一种机械手AWC纠偏系统实现方法技术方案

本发明专利技术涉及到真空机械手的一种动态纠偏技术，具体说是一种机械手AWC纠偏系统实现方法。本发明专利技术包括：系统主控制器，用于读取机械手驱动器存储的码盘值，通过计算得到机械手上的晶圆位置，并通过CAN总线与系统IO板卡相连；系统IO板卡，用于处理激光传感器输出的电平信号，并将处理后的电平信号输出给机械手驱动器；机械手驱动器，用于存储晶圆通过激光传感器是产生的码盘值；激光传感器，用于当晶圆通过激光传感器时产生电平信号，并输出给系统IO板卡。本发明专利技术实现了真空机械手在搬运晶圆的过程中，动态纠正晶圆的实时位置，使晶圆在达到工位位置时，处在绝对准确的位置。

【技术实现步骤摘要】
一种机械手AWC纠偏系统实现方法
本专利技术涉及到真空机械手的一种动态纠偏技术，具体说是一种机械手AWC纠偏系统实现方法。
技术介绍
真空直驱机械手是半导体设备的关键零部件，负责晶圆在不同工艺位置之间的传输。由于在真空环境下，所以机械手与晶圆之间一般采用摩擦的方式。因此，在机械手搬运晶圆的过程中不可不免的就会出现晶圆的位置偏移的现象。这样对于后续工艺的生产就会产生影响。而且，随着半导体工艺的不断升级改进，晶圆的传输效率不断在提高，机械手的运行速度在不断加快，出现位置偏移的概率就会大大增加，目前国内真正研发真空系列的机械手厂商几乎没有，相关的技术都被国外的厂家所垄断。在行业中比较成熟的方案就是在机械手的搬运的过程中进行纠偏。这样可以保证晶圆在进行后续生产之前就处于绝对准确的位置。真空直驱机械手的动态纠偏技术要求的技术难度也比较大，这也是限制国内真空机械手研发的一个重要因素。因此，在晶圆运行过程中的动态纠偏功能(AWC,ActiveWaferCentering)就显得十分重要。它的研发成功对于后续机械手的发展同样起到促进作用。
技术实现思路
本专利技术可以使机械手在传送晶圆的过程中，纠正由于摩擦等原因引起的偏差，使晶圆到达工位位置可以处于绝对准确的位置。本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种机械手AWC纠偏系统实现装置，包括：系统主控制器，用于读取机械手驱动器存储的码盘值，通过计算得到机械手上的晶圆位置，并通过CAN总线与系统IO板卡相连；系统IO板卡，用于处理激光传感器输出的电平信号，并将处理后的电平信号输出给机械手驱动器；机械手驱动器，用于存储晶圆通过激光传感器时产生的码盘值；激光传感器，用于当晶圆通过激光传感器时产生电平信号，并输出给系统IO板卡。所述激光传感器为两个且位置相对于机器手运动轨迹不对称。所述系统主控制器读取机械手驱动器存储的码盘值为4组，每组码盘值对应唯一的机械手空间坐标值，通过其中任意三组机械手空间坐标值可以唯一确定机械手上的晶圆位置，与开始设定的标准位置进行比较可以计算出此次晶圆的偏差。一种机械手AWC纠偏系统实现方法，包括以下步骤：1)AWC数据采集：采集晶圆通过激光传感器时激光传感器所记录的机器手手指中心坐标；2)AWC标定：通过机器手手指中心坐标以及晶圆半径，计算得到激光传感器在机器手基坐标下的坐标，用于以此坐标为基准进行自动纠偏功能；3)再次采集AWC数据：采集晶圆通过激光传感器时激光传感器所记录的机器手手指中心坐标；4)AWC偏差计算：通过激光传感器在机器手基坐标下的坐标、手指中心在机器手基坐标下的坐标、晶圆中心的坐标以及触发点相对于机器手基坐标原点的夹角，得到偏差值，用于实现机器手的自动纠偏功能。步骤1)具体如下：机器手传输晶圆过程中晶圆遮挡激光传感器A、B以及离开激光传感器A、B时所产生的4次触发时刻t1～t4的机器手手指中心的4组坐标。所述激光传感器A与B的位置不能相对机器手运动轨迹对称。步骤2)具体如下：通过步骤1)中得到的坐标以及晶圆半径R，计算得到激光传感器A或B在机器手基坐标下的坐标，计算公式如下：(x2-a)^2+(y2-b)^2＝R^2(1)(x3-a)^2+(y3-b)^2＝R^2(2)整理得：(C2^2+1)*b^2+(2*x2*C2-2*C1*C2-2*y2)*b+x2^2-2*x2*C1+C1^2+y2^2-R^2＝0C1＝(x3^2-x2^2+y3^2-y2^2)/(2*(x3-x2))C2＝(y3-y2)/(x3-x2)通过求解公式(1)(2)可以求出b的值，带入公式可以求出a的值；其中，(x2，y2)、(x3，y3)分别为机器手手指中心O2、O3在机器手基坐标下的坐标，(a，b)为激光传感器A或B在机器手基坐标下的坐标，C1、C2为步骤1)中采集的坐标所转化的常量。