CN113363184A - 半导体加工机台、半导体加工系统及晶圆搬运方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种半导体加工机台、半导体加工系统及晶圆搬运方法，所述半导体加工机台包括装载端口、控制单元和位置检测装置，所述装载端口用于装载一晶圆传送盒，所述位置检测装置用于检测所述晶圆传送盒的门的开闭状态，所述控制单元用于根据所述位置检测装置的检测信号控制天车是否对晶圆传送盒进行搬运。该半导体加工系统能够在天车搬运晶圆传送盒之前检测晶圆传送盒的门体是否关闭，从而避免晶圆传送盒搬运过程中造成的盒内晶圆滑落和损坏的问题，提高晶圆搬运的安全性和可靠性，降低生产成本。

Description

半导体加工机台、半导体加工系统及晶圆搬运方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路技术领域，特别涉及一种半导体加工机台、半导体加工系统及晶圆搬运方法。
背景技术
在半导体技术领域中，晶圆完成每一道加工工序之后，都需要将晶圆送达到下一加工机台的装载端口(简称load port)上进行后续操作。此时若使用人工对晶圆进行转移输送，输送效率较低且容易损坏晶圆，因此，现有各类厂商普遍采用自动化物料传输系统(简称AMHS)对晶圆进行转移和搬运。
自动化物料传输系统通常采用天车在各机台之间对晶圆进行搬运，若有些机台的加工任务没有完成，则需先将待加工的晶圆送至晶圆暂存区，等待正在加工的晶圆加工完毕后，再由天车将待加工的晶圆在机台和晶圆暂存区之间进行搬运。而为防止各种污染或静电放电对晶圆的损坏，进行搬运时，普遍将晶圆装入晶圆传送盒(简称FOUP)中，再由天车对晶圆传送盒进行搬运。
然而，现有的自动化物料传输系统仅能检测天车中是否装载晶圆传送盒，机台端也仅能检测晶圆传送盒是否已经装入装载端口中，自动化物料传输系统和机台均无法检测晶圆传送盒是否关闭。如果晶圆传送盒没有关闭，而天车却正常进行搬运，则在搬运过程中晶圆极易从晶圆传送盒中滑落，继而造成晶圆的污染和损坏。
发明内容
为解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种半导体加工机台、半导体加工系统及晶圆搬运方法，该系统能够在天车搬运晶圆传送盒之前检测晶圆传送盒是否关闭，从而避免对晶圆传送盒进行搬运时盒内晶圆滑落的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种半导体加工机台，包括装载端口、控制单元和位置检测装置，所述装载端口用于装载一晶圆传送盒，所述位置检测装置用于检测位于所述装载端口上的所述晶圆传送盒的门的开闭状态；
所述控制单元与所述位置检测装置通信连接，所述控制单元用于根据所述位置检测装置的检测信号控制天车是否对晶圆传送盒进行搬运；其中当所述晶圆传送盒的门处于关闭状态时，所述控制单元用于控制所述天车搬运所述晶圆传送盒；当所述晶圆传送盒的门处于打开状态时，所述控制单元用于控制所述天车不搬运所述晶圆传送盒。
可选的，所述半导体加工机台还包括报警器，所述报警器与所述控制单元通信连接，当所述晶圆传送盒的门处于打开状态时，所述控制单元控制所述报警器报警。
可选的，所述位置检测装置包括至少一个光电传感器，至少一个所述光电传感器设置于所述装载端口上；所述光电传感器包括投光器和受光器，所述投光器和所述受光器分别设置在所述晶圆传送盒的相对两侧；所述投光器用于发出光线，所述受光器用于接收所述投光器发出的光线；
当所述投光器和所述受光器之间传送的光线被所述晶圆传送盒的门阻挡时，所述晶圆传送盒的门处于打开状态；且所述光电传感器向所述控制单元发送第一检测信号，所述控制单元根据所述第一检测信号判断所述晶圆传送盒的门当前处于打开状态；
