專利名稱：操作手自動示教和位置校正系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
示例性實(shí)施例一般地涉及機(jī)器人系統(tǒng)，并且更具體地，涉及機(jī)器人系統(tǒng)的裝配和操作。
背景技術(shù)：
一般來說，裝配機(jī)器人操作手是手動或自動執(zhí)行的費(fèi)時且冗長的過程。機(jī)器人操作手的手動裝配傾向于就執(zhí)行裝配的操作人員而論是主觀的并且一般是不可重復(fù)的。手動裝配的主觀和不可重復(fù)的性質(zhì)一般影響操作手被安裝在其中的系統(tǒng)的結(jié)果得到的性能。完成手動裝配的時間(例如勞動力成本、工具時間等)也可使裝配操作手變的昂貴。機(jī)器人操作手的手動裝配還可在系統(tǒng)對顆粒敏感的情況下(例如在凈室環(huán)境下)引起系統(tǒng)的污染，并且涉及人員和設(shè)備安全隱患(例如暴露于有害化學(xué)品或者通過碰撞而損壞機(jī)器人操作手以及系統(tǒng)的其他部件的風(fēng)險)。常規(guī)地，機(jī)器人操作手的自動裝配涉及安裝在機(jī)器人操作手和/或該操作手與其交互的處理設(shè)備上的昂貴的固定裝置以及各種傳感器的使用。傳感器一般是磁、光或觸覺傳感器，它們允許機(jī)器人控制器感測會指示操作手已接觸固定裝置或臺架的、對準(zhǔn)固定裝置的特定特征以及電動機(jī)轉(zhuǎn)矩的增加。能夠在無需系統(tǒng)的機(jī)器人操作手與系統(tǒng)的臺架(例如襯底固定臺架等)交互的情況下自動示教機(jī)器人系統(tǒng)內(nèi)的點(diǎn)會是有利的。如果自動示教系統(tǒng)能夠如下文所描述的那樣提供超過自動臺架示教的有益效果，則也會是有利的。


在下面的說明中結(jié)合附圖來解釋所公開的實(shí)施例的上述方面及其他特征，其中 圖1A-1C示意了按照一個示例性實(shí)施例的示例性處理系統(tǒng)；
圖2示意了按照一個示例性實(shí)施例的定位系統(tǒng)；
圖3A-3B不意了按照一個不例性實(shí)施例的一個方面的流程 圖4A-4B不意了按照一個不例性實(shí)施例的位置畸變的不例性圖表；
圖5示出了示意按照一個示例性實(shí)施例的操作手的增量移動的圖表；
圖6示意了示出按照一個示例性實(shí)施例的自動示教過程的示例性收斂的圖表；
圖7是按照一個示例性實(shí)施例的操作手和臺架的示意 圖7A-7B示意了按照一個示例性實(shí)施例的另一個方面的流程 圖8示意了按照一個示例性實(shí)施例的相對于操作手和/或臺架的校驗(yàn)水平與參考平面的偏差；
圖9示意了按照一個示例性實(shí)施例的還有另一個方面的流程 圖10示意了按照一個示例性實(shí)施例的還有另一個方面的流程 圖11和圖12示意了按照示例性實(shí)施例的多個方面的示例性致動器的示意圖；以及 圖13示意了按照一個示例性實(shí)施例的一個方面的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1A-1C示意了按照一個示例性實(shí)施例的示例性處理環(huán)境。雖然將參照附圖所示的實(shí)施例來描述所公開的實(shí)施例，但應(yīng)理解的是，所公開的實(shí)施例能夠以許多備選形式來體現(xiàn)。另外，可使用任何適當(dāng)尺寸、形狀或類型的元件或材料。在示例性實(shí)施例的一個方面，空間定位系統(tǒng)(SPS) 100可被配置成以非接觸方式(例如在沒有夾具或固定裝置或者沒有與工作臺架的接觸的情況下)在例如將在下文中描述的取和放應(yīng)用中自動示教機(jī)器人操作手定位。示例性實(shí)施例可被配置成大體上消除手動示教工作空間內(nèi)的機(jī)器人操作手位置。示例性實(shí)施例的自動示教可提供以高效方式并且在短時間周期中對機(jī)器人操作手的可重復(fù)裝配。由于與空間定位系統(tǒng)100的人為交互被減到最少，可在不將污染引入凈室環(huán)境(例如實(shí)驗(yàn)室、操作室、半導(dǎo)體制造工具/設(shè)施)的情況下執(zhí)行自動示教。在示例性實(shí)施例的另一個方面，空間定位系統(tǒng)100可被配置成相對于公共參考點(diǎn)來對準(zhǔn)和/或校平系統(tǒng)中的單個的臺架，如將在下文中描述的那樣。僅為了示例的目的，臺架可以是任何適當(dāng)?shù)呐_架，包括襯底對準(zhǔn)器、裝載端口和半導(dǎo)體襯底裝卸工具的過程模塊。 臺架的對準(zhǔn)和/或校平可在任何適當(dāng)時間進(jìn)行，舉例來說諸如在系統(tǒng)集成期間(例如在系統(tǒng)的制造期間)或者在系統(tǒng)保養(yǎng)時(例如在維護(hù)過程期間等)在現(xiàn)場進(jìn)行。僅為了示例的目的，臺架被裝配的時間的一個示例包括在處理設(shè)備的制造期間(這可包括例如在自動化供應(yīng)商處的材料裝卸平臺的初始裝配，在這之后該裝配可部分地被拆卸并且被發(fā)送給材料處理系統(tǒng)制造商。處理系統(tǒng)可在材料處理系統(tǒng)制造商處被集成到更大系統(tǒng)中，在這之后該系統(tǒng)可部分地被拆卸并且被發(fā)送給最終用戶)。臺架被裝配的時間的另一個示例包括例如在最終用戶(例如半導(dǎo)體制造設(shè)施或其他適當(dāng)設(shè)施)處的系統(tǒng)集成期間。臺架被裝配的時間的還有另一個示例包括在例如最終用戶的設(shè)施處的系統(tǒng)維護(hù)或保養(yǎng)時(舉例來說諸如在保養(yǎng)或更換諸如機(jī)器人操作手或過程模塊的組件時)。