增強載體處理器操作的方法和裝置的製作方法

2023-05-24 10:59:36

專利名稱：增強載體處理器操作的方法和裝置的製作方法
技術領域：
本發明總體上涉及電子設備製造系統，更具體來講，涉及在運送系統之間轉送襯底載體，以及製造設施中的處理工具。
背景技術：
電子設備的製造通常涉及對於諸如矽襯底、玻璃板等的襯底執行一系列的工序(這種襯底也可以稱為晶片，其可以是有圖案的或者是沒有圖案的)。這些步驟可以包括拋光、沉積、蝕刻、光刻、熱處理等等。通常，在單個處理系統或者「工具」中可以執行多個不同的處理步驟，其中所述「工具」包括多個處理室。然而，通常會發生這樣的情況，也就是在製造設施中的其它處理位置要求執行其它處理，並且因此必須把襯底在所述製造設施內從一個處理位置運送到另一個位置。根據待製造的電子設備的類型，在製造設施內的許多不同處理位置處要求執行較多的處理步驟。
在襯底載體內把襯底從一個處理位置運送到另一處理位置是常規做法，其中所述襯底載體諸如是封閉箱、盒、容器等等。採用自動的襯底載體運送設備把襯底載體從製造設施內的一個位置移到另一個位置、或者將襯底載體運送到襯底載體運送設備或從該設備運送出去也是常規做法，所述自動襯底載體運送設備諸如是自動導向車、空中運送系統、襯底載體操作自動機等等。
對於單個的襯底來說，從原始襯底的形成或者接收到從完成的襯底中切下半導體器件的全部製造過程可能需要數周或者數月的時間。由此，在典型的製造設施中，在任何給定的時間都存在大量的「未完工」(WIP)的襯底。作為WIP出現於製造設施中的襯底代表流動資金的非常大的投資，這勢必增加了每個襯底的製造成本。因此，在考慮到製造設施的給定襯底生產能力的情況下來減少WIP的數量是合乎需要的。為此，應該減少處理每個襯底的總體消耗時間。

發明內容
本發明的第一方面中，其中提供一種方法其中確定載體到達載體處理器的預計到達，在載體到達載體處理器之前，向載體處理器發出預期的載體轉送命令。
本發明的第二方面中，其中提供一種方法其中載體處理器用於從運送系統移走載體以及將載體裝載到載體處理器服務的處理工具的埠中；以及載體處理器接收命令將載體裝載到處理工具。所述命令在載體到達載體處理器之前被接收。
本發明的第三方面中，其中提供一種方法其中定義載體處理器命令，所述載體處理器命令具有不依賴於第二命令的操作狀態終止第二命令的相關的功能。
本發明的第四方面中，其中提供一種方法其中識別最早到達載體支持，所述載體支持正接近載體處理器並可使用以滿足命令隊列中的一個或多個排隊轉送命令。根據最早到達載體支持到達的預計時間，排隊轉送命令選擇下一個啟動的排隊轉送命令。
本發明的第五方面中，其中提供一種方法其中存儲與載體處理器命令執行時間有關的信息；以及根據存儲的信息，從多個排隊轉送命令中選擇下一個啟動的排隊轉送命令。
本發明的第六方面中，其中提供一種方法其中接收指示與工具相關的埠中載體內容的狀態的第一信號。所述的狀態指示是否(a)載體包括一個或多個工具要處理的襯底，或(b)載體是空的或僅包括工具已處理過的一個或多個襯底。接收指示載體可移出埠的第二信號，以及根據第一和第二信號執行載體轉送。
本發明的第七方面中，其中提供一種方法其中確定通過載體處理器的自動機從內部存儲位置或到內部存儲位置的載體轉送已失敗；存儲指示內部存儲位置不可用的信息；以及確定替換的存儲位置代替不可用的內部存儲位置。
本發明的第八方面中，其中提供一種方法其中跟蹤載體處理器管區內的多個載體的每一個的位置；跟蹤載體處理器管區內載體的多個目的位置的每一個的狀態；以及根據在運送系統中校準載體移動通過載體處理器確定的信息，載體處理器被校準到運送系統。
本發明的第九方面中，其中提供一種方法其中鄰近運送系統安裝載體處理器；移動校準載體通過載體處理器；以及根據在運送系本發明的其它特徵和方面將在以下典型實施例、附加的權利要求、以及附圖的詳細描述下變得更加充分明顯。


圖1描述的是根據本發明一些實施例電子設備製造設施的控制系統範例的結構圖。
圖2描述的是根據本發明一些實施例電子設備製造設施的範例的示意圖。
圖3描述的是根據本發明一些實施例載體處理器範例的正視圖。
圖4描述的是根據本發明一些實施例中在載體到達載體處理器前接收轉送命令的處理範例流程圖。
圖5描述的是根據本發明的一些實施例中不依賴於命令執行狀態的終止轉送命令的處理範例流程圖。
圖6描述的是根據本發明一些實施例中通過前瞻命令隊列尋找能夠利用最早到達的可用載體支持的命令的處理範例流程圖。
圖7描述的是根據本發明一些實施例中存儲和利用執行時間有效地確調度命令的處理範例流程圖。
圖8描述的是根據本發明一些實施例中將空襯底載體移出處理工具的處理範例流程圖。
圖9描述的是根據本發明一些實施例中從失敗的轉送恢復的處理範例流程圖。
圖10描述的是根據本發明一些實施例執行轉送前檢驗存儲狀態數據的精確性的理範例流程圖。
圖11描述的是根據本發明一些實施例中校準載體處理器與轉送系統之間移交的處理範例流程圖。
具體實施例方式
本發明的具體實施例提供了在材料控制系統(MCS)的控制下操作載體處理器的方法和設備。本發明的特徵尤其有益於單個或者小批量襯底載體的使用。如此處所使用的那樣，術語「小批量」襯底載體或者「小批量」載體指的是比常規的「大批量」載體少容納襯底的載體，所述大批量載體通常可以容納十三或者二十五個襯底。舉例來說，小批量載體可以適合於容納五個或者更少的襯底。在一些實施例中，也可以採用其他小批量載體(例如，容納一個、兩個、三個、四個或五個以上襯底、但是小於大批量載體所容納的襯底的小批量載體)。一般說來，每個小批量載體可以容納的襯底太少，以致人們在電子設備或者其他製造設施內的人工運送載體是不可行的。載體實際到達在載體處理器管區內之前，本發明的增強載體處理器適合接收載體轉送命令。這允許載體處理器避免等待直到載體到達，然後在通知MCS載體到達之後進一步等待MCS發出轉送命令。這樣，應用本發明的載體處理器能夠預料載體的到達以及便於提高性能和調度。
