專利名稱：包含內(nèi)部環(huán)境監(jiān)測器的可運輸容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體晶片的制造，特別涉及一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許對可運輸容器的內(nèi)部環(huán)境特征進行非入侵的、連續(xù)的本地和遠程感測。
背景技術(shù)：
由惠普公司提出的標準機械接口(“SMIF”)系統(tǒng)在美國專利號No.4,532,970和No.4,534,389中公開。SMIF系統(tǒng)的目的是減少在半導(dǎo)體制造過程中晶片的存儲和運輸期間到達半導(dǎo)體晶片(“晶片”)上的粒子通量。這一目的部分地通過機械地確保在存儲和運輸期間，環(huán)繞晶片的氣態(tài)介質(zhì)(例如空氣或氮氣)相對于晶片基本靜止，以及通過確保來自周圍氣氛的粒子不會進入直接晶片環(huán)境來實現(xiàn)。這一環(huán)境在這里可以稱為“清潔環(huán)境”。
SMIF系統(tǒng)具有三個主要部件(1)用于存儲和運輸晶片和/或晶片匣(wafer cassettes)的密封盒；(2)位于半導(dǎo)體處理工具上的一個輸入/輸出(I/O)小環(huán)境，以提供清潔的空間(填充了清潔氣體)，其中暴露的晶片和/或晶片匣可以運輸?shù)交騺碜蕴幚砉ぞ叩膬?nèi)部；以及(3)用于在SMIF盒和SMIF小環(huán)境之間，在不使晶片和/或晶片匣暴露在污染物下時運輸晶片和/或晶片匣的接口。一種提出的SMIF系統(tǒng)的進一步細節(jié)在題目為“SMIF一種用于在超大規(guī)模集成電路制造中晶片匣運輸?shù)募夹g(shù)(A TECHNOLOGY FOR WAFER CASSETTE TRANSFER INVLSI MANUFACTURING)”，作者Mihir Parikh和Ulrich Kaempf，固態(tài)技術(shù)(Solid State Technology)，1984年7月，第111-115頁的文獻中有所描述。
SMIF盒通常包括一個盒門(pod door)，其緊密配合一個盒外殼，以提供一個密封的環(huán)境，晶片可以在其中存儲并運輸。如圖1A所示，“底部開口”盒100為這樣的盒，其中盒門101水平地置于盒100的底部，并連接至盒外殼103。晶片被支撐在匣105中，匣105被支撐在盒門101上?！扒伴_口”盒110如圖1B所示，也稱為前開口統(tǒng)一容器，或FOUP，包括一個盒門111，其位于垂直平面內(nèi)并與盒外殼113緊密連接。晶片(未示出)或是被支撐在安裝在盒外殼113內(nèi)的匣(未示出)內(nèi)，或是由安裝在盒外殼113內(nèi)的支架115支撐。
在制造設(shè)備中為了在底部開口或前開口容器和晶片的處理工具505(圖5)之間運輸晶片，該盒通常被手工或自動地裝載到裝載端口部件507(圖5)上，該裝載端口部件507通?；蚴前惭b到處理工具505上，或是作為處理工具505的一部分。裝載端口部件507包括一個訪問端口，在沒有盒時，該端口由端口門(未示出)遮蓋。在裝載裝載端口部件507上的盒時，在底部開口和前開口系統(tǒng)中，盒門都是相對于端口門對準。
一旦盒被放置在裝載端口部件507上，端口門內(nèi)的機械裝置把盒門從盒外殼中打開，并將盒門和端口門移動到一個允許通過處理工具405訪問晶片的位置上。盒外殼保持在此時暴露的訪問端口附近，以便維持包括處理工具和盒外殼內(nèi)部的清潔環(huán)境。
在底部開口系統(tǒng)中，端口門，以及盒門101和其上支撐的晶片運輸匣105，被降低進入裝載端口部件507中。之后，裝載端口部件507或處理工具505內(nèi)的晶片處理機器人可以從匣訪問特定的晶片，用于在匣和處理工具之間運輸。在前開口系統(tǒng)中，晶片處理機器人可以從盒外殼113中直接訪問晶片，用于在盒110和處理工具505之間運輸。
上述類型的系統(tǒng)保護以防止晶片受到粒子污染。在半導(dǎo)體工藝中粒子是非常具有破壞性的，因為在半導(dǎo)體器件的制造中采用小的幾何尺寸。當今典型的先進半導(dǎo)體制造工藝采用0.5微米及更小的幾何尺寸。具有大于0.1微米幾何尺寸尺度的不需要的污染粒子基本會干擾1微米幾何尺寸的半導(dǎo)體器件。當然，這一趨勢是將具有越來越小的半導(dǎo)體器件幾何尺寸，當今在實驗室中研制開發(fā)的尺寸已經(jīng)接近0.1微米以及更小。
隨著器件的尺寸持續(xù)減小，污染粒子和分子污染已經(jīng)變成半導(dǎo)體制造中一個重要的關(guān)注問題。有幾種來源導(dǎo)致半導(dǎo)體晶片在經(jīng)歷制造過程中受到污染。例如，在制造過程中，某些氣體、液體、壓力、相干光和非相干光、振動、靜電電荷和污染物可以影響半導(dǎo)體的最終成品率。因此，在制造過程期間在盒內(nèi)控制這些參數(shù)中的每一個是很重要的。
根據(jù)上述討論的SMIF技術(shù)對盒內(nèi)的環(huán)境進行密封，可以顯著提高制造廠商控制半導(dǎo)體晶片周圍環(huán)境的能力。然而，盒會被經(jīng)常打開，在裝載端口部件處被自動地打開用于晶片運輸時，以及被技術(shù)人員例如在清洗盒期間手工打開。此外，盒經(jīng)常包括用于允許液體進出密封盒的傳輸?shù)拈y門。每一個這些操作以及盒的特點都可以是盒內(nèi)半導(dǎo)體晶片的污染物的潛在來源。
