CN101533796B - 一种硅片传输控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种硅片传输控制系统，包括：传输导轨；机械手，放置于所述传输导轨上；多个片库，并排放置于所述传输导轨的一侧；预对准台和下片台，并排放置，且位于所述传输导轨的另一侧；每个所述片库的开口处安装有激光发射器和激光接收器，所述机械手上设置一反射板；在所述传输导轨上设置有多对传感器，本发明能够及时的监控机械手和片库在传输导轨上的位置，定位准确，增加了控制系统的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及半导体工艺中的一种传输控制系统，且特别涉及一种硅片传输控制系统及方法。
背景技术
目前，硅片传输控制系统中所采用的机械手的设计都为开环系统，在硅片传输这样一个要求高精度的系统中，一旦机械手某一轴编码器出现故障或者老化，造成其定位不准确而又没有相应得反馈信息就会造成严重的破坏，使整个系统、光刻机甚至整条生产线停产。
针对这个问题，其他研发人员也做过相应的改进。专利200510027552.2A提到了一种在机械手上悬挂光探测器阵的方式，目的是增强对机械手位置的探测，然而该发明有很多的缺点，首先，在机械手上悬挂光探测器阵，增加了机械手的负载，负载大相应的增加了垂向运动的电机功率从而会使运动时硅片产生振动、降低精度；其次，外围悬挂器件限制了机械手的垂向最低位使得其与预对准台、下片台这种低工位交接不便；最后，扩大了机械手最小工作区域，不利布局。
发明内容
为了克服已有技术中机械手定位不准确而又没有相应得反馈信息易造成严重的破坏的问题，本发明提供一种能够准确定位且及时反馈的控制系统和方法。
为了实现上述目的，本发明提出一种硅片传输控制系统，包括：传输导轨；机械手，放置于所述传输导轨上；多个片库，并排放置于所述传输导轨的一侧；预对准台和下片台，并排放置，且位于所述传输导轨的另一侧；每个所述片库的开口处安装有激光发射器和激光接收器，所述机械手上设置一反射板；在所述传输导轨上设置有多对传感器。
可选的，所述激光发射器和所述激光接收器位于不同的水平面上。
可选的，所述硅片所在平面介于所述激光发射器和所述激光接收器所在平面的中间。
可选的，每个所述片库的一侧都和一升降装置相连，所述升降装置控制所述片库在竖直方向的移动。
可选的，所述传感器的数量为5对。
可选的，所述片库的数量为3个。
可选的，每对所述传感器的感应位置对应于多个所述片库、预对准台和下片台在导轨上的位置。
为了实现上述目的，本发明还提出一种硅片传输控制方法，包括：在传输导轨上移动机械手；所述机械手将所述硅片从片库中取出并放置于预对准台上；将所述硅片从所述预对准台上取走处理后放置于下片台上；所述机械手将所述硅片从所述下片台上取下放置于所述片库中；每个所述片库的开口处安装有激光发射器和激光接收器，所述机械手上设置一反射板；在所述传输导轨上设置有多对传感器。
可选的，所述激光发射器和所述激光接收器位于不同的水平面上。
可选的，所述硅片所在平面介于所述激光发射器和所述激光接收器所在平面之间。
可选的，每个所述片库的一侧都和一升降装置相连，所述升降装置控制所述片库在竖直方向的移动。
可选的，所述传感器的数量为5对。
可选的，所述片库的数量为3个。
可选的，每对所述传感器的感应位置对应于多个所述片库、预对准台和下片台在导轨上的位置。
本发明所述的一种硅片传输控制系统及方法的有益效果主要表现在：在片库的开口处安装激光发射器和激光接收器，且在机械手上设置反射板，从而能够给片库和机械手相互之间的位置准确的定位，避免了机械手错误的操作而对硅片产生的损坏；在传输轨道上设置了多对感应器，实时给机械手、片库、预对准台和下片台以准确的定位和监测，同时也提高了机械手拿放硅片的准确率。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为传感器在传输导轨上的部分示意图；
图3为本发明片库的结构示意图；
图4为本发明片库和机械手示意图；
图5为本发明片库和机械手间位置计算原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图对发明作进一步的描述。
首先，请参考图1，图1为本发明整体结构示意图，如图1所示，整个系统主要由5个部分组成，即：3个片库1、机械手6、传输导轨7、预对准台4和下片台5，通过在导轨上安装5对信号量传感器来定位机械手在导轨上的对应5个位置，即3个片库1，预对准4，下片台5的X轴位置。图2为传感器在传输导轨上的部分示意图，为其中一对传感器的定位示意图。
机械手6安装在平台2上，由直线电机(图中未示)推动平台2在传输导轨7上移动，当下发命令指定平台2运动到某一位置后，根据现在所处的位置定位运动方向，而后读取左右两个信号量传感器的值，如果两个位置都被遮挡则证明平台2已经到位，如果只有一侧的信号量传感器被遮挡则往相反方向运动，重复此过程直到两个信号量传感器都被遮挡，以此实现闭环系统。
接着，请参考图3，图3为本发明片库的结构示意图，硅片111被放置于片库112中，每个所述片库112的开口处安装有激光发射器114和激光接收器115，片库112通过升降装置113升降将对应片槽暴露给机械手，系统框架在片盒一侧的板上开出适当大小的开口供机械手进出，这样可以减少硅片111被污染的可能性，另外，可以在片库112可自由升降的一端并排安装5个传感器(图中未示)，令一端安装5排竖直档板并在其上适当位置打孔，以传感器信号通或断作为1或0，以1和0得排列构成槽号编码。