本發明的載體處理器還適合接收終止命令，上述命令與先前命令的狀態無關地在轉送命令被取消或中止之前產生。換句話說，不管轉送命令是否為有效(active)或排隊狀態，都可利用單個終止命令取消排隊轉送命令或中止被激活的轉送。
另外，根據本發明的載體處理器可適合識別通過載體支持(support)執行的排隊命令，上述載體支持既是可用的又是最快到達載體處理器的。這些被識別的命令可被不按次序從命令隊列中選擇出來並執行。本發明的這方面可允許通過更有效地轉送載體以及避免載體支持不必要地繞製造設備循環來提高轉送系統的吞吐量。同樣，為了進一步增加吞吐量，可根據實際或預計的執行選擇的命令地時間選擇執行排隊命令。使用資料庫存儲載體處理器執行每一個不同轉送和/或命令所需要的時間。在一些實施例中，直到根據資料庫中估計/實際時間，在載體處理器開始準備轉送前最遲可能時刻，載體處理器調度器才來執行到/從轉送系統的轉送命令。
此外，本發明的載體處理器還適合從相關工具中移走空載體，以提高埠的可用性。這樣，本發明可從載體的工具中移走襯底，所述載體不同於其中襯底到達工具的載體。這是因為本發明便於使用於新到達的支持未處理襯底的載體的埠可用，可以避免工具「斷源」。
在一些實施例中，本發明的載體處理器能夠連續操作，甚至是在轉送失敗後。本發明的載體處理器內部存儲位置在資料庫中可被跟蹤或者通過利用別的機制進行跟蹤。在確定從/到內部存儲位置的轉送失敗後，與失敗轉送相關的內部存儲位置被標記為不可用並將其從有效位置列表中移走。
在本發明的替換或附加實施例中，載體處理器可包括傳感器，在進行實際轉送前檢驗轉送目標是有效和不受阻的。換句話說，就是使用例如，安裝在載體處理器的末端執行器的電眼檢測轉送目標的狀態。要將實際狀態與存儲的狀態進行比較以檢測出任何異常以及避免任何衝突。同樣地，例如壓力傳感器/重力傳感器，可用於確定載體被載體處理器適當支持和/或包含預計數量的襯底。
本發明的載體處理器還適合自校準從/到運送系統載體的移交。利用配備傳感器和/或通信設備的「校準載體」，載體處理器將被提供充分信息以校準移交，例如，在運送系統中，將校準載體穿過載體處理器時。例如，校準載體發出信號指示校準載體檢測載體處理器的末端執行器在最後埠中不與校準載體的速度相配以及末端執行器可能需要被快速移動。
電子設備製造或者製造設施(Fab)可以使用空中運送系統(OHT系統)，其包括多個載體支持或者「支架」，它們與連續移動傳送系統耦合，所述移動傳送系統適合於在設施周圍轉送一個或多個襯底載體。更具體地說，所述移動傳送系統可以包括傳送器以及與其耦合的多個傳動電機，所述傳動電機用於移動所述傳送器。
此外，這種設施可以包括工具或者合成工具，適合於在電子設備製造期間處理襯底。每個處理工具可以被耦合至各自的載體處理器，所述載體處理器適合於在所述工具和移動傳送系統之間轉送襯底載體。更具體地說，每個處理工具可以被耦合至各自的載體處理器，所述載體處理器用於在處理工具的負載埠和載體支持之間轉送襯底載體，其中所述載體支持與連續移動傳送系統的帶耦合。以這樣的方式，可以在設施周圍轉送襯底載體。
另外，運送系統可以包括控制系統，用於與移動傳送系統和多個載體處理器通信，並且控制它們的操作，以便可以把襯底載體移到需要它們的地方。轉向圖1，控制系統100可以包括主機或者材料控制系統(MCS)102，其與裝載站軟體(LSS)104a-f進行雙向通信，其中所述裝載站軟體在位於襯底裝載站中和/或在襯底裝載站控制下的多個載體處理器的每一個的每個控制器上執行。所述主機可以包括製造執行系(MES)，用於指導MCS的操作。所述MCS 102還可以與運送系統控制器(TSC)106雙向通信，所述TSC 106用於保持運送系統的操作，所述運送系統包括傳動電機和傳送器(conveyor)。在一些實施例中，每個LSS 104a-f節點都可以與TSC 106通信，以便直接交換涉及運送系統狀態的信息。以下根據圖2更詳細地描述這些部件和它們的操作。
轉向圖2，提供了描述示例性Fab 201的物理結構的示例性實施例的示意圖，所述Fab 201特別適用於小批量襯底載體，諸如容納單個襯底或者比二十五個襯底少得多的襯底載體(例如5個或少於5個)。所述Fab 201包括高速運送系統，所述高速運送系統具有使其特別適用於小批量載體的多個特徵，包括高速、少量維護保養、連續移動傳送系統；載體裝載/卸載功能，該功能不需要停止或者減慢傳送器；傳送器，能夠物理上同時支撐多個載體；柔性傳運帶，可以易於定製為所希望的運送路徑；以及控制軟體，用於有效地管理處理工具之間的運送和轉送。這些特徵將稍後描述。
先前結合的於2003年8月28日申請的序號為10/650,310、名稱為「SystemFor Transporting Substrate Carriers」(代理人編號為6900)的美國專利申請公開了一種襯底載體運送系統或者類似的運載系統，其包括用於襯底載體的傳送器，意在使所述傳送器在其服務的Fab的操作期間連續不斷地運轉。所述連續移動傳送器意在便於在所述Fab內傳送襯底，以便減少在Fab中每個襯底的總體「暫停」時間。
為了以這樣的方式操作Fab，可以提供這樣的方法和設備來從傳送器中卸載襯底載體，以及將襯底載體裝載到傳送器上，同時傳送器保持運行。先前結合的於2003年8月28日申請的序號為10/650,480、題目為「Substrate CarrierHandler That Unloads Substrate Carriers Directly From a MovingConveyor」(代理人編號為7676)的美國專利申請公開了這樣一種位於襯底裝載站或者「裝載站」的襯底載體處理器，用於執行這種相對於移動傳送器的裝載/卸載操作。
