CN1536615A - 在处理工具之间输送小批量衬底载体的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明在第一方面，提供了一种管理小批量半导体器件制造装置中的在制品的方法。该第一种方法包括：提供一个小批量半导体器件制造装置，该装置具有(1)若干个处理工具；和(2)一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统。所述第一种方法还包括：维持小批量半导体器件制造装置中一预定的在制品级别，通过(1)增加所述小批量半导体器件制造装置中低优先级衬底的平均生产周期；和(2)减少所述小批量半导体器件制造装置中高优先级衬底的平均生产周期从而近似地维持小批量半导体器件制造装置中所述已预定的在制品级别。本发明也提供了许多其他方面。

Description

在处理工具之间输送小批 量衬底载体的系统和方法
本申请要求2003年1月27日提出的申请号为60/443001的美国临时申请的优先权，其内容全部结合在本申请中作为参考。
技术领域
本发明广泛地涉及半导体器件的制造装置系统，特别地涉及制造装置中衬底载体的输送。
参照的相关申请
本申请涉及下述被指定的、待审批的美国专利申请，每个申请内容结合在本申请中作为参考：
2003年8月28日提出的美国专利申请，申请号为10/650310，名称为“输送衬底载体的系统”(代理卷号(Attorney Docket No.)为6900)；
2003年8月28日提出的美国专利申请，申请号为10/650312，名称为“利用衬底载体移动来启动衬底载体门的打开/关闭的方法和装置”(代理卷号为6976)；
2003年8月28日提出的美国专利申请，申请号为10/650481，名称为“从衬底载体输送装置上卸载衬底载体的方法和装置”(代理卷号为7024)；
2003年8月28日提出的美国专利申请，申请号为10/650479，名称为“将衬底供给一个处理工具的方法和装置”(代理卷号为7096)；
2002年8月31日提出的美国专利申请，申请号为60/407452，名称为“具有在垂直和水平方向间重新对晶片载体取向的机构的末端执行器”(代理卷号为7097/L)；
2002年8月31日提出的美国专利申请，申请号为60/407337，名称为“在对接站具有对接钳子的晶片装载站”(代理卷号为7099/L)；
2003年8月28日提出的美国专利申请，申请号为10/650311，名称为“具有门锁机构和衬底夹紧机构的衬底载体门”(代理卷号为7156)；
2003年8月28日提出的美国专利申请，申请号为10/650480，名称为“直接从移动的输送带上卸载衬底载体的衬底载体处理机”(代理卷号为7676)；
2003年1月27日提出的美国临时申请，申请号为60/443087，名称为“输送晶片载体的方法和装置”(代理卷号为7163/L)；
2003年1月27日提出的美国临时申请，申请号为60/443153，名称为“悬挂晶片载体的高架输送法兰和支架(代理卷号为8092/L)；
2003年1月27日提出的美国临时申请，申请号为60/443115，名称为“存储和加载晶片载体的装置和方法”(代理卷号为8202)；
2003年11月13日提出的美国临时专利申请，申请号为60/520180，名称为“对衬底输送系统的高速装载器的校准(calibration)”(代理卷号为8158/L)；以及
2003年11月13日提出的美国临时专利申请，申请号为60/520035，名称为“在输送带之间输送衬底载体的装置和方法”(代理卷号为8195/L)。
发明背景
半导体器件的制造典型地包括：进行一系列的关于衬底的步骤，这样的衬底如硅衬底、玻璃板等。这些步骤可以包括抛光、沉积、蚀刻、光刻、热处理等。通常，多种不同的处理步骤可以在单个的处理系统或“工具”中处理，该系统包括多个处理室。然而，情况一般是这样的：其它的处理步骤被要求在制造装置的其它处理位置进行，因此在制造装置内有必要将衬底从一个处理位置传输到另一个处理位置。依据被制造的半导体器件类型不同，从而需要相当多的处理步骤，这些步骤在制造装置内的不同处理位置进行。
输送衬底载体从一个处理位置到另一个处理位置是很常规的事，这些衬底载体如密封容器、盒子、箱等。如下情况也是很常规的：在制造装置内通过自动衬底载体输送装置将衬底载体从一个位置移到另一个位置、或从衬底载体输送装置上移出衬底载体、或是将衬底载体转移到衬底载体输送装置上，这样的输送装置如自动导引车辆、高空输送装置、衬底载体处理机器人等。
对于单个的衬底来说，从原始衬底的形成或接收，到从已完成的衬底切割半导体器件，总的制造过程要求占用一定的以周或月来测定的时间。因此在一个典型的制造装置中，大多数的衬底会在任一给定的时间内以在制品(WIP)的形式存在。该制造装置中作为在制品存在的衬底代表了一个相当大的经营资金投资，这些资金会增加每个衬底的制造成本。
当制造装置充分用于运转时，减少在制品就是减少资金和制造成本。如，可以通过减少制造装置内用于处理每个衬底的平均总占用时间来达到在制品的减少。