当片库112进行升降运动时，首先上位机通知片库112升降将制定片槽暴露给机械手，片库会根据当前所处片槽、目标片槽的编号差决定升降升或者降再运动一个一个槽的宽度的整数倍，然后检测对应信号。如果未发现编码信号，则向上或者向下以较缓的速度运动一个一个槽的宽度的高度，并在此过程中不断检测直到发现信号，如果发现的信号量并不是目标片槽则向相应方向运动一个槽的宽度的对应整数倍。
图4为本发明片库和机械手示意图，在开口低于硅片竖直方向高度和高于硅片竖直方向高度分别安装激光发射器114和激光接受器115，并在机械手117上安装反射板118，三者成正三角形分布，以此来定位机械手117是否到达指定位置并准备进入。发射端为一个可转动微小量的端子，接受端上开两个小窄缝。当机械手117到位以后发射端发射信息，如果第一条窄缝接受到光信号发射端转动一个θ角，此时若第二条窄缝出现光信号，则说明机械手117到位且姿态正确。
如图5所示，图5为本发明片库和机械手间位置计算原理示意图，假设反光板与片库成α角，发射端与片库成θ角。则β＝θ-α，进而得到γ＝θ-2α。H＝h*(ctg(θ-2α)+ctgθ)。反切函数在0到π开区间内单调递减。则可得到当H和θ确定时，α的值是唯一的，也就定位了机械手的末端姿态。设机械手与片库平行即α为0，且θ为60°，转动的角度为Δθ，那么可以推导出
ΔH＝2h(ctg(60°)-ctg(60°-Δθ))
这样我们就得到了两条窄缝的间距，如果是取片则要检查取片位的一对，放片则用放片位的一对。当上位机得知目标槽已经暴露给机械手以后通知机械手到预取片、预放片位置，机械手根据目前所处位置的一对发射器、接受器获得的信号，得到目前的位置，如果目标位置不需要机械手调整姿态，如从1号片库到2号片库，则直接通知直线导轨运动，如果各个接收器都检测不到信号。说明机械手处于不明位置，此时其只能进行初始化操作。如果初始位置与目标位置在机械手的两侧，即需要机械手调整姿态。则机械手先回撤到主回归位，再旋转，而后垂向高度调整。再经过直线导轨运动到指定位置门口。此时机械手向该位置预取片、放片位置移动，次过程中会不断检测接收端的信号，一旦检测到信号且机械手还未到位则立刻停止其运动，或者机械手到位但并没有返回信号，返回错误说明机械手运动异常。机械手到位且检测到信号，说明机械手工作正常，则可进行取片、放片操作。如果未检测到信号则说明机械手出现故障。
实际操作时，当上位机通知传输系统取片时，机械手保持姿态不变，导轨带动机械手到X轴指定位置，通过获取导轨上的两对信号量传感器检测机械手平台是否到位，然后机械手调整姿态并运动到指定位置的取片位，片库将指定片槽暴露给机械手，片库开口边缘激光接受器接受到反光板反射回来的激光信号，机械手进入并抓片退出，片库开口边缘激光接受器接受到反光板反射回的激信号，取片流程结束，放片流程与此相反。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，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 (14)
1.一种硅片传输控制系统，包括：
传输导轨；
机械手，放置于一平台上，所述平台设置于所述传输导轨上；
多个片库，并排放置于所述传输导轨的一侧；
预对准台和下片台，并排放置，且位于所述传输导轨的另一侧；
其特征在于：
每个所述片库的开口处安装有激光发射器和激光接收器，所述机械手上设置一反射板；在所述传输导轨上设置有多对传感器。
2.根据权利要求1所述一种硅片传输控制系统，其特征在于所述激光发射器和所述激光接收器位于不同的水平面上。
3.根据权利要求2所述一种硅片传输控制系统，其特征在于所述硅片所在平面介于所述激光发射器和所述激光接收器所在平面的中间。
4.根据权利要求1所述一种硅片传输控制系统，其特征在于每个所述片库的一侧都和一升降装置相连，所述升降装置控制所述片库在竖直方向的移动。
5.根据权利要求1所述一种硅片传输控制系统，其特征在于所述传感器的数量为5对。
6.根据权利要求1所述一种硅片传输控制系统，其特征在于所述片库的数量为3个。
7.根据权利要求1所述一种硅片传输控制系统，其特征在于每对所述传感器的感应位置对应于多个所述片库、预对准台和下片台在导轨上的位置。
8.一种硅片传输控制方法，包括：
传输导轨通过移动平台从而移动所述平台上的机械手；
所述机械手将所述硅片从片库中取出并放置于预对准台上；
将所述硅片从所述预对准台上取走处理后放置于下片台上；
所述机械手将所述硅片从所述下片台上取下放置于所述片库中；
其特征在于：每个所述片库的开口处安装有激光发射器和激光接收器，所述机械手上设置一反射板；在所述传输导轨上设置有多对传感器。
9.根据权利要求8所述一种硅片传输控制方法，其特征在于所述激光发射器和所述激光接收器位于不同的水平面上。
10.根据权利要求9所述一种硅片传输控制方法，其特征在于所述硅片所在平面介于所述激光发射器和所述激光接收器所在平面之间。
11.根据权利要求8所述一种硅片传输控制方法，其特征在于每个所述片库的一侧都和一升降装置相连，所述升降装置控制所述片库在竖直方向的移动。
12.根据权利要求8所述一种硅片传输控制方法，其特征在于所述传感器的数量为5对。
13.根据权利要求8所述一种硅片传输控制方法，其特征在于所述片库的数量为3个。
14.根据权利要求8所述一种硅片传输控制方法，其特征在于每对所述传感器的感应位置对应于多个所述片库、预对准台和下片台在导轨上的位置。
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