一種縮短機械手晶片傳送時間的控制方法與流程
2023-06-05 06:09:56 1
本發明涉及半導體集成電路製造工藝加工過程中機械手傳送晶圓的方法。具體說就是一種縮短上位機和機械手通信時間，從而提高設備產能的一種方法。
背景技術：
目前，在半導體集成電路製造工藝，產能是半導體製造設備評價的核心指標之一，如何縮短晶圓的傳送時間，如何更加快速的完成晶圓的流轉是產能提高的必要條件之一。半導體晶圓傳送機械手傳送晶圓的過程，細分為移動(move)過程，取片(pick)、送片(place)二個子過程：
機械手移動(過程)過程，即機械手從當前位置移動到要取送片的位置的過程。
機械手取片(pick)過程，即機械手從工藝加工單元中取出晶圓的過程,如圖1所示，機械手手指A順序經過位置1、位置2、位置3到位置4完成取片(pick)過程。
機械手送片過程，即機械手向工藝加工單元中送入晶圓的過程，如圖1所示，機械手指A順序經過位置位置4、位置3、位置2到位置1完成取片(place)過程。
晶圓傳送主要由機械手通過以上兩種過程組合完成。通常，取片和放片過程中，都是上位機等待機械手完成整個動作，才認為動作完成，實際上這個過程花費的時間是機械手的實際動作時間加上和上位機通信時間，這個時間大於本發明方法中的相應時間。因為整個設備加工過程都是有取送片過程組成，這種時間的延遲就會影響設備的產能。
發明專利內容
本發明的目的是節省上位機與機械手通信命令時間，加快晶圓傳送，從而提高設備產能。
本發明的具體技術方案如下：一種縮短機械手晶片傳送時間的控制方法，包括以下步驟：
取片過程：
將機械手移動到取片開始位置；
上位機向機械手下達取片命令；
機械手執行取片命令，將機械手末端的託具置於晶圓下方，然 後機械手做垂直向上運動，使晶圓置於託具內；
機械手向上位機發送取片動作完成命令；
機械手返回初始位置，完成取片；
放片過程：
將機械手移動到放片開始位置；
上位機向機械手下達放片命令；
機械手執行放片命令，將託有晶圓的託具置於放片位置上方，然後機械手做垂直向下運動，放置晶圓；
機械手向上位機發送放片動作完成命令；
機械手返回初始位置，完成放片。
所述機械手向上位機發送取片動作完成命令的時間為
Δt取＝K*Dr取/Sp取；
其中，K為校準係數，Dr取為機械手在水平軸R和旋轉軸T構成的水平面中最小工作半徑，Sp取為機械手當前速度。
所述機械手向上位機發送放片動作完成命令的時間為
Δt放＝K*Dr放/Sp放；
其中，K為校準係數，Dr放為機械手在水平軸R和旋轉軸T構成的水平面中最小工作半徑，Sp放為機械手當前速度。
本發明的優點及有益效果是：
1.本發明運用到半導體實際晶圓傳送過程當中去，使得晶圓在傳送過程中提前發送命令返回，節省晶圓傳送時間，縮短機械手一個單周期晶圓傳送的時間，對於設備的產能提高有極大的積極作用。
2.運用在半導體生產設備實際的晶圓傳送過程中，通過縮短上位機與機械手通信時間來縮短機械手取/放片的傳送周期時間，使得晶圓在傳送過程中消耗的時間縮短，對於大型集束式加工工藝設備的產能提高有明顯作用。
附圖說明
圖1為晶圓傳送機械手結構示意圖；
圖2晶圓傳送機械手通信示意圖；
圖3機械手傳送晶圓動作位置示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明方法作詳細描述。
一種縮短上位機與機械手通信時間，縮短機械手傳送周期的方法，如圖1所示，傳送機械手可以在三個自由度R、T、Z上進行對晶圓的傳送，取片、放片的過程來將晶圓從一個晶圓承載位置傳送至下一個承載位置，機械手指A在傳送過程中直接承載晶圓，機械手手臂 B完成沿R方向(水平沿軸方向)移動，機械手臂C完成T(旋轉方向)、Z方向(豎直方向)上的移動，D是機械手本體。設備在生產過程中，由上位機下達指令給機械手，機械手根據指令進行移動晶圓，如圖2所示，以取片(pick)命令為例,上位機下達pick指令F，機械手接收到pick指令，完成pick指令後發送完成反饋信息H，上位機接收後G完成此過程，如圖2所示。
