TWI648209B - 自動化物料處理方法與系統 - Google Patents

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Abstract

在一實施例中，用於半導體製造設施的自動化物料處理系統包括：由軌道所支撐的感測器，其中感測器是用以收集感測器資料，感測器資料用以描述沿著軌道移動的車輛，此車輛是用以承載至少一晶圓；監視模組用以基於感測器資料來偵測觸發事件，並且啟動改善措施以響應此觸發事件。

Description

自動化物料處理方法與系統
本揭露是有關於一種具備感測功能的自動化物料處理方法，能自動地啟動改善措施。
自動化物料處理系統(automated material handling system，AMHS)以廣泛地應用於半導體製造設施(semiconductor fabrication facilities，FAB)中以自動化地處理並運送多群或多批的晶圓至晶片製造中所使用的各種製程機器或工具之間。一般的半導體製造設施可包括多個製程區，這些製程區可包括製程工具與晶圓分段設備，這些製程工具與晶圓分段設備由自動化物料處理系統相互連接。
上述的每個區可包括晶圓儲存器，晶圓儲存器具有多個槽以在製造過程中暫時地存放多個晶圓承載器以進行分段處理。晶圓承載器可以是標準機械接口(standard mechanical interface，SMIF)盒以存放多個晶圓，或者晶圓承載器也可以是前開式晶圓傳送盒(front opening unified pods，FOUPs)以存放更大的晶圓。儲存器通常具 有單稈機器升降機或啟動機，其具有足夠的重量承載能力來從上述的槽中一次一個地抬起、插入並擷取晶圓承載器。儲存器持有多個SMIF盒或FOUP以準備將SMIF盒或FOUP運送至製程工具的裝載接口。
半導體製造設施可包括許多種自動化與手動車輛，用以在製造程序的同時，於半導體製造設施中移動並運送晶圓承載器。這些車輛可例如為自動導引車(automatic guided vehicle，AGV)，個人導引車(personal guided vehicle，PGV)，軌道導引車(rail guided vehicle，RGV)，高架穿梭機(overhead shuttle，OHS)，以及高架啟動傳輸機(overhead hoist transport，OHT)。OHT系統可自動地移動OHT車輛，OHT車輛用以在半導體製造設施內將晶圓承載器(例如為SMIF盒或FOUP以持有晶圓)從一個製程工具、量測工具、或儲存器移動並運送至另一個工具或設備的裝載接口。OHT系統可在每個區中運送車輛，或是在多個區之間運送車輛。OHT系統也可以移動空車輛(亦即，沒有晶圓承載器)至工具裝載接口或其他設備以接收空的或滿載(具有晶圓)的SMIF盒或FOUP，以在其他工具中進行進一步的運送及/或處理。
用更大更重的FOUP來處理並運送晶圓對於自動化物料處理系統中來說是一個效率的挑戰，目的是在半導體製造設施的製程工具之間維持合宜的晶圓流動。此外，也有額外的需求來建造大型Giga FAB，其具有能力在每個月處理超過100000片晶圓。這些挑戰與需求包括有效地使用 半導體製造設施中的地板與高架空間並減少因為車輛故障及/或損壞所造成的塞車或交通瓶頸。
據此，需要更好的系統與方法以在半導體製造設施中處理晶圓的運送。
本揭露的實施例提出一種自動化物料處理系統(automated material handling system，AMHS)，適用於半導體製造設施(semiconductor fabrication facility，FAB)。此自動化物料處理系統包括：感測器，由軌道所支撐，其中感測器是用以收集感測器資料，感測器資料用以描述沿著軌道移動的車輛，此車輛用以承載晶圓；以及監視模組，用以：基於感測器資料偵測一觸發事件，並且啟動改善措施以響應觸發事件。
以另外一個角度來說，本揭露的實施例提出一種系統，包括感測器，由靜態軌道所支撐，其中感測器用以收集感測器資料，感測器資料用以描述沿著靜態軌道移動的車輛，此車輛是透過吊運車懸吊於靜態軌道，車輛是透過滾動運動沿著靜態軌道運動並同時承載晶圓。系統也包括監視模組，用以：基於從感測器所取得的歷史感測器資料來決定觸發事件，基於感測器資料來偵測觸發事件，以及啟動改善措施以響應觸發事件。
以另外一個角度來說，本揭露的實施例提出一種方法，包括：從感測器收集感測器資料，其中感測器由軌 道所支撐，感測器資料用以描述沿著軌道移動的車輛，此車輛用以在沿著軌道移動的同時也承載晶圓；基於感測器資料來偵測觸發事件；以及啟動改善措施以響應觸發事件。
104‧‧‧自動化物料處理系統
106‧‧‧感測器
107‧‧‧軌道
108‧‧‧晶圓儲存器
110‧‧‧工具
118‧‧‧改善區
152‧‧‧自動化物料處理系統
154‧‧‧軌道系統
156‧‧‧感測器
158‧‧‧車輛
160‧‧‧豎井
162‧‧‧晶圓儲存器
164‧‧‧改善區
166‧‧‧區
200‧‧‧區
202‧‧‧工具
204‧‧‧裝載接口
205‧‧‧軌道
206‧‧‧晶圓承載器
210‧‧‧自動化物料處理系統
214‧‧‧車輛
216‧‧‧夾具組件
218‧‧‧抓取手臂
220‧‧‧抓取器
230‧‧‧吊運車
232‧‧‧安裝支架
234‧‧‧感測器
270‧‧‧腔室
272‧‧‧開口
274A‧‧‧底部
274B‧‧‧水平側
274C‧‧‧上側
276‧‧‧感測器
280‧‧‧感測器結構
302‧‧‧監視模組
304‧‧‧處理器
306‧‧‧儲存模組
308‧‧‧網路連線模組
310‧‧‧