前述通过引证结合在本发明中的2003年8月28日提交的申请号为10/650310、名称为“输送半导体衬底载体的系统”(代理卷号为6900)的美国专利申请，公开了一种衬底载体输送系统，该系统包括用于衬底载体的输送带，该输送带在其所服务的制造装置运转期间被设定为处于不断运转中。这种不断移动的输送带的设定使制造装置内的衬底输送变得更容易，以致于减少了制造装置内每个衬底的总的停止“时间”或“周期”。从而，在生产相同的产量而需要较少的在制品时可以减少在制品。
发明内容
本发明的第一方面提供了第一种管理方法，该方法用于管理小批量半导体器件制造装置中的在制品。所述第一种方法包括：提供一个小批量半导体器件制造装置，该装置有(1)若干个处理工具；和(2)一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统。所述第一种方法还包括：通过(1)增加小批量半导体器件制造装置中低优先级衬底的平均生产周期；和(2)减少小批量半导体器件制造装置中高优先级衬底的平均生产周期，维持小批量半导体器件制造装置中一预定的在制品级别，以近似地维持小批量半导体器件制造装置中预定的在制品级别。
本发明的第二方面提供了第二种管理方法，该方法用于管理小批量半导体器件制造装置中的在制品。所述第二种方法包括：提供一个小批量半导体器件制造装置，该装置有(1)若干个处理工具；(2)临近每个处理工具的小批量衬底载体储存位置；和(3)一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送装置。所述第二种方法还包括：(1)在一个或更多个处理工具的小批量衬底载体储存位置存储含有低优先级衬底的小批量衬底载体；和(2)在存储低优先级衬底前处理可用于一个或更多个处理工具的高优先级衬底以减少高优先级衬底的生产周期，而没有相应地减少小批量半导体器件制造装置中的在制品。
本发明的第三方面提供了第三种管理方法，该方法用于管理小批量半导体器件制造装置中的在制品。所述第三种方法包括：提供一个小批量半导体器件制造装置，该装置有(1)若干处理工具；(2)临近每个处理工具的小批量衬底载体存储位置；和(3)一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统。所述第三种方法还包括：(1)在一个或更多个处理工具的小批量衬底载体储存位置储存含有低优先级衬底的小批量衬底载体和含有高优先级衬底的小批量衬底载体；和(2)在所述一个或更多个处理工具处理前，储存高优先级衬底的平均时间比储存低优先级衬底短，从而减少高优先级衬底的生产周期，而没有相应地减少小批量半导体器件制造装置中的在制品。
本发明的第四方面提供了第四种管理方法，该方法用于管理小批量半导体器件制造装置中的在制品。所述第四种方法包括：提供一个小批量半导体器件制造装置，该装置有(1)若干处理工具；和(2)一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统。第四种方法还包括：在小批量半导体器件制造装置中使用不同的生产周期处理高优先级衬底和低优先级衬底，同时以与大批量半导体器件制造装置的平均生产周期和在制品几乎相同级别的保持了平均生产周期和在制品。
本发明的第五方面提供了第五种管理方法，该方法用于管理小批量半导体器件制造装置中的在制品。第五种方法包括：提供一个小批量半导体器件制造装置，该装置有(1)若干处理工具；和(2)一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统。第五种方法还包括：在小批量半导体器件制造装置中使用比大批量半导体器件制造装置更低的平均生产周期处理衬底，同时保持了与大批量半导体器件制造装置几乎相同的总产量。
本发明的第六方面提供了第六种管理方法，该方法用于管理小批量半导体器件制造装置中的在制品。第六种方法包括：提供一个小批量半导体器件制造装置，该装置有(1)若干处理工具；和(2)一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统。第六种方法也包括：在小批量半导体器件制造装置中用与大批量半导体器件制造装置几乎相同的平均生产周期和在制品处理衬底，同时相对大批量半导体器件制造装置提高了小批量半导体器件制造装置的产量。
本发明的第七方面提供了第七种管理方法，该方法用于管理小批量半导体器件制造装置中的在制品。第七种方法包括：提供一个小批量半导体器件制造装置，该装置有(1)若干处理工具；和(2)一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统。第七种方法也包括：(1)在预定的时间内识别不被处理的在制品；(2)从小批量衬底载体转移已识别的在制品到大批量衬底载体；和(3)在批量储存库(volume storage)中储存大批量衬底载体。同本发明的这些和其它方面的系统和装置一样，本发明还可提供许多其它方面。
本发明的其他特征和方面通过后面的详细说明、随附的权利要求和附图会变得更加明显。
附图简要描述
图1是对于大批量和小批量衬底载体来说半导体器件制造装置(FAB)生产周期或在制品相对于装置产量的示范图；
