輸送系統的制作方法

專利名稱：輸送系統的制作方法
技術領域：
本發明公開了一種用于在半導體制造設備中輸送減小容量的晶片載體的系統和方法。
背景技術：
在半導體工業中希望能夠降低晶片生產周期，減小工作量以及提高晶片的安全性。研究顯示，通過移動單個晶片載體，晶片生產周期和晶片在制品明顯減少。另外，對于下一代晶片尺寸(450mm)，國際半導體技術藍圖(ITRS)要求使用單個基底載體。使用單個晶片或減小容量的載體的優點包括減少在制品、減少過程轉換時間和提高產品更新時間。產生的問題是，相對于處理工具和材料輸送系統的能力，與13或25晶片載體相比，普通的單個基底載體需要使工廠有效地保持更高速度，因為有更大量的載體進行輸送運動。該問題的一個實例包括當只有一個狹槽時。希望在處理工具中的機器人具備快速交換載體中晶片的能力，這樣，載體能夠由具有未處理晶片的另一載體替換，以使工具保持繁忙。很多這樣的工具不具備快速交換的能力，正如常規的單葉片式三軸機器人。該問題的另一實例包括當只有一個狹槽時。希望在集成電路制造中，輸送載體到到工具的材料輸送系統具備高速供給載體，并在處理工具載入端快速交換載體的能力，這樣，在工具處的一個載體能夠由具有未處理晶片的另一載體替換，以使工具保持繁忙。很多這類的材料輸送系統并不能快速供給載體或沒有快速交換的能力，正如用在普通300mm晶片制造中使用的一種傳統的高架式材料輸送系統。普通材料輸送系統在被輸送載體的輸送或移動方面具有很高的剛性，并且不能提供足夠的輸送柔性，而這種輸送的柔性正是具有減少工件容量(例如小于傳統的13或25工件容器)的載體所期望的。例如，不管是基于支持連續運動(例如傳送帶或輥輪系統)還是基于運載車輛(例如在導軌、軌道上運行的離散車輛)，傳統的輸送系統充分利用線性的運行通路，且在不同通路之間有用于輸送轉換的交叉或連接。運行通路通常允許各車輛單向，或者另外使得輸送材料在通路上運動，以便沿通路的指定方向順序運動。因此，車輛或輸送材料沿通路順序運動，而沒有超越能力。對于雙向運動提供了對向通路(例如前進通路和返回通路)。除了與FAB工具/工具站連通的操作通路(即操作通路能夠定位，使得沿通路運行的輸送材料或車輛可以停止，以用于與FAB工具對接)，傳統的輸送系統可以有在通路接頭之間的專用旁路或高速通路(相對于在操作通路上的可用輸送速度，它由于不能越過靜止的輸送裝置而受到限制)。然而，高速通路并不能使得在操作通路上的輸送裝置超越在操作通路上的停止或緩慢的輸送裝置。此外，沿傳統輸送系統的高速通路的輸送裝置保持線性的(順序)，仍然不可能超越。因此，當輸送裝置由于某種原因(例如故障)而在高速通路上停下來，在該通路上的其它輸送裝置不能繞過、超越該停止的輸送裝置，繼續在通路上運行。應該意識到的是，傳統材料輸送系統的輸送計劃的僵化削弱了充分利用FAB工具的優點以引導工件的能力，并且同樣地降低了FAB的生產率。正如下面更詳細的描述，本示例實施例克服了傳統系統的問題。
輸送系統、載體和控制裝置的實例可以在美國專利6047812、RE38221E、6461094、6520338、6726429、5980183、6265851、美國專利申請2004/0062633、2004/0081546、2004/0081545、2004/0076496和Brooks Automation的待審申請10/682808中介紹，所有這些文獻都整個被本文參引。

發明內容
根據示例實施例，提供了一種基底輸送系統。該系統有引導通路和至少一個輸送車輛。輸送車輛適合于保持至少一個基底，并能夠由引導通路支承和沿該引導通路運動。引導通路包括用于車輛的至少一個運行車道以及至少一個進入車道，該至少一個進入車道偏離運行車道，以便允許車輛選擇性地進入和離開運行車道。


在下面的說明中將結合附圖解釋本發明的前述方面和其它特征，附圖中圖1是包括示例實施例的特征的基底處理系統的示意俯視平面圖；圖1A-1B分別是圖1中的基底處理系統的另一示意俯視平面圖和示意正視圖；圖2是另一示例實施例的基底處理系統的示意平面圖；圖3A是另一示例實施例的基底處理系統的輸送系統引導通路和輸送車輛的示意平面圖；圖3B是另一示例實施例的輸送系統引導通路的引導部分的示意俯視平面圖；圖3C是另一示例實施例的輸送系統引導通路和輸送車輛的一部分的示意俯視平面圖；圖4A-4B分別是另一示例實施例的輸送系統引導通路和輸送車輛的示意平面圖和正視圖；圖5A-5B分別是另一示例實施例的輸送系統引導通路和輸送車輛的示意平面圖和正視圖；圖6是另一示例實施例的輸送系統引導通路和輸送車輛的示意正視圖，該車輛表示為處于引導通路上的不同位置；圖7是另一示例實施例的輸送系統引導通路、輸送車輛和載體的示意俯視平面圖；圖8A-8C是還一實施例的輸送系統引導通路、輸送車輛和處理裝置的視圖；圖8A-8B是端視圖，圖8C是側視圖，且各圖分別表示了輸送車輛處于不同位置。
