输送系统的制作方法

专利名称：输送系统的制作方法
技术领域：
本发明公开了一种用于在半导体制造设备中输送减小容量的晶片载体的系统和方法。
背景技术：
在半导体工业中希望能够降低晶片生产周期，减小工作量以及提高晶片的安全性。研究显示，通过移动单个晶片载体，晶片生产周期和晶片在制品明显减少。另外，对于下一代晶片尺寸(450mm)，国际半导体技术蓝图(ITRS)要求使用单个基底载体。使用单个晶片或减小容量的载体的优点包括减少在制品、减少过程转换时间和提高产品更新时间。产生的问题是，相对于处理工具和材料输送系统的能力，与13或25晶片载体相比，普通的单个基底载体需要使工厂有效地保持更高速度，因为有更大量的载体进行输送运动。该问题的一个实例包括当只有一个狭槽时。希望在处理工具中的机器人具备快速交换载体中晶片的能力，这样，载体能够由具有未处理晶片的另一载体替换，以使工具保持繁忙。很多这样的工具不具备快速交换的能力，正如常规的单叶片式三轴机器人。该问题的另一实例包括当只有一个狭槽时。希望在集成电路制造中，输送载体到到工具的材料输送系统具备高速供给载体，并在处理工具载入端快速交换载体的能力，这样，在工具处的一个载体能够由具有未处理晶片的另一载体替换，以使工具保持繁忙。很多这类的材料输送系统并不能快速供给载体或没有快速交换的能力，正如用在普通300mm晶片制造中使用的一种传统的高架式材料输送系统。普通材料输送系统在被输送载体的输送或移动方面具有很高的刚性，并且不能提供足够的输送柔性，而这种输送的柔性正是具有减少工件容量(例如小于传统的13或25工件容器)的载体所期望的。例如，不管是基于支持连续运动(例如传送带或辊轮系统)还是基于运载车辆(例如在导轨、轨道上运行的离散车辆)，传统的输送系统充分利用线性的运行通路，且在不同通路之间有用于输送转换的交叉或连接。运行通路通常允许各车辆单向，或者另外使得输送材料在通路上运动，以便沿通路的指定方向顺序运动。因此，车辆或输送材料沿通路顺序运动，而没有超越能力。对于双向运动提供了对向通路(例如前进通路和返回通路)。除了与FAB工具/工具站连通的操作通路(即操作通路能够定位，使得沿通路运行的输送材料或车辆可以停止，以用于与FAB工具对接)，传统的输送系统可以有在通路接头之间的专用旁路或高速通路(相对于在操作通路上的可用输送速度，它由于不能越过静止的输送装置而受到限制)。然而，高速通路并不能使得在操作通路上的输送装置超越在操作通路上的停止或缓慢的输送装置。此外，沿传统输送系统的高速通路的输送装置保持线性的(顺序)，仍然不可能超越。因此，当输送装置由于某种原因(例如故障)而在高速通路上停下来，在该通路上的其它输送装置不能绕过、超越该停止的输送装置，继续在通路上运行。应该意识到的是，传统材料输送系统的输送计划的僵化削弱了充分利用FAB工具的优点以引导工件的能力，并且同样地降低了FAB的生产率。正如下面更详细的描述，本示例实施例克服了传统系统的问题。
输送系统、载体和控制装置的实例可以在美国专利6047812、RE38221E、6461094、6520338、6726429、5980183、6265851、美国专利申请2004/0062633、2004/0081546、2004/0081545、2004/0076496和Brooks Automation的待审申请10/682808中介绍，所有这些文献都整个被本文参引。

发明内容
根据示例实施例，提供了一种基底输送系统。该系统有引导通路和至少一个输送车辆。输送车辆适合于保持至少一个基底，并能够由引导通路支承和沿该引导通路运动。引导通路包括用于车辆的至少一个运行车道以及至少一个进入车道，该至少一个进入车道偏离运行车道，以便允许车辆选择性地进入和离开运行车道。


在下面的说明中将结合附图解释本发明的前述方面和其它特征，附图中图1是包括示例实施例的特征的基底处理系统的示意俯视平面图；图1A-1B分别是图1中的基底处理系统的另一示意俯视平面图和示意正视图；图2是另一示例实施例的基底处理系统的示意平面图；图3A是另一示例实施例的基底处理系统的输送系统引导通路和输送车辆的示意平面图；图3B是另一示例实施例的输送系统引导通路的引导部分的示意俯视平面图；图3C是另一示例实施例的输送系统引导通路和输送车辆的一部分的示意俯视平面图；图4A-4B分别是另一示例实施例的输送系统引导通路和输送车辆的示意平面图和正视图；图5A-5B分别是另一示例实施例的输送系统引导通路和输送车辆的示意平面图和正视图；图6是另一示例实施例的输送系统引导通路和输送车辆的示意正视图，该车辆表示为处于引导通路上的不同位置；图7是另一示例实施例的输送系统引导通路、输送车辆和载体的示意俯视平面图；图8A-8C是还一实施例的输送系统引导通路、输送车辆和处理装置的视图；图8A-8B是端视图，图8C是侧视图，且各图分别表示了输送车辆处于不同位置。