图2是依据本发明提供的示范性的小批量(SLS)半导体器件制造装置的示意图。
具体实施方式
如上所述，对于一个充分运行的制造装置来说，减少在制品会减少资本和制造费用。但是，被减少的在制品也会给半导体器件制造装置带来危险。例如，当在制造生产线内的一个处理工具不能运转时(如，由于设备故障而停止，定期维修或清洁等)，在制品会提供充足的衬底缓冲以允许持续的制造输出直到不能运转的工具可以运转(如，被带回生产线)。在另一方面，不充足的在制品也会引起制造生产线空转。
一般来说，当半导体器件制造装置内的每个衬底的平均生产周期减少时，可实现相应的在制品减少(如，类似的，成比例的或其它相关的减少)，因为平均来说更多的衬底可通过制造装置移动。与本发明的至少一个实施方案一致，当减少高优先级衬底的周期时，通过提高低优先级衬底的周期，可以维持每个衬底的平均周期为近似恒量。(注解：低优先级和高优先级衬底可以分布在优先值范围内，例如该范围可以从优先值1到100，或是分布在其它一些适合的优先值范围内)。照这样，就会消除(例如，被减少或被消除)高优先级衬底的周期和在制品之间的关系从而高优先级衬底周期的减少并不会在利用本发明的半导体器件制造装置中产生相应的在制品的减少。
依据本发明，为了减少平均周期，“小批量”衬底载体用于高速衬底载体输送系统。该高速衬底载体输送系统可以在半导体器件制造装置范围内以相当高的速度输送衬底载体，这个速度比传统的输送系统的速度还高(如下面描述的那样)。因此，任何特定的衬底载体都可以通过该装置更快地被输送。
正如本文中使用到的，一个“小批量”的衬底载体定义为这样的衬底载体，该载体适合于装载比传统“大批量”的衬底载体所装载得更少的衬底，典型地所述传统“大批量”的衬底载体可以装载13个或25个衬底。比如，在一个实施方案中，小批量的衬底载体适合于装载5个或更少的衬底。也可以应用其它小批量的衬底载体(如，这样小批量的衬底载体，它们可以装载1个、2个、3个、4个或比5个更多的衬底，但是比大批量的衬底载体装载的数量来说还是相当的少)。通常情况，每个小批量的衬底载体由于可以装载的衬底相对于衬底载体的人工输送来说太少，而在半导体器件制造装置范围内是不可行的。
            在半导体器件制造中小批量衬底载体的运用
图1是对于大批量和小批量衬底载体来说半导体器件制造装置(FAB)的周期或在制品对于装置产量变化的曲线图。参考图1，曲线100表示一个典型的配置有输送大批量衬底载体的半导体器件制造装置的周期或在制品对于装置产量的变化。曲线102表示依据本发明，一个配置有输送小批量衬底载体的半导体器件制造装置的周期或在制品对于装置产量的变化。
曲线100示出了装置产量怎样随在制品的量增加而增加。当在制品的量持续增加时，装置产量也增加。最后，需要大量的在制品的增加来用于相对小的生产量的增加，因此，为提供装置产量的可预测性，大批量装置可代表性地运行在曲线100的拐点附近(如参考标号104所示)。在此位置，装置产量是在它的最大值附近，并且生产周期或在制品的小的增加或减少对装置产量的影响很小。
曲线102示出了具有高速衬底载体输送系统的小批量衬底载体的运用是怎样影响在制品和/或装置产量的。例如，如图1所示，曲线102相对于曲线100向右和向下偏移。这样的偏移显示：同样级别的装置产量可以用较小的在制品维持(如参考标号106所示)。可选择地，如果在小批量装置范围内期望有如曲线100那样的大批量装置相同的在制品级别，在小批量装置范围内的产量就会增加(如参考标号108所示)。在本发明的至少一个实施方案中，装置产量通过在制品的微小减少而增加，如参考标号110所示。也可以运用其它的沿曲线102的运行点。
在曲线102上“优选的”运行点选择取决于许多因素。例如，一些产品有长的产品寿命周期，并且有相对稳定的价格(如，嵌入式应用元件，其用于工业设备或其它长的产品寿命周期应用范围内)。用于这些产品的元件能被制造和作为存货存储，用于以后出售，而只有很小的财务风险。这些元件的衬底被分类为低优先级，并被用于满足制造装置的生产产量。当没有存货，就会按所需量增加这些衬底的优先级，以满足受委托的商业协定(如交付周期，库存量等)。
用于成型商品中的元件衬底，如动态随机存储器(DRAM)，该产品已经上市3-4年，也是低优先级衬底的选择之一。这些元件的产量一般来说是高的，并且运用这些元件的产品的商品性能确保了市场的存在。因此，将存货废弃是不可能的，但是潜在利益是相当低的。然而，这样的衬底也可以用于满足生产产量以确保设备可持续地用来制造产生收入的产品。
新产品从特性上提供了高的毛利润。用于这些产品的元件的衬底可以被给予高的优先级。照这样，制造装置可以通过偏向生产更高毛利润的产品来提高每个衬底的利润。新产品经常经历由于竞争和推销低价格以突破市场的市场战略带来的严峻的销售侵害。设置这些产品为高优先级并有选择地减少生产周期都可以提高以较高毛利润出售的产品总量。用于生产短寿命周期产品的元件的衬底也被给予高的优先级。短寿命周期产品如包括对于消费性电子产品的常备元件，这样的元件如用于数字相机、计算机游戏控制器、蜂窝电话部件等的特殊存贮装置。更多的危险存在于：当这些元件临近废弃时它们的价格迅速下落，此时会产生这类元件的存货。
