本發(fā)明涉及智能控制，具體而言，涉及一種晶圓盒裝載端口的控制系統(tǒng)及檢測方法。

背景技術(shù)：

1、半導(dǎo)體晶圓在制造過程中會有許多的程序或步驟，而晶圓則會因這些程序或步驟，需要置放于不同的位置以及不同的機(jī)器中，因此在晶圓的制造工藝中晶圓必須從一處運送至另一處，甚至必須儲存一段時間，以配合完成必要的工藝。其中，晶圓承載裝置同時具備儲存及運送功能，并且需要適用于各種形式的運輸及傳送裝置，因此在半導(dǎo)體晶圓制造過程中扮演了極為重要的角色。

2、半導(dǎo)體制造工廠中，晶圓通常需要在生產(chǎn)線上不同的工藝模塊之間進(jìn)行高效的傳輸和定位，晶圓傳輸機(jī)(wafer?sorter)正是完成這一任務(wù)的關(guān)鍵裝備，是連接不同工藝模塊的橋梁，能夠使晶圓在不受污染的條件下被準(zhǔn)確的傳輸。

3、晶圓傳輸機(jī)至少包括用于存儲晶圓的晶圓盒(front?opening?unified?pod，簡稱foup)、用于承載晶圓盒的裝載端口(load?port)以及用于將晶圓從晶圓盒內(nèi)取出和收納至晶圓盒內(nèi)的操作機(jī)械手，該裝載端口包括開門器和設(shè)置在開門器上的承載機(jī)構(gòu)，當(dāng)半導(dǎo)體生產(chǎn)線上的運輸小車將晶圓盒移至裝載端口前，通過人工或搬運機(jī)械手或天車將晶圓盒放置到裝載端口的承載機(jī)構(gòu)上，然后由開門器執(zhí)行晶圓盒的開盒動作，進(jìn)而由操作機(jī)械手取出晶圓盒內(nèi)的晶圓在不同的裝載端口之間進(jìn)行相互傳輸。

4、相關(guān)技術(shù)中通常采用下述四種方式對晶圓盒裝載端口進(jìn)行控制。第一種方式：主控板的輸入輸出端口直接接收傳感器信號和對外進(jìn)行控制，執(zhí)行動作單元均為氣缸，缺點為系統(tǒng)接線復(fù)雜，震動大，導(dǎo)致檢測不精確。第二種方式：主控板集成多個步進(jìn)電機(jī)控制器，執(zhí)行動作單元均為步進(jìn)電機(jī)，缺點為系統(tǒng)接線復(fù)雜，成本高，低速運行時震動大，響應(yīng)周期長。第三種方式：主控板輸入輸出端口控制形式，晶圓盒的門上下運動采用伺服電機(jī)脈沖驅(qū)動，其它動作執(zhí)行單元為氣缸，缺點為系統(tǒng)接線復(fù)雜，抗干擾能力差。第四種方式：光柵尺及低精度編碼器用于檢測，結(jié)果不準(zhǔn)確，判定算法一般采用平均值，魯棒性差。數(shù)據(jù)采集與計算同時進(jìn)行，原始數(shù)據(jù)獲取實時性低，精度差?；谏鲜鏊姆N方式進(jìn)行控制，系統(tǒng)接線復(fù)雜，成本高，檢測精度低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、基于上述問題，本發(fā)明提供了一種晶圓盒裝載端口的控制系統(tǒng)及檢測方法，可以降低系統(tǒng)接線的復(fù)雜程度，降低成本，提高晶圓盒裝載端口的檢測精度。

2、為了達(dá)到上述效果，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

3、根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出了一種晶圓盒裝載端口的控制系統(tǒng)，包括：

4、主控模塊，連接有第一傳感器，且通過通信總線連接分布式輸入輸出模塊；以及對驅(qū)動系統(tǒng)進(jìn)行控制；

5、所述分布式輸入輸出模塊，連接有作動器和第二傳感器；

6、所述第一傳感器，用于受所述驅(qū)動系統(tǒng)驅(qū)動，對位于晶圓盒的晶圓進(jìn)行檢測，生成第一信號并傳輸至所述主控模塊；

7、所述作動器，用于接收并執(zhí)行所述主控模塊通過所述分布式輸入輸出模塊下發(fā)的動作指令；

8、所述第二傳感器，用于在所述作動器執(zhí)行所述動作指令情況下，生成第二信號并傳輸至所述主控模塊；

9、所述主控模塊，用于根據(jù)所述第一信號確定所述晶圓的位置數(shù)據(jù)，并根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)判斷所述晶圓的放置狀態(tài)是否正常；以及根據(jù)所述第二信號判斷所述動作指令是否正確執(zhí)行。

