一种应用于热处理设备晶圆传输调度的装置及方法与流程

本发明涉及半导体设备制造技术领域，尤其涉及一种应用于热处理设备晶圆传输调度的装置及方法。

背景技术：

随着晶圆尺寸的不断增加，芯片制造商们可以利用单片晶圆上制造出更多的芯片。从2000年以后，半导体工业的晶圆标准被定为300毫米。

在半导体热处理设备工艺过程中，通常需要处理的晶圆数有100多片，如果单片晶圆上制造出更多的芯片，则每个晶圆根据工艺的不同也具备更加昂贵的价值。为此，保护晶圆产品和提高热处理设备产量，目前是半导体热处理设备厂商考虑的重要课题。

在晶圆热处理设备加工设备的控制软件系统中，一般都会有一个控制晶圆传输路径的调度(Scheduler)模块，这个模块计算与任务(Job)相关的晶圆优化传输序列，各个工艺模块根据计算出的晶圆优化传输序列来传输晶圆，并完成工艺。其中，任务(Job)是指按照指定的规则，将源晶圆承载器(Cassette)中的晶圆传入工艺腔室并对其进行工艺操作，工艺完成后，再将其送到目的晶圆承载器中的流程。

请参阅图1，图1为现有技术中通过晶圆序列映射表而生成的在源晶圆载体(晶圆承载器)和目的地晶圆载体(晶舟晶圆载体模块，例如为晶舟)上的分布示例图。如图所示，晶圆优化传输序列的计算是根据晶圆序列映射表生成的，且基于非实时的软件系统进行开发的设备控制系统软件。

然而，上述非实时控制晶圆传输路径的调度(Scheduler)模块，由于没有对热处理设备所包括的外部装载台模块、缓冲仓储模块、仓储机械手模块、晶圆机械手模块、内部装载台模块和晶舟晶圆载体模块状态同工艺过程进行关联考虑，存在调度任务紧张时出现死机，从而容易出现导致工艺过程异常中断的问题。

技术实现要素：

为了克服以上问题，本发明旨在提供应用于热处理设备晶圆传输调度的方法，其是针对一种半导体设备加工工艺过程中如何能够优化调度而提出的。为改进上述问题，本发明采用了实时软件系统开发控制软件，保证信号传输的实时调度处理并提高了设备控制系统的可靠性。特别是依据最少使用原则检测需要填充的晶圆状况。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种应用于热处理设备晶圆传输调度的装置，所述热处理设备包括外部装载台模块、缓冲仓储模块、仓储机械手模块、晶圆机械手模块、内部装载台模块和晶舟晶圆载体模块；其还包括信息存储模块和控制晶圆传输路径的调度模块；所述信息存储模块用于存储工艺过程所需的晶圆序列映射表和所述热处理设备各模块下属的所有晶圆承载器信息、以及各晶圆承载器内的所有晶圆信息的记录文件；所述调度模块根据所述模块优先使用的次序序列，控制所述仓储机械手模块执行将所述晶圆承载器从缓冲仓储模块传输到所述内部装载台模块，且根据所述的晶圆序列映射，进行晶圆从源晶圆承载器至晶舟晶圆载体模块的装载以及将晶圆返回至源晶圆承载器。

优选地，每个模块的属性上记录在该模块上的晶圆承载器信息包括晶圆承载器信息名称、晶圆承载器在所处的模块的激活情况、容量、种类、装载槽状态和/或使用次数。

优选地，在晶圆承载器内记录的该晶圆承载器中每个晶圆信息包括晶圆名称或地址、容量、种类、在晶圆承载器的装载槽位置和/或使用次数。

优选地，所述信息存储模块和控制单元由上位机+下位机架构构成；其中，下位机为可编程控制器。

为实现上述目的，本发明又提供一种应用于热处理设备晶圆传输调度的方法，所述热处理设备包括外部装载台模块、缓冲仓储模块、仓储机械手模块、晶圆机械手模块、内部装载台模块和晶舟晶圆载体模块；其还包括信息存储模块和控制晶圆传输路径的调度模块；所述方法包括如下步骤：

步骤S1：生成工艺过程所需的晶圆序列映射，按照信息存储模块中记录的所述热处理设备各模块属性层次架构，初始化配置包含所述热处理设备各模块下属的所有晶圆承载器信息、以及各晶圆承载器内的所有晶圆信息的记录文件；

