用于半导体材料处理系统的一体化机架技术方案

本发明专利技术涉及一种一体化脊柱构件，ＥＦＥＭ组件例如晶片操纵机械手和ＳＭＩＦ箱推进部件可安装在该一体化脊柱构件上。机架包括多根安装在上支撑件和下支撑件上的直立支柱。使垂直支柱与两支撑件结构连接，从而生成一种支撑ＥＦＥＭ组件的刚性体。该直立支柱还为校准ＥＦＥＭ组件提供一个公共的参照基准。这避免了需要相互地校准每个ＥＦＥＭ组件。因此，如果移除一个ＥＦＥＭ组件，将不会影响剩余ＥＦＥＭ组件的对齐和校准。该一体化机架还为ＳＭＩＦ箱门及进出口门生成一个隔离的存放区域，该ＳＭＩＦ箱门及进出口门位于与外部大气条件相隔离的环境中。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及一种晶片传递系统。更具体的，本专利技术涉及一种安装有设备前端模块(EFEM)组件的一体化可伸缩机架或构造，以及用于传递晶片的晶片机(wafer engine)。
技术介绍
标准机械接口箱(SMIF箱)通常包括箱门，该箱门与箱壳紧密配合以提供一种密封环境，可在此密封环境中存放及传递晶片。一个这种类型箱是一种称之为FOUP10的前开式一体化箱，其中，箱门位于一个垂直平面内，且晶片支承在安装于箱壳内的一个盒子中或两个壳体中。在加工半导体晶片的过程中，利用SMIF箱在晶片加工站内的各种工具之间传递工件。这些工具包括用于在晶片上形成集成电路图案的加工工具、用于检测晶片的度量工具、用于在一个或多个SMIF箱内拣选并重新排列晶片的分选器(sorter)、以及用于大量存放SMIF箱的堆料机。晶片加工站内通常以两种布局中的一种来摆放工具，该两种布局分别是间隔凹槽式布局(a bay and a chase configuration)和舞厅式布局(a ballroom configuration)。在前一种布置下，仅维持包含工件I/O口在内的工具前端位于一级或更高级别的净室环境中。在舞厅式布局下，按照工具所执行的操作串联式地排列这些工具，且维持所有工具都位于一级或更高级别的净室环境中。晶片加工站内的工具包括一种前端接口，该接口容纳着便于在箱体与工具之间传递工件(即，晶片)并监督这种传递的部件。一种传统的前端单元或设备前端模块(EFEM)20表示在附图说明图1-2中。通常在工具制造厂制造出EFEM20，然后将其运送至晶片加工站。EFEM20通常包括固定在工具前面的壳体22和安装在该壳体22内的工件操纵机械手24，该机械手24可沿x，r，θ，Z方向运动以在工件运载设备、工具及其它前端组件之间移动工件。机械手24通常安装有校平螺钉，以允许一旦将EFEM20架设并固定在工具上后可以调节该机械手24的平面性。除了机械手24以外，EFEM20通常还包括一个或多个预校准器26，用于执行晶片中心的识别操作、槽口定位操作以及顽固痕迹(indocile mark)的读取操作。一般利用校平螺钉将该一个或多个预校准器26栓接在壳体22内，该校平螺钉允许一旦将EFEM20架设并固定在某种工具上后可以调节该一个或多个预校准器的平面性。EFEM20还包括一个或多个装载口组件28，用于接收工件运载设备、打开该运载设备、以及将工件提供给机械手24从而在该运载设备与其它加工工具之间传递工件。对于300mm晶片的加工，半导体设备及材料国际(“SEMI”)已经开发出通常称之为箱开启器—装载器工具标准接口(或“BOLTS”接口)的一种垂直取向机架。该BOLTS接口与工具前端连接或作为该工具前端的一部分，且为将装载口组件安装到工具上提供标准安装点。名称为“Tilt and Go Load Port InterfaceAlignment System”的美国专利No.6,138,721公开了这样一种系统，该系统用于调节装载口组件至BOLTS接口附近的适当位置，然后将该装载口组件固定到接口上，此美国专利已经转让给本申请人且在此整体引入该专利以供参考。一旦机械手24、预校准器26以及装载口组件28已安装在壳体22上后，就将EFEM20运送至晶片加工站，且固定在该加工站内的工具上。在正确固定到工具上后，经由校平螺钉在壳体22内校平EFEM组件，然后告知机械手24为在装载口组件、预校准器以及工具之间传递工件其所需要到达的捕获及下落位置。在名为“Self TeachingRobot”的美国专利申请系列No.09/729,463中公开了一种用于将各种捕获及下落位置告知给工具前端内机械手的系统，在此整体引入该申请以供参考。一旦已告知机械手位置后，就将侧面板安装到壳体22上以相对于周围环境基本上密封该壳体。例如，传统EFEM包括安装在组装式壳体内部的多个分离且独立的工件操纵部件。壳体22具有栓接、架接或焊接到一起的一种结构机架，多个面板固定在该机架上。组装壳体22之后，将EFEM组件固定到各个面板上。对于现有EFEM来说不利的是，系统的总容许偏差(tolerance)是各个机架件、面板及组件连接的和。结果就难以校准组装后的EFEM组件，且需要将该EFEM组件相互调节至正确位置。同时，还必须告知机械手24组件的相对位置，这样EFEM组件才能相互协作。