圖9A-9E分別是表示不同示例實施例的輸送車輛的示意正視圖；圖10是另一示例實施例的輸送車輛、車輛上的載體C、處理工具的緩沖器和裝載口站的示意正視圖；圖11和12A-12C分別是輸送車輛的一部分和車輛的載體C的正視圖、具有不同示例實施例的記錄特征的載體的透視圖，而圖12D是現有技術中的夾盤的示意剖視圖；圖13是另一示例實施例的輸送系統引導通路、輸送車輛和基底處理站的示意正視圖；圖14A-14D是表示不同示例實施例的輸送車輛的運動系統的示意平面圖，圖14E是輸送車輛的示意正視圖；圖15是輸送車輛控制系統的示意平面圖；圖16A-16C是輸送系統引導通路的一部分和輸送車輛的側視圖，分別表示了在三個不同位置的輸送車輛，而圖17A-17C是與圖16A-16C的側視圖相對應的端視圖；圖18是另一示例實施例的輸送系統引導通路和輸送車輛的示意側視圖，該車輛表示為處于不同位置；而圖18A-18B分別是沿圖18中的線A-A和B-B的剖視圖；以及圖19A-19C是另一示例實施例的輸送系統的輸送車輛的端視圖，分別表示了處于不同結構中的車輛。
具體實施例方式
參考圖1，圖中表示了基底處理系統的示意平面圖，該基底處理系統包括所述實施例的特征，并置于制造設備或FAB中。盡管將參考附圖中所示的實施例來介紹所述實施例，但是應當知道，所述實施例能夠以多種不同形式實施例來實施。另外，可以使用任意合適尺寸、形狀或類型的元件或材料。
圖1中所示的示例實施例基底處理系統10是任意合適處理系統的代表，并通常包括處理工具S(圖中為了示例目的而示出了兩個)、輸送系統10和系統控制器300。輸送系統10通常包括引導通路12和輸送車輛14。在所示示例實施例中，引導通路12可以是無源引導通路，提供有用于輸送車輛14的輸送車道TL、AL。這里有至少一個運行車道TL和至少一個進入車道AL。輸送車輛14可以沿由引導通路12形成的車道TL/AL而在通路上自主運行(后面將介紹)。各輸送車輛14(圖1中為了示例目的而表示了兩個車輛14以及回收車輛14R)能夠裝載有一個或多個基底載體C，并將該基底載體C沿通路輸送至由該引導通路12連接的合適處理工具或處理工具站S。車輛14可以布置在引導通路12上或懸掛在引導通路12上。車輛可以從進入車道AL進入處理工具S。運行車道TL可用于使車輛繞過在進入車道AL中的停止或緩慢車輛。車輛可在運行車道和進入車道之間自由運動，反之亦然。
圖1只表示了引導通路12的典型部分，該引導通路可以根據需要延伸，并可以有任意合適形狀，因此，用于車輛14的輸送通路使得車輛能夠進入在任意合適位置的任意期望數目的工具站S，以便在工具站和車輛之間傳遞載體C。給定工具站S處的基底處理工具可以為任意類型，例如制造工具(例如Brooks Automation Inc.的GX系列工具)、儲存器或分揀器。工具可以有外殼或殼體，以構成一內部空間，基底(獨立于載體)或載體它們自身被裝入/卸載到該內部空間中。工具的合適實例在標題為“ELEVATOR-BASED TOOL LOADING AND BUFFERINGSYSTEM”的美國專利申請(代理人記錄號為No.390P011937-US(PAR)，申請日為2005年8月23日)中介紹，該文獻整個被本文參引。載體C可以為能夠固定工件例如基底(例如200、300、450mm或任意其它直徑/尺寸的半導體晶片、用于平板顯示器的直板或平板)的任意合適類型載體。載體可以有殼體，該殼體能夠將該基底保持在受控大氣中。載體C可以是一種減小容量載體。該減小容量載體的容量可以小于普通的13或25晶片，并可以以與SEMI 347中確定的FOUP類似的方式來構建，但是特征在于減小了高度和重量。基底載體的合適實例在標題為“REDUCED CAPACITY CARRIER AND METHOD OF USE”的美國專利申請(代理人記錄號為No.390P011935-US(PAR)，申請日為2005年8月19日)中介紹，該文獻整個被本文參引。載體可以有前部(側)開口或底部開口。在可選實施例中，載體可以為任意合適類型的載體，因為所述示例實施例的特征同樣可用于任意類型工件載體的輸送系統。引導通路12可以由任意合適結構形成，并在本實施例中形成為(即有用于車輛14的合適行駛表面12S，以便在合適寬度上行駛)提供運行車道TL和進入車道AL(如后面所述)。引導通路12可以位于FAB中的任意合適高度。例如，引導通路可以在FAB的底板高度處，這樣，圖1中所表示的引導通路的邊緣或邊界可以基本不存在(即并不由構件形成)，而是實際上由沿車道TL、AL運行的車輛的運行通路(即在這些車道上移動的車輛的空間包跡)來確定。引導通路12還可以升高，例如在底板上面一定距離處從上面懸掛或從下面支承。如圖1所示，引導通路12可以沿工具站S的合適交接側定位(或者也可選擇，工具站可以沿引導通路的側部布置)。引導通路12有交接站I，對應于工具站S的位置，在該交接站I處，車輛可以停止，以便在車輛14和工具站S之間傳遞載體C。