執(zhí)行晶片組(lot)測試是已知的，其中在晶片上形成器件期間或之后隨機的或有問題的盒被選出用于內(nèi)部環(huán)境特征測試。盡管這種操作能夠在問題發(fā)生之后識別它們，已知的測試系統(tǒng)不能精確指示問題發(fā)生的時間或位置。因此，這種測試操作通常執(zhí)行得太晚以至無法防止對晶片組的污染。而且，被污染的盒還被允許繼續(xù)經(jīng)過制造過程，它通常會污染其他的處理工具和晶片組。此外，傳統(tǒng)的測試操作不能識別對晶片引入污染物的制造設(shè)備內(nèi)的區(qū)域。
因此，需要提供一種裝置和方法，用于積極監(jiān)測盒內(nèi)和處理臺內(nèi)的環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
概括地描述，本發(fā)明包括一個可運輸容器，其具有與周圍大氣狀況隔離的內(nèi)部環(huán)境。可運輸容器包括一個傳感器，用于監(jiān)測盒內(nèi)的內(nèi)部環(huán)境特征的狀況，并發(fā)送表示所監(jiān)測的狀況的數(shù)據(jù)?？蛇\輸容器還可以包括一個用于為傳感器供電的電源。
另一方面，提供了一種可運輸容器監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測具有與周圍大氣狀況隔離的內(nèi)部環(huán)境的可運輸容器的內(nèi)部環(huán)境狀況?？蛇\輸容器監(jiān)測系統(tǒng)包括一傳感器，用于監(jiān)測容器內(nèi)的內(nèi)部環(huán)境狀況，并發(fā)送表示所監(jiān)測狀況的數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)可包括一與傳感器通信的收發(fā)器，其用于接收和發(fā)送由傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)。
根據(jù)另一方面，提供了一種具有與周圍大氣環(huán)境狀況隔離的內(nèi)部環(huán)境的可運輸容器?？蛇\輸容器包括多個傳感器，每個傳感器監(jiān)測可運輸容器內(nèi)的一個不同的內(nèi)部環(huán)境狀況，并發(fā)送表示所監(jiān)測狀況的數(shù)據(jù)?？蛇\輸容器內(nèi)可包括一個收發(fā)器，其用于接收并發(fā)送由傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)。
根據(jù)再一個方面，提供了一個傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于監(jiān)測可運輸容器內(nèi)的內(nèi)部環(huán)境狀況。傳感器網(wǎng)絡(luò)包括一網(wǎng)絡(luò)總線、一與網(wǎng)絡(luò)總線連接的收發(fā)器、多個與網(wǎng)絡(luò)總線連接的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點、以及多個傳感器。這些傳感器與網(wǎng)絡(luò)節(jié)點相連接，其中傳感器監(jiān)測容器內(nèi)的內(nèi)部環(huán)境狀況，并提供數(shù)據(jù)給與內(nèi)部環(huán)境狀況相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。
在另一個方面，本發(fā)明包括一種方法，用于監(jiān)測當容器經(jīng)過制造設(shè)備時的容器內(nèi)的內(nèi)部環(huán)境狀況。該方法包括以下步驟用傳感器監(jiān)測容器內(nèi)的內(nèi)部環(huán)境狀況，生成與所監(jiān)測狀況相關(guān)的數(shù)據(jù)，以及發(fā)送數(shù)據(jù)給遠程位置。


參考附圖將對本發(fā)明進行描述，其中圖1A為底部開口盒的示意圖；圖1B為前開口盒的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，包括內(nèi)部傳感器網(wǎng)絡(luò)的盒的示意透視圖；圖3為利用微電子機械技術(shù)的通用傳感器的框圖；以及圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖；以及圖5為包括可運輸盒監(jiān)測系統(tǒng)的實施例的晶片制造設(shè)備的框圖。
具體實施例方式
在下文中，對于用于在半導(dǎo)體晶片制造過程中運輸半導(dǎo)體晶片的SMIF盒的本發(fā)明實施例進行描述。但是，應(yīng)當理解，本發(fā)明的實施例可以用于SMIF盒之外的可運輸容器。例如，本發(fā)明的實施例可以用于非密封半導(dǎo)體組容器，用于運輸半導(dǎo)體晶片之外的工件的盒，例如初縮掩模版和平板顯示器等。還應(yīng)理解，本發(fā)明的實施例遵守并允許兼容所有可應(yīng)用的SEMI標準。但是，可以預(yù)期本發(fā)明的替換實施例不遵守SEMI標準。
圖2描述了包括可運輸盒201和內(nèi)部傳感器網(wǎng)絡(luò)202的可運輸盒監(jiān)測系統(tǒng)200的實施例的框圖?？蛇\輸盒監(jiān)測系統(tǒng)200的各種實施例提供了對可運輸盒的內(nèi)部環(huán)境狀況的非入侵的、連續(xù)的本地和/或遠程感測。圖2的可運輸盒201可以為任意類型的盒，例如底部開口盒，前開口盒等。如上所述，可運輸容器的類型不限定于本發(fā)明的實施例，可以采用其他可運輸容器、盒、SMIF或其他方法。在盒內(nèi)運輸?shù)墓ぜ某叽缈梢栽诳蛇x的實施例中同樣是可變的，可以例如為200毫米晶片或300毫米晶片。