在每次调节一个或多个EFEM组件时都必须进行这种校准及告知操作。现有技术的另一个缺点是EFEM组件通常由不同供应商制成，每个组件都有其自己的控制器和通讯协议。必须对EFEM总成采取措施，以使各组件的控制器可相互通讯，从而各组件可相互协作。独立的控制器也使维护工作复杂化，并增加了提供在EFEM内部的部件和电气连接。此外，特别是在舞厅式布局情况下，传统EFEM占据了一级净室环境的大量空间，而一级净室环境空间是非常昂贵的。目前的300mm半导体EFEM由包括SEMI E15.1柔性(compliant)装载口组件(通常每个工具2-4个)在内的几个主要子系统组成。例如，EFEM可包括安装在钢结构机架上的晶片操纵机械手和风扇过滤器单元，以及用以封闭装载口与加工工具之间晶片操纵区域的面板。这些组件相互结合，提供了一种在FOUP与加工工具的晶片停放台之间将晶片传递给FOUP10以及自FOUP10传出晶片的装置。经由操作员手动地载入FOUP10，或者经由一种可输送至及撤离装载口的自动材料操纵系统(AMHS)自动地载入FOUP10。已经制定了工业标准，允许多个卖主提供集成为一个系统的装载口、FOUP10或其它EFEM组件。装载口组件提供了EFEM内AMHS与晶片操纵机械手之间的标准接口。其为放置FOUP10、对接FOUP10以密封前表面、及打开和关闭门以允许存取FOUP10内的晶片提供一个标准化位置。这种组件的尺寸都规定在SEMI E15.1中。装载口经由栓接界面固定到前端上，该栓接界面限定在SEMIE-63中。此标准限定了一种表面及安装孔，装载口安装在该表面及安装孔上。其还限定了每个装载口自加工站地面起高达1386mm，宽约505mm。结果，该装载口使得加工工具与加工站内的操作员走道完全隔离。SEMI E-63还限定了工具侧面上的装载口尺寸，以确保各种机械手制造商的可互换性。装载口的主要功能包括自加工站AMHS接收FOUP10以及向加工站AMHS提供FOUP10、将FOUP10移向及移离进出口密封面(入站/出站)、以及打开及关闭FOUP门。另外，其还必须执行功能例如，将FOUP10锁定在推进板上、锁定及开启FOUP门、以及各种大量的ID及通讯功能。每个SEMI E15.1的所有这些功能都容纳在一种单片组件内，通常该单片组件可作为一个整体单元附加给工具前端或自工具前端取下该单片组件。装载口必须与晶片机械手精确对齐。如果系统中有多个装载口，必须使所有晶片都位于水平平行的平面内。通常，装载口提供若干调节件，以使FOUP10内的晶片与机械手平行。在相对于每个FOUP10内25个晶片中每一个的位置校准机械手时，为使得所消耗时间最少化，使用特定的工具及校准固定件来与所有调节件相协作。如果用一个新装载口替换旧装载口，校准过程会相当冗长。除本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可安装半导体前端组件的一体化机架，所述一体化机架为校准所有组件提供一个单独的参照基准，包括：至少两根直立支柱，每根所述直立支柱都具有顶部、底部、前表面及后表面；上支撑件，固定在所述每根直立支柱的顶部上；下支撑件， 固定在所述每根直立支柱的底部上，所述下支撑件生成固定在所述前表面上的前安装面和固定在所述后表面上的后安装面；以及前端装载组件，安装在所述前安装面和后安装面上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2001-8-31 60/316,722;US 2002-3-1 10/087,6381.一种可安装半导体前端组件的一体化机架，所述一体化机架为校准所有组件提供一个单独的参照基准，包括至少两根直立支柱，每根所述直立支柱都具有顶部、底部、前表面及后表面；上支撑件，固定在所述每根直立支柱的顶部上；下支撑件，固定在所述每根直立支柱的底部上，所述下支撑件生成固定在所述前表面上的前安装面和固定在所述后表面上的后安装面；以及前端装载组件，安装在所述前安装面和后安装面上。2.如权利要求1所述的一体化机架，其特征在于，所述下支撑件还生成位于所述前安装面与所述后安装面之间的一个进出口门/运载设备门存放区域。3.如权利要求1所述的一体化机架，其特征在于，所述上支撑件具有至少一个带孔表面。4.如权利要求1所述的一体化机架，其特征在于，所述下支撑件具有至少一个带孔表面。5.如权利要求1所述的一体化机架，其特征在于，所述每根直立支柱基本上相互平行。6.一种可安装半导体前端组件的一体化机架，所述一体化机架为校准所有组件提供一个单独的参照基准，包括至少两根直立支柱，每根所述直立支柱都具有顶部、底部、前表面及后表面；上支撑件，固定在所述每根直立支柱的所述顶部上；下支撑件，固定在所述每根直立支柱的所述底部上，所述下支撑件生成固定在所述前表面上的前安装面；以及前端装载组件，安装在所述下支...

【专利技术属性】
技术研发人员：安东尼C博诺拉，理查德H古尔德，罗杰G海纳，迈克尔克罗拉克，杰里斯皮斯尔，
申请(专利权)人：阿赛斯特技术公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]