KR20070049675A - 이송 시스템 - Google Patents
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Abstract
예시적 실시예의 기판 이송 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 안내로 및 적어도 하나의 이송 운반 장치를 구비한다. 상기 이송 운반 장치는 적어도 하나의 기판을 지지하도록 적합화되고, 안내로로부터 지지될 수 있으며 그것을 따라 움직일 수 있다. 상기 안내로는 운반 장치를 위한 적어도 하나의 이동 통로 및, 상기 운반 장치가 이동 통로 상에 있거나 그로부터 벗어나는 선택적인 접근을 허용하는, 이동통로로부터 오프셋된 적어도 하나의 접근 통로를 구비한다.
이송시스템
Description
본 출원은 본원에 참조로서 완전히 포함된 2004년 8월 24일 자의 미국 가출원 번호 60/604,406의 우선권을 주장한다.
반도체 제조 설비에서 감용량 웨이퍼 캐리어들(reduced-capacity wafer carriers)을 이송하기 위한 시스템 및 방법을 개시한다.
반도체 산업에 있어서 제조공정(fab)에서 웨이퍼 주기를 감소시키고 그리고 웨이퍼 안정성을 개선할 뿐만 아니라 프로세스에서 작업량을 감소시키는 요구가 존재한다. 단일의 웨이퍼 캐리어로 이동시킴으로써, 웨이퍼 주기 및 WIP(wafers in process)가 현저히 감소된다는 연구가 있었다. 또한 차세대 웨이퍼 사이즈(450mm)를 위하여, ITRS 로드맵(roadmap)은 단일 기판 캐리어를 필요로 한다. 단일 웨이퍼 또는 감용량 캐리어를 사용하는 이점은 WIP 감소, 프로세스 전환 시간 감소 및 제조물 램프(ramp) 시간의 개선을 포함한다. 통상적인 단일 기판 캐리어가 사용되는 경우에는 13 또는 25 웨이퍼 캐리어와 비교하여 더 큰 수의 캐리어 이동이 일어나기 때문에 효과적으로 공장의 더 큰 패이스(pace)를 유지하기 위해서 프로세스 툴(tool) 및 재료 이송 시스템의 성능과 관련하여 문제가 발생한다. 이러한 문제의 한 예는 단지 하나의 슬롯(slot)이 있는 경우를 포함한다. 상기 캐리어가 상기 툴 을 바쁘게 유지시키기 위하여 미가공(unprocessed) 웨이퍼를 가진 다른 캐리어와 교체될 수 있도록 프로세스 툴에서 로봇은 캐리어 내의 웨이퍼를 신속하게 교체하는 능력이 요구된다. 많은 이러한 툴은 통상적인 단일 블래이드(blade) 축 로봇의 경우와 같이 빠른 교체 능력이 없다. 이러한 문제의 다른 예는 단지 하나의 슬롯의 경우를 포함한다. 상기 툴을 바쁘게 유지시키기 위해서 미가공 웨이퍼가 있는 다른 캐리어와 교체될 수 있도록 툴에서 하나의 캐리어가 IC FAB에서 툴에 캐리어를 이송하는 재료 이송 시스템은 고비율로 캐리어를 공급하는 능력과 프로세스 툴 로드포트(들)에 신속하게 캐리어를 교체하는 능력을 가질 것이 요구된다. 통상적으로 300mm 제조에서 실행되는 재료 이송 시스템에 기반한 통상적인 OHT(고가 이송(overhead transport))의 경우에 있어서, 많은 재료 이송 시스템은 고비율로 캐리어를 공급하는 능력 또는 빠른 교체 능력을 가지지 못한다. 통상적인 재료 이송 시스템은 이송 또는 이송된 캐리어의 이동 전략에 있어서 매우 경직되어 있으며, 그리고 소망되는 충분한 이송 유연성을 제공하지 못하여 캐리어가 감소된 대상물 용량(예를 들어 통상적으로 13 또느 25 대상물 포드(pods)보다 적은)을 가진다. 예를 들어, 연속적인 이동 지지대(support)(예를 들어, 컨베이어 벨트 또는 롤러 시스템)에 기반하거나 또는 운반 장치(레일, 트랙 상에서 가로지르는(traversing) 개별적 운반 장치)에 기반한 통상적인 이송 시스템은 실질적으로 다른 경로 사이에서 이송 스위칭을 위해서 교차로 또는 연결점을 가진 선형 이동 경로를 사용한다. 이동 경로들은 일반적으로 단방향이어서 각각의 이동 경로가 운반 장치들이나 또는 그렇지 않으면 운반된 재료(예를 들어, 대상물 캐리어들)를 경로 상에서 움직일 수 있게 하여 주어진 경로 방향을 따라 연속하여 차례로 움직인다. 그래서, 운반 장치들 또는 이송 재료는 통과 가능성(availability of passing) 없이 경로를 따라 연속으로 이동한다. 반대쪽 경로들이 양 방향성 운동을 위해 제공된다(예를 들어, 전진 경로 및 복귀 경로). FAB 툴/툴 스테이션과 통신하는 서비스 경로를 제공하는 것에 더하여(즉, 서비스 경로는 상기 경로를 따라 가로지르는 상기 이송 재료 또는 운반 장치들이 FAB 툴의 인터페이스를 위해서 정지되는 위치를 가질 수 있다), 상기 통상적인 이송 시스템은 경로 교차점 사이에서 (정지된 이송을 능가하기가 불가능하여 제한된 상기 서비스 경로 상의 이용 가능한 이송 속도에 대하여) 전용의 우회 또는 고속의 경로를 가질 수 있다. 그럼에도 불구하고, 상기 고속 경로는 상기 서비스 경로 상의 이송이 상기 서비스 경로에서 정지되거나 또는 느린 이송을 통과시킬 수 없게 한다. 더욱이 통상적인 이송 시스템의 고속 경로를 따른 이송은 통과의 가능성 없이 (연속적인 시퀀스로) 여전히 선형으로 남는다. 그래서, 만약 이송이 어떤 이유에서라도 예를 들면 고장으로 고속 경로 상에서 정지한다면, 경로 상의 다른 이송이 우회할 수 없고, 정지된 이송을 통과할 수 없으며, 그리고 상기 경로에서 계속될 수 없다. 이해되는 바와 같이, 통상적인 재료 이송 시스템의 이송 전략의 경직은 대상물을 FAB 툴 이용가능성의 완전한 장점까지 이용하는 능력을 손상시키며 달성가능한 FAB 처리량을 같은 정도로 감소시킨다. 상기 예시적 실시예들은 아래에서 더 자세히 설명할 통상적인 시스템의 문제들을 극복한다.
이송 시스템, 캐리어 및 개방부(opener)의 예들은, 본원에서 참고로서 포함되는 미국 특허 6,047,812; RE38,221 E; 6,461,094; 6,520,338; 6,726,429; 5,980,183; 6,265,851, 미국 특허 공보 2004/0062633, 2004/0081546, 2004/0081545; 2004/0076496 및 Brooks Automation사의 출원 계속중인 10/682,808에서 볼 수 있다.
예시적 실시예에 따라, 기판 이송 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 안내로 및 적어도 하나의 이송 운반 장치를 포함한다. 상기 이송 운반 장치는 적어도 하나의 기판을 유지하고, 안내로에 의해 지지될 수 있고 안내로를 따라 이동할 수 있도록 적합하다. 상기 안내로는 상기 운반 장치를 위한 적어도 하나의 이동 통로 및, 상기 이동 통로 상에서 그리고 그로부터 이탈되어 상기 운반 장치를 선택할 수 있게 하는, 이동 통로로부터 오프셋되어 있는 적어도 하나의 접근 통로를 구비한다.
