CN116741685B - 一种晶圆安全传输控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种晶圆安全传输控制方法及系统，方法包括：对晶圆传输过程中转动关节的位姿角度，移动关节的加速度进行实时提取并追踪，从而得到晶圆与末端执行器之间的实时摩擦力；通过分析晶圆与末端执行器之间的实时摩擦力，评估晶圆的滑移风险；将滑移风险的分析结果生成为反馈参数并反馈给运动控制模块，运动控制模块根据反馈参数发送运动控制命令来运行驱动机构；根据运动控制命令，及时调整转动关节的位姿角度以及移动关节的加速度使晶圆恢复运输稳定状态。克服了因发生滑移而脱落的安全问题，有效地降低晶圆传输过程中的滑落风险，实现安全传输。
Description
技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种晶圆安全传输控制方法及系统。
背景技术
电子信息产业的核心是集成电路，作为集成电路制造的原材料，晶圆特征尺寸越来越小，而每个晶圆的直径却越来越大以节省制造成本，因此电子信息产业越来越依赖机器人进行生产，晶圆传输机器人是用于工艺流程点之间转移晶圆的装备，其性能直接影响集成电路的生产质量与效率，针对晶圆传输机械手高精确度、高稳定性和高灵活性的要求，研究在高速运行条件下通过对机械手进行位姿调整以及加速度调节，来提高晶圆传输安全性。
基于加速度实时反馈和位姿调整的晶圆安全传输控制方法作为晶圆传输发展的必然趋势，目前仍处在探索阶段。当前，在半导体技术领域中，较多研究都在针对解决晶圆状态识别和提高传输效率等问题，很少有方法着眼于解决晶圆传输中的安全控制问题。
例如在公开号为CN113053773A的中国专利中公开了一种晶圆状态在线识别检测方法、装置及系统，其中晶圆状态在线识别检测方法包括：在晶圆盒的第一槽及最后一槽内各放有一片晶圆后，利用对射式激光传感器组获取第一槽中晶圆单片的上表面码盘值、下表面码盘值和最后一槽中晶圆单片的上表面码盘值、下表面码盘值；计算晶圆盒中每一槽中晶圆的上表面码盘值、下表面码盘值；计算出各槽单片阈值范围、跨片阈值范围、叠片阈值。提供了晶圆状态在线识别检测装置及计算机可读存储介质，降低了晶圆传输系统中机械手获取晶圆时的损坏概率。
又例如在公开号为CN113138586A 的中国专利中公开了一种晶圆自动化生产控制系统及方法，包括：控制模块、数据存储模块、通讯模块、检测模块、自动化设备平台和自动化设备；控制模块进行对自动化设备平台、数据存储模块、通讯模块和检测模块的控制；通讯模块进行对控制模块、数据存储模块、检测模块、自动化设备平台和自动化设备的数据传输；自动化设备平台进行接收指令对自动化设备进行起闭；自动化设备进行对晶元的各类生产操作；检测模块进行对自动化设备生产晶圆的过程和成品的检测；数据存储模块进行对自动化设备平台、检测模块的数据存储。该发明结构简单，操作方便，提高自动化监测效果和有效保证数据的安全性。
上述专利中均存在：在半导体技术领域中，较多研究都在针对解决晶圆状态识别和提高传输效率等问题，很少有方法着眼于解决晶圆传输中的安全控制问题。本发明以解决晶圆传输过程中晶圆滑移，脱落的安全风险为目标，基于加速度实时反馈和位姿调整，提出一种晶圆安全传输控制方法，克服了因发生滑移而脱落的安全问题，有效地降低晶圆传输过程中的滑落风险，实现安全传输。这种方法优点是简单易懂、可操作性好、精确性高、稳定性好、灵活性高，对于提高晶圆传输安全性具有重大现实意义。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种晶圆安全传输控制方法，并进一步提供一种能够运行并实现上述方法的晶圆安全传输控制系统，有效解决背景技术中提到的上述问题。
本发明的技术方案如下：
第一方面，提出一种晶圆安全传输控制方法，该方法包括如下步骤：
S1、对晶圆传输过程中转动关节的位姿角度，移动关节的加速度进行实时提取并追踪，从而得到晶圆与末端执行器之间的实时摩擦力；
