專利名稱：一種硅片傳輸控制系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體工藝中的一種傳輸控制系統(tǒng)，且特別涉及一種硅片傳輸 控制系統(tǒng)及方法。
背景技術：
目前，硅片傳輸控制系統(tǒng)中所采用的機械手的設計都為開環(huán)系統(tǒng)，在硅片 傳輸這樣一個要求高精度的系統(tǒng)中， 一旦機械手某一軸編碼器出現(xiàn)故障或者老 化，造成其定位不準確而又沒有相應得反饋信息就會造成嚴重的破壞，使整個 系統(tǒng)、光刻機甚至整條生產線停產。針對這個問題，其他研發(fā)人員也做過相應的改進。專利200510027552. 2A 提到了一種在機械手上懸掛光探測器陣的方式，目的是增強對機械手位置的探 測，然而該發(fā)明有很多的缺點，首先，在機械手上懸掛光探測器陣，增加了機 械手的負載，負載大相應的增加了垂向運動的電機功率從而會使運動時硅片產 生振動、降低精度；其次，外圍懸掛器件限制了機械手的垂向最低位使得其與 預對準臺、下片臺這種低工位交接不便；最后，擴大了機械手最小工作區(qū)域， 不利布局。發(fā)明內容重的破壞的問題，本發(fā)明提供一種能夠準確定位且及時反饋的控制系統(tǒng)和方法。 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種硅片傳輸控制系統(tǒng)，包括傳輸導軌； 機械手，放置于所述傳輸導軌上；多個片庫，并排i丈置于所述傳輸導軌的一側； 預對準臺和下片臺，并排放置，且位于所述傳輸導軌的另一側；每個所述片庫 的開口處安裝有激光發(fā)射器和激光接收器，所述機械手上設置一反射板；在所 述傳輸導軌上設置有多對傳感器?？蛇x的，所述激光發(fā)射器和所述激光接收器位于不同的水平面上?？蛇x的，所述硅片所在平面介于所述激光發(fā)射器和所述激光接收器所在平 面的中間?？蛇x的，每個所述片庫的一側都和一升降裝置相連，所述升降裝置控制所 述片庫在豎直方向的移動?？蛇x的，所述傳感器的數(shù)量為5對。 可選的，所述片庫的數(shù)量為3個?？蛇x的，每對所述傳感器的感應位置對應于多個所述片庫、預對準臺和下 片臺在導軌上的位置。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出一種硅片傳輸控制方法，包括在傳 輸導軌上移動機械手；所述機械手將所述硅片從片庫中取出并放置于預對準臺 上；將所述硅片從所述預對準臺上取走處理后放置于下片臺上；所述機械手將 所述硅片從所述下片臺上取下放置于所述片庫中；每個所述片庫的開口處安裝 有激光發(fā)射器和激光接收器，所述機械手上設置一反射板；在所述傳輸導軌上 設置有多對傳感器。可選的，所述激光發(fā)射器和所述激光接收器位于不同的水平面上。面之間?？蛇x的，每個所述片庫的一側都和一升降裝置相連，所述升降裝置控制所 述片庫在豎直方向的移動?？蛇x的，所述傳感器的數(shù)量為5對。 可選的，所述片庫的數(shù)量為3個?？蛇x的，每對所述傳感器的感應位置對應于多個所述片庫、預對準臺和下 片臺在導軌上的位置。本發(fā)明所述的 一種硅片傳輸控制系統(tǒng)及方法的有益效果主要表現(xiàn)在在片 庫的開口處安裝激光發(fā)射器和激光接收器，且在機械手上設置反射板，從而能 夠給片庫和機械手相互之間的位置準確的定位，避免了機械手錯誤的操作而對 硅片產生的損壞；在傳輸軌道上設置了多對感應器，實時給機械手、片庫、預 對準臺和下片臺以準確的定位和監(jiān)測，同時也提高了機械手拿放硅片的準確率。


圖1為本發(fā)明整體結構示意圖2為傳感器在傳輸導軌上的部分示意圖3為本發(fā)明片庫的結構示意圖4為本發(fā)明片庫和機械手示意圖5為本發(fā)明片庫和機械手間位置計算原理示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對發(fā)明作進一步的描述。
首先，請參考圖1，圖1為本發(fā)明整體結構示意圖，如圖l所示，整個系統(tǒng) 主要由5個部分組成，即3個片庫1、機械手6、傳輸導軌7、預對準臺4和 下片臺5，通過在導軌上安裝5對信號量傳感器來定位機械手在導軌上的對應5 個位置，即3個片庫1,預對準4，下片臺5的X軸位置。圖2為傳感器在傳輸 導軌上的部分示意圖，為其中一對傳感器的定位示意圖。