本發明在機械手取片、送片過程中採用提前發送機械手位置結束信號，節省一部分機械手運動時間，達到縮短傳送晶圓時間的目的。具體步驟包含如下：
取片過程：
第一步，將機械手移動到晶圓承載位置；
第二步，上位機下達取片命令，
第三步，機械手執行取片命令，將晶圓E取出，即取片，
第四步，機械手發送動作完成命令；
放片過程：
第一步，將機械手移動到晶圓承載位置；
第二步，上位機向機械手下達放片命令，
第三步，機械手執行放片命令，將晶圓E放到傳送位置，即放片；
第四步，機械手向上位機發送動作完成命令；
所訴提高傳片速度的機械手移動方法，在取片過程的第三步中，機械手從位置1開始，經過位置2、位置3，最後到達位置4，取片過程結束。取片過程只有R，Z軸參與運動。
取片過程中，第四步向上位機發送完成命令的時間是在第三步機械手經位置3向位置4移動過程中，時間Δt取由機械手運行速度和機械手在R，T自由度在水平面最小工作半徑一下決定，公式(1)如下：
Δt取＝K*Dr取/Sp取；
其中，K為校準係數，Dr取為最小工作半徑，Sp取為機械手當前速度。此處K為設定值，取0～100％。
所訴提高傳片速度的機械手移動方法，在放片過程的第三步中，機械手從位置4開始，經過位置3、位置2，最後到達位置1，取片過程結束。放片過程只有R，Z軸參與運動。
放片過程中，第四步向上位機發送完成命令的時間是在第三步機械手經位置2向位置1移動過程中，時間Δt放由機械手運行速度和機械手在R，T自由度在水平面最小工作半徑一下決定，公式(1)如下：
Δt放＝K*Dr放/Sp放；
其中，K為校準係數，Dr放為最小工作半徑，Sp放為機械手當前 速度。此處K為設定值，取0～100％。
圖1中機械手在晶圓傳送的三個過程中的特點是，取片過程中，機械手伸展軸R和垂直軸Z參與運動將晶圓取回；移動過程中，軸垂直軸Z和旋轉軸T參與運動，將機械手運動到取送片的準備位置；送片過程中，機械手伸展軸R和垂直軸Z參與運動將晶圓送出。
傳送晶圓機構如圖1所示，傳送機械手由手指A、手臂B、轉臂C、機體D等4個部件組成；機體D是固定部件，轉臂C在固定在D上；轉臂C、手臂B和手指A構成機械手運動機構；機械手運動機構可以由機體D機構向垂直自由度Z方向運動，轉臂D將運動部件整體沿旋轉自由度T方向旋轉，手臂B帶動手指A向伸展自由度R方向移動；
本發明的機械手傳送方法是這樣實現的：取片、送片過程如圖3所示。
在取片過程中，機械手先移動到位置1，即機械手取片開始位置；位置2是機械手向R軸方向做伸展動作，將手指A(託具)伸到晶圓E的下部；位置3是機械手向Z軸正方向運動，將晶圓E取到手指A中，即晶圓承載位置的上部；位置4是機械手取片終止位置。
在放片過程中，機械手先移動到位置4，即機械手放片開始位置；位置3是機械手向R軸方向做伸展動作，將手指A伸到晶圓E承載位置的上部；位置2是機械手向Z軸負方向運動，將晶圓E放置到晶圓承載位置上；位置1是機械手放片終止位置。
本發明的通信方式如圖2所示：
首先，由上位機下達指令給機械手，機械手根據指令進行移動晶圓，以取片(pick)命令為例,上位機下達pick指令F，機械手接收到pick指令，移動機械手到位置1、位置2、位置3時，就將發送完成反饋信息在H處返回，上位機接收後進行下一次命令。圖中，K是常規情況下，機械手完成一次命令動作所花費的時間；M是採用本發明方法所用的時間；L是節省的時間。圖2中，通常情況下，機械手在動作結束後及J處通知上位機，上位機在I處接收到機械手完成。