当所述投光器和所述受光器之间传送的光线未被所述晶圆传送盒的门阻挡时，所述晶圆传送盒的门处于关闭状态，且所述光电传感器向所述控制单元发送第二检测信号，所述控制单元根据所述第二检测信号判断所述晶圆传送盒的门当前处于关闭状态。
可选的，所述装载端口具有一个承载平台，所述晶圆传送盒放置在所述承载平台上，且所述承载平台包括两个相对设置的侧壁，所述投光器和所述受光器分别设置在所述装载端口的所述两个侧壁上。
可选的，所述承载平台还包括与两个所述侧壁邻接的主机台门体，所述投光器和所述受光器设置在所述主机台门体和所述晶圆传送盒的门之间。
可选的，所述光电传感器的数量为两个，两个所述投光器被配置为发出的光线交叉设置，任意一个所述投光器和相对应的一个所述受光器的连线被配置为与处于关闭状态所述晶圆传送盒的门平行。
为实现上述目的，本发明还提供一种半导体加工系统，所述半导体加工系统包括自动化物料传输系统和所述半导体加工机台，所述自动化物料传输系统包括天车和晶圆传送盒，所述半导体加工机台的装载端口用于装载所述晶圆传送盒，所述天车用于搬运所述晶圆传送盒。
为实现上述目的，本发明还提供了一种晶圆搬运方法，所述晶圆搬运方法包括：
将装有晶圆的晶圆传送盒放置于装载端口处；
在搬运之前，检测晶圆传送盒的门是否关闭；
若检测到晶圆传送盒的门已关闭，则控制单元控制天车开始搬运晶圆传送盒；
若检测到晶圆传送盒的门未关闭，则控制单元控制天车不搬运晶圆传送盒。
可选的，所述晶圆搬运方法还包括：
当晶圆传送盒的门未关闭时，所述控制单元控制报警器发出报警。
可选的，利用至少一个光电传感器检测晶圆传送盒的门是否关闭，具体包括以下步骤：
根据所述光电传感器的投光器和受光器之间所传送的光线的状态检测所述晶圆传送盒的门的开闭状态；
当所述投光器和所述受光器之间传送的光线被所述晶圆传送盒的门阻挡时，所述晶圆传送盒的门处于打开状态；
当所述投光器和所述受光器之间传送的光线未被所述晶圆传送盒的门阻挡时，所述晶圆传送盒的门处于关闭状态。
可选的，利用两个所述光电传感器检测晶圆传送盒的门是否关闭，其中，两个所述光电传感器的投光器所发出的光线交叉设置，且任意一个所述投光器和相对应的一个所述受光器的连线与处于关闭状态的所述晶圆传送盒的门平行。
本发明提供的半导体加工机台、半导体加工系统及晶圆搬运方法，能够在天车搬运晶圆传送盒之前检测晶圆传送盒是否关闭，从而避免晶圆传送盒未关闭时就开始搬运造成的盒内晶圆滑落和损坏的问题，提高晶圆搬运的安全性和可靠性，降低报废的风险，降低生产成本，而且结构简单，检测方便且便于实施。
附图说明
图1为本发明一优选实施例中的半导体加工机台的结构后视图；
图2为本发明一优选实施例中的半导体加工机台的结构前视图，其中省略了主机台门体；
图3为本发明一优选实施例中的晶圆搬运方法的工作流程示意图。
其中，附图标记说明如下：
1-晶圆传送盒； 11-门；
12-门锁； 2-装载端口；
21-主机台门体； 22-承载平台；
23-侧壁； 3-位置检测装置；
31-投光器； 32-受光器；
33-光线。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
参考图1和图2，本发明提供一种半导体加工机台，包括装载端口2(简称loadport)、控制单元(未图示)和位置检测装置3，装载端口2用于装载晶圆传送盒1，位置检测装置3可设置在装载端口2上或晶圆传送盒1上，位置检测装置3用于检测晶圆传送盒1的门11的开闭状态。应理解，晶圆传送盒1为一前开式晶圆传送盒，其中晶圆传送盒1的门11即为前门，可以以拆卸或转动的方式打开或关闭。本发明对半导体加工机台的具体类型不作限定，例如为刻蚀机台、沉积机台、涂胶机台等。