312‧‧‧控制器模組
400‧‧‧程序
402、404、406、408、410‧‧‧操作
[圖1A]是根據一些實施例繪示半導體製造設施的佈局示意圖，其搭配了具備感測功能的自動化物料處理系統。
[圖1B]是根據一些實施例繪示半導體製造設施的透視圖，其具有具備感測功能的自動化物料處理系統。
[圖2A]是根據一些實施例繪示半導體製造設施與具備感測功能的自動化物料處理系統的部分側視圖。
[圖2B]是根據一些實施例繪示製程工具的透視圖，其中車輛是靠近工具的裝載接口。
[圖2C]是根據一些實施例繪示軌道的側視圖，其中繪示了軌道上感測器可能設置的位置。
[圖3]是根據一些實施例繪示具備感測功能的自動化物料處理系統的各種功能模組的方塊圖。
[圖4]是根據一些實施例繪示自動化物料處理系統的感測程序的流程圖。
以下的揭露提供了各種不同的範例實施例，用以實作本標的的不同特徵。為了簡化本揭露，一些元件與佈 局的具體例子會在以下說明。當然，這些僅僅是例子而不是用以限制本揭露。例如，若在後續說明中提到了一個元件“連接”或“耦接”至另一個元件，這可表示直接連接或是耦接，或者也可包括一或多個中介元件。
此外，本揭露也可能在這個例子中重複符號以及/或者字母。這些重複的現象是為了簡潔的目的，並不是為了限制各個實施例以及/設定之間的關係。
再者，在空間上相對的用語，例如底下、下面、較低、上面、較高等，是用來容易地解釋在圖示中一個元件或特徵與另一個元件或特徵之間的關係。這些空間上相對的用語除了涵蓋在圖示中所繪的方向，也涵蓋了裝置在使用或操作上不同的方向。這些裝置也可被旋轉(例如旋轉90度或旋轉至其他方向)，而在此所使用的空間上相對的描述同樣也可以有相對應的解釋。
本揭露提供了具備感測功能的自動化物料處理系統的各種實施例，其中感測器是整合在自動化物料處理系統的軌道上來監視車輛，這些車輛是用以在半導體製造設施中移動與運送晶圓。上述具備感測功能的自動化物料處理系統可關聯至半導體製造設施的各種元件，由軌道上的感測器來收集感測器資料以進行監視以及/或者控制，以下會詳細說明。這些感測器收集的感測器資料可被一個監視模組所利用，監視模組可分析感測器所產生的感測器資料，並在偵測到一個觸發事件後啟動改善措施以響應此觸發事件。舉例來說，上述的感測器可包括噪音以及/或者震動感測器，用以 在車輛通過感測器附近的時候收集車輛上的噪音以及/或者震動感測器資料。上述收集的噪音以及/或者震動感測器資料可被分析以決定是否有觸發事件(例如，車輛故障)，藉此可對此車輛執行一個改善措施(例如，車輛維修)。藉此，可以避免使用中的車輛故障(例如，當車輛正用來運送晶圓時)，並且避免製造流程中相關的生產線瓶頸與中斷。
上述具備感測功能的自動化物料處理系統中的感測器可以設置在自動化物料處理系統的軌道上。在一些實施例中，根據不同的目的可以在自動化物料處理系統中設置不同的感測器。舉例來說，一些感測器可用來辨識出通過的車輛(例如透過射頻識別(radio frequency identification，RFID)感測器)，其他感測器可用來描述通過車輛的效能(例如透過聲音感測器、震動感測器或影像感測器)。在另一個例子中，不同的感測器可以彼此合作來監視通過車輛的效能，例如距離感測器可判斷通過車輛從一個點到另一個點的時間，聲音感測器可用來描述此通過車輛所產生的聲音或震動。這些感測器資料可相互比較參照，以更佳地描述一段時間內車輛的效能，藉此達到更好的感測精準度。此外，透過感測器資料的彼此參照可偵測感測器的異常，並在感測器故障的當下或事前就進行改善(例如，修改或置換)。
在一些實施例中，單一個感測器可用於多種目的，例如辨識通過的車輛並描述通過車輛的效能。例如，影像感測器可收集影像資料，或者聲音感測器可收集聲音資 料，這些資料可用來辨識車輛並評估車輛的效能是否異常。在一些實施例中，有需要採用較小尺寸的感測器，避免阻塞了自動化物料處理系統的軌道，以及/或者阻礙軌道上車輛的移動。
如上所述，上述具備感測功能的自動化物料處理系統可使用距離感測器。此距離感測器的範例可包括電容感測器、電容位移感測器、杜普勒(Doppler)效應感測器、渦流(eddy-current)感測器、電感感測器、磁場感測器、光感測器、雷達感測器、聲納感測器、超音波感測器、光纖感測器以及霍爾效應(hall effect)感測器。
如上所述，上述具備感測功能的自動化物料處理系統可使用聲音感測器。此聲音感測器的例子可包括電容麥克風感測器、射頻(RF)電容麥克風感測器、駐極體電容器(electret condenser)感測器、動態麥克風感測器、帶狀麥克風(ribbon microphone)感測器、碳帶式麥克風(carbon microphone)感測器，壓電麥克風(piezoelectric microphone)感測器，光纖麥克風感測器，雷射麥克風感測器，液體麥克風感測器，以及微機電系統麥克風感測器。
如上所述，上述具備感測功能的自動化物料處理系統可使用震動感測器。此震動感測器的例子可包括速度感測器，例如為電磁線速度傳感器感測器以及電磁轉速表產生器感測器。上述震動感測器也可包括加速度感測器，例如電容式加速度感測器、壓電加速度感測器，電位加速度感測器、伺服加速度計(servo accelerometer)感測器，以及應 變計(strain gage)加速度感測器。
在一些實施例中，如上所述，上述具備感測功能的自動化物料處理系統可使用影像感測器。此影像感測器的例子可包括電荷耦合元件(charge coupled device，CCD)影像感測器與互補式金氧半導體(complementary metal-oxide-semiconductor，CMOS)影像感測器。
