CN1220963A - 载料器传送装置和应用该装置传送载料器的方法 - Google Patents

Abstract

一种传送晶片承载器的装置,通过改变它的镜头和一图像标记的尺寸,可同时识别该晶片承载器的条形码和附着在加工设备上的用于位置校正的该图像标记。从而不需要单独的条形码阅读器来识别该条形码,这样减少了安装成本。此外,不要求该加工设备停下来安装该条形码阅读器,因而提高了生产率。

Description

载料器传送装置和 应用该装置传送 载料器的方法

本发明涉及一种载料器例如晶片承载器的传送装置和应用该装置传送载料器的方法。特别是本发明涉及这样一种载料器传送装置，它包括能够同时识别用于校正机器人手臂位置的图像标记和待传送载料器的条形码的影像识别装置，替代了识别条形码的单独装置，以及一种用该载料器传送装置传送该载料器的方法。

一般而言，半导体生产线考虑到工作效率，它包括多个场地、多个空间等工作区。例如，预定的加工过程在安装在这些场地的诸多半导体生产设备中进行。在各个设备中待加工的晶片承载器主要由操作者来传送。

这时，由于这些操作者所产生的诸多微粒的存在，半导体芯片可能被污染。近来，对该晶片承载器传送自动化作了积极的研究，使这些半导体芯片的污染降至最小，而且该自动化的开发达到了相当的水平。

该晶片承载器的自动传送以这样的方式进行，该晶片承载器从料库中运出，并由一晶片承载器的传送装置传送到一相关的设备中。

特别是，当该晶片承载器从该料库中出来，一具有该晶片承载器信息的条形码附着在该晶片承载器上。一条形码识别装置读该条形码，并将读出的信息传输到一主计算机。该主计算机将该晶片承载器的信息传输到该相关的设备。

以后，该晶片承载器装在该晶片承载器的传送装置上。该晶片承载器的传送装置沿着一预置的运输线移动。当该晶片承载器的传送装置到达该设备的前面时，装在该晶片承载器传送装置中的影像识别装置识别一附着在该设备上的位置校正图像标记。

根据该识别到的信息，一机器人手臂的位置被校正，用该机器人手臂将该晶片承载器装在该设备上。该设备然后查验从主计算机传输来的该晶片承载器的信息并执行随后的加工。

然而，因为在由于系统失误而将晶片承载器意外地装在其他设备上时，不能查验该晶片承载器的信息，会使这种传送该晶片承载器的方法失败。

为克服这一缺陷，近来，一种能读该晶片承载器上的条形码的条形码识别装置提供在该设备中。换句话说，当装在该设备中的条形码识别装置读装在该设备的一载料器的该晶片承载器上的条形码时，该条形码信息输入到该设备的一控制部件。该控制部件查验该输入的条形码信息是否与从该主计算机传输来的该条形码信息相同。如果相同，则执行该加工。

然而，由于安装在各个设备中的这些条形码识别装置价格昂贵，因此该方法增加了安装成本。

此外，由于要停下该设备的工作，在其内安装该条形码识别装置，因而该方法降低了生产率。

因此，本发明的目的是去除附加安装的条形码识别装置而提供一影像识别单元，替代该条形码识别装置，该单元能够同时识别用来校正一机器人手臂位置的图像标记和一晶片承载器的条形码。

根据本发明的一方面的内容，一传送载料器的装置包括：一在其上安装该载料器的支承件；一从该支承件卸下该载料器并将该卸下的载料器安装在一加工设备上，或从加工设备卸下该载料器，并将该卸下的载料器安装在该支承件上的机器人手臂；一用来支承和移动所说支承件和所说的机器人手臂的运输单元；以及一安装在该机器人手臂中的影像识别单元，以便同时识别一附着在该载料器上的条形码和一用来校正该机器人手臂位置的图像标记，该图像标记附着在设备中。

作为最佳方案，该影像识别单元可以是一CCD摄影机。该CCD摄影机包括：一具有焦距的镜头，它使该条形码和该图像标记的摄影清晰；一CCD传感器，它响应于来自该镜头的入射光通量，输出一影像信号；以及与该镜头可拆地连接的壳体，它包封该CCD传感器。

