(57)【要約】【課題】本発明は、加工施設全体を通して、より具体的には加工施設のツールベイを通して、容器を輸送する容器を輸送する輸送システムを提供する。【解決手段】本発明の輸送システムは、一般的に、容器をベイ間コンベヤーから第２のツールベイに向けて輸送するための第１の容器輸送システムと、容器を第１のツールベイから遠くへ移動させるための第２の容器輸送システムと、容器を第１及び第２の容器輸送システムとロードポートとの間で移動するためのツールローディングデバイスと、を含む。また、容器を第２の容器輸送システムとベイ間コンベヤーとの間で容器を輸送するための合流リターンコンベヤーを含むのがよい。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロードポートをもった少なくとも一つの加工ツールを有するツールベイ内で容器を移動させるためのベイ間輸送システムであって、
容器を材料輸送システムから受けることができるようになっている第１の容器輸送システムと、
第２の容器輸送システムと、
容器を第１の容器輸送システムと第２の容器輸送システムとツールベイに配置された加工ツールのロードポートとの間を移動させるためのツールローディングデバイスと、
を含み，
ツールローディングデバイスは、共通の垂直平面内で実質的に垂直及び水平運動だけの組合せによって容器を第１の容器輸送システムと第２の容器輸送システムとロードポートとの間を移動させる、
ことを特徴とするベイ間輸送システム。
【請求項２】
第１の容器輸送システムは、複数の容器を同時に保管する、請求項１に記載のベイ間輸送システム。
【請求項３】
第２の容器輸送システムは、複数の容器を同時に保管する、請求項１に記載のベイ間輸送システム。
【請求項４】
ツールローディングデバイスは、複数の容器のいずれか一つにアクセスする、請求項２に記載のベイ間輸送システム。
【請求項５】
容器を受けることができるようになっている少なくとも一つの保管棚を更に含む、請求項１に記載のベイ間輸送システム。
【請求項６】
第１の容器輸送システム及び第２の容器輸送システムは、各々、単一の双方向コンベヤーを含む、請求項１に記載のベイ間輸送システム。
【請求項７】
第１の容器輸送システムの少なくとも一部分は、ツールベイに配置された各ロードポートに整合される、請求項１に記載のベイ間輸送システム。
【請求項８】
ツールローディングデバイスは、直線トラックに沿って移動する本体を含む、請求項１に記載のベイ間輸送システム。
【請求項９】
トラックは、第１及び第２の容器輸送システムの垂直高さよりも低い垂直高さに配置される、請求項８に記載のベイ間輸送システム。
【請求項１０】
第１の容器輸送システムに保管された容器及び、加工ツールのロードポートに保管された容器は、実質的に共通の垂直平面内で整合される、請求項１に記載のベイ間輸送システム。
【請求項１１】
第１の容器輸送システムは、多段コンベヤーを含む、請求項１に記載のベイ間輸送システム。
【請求項１２】
第１の容器輸送システムを作動するための制御システムを更に含み、該制御システムは、第１の容器輸送システムに配置された容器の詰込み密度を最適化することができるようになっている、請求項１に記載のベイ間輸送システム。
【請求項１３】
制御システムが第１の容器輸送システムに配置された各容器の位置を決定するように第１の容器輸送システムに複数のセンサを更に含む、請求項１２に記載のベイ間輸送システム。
【請求項１４】
材料輸送システムは、ベイ間輸送機構を含む、請求項１に記載のベイ間輸送システム。
【請求項１５】
ベイ間輸送システムは、コンベヤーを含む、請求項１４に記載のベイ間輸送システム。
【請求項１６】
ベイ間輸送システムは、頭上コンベヤーを含む、請求項１４に記載のベイ間輸送システム。
【請求項１７】
材料輸送システムは、ストッカーを含む、請求項１に記載のベイ間輸送システム。
【請求項１８】
第１の材料輸送システムによって容器をツールベイの中に輸送し且つ第２の材料輸送システムによって容器をツールベイの外に輸送するための輸送システムにおいて、
ツールベイは、床と、ロードポートを有する少なくとも一つの加工ツールと、ツールローディングデバイスと、を含み、
ツールローディングデバイスは、
第１の端及び第２の端を有するトラックと、
容器を第１の輸送システムと、ロードポートと、第２の輸送システムとの間を移動させるための容器輸送デバイスと、
を有し、
容器輸送デバイスは、
トラックの第１の端と第２の端との間を移動することができ
るようになっている本体と、
容器を固定及び解放するためのグリッパと、
本体に回動自在に取付けられ、実質的に共通の垂直平面内でＺ方向運動とＸ方向運動の組合せだけによりグリッパを移動させることができるようになっている、アーム組立体と、
を含む、ことを特徴とするツールローディングデバイス。
【請求項１９】
ツールベイ床から測定した、トラックの垂直高さは、第１の材料輸送システムか、第２の材料輸送システムのいずれかの垂直高さよりも低い、請求項１８に記載のツールローディングデバイス。
【請求項２０】
アーム組立体は、第１のリンクと第２のリンクとを含む、請求項１８に記載のツールローディングデバイス。
【請求項２１】
グリッパは、第２のリンクに回動自在に取付けられる、請求項２０に記載のツールローディングデバイス。
【請求項２２】
第１のリンクは、第２のリンクと実質的に同じ長さである、請求項２０に記載のツールローディングデバイス。
【請求項２３】
第１のリンクは、容器輸送デバイスの本体に回動自在に取付けられる、請求項１８に記載のツールローディングデバイス。
【請求項２４】
容器輸送デバイスは、アーム組立体又はグリッパの特定の距離内で人間オペレータの存在を感知することができる、請求項１８に記載のツールローディングデバイス。
【請求項２５】
第２のリンクの運動は、第１のリンクの運動に依存する、請求項２０に記載のツールローディングデバイス。
【請求項２６】
