本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體地，涉及一種檢測(cè)托盤是否搭邊的方法。

背景技術(shù)：

LED刻蝕設(shè)備主要包括托盤、裝載腔、工藝腔和機(jī)械手，其中，托盤用于承載幾片至幾十片的數(shù)目的小尺寸硅片，且多片硅片水平分散地分布。在裝載腔內(nèi)設(shè)置有可升降的基座(VCE)以及設(shè)置在該基座上、用于存放托盤的片盒(Cassette)，該片盒沿豎直方向設(shè)置有多個(gè)槽位，用以安放多個(gè)托盤。機(jī)械手用于在裝載腔與工藝腔之間傳輸托盤，在機(jī)械手進(jìn)行取片的過程中，首先基座通過升降將片盒中待取出的托盤所對(duì)應(yīng)的槽位移動(dòng)至適合機(jī)械手取片的高度；然后，機(jī)械手水平伸入裝載腔內(nèi)，并取出該槽位上的托盤。

在機(jī)械手進(jìn)行取放片之前，需要對(duì)片盒進(jìn)行掃描，以確定片盒中的每個(gè)槽位是否有片。具體的掃描方式為：在裝載腔內(nèi)，且位于片盒的兩側(cè)分別安裝對(duì)射型傳感器的發(fā)射端和接收端，當(dāng)片盒自下向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，片盒中的托盤會(huì)逐一經(jīng)過發(fā)射端和接收端之間，并阻擋發(fā)射端朝向接收端發(fā)射的光線。傳感器在其發(fā)射端被遮擋時(shí)向控制系統(tǒng)發(fā)送高電平信號(hào)，而在其發(fā)射端未被遮擋時(shí)向控制系統(tǒng)發(fā)送低電平信號(hào)。控制系統(tǒng)在捕捉到由傳感器發(fā)送而來的信號(hào)的上升沿(低電平向高電平轉(zhuǎn)換的時(shí)刻)時(shí)，讀取此時(shí)控制基座上升的脈沖信號(hào)的脈沖值，并根據(jù)該脈沖值判斷出哪一個(gè)槽位有片。

上述掃描片盒的方法在實(shí)際應(yīng)用中不可避免地存在以下問題：

其一，由于控制系統(tǒng)是采用捕捉由傳感器發(fā)送而來的信號(hào)的上升沿來判斷槽位是否有片，若信號(hào)的邊沿存在方波擾動(dòng)，則容易導(dǎo)致控制系統(tǒng)出現(xiàn)誤判，從而造成判斷結(jié)果不準(zhǔn)確。

其二，上述方法能夠判斷片盒中的槽位是否有片，而無法判斷出托盤是否存在搭邊的問題。所謂搭邊，如圖1所示，是指置于片盒中的托盤1未水平地位于槽位2中，而是托盤1的一部分傾斜地伸出槽位2，并搭在槽位2的邊沿上。托盤搭邊容易導(dǎo)致在機(jī)械手抓取托盤時(shí)，托盤偏離機(jī)械手上的承載位置，從而在傳送過程中托盤自機(jī)械手上容易滑落。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提出了一種檢測(cè)托盤是否搭邊的方法，其不僅可以準(zhǔn)確地判斷槽位是否存在托盤，而且還可以判斷出托盤是否存在搭邊的問題。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的而提供一種檢測(cè)托盤是否搭邊的方法，所述托盤為多個(gè)，且一一對(duì)應(yīng)地放置在可升降的片盒的多個(gè)槽位中，所述多個(gè)槽位沿豎直方向間隔設(shè)置；其特征在于，包括以下步驟：

在所述片盒上升的過程中，掃描所述片盒的各個(gè)槽位，并發(fā)出方波信號(hào)，所述方波信號(hào)在探測(cè)到所述托盤時(shí)為高電平，在未探測(cè)到所述托盤時(shí)為低電平；

