CN101537617A - 利用校准装置的机械手校准的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种利用校准装置的机械手校准的方法和设备。在一个实施例中，用于执行机械手校准的方法包括横跨目标(例如，晶片卡盘)地移动校准装置。下面，该方法包括利用定位于校准装置上的传感器测量传感器的光点和目标的周边之间的距离。下面，该方法包括确定校准装置相对于目标的中心的位移。然后，该方法包括确定校准装置相对于目标的坐标系统的旋转角。下面，该方法包括根据校准装置关于目标的位移和旋转角来校准机械手的机械手位置。

Description

利用校准装置的机械手校准的方法和设备
相关申请
本申请要求于2007年8月30日申请，并且名称为“METHOD ANDAPPARATUS FOR ROBOT CALIBRATIONS WITH CALIBRATINGDEVICE”的美国临时专利申请No.60/969,123的优先权，于此将其参考结合。
技术领域
本发明的实施例涉及机械手校准，并且更具体地涉及利用感测校准装置来用于机械手校准。
背景技术
许多工业使用精密的制造设备，该精密的制造设备包括多个传感器、控制装置、以及机械手元件，其每一个都可在工艺过程中，被认真监控来确保产品质量。机械手元件需要校准来精确地限定机械手系统的机械结构的预置位置，以便合适地确保系统功能。通过校准机械手的机械机构，在机械手和制造设备元件(例如，装载站，备用室，处理室)之间可以建立目标的合适转交。机械手校准需用于各种原因，包括在初始安装之后、在维护元件、预防性维修、重新启动或重新校准制造设备之后、以及机械手的绝对位置已经改变的任何其它时间。
对于一些制造设备(例如，半导体制备设备、自动推进制造设备)来说，由于必须用于执行校准的时间而完全关闭设备是昂贵和消耗时间的。用于执行校准的传统方法通常需要完全或部分关闭设备。例如，通常通过使设备从正常的制造操作离线来执行用于半导体处理设备的机械手元件的校准。需要被校准以将晶片转移到处理室和从处理室转移晶片的机械手需要使处理室离线(例如，移走处理气体；改变压力、电压、磁场等)、打开处理室和人工执行校准。典型地，维修人员亲自将销或夹具对准于处理室的一个元件中，然后人工执行机械手处理系统和处理室之间校准。在已经完成校准之后，物理移走销或夹具，并然后封闭处理室的盖子。制造人员然后在将该室返回在线之前对处理室进行鉴定。
通过利用类似于晶片成形的盘，其它现有技术方法已经试图使制造设备离线的时间和费用最小化，以使机械手可以装载盘进入各种类型的制备设备和卸载盘。然而该盘需要照相技术以用于执行机械手和各种类型的制造设备之间的校准。照相技术必须被教授以用于执行机械手校准，以便对准在制造设备中发现的各种类型的，在时间、成本、操作和/或维护源方面产生附加的复杂性和花费的目标。
发明内容
在这里描述用于对机械手元件执行校准的方法和设备。在一个实施例中，用于执行机械手校准的方法包括利用位于校准装置上的传感器感测目标的起始点和终点。该方法进一步包括根据目标的起始点和终点来计算目标的中心。该方法进一步包括确定目标的中心和参考位置中机械手叶片之间的偏移量。该方法进一步包括根据该偏移量校准机械手位置。
在另一个实施例中，用于执行机械手校准的方法包括横跨目标(例如，晶片卡盘)地移动校准装置。下面，该方法包括利用被定位在校准装置上的传感器测量来自传感器的光点和目标的周边之间的距离。下面，该方法包括确定校准装置相对于目标的中心的位移。然后，该方法包括确定校准装置相对于目标的坐标系统的旋转角度。下面，该方法包括根据校准装置关于目标的位移和旋转角度来校准机械手的机械手位置。
附图说明
在附图的图中，通过例子，但不局限的方式来描述本发明，并且其中：
图1描述了制造机器的一个实施例；
图2A描述了依据一个实施例的校准装置的俯视图；
图2B描述了依据一个实施例的校准装置的仰视图；
图3A-3C描述了被转移进入处理室的校准装置的一个实施例；
图4A描述了依据一个实施例与目标对准的传感器晶片的示意图；
图4B描述了依据一个实施例与目标和工艺环形物对准的传感器晶片的示意图；
图4C描述了依据另一个实施例与目标对准的传感器晶片的示意图；
图5描述了用于提供机械手校准的实施例的流程图；
图6描述了制造机器的另一个实施例；
图7描述了用于校准装置的系统体系结构的一个实施例；
图8描述了校准装置和接收器的方块图的一个实施例；
图9A描述了依据一个实施例的校准装置的俯视图，并且图9B描述了依据一个实施例的校准装置的侧视图；
图10A描述了依据一个实施例的校准装置的截面图；
图10B描述了依据一个实施例具有移走的电池盖的校准装置的俯视图；
图10C描述了依据一个实施例具有移走的电池盖和外部盖的校准装置的俯视图；
图11描述了用于提供机械手校准的另一个实施例的流程图；
图12A描述了依据一个实施例第一坐标系统中校准装置的俯视图；
图12B描述了依据一个实施例第二坐标系统中校准装置的俯视图；
图12C描述了依据一个实施例第一坐标系统相对于第二坐标系统的旋转角θ；以及
图13描述了以计算机系统为示范形式的机器的图解表示，在其内部可以执行用于引起机器执行于此讨论的任何一个或更多的方法的一组指令。
具体实施方式