トラックは、第１の材料輸送システム及び第２の材料輸送システムの両方から、Ｙ方向に、オフセットされる、請求項１８に記載のツールローディングデバイス。
【請求項２７】
トラックは、第１の材料輸送システム及び第２の材料輸送システムの両方と、Ｙ方向に、実質的に整合される、請求項１８に記載のツールローディングデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一般的には、本発明は、容器配送システムに関する。より具体的には、本発明は、第１の材料輸送システムと、第２の材料輸送システムと、加工ツールのロードポートとの間に容器を移動させるための容器配送デバイスを備えたベイ間コンベヤーシステムを含む。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造は、典型的には、シリコン基板、ガラス板、等のような、基板に関して一連の手順を行うことを含む。これらの段階は、研磨、堆積、エッチング、フォトリソグフィ、熱処理、等を含む。他の加工は、加工施設内の他の加工場所で行われることが要求される場合が一般的であり、従って、一つの加工場所から別の加工場所まで加工施設内で基板を輸送することが必要である。製造すべき半導体デバイスの種類により、加工施設内のかなりの数の異なる加工場所で行なわれるべく要求される比較的多くの数の加工段階がある。
【０００３】
基板は、普通、密封されたポッド、カセット、容器、等のような基板キャリヤ内で一つの加工場所から別の加工場所に輸送される。また、加工施設内の場所から場所に容器を移動させるために、自動案内車両（ＡＧＶｓ）、頭上輸送（ＯＨＴ）システム、容器取扱いロボット、等のような、自動容器輸送デバイスを採用することも普通である。
【０００４】
半導体加工施設（ｆａｂ）の、正面開口式カセット一体型輸送・保管箱（ＦＯＵＰ）のような、ウェーハ容器の頭上コンベヤー配送は、頭上輸送（ＯＨＴ）車両管理の複雑さにより、ホイスト配送に比して多くの利点を有する。ＦＯＵＰをコンベヤーからツールロードポートまで移送することは、現在、複数の機構を必要とする。これらの機構は、半導体加工施設（ｆａｂ）での容器処理量を減じると共に、費用及び複雑さを容器移送システムに付加する。
【０００５】
在来の天井取付けコンベヤーは、ツールベイの長さを移動する。リフト機構は、ＦＯＵＰをコンベヤーから引き上げるためにコンベヤーに沿って配置される。ポートローディング機構は、ＦＯＵＰをリフト機構からコンベヤーの側面に配置されたポート又は棚まで移動させる。ＦＯＵＰがコンベヤーから取り出された後、コンベヤーで移動している他のＦＯＵＰは、次いで、コンベヤーのその部分で移動を再開する。そしてしばらくして、機構は、ＦＯＵＰをポート又は棚からツールロードポートに移送する。ポートがクリアされる（例えば、第１のＦＯＵＰがポートからツールロードポートに移動されなければならない）まで第２のＦＯＵＰをコンベヤーから取り出して同じポートに置くことができない。ツールベイは、全てのポートが同時に一杯になる可能性を防ぐために複数のセットのリフト機構及びポートをしばしば必要とする。このことが起るならば、コンベヤーでの交通は、待機中のＦＯＵＰを降ろす場所があるまで停止し、コンベヤーがＦＯＵＰｓで混雑することになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
在来のＦＯＵＰコンベヤーバッファは、先入れ先出し（ＦＩＦＯ）、先入れ後出し（ＦＩＬＯ）のいずれかであり、或いは一つのＦＯＵＰを取り戻すために全てのＦＯＵＰを移動させること（例えば、循環バッファ）を要する。これらのコンベヤーバッファの各々により、一つの指定場所だけで、ＦＯＵＰを、容器移送デバイスによってアクセスさせる。容器輸送デバイスは、他のＦＯＵＰが指定場所に到着するのを待っている間、しばしば遊んでいる。更に、これらの在来のシステムは、まずＦＯＵＰをコンベヤーから加工ツールに隣接した棚に、次いで、棚からロードポートに移動させることを必要とする。この追加の段階は、ロードポートに時間の遅れを課すか、或いは、ロードポートへのアクセスを制限し、それは、システムの最大容器処理量を減ずる。
【０００７】
従って、バッファシステムに配置されたＦＯＵＰにランダムにアクセスするコンベヤーバッファシステムの要望がある。また、ＦＯＵＰをコンベヤーから直接加工ツールのロードポートに輸送するツールローディングデバイスの要望がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一形態は、ツールベイと、例えば、コンベヤーと、の間のツールローディングインターフェイスを簡略化する材料輸送システムを提供することにある。一般に、コンベヤーシステムは、ＦＯＵＰをコンベヤーから棚に載せたり降ろしたりし且つＦＯＵＰを棚から加工ツールに移動させるために典型的には必要な別々のリフト及び移し機構の必要性を取り除く。一実施形態では、本発明は、ツールベイの各ロードポートの容器アドバンスプレートと実質的に同じ垂直平面で水平方向に整合された入力コンベヤースタブを含む。実質的に共通の垂直平面内でＺ方向及びＸ方向に沿う運動だけを用いる、ツールローディングデバイスは、ＦＯＵＰを入力コンベヤースタブと加工ツールロードポートとの間を直接輸送する。
【０００９】
本発明の更に他の形態は、目標ツールの近くでＦＯＵＰ保管を行う施設の床スペースを利用しない容器バッファシステムを提供することである。一実施形態では、コンベヤーシステムは、ＦＯＵＰをベイ間コンベヤー又は近隣ストッカーからツールベイの中に輸送するための入力コンベヤースタブを含む。また、入力コンベヤースタブは、ＦＯＵＰを保管するためのバッファエリアを提供する。別の実施形態では、コンベヤーシステムは、ツールベイを出たＦＯＵＰを保管するための出口コンベヤースタブを更に含む。更に別の実施形態では、コンベヤーシステムは、ＦＯＵＰを輸送する合流リターンコンベヤーを含み、合流リターンコンベヤーは、ツールベイを出て、ベイ間コンベヤーに戻る。ベイ間コンベヤーが動作していない場合には、合流リターンコンベヤーがＦＯＵＰを保管してもよい。
