CN114972505A - 一种位置识别系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种位置识别系统，用于识别晶圆盒载盘的三维坐标信息，晶圆盒载盘为多个并设置于晶圆盒存储架中，位置识别系统包括：对应设置于每个晶圆盒载盘定位标志和识别标志；摄像装置，用于拍摄记载有定位标志的定位图像和记载有识别标志的识别图像；处理器通讯连接摄像装置的处理器，用于：获取定位图像，基于定位图像识别晶圆盒载盘的偏转角度，获取偏转角度小于预设数值的晶圆盒载盘对应的识别图像，根据识别图像确定晶圆盒载盘的编号信息和三维坐标信息。通过判断晶圆盒载盘是否处于水平状态，然后获取水平的晶圆盒载盘的编号信息和三维坐标信息，为后续堆垛作业提供作业参数，保障堆垛作业安全和晶圆盒储存安全。

Description

一种位置识别系统

技术领域

本说明书涉及半导体生产中的晶圆传输存储设备，具体涉及一种位置识别系统。

背景技术

在晶圆的生产过程中，需要专门的晶圆盒的储存装置，例如在机台附近设置的缓存区域，该些储存区域一般采用晶圆盒储存架来实现储存功能。晶圆盒储存架设置有多个晶圆盒载盘，便于自动堆垛装置放置晶圆盒。

在使用过程，由于重力沉降、安装或维护、堆垛过程中的碰撞等原因，晶圆盒载盘可能发生歪斜，然而晶圆盒中放置有数十片晶圆，如果发生意外坠落的现象，将会造成重大的损失。因此，需要一种晶圆盒载盘使用的位置识别系统，能够判断晶圆盒载盘是否处于水平状态，并且获取圆盒载盘的三维坐标信息，以便于晶圆盒的自动堆垛作业。

发明内容

鉴于现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种位置识别系统，能够判断晶圆盒载盘的水平状态，并获取水平的晶圆盒载盘的位置信息和编号信息，为后续堆垛作业提供作业参数，保障堆垛作业安全和储存安全。

本说明书实施例提供以下技术方案：

一种位置识别系统，用于识别晶圆盒载盘的三维坐标信息，所述晶圆盒载盘为多个并设置于晶圆盒存储架中，所述位置识别系统包括：

多个定位标志和多个识别标志，所述定位标志和所述识别标志对应设置于每个所述晶圆盒载盘；

摄像装置，用于：

拍摄所述定位标志以生成定位图像，以及拍摄所述识别标志以生成识别图像；

处理器，所述处理器通讯连接所述摄像装置，用于：

获取所述定位图像，基于所述定位图像识别晶圆盒载盘的偏转角度，获取所述偏转角度小于预设数值的所述晶圆盒载盘对应的所述识别图像，根据所述识别图像确定所述晶圆盒载盘的编号信息和三维坐标信息。

在上述方案中，首先根据摄像装置拍摄的定位图像，由处理器判断晶圆盒载盘的水平状态是否符合预设标准，然后处理器获取摄像装置拍摄的识别图像，确定晶圆盒载盘的编号信息和三维坐标信息，为后续堆垛作业提供作业参数，避免了堆垛作业将晶圆盒放置于歪斜的晶圆盒载盘上的风险，保障堆垛作业安全和晶圆盒储存安全。

本说明书实施例还提供一种方案，所述定位标志设置于所述晶圆盒载盘的承载面；

和/或，所述识别标志设置于所述晶圆盒载盘的外侧面。

本说明书实施例还提供一种方案，所述定位标志包括多条直线段和/或多条曲线段。

本说明书实施例还提供一种方案，所述摄像装置设置于堆垛机械臂的末端，所述堆垛机械臂用于向所述晶圆盒载盘放置晶圆盒。

本说明书实施例还提供一种方案，所述摄像装置包括第一摄像装置和第二摄像装置，所述第一摄像装置设置于所述末端的下侧端面，所述第二摄像装置设置于所述末端的上侧端面。

本说明书实施例还提供一种方案，所述摄像装置包括高速相机。

本说明书实施例还提供一种方案，所述摄像装置还包括光源，所述光源用于向所述定位标志和/或所述识别标志提供照明。

本说明书实施例还提供一种方案，所述位置识别系统还包括数据存储模块，所述数据存储模块用于存储所述晶圆盒载盘的偏转角度信息、编号信息和三维坐标信息中的任意一种或组合。

