硅片清洗的调度方法及调度系统与流程

本发明涉及半导体硅片清洗技术领域，特别涉及一种硅片清洗的调度方法及调度系统。

背景技术：

半导体硅片批式清洗设备是集成电路生产线中使用最多的设备之一。该设备为批量槽式清洗设备，设备包括多个化学槽与水槽、载片盒和一个机械手，可用于清洗200mm或300mm的硅片。其中，一个槽可以最多清洗一个载片盒中的全部硅片，一般为52片。

为了提高半导体硅片批式清洗设备的效率，其通常在清洗设备中同时进行两个硅片清洗作业。一个硅片清洗作业是指按工艺要求一次清洗一个载片盒中的硅片，同时进行两个硅片清洗作业即同时清洗两个载片盒中的硅片。然而，在这种情况下，如果只有一个机械手，容易发生有的硅片清洗作业中的载片盒被延误取走的情况，使得硅片会在化学槽中继续浸泡，严重影响硅片整个过程的清洗效果。

因此，有必要提出一种对于多任务并行的硅片清洗作业的调度方法。

技术实现要素：

本发明的主要目的旨在提供一种能够在清洗设备中同时进行两个硅片清洗作业的调度方法和调度系统。

为达成上述目的，本发明提供一种硅片清洗的调度方法，用于调度两个承载硅片的硅片载片盒在硅片清洗设备中同时进行的硅片清洗工艺，所述硅片清洗设备包括一个机械手、N个工艺单元和一个机械手清洗槽，所述N个工艺单元为1个干燥槽和N-1个工艺槽组，每个所述工艺槽组包括一个化学药液槽和与之对应的一个水槽；每一所述硅片载片盒的硅片清洗工艺包括所述机械手将该硅片载片盒依次放入各所述工艺槽组的化学药液槽和水槽清洗后放入所述干燥槽干燥，且至少在所述机械手将所述硅片载片盒放入所述水槽后其移动至所述机械手清洗槽清洗机械手爪勾，其中N大于等于3。所述调度方法包括以下步骤：

S1：当在非化学药液槽中的硅片载片盒完成工艺时，判断其下一工艺单元以及所述机械手是否均为空闲；若是，则进行步骤S2；否则等待直至下一工艺单元以及所述机械手均为空闲；

S2：判断若所述机械手将该非化学药液槽中的硅片载片盒取出并放入下一工艺单元，该硅片载片盒是否会与另一硅片载片盒同时处于不同的化学药液槽中或该另一硅片载片盒是否会无法在工艺完成后立即从化学药液槽中取出；若有一个为是则将该硅片载片盒保持在非化学药液槽中，否则将其取出并放入下一工艺单元。

优选地，步骤S2包括：

S21：判断另一硅片载片盒是否在化学药液槽中进行清洗工艺；若是，则进行步骤S22，否则进行步骤S24；

S22：判断另一硅片载片盒在化学药液槽中的剩余工艺时间是否大于第一阈值；若大于，则进行步骤S23；如等于，则进行步骤S25；若小于，则进行步骤S24；其中所述第一阈值为所述机械手从将处于非化学药液槽中的硅片载片盒放入下一工艺单元至移动至所述另一硅片载片盒所在化学药液槽所需的时间；

S23：等待直至另一硅片载片盒在化学药液槽中的剩余工艺时间等于第一阈值时进行步骤S25；

S24：等待另一硅片载片盒完成在化学药液槽中的清洗工艺，通过所述机械手将所述另一硅片载片盒拾取并放至与之对应的水槽后所述机械手移动至机械手清洗槽清洗机械手爪勾，之后执行步骤S25；

S25：将在非化学药液槽中的硅片载片盒取出并放入下一工艺单元。

优选地，所述机械手将所述硅片载片盒放入所述化学药液槽后也移动至所述机械手清洗槽清洗机械手爪勾；所述第一阈值包括所述机械手在将处于非化学药液槽中的硅片载片盒放入下一工艺单元后、移动至所述另一硅片载片盒所在化学药液槽之前的清洗机械手爪勾所需的时间。

优选地，所述硅片清洗设备包括顺序连接的三个工艺槽组，其中第一工艺槽组包括SC1药液槽和快速湿洗水槽，第二工艺槽组包括SC2药液槽和快速湿洗水槽，第三工艺槽组包括DHF药液槽和溢流冲洗水槽；所述干燥槽为IPA干燥槽。