【００１０】
本発明の他の形態は、材料輸送システムの容器処理量を改善することにある。一実施形態では、ツールローディングデバイスは、ＦＯＵＰを入力コンベヤースタブと加工ツールとの間を直接輸送する。一実施形態では、入力コンベヤースタブは、共通の垂直平面内で各ロードポートと実質的に水平に整合される。在来のストッカー及び格納棚を除去することは、コンベヤーから加工ツールへのＦＯＵＰ配送時間を減じる。一実施形態では、ツールローディングデバイスは、ＦＯＵＰｓを実質的に共通の垂直平面内でＸ方向にだけ沿ってコンベヤースタブと加工ツールとの間を移動させる。
【００１１】
本発明の他の形態は、ＯＨＴシステムを補完する材料輸送システムを提供することにある。一実施形態では、本発明は、伝統的な循環カーを採用することによって、又は入力コンベヤーと、出力コンベヤーと、及び加工ツールとの間をＦＯＵＰを移動させるためにベイの長さに沿って行ったり来たりする単一の往復カーの使用によって、ツールローディングデバイスとしてＯＨＴカー或いは複数のＯＨＴカーを用いるＦＯＵＰ配送システムを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施形態は、半導体加工施設全体を通してＦＯＵＰを移動するように説明され且つ図示される。しかしながら、本発明は、ＦＯＵＰ及び又は半導体製造に限定されない。本発明を説明する目的で、ＦＯＵＰは、例としてのみ、（壁が有るか或いは無い）ウェーハ容器、カセット、フラットパネルディスプレイ、標準メカニカルインターフェイス（ＳＭＩＦ）ポッド、又は基板を支持するための基板構造体であり、単一の基板又は複数の基板を支持する構造体を一般的に示す。
【００１３】
図１は、本発明による材料輸送システム１００の一実施形態を示す。この実施形態では、ベイ間コンベヤー１１４は、ＦＯＵＰ１２を二つのベイＢ１とＢ２との間で配送する。各ツールベイは、複数の加工ツール１０２を含む。例えば、図１に示すように、ツールベイＢ１は、加工ツール１０２ａ、１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａを含み、ツールベイＢ２は、加工ツール１０２ｂ、１０４ｂ、１０６ｂ、１０８ｂ、１１０ｂを含む。各加工ツール１０２は、ＦＯＵＰ１２に保管された基板（又は他の材料）を加工ツール１０２に渡すための一つ又はそれ以上のロードポート１１２を含む。本発明の範囲は、この構成に限定されない。
【００１４】
材料輸送システム１００は、ある場合には、代替ベイ間コンベヤー１１６を含む。これらのベイ間コンベヤーの両方は、ＦＯＵＰをベイＢ１及びＢ２を通り越して半導体加工施設のどこか他の場所に輸送する機能を有する。二つの第１の材料輸送システム又は入力コンベヤースタブ１１８ａ及び１１８ｂがベイ間コンベヤー１１４から延びている。各入力コンベヤースタブ１１８は、複数のＦＯＵＰｓを同時に緩衝するためのコンベヤーからなる。各入力コンベヤースタブ１１８の長さは、どのくらい多くのＦＯＵＰｓを同時にスタブ１１８に保管してもよいかを決定する。
【００１５】
各ツールベイＢ１及びＢ２は、また、ツールローディング機構１５２（下記参照）がツールベイを出て行くＦＯＵＰを配置する第２の材料輸送システム又は出口コンベヤースタブ１２２を含むのがよい。材料輸送システム１００がベイ間コンベヤー１１６を含まない場合には、各出口コンベヤースタブ１２２は、好ましくは単一リターンコンベヤー１２４に合流する。リターンコンベヤー１２４は、ツールベイを出たＦＯＵＰｓを輸送してベイ間コンベヤー１１４に戻す。合流リターンコンベヤー１２４は、また、ＦＯＵＰを緩衝するのがよい。
【００１６】
材料輸送システム１００が代替ベイ間コンベヤー１１６を含む場合には、各出口コンベヤースタブ１２２は、ＦＯＵＰ１２を代替ベイ間コンベヤー１１６に載せることができる。本実施形態では、材料輸送システム１００は、代替ベイ間コンベヤー１１６によって又は合流したリターンコンベヤー１２４によってＦＯＵＰをベイ間コンベヤー１１４にまず戻し、次いでＦＯＵＰをツールベイに送ることによってＦＯＵＰを次のツールベイに輸送することのオプションを有する。合流したリターンコンベヤー１２４を、また、全て除去してもよい。合流リターンコンベヤー１２４がない場合には、更なる緩衝能力をもたらすために各出口コンベヤースタブ１２２の長さを増すことが望ましい。各入力コンベヤースタブ１１８によるように、ツールローディング機構がコンベヤーの下のこれらのツールにアクセスすることができる場合には、各出口コンベヤースタブ１２２を加工ツール１０２〜１１０の上に延ばしてもよい。
【００１７】
本発明に記述したコンベヤーは、加工及び又は製造施設全体にわたって容器を輸送する当業者に知られたいかなるコンベヤーを含んでもよい。例えば、コンベヤーは、Asyst Technologies, Inc.によって出願され、ここに援用される、“統合輸送キャリヤ及びディレクタを有する輸送システム(Transport System with Integrated Transport Carrier and Directors)”と題する米国特許第６，３０８，８１８号に開示されたコンベヤーに類似のコンベヤーシステムからなるのがよい。
【００１８】
材料輸送システム１００の一実施形態では、ディレクタ組立体１２０が、ベイ間コンベヤー１１４と各入力コンベヤースタブ１１８及び合流したリターンコンベヤー１２４との各交差点に配置される。ディレクタ組立体１２０の一例は、上記米国特許第６，３０８，８１８号に開示されている。一般に、ディレクタ組立体１２０は、ＦＯＵＰを一つの向きから別の向きに回転させる機構である。一実施形態では、ＦＯＵＰが回転された後、ＦＯＵＰは、次いで、入力コンベヤースタブ１１８へ進む。好ましい実施形態では、ディレクタ組立体１２０は、ＦＯＵＰがロードポート１１２に載せられるときにＦＯＵＰドアがロードポート１１２のポートドアに面するように各ＦＯＵＰを９０度回転させる。この時点で（ＦＯＵＰを入力コンベヤースタブ１１８に移動させる前に）ＦＯＵＰを回転させることは、ＦＯＵＰ内の加工物にアクセスするためにＦＯＵＰを更に回転されるいかなる必要性も除去する。材料輸送システム１００は、勿論、この構成に限定されない。