所公開的實(shí)施例可提供任何適當(dāng)?shù)目臻g信息，舉例來說諸如與臺架校平有關(guān)的信息，包括但不限于用于使用現(xiàn)有的臺架調(diào)整特征來校正臺架校平誤差的調(diào)整量。在還有另一個方面，示例性實(shí)施例可被配置成在機(jī)器人操作手正被使用的同時(例如即時)校正機(jī)器人操作手的位置誤差，如將在下文中描述的那樣。這樣的位置誤差可產(chǎn)生于例如被用于跟蹤機(jī)器人操作手的位置的位置反饋裝置的不準(zhǔn)確性。位置誤差還可通過機(jī)器人操作手的機(jī)械組件的容差被引入，其可被操作手的非線性機(jī)構(gòu)或操作手的機(jī)械部件上的磨損放大。示例性實(shí)施例可提高取和放操作的準(zhǔn)確度和可重復(fù)性以及放松位置反饋裝置的準(zhǔn)確度要求和相對于機(jī)器人操作手的機(jī)械組件的制造容差。在所公開的實(shí)施例的另一個方面，空間定位系統(tǒng)100可被配置成提供用于對電動機(jī)進(jìn)行控制和/或換向的所有坐標(biāo)的大體上同時的非接觸測量，如將在下文中描述的那樣。作為非限制性的示例，空間定位系統(tǒng)可被配置成測量包括但不限于平面或直線電動機(jī)、球形電動機(jī)和無軸承電動機(jī)(例如無軸承旋轉(zhuǎn)電動機(jī)、磁懸浮平臺等)的任何適當(dāng)電動機(jī)的軸向和/或轉(zhuǎn)動坐標(biāo)。適當(dāng)電動機(jī)的示例包括在提交于2007年6月27日的、序列號為11/769,651的美國申請中所描述的那些，通過引用將其公開內(nèi)容完整地并入本文?，F(xiàn)在參照圖1A，示例性實(shí)施例可以是半導(dǎo)體處理設(shè)備或系統(tǒng)的一部分。要注意的是，雖然將相對于半導(dǎo)體制造設(shè)備來描述示例性實(shí)施例，但應(yīng)理解的是，示例性實(shí)施例等同地適用于任何取和放環(huán)境和/或機(jī)器人系統(tǒng)，包括但不限于組裝車間、醫(yī)療裝置(例如機(jī)器人手術(shù)設(shè)備等)和實(shí)驗(yàn)室設(shè)備，以提供例如相對于固定或移動對象的準(zhǔn)確定位。示例性實(shí)施例中的處理設(shè)備10在圖IA中被示出為具有代表性的配置的群組化工具。在備選實(shí)施例中，處理設(shè)備10可具有任何其他所需的配置。可調(diào)整設(shè)備10的尺寸和形狀以允許例如半導(dǎo)體襯底或晶圓的處理，諸如200 mm、300 mm、350 mm、400 mm或甚至更大直徑的晶圓。在備選實(shí)施例中，處理設(shè)備可以為能夠處理任何其他所需的襯底，包括但不限于用于平板顯示器的襯底。在圖IA所示的示例性實(shí)施例中，設(shè)備10 —般地可具有前段12和后段14。前段12可被布置成向設(shè)備10提供與生產(chǎn)設(shè)施(FAB)的其余部分的接口。例如，前段12可以是具有一個或多個裝載端口 16 (兩個裝載端口為了示例的目的被示出)的環(huán)境控制模塊，從而允許諸如SMIF和FOUP的任何適當(dāng)?shù)囊r底載體的對接。裝載端口可定位成允許自動裝載/卸載載體C，諸如經(jīng)由與FAB自動材料裝卸系統(tǒng)或輸運(yùn)裝置的接口，或者經(jīng)由手動方式裝載/卸載載體C。前段12可具有用于在設(shè)備10與對接在設(shè)備接口處的載體C之間裝載/卸載襯底的任何適當(dāng)?shù)膫鬏斣O(shè)備11。適當(dāng)?shù)膫鬏斣O(shè)備包括但不限于在共同擁有的美國專利No. 6，002，840中所描述的示例性傳輸裝置，通過引用將其公開內(nèi)容完 整地并入本文。在一個示例中，傳輸設(shè)備可以是如能夠在圖2中所見的SCARA型傳輸設(shè)備250，其包括上臂251、前臂252和末端執(zhí)行器253。在提交于2005年7月11日的序列號為11/178，836的美國專利申請中描述了與前段12相似的工具前段的適當(dāng)示例，通過引用將其完整地并入本文。在備選實(shí)施例中，設(shè)備前段可具有任何其他所需的配置。在其他備選實(shí)施例中，設(shè)備可不具有分開的或可辨別的前端段，這是因?yàn)楹蠖慰芍苯优c設(shè)備裝載接口通信而無需中間的裝載鎖。后段14可以為能夠保持隔離環(huán)境，既與外界環(huán)境隔離并且在示例性實(shí)施例中還能夠與前段的環(huán)境隔離。后段14可保持惰性氣體(諸如氮或氬)，或者后段14可保持真空。在示例性實(shí)施例中，后段一般地具有裝載鎖段20、傳輸室22和處理模塊24。裝載鎖段20、傳輸室22和處理模塊24中的一個或多個可包括用于隔離后段14和/或裝載鎖20、傳輸室22和處理段24中的一個或多個的一個或多個槽閥。槽閥可以是具有任何適當(dāng)配置的任何適當(dāng)槽閥。后段14還可具有位于傳輸室22中的用于在設(shè)備的裝載鎖與處理段之間傳輸襯底的任何適當(dāng)?shù)囊r底傳輸系統(tǒng)23。如可理解的那樣，使后段與前段接合的裝載鎖段20允許襯底在環(huán)境隔離的后段14與前段12之間的傳輸而不損害后段14中的隔離環(huán)境。處理模塊24可被布置成執(zhí)行襯底的任何所需處理(例如材料沉積、離子注入、清潔、蝕刻、拋光、計(jì)量等)。如將在下文中更詳細(xì)地描述的那樣，處理設(shè)備10可配置有空間定位系統(tǒng)100?