一种缩短机械手晶片传送时间的控制方法与流程

本发明涉及半导体集成电路制造工艺加工过程中机械手传送晶圆的方法。具体说就是一种缩短上位机和机械手通信时间，从而提高设备产能的一种方法。

背景技术：

目前，在半导体集成电路制造工艺，产能是半导体制造设备评价的核心指标之一，如何缩短晶圆的传送时间，如何更加快速的完成晶圆的流转是产能提高的必要条件之一。半导体晶圆传送机械手传送晶圆的过程，细分为移动(move)过程，取片(pick)、送片(place)二个子过程：

机械手移动(过程)过程，即机械手从当前位置移动到要取送片的位置的过程。

机械手取片(pick)过程，即机械手从工艺加工单元中取出晶圆的过程,如图1所示，机械手手指A顺序经过位置1、位置2、位置3到位置4完成取片(pick)过程。

机械手送片过程，即机械手向工艺加工单元中送入晶圆的过程，如图1所示，机械手指A顺序经过位置位置4、位置3、位置2到位置1完成取片(place)过程。

晶圆传送主要由机械手通过以上两种过程组合完成。通常，取片和放片过程中，都是上位机等待机械手完成整个动作，才认为动作完成，实际上这个过程花费的时间是机械手的实际动作时间加上和上位机通信时间，这个时间大于本发明方法中的相应时间。因为整个设备加工过程都是有取送片过程组成，这种时间的延迟就会影响设备的产能。

发明专利内容

本发明的目的是节省上位机与机械手通信命令时间，加快晶圆传送，从而提高设备产能。

本发明的具体技术方案如下：一种缩短机械手晶片传送时间的控制方法，包括以下步骤：

取片过程：

将机械手移动到取片开始位置；

上位机向机械手下达取片命令；

机械手执行取片命令，将机械手末端的托具置于晶圆下方，然 后机械手做垂直向上运动，使晶圆置于托具内；

机械手向上位机发送取片动作完成命令；

机械手返回初始位置，完成取片；

放片过程：

将机械手移动到放片开始位置；

上位机向机械手下达放片命令；

机械手执行放片命令，将托有晶圆的托具置于放片位置上方，然后机械手做垂直向下运动，放置晶圆；

机械手向上位机发送放片动作完成命令；

机械手返回初始位置，完成放片。

所述机械手向上位机发送取片动作完成命令的时间为

Δt_取＝K*Dr_取/Sp_取；

其中，K为校准系数，Dr_取为机械手在水平轴R和旋转轴T构成的水平面中最小工作半径，Sp_取为机械手当前速度。

所述机械手向上位机发送放片动作完成命令的时间为

Δt_放＝K*Dr_放/Sp_放；

其中，K为校准系数，Dr_放为机械手在水平轴R和旋转轴T构成的水平面中最小工作半径，Sp_放为机械手当前速度。

本发明的优点及有益效果是：

1.本发明运用到半导体实际晶圆传送过程当中去，使得晶圆在传送过程中提前发送命令返回，节省晶圆传送时间，缩短机械手一个单周期晶圆传送的时间，对于设备的产能提高有极大的积极作用。

2.运用在半导体生产设备实际的晶圆传送过程中，通过缩短上位机与机械手通信时间来缩短机械手取/放片的传送周期时间，使得晶圆在传送过程中消耗的时间缩短，对于大型集束式加工工艺设备的产能提高有明显作用。

附图说明

图1为晶圆传送机械手结构示意图；

图2晶圆传送机械手通信示意图；

图3机械手传送晶圆动作位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明方法作详细描述。

一种缩短上位机与机械手通信时间，缩短机械手传送周期的方法，如图1所示，传送机械手可以在三个自由度R、T、Z上进行对晶圆的传送，取片、放片的过程来将晶圆从一个晶圆承载位置传送至下一个承载位置，机械手指A在传送过程中直接承载晶圆，机械手手臂 B完成沿R方向(水平沿轴方向)移动，机械手臂C完成T(旋转方向)、Z方向(竖直方向)上的移动，D是机械手本体。设备在生产过程中，由上位机下达指令给机械手，机械手根据指令进行移动晶圆，如图2所示，以取片(pick)命令为例,上位机下达pick指令F，机械手接收到pick指令，完成pick指令后发送完成反馈信息H，上位机接收后G完成此过程，如图2所示。

