晶圆机器人末端执行器异常检测方法及装置与流程

1.本发明涉及半导体制造检测技术领域，更具体地说，它涉及晶圆机器人末端执行器异常检测方法及装置。


背景技术：

2.晶圆是指硅半导体集成电路制作所用的硅晶片，由于其形状为圆形，故称为晶圆；在硅晶片上可加工制作成各种电路元件结构，而成为有特定电性功能之ic产品。其加工过程为：将硅晶棒经过切段、滚磨、切片、倒角、抛光、激光刻、包装后，即成为积体电路工厂的基本原料—晶圆。而晶圆制造过程的工艺切换通过机器人进行搬运。
3.由于晶圆的应用需求，所以对晶圆的质量有较高的要求。当机器人存在一定的操作误差时，容易在晶圆表面形成划痕。目前，一般通过测量设备来确认晶片表面的划痕，或者在pm时通过夹具或肉眼检查来确认末端执行器的位置，从而确认搬运机器是否有异常。但由于晶圆加工过程是全自动或半自动化制造，一旦机器搬运存在异常时，将会对大量晶圆产生影响，容易带来较大的经济损失；此外，对成品进行质量检测或以人工检测来反应机器是否异常，不仅时效性差，且工作效率低下。
4.因此，如何研究设计一种晶圆机器人末端执行器异常检测方法及装置是我们目前急需解决的问题。