본 발명의 상기 양상 및 다른 특징들은 첨부된 도면과 관련하여 다음의 설명에서 설명될 것이다.:
도1은 예시적 실시예에 따른 특징들을 포함한 기판 처리 시스템의 개략적인 상부 평면도;
도1a-1b는 도1의 기판 처리 시스템의 다른 개략적인 평면도 및 정면도(elevation view);
도2는 다른 예시적 실시예에 따른, 기판 처리 시스템의 개략적인 평면도;
도3a는 다른 예시적 실시예에 따른, 상기 기판 처리 시스템의 이송 시스템 안내로(guideway) 및 이송 운반 장치의 개략적인 평면도;
도3b는 다른 예시적 실시예에 따른, 상기 이송 시스템 안내로의 가이드 포션(guide portion)의 개략적인 상부 평면도;
도3c는 다른 예시적 실시예에 따른, 상기 이송 운반 장치의 이송 시스템 안내로 및 일부의 개략적인 상부 평면도;
도4a-4b는 다른 예시적 실시예에 따른, 이송 시스템 안내로 및 이송 운반 장치의 각각 개략적인 평면도 및 정면도;
도5a-5b는 다른 예시적 실시예에 따른, 이송 시스템 안내로 및 이송 운반 장치의 각각 개략적인 평면도 및 정면도;
도6은 다른 예시적 실시예에 따른, 이송 시스템 안내로 및 이송 운반 장치들의 개략적인 정면도이며, 상기 운반 장치들은 상기 안내로 상에 다른 위치에서 도시되며;
도7은 다른 예시적 실시예에 따른, 이송 시스템 안내로, 이송 운반 장치 및 캐리어들의 개략적인 상부 평면도;
도8a-8b는 역시 다른 예시적 실시예에 따른, 이송 시스템 안내로들, 이송 운반 장치들 및 프로세스 운반 장치들(apparatus)의 정면도이며; 도8a-8b는 단부(end) 정면도들 그리고 도8c는 측 정면도, 그리고 각각은 다른 위치에서 상기 이송 운반 장치들을 도시하며;
도9a-9e는 각각 다른 예시적 실시예들에 따른, 이송 운반 장치를 도시하는 개략적인 정면도;
도10은 다른 예시적 실시예들에 따른, 이송 운반 장치 및 상기 운반 장치 상 의 캐리어들(C), 버퍼(buffer) 및 프로세싱 툴(tool)의 로드 포트 스테이션(load port stations)의 개략적인 정면도이며; 도11 및 도12a-12c는 다른 예시적 실시예에 따른 이송 운반 장치의 일부 및 상기 운반 장치에 정합된(registered) 캐리어(C)의 정면도, 정합 특징부(registration fertures)을 각각 가지는 캐리어들의 사시도이며, 그리고 도12d는 선행기술에 따른 척(chuck)의 개략적인 단면도;
도13은 다른 예시적 실시예에 따른, 이송 시스템 안내로, 이송 운반 장치 및 기판 처리 스테이션의 개략적인 정면도;
도14a-14d는 상이한 개별의 예시적 실시예에 따른, 이송 운반 장치의 동기(motive) 시스템을 도시하는 개략적인 평면도이며, 그리고 도14e는 상기 이송 운반 장치의 개략적인 정면도;
도15는 상기 이송 운반 장치 제어 시스템의 개략적인 평면도;
도16a-16c는 이송 시스템 안내로 및 이송 운반 장치의 일부에 대한 측면도로서 이송 운반 장치는 세 개의 상이한 위치들에서 도시하며, 그리고 도17a-17c는 도16a-16c의 측면도들에 대응하는 단부 정면도들;.
도18은 다른 예시적 실시예에 따른, 이송 시스템 안내로들 및 이송 운반 장치의 개략적인 측 정면도이며, 상기 운반 장치는 다른 위치에서 도시되며, 그리고 도18a-18b는 각각 도18의 선 A-A 및 B-B을 따라서 각각 취한 단면도;
도19a-19c는 다른 예시적 실시예에 따른 상기 이송 시스템의 이송 운반 장치의 단부 정면도이며, 각각 다른 구조들에서 운반 장치를 도시한다.
도1에 대하여, 제조설비 또는 FAB 내에 위치하는, 개시된 실시예들의 특징들을 포함한 기판 처리 시스템의 개략적인 평면도가 도시된다. 비록 개시된 실시예들이 도면들에 도시된 실시예들에 참조로 설명될 것이지만, 개시된 상기 실시예들은 많은 대안 형태의 실시예들로 구체화될 수 있음을 이해하여야 한다. 또한, 구성요소들 또는 재료들에 그 어떤 적절한 크기, 모양, 유형이 사용될 수 있다.
도1에서 도시된 예시적 실시예에서 상기 기판 처리 시스템(10)은 그 어떤 적절한 프로세싱 시스템을 나타내며, 일반적으로 프로세싱 툴(S)(예시적 목적으로 두 개가 도시되었다) 이송 시스템(10) 및 시스템 컨트롤러(300)를 구비한다. 이송 시스템(10)은 안내로(12) 및 이송 운반 장치들(14)을 일반적으로 포함한다. 도시된 예시적 실시예에서, 상기 안내로(12)는 이송 운반 장치(14)에 이송 통로 (TL, AL)를 제공하는 수동적 안내로일 수 있다. 적어도 하나의 이동 통로(TL) 및 적어도 하나의 접근 통로(AL)가 있다. 상기 이송 운반 장치들(14)은 상기 안내로(12)에 의해 형성된 상기 통로들(TL/AL)을 따라 (아래에서 설명하는 것과 같이) 자율적 이동이 가능할 수 있다. 상기 이송 운반 장치들(14)(예시적인 목적을 위해서, 추후 설명할 회수 운반 장치(14R)뿐만 아니라, 두 개의 운반 장치들(14)이 도1에서 도시되었다)은 소망된 프로세싱 툴들 또는 상기 안내로(12)에 의해 연결된 프로세싱 툴 스테이션들(S)로 상기 안내로를 따라 하나 또는 그 이상의 기판 캐리어들(C)을 지지고 이송시킬 수 있다. 운반 장치들(14)은 상기 안내로(12) 위에 놓이거나 또는 그로부터 매달릴 수 있다. 운반 장치들은 상기 접근 통로(AL)로부터 상기 프로세스 툴들(S)에 접근할 수 있다. 상기 이동 통로(TL)는 상기 접근 통로(AL)에서 멈추거나 서행 하는 운반 장치들을 우회하기 위해서 운반 장치들에 이용될 수 있다. 상기 운반 장치들은 이동 통로 및 접근 통로 사이를 자유롭게 이동할 수 있으며, 그 역도 가능하다.
도1은 단지 안내로(12)의 대표적인 일부를 예시이며, 그리고 상기 안내로는 소망되는 대로 연장될 수 있으며, 운반 장치(14)를 위해 제공된 이송 경로가 툴 스테이션과 운반 장치 사이에서 캐리어(C)의 전달을 위해서 그 어떤 소망된 위치들에 있는 툴 스테이션(S)의 소망되는 운반 장치의 접근을 허용하도록 그 어떤 적절한 모양일 수 있다. 주어진 툴 스테이션(S)에 기판 프로세스 툴은 제조 툴(예를 들면, Brooks Automation Inc.의 GX 시리즈들), 스토커(stocker) 또는 선별기(sorter)와 같은 그 어떤 소망되는 형태일 수 있다. 상기 툴은 상기 기판들(캐리어와 독립적) 또는 상기 캐리어들 자체가 로딩/언로딩되는 내부 공간을 형성하는 케이싱(casing) 또는 엔크러져(enclosure)를 가질 수 있다. 툴의 적합한 예는 본원에서 참고로서 포함되는 2005년 8월 23일에 출원되고, 미국 대리인 일람 번호 390P011937-US(PAR)이며, 미국 특허 출원의 발명의 명칭이 "로딩 툴 및 버퍼링 시스템에 기반한 엘리베이터(ELEVATOR-BASED TOOL LOADING AND BUFFERING SYSTEM)"에 개시되었다. 상기 캐리어(C)는 기판(예를 들어, 200, 300, 450 mm 또는 그 어떤 다른 직경/크기의 반도체 웨이퍼, 렉타일(rectile) 또는 평판 패널(panel) 디스플레이에 대한 평판 패널)과 같은 대상물을 지지할 수 있는 그 어떤 적절한 유형의 캐리어일 수 있다. 상기 캐리어는 제어된 환경에서 상기 기판을 지지할 수 있는 덮개를 가질 수 있다. 상기 캐리어(C)는 감용량 캐리어(reduced capacity carrier)일 수 있다. 상기 감용 량 캐리어들은 통상적인 13 또는 25의 웨이퍼들보다 적은 용량을 가질 수 있으며, 그리고 SEMI 347에서 형성된 FOUP와 유사한 방식으로 구성될 수 있으나, 줄어든 높이 및 줄어든 질량(reduced height and weight)에 의해서 특징지어진다. 기판 캐리어의 적합한 예는 본원에서 참고로서 포함된 2005년 8월 19일에 출원되고, 미국 대리인 일람 번호 390P011935-US(PAR)이며, 미국 특허 출원의 발명의 명칭이 "감용량 캐리어 및 사용 방법(REDUCED CAPACITY CARRIER AND METHOD OF USE)"에 개시되었다. 