CN106643855A - 检测托盘是否搭边的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种检测托盘是否搭边的方法，其包括以下步骤：在片盒上升的过程中，扫描片盒的各个槽位，并发出方波信号，该方波信号在探测到托盘时为高电平，在未探测到托盘时为低电平；检测方波信号高电平持续的时长，并判断该时长是否超出预设的阈值范围，若否，则确定托盘未搭边；若大于阈值范围，则确定托盘搭边；若小于阈值范围，则确定为信号扰动。本发明提供的检测托盘是否搭边的方法，其不仅可以准确地判断槽位是否存在托盘，而且还可以判断出托盘是否存在搭边的问题。

Description

检测托盘是否搭边的方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种检测托盘是否搭边的方法。

背景技术

LED刻蚀设备主要包括托盘、装载腔、工艺腔和机械手，其中，托盘用于承载几片至几十片的数目的小尺寸硅片，且多片硅片水平分散地分布。在装载腔内设置有可升降的基座(VCE)以及设置在该基座上、用于存放托盘的片盒(Cassette)，该片盒沿竖直方向设置有多个槽位，用以安放多个托盘。机械手用于在装载腔与工艺腔之间传输托盘，在机械手进行取片的过程中，首先基座通过升降将片盒中待取出的托盘所对应的槽位移动至适合机械手取片的高度；然后，机械手水平伸入装载腔内，并取出该槽位上的托盘。

在机械手进行取放片之前，需要对片盒进行扫描，以确定片盒中的每个槽位是否有片。具体的扫描方式为：在装载腔内，且位于片盒的两侧分别安装对射型传感器的发射端和接收端，当片盒自下向上运动时，片盒中的托盘会逐一经过发射端和接收端之间，并阻挡发射端朝向接收端发射的光线。传感器在其发射端被遮挡时向控制系统发送高电平信号，而在其发射端未被遮挡时向控制系统发送低电平信号。控制系统在捕捉到由传感器发送而来的信号的上升沿(低电平向高电平转换的时刻)时，读取此时控制基座上升的脉冲信号的脉冲值，并根据该脉冲值判断出哪一个槽位有片。

上述扫描片盒的方法在实际应用中不可避免地存在以下问题：

其一，由于控制系统是采用捕捉由传感器发送而来的信号的上升沿来判断槽位是否有片，若信号的边沿存在方波扰动，则容易导致控制系统出现误判，从而造成判断结果不准确。

其二，上述方法能够判断片盒中的槽位是否有片，而无法判断出托盘是否存在搭边的问题。所谓搭边，如图1所示，是指置于片盒中的托盘1未水平地位于槽位2中，而是托盘1的一部分倾斜地伸出槽位2，并搭在槽位2的边沿上。托盘搭边容易导致在机械手抓取托盘时，托盘偏离机械手上的承载位置，从而在传送过程中托盘自机械手上容易滑落。

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，提出了一种检测托盘是否搭边的方法，其不仅可以准确地判断槽位是否存在托盘，而且还可以判断出托盘是否存在搭边的问题。

为实现本发明的目的而提供一种检测托盘是否搭边的方法，所述托盘为多个，且一一对应地放置在可升降的片盒的多个槽位中，所述多个槽位沿竖直方向间隔设置；其特征在于，包括以下步骤：

在所述片盒上升的过程中，扫描所述片盒的各个槽位，并发出方波信号，所述方波信号在探测到所述托盘时为高电平，在未探测到所述托盘时为低电平；

检测所述方波信号高电平持续的时长，并判断该时长是否超出预设的阈值范围，若否，则确定所述托盘未搭边；若大于所述阈值范围，则确定所述托盘搭边；若小于所述阈值范围，则确定为信号扰动。

优选的，利用脉冲信号控制所述片盒移动，且每增加一个脉冲数，所述片盒移动预设距离。

优选的，检测所述方波信号相邻的上升沿和下降沿，并分别读取和保存所述上升沿和下降沿各自发生的时刻所对应的脉冲数；

计算所述上升沿和下降沿发生的时刻所对应的脉冲数之差的绝对值，即得出所述方波信号高电平持续的时长。

优选的，所述预设距离为0.01mm。

优选的，发送所述脉冲信号的速度为每秒2000个脉冲数。

优选的，所述阈值范围为[380ms，420ms]。

优选的，利用对射传感器扫描各个槽位上的托盘，并发出方波信号；所述对射传感器包括相对设置在所述片盒两侧的发射端和接收端，所述发射端用于向所述接收端发送光信号；所述接收端用于接收所述光信号。

