CN104810307A - 晶片搬运牵引控制*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了晶片搬运牵引控制***，该***能够检测半导体晶片相对于末端执行器的滑移且能够调整该末端执行器的移动以便使进一步的滑移降至最少。在检测到半导体晶片相对于末端执行器的相对移动超越阈值量时，末端执行器的移动被调整以使半导体晶片的滑移降至最少。该晶片搬运牵引控制***可包括检测半导体晶片和末端执行器之间的相对移动的传感器。

Description

晶片搬运牵引控制***
技术领域
本发明总体上涉及半导体处理，更具体地涉及晶片搬运牵引控制(wafer handling traction control)。
背景技术
具有末端执行器的机械臂被用于拾取和放置半导体晶片。末端执行器典型地可以是“刀片(blade)”型末端执行器，例如，抹刀状末端执行器。许多刀片型末端执行器依赖重力和摩擦力将半导体晶片保持在恰当的位置，这种末端执行器移动太快会导致半导体晶片从末端执行器滑落。一种常用方法是使用一个或多个传感器检测半导体晶片何时不再在末端执行器上(例如，晶片已掉落)并在这样的事件发生时停止机械臂。
发明内容
本说明书中所记载的主题的一或多种实施方案的细节在下面的附图和说明书中得以阐述。从说明书、附图及权利要求，其它的特征、方面和优点会变得显而易见。要注意的是，除非特别指出该附图是按比例绘制，下列附图的相对尺寸可能没有按比例绘制。
在一些实施方案中，用于与半导体处理设备一起使用的装置可被提供。该装置可包括被配置为将第一半导体晶片支撑在第一末端执行器上的第一机械臂，被配置为检测该第一半导体晶片和该第一末端执行器之间的相对移动的第一传感器，以及具有一或多个处理器和存储器的控制器。该一或多个处理器、该存储器、该第一机械臂和该第一传感器可被通信连接。该存储器可存储用于控制该一或多个处理器以执行以下操作的程序指令：a)当该第一半导体晶片被该第一末端执行器支撑时使该第一机械臂按照第一加速度型线移动，b)接收来自该第一传感器的第一传感器数据，c)分析该第一传感器数据以基于在该第一半导体晶片被该第一末端执行器支撑时在该第一机械臂的移动过程中该第一半导体晶片相对于该第一末端执行器的相对移动来确定第一移动数据，d)确定能归因于按照该第一加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据是否超过第一阈值移动度量值，以及e)当能归因于按照该第一加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据超过该第一阈值移动度量值时使该第一机械臂按照第二加速度型线移动。能归因于按照该第二加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据可保持在该第一阈值移动度量值内。
在该装置的一些此类实施方案中，该第一移动数据可基于这样的数据，从这样的数据能计算出在该第一半导体晶片被该第一末端执行器支撑时在该第一机械臂的移动过程中该第一半导体晶片相对于该第一末端执行器的相对加速度。在一些此类实施方案中，该第一阈值移动度量值可以是在该第一半导体晶片被该第一末端执行器支撑时在该第一机械臂的移动过程中该第一半导体晶片相对于该第一末端执行器的在约0.001和100m2/s之间的相对加速度。在一些其他或额外的此类实施方案中，该第一阈值移动度量值可以是在该第一半导体晶片被该第一末端执行器支撑时在该第一机械臂的移动过程中该第一半导体晶片相对于该第一末端执行器的在约1和10m2/s之间的相对加速度。
在该装置的一些其他的或额外的实施方案中，该第一移动数据可基于这样的数据，从该数据能计算出在该第一半导体晶片被该第一末端执行器支撑时在该第一机械臂的移动过程中该第一半导体晶片相对于该第一末端执行器的相对速度。在一些此类实施方案中，该第一阈值移动度量值可以是在该第一半导体晶片被该第一末端执行器支撑时该第一机械臂的移动过程中该第一半导体晶片相对于该第一末端执行器的在约0.001和100m/s之间的相对速度。在一些其他或额外的此类实施方案中，该第一阈值移动度量值可以是在该第一半导体晶片被该第一末端执行器支撑时在该第一机械臂的移动过程中该第一半导体晶片相对于该第一末端执行器的在约0.5和10m/s之间的相对速度。
