TWI739350B - 半導體移載機之校正裝置及其方法 - Google Patents

Abstract

本發明為有關一種半導體移載機之校正裝置及其方法，主要結構包括一具有機械手臂之移載機本體、一樞設於機械手臂上之樞轉腕部、至少一界定於樞轉腕部一側延伸承載部、二間隔設於延伸承載部上之第一、第二角度感測器、一活動設置於樞轉腕部一側之活動側臂、一設於活動側臂上之偏移感測器、及一計算模組與一驅動模組。使用移載機本體時，係利用機械手臂搬運待移載物(矩形面板)，以計算模組配合第一、第二角度感測器計算角度偏差、並配合偏移感測器計算水平偏移量後，由驅動模組控制機械手臂及樞轉腕部，以簡單快速的達到角度偏差與水平偏移的校正。

Description

半導體移載機之校正裝置及其方法

本發明為提供一種半導體移載機之校正裝置及其方法，尤指一種結構簡單、機構成本較低，且校正計算程序簡單快速的半導體移載機之校正裝置及其方法。

按，隨著科技的發展，如液晶面板(LCD panel)、有機EL面板(OELD panel)、太陽能面板(Soalr panel)等片狀面板的使用量隨之提高，且此種片狀面板因為市場需求，其面積有越來越大、厚度有越來越薄的趨勢，導致片狀面板在製作過程或搬運過程中，產生不良品的風險也越來越高。

已知在半導體晶圓的產業中，於用來移載晶圓(Wafer)或晶舟盒(Wafer Cassette)之搬運設備上，提供位置校正功能之技術已不是新聞，當然其校正的精密程度亦不在話下，然而晶圓外型為圓形、晶舟盒外型也非完整的矩形，故對於校正功能而言，要準確判斷非矩形被搬運物體的位置，需要大量的感應器、繁雜的計算程序，甚至需要配合治具、遮光柵等輔具，使其校正效率難以提高，更使搬運設備所需的材料成本大幅提升。

另外，矩形面板相較於圓形物而言，在搬運過程中只要有一點點的偏差，就會導致偏移或傾斜，且越大的面板其傾斜的問題就越嚴重，且矩形面板在搬運過程中同樣經不起碰撞，即使加裝彈性擋板、或緩衝墊體也無法排除碰撞的風險，故仍須回歸到精準的校正手段。

是以，要如何解決上述習用之問題與缺失，即為本發明之創作人與從事此行業之相關廠商所亟欲研究改善之方向所在者。

故，本發明之創作人有鑑於上述缺失，乃蒐集相關資料，經由多 方評估及考量，並以從事於此行業累積之多年經驗，經由不斷試作及修改，始設計出此種結構簡單、機構成本較低，且校正計算程序簡單快速的半導體移載機之校正裝置及其方法的發明專利者。

本發明之主要目的在於：簡單利用單一機械手臂、三個光電感測器，即可在待移載物(面板)搬運過程中，同步計算偏差值及校正偏移量，而具有低成本、高效率之待移載物搬運成效。

為達成上述目的，本發明之主要結構包括：一移載機本體，該移載機本體上活動設置有一機械手臂，該機械手臂上樞設有一樞轉腕部，該樞轉腕部一側界定有至少一延伸承載部，該延伸承載部上設有一第一角度感測器、及一與該第一角度感測器間隔設置之第二角度感測器，且於該樞轉腕部一側活動設置有一活動側臂，該活動側臂上活動設置有一偏移感測器，並具有一電性連結該第一角度感測器、該第二角度感測器、及該偏移感測器之計算模組，及一電性連結該機械手臂、該樞轉腕部、及該活動側臂之驅動模組。

當使用者利用移載機本體搬運待移載物時，待移載物乃置放於延伸承載部上，並由機械手臂進行位移動作，且若於延伸承載部移動至待移載物下方並測得角度偏差時，即可於機械手臂向前移動時，藉由第一、第二角度感測器先後回饋感測結果的現象，判定待移載物存在著角度偏差，以由計算模組計算出偏移參數後，由驅動模組控制樞轉腕部進行校正，接著機械手臂繼續向前移動，使偏移感測器受待移載物遮蔽後將活動側臂向外伸出，以藉由活動側臂及偏移感測器回饋的參數，判定待移載物是否存在水平偏差，進而由驅動模組控制機械手臂進行校正，藉此在搬運過程中同時進行校正，而提升校正效率。