雖然以上提到了特定的感測器，在各種實施例中及不同的應用中可採用任意能夠產生感測器資料的感測器，這些感測器資料可以描述車輛的效能。在一些實施例中，這些感測器可在市場上取得，因此為了簡化起見並不贅述。
感測器資料可用來評估車輛的效能。在一些實施例中，可分析歷史感測器資料以決定觸發事件，觸發事件可用來指出異常之處。此歷史感測器資料可被評估以決定觸發事件。舉例來說，歷史感測器資料可在車輛每次通過時所收集而來，或者是在某台特定車輛每次通過時所收集而來，藉此可決定觸發事件。此感測器資料可以是連續的(例如，在一段時間內歷史感測器資料的每一個資料點都表示感測器資料的連續收集)或是不連續的(例如，歷史感測器資料的每一個資料點都表示單一個感測器資料數值在時間上的快照)。此外，在不同的實施例中，歷史感測器資料可用各種方式被整合在一起以及/或者一起表示，以用於後續的分析。舉例來說，歷史感測器資料可表示為時間域以及/或者頻率域以做後續的分析，以下會再說明。在這樣的實施例 中，歷史感測器資料會先被收集起來並整合成各種資料結構，例如為資料庫、關聯表、平面檔(flat file)等等。
根據歷史的(例如，整合的)感測器資料中的離群值可決定觸發事件。此離群值可用來指出車輛效能的異常。在一些實施例中，這些離群值可用來決定閾值，觸發事件可定義為符合或超過了閾值。觸發事件也可以反應於符合或超過一個閾值或多個閾值的組合。舉例來說，這些離群值可用來定義閾值，用來指出車輛已經太吵或是有太多或不正常的震動(其可反應於車輛已經損毀)。在一些實施例中，不同的觸發事件可被定義以引起不同的改善措施。舉例來說，不同的觸發事件可指出車輛上不同部分的異常，例如一個觸發事件可指出輪子的損壞，另一個觸發事件可用來指出將車輛吊離軌道的吊運車已損壞。
可用習知的統計分析來決定出離群值。舉例來說，此統計分析可包括噪音震動(noise vibration harshness，NVH)分析或是歷史感測器資料的分析。在另一例子中，上述的統計分析可包括下列分析的任一者：倍頻分析(octave analysis)，頻譜分析，傅立葉轉換分析，聯合時間頻率分析，階次分析(order analysis)，階次追蹤分析，波德圖分析(bode plot analysis)，頻率響應分析，震動分析以及壓力分析，以下會再說明。
在各種實施例中，對於一特定車輛，用以描述車輛效能的感測器資料可交叉參照以及/或者索引。舉例來說，觸發事件可用來偵測某特定車輛，使得改善措施也適用 於此特定車輛。如上所述，感測器資料可用來描述車輛效能以及/或者辨識車輛。藉此，在偵測到特定車輛的觸發事件以後，適當的改善措施可用以響應此觸發事件。舉例來說，受損的車輛可被控制以移動至改善區以提醒維修人員實施適當的改善措施。
圖1A是根據一些實施例繪示半導體製造設施的佈局示意圖，此半導體製造設施包括了軌道與車輛系統。此半導體製造設施包括了具備感測功能的自動化物料處理系統104，其例如包括了自動導引車(automatic guided vehicle，AGV)，個人導引車(personal guided vehicle，PGV)，軌道導引車(rail guided vehicle，RGV)，高架穿梭機(overhead shuttle，OHS)以及高架啟動傳輸機(overhead hoist transport，OHT)。此外，各種感測器106可設置在軌道107上，軌道107可沿著自動化物料處理系統104的不同部分延伸。一或多個晶圓儲存器108是關聯至自動化物料處理系統104，操作以接收且將晶圓承載器分段處理，藉此用於一或多個晶圓的製造或量測工具110(例如，製程工具)，其中工具110會設置在軌道107旁邊。此外，在軌道107的一旁，自動化物料處理系統104可包括改善區118，受損的車輛可在改善區118接收維修以及/或者維護。
晶圓儲存器108可包括內部槽以暫時地存放多個晶圓承載器以進行分段作業，晶圓承載器是準備運送至製程工具110的裝載接口。據此，晶圓儲存器108提供了晶圓承載器的傳輸系統、流程緩衝區以及緩繳區。每個晶圓儲存 器108包括了輸入/輸出接口以從晶圓儲存器108上加載並卸載晶圓承載器。並且，晶圓儲存器108可包括一或多個機械手臂(未繪示)，機械手臂是操作以從儲存器上抓取、抬起/降低、儲存以及回收晶圓承載器，本領域具有通常知識者當可理解。儲存器為習知的，以下將不詳細贅述。
圖1B是根據一些實施例繪示半導體製造設施的透視圖，此半導體製造設施包括軌道與車輛系統。半導體製造設施可包括具備感測功能的自動化物料處理系統152，其包括了軌道系統154以及設置在軌道系統上各式各樣的感測器156。軌道系統154也可具有多個車輛158，這些車輛158可沿著軌道系統移動並以高架的方式設置在軌道系統中。舉例來說，車輛158可為OHT的穿梭機。軌道除了可以水平地設置在建築物的樓板上也可以垂直地設置，例如豎井160中的軌道是設置在半導體製造設施的兩層樓板之間。感測器156(繪示為虛線以表示他們是在豎井當中)可設置在豎井中的軌道，藉此在車輛沿著豎井160中的軌道移動時可收集車輛的感測器資料。各種設備可以設置在軌道系統154旁邊，例如晶圓儲存器162。並且，一部分的軌道系統154可以指定為改善區164，當車輛158沒有在使用，需要維修、替換、或進行其他改善措施時，可以將車輛158送至改善區164。
