CN115995413A - 晶圆存储库对接人工窗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人工窗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人工窗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，在满足新产能下需要通过人工干预方式来实现晶圆进出存储库的使用需要外，还能够实现自动化程度较高的人工干预地面存储，整体自动化程度高，效率更高。

Description

晶圆存储库对接人工窗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人工窗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，存储库中的晶圆需要进入不同的加工机台进行下一步的工艺处理，其中有些晶圆可能需要人工进行进一步的干预，有些晶圆需要使用地面运输机器人(即MR、AGV等类型运输机器人)运输到与存储库同层的其他的加工机台。另外，可能需要将加工机台上加工的晶圆存入存储库，或人工需要将处理之后的晶圆存入存储库。

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人工干预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人工窗口的存储调度系统及方法，使得存储库能够直接与人工窗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人工窗口的存储调度系统，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人工窗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人工窗口中，5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人工窗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人工窗口与位于所述晶圆存储库外部的地面机器人或人工进行晶圆盒交

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第二晶圆暂存位0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5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地面机器人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。

0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位置进行以下至少一种运动检测控制：

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5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光栅检测单元，所述光栅检测单元设置于所述人工窗口的内部，所述光栅检测单元用于对存在于所述人工窗口中的晶圆盒、取放晶圆盒的人工肢体部分或取放晶圆盒的地面机器人末端进行检测，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第一检测单元，所述第一检测单元包括第一光照传感器和第一反光板，其中所述第一光照传感器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，所述第一反光板设置于所述第一晶圆暂存位置的上方空间，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一晶圆暂存位置是否暂存有待交换的晶圆盒；

和/或，所述传送机台还包括第二检测单元，所述第二检测单元包括第二光照传感器和第二反光板，其中所述第二光照传感器设置于所述箱体的内部且位于所述第二晶圆暂存位置的下方，所述第二反光板设置于所述第二晶圆暂存位置的上方空间，所述第二光照传感器用于向所述第二反光板发射光线并检测所述第二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是否暂存有待交换的晶圆盒。

优选地，所述传送机台还包括第三检测单元，所述第三检测单元包括第一按压型传感器，所述第一按压型传感器设置于所述第一晶圆暂存位置以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；

和/或，所述传送机台还包括第四检测单元，所述第四检测单元包括第二按压型传感器，所述第二按压型传感器设置于所述第二晶圆暂存位置以在受到放置于所述第二晶圆暂存位置的晶圆盒按压时向所述调度控制单元反馈。

优选地，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，本说明书中任意一项实施方式中，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人工窗口的存储调度方法，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人工窗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，并将所述当前存取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，不仅满足新产能下需要通过人工干预方式来实现晶圆进出存储库的使用需要，而且能够实现自动化程度较高的人工干预存储，使得存储库与地面上的工人、加工机台等人工干预方式进行直接对接式的晶圆交换方案，或使用地面机器人完成存储库与加工机台之间的晶圆运输，整体自动化程度高，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，5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人工窗口的正视图结构示意图；

0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；

5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正视图结构示意图；

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；

0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执行出库流程的示意图；

图16是本申请存储调度方法中传送机台执行入库流程的示意图。

具体实施方式

5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，地面存储是芯片加工过程中晶圆在各个环节中进行存储的主要途径，即因半导体工厂需要使用到众多繁琐的加工工序，以及地面上进行流转、暂存等众多不同工艺类型的加工机台，因而晶圆需要通过地面进行人工干预方式进出存储库，比如晶圆经转运小车(如MR、AGV等地面机器人)流经多个加工机台，辗转多个加工机台时，大批次的同类型待加工晶圆或加工后的晶圆需要逐步转运至其他不同类型的机台上去，有些需要一个较短的间隔时间，有些需要较长的间隔时间。

因此，在芯片生产新产能下，要求对现有设备功能进一步改进，而地面存储又是晶圆流转的主要途径，因而对现有设备能够快速满足地面人工干预实现晶圆流转提出了新需要，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人工窗口的存储调度系统：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调度系统，其中存储库1：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堆垛机，具有与人工或地面机器人(如MR/AGV等)交换晶圆的人工口，在存储库1中还设置有大量的库位2，库位2以载盘形式承载满载晶圆的晶圆盒；人工窗口3：设有两个部分，位于存储库一侧，一部分是向人工或地面机器人提供端口使晶圆进入存储库，一部分是向堆垛机提供端口使晶圆输出存储库，其中人工窗口3中设置有传送机台(传送机台参见下述示例说明)；移载机构4：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地面机器人或人工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，这里通过在人工干预中将其调度功能加以改进，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。

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人工窗口的晶圆交换存储方案，使存储库与地面机台之间的晶圆流转中通过人工窗口进行输入与输出的效率更高，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1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2，其中这些库位2在立库中可规则型地排列；存储库1中部为巷道，移载机构4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2存取晶圆；人工窗口3位于存储库1一侧(或两侧)靠近地面位置，即人工窗口3融入到阵列式库位中，其内设有可供人工操作的存入端口和控制面板，形成存储库与外部人工或地面机器人之间传送通道，便捷地与存储库1内部的移载机构4直接进行对接式的晶圆交换。

