用于传送托盘的托盘发动机的制作方法
【专利说明】
[0001]发明人:A.C.博诺拉、B.康皮安、J.P.亨德森、R.W.卡尔森
【背景技术】
[0002]托盘(tray)用来在制造设施中运送(transport)许多的装置和材料。例如，托盘用来运送脱氧核糖核酸(DNA)样品，半导体晶圆裸片(wafer die)，药品等。托盘可在建筑物内或穿过建筑物被运送。
[0003]有时托盘被放置在托盘堆支架中以保护托盘防止在运送期间掉落。多个这样的托盘堆支架用来运送所述托盘。并且，托盘在托盘堆支架之间传送。例如，一托盘堆支架可被指定发送到实体A且另一个托盘堆支架可被指定发送到实体B。包括具有由实体A提供的技术规格的晶圆裸片的托盘要在托盘堆支架中从一堆支架被传送到指定要发送到实体A的托盘堆支架。类似地，包括用于实体B的晶圆裸片的托盘要在指定用于实体B的托盘堆支架中被传送。
[0004]然而，托盘在托盘堆之间以将托盘传送到指定用于具体实体的托盘堆的这样的传送(transfer)未必是可用的(available)。
【发明内容】
[0005]在一些实施例中，分类器(sorter)被提供以在盒子和指示器(indexer)之间传送托盘。分类器包括托盘发动机(tray engine)，托盘发动机进一步包括竖直驱动机构。竖直驱动机构使用电机是可旋转的。而且，竖直驱动机构被连接到末端执行器。末端执行器包括夹持(grip)托盘并在盒子和指示器之间传送托盘的夹具组件。竖直驱动机构被旋转以旋转末端执行器从而面对盒子或者指示器。例如，当托盘要被取回或者被输送到指示器时，末端执行器被旋转以面对指示器，当托盘要被取回或者被输送到盒子时，末端执行器被旋转以面对盒子。所述夹具组件在水平方向线性地运动以从盒子或者指示器夹持托盘或者输送托盘到盒子或者指示器。
[0006]在各个实施例中，识别托盘的信息在当托盘在指示器和分类器之间传送或者在盒子和分类器之间传送时被阅读。信息和分类器的标识允许托盘的排序，特征化和分类，用于传送托盘到指定被发送到希望的实体的盒子。
[0007]在各个实施例中，用于传送托盘的分类器被描述。分类器包括用于从盒子装载或者卸载托盘的装载端口侧，用于从指示器装载或者卸载托盘的指示器侧，以及用于传送托盘(当出现时)在装载端口侧和指示器侧之间的托盘发动机。指示器侧和装载端口侧位于托盘发动机的相反侧上。托盘发动机包括旋转机构，附连到旋转机构的竖直驱动柱，和附连到竖直驱动柱的末端执行器。末端执行器包括末端执行器底座和附连到末端执行器底座的滑动件。末端执行器进一步包括耦连到末端执行器底座的线性驱动机构和附连到线性驱动机构的夹具组件。线性驱动机构用于沿着滑动件水平地运动从而使夹具组件在水平方向上运动。夹具组件在水平方向运动以在装载端口侧或者在指示器侧处装载或卸载一个或更多个托盘(当出现时)。
[0008]在一些实施例中，托盘发动机被描述。托盘发动机可以是分类器、工具、或装备前端模块(EFEM)的一部分。托盘发动机包括竖直驱动柱，用于旋转竖直驱动柱的旋转机构，和附连到竖直驱动柱的末端执行器。末端执行器包括附连到竖直驱动柱的末端执行器底座。末端执行器进一步包括附连到末端执行器底座以支撑托盘(当出现时)的滑动件。滑动件能使托盘沿着末端执行器底座的长度滑动。托盘发动机包括驱动机构，其附连到末端执行器底座，用于沿着末端执行器底座运动以能使托盘(当出现时)沿着所述长度线性地滑动并且装载托盘到滑动件或者从滑动件卸载托盘。