內(nèi)部傳感器網(wǎng)絡(luò)202包括傳感器204，每個傳感器包含在或附著在可運輸盒201內(nèi)；用于為各個傳感器供電的板上電源406(圖4)，用于接收和發(fā)送來自傳感器204的數(shù)據(jù)的內(nèi)部收發(fā)器208。在一個實施例中，內(nèi)部收發(fā)器可以包括存儲器(未示出)，用于存儲從傳感器接收的數(shù)據(jù)。可運輸盒監(jiān)測系統(tǒng)200可以包括一外部收發(fā)器210，用于接收和發(fā)送來自內(nèi)部收發(fā)器208的數(shù)據(jù)。正如下文中的解釋，內(nèi)部收發(fā)器208在替換實施例中可以被省略。另外，外部收發(fā)器210可以配置作為主計算機418(圖4)的一部分。
每個傳感器204可以為已知結(jié)構(gòu)，其范圍可以從相對簡單的模擬傳感器到根據(jù)微電子機械(“MEMS”)技術(shù)操作的更復(fù)雜的傳感器。更復(fù)雜的傳感器可以包括那些將換能器感測元件與數(shù)字信號處理(DSP)組合的傳感器，以提供所有在傳感器204內(nèi)的數(shù)據(jù)的嵌入式采樣、分析和報告。這些傳感器的例子可以為用于光譜學(xué)、陀螺儀定向、圖像感測、化學(xué)感測和殘余氣體分析的傳感器。利用MEMS技術(shù)的傳感器304的實施例的框圖如圖3所示。此外，傳感器還包括用于存儲信息的存儲器。
傳感器204可以以多種結(jié)構(gòu)分布在可運輸盒201周圍。傳感器204可以以一種方式被安裝在可運輸盒外殼213的內(nèi)部部分，以便不干擾位于可運輸盒201內(nèi)的晶片或傳輸進出盒201的晶片。同樣預(yù)期，可以提供多于一個的傳感器204或傳感器輸入，用于感測在可運輸盒201內(nèi)的不同位置或區(qū)域處的單一的內(nèi)部環(huán)境特征。
圖4為描述傳感器網(wǎng)絡(luò)401的實施例的框圖。應(yīng)當理解，可以采用各種控制網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來收集來自各種傳感器的信息，并發(fā)送信息至遠程位置，例如制造主計算機418。在一個實施例中，控制網(wǎng)絡(luò)可以由Echelon的LonWorks實現(xiàn)。這一系統(tǒng)采用了位于可運輸盒201內(nèi)的多個節(jié)點414a、414b、414c。這些節(jié)點通過網(wǎng)絡(luò)總線416與各種傳感器404a、404b、404c、電源406和內(nèi)部收發(fā)器408彼此連接。服務(wù)器404a-404c類似于圖2所示的傳感器204并與其相關(guān)。同樣的，內(nèi)部收發(fā)器404對應(yīng)于圖2的內(nèi)部收發(fā)器208。
傳感器404a-404c包括用于感測溫度的溫度傳感器404a，用于感測沖擊和振動的加速度計傳感器404b，以及用于感測可運輸盒201內(nèi)的相對濕度的濕度傳感器404c。本實施例僅僅是示例，可運輸盒201可以包括更少的傳感器，或者包括與傳感器404a-404c中的全部、部分組合或不與其組合的一些附加的傳感器，用于感測各種其他的內(nèi)部環(huán)境特征。
溫度傳感器404a可以是安裝在盒201內(nèi)部的模擬或數(shù)字溫度傳感器。應(yīng)當理解，多于一個的這種傳感器可以被用來確定在盒201內(nèi)是否產(chǎn)生了溫度梯度。如果傳感器204a為模擬傳感器，可以提供模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器用來將采樣的模擬溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字表示?；蛘?，可以使用數(shù)字溫度傳感器。例如，可以使用Micrel公司，美國加利福尼亞州，圣何塞，95131(San Jose，CA 95131)的MIC384三區(qū)溫度監(jiān)控器(ThreeZone Thermal Supervisor)。這種傳感器具有包括板上處理器和存儲器的小型低成本封裝。傳感器404a還包括用于感測盒201的不同區(qū)域的溫度的附加通道。每個通道可以位于盒201內(nèi)不同的位置上，用于感測不同區(qū)域內(nèi)的溫度。
溫度傳感器404a連接到節(jié)點414a，該節(jié)點包括一個處理器，例如MotorolaNeuron 3150，以及一個傳感器總線接口，例如EchelonFTT-10A雙絞線收發(fā)器，用于將來自溫度傳感器404a的信息傳輸至網(wǎng)絡(luò)總線416。
可以提供加速度計404b用于檢測可運輸盒201內(nèi)的沖擊和振動。用于本發(fā)明的實施例的這種傳感器404b的一個示例為具有模擬輸出的單軸加速度計，來自MEMSIC公司，Andover，MA，01810的模塊型號No.MX1010C。這種傳感器能夠感測沿軸從1毫g到10g的加速，并將測量結(jié)果通過板上模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。傳感器404b可以包括附加的通道，允許分別沿盒內(nèi)的其他軸感測沖擊和振動。應(yīng)當理解，可以使用其他傳感器感測沖擊和振動。例如，可以使用已知的將加速轉(zhuǎn)化為可測量的電壓的壓電傳感器。
加速度計404b連接到節(jié)點414b，該節(jié)點優(yōu)選包括一個處理器，例如MotorolaNeuron 3150，以及一個傳感器總線接口，例如EchelonFTT-10A雙絞線收發(fā)器，用于將來自加速度計404b的信息傳輸至網(wǎng)絡(luò)總線416。