【００１９】
ＦＯＵＰ１２をベイ間コンベヤー１１４から入力コンベヤースタブ１１８まで輸送される前に回ＦＯＵＰ１２を転させなくてもよい。ＦＯＵＰ１２は、いかなる整列で入力コンベヤースタブ１１８に移送されてもよい。各ＦＯＵＰ１２を入力コンベヤースタブ１１８で同じ方向に整列させることさえも必要ない。各ＦＯＵＰ１２は、ＦＯＵＰがツールロードポートに設定されるときにＦＯＵＰドアがポートドアと面するように最終的には回転されなければならない。例えば、ディレクタ組立体１２０は、入力コンベヤースタブ１１８の端に配置されるのがよいし、ツールローディングデバイスは、回転グリッパーを有してもよいし、或いはロードポートは、回転ポッドアドバンスプレートを有してもよい。
【００２０】
出口コンベヤースタブ１２２ａ及び１２２ｂは、一実施形態では、入力コンベヤースタブ１１８ａ及び１１８ｂから各ツールベイＢ１及びＢ２の反対側の端に配置される。出口コンベヤースタブ１２２は、代替ベイ間コンベヤー１１６及び又は合流したリターンコンベヤー１２４に接続する。図１の実施形態では、合流したリターンコンベヤー１２４に配置されたＦＯＵＰは、ベイ間コンベヤー１１４に戻される。合流したリターンコンベヤー１２４がＦＯＵＰｓをベイ間コンベヤー１１４及び又は代替のベイ間コンベヤー１１６のいずれかに向けて輸送することは、本発明の範囲内である。図１に示すように、ディレクタ組立体１２０は、また、出口コンベヤースタブ１２２と代替ベイ間コンベヤー１１６との各交差点に配置されるのがよい。これらのディレクタ組立体１２０は、必ずしも必要ではない。
【００２１】
ＦＯＵＰは、各コンベヤースタブが各ツールベイの加工ツールの近くに保管バッファを形成する意図で入力及び出口コンベヤースタブに列をつくる。バッファとして、各コンベヤースタブは、ほとんどの間その上に静止ＦＯＵＰを有するのがよい。従って、各コンベヤースタブは、好ましくは、ベイ間コンベヤー１１４コンベヤー又は代替ベイ間コンベヤー１１６のいずれかの一部でなく、それらは、各々、ＦＯＵＰの正常な通過交通を意図する。
【００２２】
図１は、入力コンベヤースタブ１１８ａ及び１１８ｂが、ツールロードポート１１２と水平方向に整列され、−ツールローディングデバイス１５２に、実質的に垂直（又はＺ方向）運動及び水平（又はＸ方向）運動だけを用いてＦＯＵＰを入力コンベヤースタブ１１８とロードポートとの間を移送させることを図示する。一実施形態では、複数のＦＯＵＰが各入力コンベヤースタブ１１８に配置され、各ＦＯＵＰは、次々と取り戻され−先入れ先出し（ＦＩＦＯ）バッファとして機能する。ツールローディング機構１５０が入力コンベヤースタブ１１８の真下に配置されたツールにアクセスできるならば、コンベヤースタブ１１８ａ及び１１８ｂを、一つ又はそれ以上のツールの上にわたって延ばすことができる。
【００２３】
図２は、ＦＯＵＰを加工ツールと入力及び又は出口コンベヤースタブの間を移動させるためのツールローディング機構１５０の一実施形態を示す。本実施形態では、ツールローディング機構１５０は、トラック１５４に沿って移動するツールローディングデバイス１５２を含む。図２は、ツールローディングデバイス１５２を二つの異なる位置、即ち、加工ツールローディング／アンローディング位置Ａ及びコンベヤースタブローディング／アンローディング位置Ｂを示す。位置Ａは、ＦＯＵＰ１２を加工ツール１０６ａに置く及び又は加工ツール１０６ａから取り出すツールローディングデバイス１５２を示す。位置Ｂは、ＦＯＵＰ１２を入力コンベヤースタブ１１８に置く及び又は入力コンベヤースタブ１１８から取り出すツールローディングデバイス１５２を示す。図２は、加工ツール１０２ａ乃至１１０ａだけを示す。しかしながら、同様なツールローディング機構１５０を、また、加工ツール１０２ｂ乃至１１０ｂに専念させてもよい。ＦＯＵＰを加工ツール間及び又は入力及び出口コンベヤースタブと加工ツールとの間を移動させるために他の移送ツールを利用することは、本発明の範囲内である。
【００２４】
トラック１５４は、好ましくは、最小でも、加工ツール１０２乃至１１０の実質的に全てにわたって延びる。図２は、トラック１５４が、好ましくは、入力コンベヤースタブ１１８及び出口コンベヤースタブ１２２の少なくとも一部を越えて延びることを示す。例としてのみ、図２は、トラック１５４が出口コンベヤースタブ１２２と距離Ｘ１重なり且つ入力コンベヤースタブ１１８と同様な距離で重なることを示す。トラック１５４と入力及び又は出口コンベヤースタブとの間の重なりは、変化してもよいし、等しい距離である必要はない。後述するように、トラック１５４と、例えば、入力コンベヤースタブ１１８ａとの間の重なりによりは、ツールローディングデバイス１５２を入力コンベヤースタブ１１８ａに配置されたＦＯＵＰのいずれにもアクセスさせる。
【００２５】
ツールローディングデバイス１５２は、その本体１５１をトラック１５４に沿ってＸ方向に移動させ且つアーム１６０及び１６２を共通の垂直平面内で移動させることによって、入力コンベヤースタブ１１８上のＦＯＵＰ１２にアクセスし且つＦＯＵＰ１２をロードポート１１２のいずれか一つに配置することができる。ローディングデバイス１５２は、ＦＯＵＰ１２を、二つのロードポート１１２間（例えば加工ツール１０４ａから加工ツール１０６ａまで）、ロードポート１１２と出口コンベヤースタブ１２２間、又は必要ならば、直接入力コンベヤースタブ１１８と出口コンベヤースタブ１２２との間を移動させる。また、材料輸送システム１００が、例えば、ＦＯＵＰを一時的に保管するための、ロードポート間に配置された、特定のロードポートにより近い保管棚（図示せず）を含むことも本発明の範囲内である。保管棚の一例は、Asyst Technologies, Inc.によって出願され、ここに援用される、“統合ベイ間バッファ、保管、及び配送システム(Integrated Intrabay Buffer, Storage and Delivery System)”と題する米国特許第５，９８０，１８３号に開示されている。また、システムが、ＦＯＵＰをシステムの中に挿入するために施設作業員がＦＯＵＰを手動で配置することができるロードポートを含むことも本発明の範囲内である。ツールローディングデバイス１５２は、これらの追加の保管エリアへもアクセスするようになっている。
