CN104162889B - 一种机械臂控制***及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械臂控制***及控制方法，应用于由联机设备控制器控制且至少设置有两个加工腔体的半导体制造设备中，其中，包括控制逻辑生成装置、控制器以及用以向所述加工腔体中装卸加工基材的机械装置，所述控制逻辑生成装置与所述控制器连接，提供所述控制器用以控制所述机械装置的指令，所述控制器与所述机械装置连接，用以控制所述机械装置动作。其技术方案的有益效果是：可在不影响半导体制造设备加工效率的前提下解决现有技术中存在的机械臂阻塞的问题，且不增加半导体制造设备的硬件设置，逻辑控制也较简单。
Description
技术领域
本发明涉及一种半导体制造设备的控制***，尤其涉及一种机械臂控制***及控制方法。
背景技术
AMOLED即有源矩阵有机发光二极体显示面板。相比传统的液晶面板，AMOLED具有反应速度较快、对比度更高、视角较广等特点。AMOLED的生产一般是通过半导体制造设备对一基材进行多道工艺的加工而实现，而半导体制造设备在进行多道工艺加工时，一般通过半导体制造设备的装卸单元的机械臂将加工基材装载入对应的加工装置或者从对应的加工装置中卸载。但是在对应多道工艺时，尤其是对应多个加工腔体时，现有的半导体制造设备的机械臂为了提高加工效率，往往于加工腔体的加工工艺开始后即预取对应的加工腔体下一次加工需用的基材，这样就导致当多个加工腔体所进行的加工工艺用时不一致时，尤其是在后续工艺的用时大于前置工艺时，机械臂由于预取对应前置工艺所需的基材而无法完成执行后续工艺的加工腔体的基材卸载的动作，造成阻塞。且由于执行预取基材的动作，使机械臂在执行其他动作时都要带着已预取到机械臂上的基材执行，这样就对加工过程形成潜在风险。
针对上述问题，现有的解决方案有两种，第一种是采取消极的不预取方式，即机械臂不预取基材，直到加工腔体中的加工工艺已完成时才执行取基材动作，这样做虽然能解决阻塞的问题，但却使加工腔体出现等待机械臂动作的闲置时间，导致加工效率降低；另一种方式是设置暂存区域，将无法及时装入后续工艺对应的加工腔体的基材暂时放置于暂存区域内，以解决阻塞问题，但是设置暂存区域导致设备成本增加，且机械臂于暂存区域内存取基材时需要较为复杂的逻辑控制，使设备的逻辑控制部分变得复杂，增加了使用和维护的难度。
发明内容
针对现有的AMOLED加工时机械臂预取动作存在的上述问题，现提供一种旨在解决机械臂阻塞问题又不增加设备成本的机械臂控制***及控制方法。
具体技术方案如下：
一种机械臂控制***，应用于由联机设备控制器控制且至少设置有两个加工腔体的半导体制造设备中，其中，包括控制逻辑生成装置、控制器以及用以向所述加工腔体中装卸加工基材的机械装置，所述控制逻辑生成装置与所述控制器连接，提供所述控制器用以控制所述机械装置的指令，所述控制器与所述机械装置连接，用以控制所述机械装置动作；
所述控制逻辑生成装置包括第一数据储存部件以及监控部件，所述第一数据储存部件储存有对应每个所述加工腔体于每种加工工艺时所需用时的工艺用时记录，所述监控部件监控每个加工腔体执行工艺的进度，所述控制逻辑生成装置根据所述第一数据储存部件中储存的所述工艺用时记录以及对应的加工腔体当前工艺的执行进度向所述控制器发出指令，所述控制器根据所述控制逻辑生成装置发送的指令控制所述机械装置动作。
优选的，所述控制逻辑生成装置包括第二数据储存部件，所述第二数据储存部件储存有所述机械装置于各个所述加工腔体以及所述半导体制造设备的其他装置之间移动所需时间的移动用时记录，所述控制逻辑生成装置根据所述第一数据储存部件中储存的所述工艺用时记录、所述第二数据储存部件中储存的所述移动用时记录以及需要对应的加工腔体当前工艺的执行进度向所述控制器发出指令，所述控制器根据所述控制逻辑生成装置发送的指令控制所述机械装置动作。
优选的，所述控制逻辑生成装置设置于所述半导体制造设备的联机设备控制器中。
优选的，所述控制器主要由连接于所述联机设备控制器与所述半导体制造设备之间的可编程逻辑控制器形成。
优选的，所述机械装置主要由所述半导体制造设备的装卸单元的机械臂形成。
