CN101088717A - 机械手臂的无线三维位移校正系统 - Google Patents
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Abstract
一种机械手臂的无线三维位移校正系统。该系统的无线3D位移监视传感器具有一电子水平传感器(Electric Leveling Sensor)、一Z轴光学尺(Optical Scale)以及一X－Y轴电子电荷耦合组件监视传感器(XY－axes CCD Monitor Sensor)，以分别监控与校正机械手臂的水平状态、偏移量与间隙大小。
Description
技术领域
本发明关于一种校正器，且特别关于一种机械手臂的无线三维(3D)位移校正系统。
背景技术
半导体制造厂在生产硅晶圆时，利用符合机械标准接口(StandardMechanical Interface，SMIF)的机械手臂(Robot Arm)自动将晶圆自晶圆盒(Front Opening Unified Pod，FOUP)中取出，然后送入机台以防止晶圆受到污染。
然而，机台的机械手臂常因不同异常状况而导致手臂前端的铗子(Pincette)变形，因此设备人员必须随时根据不同异常状况对机械手臂进行调整以提高产品质量与生产效率。现行的调整方式是由人为主观判定，但往往因为人员素质及认定上不同而产生不同的调机质量。其次，机台的空间狭小，故无法容纳身材较高大的设备人员。综上所述，人员的主观判定与身材会间接影响机台复机的质量与时效。
因此，本发明提供了一种机械手臂的无线三维位移校正系统，可有效改善调机质量。
发明内容
基于上述目的，本发明实施例公开了一种机械手臂的无线三维位移校正系统，包括一无线三维位移监视传感器与一校正器。该无线三维位移监视传感器包括一电子水平传感器，该电子水平传感器具有一弧状空间与一CCD传感器。该弧状空间的内部以液态物质填充且具有一气泡。该传感器用以感测该气泡的位置。该校正器自该传感器取得该气泡的位置并且显示在其显示屏上，根据一预设标准范围判断一制作工艺设备是否呈现水平状态，以及若非为水平状态则计算出该制作工艺设备的偏移量。
本发明实施例还公开了一种机械手臂的无线三维位移校正系统，包括一三脚制作工艺板、一无线三维位移监视传感器以及一校正器。该三脚制作工艺板具有三支脚位。该无线三维位移监视传感器具有一光学尺，其设置在该三脚制作工艺板上方，其中当该光学尺为一双光学尺，将其中一光学尺作为一发射端以发出细密平行光束，另一光学尺作为一接收端以收取光束信号。该校正器自该无线三维位移监视传感器接收光束被遮断的状态并且显示在其显示屏上，并且经过运算后判断该三脚制作工艺板的每一脚位的Z轴间隙是否超出一默认值。
本发明实施例还公开了一种机械手臂的无线三维位移校正系统，包括一制作工艺板、一无线三维位移监视传感器以及一校正器。该制作工艺板上具有一中央记号。该无线三维位移监视传感器设置在该制作工艺板上方，其具有一X-Y轴CCD监视传感器传感器。该X-Y轴CCD监视传感器上定义有一标准记号，其将该中央记号的中心位置与该标准记号的中心位置进行比对。该校正器自该传感器取得该中央记号的中心位置与该标准记号的中心位置的相对位置信息，并且根据该相对位置信息判断该制作工艺板是否发生偏移，以及当发生偏移时计算出该制作工艺板的偏移量。
附图说明
图1为显示本发明实施例的校正器的外观示意图。
图2为显示本发明实施例的无线3D位移监视传感器的外观示意图。
图3为显示本发明实施例的无线3D位移监视传感器的结构剖析示意图。
图4为显示本发明实施例的电子水平传感器的结构剖析示意图。
图5A为显示本发明实施例的检测机械手臂前端的铗子的水平状态的示意图。
图5B为显示本发明实施例的检测三脚位制作工艺板的水平状态的示意图。
图5C为显示本发明实施例的检测制作工艺板的水平状态的示意图。
图6A、图6B为显示本发明实施例的利用光学尺检测Z轴间隙的示意图。
图7A、图7B为显示本发明实施例的利用X-Y轴CCD监视传感器检测X-Y轴偏移的示意图。
图8A、图8B为显示本发明实施例的利用电子水平传感器检测设备的水平状态与利用校正器显示水平状态信息的示意图。
图9A～图9C为显示本发明实施例的光学尺检测设备的Z轴间隙与利用校正器显示间隙信息的示意图。
图10A～图10C为显示本发明实施例的利用X-Y轴CCD监视传感器检测设备的X-Y轴偏移与利用校正器显示偏移信息的示意图。
主要组件符号说明
100～校正器
200～无线3D位移监视传感器
200’～无线3D位移监视传感器的俯视图
200”～无线3D位移监视传感器的侧视图
200～无线3D位移监视传感器的底视图
210～电子水平传感器
215～气泡
2150～CCD传感器
220～光学尺
230～X-Y轴CCD监视传感器
235～标准记号
2355～标准记号的中心位置
300～机械手臂前端的铗子
400～三脚位制作工艺板
500～制作工艺板
550～中央记号
555～中央记号的中心位置
具体实施方式
