一种双末端机械手的晶圆纠偏系统及方法与流程

1.本发明属于半导体制造领域，具体说是一种双末端机械手的晶圆纠偏系统及方法。

背景技术：

2.随着半导体产品进入人们生活的各个领域，半导体产业的发展也日新月异。在半导体制造过程中，真空机械手是半导体设备的关键部件，负责晶圆在不同工艺位置之间的传输。由于其可靠性和精度等的要求高，多年以来被国外厂商垄断，国内研究和制造真空机械手的厂商和单位非常少。
3.目前对于单末端机械手的晶圆纠偏研究较多，随着半导体技术的发展，晶圆的传输效率也已经成为制约提高机台产能的主要因素之一，双末端机械手的需求也就逐渐增加。但是国内对于双末端机械手的晶圆纠偏研究几乎没有。与单末端机械手晶圆纠偏不同，双末端机械手在伸缩过程中，要记录两个末端上的晶圆位置数据，并且需要能够区分开两个晶圆的位置数据，如果直接使用现有的单末端机械手晶圆纠偏方法，会出现位置锁存次数异常、晶圆位置计算错误的问题。
4.对于真空机械手，除了纠偏传感器外，还经常接入一些其他io信号，比如真空腔室门阀或伸展使能信号，但目前的方法中，在机械手伸缩过程中，非纠偏传感器对应的io状态变化、或其他手臂的纠偏传感器io状态变化会干扰晶圆纠偏，使其不能准确纠偏。
5.针对双末端机械手的应用需求，本发明提供了一种双晶圆的纠偏方法，不仅实现了双末端机械手晶圆位置数据分组处理，而且解决了非纠偏传感器对晶圆纠偏干扰的问题，本发明的方法还可以应用到具有多手臂的机械手晶圆纠偏。

技术实现要素：

6.本发明目的是提供一种应用于双末端机械手的晶圆纠偏方法。在半导体制造领域，与目前常见的单末端机械手不同，双末端机械手在每次伸出时，可以将两个晶圆一次性传输到工位，具有更高的生产效率，但是这两个晶圆的纠偏数据必须能够分开处理，才能实现两个晶圆的准确纠偏。
7.本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种双末端机械手的晶圆纠偏系统，包括：主控制器、手操器、io板、驱动器以及纠偏传感器；
8.所述主控制器，用于接收手操器获取到的纠偏配置数据，并在发出运动控制指令至机械手前，通过总线发出纠偏配置数据到io板；
9.主控制器还接收驱动器读取到的晶圆位置数据，并根据晶圆位置数据获取晶圆的实际位置，并根据储存在主控制器中的晶圆标定位置，计算出的偏差值以纠正机械手伸出的位置，使所携带的晶圆到达准确的位置；
10.所述io板，用于接收主控制器发送的纠偏配置数据，同时，采集纠偏传感器对应的io点的状态，并进行判断，若发生变化，生成双末端机械手的位置锁存信号发送至驱动器对
应的输入通道；
11.所述驱动器有多个，用于驱动电机运动，同时用于分别接收io板发出的两个位置锁存信号，并分别锁存当前机械手的双末端对应的晶圆位置数据；
12.所述纠偏传感器设于机械手伸出至工位的路径两侧，用于实时检测当前自身是否被晶圆遮挡，并输出io状态信号，等待io板采集。
13.所述纠偏传感器有多个，分别为：与io板连接的第一纠偏传感器、第二纠偏传感器、第三纠偏传感器以及第四纠偏传感器；
14.所述第一纠偏传感器和第二纠偏传感器设于携带左侧晶圆的机械手伸向工位方向的路径两侧；所述第三纠偏传感器和第四纠偏传感器设于携带右侧晶圆的机械手伸向工位方向的路径两侧。
15.所述纠偏传感器均为光电传感器。
16.所述第一纠偏传感器和第二纠偏传感器设于沿左侧晶圆圆心前进方向形成的路径两侧，且不对称设置，所述第三纠偏传感器和第四纠偏传感器设于沿右侧晶圆圆心前进方向形成的路径两侧，且不对称设置，以使晶圆不在同一时刻触发传感器，保证晶圆触发传感器时，机械手处于不同的位置，用于主控制器利用不同的位置数据计算出晶圆的位置。
17.纠偏配置数据的格式，包括4组数据，第一组数据和第二组数据分别表示左侧晶圆对应的两个纠偏传感器所对应的io点位序号；第三组数据和第四组数据分别表示右侧晶圆对应的两个纠偏传感器所对应的io点位序号；每组数据为1个字节或更多字节。
