專利名稱：在處理工具之間輸送小批量襯底載體的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明廣泛地涉及半導體器件的制造裝置系統(tǒng)，特別地涉及制造裝置中襯底載體的輸送。
參照的相關申請本申請涉及下述被指定的、待審批的美國專利申請，每個申請內(nèi)容結(jié)合在本申請中作為參考2003年8月28日提出的美國專利申請，申請?zhí)枮?0/650310，名稱為“輸送襯底載體的系統(tǒng)”(代理卷號(Attorney Docket No.)為6900)；2003年8月28日提出的美國專利申請，申請?zhí)枮?0/650312，名稱為“利用襯底載體移動來啟動襯底載體門的打開/關閉的方法和裝置”(代理卷號為6976)；2003年8月28日提出的美國專利申請，申請?zhí)枮?0/650481，名稱為“從襯底載體輸送裝置上卸載襯底載體的方法和裝置”(代理卷號為7024)；2003年8月28日提出的美國專利申請，申請?zhí)枮?0/650479，名稱為“將襯底供給一個處理工具的方法和裝置”(代理卷號為7096)；2002年8月31日提出的美國專利申請，申請?zhí)枮?0/407452，名稱為“具有在垂直和水平方向間重新對晶片載體取向的機構(gòu)的末端執(zhí)行器”(代理卷號為7097/L)；2002年8月31日提出的美國專利申請，申請?zhí)枮?0/407337，名稱為“在對接站具有對接鉗子的晶片裝載站”(代理卷號為7099/L)；2003年8月28日提出的美國專利申請，申請?zhí)枮?0/650311，名稱為“具有門鎖機構(gòu)和襯底夾緊機構(gòu)的襯底載體門”(代理卷號為7156)；2003年8月28日提出的美國專利申請，申請?zhí)枮?0/650480，名稱為“直接從移動的輸送帶上卸載襯底載體的襯底載體處理機”(代理卷號為7676)；
2003年1月27日提出的美國臨時申請，申請?zhí)枮?0/443087，名稱為“輸送晶片載體的方法和裝置”(代理卷號為7163/L)；2003年1月27日提出的美國臨時申請，申請?zhí)枮?0/443153，名稱為“懸掛晶片載體的高架輸送法蘭和支架(代理卷號為8092/L)；2003年1月27日提出的美國臨時申請，申請?zhí)枮?0/443115，名稱為“存儲和加載晶片載體的裝置和方法”(代理卷號為8202)；2003年11月13日提出的美國臨時專利申請，申請?zhí)枮?0/520180，名稱為“對襯底輸送系統(tǒng)的高速裝載器的校準(calibration)”(代理卷號為8158/L)；以及2003年11月13日提出的美國臨時專利申請，申請?zhí)枮?0/520035，名稱為“在輸送帶之間輸送襯底載體的裝置和方法”(代理卷號為8195/L)。
背景技術(shù)：
半導體器件的制造典型地包括進行一系列的關于襯底的步驟，這樣的襯底如硅襯底、玻璃板等。這些步驟可以包括拋光、沉積、蝕刻、光刻、熱處理等。通常，多種不同的處理步驟可以在單個的處理系統(tǒng)或“工具”中處理，該系統(tǒng)包括多個處理室。然而，情況一般是這樣的其它的處理步驟被要求在制造裝置的其它處理位置進行，因此在制造裝置內(nèi)有必要將襯底從一個處理位置傳輸?shù)搅硪粋€處理位置。依據(jù)被制造的半導體器件類型不同，從而需要相當多的處理步驟，這些步驟在制造裝置內(nèi)的不同處理位置進行。
輸送襯底載體從一個處理位置到另一個處理位置是很常規(guī)的事，這些襯底載體如密封容器、盒子、箱等。如下情況也是很常規(guī)的在制造裝置內(nèi)通過自動襯底載體輸送裝置將襯底載體從一個位置移到另一個位置、或從襯底載體輸送裝置上移出襯底載體、或是將襯底載體轉(zhuǎn)移到襯底載體輸送裝置上，這樣的輸送裝置如自動導引車輛、高空輸送裝置、襯底載體處理機器人等。
對于單個的襯底來說，從原始襯底的形成或接收，到從已完成的襯底切割半導體器件，總的制造過程要求占用一定的以周或月來測定的時間。因此在一個典型的制造裝置中，大多數(shù)的襯底會在任一給定的時間內(nèi)以在制品(WIP)的形式存在。該制造裝置中作為在制品存在的襯底代表了一個相當大的經(jīng)營資金投資，這些資金會增加每個襯底的制造成本。
當制造裝置充分用于運轉(zhuǎn)時，減少在制品就是減少資金和制造成本。如，可以通過減少制造裝置內(nèi)用于處理每個襯底的平均總占用時間來達到在制品的減少。
前述通過引證結(jié)合在本發(fā)明中的2003年8月28日提交的申請?zhí)枮?0/650310、名稱為“輸送半導體襯底載體的系統(tǒng)”(代理卷號為6900)的美國專利申請，公開了一種襯底載體輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于襯底載體的輸送帶，該輸送帶在其所服務的制造裝置運轉(zhuǎn)期間被設定為處于不斷運轉(zhuǎn)中。這種不斷移動的輸送帶的設定使制造裝置內(nèi)的襯底輸送變得更容易，以致于減少了制造裝置內(nèi)每個襯底的總的停止“時間”或“周期”。從而，在生產(chǎn)相同的產(chǎn)量而需要較少的在制品時可以減少在制品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的第一方面提供了第一種管理方法，該方法用于管理小批量半導體器件制造裝置中的在制品。所述第一種方法包括提供一個小批量半導體器件制造裝置，該裝置有(1)若干個處理工具；和(2)一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)。所述第一種方法還包括通過(1)增加小批量半導體器件制造裝置中低優(yōu)先級襯底的平均生產(chǎn)周期；和(2)減少小批量半導體器件制造裝置中高優(yōu)先級襯底的平均生產(chǎn)周期，維持小批量半導體器件制造裝置中一預定的在制品級別，以近似地維持小批量半導體器件制造裝置中預定的在制品級別。