工具站布置在進入車道AL中。在本實施例中，載體在交接站I處在工具站和車輛之間的傳遞是沿相對引導通路12的橫向方向(也如圖1B所示，該圖1B是交接站I的端視圖)。還參考圖2，圖中表示了另一示例實施例的輸送系統引導通路10′的示意平面圖。在圖2所示的實施例中，引導通路12′位于工具站S的上面，該引導通路12′大致與圖1中所示實施例中的引導通路12類似。在本示例實施例中，在引導通路上的交接站I(如圖2中所示，該交接站I在進入車道AL′中)可以由在引導通路結構中的開口O來確定。該開口的尺寸使得載體能夠沿與引導通路垂直的方向(即向下)傳遞給車輛14′/從車輛14′送出。這樣的穿過孔O能夠使得進入車道直接布置在裝載口上，從而減小用于容納升高引導通路的過道寬度。將載體轉移至車輛上和從該車輛移出的主動元件可以在車輛上或匹配設備上，或者在傳遞點的地面上。在可選實施例中，從高架引導通路傳遞的方向可以是橫向(向外)和向下的組合，引導通路可以有通孔，用于在傳遞過程中使載體通過(例如，載體傳遞將越過側部)。車輛設置成能夠橫過開口。如圖1-2所示，在本實施例中，引導通路的運行車道和進入車道TL、AL基本共面，并沿引導通路12的長度以基本不受限制的方式而相互連通。應當知道，車道指定為運行車道或進入車道是任意的(圖中所示的車道指定是用于示例目的)，車道用作進入車道或運行車道(或者兩者)將與交接站I的布置(即工具站的位置)相關。此外，進入運行車道的指定可以變換。例如，工具站S和(因此)交接站I可以位于引導通路12″的兩個車道中(見圖1A)。在圖1A所示的示例實施例中，車輛14″停止于交接站I″處，在該處，至少可以在車輛14″停止時稱為進入車道AL″。鄰接車道用作通過車輛14A″的運行車道，因此可以稱為運行車道。如圖1A所示，交接站IA″也可以位于該車道中。不過，交接站IA″并不由車輛占據，因此可以用作運行車道。當車輛占據的交接站I″、IA″的位置顛倒時，運行車道和進入車道的指定也顛倒。在可選實施例中，在不同車道中的交接站I″、IA″可以沿引導通路充分間開，這樣，車輛可以在相對車道中繞過車輛占據的交接站。這樣，各車道將有進入車道部分，通常與交接站匹配，且運行車道部分基本布置成在相對車道中橫過交接站。輸送車輛可以在車道之間自由轉換/橫穿，以便繼續沿運行車道無阻礙地運行。
引導通路12可以有引導系統16，該引導系統16與控制器300連接，以便能夠沿引導通路12的運行車道TL、AL在輸送通路T1、ALE、A1上引導車輛(見圖1)。在圖1所示的運行車道上的運行通路只是作為代表，車輛可以沿任意合適的輸送通路運動。在圖1所示的示例實施例中，引導系統16可以包括定位裝置16A，從而能夠確定在引導通路車道上運動的車輛14的位置。定位裝置可以為任意合適類型，例如連續或散布的裝置16T，例如光的、磁的、條形碼、基準條，它沿引導通路延伸和橫過(條16A)引導通路。散布的裝置16P、16A可以由在車輛14上的合適讀出裝置來讀出或以其它方式詢問，以便使控制器300能夠獲得車輛在引導通路的運行車道、進入車道TL、AL上的縱向和/或橫向位置以及車輛的運動狀態。也可選擇，裝置LGP可以檢測、詢問車輛上的感測件，以便識別位置/運動。定位裝置16P還可以包括單獨的或散布裝置16T、16A的組合和離散定位裝置，該離散定位裝置(例如激光測距裝置、超聲波測距裝置、或者內部定位系統，類似于內部GPS或內部反向GPS)能夠檢測運動車輛的位置。控制器300可以組合來自引導系統16的信息與來自車輛的位置反饋信息，如后面所述，以便建立和保持車輛沿引導通路的運行車道和進入車道TL、AL和在該運行車道和進入車道TL、AL之間的輸送通路。
引導通路表面12S還可以形成為確定車輛物理引導件S16T、S16A，需要時，它們可以形成引導系統16的一部分。在其它可選實施例中，引導系統可以沒有遙控傳感器。引導通路表面可以包括或有槽、導軌、軌道或任意其它合適結構，它們形成結構的或機械的引導表面，以便與車輛14上的機械引導特征配合。引導通路表面12S也可以包括電線，例如印刷條，或者提供車輛的電子引導的導體(例如發送合適電磁信號的電線，該電磁信號由車輛14上的合適引導系統來檢測)。引導通路12中還包含有電力系統18，用于向車輛供電。電力系統18可以包括連續的電力系統18P、18T、18A，例如導體或印刷條，它們布置在引導通路結構上，并能夠在車輛14運行時向該車輛供電(例如AC電流)。盡管在本實施例中，連續的電線18P、18T、18A表示為與引導系統16、16T、16A分開，但是在可選實施例中，電線可以包含在引導裝置中(例如，電線可以用于提供車輛的電子/電引導)。電力系統18還可以包括例如離散的供電站18PD，車輛14可以在該供電站中充電。供電站18PD(圖中為了示例目的只表示了一個)可以根據需要布置，例如在車輛14將停止的位置，例如可能發生載體傳遞的交接站I，如圖13所示。