專利名稱：調(diào)度多機(jī)器人加工系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及加工系統(tǒng)，以及更具體地說(shuō)，涉及多機(jī)器人加工系統(tǒng)的調(diào)度。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代的制造系統(tǒng)通常使用機(jī)器人來(lái)自動(dòng)化加工。這些機(jī)器人系統(tǒng)能提供多個(gè)好處，諸如增加產(chǎn)量和精度。在半導(dǎo)體制造中，機(jī)器人系統(tǒng)允許復(fù)雜電子設(shè)備的制作。因?yàn)榕c半導(dǎo)體制造系統(tǒng)有關(guān)的成本和最終產(chǎn)品的值，這些系統(tǒng)的主要目標(biāo)是最大化生產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供用于調(diào)度多機(jī)器人加工系統(tǒng)的技術(shù)。根據(jù)特定實(shí)施例，與其他技術(shù)相比，這些技術(shù)增加機(jī)器人系統(tǒng)的生產(chǎn)量。
根據(jù)特定實(shí)施例，用于加工半導(dǎo)體晶片的制造系統(tǒng)包括輸入緩沖器，用于保持用于在系統(tǒng)中加工的晶片，輸出緩沖器，用于保持系統(tǒng)中加工過(guò)的晶片，以及多個(gè)級(jí)，每個(gè)用來(lái)執(zhí)行用于加工晶片的順序中的一個(gè)加工步驟，每一級(jí)具有一個(gè)或多個(gè)臺(tái)，每個(gè)臺(tái)用來(lái)執(zhí)行用于該級(jí)的加工。該系統(tǒng)還包括多個(gè)機(jī)器人，用于在各級(jí)、輸入緩沖器和輸出緩沖器之間傳送晶片，每個(gè)機(jī)器人被指定級(jí)的一些，并用來(lái)根據(jù)按逆步驟順序服務(wù)指定級(jí)的確定的調(diào)度來(lái)服務(wù)各級(jí)。
本發(fā)明的實(shí)施例提供各種技術(shù)好處。當(dāng)適當(dāng)?shù)貙?shí)現(xiàn)這些技術(shù)時(shí)，能增強(qiáng)機(jī)器人系統(tǒng)的生產(chǎn)率。由于制作晶片的高值，即使平均加工時(shí)間非常的小的改進(jìn)也能隨時(shí)間大大地增加盈利能力。此外，某些實(shí)施例提供控制多機(jī)器人系統(tǒng)來(lái)防止機(jī)器人之間的碰撞。這防止加工中對(duì)機(jī)器人和/或材料的高代價(jià)損壞。
本發(fā)明的其他技術(shù)優(yōu)點(diǎn)從下述附圖、說(shuō)明書和權(quán)利要求，對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見的。此外，盡管上面列舉了具體的優(yōu)點(diǎn)，不同實(shí)施例可以包括全部、一些或沒(méi)有所列舉的優(yōu)點(diǎn)。


為更全面地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合附圖，現(xiàn)在參考下述說(shuō)明書，其中圖1示例說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例操作的、包括機(jī)器人單元和控制器的制造系統(tǒng)；圖2示例說(shuō)明根據(jù)特定實(shí)施例操作的、包括單個(gè)機(jī)器人操作的機(jī)器人單元的制造系統(tǒng)；以及圖3示例說(shuō)明在制造過(guò)程中，用于制造系統(tǒng)中的機(jī)器人服務(wù)多級(jí)的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示例說(shuō)明制造系統(tǒng)10，具有輸入緩沖器12、多個(gè)加工級(jí)14和輸出緩沖器16。系統(tǒng)10還包括多個(gè)機(jī)器人20，用于在輸入12、各級(jí)14和輸出16之間傳送材料。在所示的實(shí)施例中，系統(tǒng)10包括控制器22，用于配置和處理機(jī)器人20之間的通信。通常，系統(tǒng)10通過(guò)機(jī)器人20在系列級(jí)14之間搬移材料，使用一系列級(jí)14來(lái)加工材料。根據(jù)特定的實(shí)施例，每個(gè)機(jī)器人20使用確定的調(diào)度來(lái)服務(wù)一個(gè)或多個(gè)級(jí)14。例如，每個(gè)機(jī)器人20可以遵循逆加工裝載算法，其中，機(jī)器人20盡快地裝載每個(gè)空級(jí)14，同時(shí)按與工藝流程相反的順序服務(wù)每個(gè)級(jí)14。因?yàn)閰⒖歼@些原理描述的調(diào)度算法在加工半導(dǎo)體晶片的制造的加工系統(tǒng)中很有用，下述論述將主要集中在該應(yīng)用上。然而，應(yīng)理解到所公開的技術(shù)可以適用和用在許多機(jī)器人制造系統(tǒng)中。