[0009]用于传送托盘的末端执行器被描述。末端执行器可以是托盘发动机的一部分。末端执行器包括末端执行器底座，位于末端执行器底座内的滑动底座，经由滑动底座相对于末端执行器底座是可滑动的线性驱动机构，和附连到末端执行器底座以支撑托盘(当出现时)的滑动件。线性驱动机构被构造为使托盘在滑动件上运动。其他的方面将从以下与附图结合的详细描述变得显而易见。
【附图说明】
[0010]图1A是根据在本公开内容中描述的各个实施例的用于在盒子和指示器之间传送托盘的分类器的示意图；
[0011]图1B是根据在本公开内容中描述的一些实施例的分类器的顶视图；
[0012]图1C是根据在本公开内容中描述的若干实施例的具有用于在盒子和指示器之间传送托盘的一个滑动件的分类器的示意图；
[0013]图2是根据在本公开内容中描述的一些实施例的用来在多个盒子和多个指示器之间传送托盘的分类器的顶视图；
[0014]图3是根据在本公开内容中描述的各个实施例的用于识别托盘在制造实验室内的位置的系统的顶视图；
[0015]图4A-4C是根据在本公开内容中描述的若干实施例的装备前端模块(EFEM)的各个侧面的等距视图；
[0016]图5A和5B是根据在本公开内容中描述的一些实施例的所述分类器的托盘发动机的等距视图；
[0017]图6A是根据在本公开内容中描述的各个实施例的示出使用照相机和传感器获得与托盘有关的信息的EFEM的一部分的等距视图；
[0018]图6B是根据在本公开内容中描述的一些实施例的示出不同类型的用来识别托盘的信息识别标记的EFEM的装载端口侧的示意图；
[0019]图6C和6D是根据在本公开内容中描述的各个实施例的不出使用照相机和传感器的EFEM的一部分的等距视图；
[0020]图7A-7H是根据在本公开内容中描述的若干实施例的示出托盘在EFEM和指示器之间传送的EFEM的指示器侧的视图；
[0021]图8A-8H是根据在本公开内容中描述的各个实施例的为位于所述分类器内的末端执行器的一部分的夹具组件的视图；
[0022]图9A-9F是根据在本公开内容中描述的一些实施例的示出托盘在图8A-8H的夹具组件和存储装置之间的传送的视图；
[0023]图10A-10G是根据在本公开内容中描述的各个实施例的为位于所述分类器内的末端执行器的一部分的夹具组件的视图；
[0024]图11A-11D是根据在本公开内容中描述的若干实施例的示出托盘在图10A-10G的夹具组件和存储装置之间传送的视图；
[0025]图12是根据在本公开内容中描述的各个实施例的为位于所述分类器内的末端执行器的一部分的夹具组件的等距视图；
[0026]图13是根据在本公开内容中描述的一些实施例的为位于分类器内的末端执行器的一部分的夹具组件的等距视图；
[0027]图14A是根据在本公开内容中描述的各个实施例的夹具组件的等距视图；
[0028]图14B是根据在本公开内容中描述的若干实施例的当夹具组件已经夹持托盘时图14A的夹具组件的等距视图；
[0029]图14C是根据在本公开内容中描述的一些实施例的在其中夹具组件也许已经错过夹持托盘的位置中图14A的夹具组件的等距视图；
[0030]图14D是根据在本公开内容中描述的若干实施例的图14A的夹具组件的右臂的等距视图；
[0031]图14E是根据在本公开内容中描述的若干实施例的图14D的右臂的等距视图；
[0032]图14F是根据在本公开内容中描述的各个实施例的其中所述夹具组件将要夹持托盘或者刚释放托盘的图14A的夹具组件的夹具主体的实施例的底部等距视图；
[0033]图14G是根据在本公开内容中描述的一些实施例的其中所述夹具组件已经夹持托盘的图14F的夹具主体的实施例的底部等距视图。
【具体实施方式】