【００２６】
第１のアーム１６０と第２のアーム１６２とを有するアーム１５６が本体１５１に回転自在に取付けられている。二つのアーム１６０及び１６２が互いに独立して移動するか又は互いに一定の関係で移動するかは、本発明の範囲内である。二つのアーム１６０、１６２は、エルボージョイント１６４によって連結される。グリッパ１５８が、リストジョイント１６６によって第２のアーム１６２に取付けられる。グリッパ１５８は、本実施形態では、ＦＯＵＰの上部ハンドルによって各ＦＯＵＰ１２を固定する。図２に示すツールローディングデバイス１５２は、たった一つの実施形態であり、他の構成を有してもよい。
【００２７】
図３は、一実施形態で、ツールローディングデバイス１５２がロードポート１１２に関してＹ方向に水平にオフセットされるのがよいことを示す。ローディングデバイス１５２は、また、ＦＯＵＰをロードポートと整合させるためにＦＯＵＰをＹ方向に沿って移動させ及び又はＦＯＵＰを回転させてもよい。実質的にＺ方向及びＸ方向運動だけでＦＯＵＰを入力コンベヤースタブ１１８ａと加工ツールの間を移送させることは、実質的に各入力コンベヤースタブ１１８を各加工ツールのロードポート１１２の各々の上に（例えば、実質的に各ロードポートの中心と同じ垂直平面内に）整合させすることを要する。例えば、入力コンベヤースタブ１１８ｂは、加工ツール１０２ｂのロードポート１１２と（Ｙ方向に沿って）実質的に水平に整合される（垂直面ＶＰを参照）。
【００２８】
本実施形態では、各トラック１５４は、入力コンベヤースタブ１１８からＹ方向に沿って水平にオフセットされてトラック１５４と入力コンベヤースタブ１１８との間に間隙Ｇを残す。間隙Ｇは、ローディングデバイス１５２のアームが動作する空間を提供する。図３は、位置Ａに設置されたローディングデバイス１５２ａと位置Ｂに設置されたローディングデバイス１５２Ｂとを示す。ローディングデバイス１５２ａは、ＦＯＵＰ１２を取り出し、或いは入力コンベヤースタブ１１８ａに配置するように上昇されるグリッパ機構１５８ａを有する。ローディングデバイス１５２ｂは、ＦＯＵＰ１２を加工ツール１０２ｂのロードポート１１２に降下させた。ローディングデバイス１５２ａは、アームが位置Ａに上昇されるときにアーム１６０、１６２が間隙Ｇ間に入ることを示す。間隙Ｇは、グリッパ１５８が入力又は出口コンベヤースタブのいずれかに配置されたＦＯＵＰを固定することができ且つコンベヤースタブがロードポートに実質的に垂直に整合される限り、いかなる距離であってもよい。
【００２９】
図４は、本発明の他の実施形態を示す。本実施形態では、入力コンベヤースタブ１１８及び出口コンベヤースタブ１２２は、各々、２段式コンベヤーシステムを含む。ここで、入力コンベヤー１１８ａは、第１の入力コンベヤー１１８ａ’と第２の入力コンベヤー１１８ａ’’とを含む。出口コンベヤー１２２ａは、第１のコンベヤー１２２ａ’と第２のコンベヤー１２２ａ’’とを含む。入力コンベヤースタブ１１８ａ及び出口コンベヤースタブ１２２ａは、同数のレベルを有することを要しない（例えば、入力コンベヤースタブ１１８ａが二つのレベルを有し、出口コンベヤースタブ１２２ａが一つのレレベルを有してもよい）。また、多レベルコンベヤーが入力コンベヤー及び出口コンベヤーの両方を、ベイの一端に両方とも含むことは、本発明の範囲内である。例えば、コンベヤースタブ１１８ａ’は、入力コンベヤースタブを含み、コンベヤースタブ１１８ａ’’は、出口コンベヤースタブを含んでもよい。かくして、材料輸送システム１００は、出口コンベヤースタブ１２２ａ’、１２２ａ’’を必要としない、或いはシステムは、二組の入力及び出口コンベヤー−ツールベイの各側に一対を含んでもよい。
【００３０】
図４は、位置Ａ、Ｂ及びＣに設置されたツールローディングデバイス１５２を示す。位置Ａでは、ローディングデバイス１５２は、ＦＯＵＰ１２を配置し加工ツール１０６ａのロードポートから取り出している。位置Ｂでは、ローディングデバイス１５２は、ＦＯＵＰ１２を配置し、ＦＯＵＰ１２を第１の出口コンベヤースタブ１２２ａ’から取り出している。位置Ｃでは、ローディングデバイス１５２は、ＦＯＵＰ１２を配置し、ＦＯＵＰ１２を第２の出口コンベヤースタブ１２２ａ’’から取り出している。これらの機能の全ては、ローディングデバイス１５２を単一トラック１５４に沿ってＸ方向に移動させ且つアーム１６０及び１６２を実質的に垂直平面内で垂直に移動させることによって行なわれる。
【００３１】
図５は、ツールローディングデバイス１５２が、入力コンベヤースタブ１１８ａに配置されたＦＯＵＰ１２のいずれか一つにアクセスすることを示す。ＦＯＵＰ１２を、他のＦＯＵＰｓの間に配置される入力コンベヤースタブ１１８ａから取り出すために、ツールローディングデバイス１５２は、まず、ＦＯＵＰを入力コンベヤースタブ１１８ａからある高さまで持ち上げ、それによって、持ち上げられたＦＯＵＰの底部が、入力コンベヤースタブ１１８ａの上に載っている他のＦＯＵＰの頂部を越える。次いで、ローディングデバイス１５２は、ＦＯＵＰ１２を入力コンベヤースタブ１１８ａの他のＦＯＵＰの上を水平に移動し、引き続いて、ＦＯＵＰを加工ツールのロードポートに降下させる。この運動を経路Ｐとして図５に示す。また、ローディングデバイス１５２は、ＦＯＵＰ１２を、出口コンベヤースタブ１２２ａに配置された他のＦＯＵＰの間で出口コンベヤースタブ１２２ａに設定してもよい。