在所述的實(shí)施例中，系統(tǒng)10包括十三級(jí)制造工藝，輸入12用于保持未加工的晶片，以及輸出16用于保持完成的晶片。每一級(jí)14包括一個(gè)或多個(gè)臺(tái)18，每個(gè)臺(tái)能獨(dú)立地執(zhí)行用于那一級(jí)14的加工。因此，系統(tǒng)10計(jì)劃級(jí)14具有并行的臺(tái)18。這允許系統(tǒng)設(shè)計(jì)者包括并行加工臺(tái)18以防止瓶頸。例如，假定兩級(jí)系統(tǒng)，其中，第二級(jí)采用第一級(jí)的兩倍長(zhǎng)。在這種情況下，在第二級(jí)內(nèi)使用兩個(gè)并行臺(tái)能有助于防止由不同加工時(shí)間引起的瓶頸。在該圖中，級(jí)14被指定標(biāo)記A-M，相應(yīng)地標(biāo)記每一級(jí)14內(nèi)的臺(tái)18。因此，例如，級(jí)A包括臺(tái)A1和臺(tái)A2。為該示例，假定制造工藝從級(jí)A開始，以及通過(guò)連續(xù)字母直到級(jí)M。
在第一級(jí)14內(nèi)，每個(gè)臺(tái)18提供材料，諸如正被加工的半導(dǎo)體晶片的裝載和卸載。因此，例如，機(jī)器人20中的一個(gè)可以處理一個(gè)或多個(gè)臺(tái)18的裝載和卸載。然而，在多機(jī)器人加工系統(tǒng)中，諸如所示的實(shí)施例，可以通過(guò)多于一個(gè)機(jī)器人20來(lái)裝載和/或卸載一些級(jí)14和/或臺(tái)18。因此，例如，可以指定一個(gè)機(jī)器人20裝載臺(tái)C1和C2，而指定另一機(jī)器人20卸載這些臺(tái)。具有多個(gè)指定的機(jī)器人20的這些級(jí)14可以被稱為共用級(jí)。在許多方面中，輸入12和輸出16可以被機(jī)器人20視為附加級(jí)14。然而，輸入12可以僅要求卸載，以及類似地，輸出16可以僅要求由機(jī)器人20裝載。
在所示的實(shí)施例中，系統(tǒng)10包括三個(gè)機(jī)器人20，執(zhí)行材料處理功能，包括裝載、卸載和在物理位置之間傳送晶片。這些機(jī)器人20的每一個(gè)表示任何適當(dāng)?shù)臋C(jī)械裝置，包括任何適當(dāng)?shù)目刂七壿嫞苡脕?lái)傳輸材料。在示例中，三個(gè)機(jī)器人20被標(biāo)記為A、B和C。這些機(jī)器人提供通過(guò)各級(jí)14，從輸入12至輸出16移動(dòng)材料。
根據(jù)具體實(shí)施例，每個(gè)機(jī)器人20被指定裝載特定級(jí)14和卸載特定級(jí)14。為該論述目的，假定下述指定機(jī)器人A卸載輸入12、級(jí)A、級(jí)L和級(jí)M。機(jī)器人A還裝載級(jí)A、級(jí)B、級(jí)M和輸出16。機(jī)器人B卸載臺(tái)B、C、D、I、J和K。機(jī)器人B還裝載臺(tái)C、D、E、J、K和L。機(jī)器人C卸載臺(tái)E、F、G和H。機(jī)器人C還裝載臺(tái)F、G、H和I。
該機(jī)器人指定提供四個(gè)共用級(jí)14，包括級(jí)B、級(jí)E、級(jí)I和級(jí)L。在這些共用級(jí)14的每一個(gè)中，一個(gè)機(jī)器人20裝載而另一機(jī)器人20卸載。因此，例如，機(jī)器人A裝載級(jí)B，而機(jī)器人B卸載級(jí)B。如將顯而易見的，當(dāng)輸入12和輸出16不一定是加工級(jí)時(shí)，機(jī)器人A可以將這些同樣視為共用級(jí)。因此在加工期間，將輸入12視為指定用于卸載的級(jí)，以及將輸出16視為指定用于裝載的級(jí)。
在操作期間，機(jī)器人20可以根據(jù)通過(guò)系統(tǒng)10移動(dòng)晶片的多個(gè)服務(wù)算法進(jìn)行操作。為最大化系統(tǒng)10的生產(chǎn)量，設(shè)計(jì)者嘗試使服務(wù)算法盡可能有效地使用。為提供效率，這些服務(wù)算法通常試圖最小化系統(tǒng)10的元件內(nèi)的任何空閑時(shí)間。因?yàn)榧词股a(chǎn)量的小的增長(zhǎng)也會(huì)顯著地增加系統(tǒng)10的成本效率，研究者將大量時(shí)間和費(fèi)用用在開發(fā)有效的服務(wù)算法上。然而，機(jī)器人20在系統(tǒng)10內(nèi)的潛在運(yùn)動(dòng)的數(shù)量實(shí)際上是無(wú)窮的。因此，找出并識(shí)別有效調(diào)度算法仍然極其困難。