技术实现要素：

5.为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供晶圆机器人末端执行器异常检测方法及装置。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
7.第一方面，提供了晶圆机器人末端执行器异常检测方法，该末端执行器由多个间隔堆叠的夹持片组成，包括以下步骤：
8.将检测传感器布置在末端执行器的移动区域内，检测传感器配置的发光部、受光部分布在末端执行器两侧；
9.末端执行器沿堆叠方向移动时启动检测传感器，检测传感器对夹持片沿堆叠方向的分布情况进行检测，得到脉冲数据；
10.根据基准值对脉冲数据中高电平的脉宽进行异常判断，得到判断结果；
11.根据判断结果输出控制末端执行器异常时响应的异常检测信号。
12.进一步的，所述基准值包括第一基准值和第二基准值，异常检测信号包括第一信号、第二信号和第三信号；
13.当脉冲数据中高电平的脉宽不小于第一基准值时，输出表征末端执行器正常的第一信号；
14.当脉冲数据中高电平的脉宽小于第一基准值以及大于第二基准值时，输出表征末端执行器待检修的第二信号；
15.当脉冲数据中高电平的脉宽不大于第二基准值时，输出控制末端执行器停止移动的第三信号。
16.进一步的，若所述异常检测信号为第二信号，则依据脉冲数据中高电平的脉宽、低电平的脉宽以及第一基准值分析异常类型；
17.若异常类型为平移异常，则输出控制异常夹持片自适应平移调整的平移信号；
18.若异常类型为偏转异常，则输出控制异常夹持片自适应偏转调整的偏转信号。
19.进一步的，所述异常类型的分析过程具体为：
20.若相邻异常的两个高电平的脉宽之和等于两倍第一基准值，则为平移异常；
21.若相邻异常的两个高电平的脉宽之和小于两倍第一基准值，且相邻异常的两个高电平之间的低电平大于正常低电平，则为偏转异常；
22.当存在连续异常分布时，则多个连续异常同步分析。
23.进一步的，所述第一基准值通过扫描脉冲数据中初始阶段的正常数据进行动态分析得到，第二基准值通过预设比例值和第一基准值之积计算得到。
24.进一步的，该方法还包括：
25.采用末端执行器移动过程的驱动参数；
26.根据夹持片的标准厚度以及驱动参数分析得到标准低电平脉宽；
27.根据相邻夹持片之间的间隔距离以及驱动参数分析得到标准高电平脉宽；
28.将标准低电平脉宽、标准高电平脉宽分别与脉冲数据的高电平、低电平进行对比分析，判断是否存在末端执行器驱动误差和检测传感器的检测误差。
29.第二方面，提供了晶圆机器人末端执行器异常检测装置，该末端执行器由多个间隔堆叠的夹持片组成，包括检测传感器、比较器组件和处理器；
30.检测传感器布置在末端执行器的移动区域内，检测传感器配置的发光部、受光部分布在末端执行器两侧；
31.检测传感器，用于在末端执行器沿堆叠方向移动时启动，并对夹持片沿堆叠方向的分布情况进行检测，得到脉冲数据；
32.比较器组件，用于根据基准值对脉冲数据中高电平的脉宽进行异常判断，得到判断结果；
33.处理器，用于根据判断结果输出控制末端执行器异常时响应的异常检测信号。
34.进一步的，所述发光部、受光部之间的感光方向与夹持片的堆叠方向相互垂直。
35.进一步的，所述比较器组件包括第一比较器和第二比较器，第一比较器设有第一基准值，第二比较器设有第二基准值；
36.当脉冲数据中高电平的脉宽不小于第一基准值时，处理器输出表征末端执行器正常的第一信号；
37.当脉冲数据中高电平的脉宽小于第一基准值以及大于第二基准值时，处理器输出表征末端执行器待检修的第二信号；
38.当脉冲数据中高电平的脉宽不大于第二基准值时，处理器输出控制末端执行器停止移动的第三信号。
39.进一步的，所述检测传感器均配置有一个寄存器，检测传感器启动时通过扫描对应脉冲数据中初始阶段的正常数据分析得到相应的第一基准值，将第一基准值动态存入寄
存器；寄存器中的第一基准值更新后依据预设比例值和第一基准值之积对第二基准值进行更新。
40.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
41.1、本发明提出的晶圆机器人末端执行器异常检测方法，在搬运机器的末端执行器装配检测传感器，末端执行器沿垂直于发光部、受光部感光方向移动执行搬动动作时，通过将检测传感器采集的脉冲数据与预设的基准值进行脉宽情况进行异常检测，一方面实现了异常实时、高效的检测，另一方面又在末端执行器夹持晶圆之前完成异常检测，有效降低了晶圆损坏的几率；同时通过对脉冲数据中的脉宽进行分析，能够精确检测出异常情况；
42.2、本发明依据脉冲数据中高电平的脉宽、低电平的脉宽以及第一基准值具体分析了异常类型，能够根据异常类型生成相应的异常调整信号，实现了自适应调整，无需停产操作；
43.3、本发明通过对脉冲数据进行扫描分析，实现了基准值的动态更新，能够根据末端执行器每一次的驱动情况自适应调整，有效过滤了机械磨损、机械误差等因素的影响；
44.4、本发明依据末端执行器移动过程的驱动参数对采集的脉冲数据进行有效性检验，有效避免了末端执行器驱动误差和检测传感器检测误差对检测结果的影响，可靠性高。
附图说明
45.此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本技术的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