18.所述io板，包括：顺次连接的dsp、fpga和光电耦合器；
19.所述dsp分别与fpga和主控制器连接，所述fpga与纠偏传感器连接；
20.所述fpga，包括：第一位置锁存模块、第二位置锁存模块以及io采集模块；
21.所述第一位置锁存模块，用于检测纠偏配置数据的第一组数据和第二组数据对应的io状态，即用于左侧晶圆纠偏的2个纠偏传感器的io状态，其中至少一个纠偏传感器的io状态发生变化时，输出第一位置锁存信号，经光电耦合器分别发送至每个驱动器的第一高速输入通道；
22.所述第二位置锁存模块，用于检测纠偏配置数据的第三组数据和第四组数据对应的io状态，即用于右侧晶圆纠偏的2个纠偏传感器的io状态，其中至少一个纠偏传感器的io状态发生变化时，输出第二位置锁存信号，经光电耦合器分别发送至每个驱动器的第二高速输入通道；
23.所述io采集模块，是fpga与所有采集纠偏传感器的io信号的连接模块，用于fpga对所有io信号状态的采集；
24.所述dsp，用于从fpga获取所有纠偏传感器的io状态，并发送至主控制器，同时将主控制器发送的纠偏配置数据、io输出信号传递给fpga。
25.一种双末端机械手的晶圆纠偏系统的纠偏方法，包括以下步骤：
26.对晶圆位置进行标定，得到标定后的晶圆标定位置，并将晶圆标定位置储存至主控制器的内存中；之后机械手携带晶圆运行时，计算出晶圆实际位置与标定位置的偏差，根据计算出的偏差进行纠偏，使晶圆到达准确的位置。
27.1)主控制器从手操器接收包括每个纠偏传感器所接入的io板的io点位序号的纠偏配置数据，发送至io板后，发送运动控制指令至机械手的驱动器，使机械手执行伸缩运
动；
28.2)io板实时采集所有io状态，并发送至主控制器；
29.3)io板收到主控制器发送的纠偏配置数据，检测纠偏配置数据对应的四个纠偏传感器的io状态，若其中任一io状态发生变化，则触发对应的位置锁存模块触发位置锁存信号，对应的位置锁存模块发送位置锁存信号至驱动器对应的输入通道；反之，不触发位置锁存信号；
30.4)驱动器对应的输入通道接收到io板位置锁存模块发送的位置锁存信号后，锁存当前晶圆位置数据至内部的对应的寄存器；
31.5)主控制器通过总线读取驱动器内部的对应的寄存器的晶圆位置数据；
32.6)主控制器根据晶圆位置数据，计算本次机械手运动过程中晶圆的实际位置，与标定位置作比较得到位置偏差，并根据位置偏差发送位置纠偏指令至驱动器，执行纠偏动作。
33.所述步骤6)具体为：
34.对于每个纠偏传感器，晶圆在一次运动过程中，都会经历遮挡纠偏传感器的时刻t1、离开传感器的时刻t2的两次触发传感器io状态变化。通过公式(1)(2)，利用晶圆标定过程的数据计算出纠偏传感器在机械手基坐标下的坐标值；
35.(x2-a)^2+(y2-b)^2＝r^2
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(1)
36.(x3-a)^2+(y3-b)^2＝r^2
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(2)
37.其中，(x2，y2)、(x3，y3)分别为t1和t2时刻机械手末端中心o 2、o 3在机械手基坐标下的坐标，通过电机编码器反馈的位置，结合机械手运动模型计算得出，r为晶圆半径，(a，b)为纠偏传感器在机械手基坐标下的坐标。以x2、x3、y2、y3、r为已知量，求解关于a,b的方程(1)(2)，可以得到a和b的值。以此方法可以分别计算出四个纠偏传感器在机械手基坐标下的坐标值；
38.在标定完成后，机械手正常运行时，通过以下公式计算晶圆实际位置和偏差：
39.x1＝x1+d*cos(θ1+ψ-π/2)