在本實施例中，引導系統16的引導表面S16T、S16A可以確定在車道TL、AL上的通路T1、AL1、ALi，車輛14可以在該車道TL、AL上運行(盡管車輛14也可以離開車道TL、AL上的通路而在引導通路12上運行)。盡管例如在圖1中只表示了一個車道TL和相應的進入車道AL，但是引導通路12可以包括在相應運行和進入線路(類似于車道TL和AL)上的、任意合適數目的運行車道和進入車道以及任意合適數目的運行和進入通路。其它車道可以平行于車道TL、AL，或者可以布置成任意其它方向。在運行車道TL中的運行通路可以包括分叉20(在有物理引導件時為結構的，或者在不使用物理引導件時為虛擬的)，其中，在進入車道AL、AL1-ALi上的通路與運行車道TL通路匯合/分開。如圖1A中所示，進入通路AL1(盡管在圖1A中只有兩個，但是引導通路12的進入車道AL可以有任意合適數目的進入通路，這些進入通路類似于AL1、ALi，沿通路TL連續布置和/或在各分叉20處平行布置)連接運行通路TL1與交接站I，在該交接站I處，可能在車輛14和用于相應站S的中間輸送裝置(未示出)之間傳遞載體。在進入車道AL上的進入通路可以由引導系統16確定，且在沒有物理引導件時可以為虛擬的，或者可以是由部分S16A(和供電裝置18PA)確定的結構，且在本實施例中可以有在進入通路的相對端處的兩個進入/離開部分，如圖1中所示。如圖1-2中所示，進入通路AL1-ALi提供了進入道路以及運行通路TL1的側部通路或側道(車輛14可以運動至進入車道AL上，而不必在交接站處將容器從車輛上送走或傳遞至該車輛上)。因此，車輛可以在需要時在進入車道上暫停。還有，不能操作的車輛例如可以利用其它車輛來運動，或者借助人工運動至進入車道上。而且，進入車道可以有排隊車輛的緩沖器。
如上所述，至少一個自動輪式車輛14用在無源引導通路12上。車輛14可以是例如由車載的電馬達14M并通過摩擦驅動而推進。用于牽引和其它用途的能量可以儲存在車輛上的超級電容器和/或蓄電池中，或者作為機械能(例如通過飛輪)。重新充入儲存能量可以在離散位置18PD處完成，或者沿引導通路18P、18PT、18PA通過接觸或非接觸裝置而連續進行。
在示例實施例中，超級電容器14C可以用作主能量儲存裝置，因為它們能夠快速重新充電。當充電時，能量從引導通路12通過匹配接觸件(未示出)而以交流電的形式傳輸給車輛14。相對于DC，更希望傳輸AC，因為它對于電弧具有固有的自熄性，該電弧是在DC接觸件充電中常見的故障模式。另外，通過消除接地DC電源，可以大大節省材料成本和相關成本，并提高分配效率。不過，在可選實施例中，可以使用DC電流。
如前所述，在示例實施例中，用于車輛軌跡控制的位置反饋可以這樣實現，即通過連續測距法、在車輛的車輪上使用編碼器和/或分析器、使用引導通路引導系統16的外部參考物(例如光或磁編碼、條形碼、基準、激光或超聲波測距等)而定期更新。圖15是在兩個位置(POS1、POS2)之間引導的車輛14的示意平面圖。在本實施例中，POS2表示車輛在引導通路的示例交接站I處的位置，并可以是最終位置。在圖15中，表示為POS1的車輛初始位置可以位于引導通路上的任意位置。例如，POS1可以在進入通路上，或者在運行通路上。在本實施例中，在車輛的初始位置和最終位置之間的通路PT作為代表，且通過控制器300可以選擇任意合適通路。控制器可以由車輛編碼器信息或者引導系統16或者它們兩者來識別車輛14的初始位置POS1。控制器可以連續監測車輛位置，或者可以采用選擇監測，例如，車輛到達位置POS1(控制器通過車輛測距信息來識別，或者通過引導系統16來檢測)可以使得控制器來確認車輛位置。控制器可以通過合適編程，以便確認車輛的目的地(例如POS2或在POS2前面的某些其它位置，POS2是相對于該位置的基準點)，并向車輛發送駕駛指令，從而使得車輛沿通路PT運動至POS2。當車輛沿通路PT運行時的位置反饋可以如前所述提供。
圖14A-14D表示了車輛能夠自動駕駛以便在不同示例實施例的各種運行車道和進入車道之間進行匯合和分開。除了另外說明，在圖14A-14D中表示的車輛14A-14D總體相互類似并與圖1-2中所示的車輛14類似。在圖14A-14D中的示例實施例的車輛14A-14D有基本或近似完整和基本無磨損的駕駛系統14AS、14BS、14CS、14DS。在圖14A所示的實施例中，車輛駕駛系統14AS有四個可獨立提供動力和轉向的車輪14AW，以便在無磨損的情況下進行近乎完整的運動。圖14B所示實施例有車輛的獨立驅動車輪(在相對側)和自由腳輪。圖14C所示的示例實施例有在車輛14C一側的兩個可轉向車輪14CSW以及在車輛另一端的單個中心驅動車輪14CDW。圖14D所示的示例實施例有兩個可轉向車輪14DSW和在差動驅動軸14DA上的兩個車輪。在可選實施例中，車輛可以有任意其它合適的駕駛系統。自動駕駛使得車輛在引導通路的運行車道和進入車道(TL、AL，見圖1-2)之間基本自由地運動。