优选的，利用伺服电机驱动所述片盒上升或下降；

通过向所述伺服电机发送脉冲信号和电机旋转方向，控制所述伺服电机旋转一个固定角度，以驱动所述片盒移动所述预设距离。

优选的，所述阈值范围的设定步骤为：

仅在所述片盒的其中一个槽位放置有所述托盘；

在所述片盒上升的过程中，扫描所述片盒的各个槽位，并发出方波信号，所述方波信号在探测到所述托盘时为高电平，在未探测到所述托盘时为低电平；

检测所述方波信号相邻的上升沿和下降沿，并分别读取和保存所述上升沿和下降沿各自发生的时刻所对应的脉冲数；

计算所述上升沿和下降沿发生的时刻所对应的脉冲数之差的绝对值，所述绝对值即为所述方波信号高电平持续的时长；

根据所述方波信号高电平持续的时长设定所述阈值范围。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的检测托盘是否搭边的方法，其通过检测方波信号高电平持续的时长，并判断该时长是否超出预设的阈值范围来确定托盘是否搭边，或者为信号扰动，即：若未超出预设的阈值范围，则确定托盘未搭边；若大于阈值范围，则确定托盘搭边；若小于阈值范围，则确定为信号扰动。这样，不仅可以准确地判断槽位是否存在托盘，而不会受到信号扰动的影响，而且还可以判断出托盘是否存在搭边的问题。

附图说明

图1为托盘搭边的示意图；

图2为装载有多个托盘的片盒的结构示意图；

图3为利用对射传感器扫描片盒的结构示意图；

图4为本发明提供的检测托盘是否搭边的方法的流程框图；

图5为利用脉冲信号控制片盒移动的原理框图；以及

图6为本发明一个实施例提供的检测托盘是否搭边的方法的流程框图。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的检测托盘是否搭边的方法进行详细描述。

图2为装载有多个托盘的片盒的结构示意图。请参阅图2，片盒10通常设置在装载腔室中，并固定在装载腔室内的基座上，且在片盒10中设置有多个槽位12，用以承载多个托盘11。该托盘11用于承载多个基片，基片例如为尺寸较小的硅片或蓝宝石衬底等。此外，在基座下方设置有伺服电机，用以通过基座驱动片盒10上升或下降，从而在机械手进行取放片时，可以将待取放的托盘所对应的槽位12移动至适合机械手取放片的高度；以及，在利用传感器扫描片盒10，以确定片盒10中的每个槽位12是否有片时，可以使所有槽位12自下而上逐一经过传感器的检测位置。

图3为利用对射传感器扫描片盒的结构示意图。请参阅图3，利用对射传感器扫描各个槽位12上的托盘11。具体地，对射传感器包括发射端13和接收端14，二者相对设置在片盒10的两侧，发射端13用于朝向接收端14发射水平的光信号(例如激光)；接收端14用于接收光信号。当片盒10自下而上运动时，片盒10中的托盘11会逐一经过发射端13和接收端14之间，并阻挡发射端13朝向接收端14发射的光线。

图4为本发明提供的检测托盘是否搭边的方法的流程框图。请参阅图4，本发明提供的检测托盘是否搭边的方法包括以下步骤：

S1，在片盒10上升的过程中，利用上述对射传感器扫描片盒10的各个槽位12，即，片盒10的所有槽位12均已经过发射端13和接收端14之间，并发出方波信号。所谓方波信号，是一种高电平和低电平交替出现的周期性信号，该方波信号在探测到托盘11，即接收端14因托盘11的遮挡而无法接收到由发射端13发出的激光时为高电平；在未探测到托盘11，即接收端14能够接收到由发射端13发出的激光时为低电平。

S2，检测方波信号高电平持续的时长，并判断该时长是否超出预设的阈值范围；若该时长在阈值范围内，则确定托盘未出现搭边情况；若大于阈值范围，则说明因存在托盘搭边的情况导致方波信号高电平持续的时长过长，由此即确定托盘存在搭边情况；若小于阈值范围，则说明方波信号高电平持续的时长过短，由此即确定方波信号存在扰动。上述阈值范围可以根据在托盘正确的处于槽位中时，方波信号高电平持续的时长以及实际中的误差而设定。