藉由上述技術，可針對習用搬運設備所存在之多針對晶圓等圓形物、機構材料成本較高、計算程序繁瑣、及處理速度較慢等問題點加以突破，達到上述優點之實用進步性。

1:移載機本體

2:機械手臂

21:第一樞接部

22:第二樞接部

23:樞轉腕部

24:延伸承載部

31:第一角度感測器

32:第二角度感測器

33:測量中心線

4:活動側臂

41:偏移感測器

42:伸縮桿

43:連結部

5:計算模組

6:驅動模組

61a、61b、61c:第一驅動部

62:第二驅動部

621:螺桿部

7:待移載物

71:物件中心線

8:承載盒

81:載盒中心線

D1:第一距離差

D2:第二距離差

O:水平偏差值

S:間距

W1:物件寬度

W2:載臂寬度

θ:角度偏差值

第一圖 係為本發明較佳實施例之立體透視圖。

第二圖 係為本發明較佳實施例之俯視圖。

第三圖 係為本發明較佳實施例之方塊流程圖。

第四圖 係為本發明較佳實施例之動作示意圖。

第五圖 係為本發明較佳實施例之角度感測示意圖(一)。

第六圖 係為本發明較佳實施例之角度感測示意圖(二)。

第七圖 係為本發明較佳實施例之角度校正示意圖。

第八圖 係為本發明較佳實施例之偏移感測示意圖(一)。

第九圖 係為本發明較佳實施例之偏移感測示意圖(二)。

第十圖 係為本發明較佳實施例之計算示意圖。

第十一圖 係為本發明較佳實施例之偏移校正示意圖。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解。

請參閱第一圖至第四圖所示，係為本發明較佳實施例之立體透視圖至動作示意圖，由圖中可清楚看出本發明係包括：

一移載機本體1；

一活動設置於該移載機本體1上之機械手臂2，該機械手臂2具有一連結該移載機本體1之第一樞接部21、及一樞設於該第一樞接部21背離該移載機本體1一側之第二樞接部22；

一樞設於該機械手臂2上之樞轉腕部23，該樞轉腕部23係設於該第二樞接部22背離該第一樞接部21之一側；

至少一界定於該樞轉腕部23一側之延伸承載部24；

一設於該延伸承載部24上之第一角度感測器31；

一設於該延伸承載部24上且與該第一角度感測器31間隔設置之第二角度感測器32，且該第一角度感測器31與該第二角度感測器32間界定有一測量中心線33，而該機械手臂2上承載之待移載物7中央界定有一與該測量中心線33位置對應之物件中心線71；

一活動設置於該樞轉腕部23一側之活動側臂4，係以線性方式活動於該樞轉腕部23一側；

一設於該活動側臂4上之偏移感測器41；

一電性連結該第一角度感測器31、該第二角度感測器32、及該偏移感測器41之計算模組5，係根據該第一角度感測器31、該第二角度感測器32、及該偏移感測器41回饋之感測結果，計算產生複數個偏移參數；

一電性連結該機械手臂2、該樞轉腕部23、及該活動側臂4之驅動模組6，係根據該偏移參數控制該機械手臂2、該樞轉腕部23、及該活動側臂4之動作，且該驅動模組6具有複數分別設於該第一樞接部21、該第二樞接部22及該樞轉腕部23上之第一驅動部61a、61b、61c、及一連結該活動側臂4之第二驅動部62，又該第二驅動部62上設有一螺桿部621，而該活動側臂4具有一伸縮設置於該樞轉腕部23上之伸縮桿42、及一設於該伸縮桿42上且與該螺桿部621配合作動之連結部43。

其中，本發明之計算模組5為安裝於移載機本體1內或機械手臂2內之運算程式，驅動模組6為與設於移載機本體1內之電路，且第一角度感測器31、第二角度感測器32及偏移感測器41為光電感測器，而待移載物7則以矩形面板(Panel)作為舉例。