S2、通过分析晶圆与末端执行器之间的实时摩擦力，评估晶圆的滑移风险；
S3、将滑移风险的分析结果生成为反馈参数并反馈给运动控制模块，运动控制模块根据反馈参数发送运动控制命令来运行驱动机构；
S4、根据运动控制命令，及时调整转动关节的位姿角度以及移动关节的加速度使晶圆恢复运输稳定状态。
本发明进一步的改进在于，所述S1中晶圆与末端执行器之间实时摩擦力的推导公式如下：
；
为晶圆与末端执行器凸点微结构间的摩擦力，/>为晶圆的质量，/>为移动关节的加速度，/>为重力加速度，/>为转动关节的位姿角度，/>为位姿角度的正弦值，为位姿角度的余弦值，/>为位姿角度的正切值。
本发明进一步的改进在于，所述S2中对晶圆传输滑移风险的判断包括以下具体步骤：
S21：根据库仑摩擦模型计算转动关节在不同位姿角度下晶圆与末端执行器之间的最大静摩擦力，公式如下：
；
为晶圆与末端执行器凸点微结构之间的摩擦系数，与凸点的材料相关；
S22：将S1中推算得到的摩擦力与最大静摩擦力/>进行数值比较，当且仅当/>小于/>时，判定晶圆传输状态为稳态，否则为失稳状态。
本发明进一步的改进在于，所述S22对摩擦力的数值比较包括以下具体步骤：
S221：当时，计算/>并将其与晶圆与末端执行器间可达到的最大静摩擦力/>进行比较，当/>小于/>时，判定晶圆传输状态为稳态，若/>达到最大静摩擦力/>，则判定晶圆为失稳状态，有滑移风险；
S222：当时，计算/>并将其与进行比较，当/>小于/>时，判定晶圆传输状态为稳态，若/>达到最大静摩擦力/>，则判定晶圆为失稳状态，有滑移风险。
本发明进一步的改进在于，所述S4中的转动关节位姿角度及移动关节加速度的调整采用同步控制法，调整位姿角度的同时，移动关节加速度/>同步调整至/>，其中，/>，/>分别为位姿角度调整后，移动关节能够达到的最大加速度和允许的最小加速度。
本发明进一步的改进在于，所述S4中的同步控制法包括以下具体步骤：
S41：计算转动关节位姿角为时，晶圆正常运输时移动关节能够达到的最大加速度/>和允许的最小加速度/>，公式如下：
；
；
由公式可知，当时，最大加速度/>和最小加速度/>均为单调的增函数；
S42：当晶圆传输状态判定为稳态时，则保持当前加速度和位姿角度/>不变继续传输；当晶圆传输状态判定为失稳状态时，同步调整转动关节位姿角度及移动关节加速度。
本发明进一步的改进在于，所述S42中同步调整转动关节位姿角度及移动关节加速度包括以下具体步骤：
S421：若此时，则减小位姿角度，将转动关节的位姿角度/>调整至/>，移动关节加速度同步调整至/>，/>为位姿角度/>时允许的最小加速度，为位姿角度/>时能够达到的最大加速度，并对晶圆与末端执行器之间的相对位移进行实时提取，判断位姿调整过程中晶圆是否发生滑移；
S422：若此时，则增大位姿角度，将转动关节的位姿角度/>调整至/>，移动关节加速度同步调整至/>，/>为位姿角度/>时允许的最小加速度，/>为位姿角度/>时能够达到的最大加速度，并对晶圆与末端执行器之间的相对位移进行实时提取，判断位姿调整过程中晶圆是否发生滑移。
本发明进一步的改进在于，所述S421和S422中对位姿调整过程中晶圆是否发生滑移的判断方法为：通过判断晶圆与末端执行器整体的质心变化来识别相对位移，当晶圆与末端执行器之间没有相对滑动时，此时质心会沿着既定轨迹变化，相对位移为0，为稳态；当整体质心偏离既定轨迹时，晶圆开始出现滑移，为失稳状态。
第二方面，提出一种晶圆安全传输控制系统，该系统包括：
采集演算模块、数据分析模块、运动控制模块、执行模块；
所述采集演算模块，用于对晶圆传输过程中转动关节的位姿角度，移动关节的加速度进行实时提取并追踪，从而得到晶圆与末端执行器之间的实时摩擦力；
所述数据分析模块，用于通过分析晶圆与末端执行器之间的实时摩擦力，评估晶圆的滑移风险；
所述运动控制模块，用于根据数据分析模块得到的分析结果和反馈的参数，发送运动控制命令来驱动电机；