，F(xiàn)在參照圖1B，另一個示例性處理設(shè)備10’被示出。在這個示例中，處理設(shè)備10’是線性分布處理系統(tǒng)，其包括處理模塊24’、襯底傳輸裝置Ila-Ilc和裝載鎖20a’、20b’。示例性的線性分布處理設(shè)備能夠在提交于2006年5月26日的序列號為11/442,511的美國專利申請中找到，通過引用將其公開內(nèi)容完整地并入本文。線性分布處理設(shè)備可配置有在下文中更詳細(xì)地描述的空間定位系統(tǒng)100。參照圖1C，空間定位系統(tǒng)100可被配置成使生產(chǎn)設(shè)施的任何(一個或多個)部分內(nèi)的組件對準(zhǔn)。例如，空間定位系統(tǒng)100可被配置成使自動材料裝卸系統(tǒng)60的高架輸運(yùn)裝置61與處理設(shè)備10的裝載端口 16自動對準(zhǔn)。在美國專利No. 7，165,927中描述了適當(dāng)?shù)母呒軅鬏斚到y(tǒng)的示例，通過引用將其公開內(nèi)容完整地并入本文。應(yīng)理解的是，空間定位系統(tǒng)100能夠被配置成使任何適當(dāng)?shù)淖詣硬牧涎b卸系統(tǒng)對準(zhǔn)，包括但不限于諸如傳送帶和/或運(yùn)輸車的高架傳輸裝置和基于地面的傳輸裝置，所述傳送帶和/或運(yùn)輸車諸如為在提交于2003年7月22日的序列號為10/624，987的美國專利申請中所描述的那些，通過引用將其公開內(nèi)容完整地并入本文。再次參照圖2，現(xiàn)在將相對于處理設(shè)備290更詳細(xì)地描述空間定位系統(tǒng)。在這個示例中，處理設(shè)備290可與上文中相對于圖IA所描述的后端14和裝載鎖20大體上相似。例如，處理模塊PM1-PM4可與處理模塊24大體上相似，而裝載鎖LL1、LL2可與上文中相對于圖IA所描述的裝載鎖20大體上相似?？臻g定位系統(tǒng)100可包括控制器270、一個或多個發(fā)射器200A-200F以及一個或多個目標(biāo)210A-210N、210P-210V。如將在下文中描述的那樣，目標(biāo)可以是被動式的，用于被動地將來自發(fā)射器的信號返回到接收元件，或者目標(biāo)可以是用于接收來自發(fā)射器的信號的主動式接收器。要注意的是，雖然在圖中示出了一定 數(shù)量的發(fā)射器和目標(biāo)，但在備選實(shí)施例中，可存在任何適當(dāng)數(shù)量的發(fā)射器和目標(biāo)，諸如比圖中所示的多或少。控制器270可以是包括處理器、存儲器(例如存儲器275)以及存儲在存儲器上的用于實(shí)現(xiàn)本文所描述的示例性實(shí)施例的各個方面的計(jì)算機(jī)可讀程序代碼的任何適當(dāng)?shù)目刂破?。控制?70可專用于空間定位系統(tǒng)100，或者它可以是用于處理設(shè)備290和/或生產(chǎn)設(shè)施的操作的控制系統(tǒng)的一部分。在一個示例性實(shí)施例中，發(fā)射器200A-200F可以是任何適當(dāng)?shù)陌l(fā)射器，包括但不限于光、射頻、蜂窩和聽覺發(fā)射器。發(fā)射器200A-200F中的每一個可以任何適當(dāng)方式連接到控制器270，包括但不限于有線或無線連接。發(fā)射器可傳送具有能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)210A-210N、210P-210V的檢測的任何適當(dāng)特性并且被控制器270解釋以用于進(jìn)行如將在下文中所描述的位置確定的任何適當(dāng)信號。在一個示例性實(shí)施例中，發(fā)射器可包括用于檢測例如由目標(biāo)被動地反射回(或返回)到發(fā)射器的信號的接收器。在備選實(shí)施例中，目標(biāo)可包括位于任何適當(dāng)位置上的用于接收來自發(fā)射器的信號的接收器。由各發(fā)射器200A-200F傳送的信號可被配置成使得例如控制器270能夠根據(jù)其相應(yīng)的信號來標(biāo)識各發(fā)射器200A-200F。在備選實(shí)施例中，各發(fā)射器200A-200F可以任何適當(dāng)方式來標(biāo)識。在備選實(shí)施例中，要注意的是，目標(biāo)和發(fā)射器的位置能夠被顛倒，只要有可能得到如本文所描述的用于確定對象位置的等效位置信息。目標(biāo)210A-2ION、210P-210V可以是能夠被發(fā)射器200A-200F檢測并且因此它們的位置可被確定的任何適當(dāng)目標(biāo)。在這個示例性實(shí)施例中，目標(biāo)210A-210N、210P-210V可以是可將從發(fā)射器發(fā)送的信號被動地反射(或發(fā)送回)到該信號來自于其的發(fā)射器以供例如任何適當(dāng)?shù)慕邮掌鬟M(jìn)行檢測的被動式目標(biāo)。目標(biāo)210A-210N、210P-210V可以不與諸如控制器270的任何其他裝置連接或共享信息，但仍然允許由例如發(fā)射器(或其他接收裝置)對其進(jìn)行檢測。在備選實(shí)施例中，目標(biāo)可以是可例如處理來自發(fā)射器的信號以用于將那些信號傳送給系統(tǒng)的另一個組件的主動式目標(biāo)，舉例來說諸如傳送給控制器270。在其他備選實(shí)施例中，在目標(biāo)210A-210N、210P-210V是主動式的情況下，這些目標(biāo)可以諸如上文中相對于發(fā)射器200A-200F所描述的任何適當(dāng)方式適當(dāng)?shù)剡B接到例如控制器270。