作为本发明的一个实施例，该镜头的焦距为25mm，在工作距离为250mm、视野为52mm的条件下，该图像标记的宽度为52mm。

作为选择方案，该CCD摄影机还可包括一与该镜头连接的伸缩环，从而可使该镜头的焦距更精细地调节。在该工作距离为250mm、该视野为52mm以及该镜头的焦距为25mm的条件，该伸缩环的焦距为3mm。为了更精确地测量，在该工作距离为200mm、该视野为52mm以及该镜头的焦距为25mm的条件下，该伸缩环的焦距为3mm。

根据本发明另一方面的内容，第一条形码信息从一晶片承载器上的该条形码读出，并传输到一主计算机。该晶片承载器装在一晶片承载器传送装置的支承件上，并移动到一加工设备。当一与该晶片承载器传送装置的一机器人手臂连接的CCD摄影机对着该条形码时，第二条形码信息从该条形码读出并传输到该主计算机。然后确定，第一条形码信息是否与第二条形码信息相同。如果相同，则移动该CCD摄影机到该设备上方预定距离的某一位置，从而使该CCD摄影机相互隔开地对着用于该设备位置校正的图像标记。然后，从该图像标记检测出一系列实际坐标值。将检测到的一系列坐标值与一系列参考值相比较，以便计算误差值。根据该计算出的误差值，校正该晶片承载器的安装位置。然后，使该晶片承载器安装在校正过的位置上。

作为最佳方案，该预定距离为250mm，该CCD摄影机镜头的焦距为25mm，该图像标记的宽度为52mm。

根据本发明的最佳实施例，一晶片承载器的传送装置包括：在其上安装该晶片承载器的支承件；一从该支承件卸下该晶片承载器并将该卸下的晶片承载器安装在一加工设备上，或从加工设备卸下该晶片承载器，并将卸下的晶片承载器安装在该支承件上的机器人手臂；一支承和移动该支承件和该机器人手臂的运输单元；以及一安装在该机器人手臂中的CCD摄影机，以便同时识别一附着在该晶片承载器上的条形码和一用来校正该机器人手臂位置的图像标记，该图像标记安装在设备中，其中，该CCD摄影机包括：一具有焦距的镜头，它使该条形码和该图像标记的摄影清晰；一CCD传感器，它响应于来自该镜头的入射光通量，输出一影像信号；以及与该镜头可拆地连接的壳体，它包封该CCD传感器。在工作距离为250mm及视野为52mm的条件下，该镜头的焦距为25mm，该图像标记的宽度为52mm。

本发明上述目的和其它优点将通过参照附图对本发明最佳实施作详细描述而变得更加明显，其中：

图1为根据本发明的半导体生产线设备布置简略方框图；

图2为根据本发明传送载料器的装置实施例的简略透视图；

图3为根据本发明的影像识别单元实施例的简略透视图；

图4为根据本发明的另一个影像识别单元实施例的简略透视图；

图5为根据本发明用于位置校正的图像标记实施例的顶视图；以及

图6为表示根据本发明的载料器传送装置的影像识别单元的摄影过程。

以下将参照附图更全面地说明本发明，在诸附图中表示了本发明的最佳实施例。然而，本发明可以按多种不同的形式来实施，不应限于以下给出的这些实施例。然而这些实施例是这样提出的，它的披露是全面彻底的，对于本技术领域的技术人员来说，完全表达了本发明的范围。

为便于说明，本发明将通过布置在一半导体生产线场地的一些设备的实例来说明，而一载料器描述为一晶片承载器。

如图1所示，多众的加工设备在一通道11的两侧按预定的间隔布置，一传送晶片承载器51的晶片承载器的传送装置60沿该通道11设置。从一料库40卸出多个该晶片承载器并将这些晶片承载器安装在这些晶片承载器传送装置60上的一系列设备设置在该通道11的一端部区域。

换句话说，该料库40、一机械接口运输器(MIC)50和一工作台30布置在该区域内。在该料库40内，储存众多具有多个晶片承载器51的承载器盒。这些晶片承载器51在传送到该料库40前后暂时在该MIC 50上等待，且这些晶片承载器51的等待状态由该MIC 50识别。操作者将这些承载器盒放在该工作台30上，并将该晶片承载器从该承载器盒中取出。

该MIC 50包括：一出口53，从该料库40运出的晶片承载器在装到该传送装置50以前在该出口53内等待；以及一进口52，从该晶片承载器传送装置60卸下的该晶片承载器51在运进该料库40以前在该进口52内等待。一般地说，该进口52和出口53由一运输带组成。

此外，一用来识别具有与该晶片承载器51有关信息的条形码识别单元54安装在该出口53内，该晶片承载器51等待装到该传送装置60上，例如根据一般用于半导体生产60条形码39规则形成的条形码。