在这里描述的是用于对机械手元件执行校准的方法和设备。在一个实施例中，用于执行机械手校准的方法包括利用定位在校准装置上的传感器感测目标的起始点和终点。该方法进一步包括根据目标的起始点和终点来计算目标的中心。该方法进一步包括确定目标的中心和被定位在参考位置处的机械手叶片之间的偏移量。该方法进一步包括根据偏移量来校准机械手位置。
在另一实施例中，用于执行机械手校准的方法包括横跨目标(例如，晶片卡盘)地移动校准装置。下面该方法包括利用定位在校准装置上的传感器来测量来自传感器的光点和目标的周边之间的距离。下面，该方法包括确定校准装置相对于目标中心的位移。然后，该方法包括确定校准装置相对于目标的坐标系统的旋转角度。下面，该方法包括根据校准装置关于目标的位移和旋转角度来校准机械手的机械手位置。
在一个实施例中，目标是被定位在处理室中的衬底卡盘。在机械手的校准过程中处理室的盖子保持封闭。在另一实施例中，因为校准装置是能够在暴露于工艺气体的真空下在高温度处工作的低颗粒复合材料，因而在校准过程中，工艺条件不改变，因此，在校准之后，处理室可以快速地返回至制造过程。具有盖子对处理室保持封闭的校准过程导致较小的维护时间和较小的制造机器停机时间。
下面的描述提供监控基于制造装置运行的过程的制造机器的细节。在一个实施例中，制造机器用于装置(例如，半导体晶片、衬底、液晶显示器、标线)的制造。制造这种装置通常需要多个包括不同类型的制造过程的制造步骤。例如，蚀刻、溅射和化学汽相沉积是三种不同类型的工艺，其每一个基于单个机器的不同室或基于不同的机器而被执行。
图1描述了制造机器的一个实施例。制造机器100(例如，工艺群集工具)包括一计算装置180，该计算装置包括处理单元182、软件184和存储器186。在一个实施例中，制造机器100包括装载站112、机械手控制器188、转移室114和与处理室140、150和160相连通的室出口142、152和162。与转移室相连通的处理室的数量可以改变。转移室114包括机械手120、机械手叶片122和一个用于机械手校准的校准装置130。转移室114被典型地保持在压力下。机械手控制器188控制机械手120的操作，并且可被定位在计算装置180、单独的元件中、或者与机械手120集成。数据通信链路170可以包括传统的通信链路，并且可以是有线或无线的。数据可以以原始或经过加工的格式在转移室114、处理室140、150和160、校准装置130、机械手控制器188和计算装置180之间被传输。
机械手120在装载站112和处理室之间转移装置(例如，半导体晶片、衬底、液晶显示器、标线)。机械手120可能由于多种原因需要校准，上述原因包括预防性维护、重新启动或重新校准制造设备100以及替换制造设备100的不同元件的。
在一个实施例中，机械手120将具有多个传感器132、134和136的校准装置130转移至具有封闭的处理室的盖子的至少一个处理室。该校准装置130可以包括凹口，以便合适地对准装置130与机械手叶片122的对准点138。对准点138可以是孔、凹口或压痕，并且可被集中在机械手叶片122的凹处或凹陷中。当校准装置130横跨目标190线性移动时，校准装置130上的多个传感器132、134和136感测定位于处理室中的目标190(例如，晶片或衬底卡盘)的起始点和终点。机械手叶片122和校准装置130通过具有保持封闭的室的盖子的狭缝阀(未示出)进入处理室150。处理室可以容纳相比较于实际的在线处理条件的类似水平的处理气体、温度、磁场和压力。
在一个实施例中，校准装置130记录测量的起始和终点原始数据，然后上述测得的数据经由无线或有线链路线被发送至机械手控制器188或计算装置180。机械手控制器188可以确定目标190的起始和终点以及目标关于机械手叶片122的参考位置(例如，零点位置)的中心192的坐标。可替代地，计算装置180确定目标190关于机械手叶片122的参考位置的起始和终点的坐标。计算装置180根据通过计算装置130感测的目标190的起始和终点来计算目标的中心192。计算装置180确定目标190的中心192和参考位置中机械手叶片122的对准点138或中心线124之间的偏移量。计算装置180根据该偏移量校准机械手120。
在另一实施例中，机械手控制器188包括处理单元，该处理单元执行必须用于校准机械手120的先前讨论的测量和计算的一部分或全部。例如，机械手控制器188可以根据起始点和终点来确定目标190的中心192。
图2A描述了依据一个实施例的校准装置的俯视图。通过机械手叶片240控制该校准装置200。利用凹口202或利用其它对准手段，该校准装置200可以与机械手叶片240对准。校准装置200被成形为象通常通过制造机器加工的装置(例如，晶片，衬底，液晶显示器)。校准装置200可以是圆形、正方形、矩形或一些其它形状。校准装置200重量可以在100克至350克的范围中。在一个实施例中，校准装置具有小于0.25英寸的厚度，以便被转移进入封闭位置中的制造机器。校准装置200包括放大器210、光纤220、222、224和光纤传感器230、232和234。放大器210可以包括电源212和无线模块214、或者具有单独定位的电源和/或无线模块。无线模块214在校准装置200和机械手控制器或计算装置之间发送和/或接收数据。
在一个实施例中，光纤220、222和224在光纤内部反射光。传感器发射，接收和转换光能成可被传送至例如图1中的计算装置180或机械手控制器188的处理单元的电信号。传感器可被布置用于各种模式的感测，包括扩散反射、贯通射束以及回射。