至於本發明之半導體移載機之校正方法，其步驟包括：

(a)移動機械手臂：一移載機本體利用一驅動模組控制一機械手臂，使至少一延伸承載部直線移動至一待移載物下方；

(b)第一角度感測器偵測：該機械手臂朝同方向持續移動，直到一第一角度感測器受該待移載物遮蔽；

(c)第二角度感測器是否同時偵測到待移載物：若一第二角度感測器同時受該待移載物遮蔽，即進入步驟(f)，若第二角度感測器未同時受該待移載物遮蔽，則進入步驟(d)；

(d)計算第一距離差：該機械手臂朝同方向持續移動，直到該第二角度感測器受該待移載物遮蔽，並透過一計算模組計算出該第一角度感測器與該第二角度感測器先後受該待移載物遮蔽之第一距離差；

(e)角度偏差值校正：該計算模組根據該第一角度感測器與該第二角度感測器之間距、及該第一距離差，計算出一角度偏差值後，由該驅動模組控制一樞轉腕部轉動與該角度偏差值相同之角度；

(f)偏移感測器偵測：該機械手臂朝校正後之方向持續移動，直 到設置在活動側臂上的偏移感測器受該待移載物遮蔽；

(g)移動活動側臂並計算第二距離差：該驅動模組控制該活動側臂朝背離該樞轉腕部之方向伸出，直到該偏移感測器未受該待移載物遮蔽，並透過該計算模組計算出該偏移感測器受該待移載物遮蔽前後之第二距離差；

(h)計算水平偏差值：該計算模組根據該待移載物之物件寬度、該延伸承載部之載臂寬度、及該第二距離差，計算出一水平偏差值；

(i)水平偏差值是否為零：若該水平偏差值不等於零，則由該驅動模組控制該機械手臂位移與該水平偏差值相同之距離，進行水平校正，若該水平偏差值等於零，則步驟結束，無須校正。不論是否進行水平校正，最後將待移載物放入承載盒，以完成搬移動作。

藉由上述之說明，已可了解本技術之結構，而依據這個結構之對應配合，更可達到結構簡單、機構成本較低、及校正計算程序簡單快速等優勢，而詳細之解說將於下述說明。

請同時配合參閱第一圖至第十一圖所示，係為本發明較佳實施例之立體透視圖至偏移校正示意圖，藉由上述構件組構時，由圖中可清楚看出，實際利用移載機本體1搬運待移載物7時，如第四圖及步驟(a)，乃由驅動模組6控制機械手臂2動作，使延伸承載部24直線移動到待移載物7下方，並如第五圖及步驟(b)所示，在機械手臂2移動過程中，係等待第一角度感測器31感測到待移載物7，並於第一角度感測器31受待移載物7遮蔽時確認第二角度感測器32是否同時偵測到該待移載物7，若否，則計算模組5待命進行角度偏差值θ的計算，若待移載物7同時遮蔽第一、第二角度感測器31、32，計算模組5即判定待移載物7與延伸承載部24間沒有角度偏差(即步驟c)。本實施例中測量中心線33與物件中心線71並非平行，故存在著角度偏差。

如第六圖及步驟(d)所示，第一角度感測器31感測到待移載物7後，機械手臂2係朝同方向持續移動，直到該第二角度感測器32受該待移載物7遮蔽，並根據第一角度感測器31與第二角度感測器32先後受該待移載物7遮蔽之時間內，由計算模組5計算出該時間內機械手臂2的移動長度(即第一距離差D1)。由於第一角度感測器31與第二角度感測器32的間距S為已知的固定值，故可利用正切函數計算公式(tanθ=對邊/鄰邊)計算出待移載物7的角度偏差值θ。而後如第七圖及步驟(e)所示，透過驅動模組6控制樞轉腕部 23轉動與該角度偏差值θ相同之角度，即完成偏差角度的校正，而校正完成後測量中心線33與物件中心線71即為平行狀態。舉例而言，若第一角度感測器31與第二角度感測器32的間距S為218mm、第一距離差D1為12mm，則正切函數值約為12/218=0.05，故其對應角度為3度，唯舉例之角度與數值可透過計算模組5精密計算，而非大約值。