图9A-9E分别是表示不同示例实施例的输送车辆的示意正视图；图10是另一示例实施例的输送车辆、车辆上的载体C、处理工具的缓冲器和装载口站的示意正视图；图11和12A-12C分别是输送车辆的一部分和车辆的载体C的正视图、具有不同示例实施例的记录特征的载体的透视图，而图12D是现有技术中的夹盘的示意剖视图；图13是另一示例实施例的输送系统引导通路、输送车辆和基底处理站的示意正视图；图14A-14D是表示不同示例实施例的输送车辆的运动系统的示意平面图，图14E是输送车辆的示意正视图；图15是输送车辆控制系统的示意平面图；图16A-16C是输送系统引导通路的一部分和输送车辆的侧视图，分别表示了在三个不同位置的输送车辆，而图17A-17C是与图16A-16C的侧视图相对应的端视图；图18是另一示例实施例的输送系统引导通路和输送车辆的示意侧视图，该车辆表示为处于不同位置；而图18A-18B分别是沿图18中的线A-A和B-B的剖视图；以及图19A-19C是另一示例实施例的输送系统的输送车辆的端视图，分别表示了处于不同结构中的车辆。
具体实施例方式
参考图1，图中表示了基底处理系统的示意平面图，该基底处理系统包括所述实施例的特征，并置于制造设备或FAB中。尽管将参考附图中所示的实施例来介绍所述实施例，但是应当知道，所述实施例能够以多种不同形式实施例来实施。另外，可以使用任意合适尺寸、形状或类型的元件或材料。
图1中所示的示例实施例基底处理系统10是任意合适处理系统的代表，并通常包括处理工具S(图中为了示例目的而示出了两个)、输送系统10和系统控制器300。输送系统10通常包括引导通路12和输送车辆14。在所示示例实施例中，引导通路12可以是无源引导通路，提供有用于输送车辆14的输送车道TL、AL。这里有至少一个运行车道TL和至少一个进入车道AL。输送车辆14可以沿由引导通路12形成的车道TL/AL而在通路上自主运行(后面将介绍)。各输送车辆14(图1中为了示例目的而表示了两个车辆14以及回收车辆14R)能够装载有一个或多个基底载体C，并将该基底载体C沿通路输送至由该引导通路12连接的合适处理工具或处理工具站S。车辆14可以布置在引导通路12上或悬挂在引导通路12上。车辆可以从进入车道AL进入处理工具S。运行车道TL可用于使车辆绕过在进入车道AL中的停止或缓慢车辆。车辆可在运行车道和进入车道之间自由运动，反之亦然。
图1只表示了引导通路12的典型部分，该引导通路可以根据需要延伸，并可以有任意合适形状，因此，用于车辆14的输送通路使得车辆能够进入在任意合适位置的任意期望数目的工具站S，以便在工具站和车辆之间传递载体C。给定工具站S处的基底处理工具可以为任意类型，例如制造工具(例如Brooks Automation Inc.的GX系列工具)、储存器或分拣器。工具可以有外壳或壳体，以构成一内部空间，基底(独立于载体)或载体它们自身被装入/卸载到该内部空间中。工具的合适实例在标题为“ELEVATOR-BASED TOOL LOADING AND BUFFERINGSYSTEM”的美国专利申请(代理人记录号为No.390P011937-US(PAR)，申请日为2005年8月23日)中介绍，该文献整个被本文参引。载体C可以为能够固定工件例如基底(例如200、300、450mm或任意其它直径/尺寸的半导体晶片、用于平板显示器的直板或平板)的任意合适类型载体。载体可以有壳体，该壳体能够将该基底保持在受控大气中。载体C可以是一种减小容量载体。该减小容量载体的容量可以小于普通的13或25晶片，并可以以与SEMI 347中确定的FOUP类似的方式来构建，但是特征在于减小了高度和重量。基底载体的合适实例在标题为“REDUCED CAPACITY CARRIER AND METHOD OF USE”的美国专利申请(代理人记录号为No.390P011935-US(PAR)，申请日为2005年8月19日)中介绍，该文献整个被本文参引。载体可以有前部(侧)开口或底部开口。在可选实施例中，载体可以为任意合适类型的载体，因为所述示例实施例的特征同样可用于任意类型工件载体的输送系统。引导通路12可以由任意合适结构形成，并在本实施例中形成为(即有用于车辆14的合适行驶表面12S，以便在合适宽度上行驶)提供运行车道TL和进入车道AL(如后面所述)。引导通路12可以位于FAB中的任意合适高度。例如，引导通路可以在FAB的底板高度处，这样，图1中所表示的引导通路的边缘或边界可以基本不存在(即并不由构件形成)，而是实际上由沿车道TL、AL运行的车辆的运行通路(即在这些车道上移动的车辆的空间包迹)来确定。引导通路12还可以升高，例如在底板上面一定距离处从上面悬挂或从下面支承。如图1所示，引导通路12可以沿工具站S的合适交接侧定位(或者也可选择，工具站可以沿引导通路的侧部布置)。引导通路12有交接站I，对应于工具站S的位置，在该交接站I处，车辆可以停止，以便在车辆14和工具站S之间传递载体C。