상기 캐리어는 전면(측)이 개방되거나 또는 저면이 개방될 수 있다. 대안의 실시예들에서, 상기 캐리어들은 개시된 예시적 실시예들의 특성들이 그 어떤 대상물 캐리어에 대한 이송 시스템에 동등하게 적용될 수 있는 것과 같이 그 어떤 다른 소망된 형태일 수 있다. 상기 안내로(12)는 그 어떤 적절한 구조로 형성될 수 있으며, (추후 설명할 것과 같이)이동 통로(TL) 및 접근 통로(AL)로 지칭되는 양쪽을 제공하도록 상기 실시예에서 형상화된다(즉, 운반 장치들(14)이 올라 탈 수 있는 적절한 주행면(12S) 및 적당한 폭으로 이루어진다). 상기 안내로는 FAB 내에 그 어떤 소망되는 높이로 위치될 수 있다. 예를 들어, 상기 안내로는 FAB의 바닥 레벨에 있을 수 있다(이와 같은 경우에 도1에서 도시된 상기 안내로의 가장자리 또는 경계는 사실상 존재하지 않을 수 있으며(즉, 구조적으로 형성되지 않을 수 있으며), 오히려 상기 통로(TL, AL)(즉, 상기 통로 상에서 이동하는 상기 운반 장치들의 봉입 공간)을 따라 횡단하는 상기 운반 장치들의 이동 경로들로 사실상 형성될 수 있다. 또한 상기 안내로(12)는 상승될 수 있으며, 예를 들어 상기 바닥 위에서 거리를 두고 위쪽으로부터 매달리거나 또는 아래쪽으로부터 지지될 수 있다. 도1에서 보듯 이, 상기 안내로(12)는 상기 툴 스테이션(S)의 소망된 인터페이스(interface) 측면을 따라서 위치될 수 있다(또는 대안으로, 툴 스테이션들은 상기 안내로의 측면을 따라서 위치할 수 있다). 상기 안내로(12)는 상기 운반 장치가 운반 장치(14)와 툴 스테이션(S) 사이에서 캐리어들(C)의 전달을 위해 정지할 수 있는 상기 툴 스테이션들(S)의 위치에 대응하여 인터페이스 스테이션Ⅰ을 가진다. 상기 툴 스테이션들은 상기 접근 통로(AL) 내에 위치한다. 이러한 실시예에 있어서, 인테페이스 스테이션Ⅰ에서 툴 스테이션과 운반 장치 사이에 캐리어들의 전달은 안내로(12)에 대하여 가로(lateral) 방향이 된다(또한 인터페이스 스테이션Ⅰ의 단부 정면도인 도1b를 참조하라). 또한 도2를 참조하면, 다른 예시적 실시예에 따른 이송 시스템 안내로(10')의 개략적인 평면도가 도시되었다. 도2의 상기 실시예에서, 일반적으로 도1에서 도시한 실시예에의 안내로(12)와 유사한 안내로(12')는 툴 스테이션(S) 위에 위치한다. 상기 예시적 실시예에서, 상기 안내로 상의 상기 인터페이스 스테이션Ⅰ(도2에서 도시된 것은 접근 통로 AL' 내에 존재한다)은 상기 안내로 구조 내에 개방구(O)에 의해서 형성될 수 있다. 상기 개방구는 상기 안내로에 수직(즉, 아래방향)으로 상기 운반 장치(14')에 대하여, 또는 상기 운반 장치(14')로부터 캐리어 전달이 가능한 크기이다. 이러한 통과지점(O)가 상기 랜드포트들(landports) 위에서 직접적으로 상기 접근 통로의 배치를 가능하게하며, 그리하여 상승된 안내로에 수용하는데 사용되는 통로의 폭을 감소시킨다. 운반 장치들에 대하여 그리고 운반 장치들로부터 캐리어들을 전이(transition)시키는 능동적 요소는 상기 운반 장치 또는 짝을 이루는 장비 상에 존재할 수 있으며, 전달 지점에 놓일 수 있다. 대안의 실시예들에서, 고가(overhead) 안내로부터의 전달 방향은 가로(바같쪽으로) 및 세로의 조합일 수 있으며, 그리고 상기 안내로는 전달하는 동안에 캐리어 통과를 위한 관통 구멍(hole)을 가지지 않을 수 있다(예를 들어, 캐리어 전달은 상기 측면 위에서 있을 수 있다). 상기 운반 장치는 상기 개방구를 가로지를 수 있도록 구성된다. 도1-2에서 보듯이, 상기 실시예에서, 상기 안내로의 이동 및 접근 통로들 (TL, AL)은 실질적으로 동일평면상에 있으며, 상기 안내로(12)의 길이를 따라서 사실상 제한받지 않는 방법으로 서로 통해있다. 통로가 접근 통로 또는 이동 통로(또는 양쪽 모두)의 역할을 하는자의 여부는 인터페이스 스테이션(I)의 배치(즉, 툴 스테이션의 위치)에 관련되므로, 통로가 이동 통로 또는 접근 통로로서 지정되는 것은 임의적이라는 점이 이해될 것이다(상기 도면들에 도시된 통로의 지정은 예를 들기 위한 것이다). 더욱이, 접근 이동 통로의 지정은 일시적일 수 있다. 예를 들어, 툴 스테이션(S) 및 따라서 인터페이스 스테이션Ⅰ는 안내로(12'')의 양 통로에 위치할 수 있다(도1a 참조). 도1a에서 도시된 예시적 실시예에서, 운반 장치(14'')는 적어도 상기 운반 장치(14'')가 접근 통로 AL''에서 정지하는 동안에 인터페이스 스테이션(Ⅰ'')에 정지한다. 인접한 통로는 운반 장치(14'')를 통과시키기 위한 이동 통로로서의 역할을 하며, 그리고 이동 통로로서 작동할 수 있다. 도1a에서 보듯이, 인터페이스 스페이션(ⅠA'')도 또한 상기 통로에 위치할 수 있다. 그러나 상기 인테페이스 스테이션 (ⅠA'')는 운반 장치에 의해서 점유되지 않으며, 그리고 상기 통로는 이동 통로로서 작동할 수 있다. 점유된 인터페이스 스테이션(Ⅰ'',IA'')의 위치가 역전될 때, 이동 통로 및 접근 통로의 지정도 각각 역으로 바뀌 게 된다. 대안의 실시예에서, 다른 통로들에 있는 상기 인터페이스 스테이션(Ⅰ'', ⅠA'')은, 운반 장치가 반대쪽 통로에서 점유된 인터페이스 스테이션 주위를 빠져나갈 수 있도록 안내로를 따라서 충분한 거리를 둘 수 있다. 상기 경우에 있어서, 각 통로는 일반적으로 인터페이스 스테이션과 같은 크기의 부분을 가지며, 그리고 상기 인터페이스 스테이션을 가로질러 대체로 반대쪽 통로에 위치한 이동 통로를 가진다. 이송 운반 장치는 상기 이동 통로를 따라서 방해받지 않은 이동을 계속하도록 통로 사이에서 자유롭게 전이(transition)하거나 교차(cross)할 수 있다.
안내로(12)는 안내길(12)의 이동 통로(TL, AL)를 따라 이송 경로(T1, ALE, A1) 상에서 운반 장치를 안내할 수 있도록 컨트롤러(300)와 연결된 안내 시스템(16)을 구비할 수 있다(도1 참조). 도1에서 설명한 이동 통로 상의 이동 경로는 단지 대표적이며, 그리고 운반 장치들은 그 어떤 소망되는 이송 경로를 따라서 이동할 수 있다. 도1에 도시된 예시적 실시예에서, 상기 안내 시스템(16)은 안내로 통로 상에서 이동하는 운반 장치들(14)의 위치를 결정할 수 있도록 위치 결정 운반 장치들(16A)(positioning devices)를 포함할 수 있다. 상기 위치 결정 운반 장치들은 안내로를 따라 그리고 안내로를 가로질러 연장되는 광, 자기, 바코드, 기준대(fiducial strips)와 같은 연속적 또는 분배된 운반 장치 (16T)(continuous or distributed devices)처럼 그 어떤 적절한 유형일 수 있다. 분포되어 있는 장치(16P,16A)들은 적절한 리딩 장치(reading device)에 의해 읽혀지거나 또는 그렇지 않으면 응답될 수 있어서, 운반 장치의 운동 상태뿐만 아니라 안내길의 이동, 접근 통로(TL,AL) 상에서 운반 장치의 길이 방향 및/또는 가로 방향 위치들 중 하 나 또는 양쪽을 컨트롤러(30)가 설정할 수 있다. 대안으로서, 상기 운반 장치들 LGP는 위치/운동을 식별하기 위해서 상기 운반 장치 상에 센서 아이템(sensory item)을 감지하고 응답할 수 있다. 또한 위치 결정 운반 장치(16P)는 단독으로 또는 분배 운반 장치 (16T,16A)와 조합하여, 이동하는 운반 장치의 위치를 감지할 수 있는 개별 위치 결정 운반 장치들을 포함할 수 있다(예를 들어, 레이저 영역 운반 장치, 초음파 영역 운반 장치 또는 내부 GPS와 유사한 내부 위치 결정 시스템, 또는 내부 반전(internal reverse) GPS). 상기 컨트롤러(300)은 상기 안내로의 이동 통로와 접근 통로 (TL, AL) 사이에서 그리고 이들을 따라 상기 운반 장치의 이송 경로를 설정하고 유지하기 위해서, 추후 더 설명할 것과 같이 상기 안내 시스템으로부터의 정보를 상기 운반 장치로부터의 피드백 위치 정보와 결합할 수 있다.