在其他示例性實(shí)施例中，空間定位系統(tǒng)100可包括參考收發(fā)器(其可取代發(fā)射器200A-200F)和主動式收發(fā)器(其可取代目標(biāo)210A-210F、210P-210V)，或者反過來也是一樣。參考收發(fā)器可如上文所描述的那樣發(fā)射信號，該信號被主動式收發(fā)器接收。該主動式收發(fā)器可向參考收發(fā)器傳送回相同或不同的信號。參考收發(fā)器被配置成從主動式收發(fā)器讀取信號并且將其傳遞給控制器270以實(shí)現(xiàn)本文所描述的確定/計(jì)算。發(fā)射器200A-200F可被放置在處理設(shè)備290周圍和/或處理設(shè)備290內(nèi)的任何適當(dāng)定位上。僅為了示例的目的，在圖2中，發(fā)射器200A-200F被定位成使得一個發(fā)射器位于傳輸室265與處理模塊PM1-PM4和裝載鎖LLl、LL2中的每一個之間的接口的每側(cè)。目標(biāo)210A-210N.210P-210V可位于處理設(shè)備290的組件中和/或處理設(shè)備290的組件周圍的任何適當(dāng)?shù)?一個或多個)位置/( 一個或多個)定位上。要注意的是，在一個示例性實(shí)施例中，目標(biāo)210A-210N、210P-210V的定位可被選擇成使得每個目標(biāo)均能夠與足夠數(shù)量的發(fā)射器200A-200F交互以確定目標(biāo)210A-210N、210P-210V的定位。例如，目標(biāo)可位于給定發(fā)射器的預(yù)定范圍內(nèi)，使得該發(fā)射器具有目標(biāo)的大體上無阻擋的“視野”。組件可包括但不限于處理設(shè)備的彼此交互的任何適當(dāng)?shù)慕M件，舉例來說諸如處理模塊PM1-PM4、裝載鎖LLl、LL2以及傳輸設(shè)備250。在這個示例中，處理模塊PM1-PM4和裝載鎖LLl、LL2中的每一個包括三個目標(biāo)。在備選實(shí)施例中，處理模塊PM1-PM4和裝載鎖LLl、LL2中的每一個可具有多于 或少于三個的目標(biāo)。如還能夠在圖2中所見的那樣，傳輸設(shè)備250被示出為包括三個目標(biāo)210T-210V，但在備選實(shí)施例中，傳輸設(shè)備可具有多于或少于三個的目標(biāo)。在這個示例中，目標(biāo)210T-210V位于末端執(zhí)行器253上，但在備選實(shí)施例中，目標(biāo)210T-210V可位于傳輸設(shè)備250上的任何適當(dāng)定位上。在這個示例中，要注意的是，由于三個點(diǎn)一般限定對象在給定空間包絡(luò)中的位置(例如參考點(diǎn)的三個坐標(biāo)x、y、z和三個轉(zhuǎn)動Rx、Ry、Rz能夠根據(jù)三個點(diǎn)的定位被確定，以唯一地標(biāo)識目標(biāo)與其附連的對象在空間包絡(luò)中的位置)，三個目標(biāo)在每個處理模塊PM1-PM4、每個裝載鎖LL1、LL2以及傳輸設(shè)備250處被使用。在備選實(shí)施例中，目標(biāo)210A-210S可并入固定裝置，該固定裝置能夠被放置或固定到一個或多個臺架上以用于傳輸設(shè)備250的自動示教或位置校正。在其他備選實(shí)施例中，目標(biāo)210T-210V可并入由傳輸設(shè)備250承載的固定裝置，以影響傳輸設(shè)備250的自動示教。仍然參照圖2，(一個或多個)參考點(diǎn)被指配給處理設(shè)備的組件中的每一個。例如，臺架參考點(diǎn)RSTN可以被指配給處理模塊PMl。在一個示例中，參考點(diǎn)RSTN可對應(yīng)于處理模塊內(nèi)的預(yù)定襯底定位(例如處于預(yù)定定位的襯底的中心)。在備選實(shí)施例中，參考點(diǎn)RSTN可對應(yīng)于處理模塊PMl內(nèi)的任何適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)。臺架參考點(diǎn)RSTN的定位可與諸如位于處理模塊PMl中的目標(biāo)210A-210C的目標(biāo)中的一個或多個重合或者相對于其是已知的。如可理解的那樣，還可以與上文所描述的大體上相似的方式將參考點(diǎn)指配給其他處理模塊PM2-PM4。操作手參考點(diǎn)RRBT還可與傳輸設(shè)備250關(guān)聯(lián)。在這個示例中，操作手參考點(diǎn)RRBT位于末端執(zhí)行器253上，使得當(dāng)襯底S被承載在末端執(zhí)行器253上時該參考點(diǎn)的定位與所述襯底的預(yù)定中心定位重合。在備選實(shí)施例中，參考點(diǎn)RRBT可處于傳輸設(shè)備250上的任何適當(dāng)定位。如在上文中相對于臺架參考點(diǎn)RSTN所描述的那樣，操作手參考點(diǎn)RRBT的定位可與諸如位于末端執(zhí)行器253上的目標(biāo)210T-210V的目標(biāo)中的一個或多個重合或者相對于其是已知的。傳輸設(shè)備250還可包括可與傳輸裝置250的動態(tài)方程結(jié)合被用于確定操作手參考點(diǎn)RRBT的位置的、舉例來說諸如為編碼器的適當(dāng)?shù)奈恢梅答佈b置。