CN103632932B - 基片装卸装置、等离子体设备和机械手坐标零点定位方法 - Google Patents

基片装卸装置、等离子体设备和机械手坐标零点定位方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种用于等离子体设备的基片装卸装置，包括：机械手，机械手具有用于吸附基片的吸附装置；定位传感器，定位传感器设在吸附装置上，用于对等离子体设备的载板进行零点定位；和控制器，控制器与机械手和定位传感器相连，用于利用定位传感器在载板上方进行水平和竖直方向上移动时接收到的反馈信号，计算载板上任意点的坐标，实现载板上的零点定位，并基于机械手坐标零点控制机械手的运动。根据本发明实施例的基片装卸装置，保证了吸附装置的吸附效果且简化了吸附装置的结构，同时可更有效更灵活的对机械手坐标零点进行定位。本发明还提出了一种具有上述基片装卸装置的等离子体设备和等离子体设备的机械手坐标零点的定位方法。

Description

基片装卸装置、等离子体设备和机械手坐标零点定位方法
技术领域
本发明涉及半导体设备领域，尤其是涉及基片装卸装置、等离子体设备和机械手坐标零点定位方法。
背景技术
一般等离子体增强化学气相沉积（PECVD）系统包括：1、装载平台；2、加热腔室；3、工艺腔室；4、冷却腔室；5、卸载平台。在等离子体设备中，基片在装载平台被装载到载板上，经由加热腔室进入预热模式进行预热处理，当基片达到工艺温度要求后被传送至工艺腔室进行PECVD工艺，然后由冷却腔室传到卸载平台，最后在卸载平台将基片从载板内移出来。
等离子体设备中的载板为一具有标准尺寸的格体，机械手的吸盘的盘面具有很多气孔，机械手吸盘通过吸气从上料台皮带取片后，通过机械手定位系统将基片分别放入载板每个格子中，最后通过载板传输系统，传入加热腔室、工艺腔室、冷却腔室，最后在卸载台将基片从载板内移出来。
目前的机械手定位系统是在载板的右上角上打一个凹槽，作为载板的标记（即参照物），且在机械手吸盘上装一个摄像头，同时在装载台上方凹槽附近再安装一个摄像头，用于识别凹槽。载板在装载台上传动，当载板移动时，装载台上的摄像头识别到凹槽，使载板传输停止，然后通过吸盘上的摄像头找到凹槽，最后以凹槽的位置为零点，开始做取片动作。
由于摄像头价格昂贵，增加了设备成本，而且摄像头需要补光，光源的造价也很高。且载板凹槽必须传到摄像头的范围内，这样就有了摄像头有效识别范围与限位传感器安装位置的兼容性问题。载板的凹槽很可能由于被不小心碰到而导致凹槽的变形，从而导致摄像头无法识别。又由于吸盘摄像头安装在吸盘的表面，影响气流的均匀性，且容易吸附灰尘，影响识别质量。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的一个目的在于提出一种结构简单的用于等离子体设备的基片装卸装置。
本发明的另一个目的在于提出具有上述基片装卸装置的等离子体设备。
本发明的再一个目的在于提出一种等离子体设备的机械手坐标零点的定位方法。
根据本发明第一方面实施例的用于等离子体设备的基片装卸装置，包括：
机械手，所述机械手具有用于吸附基片的吸附装置；
定位传感器，所述定位传感器设在所述吸附装置上，用于对所述等离子体设备的载板进行零点定位；和
控制器，所述控制器与所述机械手和所述定位传感器相连，用于利用位于吸附装置上的定位传感器在载板上方进行水平和竖直方向上移动时接收到的反馈信号，计算载板上任意点的坐标，实现载板上的零点定位，并基于所述机械手坐标零点控制所述机械手的运动。
根据本发明实施例的基片装卸装置，通过在吸附装置上设置有定位传感器和设置有控制器，从而控制器可根据定位传感器检测到的载板上的位置确定载板上的机械手坐标零点，最后控制器在基于机械手坐标零点的情况下控制机械手将基片放置在载板上和/或将基片从载板上取下。该基片装卸装置结构简单，降低了设备成本，保证了吸附装置的吸附效果且简化了吸附装置的结构，同时可更有效更灵活的对机械手坐标零点进行定位。