另一方面，一用于位置校正、包括分别具有预定直径的三个圆形标记的图像标记21水平地形成在该加工设备20上。

参照图1至图3，根据本发明传送晶片承载器的方法和装置，以下将作更为详细的描述。

如图2所示，根据本发明的该晶片承载器传送装置60包括：一在其上安装一晶片承载器51的支承件62；一机器人手臂63，它用来将该晶片承载器51从该支承件62卸下并装在该加工设备20上或装在该MIC 50的进口52，或将该晶片承载器51从该加工设备20或从该MIC 50的出口53卸下并装在该支承件62上；一运输单元61，它用来支承该支承件62和该机器人手臂63，并沿着该通道11来回运动；一CCD摄影机70，它同时识别用来校正该机器人手臂63位置的一图像标记和该晶片承载器51的一条形码。

该CCD摄影机70安装在用来夹持该晶片承载器51的机器人手臂63的夹持件65的前表面。该CCD摄影机70的镜头面对该支承件而安装。

参照图3，该CCD摄影机70包括：一镜头71，其焦距在相同条件下使该晶片承载器51的条形码和用来在该加工设备20上作位置校正的图像码21清晰地摄影；一CCD传感器74，它响应于从该镜头71入射的光通量，输出一影像信号；以及一壳体75，它与该镜头可拆地连接，该CCD传感器安装在其内。

重要的是选择一合适的镜头71，以便该CCD摄影机70能够在相同条件下清晰地摄影该晶片承载器51的条形码51a和该加工设备20上的图像标记21。

该镜头71的选择可通过两种方法来进行。一种方法是选择一种镜头71，能够精确识别该条形码51a并根据所选择的镜头71调整该图像标记的尺寸。另一种方法是选择一种镜头71，它适合于该图像标记21，并根据所选择的镜头71，调整该条形码51a的形状。然而实际上很难改变该条形码51a的形状。因此，本发明将通过第一种方法的实例来描述，该方法选择能够精确识别该条形码51a的镜头71，然后根据所选择的镜头71，调整该图像标记21的尺寸。

一传统的CCD摄影机采用焦距为12mm的一镜头71和一半英寸的CCD传感器74，可以从距离为250mm处摄影一图像标记21。此时视野(FOV)的宽度大约为110mm。这意味着，当该CCD摄影机用12mm焦距的镜头在距离为250mm处摄影时，该图像标记在宽度为110mm的区域内可被清晰地摄影。

然而，包含在该传统CCD摄影机70之内的12mm焦距和110mm视野的镜头不能对具有32mm宽度的该条形码精确地聚焦。

因此，在本发明中，将选择一种也能够精确识别该条形码51a的镜头。作为选择能够精确识别该条形码51a的镜头71的条件，该工作距离为250mm，以及该条形码51a的宽度为32mm、400个像素。相应地，该视野确定为52mm。所以，选择了焦距为25mm的镜头。

此外，改变该图像标记以适合所选镜头71的52mm视野。

参照图5，该图像标记21包括：在一矩形垫片21a上以相同的间隔形成的三个圆形标记21b、21c和21c′。为了适合该镜头71的52mm视野，该垫片21a的宽度为52mm，该中心圆标记21b的直径为5mm，另二个圆形标记21c和21c′的直径为8mm。

下面将描述用该晶片承载器传送装置传送这些晶片承载器的方法。

首先，操作者将该晶片承载器盒从该料库40中取出，并将该承载器盒放在该工作台30上。操作者然后从该承载器盒取出该晶片承载器51，将一条形码51a附着在该晶片承载器51上，并把该晶片承载器51放在该MIC 50的该出口53内。

放在该出口53内的该晶片承载器51由安装在该出口53下的一运输器向着该通道11移动。在移动期间，一条形码阅读器54，即一条形码识别装置，读附着在该晶片承载器51上的该条形码51a。该读出的条形码信息然后被传输到并储存在该主计算机内。

此后，该晶片承载器传送装置60从该主计算机接收到一条传送该晶片承载器51的指令，通过该通道11向该MIC 50接近。然后，该机器人手臂63的该夹持件64夹持该晶片承载器51，并把该晶片承载器装在支承件62上。此后，装在该支承件62上的该晶片承载器51由该晶片承载器传送装置60沿着一预置的运输路线向着该加工设备20移动。

