【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械臂控制，更具体地说，本专利技术涉及基于伯努利原理的晶圆转运机械臂控制系统及方法。
技术介绍
1、在半导体生产中，晶圆转运作为生产流程的关键环节，直接影响到制造效率和产品质量；
2、传统的晶圆转运过程通常依赖于机械臂采用真空吸盘吸附晶圆，存在一些不足之处，例如真空吸盘需要外置大型真空泵，增加成本和占地面积；真空吸盘负压响应慢，晶圆转运过程中失稳概率较大；真空泵可能带来极微尘垢，导致对晶圆产生污染等；而使用伯努利式吸盘能够较好的解决这些不足之处；伯努利原理是流体动力学中的基本原理，通过利用气流产生的气垫，实现对晶圆的悬浮，不仅提高了机械臂系统的稳定性，同时也确保了晶圆在转运过程中的高精度定位和无损伤的传递；
3、公开号为cn113394158a的中国专利公开了一种单臂三自由度的晶圆传输机械手及使用方法，通过垂直移动组件、旋转组件与径向移动组件将机械爪的一端靠近顶层晶圆片的一侧上方，通过伸缩电机等设置，使得延伸板的一端逐渐靠近顶层晶圆片并位于晶圆片的上方，启动抽气组件，利用伯努利吸盘原理，使得通孔处的压强较小，继而使得顶层晶圆片被吸附至延伸板的一端，通过反向电机等设置，吸盘发生翻转吸附晶圆片，扩大片盒的储存能力，提高空间利用率；然而并未考虑到在晶圆转运过程中机械臂对晶圆进行吸附的吸附力控制的问题；
4、鉴于此，本专利技术提出基于伯努利原理的晶圆转运机械臂控制系统及方法以解决上述问题。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，为实
2、采集转运数据，转运数据包括晶圆数据和运行数据；
3、对转运数据进行分析，获取晶圆转运过程中所需的吸附力数据；
4、采集影响数据，影响数据包括气泵数据和环境数据；
5、根据影响数据，计算对应的气泵影响系数和环境影响系数；根据气泵影响系数和环境影响系数，生成对应的安全等级；
6、根据安全等级生成对应的调节指令或检修指令；根据调节指令，计算吸附力调节量，根据吸附力调节量对吸附力进行调节。
7、进一步地，所述晶圆数据包括质量、表面粗糙度、表面温度以及弹性模量；所述质量为晶圆的重量；所述表面粗糙度为晶圆表面的粗糙程度；所述表面温度为晶圆表面的温度；所述运行数据包括速度值集合、加速度值集合以及转弯半径集合；速度值集合为晶圆转运过程中每个时间点对应的速度值，加速度值集合为晶圆转运过程中每个时间点对应的加速度值，转弯半径集合为晶圆转运过程中每个时间点对应的转弯半径。
8、进一步地，表面粗糙度的获取方法包括：使用激光扫描仪，将激光光束照射在晶圆表面进行扫描，晶圆表面标记n个点位，n为大于1的整数，并测量n个点位的高度数据；计算n个点位的高度数据均值，并计算n个点位的高度数据的标准差，将n个点位的高度数据的标准差作为表面粗糙度；
9、表面粗糙度的表达式为：，；
10、式中，为表面粗糙度，为第j个点位的高度数据，为n个点位的高度数据均值，，n为n个点位。
11、进一步地，弹性模量的获取方法包括：使用超声设备，超声设备包括超声发射器和超声接收器，由超声发射器发射超声脉冲至晶圆，超声接收器接收由晶圆内部反射回来的超声脉冲；获取超声设备与晶圆的角度值，角度值包括第一角度值和第二角度值，第一角度值为超声发射器与晶圆表面的角度，第二角度值为超声接收器与晶圆表面的角度；再获取第一距离值和第二距离值，第一距离值为超声设备与晶圆表面间的距离值，第二距离值为超声设备与待处理平台表面的距离值；
12、使用激光扫描仪对晶圆表面进行扫描，获取晶圆表面的扫描图像，标记扫描图像的圆心，以圆心为起点，测量圆心到扫描图像边缘的距离，并标记为晶圆半径，根据晶圆半径计算晶圆面积；晶圆面积的表达式为：；式中为晶圆面积，为圆周率，为晶圆半径；