在運行車道和進入車道之間的分叉點的位置可以根據需要來定位，而受基礎結構的影響很小或沒有影響(例如便于工具運動)，或者甚至可以動態定位(以避免意外的障礙，例如故障車輛)。各車輛可以有車載處理器(未示出)，該處理器有合適存儲器，以便儲存設備“地圖”，從而方便自動確定至合適目的地的路線。當遇到通路堵塞時，車輛能夠調節軌跡，以便沿引導通路繞過障礙，或者選擇可選通路或引導通路。車輛還可以提供無線通信裝置(未示出)，用于與其它車輛和/或基站進行通信，以便能夠共享信息，例如調度協調、位置檢驗、錯誤報告和通路進入狀態。如前所述，示例的車輛可以在一個或多個扁平、基本無特征的表面上運行，理想的是，在設備底板上運行，以便減小引導通路的資金投入，并便于對現有制造廠進行改造。這樣的車輛與在半導體材料處理中采用的傳統(自動引導車輛)AGV不同。通常，傳統的AGV在操作人員交接點(例如在300mm晶片處理設備中的900mm高度處)處進行有效載荷的裝載和卸載，同時沿底板運行。為了便于動態裝載，普通的AGV很高，為了防止翻倒，特別是在震動事件過程中，它們設計成具有較低重心，并有比有效載荷大得多的質量。因此，采用強壯操作人員整體系統和性能限制(例如降低速度)以使它們與人工操作人員合適共存。在本實施例中的車輛14將只用于在底板或專用引導通路板上進行點對點的傳遞，因此它們的尺度(大小和質量)接近要傳送的有效載荷，且使它們對于操作人員明顯更友好。小尺寸的車輛也使它們能夠由安裝和/或維護人員很容易地操縱。參考圖14E，車輛14E可以進行改進，以便有助于人工操作(例如恢復)，例如增加安裝桿，以便能夠操作該車輛，而不會損害人體工程學的特性。
如前所述，在處理工具附近(或者通常，出發地和目的地S)，提供有進入車道(或側道)AL，車輛可以在該進入車道處減速、停止和在需要時傳遞載體(圖1)。車輛14從高速運行車道運動至進入車道，并減速停止，然后車輛通過交接站I而將載體供給處理工具、工具緩沖器或儲存架。當完成載體傳遞時，車輛14在進入車道AL中加速，并返回運行車道TL。在運行車道TL中，車輛14可以以相對恒定的速度直接運行至與新目的地相關的、進入車道AL上的側道AL1、ALi。因此，進入車道AL提供了用于運行車道TL的側道，相反，運行車道TL的、鄰接進入通路AL的部分TLT提供了通向側道AL的旁路。
下面參考圖3A-3C，通過雙(匯合-分開)通路選擇計劃和通過位于車輛14上的主動轉換元件14SW、14ST，可以進行路線確定。圖3A表示了一個示例實施例，其中車輛有主動轉換元件14SW、14ST。在本實施例中，車輛有在對著運行方向T、A的車輛端部處的引導或轉換元件14SW(圖中表示了一個元件14SW，不過車輛可以有在各端的轉換元件)。轉換元件14SW可以為機械的或電子的。例如，機械轉換器可以包括凸輪表面，例如由可樞軸轉動地安裝在車輛底盤上的凸輪板或凸輪輥而形成。凸輪表面可以進行驅動或者被動驅動，并與引導通路12中的引導系統16的引導表面S16T、S16A配合，以便使凸輪表面沿合適通路T1、TL1、Ali的方向定位(見圖1)。凸輪表面通過合適傳動機構或系統(未示出)而與駕駛系統14ST(例如圖14A-14D中所示的可轉向車輪/輥輪，當車輛通過磁懸浮系統運載時為可轉向磁體)連接。來自凸輪表面的輸入將機械的或電子的能量傳遞給轉向齒輪14ST，以便使車輛轉向運動至合適通路TL、AL上。當轉換元件14SW為電子類型時，將包括合適的傳感器或檢測器，以便檢測來自電子引導裝置16的合適特征(例如磁場、光或射頻信號)，并產生通過伺服裝置或任意其它合適轉向馬達控制器來處理的轉向信號，以便由轉向齒輪14ST來執行轉向。在車輛14上的主動轉換元件14SW、14ST使得車輛能夠進行轉換，而并不依賴主動軌道元件。這消除了可能的單個故障點(該故障點可能使網絡的一部分無法使用)。它還能夠在最少高架連通的情況下使得適應分配或中心控制具有靈活性。
圖3B表示了另一示例實施例，其中，活動轉換器16W可以置于軌道中，例如用于減小車輛的復雜性。如圖3B中所示，在本實施例中，引導系統16有轉換元件16SW，該轉換元件16SW位于沿運行通路TL的分叉20處。在本實施例中，轉換元件16SW表示為機械元件，不過該轉換元件也可以為電子元件(沒有運動部件)。例如，機械元件有可由合適馬達或器42驅動的轉換板或部件40。轉換板40通過致動器42而在第一位置O和第二位置P之間驅動，在該第一位置O處，轉換板指引/引導車輛14繼續在運行通路TL上運行，而在該第二位置P處，轉換板將車輛引導(或者根據方向)離開通路TL至進入通路AL上。在實施例中也可以使用電子轉換(未示出)，其中，車輛利用無接觸裝置(例如磁懸浮或空氣軸承)而支承在引導通路12(見圖1A)上并運行。電子轉換器與圖3B中所示的機械轉換器16SW類似，但是代替活動轉換板，例如產生磁力，從而操作引導車輛繼續沿運行通路TL運行或運動至進入通路AL上。