機械手6安裝在平臺2上，由直線電機(圖中未示)推動平臺2在傳輸導 軌7上移動，當下發(fā)命令指定平臺2運動到某一位置后，根據(jù)現(xiàn)在所處的位置 定位運動方向，而后讀取左右兩個信號量傳感器的值，如果兩個位置都被遮擋 則證明平臺2已經到位，如果只有一側的信號量傳感器被遮擋則往相反方向運 動，重復此過程直到兩個信號量傳感器都#:遮擋，以此實現(xiàn)閉環(huán)系統(tǒng)。
接著，請參考圖3，圖3為本發(fā)明片庫的結構示意圖，硅片111被放置 于片庫112中，每個所述片庫112的開口處安裝有激光發(fā)射器114和激光接收 器115,片庫112通過升降裝置113升降將對應片槽暴露給機械手，系統(tǒng)框架在 片盒一側的板上開出適當大小的開口供機械手進出，這樣可以減少硅片111被 污染的可能性，另外，可以在片庫112可自由升降的一端并排安裝5個傳感器 (圖中未示)，令一端安裝5排豎直檔板并在其上適當位置打孔，以傳感器信號 通或斷作為1或0,以1和0得排列構成槽號編碼。
當片庫112進行升降運動時，首先上位機通知片庫112升降將制定片槽暴 露給機械手，片庫會根據(jù)當前所處片槽、目標片槽的編號差決定升降升或者降 再運動一個一個槽的寬度的整數(shù)倍，然后檢測對應信號。如果未發(fā)現(xiàn)編碼信號，則向上或者向下以較緩的速度運動一^t^一個槽的寬度的高度，并在此過程中不 斷檢測直到發(fā)現(xiàn)信號，如果發(fā)現(xiàn)的信號量并不是目標片槽則向相應方向運動一 個槽的寬度的對應整數(shù)倍。
圖4為本發(fā)明片庫和機械手示意圖，在開口低于硅片豎直方向高度和高于 硅片豎直方向高度分別安裝激光發(fā)射器114和激光接受器115，并在機械手117 上安裝反射板118，三者成正三角形分布，以此來定位機械手117是否到達指定 位置并準備進入。發(fā)射端為一個可轉動微小量的端子，接受端上開兩個小窄縫。 當機械手117到位以后發(fā)射端發(fā)射信息，如果第一條窄縫接受到光信號發(fā)射端 轉動一個6角，此時若第二條窄縫出現(xiàn)光信號，則說明機械手117到位且姿態(tài) 正確。
如圖5所示，圖5為本發(fā)明片庫和機械手間位置計算原理示意圖，假設反 光板與片庫成a角，發(fā)射端與片庫成6角。則P = e-ct,進而得到Y-6-2a。 H = h*(ctg(6-2oc)+ctg6)。反切函數(shù)在0到7T開區(qū)間內單調遞減。則可得到 當H和e確定時，oc的值是唯一的，也就定位了機械手的末端姿態(tài)。設機械手 與片庫平行即oc為O，且6為60° ,轉動的角度為A6，那么可以推導出
<formula>formula see original document page 7</formula>
這樣我們就得到了兩條窄縫的間距，如果是取片則要檢查取片位的 一對， 放片則用放片位的 一對。當上位機得知目標槽已經暴露給機械手以后通知機械 手到預取片、預放片位置，機械手根據(jù)目前所處位置的一對發(fā)射器、接受器獲 得的信號，得到目前的位置，如果目標位置不需要機械手調整姿態(tài)，如從1號 片庫到2號片庫，則直接通知直線導軌運動，如果各個接收器都檢測不到信號。 說明機械手處于不明位置，此時其只能進行初始化操作。如果初始位置與目標 位置在機械手的兩側，即需要機械手調整姿態(tài)。則機械手先回撤到主回歸位， 再旋轉，而后垂向高度調整。再經過直線導軌運動到指定位置門口。此時機械 手向該位置預取片、放片位置移動，次過程中會不斷檢測接收端的信號， 一旦 檢測到信號且機械手還未到位則立刻停止其運動，或者機械手到位但并沒有返 回信號，返回錯誤說明機械手運動異常。機械手到位且檢測到信號，說明機械 手工作正常，則可進行取片、放片操作。如果未檢測到信號則說明機械手出現(xiàn) 故障。實際操作時，當上位機通知傳輸系統(tǒng)取片時，機械手保持姿態(tài)不變，導軌
帶動機械手到x軸指定位置，通過獲取導軌上的兩對信號量傳感器檢測機械手