在该装置的一些其他的或额外的实施方案中，该第一移动数据可基于在该第一半导体晶片被该第一末端执行器支撑时在该第一机械臂的移动过程中该第一半导体晶片相对于该第一末端执行器的相对位移。在一些此类实施方案中，该第一阈值移动度量值可以是在该第一半导体晶片被该第一末端执行器支撑时在该第一机械臂的移动过程中该第一半导体晶片相对于该第一末端执行器的在约0.001和100mm之间的相对位移。在一些其他或额外的此类实施方案中，该第一阈值移动度量值可以是在该第一半导体晶片被该第一末端执行器支撑时在该第一机械臂的移动过程中该第一半导体晶片相对于该第一末端执行器的在约0.5和4mm之间的相对位移。
在该装置的一些其他的或额外的实施方案中，该第一移动数据是基于从由以下各项组成的组中选择的两个或更多个相对移动参数的组合：(在该第一半导体晶片被该第一末端执行器支撑时在该第一机械臂的移动过程中该第一半导体晶片相对于该第一末端执行器的)相对加速度，(在该第一半导体晶片被该第一末端执行器支撑时在该第一机械臂的移动过程中该第一半导体晶片相对于该第一末端执行器的)相对速度，以及在该第一半导体晶片被该第一末端执行器支撑时在该第一机械臂的移动过程中该第一半导体晶片相对于该第一末端执行器的相对位移。
在一些其他的或额外的实施方案中，该装置可进一步包括被配置为支撑该第一半导体晶片的晶片对准器并且该存储器可存储用于还控制该一或多个处理器以使该第一机械臂将该第一半导体晶片放置在该晶片对准器上以纠正在a)和e)过程中产生的该第一半导体晶片相对于该第一末端执行器的相对位移的进一步指令。
在一些其他的或额外的实施方案中，该装置的第一加速度型线可以是第一校准加速度型线，该第二加速度型线可以是第二校准加速度型线，并且存储器可存储用于还控制该一或多个处理器执行以下操作的进一步的指令：f)当能归因于按照该第一加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据不超过该第一阈值移动度量值时在d)之后使该第一机械臂按照与该第一校准加速度型线相关联的第一操作加速度型线移动，以及g)当能归因于按照该第一加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据超过该第一阈值移动度量值且能归因于按照该第二加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据不超过该第一阈值移动度量时在e)之后使该第一机械臂按照与该第二校准加速度型线相关联的第二操作加速度型线移动。
在一些其他的或额外的实施方案中，该装置的存储器可存储用于还控制该一或多个处理器在a)和e)之前执行以下操作的进一步的指令：h)在f)或g)之后，确定能归因于按照该第一或第二操作加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据是否超过第二阈值移动度量值，i)当能归因于按照该第一或第二操作加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据超过该第二阈值移动度量值时使该第一机械臂按照第三操作加速度型线移动，其中能归因于按照该第三操作加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据保持在该第二阈值移动度量值内。
