和位置都設置成可保持相鄰模塊3016中的下一個最接近的繞組3400B相配合，對穿越相鄰模塊的接口區域的臺板施加連續的推動力，從而可使小車從一個模塊3016，3016A移動至另一模塊。由CPU控制的控制系統3790被用來控制繞組的操作。雖然在圖29中，只顯示了模塊3016的一組驅動軸線繞組3402-3402B(連接在控制器3790上)，但是，這兩組繞組都以相似的方式進行控制。繞組控制系統3790大體上與之前所述和圖中13D所示的繞組控制系統790是相似的。繞組控制或驅動系統3790通常可具有多路復用器3793和放大器模塊3794。放大器模塊3794可通過多路復用器3793而沿著各驅動軸，以所需的順序連接在驅動繞組3402，3402A，3402B上，用於移動小車臺板。放大器至繞組的排序和連接受到CPU的控制。如以下進一步所述，CPU可與模塊的位置反饋系統3336連通，以確定放大器連接和繞組的驅動順序。繞組控制系統3790可以是對模塊3016專用的單獨系統。例如，控制系統3790可以攜帶、安裝或其它的方式與模塊3016合併(控制系統3790不需要定位在模塊框架上，並且如果需要可封裝在單獨的外殼中(未顯示))。當使用合適的饋通引線時，控制系統3790可通過穿過腔室的合適通信線路而與繞組3402，3402A，3402B連通。在圖29中，出於舉例目的，顯示了專用的通信線路單獨地穿過裝料器壁，並且通信線路可以是合併式的，以容許極少量的饋通引線穿過腔室壁。控制系統3790可包括合適的聯接器3790C，以容許在組裝工具時，將控制系統3790連接到CPU上。如圖29中所示，模塊3016可具有另一導線3401C(例如安裝在或位於模塊一側)，用於將繞組的通信線路聯接到控制系統3790上。聯接器3401C還可容許繞組在不需要專用模塊繞組控制系統的情況下，連接到處理工具的中央繞組控制系統上。
現在參見圖30，其顯示了小車3229的底視圖。小車可具有任何合適的構造。在這個實施例中，小車基本上與之前所述和圖12-12B中所顯示的小車229是相似的。如之前指出，小車3229具有兩個臺板3168，3172。臺板3168，3172具有永久的磁鐵或磁性材料，並且配置成可用於和圖28中所示的空心線性繞組3402，3404協同配合操作。這個實施例中的臺板3168固定地安裝在小車框架3156上。臺板3172可移動地通過例如鍵式滑塊3156S而固定在小車的框架3156上。因而臺板3172能夠相對於小車框架3156做有限運動(在圖30中所示的箭頭3229X所指示的方向上)。前後止動件限制了臺板3172相對於框架的運動。與之前所述的小車229的臺板172相似，臺板317L相對於小車3229的額外移動能力，為小車提供了進一步的自由度，其轉換成可操作襯底傳遞裝置3160，以便延伸和收縮。襯底傳遞裝置3160基本上與小車229的套疊部分158，160是相似的(參見圖12A，12B)。因此，傳遞裝置3160可包括任何合適數量的套疊部分，端接任何末端執行器，其與之前所述的末端執行器158是相似的。傳遞裝置160可通過與小車229系統相似的合適的傳動系統而連接在活動臺板3172上，以便將臺板的相對運動轉換成傳遞裝置3160的運動(即通過去激勵/激勵繞組3402，3404，並使小車上升/下降以拾取/放置襯底S，可產生襯底在由圖28中箭頭3000Y1，3000Y2所指示的方向上的運動)(Z軸線)。在備選實施例中，小車的襯底傳遞裝置可具有合適類型，例如螳螂臂類型，具有一個或多個鉸接部分。通過將額外的臺板添加到小車上，還可提供各種傳遞裝置部分的獨立運動的獨立自由度，與臺板3172相似，所述臺板安裝成可相對於小車獨立地移動。在備選實施例中，小車可與之前所述並且在圖22-23中所示的小車1558相似，或者可與分別在圖24，24A-24C和圖25，25A-25C中所示的小車1558′和1558″相似。
現在再次參見圖28-29，如之前指出，輸送模塊腔室3016還具有集成的位置反饋系統3336，其用於確定和控制臺板/小車在模塊中的位置。在圖28-29所示的實施例中，位置反饋系統3336S能夠精確地確定位置，例如具有在大約1-5μm範圍內的定位解析度和精度。模塊3016可具有能夠大致或粗略測定位置的另一位置反饋系統3340，例如具有大約10-20μm的定位解析度和精度。精密位置測定系統3336可以是線性電編碼器系統。合適的線性編碼器系統可從NetzerPrecision Motion Sensors，Ltd或從Farrand Corp得到。在備選實施例中，模塊可具有能夠精確地確定位置的任何其它合適類型的位置測定系統，例如電光學編碼器，或磁限制型的霍爾效應傳感系統。