TWI415785B - 天車輸送系統與其操作方法 - Google Patents

Description

天車輸送系統與其操作方法

本發明係關於一種天車輸送系統，特別是一種具有影像擷取裝置的天車輸送系統。

隨著半導體工業持續的進展，在超大型積體電路(ultra large scale integrated circuits,ULSI)的開發與設計中，為了符合高密度積體電路之設計趨勢，各式元件之尺寸皆降至奈米等級。並且由於元件不斷的縮小，且相關的電路設計更為繁複，也導致在進行半導體製程時，往往需要進行數以百計的步驟，才能製作出所需的積體電路。對同一批次的晶圓而言，由投片開始至出貨，其間可能需要在數個機台間反覆的傳遞並進行製程。

在現今的製造廠(fab)中，大多以天車輸送系統(overhead hoist transport system)來運送晶圓。天車輸送系統可將裝滿晶圓的前開式晶圓盒(front open united pod,FOUP)夾起，並沿著吊軌(running rail)在各個機台間傳送。當天車夾吊著前開式晶圓盒至所選定的機台時，會先將前開式晶圓盒放置於與機台相鄰的負載埠(load port)上。當前開式晶圓盒正確地安置在負載埠上後，前開式晶圓盒中的晶圓便可進入機台而進行各種半導體製程。

然而，若製造廠因為製程整備等因素而調整機台或者負載埠的位置時，操作人員必須先進行一教導步驟(teaching step)，使得天車輸送系統能掌握新的負載埠位置。習知的教導步驟係將一教導元件(teaching unit)以人工的方式放置在移動過的負載埠上，教導元件會發出訊號以測試負載埠是否對準天車，操作者再根據訊號結果來調整負載埠的位置。一般而言，進行一次教導步驟需耗費5至10分鐘，若需要教導的負載埠很多時，須一一將教導元件放置在負載埠上，將耗費許多時間。再者，在進行教導步驟時，後方的台車也必須停止輸送，整條軌道上的生產流程也隨之停擺，進而影響到了產能，相當不利於生產鏈的管理。

本發明於是提出了一種天車輸送系統，無須以人工來進行教導步驟，可增加天車輸送系統管理的可靠性。

根據本發明之一實施例，本發明提出了一種天車輸送系統的操作方法。首先提供一控制裝置、複數個天車以及一負載埠，其中天車連接於控制裝置，且至少一天車具有一影像擷取裝置。接著進行一教導步驟，利用影像擷取裝置直接偵測負載埠之影像，並將影像之資訊傳遞至控制裝置，最後控制裝置根據影像之資訊判斷該負載埠的位置，並驅使每個天車正確卸下或夾取至少一物件於負載埠上。

根據本發明之另一實施例，本發明提出了一種天車輸送系統的操作方法。首先提供一控制裝置、一天車以及一負載埠，其中天車連接於控制裝置，且天車具有一影像擷取裝置。接著進行一卸下步驟，包含利用影像擷取裝置直接偵測負載埠的一影像，並將影像之資訊傳遞至控制裝置，控制裝置根據影像之資訊判斷負載埠的位置，驅使天車正確卸下一物件至負載埠上。

根據本發明之另一實施例，本發明提出了一種天車輸送系統的操作方法。首先提供一控制裝置、一天車以及一負載埠，其中天車連接於控制裝置，並具有一影像擷取裝置，負載埠上設置有一物件。接著進行一夾取步驟，包含利用影像擷取裝置直接偵測物件的一影像，並將影像之資訊傳遞至控制裝置。控制裝置根據影像之資訊判斷物件的位置，驅使天車正確夾取位於負載埠上之物件。

根據本發明之另一實施例，本發明提出了一種天車輸送系統，用以將一物件輸送至一預定處。天車輸送系統包含一昇降臂；一驅動部連接至昇降臂，驅動部驅使昇降臂於一方向上伸縮；一平台連接至昇降臂，平台用以乘載物件；以及一影像擷取裝置，設置於平台相較於驅動部之另一側。

本發明由於在天車上設置有一影像擷取裝置，因此天車可直接對負載埠的位置進行教導，無須額外的教導元件。並且，天車在卸下/夾取晶圓盒時，亦可以透過此影像擷取裝置，再次確定負載埠的位置是否正確，進而減少運送時的失誤。

為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之數個較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。

請參考第1圖與第2圖，所繪示為本發明天車輸送系統的示意圖。請先參考第1圖，天車輸送系統300包含至少一天車400、一控制元件302、以及一滑軌304。控制元件302例如是一電腦，具有介面可供操作者管理天車輸送系統。天車400連接至控制元件302，並經由控制元件302的指揮沿著滑軌304朝一預定的方向移動(如第1圖所示之x軸)。於本發明較佳實施例中，天車400包含一行駛驅動部402、一橫送驅動部404、一昇降驅動部406、一昇降臂408以及一平台410。行駛驅動部402可提供動力使天車400沿著滑軌304移動(如第1圖中的x軸)；橫送驅動部404可驅動下方之昇降驅動部406、昇降臂408以及平台410沿著水平面上垂直於滑軌304的方向移動(如第1圖中的y軸)；昇降驅動部406可驅動昇降臂408伸縮，使得平台410沿著垂直於滑軌304的方向上移動(如第1圖中的z軸)；平台410則具有一夾取部412，可夾取一物件，例如，晶圓盒。夾取部412以能行使夾取功能為主，例如是機械驅動的鉤夾或可以吸附磁性物質的電磁鐵等。應注意的是，本發明的台車400不限於前述的實施方式，其以能在滑軌304上移動並運送物件為原則。

如第2圖所示，天車400藉由在滑軌304上移動，可以將晶圓盒306運送至一預定地點。晶圓盒306例如是前開式晶圓盒(front open united pod,FOUP)或標準機械介面盒(standard mechanical interfaces,SMIFs)，其內裝載有晶圓308。但需要注意的是，本發明的天車400並不限於僅能運送晶圓盒306，而還可以運送其他可自動化處理的物件，例如是其他產業的原料或裝置。如第2圖所示，若天車400欲將晶圓308運送至機台310進行半導體製程時，天車400會先移動至負載埠500上方，藉由昇降臂408的伸縮而將晶圓盒306安置(load)在負載埠500上。最後，晶圓盒306再經過出入口312而進入機台310中。

在習知技術中，負載埠500的位置必須要透過一教導元件及教導製程，才能使天車400無誤地對準負載埠500，然而這必須透過手動設置教導元件的方式而影響整體生產鏈的運作。本發明之一特點在於，天車400上設置有一影像擷取裝置414，可直接偵測負載埠500的位置。影像擷取裝置414較佳是一攝影鏡頭，例如是具有一電荷耦合元件(charged coupled device,CCD)或互補式金氧半導體(complementary metal oxide semiconductor,CMOS)之攝影鏡頭，但也可以是紅外線等鏡頭。影像擷取裝置414較佳設置在平台410靠近夾取元件412之一側，也就是平台410相較於昇降臂408之另一側上，但也可以位於其他位置，例如在行駛驅動部402上，或橫送驅動部404上，或者是昇降驅動部406上，其以不妨礙天車400正常運作為原則。

請參考第3圖並同時參考第2圖，其中第3圖所繪示為本發明負載埠的平面示意圖。如第3圖所示，負載埠500具有一負載平台502以及複數個機動閥(kinetic pin)504。機動閥504則設置在負載平台502上，主要用以支撐並可以卡合(fit)於晶圓盒306的底部。於本發明較佳實施例中，機動閥504數目為3個，且呈現正三角形的排列。但機動閥504也可以多於3個，且呈現其他形狀的排列。本發明之一特點在於，天車400上的影像擷取裝置414係藉由偵測負載平台502上的機動閥504的影像，來得到負載埠500的位置。請參考第4圖，圖中實線所圍成的三角形A代表影像擷取裝置414所擷取影像中機動閥504的實際位置，而虛線所圍成的三角形B則代表天車400真正對準負載埠500時機動閥504的位置。在進行教導步驟時，控制元件302會根據影像擷取裝置414所拍的影像，來對天車的位置進行校條，例如，調整行駛驅動部402、橫送驅動部404或者昇降驅動部406，使得三角形A與三角形B最後可以重疊。當重疊的時候，天車400即是位於正確的位置，而能夠準確的得知負載埠500的位置。最後，控制元件302會將此一校正好的參數傳遞給所有天車400，使得其他天車400都能精確掌握此負載埠的位置，而能正確卸下/夾取晶圓盒306。

請參考第5圖，所繪示本發明進行操作天車系統與負載埠進行教導步驟時的流程圖。如第5圖所示，首先，從控制元件302設定需要教導的負載埠500(步驟604)，然後移動裝有影像擷取裝置414的天車400至負載埠500上方(步驟606)。以影像擷取裝置414偵測負載埠500的影像(步驟608)，例如偵測機動閥504的影像。接著將負載埠500影像的資訊傳送至控制元件302(步驟610)，根據此影像，控制元件302會判斷負載埠500的位置，並將負載埠500位置之資訊傳送至其他天車400(步驟612)，使得其他天車400皆能知道負載埠500的位置。最後，決定是否還有其他負載埠500的位置需要被教導(步驟614)；若有，則再進行一次步驟606至步驟612的流程；若沒有，則完成整個教導步驟(步驟616)。

由上述第5圖的流程可知，本發明的天車400由於具有影像擷取裝置414，因此在進行教導步驟時毋需使用習知的教導元件，而可以進行即時(real-time)負載埠的定位。若有大量的負載埠500需要被教導，操作者僅需要在控制元件302上設定，天車400即可自動在滑軌304上一一執行教導步驟，中間無須搬運教導元件的時間。甚至，若不僅有一台天車裝有影像擷取裝置414時，還可以同時進行教導步驟，可節省許多時間，且不會影響到整個生產鏈的運作。

於本發明另一實施例中，若大部分的天車400都裝有影像擷取裝置414時，這些天車400不僅可以進行教導步驟，還可以在卸下晶圓盒306或者夾取晶圓盒306時，透過影像擷取裝置414來即時確定負載埠500的位置，以確保每次都能正確卸取晶圓盒306於負載埠500上。請參考第6圖，所繪示為本發明天車輸送系統進行卸下時的流程圖。首先操作者可以透過控制元件302設定晶圓盒306欲到達的負載埠500(步驟702)，然後夾取有該晶圓盒306的天車400會移動至目標負載埠500的上方(步驟704)。天車400上的影像擷取裝置414會即時偵測負載埠500的影像(步驟706)，例如偵測負載埠500上機動閥504的影像。此影像資訊會傳送至控制元件302(步驟708)，並由控制元件302來判斷天車400的位置。控制元件302可直接判斷天車400的位置，或者與教導步驟中的參數來比較位置是否正確(步驟710)。若正確的話，即可將晶圓盒306卸下至目標負載埠500上(步驟714)；若否，則重新進行教導步驟(步驟712)。

而若天車400欲進行夾取位在負載埠500的晶圓盒306時，由於負載埠500上已經有晶圓盒306，因此本實施例中的影像擷取裝置414係偵測晶圓盒306上之堆疊槽307的位置。請參考第7圖，所繪示為本發明晶圓盒與堆疊槽的平面示意圖。如第7圖所示，晶圓盒306為了方便堆疊，因此在其表面上設置有多個堆疊槽307，以利於多個晶圓盒306互相卡合堆疊。於一實施例中，一個晶圓盒306上具有四個堆疊槽307且呈現正方形的排列，但視不同晶圓盒的設計，堆疊槽307的數目與排列方式也可以不同。請參考第8圖，所繪示為本發明天車輸送系統進行夾取時的流程圖。首先操作者藉著控制元件302來設定欲被夾取的晶圓盒306所位於的負載埠500(步驟802)，然後天車400會移動至目標負載埠500的上方(步驟804)。天車400上的影像擷取裝置414會偵測晶圓盒306的影像(步驟806)，例如偵測晶圓盒306上堆疊槽307的影像。此影像資訊會傳送至控制元件302(步驟808)，並由控制元件302來判斷天車400的位置。控制元件302可直接判斷天車400的位置，或者與教導步驟中的參數來比較位置是否正確(步驟810)。若正確的話，即可將晶圓盒306自目標負載埠500上夾取(步驟814)；若否，則重新進行教導步驟(步驟812)。

本發明由於在天車上設置有一影像擷取裝置，因此天車可直接對負載埠的位置進行教導，無須額外的教導元件。並且，天車在卸下/夾取晶圓盒時，亦可以透過此影像擷取裝置，再次確定負載埠的位置是否正確，進而減少運送時的失誤。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

300．．．天車

302．．．控制元件

304．．．滑軌

306．．．晶圓盒

307．．．堆疊槽

308．．．晶圓

310．．．機台

312．．．出入口

400．．．天車

402．．．行駛驅動部

404．．．橫送驅動部

406．．．昇降驅動部

408．．．昇降臂

410．．．平台

412．．．夾取部

414．．．影像擷取裝置

500．．．負載埠

502．．．負載平台

504．．．機動閥

602．．．步驟

604．．．步驟

608．．．步驟

610．．．步驟

612．．．步驟

614．．．步驟

616．．．步驟

700．．．步驟

702．．．步驟

704．．．步驟

706．．．步驟

708．．．步驟

710．．．步驟

712．．．步驟

714．．．步驟

800．．．步驟

802．．．步驟

804．．．步驟

806．．．步驟

808．．．步驟

810．．．步驟

812．．．步驟

814．．．步驟

606．．．步驟

第1圖與第2圖繪示了本發明天車輸送系統的示意圖。

第3圖與第4圖繪示了本發明負載埠的平面示意圖。

第5圖繪示了本發明進行操作天車系統與負載埠進行教導時的流程圖。

第6圖繪示了本發明天車輸送系統進行卸下時的流程圖。

第7圖繪示了本發明晶圓盒與堆疊槽的平面示意圖。

第8圖繪示了本發明天車輸送系統進行夾取時的流程圖。

602．．．步驟

604．．．步驟

606．．．步驟

608．．．步驟

610．．．步驟

612．．．步驟

614．．．步驟

616．．．步驟

Claims (12)

1. 一種天車輸送系統的操作方法，包含：提供一控制裝置、複數個天車以及一負載埠(load port)，其中該等天車連接於該控制裝置，且至少一天車具有一影像擷取裝置；進行一教導(teaching)步驟，利用該影像擷取裝置直接偵測該負載埠之一影像；將該影像之資訊傳遞至該控制裝置；以及該控制裝置根據該影像之資訊判斷該負載埠的位置，以驅使該等天車正確卸下或夾取至少一物件於該負載埠上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之天車輸送系統的操作方法，其中不包含使用教導元件(teaching unit)。
3. 如申請專利範圍第1項所述之天車輸送系統的操作方法，其中該負載埠包含：一負載平台用以負載該物件；以及複數個機動閥(kinetic pin)設置於該負載平台上，在該教導步驟中，該影像擷取裝置係直接偵測該等機動閥的影像。
4. 如申請專利範圍第1項所述之天車輸送系統的操作方法，其中該物件包含前開式晶圓盒(front open united pod,FOUP)或標準機械介面盒(standard mechanical interfaces,SMIFs)。
5. 一種天車輸送系統的操作方法，包含：提供一控制裝置、一天車以及一負載埠，其中該天車連接於該控制裝置，且該天車具有一影像擷取裝置；以及進行一卸下步驟，包含：利用該影像擷取裝置直接偵測該負載埠的一影像；將該影像之資訊傳遞至該控制裝置；以及該控制裝置根據該影像之資訊判斷該負載埠的位置，驅使該天車正確卸下一物件至該負載埠上。
6. 如申請專利範圍第5項所述之天車輸送系統的操作方法，其中該負載埠包含：一負載平台用以負載該物件；以及複數個機動閥設置於該負載平台上，在該卸下步驟中，該影像擷取裝置係直接偵測該等機動閥的位置。
7. 如申請專利範圍第5項所述之天車輸送系統的操作方法，其中該物件包含前開式晶圓盒或標準機械介面盒。
8. 一種天車輸送系統的操作方法，包含：提供一控制裝置、一天車以及一負載埠，其中該天車連接於該控制裝置，並具有一影像擷取裝置，該負載埠上設置有一物件；以及進行一夾取步驟，包含：利用該影像擷取裝置直接偵測該物件的一影像； 將該影像之資訊傳遞至該控制裝置；以及該控制裝置根據該影像之資訊判斷該物件的位置，驅使該天車正確夾取位於該負載埠上之該物件。
9. 申請專利範圍第8項所述之天車輸送系統的操作方法，其中該物件包含複數個堆疊槽位於該物件之表面，在該夾取步驟中，該影像擷取裝置係直接偵測該等堆疊槽的影像。
10. 如申請專利範圍第8項所述之天車輸送系統的操作方法，其中該物件包含前開式晶圓盒或標準機械介面盒。
11. 一種天車輸送系統，用以將一物件輸送至一預定處，該天車輸送系統包含：一昇降臂；一驅動部連接至該昇降臂，該驅動部驅使該昇降臂於一方向上伸縮；一平台連接至該昇降臂，該平台用以乘載該物件；一影像擷取裝置，設置於該平台相較於該驅動部之另一側，該影像擷取裝置用以擷取該預定處之位置，且該預定位置為一負載埠；以及一控制元件，藉由該影像擷取裝置所擷取之影像來控制該驅動部，使得該天車系統可以將該物件輸送至該預定位置。
12. 如申請專利範圍第11項之天車輸送系統，其中該物件包含前開式晶圓盒或標準機械介面盒。