本發(fā)明的第二方面提供了第二種管理方法，該方法用于管理小批量半導體器件制造裝置中的在制品。所述第二種方法包括提供一個小批量半導體器件制造裝置，該裝置有(1)若干個處理工具；(2)臨近每個處理工具的小批量襯底載體儲存位置；和(3)一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送裝置。所述第二種方法還包括(1)在一個或更多個處理工具的小批量襯底載體儲存位置存儲含有低優(yōu)先級襯底的小批量襯底載體；和(2)在存儲低優(yōu)先級襯底前處理可用于一個或更多個處理工具的高優(yōu)先級襯底以減少高優(yōu)先級襯底的生產(chǎn)周期，而沒有相應地減少小批量半導體器件制造裝置中的在制品。
本發(fā)明的第三方面提供了第三種管理方法，該方法用于管理小批量半導體器件制造裝置中的在制品。所述第三種方法包括提供一個小批量半導體器件制造裝置，該裝置有(1)若干處理工具；(2)臨近每個處理工具的小批量襯底載體存儲位置；和(3)一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)。所述第三種方法還包括(1)在一個或更多個處理工具的小批量襯底載體儲存位置儲存含有低優(yōu)先級襯底的小批量襯底載體和含有高優(yōu)先級襯底的小批量襯底載體；和(2)在所述一個或更多個處理工具處理前，儲存高優(yōu)先級襯底的平均時間比儲存低優(yōu)先級襯底短，從而減少高優(yōu)先級襯底的生產(chǎn)周期，而沒有相應地減少小批量半導體器件制造裝置中的在制品。
本發(fā)明的第四方面提供了第四種管理方法，該方法用于管理小批量半導體器件制造裝置中的在制品。所述第四種方法包括提供一個小批量半導體器件制造裝置，該裝置有(1)若干處理工具；和(2)一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)。第四種方法還包括在小批量半導體器件制造裝置中使用不同的生產(chǎn)周期處理高優(yōu)先級襯底和低優(yōu)先級襯底，同時以與大批量半導體器件制造裝置的平均生產(chǎn)周期和在制品幾乎相同級別的保持了平均生產(chǎn)周期和在制品。
本發(fā)明的第五方面提供了第五種管理方法，該方法用于管理小批量半導體器件制造裝置中的在制品。第五種方法包括提供一個小批量半導體器件制造裝置，該裝置有(1)若干處理工具；和(2)一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)。第五種方法還包括在小批量半導體器件制造裝置中使用比大批量半導體器件制造裝置更低的平均生產(chǎn)周期處理襯底，同時保持了與大批量半導體器件制造裝置幾乎相同的總產(chǎn)量。
本發(fā)明的第六方面提供了第六種管理方法，該方法用于管理小批量半導體器件制造裝置中的在制品。第六種方法包括提供一個小批量半導體器件制造裝置，該裝置有(1)若干處理工具；和(2)一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)。第六種方法也包括在小批量半導體器件制造裝置中用與大批量半導體器件制造裝置幾乎相同的平均生產(chǎn)周期和在制品處理襯底，同時相對大批量半導體器件制造裝置提高了小批量半導體器件制造裝置的產(chǎn)量。
本發(fā)明的第七方面提供了第七種管理方法，該方法用于管理小批量半導體器件制造裝置中的在制品。第七種方法包括提供一個小批量半導體器件制造裝置，該裝置有(1)若干處理工具；和(2)一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)。第七種方法也包括(1)在預定的時間內(nèi)識別不被處理的在制品；(2)從小批量襯底載體轉(zhuǎn)移已識別的在制品到大批量襯底載體；和(3)在批量儲存庫(volume storage)中儲存大批量襯底載體。同本發(fā)明的這些和其它方面的系統(tǒng)和裝置一樣，本發(fā)明還可提供許多其它方面。
本發(fā)明的其他特征和方面通過后面的詳細說明、隨附的權(quán)利要求和附圖會變得更加明顯。
附圖簡要描述

圖1是對于大批量和小批量襯底載體來說半導體器件制造裝置(FAB)生產(chǎn)周期或在制品相對于裝置產(chǎn)量的示范圖；圖2是依據(jù)本發(fā)明提供的示范性的小批量(SLS)半導體器件制造裝置的示意圖。
具體實施例方式
如上所述，對于一個充分運行的制造裝置來說，減少在制品會減少資本和制造費用。但是，被減少的在制品也會給半導體器件制造裝置帶來危險。例如，當在制造生產(chǎn)線內(nèi)的一個處理工具不能運轉(zhuǎn)時(如，由于設備故障而停止，定期維修或清潔等)，在制品會提供充足的襯底緩沖以允許持續(xù)的制造輸出直到不能運轉(zhuǎn)的工具可以運轉(zhuǎn)(如，被帶回生產(chǎn)線)。在另一方面，不充足的在制品也會引起制造生產(chǎn)線空轉(zhuǎn)。
一般來說，當半導體器件制造裝置內(nèi)的每個襯底的平均生產(chǎn)周期減少時，可實現(xiàn)相應的在制品減少(如，類似的，成比例的或其它相關的減少)，因為平均來說更多的襯底可通過制造裝置移動。與本發(fā)明的至少一個實施方案一致，當減少高優(yōu)先級襯底的周期時，通過提高低優(yōu)先級襯底的周期，可以維持每個襯底的平均周期為近似恒量。(注解低優(yōu)先級和高優(yōu)先級襯底可以分布在優(yōu)先值范圍內(nèi)，例如該范圍可以從優(yōu)先值1到100，或是分布在其它一些適合的優(yōu)先值范圍內(nèi))。照這樣，就會消除(例如，被減少或被消除)高優(yōu)先級襯底的周期和在制品之間的關系從而高優(yōu)先級襯底周期的減少并不會在利用本發(fā)明的半導體器件制造裝置中產(chǎn)生相應的在制品的減少。
