一种半导体晶圆传送盒清洗机及其控制方法

技术领域

本发明属于晶圆清洗设备领域，涉及自动化控制技术，具体是一种半导体晶圆传送盒清洗机及其控制方法。

背景技术

晶圆是指制作硅半导体电路所用的硅晶片，其原始材料是硅，高纯度的多晶硅溶解后掺入硅晶体晶种，然后慢慢拉出，形成圆柱形的单晶硅，硅晶棒再经过研磨、抛光及切片后，形成硅晶圆片，也就是晶圆；

而现有技术中的用于晶圆传送盒的清洗机通常仅包含一道清洗与干燥工序，导致晶圆传送盒的清洗效果与干燥效果均无法得到保证，同时还缺少清洗后的监测工序，清洗机的清洗效果无法得到有效评估，在清洗效果异常时无法触发预警；

针对上述技术问题，本申请提出一种解决方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体晶圆传送盒清洗机及其控制方法，用于解决现有技术中的用于晶圆传送盒的清洗机，无法保证清洗效果与干燥效果的问题。

本发明需要解决的技术问题为：如何提供一种可以保证清洗效果与干燥效果的半导体晶圆传送盒清洗机，并依附于其控制方法实现。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种半导体晶圆传送盒清洗机，包括前部箱体与后部箱体，所述前部箱体与后部箱体连接处设置有六轴机械手，所述前部箱体正面设置若干个装载端口，装载端口的后端设置有拆盖机构，所述拆盖机构包括取料平台、真空吸盘以及拆料机械手；

所述拆盖机构上侧设置有若干个预干燥箱体，所述预干燥箱体与装载端口一一对应，在清洗完成后将FOUP盖子与FOUP本体输送至预干燥箱体内部进行预干燥处理；

所述后部箱体内部设置有若干个清洗腔与真空干燥箱；

所述后部箱体内部设置有处理器，所述处理器通信连接有清洗监测模块、控制优化模块以及存储模块；

所述清洗监测模块用于对完成清洗的FOUP整体进行清洗效果监测分析；

所述控制优化模块用于对清洗腔的控制参数进行优化分析。

作为本发明的一种优选实施方式，所述清洗腔、真空干燥箱与预干燥箱体一一对应，将完成拆料的FOUP盖子与FOUP本体通过六轴机械手抓取至清洗腔内进行清洗，经清洗与预干燥之后将FOUP盖子与FOUP本体通过六轴机械手抓取至真空干燥箱内进行真空抽湿干燥，抽湿干燥完成后将FOUP盖子与FOUP本体输送至拆盖机构，通过拆料机械手对FOUP盖子与FOUP本体进行组合，拆料机械手将FOUP整体从拆盖结构移至下料位。

作为本发明的一种优选实施方式，清洗监测模块对完成清洗的FOUP整体进行清洗效果监测分析的具体过程包括：生成处理周期并将处理周期分割为若干个处理时段，将位于下料位的FOUP整体标记为处理对象，在处理时段内对处理对象进行图像拍摄，将得到的图像标记为处理图像，将处理图像放大为像素格图像并进行灰度变换，通过存储模块获取到灰度合格范围，将灰度值位于灰度合格范围之内的像素格标记为清洗格，将清洗格的数量与像素格的数量比值标记为处理对象的清洗系数，通过存储模块获取到清洗阈值，将清洗系数与清洗阈值进行比较并通过比较结果将处理对象标记为合格对象或重洗对象；在处理时段的结束时刻将处理时段内重洗对象的标记次数与处理对象的数量比值标记为处理时段的重洗系数，通过存储模块获取到重洗阈值，将重洗系数与重洗阈值进行比较并通过比较结果对处理时段内的FOUP清洗效果是否满足要求进行判定。

作为本发明的一种优选实施方式，将清洗系数与清洗阈值进行比较的具体过程包括：若清洗系数小于清洗阈值，则判定处理对象的清洗效果不满足要求，将对应的处理对象标记为重洗对象，生成重洗信号将重洗信号发送至处理器，处理器接收到重洗信号后通过六轴机械手将重洗对象抓取至取料平台；若清洗系数大于等于清洗阈值，则判定处理对象的清洗效果满足要求，将对应的处理对象标记为合格对象。