可能的混合方法包括利用車輛來使得選定的適應軌道部分通過粘附在凸輪表面上而偏轉，如圖3C中所示。在本示例實施例中，引導裝置16包括無源可選擇轉換元件16SW，該轉換元件16SW位于使通路TL、AL匯合/分開的分叉20處。轉換元件16SW可在位置O(基本與通路TL對齊)和位置P(用于轉移至通路AL)之間樞軸轉動的運動。如圖所示，引導裝置16還可以有接地凸輪表面16G。車輛14有轉換元件14SW，與圖1的實施例類似，但是在本實施例中，在車輛上的轉換元件14SW操作使得在引導通路上的轉換器16SW運動，從而合適駕駛車輛14。這里，車輛轉換元件包括凸輪從動件14C，該凸輪從動件隨著引導通路上的接地凸輪表面16G而運動；以及驅動部件14S，該驅動部件14S通過合適的傳動系統14T而與凸輪從動件連接。驅動部件14S根據凸輪從動件14C的輸入(機械或其它方式)來定位，再作用在引導通路12的活動轉換元件16SW上，以便將它定位在位置O或位置P。
除了并入和離開進入車道，車輛還可以在匯集至運行車道和從運行車道分開之間進行轉換，以便優化它們從出發地至目的地的通路。應當知道，輸送能力可以通過利用附加局部或制造裝置寬度或垂直堆疊的平行引導通路12D、12L而增加，如圖4A-4B和5A-5B所示。多個運行“臺板”12U、12L可以堆疊，并有類似或相對的合適運行方向。在圖4A-4B、5A-5B所示的實施例中，為了表示目的只示出了兩個臺板。不過在可選實施例中可以使用任意合適數目的臺板。各臺板12U、12L基本類似于前述引導通路12。該臺板可以彼此相鄰(如圖所示)，或者布置在不同高度處，例如，一個升高的引導通路和一個底板高度的引導通路。在圖5A-5B所示的實施例中，載體傳遞開口位于臺板12V、12L中，如圖5B所示，在該實施例中，載體開口OP彼此對齊。這使得在上部臺板上的車輛可以通過底部臺板來傳遞載體。在可選實施例中，可以只有底部臺板有載體開口。
在前述實施例中在運行車道和進入車道之間的水平位移只是實現在輸送通路(在該輸送通路中，車輛可以以基本恒定速度在出發地和目的地之間運行)和進入通路(在該進入通路中，車輛可以加速/減速和停止-例如用于輸送負載和/或重新充電)之間合適分離的一種方法。可選方法包括在垂直位移的軌道之間進行匯合和分開以及通過如上述移動一些或全部車輛結構而使得車輛能夠超越停在相同軌道上的其它車輛。
圖9A-9E是根據不同示例實施例提供有整體提升機機構的輸送系統的輸送車輛114A-114E的示意正視圖。除非另外說明，該車輛總體相互類似，各車輛有載體支承件114ACS，該載體支承件能夠支承至少一個載體；以及提升機機構，用于升高和降低載體支承件。在圖9A所示的實施例中，提升機機構114AE可以包括基本剛性的卷軸部件，該卷軸部件進行纏繞和展開，以便升高和降低該支架。在圖9B所示的實施例中，提升機機構114BE可以有剪刀形部件，它在一端可相對于車架滑動。通過馬達和絲杠來合適調節剪刀形部件來進行高度調節。在圖9C所示的實施例中，提升機114CE有三或四點連桿系統，當通過馬達和絲杠來提供動力時，該連桿系統可上下折疊。在圖9D所示的實施例中，提升機114DE可以有伸縮導軌或柱結構，而在圖9E所示的實施例中，提升機可以有互鎖的鏈環，這些鏈環能夠纏繞和展開。應當知道，在可選實施例中，可以使用任意合適的提升系統(包括流體和/或磁力)。車輛可以在頂部和底部提供有提升機機構，如圖16A-16C以及17A-17C所示。參考圖16A-16C和17A-17C，車輛214從底部軌道12L轉移至上部軌道12U。在本實施例中的車輛214大致與圖9A-9E中所示的車輛114A-114E類似，除了在本實施例中車輛214有頂部和底部提升機機構，如圖所示。由圖16B和17B可知，一個機構用于從底部輪升高一半，而上部機構使得上部輪經過剩余部分升高至上部軌道。在可選實施例中，車輛可以有單個提升機，該提升機有足夠的行程。在上部輪安裝在上部軌道上之后，底部輪可以收回，從而形成圖16C和17C的結構。車輛從頂部引導通路至底部引導通路的轉移將以相反方式進行。這樣，車輛可以跳過或從下面越過在上部或底部軌道上的阻礙車輛。在本示例實施例中，車輛在沿上部軌道12U行駛時懸掛在上部軌道上。車輛上部輪可以通過任意合適裝置而保持在上部軌道上。例如，在圖18A所示的示例實施例中，車輛214′通過磁吸引力而安裝在上部軌道上。在該實施例中，上部軌道包括磁性材料，且車輛有磁體214M′(永磁體或電磁體)或者永磁體/電磁體夾盤，如圖12D所示，該磁體或者夾盤可以起動，以便將車輛保持在上部軌道上。夾盤有安全模式，以便在斷電時能夠使車輛保持在軌道上。在可選實施例中，車輛可以包括磁性材料，該磁性材料吸在軌道的合適磁體上。圖18示出了通過在車輪下面的支承表面12US而支承在上部軌道上的車輛214″。圖18是表示通過本示例實施例中的機構而從底部軌道轉移至上部軌道的車輛214″的側視圖。上部支承軌道12US可以有開口，上部輪將經過該開口，然后，它們將與上部支承軌道嚙合，隨后使底部輪收回。為了從上部軌道下降至底部軌道，在上部支承軌道中的開口釋放上部輪之前，底部輪可以降低成與底部軌道接觸。