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(3)
40.y1＝y1+d*sin(θ1+ψ-π/2)
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(4)
41.x2＝x2+d*cos(θ2+ψ-π/2)
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(5)
42.y2＝y2+d*sin(θ2+ψ-π/2)
ꢀꢀ
(6)
43.x3＝x3+d*cos(θ3+ψ-π/2)
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(7)
44.y3＝y3+d*sin(θ3+ψ-π/2)
ꢀꢀ
(8)
45.x4＝x4+d*cos(θ4+ψ-π/2)
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(9)
46.y4＝y4+d*sin(θ4+ψ-π/2)
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(10)
47.(x1-xa)^2+(y1-ya)^2＝r^2
ꢀꢀ
(11)
48.(x2-xb)^2+(y2-yb)^2＝r^2
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(12)
49.(x3-xb)^2+(y3-yb)^2＝r^2
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(13)
50.(x4-xa)^2+(y4-ya)^2＝r^2
ꢀꢀ
(14)
51.其中，(xa,ya)、(xb,yb)分别作为第一纠偏传感器、第二纠偏传感器在机械手基坐标下的坐标，r为晶圆半径，(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)、(x4,y4)分别为第一纠偏传感器的t1、t2时刻以及第二纠偏传感器的t1、t2时刻机械手末端中心的坐标，(x1,y1)、(x2,y2)、
(x3,y3)、(x4,y4)分别为第一纠偏传感器的t1、t2时刻以及第二纠偏传感器的t1、t2时刻晶圆中心的坐标，θ1、θ2、θ3、θ4分别为第一纠偏传感器的t1、t2时刻以及第二纠偏传感器的t1、t2时刻机械手末端中心相对于机械手基坐标原点的夹角，d为晶圆中心与机械手末端中心的偏差距离，ψ为晶圆中心与机械手末端中心相对于机械手末端坐标系的偏差角度；
52.根据第一组方程(3)～(8)、(11)～(13)，第二组方程(3)、(4)、(7)～(10)、(11)、(13)、(14)，第三组方程(3)～(6)、(9)～(12)、(14)，第四组方程(5)～(10)、(12)～(14)分别计算出d与ψ，共可得到4组d与ψ，用这4组d与ψ分别算出纠偏传感器io状态变化时刻晶圆中心到纠偏传感器的距离，即晶圆半径的计算值，选取计算出的晶圆半径与实际晶圆半径最接近的一组方程计算出的偏差值作为最终的纠偏偏差，再将偏差转换为机械手电机的运动位置偏差值进行发给驱动器，实现纠偏操作。
53.所述驱动器为机器人电机的驱动器。
54.本发明具有以下有益效果及优点：
55.1、本发明在手操器上增加了输入纠偏传感器io点序号的操作，使机械手主控制器和io板得到了纠偏传感器io点序号信息，从而解决了双末端机械手的左、右末端晶圆位置数据混淆的问题，实现了双末端机械手的晶圆纠偏，可提高晶圆传输效率和位置准确度。