已經(jīng)提出的一種調(diào)度算法提供機(jī)器人20的運(yùn)動(dòng)的動(dòng)態(tài)控制。根據(jù)這些算法，機(jī)器人20根據(jù)系統(tǒng)10的當(dāng)前狀態(tài)來(lái)確定它們的操作。例如，機(jī)器人20可以基于諸如臺(tái)18已等待被服務(wù)的時(shí)間的信息，動(dòng)態(tài)地識(shí)別將服務(wù)的臺(tái)18。因?yàn)閯?dòng)態(tài)算法能響應(yīng)系統(tǒng)10內(nèi)的當(dāng)前和變化條件，許多研究者覺(jué)得這些類型的算法提供優(yōu)化機(jī)器人制造系統(tǒng)中的生產(chǎn)量的最大期望。然而，即使如此，當(dāng)前動(dòng)態(tài)調(diào)度算法在許多情況下遠(yuǎn)非最佳。
確定的調(diào)度算法，與動(dòng)態(tài)調(diào)度算法相反，提供在制造工藝中將由機(jī)器人執(zhí)行的一系列預(yù)定操作。當(dāng)根據(jù)確定的調(diào)度算法操作時(shí)，可以使機(jī)器人20在等待臺(tái)18內(nèi)的加工時(shí)偶爾引入延遲。例如，假定機(jī)器人20根據(jù)調(diào)度操作，其中，下一操作要求機(jī)器人A卸載臺(tái)M1，并使晶片移進(jìn)輸出16中。直到臺(tái)M1完成晶片的加工為止，機(jī)器人20在執(zhí)行所調(diào)度的操作之前進(jìn)行等待。
根據(jù)特定實(shí)施例，系統(tǒng)10內(nèi)的機(jī)器人20使用確定的調(diào)度算法，其中，每個(gè)機(jī)器人20根據(jù)周期調(diào)度進(jìn)行操作。特別地，機(jī)器人20可以每個(gè)實(shí)現(xiàn)周期調(diào)度算法，其中，每個(gè)周期提出一系列預(yù)定操作。因此，在一些初始啟動(dòng)周期后，機(jī)器人20每個(gè)反復(fù)重復(fù)操作周期。在每個(gè)周期的開始和結(jié)束，系統(tǒng)10將處于相同的狀態(tài)。即，在周期開始時(shí)，由晶片“占用”的每個(gè)臺(tái)18將在周期結(jié)束時(shí)由晶片占用。通過(guò)重復(fù)操作周期，機(jī)器人20使系統(tǒng)10維持在穩(wěn)態(tài)操作中，其中，每個(gè)周期通過(guò)系統(tǒng)10移動(dòng)預(yù)定數(shù)目的晶片。根據(jù)特定的實(shí)施例，每個(gè)機(jī)器人20根據(jù)確定的調(diào)度進(jìn)行操作，在逆工藝流程中按盡快裝載的順序服務(wù)指定級(jí)14。為示范該調(diào)度算法的操作，現(xiàn)在參考圖2，其示例說(shuō)明更簡(jiǎn)單的制造工藝。
圖2示例說(shuō)明制造系統(tǒng)40，與系統(tǒng)10類似，包括輸入緩沖器42、多個(gè)級(jí)44和輸出緩沖器46。每一級(jí)44可以包括一個(gè)或多個(gè)臺(tái)48。機(jī)器人50提供在各級(jí)44之間，將材料從輸入42輸送到輸出46中。在所示的實(shí)施例中，系統(tǒng)40是兩級(jí)加工，以及各級(jí)被指定標(biāo)記N和O。因此，例如，假定系統(tǒng)40在輸入42處接收晶片用于加工。為開始加工，機(jī)器人50從輸入42卸載晶片，然后，將晶片裝載到臺(tái)N中的一個(gè)。一旦在臺(tái)N內(nèi)完成晶片加工，機(jī)器人50可以從那一臺(tái)卸載晶片，然后將晶片裝載到臺(tái)O中。一旦在臺(tái)O內(nèi)完成晶片的加工，機(jī)器人50可以從臺(tái)O卸載晶片，然后將晶片裝載到輸出46中。此時(shí)，晶片已經(jīng)通過(guò)系統(tǒng)40完成加工。然而，盡管該例子僅示例說(shuō)明了單一晶片通過(guò)系統(tǒng)40移動(dòng)，系統(tǒng)40可以同時(shí)對(duì)多個(gè)晶片進(jìn)行操作。因此，在一些時(shí)刻，多個(gè)臺(tái)48可以由至少一個(gè)晶片占用，其中，那些臺(tái)48可以被裝載、加工和/或準(zhǔn)備卸載。