軌道系統154可以裝設在半導體製造設施中靠近天花板的地方並且彼此相互連接。軌道系統154中的多個軌道可以安排在半導體製造設施中任意合適設置的傳輸網 路中，例如但不限於包括一或多個軌道主要分支，每個主要分支包括一或多個交叉或水平的分支、多個平行的分支以及環線。具備感測功能的自動化物料處理系統152可以組織成各種部份或區(bay)，其關聯於一個特定的製程步驟或操作。在區166中，軌道系統154的軌道是設定成環狀的設定。
圖2A是根據一些實施例繪示半導體製造設施與具備感測功能的自動化物料處理系統的部分側視圖。半導體製造設施可包括了區200，其包括了製程工具202以實施各種半導體製造、測試或量測步驟。半導體製造設施的一個樓層中通常提供了多個區，這些區設置在一主要通道區的兩側，此主要通道區可連接多個區並做為這些區之間的通道。區200包括了至少一個製程工具202，製程工具202具有裝載接口204以為了製程需要而將晶圓承載器206插入至工具中，或將晶圓承載器206從工具中移除。在一些實施例中，裝載接口204可包括分開的加載與卸載接口，藉此加速晶圓承載器206在軌道205與工具202之間的交換。製程工具202可以是任意的晶圓處理、製造、測試、量測設備，或者是在半導體製造設施中通常使用的其他設備。
具備感測功能的自動化物料處理系統210可包括軌道205的網路，操作以引導一或多個車輛214的移動，這些車輛214具有輪子且由軌道205所支撐或懸吊在軌道205上。在一些實施例中，軌道205可以是單軌軌道，固定並懸吊於天花板上。車輛214是操作以將晶圓承載器206在半導體製造設施的多個區之間或單一個區之內移動。在一實 施例中，每台車輛214是被設計在特定的時間持有晶圓承載器206，並且通常是依照水平的方向將晶圓承載器206從一個地點運送至區200中的另一個地點(區內運送)，或者也可以將晶圓承載器206運送在自動化物料處理系統210內的多個區之間(區間運送)。
車輛214是用以操作來拾起、抬起/降低、持有、連接、放下晶圓承載器206。本領域具有通常知識者當可理解車輛214與軌道205可從市場上的一些公司取得，例如日本大阪的Daifuku Company,Ltd.以及日本愛知縣的Muratec Automation Company,Ltd.。車輛214可包括電動或氣動的抬升機制，通常包括夾具組件216，夾具組件216包括一或多個可伸縮的抓取手臂218以及在抓取手臂218一端的抓取器220，抓取器220用以鎖定至晶圓承載器206的鉤子或凸緣。抓取手臂218是操作以抬起並放下抓取器220以及所依附的晶圓承載器206。一般來說，車輛214一次運送一個晶圓承載器206。
晶圓承載器206可以為任意種類的晶圓承載器，例如為標準機械接口(standard mechanical interface，SMIF)盒，或前開式晶圓傳送盒(front opening unified pod，FOUP)。每個晶圓承載器206可持有多片晶圓。舉例來說，一個前開式晶圓傳送盒可持有大約25片晶圓。標準機械接口盒或前開式晶圓傳送盒通常具有各式各樣的附件，本領域具有通常知識者當可理解這些附件。舉例來說，晶圓承載器206可包括耦合機構以接合至製程工具的裝 載接口或是晶圓儲存器，也可包括鉤子或凸緣以讓車輛214上的抓取器固定，也可包括側邊軌道以讓機械手臂來抓取，也可包括彼此有間隔的多個插槽以持有晶圓，也可包括可開啟/關閉/密封的門以在運送過程中將晶圓保存在受控制的環境中使晶圓隔絕於半導體製造設施的環境以避免汙染。晶圓承載器206可從市場上的多個公司取得，例如為美國的Entegris,Inc.of Billerica,MA。
圖2B是根據一些實施例繪示製程工具202與部分軌道205的透視圖，其中車輛214是靠近工具202的裝載接口。車輛214可包括至少一個有輪子的吊運車230，此吊運車230是用以依照習知的方式輔助軌道205並且與軌道205一起合作讓車輛214沿著軌道205水平地或垂直地滾動。車輛214是透過吊運車230懸吊並支撐於軌道205上。具備感測功能的自動化物料處理系統210中的軌道205可以具有此技術領域中任意合適的橫截面設定與方向。在圖2B的一個可能實施例(但非限定於此實施例)中，軌道205具有“C”形狀的結構件，通常是用堅固的金屬，例如鋼來製造，用以支撐車輛214與滿載的晶圓承載器206的重量。
本領域具有通常知識者可理解的是軌道205也可以採用其他可能的橫截面設定，包括但不限於具有縱向延伸底槽的箱形梁，其可接收垂直的支撐件，例如為凸緣、圓桿或其他合適的結構件，此結構件可將軌道中有輪子可移動的吊運車連接至在下面懸吊的車輛。據此，只要車輛214可由軌道所支撐以進行滾動即可，本揭露的軌道205與搭配的 吊運車230並不限於任意特定的實施例。
軌道205可透過間隔設置的軌道安裝支架232懸吊於半導體製造設施的天花板。吊運車的輪子可以設置於軌道205所包圍的內部空間，並且可以雙向地沿著軌道內部滾動。根據所使用的軌道與吊運車的設定以及吊運車230所支撐的車輛214的重量，吊運車可以有任意數目的輪子。在一些實施例中，吊運車230可包括習知的吊運車馬達驅動器，其機械地耦接至兩個輪子以驅動輪子轉動，使得吊運車沿著軌道205滾動。
感測器234可以設置在軌道上以收集車輛效能的感測器資料。舉例來說，感測器234可以設置在某個位置以收集車輛與工具202之間互動的感測器資料，這些感測器資料用以描述當車輛沿著軌道205移動時、以及/或者將晶圓承載器206拾起、抬起、放下、持有、連接、放開時是否有異常。如上所述，感測器資料的種類可包括聲音、震動以及/或者影像，這些感測器資料是由軌道205上安裝的感測器234所收集。透過研究這些資料(例如，如上所述的用統計分析來計算離群值)，可決定出一或多個閾值以描述一個觸發事件。這些被研究的資料可包括由上述感測器或其他感測器在一段時間內所收集的歷史資料。或者，不同於透過收集感測器資料來決定閾值，也可以用預設的方式來決定閾值。這些閾值可用來判斷觸發事件是否發生，此觸發事件可包括所收集的感測器資料與數值超過了閾值。在判斷出觸發事件以後，可啟動相關的改善措施以改善透過感測器資料所 偵測到的異常。