안내로 표면(12S)은 물리적 운반 장치 가이드(S16T, S16A)를 한정하도록 형성될 수 있는데, 소망된다면 이들이 안내 시스템(16)의 일부를 형성할 수 있다. 대안의 실시예에서 안내로에는 물리적인 가이드 없이 안내 시스템이 제공될 수 있다. 다른 대안의 실시예에서, 안내 시스템은 원격 센서를 가지지 않을 수 있다. 상기 안내로 표면은 운반 장치들(14) 상에 기계적 안내 특징부들(mechanical guidance features)과 협동하기 위해서 구조적 또는 기계적인 안내 표면을 형성하는 홈(grooves), 레일(rails), 트랙(tracks) 또는 그 어떤 다른 적합한 구조를 포함하거나 또는 가질 수 있다. 또한 상기 안내 표면(12S)은 인쇄된 스트립(strip)과 같은 전기적인 라인들이나 또는 도전체여서, 상기 운반 장치들에 대하여 전기적 안내를 제공한다.(예를 들어, 상기 운반 장치(14) 상에 적합한 안내 시스템에 의해 검 출되는 적절한 전자기적 신호를 보내는 전기적 라인들). 또한 안내로(12)는 상기 운반 장치들에 전력을 공급하기 위해서 포함된 전력 시스템(18)을 구비한다. 상기 전력 시스템(18)은 도전체들 또는 인쇄 스트립과 같이, 안내로 구조 상에 배치되고, 운반 장치들이 이동할 때 그 운반 장치들에 전력(예들들어, AC 전류)을 공급할 수 있는 연속 전력 시스템(continuous power system)(18P,18T,18A)을 포함할 수 있다. 비록 상기 실시예에서 연속적인 전력 라인들(18P,18T,18A)은 안내 시스템(16,16T,16A)과 분리되어 도시되었을지라도, 대안의 실시예에서 상기 전력 라인들은 안내 수단들에 포함될 수 있다(예를 들어, 상기 전력 라인들은 상기 운반 장치에 대하여 전자/전기의 안내를 제공하는데 사용될 수 있다). 또한 상기 전력 시스템(18)은 예를 들어 상기 운반 장치(14)를 충전시키는 개별적인 전력 공급 스테이션(18PD)을 포함할 수 있다. 상기 전력 공급 스테이션(18PD)(예시적 목적을 위해서 단지 하나가 도시되었다)은 예를 들어, 도13에서 도시된 바와 같이, 캐리어들의 전달동이 발생할 수 있는 인터페이스 스테이션Ⅰ과 같이, 상기 운반 장치(14)가 정지될 것으로 기대되는 위치들에서 소망에 따라 위치될 수 있다. 현재의 실시예에서, 상기 안내 시스템(16)의 상기 안내 표면(S16T, S16A)은 상기 운반 장치들(14)이 이동할 수 있는 통로 (TL, AL) 상에 경로(T1, AL1, ALi)를 형성될 수 있다(비록 상기 운반 장치들(14)이 통로 (TL, AL) 상의 경로를 벗어나 상기 안내로(12) 상에서 이동하는 것 또한 그러하다). 비록 유일하게 하나의 통로 (TL) 및 수반되는 접근 통로 (AL)이 도1에서 예시적으로 도시되었만, 상기 안내로(12)는 그 어떤 소망되는 수의 이동 및 접근 통로 그리고 통로 (TL,AL)와 유사한 대응 이동 및 접근 라 인들 상의 그 어떤 소망되는 수의 이동 및 접근 경로를 포함할 수 있다. 다른 통로들은 통로(TL,AL)와 평행할 수 있으며, 또는 그 어떤 다른 방향으로도 배치될 수 있다. 이동 통로(TL) 내의 이동 경로들은 분기들(20)(furcation)(물리적 안내부의 경우에는 구조적이거나 또는 물리적 안내부의 사용되지 않는 경우에는 가상적이다)을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 접근 통로(AL,AL1-Ali)로의 경로들은 상기 이동 통로 TL 경로들로부터 합쳐지거나, 분기한다(merge/diverge). 도1a에서 보듯이, 상기 접근 경로들(AL1)(비록 도1a에서는 두 개만이 도시되었지만, 안내로(12)의 접근 통로(AL)는 각 분기(20)에 평행하거나 그리고 또는 경로(TL)를 따라 직렬로(serially) 배치된 경로(AL1, Ali)와 유사한 그 어떤 소망되는 수의 접근 경로들을 가질 수 있다)은 상기 이동 경로(TLI)를 상기 운반 장치들(14)과 스테이션(S)에 대응 스테이션(S)에 서비스를 제공하는 중간 이송부(servicing)(도시않됨) 사이에서 캐리어 전달이 일어나는 인터페이스I과 연결시킨다. 상기 접근 통로(AL) 상의 접근 경로들은 안내 시스템(16)에 의해 형성될 수 있으며, 그리고 물리적 안내부들이 존재하지 않는 경우에는 가상적일 수 있으며, 부분들(S16A)(그리고 전력 공급 수단(18PA))에 의해 형성된 구조적인 것일 수 있으며, 상기 실시예에서는 도1에 도시된 바와 같이 상기 접근 경로의 양쪽 단부들(ends)에 두 개의 입구/출구 부분들을 가질 수 있다. 도1-2에서 보듯이, 접근 경로(AL1-Ali)는 이동 경로(TL1)(상기 운반 장치들(14)은 상기 인터페이스에서 상기 운반 장치로부터 또는 상기 운반 장치 위에서 컨테이너(containers)를 전달시킬 필요 없이 접근 통로(AL) 상으로 이동할 수 있다) 스테이션에 측면 경로 또는 측선(siding)뿐만 아니라 접근 경로를 제 공한다. 그리하여, 운반 장치들은 소망된다면 접근 통로 상에 정지할 수 있다. 또한 작동 불가능한 운반 장치들은 예를 들어, 다른 운반 장치를 사용하거나 또는 수동적으로 접근 통로 상에서 이동될 수 있다. 게다가, 접근 통로는 대기(queuing) 운반 장치에 대하여 버퍼(buffer)가 될 수 있다.
앞서 기재한 것처럼, 적어도 하나의 자율적인 휠 운반 장치(14)가 수동적 안내로(12) 상에 사용된다. 상기 운반 장치(14)는 예를 들어, 마찰 드라이브(friction drive)를 통해 내장 전기 모터(14M)에 의해서 추진될 수 있다. 견인 및/또는 다른 용도들(uses)을 위한 에너지는 울트라(ultra) 축전기 및/또는 배터리 내의 운반 장치에 저장될 수 있거나, 또는 기계적 에너지(예를 들어, 플라이휠로)로 저장될 수 있다. 저장된 에너지를 재충전하는 것은 접촉 또는 비접촉 수단들을 통해서 개별적인 위치(18PD)에서 달성되거나 또는 상기 안내로(18P,18PT,18PA)를 따라 연속적으로 달성된다.
예시적인 실시예에서, 울트라 축전기들(14C)은 급속한 재충전을 위한 그것들의 잠재성에 기인하여 주된 에너지 저장 운반 장치들로 제공될 수 있다. 재충전 동안에, 에너지는 교류의 형태로 안내로(12)로부터 짝을 이룬 접촉부(mating contacts)를 가로질러 전달 장치(14)로 이동된다. DC 접촉 충전에서 통상적인 고장 모드인 아크방전에 대하여 실질적으로 자체 억제가 되기 때문에, AC로 전달하는 것이 DC보다 소망된다. 추가적으로, 접지된 DC 공급부들의 제거와 관련된 재료 비용 및 유지비용을 상당히 절약할 수 있으며, 분배 효율을 개선할 수 있다. 그러나 대안의 실시예에서, DC 전류가 사용될 수 있다.
앞서 기재한 바와 같이, 상기 예시적 실시예에서, 운반 장치 궤도 제어를 위한 위치 피드백은 운반 장치 휠에 엔코더(encoders) 및/또는 리졸버(resolvers)를 사용하고, 안내 시스템(16)의 외부 참조들(예를 들어, 광학적 또는 자기적 엔코딩, 바코드, 기준(fiducial), 레이저 또는 초음파 영역 등)을 사용하여 주기적으로 업데이트하는 연속적 주행기록에 의하여 달성될 수 있다. 도15는 두개의 위치(POS1,POS2) 사이에서 안내되는 운반 장치(14)의 개략적인 평면도이다. 상기 실시예에서, POS2는 상기 안내로의 예시적 인터페이스 스테이션(I)에서 상기 운반 장치의 위치를 나타내며, 최종 위치일 수 있다. 도15에서, POS1로서 식별된 상기 운반 장치의 최초 위치는 안내로의 그 어떤 곳에도 있을 수 있다. 상기 운반 장치의 최초 및 최종 위치들 사이의 경로(PT)가 상기 실시예에서 나타나며, 그리고 그 어떤 적절한 경로가 컨트롤러(300)에 의해서 선택될 수 있다. 상기 컨트롤러는 상기 운반 장치 엔코더 정보로부터 또는 안내 시스템(16)으로부터 또는 그 둘로부터 운반 장치(14)의 최초 위치 POS1을 식별할 수 있다. 상기 컨트롤러는 운반 장치 위치를 계속적으로 모니터할 수 있거나, 또는 예를 들어 위치 POS1에 운반 장치가 도착하면(상기 운반 장치의 주행 기록 정보에 의해서 컨트롤러가 식별하거나, 또는 안내 시스템(16)에 의해서 감지하여) 컨트롤러로 하여금 상기 운반 장치의 위치를 식별하도록 하는 선택적 모니터링을 사용할 수 있다. 상기 컨트롤러는 상기 운반 장치의 목적지(예를 들어, POS2 또는 POS2를 지난 어떤 다른 지점 및 어느 POS2가 중간 지점인지에 관하여)를 식별하고 그리고 경로(PT)를 따라 POS2로 상기 운반 장치가 이동하도록 하는 상기 운반 장치에 대한 조향(steering) 명령들을 보내기 위해 서 적합하게 프로그램될 수 있다. 상기 운반 장치가 경로(PT)를 따라 횡단할 때, 위치 피드백은 앞서 기재한 바와 같이 제공될 수 있다.