如上所述，機(jī)器人50可以根據(jù)確定的調(diào)度算法進(jìn)行操作，其中，機(jī)器人50在逆加工流程中以盡快裝載順序服務(wù)各級(jí)44。對(duì)這類操作，系統(tǒng)40可以首先經(jīng)受啟動(dòng)周期，其中，晶片開始流過(guò)該工藝。例如，假定系統(tǒng)40所有臺(tái)48均為空。機(jī)器人50可以在啟動(dòng)周期期間執(zhí)行一系列操作，使系統(tǒng)40進(jìn)入適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)。在初始啟動(dòng)周期后，可以通過(guò)穩(wěn)態(tài)操作描繪系統(tǒng)40，假定適當(dāng)?shù)卣{(diào)度機(jī)器人50。為提供穩(wěn)態(tài)操作，機(jī)器人50執(zhí)行操作周期，在相同的條件下開始和結(jié)束系統(tǒng)40。例如，假定系統(tǒng)40的狀態(tài)是所有臺(tái)48均具有裝載的晶片。在一個(gè)周期期間，機(jī)器人50可以執(zhí)行一系列操作來(lái)通過(guò)系統(tǒng)40移動(dòng)晶片，當(dāng)結(jié)束時(shí)，使所有臺(tái)48再次由晶片占用。
為提供逆加工流程操作，機(jī)器人5以循環(huán)方式，按加工流程的逆順序服務(wù)每一級(jí)44。對(duì)具有多個(gè)臺(tái)48的那些級(jí)44，機(jī)器人50每次經(jīng)過(guò)級(jí)44時(shí)服務(wù)這些臺(tái)48中的一個(gè)。為論述該算法的操作，假定系統(tǒng)40處于當(dāng)前由晶片占用所有臺(tái)48的狀態(tài)。作為第一操作，機(jī)器人50卸載臺(tái)O以及使晶片移進(jìn)輸出46中。然后，機(jī)器人50盡快地裝載臺(tái)O。因此只要可從級(jí)N內(nèi)的一個(gè)臺(tái)48獲得晶片，機(jī)器人50就取回那個(gè)晶片并裝載級(jí)O。這時(shí)，級(jí)N內(nèi)的一個(gè)臺(tái)N為空。因此，機(jī)器人50從輸入42取回晶片并將該晶片裝載到空臺(tái)N中。
此時(shí)，系統(tǒng)40內(nèi)的所有臺(tái)48均再次裝載晶片。然而，因?yàn)榧?jí)N包括多個(gè)并行臺(tái)48，這可以被視為與初始不同的狀態(tài)。例如，盡管機(jī)器人50第一遍經(jīng)過(guò)級(jí)44時(shí)可以服務(wù)臺(tái)O1和臺(tái)N1，但機(jī)器人50的下一遍經(jīng)過(guò)可以服務(wù)臺(tái)O1和N2。類似地，機(jī)器人50第三遍經(jīng)過(guò)級(jí)44可以服務(wù)臺(tái)Q1和臺(tái)N3。此時(shí)，系統(tǒng)40可以被視為已經(jīng)返回到初始狀態(tài)。因此，對(duì)該例子，在機(jī)器人50根據(jù)逆工藝調(diào)度算法操作的一個(gè)周期內(nèi)，機(jī)器人50三遍經(jīng)過(guò)級(jí)44，按與制造工藝相反的順序服務(wù)級(jí)44。該操作周期將在輸出46中產(chǎn)生三個(gè)完成的晶片。
應(yīng)注意到，由該調(diào)度算法提供的周期將根據(jù)級(jí)44內(nèi)的并行臺(tái)48的數(shù)量，產(chǎn)生多個(gè)產(chǎn)品的加工。該數(shù)量將等于基于每一級(jí)44內(nèi)的臺(tái)48的數(shù)量的最小公倍數(shù)。在所示的實(shí)施例中，級(jí)N包括三個(gè)臺(tái)48，而級(jí)O包括一個(gè)臺(tái)48。因此，最小公倍數(shù)為3。例如，如果級(jí)N包括三個(gè)臺(tái)48以及級(jí)O包括兩個(gè)臺(tái)48，則最小公倍數(shù)將為6。在該情況下，機(jī)器人50將執(zhí)行會(huì)導(dǎo)致將六個(gè)加工晶片移進(jìn)輸出46的操作周期。盡管根據(jù)逆工藝調(diào)度算法進(jìn)行操作，機(jī)器人50的每一周期將產(chǎn)生該最小公倍數(shù)個(gè)晶片。
再參考圖1，該系統(tǒng)10包括各級(jí)14和機(jī)器人20的更復(fù)雜配置。在系統(tǒng)10內(nèi)，每個(gè)機(jī)器人20可以根據(jù)用于服務(wù)其指定級(jí)14的自己的調(diào)度進(jìn)行操作。根據(jù)具體實(shí)施例，每個(gè)機(jī)器人20根據(jù)用于服務(wù)其指定的級(jí)14的確定的逆工藝調(diào)度進(jìn)行操作。即，每個(gè)機(jī)器人20將與工藝流程相反地工作以便服務(wù)其指定的級(jí)14。因此，機(jī)器人A將嘗試按輸出16、級(jí)M、級(jí)B和級(jí)A的循環(huán)順序裝載晶片。類似地，機(jī)器人B將嘗試按級(jí)L、級(jí)K、級(jí)J、級(jí)E、級(jí)D和級(jí)C的循環(huán)順序裝載。機(jī)器人C將嘗試按級(jí)I、級(jí)H、級(jí)G、級(jí)F和級(jí)E的循環(huán)順序裝載。
