自动化晶圆转换系统的制作方法

1.本发明涉及一种半导体制造设备，特别是涉及一种自动化晶圆转换系统。


背景技术：

2.目前，在半导体晶圆的生产过程中，晶舟作为晶圆的载体，在不同的机台需要用到不同型号的晶舟进行生产，不同晶舟间进行晶圆转换的动作比较频繁，对于产量较大的fab，每天的转换量巨大。常用的转换方式主要有两种：半自动化转换和手动转换。半自动化转换为利用相关自动工具进行转换，同时人员介入管理。自动工具主要分为两类：一类为晶舟转换工具，该晶舟转换工具利用简单的机械原理进行转换，其优点为转换效率高，作业简单，成本低，缺点为人员手动作业，异常比例较高。另一类为自动倒片机，该自动倒片机利用机械手臂进行传送，其优点为转换精度高，异常率低，缺点为作业效率低，有特殊产品无法用手臂传送，而且单价较高。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种自动化晶圆转换系统，用于解决统的半自动化晶圆转换不仅效率上会大打折扣，更可能因为人员操作上的疏失导致产品的质量损失，从而造成产品上、研发上的损失的问题。
4.为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种自动化晶圆转换系统，所述自动化晶圆转换系统包括：动力模块，用于在控制模块的指令下提供晶圆推动及信息传输的动力；控制模块，用于为系统提供控制逻辑以控制动力模块的动力输出，依据生产要求对晶舟或晶圆的不同属性设定相应的限制卡关信息，及收集并传出信息及指令；生产执行模块，用于控制模块的指令下对晶舟或晶圆的不同属性设定相应的限制卡关，将满足限制卡关条件的晶圆用于生产，同时对晶圆或晶舟信息进行更新并反馈至控制模块；晶圆转换模块，用于在满足所述生产执行模块的限制卡关的条件下，在控制模块的指令及动力模块提供的动力下实现晶舟或晶圆的转换。
5.可选地，所述动力模块包括：
6.动力供应单元，用于提供晶圆推动及信息传输的动力；
7.动力调节单元，用于根据在控制模块的指令下，对动力进行调节后提供相对应的动力；
8.信息传输单元，用于相关信息及指令的传输。
9.可选地，所述动力模块还包括动力监控反馈单元，用于监控动力是否符合需求，并将监控结果实时反馈至所述控制模块。
10.可选地，所述控制模块包括：
11.输出控制单元，用于控制动力模块的动力输出；
12.信息处理单元，用于将各模块间接收到的信息进行处理，以形成整合信息；
13.信息传输单元，用于发出或执行各模块间的信息或指令。
14.可选地，所述控制模块还包括参数卡关单元，用于针对各参数设定相应的限制卡关条件。
15.可选地，所述生产执行模块包括：
16.生产单元，用于将晶圆用于生产；
17.条件限制单元，用于依据生产要求对晶舟或晶圆的不同属性设定相应的限制卡关；
18.处理单元，用于使用或者处理相对应的晶舟或晶圆，并使之转变为适于生产的条件；
19.信息传输单元，用于接收和发出相关信息和指令。
20.可选地，所述晶圆转换模块包括：
21.信息传输单元，用于接收和发出相关信息和指令；
22.转换单元，用于执行各模块发出的相关指令，并在动力模块的动力输出下转化为实际操作，更换晶舟或晶圆的物理位置。
23.可选地，所述晶圆转换模块还包括监测单元，用于实时监控晶舟或晶圆在转换过程中的动力、阻力及位移参数，并反馈给控制模块。
24.可选地，所述晶圆转换模块还包括判定单元，用于若在相应参数超出控制模块内设定条件时，通过控制模块控制动力模块停止动力供应；若相应参数符合控制模块内设定条件，则晶圆转换模块持续作业并完成转换作业，并在完成作业后，晶圆转换模块收集转换过程中的动力、阻力及位移参数，并发送给所述控制模块。
25.可选地，所述晶圆转换模块还包括定位检验单元，用于确保晶舟或晶圆的放置在正确的位置。
26.如上所述，本发明的自动化晶圆转换系统，具有以下有益效果：
27.本发明提供了一种自动化晶圆转换系统，相较于传统的解决方案，本技术有四个突出的优点：第一，由于新增了信息反馈与生产执行模块的互联，可以对相关的晶圆，晶舟，乃至标签相关进行条件限制下的转换，可以进行复杂的转换。第二，传统机台为单片传送，而本技术可以实现晶舟对晶舟进行转换，效率很高，每次可传晶圆25片。第三，传统机台占用空间较大(约2平方米)，而本技术可以在传统半自动转化工具上进行改进，实现全自动化的晶圆转换，且增加模块占用空间很小(《0.2平米)。第四，传统机台方案成本较高，需约70万人民币，而本技术的解决方案成本较低，仅需约5万人民币。
28.本发明通过系统化整合各需求方的工作，将信息与处理工具集中在同一个系统内，根据系统内设定的各项逻辑，在需要的时候利用生产执行模块下达相应指令，利用系统中各属性的设置及逻辑上的卡关，在高效率处理转换的同时，避免了人为转换前后的各类相关风险，如晶舟错误、晶圆错误、虚拟属性错误等，同时提升了产品的质量和加速了相应的交期。
附图说明
29.图1显示为本发明实施例的自动化晶圆转换系统的结构示意图。
30.元件标号说明
31.10
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动力模块
32.101
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动力供应单元
33.102
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动力调节单元
34.103
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信息传输单元
35.104
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动力监控反馈单元
36.20