轉向圖3，裝備有載體處理器302的襯底裝載站300可以包括控制器304、水平導向體(guide)306以及末端執行器308，所述水平導向體306沿框307或者軌道縱向移動，所述末端執行器308沿水平導向體306水平地移動。還可以採用其他結構(例如，可以在二維以上空間移動的自動機)來移動末端執行器308，以便執行轉送。載體處理器302/襯底裝載站300還可以包括內部存儲位置310，或者架子/支架，用於臨時存放襯底載體312。另外，用於將襯底裝載到處理工具(未示出)中的埠314可以被載體處理器302訪問，或者作為容納載體處理器300的襯底裝載站300的一部分。
所述控制器304可以使用欄位可編程門陣列(FPGA)或者其他類似裝置來實現。在一些實施例中，可以使用分立部件來實現所述控制器304。所述控制器304可以用於控制和/或監控襯底裝載站300、各種電氣和機械部件的一個或多個以及此處所述的襯底裝載站300的系統的操作。所述控制器304可以用於執行如上所述的裝載站軟體。在一些實施例中，所述控制器304可以是任何適當的計算機或者計算機系統，或者可以包括多個計算機或者計算機系統。
在一些實施例中，所述控制器304可以是或者可以包括任何部件或裝置，這些部件或裝置通常由計算機或者計算機系統使用，或者與計算機或者計算機系統相關使用。雖然圖3中沒有明確示出，但是所述控制器304可以包括一個或多個中央處理單元、只讀存儲器(ROM)設備和/或隨機存取存儲器(RAM)設備。所述控制器304還可以包括輸入設備，諸如鍵盤和/或滑鼠或者其他指示裝置，並且包括輸出設備，諸如印表機或者可以獲得數據和/或信息的其他設備，和/或顯示設備，諸如用於向用戶或者操作者顯示信息的監視器。所述控制器304還可以包括發送器和/或接收器，諸如LAN適配器或者通信埠，用於便於與其他系統部件和/或在網絡環境中通信，用於存儲任何適當的數據和/或信息的一個或多個資料庫，用於執行本發明方法的一個或多個程序或者命令集，和/或包括任何外圍設備的任何其他計算機部件或者系統。
依照本發明的一些實施例，可以把程序命令(例如控制器軟體)從另一介質讀入控制器304的存儲器，諸如從ROM設備讀入RAM設備，或者從LAN適配器讀入RAM設備。程序中的命令序列的執行可以令控制器304執行一個或多個此處所述的處理步驟。在可替代的實施例中，可以使用硬線連接的電路或者集成電路來代替軟體命令或者與軟體命令共同來實現本發明的處理過程。由此，本發明的實施例不局限於硬體、固件和/或軟體的任何特定組合。所述存儲器可以存儲用於控制器的軟體，所述控制器可以用於執行所述軟體程序，並且由此依照本發明來操作，尤其依照以下詳細說明的方法來操作。本發明的部分可以作為程序來具體實現，所述程序可以使用面向對象的語言來開發，所述面向對象的語言允許利用模塊化對象來對複雜系統建模，以便創建表示現實世界、物理對象以及它們的相關性的抽象內容。然而，本領域普通技術人員將理解的是，此處所述的本發明可以依照許多不同的方式使用大範圍的程序設計技術以及通用硬體子系統或者專用控制器來實現。
可以將程序依照壓縮的、未編譯的和/或加密的格式來存儲。所述程序還可以包括通常十分有用的程序部件，諸如作業系統、資料庫管理系統和設備驅動器，用於允許控制器與計算機外圍設備和其他設備/部件連接。合適的通用程序部件已經為本領域技術人員所知，故而此處不必詳細說明。
如上所述，所述控制器304可以生成、接收和/或存儲資料庫，所述資料庫包括與載體位置、命令隊列、實際和/或估計命令執行時間和/或內部存儲位置相關的數據。正如本領域技術人員將理解的那樣，此處所呈現的示意圖以及結構和關係的附加描述僅僅是示例性的。除所提供的例證說明所建議的內容外，可以採用任意數目的其他裝置。
操作中，為了將襯底載體312從運送系統316卸載，其中所述運送系統316包括用於轉送襯底載體312的移動傳送器，所述移動傳送器(也稱為「襯底載體傳送器」316)並且經過載體處理器302，末端執行器308以基本上與襯底載體312被襯底載體傳送器316運送時的速率相匹配的速率水平地移動(例如，通過基本上沿水平方向匹配襯底載體速度)。另外，當襯底載體312正被運送時，末端執行器308可以保持在相鄰襯底載體312的位置上。末端執行器308由此可以基本上匹配襯底載體312的位置，同時基本上匹配襯底載體312的速率。同樣，傳送器位置和/或速率基本上可以匹配。
當末端執行器308基本上與襯底載體的速率(和/或位置)匹配時，末端執行器308被提升，以便末端執行器308接觸襯底載體312並且將襯底載體312與襯底載體傳送器316脫離。通過在裝載期間基本上匹配末端執行器308和傳送器速率(和/或位置)，襯底載體312同樣可以被裝載到移動襯底載體傳送器316上。依照至少一個實施例，末端執行器308和襯底載體傳送器316之間的這種襯底載體移交基本上以零速率和/或末端執行器308和襯底載體傳送器316之間的加速度差值來執行。
先前結合的於2004年1月26日申請的序號為10/764,982、題目為「Methodsand Apparatus for Transporting Substrate Carriers」(代理人編號為7163)的美國專利申請描述了這樣一種傳送系統，其可以被用於上述的襯底載體運送系統316和/或載體處理器302，用來在電子設備製造設施的一個或多個處理工具之間運送襯底載體。所述傳送系統可以包括條帶(或者「帶」)，其用於在至少一部分電子設備製造設施中形成閉合迴路，並且在其中運送襯底載體。在一個或更多實施例中，所述條帶或者帶可以由不鏽鋼、聚碳酸酯、複合材料(例如碳石墨、玻璃纖維等等)、鋼來形成，或者由加強的聚氨基甲酸酯、環氧薄片、塑料或者聚合物材料來形成，所述聚合物材料包括不鏽鋼、編織物(例如，碳纖維、玻璃纖維、可以從Dupont得到的Kevlar、聚乙烯、鋼絲網等等)或者其它剛性材料等等。通過定向所述條帶以便條帶的厚部分存在於垂直面內，而條帶的薄部分存在於水平面內，所述條帶就會在水平面上是柔性的而在垂直面上是剛性的。這種結構允許傳送器被經濟地構造和實現。例如，所述條帶需要很少的材料來構造，容易製造，因為其垂直的剛度/強度，所以可以在沒有輔助支撐結構(諸如用於常規的、水平定向的帶式傳送系統的捲軸或者其他類似機制)的情況下、支撐很多襯底載體的重量。此外，因為所述條帶因其橫向柔性可以被彎曲、扭曲或者成型為許多結構，故而所述傳送系統具有很高的可定製性。