工具站布置在进入车道AL中。在本实施例中，载体在交接站I处在工具站和车辆之间的传递是沿相对引导通路12的横向方向(也如图1B所示，该图1B是交接站I的端视图)。还参考图2，图中表示了另一示例实施例的输送系统引导通路10′的示意平面图。在图2所示的实施例中，引导通路12′位于工具站S的上面，该引导通路12′大致与图1中所示实施例中的引导通路12类似。在本示例实施例中，在引导通路上的交接站I(如图2中所示，该交接站I在进入车道AL′中)可以由在引导通路结构中的开口O来确定。该开口的尺寸使得载体能够沿与引导通路垂直的方向(即向下)传递给车辆14′/从车辆14′送出。这样的穿过孔O能够使得进入车道直接布置在装载口上，从而减小用于容纳升高引导通路的过道宽度。将载体转移至车辆上和从该车辆移出的主动元件可以在车辆上或匹配设备上，或者在传递点的地面上。在可选实施例中，从高架引导通路传递的方向可以是横向(向外)和向下的组合，引导通路可以有通孔，用于在传递过程中使载体通过(例如，载体传递将越过侧部)。车辆设置成能够横过开口。如图1-2所示，在本实施例中，引导通路的运行车道和进入车道TL、AL基本共面，并沿引导通路12的长度以基本不受限制的方式而相互连通。应当知道，车道指定为运行车道或进入车道是任意的(图中所示的车道指定是用于示例目的)，车道用作进入车道或运行车道(或者两者)将与交接站I的布置(即工具站的位置)相关。此外，进入运行车道的指定可以变换。例如，工具站S和(因此)交接站I可以位于引导通路12″的两个车道中(见图1A)。在图1A所示的示例实施例中，车辆14″停止于交接站I″处，在该处，至少可以在车辆14″停止时称为进入车道AL″。邻接车道用作通过车辆14A″的运行车道，因此可以称为运行车道。如图1A所示，交接站IA″也可以位于该车道中。不过，交接站IA″并不由车辆占据，因此可以用作运行车道。当车辆占据的交接站I″、IA″的位置颠倒时，运行车道和进入车道的指定也颠倒。在可选实施例中，在不同车道中的交接站I″、IA″可以沿引导通路充分间开，这样，车辆可以在相对车道中绕过车辆占据的交接站。这样，各车道将有进入车道部分，通常与交接站匹配，且运行车道部分基本布置成在相对车道中横过交接站。输送车辆可以在车道之间自由转换/横穿，以便继续沿运行车道无阻碍地运行。
引导通路12可以有引导系统16，该引导系统16与控制器300连接，以便能够沿引导通路12的运行车道TL、AL在输送通路T1、ALE、A1上引导车辆(见图1)。在图1所示的运行车道上的运行通路只是作为代表，车辆可以沿任意合适的输送通路运动。在图1所示的示例实施例中，引导系统16可以包括定位装置16A，从而能够确定在引导通路车道上运动的车辆14的位置。定位装置可以为任意合适类型，例如连续或散布的装置16T，例如光的、磁的、条形码、基准条，它沿引导通路延伸和横过(条16A)引导通路。散布的装置16P、16A可以由在车辆14上的合适读出装置来读出或以其它方式询问，以便使控制器300能够获得车辆在引导通路的运行车道、进入车道TL、AL上的纵向和/或横向位置以及车辆的运动状态。也可选择，装置LGP可以检测、询问车辆上的感测件，以便识别位置/运动。定位装置16P还可以包括单独的或散布装置16T、16A的组合和离散定位装置，该离散定位装置(例如激光测距装置、超声波测距装置、或者内部定位系统，类似于内部GPS或内部反向GPS)能够检测运动车辆的位置。控制器300可以组合来自引导系统16的信息与来自车辆的位置反馈信息，如后面所述，以便建立和保持车辆沿引导通路的运行车道和进入车道TL、AL和在该运行车道和进入车道TL、AL之间的输送通路。
引导通路表面12S还可以形成为确定车辆物理引导件S16T、S16A，需要时，它们可以形成引导系统16的一部分。在其它可选实施例中，引导系统可以没有遥控传感器。引导通路表面可以包括或有槽、导轨、轨道或任意其它合适结构，它们形成结构的或机械的引导表面，以便与车辆14上的机械引导特征配合。引导通路表面12S也可以包括电线，例如印刷条，或者提供车辆的电子引导的导体(例如发送合适电磁信号的电线，该电磁信号由车辆14上的合适引导系统来检测)。引导通路12中还包含有电力系统18，用于向车辆供电。电力系统18可以包括连续的电力系统18P、18T、18A，例如导体或印刷条，它们布置在引导通路结构上，并能够在车辆14运行时向该车辆供电(例如AC电流)。尽管在本实施例中，连续的电线18P、18T、18A表示为与引导系统16、16T、16A分开，但是在可选实施例中，电线可以包含在引导装置中(例如，电线可以用于提供车辆的电子/电引导)。电力系统18还可以包括例如离散的供电站18PD，车辆14可以在该供电站中充电。供电站18PD(图中为了示例目的只表示了一个)可以根据需要布置，例如在车辆14将停止的位置，例如可能发生载体传递的交接站I，如图13所示。