所述执行模块，用于晶圆传输机械手根据接受的运动控制命令，及时调整移动关节的加速度以及转动关节的位姿角度使晶圆恢复运输稳定状态。
本发明的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时，实现上述任一项所述的一种晶圆安全传输控制方法。
本发明的技术效果如下：
构建了一种晶圆安全传输控制方法，克服了因发生滑移而脱落的安全问题，有效地降低晶圆传输过程中的滑落风险，实现安全传输。这种方法对数据实时采集并追踪，晶圆的传输过程采用摩擦力判定稳定性，位姿角度调整过程采用质心轨迹判定位移，因而可操作性好、精确性高、稳定性好、灵活性高，对于提高晶圆传输安全性具有重大现实意义。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例的一种晶圆安全传输控制方法的流程示意图；
图2为本发明实施例的一种晶圆安全传输控制方法的晶圆受力分析示意图；
图3为本发明实施例的一种晶圆安全传输控制方法的详细步骤示意图；
图4为本发明实施例的一种晶圆安全传输控制系统的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本实施例提出了一种晶圆安全传输控制方法，以解决晶圆传输过程中晶圆发生滑移而脱落损坏的问题作为目标，构建了一种可实现对传输过程中晶圆滑移问题进行处理的模型系统，在保证晶圆传输效率的同时，克服了因发生滑移而脱落的安全问题，可实现有效地降低晶圆传输过程中的滑落风险，这种方法优点是简单易懂、可操作性好、精确性高、稳定性好、灵活性高，对于提高晶圆传输安全性具有重大现实意义。
具体的，如图1和图3所示，本实施例提出的晶圆安全传输控制方法包括以下具体步骤：
S1、对晶圆传输过程中转动关节的位姿角度，移动关节的加速度进行实时提取并追踪，从而推算得到该时刻下晶圆与末端执行器之间的摩擦力；
晶圆的承载方式是晶圆传输的核心内容之一，与晶圆直接接触的末端执行器是承载晶圆核心部件，目前承载晶圆主要有凸点式和边缘接触式两种，边缘接触式末端执行器，由于其结构设计为圆弧形的曲面接触方式，只能传输指定尺寸的晶圆。而凸点式晶圆传输末端执行器适用于不同尺寸的晶圆传输，而且适用越来越广泛。微结构凸点式末端执行器有效的减小了与晶圆接触面积，避免过多接触而造成划伤，因此本实施例中的末端执行器采用凸点接触式，S1的具体实现如下：
1）记录晶圆传输过程中某一时刻转动关节的位姿角度，移动关节的加速度/>，由于此时晶圆与末端执行器并未发生相对滑动，此时刻的晶圆为稳定传输状态，加速度为，晶圆表面与水平方向的夹角为/>；
2）对晶圆进行受力分析，如图2所示，并结合牛顿第二运动定律，此时晶圆受竖直向下的重力、垂直于接触面的支持力和平行于接触面的静摩擦力，由支持力和静摩擦力在水平方向上分力的合力来提供加速度，推导出晶圆与末端执行器之间的静摩擦力公式为：
其中，为晶圆与末端执行器凸点微结构间的摩擦力，/>为晶圆的质量，/>为移动关节的加速度，/>为重力加速度，/>为转动关节的位姿角度，/>为位姿角度的正弦值，/>为位姿角度的余弦值，/>为位姿角度的正切值。
由公式可知，当时，摩擦力的方向沿接触面向下，当/>时，摩擦力的方向沿接触面向上。
S2、将得到的数据进行数据分析，通过分析传输过程中晶圆与末端执行器之间的摩擦力来判断晶圆在设定的下一时刻内是否有滑移的风险；
当晶圆与末端执行器之间的摩擦力为静摩擦力时，晶圆与末端执行器之间并无相对滑动，可保证安全传输不滑移，由库仑摩擦模型可知，晶圆滑动时滑动摩擦力的大小就等于最大静摩擦力，当达到最大静摩擦力时，将无法通过库仑摩擦模型来判断晶圆与末端执行器之间是否发生了相对滑动，因此可将最大静摩擦力/>作为临界值，当/>小于/>时，判定晶圆为稳定传输状态，其中，库仑摩擦模型计算最大静摩擦力的公式为：
为晶圆与末端执行器凸点微结构之间的摩擦系数，与凸点微结构的材料相关，在本实施例中微结构接触材料选取典型的橡胶材料，查阅资料得到晶圆与橡胶材料的摩擦系数/>为0.29，/>为晶圆对接触面的正压力。