图2B描述了依据一个实施例的校准装置的仰视图。从校准装置200的底部可以看到传感器230、232和234以及机械手叶片240。在另一实施例中，在校准装置200上的不同位置中定位三个传感器230、232和234。在其他实施例中，在校准装置200上的不同位置中定位两个、三个、四个或多个传感器。图2A和2B中描述的各个元件可以被定位在校准装置200的不同侧，或者可被定位在校准装置200中。
图3A-3C描述了被转移进入处理室的校准装置的实施例。机械手叶片340支持已被与机械手叶片340对准的校准装置350。机械手叶片340通过具有在开放位置中的处理室310的狭缝阀360的室310中的开口转移校准装置350。狭缝阀360可被控制移动进入封闭位置，并密封具有封闭位置中的盖子312的室310。处理室310可以容纳相比较于具有封闭位置中的盖子312的实际在线处理条件的类似水平的处理气体、温度、磁场和压力。校准装置350横跨通过静电卡盘320，并且定位于校准装置350上的传感器感测如在图3B和3C中所述的卡盘320的起始点322和终点324。传感器也感测例如环形物370的其他目标。从传感器接收的数据可被如下面所述地滤波，以便对卡盘320的起始点和终点执行计算，并确定卡盘的中心330，而不是环形物370或一些其它目标。
图4A描述了依据一个实施例与目标对准的校准装置的示意图。通过机械手叶片420移动校准装置410(例如，晶片、盘或其它目标)横跨目标450，对于一个实施例该目标可以是静电卡盘。校准装置410包括三个传感器430、432和434。这些传感器根据将校准装置410线性跨越目标450的机械手叶片420来感测起始和终点460、462、464、466和468。在一个实施例中，当与起始点468结合地感测终点462和466时，校准装置410停止横跨目标450的线性移动。这些传感器430、432、434感测由于反射光的强度变化引起的从传感器的位置至目标的距离的变化。利用该起始点和终点，可以计算目标450的中心坐标490。在一个实施例中，目标的中心坐标490然后被与参考位置中机械手叶片420的中心线412相比较。机械手叶片的中心线412和从传感器测量获得的目标的中心坐标490之间的偏移量被用于校准机械手位置。
在另一实施例中，目标的中心坐标490被与参考位置中的机械手叶片420的对准点411相比较。机械手叶片的对准点411和从传感器测量获得的目标的中心坐标490之间的偏移量被用于校准机械手位置。
在一个实施例中，通过由点460、462和466形成三角形而计算目标的中心坐标490。任意三个起始点和终点都可以用于形成三角形。下面，在三角形的侧边480和482上形成垂直等分线484和486。垂直等分线484和486的交点表示目标450的中心或中心坐标490。偏移量488表示目标的中心线414和参考位置(例如，机械手叶片相对于转移室的零点位置)中机械手叶片420的中心线412之间的差。其他方法可用于执行偏差488或者目标的中心线414和对准点411之间的偏移量的计算。
在另一实施例中，在具有被定位在校准装置上的电源的校准装置上装配多个光纤传感器。该校准装置能够被机械手叶片转移，以便根据没有照相功能的多个光纤传感器的定位，使传感器每一次感测任意目标对于校准装置的起始点和终点。任意目标450可以是任意目标。被定位在校准装置中的无线模块传输起始点和终点至处理单元，该处理单元根据目标450的起始点和终点计算目标450的中心坐标490。处理单元进一步确定目标的中心线414与零点位置处机械手叶片的中心线412之间的偏移量488，并根据该偏移量488计算机械手位置。可替代地，处理单元进一步确定目标的中心线414或目标的中心坐标与零点位置处机械手叶片的对准点411之间的偏移量，并且根据该偏移量校准机械手位置。
执行软件程序的处理单元可以过滤与预期目标450不相关的感测数据。例如，图4B描述了横跨目标450和工艺环形物440线性移动并感测目标450和工艺环形物440的校准装置410。校准装置410感测工艺环形物440的外部边缘的起始点和终点442、444、445、446和448，工艺环形物440的内部边缘的起始点和终点452、454、456、457和458、以及目标450的起始点和终点460、462、464、466和468。
各种标准可以用于过滤与工艺环形物440相关的起始点和终点。在一个实施例中，传感器感测峰值、起始点和终点以部件的装配为顺序，这意味着在较小尺寸的部件(目标450)之前感测较大尺寸的部件(工艺环形物440)。在目标450是最内部圆形部件的情况中，然后通过目标450的中心线416之前的传感器感测的最后的峰值是目标450的正确的起始点。类似地，在目标450的中心线416之后的传感器感测的第一个峰值是目标450的正确的终点。
在另一个实施例中，环形物440的外部边缘的起始点和终点，环形物440的内部边缘，以及目标450可以用于计算每一个圆形的直径。具有最小直径的圆形是目标450的。例如，起始点和终点460、462和466可以用于计算目标450的直径。可替代地，起始点和终点460、462和464可以用于计算目标450的直径。
在另一实施例中，除了工艺环形物440和传感器之间的距离之外，目标450和传感器之间的距离是已知的。感测的距离可被过滤成在从传感器至目标450的距离的周围的窄带。