步骤S2：根据所述热处理设备各模块的状态，在优先保证本次任务调度的及时响应的前提下，生成模块优先使用的次序序列；

步骤S3：根据所述的模块优先使用的次序序列，所述仓储机械手模块执行将所述晶圆承载器从缓冲仓储模块传输到所述内部装载台模块，并且，根据所述的晶圆序列映射，进行晶圆从源晶圆承载器至晶舟晶圆载体模块的装载；

步骤S4：晶圆完成工艺后，所述晶圆机械手模块将晶圆返回至源晶圆承载器。

优选地，所述的应用于热处理设备晶圆传输调度的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

步骤S31：计算参与任务的晶圆数目S及在所述晶舟晶圆载体模块布局Map；

步骤S32：计算晶圆产品片片数目S1及所述缓冲仓储模块货架中对应的晶圆承载器数目C1；

S1＝C1*Max{1,25}，其中S1为晶圆承载器中晶圆的有效数目

步骤S33：计算能够用于填充空余晶舟晶圆载体模块中插槽的晶圆数目S2及货架中对应晶圆承载器数目C2，S2＝C2*Max{1,25}；其中，S2为晶圆承载器中晶圆的有效数目；如果用于填充空余晶舟晶圆载体模块中Slot的晶圆数目S2仅使用一次，执行步骤S36；否则，执行步骤S34；

步骤S34：计算实际可以填充空余晶舟晶圆载体模块中插槽的晶圆数目S3，其中，S3＝min{Usage(S2)}，即依据单个晶圆最少使用次数原则依次装载；

步骤S35：形成晶圆承载器内晶圆与晶舟晶圆载体模块的对应Map{S＝S1+S3}；执行步骤S37；

步骤S36：形成晶圆承载器内晶圆与晶舟晶圆载体模块的对应Map{S＝S1+S2}；执行步骤S37；

步骤S37：依据对应于所述晶舟晶圆载体模块布局Map进行晶圆的装载步骤。

优选地，所述的应用于热处理设备晶圆传输调度的方法还包括晶圆承载器的预装载步骤；所述晶圆承载器的预装载步骤具体包括：

步骤S01：将参与此次工艺任务的晶圆承载器装入缓冲仓储模块的货架中；

步骤S02：检测所述热处理设备各模块是否处于空闲状态，把下个工艺任务的晶圆承载器装入缓冲仓储模块的货架中。

从上述技术方案可以看出，本发明采用了实时软件系统开发控制软件，保证信号传输的实时调度处理并提高了设备控制系统的可靠性。

附图说明

图1为现有技术中通过晶圆序列映射表而生成的在源晶圆载体(晶圆承载器)和目的地晶圆载体(晶舟晶圆载体模块，例如，为晶舟的slot)上的分布Map示例图

图2为本发明实施例中应用于热处理设备晶圆传输调度的方法示意图

具体实施方式

体现本发明特征与优点的实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本发明能够在不同的示例上具有各种的变化，其皆不脱离本发明的范围，且其中的说明及图示在本质上当做说明之用，而非用以限制本发明。

以下结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

需要说明的是，本发明的应用于热处理设备晶圆传输调度的装置，适合应用于热处理设备，其所述热处理设备包括外部装载台模块(外部LoadPort)、缓冲仓储模块(货架Stocker Buffer)、仓储机械手模块、晶圆机械手模块、内部装载台模块(内部LoadPort)和晶舟晶圆载体模块(晶舟晶圆载体Slot)。

为实现本发明的思想，在本发明的实施例中，还需要包括信息存储模块和控制晶圆传输路径的调度模块；信息存储模块用于存储工艺过程所需的晶圆序列映射表和热处理设备各模块下属的所有晶圆承载器信息、以及各晶圆承载器内的所有晶圆信息的记录文件；调度模块根据模块优先使用的次序序列，控制仓储机械手模块执行将晶圆承载器从缓冲仓储模块传输到内部装载台模块，且根据的晶圆序列映射，进行晶圆从源晶圆承载器至晶舟晶圆载体模块的装载以及将晶圆返回至源晶圆承载器。

上述系统中信息存储模块和控制单元可以由硬件、软件或软硬件相结合实现，在本实施例中，上述单元由上位机+下位机架构构成；其中，下位机为可编程控制器(Programmable Logic Device,简称PLD)。

每个模块的属性上记录在该模块上的晶圆承载器信息可以包括晶圆承载器信息名称、晶圆承载器在所处的模块的激活情况、容量、种类、装载槽状态和/或使用次数。以及，在晶圆承载器属性记录的是该晶圆承载器中每个晶圆信息包括晶圆名称或地址、容量、种类、在晶圆承载器的装载槽位置和/或使用次数。