圖2C是根據一些實施例繪示軌道205的側視圖，其中繪示了軌道205上感測器可能設置的位置。如上所述，軌道可具有“C”形狀，搭配有腔室270與開口272使得腔室270是可存取的。雖然圖中所繪示的是開口朝向一側打開(例如，水平地)，但在各種實施例的應用中開口也可以朝向其他需要的方向打開。舉例來說，開口可以在底部274A打開，另一個水平側274B，或是軌道205的上側274C。上述另一個水平側可以是在水平方向上相對於開口272的軌道另一側。如上所述，在腔室270中可以放置輪子以讓車輛依靠輪子來移動。感測器276可以設置在軌道205上(例如，由軌道205所支撐)。舉例來說，感測器可以設置在底部274A，其他水平側274B，或軌道205的上側274C。並且，感測器276也可以設置在軌道205的外表面，例如直接設置在底部274A的外表面，水平側274B的外表面，或者是軌道205上側274C的外表面。感測器276是用虛線來繪示以表示他們可能選擇的位置，另可以只設置一個感測器276或設置多個感測器276在軌道205上。此外，感測器276也可以是透過一個感測器結構280間接地由軌道205所支持，而不是直接由軌道205所支持，其中感測器結構280是從軌道205延伸出去。在一些實施例中，從軌道延伸出去的感測器結構280也可以支撐一個影像感測器，其中電子成像器是朝向軌道以及/或者車輛通過軌道時的位置。
圖3是根據一些實施例繪示具備感測功能的自 動化物料處理系統的各種功能模組的方塊圖。具備感測功能的自動化物料處理系統可包括監視模組302。監視模組302可包括處理器304。在一些實施例中，處理器304可以實作為一或多個處理器。處理器304可以操作地連接至電腦可讀取儲存模組306(例如記憶體以及/或是資料儲存器)、網路連線模組308，使用者介面模組310以及控制器模組312。在一些實施例中，電腦可讀取儲存模組306可包括具備感測功能的自動化物料處理系統邏輯，其用以讓處理器304執行上述各種程序。電腦可讀取儲存模組可以儲存參數資料，例如晶圓資料、工具資料、感測器資料、閾值、觸發事件的識別碼、改善措施的識別碼、車輛的識別碼、感測器的識別碼，以及在執行上述各種程序時可使用的參數或資訊。
網路連線模組308可搭配著自動化物料處理系統的各種裝置以及/或者元件，這些裝置以及/或者元件可在監視模組302內部彼此通訊或是與外部元件通訊，藉此達成自動化物料處理系統的網路連線功能。在一些實施例中，網路連線模組308可以促成物理連線，例如導線或是匯流排。在其他實施例中，網路連線模組308也可促成無線通訊，例如利用傳送器、接收器以及/或者收發器來達成無線區域網路(wireless local area network，WLAN)的連線。舉例來說，網路連線模組308也可以與感測器、處理器304以及控制器模組312形成有線或無線的連線。
監視模組302也可包括使用者介面模組310。此使用者介面可包括任意種類的介面，讓自動化物料處理系統 的操作者可以進行輸入以及/或者輸出，例如包括但不限於監視器、筆記型電腦、平板電腦、行動裝置等等。
監視模組302可包括控制器模組312。控制器模組312可用以控制各種實體裝置，這些實體裝置可以控制自動化物料處理系統、車輛、以及/或者車輛上元件的移動或功能。舉例來說，控制器模組312可以控制輪子、軌道(例如軌道上任意一個可以影響車輛移動的部分，例如軌道開關)、感測器、手臂、通訊設備、與自動化物料處理系統中其他可以控制元件的至少其中之一。舉例來說，控制器模組312可控制一個馬達，此馬達可以移動輪子、車輛、軌道開關、感測器、以及/或者車輛上機械手臂的至少其中之一。上述的控制器可以透過上述的處理器來控制，並且可以完成各種程序。
圖4是根據一些實施例繪示自動化物料處理系統的感測程序的流程圖。自動化物料處理系統的感測程序可以由自動化物料處理系統來執行，如上所述。值得注意的是，程序400僅是一個例子，並不是用以限制本揭露。據此，可理解的是在圖4的程序400之前、之間或之後都可以在加入額外的操作。此外，一些操作也可以被省略，一些操作可以和其他操作一起執行，這些其他程序僅有部分會在此簡單說明。
在操作402中，決定觸發事件。此觸發事件可以是需要額外注意或改善的任意事件。舉例來說，觸發事件可用以指示損壞。在一些實施例中，觸發事件也可以指示例 行維護，例如由一個計數器來判斷車輛通過距離感測器的次數。觸發事件也可以是基於歷史感測器資料(例如，在一段時間所收集的感測器資料)所決定並且可以基於目前啟動或先前啟動的感測器的感測器資料所決定，此觸發事件可作為自動化物料處理系統的一部分。在一些實施例中，觸發事件可以是預設的，也就是說觸發事件並不是由歷史感測資料所決定，但自動化物料處理系統會接受此觸發事件以作為一個外部資源。
如上所述，所收集的(例如，整合在一起的)歷史感測器資料可以是用以描述自動化物料處理系統其中一台車輛通過時的效能的感測器資料，或者是用以描述自動化物料處理系統中一台特定車輛通過時的效能的感測器資料。這些歷史感測器資料可以是連續的(例如，資料點是橫跨一段時間)或是不連續的(例如資料點表示單一個時間點)。此外，這些收集的歷史感測器資料也可以被整合以及/或者表示為任意形式以作為研究之用，例如用時間域以及/或者頻率域來表示。在一些實施例中，這些歷史感測器資料可以用任意形式的資料結構來收集與整合，例如為資料庫、關聯表、平面檔等等。