在這個實施例中，精密定位系統3336可包括線性標尺3336S。線性標尺3336S安裝在模塊框架3016F的底面上，以便與小車3229上的被動傳感器對準特徵N1-N4(見圖30)相互作用。在備選實施例中，標尺可定位在模塊的任何其它部分上，將標尺放置在合適的位置，用於檢測小車上的對準特徵。圖28-29中示意性所示的標尺3336S是一種由合適的交流電源(未顯示)通過合適的通信線路3336C激勵的電啟動元件。例如，標尺可包括一個或多個印刷電路板條帶，其上面印製有周期性圖案場發射器。在這個實施例中，標尺3336S還可包括當小車3229上的對準特徵沿著標尺移動時，能夠檢測發射器的場變化的接收器。在這個實施例中，標尺可連續地在位於腔室模塊的對端處的模塊接口3016I1，3016I2之間延伸。在備選實施例中，標尺可以只是部分地在模塊中，在需要精密位置測定的模塊區域中延伸。在這個實施例中，標尺3336S可包括多個傳感軌道3336S1-3336S5，各個傳感軌道能夠檢測相應的小車3229上的傳感器對準特徵N1-N5的位置。如圖30中所示，小車3229可具有多個傳感器對準特徵N1-N5。如之前指出，傳感器對準特徵N1-N5在這個實施例中是被動的(即沒有動力的)，並且可包括磁鐵或磁性材料。在圖30所示的實施例中，小車3229可具有五個傳感器對準特徵N1-N5，從而可使小車3229以及活動臺板定位。其中兩個特徵，例如右邊的N4，N3和左邊的N1，N2，可分別用於小車的左邊和右邊的對準和定位。特徵N5在這個實施例中用於對準活動臺板的位置。如圖28和30中所示，在這種情況下定位在小車底部上足夠接近，而與導軌3336S1-3336S4相互作用的對準特徵N1-N4，在橫向上偏移而與相應標尺3336S的傳感軌道3336S1-3336S4基本對準(同時參見圖29)。另外，分別用於確定小車3229的右邊和左邊位置的對準特徵N3-N4和N1-N2，偏移了縱向間距3000A，該間距足以當小車在模塊3016，3016A之間移動時，用於連續測定小車的位置。例如，在從一個模塊傳遞至下一模塊期間，偏移間距3000A容許最後面的對準特徵N2，N4保持與相應的小車離開時的模塊導軌3336S2，3336S4相互作用，直到最前面的對準特徵N1，N3開始與小車進入時的模塊的相應傳感軌道(與導軌3336S1，3336S3相似)相互作用之後(即已經開始位置測定之後)。因此，在小車於腔室3014中移動的整個過程中，連續地確立了小車3229的定位(見圖27)。臺板3172上的對準特徵N5與導軌3336S5協作地容許以上述相似的方式確定臺板3172的位置。用於特徵N1-N4和N5對準的位置比較信號(例如由CPU執行)容許確定活動臺板3172的相對位置。之後可使用相對位置信息來控制小車的襯底傳遞裝置3160的激活。在備選實施例中，小車可具有任何其它合適的對準特徵排列，並且可具有更多或更少的對準特徵，例如一個用於確定小車兩邊位置的對準特徵。在備選實施例中，位置測定可通過利用十字定位系統3340的粗略位置測定，和利用精密定位系統3336的精密位置測定的組合來實現。例如，粗略定位系統3340(其可以是任何合適的位置測定系統，例如霍爾效應類型的位置傳感器系統或電編碼器系統，並且可以成本低廉地安裝在整個模塊腔室中)可在小車3229穿過腔室模塊3016的大部分橫向運動期間使用，並且還可用於當小車從一個模塊移動到另一模塊時的定位。然後，可在例如需要更高位置測定精度的情況下，以更受限的方式來使用精密定位系統3336。例如，當將襯底傳遞給處理模塊3020，3020A時，需要精確地確定小車3229，以及臺板3172的位置。因此，在這種情況下，活動標尺3336S的安裝尺寸可適合於通常與同處理模塊3020連通的埠3016P(見圖27)所定位的區域相符。另外，各邊的單個對準特徵和用於活動臺板3172的另一對準特徵可足以用於小車3229和臺板3172的精密位置測定，從而實現襯底傳遞裝置3160的精密運動。如可從圖29中認識到，來自粗略和精密位置測定系統3340，3386的信號通過合適的線路3336C或通過無線方法進行傳遞，用於CPU處理，CPU則使用位置信息來控制繞組穿過繞組控制系統3790(見圖29)。雖然通信線路3336C具有一個或多個用於聯接到關停模塊CPU上的接頭(與接頭3790C相似)，但是，模塊的定位系統3340，3336還能夠直接與專用繞組控制系統的處理器通信，從而腔室模塊3016相對於整個工具控制架構而可自主地控制繞組的操作，以實現小車3229及其上面的輸送裝置的所需運動。