专门定购元件或尚在开发中的元件、改进中或在进行专门质量测试的元件，经常在制造装置中进行专门处理；并且被用于制造这些元件的衬底经常是被看作“热销批量”或“超热销批量”。热销批量经常在每一个处理阶段被优先移到工作序列的前面。超热销批量被给予更高的优先级，并且装置可以预定或保持空转，从等待超热销批量衬底的到来。在传统的制造装置中，每个批量可包含13或25个衬底，热销批量和超热销批量的利用可能会在操作流程中引起严重的破坏。然而，如下面所述，在依据本发明提供的一个小批量制造装置中，专门定购的以及其它相类似的元件可以被交插在现有的生产流程中，而只有很少的设备利用损失。用于制造这些元件的衬底在制造装置中被给予最高的优先级。
                示范性的小批量半导体器件制造装置
图2是根据本发明提供的一个示范性的小批量半导体器件制造装置200的示意图。参见图2，小批量半导体器件制造装置200包括高速衬底载体输送系统202，该系统用于将小批量衬底载体传递到多个处理工具204。在每个处理工具204旁边或附近提供有本地的存储库或缓冲库206用于暂时存储在制品。附加地，也可以提供有批量存储库或缓冲库208(如为了出现在制造期间的在制品的高峰期和在制品的更长存储时间的批量堆积)。
在每个处理工具204旁提供有载体开口设备210，以打开小批量衬底载体，从而包含在载体中的衬底可以从中被抽取、并被处理和/或返回其中。还提供了这样的机构(未单独示出)，如下面描述的该机构用于从高速送装置202上将小批量衬底载体输送到每个处理工具204的载体开口设备210。
提供有一种自动化通讯信息和/或软件装置212，用于控制制造装置200的操作，并且也可以包括如：制造执行装置(MES)、材料控制装置(MCS)、调度程序或类似装置。如图2所示，一个单独的输送装置控制器214，用于控制小批量衬底载体向处理工具204的输送。可以观察到该输送装置控制器214可以是自动化通信和/或软件装置212的一部分；和/或可以利用单独的MES、MCS或调度程序。
即使是在大批量制造装置中，大多数的处理工具都是小批量地处理衬底(如在每个处理室中一次处理一个或两个衬底)。然而，一些处理工具，如炉子或湿处理工具，它们是大批量地处理衬底(如每批处理25到200个衬底)。因此，小批量制造装置200可适于适应大批量处理工具的输送、存储和操作需要。一个这样的示范性的大批量处理工具参见图2所示的参考标号216。
许多大批量处理工具利用一个设备前端模块(EFEM)直接从一个具有自动托板的大批量载体移出衬底(如一次一个衬底)，该组件未在图中单独示出。然后，个别的衬底可以通过处理工具按照所需输送到处理室，用以构造必要的大批量处理。通过在这些处理工具旁提供本地的小批量衬底载体存储库，在小批量制造装置200内用一个大批量处理工具的设备前端模块，就可以形成大批量的衬底。
其它的大批量处理工具将全部大批量载体拖入到一个内部缓冲库中，或同时将若干衬底从一个大批量衬底载体拖入到一个内部缓冲库中。对于这样的设备，可以在小批量制造装置200内利用这样的组件218，该组件将衬底从小批量载体移到大批量载体中。
如上所述，高速输送装置202适合于将小批量衬底载体输送到若干处理工具204。优选地，这样的装置有一定的移动速率，该速率至少是正常生产量所要求的平均速率的两倍(例如，能与正常生产时要求的移动速率的高峰值相对应)。另外，该装置优选具有响应工厂异常、偏差和/或制造进程变化时(例如，无计划的维护、优先级变化、制造生产问题等)进行再指令、再发送或再移动衬底到不同的处理工具的能力。
2003年8月28日提交的申请号为10/650310的美国专利申请(′310申请)公开了一种衬底载体输送装置(如运输带)，该装置被用于小批量衬底载体输送装置202。该′310号申请的输送装置在衬底载体卸载和加载时持续移动。一个加载/卸载机构可以与每个处理工具或处理工具组相结合，并在输送装置移动时加载和/或卸载衬底载体到或从输送装置上。每个加载/卸载机构可以包括一个加载/卸载组件，该组件在加载或卸载时是移动的，以便充分地与该装置载运衬底载体的速度相匹配。这样，加载和/或卸载组件适于确保平缓的衬底/衬底载体处理。该′310号申请的输送系统以比传统大批量输送系统高得多的速度运转；并且能容易调节响应于工厂的异常、偏差和/或制造进程变化而进行的衬底再指令、再发送和/或再移动到不同的处理工具。类似地，可以使用其它衬底载体输送系统。
2003年1月27日提交的申请号为60/443087的美国专利申请，公开了一种可适用高速输送系统的特定实施方案。该60/443087号申请描述了一种输送带系统，其可以包括不锈钢或类似材料的带，所述带至少在部分半导体器件制造装置内形成一封闭回路，并在回路中输送衬底载体。通过确定所述带的方向，从而所述带的厚的部分位于一个垂直面内，而所述带的薄的部分位于水平面内，在水平面内的带是柔性的，而在垂直面内的带是刚性的。这样的构造允许有创新的输送带制造和实施都是便宜的。例如，这样的带要求较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刚性/强度，它能支持许多的衬底载体的重量而不需要附加的支撑结构(如传统的水平方向的、带式批量输送系统中使用的滚子或其它类似机构)。并且，由于这种带的横向柔度使得它可以倾斜、弯曲或形成其它可形成的多种结构，因而这种输送带系统是更容易制作的。