在本实施例中，S2的具体实现步骤如下：
S21：根据库仑摩擦模型结合受力分析及牛顿第二运动定律，计算转动关节在不同位姿角度下晶圆与末端执行器之间的最大静摩擦力，公式如下：
由公式可知，当时，摩擦力的方向沿接触面向下，最大静摩擦力的大小为/>；当/>时，摩擦力的方向沿接触面向上，最大静摩擦力的大小为/>；
S22：将S1中推算得到的摩擦力与最大静摩擦力/>进行数值比较，当且仅当/>小于/>时，判定晶圆传输状态为稳态，否则为失稳状态，其中，对摩擦力的数值比较包括以下具体步骤：
S221）当时，计算/>并将其与晶圆与末端执行器间可达到的最大静摩擦力/>进行比较，当/>小于/>时，判定晶圆传输状态为稳态，若/>达到最大静摩擦力/>，则判定晶圆为失稳状态，有滑移风险；
S222)当时，计算/>并将其与进行比较，当/>小于/>时，判定晶圆传输状态为稳态，若/>达到最大静摩擦力/>，则判定晶圆为失稳状态，有滑移风险。
S3、将滑移风险的分析结果生成为反馈参数并反馈给运动控制模块，运动控制模块根据反馈参数发送运动控制命令来运行驱动机构；
根据所述的分析结果及时发送控制命令来运行驱动机构，当晶圆传输状态被判定为稳态时，发送控制命令“Y”，当晶圆的运输状态被判定为失稳状态时，则发送控制命令“N”。
S4、根据运动控制命令，及时调整转动关节的位姿角度以及移动关节的加速度使晶圆恢复运输稳定状态。
晶圆传输平台包含两个自由度，在位姿调整的过程中，移动关节与转动关节相互耦合。为了保证晶圆的平稳传输，移动关节的最大加速度和最小加速度均受到转动关节的运动影响，需要考虑两者之间的关系，因此在本实施例中，转动关节的位姿角度以及移动关节的加速度调整采用同步控制法。
当转动关节为某一个位姿角度时，如果摩擦力的方向沿接触面向下且达到最大静摩擦力/>，由受力分析可知，此时晶圆传输加速度为该位姿角度/>下的最大值，记为/>，如果摩擦力的方向沿接触面向上且达到最大静摩擦力，此时晶圆传输加速度为该位姿角度/>下的最小值，记为/>，因此位姿角度/>下晶圆传输的加速度存在一安全区间，为/>，当加速度超出此区间，晶圆传输将失去稳定性。
在本实施例中，S4的具体实现步骤如下：
S41：计算转动关节位姿角为时，晶圆正常运输时移动关节能够达到的最大加速度/>和允许的最小加速度/>，公式如下：
，
，
由上述两式可知，和/>均为随位姿角度/>变化的变量；
S42：当晶圆传输状态判定为稳态时，则保持当前加速度和位姿角度/>不变继续传输；当晶圆传输状态判定为失稳状态时，包括以下具体步骤：
S421：若此时，则减小位姿角度，将转动关节的位姿角度/>调整至/>，移动关节加速度同步调整至/>，/>为位姿角度/>时允许的最小加速度，为位姿角度/>时能够达到的最大加速度，并对晶圆与末端执行器之间的相对位移进行实时提取，判断位姿调整过程中晶圆是否发生滑移；
S422：若此时，则增大位姿角度，将转动关节的位姿角度/>调整至/>，移动关节加速度同步调整至/>，/>为位姿角度/>时允许的最小加速度，/>为位姿角度/>时能够达到的最大加速度，并对晶圆与末端执行器之间的相对位移进行实时提取，判断位姿调整过程中晶圆是否发生滑移。
其中，对位姿调整过程中晶圆是否发生滑移的判断方法为：通过判断晶圆与末端执行器整体的质心变化来识别相对位移，当晶圆与末端执行器之间没有相对滑动时，此时质心会沿着既定轨迹变化，相对位移为0，为稳态；当整体质心偏离既定轨迹时，晶圆开始出现滑移，为失稳状态。
实施例2
本实施例提出了一种晶圆安全传输控制系统，见图4所示，包括：采集演算模块、数据分析模块、运动控制模块、执行模块；
所述采集演算模块用于对晶圆传输过程中转动关节的位姿角度，移动关节的加速度进行实时提取并追踪，从而得到晶圆与末端执行器之间的实时摩擦力；