优选地，所述调度方法还包括：当在化学药液槽的硅片载片盒完成工艺时，所述机械手将所述化学药液槽中的硅片取出放入其对应的水槽中。

本发明还提供了一种硅片清洗的调度系统，用于调度两个承载硅片的硅片载片盒在硅片清洗设备中同时进行的硅片清洗工艺，所述硅片清洗设备包括一个机械手、N个工艺单元和一个机械手清洗槽，所述N个工艺单元为1个干燥槽和N-1个工艺槽组，每个所述工艺槽组包括一个化学药液槽和与之对应的一个水槽；每一所述硅片载片盒的硅片清洗工艺包括所述机械手将该硅片载片盒依次放入各所述工艺槽组的化学药液槽和水槽清洗后放入所述干燥槽干燥，且至少在所述机械手将所述硅片载片盒放入所述水槽后其移动至所述机械手清洗槽清洗机械手爪勾，其中N大于等于3。所述调度系统包括判断模块和用于驱动机械手动作的控制模块。所述判断模块在非化学药液槽中的硅片载片盒完成工艺时，判断其下一工艺单元以及所述机械手是否均为空闲；若否，所述控制模块不驱动所述机械手对该硅片载片盒进行取放操作；若是，则所述判断模块进一步判断若所述机械手将该非化学药液槽中的硅片载片盒取出并放入下一工艺单元，该硅片载片盒是否会与另一硅片载片盒同时处于不同的化学药液槽中或另一硅片载片盒是否会无法在工艺完成后立即从化学药液槽中取出，若会同时处于不同化学药液槽中或会另一硅片载片盒会无法在工艺完成后立即从化学药液槽中取出，则所述控制模块不驱动机械手对该硅片载片盒进行取放操作，否则所述控制模块驱动所述机械手将该硅片载片盒从所述非化学药液槽中取出并放入下一工艺单元。

优选地，若所述判断模块在非化学药液槽中的硅片载片盒完成工艺时判断其下一工艺单元以及所述机械手均为空闲，其继续判断另一硅片载片盒是否在化学药液槽中进行清洗工艺，若是则所述判断模块进一步判断该另一硅片载片盒在化学药液槽中的剩余工艺时间为大于、等于或小于第一阈值，若判断结果为等于所述第一阈值则所述控制模块驱动所述机械手将在非化学药液槽中的硅片载片盒取出并放入下一工艺单元；若判断结果为大于所述第一阈值，所述控制模块驱动所述机械手在该另一硅片载片盒在化学药液槽中的剩余工艺时间等于第一阈值时将在非化学药液槽中的硅片载片盒取出并放入下一工艺单元；若判断结果为小于所述第一阈值，所述控制模块等待该另一硅片载片盒完成在化学药液槽中的清洗工艺后驱动所述机械手将该另一硅片载片盒拾取并放至与之对应的水槽、移动至机械手清洗槽清洗机械手爪勾，之后将在非化学药液槽中的硅片载片盒取出并放入下一工艺单元；其中所述第一阈值为所述机械手从将处于非化学药液槽中的硅片载片盒放入下一工艺单元至移动至所述另一硅片载片盒所在化学药液槽所需的时间。

优选地，所述机械手将所述硅片载片盒放入所述化学药液槽后也移动至所述机械手清洗槽清洗机械手爪勾；所述第一阈值包括所述机械手在将处于非化学药液槽中的硅片载片盒放入下一工艺单元后、移动至所述另一硅片载片盒所在化学药液槽之前的清洗机械手爪勾所需的时间。

优选地，所述硅片清洗设备包括顺序连接的三个工艺槽组，其中第一工艺槽组包括SC1药液槽和快速湿洗水槽，第二工艺槽组包括SC2药液槽和快速湿洗水槽，第三工艺槽组包括DHF药液槽和溢流冲洗水槽；所述干燥槽为IPA干燥槽。

优选地，当所述判断模块判断在化学药液槽的硅片载片盒完成工艺时，所述控制模块驱动所述机械手将所述化学药液槽中的硅片取出放入其对应的水槽中。

本发明所提出的硅片清洗的调度方法和调度系统，能够同时在清洗设备中进行两个硅片清洗作业，提高了硅片清洗效率。此外，本发明还能够保证每个硅片载片盒在化学药液槽中清洗完毕后能够被立刻取出，从而避免了硅片在化学药液中继续浸泡而影响清洗效果。

