CN1229051A - 晶片盒移送系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种晶片盒移送系统及方法,其中在一个自动导向移送工具(AGV)上至少安装了两个机械手臂,并且多个机械手臂独立地执行由该自动导向移送工具的AGV控制器发出的命令,这样提高了晶片盒从AGV系统卸载到处理设备或者从处理设备装载到AGV系统上的速度,从而减少了装/卸时间,提高了生产效率。

Description

晶片盒移送系统及方法

本发明涉及一种晶片盒移送系统及方法，尤其涉及这样一种晶片盒移送系统及方法，其中自动导向输送(AGV)系统上至少安装了两个机械手臂，并且该多个机械手臂均可独立执行由自动导向输送系统的AGV控制器发出的指令，从而可以提高将晶片盒从AGV系统卸到处理装置或者将晶片盒从处理装置装载到AGV系统的速度。结果，减少了装/卸时间，提高了生产率。

总体说来，在半导体加工过程自动化的初期，自动化主要是针对处理设备和测量设备进行的。但是晶片盒在处理设备之间的移送几乎没有被自动化过。所以晶片盒在处理设备之间直接由工人搬运。

近来，随着半导体器件的高度集成化，工人身上的微粒明显成为半导体器件的主要污染物。因此，对于晶片盒移送系统自动化的研究也大大发展了。

图1示意性地示出了一个传统的晶片盒移送系统。

晶片盒移送系统包括：一主机2，其控制着半导体加工的全过程，并且其内部存有大量的处理数据；多个处理设备4，其下载由主机2发出的处理数据和控制命令；和一个内部系统5，其通过半导体设备通信标准(SECS)协议与主机2通信，并把移送请求信号从主机2传递到AGV系统6，使得在处理设备4处加工过程已经结束的晶片盒被移送到下一个处理过程。

这里，主机2和处理设备4通过SECS协议通信，而AGV系统6和处理设备4则通过光耦合并行I/O模块通信。这里，为与AGV系统6通信，在处理设备4中形成第一传感器4a。

参照图2和图3，可以说明AGV系统从处理设备4上装/卸晶片盒的过程。

AGV系统6包括一个AGV控制器7，用来处理由主机2和内部系统5输入的移送请求信号。

AGV控制器7由一个主控制器8，一个光耦合并行I/O(P-I/O)模块9，一个驱动控制模块10，和一个机械手控制模块11构成。

主控制器8用来控制P-I/O模块9，驱动控制模块10，和机械手控制模块11。用来处理设备4通信的第二传感器9a与P-I/O模块9相连接。

控制信号由主控制器8输入到驱动控制模块10，驱动单元12由驱动控制模块10发送的控制信号驱动。这样，AGV系统6向指定的处理设备4移动。

此外，当通过AGV系统6的移动使第一和第二传感器4a和9a对准以实现彼此间相互通信时，机械手控制模块11驱动机械手臂12从而从AGV系统6上卸下晶片盒或者将晶片盒由处理设备4装载到AGV系统6上。

使用该移送系统的传统晶片盒移送方法如下。首先，AGV系统6的主控制器8和处理设备4的一个控制器(未示出)通过SECS协议与主机2通信，以便装卸晶片盒。

接着，如果主机2输入移送请求信号给内部系统5，在由主控制8的驱动控制模块处理的控制信号作用下，驱动单元12向主机2指定的处理设备4移动。

当AGV系统6的第二传感器9a与处理设备4的第一传感器4a对准后，主控制器8输入一个控制信号到P-I/O模块9，从而开始了与处理设备4的P-I/O通信，以便装/卸晶片盒。

当晶片盒已经等待装/卸，AGV系统6和处理设备4续继P-I/O通信，装/卸晶处盒。

这里，在AGV系统6上安装了单个机械手臂13，在处理设备4中至少设置了两个晶片盒平台(未示出)。于是，AGV系统6通过单个机械手臂13抓住一个晶片盒并装/卸它。

但是，在传统的AGV系统把晶片盒装载到处理设备中或从处理设备中卸下时，机械手臂至少需要驱动两次。这样，需要相当长的时间装/卸晶片盒，于是增加了加工半导体器件的全过程时间。

因此，本发明的目的就是提供一种晶片盒移送系统和方法，其中的自动导向移送系统至少具有两个机械手臂和驱动相应机械手臂的机械手臂驱动单元，从而改善了晶片盒移送系统的工效，减少了移送所需的时间周期。