在根據(jù)該調(diào)度算法的操作中，每個(gè)機(jī)器人20將執(zhí)行受上述最小公倍數(shù)決定的操作周期。因此，機(jī)器人A將執(zhí)行具有兩遍經(jīng)過(guò)指定級(jí)14的周期，機(jī)器人B將執(zhí)行具有六遍經(jīng)過(guò)其指定級(jí)14的周期，以及機(jī)器人C將執(zhí)行具有十二遍經(jīng)過(guò)其指定級(jí)14的周期。而當(dāng)每個(gè)機(jī)器人20這樣根據(jù)其自己的逆工藝調(diào)度操作時(shí)，當(dāng)與現(xiàn)有的技術(shù)相比時(shí)，系統(tǒng)10的最終周期能提供完成晶片的較高生產(chǎn)量。
為提供系統(tǒng)10內(nèi)各種元件的配置，諸如用于機(jī)器人20的指定和調(diào)度的配置，系統(tǒng)10包括控制器22?？刂破?2可以提供系統(tǒng)10內(nèi)操作的自動(dòng)和/或手動(dòng)配置。因此，例如，控制器22可以表示任何適當(dāng)?shù)闹行挠?jì)算機(jī)或加工設(shè)備，用于與系統(tǒng)10的其他元件通信并與用戶或系統(tǒng)管理人員進(jìn)行交互。
根據(jù)具體實(shí)施例，控制器22初始地提供機(jī)器人20之間的裝載和卸載責(zé)任的指定。因此，不管是自動(dòng)地或響應(yīng)來(lái)自用戶的命令，控制器22在機(jī)器人20之間劃分系統(tǒng)10內(nèi)的裝載和卸載責(zé)任。然后，控制器22可以確定每個(gè)機(jī)器人20實(shí)現(xiàn)確定的逆工藝調(diào)度算法的特定周期。然后，控制器22能配置每個(gè)機(jī)器人20以便根據(jù)其特定調(diào)度進(jìn)行操作。這為每個(gè)機(jī)器人20提供用于每一周期的一系列預(yù)定操作。
因?yàn)樵诙嘤谝粋€(gè)機(jī)器人20之間共用一些級(jí)14，這些物理位置可以表示機(jī)器人20之間的碰撞機(jī)會(huì)。這些碰撞會(huì)導(dǎo)致對(duì)機(jī)器人和正在系統(tǒng)10內(nèi)制造的產(chǎn)品的高成本損壞。因此，為防止這些碰撞，系統(tǒng)10可以實(shí)現(xiàn)用于機(jī)器人之間通信的一個(gè)或多個(gè)方案。這些方案允許每個(gè)機(jī)器人20識(shí)別并避免可能的碰撞。
根據(jù)特定實(shí)施例，機(jī)器人20使用中央通信平臺(tái)，諸如控制器22來(lái)避免碰撞。一個(gè)這種防碰撞方案包含令牌的使用。根據(jù)該方案，每個(gè)共用級(jí)14具有準(zhǔn)許移動(dòng)物理接近那一級(jí)14的相關(guān)令牌。每當(dāng)機(jī)器人20希望從那一級(jí)14裝載或卸載時(shí)，機(jī)器人20必須控制相關(guān)令牌。如果那一令牌不可用，則機(jī)器人20必須等待直到該令牌變?yōu)榭捎脼橹?。例如，假定?jí)B由機(jī)器人A裝載并由機(jī)器人B卸載。有時(shí)，機(jī)器人A可以請(qǐng)求和接收用于級(jí)B的令牌。如果機(jī)器人B希望卸載級(jí)B，機(jī)器人B必須等待直到機(jī)器人A釋放用于級(jí)B的令牌為止。
另一碰撞預(yù)防方案期望在機(jī)器人20之間傳送物理位置信息。根據(jù)該方案，每個(gè)機(jī)器人20能跟蹤每個(gè)其他機(jī)器人20的當(dāng)前位置，從而能避免可能的碰撞。例如，每個(gè)機(jī)器人20可以連續(xù)地更新在共用部件，諸如控制器22內(nèi)它的當(dāng)前物理位置。當(dāng)確定移動(dòng)時(shí)，然后每個(gè)機(jī)器人可以訪問(wèn)該信息來(lái)識(shí)別和避免可能的碰撞。
這些示例方案提供用于機(jī)器人20避免可能碰撞的兩種技術(shù)。然而，這些技術(shù)僅提供為例子，以及系統(tǒng)10期望機(jī)器人20使用用于識(shí)別和避免可能的碰撞的任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)。此外，所使用的技術(shù)可以適合于解決可能在系統(tǒng)10內(nèi)的特定類型的碰撞。因此，例如，如果能同時(shí)裝載和卸載一些共用級(jí)14，則防碰撞方案不需要防止機(jī)器人20同時(shí)訪問(wèn)這一級(jí)14。