【００３２】
図６は、本発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、入力コンベヤースタブ１１８及び出口コンベヤースタブ１２２は、各々、トラック１５４と実質的に垂直方向に整合される。ツールローディングデバイス１５２は、この実施形態では、ＦＯＵＰ１２を入力コンベヤースタブ１１８からロードポートに移送するためにＦＯＵＰをＹ方向に水平に移動させる。一実施形態では、ローディングデバイス１５２は、グリッパ１５８をＹ方向に沿って移動させるための機構を含む。動作中、ローディングデバイス１５２は、まず、特定のＦＯＵＰに隣接した位置までＸ方向に沿って移動する。アーム１６０及び１６２がグリッパ１５８をＦＯＵＰハンドルと整合するように上方に延びた後（図６のグリッパ１５８’を参照）、次いで、グリッパ１５８は、Ｙ方向に沿ってグリッパ位置１５８’’によって示された位置まで移動される。次いで、グリッパ１５８’’は、ＦＯＵＰ１２を把持する。ＦＯＵＰ１２を降下させ或いはＦＯＵＰをＸ方向に沿って移動させる前に、グリッパ１５８’’は、好ましくは、グリッパ位置１５８’に戻される。次いで、ローディングデバイス１５２は、把持されたＦＯＵＰが他のＦＯＵＰと衝突することなくＸ方向に自由に移動し、或いはＦＯＵＰを低い高さ（例えば、トラック１５４より下）まで垂直方向に移動させる。他の実施形態では、グリッパ１５８は、ＦＯＵＰをＹ方向に沿って効果的に移動させるために位置１５８’と１５８’’との間で回転される。
【００３３】
グリッパ位置１５８’は、好ましくは、−図３に示した実施形態と同様に、各加工ツールロードポート１２と水平に整合される。このように、ツールローディングデバイス１５２は、ＦＯＵＰｓをロードポート１１２から出し入れするためにＦＯＵＰｓを垂直方向及びＸ方向にだけ移動させる。例えば、ＦＯＵＰをロードポート１１２のＦＯＵＰアドバンスプレートに整合させるために、ＦＯＵＰを再びＹ方向に移動させることは、本発明の範囲内である。
【００３４】
図７Ａ乃至図７Ｊは、ツールローディングデバイス１５２のいろいろな位置を示す。図７Ａは、加工ツール１０２のロードポートに着座させたＦＯＵＰ１２ｂに係合するツールローディングデバイス１５２を示す。ツール１０２のロードポートは、ＦＯＵＰｓを施設の床からの高さ９００ｍｍに保管されるべきことを要求するＳＥＭＩ規格に適合する。この実施形態では、グリッパデバイス１５８は、ＦＯＵＰ１２ｂの頂部ハンドルを把持する。グリッパデバイス１５８が、限定されないが、サイドハンドル又は底部フランジのようなＦＯＵＰの他の部分を把持することは、本発明の範囲内である。図７Ｂ乃至図７Ｈは、ツールローディングデバイス１５６がＦＯＵＰ１２ｂを経路Ｐに沿って持ち上げることを示す。この実施形態では、ＦＯＵＰ１２ｂは、隣接するＦＯＵＰ１２ａに接触するのを避けるために最初、実質的に垂直に上昇される。ＦＯＵＰ１２ｂが一定の高さに達した後、ツールローディングデバイス１６２のアーム１６０及び１６２の協調運動がＦＯＵＰ１２ｂを経路Ｐに沿って上方に移動させる。図７Ｉは、ツールローディングデバイス１５６がＦＯＵＰ１２ｂをデバイスの本体１５１より上の高さまで移動させることを示す。図７Ｊは、ツールローディングデバイス１５２がＦＯＵＰ１２ｂを、ＦＯＵＰ１２ｂを入力コンベヤースタブ又は出口コンベヤースタブのいずれかに載せるのに適する高さまで移動させることを示す。
【００３５】
ツールローディングデバイス１５２は、ＯＨＴシステムに対していくつかの利点を提供する。容器を垂直に移動させるためにＯＨＴシステムでしばしば用いられる、ベルトホイスト機構は、各ロードポートの上に妨げられない垂直経路を必要とする。剛性リンク機構は、容器の緩衝又は保管のために加工ツールベイの使用可能な垂直空間のより多いなる利用を可能にする。ロータリージョイントがリニアジョイントよりも機械的に簡単で、信頼性があり、且つ安いので、剛性リンク機構にロータリージョイントを使用するのが望ましい。また、他の種類のジョイントをツールローディングデバイス１５２について用いてもよい。
【００３６】
剛性リンク機構を含む場合には、回転慣性を最小にするために必要な運動、及びツールローディングデバイス１５２のリンク１６０ａ及び１６２を作動するために必要なパワーを達成するために、最少数の且つ最も短い可能なリンク又はアームを用いることが好ましい。かくして、第１のロータリージョイント１６４は、好ましくは、ツールローディングデバイス１５２のアーム１６０及び１６２の垂直移動範囲の中心の近くに配置される。第１のロータリージョイント１６４のこの位置は、各リンク又はアーム１６０、１６２がコンベヤーとロードポートとの間で全移動長さの半分以上実質的に延びなければならないのを防止する。
【００３７】
半導体加工施設に配置された材料輸送インターフェイスの多くは、産業規格（例えば、ＳＥＭＩ規格）によって注意深く規定される。ツールローディングデバイス１５２ができるだけ多くの加工ツールに確実に適合するためにこれらの規格に従うことが望ましい。３００ｍｍ加工ツールに渡すツールローディングデバイス１５２の場合には、ＳＥＭＩ規格Ｅ１５．１は、処理ロボットの運動のために利用されなければならない、加工ツールロード１１２ポートの上の空間を規定する。特に、Ｅ１５．１は、ＯＨＴ車両が容器を上昇及び降下させる煙突状空間を規定する（例えば、３００ｍｍＦＯＵＰ）。この空間は、幅５８０ｍｍ（ツール１０２面を横切って中心が置かれた）、深さ４５０ｍｍ（ツール１０２面から延び出ている）及び高さ２６００ｍｍ（上昇させた加工施設の床から）として規定される−各ロードポート１１２について。ツールローディングデバイス１５２は、ロードポート１１２にアクセスするときにこの空間内で動作することによってＥ１５．１規格に従うことができることが望ましい。Ｅ１５．１規格に従うことは、ツールローディングデバイス１５２の構造に著しい制限をかける。