翻回到圖2，示例性的Fab 201包括條帶或者帶203，其在Fab 201內形成簡單的迴路205。所述條帶203例如可以包括在先前結合的序號為10/764,982的美國專利申請中描述的條帶之一。所述條帶203在處理工具209之間運送襯底載體(未示出)，並且包括直線部分211和曲線部分213以便形成(閉合)迴路205。也可以使用其他數目的處理工具209和/或迴路結構。
每個處理工具209可以包括位於處理工具209的襯底裝載站或者「裝載站」215的襯底載體處理器，當所述條帶203經過裝載站215時，所述裝載站用於從傳送系統207的移動條帶203上卸載襯底載體，或者用於將襯底載體裝載到移動條帶203上(如先前結合的序號為10/650,480的美國專利申請中所描述的那樣)。例如，當正在由條帶203運送襯底載體時，裝載站215的末端執行器308(圖3)可以以基本上與襯底載體的速率相匹配的速率水平地移動，並且當正在運送並升高所述襯底載體時，所述裝載站215的末端執行器308被保持在相鄰所述襯底載體的位置上，以便所述末端執行器接觸所述襯底載體，並且使襯底載體從傳送系統207脫離。通過在裝載期間基本上匹配末端執行器308(圖3)和條帶的速率(和/或位置)，襯底載體同樣可以被裝載到移動條帶203上。
每個裝載站215可以包括一個或多個埠(例如，裝載埠)或者類似位置，其中可以放置襯底或者襯底載體，以便轉送到處理工具209(例如，一個或多個停靠部，不過還可以採用不採用停靠/不停靠移動的其他轉送位置)或者從處理工具209轉送。還可以在每個裝載站215提供各種襯底載體存儲位置或者架子，用於在處理工具209處緩存襯底載體。
所述傳送系統207可以包括運送系統控制器(TSC)217，用於控制條帶203的操作。例如，所述TSC 217可以控制/監控條帶203的速度和/或狀態，分配條帶203的載體支持，所述載體支持用於支撐/傳送襯底載體，監控這種載體支持的狀態，向每個裝載站215提供這種信息等等。同樣，每個裝載站215可以包括LSS 219，用於控制載體處理器的操作(例如，將襯底載體裝載到傳送系統207或從中卸載，運送襯底載體至裝載站215的裝載埠或者存儲位置和/或裝載站215服務的處理工具209，或者從中卸載等)。MCS 221與運送系統控制器217和每個襯底裝載站215的裝載站軟體219通信，用於進行相同的工作。TSC 217、每個LSS 219和/或MCS 221可以包括調度器(未示出)來控制由TSC 217、LSS219/或MCS 221執行的操作的進度。
處理描述包括硬體和軟體部件的上述系統對執行本發明的方法十分有用。然而，應該理解的是，不是所有上述描述的部件都為執行本發明方法所必需的。實際上，在一些實施例中，不要求上面描述的系統來實施本發明的方法。如上所述的系統是這樣一種系統的例子，所述系統往往被用於實施本發明的方法，並且特別適用於轉送小批量襯底載體，諸如容納單個襯底或者比二十五個襯底少得多的襯底載體(例如，五個或更少)。
參考圖4到11，提供再現利用上述系統實現本發明一些實施例的流程圖。應知曉圖4到11流程圖中的特定部件排列，以及這裡討論的各種方法的實例步驟的數量和順序，不意味著固定的順序，序列，數量，和/或步驟的定時；本發明的實施例能夠以任何順序，序列，和/或可實行的定時來實踐。
在以下的分部中，將詳細地討論方法步驟。應注意的是，不是所有這些步驟都被要求執行本發明的方法，以下還討論了附加的和/或替代的步驟。還應該注意的是，在流程圖中描述的通用步驟只是表示本發明一些實施例的特徵，它們可以被依照多個不同的方式重新排序、組合和/或細分，從而本發明的方法包括更多或更少的實際步驟。例如，在一些實施例中，可以添加許多附加的步驟以便更新並維護如下所述的資料庫，但是正如所表明的那樣，不必在本發明的所有實施例中使用這種資料庫。換言之，本發明的方法可以包含任意數目的步驟，這些步驟可被實施以便實現比處所述的多個不同的發明過程。
如上所述，所述MCS 221負責通過向各種設備發送命令來遞送並且在架間中存儲載體，所述設備包括襯底裝載站/載體處理器和傳送部(可以執行傳送帶到傳送帶的轉送的設備，此處未示出)。在一些實施例中，可以依照稱為SEMI E88-1103標準「Specification for AMHS Storage SEM(Stocker SEM)」的行業標準來實現載體處理器的某些方面，所述標準特別詳細說明了用於控制相應設備的標準化命令和協議。同樣，可以依照SEMI E82-0703標準「Specification forInterbay/Intrabay AMHS SEM(IBSEM)」來實現負責控制傳送器操作的運送系統控制器(TSC)117。可以依照SEMI E84-0703標準「Specification for EnhancedCarrier Handoff Parallel I/O Interface」來實現與工具埠的交互，並且載體的處理可以依照SEMI E87-0703標準「Specification for Carrier Management(CMS)」來實現。這四個標準是由CA，San Jose的半導體設備和材料國際(SEMI)工業聯盟小組(www.semi.org)公布的，並且將其內容包含於此，以供參考。