具体地，所述定位传感器为反射式激光传感器。由此，由于反射式激光传感器发射面积小，进一步保证了吸附装置对基片的吸附效果。
优选地，所述吸附装置为吸盘，所述定位传感器设置在所述吸盘的吸附表面上。
进一步地，所述定位传感器设置在所述吸附表面的中心。从而，进一步保证了吸附装置对基片的吸附效果，降低了基片的碎片率。
根据本发明第二方面实施例的等离子体设备，包括：载板；和装载台，所述装载台上设有第一和第二限位传感器，所述第一和第二限位传感器用于定位所述载板在所述装载台上的位置；卸载台，所述卸载台上设有第三和第四限位传感器，所述第三和第四限位传感器用于定位所述载板在所述卸载台上的位置；和基片装卸装置，所述基片装卸装置为根据本发明第一方面实施例的基片装卸装置，所述基片装卸装置用于将基片放置到所述装载台上的载板上和/或将基片从所述卸载台上的载板上取下。
根据本发明实施例的等离子体设备，通过设置基片装卸装置，该基片装卸装置上的控制器可根据定位传感器检测到的载板上的位置确定载板上的机械手坐标零点，然后机械手将基片放置到装载台上的载板上和/或将基片从卸载台上的载板上取下。该等离子体设备成本低，简化了设备的结构，机械手坐标零点定位准确。
可选地，所述等离子体设备为PECVD或CVD设备。
根据本发明第三方面实施例的等离子体设备的机械手坐标零点的定位方法，其中所述机械手的吸附装置上设有定位传感器，所述定位方法包括以下步骤：S1：将所述机械手移动到所述载板上的预定点上方以使所述定位传感器接收到从所述载板反射的反射信号；S2：将所述机械手在所述载板上方从所述预设点沿第一方向朝向所述载板的第一边移动直到所述定位传感器接收不到反射信号；S3：将所述机械手在所述载板上方沿所述第一方向从所述第一边朝向所述载板的与所述第一边相对的第二边移动直到所述定位传感器信号依次经历接收到反射信号和接收不到反射信号，并确定所述载板在所述第一方向上的尺寸；S4：将所述机械手沿所述第一方向从所述第二边朝向所述第一边移动到所述载板上的任一点A上方且在所述点A所述定位传感器接收到所述反射信号，并确定所述点A在所述第一方向上到所述第一边和/或第二边的距离；S5：将所述机械手在所述载板上方沿与所述第一方向正交的第二方向从所述点A朝向所述载板的第三边移动直到所述定位传感器接收不到反射信号；S6：将所述机械手在所述载板上方沿所述第二方向从所述第三边朝向所述载板的与所述第三边相对的第四边移动直到所述定位传感器信号依次经历接收到反射信号和接收不到反射信号，并确定所述载板在所述第二方向上的尺寸和所述点A在所述第二方向上到所述第三边和/或第四边的距离；和S7：根据所述点A到所述第一至第四边的距离将所述机械手移动到所述第一至第四边中任两边的交点上方，且将该交点作为所述载板上的机械手坐标零点。
根据本发明实施例的等离子体设备的机械手坐标零点的定位方法，可有效地、灵活的进行机械手坐标零点的定位，该定位方法降低了软件程序编写的复杂性，通过简单的数学计算就可实现，保证了等离子体设备的正常运行，且降低了等离子体设备结构的复杂程度，该定位方法操作简单、定位准确。
在本发明的一个示例中，所述第一方向为水平方向，所述第二方向为竖直方向。
在本发明的另一个示例中，所述第一方向为竖直方向，所述第二方向为水平方向。
优选地，所述定位传感器为反射式激光传感器。由此，进一步保证吸附装置对基片的吸附效果。
本发明的有益效果在于：
采用本发明的基片装卸装置、等离子体设备和机械手坐标零点定位方法，简化了机械手吸盘、载板、装载台的结构，不需要在载板的右上角上设置凹槽作为参照物，而是利用位于吸附装置上的定位传感器在载板上方进行水平和竖直方向上移动时接收到的反馈信号，计算载板上任意点的坐标，实现载板上的零点定位。其降低了软硬件的复杂程度，大大减小了机台设备成本。可以更灵活更有效的进行零点定位；优化了吸盘结构，降低碎片率；优化了吸盘结构，降低碎片率。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为根据本发明实施例的基片装卸装置中的设有定位传感器的吸附装置的示意图；