可以認識到的是，各輸送腔室模塊3016，3016A包括上面描述的系統，從而使模塊能夠形成用於處理工具的完整輸送腔室。例如，工具3018可配置成具有僅僅一個模塊的輸送腔室3014，該模塊選自不同的但可互換的模塊3016，3016A，3016B，3016C，工具3018在配置上與圖5中所示的工具18相似。如圖27中所示，模塊3016，3016A，3016B，3016C可按照任何選定的順序，通過將模塊的通用接口對接而連接起來，以形成具有所需配置的輸送腔室3014和工具3018。各模塊3016，3016A，3016B，3016C的自主操作性容許工具的裝配就如在模塊接口上完成機械連接一樣容易。
應該懂得，前面的描述僅僅是對本發明的解釋性說明。本領域中的技術人員在不脫離本發明的條件下，可設計各種變型和改型。因此，本發明旨在包括所有這些屬於所附權利要求範圍內的變型、改型和變體。
權利要求
1.一種襯底處理裝置，包括能夠與外部氣氛隔離開的腔室；大致線性的處理模塊陣列，各處理模塊可連通地連接在所述腔室上，從而容許在所述腔室和所述處理模塊之間傳遞襯底；定位在所述腔室中、並可移動地受到所述腔室支撐的襯底輸送裝置，所述輸送裝置能夠沿著由所述腔室限定的線性路徑而移動，用於在所述處理模塊之間輸送襯底；和連接在所述腔室上的驅動系統，其用於驅動所述輸送裝置並使所述輸送裝置沿著所述線性路徑移動；其中，所述腔室包括連續地對接在一起以限定所述腔室的可選數量的腔室模塊，各模塊具有所述驅動系統的組成部分。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於所述腔室模塊是可互換的。
3.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述腔室模塊的驅動系統的組成部分驅動所述腔室模塊中的輸送裝置。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，相鄰腔室模塊的驅動系統的組成部分相配合，從而導致所述輸送裝置在相鄰的腔室模塊之間自由移動。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，相鄰的腔室模塊能夠彼此隔離開，並且所述輸送裝置和驅動系統配置成可容許所述輸送裝置穿過能夠隔離開相鄰腔室模塊的可關閉式通道而在相鄰的腔室模塊之間移動。
6.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述驅動系統包括與腔室的內部環境隔離開的線性驅動系統。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特徵在於，所述驅動系統包括鐵心線性驅動系統。
8.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述驅動系統包括空心線性驅動系統。
9.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述輸送裝置具有用於在所述腔室和所述處理模塊之間傳遞所述襯底的襯底輸送臂，其中，所述輸送裝置是被動輸送裝置。
10.一種襯底輸送裝置，包括配置成用於將襯底裝載到所述裝置中的第一端；裝置模塊，其連接在所述第一端上，以容許所述襯底在所述第一端和所述裝置模塊之間移動，並且能夠與外部氣氛隔離開，所述裝置模塊具有至少一個處理室並且具有襯底輸送腔室模塊，它們彼此可連通地相連在一起，從而容許在它們之間傳遞所述襯底；相對於前端可選地串聯地連接在所述裝置模塊上的另一裝置模塊，所述另一模塊具有另一處理室和另一襯底輸送腔室模塊，它們彼此可連通地相連在一起，從而容許在它們之間傳遞所述襯底；和定位在所述輸送腔室模塊中、並可相對於所述輸送腔室模塊移動的襯底輸送裝置，用於使所述襯底在所述輸送腔室模塊和所述另一輸送腔室模塊之間移動。
全文摘要
襯底處理裝置具有腔室、大致線性的處理模塊陣列、襯底輸送裝置和驅動系統。所述腔室能夠與外部氣氛隔離開。各個處理模塊陣列可連通地連接在腔室上，以容許在腔室和處理模塊之間傳遞襯底。襯底輸送裝置定位在腔室中，並可移動地受到腔室的支撐。輸送裝置能夠沿著由腔室限定的線性路徑移動，用於在處理模塊之間輸送襯底。驅動系統連接在所述腔室上，用於驅動輸送裝置，並使其沿著所述線性路徑移動。腔室包括可選數量的腔室模塊，其順序地對接在一起，以便限定腔室。各模塊具有驅動系統的組成部分。
文檔編號H01L21/00GK101091241SQ200580041738
公開日2007年12月19日 申請日期2005年10月11日 優先權日2004年10月9日
發明者C·霍夫梅斯特, R·T·卡維尼 申請人:布魯克斯自動化公司