臺架和操作手參考點(diǎn)RSTN和RRBT分別可表示空間中由例如三個獨(dú)立坐標(biāo)定義的定位，所述三個獨(dú)立坐標(biāo)諸如為x、y、z，或者可被概括為體現(xiàn)由例如六個獨(dú)立坐標(biāo)定義的參考坐標(biāo)系，所述六個獨(dú)立坐標(biāo)諸如為x、y、z、Rx、Ry、Rz，其中Rx、Ry、Rz分別表示相對于x、y和z軸的轉(zhuǎn)動。在備選實(shí)施例中，參考點(diǎn)RSTN和RRBT可表示具有任何適當(dāng)數(shù)量的軸的任何適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系中的任何適當(dāng)點(diǎn)。僅為了解釋的目的，與空間定位系統(tǒng)100關(guān)聯(lián)的坐標(biāo)系在本文中被稱作全局坐標(biāo)系，而利用傳輸設(shè)備位置反饋裝置的坐標(biāo)系在本文中被稱作機(jī)器人坐標(biāo)系。如將在下文中描述的那樣，空間定位系統(tǒng)100被配置成在異常短的時間周期中提供對傳輸設(shè)備250的所有自由度大體上同時的示教。要注意的是，圖2的傳輸設(shè)備250 (其被用于描述示例性實(shí)施例)包括與上文所描述的六個獨(dú)立坐標(biāo)對應(yīng)的六個自由度，但在備選實(shí)施例中，傳輸設(shè)備可具有多于或少于六個的自由度。還參照圖3A-3B，僅為了示意的目的，將描述處理模塊PMl和臺架STl的自動示教。應(yīng)理解的是，可以大體上相似的方式來示教處理設(shè)備290的任何適當(dāng)組件(或者生產(chǎn)設(shè)施中的任何組件)的定位。以任何方式從空間定位系統(tǒng)100得到并入處理模塊PMl的目標(biāo)210A-210C的(一個或多個)定位(框300，圖3A)。例如，由發(fā)射器200A、200B傳送的信號可以任何適當(dāng)方式被定向或定時，使得例如來自發(fā)射器200A的第一信號和來自發(fā)射器200B的第二信號被接收器(舉例來說在例如被目標(biāo)210A-210C中的相應(yīng)的一個目標(biāo)反射之 后)在相應(yīng)的第一和第二時間接收。在備選實(shí)施例中，由發(fā)射器200A、200B傳送的信號可以任何適當(dāng)方式被定向或定時，使得例如來自發(fā)射器200A的第一信號和來自發(fā)射器200B的第二信號被目標(biāo)210A-210C中的相應(yīng)的一個目標(biāo)在相應(yīng)的第一和第二時間接收?？刂破?70可被配置成例如基于第一和第二信號被接收的時間來確定每個目標(biāo)210A-210C相對于發(fā)射器200A、200B所在的位置。發(fā)射器200A、200B中的每一個可處于全局坐標(biāo)系中的預(yù)定定位上，使得控制器270可基于目標(biāo)相對于發(fā)射器的定位來確定目標(biāo)210A-210C中的每一個在全局坐標(biāo)系中的定位(框310，圖3A)。在備選實(shí)施例中，目標(biāo)210A-210C在全局坐標(biāo)系中的定位可以任何適當(dāng)方式來確定。還參照圖5，控制器可命令傳輸設(shè)備250執(zhí)行例如從其初始位置500R、500G(其中R表示機(jī)器人坐標(biāo)，而G表示全局坐標(biāo))朝臺架的增量移動，使用臺架在機(jī)器人坐標(biāo)系中的理論坐標(biāo)來對此進(jìn)行示教(框320，圖3A)。在一個示例性實(shí)施例中，傳輸設(shè)備250的初始或縮進(jìn)位置可被選擇為臺架接近點(diǎn)的理論定位。在備選實(shí)施例中，任何適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)可被選擇為臺架接近點(diǎn)。所述增量移動在全局和機(jī)器人坐標(biāo)系兩者中的起點(diǎn)500R、500G和終點(diǎn)501R、501G可由控制器270記錄在存儲器275中。所述增量移動在全局和機(jī)器人坐標(biāo)系中的起點(diǎn)500R、500G和終點(diǎn)501R、501G的定位可被用于量化在例如傳輸設(shè)備250的當(dāng)前位置附近的所述兩個坐標(biāo)系之間的變換或關(guān)系(例如通過所測得的方向和距離)(框330，圖3A)。在備選實(shí)施例中，全局與機(jī)器人坐標(biāo)系之間的關(guān)系可以任何適當(dāng)方式來確定。在框330中所得到的變換以及臺架參考點(diǎn)在全局坐標(biāo)系中的定位可被用于確定傳輸設(shè)備250的下一個增量移動(例如從點(diǎn)501R、501G到502R、502G)在機(jī)器人坐標(biāo)系中的方向和距離(框340，圖3B)?？刂破?70可命令傳輸設(shè)備250執(zhí)行朝臺架的另一個增量移動，使用在框340中所確定的方向和距離來對此進(jìn)行示教(框350，圖3B)。如果傳輸設(shè)備參考點(diǎn)RRBT與臺架參考點(diǎn)RSTN之間的距離小于預(yù)定距離或準(zhǔn)確度ε (框360，圖3Β)，則傳輸設(shè)備在機(jī)器人坐標(biāo)系中的位置被指配給臺架STl并且被用于后續(xù)的取放操作(框370，圖3Β)。如果傳輸設(shè)備參考點(diǎn)RRBT與臺架參考點(diǎn)RSTN之間的距離大于預(yù)定距離或準(zhǔn)確度ε (框360，圖3B)，則重復(fù)框340和350 (例如使用點(diǎn)502R-509R、502G_509G來進(jìn)行增量移動)直到全局坐標(biāo)系中的傳輸設(shè)備與臺架參考點(diǎn)RRBT、RSTN之間的距離小于預(yù)定準(zhǔn)確度ε。僅為了示例的目的，在下文中通過兩個自由度來表示上文中相對于圖3Α和圖3Β所描述的自動臺架示教方法。但應(yīng)理解的是，下面的方程可適合于任何數(shù)量的自由度。在這個具體示例中，機(jī)器人位置反饋裝置的不準(zhǔn)確性以及機(jī)械組件的容差在機(jī)器人與全局坐標(biāo)系之間引入以偏移、轉(zhuǎn)動、比例因子和非線性誤差的形式的畸變。