通过检测方波信号高电平持续的时长，不仅可以准确地判断槽位是否存在托盘，而不会受到信号扰动的影响，而且还可以判断出托盘是否存在搭边的问题。

优选的，利用脉冲信号控制片盒移动，且每增加一个脉冲数，片盒移动预设距离，该预设距离即为相邻两个槽位之间的竖直间距，从而当完成当前槽位的扫描之后，片盒通过移动一个预设距离，使下一个槽位到达传感器的扫描位置。此外，由于脉冲数与片盒移动预设距离的个数具有对应关系，因此，若需要将某一槽位移动至传感器的扫描位置，只需计算出将该槽位移动至传感器的扫描位置的移动距离所对应的脉冲数，并根据该脉冲数控制片盒移动至目标位置。

优选的，在利用脉冲信号控制片盒移动的基础上，可以采用以下方式获得方波信号高电平持续的时长。具体地，由于脉冲数与片盒移动预设距离的个数具有对应关系，例如，每增加一个脉冲数，片盒移动0.01mm，即预设距离为0.01mm。由此，首先捕捉到方波信号相邻的上升沿和下降沿，并分别读取和保存该上升沿和下降沿各自发生的时刻所对应的脉冲数。例如，捕捉到方波信号相邻的上升沿和下降沿各自发生的时刻分别为T1和T2，并读取到上升沿的发生时刻T1所对应的脉冲数为N1，下降沿的发生时刻T2所对应的脉冲数为N2。然后，通过计算上升沿和下降沿发生的时刻所对应的脉冲数之差的绝对值，即，|N1-N2|，该绝对值即为方波信号高电平持续的时长。

例如，若每增加一个脉冲数，片盒移动0.01mm，并且发送脉冲信号的速度为每秒2000个脉冲数，则片盒的移动速度即为预设距离(0.01mm)与发送脉冲信号的速度(每秒2000个脉冲数)的乘积，等于每秒20毫米。当片盒以每秒20毫米自下而上运动时，对于厚度为8mm的托盘，其经过发射端和接收端之间，并阻挡发射端朝向接收端发射的光线的时间(即，方波信号高电平持续的时长)的计算公式如下：

T＝B/V

其中，T为方波信号高电平持续的时长；B为托盘的厚度；V为片盒的移动速度。若托盘的厚度B为8mm，片盒的移动速度为每秒20毫米，则方波信号高电平持续的时长为400毫秒。该时长为托盘正确的处于槽位中时，方波信号高电平持续的时长。考虑到实际应用中误差的存在，可以设定一个安全的阈值范围，例如[380ms，420ms]，在这种情况下，若方波信号高电平持续的时长大于等于380ms，且小于等于420ms，则确定托盘未出现搭边情况。若方波信号高电平持续的时长大于420ms，则确定托盘存在搭边情况。若方波信号高电平持续的时长小于380ms，则确定方波信号存在扰动。

在正式检测托盘是否搭边之前，可以预先进行一次校准扫描，并据此设定上述阈值范围。具体步骤为：

1、仅在片盒的其中一个槽位放置有托盘，其余槽位均空置。例如，在自下而上第二个槽位中放置有托盘。

2、在片盒上升的过程中，扫描片盒的各个槽位，并发出方波信号，该方波信号在探测到托盘时为高电平，在未探测到托盘时为低电平。由于片盒中仅有一个槽位放置有托盘，因此，方波信号仅具有一个高电平。

3、捕捉该高电平的上升沿和下降沿，并分别读取和保存上升沿和下降沿各自发生的时刻所对应的脉冲数；

4、计算上升沿和下降沿发生的时刻所对应的脉冲数之差的绝对值，该绝对值即为＝方波信号高电平持续的时长；

5、根据方波信号高电平持续的时长和实际误差设定上述阈值范围。另外，可以将上述上升沿和下降沿各自发生的时刻所对应的脉冲数保存，以用作后续正式扫描时的校准值。在进行正式扫描时，通过将当前脉冲值与该校准值进行比较，来判断相应的槽位是否存在托盘。

在本实施例中，利用控制单元发送脉冲信号控制伺服电机驱动片盒上升或下降。具体地，图5为利用脉冲信号控制片盒移动的原理框图。请参阅图5，控制单元包括PLC和伺服驱动器，其中，PLC用于向伺服驱动器发送脉冲信号和电机旋转方向；伺服驱动器每收到由PLC发送的一个脉冲数，就会驱动伺服电机旋转一个固定角度，该固定角度与片盒单次移动的预设距离相对应，从而驱动片盒在竖直方向上移动一个预设距离。

下面对本发明提供的检测托盘是否搭边的方法的一个具体实施例进行详细描述。图6为本发明一个实施例提供的检测托盘是否搭边的方法的流程框图。请参阅图6，检测托盘是否搭边的方法包括以下步骤：