도14a-14d는 다른 예시적인 실시예들에 따라서 여러 가지 이동 및 접근 통로들 사이에서 병합하거나 분기되도록 자율적으로 조향이 가능한 운반 장치들을 도시한다. 도14a-14d에서 도시된 상기 운반 장치들(14A-14d)은 전체적으로 서로 유사하며, 그리고 다르게 기재된 경우를 제외하고 도1-2에서 도시된 운반 장치들(14)과 유사하다. 도14a-14d의 예시적 실시예들과 관련하여 상기 운반 장치들(14A-14D)은 실질적으로 또는 거의 홀로노믹(holonomic)이고, 실질적으로 노스커프(no-scuff)의 조향 시스템(14AS,14bS,14CS,14DS)을 구비한다. 도14a에서 도시된 실시예에서, 상기 운반 장치 조향 시스템(14AS)는 스커핑(scuffing) 없이 정밀한 홀로노믹 운동을 제공하기 위해서 네 개의 독립적으로 전력이 주어지고 조향이 가능한 휠들(14AW)를 구비한다. 도14b에서 도시된 실시예는 상기 운반 장치의(양 측부상의) 독립적인 드라이브 휠들 및 자유 캐스터(caster)를 가진다. 도14c에 도시된 예시적인 실시예는 상기 운반 장치(14C)의 한 측면에 두 개의 조향가능한 휠(14CSW)과, 그리고 상기 운반 장치의 다른 쪽 단부에 단일의 중앙 구동 휠(14CDW)를 구비한다. 도14d에서 예시적인 실시예는 두 개의 조향가능한 휠들(14DSW) 및 차동 드라이브 축(14DA) 상의 두 개의 휠들을 구비한다. 대안의 실시예에서, 상기 운반 장치는 그 어떤 다른 소망된 조향 시스템을 구비할 수 있다. 상기 자율적 조향은 상기 운반 장치로 하여금 상기 안내로의 이동 통로 및 접근 통로(TL,AL, 도1-2참조) 사이에서 실질적으로 자유롭게 운동하도록 한다. 이동 통로 및 접근 통로들 사이의 분기 지점의 위치는 (예를 들어 툴 운동을 용이하게 하기 위해서)하구구조의 충돌이 최소한 이거나 또는 전혀 없이, 소망되는 대로 위치될 수 있다. 각 운반 장치는 소망된 목표지점으로 자발적인 라우팅(routing)을 용이하게 하는 설비 맵(map)을 저장하기 위해서 적합한 메모리를 구비한 내장 프로세서(미도시)를 가질 수 있다. 만약 차단된 경로와 조우한다면, 상기 운반 장치는 안내로를 따라서 방해물 주위로 지나도록 , 또는 대안의 경로 또는 안내로를 선택하도록 궤적을 조절하는 능력을 가질 수 있다. 운반 장치들에는 배정 조향(dispatch coordination), 위치 확인, 에러 보고, 및 경로 접근가능성 상태와 같은 목적을 위해 정보를 공유할 수 있도록 다른 운반 장치 또는 기반 스테이션(base station)과 무선 통신하기 위한 무선 통신 운반 장치가 제공될 수 있다. 상기 기재한 바와 같이, 상기 예시적 운반 장치들은 하나 또는 그 이상의 평탄하고, 실질적으로 특징없는(featureless) 표면을 횡단할 수 있으며, - 이상적으로는, 안내로의 자본 투자를 최소화하고 그리고 현존하는 제조설비에 대해 개장을 용이하게 하도록 설비의 바닥을 횡단한다. 이러한 운반 장치들은 반도체 재료 취급에 사용된 전통적인 AGVs(자동 안내 운반 장치들)과는 대조된다. 전형적으로, 통상적인 AGVs는 바닥을 따라 운해행하는 동안에 작동자(operator) 인터페이스 지점들(예들 들어, 300mm 웨이퍼 처리 설비에서 900mm 높이)에서 페이로드(payload)를 로딩(load)하거나 언로딩(unload)한다. 동적인 로딩을 수용하도록, 통상적인 AGVs는 높다; 특히 지진 상황 동안에 기울어지는 것을 방지하기 위해서, 그것들은 무게 중심이 낮도록 디자인되며, 페이로드의 질량보다 더 큰 질량을 가진다. 결과적으로, 강력한 작동자 완전 시스템(robust operator integrity systems) 및 (속도 제한과 같은)성능 제한들이 이용되어 그것들이 사람 작동자들과 적절히 공존할 수 있다. 상기 실시예에서, 상기 운반 장치들(14)은 바닥이나 또는 전용의 안내로 덱(decks) 상에서 단지 지점 대 지점 간의 전달을 위해 사용되도록 의도되며, 그러므로 그것들의(크기 및 질량) 규모는 이송되어야 하는 페이로드의 규모에 근접하며, 그것들을 작동자들에게 극적으로 더욱 친숙하게 한다. 또한 상기 운반 장치들의 작은 크기는 설치 및/또는 서비스 인원들이 상기 운반 장치들을 쉽게 다룰 수 있도록 한다. 도14e를 참조하면, 인간공학을 손상하지 않고 상기 운반 장치의 조향을 허용하도록 폴(pole)을 받아들이는 특징들처럼, (예들 들어, 복구를 위한)수동 조작(manual hanling)을 보조하기 위해서 상기 운반 장치(14e)에 수용 설비를 추가할 수 있다.
상술한 바와 같이, 프로세스 툴의 주변, 또는 더 일반적으로 소스 및 목적지 (S)주변에 접근 통로(또는 측선)(AL)가 제공되는데, 여기에서 운반 장치들(14)이 감속되고, 정지하고, 그리고 필요하다면 캐리어를 전달시킨다. 상기 운반 장치(14)는 고속 이동 통로로부터 접근 통로로 이동하고, 정지 상태로 감속되며, 그러면 상기 운반 장치는 인터페이스I를 경유하여 프로세스 툴, 툴 버퍼, 또는 저장 선반으로 캐리어를 전달한다. 상기 캐리어 전달이 완결될 때, 상기 운반 장치(14)는 상기 접근 통로(AL)에서 가속되며, 그리고 이동 통로(TL)로 병합된다. 상기 이동 통로 (TL)에서, 상기 운반 장치(14)는 상대적으로 일정한 속도로 새로운 목적지와 관련된 이동통로(AL) 상에서 측선(ALl,Ali)으로 직접적으로 이동할 수 있다. 그래서, 접근 통로(AL)는 상기 이동 경로(TL)를 위한 측선들을 제공하고, 그리고 역으로, 상기 접근 경로(AL)에 인접한 상기 이동 경로(TL)의 부분(TLT)은 측선(AL)으로의 우회로를 제공한다.
이제 도3a-3c를 참조하면, 라우팅은 2진의(병합-분기) 경로 선택 전략으로써, 상기 운반 장치(14) 상에 위치한 능동 스위칭 요소(14SW, 14ST)와 함께 달성될 수 있다. 도3a는 상기 운반 장치가 능동 스위칭 요소(14SW, 14ST)를 구비한 실시예를 도시한다. 상기 실시예에서, 상기 운반 장치는 이동 방향(T, A)을 향하는 운반 장치의 단부에 안내 또는 스위칭 요소 (14SW)를 구비한다(비록 상기 운반 장치가 각 단부에 스위칭 요소를 구비할 수 있지만, 하나의 요소(14SW)가 도시되었다). 상기 스위칭 요소(14SW)는 기계적 또는 전기적일 수 있다. 예를 들어, 상기 기계적 스위치는 상기 운반 장치 샤시(chassis)에 피봇가능하게(pivotably) 장착되는 캠 플레이트 또는 캠 롤러에 의해 형성된 것과 같은 캠 표면을 포함할 수 있다. 상기 캠 표면은 작동되거나 또는 수동적일 수 있으며, 그리고 소망된 경로(Tl, ALl, AIi)의 방향으로 상기 캠 표면을 위치시키기 위해서 안내로(12)(도1 참조) 내의 안내 시스템(16)의 안내 표면(S16T, S16A)과 협동 한다(도1 참조). 상기 캠 표면은 적합한 전송 메카니즘 또는 시스템(도시 않됨)에 의해서 조향 시스템(14ST)과 연결된다(예를 들어, 도(14A-14D)에서 도시된 것과 같은 조향 가능한 휠/롤러, 운반 장치가 자기 부상 시스템에 의해 유지되는 경우에 조향가능한 자석들). 상기 소망되는 경로(TL, AL) 상의 운반 장치의 운동을 조향하기 위해서 상기 캠 표면으로부터의 입력은 상기 조향 기어(gear)(14ST)에 기계적 또는 전기적으로 전송된다. 상기 스위칭 요소(14SW)가 전자적인 경우에 있어서, 상기 전자적 안내 수단들(16)으로부 터 소망된 특성들(예를 들어, 자기장, 광 또는 RF 신호)을 감지하기 위해서, 그리고 상기 조향 기어(14ST)로부터의 조향을 이루도록 서보(servo) 또는 그 어떤 다른 적절한 조향 모터 컨트롤러에 의해 처리되는 조향 신호를 발생시키기 위해서 적절한 센서 또는 검출기(detector)가 포함된다. 상기 운반 장치(14) 상의 능동 스위칭 요소(14SW, 14ST)는 상기 운반 장치로 하여금 능동 트랙(track)에 의존하기보다 스위치를 실행하도록 한다. 고장 지점(potential single point of failure)을 제거한다. 또한 그것은 전반적으이것은 네트웨크 일부를 불능화시킬 수 있는 잠재적인 단일 로 최소한의 통신부담으로 분배되거나 또는 집중된 제어를 수용하는 유연성을 제공한다.