在本实施例中，晶圆的承载方式是晶圆传输的核心内容之一，与晶圆直接接触的末端执行器是承载晶圆核心部件，目前承载晶圆主要有凸点式和边缘接触式两种，其中，凸点式晶圆传输末端执行器适用于不同尺寸的晶圆传输，而且适用越来越广泛，微结构凸点式末端执行器有效的减小了与晶圆接触面积，避免过多接触而造成划伤，因此末端执行器采用凸点接触式，具体实现步骤为：首先记录下晶圆传输过程中某一时刻转动关节的位姿角度，移动关节的加速度/>，由于此时晶圆与末端执行器并未发生相对滑动，此时刻的晶圆为稳定传输状态，加速度为/>，晶圆表面与水平方向的夹角为/>；然后对晶圆进行受力分析，并结合牛顿第二运动定律，此时晶圆受竖直向下的重力、垂直于接触面的支持力和平行于接触面的静摩擦力，由支持力和静摩擦力在水平方向上分力的合力来提供加速度，最后推算出晶圆与末端执行器之间的静摩擦力公式为：
其中，为晶圆与末端执行器凸点微结构间的摩擦力，/>为晶圆的质量，/>为移动关节的加速度，/>为重力加速度，/>为转动关节的位姿角度，/>为位姿角度的正弦值，/>为位姿角度的余弦值，/>为位姿角度的正切值。
所述数据分析模块用于通过分析晶圆与末端执行器之间的实时摩擦力，评估晶圆的滑移风险；
在本实施例中，当晶圆与末端执行器之间的摩擦力为静摩擦力时，晶圆与末端执行器之间并无相对滑动，可保证安全传输不滑移，由库仑摩擦模型可知，晶圆滑动时滑动摩擦力的大小就等于最大静摩擦力，当达到最大静摩擦力时，将无法通过库仑摩擦模型来判断晶圆与末端执行器之间是否发生了相对滑动，因此可将最大静摩擦力/>作为临界值，当/>小于/>时，判定晶圆为稳定传输状态，其中，库仑摩擦模型计算最大静摩擦力的公式为：
为晶圆与末端执行器凸点微结构之间的摩擦系数，与凸点微结构的材料相关，在本实施例中微结构接触材料选取典型的橡胶材料，查阅资料得到晶圆与橡胶材料的摩擦系数/>为0.29，/>为晶圆对接触面的正压力。
本实施例的具体实现步骤为：首先根据库仑摩擦模型结合受力分析及牛顿第二运动定律，计算转动关节在不同位姿角度下晶圆与末端执行器之间的最大静摩擦力，公式如下：
由公式可知，当时，摩擦力的方向沿接触面向下，最大静摩擦力的大小为/>；当/>时，摩擦力的方向沿接触面向上，最大静摩擦力的大小为/>；
然后将推算得到的摩擦力与最大静摩擦力/>进行数值比较，具体方法如下：当/>时，计算/>并将其与晶圆与末端执行器间可达到的最大静摩擦力/>进行比较，当/>小于/>时，判定晶圆传输状态为稳态，若/>达到最大静摩擦力/>，则判定晶圆为失稳状态，有滑移风险；当时，计算/>并将其与/>进行比较，当/>小于/>时，判定晶圆传输状态为稳态，若/>达到最大静摩擦力/>，则判定晶圆为失稳状态，有滑移风险。
所述运动控制模块用于根据数据分析模块得到的分析结果和反馈的参数，发送运动控制命令来驱动电机；
在本实施例中，根据所述的分析结果及时发送控制命令来运行驱动机构，当晶圆传输状态被判定为稳态时，发送控制命令“Y”，当晶圆的运输状态被判定为失稳状态时，则发送控制命令“N”。
所述执行模块用于晶圆传输机械手根据接受的运动控制命令，及时调整移动关节的加速度以及转动关节的位姿角度使晶圆恢复运输稳定状态。
在本实施例中，晶圆传输平台包含两个自由度，在位姿调整的过程中，移动关节与转动关节相互耦合。为了保证晶圆的平稳传输，移动关节的最大加速度和最小加速度均受到转动关节的运动影响，需要考虑两者之间的关系，因此在本实施例中，转动关节的位姿角度以及移动关节的加速度调整采用同步控制法。当转动关节为某一个位姿角度时，如果摩擦力的方向沿接触面向下且达到最大静摩擦力/>，由受力分析可知，此时晶圆传输加速度为该位姿角度/>下的最大值，记为/>，如果摩擦力的方向沿接触面向上且达到最大静摩擦力/>，此时晶圆传输加速度为该位姿角度/>下的最小值，记为/>，因此位姿角度/>下晶圆传输的加速度存在一安全区间，为，当加速度超出此区间，晶圆传输将失去稳定性。
在本实施例中，具体实现步骤为：首先，计算转动关节位姿角为时，晶圆正常运输时移动关节能够达到的最大加速度/>和允许的最小加速度/>，公式如下：
，
，
由上述两式可知，和/>均为随位姿角度/>变化的变量。