优选的，所述半导体制造设备的其他装置包括所述半导体制造设备的装卸单元用于安置未加工的加工基材的容器的连接位置。
一种机械臂控制方法，其中，包括上述机械臂控制***，所述控制逻辑生成装置根据一预置策略计算出所述机械装置于整个加工过程中的每次预取加工基材的动作并形成一动作列表；
所述控制逻辑生成装置根据所述动作列表的顺序向所述控制器发送控制指令，所述控制器根据所述控制指令控制所述机械装置执行预取加工基材的动作；
所述机械装置每执行一个预取加工基材的动作，所述控制逻辑生成装置于所述动作列表中去除所述机械装置已执行的预取加工基材的动作后，根据所述预置策略重新计算所述动作列表中余下的所有预取加工基材的动作，并更新所述动作列表。
优选的，所述预置策略为，通过公式P=Xij-Tmn计算对应每个加工腔体于进行不同工艺时的加工基材预取动作的开始时间；
其中，
Xij为对应的加工腔体于进行选定的工艺时需要使用的时间；
Tmn为所述机械装置由所述半导体制造设备的装卸单元上指定的用于安置未加工的加工基材的容器连接位置取出所述加工基材，并移动到对应的所述加工腔体所需要的时间；
P为于所述对应的加工腔体进行所述选定的工艺开始，至所述机械装置执行对应所述加工腔体的加工基材预取动作之间的间隔时间。
优选的，所述预置策略为，通过公式P=Xij-Tmn+f计算对应每个加工腔体于进行不同工艺时的加工基材预取动作的开始时间；
其中，
Xij为对应的加工腔体于进行选定的工艺时需要使用的时间；
Tmn为所述机械装置由所述半导体制造设备的装卸单元上指定的用于安置未加工的加工基材的容器连接位置取出所述加工基材，并移动到对应的所述加工腔体所需要的时间；
P为于所述对应的加工腔体进行所述选定的工艺开始，至所述机械装置执行对应所述加工腔体的加工基材预取动作之间的间隔时间；
f为微调值。
上述技术方案的有益效果是：
可在不影响半导体制造设备加工效率的前提下解决现有技术中存在的机械臂阻塞的问题，且不增加半导体制造设备的硬件设置，逻辑控制也较简单。
附图说明
图1为本发明一种机械臂控制***的逻辑结构示意图；
图2为本发明一种机械臂控制方法的工艺用时记录采用逻辑表格储存的结构示意图；
图3为本发明一种机械臂控制方法的移动用时记录采用逻辑表格储存的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
如图1所示，本发明一种机械臂控制***的实施例，应用于由联机设备控制器控制且至少设置有两个加工腔体的半导体制造设备中，其中，包括控制逻辑生成装置、控制器以及用以向加工腔体中装卸加工基材的机械装置，控制逻辑生成装置与控制器连接，提供控制器用以控制机械装置的指令，控制器与机械装置连接用以控制机械装置动作；
控制逻辑生成装置包括第一数据储存部件以及监控部件，第一数据储存部件储存有对应每个加工腔体于每种加工工艺时所需用时的工艺用时记录，监控部件监控每个加工腔体执行工艺的进度，控制逻辑生成装置根据第一数据储存部件中储存的工艺用时记录以及对应的加工腔体当前工艺的执行进度向控制器发出指令，控制器根据控制逻辑生成装置发送的指令控制机械装置动作。
上述技术方案通过于控制逻辑生成装置中的第一数据储存部件中储存每个加工腔体于每种加工工艺时所需用时的工艺用时记录，并通过监控部件实时掌握每个加工腔体的加工进度，使控制逻辑生成装置可于对应的加工腔体中的当前工艺将近结束时向控制器发送预取加工基材的指令，控制器根据控制逻辑生成装置发送的预取加工基材的指令，控制机械装置预取加工基材，使机械装置执行预取加工基材的动作后可马上至对应的加工腔体中执行装载，从而避免了现有技术中由于机械臂上的基材无法装载入对应的加工腔体进而造成阻塞的问题，而且由于控制逻辑生成装置于对应的加工腔体中的加工工艺还未结束时即发送预取基材的指令，因此加工腔体并无空闲等待机械装置动作的时间，从而不会降低设备的加工效率。在此基础上，控制逻辑生成装置可设置于半导体制造设备的联机设备控制器中，并进一步的可直接利用联机设备控制器的硬件形成，从而避免于半导体制造设备中设置额外的硬件增加设备的成本。在此基础上，控制器可主要由连接于联机设备控制器与半导体制造设备之间的可编程逻辑控制器形成，此实施方式同样可避免于半导体制造设备中设置额外的硬件增加设备的成本。同时，机械装置可主要由半导体制造设备的装卸单元的机械臂形成。由于联机设备控制器（BC：BlockController），可编程逻辑控制器（PLC：Programmable Logic Controller），半导体制造设备的装卸单元（Loader/Unloader）以及装卸单元的机械臂（Robot）均为半导体制造领域常用的装置，因此具体的连接方式不再赘述，需要指出的是，形成机械装置的机械臂也可以是集成在其他单元上的机械臂，具体的可根据半导体制造设备的实际配置决定。