附图说明

图1为本发明硅片清洗设备的示意图；

图2所示为本发明硅片清洗的调度方法的流程图；

图3为本发明一实施例硅片清洗的调度方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。

本发明的硅片清洗调度方法应用于硅片清洗设备中，用于调度两个承载硅片的硅片载片盒在硅片清洗设备中同时进行硅片清洗工艺。硅片清洗设备包括一个机械手、多个工艺单元和一个机械手清洗槽。其中，多个工艺单元为1个干燥槽和多个工艺槽组，每个工艺槽组包括一个化学药液槽和与之对应的一个水槽。图1所示为本发明一实施例的硅片清洗设备的示意图。如图所示，本实施例中，硅片清洗设备包括装载单元1，三个工艺槽组2-1、2-2、2-3，1个干燥槽3，1个机械手清洗槽4，卸载单元5以及机械手(图中未示)。其中，工艺槽组2-1中包括SC1化学药液槽和快速湿洗水槽QDR(Quick Damp Rinse)；工艺槽组2-2包括SC2化学药液槽和快速湿洗水槽QDR；工艺槽组2-3中包括DHF化学药液槽和和溢流冲洗水槽OFR(Overflow Rinse)；干燥槽3为IPA干燥槽。

本实施例中的硅片载片盒能够容纳52片300mm(12寸)的硅片，材质为PFA，片间距为5mm。每个硅片载片盒的清洗工艺如下：首先手动将载片盒放入装载单元，进行硅片的装载。装载完毕后，机械手将载片盒放入SC1化学药液槽经SC1化学药液清洗，清洗完毕后把它取出再放入挨着的冲洗水槽QDR。接着，机械手将载片盒放入SC2化学药液槽经SC2化学药液清洗，清洗完毕后把它取出再放入挨着的冲洗水槽QDR。之后，机械手将载片盒放入DHF化学药液槽经DHF化学药液清洗，清洗完毕后把它取出再放入挨着的冲洗水槽OFR。然后，机械手将载片盒从OFR冲洗水槽取出后，放入IPA干燥槽内进行干燥。IPA槽干燥后，机械手将载片盒放入卸载单元，结束整个清洗工艺。其中需要注意的是，在完成工艺槽清洗或冲洗后，可根据需要对机械手上的爪勾进行清洗。通常情况下，机械手将载片盒从化学药液槽移动到其相应的水槽后，机械手移动至机械手清洗槽进行清洗。

图2为本发明硅片清洗的调度方法的流程图，图3为本发明具体实施例的硅片清洗的调度方法的流程图，以下将结合图2对本发明进行详细的说明。

硅片清洗的调度方法包括以下步骤：

步骤S1：当在非化学药液槽中的硅片载片盒完成工艺时，判断其下一工艺单元以及机械手是否均为空闲；若是，则进行步骤S2；否则等待直至下一工艺单元以及机械手均为空闲。

由于硅片清洗设备中同时有两个硅片载片盒1和2，首先选取其中任一个载片盒，例如载片盒1，判断其所处的工艺槽是否为化学药液槽。如果是化学药液槽，则待其完成工艺时，机械手立即执行载片盒1的取放操作，以避免载片盒1在化学药液中浸泡过久。如果不是化学药液槽，则在其完成工艺后，进一步判断其下一个工艺单元以及机械手是否均为空闲，如果均为空闲才进行步骤S2，否则继续将载片盒1放在工艺槽中等待直到两者均为空闲。对于非化学药液槽来说，其后一个工艺单元可以是工艺槽组也可以是干燥槽，如果后一个工艺单元是工艺槽组，则需确保该工艺槽组的化学药液槽和水槽均为空闲，即硅片载片盒2不在这两个工艺槽中。此外，机械手处于空闲状态，指的是机械手没有进行硅片载片盒2的取放操作，也没有进行自清洗动作。

步骤S2：判断若机械手将该非化学药液槽中的硅片载片盒取出并放入下一工艺单元，该硅片载片盒是否会与另一硅片载片盒同时处于不同的化学药液槽中或另一硅片载片盒是否无法在工艺完成后立即从化学药液槽中取出；若任一为是则将该硅片载片盒保持在非化学药液槽中，否则将其取出并放入下一工艺单元。

本步骤中，首先，判断另一硅片载片盒，即载片盒2，是否也在清洗设备中进行清洗工艺。如果载片盒2的清洗工艺已经结束，那么机械手直接将载片盒1从当前的非化学药液槽取出并放入下一工艺单元。

如果载片盒2同时也在进行清洗工艺，那么进一步判断载片盒2是否是在化学药液槽中进行清洗工艺，如果不是机械手直接将载片盒1从当前的非化学药液槽取出并放入下一工艺单元。