依據(jù)本發(fā)明，為了減少平均周期，“小批量”襯底載體用于高速襯底載體輸送系統(tǒng)。該高速襯底載體輸送系統(tǒng)可以在半導體器件制造裝置范圍內(nèi)以相當高的速度輸送襯底載體，這個速度比傳統(tǒng)的輸送系統(tǒng)的速度還高(如下面描述的那樣)。因此，任何特定的襯底載體都可以通過該裝置更快地被輸送。
正如本文中使用到的，一個“小批量”的襯底載體定義為這樣的襯底載體，該載體適合于裝載比傳統(tǒng)“大批量”的襯底載體所裝載得更少的襯底，典型地所述傳統(tǒng)“大批量”的襯底載體可以裝載13個或25個襯底。比如，在一個實施方案中，小批量的襯底載體適合于裝載5個或更少的襯底。也可以應用其它小批量的襯底載體(如，這樣小批量的襯底載體，它們可以裝載1個、2個、3個、4個或比5個更多的襯底，但是比大批量的襯底載體裝載的數(shù)量來說還是相當?shù)纳?。通常情況，每個小批量的襯底載體由于可以裝載的襯底相對于襯底載體的人工輸送來說太少，而在半導體器件制造裝置范圍內(nèi)是不可行的。
在半導體器件制造中小批量襯底載體的運用圖1是對于大批量和小批量襯底載體來說半導體器件制造裝置(FAB)的周期或在制品對于裝置產(chǎn)量變化的曲線圖。參考圖1，曲線100表示一個典型的配置有輸送大批量襯底載體的半導體器件制造裝置的周期或在制品對于裝置產(chǎn)量的變化。曲線102表示依據(jù)本發(fā)明，一個配置有輸送小批量襯底載體的半導體器件制造裝置的周期或在制品對于裝置產(chǎn)量的變化。
曲線100示出了裝置產(chǎn)量怎樣隨在制品的量增加而增加。當在制品的量持續(xù)增加時，裝置產(chǎn)量也增加。最后，需要大量的在制品的增加來用于相對小的生產(chǎn)量的增加，因此，為提供裝置產(chǎn)量的可預測性，大批量裝置可代表性地運行在曲線100的拐點附近(如參考標號104所示)。在此位置，裝置產(chǎn)量是在它的最大值附近，并且生產(chǎn)周期或在制品的小的增加或減少對裝置產(chǎn)量的影響很小。
曲線102示出了具有高速襯底載體輸送系統(tǒng)的小批量襯底載體的運用是怎樣影響在制品和/或裝置產(chǎn)量的。例如，如圖1所示，曲線102相對于曲線100向右和向下偏移。這樣的偏移顯示同樣級別的裝置產(chǎn)量可以用較小的在制品維持(如參考標號106所示)?？蛇x擇地，如果在小批量裝置范圍內(nèi)期望有如曲線100那樣的大批量裝置相同的在制品級別，在小批量裝置范圍內(nèi)的產(chǎn)量就會增加(如參考標號108所示)。在本發(fā)明的至少一個實施方案中，裝置產(chǎn)量通過在制品的微小減少而增加，如參考標號110所示。也可以運用其它的沿曲線102的運行點。
在曲線102上“優(yōu)選的”運行點選擇取決于許多因素。例如，一些產(chǎn)品有長的產(chǎn)品壽命周期，并且有相對穩(wěn)定的價格(如，嵌入式應用元件，其用于工業(yè)設備或其它長的產(chǎn)品壽命周期應用范圍內(nèi))。用于這些產(chǎn)品的元件能被制造和作為存貨存儲，用于以后出售，而只有很小的財務風險。這些元件的襯底被分類為低優(yōu)先級，并被用于滿足制造裝置的生產(chǎn)產(chǎn)量。當沒有存貨，就會按所需量增加這些襯底的優(yōu)先級，以滿足受委托的商業(yè)協(xié)定(如交付周期，庫存量等)。
用于成型商品中的元件襯底，如動態(tài)隨機存儲器(DRAM)，該產(chǎn)品已經(jīng)上市3-4年，也是低優(yōu)先級襯底的選擇之一。這些元件的產(chǎn)量一般來說是高的，并且運用這些元件的產(chǎn)品的商品性能確保了市場的存在。因此，將存貨廢棄是不可能的，但是潛在利益是相當?shù)偷?。然而，這樣的襯底也可以用于滿足生產(chǎn)產(chǎn)量以確保設備可持續(xù)地用來制造產(chǎn)生收入的產(chǎn)品。
新產(chǎn)品從特性上提供了高的毛利潤。用于這些產(chǎn)品的元件的襯底可以被給予高的優(yōu)先級。照這樣，制造裝置可以通過偏向生產(chǎn)更高毛利潤的產(chǎn)品來提高每個襯底的利潤。新產(chǎn)品經(jīng)常經(jīng)歷由于競爭和推銷低價格以突破市場的市場戰(zhàn)略帶來的嚴峻的銷售侵害。設置這些產(chǎn)品為高優(yōu)先級并有選擇地減少生產(chǎn)周期都可以提高以較高毛利潤出售的產(chǎn)品總量。用于生產(chǎn)短壽命周期產(chǎn)品的元件的襯底也被給予高的優(yōu)先級。短壽命周期產(chǎn)品如包括對于消費性電子產(chǎn)品的常備元件，這樣的元件如用于數(shù)字相機、計算機游戲控制器、蜂窩電話部件等的特殊存貯裝置。更多的危險存在于當這些元件臨近廢棄時它們的價格迅速下落，此時會產(chǎn)生這類元件的存貨。
專門定購元件或尚在開發(fā)中的元件、改進中或在進行專門質(zhì)量測試的元件，經(jīng)常在制造裝置中進行專門處理；并且被用于制造這些元件的襯底經(jīng)常是被看作“熱銷批量”或“超熱銷批量”。熱銷批量經(jīng)常在每一個處理階段被優(yōu)先移到工作序列的前面。超熱銷批量被給予更高的優(yōu)先級，并且裝置可以預定或保持空轉(zhuǎn)，從等待超熱銷批量襯底的到來。在傳統(tǒng)的制造裝置中，每個批量可包含13或25個襯底，熱銷批量和超熱銷批量的利用可能會在操作流程中引起嚴重的破壞。然而，如下面所述，在依據(jù)本發(fā)明提供的一個小批量制造裝置中，專門定購的以及其它相類似的元件可以被交插在現(xiàn)有的生產(chǎn)流程中，而只有很少的設備利用損失。用于制造這些元件的襯底在制造裝置中被給予最高的優(yōu)先級。
