用于高架交叉系统运输的系统和方法

专利名称：用于高架交叉系统运输的系统和方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体制造系统，更具体地说，涉及一种用于高架交叉系统运输 的系统和方法。
背景技术：
在现代半导体制造设备中，天车(0HS，或轨道车)系统或高架提升传输(0ΗΤ， overhead hoist transport)系统被广泛用于自动化地进行晶片传输处理。OHS是适合于远 距离加工中心间(intertay)运输的传输机构，而OHT适合于近距离加工中心内(intrabay) 运输。基于调度需求并通过自动化物料搬运系统(AMHS)的指令，储料器在晶片载体被进一 步传输之前可以储存用于OHS和OHT的晶片载体。晶片载体可以在同一传输系统内移动， 或者晶片载体可以从OHS向OHT运送，反之亦然。对于OHS和OHT之间的交叉系统运输，储 料器内的自动机械被配置为将晶片载体从一个传输系统传送到另一个传输系统。尽管储料器内的自动机械在OHS和OHT之间进行交叉系统运输，但如果晶片载体 的移动在同一传输系统内，则该自动机械还用于在储料器与OHS或OHT之间传送晶片载体。 储料器内的自动机械满足单系统运输和交叉系统运输的需求。因此，自动机械会超负荷，并 在繁忙运输时引起交通拥挤。此外，不管空间利用如何，储料器都将占用半导体制造设备的 车间用于储存晶片载体。半导体制造设备的洁净室中的车间是非常宝贵且有限的。自动机械有助于储料器对于同一传输系统的储存功能以及进行交叉系统运输的 双重角色使得自动机械在晶片载体的总体运输方面存在潜在瓶颈。储料器和自动机械不能 满足半导体制造设备中倾斜操作的预期。此外，如果储料器仅用于交叉系统运输，则被储料 器占用的车间将会具有较低的成本效益。

发明内容
针对相关技术中存在的一个或多个问题，本发明的目的在于提供一种用于高架交 叉系统运输的系统和方法，以解决繁忙运输时自动机械引起的交通拥挤以及空间占用问题。为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供一种用于操控半导体制造的 系统，该系统包括输送机，向高架提升传输(OHT)系统传送晶片载体或从高架提升传输 (OHT)系统传送晶片载体；交叉系统运输装置，在输送机和天车(0把)系统之间传输晶片载 体；以及控制器，被配置为输出控制信号，以控制交叉系统运输装置、输送机以及晶片载体 在OHT或OHS处的装载或卸载中的至少一个。优选地，交叉系统运输装置占用半导体制造设备内的零地面空间。并且，交叉系统运输装置包括被配置为使晶片载体上升或下降的提升设备。优选地，该交叉系统运输装置包括高架运输机；升降机，连接至高架运输机并且 可沿着高架运输机移动，该升降机被配置为在输送机和高架运输机之间使晶片载体上升或 下降；以及升降机的夹子，被配置为夹住和释放位于输送机或OHS处的晶片载体。其中，晶 片载体具有适于被OHT的又一夹子夹住的上边缘，升降机的夹子还被配置为通过上边缘夹 住晶片载体。优选地，交叉系统运输装置包括上滑动台；下滑动台，连接至上滑动台并且可相 对于上滑动台滑动，以限定滑动叉；升降机，附接至滑动叉的下滑动台，升降机被配置为经 由滑动叉的移动在输送机和OHS之间使晶片载体上升或下降；以及升降机的夹子，被配置 为夹住和释放位于输送机或OHS处的晶片载体。晶片载体具有适于被OHT的又一夹子夹住 的上边缘，升降机的夹子还被配置为通过上边缘夹住晶片载体。优选地，交叉系统运输装置包括起重机；机械臂，可滑动地连接至起重机，其中， 机械臂被配置为在输送机和OHS之间移动晶片载体。该用于操控半导体制造的系统还包 括位于机械臂上的夹钳。其中，晶片载体具有底面，并且夹钳被配置为通过底面夹住晶片 载体。优选地，该用于操控半导体制造的系统还包括晶片载体为前端开口片盒 (FOUP)。