本發(fā)明的實施例還可以包括濕度傳感器404c。濕度傳感器404c可以為安裝在盒201的外殼上的模擬或數(shù)字傳感器。用于本發(fā)明的實施例的數(shù)字濕度傳感器404c的一個示例為由Honeywell，Morristown，NJ 07962制造的HIH系列相對濕度傳感器。濕度傳感器404c包括用于感測盒內(nèi)濕度的單一通道。可替換的濕度傳感器可以包括用于感測盒201的不同區(qū)域的濕度的附加通道。
濕度傳感器404c連接到節(jié)點414c，該節(jié)點優(yōu)選包括一個處理器，例如MotorolaNeuron 3150，以及一個傳感器總線接口，例如EchelonFTT-10A雙絞線收發(fā)器，用于將來自濕度傳感器404c的信息傳輸至網(wǎng)絡(luò)總線416。
如上所示，盒201可以包括附加的模擬或數(shù)字傳感器，用于感測盒201內(nèi)的其他狀況(例如壓力、氣體組分、空氣傳播的微粒、靜電積累、曝光量、振動、電磁輻射、晶片的氧化變化、電解等等)，其中每個可以通過網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接到網(wǎng)絡(luò)上。盒201還可以包括用于確定其在制造設(shè)施內(nèi)的位置的傳感器。位置傳感器可以利用全球定位系統(tǒng)(“GPS”)，內(nèi)部跟蹤系統(tǒng)，或其他類型的位置跟蹤技術(shù)。
盒201還可以包括復(fù)位機構(gòu)，用于清除由傳感器收集的數(shù)據(jù)，并將傳感器返回到一個中性狀態(tài)。復(fù)位機構(gòu)可以為，例如安裝在盒201上的機械式開關(guān)，由主計算機418提供的或內(nèi)部包括在傳感器網(wǎng)絡(luò)201中的軟件復(fù)位程序，或者，傳感器可以在制造設(shè)施內(nèi)的一個預(yù)定位置上自動復(fù)位，或是在諸如盒清洗的預(yù)定事件發(fā)生時自動復(fù)位。此外，復(fù)位可以應(yīng)用于傳感器的任意組合，且不是所有傳感器都需要復(fù)位。
電源406為每個傳感器404a-404c、傳感器節(jié)點414a-414c和內(nèi)部收發(fā)器408供電。電源406可以安裝在盒外殼的外側(cè)表面上，并通過網(wǎng)絡(luò)總線416連接至各個傳感器。電源406可選安裝在可運輸盒201內(nèi)。電源406可以為已知結(jié)構(gòu)，并可以包括，例如，諸如可充電電池或9伏堿性電池的小型電源。電源還可以包括如本領(lǐng)域所公知的校準電路。在一個實施例中，一個或多個傳感器可包括板上電源，因此減少了對電源406的需要，或允許電源406完全被省略。
電源406可以通過網(wǎng)絡(luò)總線416，按照各個節(jié)點和傳感器的需要為每個傳感器節(jié)點供電?；蛘?，電源406可以連接到如上所示的節(jié)點414a-414c，以在傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)包括電源406，因此允許對電源406的監(jiān)測和控制。
內(nèi)部收發(fā)器408可以位于在可運輸盒201上的任意位置或在其內(nèi)部，并與外部收發(fā)器410進行通信。內(nèi)部收發(fā)器408可以采用任意類型的無線數(shù)據(jù)傳輸與外部收發(fā)器410進行通信。例如，通信可以采用電磁輻射，諸如紅外(約1013赫茲至約1014赫茲)、無線電波(約3k赫茲至約300G赫茲)(例如調(diào)頻(“FM”)、調(diào)幅(“AM”)、雷達、射頻(“RF”)、個人通信業(yè)務(wù)(“PCS”)等)，以及非常低的頻率(即，約0至約3k赫茲)。RF系統(tǒng)實施例可以使用模擬、碼分多址(“CDMA”)、時分多址(“TDMA”)、蜂窩數(shù)字分組數(shù)據(jù)(“CDPD”)或其他RF傳輸協(xié)議。
收發(fā)器408可以通過總線主控器420連接至傳感器網(wǎng)絡(luò)401。網(wǎng)絡(luò)節(jié)點414a-414c可以配置為主從型(master-slave)網(wǎng)絡(luò)，其中總線主控器420用作從每個傳感器節(jié)點414a-414c接收數(shù)據(jù)并發(fā)送信息至外部收發(fā)器410的網(wǎng)關(guān)或路由器。在替換實施例中，單個節(jié)點可以被充分改進以使得該網(wǎng)絡(luò)可以配置為端到端(pier-to-pier)網(wǎng)絡(luò)。在該實施例中，收發(fā)器408和總線主控器420可以被省略，每個單獨的傳感器節(jié)點414a-414c將采用任意的上述電磁輻射頻率直接與外部收發(fā)器410通信。
總線主控器420包括背對背網(wǎng)絡(luò)節(jié)點414a-414c，以形成通過數(shù)據(jù)收集和數(shù)字信號處理器(“DSP”)(例如德州儀器(TexasInstruments)的模塊TMS 320C30)傳送信息的網(wǎng)關(guān)或路由器。
數(shù)據(jù)發(fā)送至外部收發(fā)器410，無論是從內(nèi)部收發(fā)器408發(fā)送的，或是直接從傳感器404a-404c發(fā)送的，都可以持續(xù)發(fā)送或間歇發(fā)送。如果數(shù)據(jù)是間歇發(fā)送的，其可以被存儲在傳感器的存儲器內(nèi)，或是在內(nèi)部收發(fā)器408的存儲器內(nèi)，并采用例如CDPD技術(shù)以分組的形式傳遞。