在一些此类实施方案中，该存储器可存储用于还控制该一或多个处理器执行以下操作的进一步指令：j)当能归因于按照该第一校准加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据不超过该第一阈值移动度量值时对于额外的N个半导体晶片在d)之后且在不执行a)或e)的情况下使该第一机械臂按照该第一操作加速度型线移动额外的N次，以及k)当能归因于按照该第一校准加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动速度超过该第一阈值移动度量值且能归因于按照该第二校准加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据不超过该第一阈值移动度量值时对于额外的N个半导体晶片在e)之后并且在不执行a)或e)的情况下使该第一机械臂按照第二操作加速度型线移动额外的N次，其中N是大于或等于1的整数。
在一些额外的此类实施方案中，该存储器可存储用于还控制该一或多个处理器执行以下操作的进一步的指令：l)当能归因于按照该第一加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据低于该第一阈值移动度量值时在d)之后使该第一机械臂按照第三校准加速度型线移动，其中能归因于按照该第三校准加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据保持在该第一阈值移动度量值内，以及m)当能归因于按照该第一加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据低于该第一阈值移动度量值并且能归因于按照该第三加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据不超过该第一阈值移动度量值时在l)之后使该第一机械臂按照与该第三校准加速度型线相关联的第三操作加速度型线移动。在一些此类实施方案中，能归因于该第三校准加速度型线的第一移动数据可超过能归因于该第一校准加速度型线的第一移动数据。
在一些其他的或额外的实施方案中，该装置的该第一加速度型线可以是第一操作加速度型线，并且该第二加速度型线可以是第二操作加速度型线。
在一些其他的或额外的实施方案中，该装置的该第一传感器可以是光学传感器。
在一些其他的或额外的实施方案中，该装置的该第一传感器可以是真空传感器。
在一些其他的或额外的实施方案中，该装置的该第一机械臂可以支撑该第一传感器。
在一些其他的或额外的实施方案中，该装置的该第一传感器可以被支撑在相对于该第一机械臂固定的位置中。
在一些实施方案中，可提供一种半导体晶片搬运方法。该方法可包括：n)按照第一校准加速度型线移动第一机械臂，该第一机械臂包括支撑第一半导体晶片的第一末端执行器，o)接收来自被配置为检测该第一半导体晶片和该第一末端执行器之间的相对移动的第一传感器的第一传感器数据，p)分析该第一传感器数据以基于在该第一半导体晶片被该第一末端执行器支撑时在该第一机械臂的移动过程中该第一半导体晶片相对于该第一末端执行器的相对移动来确定第一移动数据，以及q)确定能归因于按照该第一校准加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据是否超过第一阈值移动度量值。
在一些此类实施方案中，该方法可进一步包括：r)确定能归因于按照该第一校准加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据超过该第一阈值移动度量值，s)按照第二校准加速度型线移动该第一机械臂，该第一机械臂包括支撑该第一半导体晶片的该第一末端执行器，t)确定能归因于按照该第二校准加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据不超过该第一阈值移动度量值，以及u)选择与该第二校准加速度型线相关联的第二操作加速度型线。在一些此类实施方案中，该方法可进一步包括：v)在u)之后按照与该第二校准加速度型线相关联的第二操作加速度型线移动该第一机械臂。
在一些其他的或额外的实施方案中，该方法可进一步包括：w)确定能归因于按照该第一校准加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据不超过该第一阈值移动度量值，以及x)选择与该第一校准加速度型线相关联的第一操作加速度型线。在一些此类实施方案中，该方法可进一步包括：y)在x)之后按照与该第一校准加速度型线相关联的第一操作加速度型线移动该第一机械臂。