为实现上述目的和其它优点，提供了一种晶片盒移送系统，用于把晶片盒从一个处理设备运送到另一个处理设备。该系统包括：一个无线发送/接收模块，用于接收自主机的多个晶片盒移送请求信号并发送处理过的晶片盒移送请求信号；一个控制器，用于处理从主机接收到的晶片盒移送请求信号并产生出多个不同的控制信号；多个与控制器相连的机械手臂驱动单元，其根据控制信号驱动多个机械手臂同时移送不同的晶片盒；和一个具有多个机械手臂的驱动单元，其向指定的处理设备移动。

机械手臂和机械手臂驱动单元最好分别至少为两个。

按照本发明的晶片盒移送方法，包括如下步骤：接收来自主机的多个晶片盒移送请求信号；根据接收到的晶片盒移送请求信号将移送机械手移动到指定的处理设备处；在多个晶片盒移送请求信号中移送一个晶片盒移送请求信号给多个机械手臂中的一个，并由该机械手臂完成移送过程；然后向其余的机械手臂移送一晶片盒移送请求信号，并由其余的机械手臂完成移送。

更具体地说，多个机械手臂同时将晶片盒从晶片盒移送系统卸到处理设备上。

更具体地说，多个机械手臂同时将晶片盒从处理设备装载到晶片盒移送系统上。

可选择地进行，多个机械手臂把晶片盒从晶片盒移送系统部分地卸到处理设备上，其余的机械手臂把晶片盒从处理设备装载到晶片盒移送系统上。

可选择地进行，在接收多个晶片盒移送请求信号的步骤之后，由控制器指定晶片盒平台的步骤，使得多个机械手臂分别对应于处理设备上设置的多个晶片盒平台，并且晶片盒能够从晶片盒平台上装载/向晶片盒平台上卸载。

最好由处理设备确定晶片盒是否在多个晶片盒平台上装载于正确的位置。如果晶片盒被装载到错误的位置上，处理设备执行闭锁(interlock)操作，并显示出错信息。

更进一步，如果晶片盒被确认处于正确的位置，处理设备发送一个晶片盒装/卸请求信号给控制器。

最好该控制器给处理设备发送一个移送通知信号，该移送通知信号通知多个晶片盒将要装/卸。

更具体地，处理设备给控制器发送一个装/卸就绪信号，该装/卸就绪信号通知多个晶片盒已经准备装/卸。

最好处理设备给控制器发送一个晶片盒装/卸完成信号。

参照插图，通过详细描述本发明优选实施例，本发明的上述目的和其它优点会变得更加明显。

图1示出了一个传统的晶片盒移送系统；

图2更详细地示出了一个传统的晶片盒移送系统；

图3是处理设备和AGV系统的视图；

图4是按照本发明的晶片盒移送系统的示意图；

图5示意了按照本发明的装有多个机械手的AGV系统；

图6详细示意了图4给出的AGV系统；

图7A、7B是使用按照本发明的晶片盒移送系统的移送方法的流程示意图；

图8示意了按照本发明的移送方法的晶片盒/卸的时序图。

下面参照插图更全面地描述本发明，图中示出了本发明的优选实施例。但是本发明可按不同的形式实施，并不限于仅按这里设立的优选实施例建造；而且，提供这些优选实施例使得本发明公开的彻底和全面，对本领域技术人员而言可以全面地了解本发明的范围。

本发明的晶片移送系统包括一台主机110，它控制着半导体加工的全过程，并且其中存有大量与处理有关的数据，多个处理设备120，其从主机上下载处理数据和控制命令，并执行半导体加工过程；还有一个内部系统140，其向AGV系统130移送移送请求信号，该信号是由处理设备120输入的与晶片盒相关的信号由主机110处理后得到的。

而且，晶片盒移送系统具有的AGV系统130至少有两个机械手臂，其通过内部系统140接收主机110发出的移送请求信号，并将完成的晶片盒从一个处理设备120运送到另一个处理设备120处。

当处理设备120下载主机110发出的移送请求信号，或者向主机报告一个移送状态，或当内部系统140要移送由主机发送的移送请求信号时，在主机110和处理设备120，以及在主机110和内部系统140之间将通过SECS协议相互通信。