도3b는 다른 예시적 실시예를 도시하며, 여기서 이동가능한 스위치들(16W)은 예를 들어 상기 운반 장치들의 복잡성을 최소화하기 위해서 상기 트택에 포함될 수 있다. 도3b에서 도시된 바와 같이, 상기 실시예에서, 상기 안내 시스템(16)은 이동 경로 TL을 따라 분기(20)에 위치하는 스위칭 요소(16SW)를 구비한다. 상기 스위칭 요소(16SW)은 비록 상기 스위칭 요소가 전자적(이동 부분들 없는)일 수 있지만, 기계적 요소로 도시되었다. 예를 들어, 상기 기계적 요소는 적합한 모터 또는 액큐에이터(42)(actuator)에 의해 작동되는 스위치 플레이트 또는 스위치 부재(40)를 구비한다. 상기 스위치 플레이트(40)는, 상기 스위치 플레이트가 상기 운반 장치(14)로 배향시키고/안내하여 이동 통로(TL) 상에서 계속되도록 하는 제1 위치(O)와, 상기 스위치 플레이트가 경로(TL)로부터 그리고 접근 경로(AL)로 상기 운반 장치를 배향하는 제2 위치(P) 사이에서 액큐에이터(42)에 의해서 구동된다. 전자적 스위칭(도시 않됨)은 자기 부상 또는 에어 베어링(air bearing)과 같은 비접촉 수단들을 사용하는 안내로(12)에서 상기 운반 장치가 지지되고 그리고 가로지르는 경우의 실시예에서 사용될 수 있다. 상기 전자적 스위치는 도3b에서 도시된 기계적 스위칭(16SW)과 전자적으로 유사하나, 그러나 이동가능한 스위치 플레이트 대신에, 예를 들어 상기 운반 장치를 이동 통로(TL)을 따라 계속되도록 상기 운반 장치를 배향하거나, 또는 접근 경로(AL) 위에서 이동하도록 동작하는 자기력을 발생시킨다. 가능한 혼성 접근(hybrid approach)은 도3c에서 도시한 것처럼 캠 표면에 부착됨으로써 선택적인 순응 트랙 구간을 편향시키는 운반 장치를 사용하는 것을 포함한다. 상기 예시적인 실시예에서, 안내 수단(16)은 경로 TL,AL을 병합/분기하는 분기(20)에 위치하는 수동적으로 선택가능한 스위치 요소(16SW)를 포함한다. 상기 스위치 요소(16SW)는 (실질적으로 경로(TL)에 정렬된)위치(O)와 (경로 AL로 이동을 위한)위치(P) 사이에서 피봇되거나 또는 이동 가능하다. 또한 상기 안내 수단(16)은 도시된 것처럼 접지 캠 표면을 구비할 수 있다. 상기 운반 장치(14)는 도1의 실시예와 유사하게 스위치 요소(14SW)를 구비하지만, 상기 실시예에서 상기 운반 장치 상의 스위칭 요소(14SW)는 안내로 상에서 상기 스위치(16SW)의 움직임을 야기하도도록 동작하며, 그리하여 상기 운반 장치(14)의 소망된 조향을 이룬다. 여기서 상기 운반 장치 스위칭 요소는 안내로 상의 접지 캠 표면(14G)을 따라가는 캠 종동부(follower) 및 적합한 전동 시스템(14T)에 의해서 캠 종동부(14C)와 연결된 작동 부재(14S)를 구비한다. 상기 작동 부재(14S)(actuation member)는 캠 종동부(14C)로부터의 입력(기계적 또는 다른 것)에 기반하여 위치하며, 그리고 위치(O) 또는 위치(P) 중 어느 하나에 그것을 위치시키도록 안내로(12)의 이동가능한 스위치 요소(16SW)에 차례로 작용한다.
접근 통로로 또는 접근 통로로부터 병합하는 것에 더하여, 운반 장치들은 소스로부터 목적지로의 그것의 경로를 최적화하기 위해서 수렴 이동 통로와 발산 이동 통로 사이에서 변환될 수 있다. 이송량은 도4b-4b 및 5a-5b에서 도시된 바와 같이, 추가적으로 국부적이거나, 또는 폭의 방향으로, 그리고 수직적으로 적층된 평행 안내로(12D, 12L)를 사용하여 증가될 수 있음에 주목하라. 몇 개의 이동 덱(decks)(12U, 12L)을 적층할 수 있으며, 유사하거나 반대의 소망 이동 방향을 가질 수 있다. 도4b-4b,5a-5b에 도시된 실시예에서는, 단지 두개의 덱이 예시적 목적을 위해 도시되었다. 비록 대안의 실시예일지라도, 그 어떤 소망되는 수의 덱이 사용될 수 있다. 덱(12U, 12L)은 각각 상술한 바와 같이 안내면(12)과 실질적으로 유사하다. 이러한 덱은 도시된 바와 같이 서로 인접할 수 있으며, 다른 높이로 배치될 수 있으며 ,예를 들어 하나의 높은 안내면과 하나의 바닥 수준의 안내면이 있을 수 있다. 도5a-5b에서 도시된 실시예에서, 캐리어 전달 개방구는 도5b에서 도시된 것과 같이 상기 덱(12V,12L) 내에 위치하며, 상기 실시예에서, 상기 캐리어 개방구(OP)는 서로 정렬된다. 이것은 상기 상부 덱 상의 운반 장치로 하여금 하부 덱을 통해 캐리어를 전달할 수 있게 한다. 대안의 실시예서는, 단지 하부 덱이 캐리어 개방구를 가질 수 있다.
상술한 예시적 실시예에서 이동 및 접근 통로 사이의 수평적 변위는 이송 경로(운반 장치들이 실질적으로 일정 속도로 소스와 목적지 사이를 이동하는 곳)와 접근 경로(예를 들면, 짐(load)을 전달 및/또는 재장전하기 위해서 운반 장치가 가속/감속 및 정지할 수 있는 곳) 사이에서 소망의 분리를 이루는 단지 하나의 방법이다. 대안의 것들은 이격된 트랙 사이에서 병합하거나, 분기하는 것을 포함하며, 그리고 운반 장치 구조의 일부 또는 전부를 변위시킴으로써 운반 장치들이 소망에 따라서 같은 트랙에 정지된 다른 운반 장치들을 통과할 수 있는 것을 포함한다.
도9a-9e는 다른 개별의 예시적 실시예에 따라, 집적 엘리베이터 메카니즘(itegral elevator mechanism)이 제공된 이송 시스템의 이송 운반 장치(114A-114E)의 개략적인 정면도이다. 다르게 지적된 것을 제외하고, 상기 운반 장치들을 전체적으로 서로 유사하며, 각각은 적어도 하나의 캐리어를 지지할 수 있는 캐리어 지지대(114ACS) 및 상기 캐리어 지지대를 들어올리거나 낮추기 위한 엘리베이터 메카니즘을 구비한다. 도9a에서 도시된 실시예에서, 엘리베이터 메카니즘(114AE)은 상기 지지대를을 들어올리거나 내리기 위해서 감기거나 풀리는 실질적으로 견고한 릴(reel) 부재들을 포함할 수 있다. 도9b에 도시된 실시예에서는, 상기 엘리베이터 메카니즘(114bE)은 상기 운반 장치 프레임과 관련하여 한쪽 단부에서 미끄러질 수 있는 시저링 부재(scissoring members)들을 가질 수 있다. 높이 조절은 모터와 리드 스크류(lead screw)를 통하여 소망하는데로 상기 부재를 시저링함으로써 달성된다. 도9c에 도시된 실시예에서, 상기 엘리베이터(114CE)는 모터 또는 리드 스크류에 의해 구동될 때, 위와 아래로 접을 수 있는 3개 또는 4개의 지점 연결 시스템(point link system)을 구비한다. 도9d에 도시된 실시예에서, 상기 엘리베이터(114DE)는 망원경부 레일(telescoping rail) 또는 컬럼 장치(column arrangement)를 가질 수 있으며, 그리고 도9e에 도시된 실시예에서는, 상기 엘리베이터는 감거나 풀릴수 있는 맞물림 체인 링크(interlocking chain links)을 가질 수 있다. 이해되듯이, 대안의 실시예에서는 그 어떤 적절한 상승 시스템(유체 및/또는 자기적인 시스템을 포함하여)이 사용될 수 있다. 또한 운반 장치들에는 도16a-16c 및 17a-17c)에서 도시한 것과 같이, 상부 및 하부에 엘리베이터 메카니즘이 제공된다. 도16a-16C 및 17A-17C를 참조하면, 운반 장치(214)는 하부 트랙(12L)으로부터 상부 트랙(12U)까지 이송된다. 상기 실시예에서, 상기 운반 장치(214)는 도시된 바와 같이 상부 및 하부 엘리베이터 메카니즘을 가진다는 것을 제외하고 일반적으로 도9a-9e에서 도시된 운반 장치(114A-114E)와 유사하다. 도16b 및 도17b에서 이해되듯이, 하나의 메카니즘은 상부 메카니즘이 상부 휠을 상부 트랙으로 반 만큼 들어올리는 동안에 하부 휠로부터 위로 나머지 절반을 들어올린다. 대안의 실시예에서, 상기 운반 장치는 충분한 도달거리(reach)를 가진 단일의 엘리베이터를 구비할 수 있다. 상부 휠이 상부 트랙에 부착된 후에, 하부 휠이 수축될 수 있으며, 그리고 결과적으로 도16c 및 도17c에서 도시된 구조가 된다. 상부 안내로로부터 하부 안내로로 상기 운반 장치의 이송은 역의 방식으로 수행된다. 이러한 방식에서, 상기 운반 장치는 상부 또는 하부 트랙 중 어느 하나 상에서 방해되는 운반 장치들(impeding vehicles)의 위 또는 아래에서 옮겨다닐 수 있다. 상기 예시적 실시예에서, 상기 운반 장치가 상부 트랙(12U)을 따라 주행할 때는 상기 상부 트랙에 매달린다. 상기 운반 장치 상부 휠은 그 어떤 적절한 수단에 의해서 상부 트랙 위에 유지될 수 있다. 예를 들어, 도18a에서 도시된 예시적 실시예에서 운반 장 치(214')는 자기력에 의해서 상부 트랙으로 부착된다. 상기 실시예에서 상부 트랙은 자성 재료를 포함하며, 그리고 상기 운반 장치는 도12d에 도시된 것과 같이 상기 운반 장치가 상부 트랙에 유지되도록 활성화될 수 있는 자석(214M')(영구 또는 전기적/자기적 자석) 또는 영구/전자기 척(chuck)을 포함한다. 상기 척은 전력 중단의 경우에 상기 트랙 상에 상기 운반 장치를 유지하기 위한 안전 모드를 가진다. 대안의 실시예에서, 상기 운반 장치는 트랙 내에 적합한 자석이 부착된 자성 재료를 포함할 수 있다. 도18은 휠 아래에 지지 표면(12US)에 의해 지지되는 상부 트랙 상의 운반 장치(214')를 도시한다. 도18은 상기 예시적 실시예에서, 하부 트랙에서 상부 트랙으로 전송되는 운반 장치(214'')를 기계적 구조와 함께 도시한 측면도이다. 상부 지지 트랙(12US)은 개방구를 가질 수 있으며, 상부 휠이 상부 지지 트랙과 맞물린 후에 그곳을 통과하고 , 그 후에 하부 휠의 수축이 이어진다. 상부 트랙으로부터 하부 트랙으로 낮추기 위해서, 상기 하부 휠들은 상부 지지 트랙 내의 개방부가 상부 휠을 배치시키기 전에 하부 트랙과 접촉하여 낮춰질 수 있다.
