CN114334763A - 晶圆传送系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及晶圆制造技术领域，尤其涉及一种晶圆传送系统，包括传动装置、传感检测装置、视觉检测装置和控制装置，控制装置包括运动控制器和工控机，传动装置包括携片机器人；传感检测装置用于检测携片机器人的位置，并向运动控制器发送反馈信号，视觉检测装置用于检测携片机器人的实时位置，并向工控机发送反馈信号，工控机用于接收运动控制器与视觉检测装置发送的反馈信号，并向运动控制器发送控制信号，运动控制器用于接收工控机发送的控制信号并控制携片机器人运动。直接解决运动控制过程中因遇到诸如正逆解错误，通信异常，信号干扰等问题时，晶圆传送无法及时采取智能预判，报警，停车等动作，造成高速撞车的风险、携片机器人受损的问题。

Description

晶圆传送系统

技术领域

本发明涉及晶圆制造技术领域，尤其涉及一种晶圆传送系统。

背景技术

在集成电路晶圆制造过程中，针对晶圆传送系统主要使用的是激光探测周边障碍，从而利用算法调整携带晶圆的机器人的前进方向。由于洁净机器人的运动轨迹被严格规划，运动轨迹的变更可能就会带来气流的变化，从而导致颗粒污染。同时洁净机器人制定指定到达位置要求精度高，并且与周围的限位装置、检测装置等距离严格限制，因为尽管轻微的接触，也可能在后续的例如湿法制程中产生严重的颗粒污染，从而导致晶圆的报废。

因此需要对洁净机器人的运动进行控制，一般情况下，是通过位置反馈装置例如光栅进行检测控制，但该条件下一旦出现问题就必须通过日志进行事后的分析，确定原因。如果遇到比较复杂的正逆问题，就很难准确判断根本原因。而出现正逆解问题时，会产生高速撞车的风险，存在极大的机器人受损的危险，从而导致晶圆制造产能损失及经济损失。

发明内容

本发明提供一种晶圆传送系统，用以解决现有技术中晶圆传送系统遇到比较复杂的正逆问题，很难准确判断根本原因的同时，会产生高速撞车的风险，存在极大的机器人受损的危险，从而导致晶圆制造产能损失及经济损失的缺陷，实现可以直接解决运动控制过程中因遇到正逆解错误，通信异常，信号干扰等问题时，晶圆传送无法及时采取智能预判，报警，停车等动作，造成高速撞车的风险、携片机器人受损的问题的效果。

本发明提供一种晶圆传送系统，包括传动装置、传感检测装置、视觉检测装置和控制装置，所述控制装置包括运动控制器和工控机，所述传动装置包括携片机器人；所述传感检测装置用于检测所述携片机器人的位置，并向所述运动控制器发送反馈信号，所述视觉检测装置用于检测所述携片机器人的实时位置，并向所述工控机发送反馈信号，所述工控机用于接收所述运动控制器与所述视觉检测装置发送的反馈信号，并向所述运动控制器发送控制信号，所述运动控制器用于接收所述工控机发送的控制信号并控制所述携片机器人运动。

根据本发明提供的一种晶圆传送系统，所述视觉检测装置包括图像采集器和图像处理器，所述图像采集器用于获取所述携片机器人与晶圆的图像，并向所述图像处理器发送图像信号，所述图像处理器用于处理分析所述图像采集器发送的图像信号，并向所述工控机发送反馈信号。