10、根據(jù)一些實施例，上述的控制系統(tǒng)中，所述主控模塊包括數(shù)據(jù)采集單元和判斷單元；其中，

11、所述數(shù)據(jù)采集單元，用于根據(jù)所述第一信號鎖存所述驅(qū)動系統(tǒng)讀取到的編碼器數(shù)值以作為所述晶圓的位置數(shù)據(jù)；其中，所述晶圓的位置數(shù)據(jù)包括：所述晶圓的上表面位置數(shù)據(jù)和下表面位置數(shù)據(jù)；

12、所述判斷單元，用于根據(jù)所述編碼器數(shù)值判斷所述驅(qū)動系統(tǒng)是否到達(dá)預(yù)設(shè)結(jié)束位置，并在所述驅(qū)動系統(tǒng)到達(dá)所述預(yù)設(shè)結(jié)束位置情況下，根據(jù)所述晶圓的位置數(shù)據(jù)判斷所述晶圓的放置狀態(tài)是否正常。

13、根據(jù)一些實施例，上述的控制系統(tǒng)中，所述判斷單元包括：第一判斷單元，用于：

14、根據(jù)所述晶圓的位置數(shù)據(jù)確定所述晶圓的實際厚度；

15、根據(jù)所述晶圓的實際厚度判斷所述晶圓是否缺失放置；

16、在所述實際厚度為0情況下，輸出第一判斷結(jié)果，用于表征所述晶圓缺失放置，無晶圓；在所述實際厚度不為0情況下，輸出第二判斷結(jié)果，用于表征所述晶圓未缺失放置，有晶圓。

17、根據(jù)一些實施例，上述的控制系統(tǒng)中，所述判斷單元還包括：第二判斷單元，用于：

18、確定所述晶圓的標(biāo)準(zhǔn)厚度；根據(jù)所述晶圓的實際厚度和標(biāo)準(zhǔn)厚度確定所述晶圓的厚度偏差；

19、根據(jù)所述厚度偏差判斷所述晶圓是否重疊放置；

20、其中，在所述厚度偏差大于預(yù)設(shè)厚度偏差值情況下，輸出第三判斷結(jié)果，用于表征所述晶圓重疊放置，放置狀態(tài)異常；在所述厚度偏差不大于預(yù)設(shè)厚度偏差值情況下，輸出第四判斷結(jié)果，用于表征所述晶圓未重疊放置，放置狀態(tài)正常。

21、根據(jù)一些實施例，上述的控制系統(tǒng)中，所述第二判斷單元，還用于：

22、將所述實際厚度按照大小排序得到的中值確定為所述標(biāo)準(zhǔn)厚度；

23、將所述晶圓的實際厚度和標(biāo)準(zhǔn)厚度之差確定為所述厚度偏差。

24、根據(jù)一些實施例，上述的控制系統(tǒng)中，所述判斷單元還包括：第三判斷單元，用于：

25、根據(jù)所述晶圓的上表面位置數(shù)據(jù)和所述實際厚度確定所述晶圓的實際位置；

26、確定所述晶圓的標(biāo)準(zhǔn)位置；

27、根據(jù)所述晶圓的實際位置和標(biāo)準(zhǔn)位置確定所述晶圓的位置偏差；

28、根據(jù)所述位置偏差判斷所述晶圓是否傾斜放置；

29、其中，在所述位置偏差大于預(yù)設(shè)位置偏差值情況下，輸出第五判斷結(jié)果，用于表征所述晶圓傾斜放置，放置狀態(tài)異常；在所述位置偏差不大于預(yù)設(shè)位置偏差值情況下，輸出第六判斷結(jié)果，用于表征所述晶圓未傾斜放置，放置狀態(tài)正常。

30、根據(jù)一些實施例，上述的控制系統(tǒng)中，所述第三判斷單元，還用于：將所述晶圓的實際位置和標(biāo)準(zhǔn)位置之差的絕對值確定為所述位置偏差。

31、根據(jù)一些實施例，上述的控制系統(tǒng)中，所述判斷單元，還包括執(zhí)行順序確定單元，用于：

32、根據(jù)所述第一判斷單元輸出的判斷結(jié)果確定是否執(zhí)行所述第二判斷單元和/或所述第三判斷單元；

33、其中，在所述第一判斷單元輸出第一判斷結(jié)果情況下，確定不執(zhí)行所述第二判斷單元和所述第三判斷單元；在所述第一判斷單元輸出第二判斷結(jié)果情況下，確定執(zhí)行所述第二判斷單元和/或所述第三判斷單元。