平臺是否到位，然后機械手調整姿態(tài)并運動到指定位置的取片位，片庫將指定 片槽暴露給機械手，片庫開口邊緣激光接受器接受到反光板反射回來的激光信 號，機械手進入并抓片退出，片庫開口邊緣激光接受器接受到反光板反射回的 激信號，取片流程結束，放片流程與此相反。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明 所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作各 種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護范圍當視權利要求書所界定者為準。
權利要求
1. 一種硅片傳輸控制系統(tǒng)，包括傳輸導軌；機械手，放置于一平板上，所述平板設置于所述傳輸導軌上；多個片庫，并排放置于所述傳輸導軌的一側；預對準臺和下片臺，并排放置，且位于所述傳輸導軌的另一側；其特征在于每個所述片庫的開口處安裝有激光發(fā)射器和激光接收器，所述機械手上設置一反射板；在所述傳輸導軌上設置有多對傳感器。
2. 根據(jù)權利要求l所述一種硅片傳輸控制系統(tǒng)，其特征在于所述激光發(fā) 射器和所述激光"t妄收器位于不同的水平面上。
3. 根據(jù)權利要求2所述一種硅片傳輸控制系統(tǒng)，其特征在于所述硅片所 在平面介于所述激光發(fā)射器和所述激光接收器所在平面的中間。
4. 根據(jù)權利要求1所述一種硅片傳輸控制系統(tǒng)，其特征在于每個所述片 庫的一側都和一升降裝置相連，所述升降裝置控制所述片庫在豎直方向的移 動。
5. 根據(jù)權利要求1所述一種硅片傳輸控制系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器 的數(shù)量為5對。
6. 根據(jù)權利要求1所述一種硅片傳輸控制系統(tǒng)，其特征在于所述片庫的 數(shù)量為3個。
7. 根據(jù)權利要求l所述一種硅片傳輸控制系統(tǒng)，其特征在于每對所述傳 感器的感應位置對應于多個所述片庫、預對準臺和下片臺在導軌上的位置。
8. —種硅片傳輸控制方法，包括 傳輸導軌通過移動平板從而移動所述平板上的機械手； 所述機械手將所述硅片從片庫中取出并放置于預對準臺上； 將所述硅片從所述預對準臺上取走處理后放置于下片臺上； 所述機械手將所述硅片從所述下片臺上取下放置于所述片庫中； 其特征在于每個所述片庫的開口處安裝有激光發(fā)射器和激光接收器，所述機械手上設置一反射板；在所述傳輸導軌上設置有多對傳感器。
9. 根據(jù)權利要求1所述一種硅片傳輸控制系統(tǒng)，其特征在于所述激光發(fā) 射器和所述激光《^妄收器位于不同的水平面上。
10. 根據(jù)權利要求9所述一種硅片傳輸控制系統(tǒng)，其特征在于所述硅片所 在平面介于所述激光發(fā)射器和所述激光接收器所在平面之間。
11. 根據(jù)權利要求1所述一種硅片傳輸控制系統(tǒng)，其特征在于每個所述片 庫的一側都和一升降裝置相連，所述升降裝置控制所述片庫在豎直方向的移 動。
12. 根據(jù)權利要求1所述一種硅片傳輸控制系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器 的數(shù)量為5對。
13. 根據(jù)權利要求1所述一種硅片傳輸控制系統(tǒng)，其特征在于所述片庫的 數(shù)量為3個。
14. 根據(jù)權利要求1所述一種硅片傳輸控制系統(tǒng)，其特征在于每對所述 傳感器的感應位置對應于多個所述片庫、預對準臺和下片臺在導軌上的位置。
全文摘要
本發(fā)明提出一種硅片傳輸控制系統(tǒng)，包括傳輸導軌；機械手，放置于所述傳輸導軌上；多個片庫，并排放置于所述傳輸導軌的一側；預對準臺和下片臺，并排放置，且位于所述傳輸導軌的另一側；每個所述片庫的開口處安裝有激光發(fā)射器和激光接收器，所述機械手上設置一反射板；在所述傳輸導軌上設置有多對傳感器，本發(fā)明能夠及時的監(jiān)控機械手和片庫在傳輸導軌上的位置，定位準確，增加了控制系統(tǒng)的安全性。
文檔編號H01L21/677GK101533796SQ20091004829
公開日2009年9月16日 申請日期2009年3月26日 優(yōu)先權日2009年3月26日
發(fā)明者張鵬遠, 涂澤恩, 程永鋒 申請人:上海微電子裝備有限公司;上海微高精密機械工程有限公司