请参阅图2，图2为本发明实施例中应用于热处理设备晶圆传输调度的方法示意图。如图所示，该方法包括如下步骤：

步骤S1：生成工艺过程所需的晶圆序列映射表，按照信息存储模块中记录的所述热处理设备各模块属性层次架构，初始化配置包含所述热处理设备各模块下属的所有晶圆承载器信息、以及各晶圆承载器内的所有晶圆信息的记录文件。

具体地，在请参阅图1，该晶圆序列映射可以根据任务的需要和客户的特定要求制定，且可以通过晶圆序列映射表的形式记录在信息存储模块中，数据可以通过初始化的方法批量载入，也可以通过手动的方式输入和修改。

步骤S2：根据热处理设备各模块的状态，在优先保证本次任务调度的及时响应的前提下，生成模块优先使用的次序序列。

在本实施例的设备的硅片传输流程开始前，该应用于热处理设备晶圆传输调度的方法还包括晶圆承载器的预装载步骤；晶圆承载器的预装载步骤可以具体包括如下：

步骤S51：将参与此次工艺任务的晶圆承载器装入缓冲仓储模块的货架中；

步骤S52：检测热处理设备各模块是否处于空闲状态，把下个工艺任务的晶圆承载器装入缓冲仓储模块的货架中。

也就是说，本发明的实施例可以考虑相邻两个工艺之间的优化调度。接下来，就可以执行本发明的重要步骤S3。

步骤S3：根据所述的模块优先使用的次序序列，仓储机械手模块执行将所述晶圆承载器从缓冲仓储模块传输到内部装载台模块，并且，根据晶圆序列映射，进行晶圆从源晶圆承载器至晶舟晶圆载体模块的装载。

具体地，步骤S3具体可以包括如下步骤：

步骤S31：计算参与任务的晶圆数目S及在所述晶舟晶圆载体模块布局Map；

步骤S32：计算晶圆产品片片数目S1及所述缓冲仓储模块货架中对应的晶圆承载器数目C1；

S1＝C1*Max{1,25}，其中S1为晶圆承载器中晶圆的有效数目

步骤S33：计算能够用于填充空余晶舟晶圆载体模块中插槽的晶圆数目S2及货架中对应晶圆承载器数目C2，S2＝C2*Max{1,25}；其中，S2为晶圆承载器中晶圆的有效数目；如果用于填充空余晶舟晶圆载体模块中Slot的晶圆数目S2仅使用一次，执行步骤S36；否则，执行步骤S34；

步骤S34：计算实际可以填充空余晶舟晶圆载体模块中插槽的晶圆数目S3，其中，S3＝min{Usage(S2)}，即依据单个晶圆最少使用次数原则依次装载；

步骤S35：形成晶圆承载器内晶圆与晶舟晶圆载体模块的对应Map{S＝S1+S3}；执行步骤S37；

步骤S36：形成晶圆承载器内晶圆与晶舟晶圆载体模块的对应Map{S＝S1+S2}；执行步骤S37；

步骤S37：依据对应于晶舟晶圆载体模块布局Map进行晶圆的装载步骤。

也就是说，上述进行晶圆的装载步骤分为两种情况，一种是晶圆载体模块的晶舟Slot已满，另一种是晶圆载体模块的晶舟Slot未满。本领域技术人员清楚，对于晶圆载体模块的晶舟Slot未满的情况，还需加入用于填充的晶圆，那么，在缓冲仓储模块的货架中选用用于填充的晶圆时，需依据单个晶圆最小使用次数原则来依次装载。

所有晶圆在晶舟晶圆载体模块装载完成后，就可以进行工艺了。晶圆完成工艺后，就执行步骤S4：晶圆机械手模块将晶圆返回至源晶圆承载器。

综上所述，本发明针对一种热处理设备提出晶圆优化调度方案是基于实时软件系统进行开发的，其保证了设备控制软件的可靠运行及信号实时性，具体表现为：

①、根据软件界面菜单定义生成工艺过程所需的晶圆序列映射表；

②、根据热处理设备各模块的状态，生成模块优先使用的次序序列，优先保证本次任务调度的及时响应；

③、对于工艺产品片，依据菜单定义按次序进行装载；

④、对于用于填充的晶圆，首先根据货架中用于填充晶圆的存储状况，计算需要填充晶圆的数目，并依据最少使用原则进行装载；

⑤、依据热处理设备缓冲仓储模块货架状况，可以进行下次工艺过程的晶圆准备。

以上所述的仅为本发明的实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。