示范性的小批量半導體器件制造裝置圖2是根據(jù)本發(fā)明提供的一個示范性的小批量半導體器件制造裝置200的示意圖。參見圖2，小批量半導體器件制造裝置200包括高速襯底載體輸送系統(tǒng)202，該系統(tǒng)用于將小批量襯底載體傳遞到多個處理工具204。在每個處理工具204旁邊或附近提供有本地的存儲庫或緩沖庫206用于暫時存儲在制品。附加地，也可以提供有批量存儲庫或緩沖庫208(如為了出現(xiàn)在制造期間的在制品的高峰期和在制品的更長存儲時間的批量堆積)。
在每個處理工具204旁提供有載體開口設備210，以打開小批量襯底載體，從而包含在載體中的襯底可以從中被抽取、并被處理和/或返回其中。還提供了這樣的機構(gòu)(未單獨示出)，如下面描述的該機構(gòu)用于從高速送裝置202上將小批量襯底載體輸送到每個處理工具204的載體開口設備210。
提供有一種自動化通訊信息和/或軟件裝置212，用于控制制造裝置200的操作，并且也可以包括如制造執(zhí)行裝置(MES)、材料控制裝置(MCS)、調(diào)度程序或類似裝置。如圖2所示，一個單獨的輸送裝置控制器214，用于控制小批量襯底載體向處理工具204的輸送?？梢杂^察到該輸送裝置控制器214可以是自動化通信和/或軟件裝置212的一部分；和/或可以利用單獨的MES、MCS或調(diào)度程序。
即使是在大批量制造裝置中，大多數(shù)的處理工具都是小批量地處理襯底(如在每個處理室中一次處理一個或兩個襯底)。然而，一些處理工具，如爐子或濕處理工具，它們是大批量地處理襯底(如每批處理25到200個襯底)。因此，小批量制造裝置200可適于適應大批量處理工具的輸送、存儲和操作需要。一個這樣的示范性的大批量處理工具參見圖2所示的參考標號216。
許多大批量處理工具利用一個設備前端模塊(EFEM)直接從一個具有自動托板的大批量載體移出襯底(如一次一個襯底)，該組件未在圖中單獨示出。然后，個別的襯底可以通過處理工具按照所需輸送到處理室，用以構(gòu)造必要的大批量處理。通過在這些處理工具旁提供本地的小批量襯底載體存儲庫，在小批量制造裝置200內(nèi)用一個大批量處理工具的設備前端模塊，就可以形成大批量的襯底。
其它的大批量處理工具將全部大批量載體拖入到一個內(nèi)部緩沖庫中，或同時將若干襯底從一個大批量襯底載體拖入到一個內(nèi)部緩沖庫中。對于這樣的設備，可以在小批量制造裝置200內(nèi)利用這樣的組件218，該組件將襯底從小批量載體移到大批量載體中。
如上所述，高速輸送裝置202適合于將小批量襯底載體輸送到若干處理工具204。優(yōu)選地，這樣的裝置有一定的移動速率，該速率至少是正常生產(chǎn)量所要求的平均速率的兩倍(例如，能與正常生產(chǎn)時要求的移動速率的高峰值相對應)。另外，該裝置優(yōu)選具有響應工廠異常、偏差和/或制造進程變化時(例如，無計劃的維護、優(yōu)先級變化、制造生產(chǎn)問題等)進行再指令、再發(fā)送或再移動襯底到不同的處理工具的能力。
2003年8月28日提交的申請?zhí)枮?0/650310的美國專利申請(′310申請)公開了一種襯底載體輸送裝置(如運輸帶)，該裝置被用于小批量襯底載體輸送裝置202。該′310號申請的輸送裝置在襯底載體卸載和加載時持續(xù)移動。一個加載/卸載機構(gòu)可以與每個處理工具或處理工具組相結(jié)合，并在輸送裝置移動時加載和/或卸載襯底載體到或從輸送裝置上。每個加載/卸載機構(gòu)可以包括一個加載/卸載組件，該組件在加載或卸載時是移動的，以便充分地與該裝置載運襯底載體的速度相匹配。這樣，加載和/或卸載組件適于確保平緩的襯底/襯底載體處理。該′310號申請的輸送系統(tǒng)以比傳統(tǒng)大批量輸送系統(tǒng)高得多的速度運轉(zhuǎn)；并且能容易調(diào)節(jié)響應于工廠的異常、偏差和/或制造進程變化而進行的襯底再指令、再發(fā)送和/或再移動到不同的處理工具。類似地，可以使用其它襯底載體輸送系統(tǒng)。
2003年1月27日提交的申請?zhí)枮?0/443087的美國專利申請，公開了一種可適用高速輸送系統(tǒng)的特定實施方案。該60/443087號申請描述了一種輸送帶系統(tǒng)，其可以包括不銹鋼或類似材料的帶，所述帶至少在部分半導體器件制造裝置內(nèi)形成一封閉回路，并在回路中輸送襯底載體。通過確定所述帶的方向，從而所述帶的厚的部分位于一個垂直面內(nèi)，而所述帶的薄的部分位于水平面內(nèi)，在水平面內(nèi)的帶是柔性的，而在垂直面內(nèi)的帶是剛性的。這樣的構(gòu)造允許有創(chuàng)新的輸送帶制造和實施都是便宜的。例如，這樣的帶要求較少的材料就可以制造，并且是容易制造的，而且由于它在垂直方向有剛性/強度，它能支持許多的襯底載體的重量而不需要附加的支撐結(jié)構(gòu)(如傳統(tǒng)的水平方向的、帶式批量輸送系統(tǒng)中使用的滾子或其它類似機構(gòu))。并且，由于這種帶的橫向柔度使得它可以傾斜、彎曲或形成其它可形成的多種結(jié)構(gòu)，因而這種輸送帶系統(tǒng)是更容易制作的。