作为本发明的一种优选实施方式，将重洗系数与重洗阈值进行比较的具体过程包括：若重洗系数小于重洗阈值，则判定处理时段内的FOUP清洗效果满足要求；若重洗系数大于等于重洗阈值，则判定处理时段内的FOUP清洗效果不满足要求，对处理时段进行异常分析：将处理时段内被标记为重洗对象的处理对象数量标记为重复值，通过存储模块获取到重复阈值，将重复值与重复阈值进行比较：若重复值小于重复阈值，则生成原料异常信号并将原料异常信号发送至处理器；若重复值大于等于重复阈值，则生成清洗检修信号并将清洗检修信号发送至处理器。

作为本发明的一种优选实施方式，控制优化模块对清洗腔的控制参数进行优化分析的具体过程包括：将处理时段内的处理对象按照清洗系数由大到小的顺序进行排列得到清洗序列，将清洗序列靠前的M1个处理对象标记为优化对象，获取优化对象进行清洗时清洗水的水温值、水压值以及清洗时长，由优化对象的水温值的最大值与最小值构成水温优化范围，由优化对象的水压值的最大值与最小值构成水压优化范围，由优化对象的清洗时长最大值与最小值构成时长优化范围，由水温优化范围、水压优化范围以及时长优化范围构成控制优化参数，将控制优化参数通过处理器发送至存储模块，在下一处理时段开始时刻通过控制优化参数对清洗管路的参数进行控制调节。

该半导体晶圆传送盒清洗机的控制方法，包括以下步骤：

步骤一：OHT天车或人工将FOUP放置取料平台，经感应器确定FOUP安装到位后，真空吸盘吸紧盒子，将产品移动至待料区，拆料机械手抓取FOUP并进行拆改操作；

步骤二：将完成拆料的FOUP盖子与FOUP本体通过六轴机械手抓取至清洗腔内进行清洗，经清洗与预干燥之后将FOUP盖子与FOUP本体通过六轴机械手抓取至真空干燥箱内进行真空抽湿干燥；

步骤三：抽湿干燥完成后将FOUP盖子与FOUP本体输送至拆盖机构，通过拆料机械手对FOUP盖子与FOUP本体进行组合，拆料机械手将FOUP整体从拆盖结构移至下料位；

步骤四：生成处理周期并将处理周期分割为若干个处理时段，将位于下料位的FOUP整体标记为处理对象，获取处理对象的清洗系数并通过清洗系数将处理对象标记为合格对象或重洗对象；

步骤五：将处理时段内的处理对象按照清洗系数由大到小的顺序进行排列得到清洗序列，将清洗序列靠前的M1个处理对象标记为优化对象，由优化对象的水温优化范围、水压优化范围以及时长优化范围构成控制优化参数。

本发明具备下述有益效果：

1、通过前部箱体与后部箱体设置的清洗腔、预干燥箱体以及真空干燥箱可以对FOUP进行多道清洗与干燥，保证FOUP的清洗效果与干燥效果，烘干管路采用IR加热，经过三级过滤，保证烘干气体洁净，清洗管路采用外置热水机即时加热保证清洗温度，DIW经过三级过滤进行喷淋清洗，使FOUP能够得到快速清洗；

2、通过清洗监测模块可以对完成清洗的FOUP进行清洗效果监测分析，结合图像处理技术对FOUP的清洗效果进行评估，根据清洗系数对处理对象进行差异化标记，从而根据重洗对象的标记次数对整体的清洗效果进行反馈，并在整体清洗效果异常时通过异常分析进行异常处理决策筛选，提高异常处理效率；

3、通过控制优化模块可以对清洗腔的控制参数进行优化分析，对处理时段内清洗效果最好的若干个处理对象进行标记，然后根据优化对象在清洗时的控制参数进行处理得到控制优化参数，通过控制优化参数对下一处理时段内的清洗管路进行参数控制，提高后续FOUP的清洗效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一前部箱体的正面侧视图；