优选地，输送机限定用于缓冲一个或多个晶片载体的区域。优选地，输送机被配置为将晶片载体旋转到不同的传送方向。优选地，控制器被配置为从自动化物料搬运系统(AMHS)接收晶片载体的至少一 个运输请求。根据本发明的另一方面，提供一种用于在半导体制造设备中在天车(OHS)系统和 高架提升传输(OHT)系统之间运输至少一个晶片载体的方法，该方法包括将从OHS或OHT 的一个中接收的至少一个晶片载体传输到第一装载站；将至少一个晶片载体从第一装载站 传送到第一操作位置；将至少一个晶片载体从第一操作位置垂直移动到第二操作位置；将 至少一个晶片载体从第二操作位置传送到第二装载站；以及将至少一个晶片载体从第二装 载站运输到OHS或OHT中的另一个，其中，使用输送机执行晶片载体的一次传送。优选地，至少一个晶片载体的至少一次传送包括以水平方式传送晶片载体。优选地，从OHS和OHT的一个传输晶片载体包括将晶片载体从OHS拾取到第一装 载站，或者将晶片载体从OHT卸载到第一装载站。优选地，将晶片载体运输到OHS和OHT的一个包括以下步骤将晶片载体从第二装 载站卸载到0HS，或者使OHT拾取第二装载站处的晶片载体。根据本发明的再一方面，本发明提供一种用于操控半导体制造的系统，该系统包 括传送装置，用于向高架提升传输(OHT)系统传送晶片载体或从高架提升传输(OHT)系统 传送晶片载体；以及高架传输装置，用于以至少上升的方式在传送装置和天车(0把)系统 之间运输晶片载体。优选地，该高架传输装置包括第一装置，用于抓住来自传送装置的晶片载体；第 二装置，用于在传送装置和OHS之间使第一装置上升或下降；以及第三装置，用于滑动第一 装置，以向OHS传输晶片载体或从OHS传输晶片载体。
因此，根据本发明，自动机械不会在繁忙运输时引起交通拥挤，而且，根据本发明 的交叉系统运输机比储料器占用更少的甚至不占用地面空间，降低了成本效益。


通过附图中的实例示出了一个或多个实施例并且这些实施例不受限制，其中，贯 穿全文，具有相同参考标号的元件表示类似的元件，其中图1是根据实施例的交叉系统运输机的示意性立体图；图2是图1的实施例的示意性侧视图；图3是根据另一实施例的用于双向运输的交叉系统运输机的示意性立体图；图4是根据另一实施例的包括滑动叉的交叉系统运输机的示意性立体图；图5是根据另一实施例的包括起重机和机械臂的交叉系统运输机的示意性立体 图；以及图6是根据实施例的控制系统的高级功能框图。
具体实施例方式图1示出了根据一个实施例的高架交叉系统运输机100的视图。运输机100包括 输送机110和交叉系统运输装置(通常由参考标号119表示)，并在高架传输(OHT)系统 104和天车(0把)系统106之间传输晶片载体102。晶片载体102是用于承载晶片的前端 开口片盒(F0UP，或前开式晶圆盒)。在至少一些实施例中，晶片载体102可被配置为运输 多个晶片，例如6个晶片、12个晶片、M个晶片等。在至少一些实施例中，晶片载体102可 包括不同的FOUP尺寸，诸如300毫米(mm)或450mm。然而，不排除其他类型和/或尺寸的 晶片载体或片盒。OHT 104用于垂直地向/从物料运输和/或处理机器(未示出)装载/卸载晶片 载体。例如，在图1中，OHT 104具有被垂直运输至输送机110的晶片载体102。OHT 104将 晶片载体102卸载或放置到输送机110的装载站(通常由参考标号112表示)。在另一实 例中，OHT 104从输送机110的站112(这种情况下为卸载站)拾取晶片载体102。在至少一些实施例中，OHT 104从天花板IM上悬挂下来。OHT 104装配有可以抓 住晶片载体102的上边缘的夹子。为了将晶片载体102传输至处理工具，将夹子下降到工 具的装载端口，然后将晶片载体102放在装载端口上。输送机110在大体水平方向上从左边到右边延伸穿过纸张。