在本实施例中，引导系统16的引导表面S16T、S16A可以确定在车道TL、AL上的通路T1、AL1、ALi，车辆14可以在该车道TL、AL上运行(尽管车辆14也可以离开车道TL、AL上的通路而在引导通路12上运行)。尽管例如在图1中只表示了一个车道TL和相应的进入车道AL，但是引导通路12可以包括在相应运行和进入线路(类似于车道TL和AL)上的、任意合适数目的运行车道和进入车道以及任意合适数目的运行和进入通路。其它车道可以平行于车道TL、AL，或者可以布置成任意其它方向。在运行车道TL中的运行通路可以包括分叉20(在有物理引导件时为结构的，或者在不使用物理引导件时为虚拟的)，其中，在进入车道AL、AL1-ALi上的通路与运行车道TL通路汇合/分开。如图1A中所示，进入通路AL1(尽管在图1A中只有两个，但是引导通路12的进入车道AL可以有任意合适数目的进入通路，这些进入通路类似于AL1、ALi，沿通路TL连续布置和/或在各分叉20处平行布置)连接运行通路TL1与交接站I，在该交接站I处，可能在车辆14和用于相应站S的中间输送装置(未示出)之间传递载体。在进入车道AL上的进入通路可以由引导系统16确定，且在没有物理引导件时可以为虚拟的，或者可以是由部分S16A(和供电装置18PA)确定的结构，且在本实施例中可以有在进入通路的相对端处的两个进入/离开部分，如图1中所示。如图1-2中所示，进入通路AL1-ALi提供了进入道路以及运行通路TL1的侧部通路或侧道(车辆14可以运动至进入车道AL上，而不必在交接站处将容器从车辆上送走或传递至该车辆上)。因此，车辆可以在需要时在进入车道上暂停。还有，不能操作的车辆例如可以利用其它车辆来运动，或者借助人工运动至进入车道上。而且，进入车道可以有排队车辆的缓冲器。
如上所述，至少一个自动轮式车辆14用在无源引导通路12上。车辆14可以是例如由车载的电马达14M并通过摩擦驱动而推进。用于牵引和其它用途的能量可以储存在车辆上的超级电容器和/或蓄电池中，或者作为机械能(例如通过飞轮)。重新充入储存能量可以在离散位置18PD处完成，或者沿引导通路18P、18PT、18PA通过接触或非接触装置而连续进行。
在示例实施例中，超级电容器14C可以用作主能量储存装置，因为它们能够快速重新充电。当充电时，能量从引导通路12通过匹配接触件(未示出)而以交流电的形式传输给车辆14。相对于DC，更希望传输AC，因为它对于电弧具有固有的自熄性，该电弧是在DC接触件充电中常见的故障模式。另外，通过消除接地DC电源，可以大大节省材料成本和相关成本，并提高分配效率。不过，在可选实施例中，可以使用DC电流。
如前所述，在示例实施例中，用于车辆轨迹控制的位置反馈可以这样实现，即通过连续测距法、在车辆的车轮上使用编码器和/或分析器、使用引导通路引导系统16的外部参考物(例如光或磁编码、条形码、基准、激光或超声波测距等)而定期更新。图15是在两个位置(POS1、POS2)之间引导的车辆14的示意平面图。在本实施例中，POS2表示车辆在引导通路的示例交接站I处的位置，并可以是最终位置。在图15中，表示为POS1的车辆初始位置可以位于引导通路上的任意位置。例如，POS1可以在进入通路上，或者在运行通路上。在本实施例中，在车辆的初始位置和最终位置之间的通路PT作为代表，且通过控制器300可以选择任意合适通路。控制器可以由车辆编码器信息或者引导系统16或者它们两者来识别车辆14的初始位置POS1。控制器可以连续监测车辆位置，或者可以采用选择监测，例如，车辆到达位置POS1(控制器通过车辆测距信息来识别，或者通过引导系统16来检测)可以使得控制器来确认车辆位置。控制器可以通过合适编程，以便确认车辆的目的地(例如POS2或在POS2前面的某些其它位置，POS2是相对于该位置的基准点)，并向车辆发送驾驶指令，从而使得车辆沿通路PT运动至POS2。当车辆沿通路PT运行时的位置反馈可以如前所述提供。
图14A-14D表示了车辆能够自动驾驶以便在不同示例实施例的各种运行车道和进入车道之间进行汇合和分开。除了另外说明，在图14A-14D中表示的车辆14A-14D总体相互类似并与图1-2中所示的车辆14类似。在图14A-14D中的示例实施例的车辆14A-14D有基本或近似完整和基本无磨损的驾驶系统14AS、14BS、14CS、14DS。在图14A所示的实施例中，车辆驾驶系统14AS有四个可独立提供动力和转向的车轮14AW，以便在无磨损的情况下进行近乎完整的运动。图14B所示实施例有车辆的独立驱动车轮(在相对侧)和自由脚轮。图14C所示的示例实施例有在车辆14C一侧的两个可转向车轮14CSW以及在车辆另一端的单个中心驱动车轮14CDW。图14D所示的示例实施例有两个可转向车轮14DSW和在差动驱动轴14DA上的两个车轮。在可选实施例中，车辆可以有任意其它合适的驾驶系统。自动驾驶使得车辆在引导通路的运行车道和进入车道(TL、AL，见图1-2)之间基本自由地运动。