檢測(cè)所述方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長，并判斷該時(shí)長是否超出預(yù)設(shè)的閾值范圍，若否，則確定所述托盤未搭邊；若大于所述閾值范圍，則確定所述托盤搭邊；若小于所述閾值范圍，則確定為信號(hào)擾動(dòng)。

優(yōu)選的，利用脈沖信號(hào)控制所述片盒移動(dòng)，且每增加一個(gè)脈沖數(shù)，所述片盒移動(dòng)預(yù)設(shè)距離。

優(yōu)選的，檢測(cè)所述方波信號(hào)相鄰的上升沿和下降沿，并分別讀取和保存所述上升沿和下降沿各自發(fā)生的時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)；

計(jì)算所述上升沿和下降沿發(fā)生的時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)之差的絕對(duì)值，即得出所述方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長。

優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)距離為0.01mm。

優(yōu)選的，發(fā)送所述脈沖信號(hào)的速度為每秒2000個(gè)脈沖數(shù)。

優(yōu)選的，所述閾值范圍為[380ms，420ms]。

優(yōu)選的，利用對(duì)射傳感器掃描各個(gè)槽位上的托盤，并發(fā)出方波 信號(hào)；所述對(duì)射傳感器包括相對(duì)設(shè)置在所述片盒兩側(cè)的發(fā)射端和接收端，所述發(fā)射端用于向所述接收端發(fā)送光信號(hào)；所述接收端用于接收所述光信號(hào)。

優(yōu)選的，利用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述片盒上升或下降；

通過向所述伺服電機(jī)發(fā)送脈沖信號(hào)和電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向，控制所述伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定角度，以驅(qū)動(dòng)所述片盒移動(dòng)所述預(yù)設(shè)距離。

優(yōu)選的，所述閾值范圍的設(shè)定步驟為：

僅在所述片盒的其中一個(gè)槽位放置有所述托盤；

在所述片盒上升的過程中，掃描所述片盒的各個(gè)槽位，并發(fā)出方波信號(hào)，所述方波信號(hào)在探測(cè)到所述托盤時(shí)為高電平，在未探測(cè)到所述托盤時(shí)為低電平；

檢測(cè)所述方波信號(hào)相鄰的上升沿和下降沿，并分別讀取和保存所述上升沿和下降沿各自發(fā)生的時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)；

計(jì)算所述上升沿和下降沿發(fā)生的時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)之差的絕對(duì)值，所述絕對(duì)值即為所述方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長；

根據(jù)所述方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長設(shè)定所述閾值范圍。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的檢測(cè)托盤是否搭邊的方法，其通過檢測(cè)方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長，并判斷該時(shí)長是否超出預(yù)設(shè)的閾值范圍來確定托盤是否搭邊，或者為信號(hào)擾動(dòng)，即：若未超出預(yù)設(shè)的閾值范圍，則確定托盤未搭邊；若大于閾值范圍，則確定托盤搭邊；若小于閾值范圍，則確定為信號(hào)擾動(dòng)。這樣，不僅可以準(zhǔn)確地判斷槽位是否存在托盤，而不會(huì)受到信號(hào)擾動(dòng)的影響，而且還可以判斷出托盤是否存在搭邊的問題。

附圖說明

圖1為托盤搭邊的示意圖；

圖2為裝載有多個(gè)托盤的片盒的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為利用對(duì)射傳感器掃描片盒的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明提供的檢測(cè)托盤是否搭邊的方法的流程框圖；

圖5為利用脈沖信號(hào)控制片盒移動(dòng)的原理框圖；以及

圖6為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的檢測(cè)托盤是否搭邊的方法的流程框圖。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖來對(duì)本發(fā)明提供的檢測(cè)托盤是否搭邊的方法進(jìn)行詳細(xì)描述。

