CN115818086A - 晶圆存储库对接天车口的存储调度系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种晶圆存储库对接天车口的存储调度系统及方法，应用于半导体制造设备技术领域，其中存储调度系统包括：设置于晶圆存储库内部的移载机构、设置于所述晶圆存储库中天车口内的传送机台和调度控制单元，其中调度控制单元通过存取指令调度控制移载机构和传送机台。通过集存储库、自动存取、自动传送等多功能于一体的系统型设备，实现存储库与天车自动直接对接，整体自动化程度高，效率更高。

Description

晶圆存储库对接天车口的存储调度系统及方法

技术领域

本申请涉及半导体制造设备技术领域，具体涉及一种晶圆存储库对接天车口的存储调度系统及方法。

背景技术

为了解决半导体工厂中不同加工阶段晶圆的存储、搬运等问题，通常在半导体工厂中建设有晶圆存储库，其可承载大量加工阶段中不同状态的晶圆(或者说是晶圆盒，即Foup)。实际生产中，由于晶圆需要在不同加工工艺中进行流转，存储库之间、存储库与加工机台之间等，需要频繁地交换晶圆，一方面可以在存储库中使用堆垛机将晶圆通过天车口机构传输给天车(也称为空中小车)，由天车进一步通过空中运输路线将待处理晶圆传送到相应存储库或者加工机台，另一方面天车传递过来的待存储晶圆将通过天车口进入存储库内，进一步通过堆垛机存入存储库中的相应库位。

现有半导体工厂中，在产能提升后，存储库体积越来越大，比如存储库的高度大于5米、长度大于10米，存储库中库位的数量也越来越多，需要一种能够满足新产能下存储库与天车系统直接进行对接的调度方案。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种晶圆存储库对接天车口的存储调度系统及方法，使得存储库能够直接与天车口之间的晶圆交换进行对接，提高了交换效率。

本申请提供以下技术方案：

本申请提供一种晶圆存储库对接天车口的存储调度系统，其特征在于，包括设置于晶圆存储库内部的移载机构、设置于所述晶圆存储库中天车口内的传送机台和调度控制单元；

所述移载机构包括：天轨、地轨、立柱和多关节机械手，其中所述多关节机械手滑动连接于所述立柱的一侧面，所述立柱的一端与所述天轨滑动连接，所述立柱的另一端与所述地轨滑动连接，所述天轨和所述地轨分别设置于所述晶圆存储库的内部巷道中；

所述传送机台包括箱体和传送机构，其中所述箱体设置于天车口且部分悬空突出在所述晶圆存储库的外侧中，且所述箱体在两端的上表面设置有对应的第一晶圆暂存位置和第二晶圆暂存位置，所述第一晶圆暂存位置用于在所述天车口与位于所述晶圆存储库内部的所述移载机构进行晶圆盒交换时的暂存，所述第二晶圆暂存位置用于在所述天车口与位于所述晶圆存储库外部的空中运输小车进行晶圆盒交换时的暂存，所述传送机构用于在所述第一晶圆暂存位置与所述第二晶圆暂存位置之间运动以将晶圆盒从一个所述晶圆暂存位置搬运到另一个所述晶圆暂存位置；

所述调度控制单元用于调度控制所述移载机构和所述传送机构，其中所述调度控制单元用于执行以下至少一种调度控制：向所述移载机构发送第一存取指令，所述第一存取指令用于触发所述移载机构在所述晶圆存储库的库位与所述第一晶圆暂存位置之间交换第一待交换晶圆盒；向所述传送机台发送第二存取指令，所述第二存取指令用于触发所述传送机台在所述第一晶圆暂存位置与所述第二晶圆暂存位置之间交换第二待交换晶圆盒；向所述传送机台发送第三存取指令所述第三存取指令用于触发所述传送机台在所述第二晶圆暂存位置与空中运输小车之间交换第三待交换晶圆盒；接收所述移载机构反馈的信息；接收所述传送机台反馈的信息。

优选地，所述移载机构还包括位置检测控制单元，所述位置检测控制单元用于所述移载机构在所述晶圆存储库的库位与所述第一晶圆暂存位置之间交换第一待交换晶圆盒时，对所述多关节机械手的实时位置进行以下至少一种检测控制：

根据当前位置与目标位置之间的水平方向差值和竖直方向差值，控制所述多关节机械手沿所述立柱完成所述竖直方向差值对应的移动位移后，再控制所述立柱沿所述地轨完成所述水平方向差值对应的移动位移；

根据当前位置与目标位置之间的水平方向差值和竖直方向差值，控制所述立柱沿所述地轨完成所述水平方向差值对应的移动位移后，再控制所述多关节机械手沿所述立柱完成所述竖直方向差值对应的移动位移；

根据当前位置与目标位置之间的水平方向差值和竖直方向差值，在控制所述立柱沿所述地轨完成所述水平方向差值对应的移动位移的过程中控制所述多关节机械手沿所述立柱完成所述竖直方向差值对应的移动位移。

优选地，所述移载机构还包括以下至少一种传感检测单元：

第一光电检测单元，设置于所述多关节机械手的载盘前端，用于在所述多关节机械手进入所述晶圆存储库的库位进行存取操作时，检测该库位上是否存有晶圆盒，并将检测结果向所述调度控制单元反馈；

第二光电检测单元，设置于所述多关节机械手的载盘后端第一侧，用于检测机械手载盘上是否存有晶圆盒，并将检测结果向所述调度控制单元反馈；

第三光电检测单元，设置于所述多关节机械手的载盘后端第二侧，用于在所述多关节机械手将晶圆盒存入所述晶圆存储库的库位时，检测所述多关节机械手的载盘是否已到达第一预设位置，并将检测结果向所述调度控制单元反馈；