在运行车道和进入车道之间的分叉点的位置可以根据需要来定位，而受基础结构的影响很小或没有影响(例如便于工具运动)，或者甚至可以动态定位(以避免意外的障碍，例如故障车辆)。各车辆可以有车载处理器(未示出)，该处理器有合适存储器，以便储存设备“地图”，从而方便自动确定至合适目的地的路线。当遇到通路堵塞时，车辆能够调节轨迹，以便沿引导通路绕过障碍，或者选择可选通路或引导通路。车辆还可以提供无线通信装置(未示出)，用于与其它车辆和/或基站进行通信，以便能够共享信息，例如调度协调、位置检验、错误报告和通路进入状态。如前所述，示例的车辆可以在一个或多个扁平、基本无特征的表面上运行，理想的是，在设备底板上运行，以便减小引导通路的资金投入，并便于对现有制造厂进行改造。这样的车辆与在半导体材料处理中采用的传统(自动引导车辆)AGV不同。通常，传统的AGV在操作人员交接点(例如在300mm晶片处理设备中的900mm高度处)处进行有效载荷的装载和卸载，同时沿底板运行。为了便于动态装载，普通的AGV很高，为了防止翻倒，特别是在震动事件过程中，它们设计成具有较低重心，并有比有效载荷大得多的质量。因此，采用强壮操作人员整体系统和性能限制(例如降低速度)以使它们与人工操作人员合适共存。在本实施例中的车辆14将只用于在底板或专用引导通路板上进行点对点的传递，因此它们的尺度(大小和质量)接近要传送的有效载荷，且使它们对于操作人员明显更友好。小尺寸的车辆也使它们能够由安装和/或维护人员很容易地操纵。参考图14E，车辆14E可以进行改进，以便有助于人工操作(例如恢复)，例如增加安装杆，以便能够操作该车辆，而不会损害人体工程学的特性。
如前所述，在处理工具附近(或者通常，出发地和目的地S)，提供有进入车道(或侧道)AL，车辆可以在该进入车道处减速、停止和在需要时传递载体(图1)。车辆14从高速运行车道运动至进入车道，并减速停止，然后车辆通过交接站I而将载体供给处理工具、工具缓冲器或储存架。当完成载体传递时，车辆14在进入车道AL中加速，并返回运行车道TL。在运行车道TL中，车辆14可以以相对恒定的速度直接运行至与新目的地相关的、进入车道AL上的侧道AL1、ALi。因此，进入车道AL提供了用于运行车道TL的侧道，相反，运行车道TL的、邻接进入通路AL的部分TLT提供了通向侧道AL的旁路。
下面参考图3A-3C，通过双(汇合-分开)通路选择计划和通过位于车辆14上的主动转换元件14SW、14ST，可以进行路线确定。图3A表示了一个示例实施例，其中车辆有主动转换元件14SW、14ST。在本实施例中，车辆有在对着运行方向T、A的车辆端部处的引导或转换元件14SW(图中表示了一个元件14SW，不过车辆可以有在各端的转换元件)。转换元件14SW可以为机械的或电子的。例如，机械转换器可以包括凸轮表面，例如由可枢轴转动地安装在车辆底盘上的凸轮板或凸轮辊而形成。凸轮表面可以进行驱动或者被动驱动，并与引导通路12中的引导系统16的引导表面S16T、S16A配合，以便使凸轮表面沿合适通路T1、TL1、Ali的方向定位(见图1)。凸轮表面通过合适传动机构或系统(未示出)而与驾驶系统14ST(例如图14A-14D中所示的可转向车轮/辊轮，当车辆通过磁悬浮系统运载时为可转向磁体)连接。来自凸轮表面的输入将机械的或电子的能量传递给转向齿轮14ST，以便使车辆转向运动至合适通路TL、AL上。当转换元件14SW为电子类型时，将包括合适的传感器或检测器，以便检测来自电子引导装置16的合适特征(例如磁场、光或射频信号)，并产生通过伺服装置或任意其它合适转向马达控制器来处理的转向信号，以便由转向齿轮14ST来执行转向。在车辆14上的主动转换元件14SW、14ST使得车辆能够进行转换，而并不依赖主动轨道元件。这消除了可能的单个故障点(该故障点可能使网络的一部分无法使用)。它还能够在最少高架连通的情况下使得适应分配或中心控制具有灵活性。
图3B表示了另一示例实施例，其中，活动转换器16W可以置于轨道中，例如用于减小车辆的复杂性。如图3B中所示，在本实施例中，引导系统16有转换元件16SW，该转换元件16SW位于沿运行通路TL的分叉20处。在本实施例中，转换元件16SW表示为机械元件，不过该转换元件也可以为电子元件(没有运动部件)。例如，机械元件有可由合适马达或器42驱动的转换板或部件40。转换板40通过致动器42而在第一位置O和第二位置P之间驱动，在该第一位置O处，转换板指引/引导车辆14继续在运行通路TL上运行，而在该第二位置P处，转换板将车辆引导(或者根据方向)离开通路TL至进入通路AL上。在实施例中也可以使用电子转换(未示出)，其中，车辆利用无接触装置(例如磁悬浮或空气轴承)而支承在引导通路12(见图1A)上并运行。电子转换器与图3B中所示的机械转换器16SW类似，但是代替活动转换板，例如产生磁力，从而操作引导车辆继续沿运行通路TL运行或运动至进入通路AL上。