圖19A-19C表示了根據另一示例實施例超越在相同軌道上的另一車輛214A″′的車輛214″。圖19A表示了在第一運行位置的車輛214″′。圖19B表示了車輛214″′在升高它的有效載荷。在升高有效載荷的同時，車輪214W″′沿箭頭X″′的方向向外運動。這可以通過當車輛向前運動時使車輪214W″′(該車輪214W″′可以安裝在未示出的可橫向移動連桿上)轉向來實現。圖19C表示了車輛214″′處于它的上部位置，其中車輪處于外部位置。在這種狀態下，車輛214A″′可以超越下面的車輛214″′(表示為在車輪之間)。對于在上部軌道上運行的車輛，可以產生與這相反的情況(即反轉位置)。
在可選實施例中，當需要時在垂直移動軌道之間的轉移可以通過包括坡道(類似于圖1中所示的進入車道AL，但是在水平方向和垂直方向上與運行通路TL偏離)以及水平車輛轉向器或水平轉換器(類似于圖3A-3C中所示)來實現。這時，車輛將進入坡道，沿著坡道運動至合適高度，然后進入合適的運行臺板。當希望在進入車道中進行該車輛的垂直移動時，可以進行如圖6中所述的垂直軌道轉換。這樣，垂直移動可以通過驅動車輛14至提升機12E而實現，該提升機12E使得車輛在垂直偏移車道12U、12L之間運動。這樣的提升機可以有額外的引導通路臺板12E1-12E3，如圖6中所示，以便代替用于傳遞車輛的部分，從而恢復用于后面車輛的運行通路。
如前所述，可能希望提供有默認運行方向的引導通路12，在圖1中箭頭T1、A1所示，車輛14能夠雙向運行，以便適應柔性線路確定和異常(例如堵塞通路)處理。雙向運動通過沿向前和向后方向控制車輛驅動馬達14M來實現。當車輛14不能運行時，驅動馬達可以處于空檔，且車輛可以通過其它車輛而推動或拉動至合適的側道。“拖車”可以是另外標準的車輛或者專用恢復車輛14R(見圖1A)。在各種情況下，拖車都能夠超過不能運行的車輛的轉換元件14SW(見圖3A-3C)或轉向器(見圖14A-14D)，以便迫使它轉移至進入車道。在示例實施例中，這可以使用任意合適的連接裝置(未示出)通過機械嚙合來實現。也可選擇，其它車輛可以通過選擇通向它們的目的地的替換通路(直到不能運行的車輛通過操作人員而恢復)和/或利用局部障礙檢測和避免碰撞算法轉向繞過不能運行的車輛而簡單地避開不能運行的車輛。
下面參考圖10，圖中表示了在另一示例實施例的引導通路12的交接站I處的車輛314的示意正視圖。除了另外說明，車輛314基本類似于前述車輛14、114、214。在本示例實施例中，車輛314能夠同時裝有兩個或更多載體C1、C2。兩個載體C在圖10中表示為示例目的，不過該汽車容量可以是任意合適數目的載體。在本實施例中，車輛314通常輸送比最大容量少一個載體C，從而留下開口位置314S1、324S2，以便能夠“快速交換”(即恰好在取出另一個載體之前或同時引入一個載體)。車輛可以與位于工具站S處的處理系統進行交接，以便在車輛314和處理系統之間執行載體的快速交換傳遞。在本實施例中，處理系統可以將載體輸送至在工具站處的合適緩沖器和/或裝載口站。載體314支承件314S1、314S2(如上所述表示了兩個支承件，但是車輛可以有任意合適數目的載體儲存空間)可以垂直堆垛以便適應從側部進入，或者并排堆垛以便從頂部進入(例如通過高架升降機)。在各種情況下，載體可以從底部支承(例如嵌套在水平布置的運動連接件上)，或者使用在載體頂部或側部的特征。例如，在圖10所示的實施例中，在車輛上的載體支承件設置成使用側部連接件，該側部連接件可以在需要時單獨用于與合適載體配合(例如如前所述減少的載體)。圖11表示了與載體C的表面/側部連接的、車輛314的典型支承件314S′。當載體與工具站裝載口對齊時，在支承件314S′和載體之間的連接可以在載體的動態對齊/連接面處使用。在本實施例中，載體可以是表面開口載體，具有對齊特征，該對齊特征在具有開口的表面上。這樣，用于載體的一組對齊裝置可以公用于所有載體，該載體送入工具站、輸送車輛等。在可選實施例中，在車輛上的載體支承結構和載體之間的連接可以是載體的任意合適面/表面。在支承結構314S1和載體之間的連接件314SC可以為任意合適類型。例如，被動連接件或主動連接系統都可以使用，類似于在標題為“ELEVATOR-BASED TOOL LOADING ANDBUFFERING SYSTEM”的美國專利申請中所述的對齊系統，該文獻被本文參引。例如，連接件314SC可以包括固定電磁夾盤，如圖12D中所示，該電磁夾盤與載體C中的磁性材料相互作用。圖12A-12C表示了根據多個不同實施例具有磁性材料CAM、CBM、CCM的載體CA、CB、CC，這些磁性材料位于載體的對齊面處或附近。固定電磁夾盤布置在車輛支承結構314S1中，并布置成與磁性材料在載體中的位置相適應。夾盤的驅動將載體吸附在車輛上，去激勵時將釋放載體車輛的連接。在任何情況下，如前所述，在與工具交接裝置(緩沖器、裝載口等)相連的位置處的車輛組和載體組之間可以共用支承結構，以便減小整個自動硬件的復雜性。這樣的穿過孔D能夠將進入車道直接布置在裝載口上面，從而減小適應升高的引導通路所需的過道寬度。使載體轉移至車輛中和從該車輛中出來的主動元件可以置于車輛或匹配設備上，或者在傳遞點接地。