所述控制单元与位置检测装置3通信连接。所述控制单元用于根据位置检测装置3的检测信号控制天车(未图示)是否对晶圆传送盒1进行搬运。其中当晶圆传送盒1的门11处于关闭状态时，所述控制单元用于控制天车搬运晶圆传送盒1；当晶圆传送盒1的门11处于打开状态时，所述控制单元用于控制天车不搬运晶圆传送盒1。
本申请的半导体加工机台能够准确地检测晶圆传送盒1的门11是否关闭，从而可防止晶圆传送盒1的门11未关闭时就对晶圆传送盒1进行搬运，从而造成盒内晶圆滑落和损坏的问题，因此，提高晶圆搬运的安全性和可靠性，降低晶圆报废的风险，降低生产成本，而且结构简单，检测方便且便于实施。
在本实施例中，为方便位置检测装置3对晶圆传送盒1的门11的开闭状态进行检测，将位置检测装置3设置在装载端口2上。当然在其他实施例中，位置检测装置3也可设置在晶圆传送盒1上，例如在晶圆传送盒1的门框处设置压力传感器，当压力传感器未受到门11对其的压力时判断晶圆传送盒的门未关闭，反之则判断晶圆传送盒的门关闭。
优选的，所述半导体加工机台还包括报警器(未图示)，所述报警器与所述控制单元通信连接。当晶圆传送盒1的门11处于打开状态时，所述控制单元控制所述报警器报警。报警器的设置可方便操作人员了解晶圆传送盒1的门11还未关闭，同时可通知操作人员关闭晶圆传送盒1，保证晶圆可以安全高效的进入到后续的加工工序。本发明中对报警器的安装位置和报警方式不作限定，例如，可将报警器设置在装载端口2的主机台门体21上，以方便操作人员观察所述报警器。同时，可将所述报警器的报警方式设置为声音报警或灯光报警，即报警器通过声音或者闪烁的灯光提醒操作人员关闭晶圆传送盒1。
本发明对位置检测装置3的种类不作具体限制，包括但不限于光电传感器，例如还可以是压电式传感器、压阻式传感器、磁传感器或其他类型的传感器，也即不限于通过光信号进行检测，还可以通过压力、磁场等方式进行检测。
可选的，位置检测装置3包括至少一个光电传感器，至少一个所述光电传感器设置于装载端口2上。所述光电传感器包括投光器31和受光器32，投光器31和受光器32分别设置在晶圆传送盒1的相对两侧；投光器31用于发出光线33，受光器32用于接收投光器31发出的光线33。当投光器31和受光器32之间传送的光线33被晶圆传送盒1的门11阻挡时，晶圆传送盒1的门11处于打开状态，此时，所述光电传感器向所述控制单元发送第一检测信号，所述控制单元根据所述第一检测信号判断晶圆传送盒1的门11当前处于打开状态；当投光器31和受光器32之间传送的光线33未被晶圆传送盒1的门11阻挡时，晶圆传送盒1的门11处于关闭状态，此时，所述光电传感器向所述控制单元发送第二检测信号，所述控制单元根据所述第二检测信号判断晶圆传送盒1的门11当前处于关闭状态。应理解，第一检测信号不同于第二检测信号，如光线被阻挡时，可发出低电平信号，光线未被阻挡时，可发出高电平信号。
进一步的，装载端口2具有一个承载平台22，承载平台22还包括与两个侧壁23邻接的主机台门体21。主机台门体21与晶圆传送盒1的门11面对面设置。在本申请中，将晶圆传送盒1门11朝向主机台门体21的方向设置为晶圆传送盒1的前部。
在本实施例中，晶圆传送盒1的门11与晶圆传送盒1采用拆卸的方式打开，其中晶圆传送盒1的门11上设置有用于打开或关闭门11的门锁12，当门锁12被打开后，所述门11能够完全的从晶圆传送盒1上拆下。参照图2所示，当所述门11未关闭到位时，所述门11未关闭的部分会朝向晶圆传送盒1的前部突出，此时，若需检测晶圆传送盒1的门11是否关闭，则在晶圆传送盒1的门11未关闭时，只需让投光器31发出的光线33被门11突出的部分所遮挡，即让受光器32不能接收到投光器31发出的光线33，则此时光电传感器会向控制单元发出晶圆传送盒1的门11未关闭的信号(即第一检测信号)，所述控制单元即可控制天车不搬运晶圆传送盒1。此外，当晶圆传送盒1门11以转动的方式打开或关闭时，所述门11打开的部分也会朝向晶圆传送盒1的前部突出，当所述门11的突出部分遮挡投光器31发出的光线33时，所述光电传感器也可检测到晶圆传送盒1的门11未关闭。