本发明在机械手取片、送片过程中采用提前发送机械手位置结束信号，节省一部分机械手运动时间，达到缩短传送晶圆时间的目的。具体步骤包含如下：

取片过程：

第一步，将机械手移动到晶圆承载位置；

第二步，上位机下达取片命令，

第三步，机械手执行取片命令，将晶圆E取出，即取片，

第四步，机械手发送动作完成命令；

放片过程：

第一步，将机械手移动到晶圆承载位置；

第二步，上位机向机械手下达放片命令，

第三步，机械手执行放片命令，将晶圆E放到传送位置，即放片；

第四步，机械手向上位机发送动作完成命令；

所诉提高传片速度的机械手移动方法，在取片过程的第三步中，机械手从位置1开始，经过位置2、位置3，最后到达位置4，取片过程结束。取片过程只有R，Z轴参与运动。

取片过程中，第四步向上位机发送完成命令的时间是在第三步机械手经位置3向位置4移动过程中，时间Δt_取由机械手运行速度和机械手在R，T自由度在水平面最小工作半径一下决定，公式(1)如下：

Δt_取＝K*Dr_取/Sp_取；

其中，K为校准系数，Dr_取为最小工作半径，Sp_取为机械手当前速度。此处K为设定值，取0～100％。

所诉提高传片速度的机械手移动方法，在放片过程的第三步中，机械手从位置4开始，经过位置3、位置2，最后到达位置1，取片过程结束。放片过程只有R，Z轴参与运动。

放片过程中，第四步向上位机发送完成命令的时间是在第三步机械手经位置2向位置1移动过程中，时间Δt_放由机械手运行速度和机械手在R，T自由度在水平面最小工作半径一下决定，公式(1)如下：

Δt_放＝K*Dr_放/Sp_放；

其中，K为校准系数，Dr_放为最小工作半径，Sp_放为机械手当前 速度。此处K为设定值，取0～100％。

图1中机械手在晶圆传送的三个过程中的特点是，取片过程中，机械手伸展轴R和垂直轴Z参与运动将晶圆取回；移动过程中，轴垂直轴Z和旋转轴T参与运动，将机械手运动到取送片的准备位置；送片过程中，机械手伸展轴R和垂直轴Z参与运动将晶圆送出。

传送晶圆机构如图1所示，传送机械手由手指A、手臂B、转臂C、机体D等4个部件组成；机体D是固定部件，转臂C在固定在D上；转臂C、手臂B和手指A构成机械手运动机构；机械手运动机构可以由机体D机构向垂直自由度Z方向运动，转臂D将运动部件整体沿旋转自由度T方向旋转，手臂B带动手指A向伸展自由度R方向移动；

本发明的机械手传送方法是这样实现的：取片、送片过程如图3所示。

在取片过程中，机械手先移动到位置1，即机械手取片开始位置；位置2是机械手向R轴方向做伸展动作，将手指A(托具)伸到晶圆E的下部；位置3是机械手向Z轴正方向运动，将晶圆E取到手指A中，即晶圆承载位置的上部；位置4是机械手取片终止位置。

在放片过程中，机械手先移动到位置4，即机械手放片开始位置；位置3是机械手向R轴方向做伸展动作，将手指A伸到晶圆E承载位置的上部；位置2是机械手向Z轴负方向运动，将晶圆E放置到晶圆承载位置上；位置1是机械手放片终止位置。

本发明的通信方式如图2所示：

首先，由上位机下达指令给机械手，机械手根据指令进行移动晶圆，以取片(pick)命令为例,上位机下达pick指令F，机械手接收到pick指令，移动机械手到位置1、位置2、位置3时，就将发送完成反馈信息在H处返回，上位机接收后进行下一次命令。图中，K是常规情况下，机械手完成一次命令动作所花费的时间；M是采用本发明方法所用的时间；L是节省的时间。图2中，通常情况下，机械手在动作结束后及J处通知上位机，上位机在I处接收到机械手完成。