如圖2所示，小批量制造裝置200可以包括附加的高速輸送系統(tǒng)，如參考標號202’和202”所示。也可以運用少于或多于三個這樣的輸送系統(tǒng)。也可以運用其它的高速輸送系統(tǒng)，例如將小批量襯底載體輸送到制造裝置的其它部分、例如輸送到處理存貯在大批量襯底載體中的襯底的設備中、所述制造裝置的不同區(qū)域(如該裝置的延伸區(qū)域)等。一個或更多個輸送機構(gòu)220可以用于在高速輸送系統(tǒng)200，200’和200”之間輸送襯底載體和/或提供附加的襯底載體存儲庫。在本發(fā)明的至少一個實施方案中，一個或更多個襯底載體處理器和一個旋轉(zhuǎn)襯底載體臺可以用于從第一高速輸送系統(tǒng)(如圖2中的高速輸送系統(tǒng)200)移出襯底載體且將襯底載體輸送到第二高速輸送系統(tǒng)(如圖2中的高速輸送系統(tǒng)200’)或者相反。這樣的裝置和方法公開在2003年11月13日提交的(代理卷號為8195/L)申請?zhí)枮?0/520035的美國臨時申請中。
為了避免從高速輸送系統(tǒng)202上取空襯底載體，每個處理工具204可以包括本地存儲庫，用于緩沖或存儲在制品(如上所述)。因此可以提供處理工具的獨立操作，而不需要高速輸送系統(tǒng)202來將襯底傳送到處理工具中。因為許多傳統(tǒng)處理工具可調(diào)節(jié)至少兩個大批量(如25個)襯底載體，所以在本發(fā)明的至少一個實施方案中，每個處理工具204旁邊或附近的本地存儲庫適于通過在每個處理工具旁邊或附近存儲許多小批量襯底載體來存儲相似數(shù)目的襯底(如在一個實施方案中存儲大約50個或更多小批量載體)。其它或不同數(shù)目(如少于50個，多于50個等)的襯底載體也可以存儲在每個處理工具204的旁邊或附近。
2003年1月27日提交的申請?zhí)枮?0/443115的美國臨時申請，公開了一種高速機架式分布型(bay-distributed)儲料器(HSBDS)，其有一個底盤，該儲料器相對于傳統(tǒng)的機架式分布型儲料器，明顯地比它服務的高速輸送系統(tǒng)的前進方向的長度更長。這種高速機架式分布型儲料器對高速襯底載體處理器起著重要的作用，而該處理器適合于加載襯底載體到高速輸送系統(tǒng)上以及從高速輸送系統(tǒng)上卸載襯底載體。這種高速機架式分配型儲料器也包括襯底載體存儲架的附加柱架，用于提供附加的襯底緩沖器。其它用于提供本地存儲的裝置也可以運用(如分布型儲料器、區(qū)域儲料器、安裝有工作臺或架子等的高架式或天花板式儲料器。
批量存儲庫或緩沖庫208可以提供批量堆積，用于調(diào)節(jié)制造期間的在制品的高峰值和用于在制品的長期存儲。比如，存放的定貨，非產(chǎn)品襯底以及類似物都可以放置在批量存儲庫或緩沖庫中。這樣的批量存儲庫或緩沖庫容量的選擇依賴制造裝置的要求。比如，批量存儲庫或緩沖庫208可以包括沿高速輸送回路的小批量儲料器、在高速輸送路徑上或沿較低速輸送路徑的大批量儲料器(未示出)、另一種類型的高密度儲料器、儲料器分布器、區(qū)域儲料器、安裝有天花板和/或頂板的桌子或架子等。儲存在小批量襯底載體中的襯底可以通過一個分類器輸送到大批量載體中，隨后放置在高密度儲存位置上。
在本發(fā)明的至少一個實施方案中，低使用率的在制品(如暫停不用的在制品，如放置在工作架上的襯底、測試襯底、非產(chǎn)品襯底、長期存放的襯底等)可以存儲在大批量襯底載體中，該載體有更大的存儲容量(因為在這樣的高密度載體中存儲襯底的費用通常是比用小批量載體存儲的費用便宜得多)。例如，低使用率的在制品可以從小批量載體輸送進入大批量載體(如通過一個分類器)，并存儲在批量存儲庫中。如果低使用率的在制品不能在一預定時間內(nèi)處理(如5天或其它一個時間段內(nèi))，在制品可以從小批量載體輸送到大批量載體中(如存儲13個或25個襯底的載體)，并被輸送到制造裝置200內(nèi)的另外一個位置。例如，批量存儲庫208’可以包括大批量批量存儲器，這些存儲器適于在遠離制造裝置200的主要處理區(qū)的位置存儲低使用率的在制品。
在處理工具204旁加載或卸載襯底載體時，處理工具204和制造裝置200之間的通訊可以提供許多識別信息、處理參數(shù)、設備操作參數(shù)、處理指令或類似信息。自動化通訊和/或軟件裝置212被設計用于處理這種和其它信息。優(yōu)選地，這樣的信息是非常迅速的，以至于不會延遲襯底的處理。例如，在處理工具的工廠界面處裝載一個襯底載體的特殊要求是可以少于大約200秒，并且在某些情況下可以少于30秒。
在本發(fā)明的至少一個實施方案中，自動化通訊和/或軟件裝置212適于進行襯底級別的跟蹤(這與典型的用于大批量環(huán)境中載體級別跟蹤相反)，并且如果必要可以涉及作為組成多個襯底的襯底組。這樣的基于襯底的方法可以提高制造裝置200的性能并可以防止軟件限制了小批量制造的優(yōu)點。
在每個處理工具204旁的載體開口設備210(用于打開小批量襯底載體從而裝在其中的襯底可以從中提取、處理和/或返回其中)最好用工業(yè)標準接口(如SEMI標準)，以減小實現(xiàn)裝置張開的成本。可以運用可替換載體開口機構(gòu)。如，2003年8月28日提交的申請?zhí)枮?0/650311的美國專利申請，公開了一種襯底載體門的關閉機構(gòu)，其可以通過在襯底轉(zhuǎn)移位置旁(如半導體器件制造期間所用的處理工具旁)的致動器機構(gòu)與關閉機構(gòu)的相互作用自動打開。同樣的致動器機構(gòu)也可以釋放一個襯底鉗位機構(gòu)，該機構(gòu)可以是襯底載體的一部分(如，該機構(gòu)可以確保存儲在襯底載體中的襯底在輸送過程的安全)。同樣地，2003年8月28日提交的申請?zhí)?0/650312的美國專利申請公開了利用襯底載體向襯底輸送位置的端口移動以導致襯底載體的門打開。遠離襯底輸送位置端口的襯底載體的移動導致了襯底載體的門的關閉。也可以運用其它的載體開口方法和裝置。
由于在大批量制造裝置中使用了低的移動速率，人工操作者可以在需要時(如當一個自動輸送系統(tǒng)不能運行時)在處理工具間移動許多襯底。對于小批量制造，所需的移動速率是如此的大以致于利用人工操作者是特別無法實施的。結(jié)果，可能應用過多的裝置(而不是人工操作者)以確保合適的裝置操作。這樣的過多裝置可以包括，例如，附加的計算機控制系統(tǒng)、軟件數(shù)據(jù)庫、自動輸送系統(tǒng)和類似裝置(未單獨示出)。