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控制模块
37.201
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输出控制单元
38.202
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信息处理单元
39.203
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信息传输单元
40.204
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参数卡关单元
41.30
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生产执行模块
42.301
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生产单元
43.302
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条件限制单元
44.303
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处理单元
45.304
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信息传输单元
46.40
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晶圆转换模块
47.401
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信息传输单元
48.402
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转换单元
49.403
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监测单元
50.404
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判定单元
51.405
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定位检验单元
具体实施方式
52.以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
53.如在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
54.为了方便描述，此处可能使用诸如“之下”、“下方”、“低于”、“下面”、“上方”、“上”等的空间关系词语来描述附图中所示的一个元件或特征与其他元件或特征的关系。将理解到，这些空间关系词语意图包含使用中或操作中的器件的、除了附图中描绘的方向之外的其他方向。此外，当一层被称为在两层“之间”时，它可以是所述两层之间仅有的层，或者也可以存在一个或多个介于其间的层。
55.在本技术的上下文中，所描述的第一特征在第二特征“之上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
56.需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘
制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
57.本发明的发明人发现，随着市场的竞争越来越激烈，对制造厂(fab)的质量和交期要求越来越高，另一方面fab生产的自动化程度要求越来越高。fab的全面自动化要求越来越高，半自动化的作业已经不适合先进产品的生产。传统的半自动化晶圆转换不仅效率上会大打折扣，更可能因为人员操作上的疏失导致产品的质量损失，从而造成产品上、研发上的损失。
58.传统的晶圆转换，在使用工具与机器的同时，需要人员介入判断并管理，存在逻辑上的先天不足，同时由于相关系统间并不关联，无法针对多型号、大量的转换进行完善的卡关，如何在多规格，多批次的转换进行中进行一个全方位的信息化卡关管理，是目前亟待结果的一个问题。
59.本发明提供一种自动化晶圆转换系统，在本发明中进行参数设置，将晶舟、晶圆、转换器全方位纳入本系统中的管理，利用相关的逻辑卡关，对相应不同的型号、晶圆、动作、以及相关虚拟属性进行卡关管理。将生产中需要进行的转换动作均放在本系统的管理范围内。
60.如图1所示，本实施例提供一种自动化晶圆转换系统，所述自动化晶圆转换系统包括动力模块10、控制模块20、生产执行模块及晶圆转换模块。
61.所述动力模块10用于在控制模块20的指令下提供晶圆推动及信息传输的动力，所述动力模块10例如可以为具有电源管理芯片的电源装置。
62.如图1所示，所述动力模块10包括：
63.动力供应单元101，用于提供晶圆推动及信息传输的动力，例如，所述动力可以为电力；
64.动力调节单元102，用于根据在控制模块20的指令下，对动力进行调节后提供相对应的动力，例如，可以通过调节相应的动力输出，控制如晶圆传输、转换时的速度，以适应自动化的生产需求。
65.信息传输单元103，用于相关信息及指令的传输，例如，所述信息传输单元103用于在接收到控制模块20的指令后，向各模块提供动力或进行动力调整。
66.在本实施例中，所述动力模块10还包括动力监控反馈单元104，用于监控动力是否符合需求，并将监控结果实时反馈至所述控制模块20，例如，若监控到动力不符合需求，则可通过控制模块20给动力模块10发送指令，调节动力的输出，直至动力符合需求。