根据本发明提供的一种晶圆传送系统，所述图像采集器用于向所述工控机发送图像信号，所述工控机用于接收所述图像采集器发送的图像信号并记录存储。

根据本发明提供的一种晶圆传送系统，所述图像采集器包括工业相机。

根据本发明提供的一种晶圆传送系统，所述图像处理器还用于根据所述传动装置上事故发生位置进行深度学习，获得事故发生位置的事故发生概率。

根据本发明提供的一种晶圆传送系统，所述传感检测装置包括光栅和码盘。

根据本发明提供的一种晶圆传送系统，所述图像采集器至少为两个，且设置于所述传动装置的上方。

根据本发明提供的一种晶圆传送系统，所述传动装置包括第一运动工位和第二运动工位，所述图像采集器设置于所述第一运动工位和所述第二运动工位之间位置的上方。

根据本发明提供的一种晶圆传送系统，所述传动装置包括电机，所述图像采集器设置于所述电机上方。

本发明提供的晶圆传送系统，携片机器人用于夹取晶圆放置或移动，实现晶圆传送的动作，在传送过程中，通过传感检测装置与视觉检测装置的双检测系统，对晶圆在晶圆传送系统中的传送过程进行跟踪。工控机发送控制信号至运动控制器，运动控制器下达动作位置指令控制携片机器人动作，一般情况下，传感检测装置对携片机器人的动作位置进行检测，在传感检测装置检测范围内若传动装置出现故障使携片机器任动作位置异常，传感检测装置发送反馈信号至动作控制器，动作控制器处理信号发送至工控机，工控机再发送控制信号至动作控制器，动作控制器下达停机指令控制携片机器人停止动作。

特殊情况下，当携片机器人突发故障，运动位置超出传感检测装置的检测范围，传感检测装置无法及时反馈故障信息时，视觉检测装置通过对携片机器人的实时位置拍摄，通过图像处理分析技术将反馈信号发送至工控机，工控机能够及时处理反馈信号，并且发送控制信号至运动控制器，运动控制下达停机指令控制携片机器人停止动作。

通过设置视觉检测装置对携片机器人的位置进行实时监测，并且与运动控制器的预设轨迹数据做实时对比，可以直接解决运动控制过程中因遇到诸如正逆解错误，通信异常，信号干扰等问题时，晶圆传送无法及时采取智能预判，报警，停车等动作，造成高速撞车的风险、携片机器人受损的问题。进而保证集成电路晶圆的制造产能，避免造成可能的经济损失，在传统的晶圆传送运动控制基础上实现具备智能预判，报警等的晶圆传送系统。同时，视觉检测装置直接将反馈信号发送至工控机，能够实现更快的通讯连接以及对携片机器人做出控制响应。通过传感检测装置与视觉检测装置并行应用于晶圆传送过程中，能够为晶圆传送的安全性、故障停车的及时性提供双重保障。

除了上面所描述的本发明解决的技术问题、构成的技术方案的技术特征以及有这些技术方案的技术特征所带来的优点之外，本发明的其他技术特征及这些技术特征带来的优点，将结合附图作出进一步说明，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的晶圆传送系统的结构示意图；

图2是本发明提供的晶圆传送系统的控制流程示意图；

附图标记：

100、传动装置；110、携片机器人；120、第一运动工位；130、第二运动工位；140、电机；

200、传感检测装置；

300、视觉检测装置；310、图像采集器；320、图像处理器；

400、控制装置；410、运动控制器；420、工控机；

500、晶圆；600、晶圆载物台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，在本发明实施例的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上，“若干个”、“若干根”、“若干组”的含义是一个或一个以上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1和图2所示，本发明实施例提供的晶圆传送系统，包括传动装置100、传感检测装置200、视觉检测装置300和控制装置400，控制装置400包括运动控制器410和工控机420，传动装置100包括携片机器人110；传感检测装置200用于检测携片机器人110的位置，并向运动控制器410发送反馈信号，视觉检测装置300用于检测携片机器人110的实时位置，并向工控机420发送反馈信号，工控机420用于接收运动控制器410与视觉检测装置300发送的反馈信号，并向运动控制器410发送控制信号，运动控制器410用于接收工控机420发送的控制信号并控制携片机器人110运动。

本发明实施例的晶圆传送系统，携片机器人110用于夹取晶圆500放置或移动，实现晶圆500传送的动作，在传送过程中，通过传感检测装置200与视觉检测装置300的双检测系统，对晶圆500在晶圆传送系统中的传送过程进行跟踪。工控机420发送控制信号至运动控制器410，运动控制器410下达动作位置指令控制携片机器人110动作，一般情况下，传感检测装置200对携片机器人110的动作位置进行检测，在传感检测装置200检测范围内若传动装置100出现故障使携片机器任动作位置异常，传感检测装置200发送反馈信号至动作控制器，动作控制器处理信号发送至工控机420，工控机420再发送控制信号至动作控制器，动作控制器下达停机指令控制携片机器人110停止动作。