图4C描述了依据另一实施例的校准装置的示意图。该校准装置或校准设备491包括传感器492、493和494。这些传感器可以用于以如图4A中所述的类似方式感测目标495。这些传感器492、493和494根据横跨目标495移动校准装置491的机械手叶片来感测目标495的起始点和终点。参照图1，通过处理单元182可以执行软件程序184，以便根据如图4B中所描述的目标495的起始点和终点来确定目标495的中心坐标。
图5描述了提供机械手校准的方法的一个实施例的流程图。该方法500包括在块502处校准机械手叶片的水平，机械手叶片相对于转移室的原位、以及机械手叶片相对于处理室的零点位置。在一个实施例中，校准机械手叶片的水平确保机械手叶片是参照转移室和/或负载站的狭缝阀的水平。相对于转移室限定原位。原位是利用机械手内部的传感器可重复实现的起始位置。在机械手的内轴上可以装配缩回内部传感器。这些传感器是当与机械手的叶片相关的机械手标志在转移室内部，从而使机械手和叶片安全地旋转时感测的光学传感器。机械手移动至原位，以确保制造机器知道机械手的位置。原位对于每一个机械手是唯一的。
零点位置是一个参考位置，从该参考位置限定全部其它位置。一旦处于原位，然后用户教授机械手零点位置的位置。为了随后的使用，系统软件然后存储原位和零点位置之间的偏移量。零点位置对于每一个机械手不是唯一的。
用于执行机械手校准的方法500进一步包括在块504处从工厂接口至负载锁定装置装载具有传感器的校准装置。该方法500进一步包括在块506处从负载锁定装置转移校准装置进入转移室。该方法500进一步包括在块508处横跨目标(例如，晶片卡盘)移动校准装置进入处理室。该方法500进一步包括在块510处利用在校准装置上定位的传感器从校准装置感测目标的起始点和终点。该方法500进一步包括在块512处确定目标的起始点和终点的坐标。
在一个实施例中，当利用目标的起始点和终点触发传感器时，机械手控制器根据步进计数存储当前的机械手位置。步长是机械手可以移动的最小量。根据与起始点和终点相关的存储的机械手位置然后可以确定起始点和终点的坐标。
该方法500进一步包括在块514处根据目标的起始点和终点的坐标来计算目标的中心坐标。例如，如先前在图4A中讨论和描述的，位于圆形目标的周边上的任何三个起始点和终点可以用以计算圆形目标的中心坐标。
该方法500进一步包括在块516处确定目标的中心坐标和参考位置处机械手叶片的中心线或对准点之间的偏移量。在一个实施例中，机械手叶片的参考位置是零点位置。该方法500进一步包括在块518处根据该偏移量来校准机械手的机械手位置。在一个实施例中，在处理室中定位目标，并且相对于处理室中的目标校准机械手位置。
图6描述了制造机器的另一实施例。该制造机器600类似于结合图1描述的制造机器100。然而，相比较具有传感器132、134和136的校准装置130，校准装置630包括多个传感器672，674，676和678。在这里描述的校准装置可以具有传感器的任何布置和任何数量的传感器。制造机器600也包括用于局部中心建立(LCF)操作的成排的传感器621-623，其确定晶片，衬底或校准装置关于机械手叶片622的对准点623(例如，孔、凹口、凹痕)或中心线624的位置。在被设计成转移晶片，衬底或校准装置的机械手叶片622的凹处中可以形成对准点623。
图7描述了利用校准装置用于执行机械手校准的系统结构的一个实施例。校准装置720利用机械手叶片122横跨目标710(例如，静电晶片卡盘)地扫描，从而通过感测目标710的周边(例如，起始点和终点1-4)定位目标710的中心。测得的起始点和终点数据经由通信链路722(例如，无线RF)然后被发送至与计算机730耦合的收发器724。可替代地，收发器被接收器替代。计算机730处理校准装置720测得的例如反射光强度数据的起始点和终点数据，当它横跨目标710地扫描时。从校准装置720接收的测得的数据与运动控制器750的机械手电动机位置信息同步，以便当目标710的周边被感测时确定机械手120的位置。运动控制器750可以经由控制器740和网络742(例如，局域网，广域网)被耦合至计算机730。远程位置处的其他计算机可以与网络742连接，以便监控和分析机械手校准，并执行其它操作。运动控制器750被耦合至不同类型的装置，例如主缓冲驱动器752、辅助缓冲驱动器754、主转移驱动器756、辅助转移驱动器758、以及确定相对于机械手叶片622的衬底、晶片和/或校准装置位置的本地中心建立单元760。驱动器驱动伺服电动机，并产生机械手位置信息。
校准过程需要机械手以规则的速度(快速模式)移动至当前校准位置，并且仅在目标710的扫描过程中，它将不得不以缓慢模式-正向和反向小距离移动。该扫描模式利用近似每2毫秒计数的时钟。较缓慢的移动确保在发现机械手的位置中更好的精确度。在一个实施例中，在边缘扫描过程中机械手的推荐速度被固定在5mm/s处。机械手位置的协同关联时标数据和边缘检测信号(机械手关于时间的位置和关于时间的边缘检测信号)给出用于计算目标710的中心的坐标。
局部中心建立单元760包括局部中心建立(LCF)印刷电路板(PCB)770，缓冲模块780和转移模块790、以及传感器782和792(例如，光纤传感器)。LCF PCB770收集LCF信号，并传送它们至运动控制器750，该运动控制器750执行运动软件，以便利用被发送至驱动器的运动信号来计算运动信息。LCF PCB770接收来自缓冲模块780和转移模块790的LCF信号。这些模块将从传感器782和792(例如，光纤传感器)接收的光学信号转换成数字电信号。在一个实施例中，传感器782和792接收和发射窄射束光纤信号。传感器可以被布置用于各种模式的感测，包括扩散反射、贯通射束以及回射。
