控制邏輯模組 - 手臂作業順序控制

除一般 PVD 叢聚式半導體生產設備相關之模組外，本研究重點著重在於手臂 控制邏輯模組建模，在本節中將介紹：(1) Push 推式手臂控制邏輯、(2) Pull 拉 式手臂控制邏輯 及 (3) FIFO 先進先出式手臂控制邏輯。

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2.2.1 Push 推式手臂控制邏輯

Push 推式手臂控制邏輯，又稱雙機械手臂控制邏輯，顧名思義在 Push 推 式手臂控制邏輯運作時，同時間必頇控制兩隻手臂進行作業。此手臂控制邏輯的 主要設計目的是為了減少叢聚式半導體設備之反應室閘門開啟次數並減少機械 手臂呼叫時間，進而提高整體生產效率。而 Push 推式主要代表的是指此手臂控 制邏輯的觸發時間點；假設一叢聚式半導體生產設備之晶圓作業次序為反應室 A

→反應室 B→反應室 C，初始狀態為反應室 A、B 正在作業且反應室 C 為閒置狀態，

此時 Push 推式的概念即為當反應室 A 預前往下一站反應室 B 時，反應室 B 的晶 圓作業完畢後才會被機械手臂取出，反之晶圓則留在反應室 B 中繼續等待反應室 A 的往前推動。

為釐清手臂運作行為，業界一般使用甘特圖來觀看其手臂運作特色，Push 推 式手臂控制邏輯中最大的特色就是會發生手臂 SWAP 行為，在甘特圖之時間軸當 中我們可以發現如圖 2.5 所示：

圖 2.5 手臂發生 SWAP 時，在甘特圖觀察到的特徵

而手臂運作的邏輯如下圖 2.6 所示，當反應室 A 完成作業時觸發 Push 推式 手臂控制邏輯，在同時間控制機械手臂 X 與機械手臂 Y 依序執行下列步驟：(1) 機 械手臂 X 從反應室 A 中取出晶圓至反應室 B 閘門口等待其作業完成 (2) 機械手 臂 Y 直接前往反應室 B 中等待其作業完成 (3) 反應室 B 閘門開啟，機械手臂 Y

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將晶圓從反應室 B 中取出後機械手臂 X 隨即將晶圓放入反應室 B 中，我們又稱第 三步驟為 SWAP 作業。同樣步驟會一連貫的發生到所有反應室皆交換完成，即宣 告此手臂控制邏輯的中止。

圖 2.6 Push 推式手臂控制邏輯

2.2.2 Pull 拉式手臂控制邏輯

Pull 拉式手臂控制邏輯，為單一手臂控制邏輯，此手臂控制邏輯的主要設 計目的是為了減少晶圓在反應室中之等待時間，每當反應室一完成作業程序時，

不需要檢查上一站反應室的作業完成與否，只需確認是否有單一機械手臂閒置。

一經確認有單一機械手臂閒置，反應室會立即呼叫閒置手臂前往取走晶圓；因此 時常會發生晶圓停留在手臂上等待下階段反應室作業，實務上第一片晶圓作業完 成之時間往往比 Push 推式手臂控制邏輯來的快，但是觀察整體一批晶圓(Lot) 的輸出時間，Push 推式手臂控制邏輯的作業完成時間往往會比 Pull 手臂控制邏 輯來的短。

圖 2.7 中，我們利用簡單的手臂運作流程簡單說明 Pull 手臂控制邏輯的詳 細運作情形：

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圖 2.7 Pull 推式手臂控制邏輯

2.2.3 FIFO 先進先出式手臂控制邏輯

先進先出事手臂控制邏輯為 PVD 設備中必頇具備的控制邏輯，同時間存在於 Push 推式手臂控制邏輯與 Pull 拉式手臂控制邏輯當中，此處所提及之先進先 出的概念係指在當 PVD 設備運作時，會有不同階段的製程需求。先進先出事手臂 控制邏輯大致上可以分別從兩個觀點上面解釋：

(1) 相同作業反應室之先進先出事手臂控制邏輯：

Applied Endura® 2 的晶圓生產模組設定當中，可能會發生一到多個反 應室所從事的加工作業是相同的。因此首先執行此項加工作業的晶圓必先離 開此加工步驟。

(2) 整體 PVD 設備晶圓作業之先進先出手臂控制邏輯：

顧名思義，整體 PVD 設備在運作的同時，晶圓作業完畢欲往下一站反應 室作業時，或是晶圓已經完成作業與送入 Loadlock 進行 Venting 的時候，

其作業優先順序均大於要進入該反應室或是晶圓正準備進入 Loadlock 進行 Pumping 的作業。

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