这里，AGV系统130通过主机110，内部系统140和处理设备120获得诸如晶片盒要被装载到或被下载到的处理设备的位置、晶片盒数、晶片盒识别的信息。

当要被运送到AGV系统130的晶片盒的详细移送信息由内部系统140输入时，AGV系统130向主机110指定的处理设备120运动，并尝试与处理设备120进行P-I/O通信。

为了在AGV系统130和处理设备120之间进行P-I/O通信，需要在处理设备120的预定位置中形成第一传感器142，在面对处理设备120的AGV系统130的部分形成第二传感器122。

这里，一个传感器单元141包括第一和第二传感器142和122。传感器单元141的数目与机械手臂的数目相同，这样晶片盒能够独立地由AGV系统130和处理设备120移送。

参照图5和6可以更详细地说明AGV系统130。

AGV系统130包括：一个AGV控制器单元131；一个驱动单元137，用于通过AGV控制器131驱动AGV系统，和多个安装在AGV系统130上的机械手臂138和139。

更详细地说，AGV控制器单元131包括一个主控制器134，一个与主控制器134相连接的P-I/O模块132，以及多个机械手控制模块135和136。在本发明的实施例中，使用了两个机械手驱动模块。

更具体地说，从内部系统140无线地输入到主控制器134的主机110的移送请求信号在主控制器134中处理。主控制器134与驱动单元137电连接，驱动单元137与驱动控制模块133电连接，这样AGV系统就能够移动到放置相应晶片盒的处理设备120处。

另外，至少两个机械手控制模块135和136与主控制器134相连接，机械手臂138和139分别与机械手控制模块135和136相连接。这样，由主控制器134控制的机械手臂138和139独立地操作。

参照图5，机械手臂138和139包括：圆柱型转动杆；连接接头，其通过枢接与圆柱型转动连杆相连，并被弯成预定的角度；驱动杆，其通过枢接与连接接头相连，并且该驱动杆驱动一个抓手以抓住晶片盒；和抓手，该抓手通过法兰与驱动杆的末端相连。

使用带有多个机械手臂138和139的AGV系统移送晶片盒的方法可以参照图7和8来说明。

作业实施例，说明将晶片盒由处理设备120的晶片盒平台(未画出)装载到AGV系统130的过程。

作为实施例，两个晶片盒将由处理设备120的两个晶片盒平台装载到AGV系统130上。最好至少两个机械手臂接收到独立的信号并进行工作，并且先完成任务的机械手臂能够先进行下一个新工作。

参照图7A、7B和图8的A、B，处理设备120把装有大量已处理过晶片的晶片盒放置在一个晶片盒平台上，并通过SECS协议向主机110报告出现了需要移送的晶片盒。

于是主机110向内部系统140输入与要移送的晶片盒相关的移送信息。如图7的第10步所示，内部系统140向AGV系统130的主控制器134无线移送移送请求信号，以把晶片盒运送到进行下一步处理的处理设备处，和移送包括晶片盒将要被移送到的处理设备的位置信息的各种信息。

主控制器134处理主机110的移送请求信号，然后向驱动控制模块133施加一个控制信号。这样，借助驱动单元137,AGV系统130向指定的装有晶片盒的处理设备移动，如图7的第20步所示。

接着，当处理设备120的第二传感器122和AGV系统130的第一传感器142对准后，主控制器134依次向与P-I/O模块132相连的多个传感器单元141施加信号，从而开始了与处理设备120的通信，如图7的第30步所示。

接着，主控制器134向处理设备120移送晶片盒平台的号码，其中放有将要被机械手臂138和139移送的晶片盒，如图7的第40步所示。

更详细地说，主控制器134通过P-I/O模块132和传感器单元141向处理设备移送一个高电平信号cs_no 1，以指定一个晶片盒平台，将要由AGV系统130的机械手臂138装载的晶片盒从该晶片盒平台处被卸下。

另外，向处理设备120移送一个表示高电平信号cs-no 1是有效的高电平有效信号VALID1，从而指定一个机械手臂136被装载于其中的晶片盒平台。

接着，为了指定一个晶片盒平台，要由机械手臂139装载的晶片盒在该晶片盒平台处卸下，需要通过P-I/O模块132和传感器单元141向处理设备120移送另一个高电平信号cs_no 2和有效信号VALID 2。

当用于指定晶片盒平台的信号cs_no 1,cs_no 2,VALID 1有效(on)，和VALID 2有效都输入到处理设备120中，处理设备120打开一个晶片盒进/出门(未示出)，以便把完成了全部处理过程的晶片盒卸到指定的晶片盒平台。接着由安装在处理设备120上的机械手臂(未画出)把晶片盒卸到相应的晶片盒平台上。