为了让本发明的目的、特征、及优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图中图1至图10C，做详细的说明。本发明说明书提供不同的实施例来说明本发明不同实施方式的技术特征。其中，实施例中的各组件的配置为说明之用，并非用以限制本发明。且实施例中附图标号的部分重复，为了简化说明，并非意指不同实施例之间的关联性。
本发明实施例公开了一种机械手臂的无线三维位移校正系统。
本发明实施例的无线三维位移校正系统利用一无线机械手臂的3D位移校正器与无线3D位移监视传感器，可有效降低因人为主观意识而导致的调机误差。该无线3D位移监视传感器包括一电子式水平传感器(LevelingSensor)与一光学尺(Optical Scale)。电子式水平传感器可更精确了解制作工艺板(Process Plate)或是铗子(Pincette)的水平状态。光学尺可检测铗子与制作工艺板在Z轴(Z-axis)上的安全高度。
图1为显示本发明实施例的校正器的外观示意图。
本发明实施例的校正器100为一低功率信号接收器，其具有显示(Display)、X-Y轴偏移感测(XY-axes Shift Judgment)、Z轴间隙感测(Z-axisGap Judgment)以及水平感测(Leveling Judgment)等功能。
图2为显示本发明实施例的无线3D位移监视传感器(Monitor Sensor)200的外观示意图。
本发明实施例的无线3D位移监视传感器200为一低功率信号发射器，其包括一电子水平传感器(Electric Leveling Sensor)、一Z轴光学尺(OpticalScale)以及一X-Y轴电子电荷耦合组件监视传感器(XY-axes CCD MonitorSensor)。X-Y轴电子CCD监视传感器是用以监视X-Y轴偏移的实时状态。Z轴光学尺是用以监视三脚位制作工艺板(3-Pin Process Plate)的脚位与晶圆间的间隙(Gap)大小。电子水平传感器用以监视无线3D位移监视传感器200的水平状态。此外，校正器100与无线3D位移监视传感器200彼此间是以无线方式连结。
图3为显示本发明实施例的无线3D位移监视传感器200的结构剖析示意图。
如上所述，无线3D位移监视传感器200包括电子水平传感器210(如无线3D位移监视传感器的俯视图200’所示)、光学尺220(如无线3D位移监视传感器的侧视图200”与底视图200所示)以及X-Y轴CCD监视传感器230(如无线3D位移监视传感器的侧视图200”与底视图200所示)。
如图4所示，电子水平传感器210分为两个部分，其一为弧状空间，其内部注入液态物质且具有一气泡215，另一为CCD传感器2150。由电子水平传感器210的俯视图210’与侧视图210”可以很清楚地看到，当呈水平状态时，气泡215位于电子水平传感器210的正中央顶部。根据气泡215的位置可判断机械手臂前端的铗子、三脚位(3-Pin)制作工艺板的脚位以及制作工艺板的水平状态。
参考图5A，利用机械手臂前端的铗子300将无线3D位移监视传感器200夹住，即可借由观察电子水平传感器210的气泡215的位置得知铗子300的水平状态，从而得知机械手臂的水平状态。参考图5B，将无线3D位移监视传感器200置于三脚位(3-Pin)制作工艺板400的脚位上，再观察气泡215的位置，即可得知脚位的水平状态。参考图5C，将无线3D位移监视传感器200置于制作工艺板500上，再观察气泡215的位置，即可得知制作工艺板500的水平状态。
此外，利用光学尺220可得知无线3D位移监视传感器200与制作工艺板(三脚位制作工艺板400或制作工艺板500)间之Z轴间隙的大小。如图6A所示，光学尺220具有至少二支光学尺，其中一光学尺作为发射端，用以发出细密平行光束信号，另一光学尺作为接收端，用以收取光束信号，然后将光束被遮断的状态传回校正器100来判断Z轴间隙的大小。此外，当光学尺220发出的平行光束未接触到制作工艺板上的脚位，则可利用铗子300将无线3D位移监视传感器200在制作工艺板上前后移动以使平行光束接触脚位来判断Z轴间隙的大小。
X-Y轴CCD监视传感器230主要是用以撷取制作工艺板500的中央记号(Center Mark)，并将该影像传回校正器100，并且与一标准记号相比较，以判断制作工艺板500或机械手臂在X-Y轴是否发生偏移。如图7A所示，将无线3D位移监视传感器200设置在制作工艺板500的上方以检测制作工艺板500的中央记号550。再参考图7B，标准记号235是标记在制作工艺板500上，当X-Y轴CCD监视传感器检测到中央记号550时，会取得中央记号550与标准记号235间的相对位置，并且根据该相对位置判断制作工艺板500是否发生偏移，以及若发生偏移，则偏移距离是否在一预设范围内，亦即取得机械手臂在X-Y轴的偏移量。
