CN104512723A - 起吊装置及自动化搬运系统 - Google Patents
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Abstract
本发明披露一种起吊装置及自动化搬运系统，该起吊装置用于将一晶圆盒传送至一自动化搬运系统，该自动化搬运系统包含一悬吊式轨道及至少一位于该悬吊式轨道上的自动搬运车，该起吊装置包括一结合于该自动搬运车上的升降基座、多个悬吊组件及多个第一驱动组件。其特征在于，该升降基座具有一水平传感器，用以感测该升降基座处于一水平状态或一非水平状态，并且这些第一驱动组件可根据该水平传感器所检测的水平状态以同步驱动这些悬吊组件，或根据该非水平状态而分别驱动这些悬吊组件，以使该升降基座处于该水平状态。
Description
技术领域
本发明涉及一种起吊装置，特别是指一种应用于半导体晶圆厂内的晶圆承载装置的起吊装置及其自动化搬运系统。
背景技术
随着晶圆制程的不断改进以及考虑经济规模与成本效益，晶圆的面积已从300mm增加至450mm，且未来势必会往更大尺寸发展，使操作员无法直接搬运而必须仰赖自动搬运装置或系统。据此，搬运装置/系统的运作绩效将直接影响到半导体厂的产能绩效，换言之，搬运装置/系统必须维持高稳定度及高绩效才能符合生产需求。
目前半导体晶圆厂内多仰赖起吊装置（Suspension type hoist device）及无人搬运车（Overhead hoist transfer,OHT）来进行晶圆搬运作业。所述的起吊装置可通过悬吊元件（如同步皮带）将晶圆盒（FOUP）从一制程机台的载入端（Loadport）垂直吊起，而无人搬运车可沿着设置在天花板上的轨道将此晶圆盒传送至另一制程机台的载入端。
然而，在一般自动化搬运系统中，当起吊装置的用于抓取晶圆盒的部件非处于水平状态或悬吊元件发生晃动时，往往会造成无人搬运车发生异常。原因在于，抓取部件与晶圆盒之间存在对准的问题，而悬吊元件的摇摆通常会造成位置偏差；另外，悬吊元件若选用同步皮带，其使用过久后可能因弹性疲乏致使此抓取部件非处于水平状态，从而无法顺利抓取晶圆盒。
承上，此时无人搬运车只能停留在原地等待异常排除，且同时会导致后方搬运车无法行进而拉长了整体搬运时间；尽管可通过定期维修保养起吊装置来减少异常事件发生的频率，但这些状况仍然会影响到半导体晶圆厂的产能效率。
因此，本发明人有鉴于传统的晶圆搬运装置/系统实在有其改良的必要性，遂以其多年从事相关领域的创作设计及专业制造经验，积极地针对晶圆搬运装置的构造进行改良研究，在各方条件的审慎考虑下，终于开发出本发明。
发明内容
本发明针对现有技术存在的缺陷，目的在于提供一种起吊装置及自动化搬运系统，所述的起吊装置具有自动水平及自动定位功能，可防止摇晃及对准不当而造成无人搬运车（OHT）发生异常的问题，进而可改善自动化搬运系统的整体效率。
为达成上述目的及效果，本发明采用以下技术方案：一种起吊装置，用于将一晶圆盒传送至一高架传输系统，其中该高架传输系统包含一悬吊式轨道及至少一位于该悬吊式轨道上的自动搬运车，该起吊装置包括一升降基座、多个悬吊组件及多个第一驱动组件。该升降基座具有一水平传感器，用以感测该升降基座处于一水平状态或一非水平状态；这些悬吊组件设置于该自动搬运车上，并以垂吊方式连接该升降基座；这些第一驱动组件分别连接这些悬吊组件，并根据该水平传感器所检测的水平状态同步驱动这些悬吊组件，根据该非水平状态分别驱动这些悬吊组件，以使该升降基座处于该水平状态。
基于上述起吊装置，本发明另提供一种自动化搬运系统，包括一悬吊式轨道、至少一自动搬运车及至少一起吊装置。该自动搬运车可移动地设置于该悬吊式轨道，用以在多个晶圆加载端之间传送一晶圆盒；该起吊装置设置于该自动搬运车上且包括一升降基座、多个悬吊组件及多个第一驱动组件，该升降基座具有一水平传感器，用以感测该升降基座处于一水平状态或一非水平状态，这些悬吊组件设置于该自动搬运车上，并以垂吊方式连接该升降基座，这些第一驱动组件分别连接这些悬吊组件，并根据该水平传感器所检测的水平状态同步驱动这些悬吊组件，根据该非水平状态分别驱动这些悬吊组件，以使该升降基座处于该水平状态。