当该晶片承载器的传送装置60到达该加工设备20的前方，该机器人手臂63移动该CCD摄影机到某一位置，此时，相对于该附着在该晶片承载器51上面的该条形码的摄影距离大约为250mm。

如图6所示，该CCD摄影机70摄影该晶片承载器51的条形码，并将对应于该被摄影的条形码51a的一影像信号传输给该主计算机。然后，该主计算机将该对应于该影象信号的条形码信息与在该晶片承载器在该出口53移动时由该条形码阅读器54读出的该条形码信息进行比较，来确定从其中分别读出过条形码信息的这两个晶片承载器51是否相同。如果确定这两晶片承载器51相同，该主计算机命令该晶片承载器的传送装置60将该晶片承载器51装在该加工设备20上。

根据来自该主计算机的装入指令，该机器人手臂63将该CCD摄影机70移动到某一位置上，此时，相对于位于该加工设备20一预定区域上的该图像标记21的摄影距离大约为250mm。

该CCD摄影机70对该图像标记21进行摄影，并把该图像标记21的一些实际坐标值传输到该晶片承载器的传送装置60的一控制部件。该控制部件将该传输到的一些实际坐标值与预置的一些参考坐标值进行比较，并计算误差值。根据该误差值，该机器人手臂63的晶片承载器的装入位置得以校正。

此后，该机器人手臂63的夹持件65夹持该晶片承载器51并将该晶片承载器装在该加工设备的正确位置上。

此后，该被装晶片预定的加工由该加工设备来完成。

如上所述，本发明由于应用安装在该晶片承载器的传送设备中的CCD摄影机同时识别该加工设备上的该图像标记和该晶片承载器的该条形码，替代应用一CCD摄影机和条形码阅读器分别识别该图像标记和该条形码，从而降低了成本，否则安装多台条形码识别装置会提高成本；并提高了生产率，否则需要把加工设备停下来，安装这些条形码识别装置从而使生产率下降。

此外，如图4所示的本发明该CCD摄影机70的另一个实施例，在该镜头171和壳体175之间还包括一伸缩环172，以便更精确地调整该镜头171的焦距。

虽然在第一实施例中，对于该CCD摄影机，选择了焦距为25mm的镜头，而在该工作距离为250mm、视野为52mm的情况下，当更精确计算时，可取的焦距为27.4mm。然而，实际生产镜头的焦距限定在一定精密程度内。所以，对于27.4mm焦距值，选择最接近的焦距值为25mm的镜头。

于是，为了从25mm焦距的镜头获得与27.4mm焦距镜头相同的效果，一3mm焦距的伸缩环172与该壳体175相耦合。

当用该包括该伸缩环172的CCD摄影机对该条形码51a和该图像标记21进行摄影时，当该工作距离为200mm时，该视野的宽度大约为55mm；当该工作距离为250mm时，该视野宽度为66mm。这就意味着，当用25mm焦距的镜头171在距离为200mm处对该条形码51a和该图像标记21进行摄影时，55mm的宽度区域清晰可见；而在250mm距离处，66mm的宽度区域清晰可见。

如前所述，包括该伸缩环的该CCD摄影机能够更精确地调整该镜头的该焦距，藉此可更精确地识别该条形码和该图像标记。

以上用传送晶片承载器的传送装置描述了本发明。然而明显的是，本发明可修改为其它包括用在一半导体生产线的一影像识别单元的传送装置。此外，以上采用该CCD摄影机描述了该影像识别单元。然而，也同样明显的是，其它一些装置也可用作该影像识别单元。

此外，在本发明中，首先选择能够精确识别该条形码和该图像标记的镜头，然后调整该图像标记的尺寸。然而，也可先选择适合于该图像标记的镜头，再调整该条形码的形状。

如前所述，根据本发明，该晶片承载器的条形码和用于位置校正的该图像标记，可以通过改变安装在传送多个晶片承载器的该晶片承载器传送装置中该影像识别单元的该镜头和改变附着在该加工设备上的该图像标记，同时进行识别。因此，不需要单独的用于识别该条形码的条形码阅读器。这可降低安装成本。此外，不需要将该加工设备停下来安装该条形码阅读器。这导致生产率的提高。

以上参照多个实施例对本发明进行了描述，然而明显的是，对于本领域的技术人员来说，在以上描述的启示下，多种替换、修改和变型的方案将是显而易见的。因此，本发明包括所有这种替换、修改和变型，因为它们都落入所附权利要求的精神和保护范围之内。

Claims (13)

1．一种传送载料器的装置，包括：

一在其上安装所说载料器的支承件；

一机器人手臂，从所说支承件卸下所说载料器并将所说的载料器安装在一加工设备上，或从所说的加工设备卸下所说的载料器，并将所说的载料器装在所说的支承件上；

一用来支承和移动所说支承件和所说的机器人手臂的运输单元；以及

一安装在所说机器人手臂上的影像识别装置，用来同时识别一附着在所说载料器上的条形码和一用来校正所说加工设备上的安装位置的图像标记。

2．根据权利要求1所说装置，其特征在于，所说的影像识别装置为一CCD摄影机。

3．根据权利要求2所说的装置，其特征在于，所说的CCD摄影机包括：

一镜头，其具有一焦距使其能清晰摄影所说的条形码和所说的图像标记；

一CCD传感器，它响应于来自所说镜头的入射光通量，输出一影像信号；以及

一壳体，所说的镜头与它可拆地连接，所说的CCD传感器安装在其内。

4．根据权利要求3所说的装置，其特征在于，所说的镜头，在一工作距离为250mm以及一视野为52mm的条件下，具有25mm的焦距。

5．根据权利要求4所说的装置，其特征在于，所说的图像标记的宽度为52mm。

6．根据权利要求3所说的装置，其特征在于，所说的CCD摄影机还包括一与所说镜头连接的伸缩环，用来更细微地调整所说镜头的所说焦距。

7．根据权利要求6所说的装置，其特征在于，所说的伸缩环，在工作距离为250mm、视野为52mm以及所说镜头的所说焦距为25mm的条件下，具有3mm的焦距。

8．根据权利要求6所说的装置，其特征在于，所说的伸缩环，在工作距离为200mm、视野为52mm以及所说镜头的所说焦距为25mm的条件下，具有3mm的焦距。

9．根据权利要求1所说的装置，其特征在于，所说的载料器为一晶片承载器。

10．一种传送一晶片承载器的方法，包括以下步骤：

从所说的晶片承载器的一条形码读取第一条形码信息，并把所说第一条形码信息传输给一主计算机；

将所说的晶片承载器装在一晶片承载器的传送装置的一支承件上，并将所说的晶片承载器移向相关的加工设备；

将安装在所说晶片承载器传送装置机器人手臂上的一CCD摄影机移动到一对着所说条形码的上部并隔开一预定距离的位置，从所说的条形码读取第二条形码信息，并把所说的第二条形码信息传输给所说的主计算机；

确定所说的第一条形码信息是否等于所说的第二条形码信息；

如果确定所说的第一条形码信息等于所说的第二条形码信息，则移动所说的CCD摄影机到对着用于在所说加工设备上的位置校正的图像标记上部并隔开一预定距离的位置，检测所说图像标记的实际坐标值，通过将检测到的所说的实际坐标值与参考值比较，计算误差值，并根据所说的误差值，校正所说晶片承载器的装入位置；以及

将所说的晶片承载器安装在校正过的装入位置上。

11．根据权利要求10所说的方法，其特征在于，所说的预定距离为250mm，所说的CCD摄影机的所说镜头具有25mm的焦距，以及所说图像标记的宽度为52mm。

12．一种传送晶片承载器的装置，包括：

一在其上安装所说晶片承载器的支承件；

一机器人手臂，从所说支承件卸下所说的晶片承载器并将所说的晶片承载器安装在一加工设备上，或从所说的加工设备卸下所说的晶片承载器并将所说的晶片承载器安装在所说的支承件上；

一用来支承和移动所说支承件和所说机器人手臂的运输单元；以及

一安装在所说机器人手臂上的CCD摄影机，用来同时识别一附着在所说晶片承载器上的条形码和一用于在所说加工设备上的位置校正的图像标记，

其中，所说的CCD摄影机包括：

一镜头，其具有一焦距，它可清晰摄影所说的条形码和所说的图像标记；

一CCD传感器，它响应于来自所说镜头的入射光通量，输出一影像信号；以及

一壳体，所说的镜头与它可拆地连接，所说的CCD传感器安装在其内，以及

在工作距离为250mm、视野为52mm的条件下，所说的镜头的焦距为25mm，所说的图像标记的宽度为52mm。

13．根据权利要求12所说的装置，其特征在于，所说的CCD摄影机还包括一与所说镜头连接的伸缩环，用来更细微地调整所说镜头的所说焦距。

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