专利名称：基片容器存储系统的制作方法
基片容器存储系统
背景技术：
将半导体晶片容器存储在半导体制造设施(“fab”)中存在数种方法。大型集中化的储料器能够存储晶片的容器直到它们需要用于处理，在输入端口处从称作自动化材料操纵系统(“AMHS”)的运送系统接收容器。总的来说，自动化材料操纵系统是工厂中在工作台(station)之间以及在工作台与存储位置之间移动工件的任何计算机控制的系统。在制造设施中，自动化材料操纵系统将在处理设备、计量设备和储料器之间移动晶片容器和空容器。当需要处理晶片时，晶片装在容器中通过机器人机构(“层叠机械手”)从它们的存储架子被取出，递送至储料器上的输出端口，由自动化材料操纵系统拾取，并递送至期望的处理工作台。层叠机械手通常需要位于静止的存储架子的壁之间的大空间。该空间是必要的，以允许层叠机械手及其容器有效载荷的操作间隙和运动。还可存在一个或多个这样的端口，在这里人类操作员能够从储料器手动地递送和取出容器。为了更好地分布容器的存储，可以在制造设施的处理隔间中设置较小的储料器， 容器可在这里被存储成靠近它们的下一处理工作台，在它们被需要用于下一处理操作时减少容器的递送时间和行进距离。此外，分布较小的储料器减少了在大型储料器处的自动化材料操纵系统交通拥挤的问题以及大型储料器处的单个层叠机械手的总处理能力局限问题，然而分布和使用较小的储料器也有它的局限。较小的储料器仍然具有大型储料器的要素，包括层叠机械手及其操作间隙空间，控制器，以及输入/输出端口。对于相同总数量的存储位置来说，这些重复使得小型的、分散的储料器比大型储料器更加昂贵。一些制造设施构建有半导体处理、测量或操纵设备(“工具”)的平行的过道(“隔间”)。如果多个小型储料器被放置在每个隔间中靠近工具，则用于制造设施的存储需求的地面空间将会增加，原因是小型储料器的降低了的存储密度以及围绕储料器和工具所需要的访问间隙。在制造设施中地面空间是非常珍贵的，因为它将用于制造产品的处理工具，因此希望使用于存储功能的地面空间的使用最小化。因此，需求一种容器存储系统，其是简单和廉价的，使用极小的地面空间，同时靠近处理工具提供高密度的容器存储。
发明内容
本发明的一个方面是用于在水平面中存储容器的紧凑且简单的系统。容器存储在能够在一回路上循环的存储架子上。本发明的另一方面将提供一种不使用地面空间的存储系统。该系统能够安装在载置于地面上的设施和工具上方。在一些情况下，工具的一些部分或区域可位于存储系统的上方，然而，存储系统将仍然在工具的主要功能部分的上方。例如，如果工具是一个或多个装载端口，则存储系统将仍然位于工具的“上方”，即使工具的一些部件在存储系统的上方。此外，术语“上方”应该理解为一般是比工具，例如工具的功能部分，的高度高的高度。这样，存储系统可以在工具的正上方(例如，对齐)或非正上方(例如，未对齐)，只要存储系统处于比工具高的高度即可。如本文所使用的，高度可以是相对于基准面测量的。“基准面”在一实施例中是例如洁净室、工厂或实验室等的房间的地面。本发明的另一方面将提供一种不妨碍访问载置于地面上的设施和工具的存储系统。该系统能够安装在工具之间但是在工具上方的一个高度处，其允许对工具的侧面的不受阻碍的访问，以进行维护和操作。本发明的另一方面将提供这样一种存储系统，其具有比常规储料器大的容器存储密度，原因是去除了层叠机械手所需的大型间隙空间。本发明的另一方面将提供一种能够与制造设施的自动化材料操纵系统交接(interface)的存储系统。本发明的另一方面将提供一种能够快速访问存储的容器的存储系统。本发明的另一方面将提供一种具有能够在访问存储的容器时减少延迟的活动端口的存储系统，并提供对自动化材料操纵系统的灵活界面。 本发明的另一方面将提供具有活动端口的这样一种存储系统，其经由空中传送(OHT)实现在活动端口回缩时对下方的装载端口没有妨碍的访问。本发明的另一方面将提供一种具有多个层级的存储架子的存储系统。每个层级的存储系统在一回路上循环存储架子，并具有一个或多个活动端口。本发明的再一方面将提供能够安装在工具上方以实现对被工具使用的容器的本地存储的存储系统。本发明的又一方面将提供一种使用活动端口和吊升机械或其它机构来在没有自动化材料操纵系统的辅助的情况下在存储系统与工具之间传送容器的存储系统。本发明的再一方面将提供一种使用活动端口和吊升机械或其它机构来在仍然允许自动化材料操纵系统向/从工具递送和取出容器的情况下在存储系统与工具之间传送容器的存储系统。在又一实施例中，公开了一种存储系统。该存储系统包括定位在比用于操纵待处理的基片的工具的高度高的高度处的存储系统组件。存储系统构造成在本地存储一个或多个在被工具处理前或处理后的基片的容器。该存储系统组件包括框体和联接至所述框体的基板。基板包括驱动带轮、惰性带轮、带、轨道和电机。还包括有多个存储架子，其中所述多个存储架子中的每一个具有架子板，所述架子板具有用于支承容器的架子特征，并且所述多个存储架子中的每一个联接至所述带以便能实现运动，并且联接至所述轨道以便能实现向一个或多个位置的引导。所述电机联接至驱动带轮以移动所述带，使得所述多个存储架子中的每一个沿所述轨道一起移动至所述一个或多个位置。所述轨道的至少一些部分是直线的，一些部分是非直线的，并且这些部分在基板上方配置成一个回路。在再一方面中，存储系统包括连接至存储系统组件的框体的活动端口组件。该活动端口组件具有沿所述轨道定位在所述位置之一处的端口板。所述活动端口组件还包括水平运动组件，所述水平运动组件限定出位于所述框体外侧的延伸位置和位于所述框体内侧的回缩位置。还包括有垂直运动组件。所述垂直运动组件联接至具有端口特征的所述端口板，并且所述垂直运动组件限定出上方位置和下方位置。所述水平运动组件联接至所述垂直运动组件，其中，当处于所述下方位置时，所述回缩位置将所述端口板置于所述架子板之一的下方；并且当处于所述上方位置时，所述回缩位置将所述端口板置于所述架子板之一的上方。