综上所述，本发明的起吊装置通过一第一驱动组件致动一悬吊组件的结构设计并搭配使用水平传感器，因此具有自动水平调整的功能，可确保升降基座在抓取晶圆盒时维持水平状态，进而可减少自动搬运车因为起吊装置水平歪斜所造成的故障。
以上关于本发明内容的说明以及以下实施方式的说明是用以举例并解释本发明的原理，并且提供本发明的专利申请范围进一步的解释。
附图说明
图1为本发明的第一实施例的自动化搬运系统的立体视图。
图2为本发明的第一实施例的起吊装置的立体视图。
图3为本发明的第一实施例的起吊装置的运作示意图（一）。
图4为本发明的第一实施例的起吊装置的运作示意图（二）。
图5为本发明的第一实施例的起吊装置的运作示意图（三）。
图6为本发明的第二实施例的起吊装置的立体视图。
图7为本发明第二实施例的升降基座与晶圆盒进行对位的示意图（一）。
图8为本发明第二实施例的升降基座与晶圆盒进行对位的示意图（二）。
【符号说明】
1 自动化搬运系统
10 悬吊式轨道
20、20’ 自动搬运车
21 滑轨
22 第二驱动组件
221 驱动元件
222 线性轴承
23 滑动架
231 连接结构
30 起吊装置
31、31’ 升降基座
311 第一端
312 第二端
313 角落
314 运动传感器
315 视觉感知装置
32 悬吊组件
321 导引元件
322 悬吊元件
33 第一驱动组件
331 驱动元件
332 连动元件
34a 第一定位杆
34b 第二定位杆
F 晶圆盒
A 检视区域
M 定位标志
具体实施方式
本说明书主要是针对半导体制造工厂（FAB）提出一种起吊装置及应用此起吊装置的自动化搬运系统，本说明书所提出的起吊装置具有自动水平调整及自动定位的功能，从而可减少自动搬运车因为起吊装置水平歪斜或晃动所发生的故障频率；根据实测结果，平均减少一次故障可增加约33%以上的晶圆搬运数量，并且每台自动搬运车可减少约240分钟的调整时间，因此半导体制造工厂内一天的搬运量可增加约25%。下文特举多个实施例并配合所附图式对起吊装置的细部构造作进一步的阐述。
［第一实施例］
请参阅图1，为本发明第一实施例的自动化搬运系统的立体视图。本实施例的自动化搬运系统1包括一悬吊式轨道10、至少一自动搬运车20及至少一起吊装置30。其中悬吊式轨道10吊置在半导体制造工厂内的天花板（未示出）上，自动搬运车20可移动地装配在悬吊式轨道10上，而起吊装置30吊置在自动搬运车20上。据此，自动搬运车20可沿着悬吊式轨道10运行，并将装载有多片晶圆的一晶圆盒（FOUP）F自一机台上的一载入端（Load port）传送到另一加载端（未示出），或是在同一机台上完成预定制程后将此晶圆盒F传送至另一机台（未示出）。
请配合参阅图2，为本发明第一实施例的起吊装置的立体视图。本实施例的起吊装置30包括一升降基座31、多个悬吊组件32及多个第一驱动组件33。所述的升降基座31位于自动搬运车20下方且具有第一端311及第二端312，其中第一端311可呈但不限于爪状以抓取晶圆盒，第二端312与悬吊组件32相连接，使升降基座31可利用垂吊方式被自动搬运车20所带动。
这些悬吊组件32一端连接于自动搬运车20且另一端连接于升降基座31。在本具体实施例中，自动搬运车20具有一对可与悬吊式轨道10相配合的滑轨21，升降基座31呈矩状且具有四个角落313，这些悬吊组件32以两两一组的方式装设于第一定位杆34a两端及第二定位杆34b两端，并通过互呈平行的第一定位杆34a及第二定位杆34b分别与该对滑轨21相连接；另外，这些悬吊组件32末端分别连接于升降基座31的四个角落313，以确保升降基座31的稳定性。
更详细地说，每一个悬吊组件32包括一导引元件321及一悬吊元件322。其中导引元件321以两两相对的方式轴设于第一定位杆34a两端及第二定位杆34b两端，而悬吊组件322分别抵接这些导引元件321，且能被这些导引元件321所致动，进而带动升降基座31垂直上升或下降。补充提及的是，本实施例的导引元件321可为但不限于齿轮、皮带轮等，而悬吊元件322可为但不限于链条（chain）、同步皮带（timing belt）等。