在一些实施方案中，可提供另一种半导体晶片搬运方法。该方法可包括：按照第一操作加速度型线移动第一机械臂，该第一机械臂包括支撑第一半导体晶片的第一末端执行器，接收来自被配置为检测该第一半导体晶片和该第一末端执行器之间的相对移动的第一传感器的第一传感器数据，分析该第一传感器数据以基于在该第一半导体晶片被该第一末端执行器支撑时在该第一机械臂的移动过程中该第一半导体晶片相对于该第一末端执行器的相对移动来确定第一移动数据，确定能归因于按照该第一操作加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据超过第一阈值移动度量值，以及当能归因于按照该第一操作加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动数据超过该第一阈值移动度量值时按照第二操作加速度型线移动该第一机械臂，其中能归因于该第一机械臂按照该第二操作加速度型线的移动的第一移动数据保持在该第一阈值移动度量值内。
在一些此类实施方案中，该方法可进一步包括该第一操作加速度型线是预先确定的加速度型线。在一些此类实施方案中，该方法的该第二操作加速度型线是预先确定的加速度型线。
在一些进一步的或额外的实施方案中，该方法可进一步包括当能归因于按照该第一操作加速度型线的该第一机械臂的移动的第一移动速度超过该第一阈值移动度量值且能归因于按照该第二操作加速度型线的该第一移动臂的移动的第一移动数据不超过该第一阈值移动度量值时对于额外的N个半导体晶片按照该第二操作加速度型线移动该第一机械臂额外的N次，其中N是大于或等于1的整数。
本公开的这些和其他方面参考下面列出的附图更详细地解释。
附图说明
图1示出了使用晶片搬运牵引控制***的半导体晶片搬运***的某些部件的图示。
图2示出了详细说明用于晶片搬运牵引控制的示例性技术的流程图。
图3是末端执行器及由该末端执行器支撑的半导体晶片的移动的图示，其中末端执行器和半导体晶片之间出现相对移动的部分被突出显示。
图4是末端执行器的示例性加速度型线的图形。
图5示出了末端执行器及由末端执行器支撑的半导体晶片的加速度、速度和位移的图形。
图6是示出晶片滑移相对所施加的力的图形。
图7示出了详细说明用于使用校准加速度型线的滑移阈值检测晶片搬运牵引控制的示例性技术的流程图。
图8示出了详细说明用于实时晶片搬运牵引控制的示例性技术的流程图。
图9示出了详细说明结合结合了实时检测晶片搬运牵引控制的使用校准加速度型线的滑移阈值检测晶片搬运牵引控制的技术的实施例的流程图。
图10A是示出示例性部分加速度型线和从初始加速度型线确定最终加速度型线的示例的图形。
图10B是示出示例性部分加速度型线和从初始加速度型线确定最终加速度型线的示例的另一图形。
图10C是示出可在从校准加速度型线确定操作加速度型线时使用的示例性部分加速度型线的图形。
具体实施方式
本发明人已构思出晶片搬运牵引控制***，该***能够检测半导体晶片相对于支撑并移动该半导体晶片的末端执行器的滑移且能够调整该末端执行器的移动以便使进一步的滑移降至最少。该晶片搬运牵引控制***可包括检测半导体晶片和末端执行器之间的相对移动的传感器。在检测到相对移动超过阈值量时，末端执行器的移动被调整以减少或消除半导体晶片的滑移。
要理解的是，此处所使用的术语“半导体晶片”可以指由半导体材料(例如硅)制成的晶片，也可以指由通常不被认为是半导体(例如环氧树脂)但在半导体制造过程中通常上面沉积有半导体材料的材料制成的晶片。这两种类型的晶片的搬运被认为是在本公开的范围内。