本说明书实施例还提供一种方案，所述位置识别系统还包括计算模块，所述计算模块用于根据第一晶圆盒载盘和第二晶圆盒载盘的三维坐标信息计算第三晶圆盒载盘的三维坐标数据；

其中，所述第一晶圆盒载盘、所述第二晶圆盒载盘和所述第三晶圆盒载盘呈直线结构，所述第一晶圆盒载盘位于所述直线结构的起点，所述第二晶圆盒载盘位于所述第一晶圆盒载盘的相邻位置，所述第三晶圆载盘位于所述直线结构的其余位置。

本说明书实施例还提供一种方案，所述位置识别系统还包括报警模块，所述报警模块用于：

获取每个晶圆盒载盘的偏转角度；当偏转角度大于等于预设数值时，输出报警信号，其中所述报警信号包括所述晶圆盒载盘的编号信息。

与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：通过在每个晶圆盒载盘设置定位标志和识别标志，采用摄像装置拍摄包含定位标志的人定位图像，以及包含识别标志的识别图像，处理器首先根据定位图像识别晶圆盒载盘的偏转角度，对于偏转角度小于预设数值的晶圆盒载盘，即符合水平状态要求的晶圆盒载盘，处理器获取对应的识别图形，并获取识别图像中的编号信息和三维坐标信息，为后续堆垛作业提供作业参数，避免了堆垛作业将晶圆盒放置于歪斜的晶圆盒载盘上的风险，保障堆垛作业安全和晶圆盒储存安全。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是一种晶圆盒储存架内部结构的正视示意图；

图2是一种晶圆盒储存架内部结构的俯视示意图；

图3是一种晶圆盒储存架内部结构的立体示意图；

图4是一种堆垛机械臂结构的立体示意图；

图5是一种计算模块的晶圆盒载盘编号的示意图；

图6是一种计算模块的晶圆盒载盘坐标信息的示意图；

其中，1、晶圆盒储存架，11、晶圆盒载盘，12、定位标志，13、识别标志，2、堆垛机械臂，21、第一摄像装置，22、第二摄像装置。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目和方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

需要理解的是，“部件A与部件B的连接”是指部件A直接与部件B接触连接，或者部件A通过其他部件与部件B进行间接连接。本说明书的示例实施例中所描述的“上”、“下”、“内”、“外”、“侧”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本说明书的示例实施例的限定。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

在晶圆的生产过程中，多片晶圆装载在晶圆盒中，进行移动和周转。在移动和周转的过程中，需要设置专门的晶圆盒的储存装置，例如在机台附近设置的缓存区域，用于存放晶圆盒。该些储存区域一般采用晶圆盒储存架1(如图1所示)来实现储存功能。放置和取出晶圆盒的操作一般使用全自动的堆垛装置执行，晶圆盒储存架1内部一般设置有多个晶圆盒载盘11(如图1所示)，便于自动堆垛装置放置晶圆盒。在使用过程，由于自身重力沉降、安装松紧、堆垛装置的放置作业的原因，晶圆盒载盘11可能发生歪斜，而晶圆盒中放置有数十片晶圆，如果发生意外坠落的现象，将会造成重大的损失。因此，需要一种晶圆盒载盘11使用的位置识别系统，能够判断晶圆盒载盘11是否处于水平状态，并且获取圆盒载盘11的三维坐标信息，以便于自动堆垛作业。

本发明提出一种能够自动识别多个晶圆盒载盘11的三维坐标信息的位置识别系统，该位置识别系统首先识别各个晶圆盒载盘11的水平状态，对于水平状态符合要求的晶圆盒载盘11，识别该晶圆盒载盘11的三维位置信息和编号信息，为后续堆垛作业提供作业参数，即后续的堆垛作业仅将晶圆盒放置在水平的晶圆盒载盘11上，从而解决上述问题，保证堆垛作业安全和晶圆盒储存安全。