圖2為裝載有多個(gè)托盤的片盒的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參閱圖2，片盒10通常設(shè)置在裝載腔室中，并固定在裝載腔室內(nèi)的基座上，且在片盒10中設(shè)置有多個(gè)槽位12，用以承載多個(gè)托盤11。該托盤11用于承載多個(gè)基片，基片例如為尺寸較小的硅片或藍(lán)寶石襯底等。此外，在基座下方設(shè)置有伺服電機(jī)，用以通過基座驅(qū)動(dòng)片盒10上升或下降，從而在機(jī)械手進(jìn)行取放片時(shí)，可以將待取放的托盤所對(duì)應(yīng)的槽位12移動(dòng)至適合機(jī)械手取放片的高度；以及，在利用傳感器掃描片盒10，以確定片盒10中的每個(gè)槽位12是否有片時(shí)，可以使所有槽位12自下而上逐一經(jīng)過傳感器的檢測(cè)位置。

圖3為利用對(duì)射傳感器掃描片盒的結(jié)構(gòu)示意圖。請(qǐng)參閱圖3，利用對(duì)射傳感器掃描各個(gè)槽位12上的托盤11。具體地，對(duì)射傳感器包括發(fā)射端13和接收端14，二者相對(duì)設(shè)置在片盒10的兩側(cè)，發(fā)射端13用于朝向接收端14發(fā)射水平的光信號(hào)(例如激光)；接收端14用于接收光信號(hào)。當(dāng)片盒10自下而上運(yùn)動(dòng)時(shí)，片盒10中的托盤11會(huì)逐一經(jīng)過發(fā)射端13和接收端14之間，并阻擋發(fā)射端13朝向接收端14發(fā)射的光線。

圖4為本發(fā)明提供的檢測(cè)托盤是否搭邊的方法的流程框圖。請(qǐng)參閱圖4，本發(fā)明提供的檢測(cè)托盤是否搭邊的方法包括以下步驟：

S1，在片盒10上升的過程中，利用上述對(duì)射傳感器掃描片盒10的各個(gè)槽位12，即，片盒10的所有槽位12均已經(jīng)過發(fā)射端13和接收端14之間，并發(fā)出方波信號(hào)。所謂方波信號(hào)，是一種高電平和低電平交替出現(xiàn)的周期性信號(hào)，該方波信號(hào)在探測(cè)到托盤11，即接收端14因托盤11的遮擋而無法接收到由發(fā)射端13發(fā)出的激光時(shí)為高 電平；在未探測(cè)到托盤11，即接收端14能夠接收到由發(fā)射端13發(fā)出的激光時(shí)為低電平。

S2，檢測(cè)方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長，并判斷該時(shí)長是否超出預(yù)設(shè)的閾值范圍；若該時(shí)長在閾值范圍內(nèi)，則確定托盤未出現(xiàn)搭邊情況；若大于閾值范圍，則說明因存在托盤搭邊的情況導(dǎo)致方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長過長，由此即確定托盤存在搭邊情況；若小于閾值范圍，則說明方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長過短，由此即確定方波信號(hào)存在擾動(dòng)。上述閾值范圍可以根據(jù)在托盤正確的處于槽位中時(shí)，方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長以及實(shí)際中的誤差而設(shè)定。

通過檢測(cè)方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長，不僅可以準(zhǔn)確地判斷槽位是否存在托盤，而不會(huì)受到信號(hào)擾動(dòng)的影響，而且還可以判斷出托盤是否存在搭邊的問題。

優(yōu)選的，利用脈沖信號(hào)控制片盒移動(dòng)，且每增加一個(gè)脈沖數(shù)，片盒移動(dòng)預(yù)設(shè)距離，該預(yù)設(shè)距離即為相鄰兩個(gè)槽位之間的豎直間距，從而當(dāng)完成當(dāng)前槽位的掃描之后，片盒通過移動(dòng)一個(gè)預(yù)設(shè)距離，使下一個(gè)槽位到達(dá)傳感器的掃描位置。此外，由于脈沖數(shù)與片盒移動(dòng)預(yù)設(shè)距離的個(gè)數(shù)具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，因此，若需要將某一槽位移動(dòng)至傳感器的掃描位置，只需計(jì)算出將該槽位移動(dòng)至傳感器的掃描位置的移動(dòng)距離所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)，并根據(jù)該脈沖數(shù)控制片盒移動(dòng)至目標(biāo)位置。