图2为本发明实施例一前部箱体的背面侧视图；

图3为本发明实施例一前部箱体的后视图；

图4为本发明A-A剖面示意图；

图5为本发明实施例一后部箱体的正面侧视图；

图6为本发明实施例一后部箱体的后视图；

图7为本发明实施例二的系统框图；

图8为本发明实施例三的方法流程图。

图中：1、前部箱体；2、后部箱体；3、装载端口；4、拆盖机构；5、清洗腔；6、真空干燥箱；7、预干燥箱体。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：如图1-6所示，一种半导体晶圆传送盒清洗机，包括前部箱体1与后部箱体2，前部箱体1与后部箱体2连接处设置有六轴机械手，前部箱体1正面设置若干个装载端口3，装载端口3的后端设置有拆盖机构4，拆盖机构4包括取料平台、真空吸盘以及拆料机械手，OHT天车或人工将FOUP放置取料平台，经感应器确定FOUP安装到位后，真空吸盘吸紧盒子，将产品移动至待料区，拆料机械手抓取FOUP并进行拆改操作，拆盖机构4上侧设置有若干个预干燥箱体7，预干燥箱体7与装载端口3一一对应，在清洗完成后将FOUP盖子与FOUP本体输送至预干燥箱体7内部进行预干燥处理；通过前部箱体1与后部箱体2设置的清洗腔5、预干燥箱体7以及真空干燥箱6可以对FOUP进行多道清洗与干燥，保证FOUP的清洗效果与干燥效果。

后部箱体2内部设置有若干个清洗腔5与真空干燥箱6，真空干燥箱6由负压烘干腔、IR石英加热管以及真空连接口组成，烘干管路采用IR加热，经过三级过滤，保证烘干气体洁净，设备顶部及侧面配置有多个10级FFU和除静电离子棒，保证设备内部洁净等级；清洗腔5外接清洗管路，清洗管路采用外置热水机即时加热保证清洗温度，DIW经过三级过滤进行喷淋清洗；清洗腔5、真空干燥箱6与预干燥箱体7一一对应，将完成拆料的FOUP盖子与FOUP本体通过六轴机械手抓取至清洗腔5内进行清洗，经清洗与预干燥之后将FOUP盖子与FOUP本体通过六轴机械手抓取至真空干燥箱6内进行真空抽湿干燥，抽湿干燥完成后将FOUP盖子与FOUP本体输送至拆盖机构4，通过拆料机械手对FOUP盖子与FOUP本体进行组合，拆料机械手将FOUP整体从拆盖结构移至下料位，下料位配有充氮气模块，同时支持智能控制和主机通讯，高效率 、高质量地完成FOUP的清洗。

实施例二：如图7所示，后部箱体2内部设置有处理器，处理器通信连接有清洗监测模块、控制优化模块以及存储模块。

清洗监测模块用于对完成清洗的FOUP进行清洗效果监测分析：生成处理周期并将处理周期分割为若干个处理时段，将位于下料位的FOUP整体标记为处理对象，在处理时段内对处理对象进行图像拍摄，将得到的图像标记为处理图像，将处理图像放大为像素格图像并进行灰度变换，通过存储模块获取到灰度合格范围，将灰度值位于灰度合格范围之内的像素格标记为清洗格，将清洗格的数量与像素格的数量比值标记为处理对象的清洗系数，通过存储模块获取到清洗阈值，将清洗系数与清洗阈值进行比较：若清洗系数小于清洗阈值，则判定处理对象的清洗效果不满足要求，将对应的处理对象标记为重洗对象，生成重洗信号将重洗信号发送至处理器，处理器接收到重洗信号后通过六轴机械手将重洗对象抓取至取料平台；若清洗系数大于等于清洗阈值，则判定处理对象的清洗效果满足要求，将对应的处理对象标记为合格对象；

在处理时段的结束时刻将处理时段内重洗对象的标记次数与处理对象的数量比值标记为处理时段的重洗系数，通过存储模块获取到重洗阈值，将重洗系数与重洗阈值进行比较：若重洗系数小于重洗阈值，则判定处理时段内的FOUP清洗效果满足要求；若重洗系数大于等于重洗阈值，则判定处理时段内的FOUP清洗效果不满足要求，对处理时段进行异常分析：将处理时段内被标记为重洗对象的处理对象数量标记为重复值，通过存储模块获取到重复阈值，将重复值与重复阈值进行比较：若重复值小于重复阈值，则生成原料异常信号并将原料异常信号发送至处理器；若重复值大于等于重复阈值，则生成清洗检修信号并将清洗检修信号发送至处理器；