在本發(fā)明的至少一個實施方案中，小批量的制造裝置200可以包括，例如，當高速輸送系統(tǒng)200運行(如在運轉(zhuǎn)中和/或服務于其它設備)時，安裝和設置新的處理工具的能力。2003年11月13日提交的申請?zhí)枮?0/520180的美國臨時專利申請(8158/L)，描述了這樣的方法，通過一個高速的襯底載體轉(zhuǎn)移站(用于加載襯底載體到高速襯底載體輸送系統(tǒng)上，并且用于從高速襯底載體輸送系統(tǒng)上移出襯底載體)可以在輸送系統(tǒng)運轉(zhuǎn)時與高速襯底載體輸送系統(tǒng)對齊并校準然后，可以測試這種轉(zhuǎn)移站的襯底載體傳送功能以及這種高速轉(zhuǎn)移站也可以用于服務中。其它的方法/系統(tǒng)也可以運用。
參考圖2，如前所述那樣的小批量制造裝置的應用提供了許多傳統(tǒng)大批量制造裝置不具有的優(yōu)點。例如，小批量制造裝置可以提供更大的多功能性。參考圖1，前述用于相同系列的處理工具中，小批量制造裝置可以(1)在相同生產(chǎn)量而具有減少的生產(chǎn)周期的情況下運行；(2)在相同生產(chǎn)周期而具有增加的生產(chǎn)量的情況下運行；或(3)在這兩者之間的某些位置上運行。該裝置的操作條件(與大批量生產(chǎn)基線相比)可以依據(jù)商業(yè)需要或其它條件調(diào)整，將優(yōu)先級放置在生產(chǎn)周期減少或增加的產(chǎn)量上。而且，通過利用高速襯底載體輸送系統(tǒng)，特別定購的和其它類似的元件可以被插入到現(xiàn)有的生產(chǎn)流程中，而很少有設備使用的損失。典型地，熱銷批量和/或超熱銷批量可以在小批量制造裝置內(nèi)處理，而對制造裝置的生產(chǎn)率的影響較少。從而，較少的過剩生產(chǎn)力被要求來處理熱銷批量和/或超熱銷批量。
前述的說明僅公開了本發(fā)明的示范性的實施方案。落入在本發(fā)明的范圍內(nèi)的對上述公開的裝置和方法的基礎上的改變，對本領域普通技術(shù)人員來說是顯而易見的。例如，也可以運用其它用于小批量制造裝置的構(gòu)造，如不同的處理工具、存儲設備和/或輸送裝置布置和/或類型、更多或更少的處理工具、存儲設備和/或輸送裝置等。在至少一個實施方案中，提供了一種襯底載體清潔器222，用于清洗小批量襯底載體。照這樣，襯底載體可以被清洗以防止不兼容的處理帶來的交叉污染。如圖2所示，小批量半導體器件制造裝置可以構(gòu)成較大批量半導體設備制造裝置的一部分或一個子裝置(舉例說來，它可以包括一個或更多個其它小批量半導體器件制造裝置和/或一個或更多個大批量半導體器件制造裝置)。例如，可以應用小批量半導體器件制造裝置以減少設備生產(chǎn)的部分相互連接生產(chǎn)階段的周期。即，可選擇地可在應用依據(jù)本發(fā)明提供的小批量半導體器件制造裝置以加速部分設備的處理時間。在另一個實施例中，在一個平版印刷臺上，可以應用小批量制造模塊用以縮短測量、襯底返工等的周期。
自動化通訊和/或軟件裝置212、輸送系統(tǒng)控制器214和/或任何其它的控制器可以被程序化或另外設定來進行多種在制品管理功能。例如，在本發(fā)明的至少一個實施方案中，這樣的系統(tǒng)和/或控制器，通過(1)增加小批量半導體器件制造裝置200內(nèi)低優(yōu)先級襯底的平均生產(chǎn)周期；和通過(2)減少小批量半導體器件制造裝置200內(nèi)高優(yōu)先級襯底的平均生產(chǎn)周期，可以被設計來維持在小批量半導體器件制造裝置200內(nèi)預定的在制品級別，從而近似地維持小批量半導體器件制造裝置200內(nèi)的預定在制品級別。在本發(fā)明的另一個實施方案中，所述系統(tǒng)和/或控制器可以被設計來(1)在一個或更多個處理工具204的小批量襯底載體存儲位置存儲含有低優(yōu)先級襯底的小批量襯底載體；和(2)在存儲低優(yōu)先級襯底之前，處理可用于所述一個或更多個處理工具204的高優(yōu)先級襯底，從而減少高優(yōu)先級襯底的生產(chǎn)周期，而沒有相應地減少小批量半導體器件制造裝置200范圍內(nèi)的在制品。
在本發(fā)明的又一個實施方案中，這樣的系統(tǒng)和/或控制器可以被設計來(1)在一個或更多個處理工具204的小批量襯底載體存儲位置存儲含有低優(yōu)先級襯底的小批量襯底載體和含高優(yōu)先級襯底的小批量襯底載體；并(2)在所述一個或更多個處理工具204內(nèi)的處理之前，在平均生產(chǎn)周期比低優(yōu)先級襯底短的時間內(nèi)，存儲高優(yōu)先級的襯底，從而減少高優(yōu)先級襯底的生產(chǎn)周期，而沒有相應地減少小批量半導體器件制造裝置200內(nèi)的在制品。
在本發(fā)明的進一步的一個實施方案中，這樣的系統(tǒng)和/或控制器可以被設計使用不同的生產(chǎn)周期來處理小批量半導體器件制造裝置200內(nèi)的高優(yōu)先級和低優(yōu)先級襯底，同時以幾乎與大批量半導體器件制造裝置相同級別的平均生產(chǎn)周期和在制品保持了平均周期和在制品。
在本發(fā)明的又一個實施例中，這樣的系統(tǒng)和/或控制器可以被設計使用比大批量半導體器件制造裝置更低的平均周期來處理小批量半導體器件制造裝置200內(nèi)的襯底，同時可近似地維持與大批量半導體器件制造裝置相同的總產(chǎn)量。
在本發(fā)明的又一個實施例中，這樣的系統(tǒng)和/或控制器可以被設計使用與大批量半導體器件制造裝置幾平相同的平均周期和在制品來處理小批量半導體器件制造裝置200內(nèi)的襯底，同時相對于大批量半導體器件制造裝置，增加了小批量半導體器件制造裝置200的產(chǎn)量。