在一个实施例中，传感器782和792可以是在图6中描述的LCF传感器626-629。利用LCF操作执行校准装置关于机械手叶片的位置。在每一个室位置处的转移盖子的顶部和底部上定位贯通射束传感器782和792。通过校准装置，这些贯通射束光的分布发出每一个室位置处叶片上校准装置存在的信号。除了贯通室的全部室执行LCF操作。
LCF提供校准装置检测和对中的二重优点。中心的找到使得将校准装置更精确地布置进入处理室成为可能。叶片和校准装置移动通过一组传感器。通过在传感器组中的每一个传感器的引导边缘转折点和拖曳边缘转折点锁住机械手电动机位置定位校准装置边缘点。在延伸和缩回过程中，LCF通过两个传感器组。在运动控制器750中锁住运动位置。运动模块软件将两个运动位置转换成旋转和延伸坐标。如图7中所述的，在LCF操作过程中，传感器发送光学信号，并连接至光纤模块或放大器。这些模块将光学LCF信号转换成数据信号，以用于与LCF PCB770和运动控制器750反向通信。在于此将被参照结合的U.S.专利No.6,556,887中公开了涉及LCF操作和位置的更多细节。
当校准LCF工作时，指定的校准晶片被放置在机械手叶片之上。利用对中销在机械手叶片的中心处定位该晶片。在校准过程中，该晶片移动通过传感器组，并且计算校准校正值。该校正值是从机械手几何学，传感器组几何学计算的预期值，LCF旋转和锁住值之间的LCF的延伸步骤中的差。校准值被存储用于每一个传感器的每一个转折点。各个值用于延伸和缩回机械手路径。各个值也用于双叶片机械手中的每一个叶片。
在从源室缩回晶片，衬底或校准装置的同时计算LCF校正。如果旋转/延伸校正超过最大设置，然后在源室前面出现故障。如果旋转/延伸校正是可接受的，校准装置然后被旋转至目标室的校准位置。首先利用从源室计算的LCF校正(旋转/延伸)，校准装置延伸进入目标室。一旦校准装置通过目标室LCF组，在移动结束时计算和应用LCF校正。当转移室盖子是开放时，不需要重新校准。如果在旋转/延伸过程中出现校准装置运动，LCF将校正校准装置布置。
通过进行目标晶片的正常晶片至目标的转移预期提高的校准精确度，其可以是静电卡盘/支座，并且然后利用校准装置扫描，以便测量目标上的目标晶片的偏移量。这将消除最多的误差贡献因素，比如由于叶片倾斜、LCF校准、传感器位置的校准，通过软件的边缘选择等的误差。
在各种类型的机械手叶片上可以合适地定位衬底、晶片或校准装置，不需要锁定机械手叶片和衬底、晶片或校准装置之间的硬件。
图8描述了校准装置和接收器的方块图的一个实施例。可以是收发器的接收器810包括微控制器820、USB接口822、MINI USB连接器824、DC电压调节器826、DC电源插座828、SPI链路830、超高频(UHF)分组无线电832、以及可以是外部惠普尔天线的UHF天线834。在一个实施例中，接收器810具有31乘60乘112毫米(mm)的尺寸，并具有80mm外部天线。
校准装置840包括微控制器850、电池852、电池854、光源856、光接收器858、860、862、864、加速度计866、温度传感器868、上电电路870、UHF分组无线电872、以及可以是内部陶瓷天线的天线876。校准装置840和可以是收发器的接收器810经由天线834和876彼此通信。电池是比如锂离子的任何类型的高温(例如，高至125摄氏度(C))电池，其可被暴露在450摄氏度的室温度短的时间周期，比如1至8分钟。
在一个实施例中，校准装置进入与接收器810和计算机730双向、缓慢的通信模式。利用上电电路870为校准装置840上电，该上电电路可以是基于簧片开关的磁体。校准装置840初始在低功率模式中，近似每300毫秒(ms)出现RF收听。然后，校准装置840接收来自收发器的唤醒信号，或者可以从计算机730直接接收唤醒信号。唤醒信号包括初始化参数的一些或全部。当微控制器850和无线电874都运行时，基于接收唤醒信号，校准装置840进入短周期，并且无线电874处于连续的接收模式，等待同步信号。如果在短的时间间隔中由于一些原因未接收到这样的信号，校准装置840返回至缓慢接收模式。初始化来自计算机730的参数，比如采集时间、光能级、校准装置模式(光学的或加速度计)等。然后，报告当前状态，比如模式、温度、电池状态，以及用户可编程变量(例如，光学传感器、校准位置误差/指示误差)被作为答复唤醒信号/结构包的应答包发送。下面，接收来自计算机730的接收同步信号，以及报告时钟信号。在从计算机730接收第二同步包之后，校准装置840将静止它的内部时钟，并且利用另一应答包答复接收器810。然后它立即进入主回路，并发送请求数据(光或加速度读数)被预编程的次数。如果在光学感测模式中，校准装置840接通LEDs至编程光能级。校准装置840以高速模式输出4×放大信号电平(亮-暗)。内部温度将被检查，并与报警水平(75℃)比较，并被以服务位的形式(超过阈值或不)插进一些或每一个信息。如果内部温度超过最大温度水平(85℃)，然后设置第二服务位，以便告诉计算机730的软件从室取出校准装置840。在某一时间长度之后出现功率下降，比如无源的10分钟。通过计算机730可以设置该时间周期。
校准装置840具有加速度计模式中类似的功能性。如果校准装置840接收“off”命令，出现功率下降。因为在操作的有源相位运行过程中，校准装置840可以不收听接收器810，从缓慢接收模式这是可能的。
