[发明专利]物料传输系统以及物料传输方法

说明书

本发明提供了一种物料传输系统以及物料传输方法，该物料传输系统采用一自动运输装置，其具有至少一机械手，且自动运输装置能够自由地沿着任意方向任意路径运动；自动运输装置通过机械手取放至少一个物料盒。由于采用了具有机械手的自动运输装置，取消了传统空中轨道传输系统中的单盒轨道天车和空中轨道的设置，从而克服了传统空中轨道传输系统在设计时的复杂度高、后期调整时的难度高且受限、以及在实际应用中受限的问题。

技术领域

本发明涉及半导体设备技术领域，具体涉及一种物料传输系统及物料传输方法。

背景技术

在一个追求高效率的生产车间里，通常会按照产品的生产工艺、环境要求、厂务要求等因素将工厂划分成数个生产区域。在制造过程中半成品必须在不同的生产区域中交叉穿梭的流动。为了提高生产效率和生产稳定性，工艺工程师通常会在每个生产区域内放置半成品，并且在生产物料的缓存区里安置自动化存储设备，从而确保生产物料的正确快速流动，并且保证不会由于人为因素、设备或者厂务维修等突发状况，造成生产线缺料而停顿生产的重大事故发生。在一个全自动的生产车间里，为提高运输效率，首先将半成品和生产用材料按批次、批量整齐的排放在特别设计的载具内，然后通过自动化传输手段，将“半成品”从上一个工段的生产区域自动传输到下一个工段的生产区域。

传统半导体晶圆厂中，每25片晶圆片放在一个开放式花篮（cassette），或者是密闭式的盒子里，如承载8寸晶圆片的SMIF Pod (Standard Mechanical InterFace Pod) 或者是12寸晶圆片的FOUP(Front Opening Unit Pod）。而且，这些cassettes、SMIF Pods或者FOUP等物料盒集中独立存放在一个大型的全自动存储系统（Stocker）里。通常会在每个生产区域置放一座存储系统，然后通过某种自动传输系统，将半成品的物料盒在Stockers之间通过中央控制系统自动传输。

传统半导体晶圆厂里存储系统之间（stock to stocker）的物料盒传输，或者是设备和存储系统间（stocker to tools）之间的物料盒传输，大多是采用全自动空中轨道传输系统（Over Head Transportation，OHT）来实现的。请参阅图1~图3，图1为传统的空中轨道传输系统中的单盒轨道天车的示意图，图2为传统的空中轨道传输系统中的空中轨道示意图，图3为现有的单盒轨道天车的垂直升降吊丝机构的示意图。在物料盒传输过程中，如图3所示单盒轨道天车利用垂直升降吊丝机构取放物料，如图1所示单盒轨道天车在空中轨道上运行来实现物料盒在存储系统之间的运输或者设备和存储系统之间的运输。每部单盒轨道天车可以承载一个物料盒，经过空中轨道依序传输物料盒。单盒轨道天车到达货架(stocker)或者设备(tool)的工位后，再次如图3所示，经过垂直升降吊丝机构的吊丝将物料盒摆放到设备或者存储设备的工位上。

然而，虽然全自动天车轨道系统技术成熟，为目前半导体晶圆厂里的标准配置，但是，传统空中轨道传输系统也存在有严重而且无法克服的缺点，如下：

首先，由于空中轨道传输系统中物料盒的高速运行，所以，从安全角度考虑，传统空中轨道传输系统基本都是采用单向运输设计，以防止因管控失误或者机械故障，造成严重的对撞事故。因此，传统孔中轨道传输系统的设计，必须要和晶圆厂中设备的网络布局、生产工艺流程、存储槽的规模和数量等因素密切配合，否则会影响空中轨道传输系统的搬运效率。这样为了做好空中轨道传输系统的设计，在建厂初期必须对整个晶圆厂的未来工艺规划、产能要求、和工厂布局等都有完善的规划。无疑大大增加了初期设计成本。

再者，对于晶圆厂来说，一旦生产线扩充、工艺设备调整、或者生产线重新优化布局时，传统空中轨道传输系统会出现修改难、费用昂贵等问题，这也进一步将严重限制企业决策。

并且，传统空中轨道传输系统中，垂直升降吊丝机构是采用垂直升降方式来取放物料盒，需要将垂直吊丝与晶圆盒、或者将晶圆盒与工位进行对位，这导致需要对设备的工位位置精准度的要求严苛，不允许随意变换位置，因此，传统空中轨道传输系统中，限制了对局部工艺或设备的灵活更新，导致对局部工艺或设备的更新缺乏弹性。