如第八圖及步驟(f)所示，完成角度的校正後，乃讓機械手臂2朝校正後之方向持續移動，直到偏移感測器41偵測到待移載物7，才讓延伸承載部24承載提起待移載物7，並於偏移感測器41受該待移載物7遮蔽時，讓計算模組5待命進行水平偏差值O的計算。如第九圖及步驟(g)所示，接著利用驅動模組6控制活動側臂4向外伸出，所述伸出方向係垂直於機械手臂2的移動方向，且由於已先透過樞轉腕部23將待移載物7轉正，故活動側臂4的伸出方向係平行於待移載物7的外緣，而當活動側臂4上的偏移感測器41凸伸至待移載物7外時，計算模組5即根據偏移感測器41的回饋訊號計算，該偏移感測器41受待移載物7遮蔽前後的時間內所的移動長度(即第二距離差D2)。由於待移載物7的物件寬度W1、延伸承載部24的載臂寬度W2皆為已知的固定值，故計算模組5可透過第二距離差D2、物件寬度W1、及載臂寬度W2三個數值計算出一水平偏差值O，若水平偏差值O為零，則不需進行水平校正可直接將待移載物7放入承載盒8內，但若水平偏差值O不為零，則需透過驅動模組6控制機械手臂2水平移動與該水平偏差值O相同的距離，即完成水平偏差的校正(如第十圖及步驟h)，最後，藉由角度偏差值θ與水平偏差值O的調整，將待移載物7的物件中心線71與承載盒8(panel cassette)的載盒中心線81對齊，即可準確的將待移載物7放入承載盒8內。

舉例而言，先於第一角度感測器31與該第二角度感測器32中央界定一測量中心線33，此測量中心線33亦為延伸承載部24的中心，且於該待移載物7中央界定有一與該測量中心線33位置對應之物件中心線71，並假設待移載物7的物件寬度W1為510mm、延伸承載部24的載臂寬度W2為296mm、活動側臂4移動的第二距離差D2為127mm。在水平偏差值O為零的情況下，第二距離差D2加上載臂寬度W2的一半係等於物件寬度W1的一半 (

)，但就本實施例而言，第二距離差D2加上載臂寬度W2的一半係大於物件寬度W1的一半(

，即127+296/2>510/2) ，此時計算模組5即判定待移載物7與延伸承載部24間存在有水平偏差，而127+296/2-510/2=20，此數值表示活動側臂4需多移動20mm才能讓偏移感測器41偵測到待移載物7的邊緣，因此，如第十一圖所示，在將待移載物7放入承載盒8前，需由驅動模組6控制機械手臂2往活動側臂4伸展方向的反方向拉回20mm，以使物件中心線71與載盒中心線81對齊，來補償此水平偏差值O。

另外，上述動作中機械手臂2係由第一樞接部21、第二樞接部22及樞轉腕部23三段式的結構組成，且在機械手臂2移動時，係由驅動模組6個別控制移載機本體1與第一樞接部21間的第一驅動部61a、第一樞接部21與第二樞接部22間的第一驅動部61b、及第二樞接部22與樞轉腕部23間的第一驅動部61c，讓延伸承載部24得以在同一平面上朝任一方向線性移動。而活動側臂4則利用第二驅動部62轉動螺桿部621，進而帶動利用如螺紋套筒之連結部43結合於螺桿部621上的伸縮桿42往復移動，而達到橫向線性移動之目的。據此，簡單利用上述結構，使機械手臂2及活動側臂4的動作可維持在線性方向上，而在量測、校正如面板之待移載物7時，可簡化其計算公式、提高校正準確率。

惟，以上所述僅為本發明之較佳實施例而已，非因此即侷限本發明之專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所為之簡易修飾及等效結構變化，均應同理包含於本發明之專利範圍內，合予陳明。

綜上所述，本發明之半導體移載機之校正裝置及其方法於使用時，為確實能達到其功效及目的，故本發明誠為一實用性優異之發明，為符合發明專利之申請要件，爰依法提出申請，盼 審委早日賜准本發明，以保障創作人之辛苦創作，倘若 鈞局審委有任何稽疑，請不吝來函指示，創作人定當竭力配合，實感德便。

1:移載機本體

2:機械手臂

21:第一樞接部

22:第二樞接部

23:樞轉腕部

24:延伸承載部

31:第一角度感測器

32:第二角度感測器

4:活動側臂

41:偏移感測器

5:計算模組

6:驅動模組

Claims (8)