具有末端执行器的机械臂被用于拾取和放置半导体晶片。末端执行器通常被配置来在半导体晶片往目的地(例如半导体处理室、装载锁或其它站)移动时支撑半导体晶片。一种常规的半导体晶片搬运方法是利用一个或多个传感器检测半导体晶片何时不再受到末端执行器的支撑并在该半导体晶片不再受到末端执行器的支撑时停止机械臂的移动。在该常规方法中，在末端执行器不再支撑半导体晶片之前，机械臂的移动不会被调整。相较之下，晶片搬运牵引控制***(诸如本文所描述的)能够检测半导体晶片相对于末端执行器的滑移超过某阈值并调整机械臂的移动使得半导体晶片在末端执行器的进一步的移动中不致从末端执行器滑落。
图1示出了使用晶片搬运牵引控制***的半导体晶片搬运***的某些部件的图示。图1所示的实施方案包括具有末端执行器112的第一机械臂102、半导体晶片104、控制器106、传感器108和马达110。图1所示的部件可以是半导体工具的一部分。
机械臂102被配置为搬运一个半导体晶片或多个半导体晶片。机械臂102可被配置为在半导体晶片搬运过程中从至少第一位置移动到第二位置。在某些实施方案中，机械臂102可被配置为还在额外的位置之间移动。
机械臂102可包括末端执行器112。末端执行器112可被配置为在半导体晶片搬运过程中保持半导体晶片104。末端执行器112通常可以是“刀片”型末端执行器，例如，抹刀状末端执行器。许多刀片型末端执行器依赖重力和摩擦力以在移动过程中相对于末端执行器将半导体晶片保持在恰当的位置，这种末端执行器移动太快会导致半导体晶片的惯性力克服因重力而产生的摩擦力，这导致半导体晶片相对于末端执行器滑动。此外，常见的是半导体晶片104以减少半导体晶片104和末端执行器112之间的接触的方式被末端执行器112支撑从而减小半导体晶片104的受损风险或减小产生颗粒的可能性。一种用于提供这样的减少的晶片/末端执行器接触的常用机制是利用多个接触垫，例如，三或四个接触垫。所述接触垫可由柔性(compliant)材料(例如，弹性体)制成以减小半导体晶片104的受损风险以及增大作用在半导体晶片/末端执行器接触界面上的静态和动态摩擦常数。这些接触垫可以非常小，例如，接触区域的直径小于0.25英寸。机械臂102可由马达110移动。马达110可直接移动机械臂102或者可通过连接到机械臂102的驱动机构间接移动机械臂102。当机械臂102被移动时，末端执行器112也可按照机械臂102的移动进行移动。在某些实施方案中，可以有多于一个的机械臂，每一个机械臂均具有其自己的末端执行器。
控制器106可控制马达110。控制器106可包括一或多个物理的或逻辑的控制器、一或多个存储设备和一或多个处理器。处理器可包括中央处理器(CPU)或计算器、模拟和/或数字输入/输出连接部、步进马达控制板以及其它类似部件。用于执行恰当的控制操作的指令可由处理器执行。这些指令可被存储在与控制器相关联的或是控制器组成部分的存储设备上，或者它们可通过网络被提供。在某些实施方案中，控制器106执行***控制软件或逻辑。
***控制逻辑可包括用于控制马达、通过马达控制机械臂的移动、接收来自传感器的信号的指令以及根据本文所讨论的各种技术在半导体搬运过程中所需的其它指令。用于控制马达的***控制逻辑可包括通过使马达按照各种加速度型线(acceleration profile)运行的指令来控制马达。
典型地，加速度型线(或者使马达按照特定加速度型线操作的命令和数据)会被存储在控制器的存储器中或者在能够被控制器访问的存储器(例如网络存储***)中。控制器可与马达耦合并输出命令指令(例如电压、位信号等)给马达以按照选定的加速度型线控制机械臂的马达运动。加速度型线可被直接提供给马达，例如马达可接受呈控制马达加速度的电压信号的形式的输入，或者加速度型线可被间接提供给马达，例如马达可接受呈控制马达速度的电压信号的形式的输入(由此，速度(电压信号随之改变)可导致特定的加速度)。