如图2所示，小批量制造装置200可以包括附加的高速输送系统，如参考标号202’和202”所示。也可以运用少于或多于三个这样的输送系统。也可以运用其它的高速输送系统，例如将小批量衬底载体输送到制造装置的其它部分、例如输送到处理存贮在大批量衬底载体中的衬底的设备中、所述制造装置的不同区域(如该装置的延伸区域)等。一个或更多个输送机构220可以用于在高速输送系统200，200’和200”之间输送衬底载体和/或提供附加的衬底载体存储库。在本发明的至少一个实施方案中，一个或更多个衬底载体处理器和一个旋转衬底载体台可以用于从第一高速输送系统(如图2中的高速输送系统200)移出衬底载体且将衬底载体输送到第二高速输送系统(如图2中的高速输送系统200’)或者相反。这样的装置和方法公开在2003年11月13日提交的(代理卷号为8195/L)申请号为60/520035的美国临时申请中。
为了避免从高速输送系统202上取空衬底载体，每个处理工具204可以包括本地存储库，用于缓冲或存储在制品(如上所述)。因此可以提供处理工具的独立操作，而不需要高速输送系统202来将衬底传送到处理工具中。因为许多传统处理工具可调节至少两个大批量(如25个)衬底载体，所以在本发明的至少一个实施方案中，每个处理工具204旁边或附近的本地存储库适于通过在每个处理工具旁边或附近存储许多小批量衬底载体来存储相似数目的衬底(如在一个实施方案中存储大约50个或更多小批量载体)。其它或不同数目(如少于50个，多于50个等)的衬底载体也可以存储在每个处理工具204的旁边或附近。
2003年1月27日提交的申请号为60/443115的美国临时申请，公开了一种高速机架式分布型(bay-distributed)储料器(HSBDS)，其有一个底盘，该储料器相对于传统的机架式分布型储料器，明显地比它服务的高速输送系统的前进方向的长度更长。这种高速机架式分布型储料器对高速衬底载体处理器起着重要的作用，而该处理器适合于加载衬底载体到高速输送系统上以及从高速输送系统上卸载衬底载体。这种高速机架式分配型储料器也包括衬底载体存储架的附加柱架，用于提供附加的衬底缓冲器。其它用于提供本地存储的装置也可以运用(如分布型储料器、区域储料器、安装有工作台或架子等的高架式或天花板式储料器。
批量存储库或缓冲库208可以提供批量堆积，用于调节制造期间的在制品的高峰值和用于在制品的长期存储。比如，存放的定货，非产品衬底以及类似物都可以放置在批量存储库或缓冲库中。这样的批量存储库或缓冲库容量的选择依赖制造装置的要求。比如，批量存储库或缓冲库208可以包括沿高速输送回路的小批量储料器、在高速输送路径上或沿较低速输送路径的大批量储料器(未示出)、另一种类型的高密度储料器、储料器分布器、区域储料器、安装有天花板和/或顶板的桌子或架子等。储存在小批量衬底载体中的衬底可以通过一个分类器输送到大批量载体中，随后放置在高密度储存位置上。
在本发明的至少一个实施方案中，低使用率的在制品(如暂停不用的在制品，如放置在工作架上的衬底、测试衬底、非产品衬底、长期存放的衬底等)可以存储在大批量衬底载体中，该载体有更大的存储容量(因为在这样的高密度载体中存储衬底的费用通常是比用小批量载体存储的费用便宜得多)。例如，低使用率的在制品可以从小批量载体输送进入大批量载体(如通过一个分类器)，并存储在批量存储库中。如果低使用率的在制品不能在一预定时间内处理(如5天或其它一个时间段内)，在制品可以从小批量载体输送到大批量载体中(如存储13个或25个衬底的载体)，并被输送到制造装置200内的另外一个位置。例如，批量存储库208’可以包括大批量批量存储器，这些存储器适于在远离制造装置200的主要处理区的位置存储低使用率的在制品。
在处理工具204旁加载或卸载衬底载体时，处理工具204和制造装置200之间的通讯可以提供许多识别信息、处理参数、设备操作参数、处理指令或类似信息。自动化通讯和/或软件装置212被设计用于处理这种和其它信息。优选地，这样的信息是非常迅速的，以至于不会延迟衬底的处理。例如，在处理工具的工厂界面处装载一个衬底载体的特殊要求是可以少于大约200秒，并且在某些情况下可以少于30秒。
在本发明的至少一个实施方案中，自动化通讯和/或软件装置212适于进行衬底级别的跟踪(这与典型的用于大批量环境中载体级别跟踪相反)，并且如果必要可以涉及作为组成多个衬底的衬底组。这样的基于衬底的方法可以提高制造装置200的性能并可以防止软件限制了小批量制造的优点。