加速度计866以三维(例如，X，Y，Z)测量和报告加速度，并提供均方根(RMS)显示。加速度计866能够测量具有±3g的最小全刻度范围的加速度。Ag等于密封水平处地球上重力的额定加速度，被定义为9.80665m/sec2(32.174ft/s2)。加速度计866能够测量倾斜感测应用中重力的静态加速度，以及由运动、冲击或振动引起的动态加速度。加速度计866具有±0.01g或更好的分辨率。软件图形用户界面(GUI)示出涉及机械手位置的振动数据。加速度计866具有类似于校准装置840的操作温度范围的操作温度范围，依据一个实施例，其是0至125摄氏度，并且依据另一个实施例，其是0至200摄氏度。
图9A描述了依据一个实施例由合成材料制成的校准装置的俯视图，并且图9B描述了依据一个实施例由合成材料制成的校准装置的侧视图。校准装置900的俯视图描述了外部环形物910、传感器支架920、922、924和926、可拆卸电池盖930、以及外部盖940。外部环形物910或外部部件可以是任何轻载重量、高温、低颗粒材料(例如，铝)。可拆卸电池盖930和外部盖940形成内部部件，该内部部件由任何轻载重量、高温、低颗粒、平坦材料或合成材料(例如，铝，碳加强聚合体)制成。该材料或合成材料需要具有Ra16或更好的平坦度，以便确保预校准器上合适的夹持。材料的表面的峰和谷的各个方差被平均，以便获得Ra读数。显示出16Ra的表面由在给定的距离上平均不超过16微英寸的峰和谷组成。
校准装置的侧视图描述了校准装置的部件的各个厚度。在一个实施例中，厚度972大约是4.7毫米(mm)，厚度974大约是7.5毫米，厚度976大约是5毫米，厚度978大约是4毫米，并且厚度980大约是0.7毫米。
在一个实施例中，碳加强聚合体可以包括氢氧基-1，4-苯撑-氢氧基-1，4-苯撑-羰基-1，4-苯撑聚合体，比如Victrex PEEKTM。线性芳香族聚合体是半结晶的，并被广泛地称作具有宽频和宽温度范围的高性能热塑材料。PURITY VICTREX PEEKTM材料固有是纯的，特别具有可抽出离子的低水平和优良的除气特性。
图10A描述了依据一个实施例的合成物校准装置的截面图。该校准装置1010包括可拆卸电池盖1012、电池盖密封条1014、外部盖1016、一个或多个电池1018、电池印刷电路板(PCB)1019、主PCB 1020、以及光纤路由包/支持肋1022。
在一个实施例中，可拆卸电池盖1012和外部盖1016由碳加强聚合体形成，并且光纤路由包支持肋1022由铝形成。在另一个实施例中，可拆卸电池盖1012、外部盖1016和光纤路由包/支持肋1022由铝形成。在另一个实施例中，可拆卸电池盖1012、外部盖1016和光纤路由包/支持肋1022由碳加强聚合体形成。
图10B描述了依据一个实施例的具有移走的电池盖1012的校准装置1010的俯视图。通过滑动1032电池和将1034提升出来可以移走电池1018。
图10C描述了依据一个实施例的具有移走的电池盖1012和外部盖1016的校准装置1010的俯视图。
图11描述了用于提供机械手校准的方法的实施例的流程图。该方法包括在块1102处校准机械手叶片的水平、机械手叶片关于转移室的原位、以及机械手叶片关于处理室的零点位置。在一个实施例中，校准机械手叶片的水平确保机械手叶片是关于转移室和/或装载站的狭缝阀的水平。关于转移室限定原位。原位是利用对于机械手内部的传感器可重复实现的起始位置。在机械手的内轴上可以装配缩回内部传感器。这些传感器是当与机械手的叶片相关的机械手标志在转移室内部，从而使机械手和叶片安全地旋转时感测的光学传感器。机械手移动至原位，以确保制造机器知道机械手的位置。原位对于每一个机械手是唯一的。
下面，用于执行机械手校准的方法包括在块1104处从工厂接口至负载锁定装置装载具有传感器的校准装置。下面，该方法包括在块1106处从负载锁定装置转移校准装置进入转移室。下面，该方法包括在块1108处横跨目标(例如，晶片卡盘)移动校准装置进入处理室。当校准装置达到目标的边缘或预先校准的位置，并且以缓慢的速率来回重复扫描时，机械手任可以进入缓慢扫描模式。下面，该方法包括在块1110处利用定位在校准装置上的传感器来测量来自传感器的光点和目标的周边之间的距离。下面，该方法包括在块1112处确定校准装置相对于目标中心的位移。然后，该方法包括在块1114处确定校准装置相对于目标的坐标系统的旋转角度。
下面，该方法包括在块1116处根据校准装置关于目标的位移和旋转角度来校准机械手的机械手位置。在一个实施例中，在处理室中定位目标，并且关于处理室中的目标校准机械手位置。
图12A描述了依据一个实施例在第一坐标系统1210中校准装置1200的俯视图。校准装置1200包括可以以包括在图12A中描述的布置的任何布置的多个传感器。在一个实施例中，四个边缘传感器1212、1214、1216和1218分别具有坐标(x1，y1)、(x2，y2)、(x3，y3)、(x4，y4)。因为校准装置具有固定的尺寸(例如，300mm直径)，传感器的这些坐标相对于校准装置1200的中心是已知的。在这种情况中，传感器的坐标可被表示为(xi，yi)，其中1＜＝i＜＝4，是用于校准装置1200的光学传感器的指数。然后，根据第一坐标系统(例如，校准装置坐标系统)中校准装置1200相对于第二坐标系统比如在图12B中描述的目标坐标系统1260的旋转角θ(见图12C)，以及校准装置1200相对于目标1250的位移，如下是目标坐标系统1200中传感器的光点的坐标：