进一步地，晶圆传送盒1放置在所述承载平台22上，且承载平台22包括两个相对设置的侧壁23，主机台门体21与两个侧壁23邻接。其中投光器31和受光器32分别设置在装载端口2的两个侧壁23上。若将投光器31和受光器32设置装载端口2的相邻内壁上，由于投光器31发出的光线33与门11存在一定的角度，门11只能在打开到某一个角度范围内才能够遮挡光线33，即所述光电传感器只能在晶圆传送盒1的门11打开到一定角度时检测到门11是否关闭，此时光电传感器对门11关闭状态的检测范围较小。将投光器31和受光器32分别设置在装载端口2的相对两侧壁23上，可以确保投光器31发出的光线33可以在装载端口2中传输较长的距离，从而可最大的程度的对门11是否关闭进行检测，即若门11对光线33的任何一个位置进行遮挡，门11未关闭的情况均可被光电传感器检测到，此时光电传感器可检测到的门11关闭状态的检测范围较大，在投光器31和受光器32设置在适当的位置上时，所述光电传感器可以对晶圆传送盒1的门11开启状态下的所有位置均进行检测。
在本发明的一优选实施例中，投光器31和受光器32设置在主机台门体21和晶圆传送盒1的门11之间。为了使光电传感器检测到门11的开闭状态，所述光线33应能够被已开启的门11所遮挡，即投光器31和受光器32应设置在主机台门体21和晶圆传送盒1的门11之间。较佳的，为了保证光电传感器能够检测到门11打开的所有角度，投光器31和受光器32均应邻近门11设置，以便门11在即将关闭而未关闭的情况下也可被所述光电传感器检测，如此构造，可保证只要晶圆传送盒1的门11处于开启状态，均能被所述光电传感器所检测。
进一步地，所述光电传感器的数量为两个，两个投光器31被配置为发出的光线33交叉设置，任意一个投光器31和相对应的一个受光器32的连线被配置为与处于关闭状态的晶圆传送盒1的门11平行。设置两对投光器31和受光器32，可对光电传感器的检测进行双重保障，保证当其中一个光电传感器检测不准确或其本身发生损坏时，另一光电传感器仍能准确检测门11的关闭状态。优选投光器31和相对应的受光器32的连线与门11平行，此时受光器32能较快接收到投光器31发出的光线33，检测方便快捷。当然，在其他实施例中，投光器31和相对应的受光器32的连线也可与门11不平行。
在本实施例中，投光器31和受光器32设置在门11的相邻位置，并且投光器31与受光器32的连线与处于关闭状态的晶圆传送盒1的门11平行。具体的，两个投光器31分别设置在晶圆传送盒1的左上方和右上方，两个受光器32分别设置在晶圆传送盒1的左下方和右下方。其中，晶圆传送盒1的左上方的投光器31和右下方的受光器32组合为一个光电传感器，晶圆传送盒1的右上方的投光器31和左下方的受光器32组合为另一个光电传感器。当然，在本申请中，所述光电传感器的投光器31和受光器32的相对位置不作限定，投光器31和受光器32的位置只要保证能够检测到晶圆传送盒1的门11的关闭状态即可。如此设置，所述光电传感器能够对晶圆传送盒1的门11的开闭状态进行准确检测，即所述光电传感器可对即将关闭而未关闭的状态下的门11位置进行检测，又能检测到门11打开状态下的所有位置，结构简单、实施方便且测量精确。