應(yīng)理解到，系統(tǒng)10和系統(tǒng)40提供為機(jī)器人制造系統(tǒng)的例子，可以從實(shí)現(xiàn)與上述這些類似的調(diào)度算法受益。然而，盡管這些系統(tǒng)示例為包括用特定方式配置的特定元件，所述技術(shù)適合于實(shí)際上用在任何機(jī)器人制造工藝中。
圖3是示例說(shuō)明機(jī)器人20服務(wù)指定級(jí)14來(lái)實(shí)現(xiàn)逆工藝流程、周期調(diào)度算法的方法的流程圖。根據(jù)所述調(diào)度算法，系統(tǒng)10初始地通過(guò)啟動(dòng)周期直到穩(wěn)態(tài)操作是可能的。因此，在所示的方法中，機(jī)器人20在步驟80確定是否達(dá)到穩(wěn)態(tài)操作。如果不是，機(jī)器人20可以識(shí)別其指定的裝載級(jí)14，以及在步驟82，選擇以服務(wù)具有空臺(tái)18的第一指定裝載級(jí)14。例如，機(jī)器人A可以檢查其指定的臺(tái)18(包括級(jí)A、B和M處的臺(tái)18)并確定這些級(jí)14中的第一個(gè)具有空臺(tái)18。機(jī)器人20可以選擇來(lái)裝載該空臺(tái)18。
然而，如果在步驟80，機(jī)器人20確定已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)態(tài)操作，則在步驟84，機(jī)器人20選擇以服務(wù)最后一個(gè)服務(wù)的級(jí)14前面的其指定裝載級(jí)14。例如，如果機(jī)器人A上一次裝載臺(tái)B1，那么，機(jī)器人A將選擇服務(wù)臺(tái)A1和A2中的一個(gè)。為了選擇并行臺(tái)18中的特定一個(gè)來(lái)裝載，機(jī)器人A可以使用任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)。根據(jù)特定實(shí)施例，機(jī)器人20按循環(huán)形式服務(wù)并行臺(tái)18。
在選擇要服務(wù)的級(jí)14后，然后，在步驟86，機(jī)器人20確定緊接的前一級(jí)14是否由另一機(jī)器人20占用。在該步驟中，機(jī)器人20確定如果它移動(dòng)到緊接的前一級(jí)14，是否將存在潛在碰撞。如果前一級(jí)未被占用，在步驟88，機(jī)器人20確定前一級(jí)是否要求在卸載之前裝載。在該步驟，機(jī)器人20嘗試防止共用級(jí)14處的堵塞。例如，假定共用級(jí)B處于當(dāng)前被卸載狀態(tài)。如果機(jī)器人B移進(jìn)級(jí)B并等待完成的晶片，那么機(jī)器人A不能夠裝載級(jí)B。在這種情況下，機(jī)器人B將有效地鎖定制造工藝。因此，通過(guò)實(shí)現(xiàn)步驟88，機(jī)器人20嘗試防止這種死鎖。
如果移動(dòng)到前一級(jí)無(wú)障礙，則在步驟90，機(jī)器人20移到前一級(jí)。然后，機(jī)器人20等待晶片在那一級(jí)變?yōu)榭捎?。為?shí)現(xiàn)該等待，在步驟92，機(jī)器人20監(jiān)視晶片可用性。一旦晶片變?yōu)榭捎茫诓襟E94，機(jī)器人20從前一級(jí)14卸載可用晶片，然后，在步驟96，將晶片裝載到空臺(tái)18中。然后，基于啟動(dòng)操作或周期的穩(wěn)態(tài)操作，機(jī)器人20選擇下一級(jí)14來(lái)服務(wù)。
因此，所示流程圖提供機(jī)器人20服務(wù)指定級(jí)14以提供操作的逆工藝流程、周期調(diào)度的示例性操作方法。然而，所示的流程圖僅提供操作的示例性方法，以及系統(tǒng)10期望機(jī)器人20使用任何適當(dāng)?shù)募夹g(shù)來(lái)提供逆工藝流程、周期調(diào)度。因此，系統(tǒng)10期望機(jī)器人20使用具有另外的步驟、更少步驟和/或不同步驟的方法，只要這些方法保持適當(dāng)。例如，盡管詳述了在啟動(dòng)期間用于操作的特定技術(shù)，系統(tǒng)10期望機(jī)器人20實(shí)現(xiàn)用于操作的任何適當(dāng)?shù)姆椒ㄒ赃_(dá)到穩(wěn)態(tài)條件。同時(shí)，系統(tǒng)10期望機(jī)器人20使用功能性的任何適當(dāng)?shù)募泻?或分布來(lái)實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)，并使用硬件和邏輯，諸如在介質(zhì)中編碼的軟件的任何適當(dāng)?shù)慕M合來(lái)實(shí)現(xiàn)所述功能。另外，盡管由機(jī)器人20使用的調(diào)度算法可以提供一系列“預(yù)定”操作，應(yīng)理解到機(jī)器人20不需要知道調(diào)度算法的特性。例如，機(jī)器人20可以使用動(dòng)態(tài)確定，諸如跟蹤當(dāng)前選擇的級(jí)14和總是移動(dòng)來(lái)服務(wù)前一級(jí)14，這會(huì)產(chǎn)生確定的操作周期。