34、根據(jù)一些實施例，上述的控制系統(tǒng)中，所述第二傳感器，用于：

35、在所述作動器執(zhí)行所述動作指令情況下，生成所述第二信號，以及每間隔預(yù)設(shè)時長通過所述分布式輸入輸出模塊將所述第二信號傳輸至所述主控模塊，直至所述主控模塊根據(jù)所述第二信號判斷所述動作指令正確執(zhí)行。

36、根據(jù)一些實施例，上述的控制系統(tǒng)中，所述驅(qū)動系統(tǒng)包括：驅(qū)動器、電機(jī)和擺桿；

37、所述擺桿設(shè)置有所述第一傳感器；

38、所述驅(qū)動器，用于通過所述電機(jī)驅(qū)動所述晶圓盒的門進(jìn)行升降運動，以及通過所述電機(jī)驅(qū)動所述擺桿伸入所述晶圓盒，以使所述第一傳感器對位于所述晶圓盒的晶圓進(jìn)行檢測。

39、根據(jù)一些實施例，上述的控制系統(tǒng)中，所述主控模塊，還用于在所述主控模塊未收到所述第二信號或根據(jù)所述第二信號判斷所述動作指令未正確執(zhí)行情況下，通過所述分布式輸入輸出模塊根據(jù)預(yù)設(shè)周期持續(xù)下發(fā)所述動作指令至所述作動器。

40、根據(jù)一些實施例，上述的控制系統(tǒng)中，所述作動器，用于執(zhí)行以下操作中至少之一：

41、通過裝載端口的夾取機(jī)構(gòu)抓取/放開晶圓盒的底部；

42、通過所述裝載端口的承載機(jī)構(gòu)驅(qū)動晶圓盒靠近/遠(yuǎn)離所述裝載端口的門板組件；

43、通過所述裝載端口的開關(guān)機(jī)構(gòu)打開/關(guān)閉晶圓盒；

44、通過所述門板組件驅(qū)動晶圓盒的門進(jìn)行橫移或縱移運動。

45、根據(jù)一些實施例，上述的控制系統(tǒng)中，所述第二傳感器包括：鉤爪傳感器、位置傳感器、門鎖傳感器中的至少一種。

46、根據(jù)本技術(shù)的一方面，還提出了一種晶圓盒裝載端口的檢測方法，應(yīng)用于上述的控制系統(tǒng)，所述檢測方法包括：

47、通過所述第一傳感器對位于晶圓盒的晶圓進(jìn)行檢測，生成第一信號；

48、根據(jù)所述第一信號確定所述晶圓的位置數(shù)據(jù)；

49、根據(jù)所述位置數(shù)據(jù)判斷所述晶圓的放置狀態(tài)是否正常。

50、根據(jù)一些實施例，所述通過第一傳感器對位于晶圓盒的晶圓進(jìn)行檢測，包括：

51、通過電機(jī)驅(qū)動擺桿伸入所述晶圓盒，記錄所述驅(qū)動系統(tǒng)的編碼器數(shù)值作為所述擺桿的起始位置，并驅(qū)動所述擺桿進(jìn)行升降運動，同時所述第一傳感器對位于晶圓盒的晶圓進(jìn)行檢測。

52、根據(jù)一些實施例，所述根據(jù)所述第一信號確定所述晶圓的位置數(shù)據(jù)，包括：

53、在接收到所述第一信號的情況下，鎖存所述驅(qū)動系統(tǒng)讀取到的編碼器數(shù)值并作為所述位置數(shù)據(jù)，直至根據(jù)所述編碼器數(shù)值判斷所述擺桿到達(dá)預(yù)設(shè)結(jié)束位置。

54、根據(jù)一些實施例，所述檢測方法還包括：

55、通過所述分布式輸入輸出模塊下發(fā)動作指令至所述作動器；

56、接收所述作動器在執(zhí)行動作指令的情況下生成的第二信號；

57、根據(jù)所述第二信號判斷所述動作指令是否正確執(zhí)行。

58、本發(fā)明實施例提供的一種晶圓盒裝載端口的控制系統(tǒng)及檢測方法的有益效果在于：

59、本發(fā)明中的分布式輸入輸出模塊通過通信總線與主控模塊通信連接，分布式輸入輸出模塊與第二傳感器和作動器之間通信連接，可實現(xiàn)主控模塊與第二傳感器和作動器之間的通信，無需利用大量的電纜線從第二傳感器或作動器連接至主控模塊的端口，而是利用較少的通信總線就可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的，系統(tǒng)接線簡單，成本低。本發(fā)明中的主控模塊可以根據(jù)第一傳感器生成的第一信號對晶圓的位置進(jìn)行檢測，通過第二傳感器生成的第二信號判斷作動器是否正確執(zhí)行動作指令，系統(tǒng)震動小，檢測精度高。