以下结合附图，说明本申请各实施例提供的技术方案。

一种位置识别系统，如图1至图3所示，用于识别晶圆盒载盘11的三维坐标信息，其中，晶圆盒载盘11为多个，并设置于晶圆盒存储架中。

所述位置识别系统包括：多个定位标志12和多个识别标志13、摄像装置和处理器。

如图1和图3所示，每个晶圆盒载盘11对应设置有一个定位标志12和一个识别标志13。

摄像装置，用于拍摄定位图像和识别图像，所述定位图像为记载有所述定位标志12的图像，所述识别图像为记载有所述识别标志13的图像。

拍摄装置与控制器之间采用通讯连接的方式传送定位图像和识别图像。

处理器(图中未示出)，用于获取所述定位图像，基于定位图像识别晶圆盒载盘11的偏转角度；以及，用于获取所述偏转角度小于预设数值的晶圆盒载盘11所对应的识别图像，根据该识别图像确定晶圆盒载盘11的编号信息和三维坐标信息。

所述位置识别系统执行如下的步骤：

摄像装置移动至预定的拍摄位置，拍摄定位图像和识别图像，定位图像中记载有定位标志12，识别图像中记载有识别标志13。

将所拍摄的定位图像通过无线传输或者有线传输发送至处理器。处理器中预设有图像匹配处理模块，图像匹配处理模块导入定位图像，将拍摄的定位图像与模块中预设的标准图像进行比较后，生成晶圆盒载盘11的偏转角度。

处理器判断偏转角度是否小于等于阈值，对于偏转角度符合阈值要求的晶圆盒载盘11，处理器获取该晶圆盒载盘11对应的识别图像。

处理器中还预设有三维重构模块、编号识别模块和信息汇总模块，其中，三维重构模块预设有晶圆盒载盘11的参考标尺参数。处理器执行下述作业：首先，三维重构模块导入识别图像，构建晶圆盒载盘11的三维模型，三维模型中包含识别标志13的位置参数，将位置参数与参考标尺参数比较，得到该晶圆盒载盘11的三维坐标信息；然后，编号识别模块导入识别图像，获取识别图像中的晶圆盒载盘11的编号信息。最后，编号信息与三维坐标信息导入信息汇总模块，建立包含编号信息与三维坐标信息的数据。该些数据可以作为后续堆垛作业的参数使用。

在其他一些实施方式中，也可以先识别晶圆盒载盘11的编号信息，然后再识别晶圆盒载盘11的三维坐标信息，其他相似的操作步骤，此处不再赘述。

还需要说明的是，摄像装置可以安装在晶圆盒存储架上，也可以安装在独立于晶圆盒存储架的外部设备上。优选的，摄像装置安装在一个可以移动的平台或底座上，以靠近定位标志12和识别标志13。

还需要说明的是，每个晶圆盒载盘11的定位标志12和识别标志13可以合并为一个标志，该合并的标志中包含定位图形信息和识别图形信息。

还需要说明的是，所述处理器可以是外部设备，如计算机、服务器、手机，也可以是内部设备，如安装于晶圆盒存储架或安装于码垛机的单片机。

在上述技术方案中，通过摄像装置拍摄的定位图像判断晶圆盒载盘11的水平状态是否符合预设标准，采集符合水平要求的晶圆盒载盘11的编号信息和三维坐标信息，为后续堆垛作业提供作业参数，使晶圆盒都能被放在水平的晶圆盒载盘11上，保障堆垛作业安全和晶圆盒储存安全。

