一种晶圆安全传输控制方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及半导体技术领域，尤其涉及一种晶圆安全传输控制方法及系统，方法包括：对晶圆传输过程中转动关节的位姿角度，移动关节的加速度进行实时提取并追踪，从而得到晶圆与末端执行器之间的实时摩擦力；通过分析晶圆与末端执行器之间的实时摩擦力，评估晶圆的滑移风险；将滑移风险的分析结果生成为反馈参数并反馈给运动控制模块，运动控制模块根据反馈参数发送运动控制命令来运行驱动机构；根据运动控制命令，及时调整转动关节的位姿角度以及移动关节的加速度使晶圆恢复运输稳定状态。克服了因发生滑移而脱落的安全问题，有效地降低晶圆传输过程中的滑落风险，实现安全传输。实现安全传输。实现安全传输。

【技术实现步骤摘要】
一种晶圆安全传输控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种晶圆安全传输控制方法及系统。

技术介绍

[0002]电子信息产业的核心是集成电路，作为集成电路制造的原材料，晶圆特征尺寸越来越小，而每个晶圆的直径却越来越大以节省制造成本，因此电子信息产业越来越依赖机器人进行生产，晶圆传输机器人是用于工艺流程点之间转移晶圆的装备，其性能直接影响集成电路的生产质量与效率，针对晶圆传输机械手高精确度、高稳定性和高灵活性的要求，研究在高速运行条件下通过对机械手进行位姿调整以及加速度调节，来提高晶圆传输安全性。
[0003]基于加速度实时反馈和位姿调整的晶圆安全传输控制方法作为晶圆传输发展的必然趋势，目前仍处在探索阶段。当前，在半导体
中，较多研究都在针对解决晶圆状态识别和提高传输效率等问题，很少有方法着眼于解决晶圆传输中的安全控制问题。
[0004]例如在公开号为CN113053773A的中国专利中公开了一种晶圆状态在线识别检测方法、装置及系统，其中晶圆状态在线识别检测方法包括：在晶圆盒的第一槽及最后一槽内各放有一片晶圆后，利用对射式激光传感器组获取第一槽中晶圆单片的上表面码盘值、下表面码盘值和最后一槽中晶圆单片的上表面码盘值、下表面码盘值；计算晶圆盒中每一槽中晶圆的上表面码盘值、下表面码盘值；计算出各槽单片阈值范围、跨片阈值范围、叠片阈值。提供了晶圆状态在线识别检测装置及计算机可读存储介质，降低了晶圆传输系统中机械手获取晶圆时的损坏概率。
[0005]又例如在公开号为CN113138586A 的中国专利中公开了一种晶圆自动化生产控制系统及方法，包括：控制模块、数据存储模块、通讯模块、检测模块、自动化设备平台和自动化设备；控制模块进行对自动化设备平台、数据存储模块、通讯模块和检测模块的控制；通讯模块进行对控制模块、数据存储模块、检测模块、自动化设备平台和自动化设备的数据传输；自动化设备平台进行接收指令对自动化设备进行起闭；自动化设备进行对晶元的各类生产操作；检测模块进行对自动化设备生产晶圆的过程和成品的检测；数据存储模块进行对自动化设备平台、检测模块的数据存储。该专利技术结构简单，操作方便，提高自动化监测效果和有效保证数据的安全性。
[0006]上述专利中均存在：在半导体
中，较多研究都在针对解决晶圆状态识别和提高传输效率等问题，很少有方法着眼于解决晶圆传输中的安全控制问题。本专利技术以解决晶圆传输过程中晶圆滑移，脱落的安全风险为目标，基于加速度实时反馈和位姿调整，提出一种晶圆安全传输控制方法，克服了因发生滑移而脱落的安全问题，有效地降低晶圆传输过程中的滑落风险，实现安全传输。这种方法优点是简单易懂、可操作性好、精确性高、稳定性好、灵活性高，对于提高晶圆传输安全性具有重大现实意义。