1. 一種半導體移載機之校正裝置，其主要包括：一移載機本體；一活動設置於該移載機本體上之機械手臂，該機械手臂具有一連結該移載機本體之第一樞接部、及一樞設於該第一樞接部背離該移載機本體一側之第二樞接部；一樞設於該機械手臂上之樞轉腕部，且該樞轉腕部係設於該第二樞接部背離該第一樞接部之一側；至少一界定於該樞轉腕部一側之延伸承載部；一設於該延伸承載部上之第一角度感測器；一設於該延伸承載部上且與該第一角度感測器間隔設置之第二角度感測器；一活動設置於該樞轉腕部一側之活動側臂，係以線性方式活動於該樞轉腕部一側；一設於該活動側臂上之偏移感測器；一電性連結該第一角度感測器、該第二角度感測器、及該偏移感測器之計算模組，係根據該第一角度感測器、該第二角度感測器、及該偏移感測器回饋之感測結果，計算產生複數個偏移參數；及一電性連結該機械手臂、該樞轉腕部、及該活動側臂之驅動模組，係根據該偏移參數控制該機械手臂、該樞轉腕部、及該活動側臂之動作，且該驅動模組具有複數分別設於該第一樞接部、該第二樞接部及該樞轉腕部上之第一驅動部、及一連結該活動側臂之第二驅動部。
2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體移載機之校正裝置，其中該第一角度感測器與該第二角度感測器間界定有一測量中心線，且該機械手臂上承載之待移載物中央界定有一與該測量中心線位置對應之物件中心線。
3. 如申請專利範圍第1項所述之半導體移載機之校正裝置，其中該第二驅動部上設有一螺桿部，且該活動側臂具有一伸縮設置於該樞轉腕部上之伸縮桿、及一設於該伸縮桿上且與該螺桿部配合作動之連結部。
4. 一種半導體移載機之校正方法，其步驟包括： (a)一移載機本體利用一驅動模組控制一機械手臂，使至少一延伸承載部直線移動至一待移載物下方；(b)該機械手臂朝同方向持續移動，直到一第一角度感測器受該待移載物遮蔽；(c)若一第二角度感測器同時受該待移載物遮蔽，即進入步驟(f)，若第二角度感測器未同時受該待移載物遮蔽，則進入步驟(d)；(d)該機械手臂朝同方向持續移動，直到該第二角度感測器受該待移載物遮蔽，並透過一計算模組計算出該第一角度感測器與該第二角度感測器先後受該待移載物遮蔽之第一距離差；(6)該計算模組根據該第一角度感測器與該第二角度感測器之間距、及該第一距離差，計算出一角度偏差值後，由該驅動模組控制一樞轉腕部轉動與該角度偏差值相同之角度；(f)該機械手臂朝校正後之方向持續移動，直到設置在活動側臂上的偏移感測器受該待移載物遮蔽；(g)該驅動模組控制該活動側臂朝背離該樞轉腕部之方向伸出，直到該偏移感測器未受該待移載物遮蔽，並透過該計算模組計算出該偏移感測器受該待移載物遮蔽前後之第二距離差；(h)該計算模組根據該待移載物之物件寬度、該延伸承載部之載臂寬度、及該第二距離差，計算出一水平偏差值；(i)若該水平偏差值不等於零，則由該驅動模組控制該機械手臂位移與該水平偏差值相同之距離，若該水平偏差值等於零，則步驟結束。
5. 如申請專利範圍第4項所述之半導體移載機之校正方法，其中該第一角度感測器與該第二角度感測器間界定有一測量中心線，且該機械手臂上承載之待移載物中央界定有一與該測量中心線位置對應之物件中心線。
6. 如申請專利範圍第4項所述之半導體移載機之校正方法，其中該機械手臂具有一連結該移載機本體之第一樞接部、及一樞設於該第一樞接部背離該移載機本體一側之第二樞接部，且該樞轉腕部係設於該第二樞接部背離該第一樞接部之一側。
7. 如申請專利範圍第6項所述之半導體移載機之校正方法，其中該驅動 模組具有複數分別設於該第一樞接部、該第二樞接部及該樞轉腕部上之第一驅動部、及一連結該活動側臂之第二驅動部。
8. 如申請專利範圍第7項所述之半導體移載機之校正方法，其中該第二驅動部上設有一螺桿部，且該活動側臂具有一伸縮設置於該樞轉腕部上之伸縮桿、及一設於該伸縮桿上且與該螺桿部配合作動之連結部。

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