46.图1是本发明实施例中的流程图；
47.图2是本发明实施例中检测传感器的安装结构示意图；
48.图3是本发明实施例中脉冲数据异常分析示意图；
49.图4是本发明实施例中的系统框图。
具体实施方式
50.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
51.需说明的是，当部件被称为“固定于”或“设置于”另一个部件，它可以直接在另一个部件上或者间接在该另一个部件上。当一个部件被称为是“连接于”另一个部件，它可以是直接或者间接连接至该另一个部件上。
52.需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
53.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
54.实施例1：晶圆机器人末端执行器异常检测方法，该末端执行器由多个间隔堆叠的夹持片c组成，如图1与图2所示，包括以下步骤：
55.s1：将检测传感器布置在末端执行器的移动区域内，检测传感器配置的发光部a、受光部b分布在末端执行器两侧；
56.s2：末端执行器沿堆叠方向d移动时启动检测传感器，检测传感器对夹持片沿堆叠方向的分布情况进行检测，得到脉冲数据；
57.s3：根据基准值对脉冲数据中高电平的脉宽进行异常判断，得到判断结果；
58.s4：根据判断结果输出控制末端执行器异常时响应的异常检测信号。
59.需要说明的是，若末端执行器的移动区域内无法直接安装检测传感器，可选择配置驱动部安装检测传感器。需要异常检测时，则通过驱动部将检测传感器移动至末端执行器的移动区域内，检测完毕后退出。驱动部可采用气缸、机械臂等设备。
60.基准值包括第一基准值和第二基准值，异常检测信号包括第一信号、第二信号和第三信号；当脉冲数据中高电平的脉宽不小于第一基准值时，输出表征末端执行器正常的第一信号；当脉冲数据中高电平的脉宽小于第一基准值以及大于第二基准值时，输出表征末端执行器待检修的第二信号；当脉冲数据中高电平的脉宽不大于第二基准值时，输出控制末端执行器停止移动的第三信号。
61.第一基准值和第二基准值可以采用预设的固定值。例如，第一基准值为标准基础上产生偏差25％，第二基准值为标准基础上产生偏差35％。
62.如图3所示，若异常检测信号为第二信号，则依据脉冲数据中高电平的脉宽、低电平的脉宽以及第一基准值分析异常类型；若异常类型为平移异常，则输出控制异常夹持片自适应平移调整的平移信号；若异常类型为偏转异常，则输出控制异常夹持片自适应偏转调整的偏转信号。若同时存在两种异常，则同时输出两种信号。其中，平移调整可采用滑轨滑动进行调整，偏转调整可采用旋转机构进行偏转角度调整。
63.异常类型的分析过程具体为：若相邻异常的两个高电平的脉宽之和等于两倍第一基准值，则为平移异常；若相邻异常的两个高电平的脉宽之和小于两倍第一基准值，且相邻异常的两个高电平之间的低电平大于正常低电平，则为偏转异常；当存在连续异常分布时，则多个连续异常同步分析。能够根据异常类型生成相应的异常调整信号，实现了自适应调整，无需停产操作；
64.此外，第一基准值还可以通过扫描脉冲数据中初始阶段的正常数据进行动态分析得到，第二基准值通过预设比例值和第一基准值之积计算得到。实现了基准值的动态更新，能够根据末端执行器每一次的驱动情况自适应调整，有效过滤了机械磨损、机械误差等因素的影响。
65.为了对采集的脉冲数据进行有效性检验，有效避免末端执行器驱动误差和检测传感器检测误差对检测结果的影响，可靠性高。还可以采用末端执行器移动过程的驱动参数；根据夹持片的标准厚度以及驱动参数分析得到标准低电平脉宽；根据相邻夹持片之间的间隔距离以及驱动参数分析得到标准高电平脉宽；将标准低电平脉宽、标准高电平脉宽分别与脉冲数据的高电平、低电平进行对比分析，判断是否存在末端执行器驱动误差和检测传感器的检测误差。
66.实施例2：晶圆机器人末端执行器异常检测装置，如图2与图4所示，该末端执行器
由多个间隔堆叠的夹持片组成，异常检测装置包括检测传感器、比较器组件和处理器。检测传感器的输出端与比较器组件的输入端连接，比较器组件的输出端与处理器的输入端连接。检测传感器布置在末端执行器的移动区域内，检测传感器配置的发光部、受光部分布在末端执行器两侧。检测传感器，用于在末端执行器沿堆叠方向移动时启动，并对夹持片沿堆叠方向的分布情况进行检测，得到脉冲数据。比较器组件，用于根据基准值对脉冲数据中高电平的脉宽进行异常判断，得到判断结果。处理器，用于根据判断结果输出控制末端执行器异常时响应的异常检测信号。其中，检测传感器可采用光纤传感器。
67.发光部、受光部之间的感光方向e与夹持片的堆叠方向相互垂直。
68.在本实施例中，比较器组件包括第一比较器和第二比较器，第一比较器设有第一基准值，第二比较器设有第二基准值；当脉冲数据中高电平的脉宽不小于第一基准值时，处理器输出表征末端执行器正常的第一信号；当脉冲数据中高电平的脉宽小于第一基准值以及大于第二基准值时，处理器输出表征末端执行器待检修的第二信号；当脉冲数据中高电平的脉宽不大于第二基准值时，处理器输出控制末端执行器停止移动的第三信号。
69.检测传感器均配置有一个寄存器，检测传感器启动时通过扫描对应脉冲数据中初始阶段的正常数据分析得到相应的第一基准值，将第一基准值动态存入寄存器；寄存器中的第一基准值更新后依据预设比例值和第一基准值之积对第二基准值进行更新。