本发明还提供一种半导体加工系统，所述半导体加工系统包括自动化物料传输系统和所述半导体加工机台，所述自动化物料传输系统包括天车(未图示)和晶圆传送盒1，所述半导体加工机台的装载端口2用于装载晶圆传送盒1，所述天车用于搬运晶圆传送盒1。优选的，控制单元可根据位置检测装置3检测到的门11打开或关闭的状态控制所述天车开始或停止搬运晶圆传送盒1。
可选的，所述半导体加工机台为多个，所述天车用于在多个半导体加工机台之间搬运晶圆传送盒1。在自动化物料传输系统中，通常采用天车对晶圆传送盒1在各半导体加工机台之间或在半导体加工机台和晶圆暂存区之间进行搬运。为防止各种污染或静电放电可能损坏晶圆，晶圆进行搬运时普遍将晶圆装入晶圆传送盒1中，再由天车对晶圆传送盒1进行搬运。
进一步地，参照图3所示，本发明还提供了一种晶圆搬运方法，包括：
步骤410：将装有晶圆的晶圆传送盒1放置于装载端口2处；具体地，在半导体加工机台完成晶圆加工之后，将晶圆装入晶圆传送盒1并置于装载端口2处，且在搬运之前，检测晶圆传送盒1的门11是否关闭；
步骤420：使用位置检测装置3检测晶圆传送盒1的门11开闭情况，同时所述控制单元收集位置检测装置3的检测信号；
步骤430：所述控制单元根据检测信号判断晶圆传送盒1的门11(即前门)是否关闭，并执行步骤431或432和433；
步骤431：当检测到所述门11已关闭时，所述控制单元控制天车开始搬运晶圆传送盒1；
步骤432：当检测到所述门11未关闭时，所述控制单元控制所报警器发出报警(即机台发出报警)，同时还执行步骤433；
步骤433：当检测到所述门11未关闭时，所述控制单元控制天车停止搬运晶圆传送盒1。
在本实施例中，为使位置检测装置3的结构简单且检测方便，位置检测装置3设置为光电传感器，所述位置检测装置3利用至少一个光电传感器检测晶圆传送盒1的门11是否关闭。根据所述光电传感器的受光器32能否接收到投光器31发出的光线33判断晶圆传送盒1的门11的开闭状态:
当投光器31和受光器32之间传送的光线33被晶圆传送盒1的门11阻挡时，晶圆传送盒1的门11处于打开状态，此时受光器32将门11未关闭的光学信号转换成电信号发送给控制单元，则控制单元通过例如E84通讯协议控制天车不搬运晶圆传送盒1。
当投光器31和受光器32之间传送的光线33未被晶圆传送盒1的门11阻挡时，晶圆传送盒1的门11处于关闭状态，此时受光器32将门11已关闭的光学信号转换成电信号发送给控制单元，则控制单元通过例如E84通讯协议控制天车开始搬运晶圆传送盒1。
本申请对控制单元的种类没有特别的限制，可以是执行逻辑运算的硬件，例如，单片机、微处理器、可编程逻辑控制器(PLC，Programmable Logic Controller)或者现场可编程逻辑门阵列(FPGA，Field-Programmable Gate Array)，或者是在硬件基础上的实现上述功能的软件程序、功能模块、函数、目标库(Object Libraries)或动态链接库(Dynamic-Link Libraries)。应当知晓如何具体实现控制单元与其他设备间的通信。
综上，本发明提供的一种半导体加工机台、半导体加工系统及晶圆搬运方法，能够在天车搬运晶圆传送盒1之前检测晶圆传送盒1是否关闭，从而避免晶圆传送盒1搬运过程中造成的盒内晶圆滑落和损坏的问题，提高晶圆搬运的安全性和可靠性，降低报废的风险，降低生产成本，而且结构简单，检测方便且便于实施。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于本发明的保护范围。

Claims (11)

1.一种半导体加工机台，其特征在于，包括装载端口、控制单元和位置检测装置，所述装载端口用于装载一晶圆传送盒，所述位置检测装置用于检测位于所述装载端口上的所述晶圆传送盒的门的开闭状态；