可能的混合方法包括利用车辆来使得选定的适应轨道部分通过粘附在凸轮表面上而偏转，如图3C中所示。在本示例实施例中，引导装置16包括无源可选择转换元件16SW，该转换元件16SW位于使通路TL、AL汇合/分开的分叉20处。转换元件16SW可在位置O(基本与通路TL对齐)和位置P(用于转移至通路AL)之间枢轴转动的运动。如图所示，引导装置16还可以有接地凸轮表面16G。车辆14有转换元件14SW，与图1的实施例类似，但是在本实施例中，在车辆上的转换元件14SW操作使得在引导通路上的转换器16SW运动，从而合适驾驶车辆14。这里，车辆转换元件包括凸轮从动件14C，该凸轮从动件随着引导通路上的接地凸轮表面16G而运动；以及驱动部件14S，该驱动部件14S通过合适的传动系统14T而与凸轮从动件连接。驱动部件14S根据凸轮从动件14C的输入(机械或其它方式)来定位，再作用在引导通路12的活动转换元件16SW上，以便将它定位在位置O或位置P。
除了并入和离开进入车道，车辆还可以在汇集至运行车道和从运行车道分开之间进行转换，以便优化它们从出发地至目的地的通路。应当知道，输送能力可以通过利用附加局部或制造装置宽度或垂直堆叠的平行引导通路12D、12L而增加，如图4A-4B和5A-5B所示。多个运行“台板”12U、12L可以堆叠，并有类似或相对的合适运行方向。在图4A-4B、5A-5B所示的实施例中，为了表示目的只示出了两个台板。不过在可选实施例中可以使用任意合适数目的台板。各台板12U、12L基本类似于前述引导通路12。该台板可以彼此相邻(如图所示)，或者布置在不同高度处，例如，一个升高的引导通路和一个底板高度的引导通路。在图5A-5B所示的实施例中，载体传递开口位于台板12V、12L中，如图5B所示，在该实施例中，载体开口OP彼此对齐。这使得在上部台板上的车辆可以通过底部台板来传递载体。在可选实施例中，可以只有底部台板有载体开口。
在前述实施例中在运行车道和进入车道之间的水平位移只是实现在输送通路(在该输送通路中，车辆可以以基本恒定速度在出发地和目的地之间运行)和进入通路(在该进入通路中，车辆可以加速/减速和停止-例如用于输送负载和/或重新充电)之间合适分离的一种方法。可选方法包括在垂直位移的轨道之间进行汇合和分开以及通过如上述移动一些或全部车辆结构而使得车辆能够超越停在相同轨道上的其它车辆。
图9A-9E是根据不同示例实施例提供有整体提升机机构的输送系统的输送车辆114A-114E的示意正视图。除非另外说明，该车辆总体相互类似，各车辆有载体支承件114ACS，该载体支承件能够支承至少一个载体；以及提升机机构，用于升高和降低载体支承件。在图9A所示的实施例中，提升机机构114AE可以包括基本刚性的卷轴部件，该卷轴部件进行缠绕和展开，以便升高和降低该支架。在图9B所示的实施例中，提升机机构114BE可以有剪刀形部件，它在一端可相对于车架滑动。通过马达和丝杠来合适调节剪刀形部件来进行高度调节。在图9C所示的实施例中，提升机114CE有三或四点连杆系统，当通过马达和丝杠来提供动力时，该连杆系统可上下折叠。在图9D所示的实施例中，提升机114DE可以有伸缩导轨或柱结构，而在图9E所示的实施例中，提升机可以有互锁的链环，这些链环能够缠绕和展开。应当知道，在可选实施例中，可以使用任意合适的提升系统(包括流体和/或磁力)。车辆可以在顶部和底部提供有提升机机构，如图16A-16C以及17A-17C所示。参考图16A-16C和17A-17C，车辆214从底部轨道12L转移至上部轨道12U。在本实施例中的车辆214大致与图9A-9E中所示的车辆114A-114E类似，除了在本实施例中车辆214有顶部和底部提升机机构，如图所示。由图16B和17B可知，一个机构用于从底部轮升高一半，而上部机构使得上部轮经过剩余部分升高至上部轨道。在可选实施例中，车辆可以有单个提升机，该提升机有足够的行程。在上部轮安装在上部轨道上之后，底部轮可以收回，从而形成图16C和17C的结构。车辆从顶部引导通路至底部引导通路的转移将以相反方式进行。这样，车辆可以跳过或从下面越过在上部或底部轨道上的阻碍车辆。在本示例实施例中，车辆在沿上部轨道12U行驶时悬挂在上部轨道上。车辆上部轮可以通过任意合适装置而保持在上部轨道上。例如，在图18A所示的示例实施例中，车辆214′通过磁吸引力而安装在上部轨道上。在该实施例中，上部轨道包括磁性材料，且车辆有磁体214M′(永磁体或电磁体)或者永磁体/电磁体夹盘，如图12D所示，该磁体或者夹盘可以起动，以便将车辆保持在上部轨道上。夹盘有安全模式，以便在断电时能够使车辆保持在轨道上。在可选实施例中，车辆可以包括磁性材料，该磁性材料吸在轨道的合适磁体上。图18示出了通过在车轮下面的支承表面12US而支承在上部轨道上的车辆214″。图18是表示通过本示例实施例中的机构而从底部轨道转移至上部轨道的车辆214″的侧视图。上部支承轨道12US可以有开口，上部轮将经过该开口，然后，它们将与上部支承轨道啮合，随后使底部轮收回。为了从上部轨道下降至底部轨道，在上部支承轨道中的开口释放上部轮之前，底部轮可以降低成与底部轨道接触。