本發明的實施例實現了超過上述參考SEMI標準的功能的特徵。更具體地，本發明對SEMI E88標準增加了加強功能以進一步提高使用小批量載體的Fab效率和吞吐量。單個或小批量載體處理的一般目標是降低時間延遲，上述時間延遲是在載體到達儲料器型裝置，例如帶有載體處理器的載體裝載站，與MCS確定上述到達並發送命令移動載體到最後的目的地之間的時間產生的。載體被設計成容納單個襯底，因為到達載體處理器的載體數目可以是傳統傳遞系統的二十五倍多，累積的延遲可能變為很嚴重。SEMT E88規範僅在載體到達相關襯底裝載站裝載埠之後(例如，架子或類似的襯底裝載站中間存儲位置，然後從其將載體轉送到襯底裝載站服務的處理器工具埠)需要主機/MCS向載體處理器(例如儲料器裝置)發送轉送命令。上述要求導致在移動載體到目的埠過程中累積延遲。根據SEMT E88規範，如果轉送命令發送到儲料器並且指定的載體不在儲料器的管區內，儲料器會作出出錯響應。上述錯誤的適當產生與SEMT E88標準一致因為儲料器不能對不在儲料器管區內的載體執行命令。
SEMI E88增強本發明實施例擴展SEMI E88標準允許襯底裝載站在相關載體到達前接受轉送命令(例如，沒有指定載體的存在否的先前信息)，預料載體的到達。通過在命令中使用附加參數上述加強轉送命令可被確定為「預期載體」。襯底裝載站將推遲上述轉送命令的處理直到指定的載體進入襯底裝載站管區內。在進入襯底裝載站管區後，按照載體處理器中命令序列的優先權順序處理預期載體命令。
更具體地說，根據本發明加強E88規範實施的一些實施例，如果接收預期載體轉送命令，襯底裝載站可向MCS返回一個答覆該命令將隨後完成。襯底裝載站可在載體處理器隊列中保持該命令直到載體到達以及當載體到達時，該命令根據MCS請求被執行。除了避免在載體到達後引入等待轉送命令的延遲外，本發明還允許襯底裝載站調度器計劃更有效的載體轉送，例如，直接從運送系統到處理工具埠，而不是使新的到達載體進入臨時存儲位置。
回到圖4，描述了一個用於在載體到達載體處理器之前接受轉送命令的範例處理400。處理400開始於步驟402。在步驟404中，MCS意識或確定，載體被運送到目標載體處理器，可能由於源處理器已經裝載載體到運送系統，例如。在步驟404中，在載體到達目標載體處理器之前，MCS向目標載體處理器發出帶有「預期載體」參數集的轉送命令。在步驟406中，目標載體處理器接受並確認預期載體轉送命令即使指定的載體處理器還未到達目標載體處理器。在步驟408中，預期載體轉送命令的處理被延遲直到指定的載體出現在目標襯底裝載站中(例如，到達目標載體處理器)。在步驟410中，預期載體轉送命令在目標載體處理器命令隊列中排隊，並根據隊列中的優先權按順序被處理。在步驟412中，用於在載體到達載體處理器之前接受轉送命令的範例處理400結束。
在一些替換實施例中，在步驟408中，在接收到時預期載體轉送命令將在目標載體處理器的命令隊列中排隊以及，在步驟410中，根據載體的預期到達時間預期載體轉送命令的執行可以被調度開始。
SEMI E82和SEMI E88標準定義了許多遠程操縱命令。特別地，兩個遠程命令被定義為中止和取消，在自動化材料處理系統中用來終止轉送命令。當命令處於有效狀態時，根據命令標識符中止命令終止特定的轉送命令的活動。當命令處在排隊或等候狀態根據命令標識符取消命令終止指定的轉送命令的活動。
根據本發明的SEMI E88和E82標準的附加增強包括合併(consolidate)計劃應用於不同命令執行狀態的關聯命令。例如，用於終止有效命令的中止命令以及用於終止排隊命令的取消命令可被合併成單個終止命令。單個或小批量襯底處理的一般目標是降低主機/MCS與符合SEMI E88的儲料器型裝置(例如襯底裝載站)之間的消息數量。如上所述，SEMI E88規範需要主機/MCS發送取消命令取消轉送如果其處在排隊狀態，以及發送中止命令中止轉送如果其處在有效狀態。該要求導致累積的不必要多餘通信，特別是就在主機/MCS已發出取消命令和在儲料器處理該命令之前當改變轉換狀態時。
本發明一個實施例擴展SEMI E88規範以運行新的終止命令(例如，中止或取消)，其導致轉送的取消和中止，這取決於其處在排隊或有效狀態。這樣，新終止命令僅根據命令標識符終止特定的轉送命令的活動，不依賴於命令的狀態。結果，終止命令可用來代替中止或取消命令，而不考慮命令的狀態。上述用法導致完成幾個功能需要更少的代碼。
回到圖5，描述了一個用於不依賴於命令的執行狀態終止轉送命令的範例處理500。處理500開始於步驟502。再步驟504中，定義終止命令中止或取消轉送，而不管轉送是否有效，排隊，或等待。在步驟506中，MSC發出終止命令。在步驟508中，襯底裝載站控制器接收終止命令並確定終止命令中定義的轉送命令的狀態。如果指定的轉送指令在排隊或等待，在步驟510中所述轉送命令被取消。如果指定的轉送命令有效，在步驟512中轉送命令被中止。不論發生那種情況，處理500在步驟514終止。
襯底轉載站的前瞻調度襯底裝載站載體處理器積極放置載體到運送系統指定的位置(例如，支架(cradle)或其它支持位置)或從該位置移走載體。因為轉送時運送系統在襯底裝載站不停止，載體處理器應該在位以在目標載體支持到來之前(例如，支架支持載體被卸載前，或要裝載載體的支架到達之前)進行這樣的轉送。襯底裝載站調度器的目標是確保在運送系統上的載體支持上的載體的放置和移走在載體支持第一次經過襯底裝載站時完成。
為了提高完成上述目標的機會，本發明提供了帶前瞻(look-ahead)特徵的載體處理器調度器，在它的邏輯中判定命令隊例中哪一個轉送命令下一個啟動。所述前瞻特徵考慮最早到達的載體支持的預計時間，啟動轉送以裝載載體到移動傳送器的載體支持上(例如，放置在支架上)或從移動傳送器的載體支持上卸載載體(例如，從支架上移走)。例如，在執行到/從襯底裝載站服務的處理工具的埠的轉送之前，襯底裝載站的調度器邏輯也考慮執行所述轉送需要的時間以及是否有足夠的時間執行所述轉送，以及還利用最早到達的載體支持準備到/從運送系統的轉送。