第四光电检测单元，设置于所述多关节机械手的载盘后端第二侧，用于在所述多关节机械手从所述晶圆存储库的库位上取走晶圆盒时，检测所述多关节机械手的载盘是否到达第二预设位置，并将检测结果向所述调度控制单元反馈；

按压型检测单元，设置于设置于所述多关节机械手的载盘上表面，用于检测放置于载盘上的晶圆盒是否平稳，并将检测结果向所述调度控制单元反馈。

优选地，所述移载机构还包括以下至少一种限位单元：

第一限位检测控制单元，设置于所述地轨的侧面，用于在所述多关节机械手对所述晶圆存储库的库位进行存取操作时，对所述立柱和/或所述多关节机械手在沿巷道长度方向的运动进行限位检测，并将检测结果向所述调度控制单元反馈；

第二限位检测控制单元，设置于所述立柱的侧面，用于在所述多关节机械手对所述晶圆存储库的库位进行存取操作时，对所述多关节机械手在沿巷道高度方向的运动进行限位检测，并将检测结果向所述调度控制单元反馈。

优选地，所述传送机台还包括设置于所述箱体上的两侧护栏，所述护栏用于防止所述传送机构传送的晶圆盒侧翻后掉落；

和/或，所述传送机台还包括若干RFID设备，所述RFID设备设置于所述第一晶圆暂存位置和/或所述第二晶圆暂存位置中相应的预设位置，以对暂存的晶圆盒读取RFID信息后向所述调度控制单元反馈。。

优选地，所述传送机台还包括第一光电传感单元和第一按压型传感器；

所述第一光电传感单元包括第一光照传感器和第一反光板，所述第一光照传感器和所述第一反光板分别固定安装于两侧所述护栏，所述第一按压型传感器设置于所述第二晶圆暂存位置；

所述第一光照传感器用于向所述第一反光板发射光线并检测所述第一反光板的反射光线以向所述调度控制单元反馈所述第二晶圆暂存位置暂存有待交换的晶圆盒；

所述第一按压型传感器用于在受到放置于所述第二晶圆暂存位置的晶圆盒按压时以向所述调度控制单元反馈放置于所述第二晶圆暂存位置的晶圆盒放置状态正常；

所述调度控制单元用于在接收到所述第一光照传感器和所述第一按压型传感器的反馈信号后向所述传送机台发送所述第二存取指令。

优选地，所述传送机台还包括第二光电传感单元和第二按压型传感器；所述第二光电传感单元设置于所述箱体的内部且位于所述第一晶圆暂存位置的下方，所述第二按压型传感器设置于所述第一晶圆暂存位置；

所述第二光电传感单元用于发射光线检测反射光线以向所述调度控制单元反馈所述第一晶圆暂存位置暂存有待交换的晶圆盒；

所述第二按压型传感器用于在受到放置于所述第一晶圆暂存位置的晶圆盒按压时向所述调度控制单元反馈放置于所述第一晶圆暂存位置的晶圆盒放置状态正常；

所述调度控制单元用于在接收到所述第二光电传感单元和所述第二按压型传感器的反馈信号后向所述传送机台发送所述第二存取指令。

优选地，所述传送机台还包括第三光电传感单元，所述第三光电传感单元设置于所述护栏上以用于检测所述空中运输小车的夹爪是否位于所述天车口中。

优选地，本说明书中任意一项实施例的所述存储调度系统还包括报警提示单元，所述报警提示单元用于在所述调度控制单元根据所述移载机构和/或所述传送机台的反馈信息确定出异常状态时进行报警提示，所述异常状态为所述移载机构和/或所述传送机台在执行相应存取指令时发生的异常状态。

本申请还提供一种晶圆存储库对接天车口的存储调度方法，应用于本说明书中任意一项实施方式所述的晶圆存储库对接天车口的存储调度系统中，所述存储调度方法包括：

调度控制单元确定当前存取指令，并将所述当前存储指令对应发送至移载机构或传送机台；

所述移载机构和/或所述传送机台执行所述当前存取指令对应的晶圆盒存取操作，并将执行所述当前存取指令时产生的状态信息向所述调度控制单元反馈。

与现有技术相比，本申请采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

通过提供一种存储库直接对接空中运输小车的集存储库、自动存取、自动传送等多功能于一体的系统型设备，整体自动化程度高，晶圆出入存储库的效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，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它的附图。

图1是本申请存储调度系统中存储库的俯视图结构示意图；

图2是本申请存储调度系统中一侧立库的内部正视图结构示意图；

图3是本申请存储调度系统中存储库的正视图结构示意图；

图4是本申请存储调度系统中天车口的侧视图结构示意图；

图5是本申请存储调度系统中移载机构轴测图结构示意图；

图6是本申请存储调度系统中移载机构俯视图结构示意图；

图7是本申请存储调度系统中移载机构的立柱部分正视图结构示意图；

图8是本申请存储调度系统中移载机构的天轨和立柱之间连接的局部结构示意图；

图9是本申请存储调度系统中移载机构的多关节机械手的轴测图结构示意图；

图10是本申请存储调度系统中传送机台的侧视图结构示意图；

图11是本申请存储调度系统中传送机台的俯视图结构示意图；

图12是本申请存储调度方法中整体存取流程的示意图；

图13是本申请存储调度方法中移载机构执行入库流程的示意图；

图14是本申请存储调度方法中移载机构执行出库流程的示意图；

图15是本申请存储调度方法中传送机台与天车共同执行出库流程的示5意图；

图16是本申请存储调度方法中传送机台与天车共同执行入库流程的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践。