在每个处理工具204旁的载体开口设备210(用于打开小批量衬底载体从而装在其中的衬底可以从中提取、处理和/或返回其中)最好用工业标准接口(如SEMI标准)，以减小实现装置张开的成本。可以运用可替换载体开口机构。如，2003年8月28日提交的申请号为10/650311的美国专利申请，公开了一种衬底载体门的关闭机构，其可以通过在衬底转移位置旁(如半导体器件制造期间所用的处理工具旁)的致动器机构与关闭机构的相互作用自动打开。同样的致动器机构也可以释放一个衬底钳位机构，该机构可以是衬底载体的一部分(如，该机构可以确保存储在衬底载体中的衬底在输送过程的安全)。同样地，2003年8月28日提交的申请号10/650312的美国专利申请公开了利用衬底载体向衬底输送位置的端口移动以导致衬底载体的门打开。远离衬底输送位置端口的衬底载体的移动导致了衬底载体的门的关闭。也可以运用其它的载体开口方法和装置。
由于在大批量制造装置中使用了低的移动速率，人工操作者可以在需要时(如当一个自动输送系统不能运行时)在处理工具间移动许多衬底。对于小批量制造，所需的移动速率是如此的大以致于利用人工操作者是特别无法实施的。结果，可能应用过多的装置(而不是人工操作者)以确保合适的装置操作。这样的过多装置可以包括，例如，附加的计算机控制系统、软件数据库、自动输送系统和类似装置(未单独示出)。
在本发明的至少一个实施方案中，小批量的制造装置200可以包括，例如，当高速输送系统200运行(如在运转中和/或服务于其它设备)时，安装和设置新的处理工具的能力。2003年11月13日提交的申请号为60/520180的美国临时专利申请(8158/L)，描述了这样的方法，通过一个高速的衬底载体转移站(用于加载衬底载体到高速衬底载体输送系统上，并且用于从高速衬底载体输送系统上移出衬底载体)可以在输送系统运转时与高速衬底载体输送系统对齐并校准然后，可以测试这种转移站的衬底载体传送功能以及这种高速转移站也可以用于服务中。其它的方法/系统也可以运用。
参考图2，如前所述那样的小批量制造装置的应用提供了许多传统大批量制造装置不具有的优点。例如，小批量制造装置可以提供更大的多功能性。参考图1，前述用于相同系列的处理工具中，小批量制造装置可以(1)在相同生产量而具有减少的生产周期的情况下运行；(2)在相同生产周期而具有增加的生产量的情况下运行；或(3)在这两者之间的某些位置上运行。该装置的操作条件(与大批量生产基线相比)可以依据商业需要或其它条件调整，将优先级放置在生产周期减少或增加的产量上。而且，通过利用高速衬底载体输送系统，特别定购的和其它类似的元件可以被插入到现有的生产流程中，而很少有设备使用的损失。典型地，热销批量和/或超热销批量可以在小批量制造装置内处理，而对制造装置的生产率的影响较少。从而，较少的过剩生产力被要求来处理热销批量和/或超热销批量。
前述的说明仅公开了本发明的示范性的实施方案。落入在本发明的范围内的对上述公开的装置和方法的基础上的改变，对本领域普通技术人员来说是显而易见的。例如，也可以运用其它用于小批量制造装置的构造，如不同的处理工具、存储设备和/或输送装置布置和/或类型、更多或更少的处理工具、存储设备和/或输送装置等。在至少一个实施方案中，提供了一种衬底载体清洁器222，用于清洗小批量衬底载体。照这样，衬底载体可以被清洗以防止不兼容的处理带来的交叉污染。如图2所示，小批量半导体器件制造装置可以构成较大批量半导体设备制造装置的一部分或一个子装置(举例说来，它可以包括一个或更多个其它小批量半导体器件制造装置和/或一个或更多个大批量半导体器件制造装置)。例如，可以应用小批量半导体器件制造装置以减少设备生产的部分相互连接生产阶段的周期。即，可选择地可在应用依据本发明提供的小批量半导体器件制造装置以加速部分设备的处理时间。在另一个实施例中，在一个平版印刷台上，可以应用小批量制造模块用以缩短测量、衬底返工等的周期。
自动化通讯和/或软件装置212、输送系统控制器214和/或任何其它的控制器可以被程序化或另外设定来进行多种在制品管理功能。例如，在本发明的至少一个实施方案中，这样的系统和/或控制器，通过(1)增加小批量半导体器件制造装置200内低优先级衬底的平均生产周期；和通过(2)减少小批量半导体器件制造装置200内高优先级衬底的平均生产周期，可以被设计来维持在小批量半导体器件制造装置200内预定的在制品级别，从而近似地维持小批量半导体器件制造装置200内的预定在制品级别。在本发明的另一个实施方案中，所述系统和/或控制器可以被设计来(1)在一个或更多个处理工具204的小批量衬底载体存储位置存储含有低优先级衬底的小批量衬底载体；和(2)在存储低优先级衬底之前，处理可用于所述一个或更多个处理工具204的高优先级衬底，从而减少高优先级衬底的生产周期，而没有相应地减少小批量半导体器件制造装置200范围内的在制品。
在本发明的又一个实施方案中，这样的系统和/或控制器可以被设计来(1)在一个或更多个处理工具204的小批量衬底载体存储位置存储含有低优先级衬底的小批量衬底载体和含高优先级衬底的小批量衬底载体；并(2)在所述一个或更多个处理工具204内的处理之前，在平均生产周期比低优先级衬底短的时间内，存储高优先级的衬底，从而减少高优先级衬底的生产周期，而没有相应地减少小批量半导体器件制造装置200内的在制品。
在本发明的进一步的一个实施方案中，这样的系统和/或控制器可以被设计使用不同的生产周期来处理小批量半导体器件制造装置200内的高优先级和低优先级衬底，同时以几乎与大批量半导体器件制造装置相同级别的平均生产周期和在制品保持了平均周期和在制品。