输送机110包括处于 其一端的第一装载/卸载站112以及处于其另一端的第一操作位置(通常由参考标号114 表示)。在至少一些实施例中，第一装载/卸载站112或第一操作位置114中的一个或另一 个或者两个可位于输送机110除端部之外的部分上。输送机110可以从天花板IM或者能 够支持输送机110的重量的另一对象上悬挂下来。输送机110被配置为在第一装载/卸载站112和第一操作位置114之间的水平方 向(通常由参考字符A表示)上运输晶片载体102，用于与交叉系统运输装置119相互作 用。在至少一些实施例中，输送机110包括基于带的系统，例如传送带。在至少一些其他实 施例中，输送机110包括用于在水平方向上运输所接收到的晶片载体的运输机构。在至少 一些其他实施例中，输送机110包括用于在垂直或部分垂直的方向上运输所接收到的晶片载体的运输机构。在至少一些其他实施例中，输送机110包括不同的运输机构，诸如辊、可移动臂等。在具体示出的结构中的交叉系统运输装置119包括升降机116和滑动台120。输 送机110将晶片载体102传送到第一操作位置114，用于升降机116抓住并提升晶片载体 102至滑动台120的第二操作位置(通常由参考标号118表示)。升降机116包括至少一组(例如，四组)传送带滑轮(belt and pulley)机构、夹 子和电机驱动器，该电机驱动器可以旋转传送带滑轮机构以使夹子上升和下降。在一些实 施例中，升降机116的夹子与OHT 104的夹子类似，以抓住晶片载体102的上边缘。滑动台 120包括一组线性滑轨、滚珠丝杠和电机。滑动台120提供至少一个维度的线性运动(向前 和向后)。在滑动台120上，升降机116可以滑动至第二卸载/装载站(通常由参考标号122 表示)，并被配置为向/从OHS 106卸载/装载晶片载体102。OHS 106包括一组轨道、一个或多个穿梭型车辆和车辆控制系统。0HS106被配置 为在车辆的载物台上运输晶片载体102。OHS 106在储料器之间运输晶片载体(从一个储 料器到另一个储料器)。当OHS 106到达储料器的装载/卸载站时，晶片载体102将被储料 器的机械臂拾取并储存在储料器内。此外，滑动台120附接至半导体制造设备的天花板124。在至少一些实施例中，滑 动台120从天花板或附接至天花板的中间件上悬挂下来。在至少一些实施例中，交叉系统 运输机100不占用制造设备中地面126的任何空间。在至少一些其他实施例中，交叉系统 运输机100比储料器占用更少的地面空间(或占地面积)。图2示出了图1实施例的侧视图。在根据至少一个实施例的操作中，晶片载体102 例如通过放置或降低到输送机Iio从OHT 104上被卸载，通过输送机110 (在由参考字符A 表示的水平方向上)从第一装载/卸载站112移动到第一操作位置114，通过升降机116(在 由参考字符B表示的垂直方向上)提升，然后在滑动台120上(在由参考字符C表示的水 平方向上)从第二操作位置118滑动到第二卸载/装载站122并被放置在OHS 106的车辆 上。根据至少另一实施例(图2中未示出)，以与将参照图3描述的交叉系统运输机300类 似的方式，在从OHS 106到OHT 104的相反方向上运输晶片载体102。在至少另一实施例 中，交叉系统运输机100被配置为选择性地将晶片载体102从OHS 106运输到OHT 104或 者从OHT 104运输到OHS 106。图3示出了通过第一交叉系统运输机100和第二交叉系统运输机300在OHT 104 和OHS 106之间双向运输晶片载体。在至少一个实施例中，运输机100的移动方向与运输 机300的移动方向相反。在至少一些实施例中，运输机100的移动方向与运输机300的移 动方向相同。为了通过运输机300执行从OHS 106到OHT 104的交叉系统运输，在OHS 106 的停止站304处准备晶片载体302，以使升降机306抓住晶片载体302。