图2为根据本发明实施例的等离子体设备中的载板放置在装载台上的示意图；
图3为根据本发明实施例的机械手坐标零点的定位方法的流程图；和
图4为图3所示的定位方法中的一个实施例的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参考图1描述根据本发明第一方面实施例的用于等离子体设备的基片装卸装置100，该基片装卸装置100用于将基片放置到等离子体设备的载板3上和/或将基片从载板3上取下。
根据本发明实施例的用于等离子体设备的基片装卸装置100，如图1所示，包括：机械手（图未示出）、定位传感器2和控制器（图未示出），其中，机械手具有用于吸附基片的吸附装置1。定位传感器2设在吸附装置1上，用于对等离子体设备的载板进行零点定位。控制器与机械手和定位传感器2相连，用于利用位于吸附装置1上的定位传感器2在载板3上方进行水平和竖直方向上移动时接收到的反馈信号，计算载板3上任意点的坐标，实现载板3上的零点定位，并基于机械手坐标零点控制机械手的运动。可选地，定位传感器2为反射式激光传感器。
机械手可在载板3的上方任意位置移动，机械手移动时带动定位传感器2移动，定位传感器2可发射信号且可接收从载板3上反射回来的反射信号，通过操作机械手在载板3上做有规律的移动，可根据定位传感器2接收的反射信号检测载板3上的位置，从而可通过控制器确定载板3上的机械手坐标零点，最后控制器在基于机械手坐标零点的情况下控制机械手的运动，即控制机械手将基片放置在载板3上和/或将基片从载板3上取下。
根据本发明实施例的基片装卸装置100，通过在吸附装置1上设置有定位传感器2和设置有控制器，从而控制器可根据定位传感器2检测到的载板3上的位置确定载板3上的机械手坐标零点，最后控制器在基于机械手坐标零点的情况下控制机械手将基片放置在载板3上和/或将基片从载板3上取下。该基片装卸装置100结构简单，降低了设备成本，保证了吸附装置1的吸附效果且简化了吸附装置1的结构，同时可更有效更灵活的对机械手坐标零点进行定位。
根据本发明的一些实施例，吸附装置1为吸盘，定位传感器2设置在吸盘1的吸附表面上。优选地，定位传感器2设置在吸附表面的中心，当然本发明不限于此，在不影响吸附表面的气流均匀性的前提下，定位传感器2可设置在吸附表面的任意位置。由此，优化了吸附装置1的结构，保证了吸附装置1对基片的吸附效果，降低了基片的碎片率。
下面参考图1和图2描述根据本发明第二方面实施例的一种等离子体设备200。该等离子体设备200可为PECVD设备（等离子体增强化学气相沉积设备）或CVD设备（化学气相沉积设备）。
根据本发明实施例的等离子体设备200，包括：载板3、装载台（图未示出）、卸载台（图未示出）和基片装卸装置100，其中，装载台上设有第一限位传感器4和第二限位传感器5，第一限位传感器4和第二限位传感器5用于定位载板3在装载台上的位置。卸载台上设有第三限位传感器（图未示出）和第四限位传感器（图未示出），第三和第四限位传感器用于定位载板3在卸载台上的位置。基片装卸装置100为根据本发明第一方面实施例的基片装卸装置100，基片装卸装置100的机械手用于将基片放置到装载台上的载板3上和/或将基片从卸载台上的载板3上取下。
在图2的示例中，第一限位传感器4和第二限位传感器5限定载板3在装载台上的位置，基片卸载装置100先确定载板3上的机械手坐标零点，然后机械手基于机械手坐标零点将基片放置在载板3上。