回到圖6，描述的是預測命令隊列找到能使用最早到達可得到的載體支持。處理600開始於步驟602。在步驟604中，載體處理器/襯底裝載站確定或識別可用來滿足排隊轉送命令的最早到達載體支持。如果載體處理器具有指定轉送載體到運送系統的排隊轉送命令，則載體處理器會尋找最早到達的空載體支持。同樣地，如果載體處理器具有指定轉送來自運送系統的載體的排隊轉送命令，載體處理器會尋找最早到達容納前往載體處理器的載體的載體支持。
在步驟606中，確定隊列中的第一個命令能夠使用步驟604確定的載體。在步驟608中，為了使用步驟604確定的最早到達載體支持，在必須開始執行步驟606確定的第一命令之前，載體處理器確定是否留有任何時間執行其它的命令。如果有時間，則，在步驟610，載體處理器確定在步驟604確定的載體支持作為最早到達的載體支持實際到達之前，是否可完成其它的命令。如果存在能夠被及時完成的命令，則在步驟612中，執行那些命令，並且處理流程回到步驟608中的確定。如果不存在能夠被及時完成的命令，處理流程在步驟608和610之間循環以等待(1)能在步驟606確定的第一個命令必須開始之前完成的加到命令隊列中的新命令，或(2)時間已過，以及為了滿足步驟604確定的載體支持，步驟606確定的第一個命令必須開始。回到步驟608，為了使用步驟604確定的最早到達載體支持，如果載體處理器確定在步驟606確定的第一個命令必須開始之前，沒有時間執行其它命令，則在步驟614中執行第一命令以及在步驟616中終止處理600。
存儲轉送時間另外，襯底裝載站的調度器的更一般的目標是最大化能夠被傳送到相關處理工具的埠中的載體數量，以使工具不會「斷源」(例如，工具不必中止處理以等待附加襯底的傳遞)。調度器試圖平衡提供給工具新襯底的需求和最大化能夠通過主機/MCS(通過運送系統和載體處理器)被傳遞到工具中的載體數量的需求。
為了優化吞吐量，調度器會測量/確定和跟蹤載體處理器可以執行的每個不同類型的移動或載體處理器能夠執行的命令的估計和實際時間。用於選擇下一個排隊轉送執行的調度器的邏輯，可利用，例如，存儲位置和處理工具的埠間的轉送時間，進入與運送系統移交的位置花費的時間等等。在一些實施例中，直到需要移動載體處理器到這種移交的位置的最遲時刻，根據存儲在時間跟蹤資料庫中的估計/實際時間，調度器才能使載體處理器執行與到/從運送系統的移交有關的轉送。一般地說，直到在載體處理器必須結合外部事件開始執行命令之前的最遲(latest)可能時刻，調度器才使載體處理器執行與外部事件相關的命令(例如，與運送系統的移交或者在處理工具中襯底處理的競爭)。換句話說，對載體處理器/襯底裝載站(不在其控制下)，涉及或與外部裝置交互的命令的執行被延遲使得命令的執行適當與外部裝置的動作一致。(例如，載體支持到達襯底裝載站)。
回到圖7，描述了用於存儲和利用執行時間以有效地調度命令的範例處理700。處理700開始於步驟702。在步驟704中，存儲涉及各種載體處理器命令執行時間的信息。上述信息可以是在在先命令執行期間測量的實際執行時間的記錄。在一些實施例中，上述信息可以是根據計算值或實際測量時間的平均值估計的執行時間。上述信息包括，例如，在各種存儲位置和各種工具埠之間，在各種存儲位置和運送系統之間轉送載體花費的時間量，以及移動載體處理器到運送系統移交位置花費的時間值(例如，準備到或從運送系統移交的時間)。上述信息可被存儲到存儲裝置中(例如，存儲器，硬碟機等)作為資料庫，表，或者以許多其它的結構或格式。
在步驟706中，載體處理器根據步驟704中存儲的信息從命令隊列的命令中選擇執行轉送命令。例如，在下一個載體支持到達載體處理器之前低優先權命令可被選擇執行，因為這樣低優先權命令表示當時最好/最有效的載體處理器的使用(例如，而不是僅僅等待載體支持到達並執行高優先權命令)。
在步驟708中，如果選擇的命令是與外部事件有關的，載體處理器會延遲實際執行被選擇命令直到要開始的最遲可能時刻，其中被選擇的命令連同外部事件將被完成(例如，在被選擇的載體支持到達或另一個命令必須開始之前)。通過延遲實際執行與外部事件有關的被選擇命令直到最遲時刻，其它命令在被選擇命令之前可被調度，由此吞吐量提高，而沒有任何消極影響吞吐量的風險。在步驟710，處理700結束。
SEMIE84/E87增強根據SEMI E84標準，一旦載體被傳遞到處理工具埠中，工具不釋放載體的控制直到所有的襯底都被處理過並返回到載體。通過更新與埠有關的載體的SEMI E87狀態模型和載體的SEMI E84信號，埠指示載體已準備好移動。SEMI E87狀態模型的改變指示主機/MCS運送系統應當被調動以從埠移走載體。該協議對單個或小批量載體系統來說可能不是最佳的，這是因為工具會「斷源」以及上述協議會導致主機和工具之間、以及主機/MCS和襯底裝載站之間太多的處理。在單個載體系統中，如果工具能夠處理比可用埠數量多的載體，工具會變得「斷源」。
本發明允許在一個載體中傳遞的襯底可返回到不同的載體。載體一空就允許移走載體，在本發明中SEMI E84狀態機被改變以使狀態機包含足夠的信息使得允許襯底裝載站自動作用於該信息。此外，SEMI E84狀態轉換信號被修改以包含關於載體空/滿狀態的信息。該轉換還隱含包含關於SEMI E87狀態模型的信息(例如，載體的狀態可以是「準備裝載」，「阻止轉送」，「準備卸載空」，以及「準備卸載完成」)。根據本發明，當載體處於「準備卸載空」或「準備卸載完成」狀態時，載體處理器不需要主機/MCS命令以從埠移走載體。