然后，当晶圆传输状态判定为稳态时，则保持当前加速度和位姿角度/>不变继续传输；当晶圆传输状态判定为失稳状态时，若此时/>，则减小位姿角度，将转动关节的位姿角度/>调整至/>，移动关节加速度同步调整至/>，/>为位姿角度时允许的最小加速度，/>为位姿角度/>时能够达到的最大加速度；若此时，则增大位姿角度，将转动关节的位姿角度/>调整至/>，移动关节的加速度同步调整至/>，/>为位姿角度/>时允许的最小加速度，/>为位姿角度/>时能够达到的最大加速度，并对晶圆与末端执行器之间的相对位移进行实时提取，判断位姿调整过程中晶圆是否发生滑移。
其中，对位姿调整过程中晶圆是否发生滑移的判断方法为：通过判断晶圆与末端执行器整体的质心变化来识别相对位移，当晶圆与末端执行器之间没有相对滑动时，此时质心会沿着既定轨迹变化，相对位移为0，为稳态；当整体质心偏离既定轨迹时，晶圆开始出现滑移，为失稳状态。
上述关于本发明的一种晶圆安全传输控制系统中的各参数和各个单元模块实现相应功能的步骤，可参考上文实施例1中关于一种晶圆安全传输控制方法的实施例中的各参数和步骤。
实施例3
本实施例提供一种电子设备，包括：处理器和存储器，其中，存储器中存储有可供处理器调用的计算机程序；处理器通过调用存储器中存储的计算机程序，执行上述的一种晶圆安全传输控制方法。
该电子设备可因配置或性能不同而产生比较大的差异，能够包括一个或一个以上的处理器（Central Processing Units，CPU）和一个或一个以上的存储器，其中，该存储器中存储有至少一条计算机程序，该计算机程序由该处理器加载并执行以实现上述方法实施例提供的一种基于车脸识别反向追踪蒙牌车辆的方法。该电子设备还能够包括其他用于实现设备功能的部件，例如，该电子设备还能够具有有线或无线网络接口以及输入输出接口等部件，以便进行数据的输入输出。本实施例在此不做赘述。
所属技术领域的技术人员知道，本发明可以实现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本公开可以具体实现为以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的软件（包括固件、驻留软件、微代码等），还可以是硬件和软件结合的形式，本文一般称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，在一些实施例中，本发明还可以实现为在一个或多个计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，该计算机可读介质中包含计算机可读的程序代码。
可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是一一但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和方框图中的每一流程或方框、以及流程图或方框图中的流程和方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (7)
1.一种晶圆安全传输控制方法，其特征在于：包括以下具体步骤：
S1、对晶圆传输过程中转动关节的位姿角度，移动关节的加速度进行实时提取并追踪，从而得到晶圆与末端执行器之间的实时摩擦力；
S2、通过分析晶圆与末端执行器之间的实时摩擦力，评估晶圆的滑移风险；
S3、将滑移风险的分析结果生成为反馈参数并反馈给运动控制模块，运动控制模块根据反馈参数发送运动控制命令来运行驱动机构；
S4、根据运动控制命令，及时调整转动关节的位姿角度以及移动关节的加速度使晶圆恢复运输稳定状态；
所述S1中晶圆与末端执行器之间实时摩擦力的推导公式如下：
；
为晶圆与末端执行器凸点微结构间的摩擦力，/>为晶圆的质量，/>为移动关节的加速度，/>为重力加速度，/>为转动关节的位姿角度，/>为位姿角度的正弦值，/>为位姿角度的余弦值，/>为位姿角度的正切值；
所述S2中对晶圆传输滑移风险的判断包括以下具体步骤：