70.工作原理：在搬运机器的末端执行器装配检测传感器，末端执行器沿垂直于发光部、受光部感光方向移动执行搬动动作时，通过将检测传感器采集的脉冲数据与预设的基准值进行脉宽情况进行异常检测，一方面实现了异常实时、高效的检测，另一方面又在末端执行器夹持晶圆之前完成异常检测，有效降低了晶圆损坏的几率；同时通过对脉冲数据中的脉宽进行分析，能够精确检测出异常情况。
71.以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.晶圆机器人末端执行器异常检测方法，该末端执行器由多个间隔堆叠的夹持片组成，其特征是，包括以下步骤：将检测传感器布置在末端执行器的移动区域内，检测传感器配置的发光部、受光部分布在末端执行器两侧；末端执行器沿堆叠方向移动时启动检测传感器，检测传感器对夹持片沿堆叠方向的分布情况进行检测，得到脉冲数据；根据基准值对脉冲数据中高电平的脉宽进行异常判断，得到判断结果；根据判断结果输出控制末端执行器异常时响应的异常检测信号。2.根据权利要求1所述的晶圆机器人末端执行器异常检测方法，其特征是，所述基准值包括第一基准值和第二基准值，异常检测信号包括第一信号、第二信号和第三信号；当脉冲数据中高电平的脉宽不小于第一基准值时，输出表征末端执行器正常的第一信号；当脉冲数据中高电平的脉宽小于第一基准值以及大于第二基准值时，输出表征末端执行器待检修的第二信号；当脉冲数据中高电平的脉宽不大于第二基准值时，输出控制末端执行器停止移动的第三信号。3.根据权利要求2所述的晶圆机器人末端执行器异常检测方法，其特征是，若所述异常检测信号为第二信号，则依据脉冲数据中高电平的脉宽、低电平的脉宽以及第一基准值分析异常类型；若异常类型为平移异常，则输出控制异常夹持片自适应平移调整的平移信号；若异常类型为偏转异常，则输出控制异常夹持片自适应偏转调整的偏转信号。4.根据权利要求3所述的晶圆机器人末端执行器异常检测方法，其特征是，所述异常类型的分析过程具体为：若相邻异常的两个高电平的脉宽之和等于两倍第一基准值，则为平移异常；若相邻异常的两个高电平的脉宽之和小于两倍第一基准值，且相邻异常的两个高电平之间的低电平大于正常低电平，则为偏转异常；当存在连续异常分布时，则多个连续异常同步分析。5.根据权利要求2所述的晶圆机器人末端执行器异常检测方法，其特征是，所述第一基准值通过扫描脉冲数据中初始阶段的正常数据进行动态分析得到，第二基准值通过预设比例值和第一基准值之积计算得到。6.根据权利要求1所述的晶圆机器人末端执行器异常检测方法，其特征是，该方法还包括：采用末端执行器移动过程的驱动参数；根据夹持片的标准厚度以及驱动参数分析得到标准低电平脉宽；根据相邻夹持片之间的间隔距离以及驱动参数分析得到标准高电平脉宽；将标准低电平脉宽、标准高电平脉宽分别与脉冲数据的高电平、低电平进行对比分析，判断是否存在末端执行器驱动误差和检测传感器的检测误差。7.晶圆机器人末端执行器异常检测装置，该末端执行器由多个间隔堆叠的夹持片组成，其特征是，包括检测传感器、比较器组件和处理器；
检测传感器布置在末端执行器的移动区域内，检测传感器配置的发光部、受光部分布在末端执行器两侧；检测传感器，用于在末端执行器沿堆叠方向移动时启动，并对夹持片沿堆叠方向的分布情况进行检测，得到脉冲数据；比较器组件，用于根据基准值对脉冲数据中高电平的脉宽进行异常判断，得到判断结果；处理器，用于根据判断结果输出控制末端执行器异常时响应的异常检测信号。8.根据权利要求7所述的晶圆机器人末端执行器异常检测装置，其特征是，所述发光部、受光部之间的感光方向与夹持片的堆叠方向相互垂直。9.根据权利要求7所述的晶圆机器人末端执行器异常检测装置，其特征是，所述比较器组件包括第一比较器和第二比较器，第一比较器设有第一基准值，第二比较器设有第二基准值；当脉冲数据中高电平的脉宽不小于第一基准值时，处理器输出表征末端执行器正常的第一信号；当脉冲数据中高电平的脉宽小于第一基准值以及大于第二基准值时，处理器输出表征末端执行器待检修的第二信号；当脉冲数据中高电平的脉宽不大于第二基准值时，处理器输出控制末端执行器停止移动的第三信号。10.根据权利要求7所述的晶圆机器人末端执行器异常检测装置，其特征是，所述检测传感器均配置有一个寄存器，检测传感器启动时通过扫描对应脉冲数据中初始阶段的正常数据分析得到相应的第一基准值，将第一基准值动态存入寄存器；寄存器中的第一基准值更新后依据预设比例值和第一基准值之积对第二基准值进行更新。

技术总结
本发明公开了晶圆机器人末端执行器异常检测方法及装置，涉及半导体制造检测技术领域，其技术方案要点是：将检测传感器布置在末端执行器的移动区域内，检测传感器配置的发光部、受光部分布在末端执行器两侧；末端执行器沿堆叠方向移动时启动检测传感器，检测传感器对夹持片沿堆叠方向的分布情况进行检测，得到脉冲数据；根据基准值对脉冲数据中高电平的脉宽进行异常判断，得到判断结果；根据判断结果输出控制末端执行器异常时响应的异常检测信号。一方面实现了异常实时、高效的检测，另一方面又在末端执行器夹持晶圆之前完成异常检测，有效降低了晶圆损坏的几率；同时通过对脉冲数据中的脉宽进行分析，能够精确检测出异常情况。况。况。


技术研发人员：刘钟埈
受保护的技术使用者：成都高真科技有限公司
技术研发日：2022.03.14
技术公布日：2023/9/22