因此，地面存储中的人工干预方式，比如工人直接存取晶圆、地面机器人直接存取晶圆等，可以通过设置于人工窗口3内部的传送机台直接与存储库1内部的移载机构4进行对接。

如图5至图9所示，本说明书中移载机构4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，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4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)，根据电机驱动再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4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再竖直方向上运动；

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，使用机械手载盘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，在每个人工窗口3中，可以设置有两个传送机台，一个作为输入口和一个作为输出口，或者都作为输入口，又或者都作为输出口。

下面以一个作为输入口和一个作为输出口进行示意说明：

如图10所示，传送机台可以包括以下若干结构及部件的设置：

第一箱体31：整体作为人工口的输出部分；

第一光照传感器311：位于板面下方，可检测堆垛机放入晶圆状态，与第一反光板312配合使用；

第一反光板312：与第一光照传感器311配合使用，检测晶圆盒存在状态；

第一晶圆盒313：输出口中暂存并运输晶圆的晶圆盒，可以为满载晶圆；

第二箱体32：整体作为人工口的输入部分；

第二光照传感器321：位于板面下方，可检测人工或地面机器人放入晶圆盒的状态，与第二反光板322配合使用；

第二反光板322：配合第二光照传感器使用，通过光线反射情况判断晶圆盒的状态；

第二晶圆盒323：输入口中暂存并运输晶圆的晶圆盒，可以为满载晶圆。

如图11所示，传送机台可以包括以下若干结构及部件的设置：

第一RFID设备314：读取储库的晶圆盒的ID信息；

第一槽孔319：设置于输出口的第一箱体31(见前述图10示意)，可使载盘的驱动支撑部分在第一晶圆暂存位置与第二暂存位置之间移动；

输出口第一晶圆暂存位置3101：移载机构将从存储库中取出的晶圆暂存放置，便于传送机构(图中未示出)将该晶圆盒输送到该输出口的第二晶圆暂存位置3102；

输出口中的第二晶圆暂存位置3102：晶圆盒暂存，方便工人或地面机器人取走晶圆盒，完成晶圆盒的出库；

第二RFID设备324：读取入库的晶圆盒的ID；

暂存位置按压型传感器325：设置于晶圆暂存位置(如前述的第一晶圆暂存位置、第二晶圆暂存位置等)上，其中每个位置设置两个不共线的传感器，通过晶圆盒底面按压情况判断晶圆盒是否水平的放置；

定位销326：设置于晶圆暂存位置(如前述的第一晶圆暂存位置、第二晶圆暂存位置等)上，其中每个位置设置三个定位销，通过与晶圆盒地面凹槽吻合，以限制晶圆盒在水平方向上的自由度；

载盘上按压型传感器327：设置于载盘上，当载盘托载晶圆盒时，通过晶圆盒底面按压情况判断晶圆盒是否水平放置；

传送机构载盘328：托载晶圆盒，通过驱动机构的驱动带发动晶圆盒在两个位置之间移动，以送达相应的目的地；

第二槽孔329：设置于输入口的第二箱体32(见前述图10示意)，可使载盘的驱动支撑部分在两个位置之间移动；

输入口第一晶圆暂存位置3201：人工输入晶圆盒的对接口(也称暂存位置)，人工将晶圆盒放置到在该位置之后，由箱体内部的传送机构将晶圆盒运输到输出口第二晶圆暂存位置3202，以便移载机构将该晶圆盒取走及存入存储库中；

输入口第二晶圆暂存位置3202：用于暂存晶圆盒，方便移载机构取走晶圆盒。

传送机台的工作原理示意如下：

晶圆盒出库时，当存储库晶圆需要运输到外部(如人工或地面机器人)时，存储库内部移载机构将晶圆盒放置在输出口的传送机台(如前述示例中的输出口第一晶圆暂存位置3101)，当前晶圆盒处于第一光照传感器311光线照射的上方，使用第一光照传感器311检测移载机构是否已经将晶圆放置在相应位置，当第一光照传感器311检测到已有晶圆盒，且该位置的两个按压型光电传感器被同时触发，移载机构的机械手末端可撤回并进行其他工作内容，人工口驱动机构驱动载盘托举晶圆盒并移动到人工取走晶圆盒的对接口，人工接收到可拿取晶圆盒的信号取走晶圆，当输出口中的第二晶圆暂存位置3102上按压型传感器都已释放且光栅检测未发现异常时，可判断晶圆已经被安全取走，可进行下一任务；

晶圆入库时，人工或地面机器人将将晶圆盒放置在输出口的传送机台(如前述示例中的输入口第一晶圆暂存位置3201)，当前晶圆盒处于第二光照传感器321光线照射的上方，通过第二光照传感器321检测人工或地面机器人是否将晶圆盒放置在相应位置，并使用光栅检测人工肢体部分，或地面机器人末端部分是否已经离开光栅检测区域，当光栅检测未发现异常时，可判断为继续进行下一步安全，人工口驱动机构将驱使载盘托举晶圆盒运动到输入口第一晶圆暂存位置3202，并通知移载机构取走晶圆盒并进一步入库。