在半导体工厂中，存储库之间、存储库与加工机台之间的晶圆流转，主要还是依赖空中运输途径，即通过空中小车实现存储库之间、存储库与加工机台之间的晶圆频繁交换。

但是，在芯片生产新产能下，现有存储库与空中小车之间的对接传输，已逐渐不能满足新产能下晶圆快速、高效实现流转的需求，因而需要对现有设备功能进一步改进，比如需要一个存储容量大、存储功能齐全、转运效率较高的存储库等。

基于此，本说明书实施例提供一种晶圆存储库对接天车口的存储系统：如图1至图4所示，采用一种集存储部分、自动存取部分、自动传输部分等多功能于一体的系统型设备构成存储系统，其中存储库100：作为一个模块化的整体，提供大量晶圆存储载盘，具有按照控制指令自动存取晶圆的移载机构400，具有与空中运输小车(也可简称为天车)交换晶圆的天车口300，在存储库100中还设置有大量的库位200，库位200以载盘形式承载满载晶圆的晶圆盒；天车口300：设有两个部分，一部分悬挂并位于存储库的外部以在晶圆出入库时直接对接天车，一部分位于存储库内部以在晶圆出入库时直接对接移载机构400，其中天车口300中设置有传送机台(传送机台参见下述示例说明)；移载机构400：位于存储库中部巷道中，其整体可沿存储库水平方向移动，其机械手机构可在竖直方向移动，从而面向两侧库位自动存取晶圆；调度控制单元(图中未示出)，用于调度控制所述移载机构和所述传送机台，具体地所述调度控制单元用于调度控制所述移载机构和所述传送机构，其中所述调度控制单元用于执行以下至少一种调度控制：向所述移载机构发送第一存取指令，所述第一存取指令用于触发所述移载机构在所述晶圆存储库的库位与所述第一晶圆暂存位置之间交换第一待交换晶圆盒；向所述传送机台发送第二存取指令，所述第二存取指令用于触发所述传送机台在所述第一晶圆暂存位置与所述第二晶圆暂存位置之间交换第二待交换晶圆盒；向所述传送机台发送第三存取指令所述第三存取指令用于触发所述传送机台在所述第二晶圆暂存位置与位于所述晶圆存储库外部的天车之间交换第三待交换晶圆盒；接收所述移载机构反馈的信息；接收所述传送机台反馈的信息。

需要说明的是，调度控制单元可以为现有系统中的调度功能单元，这里通过在天车对接中的调度功能加以改进，以使能够满足实际调度需要。因此，调度控制单元的其他功能不作限定。

晶圆盒从天车向存储库入库的过程示意如下：当调度控制单元确定出天车向存储库存入晶圆盒时，调度控制单元将向传送机台发送存取指令，使得传送机台及时对天车暂存于第二晶圆暂存位置的晶圆盒交换到第一晶圆暂存位置；然后当调度控制单元根据传送机台反馈的晶圆盒已正确交换到第一晶圆暂存位置后，向移载机构发送相应的存取指令，使得移载机构从第一晶圆暂存位置取走晶圆盒，并正确地放置于存储库的库位上，从而完成入库流程；

晶圆盒从存储库向天车出库的过程示意如下：当调度控制单元确定出存储库向天车出库晶圆盒时，调度控制单元将向移载机构发送相应的存取指令，使得移载机构从存储库相应库位上取走晶圆盒，并将晶圆盒正确地放置于第一晶圆暂存位置；然后当调度控制单元根据传送机台和/或移载机构反馈的晶圆盒已正确放置于第一晶圆暂存位置后，向传送机台发送相应存取指令，使得传送机台及时对移载机构暂存于第一晶圆暂存位置的晶圆盒交换到第二晶圆暂存位置；最后当调度控制单元根据传送机台反馈的信息确定出晶圆盒已正确地交换到第二晶圆暂存位置时，向天车(或者说是天车所在的天车系统)发送相应运输指令，使得天车从第二晶圆暂存位置取走晶圆盒，从而完成出库流程。

通过采用系统型存储、搬运装置，达到存储、转运一体化，从而为半导体工厂提供一种存储库中移载机构直接对接天车口的晶圆交换存储方案，使存储库与其他存储库、加工机台等晶圆流转可以通过天车口进行入库与出库的效率更高，自动化程度更高。

以下结合各个附图，说明本申请各实施例提供的技术方案。

如图1至图4所示，存储库100为由两侧立库构成的立体库，单侧立库中设置有由大量库位200，其中这些库位200在立库中可规则型地排列，以载盘形式承载满载晶圆的晶圆盒；存储库100中部为巷道，移载机构400设置于该巷道中，可通过水平与竖直方向的移动到达指定库位200存取晶圆；天车口300位于存储库100一侧(或两侧)靠近库顶面附近位置，即天车口300位于存储库内的部分融入到阵列式库位中，部分悬挂地位于存储库的外部，其中每个天车口中至少设置一个出库或入库通道，且每个通道两端分设有暂存位置，比如位于存储库内的记为第一晶圆暂存位置，悬空位于存储库外部的记为第二晶圆暂存位置，这时第一晶圆暂存位置直接对接移载机构的取放晶圆盒，第二晶圆暂存位置直接对接天车的取放晶圆盒。