優(yōu)選的，在利用脈沖信號(hào)控制片盒移動(dòng)的基礎(chǔ)上，可以采用以下方式獲得方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長。具體地，由于脈沖數(shù)與片盒移動(dòng)預(yù)設(shè)距離的個(gè)數(shù)具有對(duì)應(yīng)關(guān)系，例如，每增加一個(gè)脈沖數(shù)，片盒移動(dòng)0.01mm，即預(yù)設(shè)距離為0.01mm。由此，首先捕捉到方波信號(hào)相鄰的上升沿和下降沿，并分別讀取和保存該上升沿和下降沿各自發(fā)生的時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)。例如，捕捉到方波信號(hào)相鄰的上升沿和下降沿各自發(fā)生的時(shí)刻分別為T1和T2，并讀取到上升沿的發(fā)生時(shí)刻T1所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)為N1，下降沿的發(fā)生時(shí)刻T2所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)為N2。然后，通過計(jì)算上升沿和下降沿發(fā)生的時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)之差的絕對(duì)值，即，|N1-N2|，該絕對(duì)值即為方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長。

例如，若每增加一個(gè)脈沖數(shù)，片盒移動(dòng)0.01mm，并且發(fā)送脈沖信號(hào)的速度為每秒2000個(gè)脈沖數(shù)，則片盒的移動(dòng)速度即為預(yù)設(shè)距離(0.01mm)與發(fā)送脈沖信號(hào)的速度(每秒2000個(gè)脈沖數(shù))的乘積，等于每秒20毫米。當(dāng)片盒以每秒20毫米自下而上運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)于厚度為8mm的托盤，其經(jīng)過發(fā)射端和接收端之間，并阻擋發(fā)射端朝向接收端發(fā)射的光線的時(shí)間(即，方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長)的計(jì)算公式如下：

T＝B/V

其中，T為方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長；B為托盤的厚度；V為片盒的移動(dòng)速度。若托盤的厚度B為8mm，片盒的移動(dòng)速度為每秒20毫米，則方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長為400毫秒。該時(shí)長為托盤正確的處于槽位中時(shí)，方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長?？紤]到實(shí)際應(yīng)用中誤差的存在，可以設(shè)定一個(gè)安全的閾值范圍，例如[380ms，420ms]，在這種情況下，若方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長大于等于380ms，且小于等于420ms，則確定托盤未出現(xiàn)搭邊情況。若方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長大于420ms，則確定托盤存在搭邊情況。若方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長小于380ms，則確定方波信號(hào)存在擾動(dòng)。

在正式檢測(cè)托盤是否搭邊之前，可以預(yù)先進(jìn)行一次校準(zhǔn)掃描，并據(jù)此設(shè)定上述閾值范圍。具體步驟為：

1、僅在片盒的其中一個(gè)槽位放置有托盤，其余槽位均空置。例如，在自下而上第二個(gè)槽位中放置有托盤。

2、在片盒上升的過程中，掃描片盒的各個(gè)槽位，并發(fā)出方波信號(hào)，該方波信號(hào)在探測(cè)到托盤時(shí)為高電平，在未探測(cè)到托盤時(shí)為低電平。由于片盒中僅有一個(gè)槽位放置有托盤，因此，方波信號(hào)僅具有一個(gè)高電平。

3、捕捉該高電平的上升沿和下降沿，并分別讀取和保存上升沿和下降沿各自發(fā)生的時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)；

4、計(jì)算上升沿和下降沿發(fā)生的時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)之差的絕對(duì)值，該絕對(duì)值即為＝方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長；