或者，如果相應(yīng)的內(nèi)部環(huán)境狀況在預(yù)定的期望工作范圍之外，數(shù)據(jù)可以只被發(fā)送。在這一實施例中，數(shù)據(jù)本身可以被發(fā)送或是只發(fā)送一個警告信號，由此識別盒內(nèi)的內(nèi)部特征在期望的工作范圍之外。在一個實施例中，可以激活一聲音報警，由此警告制造設(shè)施操作者盒201的內(nèi)部環(huán)境狀況不在期望的工作范圍之內(nèi)。
此外，如果傳感器數(shù)據(jù)存儲在所述盒201內(nèi)的存儲器中，該數(shù)據(jù)可以被計算機在隨后的時間讀取以決定超過工作范圍的環(huán)境狀況的類型，并決定發(fā)生污染的設(shè)備內(nèi)關(guān)于時間和位置的信息。
在另一個實施例中，從盒201發(fā)送數(shù)據(jù)以響應(yīng)外部的請求命令。例如，主計算機418(圖4)以預(yù)定的時間間隔，例如每10秒，發(fā)送狀態(tài)請求命令至盒201。響應(yīng)狀態(tài)請求命令，盒201發(fā)送當前傳感器數(shù)據(jù)至主計算機418。
一些FOUP當前以IR標簽或RF球(pill)操作，這些IR標簽或RF球能夠接收關(guān)于盒內(nèi)的各個工件的信息，并能夠?qū)⒃撔畔⒅欣^至制造主計算機418以允許當盒內(nèi)的工件在制造設(shè)施內(nèi)的各個位置之間移動時識別它們。這種IR標簽以及利用該標簽的系統(tǒng)，作為示例在Maney等人的美國專利No.5,097,421、4,974,166和5,166,884中有所描述。這種RF球以及利用該球的系統(tǒng)，作為示例在Rossi等人的美國專利No.4,827,110、4,888,473中和Shindley的美國專利No.5,339,074中有所描述。上述每一項專利已轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的所有者，這里將每一項專利整體引入來作為參考。
在本發(fā)明的替換實施例中，IR標簽或RF球執(zhí)行收發(fā)器408的功能來接收來自各個傳感器節(jié)點414a-414c的數(shù)據(jù)，并將該信息中繼至外部收發(fā)器410和/或主計算機418。
各個節(jié)點414a-414c和總線主控器420可以通過網(wǎng)絡(luò)總線416彼此連接，網(wǎng)絡(luò)總線可以包括能夠通信功率(+v，-v)的微型5線鏈路總線，并發(fā)送和接收(tx，rx)信號，而且其可以包括電磁保護罩。網(wǎng)絡(luò)總線416可以為薄的柔性帶狀電纜，其在制造各個節(jié)點的分接頭(tap)時附著或嵌入到可運輸盒201的外殼。或者，網(wǎng)絡(luò)總線416、傳感器404和內(nèi)部收發(fā)器408可以附著在現(xiàn)有的盒子上，并為盒內(nèi)創(chuàng)建的各個節(jié)點氣密地密封通道(passage)(這里稱為”分接頭”)。附加的分接頭還可以形成在盒201內(nèi)以允許在之后的時間引入附加的傳感器。在實施例中，當添加一個傳感器時，傳感器插入分接頭的一部分刺穿網(wǎng)絡(luò)總線416的膜片，由此將傳感器添加到傳感器網(wǎng)絡(luò)中。
網(wǎng)絡(luò)總線416可以在分接頭處通過盒外殼213，以允許功率和信息信號在盒的內(nèi)部和外部之間傳輸。網(wǎng)絡(luò)總線416僅僅是一個用于連接傳感器網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各個節(jié)點的示例?；蛘撸ㄐ艆f(xié)議包括電磁頻率、光學(xué)或使用已知拓撲結(jié)構(gòu)諸如星形、環(huán)路、菊花鏈或自由型結(jié)構(gòu)的其他方式。
如上所述，圖4僅僅是本發(fā)明用于將與內(nèi)部盒特征相關(guān)的信息通信給制造主計算機418的一個實施例。應(yīng)當理解，除了LonWorks以外的工業(yè)標準網(wǎng)絡(luò)可以用來實現(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò)401，包括例如控制器區(qū)域網(wǎng)絡(luò)(“CAN”)總線或TCP/IP以太網(wǎng)。
圖4還描述了外部收發(fā)器410，其遠離于可運輸盒201，例如，在裝載端口部件507(圖5)上，在其上設(shè)置可運輸盒201的支撐表面上，安裝在制造間503a-503d(諸如在天花板或墻上)內(nèi)等。
在一個實施例中，每個處理工具505可以包括一個接收來自內(nèi)部收發(fā)器408的信息的外部收發(fā)器410。該信息可以隨后通過有線或無線發(fā)送被中繼到主計算機418，或者在本地處理。由于當盒位于裝載端口部件上時，內(nèi)部和外部收發(fā)器距離很近，這樣的實施例允許使用通常在遠距離發(fā)送時會衰退的高頻率發(fā)送系統(tǒng)。此外，在包括幾個不同制造間的制造設(shè)施中，經(jīng)常在幾個不同的場地上或不同的建筑物中，具有在處理工具上的外部收發(fā)器410，允許信息從每個房間和/或建筑物被中繼到主計算機418(其可以位于遠程位置上或在其中一個制造間內(nèi))。