在一些实施方式中，如图1至图3所示，定位标志12设置于晶圆盒载盘11的承载面，即设置于晶圆盒载盘11的上表面。

通过将定位标志12设置于晶圆盒载盘11的承载面，能够更加准确地表现晶圆盒载盘11的水平姿态。

在一些实施方式中，如图2所示，所述定位标志12包括多条直线段，或包括多条曲线段，或是多条直线段和多条曲线段的组合。

通过设置由多条直线段和/或多条曲线段组成的图形，可以更好的比较拍摄的定位图像和处理器中预设的标准图像，能够更方便地识别晶圆盒载盘11是否处于水平状态。

在一些实施方式中，如图1至图3所示，识别标志13设置于晶圆盒载盘11的外侧面，即设置于朝向晶圆盒存储架前方的表面。

通过将识别标志13设置于晶圆盒载盘11的外侧面，能够更加方便地识别晶圆盒载盘11的编号。

在一些实施方式中，如图4所示，摄像装置设置于堆垛机械臂2的末端，所述堆垛机械臂2用于向所述晶圆盒载盘11放置晶圆盒。

通过将摄像装置设置于堆垛机械臂2的末端，摄像装置可以跟随堆垛机械2臂进行灵活的移动，方便地接近各个晶圆盒载盘11，完成定位图像和识别图像的拍摄，并且，晶圆盒载盘11的位置识别工作与晶圆盘的码垛动作结合，有利于提高码垛作业的精度。

在一些实施方式中，如图4所示，摄像装置包括第一摄像装置21和第二摄像装置22，所述第一摄像装置21设置于堆垛机械臂2末端的下侧端面，从而能够更好地拍摄设置于晶圆盒载盘11的上表面的定位标志12；所述第二摄像装置22设置于所述末端的上侧端面，从而能够更好地拍摄设置于晶圆盒载盘11的外侧面的识别标志13。

在一些实施方式中，摄像装置为高速相机。

需要说明的是，高速相机拍摄的定位图像和识别图像可以为一幅也可以为多幅。

在一些实施方式中，摄像装置还包括光源，所述光源能够同时照射定位标志12和识别标志13；或者，所述光源能够分别照射定位标志12和识别标志13。

优选的，光源设置在摄像装置附近。更优选的，光源的照射角度与摄像装置的拍摄角度相同。

在一些实施方式中，位置识别系统还包括数据存储模块，所述数据存储模块可以设置在处理器中，也可以是独立的存储单元并与处理器通讯连接，用来储存晶圆盒载盘11的偏转角度信息、编号信息和三维坐标信息的至少一种数据，或者任意两种或两种以上的数据组合，该些数据或数据组合可以传送至堆垛机(如堆垛机械臂)的控制装置，以提供码垛操作的作业参数，进行后续的自动码垛作业。

在一些实施方式中，位置识别系统还包括计算模块，所述计算模块可以设置在处理器中；也可以设置在独立于处理器的存储介质中，并可以被处理器调用。计算模块用于根据第一晶圆盒载盘11和第二晶圆盒载盘11的三维坐标信息计算第三晶圆盒载盘11的三维坐标数据，其中第一晶圆盒载盘11、第二晶圆盒载盘11和第三晶圆盒载盘11呈直线排布，第一晶圆盒载盘11位于所述直线结构的起点，即直线结构的一侧端点位置，第二晶圆盒载盘11位于所述第一晶圆盒载盘11的相邻位置，第三晶圆载盘位于所述直线结构的其余位置。

如图5所示的数据单元为例，每个数据单元以5位数字表示，其中，前两位数字表示晶圆盒存储架的编号，第三位数字表示晶圆盒载盘在晶圆盒存储架中的列号，最后两位数字表示晶圆盒载盘在晶圆盒存储架中的行号。例如“10101”表示位于1号晶圆盒存储架第1列第1行位置的晶圆盒载盘。

所述计算模块获取晶圆盒载盘初始位置数据执行如下步骤：

载入第一晶圆盒载盘的三维坐标信息和第二晶圆盒载盘的三维坐标信息；

计算第一晶圆盒载盘与第二晶圆盒载盘的三维坐标差；

根据所述三维坐标差和第三晶圆盒载盘的编号，计算第三晶圆盒载盘的三维坐标数据。

具体的，如图6中的“初始数据”所示，图中“10101～10109”依次排列的9个晶圆盒载盘11沿晶圆盒存储架的高度方向设置。所述计算模块根据“10101”和“10102”的三维坐标数据计算的所述两个晶圆盒载盘之间的三维坐标差。当计算其他晶圆盒载盘的坐标数据时，以“10104”为例，所述计算模块根据该“10104”晶圆盒载盘的编号计算与“10102”的编号差，得到编号差为2，并根据三维坐标差(100，0，120)计算得到“10104”三维坐标数据为(300，0，360)。本实例中，X轴为晶圆盒存储架的正面从左至右的宽度方向，Y轴为晶圆盒存储架的深度方向，Z轴为晶圆盒存储架的高度方向。