在又一方面中，公开了一种存储系统。所述存储系统包括定位在比用于装载和卸载待处理的基片的工具的高度高的高度处的存储系统组件。所述存储系统构造成在本地存储基片的一个或多个容器。所述存储系统组件包括多个存储架子，其中所述多个存储架子中的每一个具有架子板，所述架子板具有用于支承容器的架子特征，并且所述多个存储架子中的每一个联接至带以便能实现水平运动，并且每一个联接至导轨以便能实现向一个或多个位置的引导。还包括有电机，该电机联接至驱动带轮以移动所述带，使得所述多个存储架子中的每一个沿所述导轨一起移动至所述一个或多个位置。所述导轨的至少一些部分是直线的，一些部分是非直线的，并且这些部分配置成一个回路。在一种可选构造中，存储系统可包括具有沿导轨定位在所述位置之一处的端口板的活动端口组件。所述活动端口组件包括(i)限定出延伸位置和回缩位置的水平运动组件；和(ii)垂直运动组件，联接至具有端口特征的所述端口板，并且所述垂直运动组件限定出上方位置和下方位置，所述水平运动组件联接至所述垂直运动组件。
图I是包括活动端口的本发明的俯视图。图2是弯曲的引导导轨和支撑转向架的俯视图。图3是导轨和支撑转向架的侧视图。图4是没有活动端口的本发明的俯视图。图5是没有活动端口的本发明的另一视图。图6是本发明通过空中传送类型的自动化材料操纵系统进行装载的视图。图7是具有回缩的活动端口的存储架子的侧视图。图8、9、10和11示出了活动端口机构的不同位置。图12是包括活动端口的本发明的视图。图13是包括活动端口的本发明的侧视图。图14是包括传送吊升机械和活动端口的本发明的视图。图15是包括传送吊升机械和活动端口的本发明的侧视图。图16是本发明的传送吊升机械的视图。图17是本发明的传送吊升机械的另一视图。图18是具有多个存储层级的本发明的另一视图。图19A和19B是示出活动端口和空中传送车的不同构造的本发明的俯视图。图20A、20B和20C是具有自动化材料操纵系统的本发明的不同构造的正视图。图21A、21B和21C是具有自动化材料操纵系统的本发明的其它正视图。图22A和22B是由常规储料器以及由本发明的存储系统使用的地面空间的俯视图。
具体实施例方式对本发明的实施例的说明描述了在一制造设施中使用前开口统一盒(“F0UP”)来存储半导体晶片，然而，本发明并不局限于前开口统一盒和/或半导体制造。为了描述本发明的目的，其它示例包括晶片容器(有壁和无壁)、基片容器(有壁和无壁)、匣(cassette)、平板显示器匣、标准机械界面(“SMIF”)盒、掩模盒(reticle pod)、或用于支承基片的任何结构，不管该结构是支承单个基片还是多个基片，也不管该结构是在封闭的容器中还是向外部环境开放。本发明的一个实施例在图I中示出。存储系统100具有6个可移动的存储架子IlOa-IlOf0每个存储架子通过垂直销连接至驱动链条111，所述垂直销附接至所述链条的连结件。所述销与位于存储架子组件的下侧中的槽匹配，然而，取向成垂直于链条运动的方向的该槽足够大以允许销在没有束缚的情况下旋转和滑动。存储架子的水平运动由导轨112引导，所述导轨112与架子组件下方的支撑转向架接合。导轨112具有直线部分112a和弯曲部分112b。随着链条111的移动，它通过销在槽中的接合牵引存储架子，同时导轨和支撑转向架将架子保持在一围绕导轨部分的椭圆形构造的受约束的路径上。还应该明白的是，轨道的构造并非必须是“椭圆形”的，许多构造都是可能的。在一个实施例中，设想限定出回路的任何构造，并且该回路可具有直线的一些部分和非直线的一些部分。因此，椭圆形构造示例只是一个示例。还存在接合存储架子与链条的其它方法。例如，可将具有孔或槽的片状金属支座 紧固至链条。支座上的孔或槽将与存储架子上的固定销或其它特征接合。任何其它类型的接合硬件均是可接受的，只要它在驱动链条与存储架子之间提供充分的灵活性，同时仍然能够以驱动链条牵弓I存储架子。虽然本实施例使用链轮和驱动链条作为驱动器件，但是其它驱动部件也是可购买到的，并被可替代地使用。这些替代驱动器包括但不限于正时带和带轮、塑料链条和链轮、或钢带和带轮。带轮可以是塑料盘，而带可以是塑料的、橡胶的、光滑的、带有肋的、嵌有颗粒的、连续的、分段的等等。在再一些实施例中，带和带轮可以构造在基板129下方或构造在其分离的分隔间中，以减少灰尘。图I中的存储系统在一回路中移动存储架子。回路是用于存储架子的连续引导路径，其如果沿任一方向被移动则将发生重复。例如，如果存储架子IlOa在图I所示位置起动，并且驱动链轮沿逆时针方向旋转，则存储架子IlOa将经过对架子IlOb-IlOf示出的位置，直到它回到其初始的起始位置，如图所示。所有架子在该情况下将沿相同方向同时移动，并且全部必须同时移动。一个架子在不使全部架子在回路中移动的情况下，是不能移动的。图I所示回路近似为椭圆形，然而，回路可以呈任何形状，并且能够具有沿双方向移动的回路。电机113通过正时带(未示出)转动驱动链轮114，这允许电机安装在链轮的侧方。替代地，电机可具有齿轮头，并直接联接至链轮的中心。将电机联接至链轮的其它方法在本领域中是已知的，并且可被替代地使用。