56.2、本发明的io板只对机械手主控器指定的io点进行位置锁存信号触发处理，不同于传统的对所有io都进行检测的做法，本发明解决了机械手在伸缩过程中其他非纠偏传感器(如真空腔室的门阀状态信号)，以及其他手臂的纠偏传感器对位置锁存信号的干扰，使用本发明的方法，可以允许机械手不仅接入纠偏传感器，而且可以接入非纠偏传感器，且非纠偏传感器在任意时刻的io状态变化不影响晶圆纠偏。本发明可明显提升机械手的使用便捷性，提高机械手的抗干扰能力，扩大机械手的使用场景范围。
附图说明
57.图1为本发明的双末端机械手晶圆纠偏系统结构框图；
58.图2为本发明的双末端机械手的晶圆运动路径示意图；
59.图3为本发明的双末端机械手晶圆纠偏工作流程示意图；
60.图4为本发明的双末端机械手的主控制器发送晶圆纠偏配置数据格式示意图。
具体实施方式
61.下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。
62.如图1所示，为本发明的双末端机械手晶圆纠偏系统结构框图，本发明包括主控制器、手操器、纠偏传感器、io板、驱动器。
63.主控制器、io板和驱动器之间用can或ethercat总线连接进行数据通信。手操器通过rs-232线缆与主控制器连接。
64.主控制器，用于接收手操器获取到的纠偏配置数据，并在发出运动控制指令至机械手前，通过总线发出纠偏配置数据到io板；
65.主控制器还接收驱动器读取到的晶圆位置数据，并根据晶圆位置数据获取晶圆的实际位置，并根据储存在主控制器中的晶圆标定位置，计算出的偏差值以纠正机械手伸出的位置，使所携带的晶圆到达准确的位置；
66.io板内部，dsp和fpga通过并行数据总线进行数据交互。纠偏传感器、非纠偏传感器的用户io信号通过io线缆与io板连接，所有io信号先经过io板上的高速光电耦合器，之后送到fpga。纠偏传感器的信号输出端连接到io板，io板实时采集传感器的io状态，并将io状态通过总线传输给机械手主控制器，总线可以是canopen,ethercat,devicenet等常用的工业现场总线。
67.io板，用于接收主控制器发送的纠偏配置数据，同时，采集纠偏传感器对应的io点的状态，并进行判断，若发生变化，生成双末端机械手的位置锁存信号发送至驱动器对应的输入通道；io板，包括：顺次连接的dsp、fpga和光电耦合器；
68.dsp分别与fpga和主控制器连接，fpga与纠偏传感器连接；
69.fpga，包括：第一位置锁存模块、第二位置锁存模块以及io采集模块；
70.第一位置锁存模块，用于检测纠偏配置数据的第一组数据和第二组数据对应的io状态，即用于左侧晶圆纠偏的2个纠偏传感器的io状态，其中至少一个纠偏传感器的io状态发生变化时，输出第一位置锁存信号，经光电耦合器分别发送至每个驱动器的第一高速输入通道；
71.第二位置锁存模块，用于检测纠偏配置数据的第三组数据和第四组数据对应的io状态，即用于右侧晶圆纠偏的2个纠偏传感器的io状态，其中至少一个纠偏传感器的io状态发生变化时，输出第二位置锁存信号，经光电耦合器分别发送至每个驱动器的第二高速输入通道；
72.io采集模块，是fpga与所有采集纠偏传感器的io信号的连接模块，用于fpga对所有io信号状态的采集；
73.dsp，用于从fpga获取所有纠偏传感器的io状态，并发送至主控制器，同时将主控制器发送的纠偏配置数据、io输出信号传递给fpga。
74.io板上的fpga的两组位置锁存信号经过高速光电耦合器，通过io线缆分别接到驱动器的两个高速输入通道，具体来说，fpga的位置锁存信号1接到所有驱动器的高速输入通道1，fpga的位置锁存信号2接到所有驱动器的高速输入通道2。
75.驱动器有多个，均为机器人电机的驱动器，用于驱动电机运动，同时用于分别接收io板发出的两个位置锁存信号，并分别锁存当前机械手的双末端对应的晶圆位置数据；
76.如图2所示，为本发明的双末端机械手的晶圆运动路径示意图，纠偏传感器设于机械手伸出至工位的路径两侧，用于实时检测当前自身是否被晶圆遮挡，并输出io状态信号，等待io板采集。机械手有左、右两个末端，每个末端上放置一个晶圆，在机械手伸向工位的路径上，安装有光电传感器，用于检测晶圆是否遮挡传感器，即纠偏传感器。