回到圖8，描述了用於從處理工具移走空載體的範例處理800。處理800開始於步驟802。在步驟804中，載體處理器接收從載體處理器服務的處理工具埠出來的狀態信號。狀態信號可指示埠中載體包含至少一個未處理的襯底或載體是空的或僅包含處理過的襯底。在步驟806中，載體處理器從埠接收第二個狀態信號。所述第二個信號指示載體準備從埠中被移走。在步驟808中，根據第一個信號載體處理器確定載體是否會被移走因為載體是空的或僅包含處理過的襯底。如果不移走，在步驟810中，載體處理器等待新的用來指示載體內容已改變的第一信號。一旦載體的內容改變處理從步驟810回到步驟808。如果在步驟808中確定了載體是空的或僅包含處理過的襯底，在步驟812中載體處理器從埠移走該載體。在步驟814中處理800結束。
失敗轉送的恢復根據本發明，調度器和載體處理器能夠恢復多數失敗情形並使襯底裝載站有效，除非載體處理器硬體以這樣一種方式失敗不能動或載體處理器的運動會導致損害載體或襯底。
如果因為載體處理器不能從內部存儲位置拾取或放置載體而使轉送失敗，那麼上述位置被標記為不可用的但是其它轉送要求的處理會繼續只要載體處理器能夠被安全移出與失敗有關的位置而不損害載體。如果，失敗後，載體仍然在載體處理器的末端執行器上，那麼載體會被放置在一個替換的存儲位置中，以使載體處理器可用於執行其它的轉送命令。
回到圖9，描述了用於已從失敗轉送恢復的範例處理900。處理900開始於步驟902。在步驟904中，載體處理器確定，或得知，從或到載體處理器的襯底裝載站內部存儲位置的載體轉送已失敗。在一些實施例中例如，載體處理器的自動機(robot)不能放置載體，由於自動機的移動被目標識別位置存在的載體阻塞。在步驟906中，指示與步驟904中的失敗有關的內部存儲位置的信息不能存儲在存儲設備(例如，存儲器，硬碟機等)，以資料庫，表，或者以其它多種結構或格式存儲。這樣，可以避免將來轉送到不能用的存儲位置。在步驟908中，可確定襯底裝載站中的替換的存儲位置或其它位置。在步驟910中，如果載體仍然在載體處理器的自動機中(例如，由於作為步驟904中檢測的失敗結果不能放下)，那麼載體被放置在步驟908確定的替換存儲位置中。處理900在步驟912結束。
利用傳感器檢驗如果在載體處理器控制器中或，有時候，在主機/MCS中出現內部軟體資料庫錯誤，轉送會引起兩個載體碰撞導致損害襯底。在一些實施例中，自動機/載體處理器的末端執行器會裝備傳感器以允許檢驗移交或實際移交前的轉送的有效性以便避免損害載體/襯底。
轉到圖10，描述了用於在執行轉送前檢驗存儲狀態數據的準確的範例處理1000。處理1000開始於步驟1002。在步驟1004中，載體處理器管區(domain)內的每個載體位置被跟蹤並存儲在存儲設備(例如，存儲器，硬碟機等等)，以資料庫，表或以其它多種結構或格式存儲。載體處理器管區可包括在載體處理器的控制下的所有的處理工具埠，內部和外部存儲位置，載體支持裝載/卸載區域，末端執行器等等。在步驟1006中，每個可能轉送目的地位置(例如，處理工具埠，內外部存儲位置，載體支持裝載/卸載區域，末端執行器等等)的狀態被跟蹤和存儲在存儲設備(例如，存儲器，硬碟機等等)，以資料庫，表或以其它多種結構或格式存儲。在步驟1008中，在執行到目標目的地的轉送之前，利用一個或多個物理傳感器檢驗被轉送載體的正確位置是已知的以及轉送目的地是可用的並準備好被存取。處理1000在步驟1010結束。
移交校準帶有載體處理器的襯底裝載站無論什麼時候被安裝以及增加到運送系統中，來自運送系統出來的/到運送系統的移交都需要校準。上述移交校準更可取地以不幹擾運送系統的連續操作的方式完成(例如，不停止傳送器)。在一些實施例中，運送系統上的載體支持可被保留用於能夠校準的特殊載體(例如，包括傳感器，照相機，校準期間使用的其它測量工具，控制器，和/或通信設備例如無線發送機和接收機的儀表化的載體)。從運送系統來的/到運送系統的移交在TSC軟體與運行在載體處理器控制器上的裝載站軟體(LSS)之間可被協商，不需要主機/MCS具有任何檢驗處理知識。LSS和TSC軟體已知包括「校準載體」的載體支持位置。
回到圖11，描述了用於校準載體處理器與運送系統之間的移交而不需要停止運送系統的範例處理1100。處理1100開始於步驟1102。在步驟1104中，載體處理器/襯底裝載站安裝在運送系統附近。在步驟1106中，校準載體被移動通過運送系統上的載體處理器。在步驟1108中，響應校準載體通過載體處理器，載體處理器與校準載體之間的相互作用開始。在一些實施例中，校準載體可無線地發送位置以及速度信息給裝配有接收器的載體處理器。另外或附加地，載體處理器會發送各種信號給校準載體指示，例如，校準載體正在接近載體處理器，校準載體在載體處理器的裝載區內等等。在步驟1110中，從校準載體被移動通過載體處理器獲得和/或確定的信息被存儲在存儲設備(例如，存儲器，硬碟機等等)，以資料庫，表或以其它多種結構或格式存儲。在步驟1112中，根據步驟1110存儲的信息校準載體處理器。在步驟1114中處理1100結束。
以上描述僅披露了被發明的特定實施例；在本發明範圍內的上述披露的方法和裝置的修改將容易被本領域普通技術人員理解。例如，本發明還使用具有圖形的或不具有圖形的任何類型的襯底例如矽襯底，玻璃板，掩模，絲網等等；以及/或利用運送和/或處理上述襯底的裝置。
因此，雖然本發明已根據特定實施例進行了描述，應當理解其它實施例會落在本發明以下權利要求定義的精神和範圍內。
權利要求
1.一種方法，包括確定載體到達載體處理器的預計到達；在載體到達載體處理器之前，向載體處理器發出預期的載體轉送命令。
2.如權利要求1所述的方法，其中預期的載體轉送命令包括帶有預期載體參數集的轉送命令。
3.如權利要求1所述的方法，進一步包括在載體處理器，在載體到達載體處理器前接收載體的預期載體轉送命令。