在本發(fā)明的又一個實施例中，這樣的系統(tǒng)和/或控制器可以被設計來(1)識別在預定的時間內(nèi)不被處理的在制品，(2)從小批量襯底載體上輸送已鑒別的在制品到大批量襯底載體；并存儲大批量襯底載體在批量存儲庫中。
因此，當結(jié)合本發(fā)明中的示范性的實施方案而公開本發(fā)明時，應當這樣理解如隨附的權(quán)利要求所限定的那樣，其它實施方案也落入本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種管理小批量半導體器件制造裝置中的在制品的方法，包括提供一個小批量半導體器件制造裝置，該裝置具有多個處理工具；以及一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)；以及維持小批量半導體器件制造裝置中一個預定的在制品級別其通過如下步驟維持增加小批量半導體器件制造裝置中低優(yōu)先級襯底的平均生產(chǎn)周期；以及減少小批量半導體器件制造裝置中高優(yōu)先級襯底的平均生產(chǎn)周期，從而近似地維持小批量半導體器件制造裝置中所述預定的在制品級別。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述小批量是指5個或更少的襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述小批量是指3個或更少的襯底。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，增加低優(yōu)先級襯底的平均生產(chǎn)周期和減少高優(yōu)先級襯底的平均生產(chǎn)周期，包括在處理前，在一個或更多個所述處理工具的小批量襯底載體儲存位置在比儲存含有高優(yōu)先級襯底的小批量襯底載體更長的時間內(nèi)，儲存含有低優(yōu)先級襯底的小批量襯底載體。
5.一種管理小批量半導體器件制造裝置中的在制品的方法，包括提供一個小批量半導體器件制造裝置，該裝置具有多個處理工具；臨近每個所述處理工具的小批量襯底載體儲存位置；以及一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)；在一個或更多個處理工具的小批量襯底載體儲存位置，儲存含有低優(yōu)先級襯底的小批量襯底載體；以及在所述已儲存的低優(yōu)先級襯底前，處理適于所述一個或更多個處理工具的高優(yōu)先級襯底，從而減少高優(yōu)先級襯底的生產(chǎn)周期，而沒有相應地減少小批量半導體器件制造裝置中的在制品。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述小批量是指5個或更少的襯底。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述小批量是指3個或更少的襯底。
8.一種管理小批量半導體器件制造裝置中的在制品的方法，包括提供一個小批量半導體器件制造裝置，該裝置具有多個處理工具；臨近每個處理工具的小批量襯底載體儲存位置；以及一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)；在一個或更多個所述處理工具的所述小批量襯底載體儲存位置，儲存含有低優(yōu)先級襯底的小批量襯底載體和含有高優(yōu)先級襯底的小批量襯底載體；以及在所述一個或更多個所述處理工具處理前，在平均生產(chǎn)周期比低優(yōu)先級襯底短的時間內(nèi)儲存高優(yōu)先級襯底，從而減少高優(yōu)先級襯底的生產(chǎn)周期，而沒有相應地減少小批量半導體器件制造裝置中的在制品。
9.一種管理小批量半導體器件制造裝置中的在制品的方法，包括提供一個小批量半導體器件制造裝置，該裝置具有多個處理工具；以及一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)；以及在所述小批量半導體器件制造裝置中，使用不同的生產(chǎn)周期來處理高優(yōu)先級襯底和低優(yōu)先級襯底，同時以與大批量半導體器件制造裝置幾乎相同級別的平均生產(chǎn)周期和在制品保持平均生產(chǎn)周期和在制品。
10.一種管理小批量半導體器件制造裝置中的在制品的方法，包括提供一個小批量半導體器件制造裝置，該裝置具有多個處理工具；以及一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)；以及在所述小批量半導體器件制造裝置中，使用比大批量半導體器件制造裝置更低的平均生產(chǎn)周期來處理襯底，同時可近似地保持與大批量半導體器件制造裝置相同的總產(chǎn)量。
11.一種管理小批量半導體器件制造裝置中的在制品的方法，包括提供一個小批量半導體器件制造裝置，該裝置具有多個處理工具；一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)；在小批量半導體器件制造裝置中使用與大批量半導體器件制造裝置幾乎相同的平均生產(chǎn)周期和在制品來處理襯底，同時相對大批量半導體器件制造裝置，增加了小批量半導體器件制造裝置的產(chǎn)量。