77.纠偏传感器有多个，分别为：与io板连接的第一纠偏传感器、第二纠偏传感器、第三纠偏传感器以及第四纠偏传感器；
78.第一纠偏传感器和第二纠偏传感器设于携带左侧晶圆的机械手伸向工位方向的路径两侧；第三纠偏传感器和第四纠偏传感器设于携带右侧晶圆的机械手伸向工位方向的路径两侧。
79.上述纠偏传感器均采用光电传感器。
80.对于左侧晶圆，第一纠偏传感器和第二纠偏传感器设于沿左侧晶圆圆心前进方向形成的路径两侧，且不对称设置；
81.对于右侧晶圆，第三纠偏传感器和第四纠偏传感器设于沿右侧晶圆圆心前进方向形成的路径两侧，且不对称设置。
82.不对称设置的目的在于，机械手伸出过程中，每个纠偏传感器的状态依次是未被遮挡、被遮挡、未被遮挡，每个纠偏传感器经历2次状态变化，每次纠偏传感器状态变化时，会有一组与之对应的晶圆位置数据，2个纠偏传感器关于晶圆运动路径不对称设置，可以使晶圆不在同一时刻触发2个纠偏传感器，保证晶圆触发传感器时，机械手处于不同的位置，晶圆一次运动过程共产生4个晶圆位置数据，用于主控制器利用不同的位置数据计算出晶圆的实际位置。
83.如图3所示，为本发明的双末端机械手晶圆纠偏工作流程示意图，本发明的总体流程如下：
84.用户使用手操器输入纠偏配置数据，主控制器从手操器得到纠偏配置数据，通过总线发给io板，io板内的dsp收到后，传递给fpga，fpga内的位置锁存模块根据纠偏配置数据检测对应io的状态，如果io状态变化，位置锁存模块会发出位置锁存信号，通过线缆给驱动器的输入通道，驱动器收到位置锁存信号后，锁存当前的位置值到驱动器内部的寄存器，主控制器通过总线访问驱动器的寄存器，获取到位置值，主控制器用从驱动器得到的位置值进行计算，之后发出纠偏指令，通过总线给到驱动器，驱动器驱动电机执行纠偏动作。
85.具体包括以下步骤：
86.1)主控制器从手操器接收包括每个纠偏传感器所接入的io板的io点位序号的纠偏配置数据，发送至io板后，发送运动控制指令至机械手的驱动器，使机械手执行伸缩运动；
87.机械手的使用者在手操器上输入每个纠偏传感器所接入的io板的io点位序号，手操器的人机交互界面上区分出每个工位的两个末端各自所接的传感器，使用者需将工位、机械手的左右末端与传感器一一对应。手操器将io点位序号发给主控制器。
88.2)io板实时采集所有io状态，并发送至主控制器；
89.机器手的主控制器通过手操器得到纠偏传感器的io点序号信息，在每次发出伸出或缩回运动指令前，按照事先的约定，通过总线发出即将要去到的工位所对应的纠偏传感器io点位序号信息到总线；
90.主控制器将纠偏配置数据发给io板，纠偏配置数据的格式示意如图4所示，纠偏配置数据分为4个字节，第1和第2个字节表示左侧晶圆要去的工位的纠偏传感器对应的io点位序号，第3和第4个字节表示右侧晶圆要去的工位的纠偏传感器对应的io点位序号。
91.3)io板收到主控制器发送的纠偏配置数据，检测纠偏配置数据对应的四个纠偏传感器的io状态，若其中任一io状态发生变化，则触发对应的位置锁存模块触发位置锁存信号，对应的位置锁存模块发送位置锁存信号至驱动器对应的输入通道；反之，不触发位置锁存信号；
92.io板通过总线收到机械手主控制器发出的纠偏传感器io点位序号信息，经过解析后，分成两组io点序号，分别对应机械手的左、右末端所接的纠偏传感器，fpga的程序对这些io点的状态进行判断，当出现io状态变化时，发出位置锁存信号，左、右末端分别对应一个位置锁存信号，这两个位置锁存信号相互独立，互不影响；
93.4)驱动器对应的输入通道接收到io板位置锁存模块发送的位置锁存信号后，锁存
当前晶圆位置数据至内部的对应的寄存器；
94.5)主控制器通过总线读取驱动器内部的对应的寄存器的晶圆位置数据；