如果载片盒2同时也在化学药液槽中进行清洗工艺，那么进一步判断载片盒2在化学药液槽中的剩余工艺时间是否大于第一阈值。这里的第一阈值指的是机械手从将处于非化学药液槽中的载片盒1放入下一工艺单元至移动至载片盒2所在化学药液槽所需的时间。如果大于第一阈值，那么说明载片盒1和2会同时处于化学药液槽中，如果两者工艺结束的时间接近，那么机械手会来不及进行两个载片盒的取放和机械手清洗的动作，容易导致一个载片盒在化学药液槽中浸泡过久完成工艺。因此，如果判断结果为载片盒2的剩余工艺时间大于第一阈值，那么机械手不会执行载片盒1的取放操作，直到载片盒2的剩余工艺时间等于第一阈值了再执行。如此一来，当载片盒1放入下一工艺单元，机械手移动至载片盒2所处化学药液槽时，载片盒2刚好完成工艺，机械手可立即将载片盒2取出。另一方面，如果判断结果为载片盒2的剩余工艺时间不大于第一阈值，那么进一步判断剩余工艺时间时等于还是小于第一阈值。如果等于第一阈值，那么如前所述的机械手可直接将载片盒1取出并放入下一工艺单元。而如果载片盒2的剩余工艺时间小于第一阈值，意味着若机械手此时取放载片盒1，那么当载片盒2工艺完成时，机械手仍然在取放载片盒1，必然导致载片盒2继续浸泡在化学药液中。因此，如果载片盒2的剩余工艺时间小于第一阈值，机械手先进行载片盒2的取放。具体地，等到载片盒2完成工艺时，机械手立即将其取出放入相应水槽中冲洗，然后机械手移动至机械手清洗槽清洗爪勾，再回到载片盒1所处的非化学药液槽，将载片盒1取出并放入下一工艺单元。

通常来说，机械手将硅片载片盒放入水槽后去清洗爪勾，但根据需求在将硅片载片盒放入化学药液槽后机械手也可以移动至机械手清洗槽清洗机械手爪勾。那么此时，第一阈值为机械手将处于非化学药液槽中的载片盒1放入下一工艺单元、移动至机械手清洗槽清洗爪勾、再移动至载片盒2所在化学药液槽所需的时间之和。

通过本发明的上述硅片清洗的调度方法，能够同时在清洗设备中进行两个硅片清洗作业，提高了硅片清洗效率。此外，本发明还能够保证每个硅片载片盒在化学药液槽中清洗完毕后能够被立刻取出，从而避免了硅片在化学药液中继续浸泡而影响清洗效果。。

根据本发明的另一方面，还提供了一种实现上述调度方法的调度系统，该调度系统包括判断模块和控制模块。其中，判断模块对上述的每一条件执行判断，控制模块则驱动机械手的动作。

首先，判断模块在非化学药液槽中的载片盒1完成工艺时，判断其下一工艺单元以及机械手是否均为空闲；若两者有一个为不空闲，控制模块不驱动机械手对载片盒1进行取放操作；若两者均空闲，则判断模块进一步判断若机械手将该载片盒1取出并放入下一工艺单元，该载片盒1是否会与载片盒2同时处于不同的化学药液槽中或载片盒2是否会无法在工艺完成后立即从化学药液槽中取出。若有一个会，控制模块不驱动机械手对载片盒1进行取放操作，若两者均不会，控制模块驱动机械手将该硅片载片盒从非化学药液槽中取出并放入下一工艺单元。

具体地，在判断模块判断载片盒1的下一工艺单元以及机械手均为空闲后，其继续判断载片盒2是否在化学药液槽中进行清洗工艺，若是则判断模块进一步判断载片盒2在化学药液槽中的剩余工艺时间为大于、等于或小于第一阈值。控制模块根据判断结果驱动机械手的动作。若判断结果为等于第一阈值，控制模块驱动机械手将载片盒1取出并放入下一工艺单元；若判断结果为大于第一阈值，控制模块暂时不驱动机械手动作，当载片盒2在化学药液槽中的剩余工艺时间等于第一阈值时才驱动机械手将载片盒1取出并放入下一工艺单元；若判断结果为小于第一阈值，控制模块暂时不驱动机械手动作，直到载片盒2完成在化学药液槽中的清洗工艺后驱动机械手将载片盒2拾取并放至与之对应的水槽、移动至机械手清洗槽清洗机械手爪勾，之后将载片盒1取出并放入下一工艺单元。

虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然所述诸多实施例仅为了便于说明而举例而已，并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明精神和范围的前提下可作若干的更动与润饰，本发明所主张的保护范围应以权利要求书所述为准。