当晶片盒被卸到晶片盒平台上时，处理设备120通过传感器128感测晶片盒是否被正确地卸下，以确定放置晶片盒的错误，如图7的第50步所示。

如果晶片盒被不正确地卸到晶片盒平台上，会执行闭锁(inter lock)操作以阻止更进一步的移送处理，如图7的第53步所示，同时显示一个出错信息，如图7的第56步所示。

如果晶片盒被正确地卸下，处理设备120移送一个高电平的卸载请求信号Up_REQ 1给主控制器134，以便把卸到晶片盒平台上的晶片盒卸载到AGV系统130上。

当上述移送结束后，处理设备120向主控制器134移送另一个高电平的卸载请求信号Up-REQ 2，如图7的第60步所示。

当来自处理设备120的高电平卸载请求信号Up_REQ 1和Up_REQ 2输入到主控制器134后，主控制器134向处理设备120发送一个高电平的移送通知信号TR_INF 1用于把可卸载的晶片盒移送到AGV系统130。当该移送过程结束后，主控制器134向处理设备120发送另一个高电平的移送通知信号TR-INF 2，如图7的第70步所示。

当从AGV系统130的主控制器132输入高电平移送通知信号TR_INF 1和TR_INF 2后，处理设备120向主控制器134发送一个高电平的卸载就绪信号READY 1。当此移送结束后，处理设备120发送另一个装载就绪信号READY 2，如图7的第80步所示。

当从处理设备120输入卸载就绪信号READY 1和READY 2后，主控制器134确定处理设备120已等待卸载晶片盒。

此时向机械手控制模块135和136施加一控制信号，然后，该机械手控制模块135和136将该控制信号施加到机械手臂138和139，从而开始装载晶片盒，如图7的第90步所示。

在装载晶片盒的同时，主控制器134向处理设备120发送一个高电平的忙信号BUSY 1，表示机械手臂138和139正在工作。当移送结束后，主控制器134发送另一个忙信号BUSY 2给处理设备120，如图7的第80步所示。

当晶片盒从处理设备120装载到AGV系统130上后，主控制器134向处理设备120发送一个装载结束信号COM_1，并接着发送另一个装载结束信号COM_2，如图7的第100步所示。

另一方面，图8中A和C，或者B和C的信号组合代表着安装在AGV系统130上的两个机械手臂中的机械手臂138把晶片盒从处理设备120装载到AGV系统130上，而机械手臂139把晶片盒从AGV系统130卸载到处理设备120上。

图8中A和C的组合将作为实施例加以说明。

首先，通过主机110将晶片盒从处理设备120装载到AGV系统130上。接着，AGV系统将该晶片盒卸载到后序处理设备上。此时，将已对其完成了处理过程的晶片盒移送到另一个后序处理设备的请求信号从后序处理设备通过无线通讯输入到AGV系统130。接着，按照主机110输入的移送请求信号，AGV系统130向指定的处理设备移动。

然后主控制器134向处理设备120发送高电平信号cs_no l,cs_no 3,VALID 1，和VALD 3，以便通过P-I/O模块132指定处理设备120的晶片盒平台。

收到这些信号的处理设备120打开全部的晶片盒进/出口124和126，并将完成的晶片盒卸到晶片盒平台上。

处理设备120通过传感器128检测晶片盒是否在晶片盒平台上。根据此检测的结果，处理设备120向主控制器134发送一个高电平的卸载请求信号Up_REQ 1，表示可以卸载到晶片盒平台上的晶片盒已将准备好了。

接着，处理设备120向主控制器134发送一个高电平装载请求信号Lo_REO 3，该信号表示另一晶片盒可以装载到另一个空的晶片盒平台上。

随即，主控制器134向处理设备120发送移送通知信号TR_INF，把位于晶片盒平台上的晶片盒装载到AGV系统130上，另外还向处理设备120发送TR_INF 3，将装载于AGV系统130中的晶片盒卸载到另一个晶片盒平台上。

当移送通知信号TR_INF 1和TR_INF 3从主控制器134发出后，处理设备120确认晶片盒平台的装/卸状态，并向主控制器134发送高电平的卸载就绪信号READY 1。