95.6)主控制器根据晶圆位置数据，计算本次机械手运动过程中晶圆的实际位置，与标定位置作比较得到位置偏差，并根据位置偏差发送位置纠偏指令至驱动器，执行纠偏动作。
96.对于主控制器根据晶圆位置数据，计算本次机械手运动过程中晶圆的实际位置，具体方法如下：
97.对于每个纠偏传感器，晶圆在一次运动过程中，都会经历遮挡纠偏传感器的时刻t1、离开传感器的时刻t2的两次触发传感器io状态变化。通过公式(1)(2)，利用晶圆标定过程的数据计算出纠偏传感器在机械手基坐标下的坐标值；
98.(x2-a)^2+(y2-b)^2＝r^2
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(1)
99.(x3-a)^2+(y3-b)^2＝r^2
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(2)
100.其中，(x2，y2)、(x3，y3)分别为t1和t2时刻机械手末端中心o 2、o 3在机械手基坐标下的坐标，通过电机编码器反馈的位置，结合机械手运动模型计算得出，r为晶圆半径，(a，b)为纠偏传感器在机械手基坐标下的坐标。以x2、x3、y2、y3、r为已知量，求解关于a,b的方程(1)(2)，可以得到a和b的值。以此方法可以分别计算出四个纠偏传感器在机械手基坐标下的坐标值；
101.在标定完成后，机械手正常运行时，通过以下公式计算晶圆实际位置和偏差：
102.x1＝x1+d*cos(θ1+ψ-π/2)
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(3)
103.y1＝y1+d*sin(θ1+ψ-π/2)
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(4)
104.x2＝x2+d*cos(θ2+ψ-π/2)
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(5)
105.y2＝y2+d*sin(θ2+ψ-π/2)
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(6)
106.x3＝x3+d*cos(θ3+ψ-π/2)
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(7)
107.y3＝y3+d*sin(θ3+ψ-π/2)
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(8)
108.x4＝x4+d*cos(θ4+ψ-π/2)
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(9)
109.y4＝y4+d*sin(θ4+ψ-π/2)
ꢀꢀ
(10)
110.(x1-xa)^2+(y1-ya)^2＝r^2
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(11)
111.(x2-xb)^2+(y2-yb)^2＝r^2
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(12)
112.(x3-xb)^2+(y3-yb)^2＝r^2
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(13)
113.(x4-xa)^2+(y4-ya)^2＝r^2
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(14)