S21：根据库仑摩擦模型计算转动关节在不同位姿角度下晶圆与末端执行器之间的最大静摩擦力，公式如下：
；
为晶圆与末端执行器凸点微结构之间的摩擦系数；
S22：将S1中推算得到的摩擦力与最大静摩擦力/>进行数值比较，当且仅当/>小于/>时，判定晶圆传输状态为稳态，否则判定晶圆传输状态为失稳状态；
所述S22对摩擦力的数值比较包括以下具体步骤：
S221：当时，计算/>并将/>与晶圆与末端执行器间可达到的最大静摩擦力/>进行比较，当/>小于/>时，判定晶圆传输状态为稳态；若/>等于最大静摩擦力/>，则判定晶圆为失稳状态，有滑移风险；
S222：当时，计算/>并将/>与/>进行比较，当/>小于/>时，判定晶圆传输状态为稳态；若/>等于最大静摩擦力/>，则判定晶圆为失稳状态，有滑移风险；
所述S4中的转动关节位姿角度及移动关节加速度的调整采用同步控制法，调整位姿角度的同时，移动关节加速度/>同步调整至/>，其中，/>，/>分别为位姿角度调整后，移动关节允许的最大加速度和最小加速度。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆安全传输控制方法，其特征在于：所述S4中的同步控制法包括以下具体步骤：
S41：计算转动关节位姿角为时，晶圆正常运输时移动关节允许的最大加速度/>和最小加速度/>，/>和/>的计算公式分别如下：
；
；
S42：当晶圆传输状态判定为稳态时，则保持当前加速度和位姿角度/>不变继续传输；当晶圆传输状态判定为失稳状态时，同步调整转动关节位姿角度及移动关节加速度。
3.根据权利要求2所述的一种晶圆安全传输控制方法，其特征在于：所述S42中同步调整转动关节位姿角度及移动关节加速度包括以下具体步骤：
S421：若此时，则减小位姿角度，将转动关节的位姿角度/>调整至/>，移动关节加速度同步调整至/>，/>为位姿角度/>时所对应的最小加速度，/>为位姿角度/>时所对应的最大加速度，并对晶圆与末端执行器之间的相对位移进行实时提取，判断位姿调整过程中晶圆是否发生滑移；
S422：若此时，则增大位姿角度，将转动关节的位姿角度/>调整至/>，移动关节加速度同步调整至/>，/>为位姿角度/>时所对应的最小加速度，/>为位姿角度/>时所对应的最大加速度，并对晶圆与末端执行器之间的相对位移进行实时提取，判断位姿调整过程中晶圆是否发生滑移。
4.根据权利要求3所述的一种晶圆安全传输控制方法，其特征在于：所述S421和S422中对位姿调整过程中晶圆是否发生滑移的判断方法为：通过判断晶圆与末端执行器整体的质心变化来识别相对位移，当晶圆与末端执行器之间没有相对滑动时，此时质心会沿着既定轨迹变化，相对位移为0，为稳态；当整体质心偏离既定轨迹时，晶圆开始出现滑移，为失稳状态。
5.一种晶圆安全传输控制系统，基于权利要求1-4任一项所述的一种晶圆安全传输控制方法实现，其特征在于，包括：采集演算模块、数据分析模块、运动控制模块、执行模块；
所述采集演算模块，用于对晶圆传输过程中转动关节的位姿角度，移动关节的加速度进行实时提取并追踪，从而得到晶圆与末端执行器之间的实时摩擦力；
所述数据分析模块，用于通过分析晶圆与末端执行器之间的实时摩擦力，评估晶圆的滑移风险；
所述运动控制模块，用于根据数据分析模块得到的分析结果和反馈的参数，发送运动控制命令来驱动电机；
所述执行模块，用于晶圆传输机械手根据接受的运动控制命令，及时调整移动关节的加速度以及转动关节的位姿角度使晶圆恢复运输稳定状态。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-4任一项所述的一种晶圆安全传输控制方法。
7.一种电子设备，其特征在于，包括存储器，用于存储指令；处理器，用于执行所述指令，使得所述设备执行实现如权利要求1至4任一项所述的一种晶圆安全传输控制方法的操作。
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