图19A-19C表示了根据另一示例实施例超越在相同轨道上的另一车辆214A″′的车辆214″。图19A表示了在第一运行位置的车辆214″′。图19B表示了车辆214″′在升高它的有效载荷。在升高有效载荷的同时，车轮214W″′沿箭头X″′的方向向外运动。这可以通过当车辆向前运动时使车轮214W″′(该车轮214W″′可以安装在未示出的可横向移动连杆上)转向来实现。图19C表示了车辆214″′处于它的上部位置，其中车轮处于外部位置。在这种状态下，车辆214A″′可以超越下面的车辆214″′(表示为在车轮之间)。对于在上部轨道上运行的车辆，可以产生与这相反的情况(即反转位置)。
在可选实施例中，当需要时在垂直移动轨道之间的转移可以通过包括坡道(类似于图1中所示的进入车道AL，但是在水平方向和垂直方向上与运行通路TL偏离)以及水平车辆转向器或水平转换器(类似于图3A-3C中所示)来实现。这时，车辆将进入坡道，沿着坡道运动至合适高度，然后进入合适的运行台板。当希望在进入车道中进行该车辆的垂直移动时，可以进行如图6中所述的垂直轨道转换。这样，垂直移动可以通过驱动车辆14至提升机12E而实现，该提升机12E使得车辆在垂直偏移车道12U、12L之间运动。这样的提升机可以有额外的引导通路台板12E1-12E3，如图6中所示，以便代替用于传递车辆的部分，从而恢复用于后面车辆的运行通路。
如前所述，可能希望提供有默认运行方向的引导通路12，在图1中箭头T1、A1所示，车辆14能够双向运行，以便适应柔性线路确定和异常(例如堵塞通路)处理。双向运动通过沿向前和向后方向控制车辆驱动马达14M来实现。当车辆14不能运行时，驱动马达可以处于空档，且车辆可以通过其它车辆而推动或拉动至合适的侧道。“拖车”可以是另外标准的车辆或者专用恢复车辆14R(见图1A)。在各种情况下，拖车都能够超过不能运行的车辆的转换元件14SW(见图3A-3C)或转向器(见图14A-14D)，以便迫使它转移至进入车道。在示例实施例中，这可以使用任意合适的连接装置(未示出)通过机械啮合来实现。也可选择，其它车辆可以通过选择通向它们的目的地的替换通路(直到不能运行的车辆通过操作人员而恢复)和/或利用局部障碍检测和避免碰撞算法转向绕过不能运行的车辆而简单地避开不能运行的车辆。
下面参考图10，图中表示了在另一示例实施例的引导通路12的交接站I处的车辆314的示意正视图。除了另外说明，车辆314基本类似于前述车辆14、114、214。在本示例实施例中，车辆314能够同时装有两个或更多载体C1、C2。两个载体C在图10中表示为示例目的，不过该汽车容量可以是任意合适数目的载体。在本实施例中，车辆314通常输送比最大容量少一个载体C，从而留下开口位置314S1、324S2，以便能够“快速交换”(即恰好在取出另一个载体之前或同时引入一个载体)。车辆可以与位于工具站S处的处理系统进行交接，以便在车辆314和处理系统之间执行载体的快速交换传递。在本实施例中，处理系统可以将载体输送至在工具站处的合适缓冲器和/或装载口站。载体314支承件314S1、314S2(如上所述表示了两个支承件，但是车辆可以有任意合适数目的载体储存空间)可以垂直堆垛以便适应从侧部进入，或者并排堆垛以便从顶部进入(例如通过高架升降机)。在各种情况下，载体可以从底部支承(例如嵌套在水平布置的运动连接件上)，或者使用在载体顶部或侧部的特征。例如，在图10所示的实施例中，在车辆上的载体支承件设置成使用侧部连接件，该侧部连接件可以在需要时单独用于与合适载体配合(例如如前所述减少的载体)。图11表示了与载体C的表面/侧部连接的、车辆314的典型支承件314S′。当载体与工具站装载口对齐时，在支承件314S′和载体之间的连接可以在载体的动态对齐/连接面处使用。在本实施例中，载体可以是表面开口载体，具有对齐特征，该对齐特征在具有开口的表面上。这样，用于载体的一组对齐装置可以公用于所有载体，该载体送入工具站、输送车辆等。在可选实施例中，在车辆上的载体支承结构和载体之间的连接可以是载体的任意合适面/表面。在支承结构314S1和载体之间的连接件314SC可以为任意合适类型。例如，被动连接件或主动连接系统都可以使用，类似于在标题为“ELEVATOR-BASED TOOL LOADING ANDBUFFERING SYSTEM”的美国专利申请中所述的对齐系统，该文献被本文参引。例如，连接件314SC可以包括固定电磁夹盘，如图12D中所示，该电磁夹盘与载体C中的磁性材料相互作用。图12A-12C表示了根据多个不同实施例具有磁性材料CAM、CBM、CCM的载体CA、CB、CC，这些磁性材料位于载体的对齐面处或附近。固定电磁夹盘布置在车辆支承结构314S1中，并布置成与磁性材料在载体中的位置相适应。夹盘的驱动将载体吸附在车辆上，去激励时将释放载体车辆的连接。在任何情况下，如前所述，在与工具交接装置(缓冲器、装载口等)相连的位置处的车辆组和载体组之间可以共用支承结构，以便减小整个自动硬件的复杂性。这样的穿过孔D能够将进入车道直接布置在装载口上面，从而减小适应升高的引导通路所需的过道宽度。使载体转移至车辆中和从该车辆中出来的主动元件可以置于车辆或匹配设备上，或者在传递点接地。