特殊情况下，当携片机器人110突发故障，运动位置超出传感检测装置200的检测范围，传感检测装置200无法及时反馈故障信息时，视觉检测装置300通过对携片机器人110的实时位置拍摄，通过图像处理分析技术将反馈信号发送至工控机420，工控机420能够及时处理反馈信号，并且发送控制信号至运动控制器410，运动控制下达停机指令控制携片机器人110停止动作。

通过设置视觉检测装置300对携片机器人110的位置进行实时监测，并且与运动控制器410的预设轨迹数据做实时对比，可以直接解决运动控制过程中因遇到正逆解错误，通信异常，信号干扰等问题时，晶圆500传送无法及时采取智能预判，报警，停车等动作，造成高速撞车的风险、携片机器人110受损的问题。进而保证集成电路晶圆500的制造产能，避免造成可能的经济损失，在传统的晶圆500传送运动控制基础上实现具备智能预判，报警等的晶圆传送系统。同时，视觉检测装置300直接将反馈信号发送至工控机420，能够实现更快的通讯连接以及对携片机器人110做出控制响应。通过传感检测装置200与视觉检测装置300并行应用于晶圆传送过程中，能够为晶圆传送的安全性、故障停车的及时性提供双重保障。

本实施例中，携片机器人110可采用洁净机械手，洁净机械手通过手叉移动晶圆500。

根据本发明提供的一个实施例，视觉检测装置300包括图像采集器310和图像处理器320，图像采集器310用于获取携片机器人110与晶圆500的图像，并向图像处理器320发送图像信号，图像处理器320用于处理分析图像采集器310发送的图像信号，并向工控机420发送反馈信号。本实施例中，图像采集器310可在携片机器人110运动过程中，对携片机器人110与晶圆500进行实时拍摄，拍摄获取的图像信号发送至图像处理器320，图像处理器320通过图片处理技术提取图像中的特征值，能够获取特征点的位移参数，通过拍摄的帧数获取时间，计算出运动速度、加速度、位置等关键信息，同时与预设运动位置参数信息的实时对比分析，从而判断是否符合预设运动位置的要求，并生成反馈信号发送至工控机420。一旦运动控制出现问题，即判断出不符合预设运动位置的要求，则工控机420可以根据图像处理器320中的判断进行及时预警和刹车动作。工控机420在给运动控制器410发送要求动作和位置控制信号的同时，也将控制信号发送给图像处理器320，以使图像处理器320获得预设运动位置的参数要求。

根据本发明提供的一个实施例，图像采集器310用于向工控机420发送图像信号，工控机420用于接收图像采集器310发送的图像信号并记录存储。本实施例中，图像采集器310可在携片机器人110运动过程中，对携片机器人110与晶圆500进行实时拍摄，拍摄获取的图像信号除了发送至图像处理器320，还会直接发送至工控机420，工控机420获取实时图像信息进行记录储存，在因事故情况发生后，工作人员可调取该图像信息进行及时确认事故发生的现场景象，以便调整与维修。

根据本发明提供的一个实施例，图像采集器310包括工业相机。本实施例中，图像采集器310可为工业相机，还可采用摄像机等，采集的图像可为照片形式，也可为视频形式。

根据本发明提供的一个实施例，图像处理器320还用于根据传动装置100上事故发生位置进行深度学习，获得事故发生位置的事故发生概率。本实施例中，图像处理器320可以获取携片机器人110的运动位置和发生故障的数据，能够以此进行深度学习，得到在某些运动位置发生问题的概率，从而根据该运动位置的事故概率调节对应图像的帧数，即调节图像采集器310采集图像的频率，实现必要位置的高精度跟踪，非必要位置的低精度跟踪的功能，也缓解了工控机420的计算压力，提高系统稳定性。本实施例中，通过图像处理器320学习FMEA(失效模式与影响分析)，从而实现将质量控制手段与智能系统有机结合。

根据本发明提供的一个实施例，传感检测装置200包括光栅和码盘。本实施例中，传感检测装置200选择采用光栅和码盘，光栅发射器与光栅接收器一一对应设置，可以测得携片机器人310的位移，码盘采用数字编码器，可以测得携片机器人310的角位移，基于传感的检测原理，对其检测范围内的区域进行是实时检测。在其它实施例中，传感检测装置200还可采用光电开关、红外传感器等传感元件，能够划定范围，传递检测信号即可。