这些第一驱动组件33分别连接这些悬吊组件32，以驱使导引元件321转动以带动悬吊元件322，使悬吊元件322与升降基座31能够将晶圆盒连续传送。具体地说，每一个第一驱动组件33包括相配合的一驱动元件331及一连动元件332，所述的驱动元件331经由连动元件332驱动相对应的导引元件321，也即连动元件332一端与驱动元件331相连接且另一端与导引元件321相连接，致使该导引元件321与相对应的悬吊元件322同步作动。补充提及的是，本实施例的驱动元件331可为但不限于伺服马达、步进马达等，连动元件332可为但不限于传动轴。
请一并参阅图3至图5，值得说明的是，所述的升降基座31内部设有一运动传感器314（motion snesor），因此本发明的起吊装置30于运作时，运动传感器314可用以感测升降基座31在上升/下降过程中的X轴与Y轴方向（如图3所示），进一步言之，感测升降基座31处于一水平状态或一非水平状态。在一具体实施例中，运动传感器314可为电子陀螺仪（gyroscope）、加速度传感器（g-snesor）等水平传感器。
于实际应用中，自动化搬运系统1的控制器（未示出）可根据运动传感器314所检测的水平状态发送一同步控制命令给这些驱动元件331，使其执行一同步驱动模式以同步驱动这些悬吊组件32（如图4所示）；或者，所述的控制器也可根据该运动传感器314所检测的水平状态发送一补偿控制命令给这些驱动元件331，使其执行一异步驱动模式以分别驱动这些悬吊组件32（如图5所示），以使升降基座31回复到水平状态，进而能够与晶圆盒（未示出）准确对位。在一变化实施例中，所述的控制器也可以设置在升降基座31内部。
补充提及的是，同步驱动模式指的是这些第一驱动组件33以相同转速驱使导引元件321转动，如此这些悬吊元件322与升降基座31的所有连接点的上升/下降速度均相同；另外，异步驱动模式指的是这些第一驱动组件33以不同转速驱使导引组件321转动，如此这些悬吊元件322与升降基座31的各连接点的上升/下降速度则有所不同。.
进一步以图5说明在异步驱动模式下的补偿动作，当升降基座31朝右下方倾斜时，这些第一驱动组件33提供两种不同转速，以驱使右侧的两个连接点的上升速度较左侧的两个连接点的上升速度为快，使升降基座31重新处于水平状态。据此，可有效防止因起吊装置30的升降基座31水平歪斜而造成自动搬运车发生异常。
［第二实施例］
请参阅图6，为本发明的第二实施例的起吊装置的立体视图。如图所示，本实施例的不同之处在于，自动搬运车20’还具有一第二驱动组件22，其滑轨21下方还设有一滑动架23，且升降基座31’内部进一步设有一视觉检知装置315。因此除了自动搬运车20’和升降基座31’外，其余元件标号均与第一实施例相同。
请配合参阅图7及8，为本发明第二实施例的升降基座与晶圆盒进行对位的示意图。在本具体实施例中，晶圆盒F顶端设有一与升降基座31’相对的辨识标志M，供视觉检知装置315作辨识之用。为达到上述目的，滑动架23的可移动地与自动搬运车20的滑轨21相连接，且滑动架23底端还通过多个连接结构231分别与第一定位杆34a及第二定位杆34b固定连接；第二驱动组件22包括相配合的一驱动元件221及一线性轴承222，其中线性轴承222两端与滑动架23固定连接，使驱动元件221可带动起吊装置30相对晶圆盒F进行单一轴向的往复移动。
于实际应用中，晶圆盒F因为根据不同制程而可能被放置在不同机台的载入端（未示出）上，致使起吊装置30与晶圆盒F之间可能存在位置偏差。此时自动化搬运系统1的控制器（未示出）可根据视觉检知装置315所定义的检视区域A是否与晶圆盒F上的定位标志M一致，若是，则发出一搬送命令使起吊装置30抓取晶圆盒F；若否，则发出一调整命令使第二驱动组件22驱动滑动架23沿着单一轴向进行滑移对位，让定位标志M重新对准于检视区域A。
因此，相较于已知半导体晶圆厂的起吊装置及自动化搬运系统，本发明至少具有下列优点：
1.本发明的起吊装置通过一第一驱动组件致动一悬吊组件的结构设计并搭配使用水平传感器，因此具有自动水平调整的功能，可确保升降基座在抓取晶圆盒时维持水平状态，进而可减少自动搬运车因为起吊装置水平歪斜所造成的故障。
2.再者，本发明的起吊装置可进一步结合一水平调整机构（包括滑动架及第二驱动组件）并搭配使用视觉感知装置，因此具有自动定位的功能，无需对机台做校正动作，进而可减少停机及校正时间，间接增加了整体搬送效率。