校正器100可取得无线3D位移监视传感器200传回的感测值，并且经过运算后显示感测结果。如前文所述，本发明实施例的校正器100为一低功率信号接收器，其可显示X-Y轴偏移感测、Z轴间隙感测以及水平感测的感测结果，如图1所示。下文再对电子水平传感器、Z轴光学尺以及X-Y轴电子电荷耦合组件监视传感器的运作做更详细的描述。
参考图8A，电子水平传感器210可根据其气泡215判断机械手臂前端的铗子300、三脚位制作工艺板400的脚位以及制作工艺板500的水平状态，并且判断气泡215是否在一标准范围内(Standard Range，SR)(如图8B所示)。其操作流程如下。
首先，电子水平传感器210中的CCD传感器感测气泡215的位置。接着，将其位置传送给校正器100，使得校正器100在屏幕上显示气泡215的位置，并且根据上述标准范围(SR)判断铗子300、三脚位制作工艺板400的脚位以及制作工艺板500的水平状态，即判断偏移量是否正常以及偏移多少角度。
利用光学尺220感测出Z轴间隙的大小的流程如下。参考图9A，光学尺220的其中一光学尺作为发射端发出细密平行光束，另一光学尺作为接收端以收取光束信号，然后将光束被遮断的状态传回校正器100来判断Z轴间隙的大小。参考图9B，利用铗子300将无线3D位移监视传感器200夹住，然后定位在三脚位制作工艺板400上方。接着，利用铗子300带动无线3D位移监视传感器200前进与后退，以借由其上设置的单光学尺225通过三脚位制作工艺板400的每一脚位，以检测出脚位与晶圆间在Z轴方向的间隙大小。将光学尺220或单光学尺225感测所得的间隙值传回给校正器100，使得校正器100在屏幕上显示每一脚位的间隙值(如图9C所示)，并且在运算后判断出每一脚位的间隙值是否超出一默认值。
电子水平传感器210借由X-Y轴CCD监视传感器230比对标准记号235与中央记号550的中心位置，来换算出机械手臂在X-Y轴的偏移量。其运作流程如下。
参考图10A，首先，取得制作工艺板500的中央记号550，然后将中央记号550的中心位置555与X-Y轴CCD监视传感器230的标准记号235的中心位置2355进行比对(如图10B所示)，将两者间的相对位置信息回传给校正器100，以计算出制作工艺板500的偏移，进而得知机械手臂在X-Y轴的偏移量。
本发明实施例的三维位移校正系统是采用无线设计，故使用上方便且较无人员身材及环境空间限制。此外，可避免个人主观判定的误差而影响机台调机质量以及自动显示感测与判断结果。
虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何业内人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
Claims (7)
1.一种机械手臂的无线三维位移校正系统，包括：
一无线三维位移监视传感器，其包括：
一电子水平传感器，其包括：
一弧状空间，其内部以液态物质填充且具有一气泡；以及
一传感器，其用以感测该气泡的位置；以及
一校正器，自该传感器取得该气泡的位置并且显示在其显示屏上，根据一预设标准范围判断一制作工艺设备是否呈现水平状态，以及若非为水平状态则计算出该制作工艺设备的偏移量。
2.根据权利要求1所述的无线三维位移校正系统，其特征在于，该传感器为一CCD传感器，用以感测该气泡的三维位置。
3.根据权利要求1所述的无线三维位移校正系统，其特征在于，该制作工艺设备为一机械手臂前端的铗子、一三脚位制作工艺板的脚位以及一制作工艺板。
4.一种机械手臂的无线三维位移校正系统，包括：
一三脚制作工艺板，其具有三支脚位；
一无线三维位移监视传感器，具有一光学尺，其设置在该三脚制作工艺板上方，其中当该光学尺为一双光学尺，将其中一光学尺作为一发射端以发出细密平行光束，另一光学尺作为一接收端以收取光束信号；以及
一校正器，自该无线三维位移监视传感器接收光束被遮断的状态并且显示在其显示屏上，并且经过运算后判断该三脚制作工艺板的每一脚位的Z轴间隙是否超出一默认值。
5.根据权利要求4所述的无线三维位移校正系统，其特征在于，还包括利用一机械手臂前端的铗子夹住该无线三维位移监视传感器并前后移动，以使该光学尺通过该三脚制作工艺板的每一脚位。
6.一种机械手臂的无线三维位移校正系统，包括：
一制作工艺板，其上具有一中央记号；
一无线三维位移监视传感器，其设置在该制作工艺板上方，具有一传感器，该传感器上定义有一标准记号，其中该传感器将该中央记号的中心位置与该标准记号的中心位置进行比对；以及
一校正器，自该传感器取得该中央记号的中心位置与该标准记号的中心位置的相对位置信息，并且根据该相对位置信息判断该制作工艺板是否发生偏移，以及当发生偏移时计算出该制作工艺板的偏移量。
7.根据权利要求6所述的无线三维位移校正系统，其特征在于，该传感器为一X-Y轴CCD监视传感器。
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| PB01 | Publication | ||
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