114.其中，(xa,ya)、(xb,yb)分别作为第一纠偏传感器、第二纠偏传感器在机械手基坐标下的坐标，r为晶圆半径，(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)、(x4,y4)分别为第一纠偏传感器的t1、t2时刻以及第二纠偏传感器的t1、t2时刻机械手末端中心的坐标，(x1,y1)、(x2,y2)、(x3,y3)、(x4,y4)分别为第一纠偏传感器的t1、t2时刻以及第二纠偏传感器的t1、t2时刻晶圆中心的坐标，θ1、θ2、θ3、θ4分别为第一纠偏传感器的t1、t2时刻以及第二纠偏传感器的t1、t2时刻机械手末端中心相对于机械手基坐标原点的夹角，d为晶圆中心与机械手末端中心的偏差距离，ψ为晶圆中心与机械手末端中心相对于机械手末端坐标系的偏差角度；
115.根据第一组方程(3)～(8)、(11)～(13)，第二组方程(3)、(4)、(7)～(10)、(11)、(13)、(14)，第三组方程(3)～(6)、(9)～(12)、(14)，第四组方程(5)～(10)、(12)～(14)分
别计算出d与ψ，共可得到4组d与ψ，用这4组d与ψ分别算出纠偏传感器io状态变化时刻晶圆中心到纠偏传感器的距离，即晶圆半径的计算值，选取计算出的晶圆半径与实际晶圆半径最接近的一组方程计算出的偏差值作为最终的纠偏偏差，再将偏差转换为机械手电机的运动位置偏差值进行发给驱动器，实现纠偏操作。
116.需要说明的是，使用者需要首先进行位置标定，机械手伸展到工位后缩回。主控制器根据这一次的位置数据计算出标准位置。之后机械手再次运行到这个工位时，会将晶圆实际位置与标准位置做比较，计算出晶圆的偏差，并在到达工位时进行位置纠正，保证每次晶圆到达工位时的位置与标准位置相同。
117.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所描述的驱动器数量、驱动器高速输入通道编号、总线类型、纠偏配置数据的格式等，可以根据具体使用场景的变化和约束而调整。
118.以上对本发明所提供的一种双末端机械手晶圆纠偏方法进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

技术特征：

1.一种双末端机械手的晶圆纠偏系统，其特征在于，包括：主控制器、手操器、io板、驱动器以及纠偏传感器；所述主控制器，用于接收手操器获取到的纠偏配置数据，并在发出运动控制指令至机械手前，通过总线发出纠偏配置数据到io板；主控制器还接收驱动器读取到的晶圆位置数据，并根据晶圆位置数据获取晶圆的实际位置，并根据储存在主控制器中的晶圆标定位置，计算出的偏差值以纠正机械手伸出的位置，使所携带的晶圆到达准确的位置；所述io板，用于接收主控制器发送的纠偏配置数据，同时，采集纠偏传感器对应的io点的状态，并进行判断，若发生变化，生成双末端机械手的位置锁存信号发送至驱动器对应的输入通道；所述驱动器有多个，用于驱动电机运动，同时用于分别接收io板发出的两个位置锁存信号，并分别锁存当前机械手的双末端对应的晶圆位置数据；所述纠偏传感器设于机械手伸出至工位的路径两侧，用于实时检测当前自身是否被晶圆遮挡，并输出io状态信号，等待io板采集。2.根据权利要求1所述的一种双末端机械手的晶圆纠偏系统，其特征在于，所述纠偏传感器有多个，分别为：与io板连接的第一纠偏传感器、第二纠偏传感器、第三纠偏传感器以及第四纠偏传感器；所述第一纠偏传感器和第二纠偏传感器设于携带左侧晶圆的机械手伸向工位方向的路径两侧；所述第三纠偏传感器和第四纠偏传感器设于携带右侧晶圆的机械手伸向工位方向的路径两侧。3.根据权利要求2所述的一种双末端机械手的晶圆纠偏系统，其特征在于，所述纠偏传感器均为光电传感器。4.根据权利要求2所述的一种双末端机械手的晶圆纠偏系统，其特征在于，所述第一纠偏传感器和第二纠偏传感器设于沿左侧晶圆圆心前进方向形成的路径两侧，且不对称设置，所述第三纠偏传感器和第四纠偏传感器设于沿右侧晶圆圆心前进方向形成的路径两侧，且不对称设置，以使晶圆不在同一时刻触发传感器，保证晶圆触发传感器时，机械手处于不同的位置，用于主控制器利用不同的位置数据计算出晶圆的位置。