根据本发明实施例的等离子体设备200，通过设置基片装卸装置100，该基片装卸装置100上的控制器可根据定位传感器2检测到的载板3上的位置确定载板3上的机械手坐标零点，然后机械手将基片放置到装载台上的载板3上和/或将基片从卸载台上的载板3上取下。该等离子体设备200设备成本低，简化了设备的结构，机械手坐标零点定位准确。
下面参考图1-图4描述根据本发明第三方面实施例的一种等离子体设备的机械手坐标零点的定位方法。其中机械手的吸附装置1上设有定位传感器2。优选地，定位传感器2为反射式激光传感器。
根据本发明实施例的等离子体设备的机械手坐标零点的定位方法，包括以下步骤：
S1：将机械手移动到载板3上的预定点上方以使定位传感器2接收到从载板3反射的反射信号，可将该反射信号定义为1。
S2：将机械手在载板3上方从预设点沿第一方向朝向载板3的第一边移动直到定位传感器2接收不到反射信号，可定义此时信号为0。
S3：将机械手在载板3上方沿第一方向从第一边朝向载板3的与第一边相对的第二边移动直到定位传感器2信号依次经历接收到反射信号和接收不到反射信号，并确定载板3在第一方向上的尺寸，换言之，在第一方向上，载板3的第二边与第一边相对，机械手从第一边朝向第二边移动直到定位传感器2信号从1变为0，此时机械手到达载板3的第二边的边沿。
S4：将机械手沿第一方向从第二边朝向第一边移动到载板3上的任一点A上方且在点A定位传感器2接收到反射信号，并确定点A在第一方向上到第一边和/或第二边的距离。
S5：将机械手在载板3上方沿与第一方向正交的第二方向从点A朝向载板3的第三边移动直到定位传感器2接收不到反射信号。
S6：将机械手在载板3上方沿第二方向从第三边朝向载板3的与第三边相对的第四边移动直到定位传感器2信号依次经历接收到反射信号和接收不到反射信号，并确定载板3在第二方向上的尺寸和点A在第二方向上到第三边和/或第四边的距离，换言之，在第二方向上，载板3上的第四边与第三边相对，机械手从第三边朝向第四边移动直到定位传感器2的信号从1变为0，此时机械手到达载板3的第四边的边沿。和
S7：根据点A到第一至第四边的距离将机械手移动到第一至第四边中任两边的交点上方，且将该交点作为载板3上的机械手坐标零点。即机械手坐标零点可以为第一边和第三边的交点、第一边和第四边的交点、第二边和第三边的交点、第二边和第四边的交点中的任一个交点。
根据本发明实施例的等离子体设备的机械手坐标零点的定位方法，可有效地、灵活的进行机械手坐标零点的定位，该定位方法降低了软件程序编写的复杂性，通过简单的数学计算就可实现，保证了等离子体设备的正常运行，且降低了等离子体设备结构的复杂程度，该定位方法操作简单、定位准确。
具体地，第一方向为水平方向，第二方向为竖直方向。当然本发明不限于此，第一方向可为竖直方向，第二方向可为水平方向。
下面以第一方向为水平方向，第二方向为竖直方向，第一边为左边，第二边为右边，第三边为上边，第四边为下边，且对装载台上的载板3进行机械手坐标零点定位为例进行描述。
如图2和图4所示，装载台上的载板3沿从下到上的方向传输，当第一限位传感器4检测到载板3，载板3停止传输，此时基片装卸装置100对载板3进行机械手坐标零点的定位。
首先机械手移动到载板3上的预定点上方以使得定位传感器2的信号为1，然后机械手在载板3上方从预设点沿水平方向向左移动，机械手带动定位传感器2水平向左移动直到定位传感器2的信号从1变为0。
将机械手在载板3上方沿水平方向向右移动，机械手带动定位传感器2水平向右移动直到定位传感器2的信号从0变为1再变为0，从而确定载板3在水平方向的尺寸。
将机械手在载板3上方沿水平方向向左移动，机械手带动定位传感器2水平向左移动到任一点，标记该点为A且在点A上定位传感器2的信号为1，确定点A到载板3的左边和/或右边的距离。
将机械手在载板3上方沿竖直方向向上移动，机械手带动定位传感器2垂直向上移动直到定位传感器2的信号从1变为0。
将机械手在载板3上方沿竖直方向向下移动，机械手带动定位传感器2垂直向下移动直到定位传感器2的信号从0变为1再变为0，从而确定载板3在竖直方向的尺寸。