【００３８】
幸いにも、実際には、大部分のツールが作業者の偶然のアクセスを防ぐためにツールのエッジにサイドバリアパネルを含む以外ほとんどの加工ツールは、ロードポートの周り及び上の空間に障害物がない。ＳＥＭＩ規格Ｅ１５．１は、これらのパネルが、ロードポート中心線から少なくとも２９０ｍｍ離れていなければならないことを要求し且つサイドパネルを施設の床上２６００ｍｍまで延ばす。更に、たった一つのロードポートを有する加工ツールに遭遇するのはかなり稀である。加工ツールは、しばしば２つ、３つ、或いは４つのロードポートを有する。これは、大部分のロードポートがその近くにせいぜい一つの大きな障害物−ロードポートの一つの側に配置されたサイドバリア、を有することを意味する。
【００３９】
ＦＯＵＰ１２を各ロードポート１１２に配送するときに、ツールローディングデバイス１５２は、この障害物を避けることができる。従って、第１のロータリージョイント１６４の回転中心は、第１のロータリージョイント１６４がサイドバリアと接触しないように好ましくは加工施設の床から２６００ｍｍよりも大きい。第１のロータリージョイント１６４が他の高さに配置されることは、本発明の範囲及び精神内である。
【００４０】
また、ＳＥＭＩ規格は、ロードポート運動プレートのため施設の床からの高さ及び（運動プレートに接触しているＦＯＵＰの底面からＦＯＵＰｓトップハンドルまでの）ＦＯＵＰの高さを規定する。かくして、ツールローディングデバイス１５２のグリッパ１５８がアクセスしなけれならない最小高さは、施設の床の上、約１２２５ｍｍである。例として、第１のロータリージョイント１６４が施設の床から２７００ｍｍに配置されたならば、ツールローディングデバイス１５２の（グリッパ１５８の長さを含む）アーム１６０及び１６２のリーチは、運動プレートに設置されたＦＯＵＰに届くまで最小でも１４７５ｍｍでなければならない。第１のロータリージョイント１６４が施設の床からより高い或いはより低い高さに配置されたならば、アーム１６０及び１６２（＋グリッパ１５８の延び）は、変化する。
【００４１】
上述した運動範囲を達成するためにいろいろなリンク仕掛けを開発することができる。例えば、遠位端にグリッパを有する単一の回転式リンク又はアームは、この運動範囲を成し遂げる簡単な機構を提供する。しかしながら、単一のアーム又はリンクは、かなり大きな回転慣性を有し且つ直径１．５ｍ以上の円を通り、これは、施設の壁に近いベイの端での望ましくない動作である。更に、単一のアームは、左側にサイドバリアを有するツールロードにアクセスすることに対して右側にサイドバリアを有するツールロードポートにアクセスすることために両方向に回転する必要があるかもしれない。
【００４２】
第２のリンク又はアームを加えることは、より小さなセグメントを有するリンク仕掛け（産業ロボットに通常用いられるリンク仕掛け）を提供し、これは、両方のリンクが同じ長さを有するときには、単一のリンクアームに比して利点をもたらす。例えば、最も遠い遠位ジョイントは、第２のリンクを第１のリンクの上に折り畳むことによって第１のジョイントを通り越すために引っ込められる。更に、係るリンク仕掛けは、この一見複雑な運動が単一のモータによって駆動されるように、グリッパ１５８又はペイロードを真直ぐな経路に沿って引っ込めるために機械的に拘束されるかもしれない。また、二つ以上のリンクも本発明の範囲内である。
【００４３】
ツールローディングデバイス１５２は、好ましくは、例えば、入力コンベヤースタブ１１８とロードポート１１２の間の輸送中いつでも、容器に保管された基板の水平向きを維持する。かくして、アーム１６０及び１６２の運動は、グリッパ１５８を一定の水平向きに効果的に維持するために協調される。
【００４４】
ＦＯＵＰハンドル６とアーム１６２の回転ジョイント１６６との間の垂直オフセット１６８は、グリッパ１５８がＦＯＵＰハンドル６を把持するために必要なアーム１６０及び１６２の長さを短かくすることの望ましい効果を有する。しかしながら、グリッパの向きが好ましくは、いつでも水平であるから、オフセット１６８は、ツールローディングデバイス１５６がＦＯＵＰをコンベヤー又は棚に置くことができる最大の高さを減じる。在来の施設の天井の高さは、約４メートルである。在来の加工ツール近寄りクリアランスの高さは、３メートル程度である。これは、単なる例として、恒久的に設置された保管棚及び天井式コンベヤー（例えば、ロードポートのローディング高さよりも高い高さでＦＯＵＰｓを輸送するコンベヤー）のために利用できる空間を制限する。ツールローディングデバイス１５２は、好ましくは、ＦＯＵＰを、例えば、棚又はコンベヤーに載っている他のＦＯＵＰの上を通すのがよい。
【００４５】
ツールローディングデバイス１５２が２リンク機構を含み、且つ上述した拘束（例えば、サイドパネル、等）を考慮すれば、各アーム１６０及び１６２の長さは、小さい範囲の好ましいリンク長さを含む。２リンク機構は、ほぼ完全な伸長を制御しにくいかもしれない。一実施形態では、ツールローディングデバイス１５２は、アーム１６０及び１６２の伸長を、完全な伸長から１０度に制限する（例えば、完全な伸長は、第１のアーム１６０及び第２のアーム１６２が一直線になったときに生じる）。この実施形態では、各アーム１６０及び１６２の最小リンク長さは、ツールローディングデバイス１５２の所望範囲の運動を達成するために約６７５ｍｍである。
【００４６】
エルボージョイント１７０を再配向することの複雑さなしに各ロードポートにアクセスすることが望ましい。図７Ａ乃至７Ｄは、オフセットグリッパ１５８を有することの利点を示す。グリッパ１５８が回転ジョイント１６６に水平に心出しされたならば、グリッパ１５８は、エルボー側にサイドバリアを有するロードポートにアクセス不能になる。かくして、特にＦＯＵＰ１２が隣接したロードポートに存在するならば、エルボージョイント１７０をサイドバリアから引き離すためにグリッパ１５８をエルボージョイント１７０に向けて水平にオフセットすることが必要である。一実施形態では、反対のサイドバリアと衝突することの可能性は、可能なオフセットの大きさを約２１０ｍｍに制限する。同時に、１５０ｍｍの最小の値は、次の隣接ＦＯＵＰへのクリアランスを維持しながら、エルボージョイント１７０のクリアランスを提供するのに好ましい。