3.承上，通过起吊装置的自动水平及自动定位设计，可减低发生当一自动搬运车发生故障时，需等待异常排除而造成其余搬运车阻塞的事情，因此可改善自动搬运系统的搬运效率。
综上所述，本发明实已符合发明专利的要件，依法提出申请。然而以上所披露者仅为本发明优选实施例而已，自不能以此限定本发明的权利要求保护范围，因此依本发明申请范围所做的均等变化或修饰，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种起吊装置，用于将一晶圆盒传送至一自动化搬运系统，所述自动化搬运系统包含一悬吊式轨道及至少一位于所述悬吊式轨道上的自动搬运车，其特征在于，所述起吊装置包括：
一升降基座，具有一水平传感器，所述升降基座用以感测所述升降基座处于一水平状态或一非水平状态；
多个悬吊组件，设置于所述自动搬运车上，并以垂吊方式连接于所述升降基座；及
多个第一驱动组件，分别连接于所述悬吊组件，并根据所述水平传感器所检测的水平状态以同步驱动所述悬吊组件，或根据所述非水平状态而分别驱动所述悬吊组件以使所述升降基座处于所述水平状态。
2.根据权利要求1所述的起吊装置，其特征在于，所述起吊装置还包括设置于所述自动搬运车的下方且互呈平行的一第一定位杆及一第二定位杆，所述悬吊组件以两两相对的方式设置于所述第一定位杆的两端及所述第二定位杆的两端，所述第一驱动组件分别连接于所述悬吊组件。
3.根据权利要求2所述的起吊装置，其特征在于，所述悬吊组件各包括一导引元件及一悬吊元件，所述导引元件以两两相对的方式轴设于所述第一定位杆的两端及所述第二定位杆的两端，所述悬吊元件分别抵接所述导引元件，且能被所述导引元件所带动。
4.根据权利要求3所述的起吊装置，其特征在于，所述第一驱动组件各包括相配合的一驱动元件及一连动元件，所述驱动元件通过所述连动元件来驱动相对应的所述导引元件，并经由相对应的所述悬吊元件而带动所述升降基座。
5.一种自动化搬运系统，其特征在于，所述自动化搬运系统包括：
一悬吊式轨道及至少一自动搬运车，所述自动搬运车能移动地设置于所述悬吊式轨道上，用以在多个制程机台之间传送一晶圆盒；
至少一起吊装置，设置于所述自动搬运车上，每一个所述起吊装置包括：
一升降基座，具有一水平传感器，所述升降基座用以感测所述升降基座处于一水平状态或一非水平状态；
多个悬吊组件，设置于所述滑动架上，并以垂吊方式连接于所述升降基座；及
多个第一驱动组件，分别连接于所述悬吊组件，并根据所述水平传感器所检测的水平状态以同步驱动所述悬吊组件，或根据所述非水平状态而分别驱动所述悬吊组件以使所述升降基座处于所述水平状态。
6.根据权利要求5所述的自动化搬运系统，其特征在于，所述起吊装置还包括设置于所述自动搬运车的下方且互呈平行的一第一定位杆及一第二定位杆，所述悬吊组件以两两相对的方式设置于所述第一定位杆的两端及所述第二定位杆的两端，所述第一驱动组件分别连接于所述悬吊组件。
7.根据权利要求6所述的自动化搬运系统，其特征在于，所述悬吊组件各包括一导引元件及一悬吊元件，所述导引元件以两两相对的方式轴设于所述第一定位杆的两端及所述第二定位杆的两端，所述悬吊元件分别抵接所述导引元件，且能被所述导引元件所带动。
8.根据权利要求7所述的自动化搬运系统，其特征在于，所述第一驱动组件各包括相配合的一驱动元件及一连动元件，所述驱动元件通过所述连动元件来驱动相对应的所述导引元件，并经由相对应的所述悬吊元件而带动所述升降基座。
9.根据权利要求6所述的自动化搬运系统，其特征在于，所述自动搬运车还包括一对滑轨、设置于所述对滑轨的下方的一滑动架及连接所述滑动架的一第二驱动组件，所述滑动架与所述第一定位杆及所述第二定位杆相连接，用以带动所述起吊装置相对于所述晶圆盒进行单一轴向的往复移动。
10.根据权利要求9所述的自动化搬运系统，其特征在于，所述第二驱动组件包括相配合的一驱动元件及一线性轴承，所述线性轴承的两端与所述滑动架固定连接，所述晶圆盒还具有一定位标志，所述升降基座还具有一视觉检知装置，所述视觉检知装置用以检视所述晶圆盒上的定位标志的图像。
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