67.所述控制模块20用于为系统提供控制逻辑以控制动力模块10的动力输出，依据生产要求对晶舟或晶圆的不同属性设定相应的限制卡关信息，及收集并传出信息及指令。所述晶舟为承载晶圆的装置，例如，所述晶舟承载的晶圆数量可以为20～30片。所述控制模块例如可以为具有处理器、存储器等硬件的计算机。
68.如图1所示，所述控制模块20包括：
69.输出控制单元201，用于控制动力模块10的动力输出；
70.信息处理单元202，用于将各模块间接收到的信息进行处理，以形成整合信息；
71.信息传输单元203，用于发出或执行各模块间的信息或指令，例如，可以向动力模块10发送动力输出指令、向生产执行模块发出开始生产或停止生产的指令、收集生产执行
模块反馈的晶圆信息、收集动力模块10发送的动力信息或动力调整信息等，并将收集的信息反馈至信息处理单元进行处理，以形成整合信息。
72.在本实施例中，所述控制模块20还包括参数卡关单元204，用于针对各参数设定相应的限制卡关条件，例如，可以对晶舟或晶圆的批号、尺寸、材料属性、掺杂成分等定义出相应的限制卡关。
73.所述生产执行模块用于控制模块20的指令下对晶舟或晶圆的不同属性设定相应的限制卡关，将满足限制卡关条件的晶圆用于生产，同时对晶圆或晶舟信息进行更新并反馈至控制模块20；
74.如图1所示，所述生产执行模块30包括：
75.生产单元301，用于将晶圆用于生产；
76.条件限制单元302，用于依据生产要求对晶舟或晶圆的不同属性设定相应的限制卡关，所述限制卡关可以为当晶舟或晶圆不满足条件时，则禁止晶舟或晶圆通过的设置。
77.处理单元303，用于使用或者处理相对应的晶舟或晶圆，并使之转变为适于生产的条件，例如，所述处理单元可以对晶圆进行清洗、表面处理等，使得晶圆满足生产所需的条件。
78.信息传输单元304，用于接收和发出相关信息和指令。
79.所述晶圆转换模块用于在满足所述生产执行模块的限制卡关的条件下，在控制模块20的指令及动力模块10提供的动力下实现晶舟或晶圆的转换。
80.如图1所示，所述晶圆转换模块40包括：
81.信息传输单元401，用于接收和发出相关信息和指令；
82.转换单元402，用于执行各模块发出的相关指令，并在动力模块10的动力输出下转化为实际操作，更换晶舟或晶圆的物理位置，例如，所述转换单元可以为通过旋转盘装置实现的晶舟转换设备或通过机械手臂实现的晶圆装换设备。
83.在本实施例中，所述晶圆转换模块还包括监测单元403，用于实时监控晶舟或晶圆在转换过程中的动力、阻力及位移参数，并反馈给控制模块20。
84.在本实施例中，所述晶圆转换模块还包括判定单元404，用于若在相应参数超出控制模块20内设定条件时，通过控制模块20控制动力模块10停止动力供应；若相应参数符合控制模块20内设定条件，则晶圆转换模块持续作业并完成转换作业，并在完成作业后，晶圆转换模块收集转换过程中的动力、阻力及位移参数，并发送给所述控制模块20。
85.在本实施例中，所述晶圆转换模块还包括定位检验单元405，用于确保晶舟或晶圆的放置在正确的位置。
86.如图1所示，为了进一步详细描述本发明的自动化晶圆转换系统，下面以某个晶圆的转换流程为例进行说明，包括：
87.1)生产执行模块30发送需求进行两个晶舟(或晶圆)进行晶圆转换。
88.2)两个对应的晶舟放置于晶圆转换模块40，晶圆转换模块40接收相关信息，并发送给控制模块20。
89.3)控制模块20处理收集信息，并将两个晶舟信息发送给生产执行模块。
90.4)生产执行模块30检查系统内晶舟，晶圆对应信息与系统设定是否一致。
91.5)若信息不一致，则系统报警并暂停待查。若信息一致，则执行卡关检查命令。
92.6)若卡关检查命令不可行，则系统报警并暂停待查。若卡关检查命令可行，则发送转换命令给控制模块20。
93.7)控制模块20接收到命令，转化为相关信号发送给动力模块10。
94.8)动力模块10发出动力推动晶圆转换模块作业。
95.9)晶圆转换模块40开始作业，并实时监控动力、阻力、位移等参数，反馈给控制模块20。
96.10)若相应参数超出控制模块20内设定条件，则动力模块10停止动力供应，则系统报警并暂停待查。
97.11)若相应参数未超出控制模块20内设定条件，则晶圆转换模块持续作业并完成转换作业。
98.12)完成作业后，晶圆转换模块40收集相关物理信息，并发送给控制模块20。
99.13)控制模块20整合相关信息，发送给动力模块10和生产执行模块。
100.14)动力模块10停止动力供应。
101.15)生产执行模块30收到完成信息，并更新模块内数据，完成全部动作。
102.上述步骤均可反复执行。
103.如上所述，本发明的自动化晶圆转换系统，具有以下有益效果：
104.本技术提供了一种自动化晶圆转换系统，相较于传统的解决方案，本技术有四个突出的优点：第一，由于新增了信息反馈与生产执行模块的互联，可以对相关的晶圆，晶舟，乃至标签相关进行条件限制下的转换，可以进行复杂的转换。第二，传统机台为单片传送，而本技术可以实现晶舟对晶舟进行转换，效率很高，每次可传晶圆25片。第三，传统机台占用空间较大(约2平方米)，而本技术可以在传统半自动转化工具上进行改进，实现全自动化的晶圆转换，且增加模块占用空间很小(《0.2平米)。第四，传统机台方案成本较高，需约70万人民币，而本技术的解决方案成本较低，仅需约5万人民币。
105.本发明通过系统化整合各需求方的工作，将信息与处理工具集中在同一个系统内，根据系统内设定的各项逻辑，在需要的时候利用生产执行模块下达相应指令，利用系统中各属性的设置及逻辑上的卡关，在高效率处理转换的同时，避免了人为转换前后的各类相关风险，如晶舟错误、晶圆错误、虚拟属性错误等。同时提升了产品的质量和加速了相应的交期。
106.所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
107.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。