5.根据权利要求1所述的一种双末端机械手的晶圆纠偏系统，其特征在于，纠偏配置数据的格式，包括4组数据，第一组数据和第二组数据分别表示左侧晶圆对应的两个纠偏传感器所对应的io点位序号；第三组数据和第四组数据分别表示右侧晶圆对应的两个纠偏传感器所对应的io点位序号；每组数据为1个字节或更多字节。6.根据权利要求1所述的一种双末端机械手的晶圆纠偏系统，其特征在于，所述io板，包括：顺次连接的dsp、fpga和光电耦合器；所述dsp分别与fpga和主控制器连接，所述fpga与纠偏传感器连接；所述fpga，包括：第一位置锁存模块、第二位置锁存模块以及io采集模块；所述第一位置锁存模块，用于检测纠偏配置数据的第一组数据和第二组数据对应的io状态，即用于左侧晶圆纠偏的2个纠偏传感器的io状态，其中至少一个纠偏传感器的io状态发生变化时，输出第一位置锁存信号，经光电耦合器分别发送至每个驱动器的第一高速输入通道；
所述第二位置锁存模块，用于检测纠偏配置数据的第三组数据和第四组数据对应的io状态，即用于右侧晶圆纠偏的2个纠偏传感器的io状态，其中至少一个纠偏传感器的io状态发生变化时，输出第二位置锁存信号，经光电耦合器分别发送至每个驱动器的第二高速输入通道；所述io采集模块，是fpga与所有采集纠偏传感器的io信号的连接模块，用于fpga对所有io信号状态的采集；所述dsp，用于从fpga获取所有纠偏传感器的io状态，并发送至主控制器，同时将主控制器发送的纠偏配置数据、io输出信号传递给fpga。7.根据权利要求1～6所述的一种双末端机械手的晶圆纠偏系统的纠偏方法，其特征在于，包括以下步骤：对晶圆位置进行标定，得到标定后的晶圆标定位置，并将晶圆标定位置储存至主控制器的内存中；之后机械手携带晶圆运行时，计算出晶圆实际位置与标定位置的偏差，根据计算出的偏差进行纠偏，使晶圆到达准确的位置。1)主控制器从手操器接收包括每个纠偏传感器所接入的io板的io点位序号的纠偏配置数据，发送至io板后，发送运动控制指令至机械手的驱动器，使机械手执行伸缩运动；2)io板实时采集所有io状态，并发送至主控制器；3)io板收到主控制器发送的纠偏配置数据，检测纠偏配置数据对应的四个纠偏传感器的io状态，若其中任一io状态发生变化，则触发对应的位置锁存模块触发位置锁存信号，对应的位置锁存模块发送位置锁存信号至驱动器对应的输入通道；反之，不触发位置锁存信号；4)驱动器对应的输入通道接收到io板位置锁存模块发送的位置锁存信号后，锁存当前晶圆位置数据至内部的对应的寄存器；5)主控制器通过总线读取驱动器内部的对应的寄存器的晶圆位置数据；6)主控制器根据晶圆位置数据，计算本次机械手运动过程中晶圆的实际位置，与标定位置作比较得到位置偏差，并根据位置偏差发送位置纠偏指令至驱动器，执行纠偏动作。8.根据权利要求7所述的一种双末端机械手的晶圆纠偏系统的纠偏方法，其特征在于，所述驱动器为机器人电机的驱动器。

技术总结

本发明属于半导体制造领域，具体说是一种双末端机械手的晶圆纠偏系统及方法，包括：主控制器、手操器、IO板、驱动器以及纠偏传感器；主控制器，用于接收手操器获取到的纠偏配置数据，并通过总线发出纠偏配置数据到IO板；主控制器还接收驱动器读取到的晶圆位置数据，并根据晶圆位置数据获取晶圆的实际位置，计算偏差值；IO板，用于接收主控制器发送的纠偏配置数据，同时，采集纠偏传感器对应的IO点的状态，并进行判断，若发生变化，生成双末端机械手的位置锁存信号发送至驱动器对应的输入通道。本发明解决了双末端机械手两个末端晶圆位置数据混淆的问题，实现双末端机械手晶圆纠偏，提高晶圆传输效率和位置准确度。晶圆传输效率和位置准确度。晶圆传输效率和位置准确度。