在本发明的又一个实施例中，这样的系统和/或控制器可以被设计使用比大批量半导体器件制造装置更低的平均周期来处理小批量半导体器件制造装置200内的衬底，同时可近似地维持与大批量半导体器件制造装置相同的总产量。
在本发明的又一个实施例中，这样的系统和/或控制器可以被设计使用与大批量半导体器件制造装置几平相同的平均周期和在制品来处理小批量半导体器件制造装置200内的衬底，同时相对于大批量半导体器件制造装置，增加了小批量半导体器件制造装置200的产量。
在本发明的又一个实施例中，这样的系统和/或控制器可以被设计来(1)识别在预定的时间内不被处理的在制品，(2)从小批量衬底载体上输送已鉴别的在制品到大批量衬底载体；并存储大批量衬底载体在批量存储库中。
因此，当结合本发明中的示范性的实施方案而公开本发明时，应当这样理解：如随附的权利要求所限定的那样，其它实施方案也落入本发明的精神和范围内。

Claims (23)

1.一种管理小批量半导体器件制造装置中的在制品的方法，包括：
提供一个小批量半导体器件制造装置，该装置具有：
多个处理工具；以及
一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统；以及
维持小批量半导体器件制造装置中一个预定的在制品级别其通过如下步骤维持：
增加小批量半导体器件制造装置中低优先级衬底的平均生产周期；以及
减少小批量半导体器件制造装置中高优先级衬底的平均生产周期，从而近似地维持小批量半导体器件制造装置中所述预定的在制品级别。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述小批量是指5个或更少的衬底。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述小批量是指3个或更少的衬底。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，增加低优先级衬底的平均生产周期和减少高优先级衬底的平均生产周期，包括：在处理前，在一个或更多个所述处理工具的小批量衬底载体储存位置在比储存含有高优先级衬底的小批量衬底载体更长的时间内，储存含有低优先级衬底的小批量衬底载体。
5.一种管理小批量半导体器件制造装置中的在制品的方法，包括：
提供一个小批量半导体器件制造装置，该装置具有：
多个处理工具；
临近每个所述处理工具的小批量衬底载体储存位置；以及
一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统；
在一个或更多个处理工具的小批量衬底载体储存位置，储存含有低优先级衬底的小批量衬底载体；以及
在所述已储存的低优先级衬底前，处理适于所述一个或更多个处理工具的高优先级衬底，从而减少高优先级衬底的生产周期，而没有相应地减少小批量半导体器件制造装置中的在制品。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述小批量是指5个或更少的衬底。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述小批量是指3个或更少的衬底。
8.一种管理小批量半导体器件制造装置中的在制品的方法，包括：
提供一个小批量半导体器件制造装置，该装置具有：
多个处理工具；
临近每个处理工具的小批量衬底载体储存位置；以及
一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统；
在一个或更多个所述处理工具的所述小批量衬底载体储存位置，储存含有低优先级衬底的小批量衬底载体和含有高优先级衬底的小批量衬底载体；以及
在所述一个或更多个所述处理工具处理前，在平均生产周期比低优先级衬底短的时间内储存高优先级衬底，从而减少高优先级衬底的生产周期，而没有相应地减少小批量半导体器件制造装置中的在制品。
9.一种管理小批量半导体器件制造装置中的在制品的方法，包括：
提供一个小批量半导体器件制造装置，该装置具有：
多个处理工具；以及
一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统；以及
在所述小批量半导体器件制造装置中，使用不同的生产周期来处理高优先级衬底和低优先级衬底，同时以与大批量半导体器件制造装置几乎相同级别的平均生产周期和在制品保持平均生产周期和在制品。
10.一种管理小批量半导体器件制造装置中的在制品的方法，包括：
提供一个小批量半导体器件制造装置，该装置具有：
多个处理工具；以及
一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统；以及
在所述小批量半导体器件制造装置中，使用比大批量半导体器件制造装置更低的平均生产周期来处理衬底，同时可近似地保持与大批量半导体器件制造装置相同的总产量。
11.一种管理小批量半导体器件制造装置中的在制品的方法，包括：
提供一个小批量半导体器件制造装置，该装置具有：
多个处理工具；
一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统；
在小批量半导体器件制造装置中使用与大批量半导体器件制造装置几乎相同的平均生产周期和在制品来处理衬底，同时相对大批量半导体器件制造装置，增加了小批量半导体器件制造装置的产量。
12.一种管理小批量半导体器件制造装置中的在制品的方法，包括：
提供一个小批量半导体器件制造装置，该装置具有：
多个处理工具；
一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统；
识别在预定的时间内不被处理的在制品；
将所述已被识别的在制品从小批量衬底载体转移到大批量衬底载体上；
在批量储存库中储存所述大批量衬底载体。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，将所述已被识别的在制品从小批量衬底载体转移到大批量衬底载体上包括利用一个分类器从所述小批量衬底载体中转移所述已被识别的在制品到大批量衬底载体上。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在批量储存库中储存所述大批量衬底载体包括在远离所述处理工具的位置储存所述大批量衬底载体。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括在一个或多个所述处理工具附近储存小批量衬底载体。
16.根据权利要求12所述的方法，还包括从批量储存库收取大批量衬底载体，并将已储存在其中的衬底转移到小批量衬底载体。
17.一种小批量半导体器件制造装置，该装置具有：
多个处理工具；
一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统；
至少一个控制器，该控制器适于：
维持小批量半导体器件制造装置中一个预定的在制品级别，其通过如下步骤维持：
增加小批量半导体器件制造装置中低优先级衬底的平均生产周期；
减少小批量半导体器件制造装置中高优先级衬底的平均生产周期，从而近似地维持所述小批量半导体器件制造装置中所述预定的在制品级别；
18.一种小批量半导体器件制造装置，该装置具有：
多个处理工具；
临近每个所述处理工具的小批量衬底载体储存位置；
一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统；
至少一个控制器，该控制器适于：
在一个或更多个所述处理工具的所述小批量衬底载体储存位置储存含有低优先级衬底的小批量衬底载体；
在所述已储存低优先级衬底之前处理可用于所述一个或更多个所述处理工具的高优先级衬底，从而减少高优先级衬底的生产周期，而没有相应地减少小批量半导体器件制造装置中的在制品。
19.一种小批量半导体器件制造装置，该装置具有：
多个处理工具；
临近每个处理工具的小批量衬底载体储存位置；
一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统；
至少一个控制器，该控制器适于：
在一个或更多个所述处理工具的所述小批量衬底载体储存位置储存含有低优先级衬底的小批量衬底载体和含有高优先级衬底的小批量衬底载体；
在所述一个或更多个所述处理工具处理之前，储存高优先级衬底的平均时间比低优先级衬底短，以减少高优先级衬底的生产周期，而没有相应地减少小批量半导体器件制造装置中的在制品。
20.一种小批量半导体器件制造装置，该装置具有：
多个处理工具；
一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统；
至少一个控制器，该控制器适于在小批量半导体器件制造装置中使用不同的生产周期处理高优先级衬底和低优先级衬底，同时以与大批量半导体器件制造装置几乎相同级别的平均生产周期和在制品保持平均生周期和在制品。
21.一种小批量半导体器件制造装置，该装置具有：
多个处理工具；
一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统；
至少一个控制器，该控制器适于在小批量半导体器件制造装置中使用比大批量半导体器件制造装置更低的平均生产周期处理衬底，同时保持了与大批量半导体器件制造装置几乎相同的总产量。
22.一种小批量半导体器件制造装置，该装置具有：
多个处理工具；
一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统；
至少一个控制器，该控制器适于在小批量半导体器件制造装置中使用与大批量半导体器件制造装置几乎相同的平均生产周期和在制品处理衬底，同时相对所述大批量半导体器件制造装置，增加了小批量半导体器件制造装置的产量。
23.一种小批量半导体器件制造装置，该装置具有：
多个处理工具；
一个在处理工具间适于输送小批量衬底载体的高速输送系统；
至少一个控制器，该控制器用于：
识别在预定的时间内不被处理的在制品；
将被识别的在制品从小批量衬底载体转移到大批量衬底载体；
在批量储存库中储存所述大批量衬底载体。
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