在一些实施方式中，位置识别系统还包括周期模块，用于周期性校准晶圆盒载盘11，具体的，所述周期模块根据堆垛装置(如堆垛机械臂)的实际运行距离，更新所对应的载盘晶圆盒载盘11的实际坐标位置，如图6所示“周期性校准(1)”，以提供定期载盘维护数据，或更新晶圆盒载盘11的坐标位置至坐标数据库中。

在一些实施方式中，位置识别系统还包括报警模块，所述报警模块可以设置在处理器中；也可以设置在独立于处理器的存储介质中，并可以被处理器调用。

所述报警模块被设置成：获取每个晶圆盒载盘11的偏转角度；当偏转角度大于等于预设数值时，输出报警信号，所述报警信号包括所述晶圆盒载盘11的编号信息。所述报警信号传送至控制系统，由控制系统控制显示装置显示警报信号中的晶圆盒载盘11的编号信息。其中显示装置可以安装在晶圆盒存储架上，也可以是其他终端设备，如手机、台式电脑、PDA。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例侧重说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于后面说明的方法实施例而言，由于其与系统是对应的，描述比较简单，相关之处参见系统实施例的部分说明即可。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种位置识别系统，用于识别晶圆盒载盘的三维坐标信息，所述晶圆盒载盘为多个并设置于晶圆盒存储架中，其特征在于，所述位置识别系统包括：

多个定位标志和多个识别标志，所述定位标志和所述识别标志对应设置于每个所述晶圆盒载盘；

摄像装置，用于：

拍摄所述定位标志以生成定位图像，以及拍摄所述识别标志以生成识别图像；

处理器，所述处理器与所述摄像装置通讯连接，用于：

获取所述定位图像，基于所述定位图像识别晶圆盒载盘的偏转角度，获取所述偏转角度小于预设数值的所述晶圆盒载盘对应的所述识别图像，根据所述识别图像确定所述晶圆盒载盘的编号信息和三维坐标信息。

2.根据权利要求1所述的位置识别系统，其特征在于，所述定位标志设置于所述晶圆盒载盘的承载面上；

和/或，所述识别标志设置于所述晶圆盒载盘的外侧面。

3.根据权利要求1所述的位置识别系统，其特征在于，所述定位标志包括多条直线段和/或多条曲线段。

4.根据权利要求1所述的位置识别系统，其特征在于，所述摄像装置设置于堆垛机械臂的末端，所述堆垛机械臂用于向所述晶圆盒载盘放置晶圆盒。

5.根据权利要求4所述的位置识别系统，其特征在于，所述摄像装置包括第一摄像装置和第二摄像装置，所述第一摄像装置设置于所述末端的下侧端面，所述第二摄像装置设置于所述末端的上侧端面。

6.根据权利要求1所述的位置识别系统，其特征在于，所述摄像装置包括高速相机。

7.根据权利要求1所述的位置识别系统，其特征在于，所述摄像装置还包括光源，所述光源用于向所述定位标志和/或所述识别标志提供照明。

8.根据权利要求1所述的位置识别系统，其特征在于，所述位置识别系统还包括数据存储模块，所述数据存储模块用于存储所述晶圆盒载盘的偏转角度信息、编号信息和三维坐标信息中的任意一种或组合。

9.根据权利要求8所述的位置识别系统，其特征在于，所述位置识别系统还包括计算模块，所述计算模块用于根据第一晶圆盒载盘和第二晶圆盒载盘的三维坐标信息计算第三晶圆盒载盘的三维坐标数据；

其中，所述第一晶圆盒载盘、所述第二晶圆盒载盘和所述第三晶圆盒载盘呈直线结构，所述第一晶圆盒载盘位于所述直线结构的起点，所述第二晶圆盒载盘位于所述第一晶圆盒载盘的相邻位置，所述第三晶圆载盘位于所述直线结构的其余位置。

10.根据权利要求1所述的位置识别系统，其特征在于，所述位置识别系统还包括报警模块，所述报警模块用于：

获取每个晶圆盒载盘的偏转角度；当偏转角度大于等于预设数值时，输出报警信号，其中所述报警信号包括所述晶圆盒载盘的编号信息。

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