盡管在幾個(gè)實(shí)施例中描述了本發(fā)明，可以向本領(lǐng)域的技術(shù)人員建議多種改變和改進(jìn)，以及期望本發(fā)明包含落在本附加權(quán)利要求的范圍內(nèi)的這些改進(jìn)和改變。
權(quán)利要求
1.一種用于加工半導(dǎo)體晶片的制造系統(tǒng)，包括輸入緩沖器，用于保持用于在系統(tǒng)中加工的晶片；多個(gè)級(jí)，每個(gè)用來(lái)執(zhí)行用于加工晶片的順序中的一個(gè)加工步驟，每一級(jí)具有一個(gè)或多個(gè)臺(tái)，每個(gè)臺(tái)用來(lái)執(zhí)行用于該級(jí)的加工；輸出緩沖器，用于保持在系統(tǒng)中加工過(guò)的晶片；以及多個(gè)機(jī)器人，用于在各級(jí)、輸入緩沖器和輸出緩沖器之間傳送晶片，每個(gè)機(jī)器人被指定各級(jí)中的一些，并用來(lái)根據(jù)按相反的步驟順序服務(wù)指定級(jí)的確定的調(diào)度來(lái)服務(wù)各級(jí)。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，至少一級(jí)是共用級(jí)，其中，指定第一機(jī)器人裝載共用級(jí)的所有臺(tái)，以及指定第二機(jī)器人卸載共用級(jí)的所有臺(tái)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，第一機(jī)器人在移動(dòng)物理接近共用級(jí)之前，確定物理接近共用級(jí)的運(yùn)動(dòng)是否可能導(dǎo)致與第二機(jī)器人碰撞。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，對(duì)于每個(gè)機(jī)器人，機(jī)器人根據(jù)其進(jìn)行操作的調(diào)度提供具有用于該機(jī)器人的預(yù)定一系列操作的最小公倍數(shù)周期。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，對(duì)于具有多于一個(gè)臺(tái)的每個(gè)級(jí)，指定裝載該級(jí)的機(jī)器人按循環(huán)方式來(lái)裝載各臺(tái)，輪換機(jī)器人每次按與該順序相反的順序連續(xù)經(jīng)過(guò)期間所裝載的臺(tái)。
6.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括控制器，用來(lái)將每個(gè)機(jī)器人指定到被選級(jí)，以便將至少一個(gè)機(jī)器人指定到輸入緩沖器，并將至少一個(gè)機(jī)器人指定到輸出緩沖器。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，控制器進(jìn)一步用來(lái)在系統(tǒng)的操作期間與每個(gè)機(jī)器人通信并防止機(jī)器人之間的碰撞。
8.一種用于在多機(jī)器人制造系統(tǒng)中加工半導(dǎo)體晶片的方法，所述方法包括識(shí)別多個(gè)級(jí)，每個(gè)用來(lái)執(zhí)行在用于加工晶片的順序中的一個(gè)加工步驟，每一級(jí)具有一個(gè)或多個(gè)臺(tái)，每個(gè)臺(tái)用來(lái)執(zhí)行用于該級(jí)的加工；識(shí)別用于在各級(jí)之間傳送晶片的多個(gè)機(jī)器人；指定每個(gè)機(jī)器人裝載各被選級(jí)；指定每個(gè)機(jī)器人卸載各被選級(jí)；根據(jù)機(jī)器人按相反的步驟順序服務(wù)指定級(jí)的確定的調(diào)度，來(lái)操作每個(gè)機(jī)器人。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，至少一級(jí)是共用級(jí)，該方法進(jìn)一步包括指定第一機(jī)器人裝載共用級(jí)的所有臺(tái)，以及指定第二機(jī)器人卸載共用級(jí)的所有臺(tái)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括在移動(dòng)第一機(jī)器人接近共用級(jí)之前，確定移動(dòng)接近共用級(jí)的運(yùn)動(dòng)是否可能導(dǎo)致第一機(jī)器人和第二機(jī)器人之間的碰撞。