所述控制单元与所述位置检测装置通信连接，所述控制单元用于根据所述位置检测装置的检测信号控制天车是否对晶圆传送盒进行搬运；其中当所述晶圆传送盒的门处于关闭状态时，所述控制单元用于控制所述天车搬运所述晶圆传送盒；当所述晶圆传送盒的门处于打开状态时，所述控制单元用于控制所述天车不搬运所述晶圆传送盒。
2.如权利要求1所述的半导体加工机台，其特征在于，所述半导体加工机台还包括报警器，所述报警器与所述控制单元通信连接，当所述晶圆传送盒的门处于打开状态时，所述控制单元控制所述报警器报警。
3.如权利要求1或2所述的半导体加工机台，其特征在于，所述位置检测装置包括至少一个光电传感器，至少一个所述光电传感器设置于所述装载端口上；所述光电传感器包括投光器和受光器，所述投光器和所述受光器分别设置在所述晶圆传送盒的相对两侧；所述投光器用于发出光线，所述受光器用于接收所述投光器发出的光线；
当所述投光器和所述受光器之间传送的光线被所述晶圆传送盒的门阻挡时，所述晶圆传送盒的门处于打开状态；且所述光电传感器向所述控制单元发送第一检测信号，所述控制单元根据所述第一检测信号判断所述晶圆传送盒的门当前处于打开状态；
当所述投光器和所述受光器之间传送的光线未被所述晶圆传送盒的门阻挡时，所述晶圆传送盒的门处于关闭状态，且所述光电传感器向所述控制单元发送第二检测信号，所述控制单元根据所述第二检测信号判断所述晶圆传送盒的门当前处于关闭状态。
4.如权利要求3所述的半导体加工机台，其特征在于，所述装载端口具有一个承载平台，所述晶圆传送盒放置在所述承载平台上，且所述承载平台包括两个相对设置的侧壁，所述投光器和所述受光器分别设置在所述装载端口的所述两个侧壁上。
5.如权利要求4所述的半导体加工机台，其特征在于，所述承载平台还包括与两个所述侧壁邻接的主机台门体，所述投光器和所述受光器设置在所述主机台门体和所述晶圆传送盒的门之间。
6.如权利要求5所述的半导体加工机台，其特征在于，所述光电传感器的数量为两个，两个所述投光器被配置为发出的光线交叉设置，任意一个所述投光器和相对应的一个所述受光器的连线被配置为与处于关闭状态所述晶圆传送盒的门平行。
7.一种半导体加工系统，其特征在于，包括自动化物料传输系统和如权利要求1-6中任一项所述的半导体加工机台，所述自动化物料传输系统包括天车和晶圆传送盒，所述半导体加工机台的装载端口用于装载所述晶圆传送盒，所述天车用于搬运所述晶圆传送盒。
8.一种晶圆搬运方法，其特征在于，包括：
将装有晶圆的晶圆传送盒放置于装载端口处；
在搬运之前，检测晶圆传送盒的门是否关闭；
若检测到晶圆传送盒的门已关闭，则控制单元控制天车开始搬运晶圆传送盒；
若检测到晶圆传送盒的门未关闭，则控制单元控制天车不搬运晶圆传送盒。
9.如权利要求8所述的晶圆搬运方法，其特征在于，还包括：
当晶圆传送盒的门未关闭时，所述控制单元控制报警器发出报警。
10.如权利要求8或9所述的晶圆搬运方法，其特征在于，利用至少一个光电传感器检测晶圆传送盒的门是否关闭，具体包括以下步骤：
根据所述光电传感器的投光器和受光器之间所传送的光线的状态检测所述晶圆传送盒的门的开闭状态；
当所述投光器和所述受光器之间传送的光线被所述晶圆传送盒的门阻挡时，所述晶圆传送盒的门处于打开状态；
当所述投光器和所述受光器之间传送的光线未被所述晶圆传送盒的门阻挡时，所述晶圆传送盒的门处于关闭状态。
11.如权利要求10所述的晶圆搬运方法，其特征在于，利用两个所述光电传感器检测晶圆传送盒的门是否关闭，其中，两个所述光电传感器的投光器所发出的光线交叉设置，且任意一个所述投光器和相对应的一个所述受光器的连线与处于关闭状态的所述晶圆传送盒的门平行。
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