接下来，升降机306 和被抓住的晶片载体302 —起在滑动台308上沿着水平方向E滑动，并将晶片载体302从装 载位置310移动到操作位置312。升降机306在垂直方向F上将晶片载体302下降到L形 输送机316上的操作位置314。在至少一个实施例中输送机的目的是成为OHT 104和OHS 106之间的桥梁，并且在一些实施例中提供缓冲功能。L形输送机316是示例性的。输送机 的形状和高度依赖于OHT 104的装载/卸载位置和升降机306的位置。在至少一些实施例中，通过使用不同的传送带，输送机316在水平方向Gl上移动晶片载体302并将晶片载体 302旋转到不同方向G2。晶片载体302被运输到装载位置318，用于使OHT 104拾取并传输 晶片载体302到适当的操纵或处理机器。类似于至少一些实施例中的运输机100，运输机 300不占用制造设备中的地面126的任何空间。图4示出了根据另一实施例的高架交叉系统运输机400，其包括作为其交叉系统 运输装置一部分的滑动叉401。滑动叉401包括第一滑动台402(也被称为上滑动台)和第 二滑动台404(也被称为下滑动台)。第一滑动台402附接至制造设备中的天花板124，而 第二滑动台404滑动地与第一台402连接。在至少一些实施例中，第一和第二滑动台402、 404在至少一个方向上彼此可滑动地连接。在至少一些实施例中，第一滑动台402附接至一 个设备或者被安装定位在OHS 106的上方。类似于升降机116的升降机406在第二台的下表面(如参考箭头408所示)附接 至第二滑动台404。在第二滑动台404的滑动移动期间，附接的升降机406在OHS装载/卸 载位置409和上升/下降位置410之间水平移动被抓住的晶片载体412。在装载/卸载位 置409处，升降机406交替地将晶片载体412卸载至OHS 106或者通过与升降机116的夹子 类似的夹子(未示出)抓住晶片载体并将晶片载体412从OHS 106装载到滑动叉401。在 上升/下降位置410处，升降机406将晶片载体412下降到输送机110，或者从输送机110 抓住晶片载体412。滑动叉401改变升降机406的水平移动而不影响交叉系统运输机400 的垂直操作。在至少一些实施例中，运输机400不占用制造设备中的任何地面空间。在至少 一些实施例中，运输机400使得用于交叉系统运输的制造设备中地面空间的使用最小化。图5示出了根据另一实施例的包括起重机502和机械臂504作为其交叉系统运输 装置的交叉系统运输机500。机械臂504被配置为从OHS 106或从输送机110抓住晶片载 体506。相反，机械臂504可以将晶片载体506卸载到OHS 106或输送机110。在一些实施 例中，在机械臂504上设置夹钳(未示出)，以如图5所示扣紧晶片载体的底面来扣紧晶片 载体。机械臂504附接至起重机502并沿着起重机垂直移动。响应于对交叉系统运输的请 求(诸如将晶片载体从OHS 106运输到OHT 104)，机械臂504从装载/卸载位置508 (类似 于装载/卸载位置409(图4))抓住晶片载体506，在水平方向H上将晶片载体506移动至 上升/下降位置510 (类似于上升/下降位置410 (图4))，在垂直方向J上将晶片载体506 下降到输送机装载/卸载位置512，然后在另一水平方向K上移动晶片载体506并将晶片载 体506卸载到输送机110用于上述进一步的运输。图6示出了根据实施例的控制系统600(也被称为控制器)的高级框图。控制器 600生成输出控制信号，用于控制根据至少一个实施例的一个或多个交叉系统运输机(诸 如100、300、400、500)的一个或多个部件的操作(为了示出的目的，在图6中仅示出了交叉 系统运输机100)。