Xsi, - X0 + cos(0)xwrr - kY sin(0)yRBr + xe sin(iiy T)[ I ]
ySR 二 V0 4 k, Sin(B)Xmj - · kY ms(Q)ymT + ye sin(nxRBT)i 2:其中，xSPS和ySPS表示從空間定位系統(tǒng)得到的RRBT的x和y坐標(biāo)(即全局坐標(biāo)系中的位置)，并且Xkbt和yKBT表示通過機(jī)器人位置反饋裝置所測得的RRBT的X和y坐標(biāo)(即 機(jī)器人坐標(biāo)系中的位置)。僅為了示例的目的，在方程[I]和[2]中所使用的常數(shù)的近似值如表I所示的那樣來限定。在備選實(shí)施例中，應(yīng)理解的是，任何適當(dāng)?shù)闹悼杀挥糜诜匠蘙I]和[2]的常數(shù)。
衽奇....................|福述 ..................................................................................................................................................I近to值^ I'Sfefi
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y0》·’偏移Oin
KX軸比例因子095二
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XcX軸的誤差幅度0.10in
Vcy軸的-&差幅度(| 1(1in表I
結(jié)果得到的沿X和y方向的位置畸變的示例分別在圖4A和圖4B中被示出。應(yīng)注意的是，在這個示例中所示出的位置畸變的量大體上超過在典型的機(jī)器人應(yīng)用中所預(yù)計(jì)的水平。僅為了示例的目的而選擇位置畸變的這種放大以證明上述方法針對通過機(jī)器人位置反饋裝置所得到的測量中的誤差的健壯性。按照框320至350的機(jī)器人的增量運(yùn)動可基于下列示例性表達(dá)式來計(jì)算
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<4wr-ΔΧ16]
權(quán)利要求
1.一種襯底處理系統(tǒng)，其包括 殼體，用于安置處理裝置的至少一部分； 固定到所述處理裝置上的至少一個目標(biāo)，所述處理裝置具有與所述至少一個目標(biāo)有已知關(guān)系的第一處理裝置參考點(diǎn)； 至少一個發(fā)射器，其位于所述殼體內(nèi)并且被配置成向所述至少一個目標(biāo)傳送標(biāo)識所述至少一個發(fā)射器的標(biāo)識信號；以及 控制器，其可操作地連接到所述至少一個目標(biāo)和所述至少一個發(fā)射器，所述控制器被配置成基于所述標(biāo)識信號從所述至少一個目標(biāo)和所述至少一個發(fā)射器中的一個接收數(shù)據(jù)信號并且基于所述數(shù)據(jù)信號來控制所述處理裝置的操作特性。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述控制器還被配置成 基于所述標(biāo)識信號來確定所述至少一個目標(biāo)相對于所述至少一個發(fā)射器的定位，所述標(biāo)識信號唯一地標(biāo)識所述至少一個發(fā)射器中的每一個；以及 根據(jù)由所述至少一個發(fā)射器向與所述處理裝置參考點(diǎn)關(guān)聯(lián)的至少一個目標(biāo)傳送的標(biāo)識信號來確定所述第一處理裝置參考點(diǎn)的位置。
3.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述殼體包括第一殼體和連接到所述第一殼體的第二殼體，其中所述處理裝置位于所述第一殼體內(nèi)，并且第二處理裝置參考點(diǎn)位于所述第一殼體或所述第二殼體內(nèi)，所述處理裝置基于所述第一與第二處理裝置參考點(diǎn)之間的關(guān)系被控制。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中 所述處理裝置是機(jī)器人操作手； 所述操作特性是所述第一處理裝置參考點(diǎn)的位置； 所述第二處理裝置參考點(diǎn)是臺架模塊參考點(diǎn)；并且 所述控制器還被配置成 根據(jù)所述第一處理裝置參考點(diǎn)與所述臺架模塊參考點(diǎn)之間的相對位置來命令所述機(jī)器人操作手的移動，使得所述第一處理裝置參考點(diǎn)處于所述臺架模塊參考點(diǎn)的預(yù)定距離內(nèi)； 其中當(dāng)所述第一處理裝置參考點(diǎn)處于所述預(yù)定距離內(nèi)時，所述控制器被配置成將所述機(jī)器人操作手的定位指配給所述臺架參考點(diǎn)用于取和放操作。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中 所述處理裝置是機(jī)器人操作手或臺架模塊； 所述操作特性是所述處理裝置的校平平面； 所述第二處理裝置參考點(diǎn)是與所述襯底處理系統(tǒng)關(guān)聯(lián)的參考平面；并且 所述控制器還被配置成 確定所述校平平面的位置； 確定所述參考平面的位置與所述校平平面的位置之間的偏差；以及 如果所述偏差超過預(yù)定極限，則實(shí)現(xiàn)所述校平平面的調(diào)整。