在圖8A-8C所示的示例實施例中，車輛直接驅動至工具裝載口，從而省略了用于將載體從車輛傳遞給裝載口連接站的單獨載體裝載機構。在所示示例實施例中，上部和底部引導通路12U、12L位于工具裝載高度之上和之下的高度。上部和底部引導通路12U、12L和車輛類似于前面所述。圖8A表示了穿過FAB的過道的剖視圖，引導通路12U、12L布置在該過道中，且工具站S在引導通路的任意一側。該結構為示例的，也可以提供任意其它合適結構。裝載口安裝在工具站的前表面上的合適高度處(例如高于900mm)。車輛214位于引導通路上，如圖所示。在本實施例中的引導通路垂直隔開，這樣，在底部和上部引導通路上的車輛在任意時間都不會相互干涉。類似于圖1-2，上部和底部引導通路可以各自有運行或“快速”車道(類似于圖1中的車道TL)。在本實施例中，運行/快速車道布置在中心的下方，且車輛214可以高速自由行駛，而靠近裝載口的側道(類似于圖1中的進入車道AL)用于使車輛214“進站”。當車輛214L已經在裝載口處“進站”時，如圖8B所示，車輛能夠使得有效載荷C根據需要升高或降低至與任意數目的口位置平齊，從而能夠進入任意合適的口位置。當有效載荷處于合適高度時，布置在裝載口處的機構可以用于將有效載荷傳遞給車輛或從車輛送出。以類似方式，有效載荷可以傳遞給上部軌道上的車輛或從該車輛送出，除了有效載荷將從車輛降低。在本實施例中，車輛的行駛可以與有效載荷正常收回同時進行。盡管只表示了一個載體有效載荷，但是如前所述，車輛也可以一次容納多個有效載荷(例如一個在另一個上面)。有效載荷的位置都可以同時運動。圖8C表示了具有兩個裝載口的EFEM的正視圖，各裝載口例如有三個減小容量的載體位置。在底部軌道12L上的車輛214L1表示為使它的有效載荷升高至第二高度。當車輛沿箭頭Y方向運行時，可以看見，在底部或上部軌道12L、12U上的另一車輛214L2、214V可以進入其余的裝載口，以便分配或拾取有效載荷。在上部軌道12U上的車輛214V也可以在底部軌道上的車輛214L1上面進站，并在上部車輛繼續從上面進入在該位置的口之前進行等候，直到底部車輛收回它的有效載荷。當全部有效載荷通過車輛而除去和更換時，處理工具根據需要進入任意一個其它位置。
如前所述，引導通路12可以位于FAB中的任意合適高度，例如FAB底板(這使用最少的附加底部結構，并使得操作人員很容易進入車輛)和保存在SEMI E15中的升高公用道路(用于高架運輸)也可選擇，引導通路可以布置在其它合適的高度(例如在升高金屬底板的下面，或者靠近裝載口高度)。車輛可靈活地布置在引導通路上的任意或多個位置。這樣，附加輸送網絡容量和范圍可以變化，以便適應特殊設備的需要。
載體在輸送系統和工具裝載/緩沖站之間的“傳遞”的可靠性可以通過時間優化平行I/O計劃(類似于SEMI標準E23和E84)來管理。
也可選擇，輸送裝置和工具裝載硬件可以處理為整體系統，且所需的全部檢測和計算將保證局部安全轉移。
下面參考圖7，需要時，載體C可以轉移至靠近一個或多個進入車道AL的位置，以便在處理工具和制造裝置緩沖器處儲存載體或進行緩沖。
應當知道，前面的說明只是表示本發明。在不脫離本發明的情況下，本領域技術人員可以進行各種變化和改變。因此，本發明將包含落在附加權利要求范圍內的所有這些變化、改變和變形。
權利要求
1.一種基底輸送系統包括引導通路；以及至少一個輸送車輛，該輸送車輛適合于保持至少一個基底，并能夠由引導通路支承和沿該引導通路運動；其中，引導通路包括用于至少一個車輛的至少一個運行車道以及至少一個進入車道，該至少一個進入車道偏離運行車道，以便允許車輛選擇性地進入和離開運行車道。
全文摘要
本發明提供了一種基底輸送系統示例實施例。該系統有引導通路和至少一個輸送車輛。輸送車輛適合于保持至少一個基底，并能夠由引導通路支承和沿該引導通路運動。引導通路包括用于車輛的至少一個運行車道以及至少一個進入車道，該至少一個進入車道偏離運行車道，以便允許車輛選擇性地進入和離開運行車道。
文檔編號B60L13/00GK101048292SQ200580036470
公開日2007年10月3日 申請日期2005年8月24日 優先權日2004年8月24日
發明者U·吉爾克里斯特, M·L·巴法諾, W·福斯奈特, C·霍夫梅斯特, G·M·弗里德曼 申請人:布魯克斯自動化公司