[0034]在以下描述中，许多具体的细节被阐述以便提供对在本公开内容中描述的各个实施例的彻底的了解。然而，对本领域内的技术人员将显而易见的是在本公开内容中描述的各个实施例可被实施为没有一些或所有的这些具体细节。在其他情况下，众所周知的工艺操作没有被详细描述以便不致使在本公开内容中描述的若干实施例不必要地晦涩。
[0035]虽然各个实施例在下面被描述为在盒子和指示器之间传送托盘，但是在若干实施例中，托盘可从工具上卸下来或者装载到工具上，可从架子上卸下来或者装载到架子上，可从箱上卸下来或者装载到箱上，可从容器上卸下来或者装载到容器上，可从机器人上卸下来或者装载到机器人上，可从运输带上卸下来或者装载到运输带上，可从高架运输车辆上卸下来或者装载到高架运输车辆，或者它们的组合等。
[0036]图1是用于在盒子102和指示器104之间传送托盘的系统100的实施例的示意图。盒子102保持一个或更多个托盘，例如，托盘T，托盘T5等，在支架之间。例如，托盘T2被支撑在支架盒子102的支架CS21和CS22之间。
[0037]在一些实施例中，托盘，例如，载体等，在隔间内，或者在托盘内的一个单个隔间内，储存半导体晶圆裸片。在各个实施例中，托盘在隔间内储存发光二极管(LED)，药品，生物标本，脱氧核糖核酸(DNA)样品，微型机电系统(MEMS)等。在若干实施例中，托盘不包括储存晶圆裸片、药品、生物标本、DNA样品、MEMS等的隔间，而是凝胶被用在托盘上以保持晶圆裸片，LED，药品，生物标本，DNA样品，MEMS等。
[0038]在各个实施例中，盒子102包括一个或更多个凹槽(slot)。例如，盒子102包括两个凹槽，每个凹槽包括支撑托盘的多排支架。作为另一个例子，盒子102包括三个或更多的凹槽。盒子102的凹槽与盒子102的另一个凹槽通过在盒子102内的壁分开。
[0039]在一些实施例中，盒子102的每个支架沿着盒子102的侧面延伸。例如，支架CS21基本上平行于且邻近于盒子102的侧面，支架CS22基本上平行于且邻近于盒子102的相反侦U。该相反侧面对与支架CS21邻近的一侧。
[0040]在一些实施例中，当两个装置之间的角度在-1度和+1度之间的范围内时两个装置基本上彼此平行。在各个实施例中，当两个装置之间的角度在-2度和+2度之间时两个装置基本上彼此平行。
[0041]在各个实施例中，支撑托盘的支架被定位为彼此平行。例如，支架CS21平行于支架 CS22。
[0042]在若干实施例中，盒子102的基本上彼此平行的支架形成在盒子102内的一水平。例如，支架CS21和CS22形成一水平。
[0043]在若干实施例中，盒子102缺乏一个或更多个盖，例如，前盖，顶盖等。盖提供了到盒子102内部的入口。一个或更多个托盘被支撑在盒子102的内部区域中。在各个实施例中，盒子102不是在所有侧上闭合的闭合容器并且可经由前侧上的门进入。
[0044]系统100包括分类器106，该分类器从被放置在分类器106的架子107上的盒子102接收一个或更多个托盘。架子107位于分类器106的装载端口侧。在若干实施例中，分类器106同时从盒子102接收多个托盘。
[0045]分类器106包括托盘发动机108，其被固定到分类器106的底座110。在一个实施例中，如在图1B中所示的，托盘发动机108沿着轨道是可动的。托盘发动机108包括Θ电机112，该Θ电机经由连接机构，例如，齿轮，带，等，被连接到竖直驱动柱114。Θ电机112操作以使竖直驱动柱114旋转角度Θ。例如，Θ电机112使竖直驱动柱114旋转在零和360度之间的角度。Θ电机112是旋转机构的例子。
[0046]在若干实施例中，电机可以是步进电机或连续电机。