步骤1，PLC向伺服驱动器发送脉冲信号和电机旋转方向；伺服驱动器每收到由PLC发送的一个脉冲数，就会驱动伺服电机旋转一个固定角度，从而驱动片盒自下而上移动一个预设距离；同时，在片盒上升的过程中，利用对射传感器扫描片盒的各个槽位。

步骤2，检测方波信号高电平持续的时长，并判断该时长是否小于400ms，若是，则返回步骤1；若否，则进入步骤3。

步骤3，判断方波信号高电平持续的时长是否大于400ms，若是，则确定托盘存在搭边问题；若否，则进入步骤4。

步骤4，读取PLC当前发出的脉冲值。

步骤5，判断该脉冲值是否在第n槽位扫描校准区间内，若否，则确定信号存在干扰；若是，则进入步骤6。

步骤6，确定第n槽位有片，且不存在搭边问题。

步骤7，判断片盒是否运动至扫描结束位置，即，所有的槽位均被扫描，若是，则结束；若否，返回步骤1。

综上所述，本发明提供的检测托盘是否搭边的方法，其通过检测方波信号高电平持续的时长，并判断该时长是否超出预设的阈值范围来确定托盘是否搭边，或者为信号扰动，即：若未超出预设的阈值范围，则确定托盘未搭边；若大于阈值范围，则确定托盘搭边；若小于阈值范围，则确定为信号扰动。这样，不仅可以准确地判断槽位是否存在托盘，而不会受到信号扰动的影响，而且还可以判断出托盘是否存在搭边的问题。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种检测托盘是否搭边的方法，所述托盘为多个，且一一对应地放置在可升降的片盒的多个槽位中，所述多个槽位沿竖直方向间隔设置；其特征在于，包括以下步骤：

在所述片盒上升的过程中，扫描所述片盒的各个槽位，并发出方波信号，所述方波信号在探测到所述托盘时为高电平，在未探测到所述托盘时为低电平；

检测所述方波信号高电平持续的时长，并判断该时长是否超出预设的阈值范围，若否，则确定所述托盘未搭边；若大于所述阈值范围，则确定所述托盘搭边；若小于所述阈值范围，则确定为信号扰动。

2.根据权利要求1所述的检测托盘是否搭边的方法，其特征在于，利用脉冲信号控制所述片盒移动，且每增加一个脉冲数，所述片盒移动预设距离。

3.根据权利要求2所述的检测托盘是否搭边的方法，其特征在于，检测所述方波信号相邻的上升沿和下降沿，并分别读取和保存所述上升沿和下降沿各自发生的时刻所对应的脉冲数；

计算所述上升沿和下降沿发生的时刻所对应的脉冲数之差的绝对值，即得出所述方波信号高电平持续的时长。

4.根据权利要求3所述的检测托盘是否搭边的方法，其特征在于，所述预设距离为0.01mm。

5.根据权利要求4所述的检测托盘是否搭边的方法，其特征在于，发送所述脉冲信号的速度为每秒2000个脉冲数。

6.根据权利要求5所述的检测托盘是否搭边的方法，其特征在于，所述阈值范围为[380ms，420ms]。

7.根据权利要求1所述的检测托盘是否搭边的方法，其特征在于，利用对射传感器扫描各个槽位上的托盘，并发出方波信号；

所述对射传感器包括相对设置在所述片盒两侧的发射端和接收端，所述发射端用于向所述接收端发送光信号；所述接收端用于接收所述光信号。

8.根据权利要求2所述的检测托盘是否搭边的方法，其特征在于，利用伺服电机驱动所述片盒上升或下降；

通过向所述伺服电机发送脉冲信号和电机旋转方向，控制所述伺服电机旋转一个固定角度，以驱动所述片盒移动所述预设距离。

9.根据权利要求1所述的检测托盘是否搭边的方法，其特征在于，所述阈值范围的设定步骤为：

仅在所述片盒的其中一个槽位放置有所述托盘；

在所述片盒上升的过程中，扫描所述片盒的各个槽位，并发出方波信号，所述方波信号在探测到所述托盘时为高电平，在未探测到所述托盘时为低电平；

检测所述方波信号相邻的上升沿和下降沿，并分别读取和保存所述上升沿和下降沿各自发生的时刻所对应的脉冲数；

计算所述上升沿和下降沿发生的时刻所对应的脉冲数之差的绝对值，所述绝对值即为所述方波信号高电平持续的时长；

根据所述方波信号高电平持续的时长设定所述阈值范围。