因此，透過研究車輛性能的歷史感測器資料，從整合的資料中可以偵測出一個離群值(例如，一個指示資料集合的離群值的數值)，而基於此離群值可以決定觸發事件。此離群值可用以指示車輛的效能異常。在一些實施例中，這些離群值可以決定出多個閾值，觸發事件可以定義為 符合或超出了這些閾值。觸發事件也可以是符合或超過單一個閾值或多個閾值的組合。舉例來說，離群值可以定義閾值，這些閾值用以定義出不正常的震動量，其表示車輛已損壞。在一些實施例中，可定義不同的觸發事件以觸發(例如，映射至)不同類型的改善措施。舉例來說，不同的觸發事件可以指示車輛上不同部分的異常。舉例來說，指示出車輛輪子已經損壞的觸發事件(例如，透過聲音或震動)可應射至檢查、維修、以及/或者置換輪子的改善措施。並且，指示出吊運車(用來在軌道上懸吊車輛)已經損壞的觸發事件(例如，透過聲音或震動)可以映射至檢查、維修、以及/或者置換吊運車的改善措施。
這些離群值可以根據習知關於離群值的統計分析來決定。舉例來說，此統計分析可包括噪音震動分析或是資料(例如歷史感測器資料)的研究。在一些例子中，上述的統計分析可以包括以下分析的至少其中之一：倍頻分析(例如，根據感測器資料的倍頻分析來決定出離群值或是關鍵點)，頻譜分析(例如，根據感測器資料的頻譜或頻率分析來決定離群值或關鍵點)，傅立葉轉換分析(例如，根據感測器資料的傅立葉轉換分析來決定出離群值或關鍵點)，聯合時間頻率分析(例如，根據感測器資料的時間與頻率域分析來決定出離群值或關鍵點)，階次分析(例如，根據聲音以及/或者震動感測器資料的分析來決定出離群值或關鍵點)，階次追蹤分析(例如，在相對於頻率域的階次域中研究感測器資料以決定出離群值或關鍵點)，波德圖分析(例如，將感測 器資料表示為波德圖以後進行分析以決定出離群值或關鍵點)，頻率響應分析(例如，利用頻率響應來分析感測器資料以決定出離群值或關鍵點)，震動分析(例如，透過研究震動感測器資料來決定出離群值或關鍵點)，以及壓力分析(例如，透過研究壓力以及/或者張力感測器資料來決定出離群值或關鍵點)。在一些實施例中，用來決定觸發事件的感測器資料(例如歷史感測器資料)可以是噪音感測器資料以及/或者震動感測器資料的至少其中之一的瞬態響應以及/或者靜態響應。
在操作404中，軌道支撐的至少一感測器會收集感測器資料。如上所述，感測器可以設置在軌道上或由軌道支撐，用以在車輛通過軌道時收集車輛效能的感測器資料。在一些實施例中，操作404的感測器資料可以是目前的感測器資料，用以偵測觸發事件是否發生。在一些實施例中，操作404的感測器資料可以儲存為歷史感測器資料，用以決定或定義觸發事件，如上所述。
此外，如上所述，感測器資料可以從多個感測器以及/或者單一個感測器收集而來。舉例來說，一些感測器可用來辨識出車輛(例如，透過RFID感測器)，其他感測器可用來描述通過車輛的效能(例如聲音感測器、震動感測器或影像感測器)。在另一個例子中，不同的感測器可彼此搭配以監視通過車輛的效能，例如一或多個距離感測器可判斷車輛從一個點到另一個點的時間，而聲音感測器可擷取通過車輛的聲音。感測器資料可彼此參照以及/或者比較，以 更佳地在一段時間描述車輛的效能，藉此提升感測器的偵測準確度。再者，在感測器故障的時間點或之前，透過參照感測器資料也可以偵測出感測器的異常並改善此異常(例如修理或置換)。在一些實施例中，單一個感測器可用於多種目的，例如辨識出通過的車輛並且描述通過車輛的效能。舉例來說，影像感測器可收集影像資料，或者聲音感測器可以收集聲音資料，這些資料都可以辨識出車輛並且評估車輛效能是否異常。這些感測器的例子已經描述如上，因此為了簡化起見在此並不重覆贅述。
在操作406中，將感測器資料關聯至車輛。如上所述，用感測器資料可以辨識出一台車輛。舉例來說，RFID標籤的讀取或其他關於一台車輛的唯一感測器資料的讀取都可以用來辨識車輛。據此，所辨識出的車輛便關聯於描述此車輛效能的感測器資料。在一些實施例中，一些感測器可用來收集感測器資料以辨識出車輛，其他的感測器可用來收集感測器資料以描述車輛效能。在其他實施例中，感測器資料可同時用來辨識車輛與描述車輛效能。舉例來說，影像資料可用來辨識車輛(透過車輛的條碼)，也可以描述車輛的效能。
在操作408中，為了觸發事件來分析感測器資料。如上所述，觸發事件可以透過統計分析來推導，可以是歷史資料的離群值。統計分析的例子已經提供如上。觸發事件是判斷感測器資料是否符合一個閾值。在一些實施例中，觸發事件可以是關於特定的一台車輛。其他關於觸發事件的 說明已經提供如上，因此為了簡化起見不會重複贅述。
在操作410中，基於觸發事件來啟動改善措施。如上所述，此改善措施可以映射至特定的觸發事件，使得不同的觸發事件可以啟動不同的改善措施。舉例來說，偵測輪子是否有缺陷的觸發事件是不同於偵測吊運車或機械手臂是否有缺陷的觸發事件。在一些實施例中，改善措施的啟動可包括控制車輛移動至改善區以進行維修。並且，在一些實施例中，改善措施的啟動可包括提示特定的人員或其他資源，讓半導體製造設施可以處理改善措施。改善措施的例子可包括檢查、維修、以及/或者置換車輛上造成效能異常的一部份，或是換一整台車輛。
在一實施例中，適用於半導體製造設施的自動化物料處理系統包括：感測器，由軌道所支撐，其中感測器是用以收集感測器資料，感測器資料用以描述沿著軌道移動的車輛，此車輛用以承載至少一片晶圓；以及監視模組，用以：基於感測器資料偵測觸發事件，並且啟動改善措施以響應該觸發事件。
在一些實施例中，上述的車輛是用以承載晶圓承載器，晶圓承載器存放晶圓。