【００４７】
エリボージョイント１７０とサイドバリアとの間の衝突は、サイドバリアが高さ２０００ｍｍと２６００ｍｍとの間であるならば依然として生じるかもしれない。これらのサイドバリアは、人間の安全のためなので、それらは、一般的に高さ２０００ｍｍよりも低い。しかし、多くの例外がある。エルボージョイント１７０を高さ２０００ｍｍ以上であるサイドバリアから引き離すためにカー１５１をまず移動させることを考えることが有用になる。例えば、各アームの３００ｍｍ未満の水平運動が約７２５ｍｍであることを示すことができる。カー１５１によって要求される水平運動量は、より短いアーム長さによって僅かに減じられ、且つより長いアーム長によって僅かに増大される。ツールサイドバリアの高さが２０００ｍｍまでであるときには垂直運動だけでロードポートにアクセスするための機能を維持することが更に望ましい。かくして、各アームの長さは、好ましくは、７２５ｍｍ乃至７７５ｍｍの範囲に制限される。この範囲は、アーム長の場合には、勿論、示唆的だけである。
【００４８】
また、ツールローディングデバイス１５２は、安全特徴を含むのがよい。例えば、デバイス１５２は、グリッパの所定距離内にある人間オペレータ又は器具の一片の存在を感知することができるようになっている一つ又はそれ以上の運動センサを含むのがよい。センサが、例えば、オペレータを検出するならば、制御システムは、ツールローディングデバイス１５２の全ての運動を直ぐに停止する。
【００４９】
ＦＯＵＰ輸送について上述した機構及び工程は、説明目的だけのためであり、本発明は、それによって限定されないことが理解されるべきである。かくしてＦＯＵＰｓを輸送するための方法及びシステムの好ましい実施形態を説明したので、内部システムの一定の利点が達成されたことは、当業者に明らかであるべきだ。また、そのいろいろな変更、適応、及び変形例の実施形態が本発明の範囲及び精神の範囲内に成されることが理解されるべきである。例えば、コンベヤーの使用が半導体加工施設で説明されたが、上述した発明概念の多くは、半導体以外の他の製造応用の使用にも同様に適用可能であることが明らかであるべきだ。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、本発明の実施形態の平面図である。
【図２】図２は、容器を加工ツール及び又はコンベヤーの間で移動するための容器移送機構を示す、本発明の実施形態の側面図である。
【図３】図３は、図１の実施形態の端面図を示す、本発明の実施形態の端面図である。
【図４】図４は、二重レベル入力及び出口コンベヤースタブを示す、本発明の実施形態の側面図である。
【図５】図５は、図２に示した容器移送機構が入力又は出口スタブに配置された容器のいずれか一つに係合することができることを示す、本発明の実施形態の側面図である。
【図６】図６は、容器移送機構の運動を示す、本発明の実施形態の端面図である。
【図７Ａ】図７Ａは、動作中のツールローディングデバイスの実施形態の様々な概略図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、動作中のツールローディングデバイスの実施形態の様々な概略図である。
【図７Ｃ】図７Ｃは、動作中のツールローディングデバイスの実施形態の様々な概略図である。
【図７Ｄ】図７Ｄは、動作中のツールローディングデバイスの実施形態の様々な概略図である。
【図７Ｅ】図７Ｅは、動作中のツールローディングデバイスの実施形態の様々な概略図である。
【図７Ｆ】図７Ｆは、動作中のツールローディングデバイスの実施形態の様々な概略図である。
【図７Ｇ】図７Ｇは、動作中のツールローディングデバイスの実施形態の様々な概略図である。
【図７Ｈ】図７Ｈは、動作中のツールローディングデバイスの実施形態の様々な概略図である。
【図７Ｉ】図７Ｉは、動作中のツールローディングデバイスの実施形態の様々な概略図である。
【図７Ｊ】図７Ｊは、動作中のツールローディングデバイスの実施形態の様々な概略図である。
【符号の説明】
【００５１】
１２  ＦＯＵＰ（正面開口式カセット一体型輸送・保管箱）
１０２ａ、１０４ａ、１０６ａ、１０８ａ、１１０ａ  加工ツール
１１８ａ  入力コンベヤースタブ
１２２ａ  出口コンベヤースタブ
１５２  ツールローディング機構
１５４  トラック
１５６、１６０、１６２  アーム
１５８  グリッパ
１６４  エルボージョイント
Ａ、Ｂ、Ｐ  位置
【図１】
2009510776.tif 000003
【図２】
2009510776.tif 000004
【図３】
2009510776.tif 000005
【図４】
2009510776.tif 000006
【図５】
2009510776.tif 000007
【図６】
2009510776.tif 000008
【図７Ａ】
2009510776.tif 000009
【図７Ｂ】
2009510776.tif 000010
【図７Ｃ】
2009510776.tif 000011
【図７Ｄ】
2009510776.tif 000012
【図７Ｅ】
2009510776.tif 000013
【図７Ｆ】
2009510776.tif 000014
【図７Ｇ】
2009510776.tif 000015
【図７Ｈ】
2009510776.tif 000016
【図７Ｉ】
2009510776.tif 000017
【図７Ｊ】
2009510776.tif 000018
【国際調査報告】
2009510776.tif 000019
2009510776.tif 000020
2009510776.tif 000021