6.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其還包括 所述襯底處理系統(tǒng)的公共參考特征； 其中所述處理裝置是機(jī)器人操作手或臺架模塊；所述操作特性是所述第一處理裝置參考點(diǎn)的定位；并且 所述控制器還被配置成 確定所述第一處理裝置參考點(diǎn)相對于所述公共參考特征的定位； 確定用于所述處理裝置的調(diào)整量；以及 實(shí)現(xiàn)所述處理裝置的定位的調(diào)整，使得所述第一處理裝置參考點(diǎn)處于相對于所述公共參考特征的預(yù)定距離內(nèi)。
7.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其還包括 連接到所述殼體的臺架模塊，所述臺架模塊具有第二處理裝置參考點(diǎn)； 其中， 所述處理裝置是機(jī)器人操作手； 所述操作特性是所述第一處理裝置參考點(diǎn)的定位，其中所述第一處理裝置參考點(diǎn)位于所述機(jī)器人操作手的末端執(zhí)行器上；并且 其中在取或放操作期間，所述控制器還被配置成 實(shí)現(xiàn)所述機(jī)器人操作手的移動，因此所述第一處理裝置參考點(diǎn)被移動到所述第二處理裝置參考點(diǎn)的定位； 確定所述第一處理裝置參考點(diǎn)與所述第二處理裝置參考點(diǎn)的定位之間的差；以及如果所述差超過預(yù)定距離，則實(shí)現(xiàn)所述機(jī)器人操作手的校正移動，因此所述第一處理裝置參考點(diǎn)的定位處于所述預(yù)定距離內(nèi)。
8.一種方法，其包括 采用至少一個固定發(fā)射器來確定臺架模塊參考點(diǎn)的定位，其中所述至少一個固定發(fā)射器向臺架模塊的至少一個目標(biāo)傳送唯一標(biāo)識所述至少一個固定發(fā)射器的標(biāo)識信號； 采用所述至少一個固定發(fā)射器來確定傳輸設(shè)備參考點(diǎn)的定位，其中所述至少一個固定發(fā)射器向所述傳輸設(shè)備的至少一個目標(biāo)傳送標(biāo)識所述至少一個發(fā)射器的標(biāo)識信號；以及將所述傳輸設(shè)備參考點(diǎn)的定位指配給所述臺架參考點(diǎn)用于取和放操作。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其還包括根據(jù)所述臺架模塊參考點(diǎn)與所述傳輸設(shè)備參考點(diǎn)之間的距離來使所述傳輸設(shè)備朝所述臺架模塊移動，直到所述傳輸設(shè)備參考點(diǎn)和所述臺架模塊參考點(diǎn)處于預(yù)定距離內(nèi)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中使所述傳輸設(shè)備移動包括使所述傳輸設(shè)備增量地移動。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其還包括采用所述傳輸設(shè)備的增量移動之一的起點(diǎn)和終點(diǎn)來量化第一與第二坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)系變換，其中所述傳輸設(shè)備的下一個增量移動采用所述坐標(biāo)系變換和所述臺架模塊參考點(diǎn)來確定。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其中 所述臺架模塊參考點(diǎn)和傳輸設(shè)備參考點(diǎn)的定位基于所述標(biāo)識信號相對于所述至少一個固定發(fā)射器來確定； 所述臺架模塊參考點(diǎn)與所述臺架模塊的至少一個目標(biāo)有已知關(guān)系；并且 所述傳輸設(shè)備參考點(diǎn)與所述傳輸設(shè)備的至少一個目標(biāo)有已知關(guān)系。
13.一種方法，其包括 采用至少一個發(fā)射器來確定臺架模塊和傳輸設(shè)備中的至少一個的操作特性，其中所述至少一個發(fā)射器向所述臺架模塊和所述傳輸設(shè)備中的至少一個的目標(biāo)傳送唯一標(biāo)識所述至少一個發(fā)射器的標(biāo)識信號； 基于由所述至少一個發(fā)射器向所述臺架模塊和所述傳輸設(shè)備中的所述至少一個的至少一個目標(biāo)傳送的所述標(biāo)識信號來確定處理設(shè)備的參考基準(zhǔn)與所述操作特性之間的偏差；以及 如果所述偏差超過預(yù)定極限，則將所述操作特性調(diào)整某個調(diào)整量。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中坐標(biāo)變換被應(yīng)用于確定所述調(diào)整量。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中 所述操作特性是所述臺架模塊和所述傳輸設(shè)備中的至少一個的操作平面； 所述參考基準(zhǔn)是所述處理設(shè)備的參考平面；并且 調(diào)整所述操作特性包括調(diào)整所述操作平面的水平。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中 所述操作特性是所述臺架模塊和所述傳輸設(shè)備中的至少一個的參考點(diǎn)； 所述參考基準(zhǔn)是所述處理設(shè)備的公共參考基準(zhǔn)；并且 調(diào)整所述操作特性包括調(diào)整所述參考點(diǎn)的定位。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述標(biāo)識信號被配置成實(shí)現(xiàn)對于所述目標(biāo)中的每一個的定位確定，并且所述操作特性與所述目標(biāo)有已知關(guān)系。