步骤4)具体如下：通过步骤2)中得到的激光传感器A、B在机器手基坐标下的坐标、步骤3)中的得到的4组机器手手指中心的坐标、t1～t4时刻晶圆中心的坐标以及t1～t4时刻触发点相对于机器手基坐标原点的夹角，计算得到偏差值，计算公式如下：X1＝x1+d*cos(θ1+ψ-π/2)Y1＝y1+d*sin(θ1+ψ-π/2)；X2＝x2+d*cos(θ2+ψ-π/2)Y2＝y2+d*sin(θ2+ψ-π/2)X3＝x3+d*cos(θ3+ψ-π/2)Y3＝y3+d*sin(θ3+ψ-π/2)X4＝x4+d*cos(θ4+ψ-π/2)Y4＝y4+d*sin(θ4+ψ-π/2)(X1-Xa)^2+(Y1-Ya)^2＝R^2①(X2-Xb)^2+(Y2-Yb)^2＝R^2②(X3-Xb)^2+(Y3-Yb)^2＝R^2③(X4-Xa)^2+(Y4-Ya)^2＝R^2④其中，(Xa,Ya)、(Xb,Yb)分别作为激光传感器A、B在机器手基坐标下的坐标(a，b)，R为晶圆半径，(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)、(x4,y4)分别为t1～t4时刻机器手手指中心的坐标，(X1,Y1)、(X2,Y2)、(X3,Y3)、(X4,Y4)分别为t1～t4时刻晶圆中心的坐标，θ1、θ2、θ3、θ4分别为t1～t4时刻触发点相对于机器手基坐标原点的夹角，d为晶圆中心与手指中心的偏差距离，ψ为晶圆中心与手指中心相对于手指坐标系的偏差角度；根据①～④方程中的任意三组解得一组偏差值d与ψ，共可得到4组，分别使用4组偏差值与对应触发点算出触发时刻晶圆中心(X1,Y1)到传感器A(Xa,Ya)的距离相当于晶圆半径的计算值，选取计算出的晶圆半径与实际晶圆半径最接近的一组偏差值作为纠偏偏差，再将偏差转换为关节偏差值进行纠偏。本专利技术具有以下有益效果及优点：1.本专利技术实现了真空机械手在搬运晶圆的过程中，动态纠正晶圆的实时位置，使晶圆在达到工位位置时，处在绝对准确的位置。2.本专利技术实现了机器手在传输晶圆过程中的自纠偏功能，保证了机器手传输晶圆的精度。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；其中，1为系统主控制器，2为系统IO板卡，3为机械手驱动器，4为高精度激光传感器，5为高精度激光传感器；图2是本专利技术的方案流程图；图3是AWC数据采集示意图；图4是AWC标定原理示意图；图5是晶圆偏差示意图。具体实施方式本专利技术的技术关键点为：1、在工位上安装两个传感器。2、机器手在伸缩过程中触发传感器。3、通过触发时刻记录的码盘值计算标定位置。4、通过触发时刻记录的码盘值计算晶圆与手指中心的偏差值。5、机器手利用偏差值自动校正晶圆位置。下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步的详细说明。如图1所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机械手AWC纠偏系统实现装置，其特征在于，包括：/n系统主控制器(1)，用于读取机械手驱动器(3)存储的码盘值，通过计算得到机械手上的晶圆位置，并通过CAN总线与系统IO板卡(2)相连；/n系统IO板卡(2)，用于处理激光传感器输出的电平信号，并将处理后的电平信号输出给机械手驱动器(3)；/n机械手驱动器(3)，用于存储晶圆通过激光传感器时产生的码盘值；/n激光传感器，用于当晶圆通过激光传感器时产生电平信号，并输出给系统IO板卡(2)。/n

【技术特征摘要】
1.一种机械手AWC纠偏系统实现装置，其特征在于，包括：
系统主控制器(1)，用于读取机械手驱动器(3)存储的码盘值，通过计算得到机械手上的晶圆位置，并通过CAN总线与系统IO板卡(2)相连；
系统IO板卡(2)，用于处理激光传感器输出的电平信号，并将处理后的电平信号输出给机械手驱动器(3)；
机械手驱动器(3)，用于存储晶圆通过激光传感器时产生的码盘值；
激光传感器，用于当晶圆通过激光传感器时产生电平信号，并输出给系统IO板卡(2)。


2.根据权利要求1所述的一种机械手AWC纠偏系统实现装置，其特征在于，所述激光传感器为两个且位置相对于机器手运动轨迹不对称。


3.根据权利要求1所述的一种机械手AWC纠偏系统实现装置，其特征在于，所述系统主控制器(1)读取机械手驱动器(3)存储的码盘值为...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱洪彪，杨奇峰，徐方，谭学科，姚东东，凌霄，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21