控制器600从根据至少一个实施例的交叉系统运输机100的一个或多 个部件(例如，输送机110和/或交叉系统运输装置119)和/或OHS 106和/或OHT 104 和/或自动化物料搬运系统(AMHS)接收输入信号。在至少一些实施例中，控制系统600被 定位为与交叉系统运输机100相邻。在至少一些其他实施例中，控制系统600被集成为交 叉系统运输机100的部件。在至少一些其他实施例中，控制系统600远离交叉系统运输机 100。控制系统600包括处理器602、输入/输出(I/O)设备604、存储器606和网络接口(I/F) 608，每一个都经由总线610或其他互连通信机构来进行通信连接。处理器602可包括处理器、微处理器、控制器或其他设备(诸如被配置为执行和/ 或编译一组或多组指令的专用集成电路(ASIC)，例如存储在存储器606中的运输控制系统 612)。I/O设备604可包括能够进行用户交互的输入设备、输出设备和/或组合的输入/ 输出设备。输入设备可包括用于将至少一个命令传输至处理器602的机构。在至少一些实 施例中，输入/输出设备604可包括串行和/或并行连接机构。存储器606 (也被称为计算机可读介质)可包括随机存取存储器或其他动态存储 设备，其与总线610通信连接用于存储处理器602执行的数据和/或指令。存储器606还 可用于在被处理器602执行的指令的执行期间存储临时变量或其他中间信息。存储器606 还可以包括只读存储器或其他静态存储设备，其连接至总线610用于存储用于处理器602 的静态信息和指令。存储器606存储用于控制交叉系统运输机100的一个或多个部件的运输控制系统 612( —组可执行指令)。在一些其他实施例中，运输控制系统612被实施为硬连线电路并 集成到处理器602中。网络接口 608包括用于连接至网络的机构。在至少一些实施例中，网络接口 608可 包括有线和/或无线连接机构。在至少一些实施例中，如图所示，控制系统600经由网络接 口 608与交叉系统运输机100的一个或多个部件连接。在至少一些其他实施例中，代替经 由网络接口 608，控制系统600例如通过连接至总线610的部件直接与交叉系统运输机100 的一个或多个部件连接。本领域的技术人员已经看到，所公开的实施例实现了上述一个或多个优点。在阅 读前面的说明书之后，本领域的技术人员能够进行各种变化，在本文中广泛公开的等同替 换和各种其他实施例。因此，仅通过所附权利要求及其等价物中包含的定义来限制保护范围。
权利要求
1.一种用于操控半导体制造的系统，所述系统包括输送机，向高架提升传输(OHT)系统传送晶片载体或从高架提升传输(OHT)系统传送 晶片载体；交叉系统运输装置，在所述输送机和天车(0把)系统之间传输所述晶片载体；以及 控制器，被配置为输出控制信号，以控制所述交叉系统运输装置、所述输送机以及所述 晶片载体在所述OHT或所述OHS处的装载或卸载中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述交叉系统运输装置占用半导体制造设备内 的零地面空间，所述交叉系统运输装置包括被配置为使所述晶片载体上升或下降的提升设 备。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述交叉系统运输装置包括 高架运输机；升降机，连接至所述高架运输机并且可沿着所述高架运输机移动； 所述升降机被配置为在所述输送机和所述高架运输机之间使所述晶片载体上升或下 降；以及所述升降机的夹子，被配置为夹住和释放位于所述输送机或所述OHS处的所述晶片载体，其中，所述晶片载体具有适于被所述OHT的又一夹子夹住的上边缘，以及其中，所述升 降机的所述夹子还被配置为通过上边缘夹住所述晶片载体。