于上述技术方案基础上，进一步的，控制逻辑生成装置可包括第二数据储存部件，第二数据储存部件储存有机械装置于各个加工腔体以及半导体制造设备的其他装置之间移动所需时间的移动用时记录，控制逻辑生成装置根据第一数据储存部件中储存的工艺用时记录、第二数据储存部件中储存的移动用时记录以及对应的加工腔体当前工艺的执行进度向控制器发出预取加工基材的指令，控制器根据控制逻辑生成装置发送的预取加工基材的指令控制机械装置动作。一种较典型的实施方式是，控制逻辑生成装置发出预取加工基材的指令的时间，可于对应的加工腔体的当前正在执行的加工工艺结束之前，并进一步的预留机械装置执行预取加工基材动作需要的时间，如机械装置由半导体制造设备的装卸单元上指定的用于安置未加工的加工基材的容器连接位置取出加工基材，并移动到对应的加工腔体所需要的时间，从而可进一步减少加工腔体等待机械装置动作的空闲时间，提高设备的加工效率。其中，半导体制造设备的其他装置主要包括半导体制造设备的装卸单元用于安置未加工的加工基材的容器的连接位置。
本发明的实施例中还包括一种机械臂控制方法，其中，包括上述机械臂控制***，控制逻辑生成装置根据一预置策略计算出机械装置于整个加工过程中的每次预取加工基材的动作并形成一动作列表；
控制逻辑生成装置根据动作列表的顺序向控制器发送控制指令，控制器根据控制指令控制机械装置执行预取加工基材的动作；
机械装置每执行一个预取加工基材的动作，控制逻辑生成装置于动作列表中去除机械装置已执行的预取加工基材的动作后，根据预置策略重新计算动作列表中余下的所有预取加工基材的动作，并更新动作列表。
其中，预置策略为，通过公式P=Xij-Tmn计算对应每个加工腔体于进行不同工艺时的加工基材预取动作的开始时间；
其中，
Xij为对应的加工腔体于进行选定的工艺时需要使用的时间；
Tmn为机械装置由半导体制造设备的装卸单元上指定的用于安置未加工的加工基材的容器连接位置取出加工基材，并移动到对应的加工腔体所需要的时间；
P为于对应的加工腔体进行选定的工艺开始，至机械装置执行对应加工腔体的加工基材预取动作之间的间隔时间。
如图2和图3所示，上述技术方案中的Xij即储存于第一数据储存部件中的工艺用时记录，在逻辑上可采用表格的储存形式，可以行i表示不同的加工腔体，以列j表示不同的工艺，并于表格中的每一格内储存对应的加工腔体于执行选定的加工工艺时需用的时间，即一个选定的Xij对应一选定的加工腔体于执行一选定的加工工艺时所用的时间。Tmn即储存于第二数据储存部件中的移动用时记录，在逻辑上也可采用表格的储存形式，可以行m表示半导体制造设备上不同的加工腔体以及其他装置，列n也表示半导体制造设备上不同的加工腔体以及其他装置，并于表格中的每一格内储存机械装置于对应行m的加工腔体或者其他装置移动至对应列n的加工腔体或者其他装置需用的时间，即一个选定的Tmn对应机械装置由一选定的加工腔体或者其他装置移动到另一个选定的加工腔体或者其他装置所用的时间，由于储存Tmn的表中，行m和列n对应的对象相同，因此会出现大量重复的数据，出于节省储存空间的考虑也可采用一个逻辑队列进行储存。需要说明的是上述提到的逻辑表格的行列设置只是一种用于说明的实施方式，并不以此限定保护范围。
在另一种实施方式中，预置策略为，通过公式P=Xij-Tmn+f计算对应每个加工腔体于进行不同工艺时的加工基材预取动作的开始时间；
其中，
Xij为对应的加工腔体于进行选定的工艺时需要使用的时间；
Tmn为机械装置由半导体制造设备的装卸单元上指定的用于安置未加工的加工基材的容器连接位置取出加工基材，并移动到对应的加工腔体所需要的时间；
P为于对应的加工腔体进行选定的工艺开始，至机械装置执行对应加工腔体的加工基材预取动作之间的间隔时间；