对完成清洗的FOUP进行清洗效果监测分析，结合图像处理技术对FOUP的清洗效果进行评估，根据清洗系数对处理对象进行差异化标记，从而根据重洗对象的标记次数对整体的清洗效果进行反馈，并在整体清洗效果异常时通过异常分析进行异常处理决策筛选，提高异常处理效率。

控制优化模块用于对清洗腔5的控制参数进行优化分析：将处理时段内的处理对象按照清洗系数由大到小的顺序进行排列得到清洗序列，将清洗序列靠前的M1个处理对象标记为优化对象，获取优化对象进行清洗时清洗水的水温值、水压值以及清洗时长，由优化对象的水温值的最大值与最小值构成水温优化范围，由优化对象的水压值的最大值与最小值构成水压优化范围，由优化对象的清洗时长最大值与最小值构成时长优化范围，由水温优化范围、水压优化范围以及时长优化范围构成控制优化参数，将控制优化参数通过处理器发送至存储模块，在下一处理时段开始时刻通过控制优化参数对清洗管路的参数进行控制调节；

对清洗腔5的控制参数进行优化分析，对处理时段内清洗效果最好的若干个处理对象进行标记，然后根据优化对象在清洗时的控制参数进行处理得到控制优化参数，通过控制优化参数对下一处理时段内的清洗管路进行参数控制，提高后续FOUP的清洗效果。

实施例三：如图8所示，一种半导体晶圆传送盒清洗机的控制方法，包括以下步骤：

步骤一：OHT天车或人工将FOUP放置取料平台，经感应器确定FOUP安装到位后，真空吸盘吸紧盒子，将产品移动至待料区，拆料机械手抓取FOUP并进行拆改操作；

步骤二：将完成拆料的FOUP盖子与FOUP本体通过六轴机械手抓取至清洗腔5内进行清洗，经清洗与预干燥之后将FOUP盖子与FOUP本体通过六轴机械手抓取至真空干燥箱6内进行真空抽湿干燥；

步骤三：抽湿干燥完成后将FOUP盖子与FOUP本体输送至拆盖机构4，通过拆料机械手对FOUP盖子与FOUP本体进行组合，拆料机械手将FOUP整体从拆盖结构移至下料位；

步骤四：生成处理周期并将处理周期分割为若干个处理时段，将位于下料位的FOUP整体标记为处理对象，获取处理对象的清洗系数并通过清洗系数将处理对象标记为合格对象或重洗对象；

步骤五：将处理时段内的处理对象按照清洗系数由大到小的顺序进行排列得到清洗序列，将清洗序列靠前的M1个处理对象标记为优化对象，由优化对象的水温优化范围、水压优化范围以及时长优化范围构成控制优化参数。

本发明在工作时，OHT天车或人工将FOUP放置取料平台，经感应器确定FOUP安装到位后，真空吸盘吸紧盒子，将产品移动至待料区，拆料机械手抓取FOUP并进行拆改操作；将完成拆料的FOUP盖子与FOUP本体通过六轴机械手抓取至清洗腔5内进行清洗，经清洗与预干燥之后将FOUP盖子与FOUP本体通过六轴机械手抓取至真空干燥箱6内进行真空抽湿干燥；

抽湿干燥完成后将FOUP盖子与FOUP本体输送至拆盖机构4，通过拆料机械手对FOUP盖子与FOUP本体进行组合，拆料机械手将FOUP整体从拆盖结构移至下料位；生成处理周期并将处理周期分割为若干个处理时段，将位于下料位的FOUP整体标记为处理对象，获取处理对象的清洗系数并通过清洗系数将处理对象标记为合格对象或重洗对象；将处理时段内的处理对象按照清洗系数由大到小的顺序进行排列得到清洗序列，将清洗序列靠前的M1个处理对象标记为优化对象，由优化对象的水温优化范围、水压优化范围以及时长优化范围构成控制优化参数。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。