[0047]在一些实施例中，当Θ电机112使竖直驱动柱114旋转到180度时，末端执行器，进一步如下所述的，面对装载端口侧，当Θ电机112使竖直驱动柱114旋转到O度时，末端执行器面对指示器侧。
[0048]末端执行器116位于分类器106内并且被连接到竖直驱动柱114。例如，末端执行器106经由附连机构，例如，螺钉，紧固件等，被附连到竖直驱动柱114。末端执行器116包括末端执行器底座118，其被固定成基本垂直于所述竖直驱动柱114。例如，末端执行器118经由附连机构，其中的例子如上所提供的，被附连到竖直驱动柱114。末端执行器116进一步包括支撑和滑动托盘的上部滑动件120。末端执行器116还包括支撑和滑动托盘的下部滑动件122。
[0049]在各个实施例中，两个装置在当该两个装置之间的角度在89度和91之间的范围内时基本上彼此垂直。在若干实施例中，两个装置在当该两个装置之间的角度在88度和92之间的范围内时基本上彼此垂直。
[0050]在一些实施例中，滑动件120和122由低摩擦材料，例如，金属，金属合金等，制成。
[0051]在各个实施例中，替代滑动件120和122，带被用作用于托盘的支撑表面。带被电机驱动以使支撑在该带上的托盘滑动。此外，带的运动与夹具组件的运动是协调的，其进一步如下所描述的。例如，带的运动与接合和/或锁定托盘是协调的。所述接合和锁定是通过夹具组件执行的并且进一步如下所解释的。
[0052]在其中带被用作支撑表面的实施例中，夹持器用来将托盘从盒子102或指示器104夹持到带。在若干实施例中，带的顶部表面被附连到夹持器。
[0053]滑动件120和122 二者都定位成基本上平行于末端执行器底座118。例如，滑动件120和120形成相对于末端执行器底座118的在-1度和I度之间的角度。每个滑动件120和122的例子包括导轨，轨道等。
[0054]在一些实施例中，上部滑动件120竖直地定位在下部滑动件122上方。滑动件120和122经由附连机构被附连到末端执行器底座118。末端执行器116通过竖直驱动柱114的竖直运动而竖直地上下运动。例如，竖直驱动电机(未示出)经由连接机构被连接到所述竖直驱动柱114以经由连接机构上下地驱动末端执行器116和竖直驱动柱114。
[0055]在一些实施例中，滑动件120和122 二者都同时使两个托盘沿着末端执行器底座118滑动。
[0056]在各个实施例中，末端执行器116包括同时使任何其他数目的托盘滑动的任何其他数目的滑动件。例如，末端执行器116包括三个或更多个滑动件以滑动三个或更多个托盘。
[0057]分类器106包括门124，其允许进入到分类器106。门124沿着分类器106的侧壁Wl向下滑动。门124由位于底座110内的门电机(未示出)和连接门124到门电机的连接机构驱动。
[0058]在一些实施例中，装载端口侧包括侧壁Wl和架子107。
[0059]在各个实施例中，分类器106包括许多门。例如，分类器106包括沿着侧壁Wl定位的两个或六个门。
[0060]在一些实施例中，替代沿着侧壁Wl向下滑动，门124沿着侧壁Wl向上滑动。在其中门124沿着侧壁Wl向上滑动而不是向下滑动的实施例中，一个或更多个照相机被固定到门124的底部。
[0061]照相机Cl，例如，数字照相机，图像捕捉装置，Z-深度照相机等被定位在门124的顶部上。照相机Cl经由附连机构，例如，螺钉，紧固件等，被固定到门124。
[0062]在各个实施例中，许多照相机被固定在门124的顶部上。例如，两个或三个照相机被附连到门124的顶部上。
[0063]在一些实施例中，替代捕捉图像的照相机，扫描器，例如，使用了位于托盘