13、将第二距离值减去第一距离值获取晶圆厚度，将晶圆面积乘以晶圆厚度获取晶圆体积，将晶圆体积除以质量获取晶圆密度；
14、根据第一角度值和第一距离值计算第一路程值，第一路程值为超声发射器与反射点间的路程值，反射点为激光脉冲与晶圆内部的接触点，第一路程值的表达式为：；式中为第一路程值，为第一距离值，为第一角度值；根据第二角度值和第一距离值计算第二路程值，第二路程值为超声接收器与反射点间的路程值，第二路程值的表达式为：，为第二角度值；将第一路程值加上第二路程值作为脉冲路程，脉冲路程即为超声脉冲从超声发射器发射出到超声接收器接收时所经过的路程；采集时间数据，时间数据为超声脉冲从超声发射器发射出到超声接收器接收时所经过的时间；将脉冲路程除以时间数据获取弹性波速度；根据弹性波速度和晶圆密度计算弹性模量，弹性模量的表达式为：；式中，为弹性模量，为弹性波速度，为晶圆密度。
15、进一步地，所述获取晶圆转运过程中所需的吸附力数据的方法包括：
16、将转运数据中的晶圆数据和一个时间点对应的速度值、加速度值以及转弯半径作为一组分析数据，将m组分析数据一一输入训练好的吸附力预测模型，预测出每组分析数据对应的吸附力数据，，其中b为晶圆转运过程中经历的总时间点，即运行数据中共包括个速度值、个加速度值以及个转弯半径，m组分析数据与b个时间点一一对应，m为大于1的整数，；吸附力数据为伯努利式吸盘在晶圆转运过程中所产生的吸附力；
17、吸附力预测模型的训练过程包括：
18、预先收集多组分析数据对应的吸附力数据，将一组分析数据以及与分析数据对应的吸附力数据转换为一组特征向量；
19、将每组特征向量作为吸附力预测模型的输入，所述吸附力预测模型以每组分析数据对应的一组预测吸附力数据作为输出，以每组分析数据对应的实际吸附力数据作为预测目标，实际吸附力数据即为所述预先收集的与分析数据对应的吸附力数据；以最小化所有分析数据的预测误差之和作为训练目标；对吸附力预测模型进行训练，直至预测误差之和达到收敛时停止训练；所述吸附力预测模型为深度神经网络模型。
20、进一步地，所述影响数据为晶圆转运过程中对伯努利式吸盘产生的吸附力造成影响的数据；
21、所述气泵数据包括运行时间、维修次数、维修种类以及维修时间；所述运行时间为气泵实际投入使用的时间，即气泵从首次启动运行起算，每一次运行的持续时间的总和；所述维修次数为气泵在运行过程中所维修的次数；所述维修种类为气泵在运行过程中每次维修的部件种类；所述维修时间为气泵从上一次维修结束后至本次晶圆转运开始前所经历的时间；
22、所述环境数据包括环境温度和扰动气流；所述环境温度为晶圆转运室内的温度；所述扰动气流为晶圆转运室内对气泵进气口产生乱流干扰的不规则气流；所述晶圆转运室为机械臂转运晶圆的场所。
23、进一步地，气泵影响系数的计算方法包括：
24、；
25、式中为气泵影响系数，为运行时间，为维修次数，为维修种本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.基于伯努利原理的晶圆转运机械臂控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于伯努利原理的晶圆转运机械臂控制方法，其特征在于，所述晶圆数据包括质量、表面粗糙度、表面温度以及弹性模量；所述质量为晶圆的重量；所述表面粗糙度为晶圆表面的粗糙程度；所述表面温度为晶圆表面的温度；所述运行数据包括速度值集合、加速度值集合以及转弯半径集合；速度值集合为晶圆转运过程中每个时间点对应的速度值，加速度值集合为晶圆转运过程中每个时间点对应的加速度值，转弯半径集合为晶圆转运过程中每个时间点对应的转弯半径。
3.根据权利要求2所述的基于伯努利原理的晶圆转运机械臂控制方法，其特征在于，表面粗糙度的获取方法包括：使用激光扫描仪，将激光光束照射在晶圆表面进行扫描，晶圆表面标记n个点位，n为大于1的整数，并测量n个点位的高度数据；计算n个点位的高度数据均值，并计算n个点位的高度数据的标准差，将n个点位的高度数据的标准差作为表面粗糙度；