12.一種管理小批量半導體器件制造裝置中的在制品的方法，包括提供一個小批量半導體器件制造裝置，該裝置具有多個處理工具；一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)；識別在預定的時間內(nèi)不被處理的在制品；將所述已被識別的在制品從小批量襯底載體轉(zhuǎn)移到大批量襯底載體上；在批量儲存庫中儲存所述大批量襯底載體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，將所述已被識別的在制品從小批量襯底載體轉(zhuǎn)移到大批量襯底載體上包括利用一個分類器從所述小批量襯底載體中轉(zhuǎn)移所述已被識別的在制品到大批量襯底載體上。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，在批量儲存庫中儲存所述大批量襯底載體包括在遠離所述處理工具的位置儲存所述大批量襯底載體。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括在一個或多個所述處理工具附近儲存小批量襯底載體。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，還包括從批量儲存庫收取大批量襯底載體，并將已儲存在其中的襯底轉(zhuǎn)移到小批量襯底載體。
17.一種小批量半導體器件制造裝置，該裝置具有多個處理工具；一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)；至少一個控制器，該控制器適于維持小批量半導體器件制造裝置中一個預定的在制品級別，其通過如下步驟維持增加小批量半導體器件制造裝置中低優(yōu)先級襯底的平均生產(chǎn)周期；減少小批量半導體器件制造裝置中高優(yōu)先級襯底的平均生產(chǎn)周期，從而近似地維持所述小批量半導體器件制造裝置中所述預定的在制品級別；
18.一種小批量半導體器件制造裝置，該裝置具有多個處理工具；臨近每個所述處理工具的小批量襯底載體儲存位置；一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)；至少一個控制器，該控制器適于在一個或更多個所述處理工具的所述小批量襯底載體儲存位置儲存含有低優(yōu)先級襯底的小批量襯底載體；在所述已儲存低優(yōu)先級襯底之前處理可用于所述一個或更多個所述處理工具的高優(yōu)先級襯底，從而減少高優(yōu)先級襯底的生產(chǎn)周期，而沒有相應地減少小批量半導體器件制造裝置中的在制品。
19.一種小批量半導體器件制造裝置，該裝置具有多個處理工具；臨近每個處理工具的小批量襯底載體儲存位置；一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)；至少一個控制器，該控制器適于在一個或更多個所述處理工具的所述小批量襯底載體儲存位置儲存含有低優(yōu)先級襯底的小批量襯底載體和含有高優(yōu)先級襯底的小批量襯底載體；在所述一個或更多個所述處理工具處理之前，儲存高優(yōu)先級襯底的平均時間比低優(yōu)先級襯底短，以減少高優(yōu)先級襯底的生產(chǎn)周期，而沒有相應地減少小批量半導體器件制造裝置中的在制品。
20.一種小批量半導體器件制造裝置，該裝置具有多個處理工具；一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)；至少一個控制器，該控制器適于在小批量半導體器件制造裝置中使用不同的生產(chǎn)周期處理高優(yōu)先級襯底和低優(yōu)先級襯底，同時以與大批量半導體器件制造裝置幾乎相同級別的平均生產(chǎn)周期和在制品保持平均生周期和在制品。
21.一種小批量半導體器件制造裝置，該裝置具有多個處理工具；一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)；至少一個控制器，該控制器適于在小批量半導體器件制造裝置中使用比大批量半導體器件制造裝置更低的平均生產(chǎn)周期處理襯底，同時保持了與大批量半導體器件制造裝置幾乎相同的總產(chǎn)量。
22.一種小批量半導體器件制造裝置，該裝置具有多個處理工具；一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)；至少一個控制器，該控制器適于在小批量半導體器件制造裝置中使用與大批量半導體器件制造裝置幾乎相同的平均生產(chǎn)周期和在制品處理襯底，同時相對所述大批量半導體器件制造裝置，增加了小批量半導體器件制造裝置的產(chǎn)量。
23.一種小批量半導體器件制造裝置，該裝置具有多個處理工具；一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)；至少一個控制器，該控制器用于識別在預定的時間內(nèi)不被處理的在制品；將被識別的在制品從小批量襯底載體轉(zhuǎn)移到大批量襯底載體；在批量儲存庫中儲存所述大批量襯底載體。
全文摘要
本發(fā)明在第一方面，提供了一種管理小批量半導體器件制造裝置中的在制品的方法。該第一種方法包括提供一個小批量半導體器件制造裝置，該裝置具有(1)若干個處理工具；和(2)一個在處理工具間適于輸送小批量襯底載體的高速輸送系統(tǒng)。所述第一種方法還包括維持小批量半導體器件制造裝置中一預定的在制品級別，通過(1)增加所述小批量半導體器件制造裝置中低優(yōu)先級襯底的平均生產(chǎn)周期；和(2)減少所述小批量半導體器件制造裝置中高優(yōu)先級襯底的平均生產(chǎn)周期從而近似地維持小批量半導體器件制造裝置中所述已預定的在制品級別。本發(fā)明也提供了許多其他方面。
文檔編號H01L21/00GK1536615SQ20041003305
公開日2004年10月13日 申請日期2004年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月27日
發(fā)明者邁克爾·R·賴斯, 埃里克·安德魯·恩格爾哈德, 維內(nèi)·沙, 馬丁·R·埃利奧特, 羅伯特·B·勞倫斯, 杰弗里·C·赫金斯, B 勞倫斯, C 赫金斯, 安德魯 恩格爾哈德, R 埃利奧特, 沙, 邁克爾 R 賴斯 申請人:應用材料有限公司