根据点A到载板3右边的距离，机械手带动定位传感器2向右水平移动该距离到载板3上的一点，标记该点为B点，即B点为机械手坐标零点。
根据本发明实施例的等离子体设备的其他构成例如工艺腔室和加热腔室等以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于等离子体设备的基片装卸装置，其特征在于，包括：
机械手，所述机械手具有用于吸附基片的吸附装置；
定位传感器，所述定位传感器设在所述吸附装置上，用于对所述等离子体设备的载板进行零点定位；和
控制器，所述控制器与所述机械手和所述定位传感器相连，用于利用位于吸附装置上的定位传感器在载板上方进行水平和竖直方向上移动时接收到的反馈信号，计算载板上任意点的坐标，实现载板上的机械手坐标零点定位，并基于所述机械手坐标零点控制所述机械手的运动。
2.根据权利要求1所述的基片装卸装置，其特征在于，所述定位传感器为反射式激光传感器。
3.根据权利要求1所述的基片装卸装置，其特征在于，所述吸附装置为吸盘，所述定位传感器设置在所述吸盘的吸附表面上。
4.根据权利要求3所述的基片装卸装置，其特征在于，所述定位传感器设置在所述吸附表面的中心。
5.一种等离子体设备，其特征在于，包括：
载板；和
装载台，所述装载台上设有第一和第二限位传感器，所述第一和第二限位传感器用于定位所述载板在所述装载台上的位置；
卸载台，所述卸载台上设有第三和第四限位传感器，所述第三和第四限位传感器用于定位所述载板在所述卸载台上的位置；和
基片装卸装置，所述基片装卸装置为根据权利要求1-4中任一项所述的基片装卸装置，所述基片装卸装置用于将基片放置到所述装载台上的载板上和/或将基片从所述卸载台上的载板上取下。
6.根据权利要求5所述的等离子体设备，其特征在于，所述等离子体设备为PECVD或CVD设备。
7.一种等离子体设备的机械手坐标零点的定位方法，其中所述机械手的吸附装置上设有定位传感器，其特征在于，所述定位方法包括以下步骤：
S1：将所述机械手移动到载板上的预定点上方以使所述定位传感器接收到从所述载板反射的反射信号；
S2：将所述机械手在所述载板上方从所述预定点沿第一方向朝向所述载板的第一边移动直到所述定位传感器接收不到反射信号；
S3：将所述机械手在所述载板上方沿所述第一方向从所述第一边朝向所述载板的与所述第一边相对的第二边移动直到所述定位传感器信号依次经历接收到反射信号和接收不到反射信号，并确定所述载板在所述第一方向上的尺寸；
S4：将所述机械手沿所述第一方向从所述第二边朝向所述第一边移动到所述载板上的任一点A上方且在所述点A所述定位传感器接收到所述反射信号，并确定所述点A在所述第一方向上到所述第一边和/或第二边的距离；
S5：将所述机械手在所述载板上方沿与所述第一方向正交的第二方向从所述点A朝向所述载板的第三边移动直到所述定位传感器接收不到反射信号；
S6：将所述机械手在所述载板上方沿所述第二方向从所述第三边朝向所述载板的与所述第三边相对的第四边移动直到所述定位传感器信号依次经历接收到反射信号和接收不到反射信号，并确定所述载板在所述第二方向上的尺寸和所述点A在所述第二方向上到所述第三边和/或第四边的距离；和
S7：根据所述点A到所述第一至第四边的距离将所述机械手移动到所述第一至第四边中任两边的交点上方，且将该交点作为所述载板上的机械手坐标零点。
8.根据权利要求7所述的所述定位方法，其特征在于，所述第一方向为水平方向，所述第二方向为竖直方向。
9.根据权利要求7所述的所述定位方法，其特征在于，所述第一方向为竖直方向，所述第二方向为水平方向。
10.根据权利要求7所述的所述定位方法，其特征在于，所述定位传感器为反射式激光传感器。
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