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，對(duì)于每個(gè)機(jī)器人，機(jī)器人根據(jù)其進(jìn)行操作的調(diào)度提供具有用于該機(jī)器人的預(yù)定一系列操作的最小公倍數(shù)周期。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，對(duì)于具有多于一個(gè)臺(tái)的每個(gè)級(jí)，用于指定裝載該級(jí)的機(jī)器人的確定的調(diào)度提供以循環(huán)方式裝載各臺(tái)，輪換機(jī)器人每次按與該順序相反的順序連續(xù)經(jīng)過(guò)期間所裝載的臺(tái)。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括指定至少一個(gè)機(jī)器人卸載輸入緩沖器并指定至少一個(gè)機(jī)器人裝載輸出緩沖器。
14.用于在多機(jī)器人制造系統(tǒng)中加工半導(dǎo)體晶片的邏輯，該邏輯編碼在介質(zhì)中，并當(dāng)執(zhí)行時(shí)用來(lái)執(zhí)行下述步驟識(shí)別多個(gè)級(jí)，每個(gè)用來(lái)執(zhí)行在用于加工晶片的順序中的一個(gè)加工步驟，每一級(jí)具有一個(gè)或多個(gè)臺(tái)，每個(gè)臺(tái)用來(lái)執(zhí)行用于該級(jí)的加工；識(shí)別用于在各級(jí)之間傳送晶片的多個(gè)機(jī)器人；指定每個(gè)機(jī)器人裝載被選級(jí)；指定每個(gè)機(jī)器人卸載被選級(jí)；根據(jù)機(jī)器人按相反的步驟順序服務(wù)指定級(jí)的確定的調(diào)度，來(lái)操作每個(gè)機(jī)器人。
15.如權(quán)利要求14所述的邏輯，其中，至少一級(jí)是共用級(jí)，該邏輯進(jìn)一步用來(lái)指定第一機(jī)器人裝載共用級(jí)的所有臺(tái)，以及指定第二機(jī)器人卸載共用級(jí)的所有臺(tái)。
16.如權(quán)利要求15所述的邏輯，進(jìn)一步用來(lái)在將第一機(jī)器人移動(dòng)物理接近共用級(jí)之前，確定物理接近共用級(jí)的運(yùn)動(dòng)是否可能導(dǎo)致第一機(jī)器人和第二機(jī)器人之間的碰撞。
17.如權(quán)利要求14所述的邏輯，其中，對(duì)于每個(gè)機(jī)器人，機(jī)器人根據(jù)其進(jìn)行操作的調(diào)度提供具有用于該機(jī)器人的預(yù)定一系列操作的最小公倍數(shù)周期。
18.如權(quán)利要求17所述的邏輯，其中，對(duì)于具有多于一個(gè)臺(tái)的每個(gè)級(jí)，用于指定裝載該級(jí)的機(jī)器人的確定的調(diào)度提供以循環(huán)方式裝載各臺(tái)，輪換機(jī)器人每次按與該順序相反的順序連續(xù)經(jīng)過(guò)期間所裝載的臺(tái)。
19.如權(quán)利要求14所述的邏輯，進(jìn)一步用來(lái)指定至少一個(gè)機(jī)器人卸載輸入緩沖器，并指定至少一個(gè)機(jī)器人裝載輸出緩沖器。
20.一種用于加工半導(dǎo)體晶片的制造系統(tǒng)，包括用于識(shí)別多個(gè)級(jí)的部件，每級(jí)用來(lái)執(zhí)行在用于加工晶片的順序中的一個(gè)加工步驟，每一級(jí)具有一個(gè)或多個(gè)臺(tái)，每個(gè)臺(tái)用來(lái)執(zhí)行用于該級(jí)的加工；用于識(shí)別用于在各級(jí)之間傳送晶片的多個(gè)機(jī)器人的部件；用于指定每個(gè)機(jī)器人裝載被選級(jí)的部件；用于指定每個(gè)機(jī)器人卸載被選級(jí)的部件；用于根據(jù)機(jī)器人按相反的步驟順序服務(wù)指定級(jí)的確定的調(diào)度，來(lái)操作每個(gè)機(jī)器人的部件。
全文摘要
一種機(jī)器人制造系統(tǒng)，可以包括多個(gè)機(jī)器人，用于在制造工藝中的一系列級(jí)之間傳送材料。為了提供改善的效率，這些機(jī)器人的每一個(gè)可以根據(jù)操作的逆工藝流程、周期調(diào)度來(lái)獨(dú)立操作。
文檔編號(hào)H01L21/00GK1806213SQ200480016846
公開日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2004年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月16日
發(fā)明者納塔拉賈恩·拉馬納, H.·尼爾·蓋斯馬爾, 切里漢·斯瑞斯卡恩達(dá)拉楊 申請(qǐng)人:Fsi國(guó)際公司, 得克薩斯大學(xué)達(dá)拉斯分校