根据本发明提供的一个实施例，图像采集器310至少为两个，且设置于传动装置100的上方。本实施例中，两个图像采集器310均设置在传动装置100的上方，自上而下拍摄，确保图像采集的范围覆盖整个传动装置100，保证全方位无死角对传动装置100的实时拍摄和检测，以及对携片机器人110动作位置的全方位跟踪。两个图像采集器310可以做自检测分析，防止其中一个图像检测器310突然发生故障，导致误触发的问题。在其它实施例中，图像采集器310可设置为两个以上，图像采集器310的位置根据实际需要进行调整。

根据本发明提供的一个实施例，传动装置100包括第一运动工位120和第二运动工位130，图像采集器310设置于第一运动工位120和第二运动工位130之间位置的上方。本实施例中，携片机器人110将晶圆500自晶圆载物台600取下后，携带晶圆500转移至传动装置100的第一运动工位120，完成规定动作后，再快速运动到第二运动工位130，完成规定动作后。在传动装置100中，第一运动工位120与第二运动工位130相距位置较近，装置构成组成复杂，携片机器人110在此动作工程中，容易产生碰撞、摩擦等问题，需要特别注意及时停车。所以在第一运动工位120与第二运动工位130之间设置图像采集器310，特别针对此处进行实时检测跟踪。图像采集器310对携片机器人110由第一运动工位120移动至第二运动工位130的过程实时拍摄，一旦运动控制出现问题，工控机420可以根据图像处理器320中的判断进行及时预警和刹车动作。

根据本发明提供的一个实施例，传动装置100包括电机140，图像采集器310设置于电机140上方。本实施例中，电机140采用直线电机，传动装置100的一侧设置晶圆载物台600，携片机器人110设置在电机140的一侧，作为运动的起始位置，第一运动工位120与第二运动工位130均设置在电机140的另一侧电机140驱动携片机器人110先移动至晶圆载物台600中夹取晶圆500，而后在通过电机140驱动先后移动至第一运动工位120和第二运动工位130。为保证在前期取片过程中的实时跟踪检测，在电机140的正上方设置图像采集器310，保证取片与运动至第一工位前的过程中，对携片机器人110的运动位置和状态的实时控制。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种晶圆传送系统，其特征在于：包括传动装置、传感检测装置、视觉检测装置和控制装置，所述控制装置包括运动控制器和工控机，所述传动装置包括携片机器人；所述传感检测装置用于检测所述携片机器人的位置，并向所述运动控制器发送反馈信号，所述视觉检测装置用于检测所述携片机器人的实时位置，并向所述工控机发送反馈信号，所述工控机用于接收所述运动控制器与所述视觉检测装置发送的反馈信号，并向所述运动控制器发送控制信号，所述运动控制器用于接收所述工控机发送的控制信号并控制所述携片机器人运动。

2.根据权利要求1所述的晶圆传送系统，其特征在于：所述视觉检测装置包括图像采集器和图像处理器，所述图像采集器用于获取所述携片机器人与晶圆的图像，并向所述图像处理器发送图像信号，所述图像处理器用于处理分析所述图像采集器发送的图像信号，并向所述工控机发送反馈信号。

3.根据权利要求2所述的晶圆传送系统，其特征在于：所述图像采集器用于向所述工控机发送图像信号，所述工控机用于接收所述图像采集器发送的图像信号并记录存储。

4.根据权利要求2所述的晶圆传送系统，其特征在于：所述图像采集器包括工业相机。

5.根据权利要求2所述的晶圆传送系统，其特征在于：所述图像处理器还用于根据所述传动装置上事故发生位置进行深度学习，获得事故发生位置的事故发生概率。

6.根据权利要求2所述的晶圆传送系统，其特征在于：所述传感检测装置包括光栅和码盘。

7.根据权利要求2至6任一项所述的晶圆传送系统，其特征在于：所述图像采集器至少为两个，且设置于所述传动装置的上方。

8.根据权利要求7述的晶圆传送系统，其特征在于：所述传动装置包括第一运动工位和第二运动工位，所述图像采集器设置于所述第一运动工位和所述第二运动工位之间位置的上方。

9.根据权利要求7所述的晶圆传送系统，其特征在于：所述传动装置包括电机，所述图像采集器设置于所述电机上方。

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