도19a-19c)은 다른 예시적 실시예에 따라, 동일한 트랙 상에 다른 운반 장치(214'')를 통과시키는 운반 장치(214'')를 도시한다. 도19a는 제1 주행 위치 에서 운반 장치(214'')를 도시한다. 도19b는 페이로드를 들어올릴 때 운반 장치(214'')를 도시한다. 페이로드가 들어올려지는 것과 동시에, 상기 휠(214W)은 화살표X'''의 방향에서 바깥쪽으로 이동한다. 이것은 (상기 운반 장치가 앞으로 이동할 때 횡변위 가능한 연동 운반 장치(laterally displaceable linkage)(도시 않됨) 상에 장착될 수 있는)조향 휠(214W)에 의해서 수행될 수 있다. 도19c는 바깥 위치 에 있는 휠을 가진 상부 위치에 있는 운반 장치(214''')를 도시한다. 상기 조건에서, 운반 장치(214''')는 도시된 바와 같이 그것의 휠들 사이에서 운반 장치(214''') 아래를 통과할 수 있다. 이것의 반대편(즉, 반대 위치)은 상부 트랙 상에서 주행하는 운반 장치에 대하여 달성될 수 있다.
대안의 실시예에서, 필요한 경우에 수직적으로 변위되는 트랙 사이에서의 전이는, 도3a-3c에서와 유사하게 수평적 운반 장치 조향 또는 수평적 스위치를 따라 경사로(도1에서 도시한 접근 통로(AL)와 유사하나, 수평적 및 수직적 방향으로 이동 경로(TL)로부터 오프셋을 제공함)를 포함시킴으로서 달성될 수 있다. 상기 경우에서, 운반 장치는 경사로에 병합되며, 소망의 높이로 경사로를 따라가고, 그 후 적절한 이동 덱과 병합된다. 운반 장치들의 그러한 수직 변위가 접근 통로에서 소망되었다면, 도6에 도시된 바와 같은 수직 트랙 스위치가 채용될 수 있다. 상기 경우에서, 상기 수직적 전이는 수직적 오프셋 통로(12U,12L) 사이에서 운반 장치들을 이동시키는 엘리베이터(12E)로 운반 장치(14)를 구동시킴으로써 달성될 수 있다. 이와 같은 엘리베이터는 도6에서 도시된 것과 같이, 상기 운반 장치를 이송하기 위해서 사용되는 구간을 교체하기 위하여 여분의 안내로 덱(12E1-12E3)을 구비할 수 있으며, 따라서 다음의 운반 장치를 위한 이동 경로를 복원시킨다.
상술한 바와 같이, 안내로(12)에는 도1의 화살표(Tl, Al)에서 지적된 디폴트(default) 이동 방향을 제공하는 것이 소망될 수 있으며, 상기 운반 장치(14)는 융통성 있는 노순의 선정(routing) 및 변칙(예를 들어, 방해받은 경로) 취급에 적응하도록 양 방향성 이동 성능을 가질 수 있다. 양 방향성 운동은 전 방향 및 역 방향으로 운반 장치 구동 모터(14M)을 제어함으로써 달성된다. 만약 운반 장치(14)가 불능화되면, 상기 구동 모터는 중립화될 수 있고, 상기 운반 장치는 다른 운반 장치에 의해서 적합한 측선으로 밀거나, 당겨질 수 있다. "견인" 운반 장치는 다른 표준 운반 장치 또는 전용 회복 운반 장치(14R)(도1a 참조)일 수 있다. 어느 경우에 있어서, 상기 견인 운반 장치는 상기 스위칭 요소(14SW)를 무효로하거나 또는 접근 통로로 이송을 강제하기 위해 불능화된 운반 장치를 조향하는 성능을 가진다. 상기 예시적 실시예에서, 이것은 그 어떤 적절한 커플링을 사용한 기계적 맞물림으로 달성될 수 있다(도시 않됨). 대안으로, 다른 운반 장치는 그들의 목적지에 대한 대안의 경로를 선택하거나 그리고/또는 국부(local) 장애물 검출 감지 및 충돌 회피 알고리즘을 사용하여 불능화된 운반 장치 둘레로 조향함으로써 불능화된 운반 장치를 간단히 피할 수 있다.
이제 도10을 참조하면, 다른 예시적 실시예에 따른 안내로(12)의 인터페이스 스테이션(I)에서 운반 장치(314)의 개략적인 정면도를 도시한다. 다르게 지적된 것을 제외하면, 운반 장치(314)는 실질적으로 상술한 운반 장치(14,114,214)와 유사하다. 상기 예시적인 실시예에서, 운반 장치(314)는 동시에 두 개 또는 그 이상의 캐리어(C1,C2)를 유지하는 용량을 가질 수 있다. 비록 상기 운반 장치 용량이 그 어떤 소망되는 수의 캐리어로 될 수 있지만, 예시적 목적을 위해서, 두 개의 캐리어 (C)가 도10에서 도시되었다. 상기 실시예에서, 운반 장치(314)는 일반적으로 ` 추출 직전이나 또는 동시에 하나의 캐리어를 도입한다)이 가능하도록 개방 위치(314Sl, 324S2)를 남긴다. 상기 운반 장치는 운반 장치(314)와 취급 시스 템(handling system) 사이에서 캐리어들의 빠른 교환 전달을 이루도록 툴 스테이션(S)에 위치한 취급 시스템과 인터페이스된다. 상기 실시예에서, 상기 취급 시스템은 상기 캐리어들을 툴 스테이션에서 소망의 버퍼 및/또는 로드 포트 스테이션(load port stations)으로 이송할 수 있다. 상기 캐리어(314)의 지지대(314Sl, 314S2)(상술한 것처럼, 두 개의 지지부가 도시되었지만, 상기 운반 장치는 그 어떤 수의 캐리어 저장 공간을 가질 수 있다)는 측면 접근에 적합하도록 수직적으로 쌓여지거나, 또는 (예를 들면, 상공에 기중기에 의한) 상부 접근을 위해 나란히 쌓일 수 있다. 그 어떤 경우에도, 캐리어는 (예를 들면, 수평적으로 배치된 동적 커플링을 상에 안착되어) 아래로부터 지지될 수 있거나, 또는 상기 캐리어의 상부 또는 측면 상에 특징부들을 사용하여 지지될 수 있다. 예를 들어, 도10에서 도시된 실시예에서, 상기 운반 장치 상의 캐리어 지지부는, 소망된다면 적합한 캐리어들(상술한 바와 같이, 많은 캐리어들 감소시켜)과 협동하여 사용될 수 있는 측면 커플링을 사용하도록 구성된다. 도11은 캐리어(C)의 전면/측면과 결합된 운반 장치(314)(도10참조)의 대표적인 지지대(314S')를 도시한다. 지지부(314S') 및 캐리어 사이에서의 커플링은 상기 캐리어가 툴 스테이션 로드 포트에 정합될 때 사용되는 캐리어의 운동 정합/커플링 전면(face)에 존재할 수 있다. 상기 실시예에서, 상기 캐리어는 개방구가 있는 전면 상에 위치한 정합 특징부들을 가진 전면 개방 캐리어일 수 있다. 이러한 방식으로, 툴 스테이션으로든, 이송 운반 장치 등등으로든 모든 캐리어의 도킹(docking)에 공통으로 사용되는 캐리어에 단일의 정합 세트가 제공된다. 대안의 실시예에서, 상기 캐리어와 운반 장치 상의 캐리어 지지 구조 사이의 커플링 은 캐리어의 그 어떤 소망의 전면/표면에 있을 수 있다. 지지 구조(314Sl)와 캐리어 사이의 상기 커플링(314SC)은 그 어떤 적절한 유형일 수 있다. 예를 들어, 수동 커플링 또는 능동 커플링 시스템은 본원에 참고로서 포함된 미국 특허 출원 "툴 로딩 및 버퍼링 시스템에 기반한 엘리베이터(ELEVATOR- BASED TOOL LOADING AND BUFFERING SYSTEM)" 에 개시된 정하 시스템과 유사하게 사용될 수 있다. 일 예로써, 상기 커플링(314SC)는 상기 캐리어(C) 내의 자기 재료와 상호 작용하는 도12d에서 도시된 영구적인 전자기 척을 포함할 수 있다. 도12a-12c는 다수의 다른 실시예에 따른, 상기 캐리어의 정합 전면에 또는 근접하게 위치하는 자기적 재료 (CAM, CBM, CCM)를 구비한 캐리어(CA, CB, CC)를 도시한다. 상기 영구 전자기 척은 상기 운반 장치 지지 구조(314SC) 내에 위치하며 상기 캐리어 내의 자기 재료의 배치에 적합하도록 배열된다. 상기 척이 활성되면 상기 운반 장치에 캐리어를 부착시키고, 불활성되면 상지 운반 장치 커플링이 해제된다. 어떤 경우에 있어서도, 상술한 상기 지지 구조는 전반적인 자동 하드웨어 복잡성을 최소화하기 위해서 툴 인터페이스 운반 장치들(버퍼, 로드 포트들 등등)과 관련된 운반 장치 안착부(nest) 및 캐리어 안착(nesting) 위치 사이에서 공통적일 수 있다. 이러한 통과(D)은 상기 로드포트 위에 직접적으로 접근 통로가 배치될 수 있게 하며, 그리하여 상승된 안내로에 적합하도록 소망된 통로의 폭을 감소시킨다. 운반 장치에 대하여, 그리고 운반 장치로부터 캐리어를 이송하는 능동 요소들은 상기 운반 장치 또는 짝을 이루는 장비(mating equipment) 상에 놓일 수 있으며, 또는 전달 지점에서 근거할 수 있다.