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述交叉系统运输装置包括 上滑动台；下滑动台，连接至所述上滑动台并且可相对于所述上滑动台滑动，以限定滑动叉； 升降机，附接至所述滑动叉的所述下滑动台；所述升降机被配置为经由所述滑动叉的移动在所述输送机和所述OHS之间使所述晶 片载体上升或下降；以及所述升降机的夹子，被配置为夹住和释放位于所述输送机或所述OHS处的所述晶片载 体，其中，所述晶片载体具有适于被所述OHT的又一夹子夹住的上边缘，以及其中，所述升 降机的所述夹子还被配置为通过上边缘夹住所述晶片载体。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述交叉系统运输装置包括 起重机；机械臂，可滑动地连接至所述起重机；所述机械臂被配置为在所述输送机和所述OHS之间移动所述晶片载体， 其中，所述用于操控半导体制造的系统还包括位于所述机械臂上的夹钳，并且其中， 所述晶片载体具有底面，并且所述夹钳被配置为通过所述底面夹住所述晶片载体。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括所述晶片载体为前端开口片盒(FOUP)，其中， 所述输送机限定用于缓冲一个或多个所述晶片载体的区域，并且其中，所述输送机被配置 为将所述晶片载体旋转到不同的传送方向，所述控制器被配置为从自动化物料搬运系统 (AMHS)接收所述晶片载体的至少一个运输请求。
7.一种用于在半导体制造设备中在天车(0把)系统和高架提升传输(OHT)系统之间运 输至少一个晶片载体的方法，所述方法包括将从所述OHS或所述OHT的一个中接收的至少一个晶片载体传输到第一装载站； 将至少一个晶片载体从所述第一装载站传送到第一操作位置； 将至少一个晶片载体从所述第一操作位置垂直移动到第二操作位置；以及 将至少一个晶片载体从所述第二操作位置传送到第二装载站；以及 将至少一个晶片载体从所述第二装载站运输到所述OHS或所述OHT中的另一个， 其中，使用输送机执行晶片载体的一次传送。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，至少一个晶片载体的至少一次传送包括以水平 方式传送晶片载体，其中，从所述OHS和所述OHT的一个传输晶片载体包括将晶片载体从所述OHS拾取到 所述第一装载站，或者将晶片载体从所述OHT卸载到所述第一装载站，其中，将晶片载体运输到所述OHS和所述OHT的一个包括以下步骤将晶片载体从所述 第二装载站卸载到所述0HS，或者使所述OHT拾取所述第二装载站处的晶片载体。
9.一种用于操控半导体制造的系统，所述系统包括传送装置，用于向高架提升传输(OHT)系统传送晶片载体或从高架提升传输(OHT)系 统传送晶片载体；以及高架传输装置，用于以至少上升的方式在所述传送装置和天车(0把)系统之间运输所 述晶片载体。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述高架传输装置包括 第一装置，用于抓住来自所述传送装置的所述晶片载体；第二装置，用于在所述传送装置和所述OHS之间使所述第一装置上升或下降；以及 第三装置，用于滑动所述第一装置，以向所述OHS传输所述晶片载体或从所述OHS传输 所述晶片载体。
全文摘要
一种用于操控半导体制造的系统，包括以向或从高架提升传输系统传送晶片载体的输送机。该系统还包括交叉系统运输装置，以在输送机和天车系统之间传输晶片载体。并且，该系统还包括控制器，其被配置为输出控制信号，以控制交叉系统运输装置、输送机以及晶片载体在OHT或OHS处的装载或卸载中的至少一个。根据本发明的系统，解决了繁忙运输时自动机械引起的交通拥挤以及空间占用问题。
文档编号H01L21/677GK102054725SQ201010272169
公开日2011年5月11日 申请日期2010年8月31日 优先权日2009年10月29日
发明者李凤宁, 王惟正 申请人:台湾积体电路制造股份有限公司