本实施例中的电机是步进电机，其在没有例如光学编码器等位置测量装置的反馈的情况下移动至其期望位置，然而，也可使用其它类型的电机，例如具有旋转编码器的无刷直流伺服电机。步进电机在其电气相位中通过预定数量的小增量移动至其期望位置。这样，步进电机能够在没有反馈装置测量位置的情况下，精确地移动至其位置。无刷直流伺服电机使用例如光学旋转编码器等反馈装置来控制运动的轨迹，以及停止在期望位置处。驱动链条111缠绕在驱动链轮114和惰性链轮115两者上。基板129提供支承结构来安装系统部件。驱动链轮114和惰性链轮115在它们的中心处具有轴承组件，轴承组件将它们连接至基板，并允许它们自由地旋转。电机113通过电机底座116连接至基板。基板129图示为连续的固体板，但是代表能够支承系统部件的任何平坦结构。例如，基板可由多块板、或者折叠的片状金属、或者被框体支承的片状金属或框体构件的栅格结构制成。基板可具有大致空位的区域，以允许制造设施清洁室中的垂直气流。电机113电连接至控制电路(未示出)。本实施例中的电路是步进电机放大器和基于微处理器的控制器。步进电机放大器连接至电机线，并提供驱动电源来响应于来自基于微处理器的控制器的控制信号旋转电机。基于微处理器的控制器执行一个序列的程序指令，这些程序指令控制电机的运动轨迹和位置，以及与例如制造设施控制系统、工具控制系统或操作员界面等外部系统的界面，以确定存储架子是否移动了以及存储架子应该如何移动。也可使用其它的替代控制电路来控制电机，例如可编程逻辑控制器(“PLC”)、具有电机放大器的个人计算机(“PC”)、或具有微处理器和集成的电机驱动电路的定制设计的嵌入控制PC板。 另一替代方式是使一个控制器利用自身的程序序列来控制电机，并使另一个控制器利用自身的程序序列来与外部系统交接。这两个控制器将通过串行或并行通信线路来协调它们的操作。可以将这些控制在任意数量的分离控制器之间划分，然而，使一个基于微处理器的控制器运行单个程序序列，是用于控制整个存储系统的最简单的方法。控制电路可以使用不同的方法与外部系统交接。例如，它可遵循用于储料器界面的半导体设备和材料协会(“SEMI”)E88标准使用以太网与制造设施控制网络通信。替代地，它可使用以太网或RS232类型的串行通信与制造设施或工具控制系统通信。它甚至可通过一组并行的信号线与外部系统通信。制造设施中使用的通信的类型是各种各样的，本发明可根据控制构造和制造设施的需求实施不同的类型。图I还示出了活动端口 117和118，处于它们的回缩位置。活动端口是可用于向存储架子上装载前开口统一盒或从存储架子卸载前开口统一盒的机构。活动端口可水平地移动至回缩或延伸位置。活动端口还可垂直地移动端口板至上侧或下侧位置。在回缩的下侧位置，端口板119允许存储架子110的运动，因为端口板119停留在架子板120的下方而在支撑板121上方。图7示出了当端口板回缩且处于下侧位置时端口板与存储架子之间的垂直间隙。该垂直间隙由虚线示出，其限定出一个C形空间120a。图I示出了当存储架子处于其停止位置之一时在回缩的端口板与存储架子之间的间隙。该间隙允许端口板在停止位置处垂直地移动，以从存储架子拾起前开口统一盒或向存储架子上放置前开口统一盒。图I示出了两个活动端口，然而，根据存储系统的尺寸以及自动化材料操纵系统的构造可使用任意的数量。活动端口也可定位在存储系统的任一侧。图19A和19B示出了活动端口和空中传送车的不同构造的俯视图。图19A示出了具有活动端口 117和118的存储系统100。活动端口 118，在存储系统的端部，与支承空中传送车131b的空中传送导轨132b对齐，而活动端口 117，在存储系统的侧边，与支承空中传送车131a的空中传送导轨132a对齐。图19B示出了具有活动端口 117、118、153和154的存储系统100。在图19B中，活动端口 117和118与空中传送导轨132a和空中传送车131a对齐，而活动端口 153和154位于存储系统的相反侧，与空中传送导轨132b和空中传送车131b对齐。图I和7示出了用于调准和保持前开口统一盒的位置的销(例如，特征)。架子销122与前开口统一盒的底面上的配合特征(例如槽)接合，以在前开口统一盒停留在架子板上的同时定位和支承前开口统一盒。端口销123与前开口统一盒的底面上的相同配合特征(例如槽)接合，以在前开口统一盒停留在端口板上的同时定位和支承前开口统一盒。槽允许两个销122和123均与容器基底的底面接合。然而，如所示，销122和123，在三个位置中的每一个处，定位成邻近彼此(见图1，存储架子120，以及IlOb的端口板119)。在停止位置，在活动端口处的前开口统一盒可通过升高端口板至上侧位置，使其支承从架子销传送至端口销。虽然前开口统一盒设计成在它们的底板上具有特征用于销接合，但是也可使用其它特征来精确地保持容器在架子板或端口板上。例如，端口板或架子板上的隆起特征可约束容器的底面的外缘或与容器的底面上的凸出(relieved)区域配合。因此，应该明白的是，可使用除销外的其它保持特征。保持特征可连接、抓取、把持、联接、配合、平衡或接合容器。此外，容器不一定必须是前开口统一盒，并且容器可以是打开的、封闭的、部分地封闭/打开的，也可以保持任意尺寸或类型的基片。端口特征和板特征，如所声明的，可包含任意类型的保持特征，包括销。如果端口特征是销，则它们在本文称为端口销，而如果板特征是销，则它们在本文称为板销。 图8、9、10和11示出了被活动端口组件119a移动时的端口板119的四个位置。