技术实现思路

[0007]本专利技术的主要目的在于提供一种晶圆安全传输控制方法，并进一步提供一种能够运行并实现上述方法的晶圆安全传输控制系统，有效解决
技术介绍
中提到的上述问题。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]第一方面，提出一种晶圆安全传输控制方法，该方法包括如下步骤：
[0010]S1、对晶圆传输过程中转动关节的位姿角度，移动关节的加速度进行实时提取并追踪，从而得到晶圆与末端执行器之间的实时摩擦力；
[0011]S2、通过分析晶圆与末端执行器之间的实时摩擦力，评估晶圆的滑移风险；
[0012]S3、将滑移风险的分析结果生成为反馈参数并反馈给运动控制模块，运动控制模块根据反馈参数发送运动控制命令来运行驱动机构；
[0013]S4、根据运动控制命令，及时调整转动关节的位姿角度以及移动关节的加速度使晶圆恢复运输稳定状态。
[0014]本专利技术进一步的改进在于，所述S1中晶圆与末端执行器之间实时摩擦力的推导公式如下：
[0015]；
[0016]为晶圆与末端执行器凸点微结构间的摩擦力，为晶圆的质量，为移动关节的加速度，为重力加速度，为转动关节的位姿角度，为位姿角度的正弦值，为位姿角度的余弦值，为位姿角度的正切值。
[0017]本专利技术进一步的改进在于，所述S2中对晶圆传输滑移风险的判断包括以下具体步骤：
[0018]S21：根据库仑摩擦模型计算转动关节在不同位姿角度下晶圆与末端执行器之间的最大静摩擦力，公式如下：
[0019]；
[0020]为晶圆与末端执行器凸点微结构之间的摩擦系数，与凸点的材料相关；
[0021]S22：将S1中推算得到的摩擦力与最大静摩擦力进行数值比较，当且仅当小于时，判定晶圆传输状态为稳态，否则为失稳状态。
[0022]本专利技术进一步的改进在于，所述S22对摩擦力的数值比较包括以下具体步骤：
[0023]S221：当时，计算并将其与晶圆与末端执行器间可达到的最大静摩擦力进行比较，当小于时，判定晶圆传输状态为稳态，若达到最大静摩擦力，则判定晶圆为失稳状态，有滑移风险；
[0024]S222：当时，计算并将其与进行比较，当小于时，判定晶圆传输状态为稳态，若达到最大静摩擦力，则判定晶圆为失稳状态，有滑移风险。
[0025]本专利技术进一步的改进在于，所述S4中的转动关节位姿角度及移动关节加速度的调整采用同步控制法，调整位姿角度的同时，移动关节加速度同步调整至，其中，，分别为位姿角度调整后，移动关节能够达到的最大加速度和允许的最小加速度。
[0026]本专利技术进一步的改进在于，所述S4中的同步控制法包括以下具体步骤：
[0027]S41：计算转动关节位姿角为时，晶圆正常运输时移动关节能够达到的最大加速度和允许的最小加速度，公式如下：
[0028]；
[0029]；
[0030]由公式可知，当时，最大加速度和最小加速度均为单调的增函数；
[0031]S42：当晶圆传输状态判定为稳态时，则保持当前加速度和位姿角度不变继续传输；当晶圆传输状态判定为失稳状态时，同步调整转动关节位姿角度及移动关节加速度。
[0032]本专利技术进一步的改进在于，所述S42中同步调整转动关节位姿角度及移动关节加速度包括以下具体步骤：
[0033]S421：若此时，则减小位姿角度，将转动关节的位姿角度调整至，移动关节加速度同步调整至，为位姿角度时允许的最小加速度，为位姿角度时能够达到的最大加速度，并对晶圆与末端执行器之间的相对位移进行实时提取，判断位姿调整过程中晶圆是否发生滑移；
[0034]S422：若此时，则增大位姿角度，将转动关节的位姿角度调整至，移动关节加速度同步调整至，为位姿角度时允许的最小加速度，为位姿角度时能够达到的最大加速度，并对晶圆与末端执行器之间的相对位移进行实时提取，判断位姿调整过程中晶圆是否发生滑移。
[0035]本专利技术进一步的改进在于，所述S421和S422中对位姿调整过程中晶圆是否发生滑移的判断方法为：通过判断晶圆与末端执行器整体的质心变化来识别相对位移，当晶圆与末端执行器之间没有相对滑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶圆安全传输控制方法，其特征在于：包括以下具体步骤：S1、对晶圆传输过程中转动关节的位姿角度，移动关节的加速度进行实时提取并追踪，从而得到晶圆与末端执行器之间的实时摩擦力；S2、通过分析晶圆与末端执行器之间的实时摩擦力，评估晶圆的滑移风险；S3、将滑移风险的分析结果生成为反馈参数并反馈给运动控制模块，运动控制模块根据反馈参数发送运动控制命令来运行驱动机构；S4、根据运动控制命令，及时调整转动关节的位姿角度以及移动关节的加速度使晶圆恢复运输稳定状态。2.根据权利要求1所述的一种晶圆安全传输控制方法，其特征在于：所述S1中晶圆与末端执行器之间实时摩擦力的推导公式如下：；为晶圆与末端执行器凸点微结构间的摩擦力，为晶圆的质量，为移动关节的加速度，为重力加速度，为转动关节的位姿角度，为位姿角度的正弦值，为位姿角度的余弦值，为位姿角度的正切值。3.根据权利要求2所述的一种晶圆安全传输控制方法，其特征在于：所述S2中对晶圆传输滑移风险的判断包括以下具体步骤：S21：根据库仑摩擦模型计算转动关节在不同位姿角度下晶圆与末端执行器之间的最大静摩擦力，公式如下：；为晶圆与末端执行器凸点微结构之间的摩擦系数；S22：将S1中推算得到的摩擦力与最大静摩擦力进行数值比较，当且仅当小于时，判定晶圆传输状态为稳态，否则判定晶圆传输状态为失稳状态。4.根据权利要求3所述的一种晶圆安全传输控制方法，其特征在于：所述S22对摩擦力的数值比较包括以下具体步骤：S221：当时，计算并将与晶圆与末端执行器间可达到的最大静摩擦力进行比较，当小于时，判定晶圆传输状态为稳态；若等于最大静摩擦力，则判定晶圆为失稳状态，有滑移风险；S222：当时，计算并将与
进行比较，当小于时，判定晶圆传输状态为稳态；若等于最大静摩擦力，则判定晶圆为失稳状态，有滑移风险。5.根据权利要求1所述的一种晶圆安全传输控制方法，其特征在于：所述S4中的转动关节位姿角度及移动关节加速度的调整采用同步控制法，调整位姿角度的同时，移动关节加速度同步调整至，其中，，分别为位姿角度调整后，移动关节允许的最大加速度和最小加速度。6.根据权利要求5所述的一种晶圆安全传输控制方法，其特征在于：所述S4中的同步控制法包括以下具体步骤：S41：计算转动关节位姿角为时，晶圆正常运输时移动关节允许的最大加速度和最小加速度，和的计算公式分别如下：；；S42：当晶圆传输状态判定为稳态时，则保...

【专利技术属性】
技术研发人员：林坚，王彭，吴国明，王栋梁，
申请(专利权)人：泓浒苏州半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：