Xij与Tmn的获取及储存方式上文中已详细说明过，在此不再赘述。
f为微调值，可以秒为单位。微调值可用以调整机械装置预取加工基材的动作与对应的加工腔体执行的加工工艺完成时间之间的配合度，从而可实现效率最大化。
需要指出的是本发明的技术方案中给出的微调值f可以是统一对应所有加工腔体的，也可以是针对每个加工腔体单独设置的，可以取正值也可以取负值。当需要针对每个加工腔体单独设置时也可于控制逻辑生成装置内设置第三数据储存部件进行储存。
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (11)
1.一种机械臂控制***，应用于由联机设备控制器控制且至少设置有两个加工腔体的半导体制造设备中，其特征在于，包括控制逻辑生成装置、控制器以及用以向所述加工腔体中装卸加工基材的机械装置，所述控制逻辑生成装置与所述控制器连接，提供所述控制器用以控制所述机械装置的指令，所述控制器与所述机械装置连接，用以控制所述机械装置动作；
所述控制逻辑生成装置包括第一数据储存部件以及监控部件，所述第一数据储存部件储存有对应每个所述加工腔体于每种加工工艺时所需用时的工艺用时记录，所述监控部件监控每个加工腔体执行工艺的进度，所述控制逻辑生成装置根据所述第一数据储存部件中储存的所述工艺用时记录以及对应的加工腔体当前工艺的执行进度向所述控制器发出指令，所述控制器根据所述控制逻辑生成装置发送的指令控制所述机械装置动作；
所述控制逻辑生成装置包括第二数据储存部件，所述第二数据储存部件储存有所述机械装置于各个所述加工腔体以及所述半导体制造设备的其他装置之间移动所需时间的移动用时记录，所述控制逻辑生成装置根据所述第一数据储存部件中储存的所述工艺用时记录、所述第二数据储存部件中储存的所述移动用时记录以及对应的加工腔体当前工艺的执行进度向所述控制器发出指令，所述控制器根据所述控制逻辑生成装置发送的指令控制所述机械装置动作。
2.如权利要求1所述机械臂控制***，其特征在于，所述控制逻辑生成装置设置于所述半导体制造设备的联机设备控制器中。
3.如权利要求1所述机械臂控制***，其特征在于，所述机械装置主要由所述半导体制造设备的装卸单元的机械臂形成。
4.如权利要求1所述机械臂控制***，其特征在于，所述控制器主要由连接于所述联机设备控制器与所述半导体制造设备之间的可编程逻辑控制器形成。
5.如权利要求3所述机械臂控制***，其特征在于，所述半导体制造设备的其他装置包括所述半导体制造设备的装卸单元用于安置未加工的加工基材的容器的连接位置。
6.一种机械臂控制方法，其特征在于，包括应用于由联机设备控制器控制且至少设置有两个加工腔体的半导体制造设备的机械臂控制***，所述机械臂控制***包括控制逻辑生成装置、控制器以及用以向所述加工腔体中装卸加工基材的机械装置，所述控制逻辑生成装置与所述控制器连接，提供所述控制器用以控制所述机械装置的指令，所述控制器与所述机械装置连接，用以控制所述机械装置动作；
所述控制逻辑生成装置包括第一数据储存部件以及监控部件，所述第一数据储存部件储存有对应每个所述加工腔体于每种加工工艺时所需用时的工艺用时记录，所述监控部件监控每个加工腔体执行工艺的进度，所述控制逻辑生成装置根据所述第一数据储存部件中储存的所述工艺用时记录以及对应的加工腔体当前工艺的执行进度向所述控制器发出指令，所述控制器根据所述控制逻辑生成装置发送的指令控制所述机械装置动作，所述控制逻辑生成装置根据一预置策略计算出所述机械装置于整个加工过程中的每次预取加工基材的动作并形成一动作列表；
所述控制逻辑生成装置根据所述动作列表的顺序向所述控制器发送控制指令，所述控制器根据所述控制指令控制所述机械装置执行预取加工基材的动作；
所述机械装置每执行一个预取加工基材的动作，所述控制逻辑生成装置于所述动作列表中去除所述机械装置已执行的预取加工基材的动作后，根据所述预置策略重新计算所述动作列表中余下的所有预取加工基材的动作，并更新所述动作列表。
7.如权利要求6所述机械臂控制方法，其特征在于，所述预置策略为，通过公式P＝Xij-Tmn计算对应每个加工腔体于进行不同工艺时的加工基材预取动作的开始时间；
其中，