为清楚起见，活动端口组件119a图示为与基板分离。在图8中，端口板119回缩(回缩位置)，并处于下侧位置。在图9中，端口板119已被垂直运动组件119a-2升高至上侧位置，就象它将要从存储架子拾起前开口统一盒那样。该垂直运动可以通过多种方式实现。例如，垂直运动可以通过垂直气压缸124的致动实现，并由垂直的直线轴承125引导。当安装在存储系统中时，活动端口基底126附接至基板129。还示出的是，端口板119具有开口11%，所述开口 119b足以装配成围绕存储架子。在一个实施例中，该开口在一侧限定出一个空间，在这里端口板销可仍然位于开口的各端部以及开口的相反侧。在图10中，端口板119,处于上侧位置，已通过水平运动组件119a_l水平地移动至延伸位置。例如,水平运动组件119a-l可包括水平气压缸127的致动，并由水平直线轴承128引导。在图10中，水平气压缸的本体位于活动端口基底126下方，无法看见，只能看见气缸的致动杆。在图11中，端口板119已移动至其下侧位置，在这里它现在准备好移动至回缩位置，而不用担心会与移动的架子或前开口统一盒碰撞。活动端口的垂直与水平直线运动在本实施例中是通过气压缸实现的，然而，也可替代地使用本领域已知的其它驱动器件，例如由电动机驱动的滚珠螺杆或丝杠。另一替代驱动器件是由具有正齿轮的电动机驱动的齿条。活动端口 117和118的操作将与电机113的操作协调。在本实施例中，活动端口受控于用于控制电机113的操作的相同控制电路，然而，对于控制电路存在多种不同的构造。一个替代示例是使活动端口受控于一个或多个基于微处理器的控制器，并且它们将通过并行或串行信号与电机控制电路通信，以协调功能。图4和5示出了在各存储架子上装载有前开口统一盒130的存储系统。架子的间隔做成使得当架子和前开口统一盒围绕存储系统100移动时，它们在转弯时不发生碰撞。这些图中示出了六个存储架子，然而，通过延伸系统的长度，可容纳更多的存储架子和前开口统一盒。对空间的最高效使用将是不改变弯曲的导轨部分112b，延伸直线导轨部分112a的长度以及基板129和驱动链条111的长度，然而，用于附接架子的驱动链条的长度还可通过增加各端处弯曲导轨部分112b的半径以及增加链轮114和115的直径而得到增加。任一种方法，或两者的组合，都将增加驱动链条的长度，允许更多的架子以它们最小的间隔得到附接。图6示出了前开口统一盒130对齐在存储系统的一个空架子IlOa上方的空中传送车131，其定位在制造设施中的工具上方的一个高度处。空中传送车可通过使用空中传送导轨132支承它，而在储料器、存储系统和工具之间移动前开口统一盒。空中传送车通过抓爪机构抓取前开口统一盒顶部把手133来抓取前开口统一盒，并在工具上方的一个高度处围绕制造设施行进。前开口统一盒通过使用吊升机械在储料器、存储系统或工具处被降低或升高。其它五个存储架子IIOb-IIOf在其上存储有前开口统一盒，而存储架子IlOa是空的。空中传送车131沿空中传送导轨132移动，并停止在与停止架子IlOa对齐的位置处。在该位置，它可将前开口统一盒下降到架子IlOa上。当前开口统一盒被下降到架子IlOa上后，它可回缩其吊升机械，并移动至另一目的地，或者它可从存储系统拾起另一前开口统一盒。要拾起另一前开口统一盒，空中传送车将等待直到期望的前开口统一盒已 移动至空中传送车下方的对齐位置，通过吊升机械使其抓爪下降，抓取前开口统一盒顶部把手，升高前开口统一盒，然后前进至其下一目的地。为了进行拾起而对新的前开口统一盒的定位是非常快速的，因为它只需要单个电机的操作。存储系统控制电路可沿任一方向驱动电机，以移动前开口统一盒至空中传送车下方的对齐位置，并且为了得到最小的延迟，它可选择引起最小行进距离的方向。图12和13示出了本发明安装在工具135上方，以为预定被该工具处理的前开口统一盒提供本地存储。存储系统100的存储系统组件IOOb图示为包括框体100c。框体IOOc可以具有结构部件和非结构部件，只要框体IOOc能够附接至工具的组件200的表面(见图13)。组件200可只包括工具的部分，或者还可包括添附部件、面板、电子系统、屏幕、框体、管道、通风口、过滤器、轨道、气动装置、电路、设施连接物、框体稳定器、电连接器、通信连接器、和类似物。因此，将存储系统组件IOOb置于工具上方可包括放置或连接存储系统组件IOOb至工具的部分或连接于工具的部件。在图13中还示出的有，在一个示例中，空中传送车131对齐在活动端口板119上方，以及工具装载端口 134a的工具架子上方。工具架子可以是空中传送车的降落或拾取点，活动端口板119也可以这样，因为它们在构造成接收或供给容器的区域(例如，容器装载区域)中对齐。空中传送车131沿空中传送导轨132移动，直到与活动端口 117、活动端口 118、或者任一工具装载端口 134a、134b或134c对齐。空中传送车131就位以向空活动端口 117上装载前开口统一盒，活动端口 117然后可回缩并将它下降到空存储架子IlOa上，然而，其它的前开口统一盒传送方式也是可能的。例如，在全部活动端口回缩的情况下，空中传送车可将其前开口统一盒传送至装载端口 134a、134b或134c之一。另一示例是使空中传送车到达活动端口 117的位置，但不携带前开口统一盒。活动端口 117可从存储架子拾起前开口统一盒，并移动至延伸位置，在这里它于是可被空中传送抓爪抓取，并被提升至空中传送车。当活动端口 117回缩后，空中传送车于是可将前开口统一盒下降至装载端口 134a、134b或134c之一。存储系统还可用于在来源于前开口统一盒的晶片正在被处理的同时，存储空的前开口统一盒。这允许以有限数量的工具装载端口同时处理较大批量的晶片。在该情况下，在活动端口回缩的状态下，空中传送车将从装载端口之一例如装载端口 134a拾起空的前开口统一盒，将该空的前开口统一盒提升至空中传送车，延伸活动端口，例如活动端口 117，然后将所述空的前开口统一盒下降至所述活动端口，然后可回缩活动端口，并将所述空的前开口统一盒下降到与所述活动端口对齐的空架子上。在图12和13中，具有活动端口的存储系统安装在工具上方，然而，并非必须要在工具上方。如果存储系统定位在沿着空中传送的路径的任何地方，则空中传送车能够通过活动端口访问到存储于存储系统中的前开口统一盒，唯一的要求是空中传送车吊升机械能够与延伸时的活动端口对齐。图14和15示出了本发明的一实施例，其中吊升机械能够在没有空中传送车的辅助的情况下，在存储系统与工具之间传送前开口统一盒。传送吊升机械136图示为传送吊升抓爪140回缩到传送吊升机械框体142中。传送吊升机械136也可对齐在活动端口板119上方，或者对齐在装载端口架子中的一个或多个上方。在本实施例中，传送吊升机械延伸到活动端口在被延伸时所延伸到的相同区域(例如，容器装载区域)中，以及装载端口的架子 所在的相同区域。这允许通过传送吊升机械136实现高效的传送。使传送吊升机械136、活动端口板119和装载端口架子134a-l对齐的一个示例在图15中示出。例如，传送吊升机械136能够沿吊升机械直线驱动器137横向地移动。横向行进的范围包括对齐在活动端口 117、118和装载端口 134a、134b和134c上方的位置。吊升机械直线驱动器137中的直线驱动器件可以是本领域已知方法中的任一种。例如，直线驱动器件可以是齿条和具有正齿轮的电动机，或者水平滚珠螺杆和被电动机驱动的滚珠螺母。悬臂支承件138被一个或多个直线轴承引导，并且连接至直线驱动器件的可移动部分。直线轴承和悬臂支承件必须具有足够的刚性，以在添加有一整个前开口统一盒的载荷的状态下，将传送吊升机械136保持在适当的水平面中。吊升机械直线驱动器中的柔性线缆组件将允许电力和通信线路被连接在存储系统及其控制电路和传送吊升机械的控制电路之间。空中传送车131能够向和从两个活动端口和全部装载端口传送前开口统一盒，但是空中传送车并非必须要向和从装载端口传送前开口统一盒。传送吊升机械能够在不等待空中传送车到达的情况下，根据来自工具的要求从存储系统向装载端口传送前开口统一盒。空中传送车能够向存储系统递送前开口统一盒，以保持将被工具处理的前开口统一盒的库存，而不用关心工具装载端口的状况。空中传送车能够从工具装载端口或存储系统拾起处理过的前开口统一盒。在一种情况下，处理过的前开口统一盒可在装载端口上等待直到空中传送车有空取走它，前提是该装载端口不需要开始处理新的前开口统一盒。在另一情况下，即在具有处理过的前开口统一盒的装载端口需要开始处理新的前开口统一盒的情况下，可通过传送吊升机械将处理过的前开口统一盒移动至一活动端口，该活动端口将把它装载到一个空的存储架子上，然后一个新的前开口统一盒将从存储架子被移动至活动端口至传送吊升机械至最近空出的装载端口。图16和17提供了运送吊升机械136的设计详情。总的来说，运送吊升机械具有多种与空中传送车上的吊升机构相同的特征；使在一较低高度与一较高高度之间移动前开口统一盒抓爪机构的带回缩。吊升框体142容纳电动机，该电动机旋转带驱动轮147以使传送吊升带141回缩到吊升框体142中。被回缩的带被卷绕到提供连续缠绕扭矩的带缠绕轮148上。传送吊升带141连接至传送吊升抓爪140，因此传送吊升带向传送吊升框体中的回缩引起传送吊升抓爪的垂直运动。传送吊升抓爪140包围前开口统一盒顶部把手133的周缘，然后抓爪闩锁146被激活，将抓爪闩锁定位在前开口统一盒顶部把手的底部边缘下方。通过抓爪闩锁的支承，于是能够从前开口统一盒停留于其上的支承面提升前开口统一盒。传送吊升框体与传送吊升抓爪之间的电力和通信由嵌入传送吊升带中的线材提供。替代地，抓爪可由电池供电，并且当抓爪被升高至传送吊升框体时，电池再充电将通过电接触得到实现。在电池供电的抓爪的情况下，通信将是无线的，通过射频传输，或者通过光束传输(可见光或红外线)。图16示出了吊升机械直线驱动组件137的附加详情。板170为水平驱动电机169和吊升机械直线导轨165提供支承。直线导轨轴承166伴随滚珠螺母底座171附接至悬臂支承件138。滚珠螺杆167附接至驱动电机的轴，并且穿过由滚珠螺母底座保持的滚珠螺母168。当驱动电机轴被旋转时，滚珠螺母和滚珠螺母底座随着它在导轨165和轴承166上的滑动而横向地推动悬臂支承件和吊升机械。为清楚起见，向吊升机械供给电力和控制信号的线缆未示出。
在吊升机械直线驱动组件中可使用替代部件。例如，旋转型电机169可被直线电机取代，所述直线电机具有安装在板170上的永久磁体和附接至滑动悬臂支承件块的绕组组件。替代地，丝杠和螺母可取代滚珠螺杆和滚珠螺母，或者直线轴承可被一对平行的引导轴和管状轴承取代。图2和3示出了引导和支承存储架子的轴承组件的详情。例如THK有限公司和Bishop-Wisecarver公司等的数家公司提供能够用于支持围绕直线和弯曲导轨或轨道的组合的运动的轴承/导轨系统。THK公司提供被称为“Straight-Curved Guide HMG (直线-弯曲引导HMG) ”的产品，而Bishop-Wisecarver公司提供它们的具有弯曲和直线部分的“PRTTrack SyStem(PRT轨道系统)”。本领域已知用于在弯曲和直线导轨部分之间移动的数种方法，图2和3中的图示只是一个示例。支撑板121将支承存储架子。每个支撑板通过销和辊板支撑件145连接至两个辊板144中的每一个。辊板144能够围绕辊板支撑件145自由地枢轴，并且各自安装有2个辊，每个辊能够在支撑件上旋转。辊被间隔成使得它们提供从每侧抓住导轨的横向作用力。当支撑转向架围绕弯曲导轨移动时，辊板能够枢轴以允许不受阻碍的运动。导轨可采取数种结构配置，只要能提供轨道来完成一回路。图18示出了具有垂直地层叠的两个层级(level)的存储回路的存储系统。上侧层级的存储系统149具有活动端口 117a和118a。下侧层级的存储系统150具有活动端口117b和118b。该图示出了前开口统一盒130已准备好被装载到延伸出来的活动架子117b上。位于活动端口 117b上方的活动端口 117a必须回缩以便空中传送车131不受阻挡地向活动端口 117b递送前开口统一盒，然而活动端口 118a或118b可以延伸，例如，使前开口统一盒准备好被空中传送车拾取。这种类型的多层级存储系统可具有大于两个的层级，并且具有不同位置和数量的存储架子。图18示出了存储系统100安装在安装于天花板上的空中传送车的紧下方，然而，存储系统可处于任意的高度。存储系统100可由基于地面的结构、天花板结构、自动化材料操纵系统结构、或其组合支承。存储系统也可由工具或其它制造设施特征的结构支承。图20A、20B和20C是具有活动端口的存储系统的简化侧视图，示出了它是如何能够以不同基本类型的自动化材料操纵系统来传送前开口统一盒的。箭头示出了前开口统一盒在传送期间的路径。图20A示出了定位在存储系统的侧方的自动化材料操纵系统151。这种类型的自动化材料操纵系统在其中内置有能够向延伸的活动端口 117上装载前开口统一盒的传送装置，所述活动端口于是可回缩并将前开口统一盒传送至存储架子110。图20B示出了自动化材料操纵系统155(例如空中传送车)，其将前开口统一盒下降到活动端口 117上，所述活动端口 117于是回缩并将前开口统一盒传送至存储架子110。图20C示出了定位在存储系统的侧方的不带有一体传送装置的自动化材料操纵系统156。该自动化材料操纵系统类型需要外部传送装置152，该外部传送装置152能够从自动化材料操纵系统156拾起前开口统一盒，并将之移动至活动端口 117，在这里它于是可被移动至存储架子110。图21A、21B和21C是没有活动端口的存储系统的简化侧视图，示出了它是如何能够以不同基本类型的自动化材料操纵系统来传送前开口统一盒的。箭头示出了前开口统一盒在传送期间的路径。图21A示出了定位在存储系统的侧方的自动化材料操纵系统151。这种类型的自动化材料操纵系统在其中内置有能够将前开口统一盒直接装载到存储架子110上的传送装置。图20B示出了自动化材料操纵系统155 (例如空中传送车)，其将前开口统 一盒直接下降到存储架子110上。图20C示出了定位在存储系统的侧方的不带有一体传送装置的自动化材料操纵系统156。该自动化材料操纵系统类型需要外部传送装置152，该外部传送装置152能够从自动化材料操纵系统156拾起前开口统一盒，并将之直接移动至存储架子110。图22A和22B是简化的俯视图，示出了由常规储料器以及由本发明的存储系统使用的相对地面空间。这些图中的每一个示出了一个层级的存储位置，但是常规储料器157或存储系统100均可具有多个层级的所示前开口统一盒配置。在图22A中，常规储料器157具有10个前开口统一盒130，配置成两排，每排五个前开口统一盒。这两排前开口统一盒被一层叠机械手间隙空间161分开，该空间是用于水平地移动层叠机械手158以访问所存储的前开口统一盒所必需的。层叠机械手158具有垂直的支柱159,该垂直的支柱159垂直地移动层叠机械臂160，以与每个层级的存储系统对齐。在垂直支柱159访问存储层级中的最左侧的前开口统一盒时，必须有一个层叠机械手端部空间162。层叠机械手间隙空间161必须足够宽，以在它于间隙空间161的两侧的存储位置之间旋转180度时，容纳前开口统一盒外加机械臂的一些部分。相比之下，图22B所示的本设计的存储系统100使用少得多的地面面积来存储10个前开口统一盒130。存储系统100不需要层叠机械手，因此图22A中的间隙空间161和162被消除，获得非常密集的配置。图22A和22B还示出了本发明的存储系统100的改善了的运动效率。要在图22A中从存储位置163取出前开口统一盒，层叠机械手158必须首先水平地移动至与该存储位置对齐，然后层叠机械臂160中的电机将该臂延伸到前开口统一盒下方，然后一电机抬升该臂以及前开口统一盒，然后臂的电机使臂和前开口统一盒回缩，然后层叠机械手可水平地移动至期望的目的端口。在图22B中，本发明的存储系统100只须操作单个电机，以同时移动全部的前开口统一盒，直到处于位置164处的前开口统一盒被移动3或4个位置，例如，只使用了常规储料器用于取出前开口统一盒的时间的一部分。应该理解的是，用于存储和访问半导体晶片容器的上述机构和方法只用于说明目的，本发明并不受其限制。本领域的技术人员应该清楚的是所描述的这些机构和方法的某些优点已被实现。还应该理解的是，在本发明的所附权利要求的范围和精神内，可做出各种 变型、修正和替代实施方案。
权利要求
1.一种存储系统，包括 存储系统组件，定位在比用于操纵待处理的基片的工具的高度高的高度处，所述存储系统构造成在所述基片被所述工具处理前或处理后，在本地存储基片的一个或多个容器，所述存储系统组件包括， (a)框体； (b)联接至所述框体的基板，所述基板包括驱动带轮、惰性带轮、带、轨道和电机； (C)多个存储架子，所述多个存储架子中的每一个具有架子板，所述架子板具有用于支承容器的架子特征，并且所述多个存储架子中的每一个联接至所述带以便能实现运动，并且联接至所述轨道以便能实现向一个或多个位置的引导； 其中，所述电机联接至所述驱动带轮以移动所述带，使得所述多个存储架子中的每一个沿所述轨道一起移动至所述一个或多个位置，所述轨道的至少一些部分是直线的，一些部分是非直线的，并且这些部分在所述基板上方配置成一个回路。
2.如权利要求I所述的存储系统，还包括 (d)连接至所述存储系统组件的所述框体的活动端口组件,所述活动端口组件具有端口板，所述端口板沿所述轨道定位在所述位置之一处，所述活动端口组件还包括， (i)水平运动组件，限定出位于所述框体外侧的延伸位置和位于所述框体内侧的回缩位置；和 (ii)垂直运动组件，所述垂直运动组件联接至具有端口特征的所述端口板，并且所述垂直运动组件限定出上方位置和下方位置，所述水平运动组件联接至所述垂直运动组件； 其中，当处于所述下方位置时，所述回缩位置将所述端口板置于所述架子板之一的下方； 其中，当处于所述上方位置时，所述回缩位置将所述端口板置于所述架子板之一的上方。
3.如权利要求2所述的存储系统，其中，所述端口板处于所述回缩位置且处于所述上方位置时，能实现将存在于所述架子板的所述架子特征上的容器抬升到所述端口板的端口特征上。
4.如权利要求2所述的存储系统，其中，所述端口板处于所述回缩位置且处于所述下方位置时，使所述存储架子能够沿所述轨道不受阻挡地移动至所述位置中的一个或多个。
5.如权利要求2所述的存储系统，其中，所述存储架子中的每一个包括C形空间，所述C形空间为处于所述回缩位置和下方位置的端口板提供位置，所述回缩位置和下方位置使所述端口特征保持在所述板特征下方的一个水平处。
6.如权利要求2所述的存储系统，其中，所述端口板在一侧具有开口，所述开口大于所述架子板的尺寸，并且其中端口销和架子销彼此邻近，以便能接合至容器的基底的槽位置。
7.如权利要求I所述的存储系统，其中，所述带是具有连结件的链条或模制的带中的一个，并且所述驱动带轮和惰性带轮是链轮或圆盘中的一个。
8.如权利要求7所述的存储系统，其中，当所述驱动带轮和惰性带轮是链轮而所述带是链条时，所述存储架子中的每一个在设定位置处联接至所述链条，使得所述存储架子中的每一个一起移动。
9.如权利要求I所述的存储系统，其中，所述存储系统组件的框体联接至所述工具的组件的框体并位于所述工具的组件的框体上方，所述工具是与一个或多个基片处理工具交接的至少一个装载端口。
10.如权利要求2所述的存储系统，其中，所述工具包括具有装载端口架子的装载端口，所述装载端口架子延伸离开所述装载端口而进入容器装载区域中，并且其中限定在所述延伸位置的所述端口板将所述端口板置于所述容器装载区域中， 其中，处于所述延伸位置的所述端口板以对齐或未对齐的取向位于所述装载端口架子上方。
11.如权利要求10所述的存储系统，还包括 被限定在所述存储系统组件的框体上方的传送吊升机械，所述传送吊升机械被限定成沿处于所述延伸位置时的所述端口板的方向以及所述装载端口架子的方向延伸离开所述存储系统组件，所述传送吊升机械构造成 (i)向或从处于所述延伸位置时的所述端口板拾取或放置容器；或 (ii)向或从所述装载端口架子拾取或放置容器；或 (iii)向或从所述装载端口架子以及处于所述延伸位置时的所述端口板拾取或放置容器。
12.如权利要求11所述的存储系统，还包括直线驱动器，用于水平地移动所述传送吊升机械到处于所述延伸位置时的所述端口板上方以及所述装载端口架子上方。
13.如权利要求I所述的存储系统，其中，所述存储系统组件定位在空中传送车下方。
14.如权利要求13所述的存储系统，其中，所述空中传送车的路径能够从所述存储架子中的一个直接地递送或去除容器。
15.如权利要求2所述的存储系统，其中，所述存储系统组件定位在空中传送车下方。
16.如权利要求13所述的存储系统，其中，所述空中传送车的路径能够从所述存储架子中的一个，从处于延伸位置的端口板，从处于回缩位置和上方位置的端口板，或从所述工具的架子直接地递送或去除容器。
17.如权利要求2所述的存储系统，其中，不止一个活动端口组件连接至所述框体，并沿所述轨道定位在不同的位置处。
18.如权利要求17所述的存储系统，其中，所述活动端口组件中的每一个定位在所述框体的相同侧或不同侧。
19.如权利要求18所述的存储系统，其中，一个或多个空中传送车与限定在所述框体的相同或不同侧的一个或多个活动端口组件交接。
20.如权利要求I所述的存储系统，其中，所述存储架子包括附接至所述轨道的辊或附接至所述轨道的轴承。
21.如权利要求I所述的存储系统，其中，两个或两个以上的存储系统组件层叠在所述工具上方，每个存储系统组件限定出一个层级。
22.—种存储系统，包括 存储系统组件，定位在比用于装载和卸载待处理的基片的工具的高度高的高度处，所述存储系统构造成在本地存储基片的一个或多个容器，所述存储系统组件包括， (a)多个存储架子，所述多个存储架子中的每一个具有架子板，所述架子板具有用于支承容器的架子特征，并且所述多个存储架子中的每一个联接至带以便能实现水平运动，并且每一个联接至导轨以便能实现向一个或多个位置的引导；和 (b)电机，所述电机联接至驱动带轮以移动所述带，使得所述多个存储架子中的每一个沿所述导轨一起移动至所述一个或多个位置，所述导轨的至少一些部分是直线的，一些部分是非直线的，并且这些部分配置成一个回路。