此外，位于處理工具上的外部收發(fā)器可以與相應(yīng)的處理工具進行通信，并且如果從已經(jīng)引入了污染物的盒201中接收到信息，則處理工具可以被立即停用，而無需將信息中繼到主計算機418。立即停用處理工具可以減少引入到處理工具的污染物的數(shù)量，和/或可以減少被污染的晶片的數(shù)量。
隨著包括內(nèi)部收發(fā)器408的可運輸盒201沿制造設(shè)施移動，內(nèi)部收發(fā)器408廣播至不同的外部收發(fā)器410。外部收發(fā)器410可以連接至包括如上所示的處理器和總線接口的遠程網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。
由外部收發(fā)器410接收的信息通過數(shù)據(jù)收集和DSP處理器被發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，諸如德州儀器(Texas Instruments)的模塊TMS320C30。遠程網(wǎng)絡(luò)節(jié)點可以包括一個標準RS-232串行通信端口，以傳輸傳感器信息至制造主計算機418。應(yīng)當理解，在替換的實施例中，各種其他已知的通信協(xié)議可以用來代替RS-232接口，諸如無線傳輸。
在替換的實施例中，信息可以從節(jié)點404a-404c被直接中繼至主計算機418，由此消除對于外部收發(fā)器410的需要。
主計算機418被配置為從制造設(shè)施內(nèi)的每個可運輸盒201中接收數(shù)據(jù)。主計算機418可以連續(xù)循環(huán)每個可運輸盒201的數(shù)據(jù)，使得來自盒中的讀數(shù)可以被實時地檢測。
在替換的實施例中，主計算機418被配置為隨著盒201經(jīng)歷的制造過程而輪詢(poll)盒201，發(fā)送狀態(tài)請求命令。響應(yīng)輪詢，每個盒201發(fā)送關(guān)于其狀況和位置的信息。積極地輪詢盒201提供了額外的安全保障。如果盒201不響應(yīng)該輪詢，則盒是有故障的，或是它不在主計算機201的通信范圍內(nèi)，或是它已經(jīng)從制造設(shè)施中被移走。
一旦來自特殊盒的數(shù)據(jù)被主計算機418接收，主計算機418可以執(zhí)行各種操作的任一種。例如，如果一個或多個被測量的內(nèi)部盒的特征在期望的范圍之外，主計算機418可以引導(dǎo)盒201手動地或自動地離線并隔離以進行檢查。由于本發(fā)明提供實時的盒內(nèi)部環(huán)境測量，顯示出異常讀數(shù)的可運輸盒201可以在污染物進入盒環(huán)境時被迅速識別并且被隔離。因此，根據(jù)本發(fā)明實施例的系統(tǒng)通過在被污染的盒暴露在其他工具或工件之前隔離被污染的盒來防止污染物的擴散。
本發(fā)明的進一步的優(yōu)點是來自可運輸盒的數(shù)據(jù)可被用來收集關(guān)于制造設(shè)施內(nèi)單獨的處理工具的信息，并能識別制造設(shè)施內(nèi)特定污染物的來源。如果在一段時間內(nèi)很明顯，盒在一個特定工具進行處理之后經(jīng)常顯示出異常讀數(shù)，本發(fā)明的實施例識別這一狀況并將該工具離線用于檢查和維護。當現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)允許測試和監(jiān)測晶片組時，這通過手動或自動將盒送入計量工具來執(zhí)行，這里盒被打開，工件對于污染物進行測試。本發(fā)明的實施例不僅在連續(xù)的基礎(chǔ)上執(zhí)行這種測試，它們還以非入侵的方式執(zhí)行，而無需打開盒子，且無需減緩晶片組的處理生產(chǎn)量。
主計算機418還能夠存儲來自特定盒的數(shù)據(jù)，以及盒的標識和/或經(jīng)過制造設(shè)施的路徑。這一數(shù)據(jù)可以通過示出盒和/或處理工具如何隨時間執(zhí)行來用于統(tǒng)計的過程控制。制造設(shè)施操作者可以使用這一信息來統(tǒng)計地識別何時需要維護盒/工具，以及識別盒/工具相對于其他的執(zhí)行情況如何。這一信息還可以用于跟蹤盒201的位置的安全保障。
主計算機418可以通過標準以太網(wǎng)連接另外地連接至內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)或國際互聯(lián)網(wǎng)。因此，來自一個制造設(shè)施的盒和工具性能可以通過在數(shù)千英里以外的操作者來進進實時監(jiān)測和控制。這一連接還賦予操作者有能力在多個半導(dǎo)體晶片制造設(shè)施中比較盒和工具性能。
在本發(fā)明的一個實施例中，傳感器網(wǎng)絡(luò)提供關(guān)于密封的盒經(jīng)歷半導(dǎo)體制造過程時的內(nèi)部環(huán)境特征的數(shù)據(jù)。然而，在替換的實施例中，本發(fā)明可以用于感測有盒位于其上的裝載端口微環(huán)境的內(nèi)部環(huán)境特征。特別是，正如在本發(fā)明的背景部分中解釋的，為了在盒和處理工具之間運輸工件，該盒被加載到裝載端口上，該端口將盒門與盒外殼分離以提供對其中的工件的訪問。盒外殼通常保持在裝載端口上面的位置中以密封由端口門空出的訪問端口。根據(jù)替換的實施例，盡管位于裝載端口上面，但盒外殼中的傳感器能夠提供關(guān)于裝載端口微環(huán)境和/或附著微環(huán)境的處理工具的內(nèi)部環(huán)境特征的數(shù)據(jù)。
圖5示出了典型的制造設(shè)施500，包括可運輸盒監(jiān)測系統(tǒng)200的實施例。制造設(shè)施500可以包括一個主通道501，以及幾個處理間503a、503b、503c、503d、503e和503f。每個處理間可以包括一個或多個處理工具，諸如處理工具505。如上所述，處理工具505通常包括用于裝載和卸載盒的裝載端口部件507。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，制造設(shè)施500包括可運輸盒監(jiān)測系統(tǒng)200(圖2)，用于監(jiān)測可運輸盒的移動，諸如盒511貫穿經(jīng)過制造設(shè)施500。如上所述，有多種不同結(jié)構(gòu)可以用來監(jiān)測可運輸盒511。例如，每個處理間503a-503f可以包括一個外部收發(fā)器510a，其接收從位于特定間內(nèi)的盒中發(fā)送的信息?；蛘?，每個裝載端口部件507可以包括一個外部收發(fā)器，諸如外部收發(fā)器510b，其接收來自位于該特定裝載端口部件507上的盒511的信息。此外，初級外部收發(fā)器，諸如外部收發(fā)器510c，位于主通道501內(nèi)，可以用于接收來自所有包含在制造設(shè)施500中的盒的信息。
由外部收發(fā)器510a-510c接收到的信息可以被發(fā)送至主計算機，諸如位于制造設(shè)施500內(nèi)的主計算機520a，或是發(fā)送至可以位于數(shù)千英里之外的遠程位置525的主計算機520b。
盡管這里詳細描述了本發(fā)明，應(yīng)當理解，本發(fā)明不限于這里公開的實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以進行各種變化、替代和修改而不偏離由所附權(quán)利要求所描述和限定的本發(fā)明的精神或范圍。
權(quán)利要求
1.一種具有與周圍大氣狀況的內(nèi)部環(huán)境隔離的可運輸容器，包括一傳感器，監(jiān)測所述內(nèi)部環(huán)境的狀況，并發(fā)送關(guān)于所述所監(jiān)測的狀況的數(shù)據(jù)；及，一電源，為所述傳感器供電。
2.權(quán)利要求1的可運輸容器，其中所述傳感器連續(xù)地且非入侵式地監(jiān)測所述容器內(nèi)的所述內(nèi)部環(huán)境的所述狀況。
3.權(quán)利要求1的可運輸容器，其中采用電磁輻射發(fā)送所述數(shù)據(jù)。
4.權(quán)利要求3的可運輸容器，其中所述電磁輻射的頻率范圍在約3k赫茲到約300G赫茲。
5.權(quán)利要求1的可運輸容器，其中所述傳感器包括用于存儲關(guān)于所述所監(jiān)測狀況的所述數(shù)據(jù)的存儲器。
6.權(quán)利要求1的可運輸容器，還包括所述可運輸容器的內(nèi)部部分，其中所述傳感器安裝在所述可運輸容器的內(nèi)部部分。
7.權(quán)利要求1的可運輸容器，還包括第二傳感器，監(jiān)測所述可運輸容器內(nèi)的所述內(nèi)部環(huán)境的狀況，并發(fā)送關(guān)于所述所監(jiān)測狀況的數(shù)據(jù)。
8.權(quán)利要求1的可運輸容器，其中所述傳感器包括位于所述可運輸容器內(nèi)的各個不同位置上的多個傳感器輸入端，每個所述傳感器輸入端監(jiān)測所述容器內(nèi)的所述各個不同位置上的所述內(nèi)部環(huán)境的所述狀況。
9.權(quán)利要求1的可運輸容器，還包括與所述傳感器通信的收發(fā)器，接收和發(fā)送由所述傳感器發(fā)送的所述數(shù)據(jù)。
10.權(quán)利要求9的可運輸容器，其中所述收發(fā)器與所述可運輸容器相連接，且其中所述數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)總線發(fā)送。
11.權(quán)利要求9的可運輸容器，其中所述數(shù)據(jù)在所述傳感器和所述收發(fā)器之間利用電磁輻射發(fā)送。
12.權(quán)利要求11的可運輸容器，其中所述電磁輻射的頻率范圍在約3k赫茲到約300G赫茲。
13.一種可運輸容器監(jiān)測系統(tǒng)，用于監(jiān)測具有與周圍大氣狀況隔離的內(nèi)部環(huán)境的可運輸容器的內(nèi)部環(huán)境狀況，可運輸容器監(jiān)測系統(tǒng)包括傳感器，監(jiān)測所述內(nèi)部環(huán)境狀況，并發(fā)送表示所述所監(jiān)測的內(nèi)部環(huán)境狀況的數(shù)據(jù)；及與所述傳感器通信的收發(fā)器，接收和發(fā)送所述被發(fā)送的數(shù)據(jù)。
14.權(quán)利要求13的可運輸容器監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述可運輸容器位于處理工具上，且其中所述收發(fā)器與所述處理工具可操作地連接。
15.權(quán)利要求14的可運輸容器監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述收發(fā)器提供所述數(shù)據(jù)給所述處理工具，且如果所述數(shù)據(jù)不在期望的工作范圍內(nèi)，則所述處理工具停用。
16.權(quán)利要求13的可運輸容器監(jiān)測系統(tǒng)，還包括第二收發(fā)器，位于所述可運輸容器的外部位置上，用于接收和發(fā)送由所述收發(fā)器發(fā)送的所述數(shù)據(jù)。
17.權(quán)利要求16的可運輸容器監(jiān)測系統(tǒng)，還包括主計算機，接收并處理從所述第二收發(fā)器發(fā)送的所述數(shù)據(jù)。