Xij为对应的加工腔体于进行选定的工艺时需要使用的时间；
Tmn为所述机械装置由所述半导体制造设备的装卸单元上指定的用于安置未加工的加工基材的容器连接位置取出所述加工基材，并移动到对应的所述加工腔体所需要的时间；
P为于所述对应的加工腔体进行所述选定的工艺开始，至所述机械装置执行对应所述加工腔体的加工基材预取动作之间的间隔时间。
8.如权利要求6或7中任一所述机械臂控制方法，其特征在于，所述预置策略为，通过公式P＝Xij-Tmn+f计算对应每个加工腔体于进行不同工艺时的加工基材预取动作的开始时间；
其中，
Xij为对应的加工腔体于进行选定的工艺时需要使用的时间；
Tmn为所述机械装置由所述半导体制造设备的装卸单元上指定的用于安置未加工的加工基材的容器连接位置取出所述加工基材，并移动到对应的所述加工腔体所需要的时间；
P为于所述对应的加工腔体进行所述选定的工艺开始，至所述机械装置执行对应所述加工腔体的加工基材预取动作之间的间隔时间；
f为微调值。
9.一种机械臂控制方法，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一所述机械臂控制***，所述控制逻辑生成装置根据一预置策略计算出所述机械装置于整个加工过程中的每次预取加工基材的动作并形成一动作列表；
所述控制逻辑生成装置根据所述动作列表的顺序向所述控制器发送控制指令，所述控制器根据所述控制指令控制所述机械装置执行预取加工基材的动作；
所述机械装置每执行一个预取加工基材的动作，所述控制逻辑生成装置于所述动作列表中去除所述机械装置已执行的预取加工基材的动作后，根据所述预置策略重新计算所述动作列表中余下的所有预取加工基材的动作，并更新所述动作列表。
10.如权利要求9所述机械臂控制方法，其特征在于，所述预置策略为，通过公式P＝Xij-Tmn计算对应每个加工腔体于进行不同工艺时的加工基材预取动作的开始时间；
其中，
Xij为对应的加工腔体于进行选定的工艺时需要使用的时间；
Tmn为所述机械装置由所述半导体制造设备的装卸单元上指定的用于安置未加工的加工基材的容器连接位置取出所述加工基材，并移动到对应的所述加工腔体所需要的时间；
P为于所述对应的加工腔体进行所述选定的工艺开始，至所述机械装置执行对应所述加工腔体的加工基材预取动作之间的间隔时间。
11.如权利要求9或10中任一所述机械臂控制方法，其特征在于，所述预置策略为，通过公式P＝Xij-Tmn+f计算对应每个加工腔体于进行不同工艺时的加工基材预取动作的开始时间；
其中，
Xij为对应的加工腔体于进行选定的工艺时需要使用的时间；
Tmn为所述机械装置由所述半导体制造设备的装卸单元上指定的用于安置未加工的加工基材的容器连接位置取出所述加工基材，并移动到对应的所述加工腔体所需要的时间；
P为于所述对应的加工腔体进行所述选定的工艺开始，至所述机械装置执行对应所述加工腔体的加工基材预取动作之间的间隔时间；
f为微调值。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
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Address after: 201506, building two, building 100, 1, Jinshan Industrial Road, 208, Shanghai, Jinshan District Patentee after: Shanghai Hehui optoelectronic Co.,Ltd. Address before: 201506, building two, building 100, 1, Jinshan Industrial Road, 208, Shanghai, Jinshan District Patentee before: EverDisplay Optronics (Shanghai) Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161026 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |