TWI463286B - 用於清潔製造環境中之高效率工件運輸系統及增進於一清潔製造環境中聯合一基於軌道之運輸路徑而操作之一車輛的使用率之方法 - Google Patents

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Description

用於清潔製造環境中之高效率工件運輸系統及增進於一清潔製造環境中聯合一基於軌道之運輸路徑而操作之一車輛的使用率之方法
揭示增進承載一半成品之單軌車輛之產量及使用率的系統及方法；且更特定言之，揭示在一使用非同步輸送線段之單軌工廠系統上邏輯運輸承載一半成品之車輛的系統及方法。
特此主張2007年7月9日申請之臨時專利申請案60/958,773的優先權。
在半導體製造環境中，半成品批次須依序經過一或多個由對彼製程特異性之工具(亦即，製程工具)執行之製程步驟。至所需製程工具且經過所需製程工具之各批次之定序通常為遞歸式的，亦即，一批次可複數次返回同一製程工具。
在過去十年中，半導體製造工業已經歷顯著技術變化。舉例而言，為增加生產力，矽晶圓之直徑自200 mm增至300 mm。因此，歸因於晶圓批次載體之尺寸及重量增加，一稱為FOUP或前開式晶圓盒(front opening unified pod)之塑膠外殼經設計以緊固及安全地固持晶圓且進一步使用機器人搬運系統提供對所儲存之晶圓的接取。
半導體製造商亦同意使物流硬體標準化，選擇在基於倒置安裝之單軌車輛的製程步驟之間運輸晶圓批次之技術。然而，使使用單軌車輛及單軌運輸系統之半導體製造標準化的決策包括若干固有缺陷。
舉例而言，如吾人將設想到，單一、統一技術不可有效滿足現代運輸需要的所有要求。因此，藉由使工業及半導體製造商致力於單一、統一運輸技術，已推動單軌運輸之供應商在彼技術內開發具成本之解決方案，以試圖遵從較高效能之工業需求。
舉例而言，所產生之修改成本可為顯著的，此係由於工廠資產(例如清潔設施及製程設備)極為昂貴。此外，所採用之車輛技術在其傳送工件之能力方面有限。當然，單軌運輸系統設計中固有的為車輛使用率之限制。舉例而言，參看圖1，當前，各車輛可僅載運單一FOUP。此外，在單軌運輸系統之領域內，各車輛當其繞車輛迴路1之線路環行時僅可對FOUP之依序拾取2及傳送或卸下4排程。在拾取點2與卸下點4之間，車輛經歷有用運行3。然而，在傳送4之後及下一拾取2之前，車輛未使用。
因此，在此兩步、線性或準線性製程中，車輛將有時空載運行6，例如在卸下4之後及下一拾取2之前；及/或車輛將有時閒置8，對應於卸下4之後其下一拾取分配之前車輛等待之時間。只要車輛閒置或空載，系統之總體使用率即降低，其影響系統傳送之能力。該等限制之不利作用使半導體製程設備(例如製程工具)之使用率以及半導體產品經所有工廠製程轉運至完工所花費之時間(或更特定言之，週期時間)階梯式下降。
為處理此等缺陷，使用標準化單軌技術需要發現提供更多車輛與增加車輛速度之間的適當平衡。然而，此等解決 方案較昂貴且亦具有實際限制。其主要在於車輛數目或數量與車輛速度負相關。
舉例而言，在某點處，回報遞減法則限制可添加至運輸系統中之車輛的數目。可添加之車輛的數目取決於運輸系統之可用長度、各車輛之轉運速度及無碰撞、停走操作之要求。當在常用軌道上使用較大數目之車輛時，車輛之間的距離減小。因此，車輛速度須降低以確保車輛之間的所得距離提供減速之足夠空間以確保無碰撞、停走操作。簡言之，較高速度因實際減速限制而需要較長停車距離。若必需停車距離較長，則較少車輛可在運輸系統上操作。
因此，將需要藉由將周邊輸送線段整合至標準化單軌運輸系統中而使在標準化單軌運輸系統上操作之離散車輛之效率最大化。有利地，藉由將周邊輸送線段整合至現有運輸技術中，可增進現有系統之效能且可增加車輛使用率及產量。更特定言之，輸送線段提供動態、非同步車輛傳輸點及緩衝點，其可用於使車輛使用率及產量最大化。
揭示在清潔製造環境中增進包括承載一半成品之單軌車輛之現有單軌運輸系統之效能的方式及方法。該等方式及方法包括在一標準單軌運輸系統上提供複數個動態、非同步傳輸點且控制邏輯，以使車輛之效率及使用及整個運輸系統之效率及使用最優化。更特定言之，該等方式及方法包括提供動態、非同步傳輸點以提供主單軌運輸迴路與遠端單軌運輸製程區迴路之間的連通。
本發明藉由參考與圖式相結合之【實施方式】將更完全地理解。
一開始，在清潔半導體環境中之運輸要求的分析顯示半成品批次目的地之空間上及順序上混亂分布。此外，加工必需為遞歸式的。因此，在工廠級別上，為使效率最優化，製造不應配置成線性、依序生產線。
儘管如此，但標準化單軌運輸系統仍為固有低效率之線性或準線性、依序生產線。載運工件載體(例如FOUP)之基於單軌之車輛經單軌運輸網路之線路轉運，執行兩個操作之一：卸下供加工用之工件載體或拾取加工後之工件載體。因此，需要使在清潔製造環境中沿單軌運輸網路之線路運輸工件載體之車輛的效率及使用率最優化之方式及方法。
參看圖2，展示清潔製造環境20。環境20包括與複數個製程區29組合之主要單軌運輸網路或主製程區間迴路10。製程區29中之每一者包括至少一個及較佳複數個沿封閉、製程區內、基於單軌之迴路25安置之製程工具。大堆料機使製程區間迴路10連接至製程區內迴路25。
操作中，為將半成品自第一製程區內迴路25a上之第一位置22運輸至第二製程區內迴路25b上之第二位置24，將工件載體自第一製程區內迴路25a依序運輸至第一堆料機21a，由此處將工件載體沿製程區間迴路10運輸至第二堆料機21b。在第二堆料機21b處，將工件載體沿第二製程區 內迴路25b運輸至第二位置24。
如先前所提及，基於單軌之運輸之線性使各離散車輛受束縛。當然，製程區間迴路10上或製程區內迴路25上之各車輛載運一批次或空載運行。因此，車輛使用率取決於繞主製程區間迴路10或製程區內迴路25環行所需之總時間的何部分致力於點至點運輸批次且取決於總時間之何部分未使用，亦即，閒置或空載運行。
理論上，車輛效率增進及產量最優化可藉由沿各製程區間迴路10及製程區內迴路25配置較大數目之源(拾取)點及目的地(卸下)點以增加上述者之功能完備性來達成。藉由在製程區間迴路10及製程區內迴路25上提供多個額外拾取點及卸下點，各車輛在迴路10或25之單一環行期間執行多個拾取及卸下操作之能力增加。車輛使用率係藉由與未使用之時間量對比使相應車輛用於載運及傳送工件載體之時間量最優化而增強。
此可由其實現之一些例示性方式包括：提供與至少一個及較佳複數個製程區內迴路25連接之非同步輸送線段(圖7及圖8)；提供至少一個跨越製程區間迴路10或製程區內迴路25之輸送分路器(圖4)；提供至少一個沿製程區間迴路10或製程區內迴路25之一部分或多部分的平行輸送線段(圖5及圖6)；及/或提供複數個介於製程區內迴路25與製程設備(製程工具)、儲存裝置(堆料機)及類似物之間的多點界面連接點。此等方式於下文更詳細地討論。一般熟習此項技術者可瞭解，此等實例僅為本文中所教示之增進單軌運輸 網路之車輛使用率及產量之方法的可能應用。
然而，在描述本發明之特定、例示性應用之前，將簡要討論輸送系統。
非同步輸送系統
本發明系統20需要一控制器及動態、自動推進式、軟體或硬體控制之路徑以在系統20之領域內緩衝及/或運輸工件載體(例如FOUP)，以使基於單軌之車輛閒置或空載時間最小化且與此相反，使車輛使用率最優化。藉由提供多個經結構化及經配置以促進工件載體更頻繁及更邏輯化交換之傳輸點，各基於單軌之車輛的運輸能力得以增進，其增加車輛之使用率及效率。一種該路徑為非同步、軟性輸送系統。
題為"Asynchronous Soft Conveyor System"(下文之"'812專利")且歸屬於Middlesex General Industries,Inc.(Woburn,Massachusetts)(MGII)之美國專利第6,047,812號揭示沿分割成離散區之路徑運輸項目或物件之邏輯控制運輸系統，該等項目或物件為例如工件、半成品、工件載體、批次及類似物。有利地，該輸送運輸系統提供無碰撞輸送之"軟性緩衝"。
更特定言之，以引用的方式全部併入本文中之'812專利揭示非同步之軟性輸送，其獨立地運輸項目或物件且以平滑方式開始及終止項目以防止項目彼此撞擊或碰撞之製程及系統。取得專利之MGII輸送系統包括沿輸送路徑移動項目或物件之轉運構件及感測項目或物件何時或是否位於任 何輸送區上之構件。
各輸送區包括複數個輸送段、至少一個感測器、至少一個驅動元件及至少一個輸送區控制器。輸送區及輸送段經結構化及經配置以提供軟性緩衝且向中央控制器提供所感測之資料。驅動元件可為嵌入各輸送區中之磁滯驅動器。諸如嵌入式輸送印刷電路板(PCB)之輸送區控制器基於所感測之位置、工具可用性及其他資料來控制驅動元件之操作狀態，例如向前、倒退、閒置及停止。
根據'812專利之教示的輸送系統分割成多個具有位於各區上之感測器的輸送區。各輸送區之驅動器及各輸送區之感測器經操作以使在任何特定時間僅一個項目佔據一離散輸送區。因此，當第一項目佔據一個輸送區時，若第二項目佔據下一或後繼輸送區，則輸送區之驅動器停止或閒置。
具有上述特徵之輸送元件或輸送元件聚集當與單軌運輸系統相結合使用時包含動態、自動推進式、硬體及/或軟體控制之路徑以為運輸車輛方便起見而引導工件載體，此舉係以使運輸車輛在目的地之間轉運而不載運負載之需要最小化的方式來進行。實現車輛系統運輸能力增加。
分路器方法
參看圖4，展示整合至主製程區間迴路10中之製程區間分路器40。有利地，出於增加載體車輛之效率的目的，可將製程區間分路器40併入現有單軌運輸系統中。更特定言之，製程區間分路器40提供額外交換點，在該等交換點處 可卸下或拾取工件載體，以使製程區間迴路10上之各車輛15之使用率最優化。
因此，製程區間分路器40經設計以藉由提供冗餘動態交換點42及48而增加製程區間車輛15之使用率。製程區間分路器40經結構化及經配置以使製程區間迴路10之一部分或一側連接至製程區間迴路10之另一部分或另一側，進一步提供製程區間迴路10之各部分或各側之間的輸送線段。藉由提供卸下點及拾取點及一捷路，分路器40能使單一車輛15在製程區間迴路10之單一環行或轉運期間執行複數個負載載運任務。儘管與主製程區間迴路10相聯繫描述分路器40之用途，但一般熟習此項技術者可瞭解，分路器40亦可包括於各製程區29之製程區內迴路25上。
各分路器40包括一對動態交換點42及48。動態交換點42包括第一負載點41及第二負載點43。動態交換點48包括第一負載點47及第二負載點49。當車輛15正拾取一工件載體時，受影響之負載點稱作源點。當車輛15正卸下一工件載體時，受影響之負載點稱作目的地點。
僅出於簡便及討論之目的，吾人將假設動態交換點42及48經調適以根據圖4所示之箭頭在其之間單向運輸工件。較佳地，卸下(目的地)點41及49分別安置於拾取(源)點43及47上游，使得在目的地點41或49處卸下工件載體之車輛15可在最近下游源點43及47處即刻拾取可用工件載體。
一般熟習此項技術者可瞭解，動態交換點42及48亦可為雙向的。此外，動態交換點42及48無須位於鄰近或緊接彼 此，而相反地，可沿製程區間迴路10之部分或側以規則或不規則間隔安置。然而，藉由使動態交換點42及48位於鄰近或緊接彼此，若卸下事件下游即刻有拾取事件，則可進一步使閒置及空載運行時間最小化。
製程區間分路器40操作之實例如下。如圖4所示，若待決任務為將工件載體A自堆料機2運輸至堆料機1且將工件載體B自堆料機4運輸至堆料機3，則可使用製程區間分路器40以使單一車輛15在製程區間迴路10之單一環行期間執行兩種運輸。其他方面，而對於分路器40而言，將控制第一車輛15以拾取工件載體A且將其存放於堆料機1處且將控制第二車輛以拾取工件載體B且將其存放於堆料機3處。
更特定言之，車輛控制器可引導最近可用空載車輛15以在堆料機2之I/O埠44處拾取工件載體A且將其運輸至交換點42之目的地點41，其中工件載體A可存放至輸送分路器40上。車輛控制器可接著引導動態交換點42以將工件載體A跨越製程區間迴路10運輸至動態交換點48之源點47，且更特定言之，經由輸送線段45自目的地點41運輸至源點47。
為校正工件載體A之定向，源點47及目的地點41中之至少一者須經結構化及經配置以將工件載體旋轉180度或各者須經結構化及經配置以將工件載體旋轉90度。出於此目的，目的地點41可包括將工作載體傳輸至輸送線段45上之提昇及傳輸區且源點47可包括將工件載體自輸送線段45傳輸至源點47上之提昇及傳輸區。 車輛15將工件載體A成功存放於目的地點41處之後，車輛15持續處於未使用狀態直至其在堆料機4之I/O埠44處拾取工件載體B為止。一般熟習此項技術者可瞭解，若在交換點42之目的地點41下游之源點43處有工件載體，則車輛15可經引導以拾取彼工件載體，進一步減少其未使用狀態之持續時間。
車輛15可接著經引導以將工件載體B運輸至堆料機3之I/O埠44，工件載體B可存放於其中。車輛15將工件載體B成功存放於堆料機3 I/O埠44處之後，車輛15在未使用狀態下行進直至其在源點47處拾取工件載體A為止。最終，車輛15可將工件載體A運輸至堆料機1之I/O埠44，工件載體A存放於其中，完成待決任務。此處，另一方面，一般熟習此項技術者可瞭解，另一車輛15可已在源點47處拾取工件載體A而無須等待卸下其之同一車輛15將其再次拾取。
舉例而言，當單一車輛15用於執行兩個獨立事件，亦即運輸工件載體A及工件載體B時，未使用時間包括交換點42與堆料機4 I/O埠44之間及堆料機3 I/O埠44與交換點48之間的短間隙。與此相反的為兩個由兩個獨立及相異車輛15執行之事件，未使用時間將包括堆料機2之I/O埠44與堆料機4之I/O埠44之間及堆料機3之I/O埠44與堆料機1之I/O埠44之間的間隙。此外，與單一環行對比需要兩個環行。簡言之，藉由提供分路器40，系統20可釋放整個車輛15以用於不相關操作，且此外，以其他方式將對應於堆料機A之I/O埠44與交換點42之間及交換點48與堆料機1之I/O埠44 之間的短轉運路段之未使用時間轉換成可用時間。
因此，藉由在製程區間迴路10上提供多個、互連之交換點42及48，車輛使用率、車輛可用性及系統產量在不添加額外車輛之情況下得以增進。當然，所述操作所需之車輛數目減少一半且仍更有效地使用。
平行輸送線段方法
如圖5及圖6所示，輸送線段亦可有利地沿(亦即，平行於或大體上平行於)製程區間迴路10結構化及配置。此等平行輸送線段允許工件載體臨時排成佇列且重新排序，其提供製程區間迴路10之單一車輛15轉運的更有效使用。一般熟習此項技術者可瞭解，平行線段亦可沿各製程區29之製程區內迴路25而包括，例如緊接各製程工具19。
舉例而言，圖5說明經結構化及經配置以提供動態工具緩衝器50之平行輸送線段。動態工具緩衝器50可鄰近或緊接製程工具19而整合。
動態工具緩衝器50包括由分段輸送緩衝線55互連之存放點52及拾取點54。較佳地，存放點52位於提供進入製程工具19且自其出去之I/O埠56及58及拾取點54下游之製程區間迴路10上。
動態工具緩衝器50經調適以在不影響工件載體12之整體定向的情況下逆轉工件載體12移動之方向。因此，動態工具緩衝器50可包括第一提昇及傳輸裝置，以將工件載體自存放點52移動至輸送緩衝線55上；第一90度轉動裝置51，其經調適以將工件載體12在輸送緩衝線55上行進之方向改 變90度；第二90度轉動裝置53，其經調適以將工件載體12行進之方向再改變90度；及第二提昇及傳輸裝置，以將工件載體12自輸送緩衝線55移動至拾取點54上。
90度轉動裝置51及53亦可經調適以在不改變工件載體12關於主製程區間迴路10之定向的情況下改變工件載體12移動之方向。或者，如圖5所示，每次當工件載體12移動之方向改變90度時，亦可改變工件載體12之定向。此替代方法之唯一要求為工件載體12在存放點52處、I/O埠56及58處及拾取點54處之定向相同。
現將描述動態工具緩衝器50之操作以說明在主製程區間迴路10上提供較大數目之拾取點及目的地點的作用及增加製程區間迴路10上之單一車輛15之單一線路內所發生之後續拾取及卸下事件之數目的作用。其作用在於減少第一拾取及卸下事件與後續拾取及卸下事件之間的空載運行時間及/或閒置時間且增進相應車輛15之使用率。
當車輛15載運其後對在接取I/O埠56及/或58被佔據或以其他方式不可用之特定製程工具19處加工排程之工件載體12時，車輛控制器可替代地引導相應車輛15將工件載體12存放於可緊接I/O埠56及58下游安置之工具緩衝器存放點52處。控制器可接著引導動態工具緩衝器50將所存放之工件載體12運輸至輸送緩衝線55上，此處工件載體12可保持於佇列中直至製程工具19之適當接取I/O埠56或58變成可用為止。
一旦接取I/O埠56或58變成可用，控制器即可引導動態 工具緩衝器50以將工件載體12運輸至拾取點54，此處下一可用車輛15可經引導以拾取工件載體12；將工件載體12運輸至接取I/O埠56或58；且將工件載體12存放於上述者處。
若優先工件需要迅速進入特定製程工具19，則車輛控制器亦可引導製程區間迴路10上之下一可用空載車輛15以拾取當前處於接取I/O埠56處其後於線上之工件載體59。可將受撞擊工件載體59存放於存放點52處，此處其進入或起始輸送緩衝線55上之佇列。車輛控制器可接著引導運輸優先工件載體12之車輛15以將優先工件存放於接取I/O埠56處。
必要時，可藉由引導空載車輛15以依序拾取及卸下分別處於拾取點54及存放點52之受撞擊工件載體59前面之所有工件載體12來將受撞擊工件載體59移動至輸送緩衝線55上之佇列前端或開頭。其將重建在將優先工件載體引入佇列中之前存在之工件載體12的加工次序。
藉由在特定製程工具19之接取I/O埠56及/或58被佔據或以其他方式不可用之時段期間緩衝工件載體12，照慣例可能以其他方式已須等待I/O埠56及/或58變成可用之車輛15無其工件載體12且可進行另一任務，其增加車輛15可用性使用率而無需增加製程區間迴路10上之車輛15之數目。另一方面，一般熟習此項技術者可瞭解，平行工具緩衝器50亦可類似地在安置於製程區內迴路25上而非主製程區間迴路10上之製程工具19處或附近結構化及配置。
圖6展示提供動態堆料埠60之平行輸送線段之另一應用。堆料機18用於臨時儲存工件載體以供將來處理或使用。習知堆料機18包括安置於堆料機18外部且堆料機18中所儲存之所有項目經其進入及退出之單一SEMI標準I/O埠69。通常，單一車輛15可在I/O埠69處卸下工件載體或其可在I/O埠69處拾取工件載體。
如圖6所示，然而，藉由將平行輸送線段65與I/O埠69整合，所得動態堆料埠60能使單一車輛15以最小未使用時間執行存放操作及拾取操作。其作用在於減少同一車輛15之卸下事件與後續拾取之間的空載運行時間及/或閒置時間，其增進相應車輛15之使用率。
舉例而言，車輛控制器可引導車輛15以存放待儲存於位於堆料機18之I/O埠69上游之存放點62處之第一工件載體。隨後，在同一I/O埠69下游，同一車輛15可在拾取點64處拾取第二工件載體。輸送線段65亦可提供緊接存放點62端下游及/或緊接拾取點64端上游之緩衝佇列66。
動態堆料埠60經結構化及經配置以減少車輛在堆料機交換器處之等待時間。儘管自圖6未顯而易見，但I/O埠69及動態堆料埠60安置於主製程區間迴路10之高度下方之某一高度處。
與非標準系統整合方法
視情況，整合單軌運輸系統10可包括包括不同於封閉、單軌運輸迴路之製程區內迴路25的製程區29，例如此項技術中所熟知之自動化或軌道導引車輛(AGV/RGV)系統。具 有AGV/RGV系統80之系統70展示於圖7中。
系統70包括主製程區間迴路10及具有AGV/RGV系統80之製程區29。所展示之製程區29中之AGV/RGV系統80具有複數個各自包括I/O埠85之製程工具19，在該等I/O埠85處AGV/RGV系統80存放及拾取用於加工或用於運輸之工件載體。
互連輸送連接系統75經結構化及經配置以在單軌運輸系統10與AGV/RGV系統80之間運輸工件載體。一般熟習此項技術者可瞭解，儘管以下討論將針對AGV/RGV系統80，但其教示可應用於任何非標準或非傳統製程區轉運系統。
必要地，輸送連接系統75包括上輸送線系統73及下輸送線系統79。上輸送線系統73與單軌運輸系統10操作性連通且下輸送線系統79與AGV/RGV系統80操作性連通。垂直運輸構件77，例如輸送升降機及類似物，連接上輸送線系統73及下輸送線系統79。
上輸送線系統73包括卸下界面72及拾取界面78，工件載體經其由在單軌運輸系統10上循環之車輛15存放或拾取。較佳地，卸下點72安置於拾取點78上游以縮短共用車輛15在卸下事件與拾取事件之間的未使用時間。
U形輸送線段71連接卸下界面72及拾取界面78。輸送段行進之方向由圖7中之箭頭展示。在卸下界面72與拾取界面78之間的某點處，存在一能沿輸送線71水平移動工件載體或藉助於垂直運輸構件77垂直移動之供垂直轉運82之界 面。
類似垂直轉運界面84安置於下輸送線系統79之卸下界面76與拾取界面74之間的某點處且類似地經調適以藉助於垂直運輸構件77垂直移動工件載體或沿下輸送線83水平移動。除工件載體經其存放於AGV/RGV系統80上或由AGV/RGV系統80拾取之卸下界面76及拾取界面74以外，下輸送線系統79亦包括連接卸下界面76及拾取界面74之輸送線83。輸送線段行進之方向由圖7中之箭頭展示。
在製程區間迴路10上提供卸下界面72及拾取界面78之作用在於減少拾取事件與卸下事件之間的空載運行時間及/或閒置時間；釋放車輛15；及增進相應車輛15之使用率。
製程區間至製程區內迴路互連方法
參看圖8，為增進車輛使用率及系統效率，工廠系統20經結構化及經配置以包括複數個製程區29。各製程區29可進一步包括封閉、製程區內單軌迴路25及至少一個製程工具19。根據標準操作程序，製程區內迴路25之車輛15在各種製程工具19之I/O埠44處拾取及卸下工件載體。
出於使主製程區間迴路10域與製程區內迴路25域互連之目的，可將具有複數個交換點之輸送線段98整合至系統20中。舉例而言，圖8中之製程區內輸送線段98包括交換點81及86，在此等點處在主製程區間迴路10上操作之車輛15可存放工件載體12及/或拾取工件載體12。視情況，儘管圖8未展示，但用於存放工件載體12及用於拾取工件載體12之交換點－－類似於卸下交換點81及拾取交換點86－－亦可 提供於製程區間迴路10之另一側上。
交換點81及86可包括至少一個提昇及傳輸接面。提昇及傳輸接面包括固定驅動部分及提昇裝置。固定驅動部分提供推動力以在輸送線段87及88上在流動方向上推進工件載體12。
提昇裝置垂直地充分提昇工件載體以使載體之底表面超出固定驅動部分之影響。提昇裝置可藉由提昇工件載體且將其在此狀態下保持一定時段而緩衝該工件載體或可改變工件載體流動或行進之方向。
單向第一輸送線段87將存放於卸下交換點81處之工件載體12運輸至製程區29之輸送迴路95上之拾取交換點91。單向第二輸送線段88將工件載體自製程區29之輸送迴路95上之卸下交換點93運輸至主製程區間迴路10之拾取交換點86。第一輸送線段87及第二輸送線段88上之箭頭展示各者行進之方向。
輸送線段之複數個輸送段經調適用於自主、無碰撞載體輸送及排成佇列。輸送段可包括直線段、轉動段、升降段、旋轉段、相交節點段及/或提昇及傳輸段。因此，輸送區操作可經結構化及經配置以包括線性驅動、提昇及傳輸、90度旋轉、180度旋轉、垂直上升及垂直下降。
工件載體12可經其由在製程區內迴路25上操作之車輛15拾取或卸下之拾取交換點91及卸下交換點93提供於製程區29之輸送迴路95上之一或多個位置處。輸送迴路95可進一步包括輸送線段特徵，諸如分路器40及動態工具緩衝器 50，其於下文更詳細地描述。
控制器
在已添加複數個交換點及周邊輸送線段之情況下，單軌運輸系統10之控制系統須經調適以控制由複數個交換點及輸送線段可能產生之新功能或可將獨立控制器30耦接至現有控制器以同樣進行控制。
對於大規模製造操作而言，多個工件載體並行及非同步地在系統20上流動至眾多不同目的地，例如製程區內迴路25、製程區間迴路10、製程工具19、動態緩衝器50、輸入埠、輸出埠及類似物。在無足夠控制措施的情況下，該流動將完全混亂。然而，對此配置存在統計效率。
參看圖3，系統20包括經調適或經進一步調適以調整及控制車輛15在主製程區間迴路10上、製程區內迴路25上及輸送線段上轉運且調整及控制車輛15與交換點之間的工件載體交換之控制器30。該調整及控制包括(但不限於)：配置車輛15及輸送線段以控制拾取及卸下操作、分路操作、排成佇列操作、緩衝操作、重新排序操作、工具加工等之時序。
系統控制器30可包括智慧型硬體及/或軟體，其經結構化及經配置以邏輯控制車輛15、製程工具18及來自主製程區間迴路10之周邊裝置的移動及時序，以使主製程區間迴路10上之車輛15的使用及效率最大化。系統控制器30可為單一控制器或複數個子系統控制器32及34，其各自經調適以控制單一子系統，例如製程區間迴路10及/或製程區內 迴路25上之車輛15、交換點、輸送線段及類似物。
主製程區間迴路10與例如分路器40、平行裝置50及製程區內迴路25之周邊裝置之間的交換方案係根據SEMI界面標準來執行。因此，儘管工件載體在輸送線系統或元件之領域中操作，但其移動完全由輸送控制器34控制。然而，當工件載體處於製程區間迴路10或製程區內迴路25之領域中時，其移動由車輛控制系統32控制。說明控制功能之例示性傳輸順序如下。
當運輸工件載體之車輛15接近或出現在製程區間迴路10與製程區內迴路25之間的交換點處時，車輛控制系統32向輸送系統控制器34通報其意欲向所指定之車輛至輸送交換點處傳輸載運已知批次之工件載體以及製程區內迴路25之領域內之彼工件載體之目的地(例如製程工具19)。
輸送控制器34隨後執行標準方案順序，指示車輛15在所指定之車輛至輸送交換點處執行傳輸。傳輸順序完成時，輸送線段將工件載體運輸至相應製程區內迴路25且自相應製程區內迴路25運輸至預先指定之製程工具19用於加工。在預先指定之製程工具19繁忙之情況下，輸送控制器34可替代地將工件載體運輸至動態工具緩衝器50用於臨時儲存直至預先指定之製程工具19變成可用為止。
一旦加工已完成，輸送控制器34即引導在製程區內迴路25上操作之下一可用空載車輛15以拾取所完成之半成品且將工件載體運輸至所指定之輸送至車輛交換點。當工件載體到達所指定之交換點處時，輸送控制器34向車輛系統控 制器32通報在所指定之輸送至車輛交換點處工件載體之可用性。
車輛系統控制器32可接著針對下一可用空載車輛15調整以在所指定之交換點處拾取工件載體，在該交換點處執行與上述傳輸方案順序相反之順序。可接著將工件運輸至下一製程工具19。
網路20之總體操作控制係藉由向中央控制器30提供各車輛15及各輸送線段之工件位置資料信號而達成。中央控制器30編譯此等資料且在對其進行控制演算法下向各車輛15及各輸送線段提供信號用於處理各工件批次。製程工具19及/或其I/O埠亦向中央控制器30提供工具特異性資料，諸如製程工具19之I/O埠被佔據抑或空閒、加工時間等，其亦影響工件批次之最終處理。簡言之，藉由增加主要單軌運輸網路10上之拾取點及目的地點的數目且藉由增加單軌運輸網路上之各車輛之單一線路內所發生之拾取事件及卸下事件的數目，車輛之單一線路內所發生之第一拾取及第一卸下事件與後續拾取及卸下事件之間的空載運行時間及/或閒置時間可得以減少，藉由使車輛之使用率最優化而增加產量。
本文所描述及所說明之部件及步驟之細節、材料及配置方面的許多變化可由熟習此項技術者鑒於上文所含之教示而作出。因此，應瞭解，以下申請專利範圍並不限於本文所揭示之實施例且可包括不同於彼等特定所述者之實施，且應視為如在法律下所允許般寬泛。
1‧‧‧車輛迴路/堆料機
2‧‧‧拾取/拾取點/堆料機
3‧‧‧有用運行/堆料機
4‧‧‧傳送/卸下/卸下點/堆料機
6‧‧‧空載運行
8‧‧‧閒置
10‧‧‧主要單軌運輸網路/主製程區間迴路/製程區間迴路/迴路/整合單軌運輸系統/單軌運輸系統
12‧‧‧工件載體
15‧‧‧車輛/製程區間車輛
18‧‧‧堆料機/製程工具
19‧‧‧製程工具
20‧‧‧清潔製造環境/環境/系統/網路
21a‧‧‧第一堆料機
21b‧‧‧第二堆料機
22‧‧‧第一位置
24‧‧‧第二位置
25‧‧‧封閉、製程區內、基於單軌之迴路/製程區內迴路/迴路/封閉、製程區內單軌迴路
25a‧‧‧第一製程區內迴路
25b‧‧‧第二製程區內迴路
29‧‧‧製程區
30‧‧‧控制器/系統控制器/中央控制器
32‧‧‧子系統控制器/車輛控制系統
34‧‧‧子系統控制器/輸送控制器/輸送系統控制器
40‧‧‧製程區間分路器/分路器/輸送分路器
41‧‧‧第一負載點/卸下點/目的地點
42‧‧‧動態交換點/交換點
43‧‧‧第二負載點/拾取點/源點
44‧‧‧I/O埠
45‧‧‧輸送線段
47‧‧‧第一負載點/拾取點/源點
48‧‧‧動態交換點/交換點
49‧‧‧第二負載點/卸下點/目的地點
50‧‧‧動態工具緩衝器/平行工具緩衝器/動態緩衝器/ 平行裝置
51‧‧‧第一90度轉動裝置/90度轉動裝置
52‧‧‧存放點
53‧‧‧第二90度轉動裝置/90度轉動裝置
54‧‧‧拾取點
55‧‧‧分段輸送緩衝線/輸送緩衝線
56‧‧‧I/O埠/接取I/O埠
58‧‧‧I/O埠/接取I/O埠
59‧‧‧工件載體
60‧‧‧動態堆料埠
62‧‧‧存放點
64‧‧‧拾取點
65‧‧‧平行輸送線段/輸送線段
66‧‧‧緩衝佇列
69‧‧‧單一SEMI標準I/O埠/I/O埠
70‧‧‧系統
71‧‧‧U形輸送線段/輸送線
72‧‧‧卸下界面/卸下點
73‧‧‧上輸送線系統
74‧‧‧拾取界面
75‧‧‧互連輸送連接系統/輸送連接系統
76‧‧‧卸下界面
77‧‧‧垂直運輸構件
78‧‧‧拾取界面/拾取點
79‧‧‧下輸送線系統
80‧‧‧AGV/RGV系統
81‧‧‧交換點/卸下交換點
82‧‧‧垂直轉運
83‧‧‧輸送線
84‧‧‧垂直轉運界面
85‧‧‧I/O埠
86‧‧‧交換點/拾取交換點
87‧‧‧輸送線段/單向第一輸送線段/第一輸送線段
88‧‧‧輸送線段/單向第二輸送線段/第二輸送線段
91‧‧‧拾取交換點
93‧‧‧卸下交換點
95‧‧‧輸送迴路
98‧‧‧輸送線段
A‧‧‧工件載體
B‧‧‧工件載體
圖1展示先前技術之單軌運輸迴路之說明性圖；圖2展示先前技術之具有製程區間及製程區內線之單軌運輸迴路之說明性圖；圖3展示本發明之整合運輸系統之方塊圖；圖4展示本發明之製程區間分路器；圖5展示本發明之動態工具緩衝器；圖6展示本發明之動態堆料埠；圖7展示本發明之使單軌運輸系統連接至自動化或軌道導引車輛系統之輸送線橋；及圖8展示本發明之連接複數個單軌運輸系統之製程區內輸送迴路。
10‧‧‧主要單軌運輸網路/主製程區間迴路/製程區間迴路/迴路/整合單軌運輸系統/單軌運輸系統
18‧‧‧堆料機
19‧‧‧製程工具
20‧‧‧清潔製造環境/環境/系統/網路
25‧‧‧封閉、製程區內、基於單軌之迴路/製程區內迴路/迴路/封閉、製程區內單軌迴路
30‧‧‧控制器/系統控制器/中央控制器
32‧‧‧子系統控制器/車輛控制系統
34‧‧‧子系統控制器/輸送控制器/輸送系統控制器

Claims (16)

  1. 一種用於清潔製造環境中之高效率工件運輸系統，包含：一基於軌道之運輸路徑，配置為一迴路並藉由離散車輛選擇性地通過該間接之運輸路徑，提供間接之工件運輸，各該車輛具有選擇性地運輸一工件之能力；複數個靜態傳輸點，沿該間接之運輸路徑設置，各該靜態傳輸點可為該等離散車輛之其中之一所運輸之一工件之一目的地、該等離散車輛之其中之一所運輸之一工件之一來源、或如上目的地及來源之二者；一輸送運輸路徑，致能直接、非同步之工件運輸；及複數個動態傳輸點，沿該間接之運輸路徑設置，各該動態傳輸點係一介於該間接運輸路徑與該直接運輸路徑之一端之間之介面，其中各該動態傳輸點致使：一工件自該等離散車輛之其中之一至該直接運輸路徑之轉移，及/或一工件自該直接運輸路徑至該等離散車輛之其中之一之轉移，其中該複數個動態傳輸點及直接運輸路徑能致使一工件選擇性地卸載自或負載至通過該間接之運輸路徑之該等離散車輛之其中之一，藉此致使通過該間接之運輸路徑之一車輛之每迴路週期之利用率在與未有該複數個動態傳輸點及直接運輸路徑之情況下該車輛之利用率相比能夠增加，並且 其中各該複數個動態傳輸點致使能對於用於一工件到達一目的地之多重通過路徑作出一選擇。
  2. 如請求項1之系統，其中該等離散車輛係軌道導引車輛，其移動於基於軌道之系統上或懸吊自基於軌道之系統。
  3. 如請求項1之系統，其中該複數個靜態傳輸點之至少其中之一包含一堆料機，其可移動一工件至或自於該堆料機處之通過該間接運輸路徑之該等離散車輛之其中之一，並選擇性地儲存該工件於該堆料機中。
  4. 如請求項3之系統，更包含與該堆料機連通之一另外運輸路徑或一製程工具之其中之一，用以選擇性地交換一工件至且自該堆料機。
  5. 如請求項1之系統，其中該複數個靜態傳輸點之至少其中之一包含一用以於一工件上執行一製造操作之製程工具，該製程工具可接收該工件自或提供該工件至於該製程工具處之通過該間接運輸路徑之該等離散車輛之其中之一。
  6. 如請求項1之系統，其中該複數個靜態傳輸點之每一者係與該間接傳輸路徑機械地整合，並作為由通過該間接運輸路徑之該等離散車輛所運輸之工件之一目的地或來源。
  7. 如請求項1之系統，其中該複數個動態傳輸點之每一者係在該間接傳輸路徑下方，致使一工件自該等離散車輛之其中之一至該直接運輸路徑之轉移，及/或一工件自該 直接運輸路徑至該等離散車輛之其中之一之轉移。
  8. 如請求項1之系統，其中該直接傳輸路徑包含複數、連續地排列之輸送段，該等輸送段經配置以致能達成自主、無碰撞工件輸送聚集及排成佇列。
  9. 如請求項1之系統，其中該運輸系統係經配置，以致通過該間接運輸路徑之該等離散車輛之其中之一，依序通過一經配置以傳輸一工件自該直接運輸路徑至該車輛之第一動態傳輸點、一經配置以傳輸一工件至或自該車輛之靜態傳輸點、及一經配置以傳輸一工件自該車輛至該直接運輸路徑之第二動態傳輸點。
  10. 如請求項1之系統，其中該運輸系統係經配置，以致通過該間接運輸路徑之該等離散車輛之其中之一第一者，依序通過一經配置以傳輸一第一工件自該第一離散車輛至該直接運輸路徑之第一動態傳輸點、一經配置以傳輸一第二工件自該第一靜態傳輸點至該第一離散車輛之第一靜態傳輸點、一經配置以傳輸該第二工件自該第一離散車輛至該第二靜態傳輸點之第二靜態傳輸點、及一經配置以傳輸該第一工件自該直接運輸路徑至該第一離散車輛之第二動態傳輸點。
  11. 一種增進於一清潔製造環境中聯合一基於軌道之運輸路徑而操作之一車輛的使用率之方法，該基於軌道之運輸路徑配置為一迴路並藉由離散車輛選擇性地通過該間接之運輸路徑致能達成間接之工件運輸，各該車輛可選擇性地運輸一工件，複數個靜態傳輸點沿該間接之運輸路 徑設置，各該靜態傳輸點可為該等離散車輛之其中之一所運輸之一工件之一目的地、該等離散車輛之其中之一所運輸之一工件之一來源、或如上目的地及來源之二者，該方法包含：提供一輸送運輸路徑，其致能直接、非同步、自主且無碰撞工件輸送、聚集及排成佇列；沿該間接運輸路徑設置複數個動態傳輸點，各該動態傳輸點係一介於該間接運輸路徑與該直接運輸路徑之一端之間之介面，各該動態傳輸點致使能於通過該間接運輸路徑之該等離散車輛之其中之一與該直接運輸路徑間作一工件之選擇性傳輸，並且致使能對於用於一工件到達一目的地之多重通過路徑作出一選擇；及於沿該間接運輸路徑之一第一位置之該等動態傳輸點之一第一者選擇性地傳輸一工件自通過該間接運輸路徑之該等離散車輛之其中之一至該直接運輸路徑，並且於沿該間接運輸路徑之一第二位置之該等動態傳輸點之一第二者選擇性地傳輸一工件自該直接運輸路徑至通過該間接運輸路徑之該等離散車輛之其中之一，藉此致使通過該間接之運輸路徑之一車輛之每迴路週期之利用率在與未有該直接運輸路徑及該複數個動態傳輸點之情況下該車輛之利用率相比能夠增加。
  12. 如請求項11之方法，其中該等靜態傳輸點之至少其中之一係提供為一堆料機，並且其中該方法更包含選擇性地傳輸一工件於該等離散車輛之其中之一與提供為一堆料 機之該等靜態傳輸點之其中之一之間。
  13. 如請求項12之方法，更包含傳輸該工件於該堆料機及與其連通之一另外運輸路徑或一製程工具之間。
  14. 如請求項11之方法，其中該選擇性地傳輸之步驟更包含於該直接傳輸路徑上接收該工件，並自主地且非同步地傳輸該工件自該直接運輸路徑之一第一端至該直接運輸路徑之一第二端，並緩衝該工件直到該等離散車輛之其中之一空載者到達該分別動態傳輸點，隨之該工件係傳輸自該直接運輸路徑至該車輛。
  15. 如請求項11之方法，更包含以下連續步驟：運送於該間接運輸路徑上之該等離散車輛之其中之一第一者，通過一經配置以選擇性地傳輸一工件自該直接運輸路徑至於該間接運輸路徑上之該等車輛之其中之一之第一動態傳輸點；運送於該間接運輸路徑上之該第一離散車輛，通過一經配置以選擇性地傳輸一工件至或自該第一離散車輛之靜態傳輸點；及運送於該間接運輸路徑上之該第一離散車輛，通過一經配置以選擇性地傳輸一工件自於該間接運輸路徑上之該等車輛之其中之一至該直接運輸路徑之第二動態傳輸點。
  16. 如請求項11之方法，更包含以下連續步驟：運送該間接運輸路徑上之該等離散車輛之其中之一第一者至一第一動態傳輸點，並傳輸一第一工件自該第一 離散車輛至該直接運輸路徑；運送於該間接運輸路徑上之該第一離散車輛至一第一靜態傳輸點，並傳輸一第二工件自該第一靜態傳輸點至該第一離散車輛；運送於該間接運輸路徑上之該第一離散車輛至一第二靜態傳輸點，並傳輸該第二工件自該第一離散車輛至該第二靜態傳輸點；及運送於該間接運輸路徑上之該第一離散車輛至一第二動態傳輸點，並傳輸該第一工件自該間接運輸路徑至該第一離散車輛。
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