18.—種襯底處理系統(tǒng),其包括 殼體； 耦合于所述殼體的至少一個臺架模塊，所述至少一個臺架模塊具有臺架模塊參考點(diǎn)； 至少部分地設(shè)置在所述殼體內(nèi)的傳輸設(shè)備，所述傳輸設(shè)備具有傳輸設(shè)備參考點(diǎn)； 連接到所述殼體的至少一個發(fā)射器；以及 控制器，其至少可操作地耦合于所述傳輸設(shè)備和所述至少一個發(fā)射器，所述控制器被配置成 實(shí)現(xiàn)所述傳輸設(shè)備的移動，使得所述傳輸設(shè)備參考點(diǎn)被移動到所述臺架模塊參考點(diǎn)的定位， 通過由所述發(fā)射器傳送的一個或多個信號來確定所述傳輸設(shè)備參考點(diǎn)與所述臺架模塊參考點(diǎn)之間的相對定位， 如果所述傳輸設(shè)備參考點(diǎn)與所述臺架模塊參考點(diǎn)之間的定位差超過預(yù)定極限，則確定用于重新定位所述傳輸設(shè)備參考點(diǎn)的校正移動，以及 按照所述校正移動實(shí)現(xiàn)相對于所述臺架模塊參考點(diǎn)重新定位所述傳輸設(shè)備參考點(diǎn)。
19.如權(quán)利要求18所述的襯底處理系統(tǒng)，其中所述控制器被配置成基于所述臺架模塊參考點(diǎn)的定位以及所述傳輸設(shè)備參考點(diǎn)的定位附近的坐標(biāo)變換來確定所述校正移動。
20.如權(quán)利要求18所述的襯底處理系統(tǒng),其中所述傳輸設(shè)備參考點(diǎn)位于所述傳輸設(shè)備的末端執(zhí)行器上。
21.如權(quán)利要求18所述的襯底處理系統(tǒng)，其中所述發(fā)射器被配置成向可操作地連接到所述傳輸設(shè)備和臺架模塊中的每一個的目標(biāo)傳送所述一個或多個信號，其中所述一個或多個信號是被配置成實(shí)現(xiàn)對于所述目標(biāo)中的每一個的定位確定的標(biāo)識信號，所述傳輸設(shè)備參考點(diǎn)和所述臺架模塊參考點(diǎn)與它們相應(yīng)的目標(biāo)有已知關(guān)系。
22.一種用于材料裝卸設(shè)備的驅(qū)動系統(tǒng)，所述驅(qū)動系統(tǒng)包括 固定驅(qū)動段； 與所述固定驅(qū)動段通信的運(yùn)動驅(qū)動段，所述固定驅(qū)動段被配置成作用于所述運(yùn)動驅(qū)動段以使所述運(yùn)動驅(qū)動段相對于所述固定驅(qū)動段移動； 設(shè)置在所述運(yùn)動驅(qū)動段上的至少一個目標(biāo)； 設(shè)置在所述固定驅(qū)動段上的至少一個發(fā)射器，所述至少一個發(fā)射器被配置成向所述至少一個目標(biāo)傳送標(biāo)識所述至少一個發(fā)射器的標(biāo)識信號；以及 控制器，其至少可操作地耦合于所述至少一個發(fā)射器和固定驅(qū)動段，所述控制器被配置成 確定所述至少一個目標(biāo)相對于所述至少一個發(fā)射器的定位以得到位置數(shù)據(jù)集，其中所述至少一個目標(biāo)的定位的確定取決于所述標(biāo)識信號的特性， 將坐標(biāo)變換應(yīng)用于所述位置數(shù)據(jù)集以確定位置信息，以及 基于所述位置信息來產(chǎn)生用于操作所述驅(qū)動系統(tǒng)的換向和控制信號。
23.如權(quán)利要求22所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述位置信息被表示為與作用于移動組件的力搭配的量。
24.如權(quán)利要求22所述的驅(qū)動系統(tǒng)，其中所述控制器被配置成以控制環(huán)路的頻率周期性地得到所述至少一個目標(biāo)的定位，其中對于每個周期確定所述位置數(shù)據(jù)集。
全文摘要
一種襯底處理系統(tǒng)，其包括殼體，用于安置處理裝置的至少一部分；固定到所述處理裝置上的至少一個目標(biāo)，所述處理裝置具有與所述至少一個目標(biāo)有已知關(guān)系的第一處理裝置參考點(diǎn)；至少一個發(fā)射器，其位于所述殼體內(nèi)并且被配置成向所述至少一個目標(biāo)傳送標(biāo)識所述至少一個發(fā)射器的標(biāo)識信號；以及控制器，其可操作地連接到所述至少一個目標(biāo)和所述至少一個發(fā)射器，所述控制器被配置成基于所述標(biāo)識信號從所述至少一個目標(biāo)和所述至少一個發(fā)射器中的一個接收數(shù)據(jù)信號，并且基于所述數(shù)據(jù)信號來控制所述處理裝置的操作特性。
文檔編號G05B19/402GK102782597SQ201080065082
公開日2012年11月14日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者M.候賽克 申請人:布魯克斯自動化公司