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人工窗口的存储调度方法，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，并将所述当前存取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，或库位载盘与人工窗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V_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。

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，需要将晶圆盒放置在预设位置，并使用一组按压型传感器检测当前晶圆盒是否稳定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所示为存储库将晶圆盒输出到外部加工机台时的工作流程，示例说明如下：

开始执行当前任务，调度控制单元使移载机构从相应库位取出晶圆盒并将放置在输出口(如前述的输出口第一晶圆暂存位置3101，图中记为Out口1，可以称为第一OUT口)，首先使用第一光照传感器311检测晶圆盒状态，当检测有晶圆盒时正常，否则报警；同时使晶圆盒底面凹槽与第一OUT口上的定位销吻合，且晶圆盒底面同时触发按压型传感器时正常，否则报警，当所有条件正常时移载机构机械手臂末端可移出并去执行其他任务，人工口驱动机构驱使载盘托举晶圆盒运输到输出口第二晶圆暂存位置3102(图中记为Out口2，可以称为第二Out口)上，当晶圆盒平稳放置在第二Out口上时(即第二Out口的按压型传感器同时被触发、晶圆盒地面凹槽与板面上的定位销吻合)，通知人工或地面机器人可将晶圆盒取走，当人工或地面机器人将晶圆盒取走时，通过板面上的按压型传感器先被释放，继而光栅检测区域无异常判断人工或地面机器人已将晶圆盒安全取走，可进一步执行下一任务。

如图16所示为在机台加工后的晶圆需要入库时的流程，示例说明如下：

开始执行晶圆入库任务，人工或地面机器人(如AGV/MR)将晶圆盒放至前述的输入口第一晶圆暂存位置3201(图中记为In口1，可以称为第一IN口)，第二光照传感器321检测晶圆盒状态，当检测到晶圆盒为正常，否则报警；晶圆盒底面凹槽需要与第一IN口上定位销吻合，同时晶圆盒底面需要同时触发第一IN口上的两个按压型传感器，同时触发时晶圆盒放置正常，否则报警；进一步使用光栅判断人工或地面机械手末端是否已移出光栅照射区域，若已移出则可判断执行下一步动作不会对人工身体造成伤害，系统可驱动人工口驱动部分驱使载盘托举晶圆运送至前述的输入口第二晶圆暂存位置3202(图中记为In口2，可以称为第二IN口)，并通知移载机构将晶圆取走并存入相应库位，进而完成晶圆盒入库任务。

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人工窗口的存储调度系统，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人工窗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人工窗口中，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人工窗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人工窗口与位于所述晶圆存储库外部的地面机器人或人工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位于所述晶圆存储库外部的地面机器人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人工窗口的存储调度系统，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人工窗口的存储调度系统，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人工窗口的存储调度系统，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人工窗口的存储调度系统，其特征在于，所述传送机台还包括光栅检测单元，所述光栅检测单元设置于所述人工窗口的内部，所述光栅检测单元用于对存在于所述人工窗口中的晶圆盒、取放晶圆盒的人工肢体部分或取放晶圆盒的地面机器人末端进行检测，并将检测结果向所述调度控制单元反馈。

6.根据权利要求1所述的晶圆存储库对接人工窗口的存储调度系统，其特征在于，所述传送机台还包括第一检测单元，所述第一检测单元包括第一光照传感器和第一反光板，其中所述第一光照传感器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，所述第一反光板设置于所述第一晶圆暂存位置的上方空间，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一晶圆暂存位置是否暂存有待交换的晶圆盒；

和/或，所述传送机台还包括第二检测单元，所述第二检测单元包括第二光照传感器和第二反光板，其中所述第二光照传感器设置于所述箱体的内部且位于所述第二晶圆暂存位置的下方，所述第二反光板设置于所述第二晶圆暂存位置的上方空间，所述第二光照传感器用于向所述第二反光板发射光线并检测所述第二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是否暂存有待交换的晶圆盒。

7.根据权利要求1所述的晶圆存储库对接人工窗口的存储调度系统，其特征在于，所述传送机台还包括第三检测单元，所述第三检测单元包括第一按压型传感器，所述第一按压型传感器设置于所述第一晶圆暂存位置以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；

和/或，所述传送机台还包括第四检测单元，所述第四检测单元包括第二按压型传感器，所述第二按压型传感器设置于所述第二晶圆暂存位置以在受到放置于所述第二晶圆暂存位置的晶圆盒按压时向所述调度控制单元反馈。

8.根据权利要求1所述的晶圆存储库对接人工窗口的存储调度系统，其特征在于，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。

9.根据权利要求1-8中任意一项所述的晶圆存储库对接人工窗口的存储调度系统，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人工窗口的存储调度方法，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人工窗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，并将所述当前存取指令对应发送至移载机构或传送机台；

移载机构和/或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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