도8a-8c에서 도시된 예시적 실시예에서, 상기 운반 장치는 툴 로드포트로 직접적으로 구동되어, 운반 장치로부터 로드포트 연결 스테이션까지 캐리어 전달을 위해서 분리된 캐리어 로딩 메카니즘을 제거된다. 상기 도시된 예시적 실시예에서, 상부 및 하부 안내로(12U, 12L)는 상기 툴 로딩 높이의 위 그리고 아래 높이에 위치된다. 상기 상부 및 하부 안내로(12U, 12L) 및 운반 장치들은 상술한 바와 유사하다. 도8a는 안내로(12U, 12L)가 상기 안내로의 양쪽 측면 상에 툴 스테이션(S)과 함께 위치한, TAB의 통로를 통한 단면도를 도시한다. 이러한 배열은 예시적이며, 그 어떤 적절한 배열이 제공될 수 있다. 로드포트는 소망된 높이(예를 들어 위로) 900mm에서 툴 스테이션의 전면에 부착된다. 상기 운반 장치들(214)은 도시된 바와 같이 상기 안내로 상에 위치된다. 상기 실시예에서 상기 안내로는 수직적으로 분리되어 위치하여 하부 및 상부 안내로 상의 운반 장치들이 어느 때에도 서로 간섭하지 않는다. 도1-2와 유사하게, 상기 상부 및 하부 안내로는 각각 도1의 통로(TL)과 유사한 빠른(fast) 통로 또는 이동 통로를 가진다. 상기 실시예에서, 상기 이동/빠른 통로는 중앙 아래에 위치하며, 그리고 운반 장치(214)는 (도1의 접근 통로 AL과 유사한)로드포트 옆의 측선들이 상기 운반 장치(214)를 끌어내도록 사용되는 동안에 고속으로 자유롭게 주행할 수 있다. 도8b는 운반 장치(214L)이 로드 포트에 드러날 때를 도시한다. 운반 장치는 패이로드(C)를 소망에 따라 다수의 포트 위치들 중 어느 위치와도 같은 높이가 되도록 들어올리거나 또는 역으로 내릴 수 있으며, 그에 의해서 그 어떤 소망의 포트 위치로도 접근을 허용한다. 상기 패이로드가 적절한 높이에 있을 때, 상기 로드포트에 위치한 메카니즘은 상기 운반 장치에 대하 여 또는 상기 운반 장치로부터 패이로드를 전달하는데 사용될 수 있다. 유사한 방식으로, 패이로드는 상기 패이로드가 상기 운반 장치로부터 내려지는 것을 제외하고 상부 트랙 상의 운반 장치에 대하여/운반 장치로부터 전달될 수 있다. 상기 실시예에서, 상기 운반 장치의 주행은 상기 패이로드를 정상적으로 후퇴시킴으로써 이루어진다. 비록 단지 하나의 캐리어 패이로드가 도시되었지만, 또한 상술한 바와 같이 상기 운반 장치는 한 번에 하나 이상의 패이로드를 수용할 수 있다.(예를 들어, 다른 것 위에 하나의 패이로드가 있는 경우). 양쪽 패이로드의 위치들은 동시에 움직일 수 있다. 도8c는 예를 들어 세 개의 감용량 캐리어 위치들이 있는 두 개의 로드포트를 구비한 EFEM의 정면도를 도시한다. 하부 트랙(12L) 상의 운반 장치(214Ll)는 제2 레벨로 상승한 그것의 패이로드와 함께 도시되어 있다. 만약 운반 장치 이동이 화살로 Y방향으로 이루어지면, 상부 또는 하부 트랙(12L, 12U) 상의 다른 운반 장치(214L2, 214V)가 잔여 로드포트에 접근할 수 있어서 패이로드를 내려놓거나 또는 집어올리는 것을 알 수 있다. 또한 상부 트랙(12U) 상의 운반 장치(214V)는 하부 트랙 상의 운반 장치(214Ll) 위로 당겨지고, 상기 상부 운반 장치가 위로부터 상기 위치에서 상기 포트에 접근하기 전에 하부 운반 장치가 그것의 패이로드를 후퇴시킬 대기한다. 완결된 패이로드가 제거되고 그리고 운반 장치에 의해 교체될 때, 상기 프로세스 툴은 필요에 따라 그 어떤 다른 위치들 중 하나에 접근한다.
상술한 바와 같이, 안내로(12)는 FAB 내에서 그 어떤 소망의 높이에 위치할 수 있다. 그러한 것은 상기 FAB의 바닥(최소한의 추가적인 하부 구조를 사용하고 그리고 운반 장치에 작동자 접근을 쉽게한다)과, 고가 이송(overhead transportation)을 위해서 SEMI E15 내에서 보유된 상승된 통행 우선권(elevated right-of-way)다. 대안으로 안내로를 다른 편리한 높이에 놓을 수 있다(예를 들면, 상승된 금속 바닥 아래 또는 로드포트 높이 근처에서). 상기 운반 장치들은 그 어떤 위치에서나, 또는 몇 개의 위치에서 안내로 상에 전개될 수 있는 예시적인 유연성을 가진다. 상기와 같은 방식으로 이송 네트워크의 용량 및 적용범위는 특정 시설의 필요에 적합하도록 수정될 수 있다.
이송 시스템과 로딩/버퍼링 툴 스테이션 사이에서 캐리어 "핸드오프"(hand-off)의 보안은 SEMI 기준(E23 및 E84)과 유사하게, 시간적으로 최적화된 병렬 I/O 계획에 의해서 관리된다.
대안으로서, 상기 이송 및 툴 로딩 하드웨어는 국부적으로(locally) 존재하는 안전한 이송을 보증하기 위해서 필요한 모든 감지 및 계산과 함께 집적된 시스템으로서 처급될 수 있다.
도7을 참조하면, 캐리어(C)는, 소망된다면, 프로세스 툴에서의 캐리어의 저장 또는 버퍼링과, FAB 폭의 버퍼링을 제공하기 위해서 하나 또는 그 이상의 접근 통로AL 옆의 위치로 이송될 수 있다.
상기 설명은 단지 본 발명의 예시임을 이해하여야 한다. 여러 가지 대안 및 수정예들이 본 발명에서 벗어나지 않고 당업자 의해서 발명될 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구항의 영역 내에 속하는 모든 대안, 수정예들, 변형예들을 포함하는 것으로 의도된다.
Claims (1)
- 안내로(guideway); 및적어도 하나의 기판을 유지하도록 적합화되고 안내로로부터 지지될 수 있고 안내로를 따라 움직일 수 있는 적어도 하나의 이송 운반 장치를: 포함하고여기서, 상기 안내로는 적어도 하나의 운반 장치를 위한 적어도 하나의 이동 통로 및, 운반 장치가 선택적으로 상기 이동 통로에 접근하고 그로부터 벗어날 수 있게 하는, 이동 통로로부터 오프셋되어 있는 적어도 하나의 접근 통로를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 이송 시스템.
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