4.根据权利要求3所述的基于伯努利原理的晶圆转运机械臂控制方法，其特征在于，弹性模量的获取方法包括：使用超声设备，超声设备包括超声
5.根据权利要求4所述的基于伯努利原理的晶圆转运机械臂控制方法，其特征在于，所述获取晶圆转运过程中所需的吸附力数据的方法包括：
6.根据权利要求5所述的基于伯努利原理的晶圆转运机械臂控制方法，其特征在于，所述影响数据为晶圆转运过程中对伯努利式吸盘产生的吸附力造成影响的数据；
7.根据权利要求6所述的基于伯努利原理的晶圆转运机械臂控制方法，其特征在于，气泵影响系数的计算方法包括：
8.根据权利要求7所述的基于伯努利原理的晶圆转运机械臂控制方法，其特征在于，所述根据气泵影响系数和环境影响系数，生成对应的安全等级的方法包括：
9.根据权利要求8所述的基于伯努利原理的晶圆转运机械臂控制方法，其特征在于，若生成正常等级，则不生成调节指令或检修指令，机械臂开始转运晶圆；
10.根据权利要求9所述的基于伯努利原理的晶圆转运机械臂控制方法，其特征在于，预设吸附力数据阈值，判断是否生成环境调节指令；根据环境调节指令对环境数据进行调节；
11.基于伯努利原理的晶圆转运机械臂控制系统，实施权利要求1-10任一项所述基于伯努利原理的晶圆转运机械臂控制方法，其特征在于，包括：
12.一种电子设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1-10任一项所述的基于伯努利原理的晶圆转运机械臂控制方法。
13.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1-10任一项所述的基于伯努利原理的晶圆转运机械臂控制方法。
...【技术特征摘要】
1.基于伯努利原理的晶圆转运机械臂控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于伯努利原理的晶圆转运机械臂控制方法，其特征在于，所述晶圆数据包括质量、表面粗糙度、表面温度以及弹性模量；所述质量为晶圆的重量；所述表面粗糙度为晶圆表面的粗糙程度；所述表面温度为晶圆表面的温度；所述运行数据包括速度值集合、加速度值集合以及转弯半径集合；速度值集合为晶圆转运过程中每个时间点对应的速度值，加速度值集合为晶圆转运过程中每个时间点对应的加速度值，转弯半径集合为晶圆转运过程中每个时间点对应的转弯半径。
3.根据权利要求2所述的基于伯努利原理的晶圆转运机械臂控制方法，其特征在于，表面粗糙度的获取方法包括：使用激光扫描仪，将激光光束照射在晶圆表面进行扫描，晶圆表面标记n个点位，n为大于1的整数，并测量n个点位的高度数据；计算n个点位的高度数据均值，并计算n个点位的高度数据的标准差，将n个点位的高度数据的标准差作为表面粗糙度；
4.根据权利要求3所述的基于伯努利原理的晶圆转运机械臂控制方法，其特征在于，弹性模量的获取方法包括：使用超声设备，超声设备包括超声发射器和超声接收器，由超声发射器发射超声脉冲至晶圆，超声接收器接收由晶圆内部反射回来的超声脉冲；获取超声设备与晶圆的角度值，角度值包括第一角度值和第二角度值，第一角度值为超声发射器与晶圆表面的角度，第二角度值为超声接收器与晶圆表面的角度；再获取第一距离值和第二距离值，第一距离值为超声设备与晶圆表面间的距离值，第二距离值为超声设备与待处理平台表面的距离值；
5.根据权利要求4所述的基于伯努利原理的...
【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：
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