x′i＝xi*cos(θ)+yi*sin(θ)+x0
y′i＝-xi*sin(θ)+yi*cos(θ)+y0         1)
其中，x0，y0是在x和y方向上校准装置1200相对于目标1250的中心的位移，并且θ是旋转角。目标坐标系统1260大概集中在目标1250的中心1270，在机械手运动的方向上指示Y轴。该校准装置1200在Y方向上来回移动，从而测量光点和目标1250的边界之间的距离di-＞。光点和目标的边界的交点的坐标被定义为：
x″i＝x′i＝xi*cos(θ)+yi*sin(θ)+x0
y″i＝y′i+di＝-xi*sin(θ)+yi*cos(θ)+y0+di    2)
倘若目标1250具有圆形形状，然后对于每一个光学传感器x″和y″坐标的平方和必须等于：
x i ′ ′ 2 + y i ′ ′ 2 = x j ′ ′ 2 + y j ′ ′ 2 - - - 3 )
对于全部i和j(例如i＝1，并且2＜＝j＜＝4)。
上所述的三个方程是独立的，导致具有三个未知变量x0，y0和θ的三个非线性方程的系统。利用用于求解非线性方程的已知数学方法可以求解这些非线性方程。然后，如在块1116处讨论的，根据校准装置关于目标的位移(x0，y0)和旋转角θ校准机械手的机械手位置。
图13描述了以计算机系统1300为示范形式的机器的图解表示，在其内部可以执行用于引起机器执行于此讨论的任何一个或多个的方法的一组指令。在可替代的实施例中，机器可被连接(例如，网络连接)至LAN，内连网，外连网或因特网中的其它机器。该机器可以作为客户服务器网络环境中的服务器或客户工作，或者作为对等的(或分配的)网络环境中的对等机器工作。该机器可以是个人计算机(PC)、平板PC、置顶盒(STB)、个人数字助理(PDA)、蜂窝式电话、网络设备、服务器、网络路由器、开关或桥、或者能够执行指定被机器采取的动作的一组指令(连续或另外)的任何机器。此外，在仅描述了一个机器的同时，术语“机器”也被认为包括单独或结合执行一组(或多组)指令，以便执行于此讨论的任何一个或多个的方法的机器的任何聚集。
示范性的计算机系统1300包括处理装置(处理器)1302、主存储器1304(例如只读存储器(ROM)、闪速存储器、比如同步DRAM(SDRAM)或存储器总线DRAM(RDRAM)的动态随机存取存储器(DRAM)等)、静态存储器1306(例如闪速存储器、静态随机存取存储器(SRAM)等)、以及数据存储装置1318，其经由总线1330彼此通信。
处理器1302表示一个或多个通用处理装置，比如微处理器、中央处理单元等。更具体地，处理器1302可以是复杂指令组集计算(CISC)微处理器、减小指令集计算(RISC)微处理器、非常长指令字(VLIW)微处理器或执行其它指令集的处理器或执行指令集的组合的处理器。处理器1302也可以是一个或多个专用处理装置，比如用途指定集成电路(ASIC)、场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、网络处理器等。处理器1302被布置成执行用于执行于此讨论的操作和步骤的处理逻辑1326。
计算机系统1300可以进一步包括网络接口装置1308。该计算机系统1300也可以包括视频显示单元1310(例如，液晶显示器(LCD)或阴极射线管(CRT))、字母数字输入装置1312(例如，键盘)、光游控制装置1314(例如，鼠标)以及信号发生装置1316(例如，扬声器)。
数据存储装置1318可以包括机器可存取存储介质1331，在该机器可存储介质上存储具体化于此描述的任何一个或多个的方法或功能的一组或多组指令(例如，软件)。在通过计算机系统1300执行其的过程中，软件1322也可以完全或至少部分居于主存储器1304中和/或处理器1302中、主存储器1304和处理器1302也组成机器可存取存储介质。经由网络接口装置1308，软件1322可以进一步被通过网络1320被传送或接收。
机器可存取存储介质1331也可以用于存储定义用户识别状态的数据结构集和定义用户分布图的用户优先权。数据结构集和用户分布图也可以被存储于计算机系统1300的其它部件中，比如静态存储器1306。
在为单个介质的示范性实施例中示出机器可存取存储介质1331的同时，术语“机器可存取存储介质”被认为包括存储一组或多组指令的单个介质或多个介质(例如，集中或分布的数据库，和/或相关高速缓冲存储器和服务器)。术语“机器可存取存储介质”也将被认为包括能够存储，编码或携带用于通过机器执行的一组指令以及引起机器执行本发明的方法的任何一个或多个的任何介质。术语“机器可存取存储介质”将相应地被认为包括但不局限于固态存储器，光学介质和磁介质。
在下面的说明书中，阐述多个细节。然而对本领域熟练技术人员明显地，可以没有这些具体细节地实践本发明。在一些情况中，以结构图示出熟知的结构和装置，而不是详细地，从而避免使本发明难以理解。
根据基于计算机存储器中的数据位的操作的算法和符号表示提出下面的详细说明的一些部分。这些算法描述和表示是数据处理领域中的熟练技术人员使用的方式，以便最有效地将他们的工作的主旨传达给本领域的其它熟练技术人员。算法在这里通常被认为是导致期望结果的有条理顺序的步骤。该步骤是需要物理量的物理操作的那些步骤。通常，尽管不必须，这些量采用能够被存储，转移，组合，比较和另外操作的电或磁信号的形式。已经证明时常便利地，主要用于公共使用的原因，涉及这些信号，比如位、元素、符号、特征、术语、数字等等。