5、根據(jù)方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長和實(shí)際誤差設(shè)定上述閾值范 圍。另外，可以將上述上升沿和下降沿各自發(fā)生的時(shí)刻所對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)保存，以用作后續(xù)正式掃描時(shí)的校準(zhǔn)值。在進(jìn)行正式掃描時(shí)，通過將當(dāng)前脈沖值與該校準(zhǔn)值進(jìn)行比較，來判斷相應(yīng)的槽位是否存在托盤。

在本實(shí)施例中，利用控制單元發(fā)送脈沖信號(hào)控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)片盒上升或下降。具體地，圖5為利用脈沖信號(hào)控制片盒移動(dòng)的原理框圖。請(qǐng)參閱圖5，控制單元包括PLC和伺服驅(qū)動(dòng)器，其中，PLC用于向伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)送脈沖信號(hào)和電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向；伺服驅(qū)動(dòng)器每收到由PLC發(fā)送的一個(gè)脈沖數(shù)，就會(huì)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定角度，該固定角度與片盒單次移動(dòng)的預(yù)設(shè)距離相對(duì)應(yīng)，從而驅(qū)動(dòng)片盒在豎直方向上移動(dòng)一個(gè)預(yù)設(shè)距離。

下面對(duì)本發(fā)明提供的檢測(cè)托盤是否搭邊的方法的一個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。圖6為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例提供的檢測(cè)托盤是否搭邊的方法的流程框圖。請(qǐng)參閱圖6，檢測(cè)托盤是否搭邊的方法包括以下步驟：

步驟1，PLC向伺服驅(qū)動(dòng)器發(fā)送脈沖信號(hào)和電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向；伺服驅(qū)動(dòng)器每收到由PLC發(fā)送的一個(gè)脈沖數(shù)，就會(huì)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定角度，從而驅(qū)動(dòng)片盒自下而上移動(dòng)一個(gè)預(yù)設(shè)距離；同時(shí)，在片盒上升的過程中，利用對(duì)射傳感器掃描片盒的各個(gè)槽位。

步驟2，檢測(cè)方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長，并判斷該時(shí)長是否小于400ms，若是，則返回步驟1；若否，則進(jìn)入步驟3。

步驟3，判斷方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長是否大于400ms，若是，則確定托盤存在搭邊問題；若否，則進(jìn)入步驟4。

步驟4，讀取PLC當(dāng)前發(fā)出的脈沖值。

步驟5，判斷該脈沖值是否在第n槽位掃描校準(zhǔn)區(qū)間內(nèi)，若否，則確定信號(hào)存在干擾；若是，則進(jìn)入步驟6。

步驟6，確定第n槽位有片，且不存在搭邊問題。

步驟7，判斷片盒是否運(yùn)動(dòng)至掃描結(jié)束位置，即，所有的槽位均被掃描，若是，則結(jié)束；若否，返回步驟1。

綜上所述，本發(fā)明提供的檢測(cè)托盤是否搭邊的方法，其通過檢 測(cè)方波信號(hào)高電平持續(xù)的時(shí)長，并判斷該時(shí)長是否超出預(yù)設(shè)的閾值范圍來確定托盤是否搭邊，或者為信號(hào)擾動(dòng)，即：若未超出預(yù)設(shè)的閾值范圍，則確定托盤未搭邊；若大于閾值范圍，則確定托盤搭邊；若小于閾值范圍，則確定為信號(hào)擾動(dòng)。這樣，不僅可以準(zhǔn)確地判斷槽位是否存在托盤，而不會(huì)受到信號(hào)擾動(dòng)的影響，而且還可以判斷出托盤是否存在搭邊的問題。

可以理解的是，以上實(shí)施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實(shí)施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實(shí)質(zhì)的情況下，可以做出各種變型和改進(jìn)，這些變型和改進(jìn)也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。