4.如權利要求3所述的方法，進一步包括延遲處理預期的載體轉送命令直到載體到達載體處理器。
5.如權利要求4所述的方法，進一步包括預期的載體轉送命令在命令隊列中排隊使得以基於命令隊列中的優先權的順序處理所述預期的載體轉送命令。
6.一種方法，包括提供載體處理器，用於從運送系統移走載體以及將載體裝載到載體處理器服務的處理工具的埠中；以及載體處理器接收命令將載體裝載到處理工具，所述命令在載體到達載體處理器之前被接收。
7.一種方法，包括定義載體處理器命令，所述載體處理器命令具有不依賴於第二命令的操作狀態終止第二命令的相關的功能；以及發出載體處理器命令。
8.如權利要求7所述的方法，其中第二命令包括轉送命令，並且所述轉送命令可處於排隊狀態或有效狀態。
9.如權利要求8所述的方法，其中發出載體處理器命令導致取消所述轉送命令如果所述轉送命令處於排隊狀態，以及中止該轉送命令如果所述轉送命令處於有效狀態。
10.一種方法，包括識別最早到達載體支持，所述載體支持正接近載體處理器並可使用以滿足命令隊列中的一個或多個排隊轉送命令；根據最早到達載體支持到達的預計時間，從排隊轉送命令中選擇下一個啟動的排隊轉送命令。
11.如權利要求10所述的方法，其中選擇下一個啟動的排隊轉送命令進一步根據完成在先轉送命令的預計時間。
12.如權利要求10所述的方法，其中選擇下一個啟動的排隊轉送命令進一步根據準備執行排隊轉送命令的預計時間少於所述最早到達載體支持到達的預計時間。
13.如權利要求10所述的方法，其中載體支持在運送系統的連續移動傳送器上到達。
14.如權利要求10所述的方法，其中排隊轉送命令至少包括以下一個載體支持轉送命令中的裝載載體，以及載體支持轉送命令中的卸載載體。
15.一種方法，包括存儲與載體處理器命令執行時間有關的信息；以及根據存儲的信息，從多個排隊轉送命令中選擇下一個啟動的排隊轉送命令。
16.如權利要求15所述的方法，進一步包括延遲執行被選擇的排隊轉送命令直到被選擇的轉送命令能夠結合外部事件被開始和完成的最遲時間。
17.如權利要求16所述的方法，其中外部事件包括可使用以滿足被選擇轉送命令的最早到達載體支持的到達。
18.如權利要求16所述的方法，其中根據存儲的信息確定被選擇的轉送命令能夠被開始和完成的最遲時間。
19.如權利要求15所述的方法，其中與載體處理器命令執行時間相關的存儲的信息包括執行操作的實際時間和執行操作的估計時間中的至少一個。
20.如權利要求15所述的方法，其中與載體處理器命令執行時間相關的存儲的信息包括以下至少一個存儲位置與埠間的轉送時間；存儲位置與運送系統間的轉送時間；以及運送系統移交的準備時間。
21.一種方法，包括接收指示與工具相關的埠中載體內容的狀態的第一信號，其中所述的狀態指示是否(1)載體包括一個或多個工具要處理的襯底，或(2)載體是空的或僅包括工具已處理過的一個或多個襯底；接收指示載體可移出埠的第二信號；以及根據第一和第二信號執行載體轉送。
22.如權利要求21所述的方法，其中在第二載體中襯底被移出工具，所述第二載體不同於其中襯底到達工具的第一載體。
23.如權利要求21所述的方法，其中適合接收第一和第二信號的載體處理器執行轉送，以及移走空載體以使埠可用於被裝載了的載體。
24.一種方法，包括確定通過載體處理器的自動機從內部存儲位置或到內部存儲位置的載體轉送已失敗；存儲指示內部存儲位置不可用的信息；以及確定替換的存儲位置代替不可用的內部存儲位置。
25.如權利要求的24所述的方法，進一步包括將載體放置到替換的存儲位置，如果該載體在轉送失敗後滯留在自動機。
26.一種方法，包括跟蹤載體處理器管區內的多個載體的每一個的位置；跟蹤載體處理器管區內載體的多個目的位置的每一個的狀態；以及在執行將載體轉送到目的位置之前，利用至少一個傳感器檢驗管區內載體位置和目的位置的狀態。
27.如權利要求26所述的方法，其中至少一個傳感器安裝在適合執行轉送的自動機的末端處理器上。
28.一種方法，包括鄰近運送系統安裝載體處理器；移動校準載體通過載體處理器；以及根據在運送系統中校準載體移動通過載體處理器確定的信息，載體處理器被校準到運送系統。
29.如權利要求28所述的方法，進一步包括響應校準載體移動通過載體處理器，啟動載體處理器和校準載體間的相互作用。
30.如權利要求29所述的方法，進一步包括響應校準載體移動通過載體處理器，存儲根據載體處理器和校準載體間交換的信號確定的信息。
31.如權利要求28所述的方法，其中載體處理器被校準到運送系統包括校準與運送系統的載體移交。
32.如權利要求28所述的方法，其中載體處理器被校準到運送系統包括協商運送系統控制器與載體處理器控制器之間的校準參數。
33.如權利要求32所述的方法，其中在運送系統控制器和載體處理器控制器已知的指定載體支持上運送系統傳送校準載體。
34.如權利要求28所述的方法，其中校準載體包括一個或多個適合檢測載體處理器的自動機的位置的傳感器。
全文摘要
提供一種載體處理器可適合(1)在載體到達載體處理器管區之前接收載體轉送命令；(2)接收終止命令，其導致在前命令被取消或中止而不依賴於在前命令的狀態；(3)選擇無序執行的排隊命令以利用所述選擇的命令和/或根據執行命令所需的預計時間利用適合使用的最早到達運送系統載體支持；(4)將空載體移出相關工具以提高埠有效性；(5)連續操作甚至是涉及存儲位置的轉送失敗後通過從不可用位置列表中移走失敗的位置；(6)在嘗試轉送之前用傳感器檢驗載體和轉送目標狀態傳感器數據的完整性；以及(7)利用裝配有傳感器的校準載體校準運送系統的載體移交。
文檔編號B65G49/07GK1689941SQ20051006772
公開日2005年11月2日 申請日期2005年2月28日 優先權日2004年2月28日
發明者麥可·特弗拉, 艾米特·普利 申請人:應用材料有限公司