在一些實施例中，上述的車輛是用以透過滾動運動在軌道上移動。
在一些實施例中，上述的軌道是靜止的且車輛透過吊運車懸吊於軌道下。
在一些實施例中，上述的監視模組用以：基於 歷史偵測器資料的分析來決定觸發事件，此分析是以下至少其中之一：倍頻分析(octave analysis)，頻譜分析，傅立葉轉換分析，聯合時間頻率分析，階次分析(order analysis)，階次追蹤分析，波德圖分析(bode plot analysis)，頻率響應分析，震動分析，以及壓力分析。
在一些實施例中，上述的分析決定觸發事件為用於感測器資料的一閾值。
在一些實施例中，上述的閾值為離群值。
在另一實施例中提出一種系統，包括：感測器，此感測器由靜態軌道所支撐，其中感測器用以收集感測器資料，感測器資料用以描述沿著靜態軌道移動的車輛，此車輛是透過吊運車懸吊靜態軌道，車輛是透過滾動運動沿著靜態軌道運動並同時承載至少一片晶圓；以及監視模組，用以：基於從感測器所取得的歷史感測器資料來決定觸發事件，基於感測器資料來偵測觸發事件，以及啟動一改善措施以響應觸發事件。
在一些實施例中，上述的感測器資料是噪音與震動的至少其中之一的瞬態響應與靜態響應的至少其中之一。
在一些實施例中，上述的觸發事件是基於歷史感測器資料的噪音震動分析來決定。
在一些實施例中，上述的感測器是位於靜態軌道的外表面上。
在一些實施例中，上述的感測器是安裝在感測 器擴充結構上，此感測器擴充結構由靜態軌道所支撐。
在一些實施例中，上述的靜態軌道在豎井中垂直地延伸。
在另一實施例中提出一種方法，包括：從感測器收集感測器資料，其中感測器由軌道所支撐，感測器資料用以描述沿著軌道移動的車輛，此車輛沿著軌道移動的同時也用以承載至少一片晶圓；基於感測器資料來偵測觸發事件；以及啟動改善措施以響應觸發事件。
在一些實施例中，上述的方法包括：基於感測器資料偵測另一觸發事件；以及啟動不同的改善措施以響應另一觸發事件。
在一些實施例中，上述的方法更包括：基於從感測器所取得的歷史感測器資料來決定觸發事件。
在一些實施例中，上述的方法更包括：基於歷史感測器資料來實施下列至少一個分析以決定觸發事件：倍頻分析(octave analysis)，頻譜分析，傅立葉轉換分析，聯合時間頻率分析，階次分析(order analysis)，階次追蹤分析，波德圖分析(bode plot analysis)，頻率響應分析，震動分析，以及壓力分析。
在一些實施例中，上述的觸發事件表示從感測器收集的感測器資料數值超過了一閾值。
在一些實施例中，上述的方法更包括：控制車輛沿著軌道移動至改善區以響應觸發事件。
在一些實施例中，上述的方法更包括：收集噪 音與震動的至少其中之一的瞬態響應與靜態響應的至少其中之一。
本領域通常知識者可理解，在結合本文所描述的各種態樣後，邏輯塊、模組、處理器、裝置、電路、方法和功能中的任何一者可以通過電子硬體來實作(例如，數位實作，模擬實作或兩者的組合)、韌體、包含指令的各種形式的程序或設計代碼(為了方便起見，可以稱為“軟體”或“軟體模組”)或者這些技術的任意組合。為了清楚地示出硬體、韌體和軟體的這種可互換性，上面已經就其功能性對各種範例性的組件、方塊、模組、電路和步驟進行了總體描述。是否將這種功能實作為硬體、韌體或軟體或這些技術的組合取決於特定的應用和設計公司對整個系統施加限制。技術人員可以針對每個特定應用以各種方式實現所描述的功能，但是這樣的實現決定不會導致偏離本揭露的範圍。
此外，本領域通常知識者將理解，本文描述的各種範例性邏輯塊、模塊、設備、組件和電路可以在積體電路(integrated circuit，IC)內實現或由積體電路執行，積體電路可包括通用處理器、數位信號處理器(digital signal processor，DSP)、特殊應用積體電路(application specific integrated circuit，ASIC)、現場可程式化閘陣列(field programmable gate array，FPGA)或其他可程式化邏輯元件或其任何組合。邏輯塊、模組和電路還可以包括天線和/或收發器以與網路內或設備內的各種元件進行通訊。通用處理器可以是微處理器，或者處理器可以是任何常 規處理器、控制器或狀態機。處理器也可以實作為組合計算設備，例如DSP和微處理器的組合、多個微處理器、一個或多個微處理器與DSP內核結合使用、或執行本文所述功能的任何其他合適的配置。
在本文中，這裡使用的術語“模組”是指軟體、韌體、硬體以及用於執行所描述相關功能的元件的任意組合。另外，為了討論的目的，各種模組被描述為離散模組；然而，對於本領域通常知識者應是顯而易見的，可以將兩個或更多個模組組合以形成根據本揭露的實施例執行相關功能的單個模組。
以上概述了若干實施例的特徵，使得本領域通常知識者可以更好地理解本揭露的各方面。本領域通常知識者應該認識到，他們可以容易地使用本揭露作為設計或修改其他處理的基礎，並且用於執行相同目的和/或實作與本文中介紹的實施例具有相同優點的結構。本領域通常知識者還應該認識到，這樣的等同構造不脫離本揭露的精神和範圍，並且可以在不脫離本揭露的精神和範圍的情況下，進行各種改變，替換和變更。
除非另有特別說明，條件術語“可以”，“可能”，“可”，“得以能”等可以在上下文中以通常的方式理解，並表示一些實施例包括一些特徵、元件以及/或步驟，而其他實施例則可不包括。因此，這樣的條件術語通常不表示對一或多個實施例來說這些特徵、元件以及/或步驟是需要的，或者不表示一或多個實施例必要地包括一種用來決定 (可透過/不透過使用者輸入)是否要包括這些特徵、元件以及/或步驟的邏輯，或者不表示這些特徵、元件以及/或步驟會在任意特定的實施例中被執行。