在图8A-8C所示的示例实施例中，车辆直接驱动至工具装载口，从而省略了用于将载体从车辆传递给装载口连接站的单独载体装载机构。在所示示例实施例中，上部和底部引导通路12U、12L位于工具装载高度之上和之下的高度。上部和底部引导通路12U、12L和车辆类似于前面所述。图8A表示了穿过FAB的过道的剖视图，引导通路12U、12L布置在该过道中，且工具站S在引导通路的任意一侧。该结构为示例的，也可以提供任意其它合适结构。装载口安装在工具站的前表面上的合适高度处(例如高于900mm)。车辆214位于引导通路上，如图所示。在本实施例中的引导通路垂直隔开，这样，在底部和上部引导通路上的车辆在任意时间都不会相互干涉。类似于图1-2，上部和底部引导通路可以各自有运行或“快速”车道(类似于图1中的车道TL)。在本实施例中，运行/快速车道布置在中心的下方，且车辆214可以高速自由行驶，而靠近装载口的侧道(类似于图1中的进入车道AL)用于使车辆214“进站”。当车辆214L已经在装载口处“进站”时，如图8B所示，车辆能够使得有效载荷C根据需要升高或降低至与任意数目的口位置平齐，从而能够进入任意合适的口位置。当有效载荷处于合适高度时，布置在装载口处的机构可以用于将有效载荷传递给车辆或从车辆送出。以类似方式，有效载荷可以传递给上部轨道上的车辆或从该车辆送出，除了有效载荷将从车辆降低。在本实施例中，车辆的行驶可以与有效载荷正常收回同时进行。尽管只表示了一个载体有效载荷，但是如前所述，车辆也可以一次容纳多个有效载荷(例如一个在另一个上面)。有效载荷的位置都可以同时运动。图8C表示了具有两个装载口的EFEM的正视图，各装载口例如有三个减小容量的载体位置。在底部轨道12L上的车辆214L1表示为使它的有效载荷升高至第二高度。当车辆沿箭头Y方向运行时，可以看见，在底部或上部轨道12L、12U上的另一车辆214L2、214V可以进入其余的装载口，以便分配或拾取有效载荷。在上部轨道12U上的车辆214V也可以在底部轨道上的车辆214L1上面进站，并在上部车辆继续从上面进入在该位置的口之前进行等候，直到底部车辆收回它的有效载荷。当全部有效载荷通过车辆而除去和更换时，处理工具根据需要进入任意一个其它位置。
如前所述，引导通路12可以位于FAB中的任意合适高度，例如FAB底板(这使用最少的附加底部结构，并使得操作人员很容易进入车辆)和保存在SEMI E15中的升高公用道路(用于高架运输)也可选择，引导通路可以布置在其它合适的高度(例如在升高金属底板的下面，或者靠近装载口高度)。车辆可灵活地布置在引导通路上的任意或多个位置。这样，附加输送网络容量和范围可以变化，以便适应特殊设备的需要。
载体在输送系统和工具装载/缓冲站之间的“传递”的可靠性可以通过时间优化平行I/O计划(类似于SEMI标准E23和E84)来管理。
也可选择，输送装置和工具装载硬件可以处理为整体系统，且所需的全部检测和计算将保证局部安全转移。
下面参考图7，需要时，载体C可以转移至靠近一个或多个进入车道AL的位置，以便在处理工具和制造装置缓冲器处储存载体或进行缓冲。
应当知道，前面的说明只是表示本发明。在不脱离本发明的情况下，本领域技术人员可以进行各种变化和改变。因此，本发明将包含落在附加权利要求范围内的所有这些变化、改变和变形。
权利要求
1.一种基底输送系统包括引导通路；以及至少一个输送车辆，该输送车辆适合于保持至少一个基底，并能够由引导通路支承和沿该引导通路运动；其中，引导通路包括用于至少一个车辆的至少一个运行车道以及至少一个进入车道，该至少一个进入车道偏离运行车道，以便允许车辆选择性地进入和离开运行车道。
全文摘要
本发明提供了一种基底输送系统示例实施例。该系统有引导通路和至少一个输送车辆。输送车辆适合于保持至少一个基底，并能够由引导通路支承和沿该引导通路运动。引导通路包括用于车辆的至少一个运行车道以及至少一个进入车道，该至少一个进入车道偏离运行车道，以便允许车辆选择性地进入和离开运行车道。
文档编号B60L13/00GK101048292SQ200580036470
公开日2007年10月3日 申请日期2005年8月24日 优先权日2004年8月24日
发明者U·吉尔克里斯特, M·L·巴法诺, W·福斯奈特, C·霍夫梅斯特, G·M·弗里德曼 申请人:布鲁克斯自动化公司