***控制逻辑可利用各种类型的技术(包括但不限于本文所讨论的实例)提供。例如，一般而言，用于控制该装置的指令可被设计或配置在硬件和/或软件中。可以说，指令通过“编程”提供。编程可以是硬编码的(hard-coded)，例如在数字信号处理器中，作为专用集成电路(ASIC)的组成部分或者具有实施为硬件的专用算法的其它设备的组成部分。在其它实施方案中，编程可作为存储在易失或非易失的存储器中的软件被提供。此外，编程被理解为包括可在通用处理器上执行的软件或固件指令。***控制软件可以任意合适的计算机可读编程语言编写代码。
各种子程序或控制对象可被编写来控制用于搬运半导体晶片的马达和机械臂的操作。在一些实施方案中，***控制软件可包括用于控制本文所描述的各种参数的输入/输出控制(IOC)序列指令。例如，半导体晶片搬运过程可被分解成具有对应不同的加速度曲线或型线的多个阶段，其中每个曲线或型线可由其自身的加速度参数集限定。半导体晶片搬运过程的每一个阶段可通过由***控制器执行的一或多个指令控制。
在一些实施方案中，有与***控制器相关联的用户界面。用户界面可包括显示屏、装置和/或工艺条件的图形软件显示，以及诸如定点设备、键盘、触摸屏、麦克风等用户输入设备。这样的用户界面可被用来例如调整影响***性能的各种参数，例如加速度曲线、设定点、阈值，等等。
在一些实施方案中，与操作条件相关的参数可由***控制器调整。非限制性实例包括半导体晶片的尺寸、支撑半导体晶片的末端执行器的构造、所搬运的半导体晶片的类型，等等。
用于监控半导体晶片搬运过程的信号可由具有一个传感器或多个传感器的***控制器的模拟和/或数字输入连接部提供。用于控制晶片搬运过程的信号可经由机械手的模拟和/或数字输出连接部、马达和/或传感器被控制器接收。可用于监控半导体晶片搬运过程的传感器(传感器108之外的)的非限制性实例包括用于测量半导体晶片的旋转角度、半导体晶片的位置、末端执行器的旋转角度、末端执行器的位置等的传感器。经恰当编程的反馈和控制算法可结合来自这些传感器的数据使用以维持机械臂的工艺控制。
传感器108可被配置来检测半导体晶片104相对于末端执行器112的相对移动并将表示这种相对移动的传感器数据输出给控制器106。晶片搬运牵引控制的某些实施方案可利用可检测末端执行器和/或半导体晶片相对于特定参照系的移动的传感器。参照系可以是固定的或移动的任何参照系，包括但不限于末端执行器或其它参照系。由传感器检测的移动可以是加速度、速度、位移或其它类型的移动。控制器可包含逻辑块以从所检测到的移动计算其它类型的移动。例如，如果实施方案包含检测位移的传感器，则控制器可由检测到的位移通过测量相较于来自控制器内部时钟的定时信号的位移改变来计算速度。贯穿时间的位移改变将表示速度。
在某些实施方案中，传感器108可被配置为通过半导体晶片104上的特征(比如刻痕、开槽、图案或易被传感器108检测到的其它特征)检测半导体晶片104相对于末端执行器112的相对移动。在其它实施方案中，传感器108可被配置为在没有半导体晶片104上的任何相应的工程特征(engineered feature)的情况下检测半导体晶片104相对于末端执行器112的相对移动。替代地，传感器108可通过监控半导体晶片的表面来检测半导体晶片104相对于末端执行器112的移动。
传感器108可例如是被支撑在末端执行器112上的光学传感器，其发出被配置为与半导体晶片104上的图案相互作用的光束。这样的图案可以是工程图案，例如光刻产生的图案，或者它可以是半导体晶片104所固有的纹理或图案，例如半导体晶片的表面光洁度或粗糙度可证实为足够粗糙使得光学检测器能够记录该表面粗糙度及当半导体晶片104相对于末端执行器112滑移时通过例如特定的表面粗糙图案“移动”的量测量发生的位移量。被该图案反射的光线的量可以变化，具体取决于光线照射在该图案的哪个区域上。半导体晶片104和末端执行器112之间的相对移动可通过反射光线的量的变化被传感器108检测。传感器108可将详细说明反射光线的量的传感器数据输出给控制器106。通过反射光线的量的变化，控制器能够确定第一移动数据。第一移动数据可表示半导体晶片104相对于末端执行器112的相对移动。根据导出的第一移动数据，控制器106可选择改变加速度型线(马达110按照该加速度型线运行)。在其它实施方案中，还可使用其它传感器，包括但不限于机器视觉传感器(其可随着底座和机械臂移动，或者可从远离底座和机械臂的固定位置观察机械臂)。其它实施方案还可将传感器安装在其它位置，比如通过安装在半导体晶片上的加速计，该加速计作为所安装的传感器检测半导体晶片的移动。这样的实施方案可使用具有所安装的传感器的半导体晶片作为校准晶片。校准晶片可以以类似于图7所描述的方式的方式被用于成批的类似半导体晶片的滑移阈值检测。