然而需要理智注意的是，这些和类似术语的全部与合适的物理量相关，并且仅是应用于这些量的方便标记。除了另外具体声明，如从下面的讨论明显的，可以理解，贯穿该说明书，采用比如“处理”、“计算”、“演算”、“确定”、“显示”等术语的校准讨论涉及计算机系统的动作和处理，或类似的电子计算装置，其将被表示为计算机系统的寄存器和存储器中的物理(例如，电的)量的数据操作和转换成类似地被表示为计算机系统存储器或寄存器或其他这种信息存储，传送或显示装置中的物理量的其他数据。
本发明也涉及用于执行在这里的操作的设备。该设备可被专门布置用于需要的用途，或者其可以包括通过存储于计算机中的计算机程序选择性地激励和重新布置的通用计算机。这种计算机程序可被存储于计算机可读存储介质中，例如但不局限于任何类型的盘，包括软盘、光盘、CD-ROMs、以及磁光盘、只读存储器(ROMs)、随机存取存储器(RAMs)、EPROMs、EEPROMs、磁或光卡、或者适用于存储电指令的任何类型的介质。
在这里提出的算法和显示并不固有地涉及任何具体的计算机或其它设备。各种通用系统可以应用依据在这里的教导的程序，或者可以证明便利地构建更专用的设备，以便执行需要的方法步骤。用于多种这些系统的需要的结构将从下面的说明书显现。此外，不参照任何具体的编程语言描述本发明。可以理解，多种编程语言可以用于实施如于此讨论的本发明的教导。
机器可读介质包括用于以通过机器(例如，计算机)可读的形式存储或传送信息的任何机构。例如，机器可读介质包括机器可读存储介质(例如，只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)、磁盘存储介质、光学存储介质、闪存装置等)。
可以理解，上面的说明书试图是描述性而非限制性的。基于上面的说明书的阅读和理解，多个其它的实施例对于本领域熟练技术人员是明显的。因此，将参照附加权利要求，与这种权利要求赋予的等价物的全部范围一起确定本发明的范围。

Claims (17)

1、一种方法，包括：
利用定位于校准装置上的多个传感器感测目标的多个起始点和终点；
根据该起始点和终点来计算目标的中心；以及
确定目标的中心和参考位置中机械手叶片之间的偏移量。
2、如权利要求1的方法，进一步包括根据该偏移量来校准机械手位置。
3、如权利要求1的方法，其中计算目标的中心位置进一步包括根据与机械手位置相关的起始点和终点来确定目标的起始点和终点坐标。
4、如权利要求1的方法，进一步包括：
校准机械手叶片的水平；
校准机械手叶片关于转移室的原位置；以及
校准机械手叶片的零点位置。
5、如权利要求1的方法，其中目标是定位于处理室中的静电晶片卡盘，并且在机械手位置的校准过程中封闭处理室的盖子。
6、一种方法，包括：
利用机械手横跨目标地移动校准装置；
测量定位于校准装置上的传感器和目标周边之间的距离；
确定校准装置相对于目标的中心的位移；以及
确定校准装置相对于目标的坐标系统的旋转角。
7、如权利要求6的方法，进一步包括根据校准装置关于目标的位移和旋转角来校准机械手位置。
8、如权利要求6的方法，其中测量定位于校准装置上的传感器和目标的周边之间的距离进一步包括确定目标的坐标系统中传感器的坐标。
9、如权利要求6的方法，其中传感器定位在校准装置的周边上。
10、如权利要求6的方法，其中目标是定位于处理室中的静电晶片卡盘，并且在机械手位置的校准过程中封闭处理室的盖子。
11、一种设备，包括：
多个光纤传感器，被装配在包括合成材料的校准装置上；以及
定位于校准装置上的电源，其中校准装置能够被机械手叶片转移，以便传感器根据多个光纤传感器的定位来感测目标的起始点和终点。
12、如权利要求11的设备，进一步包括：
定位于校准装置中的无线模块，用于传送起始点和终点至处理单元，该处理单元根据该起始点和终点来计算目标的中心坐标，确定目标的中心坐标和零点位置中机械手叶片的中心线之间的偏移量，并且根据该偏移量来校准机械手位置。
13、如权利要求11的设备，进一步包括：
定位于校准装置上的放大器，用于放大在处理单元和校准装置之间通信的数据；以及
定位于校准装置上的加速度计，用于三维地测量加速度。
14、如权利要求11的设备，其中合成材料包括铝和碳加强聚合体、合成材料能够在暴露在处理气体的真空中在高温下工作。
15、如权利要求11的设备，其中校准装置被成形为象半导体晶片，重量在100克至350克的范围中，并具有小于或等于0.25英寸的厚度。
16、一种制造机器，包括：
多个处理室；
具有机械手的转移室，该机械手用于在转移室和处理室之间转移装置；以及
用于处理数据的处理单元，其中机械手用于转移由合成材料组成的校准装置，具有多个传感器的校准装置用于具有封闭的处理室的盖子的至少一个处理室，多个传感器用于感测目标的周边。
17、如权利要求16的制造机器，进一步包括：
定位于校准装置中的无线模块，用于传送与晶片卡盘的周边相关的数据至处理单元，该处理单元测量定位于校准装置上的传感器和目标的周边之间的距离；确定校准装置相对于目标的中心的位移；并确定校准装置相对于目标的坐标系统的旋转角。
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