23.如权利要求22所述的存储系统，其中，所述带是具有连结件的链条或模制的带中的一个，并且所述驱动带轮是链轮或圆盘中的一个。
24.一种存储系统，包括 存储系统组件，定位在比用于装载和卸载待处理的基片的工具的高度高的高度处，所述存储系统构造成在本地存储基片的一个或多个容器，所述存储系统组件包括， (a)多个存储架子，所述多个存储架子中的每一个具有架子板，所述架子板具有用于支承容器的架子特征，并且所述多个存储架子中的每一个联接至带以便能实现水平运动，并且每一个联接至导轨以便能实现向一个或多个位置的引导； (b)电机，所述电机联接至驱动带轮以移动所述链条，使得所述多个存储架子中的每一个沿所述导轨一起移动至所述一个或多个位置，所述导轨的至少一些部分是直线的，一些部分是非直线的，并且这些部分配置成一个回路；和 (c)活动端口组件，具有沿所述导轨定位在所述位置中的一个处的端口板，所述活动端口组件包括， (i)限定出延伸位置和回缩位置的水平运动组件；和 (ii)垂直运动组件，联接至具有端口特征的所述端口板，并且所述垂直运动组件限定出上方位置和下方位置，所述水平运动组件联接至所述垂直运动组件。
25.如权利要求24所述的存储系统，其中，所述带是具有连结件的链条或模制的带中的一个，并且所述驱动带轮是链轮或圆盘中的一个。
26.如权利要求24所述的存储系统，其中，当处于所述下方位置时，所述回缩位置将所述端口板置于所述架子板之一的下方，并且当处于所述上方位置时，所述回缩位置将所述端口板置于所述架子板之一的上方。
27.如权利要求24所述的存储系统，其中，所述端口板处于所述回缩位置且处于所述上方位置时，能实现将存在于所述架子板的所述架子特征上的容器抬升到所述端口板的端口特征上。
28.如权利要求24所述的存储系统，其中，所述端口板处于所述回缩位置且处于所述下方位置时，使所述存储架子能够沿所述导轨不受阻挡地移动至所述位置中的一个或多个
29.如权利要求24所述的存储系统，其中，所述存储架子中的每一个包括C形空间，所述C形空间为处于所述回缩位置和下方位置的端口板提供位置，所述回缩位置和下方位置使所述端口特征保持在所述板特征下方的一个水平处。
30.如权利要求24所述的存储系统，其中，所述端口板在一侧具有开口，所述开口大于所述架子板的尺寸，并且其中端口特征和架子特征彼此邻近，以便能接合至容器的基底的槽位置。
31.如权利要求24所述的存储系统，其中，所述存储系统组件联接至所述工具的组件的框体并位于所述工具的组件的框体上方，所述工具是与一个或多个基片处理工具交接的至少一个装载端口。
32.如权利要求24所述的存储系统，其中，所述工具包括具有装载端口架子的装载端口，所述装载端口架子延伸离开所述装载端口而进入容器装载区域中，并且其中限定在所述延伸位置的所述端口板将所述端口板置于所述容器装载区域中， 其中，处于所述延伸位置的所述端口板以对齐或未对齐的取向位于所述装载端口架子上方。
33.如权利要求32所述的存储系统，还包括 被限定在所述存储系统组件上方的传送吊升机械，所述传送吊升机械被限定成沿处于所述延伸位置时的所述端口板的方向以及所述装载端口架子的方向延伸离开所述存储系统组件，所述传送吊升机械构造成 (i)向或从处于所述延伸位置时的所述端口板拾取或放置容器；或 (ii)向或从所述装载端口架子拾取或放置容器；或 (iii)向或从所述装载端口架子以及处于所述延伸位置时的所述端口板拾取或放置容器。
34.如权利要求33所述的存储系统，还包括直线驱动器，用于水平地移动所述传送吊升机械到处于所述延伸位置时的所述端口板上方以及所述装载端口架子上方。
35.如权利要求33所述的存储系统，其中，所述存储系统组件定位在空中传送车下方。
36.如权利要求35所述的存储系统，其中，所述空中传送车的路径能够从所述端口板或所述存储架子中的一个直接地递送或去除容器。
37.如权利要求24所述的存储系统，其中，多个活动端口组件连接至所述存储系统组件，并沿所述轨道定位在不同的位置处。
38.如权利要求37所述的存储系统，其中，所述活动端口组件中的每一个定位在所述 框体的相同侧或不同侧。
39.如权利要求37所述的存储系统，其中，一个或多个空中传送车与限定在所述存储系统组件的相同或不同侧的一个或多个活动端口组件交接。
全文摘要
本发明公开了一种存储系统和用于操作存储系统的方法。所述存储系统包括定位在比用于装载和卸载待处理的基片的工具的高度高的高度处的存储系统组件。所述存储系统在本地存储基片的一个或多个容器。所述存储系统组件包括多个存储架子，所述多个存储架子中的每一个具有架子板，所述架子板具有用于支承容器的架子特征。所述多个存储架子中的每一个联接至链条以便能实现水平移动，并且每一个进一步联接至导轨以便能实现向一个或多个位置的引导。一电机联接至驱动链轮以移动所述链条，使得所述多个存储架子中的每一个沿所述导轨一起移动至所述一个或多个位置。所述导轨的至少一些部分是直线的，一些部分是非直线的，并且这些部分配置成一个回路。
文档编号B65G49/07GK102804355SQ201080031797
公开日2012年11月28日 申请日期2010年5月14日 优先权日2009年5月18日
发明者A.C.伯诺拉, R.H.古尔德, M.克罗拉克 申请人:交叉自动控制公司