接着，处理设备120发送一个装载就绪信号READY 3，表示处理设备120已经准备好卸载主控制器134的晶片盒。

然后，主控制器134施加驱动信号给机械手臂138和139。

接着主控制器向处理设备120发送忙信号BUSY 1和BUSY 3，表示机械手臂138和139正在工作。

当机械手臂138和139完成装/卸后，处理设备120向主控制器134发送结束信号COM_1和COM_3，表示晶片盒的装/卸已经结束。

接着，主控制器134将所有的高电平信号转为低电平，并等待下一次处理。

如上所述，在AGV系统上至少安装了两个机械手臂。机械手臂把晶片盒从处理设备装载到AGV系统上，并至少从AGV系统上卸载两个晶片盒到处理设备上，或者同时进行装载和卸载。结果，晶片盒的装/卸时间被缩短了，相应提高了AGV系统的效率。

参照上述实施例，对本发明进行了描述。而且很显然，根据前面的描述，对本发明做出各种修改和变化对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，本发明包括所有落入所附权利要求的精神和范围中的替代改进和变化。

Claims (13)

1．一种将晶片盒从一个处理设备处移送到另一个处理设备的系统，所述系统包括：

一个无线发送/接收模块，其接收多个来自主机的晶片盒移送请求信号，并发送处理后的移送请求信号；

一个控制器，其处理自所述无线发送/接收模块收到的所述晶片盒移送请求信号；

多个与所述控制器相连的机械手臂驱动单元，以便多个机械手臂能响应所述控制信号同时移送所述不同的晶片盒；和

一个与所述多个机械手臂装在一起的驱动单元，其向所述主机指定的所述另一个处理设备移动。

2．根据权利要求1的系统，其中所述机械手臂至少为两个。

3．根据权利要求2的系统，其中所述机械手臂驱动单元至少为两个。

4．一种用于移送晶片盒的方法，包括步骤：

接收来自主机的多个晶片盒移送请求信号；

根据收到的所述晶片盒移送请求信号，将移送机械手移动到指定的处理设备；

发送所述多个晶片盒移送请求信号之一给所述多个机械手臂之一，再把晶片盒移送请求信号发送给其余所述多个尚未向其发送所述晶片盒移送请求信号的机械手臂，由所述一个机械手臂和所述其余的多个机械手臂分别完成移送任务。

5．根据权利要求4的方法，其中在所述执行移送的步骤中，所述多个机械手臂同时把所述晶片盒从一个晶片盒移送装置卸载到所述指定的处理设备。

6．根据权利要求4的方法，其中在所述执行移送的步骤中，所述多个机械手臂同时把所述晶片盒从所述晶片盒移送装置装载到所述指定处理设备上。

7．根据权利要求6的方法，其中在所述执行移送的步骤中，所述机械手臂把所述晶片盒从所述晶片盒移送装置上部分地卸载到所述指定的处理设备上，而其余的所述机械手臂把所述晶片盒从所述指定处理设备装载到所述晶片盒移送装置上。

8．根据权利要求5或6的方法，在所述发送多个晶片盒移送请求信号的步骤后，还包括通过所述控制器指定晶片盒平台的步骤，从而所述多个机械手臂分别与安装在所述指定的处理设备的多个晶片盒平台对应，并把所述晶片盒装载到晶片盒平台/从所述晶片盒平台卸载晶片盒。

9．根据权利要求8的方法，其中所述指定的处理设备确定所述晶片盒是否正确地放置在所述多个晶片盒平台上，如果判定所述晶片盒被错误地放置，执行闭锁(interlock)操作以防止进一步进行移送处理，并且显示一个错误信息。

10．根据权利要求9的方法，还包括由所述指定的处理设备发送一个晶片盒装/卸请求信号给所述控制器的步骤，从而当判定所述晶片盒放置正确时，装/卸所述晶片盒。

11．根据权利要求10的方法，还包括由所述控制器给所述指定处理设备发送一个移送通知信号的步骤，该移送通知信号表示所述晶片盒将要被装/卸。

12．根据权利要求11的方法，还包括由所述指定处理设备向所述控制器发送一个装/卸就绪信号的步骤，该装/卸就绪信号表示所述晶片盒已准备好等待装/卸。

13．根据权利要求4的方法，在完成所述的执行移送的步骤后，还包括由所述指定处理设备向所述控制器发送一个晶片盒装/卸完成信号的步骤，该晶片盒装/卸完成信号表示所述的晶片盒的装/卸任务已经完成。

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