另外，在閱讀本揭露之後，本領域通常知識者將能夠配置功能實體以執行本文所述的操作。如本文中關於指定的操作或功能所使用的術語“用以”是指系統、設備、組件、電路、結構、機器、等等物理或虛擬構造、編程和/或安排執行指定的操作或功能。
除非另有特別說明，諸如“X、Y與Z的至少其中之一”的語言在上下文中通常用於一個表示的項目、術語等等可以是X、Y或Z或它們的任何組合(例如X、Y和/或Z)。因此，這樣的語言通常並非表示，也不應該理解為某些實施方案需要至少一個X、至少一個Y、或至少一個Z。
雖然本揭露已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本揭露的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本揭露的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

  1. 一種自動化物料處理系統(automated material handling system，AMHS)，適用於一半導體製造設施(semiconductor fabrication facility，FAB)，該自動化物料處理系統包括：一感測器，由一軌道所支撐，其中該感測器是用以收集感測器資料，該感測器資料用以描述沿著該軌道移動的一車輛，該車輛用以承載至少一晶圓，其中一感測器結構是從該軌道延伸出去以支撐一影像感測器，該影像感測器包括一電子成像器，該電子成像器是朝向該軌道或者該車輛通過該軌道時的位置；以及一監視模組，用以：基於該感測器資料偵測一觸發事件，並且啟動一改善措施以響應該觸發事件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之自動化物料處理系統，其中該車輛是用以承載一晶圓承載器，該晶圓承載器存放該至少一晶圓，其中該車輛是用以透過滾動運動在該軌道上移動，其中該軌道是靜止的且該車輛透過一吊運車懸吊於該軌道下。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之自動化物料 處理系統，其中該監視模組用以：基於歷史偵測器資料的分析來決定該觸發事件，其中該分析是以下至少其中之一：倍頻分析(octave analysis)，頻譜分析，傅立葉轉換分析，聯合時間頻率分析，階次分析(order analysis)，階次追蹤分析，波德圖分析(bode plot analysis)，頻率響應分析，震動分析，以及壓力分析，其中該分析決定該觸發事件為用於該感測器資料的一閾值，該閾值為一離群值。
  4. 一種自動化物料處理系統，包括：一感測器，由一靜態軌道所支撐，其中該感測器用以收集感測器資料，該感測器資料用以描述沿著該靜態軌道移動的一車輛，該車輛是透過一吊運車懸吊於靜態軌道，該車輛是透過滾動運動沿著該靜態軌道運動並同時承載至少一晶圓，其中一感測器結構是從該靜態軌道延伸出去以支撐一影像感測器，該影像感測器包括一電子成像器，該電子成像器是朝向該靜態軌道或者該車輛通過該靜態軌道時的位置；以及一監視模組，用以：基於從該感測器所取得的歷史感測器資料來決定一觸發事件，基於該感測器資料來偵測該觸發事件，以及啟動一改善措施以響應該觸發事件。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之自動化物料處理系統，其中該感測器資料是噪音與震動的至少其中之一的瞬態響應與靜態響應的至少其中之一，其中該觸發事件是基於該歷史感測器資料的噪音震動分析來決定。
  6. 如申請專利範圍第4項所述之自動化物料處理系統，其中該感測器是位於該靜態軌道的外表面上。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之自動化物料處理系統，其中該靜態軌道在一豎井中垂直地延伸。
  8. 一種自動化物料處理方法，包括：從一感測器收集感測器資料，其中該感測器由一軌道所支撐，該感測器資料用以描述沿著該軌道移動的一車輛，該車輛用以在沿著該軌道移動的同時也承載至少一晶圓，其中一感測器結構是從該軌道延伸出去以支撐一影像感測器，該影像感測器包括一電子成像器，該電子成像器是朝向該軌道或者該車輛通過該軌道時的位置；基於該感測器資料來偵測一觸發事件；以及啟動一改善措施以響應該觸發事件。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之自動化物料 處理方法，包括：基於該感測器資料偵測另一觸發事件；啟動不同的改善措施以響應該另一觸發事件；以及基於從該感測器所取得的歷史感測器資料來決定該觸發事件，其中該觸發事件表示從該感測器收集的一感測器資料數值超過了一閾值。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之自動化物料處理方法，更包括：基於該歷史感測器資料來實施下列至少其中之一以決定該觸發事件：倍頻分析(octave analysis)，頻譜分析，傅立葉轉換分析，聯合時間頻率分析，階次分析(order analysis)，階次追蹤分析，波德圖分析(bode plot analysis)，頻率響應分析，震動分析，以及壓力分析；控制該車輛沿著該軌道移動至一改善區以響應該觸發事件；以及收集噪音與震動的至少其中之一的瞬態響應與靜態響應的至少其中之一。
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