因此，天车可以通过设置于天车口300内部的传送机台直接与存储库100内部的移载机构400进行对接。

需要说明的是，天车口可位于存储库任意合适位置，并突出悬挂在存储库外侧，方便天车直接对接晶圆盒，即暂存于前述第二晶圆暂存位置的晶圆盒，可由天车传输过来，也可由天车搬运到其他加工机台或存储库。

如图5至图9所示，本说明书中移载机构400包括多关节机械手41、立柱42、天轨43和地轨44。其中，天轨43设置于存储库内部巷道上部空间，地轨44设置于存储库内部巷道底部空间，立柱42的一端与天轨43滑动连接，立柱42的另一端与地轨44滑动连接，多关节机械手41滑动连接于立柱42的一侧面(如图5中立柱42沿巷道水平运动方向的立柱侧面)。

实施中，地轨44(如地轨的驱动机构)为立柱42和多关节机械手41在沿巷道长度方向的运动提供驱动力，天轨43和地轨44共同为立柱42和多关节机械手41在沿巷道长度方向的运动提供导向，立柱42(如立柱的驱动机构)为多关节机械手41在沿巷道高度方向的运动提供动力，多关节机械手41设置为360度以内旋转以用于对存储库中位于巷道两侧的阁位进行晶圆盒取放操作。

实施中，多关节机械手41设置为360度以内旋转，可以根据实际需求设置角度限位传感器，按角度限位传感器设置的旋转角度进行旋转，以用于对存储库中位于巷道两侧的阁位进行晶圆盒取放操作。

实施中，用于地轨产生驱动动力的驱动机构，可以安装于地轨的一侧或两侧，用于立柱向机械手提供驱动力的驱动机构，可以安装于立柱内部。需要说明的是，驱动机构的数量、安装位置等不作限定。

实施中，立柱在天轨和地轨提供的导向和滑动作用下，通过立柱与天轨、地轨之间的滑动连接进行平稳、快速的滑行。相应地，机械手在与地轨、立柱提供的导向和滑动作用下，通过机械手与地轨、立柱之间的滑动连接进行平稳、快速的滑行。

移载机构的工作原理示意如下：整体作为巷道式移载机构，位于存储库巷道内，机械手可存入或取出存储库位上满载晶圆的晶圆盒，在运输中依靠天轨与地轨提供的支撑与水平导向，其中变化水平方向(X)上的位置，依靠立柱提供的支撑与垂直导向，变化在垂直方向(Y)上的位移，依靠机械手自身设置的旋转机构提供的支撑与导向，沿垂直轴方向进行一定角度的旋转(R)，进而通过X、Y、R等方向变化产生坐标与位移变化，使得整体移载机构可在狭窄的巷道中实现存取满载晶圆的晶圆盒的功能。

通过充分利用巷道、地轨、立柱等充裕的空间，并分别通过地轨、立柱提供运动的驱动力，以及利用天轨和地轨共同提供导向来限制移载机构的运动自由度，不仅有效地简化了移载机构的结构，使得移载机构非常简单，有利于实现小型化、通用化的移载机构，使得移载机构能够在存储库内部进行灵活部署，而且机械手能够分别受控于地轨、立柱和多关节自身360度以内旋转的协同工作，机械手能够对存储库巷道两侧阁位进行晶圆盒取放操作，移载机构整体取放速度更快、效率更高，运行更安全、可靠。因此，新型移载机构能够满足半导体工厂出现的新产能对存储库的新需求，有利于在半导体工厂中快速部署存储库，提高半导体生产效率。

如图6所示，移载机构400中可以设置有以下部件：

第一滑块441：两个滑块为一组，与机械手和立柱的共同底部连接(这里机械手和立柱的底部可以通过同一块底部框架再连接于滑块上，实现与地轨上的一组驱动滑块连接，机械手和立柱同时随驱动滑块移动)，根据电机驱动在滑轨上带动机械手和立柱水平移动；

第一直线模组442：水平方向上设置的直线模组，其配合作用的异型滑块装置与机械手底部、立柱底部的同一底座框架或框架板连接，其设置于地轨上，以保证机械手与立柱沿地轨滑动；

第一限位传感器443：3个为一组，分别设置在直线模组侧边，分别为正限位位置、原点位置、负限位位置；

滑轨444：设置于地轨上，与第二滑块445配合使用，辅助机械手与立柱；

第二滑块445：两个滑块为一组，与机械手和立柱的共同底部连接(如底座框架或框架板等)，跟随模组驱动辅助机械手和立柱在轨道上直线滑行。

如图7至图8所示，移载机构400中还可以设置有以下部件：

第三滑块421：位于立柱内部，与机械手立侧面连接，根据驱动带动机械手在竖直方向上运动；

第二直线模组422：竖直方向设置的直线模组，位于立柱内部；

第二限位传感器423：在竖直的直线模组上设置3个限位传感器，分别为正限位位置、原点限位位置、负限位位置，保证机械手在一定的安全范围内运动；

行进轮424：用于立柱与天轨之间的活动连接。需要说明的是，多个行进轮424可以为全部进行横向设置的行进轮，也可以为全部进行竖向设置的行进轮，以及可以为部分横向设置和部分竖向设置，这里不作限定。

如图9所示，多关节机械手可包括如下若干部件：

基台4101：承载机械手臂；

第一手臂关节4102和第二手臂关节4103：两个关节手臂可以实现360度的旋转。需要说明的是，可以根据实际情况限制两个关节手臂的角度，以避让与立柱的碰撞；还有，可以按照驱动机构指令进行相应的转动，来通过改变两关节间的夹角，改变末端到达的位置；

载盘4104：作为机械手臂的末端，可以进行旋转，并且暂存晶圆盒，将晶圆盒存入存储库或从存储库位上取出；

背部保护板4105：当满载晶圆的晶圆盒放置在机械手臂载盘上时，为防止其在运动过程中向后滑动，设置背部保护板，限制其向后运动的自由度；

两侧保护板4106：当满载晶圆的晶圆盒放置在机械手载盘上时，为了防止其在运动过程中左右滑动，设置两侧保护板，限制其左右运动的自由度；

第四光电传感器4107：设置于机械手载盘后一侧，将机械手载盘上的晶圆盒存入存储库载盘时，探测存储库载盘位置，判断机械手载盘是否已经位于存储库载盘正上方(如记为第一预设位置)；

第三光电传感器4108：设置于机械手载盘后一侧，使用机械手载盘将存储库载盘上的晶圆盒取出时，探测存储库载盘位置，判断机械手载盘是否已经位于存储库载盘正下方(如记为第二预设位置)；

第二光电传感器4109：检测当前机械手载盘上是否有晶圆盒；

第一光电传感器4110：检测将要存取的存储库载盘上是否有晶圆盒；

机械手载盘定位销组4111：通过限定当前载盘上的晶圆盒的水平方向自由度而固定晶圆盒；

机械手载盘按压型传感器组4112：通过设置同时触发条件判断晶圆盒放置是否倾斜。

需要说明的是，前述光电传感器可以构成相应的光电检测单元，检测单元进行检测后还将检测结果向调度控制单元发送，以便调度控制单元实时掌握移载机构的晶圆盒交换过程，从而进行高效且精准的调度控制。

如图2至图4所示，在每个天车口300中，可以设置有至少一个传送机台，比如设置为两个传送机台时，一个作为输入口和一个作为输出口，或者两个均作为输入口，又或者两个均作为输出口。

下面以一个传送机台为例进行示意说明：

如图10至图11所示，传送机台可以包括以下若干结构及部件的设置：

箱体30：整体作为天车口的主体部分；

护栏39：设置于箱体30上的两侧，用于防止传送机构传送的晶圆盒侧翻后掉落；

第一光照传感器32：设置于第一侧的护栏39上，用于发射光线和检测光线；需要说明的是，第一光照传感器32可标记为光电传感器B，下述不作区分；

第一反光板33：设置于第二侧的护栏39上，与第一光照传感器32配合使用构成第一光电传感单元，检测晶圆盒存在状态；

第二光电传感单元34：位于箱体30内部且位于第一晶圆暂存位置的下方，可检测第一晶圆暂存位置是否暂存有晶圆盒，，比如移载机构放入的晶圆状态，比如传送机构从第二晶圆暂存位置交换过来的晶圆盒状态等；实施中，第二光电传感单元可以优选光照传感器；需要说明的是，第二光电传感单元34可标记为光电传感器C，下述不作区分；

第三光照传感器31：设置于第一侧和/或第二侧的护栏39上，用于检测空中运输小车的夹爪是否位于天车口中；实施中，可以两个一组，位于护栏顶部，整体位于最高位置，用于检测空中运输车夹爪状态，即当前是否有空中运输车的夹爪，或夹爪已经收回；需要说明的是，第三光照传感器31可标记为光电传感器A，下述不作区分；

第一槽孔38：设置于箱体30，可使载盘的驱动支撑部分(如前述的传送机构)在两个位置之间移动，即供箱体内部的驱动机构托举晶圆在前述第一晶圆暂存位置37和第二晶圆暂存位置36之间按要求运动；

载盘35：承载晶圆盒的载盘，下部与各驱动装置连接，可承载晶圆盒实现水平方向、垂直方向，绕垂直方向180°旋转的功能；

载盘定位销组351：三个为一组设置在载盘上，与晶圆盒底部凹槽对应，限制晶圆盒在水平方向的自由度；

载盘按压型传感器组352：两个为一组设置在载盘上，当晶圆盒底面水平放置在载盘上时，会同时触发传感器并发送信号到控制器，以表明当前晶圆盒装置已水平放置在载盘上；

第二晶圆暂存位置36：天车存取的foup(晶圆盒)暂存端口，位于远离存储库位侧，可暂存一个满载晶圆的晶圆盒；需要说明的是，第二晶圆暂存位置36可标记为端口2，下述不作区分；

第二暂存位定位销组361：两个为一组，设置在第二晶圆暂存位置36上，与晶圆盒底部凹槽对应，限制晶圆盒在水平方向的自由度；

第二按压型传感器组362：两个为一组，位于第二晶圆暂存位置36的不共线位置上，与第二暂存位定位销组361相邻，当晶圆盒底部平稳放置时，会同时触发传感器并发信号于控制器(如前述的调度控制单元)；

无线识别位置363：位于第二晶圆暂存位置36上，是一个槽孔，下端设有无线识别装置，可检测到上方晶圆盒的ID信息；

第一晶圆暂存位置37：移载机构存取的foup暂存端口，位于靠近存储库位侧，可暂存一个满载晶圆的晶圆盒；需要说明的是，第一晶圆暂存位置37可标记为端口1，下述不作区分；

第一暂存位定位销组371：两个为一组，设置在第一晶圆暂存位置37上，与晶圆盒底部凹槽对应，限制晶圆盒在水平方向上的自由度；

第一按压型传感器组372：两个为一组，设置在第一晶圆暂存位置37上，与第一暂存位定位销组371相邻，两个传感器不共线，通过晶圆盒底部的按压发射信号，表征晶圆盒放置水平度。

传送机台的工作原理示意如下：

当存储库晶圆需要运输到外部(如空中传输小车)时，存储库内部移载机构将晶圆盒放置在第二光电传感单元34光线照射的上方，使用第二光电传感单元34检测移载机构是否已经将晶圆放置在相应位置。当确定已放置在相应位置后，进而向控制器提供下一步运动指令的参考；

当空中运输小车将外部晶圆向存储库内部传送的时候，空中运输小车将晶圆盒放置在护栏维护的安置位上，并由第一光电传感单元(即第一光照传感器32和第一反光板33)进行光电传感器检测当前晶圆盒状态，且由第三光照传感器31检测空中运输小车的搬运晶圆的机械手臂是否已经安全缩回，从而为晶圆进一步向存储库内部运动提供运动指令参考，并保证空中运输小车机械手臂的安全状态，防止机械手臂仍拉扯在晶圆盒上，避免晶圆盒进一步运动时因机械手臂的干扰产生倾覆等非正常状态而造成损失。

需要说明的是，传送机构可以为现有的传送机构，即可以带着载盘进行水平X向、垂直Z向甚至是进行旋转R向运动的机构，这里不作限定。

另外，本说明书提供的各个技术方案中，各个机构所包括的部件及相关结构，比如移载机构、传送机台等，可参见前述各个实施示例，这里不再重复。

基于相同发明构思，本说明实施例还提供一种晶圆存储库对接天车口的存储调度方法，所述存储调度方法为基于前述任意一个实施例的存储调度系统进行应用。

具体地，所述存储调度方法可以包括：

调度控制单元确定当前存取指令，并将所述当前存储指令对应发送至移载机构或传送机台；

所述移载机构和/或所述传送机台执行所述当前存取指令对应的晶圆盒存取操作，并将执行所述当前存取指令时产生的状态信息向所述调度控制单元反馈。。

下面按存取进行出入库操作分别进行示例说明：

整体存取流程可以分为：移载机构执行存储库内部两个库位载盘之间的传送任务，或库位载盘与天车口中的传送机台的载盘之间传送任务时，设传送两端分别为位置A、位置B，因而可将任务描述为：任务需求A_Foup→B_Foup，或任务需求B_Foup→A_Foup。

若当前任务需求为：A_Foup→B_Foup，首先需要判断库位A晶圆盒状态、库位B晶圆盒状态、堆垛机机械手臂载盘上晶圆盒状态，当满足条件“A库位有Foup&B库位无Foup&堆垛机机械手载盘上无Foup”时，可发送任务指令给堆垛机，堆垛机按照指令向分别去向位置A取晶圆盒，再去向位置B存放晶圆盒，具体流程可参见图12的示意，图中的S1、S2位置为存取操作时移载机构当前所在的相应位置。

实施中，在移载机构向指定位置行进时，移载机构中的立柱和多关节机械手的位置检测及控制，可以有两种方式：

方式一：设以水平轴为X轴，竖直轴为Y轴，首先判断当前移载机构位置与目标位置在X轴及Y轴上的差值，即需行进路程，由于移载机构中机械手与立柱部分在水平位移时是同步移动的，而在竖直方向使机械手沿立柱做上升及下降运动，因而可以依据X轴差值与Y轴差值，可先将机械手沿立柱移动Y轴差值，再将机械手与立柱共同移动X轴差值，即可运动到目标位置；或先将机械手与立柱同步运动X轴差值，再将机械手沿立柱移动相应Y轴插值，也可到达目标位置；

方式二：同时处理X轴与Y轴的差值，以插值运动为依据，使机械手与立柱在水平方向同时移动X轴差值的同时，机械手沿立柱处理Y轴差值，以X轴差值、Y轴差值消除的时间或单位时间运动路程为准，使移载机构和机械手在X轴方向、Y轴方向同时运动，以到达目标位置。

如图13所示，通过移载机构执行出库流程的示例如下：

机械手从存储库的库位载盘上取走晶圆盒时，机械手上设置多个传感器，第一光电传感器4110可检测存储库载盘上是否有待取晶圆盒，如果没有则无法取到晶圆盒并报警；第二光电传感器4109可实时检测当前机械手载盘上晶圆盒的状态，如果机械手载盘上有待存入存储库的晶圆盒则不正常，如果机械手载盘上没有待存入存储库的晶圆盒则正常；第三光电传感器4108可检测当前机械手载盘是否已位于存储库载盘正下方，当位置正确时可准确取晶圆盒，当检测不到时表示机械手载盘当前位置不适合取晶圆盒，需要调整；当机械手从载盘上取下晶圆盒时，如将晶圆盒放置在机械手载盘预设位置，并使用一组按压型传感器检测当前晶圆盒是否平稳放置在机械手载盘面上。

如图14所示，通过移载机构执行入库流程的示例如下：

机械手将晶圆盒存入存储库载盘的过程中，机械手上的第一光电传感器4110检测存储库载盘上是否有晶圆盒，当存储库载盘上有晶圆盒的时候在存入晶圆盒会造成碰撞及财产损失，第二光电传感器4109实时监测机械手载盘上的晶圆盒状态，保证有晶圆盒可以存入存储库库位上，第四光电传感器4107检测机械手载盘是否已经位于存储库载盘正上方，若不是则需要重新调整机械手载盘的位置，当机械手载盘上的定位销与晶圆盒底部凹槽完全脱离，且机械手载盘上的按压型传感器完全被释放，则判断已将晶圆存入存储库位载盘上。

如图15所示为天车运输来的晶圆需要入库时的流程，示例说明如下：

当晶圆盒需要通过天车系统传送至存储库时，天车口通过两个暂存端口(如前述的第二晶圆暂存位置36、第一晶圆暂存位置37)将晶圆盒从天车接收并提供给存储库内部移载机构，再通过移载机构存储到指定的存储库位。具体地，当天车的抓手(也称夹爪、夹手等)将晶圆盒下放至天车口的第二晶圆暂存位置36(图中记为端口2)时，会与天车口通过无线通讯进行沟通，天车口需要使用第一光照传感器32(在图15中标记为传感器B)检测是否有晶圆盒传送过来，同时在天车将晶圆盒放置在天车口的端口2上时，需将晶圆盒底部凹槽与端口2上的定位销吻合，以限定晶圆盒在水平方向上的移动；还需要晶圆盒底面同时触发端口2上的按压型传感器，以保证晶圆盒已水平的放置在端口2的面板上，若不能同时触发两个传感器则说明此时的晶圆盒处于倾斜状态，随时有坠落或晶圆片在晶圆盒中碰撞破碎的危险，对生产成本或生产人员造成潜在威胁，需要进一步调整；当同时触发按压型传感器时，天车口可与天车沟通晶圆放置完成，可将天车抓手收回并执行下一任务，并进一步使用传感器A检测天车手抓手状态，当确定抓手已收回或不妨碍晶圆盒在天车口的两个端口之间传送时，天车口控制系统使驱动装置将晶圆盒从端口2传送至端口1，同时通知堆垛机将此晶圆盒取走放置存储库相应库位，以完成晶圆盒从外部系统入库的任务。

如图16所示为存储库将晶圆盒输出到天车时的工作流程，示例说明如下：

存储库中某些晶圆片需要被运输到下一加工工序或其他需求，需要从存储库搬运出去时，此时控制系统(如前述的调度控制单元)给移载机构发送指令，移载机构将相应晶圆盒从库位中取下并放置在天车口的端口1，在移载机构放置晶圆盒的同时向天车口通讯，沟通将要放置晶圆盒的事项，天车口在接收到沟通信息后将安排光电传感器C检测当前晶圆盒状态，移载机构需要将晶圆盒底部凹槽与端口1面板上定位销吻合，并需要使晶圆盒底面同时触发端口1面板上的按压型传感器，以确定晶圆盒已水平的放置在预定位置，不会有倾倒或坠落的风险，而后移载机构载盘会撤回继续执行其他任务，天车口控制系统将指示驱动机构将晶圆盒从端口1搬运到端口2，并通知天车运输系统，可将端口2处的晶圆盒取走，以完成晶圆盒出库任务。

本说明书中各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种晶圆存储库对接天车口的存储调度系统，其特征在于，包括设置于晶圆存储库内部的移载机构、设置于所述晶圆存储库中天车口内的传送机台和调度控制单元；

所述移载机构包括：天轨、地轨、立柱和多关节机械手，其中所述多关节机械手滑动连接于所述立柱的一侧面，所述立柱的一端与所述天轨滑动连接，所述立柱的另一端与所述地轨滑动连接，所述天轨和所述地轨分别设置于所述晶圆存储库的内部巷道中；

所述传送机台包括箱体和传送机构，其中所述箱体设置于天车口且部分悬空突出在所述晶圆存储库的外侧中，且所述箱体在两端的上表面设置有对应的第一晶圆暂存位置和第二晶圆暂存位置，所述第一晶圆暂存位置用于在所述天车口与位于所述晶圆存储库内部的所述移载机构进行晶圆盒交换时的暂存，所述第二晶圆暂存位置用于在所述天车口与位于所述晶圆存储库外部的空中运输小车进行晶圆盒交换时的暂存，所述传送机构用于在所述第一晶圆暂存位置与所述第二晶圆暂存位置之间运动以将晶圆盒从一个晶圆暂存位置搬运到另一个晶圆暂存位置；

所述调度控制单元用于调度控制所述移载机构和所述传送机构，其中所述调度控制单元用于执行以下至少一种调度控制：向所述移载机构发送第一存取指令，所述第一存取指令用于触发所述移载机构在所述晶圆存储库的库位与所述第一晶圆暂存位置之间交换第一待交换晶圆盒；向所述传送机台发送第二存取指令，所述第二存取指令用于触发所述传送机台在所述第一晶圆暂存位置与所述第二晶圆暂存位置之间交换第二待交换晶圆盒；向所述传送机台发送第三存取指令，所述第三存取指令用于触发所述传送机台在所述第二晶圆暂存位置与空中运输小车之间交换第三待交换晶圆盒；接收所述移载机构反馈的信息；接收所述传送机台反馈的信息。

2.根据权利要求1所述的晶圆存储库对接天车口的存储调度系统，其特征在于，所述移载机构还包括位置检测控制单元，所述位置检测控制单元用于所述移载机构在所述晶圆存储库的库位与所述第一晶圆暂存位置之间交换第一待交换晶圆盒时，对所述多关节机械手的实时位置进行以下至少一种检测控制：

根据当前位置与目标位置之间的水平方向差值和竖直方向差值，控制所述多关节机械手沿所述立柱完成所述竖直方向差值对应的移动位移后，再控制所述立柱沿所述地轨完成所述水平方向差值对应的移动位移；

根据当前位置与目标位置之间的水平方向差值和竖直方向差值，控制所述立柱沿所述地轨完成所述水平方向差值对应的移动位移后，再控制所述多关节机械手沿所述立柱完成所述竖直方向差值对应的移动位移；

根据当前位置与目标位置之间的水平方向差值和竖直方向差值，在控制所述立柱沿所述地轨完成所述水平方向差值对应的移动位移的过程中控制所述多关节机械手沿所述立柱完成所述竖直方向差值对应的移动位移。

3.根据权利要求1所述的晶圆存储库对接天车口的存储调度系统，其特征在于，所述移载机构还包括以下至少一种传感检测单元：

第一光电检测单元，设置于所述多关节机械手的载盘前端，用于在所述多关节机械手进入所述晶圆存储库的库位进行存取操作时，检测该库位上是否存有晶圆盒，并将检测结果向所述调度控制单元反馈；

第二光电检测单元，设置于所述多关节机械手的载盘后端第一侧，用于检测机械手载盘上是否存有晶圆盒，并将检测结果向所述调度控制单元反馈；

第三光电检测单元，设置于所述多关节机械手的载盘后端第二侧，用于在所述多关节机械手将晶圆盒存入所述晶圆存储库的库位时，检测所述多关节机械手的载盘是否已到达第一预设位置，并将检测结果向所述调度控制单元反馈；

第四光电检测单元，设置于所述多关节机械手的载盘后端第二侧，用于在所述多关节机械手从所述晶圆存储库的库位上取走晶圆盒时，检测所述多关节机械手的载盘是否到达第二预设位置，并将检测结果向所述调度控制单元反馈；

按压型检测单元，设置于所述多关节机械手的载盘上表面，用于检测放置于载盘上的晶圆盒是否平稳，并将检测结果向所述调度控制单元反馈。

4.根据权利要求1所述的晶圆存储库对接天车口的存储调度系统，其特征在于，所述移载机构还包括以下至少一种限位单元：

第一限位检测控制单元，设置于所述地轨的侧面，用于在所述多关节机械手对所述晶圆存储库的库位进行存取操作时，对所述立柱和/或所述多关节机械手在沿巷道长度方向的运动进行限位检测，并将检测结果向所述调度控制单元反馈；

第二限位检测控制单元，设置于所述立柱的侧面，用于在所述多关节机械手对所述晶圆存储库的库位进行存取操作时，对所述多关节机械手在沿巷道高度方向的运动进行限位检测，并将检测结果向所述调度控制单元反馈。

5.根据权利要求1所述的晶圆存储库对接天车口的存储调度系统，其特征在于，所述传送机台还包括设置于所述箱体上的两侧护栏，所述护栏用于防止所述传送机构传送的晶圆盒侧翻后掉落；

和/或，所述传送机台还包括若干RFID设备，所述RFID设备设置于所述第一晶圆暂存位置和/或所述第二晶圆暂存位置中相应的预设位置，以对暂存的晶圆盒读取RFID信息后向所述调度控制单元反馈。

6.根据权利要求5所述的晶圆存储库对接天车口的存储调度系统，其特征在于，所述传送机台还包括第一光电传感单元和第一按压型传感器；

所述第一光电传感单元包括第一光照传感器和第一反光板，所述第一光照传感器和所述第一反光板分别固定安装于两侧所述护栏，所述第一按压型传感器设置于所述第二晶圆暂存位置；

所述第一光照传感器用于向所述第一反光板发射光线并检测所述第一反光板的反射光线以向所述调度控制单元反馈所述第二晶圆暂存位置暂存有待交换的晶圆盒；

所述第一按压型传感器用于在受到放置于所述第二晶圆暂存位置的晶圆盒按压时以向所述调度控制单元反馈放置于所述第二晶圆暂存位置的晶圆盒放置状态正常；

所述调度控制单元用于在接收到所述第一光照传感器和所述第一按压型传感器的反馈信号后向所述传送机台发送所述第二存取指令。

7.根据权利要求6所述的晶圆存储库对接天车口的存储调度系统，其特征在于，所述传送机台还包括第三光电传感单元，所述第三光电传感单元设置于所述护栏上以用于检测所述空中运输小车的夹爪是否位于所述天车口中。

8.根据权利要求1所述的晶圆存储库对接天车口的存储调度系统，其特征在于，所述传送机台还包括第二光电传感单元和第二按压型传感器；

所述第二光电传感单元设置于所述箱体的内部且位于所述第一晶圆暂存位置的下方，所述第二按压型传感器设置于所述第一晶圆暂存位置；

所述第二光电传感单元用于发射光线检测反射光线以向所述调度控制单元反馈所述第一晶圆暂存位置暂存有待交换的晶圆盒；

所述第二按压型传感器用于在受到放置于所述第一晶圆暂存位置的晶圆盒按压时向所述调度控制单元反馈放置于所述第一晶圆暂存位置的晶圆盒放置状态正常；

所述调度控制单元用于在接收到所述第二光电传感单元和所述第二按压型传感器的反馈信号后向所述传送机台发送所述第二存取指令。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的晶圆存储库对接天车口的存储调度系统，其特征在于，所述存储调度系统还包括报警提示单元，所述报警提示单元用于在所述调度控制单元根据所述移载机构和/或所述传送机台的反馈信息确定出异常状态时进行报警提示，所述异常状态为所述移载机构和/或所述传送机台在执行相应存取指令时发生的异常状态。

10.一种晶圆存储库对接天车口的存储调度方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9中任意一项所述的晶圆存储库对接天车口的存储调度系统中，所述存储调度方法包括：

调度控制单元确定当前存取指令，并将所述当前存储指令对应发送至移载机构或传送机台；

所述移载机构和/或所述传送机台执行所述当前存取指令对应的晶圆盒存取操作，并将执行所述当前存取指令时产生的状态信息向所述调度控制单元反馈。

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