18.權(quán)利要求17的可運輸容器監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述主計算機位于相對于所述可運輸容器的遠程位置。
19.權(quán)利要求17的可運輸容器監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述主計算機確定所述可運輸容器內(nèi)的所述監(jiān)測的內(nèi)部環(huán)境狀況是否在期望的工作范圍內(nèi)。
20.權(quán)利要求19的可運輸容器監(jiān)測系統(tǒng)，其中所述容器位于處理工具上，且其中如果所述內(nèi)部環(huán)境狀況不在所述期望的工作范圍內(nèi)，則所述主計算機停用所述處理工具。
21.一種可運輸容器，具有與周圍大氣狀況隔離的內(nèi)部環(huán)境，包括多個傳感器，每個傳感器監(jiān)測所述可運輸容器內(nèi)的內(nèi)部環(huán)境狀況；與所述多個傳感器通信的收發(fā)器，接收和發(fā)送由所述多個傳感器發(fā)送的所述數(shù)據(jù)；及電源，為所述至少一個傳感器和所述收發(fā)器供電。
22.權(quán)利要求21的可運輸容器，其中所述多個傳感器中的至少一個傳感器選自包括下列傳感器的組溫度傳感器；濕度傳感器；及加速度計傳感器。
23.權(quán)利要求21的可運輸容器，其中所述多個傳感器中的至少一個包括多個傳感器輸入端，安裝在所述容器的所述內(nèi)部部分的不同位置，感測在所述各個不同位置上所述容器內(nèi)的內(nèi)部環(huán)境狀況。
24.權(quán)利要求21的可運輸容器，其中在所述多個傳感器和所述收發(fā)器之間的所述通信通過網(wǎng)絡(luò)總線執(zhí)行。
25.一種可運輸容器傳感器網(wǎng)絡(luò)，用于監(jiān)測可運輸容器內(nèi)的內(nèi)部環(huán)境狀況，包括網(wǎng)絡(luò)總線；收發(fā)器，與所述網(wǎng)絡(luò)總線相連接；多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，與所述網(wǎng)絡(luò)總線相連接；及，多個傳感器，與所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點相連接，其中所述傳感器監(jiān)測所述可運輸容器內(nèi)的所述內(nèi)部環(huán)境狀況，且提供給所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點關(guān)于所述內(nèi)部環(huán)境狀況的數(shù)據(jù)。
26.權(quán)利要求25的可運輸容器傳感器網(wǎng)絡(luò)，其中所述多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點配置為主從型網(wǎng)絡(luò)，且其中所述網(wǎng)絡(luò)總線用作網(wǎng)關(guān)。
27.權(quán)利要求25的可運輸容器傳感器網(wǎng)絡(luò)，其中所述多個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點配置為端到端網(wǎng)絡(luò)。
28.一種方法，用于監(jiān)測具有與周圍大氣狀況隔離的內(nèi)部環(huán)境的可運輸容器內(nèi)的內(nèi)部環(huán)境狀況，包括下列步驟用傳感器監(jiān)測所述可運輸容器內(nèi)的所述內(nèi)部環(huán)境狀況；產(chǎn)生關(guān)于所述所監(jiān)測狀況的數(shù)據(jù)；及發(fā)送所述數(shù)據(jù)。
29.權(quán)利要求28的方法，還包括下列步驟在所述可運輸容器外部的位置上接收所述數(shù)據(jù)；及處理所述數(shù)據(jù)以確定所述內(nèi)部環(huán)境狀況是否在期望的工作范圍之內(nèi)。
30.權(quán)利要求28的方法，其中所述監(jiān)測步驟包括用多個傳感器監(jiān)測多個內(nèi)部環(huán)境狀況。
31.權(quán)利要求28的方法，其中所述數(shù)據(jù)采用電磁輻射發(fā)送。
32.權(quán)利要求31的方法，其中所述電磁輻射的頻率范圍在約3k赫茲到約300G赫茲。
33.權(quán)利要求28的方法，還包括下列步驟確定所述內(nèi)部環(huán)境狀況是否在期望的工作范圍之內(nèi)；及如果確定了所述內(nèi)部環(huán)境狀況不在期望的工作范圍之內(nèi)。則警告操作者。
34.權(quán)利要求33的方法，其中確定所述內(nèi)部環(huán)境狀況是否在期望的工作范圍之內(nèi)的所述步驟包括下列步驟處理關(guān)于所述內(nèi)部環(huán)境狀況的所述數(shù)據(jù)。
全文摘要
公開了一種允許非入侵式、連續(xù)的本地和遠程感測可運輸容器的內(nèi)部環(huán)境特征的系統(tǒng)。該系統(tǒng)在容器內(nèi)采用了多種傳感器以感測內(nèi)部環(huán)境狀況。
文檔編號H01LGK1503749SQ02806311
公開日2004年6月9日 申請日期2002年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月10日
發(fā)明者J·A·斯皮斯爾, J A 斯皮斯爾, M·帕里克, 錕, E·丹特 申請人:恩特格里斯鱷魚有限公司