合适的传感器108的实例可以是光学传感器，比如光学鼠标上所使用的。过去用于计算机鼠标的光学传感器要求鼠标在粗糙或无光泽的表面上使用以便提供鼠标相对于鼠标垫(mousing surface)的移动的精确测量。较新的鼠标设计，例如具有基于光子的传感器的鼠标设计，比如LED或激光鼠标，已加入了更多的能够提供高度抛光表面(例如玻璃)上的精确的鼠标移动测量结果的灵敏的光学检测器。类似的传感器可被用于测量半导体晶片和末端执行器之间的相对移动。
其它类型的光学传感器也可以是合适的传感器。例如，可使用机器成像传感器或电荷耦合器件(“CCD”)。这样的传感器可通过半导体晶片从上方的成像或者通过围绕半导体晶片的边缘设置的传感器阵列检测半导体晶片的边缘的移动来检测移动(例如，末端执行器上的与晶片半径对齐的两个线形带CCD器件(其设置为使得晶片边缘标称上以两个带为中心)可用于提供在晶片周界上的两个点处的边缘位置的测量结果，使得晶片位置可被计算)。断束传感器(broken-beamsensor)也可被用于检测半导体晶片的边缘的移动。替代地，配置为测量至半导体晶片边缘的距离的多个超声传感器也可被用于检测半导体晶片的边缘的移动。
合适的传感器108的另一实例可以是机械传感器，比如小型旋转传感器，例如接触半导体晶片底部的滚轮或滚球。
图2示出了详细说明用于晶片搬运牵引控制的示例性技术的流程图。图2高阶地示出了使用晶片搬运牵引控制***的半导体晶片搬运的操作。图2可在半导体晶片被运送到其目的地之前在测试程序中执行，或者图2可在半导体晶片被运送去其目的地的过程中执行，所示第一/第二加速度型线可以是校准加速度型线或者操作加速度型线，具体取决于所使用的具体的晶片牵引控制技术。本文后面讨论的一些技术可使用这两种类型的曲线。
在块202中，控制器可指令马达按照第一加速度型线移动末端执行器。在块202中，末端执行器在末端执行器支撑半导体晶片的同时被移动。
当末端执行器按照第一加速度型线移动时，半导体晶片相对于末端执行器的任何相对移动可被监控，如块204所示。在某些实施方案中，块204可通过由末端执行器、机械臂的另一部分支撑的或者被安装到半导体工具的另一部分的传感器来监控半导体晶片相对于末端执行器的相对移动；传感器可产生表示半导体晶片和末端执行器之间的该相对移动(如果有)的相对移动数据。
在块206中，相对移动数据可被控制器分析并用于导出第一移动数据。例如，第一移动数据可基于可从相对移动数据导出的半导体晶片相对于末端执行器的相对位移、相对速度、相对加速度或者相对加速度变化率(jerk)。在一些情况下，第一移动数据可与相对移动数据相同。例如，如果第一移动数据是位移，而所使用的传感器输出表示位移的相对移动数据，则在一些实施例中，被执行的分析仅包括将相对移动数据作为第一移动数据处理。在另一些情况下，可能需要更多的相关处理。例如，位移类型的相对移动数据可通过执行一或多次微分转换成速度类型的或加速度类型的第一移动数据。在一些情况下，可能有必要对由传感器产生的相对移动数据施加种种修正因子或比例因子以获得第一移动数据，该第一移动数据被标定(calibrate)以建立单位***，例如，相对移动数据可呈电压的形式，而换算因子可被用来将这样的电压输出转换成位移单位，例如每毫伏X毫米。第一移动数据也可来源于将相对移动数据输入等式中，例如第一移动数据可以是使用相对速度和相对加速度作为输入的等式的输出。这种等式中的一个等式可以是2v+4a，其中“v”是相对速度而“a”是相对加速度。在该示例性等式中，相对加速度的权重是相对速度的两倍。在其它这样的等式中，赋予不同类型的相对移动数据的权重可以不等，例如相对速度的权重可高于相对加速度或相对位移的权重，或者一类相对移动的权重可根据该类相对移动的幅度而变化，例如，2m/s以上的相对速度可被赋予的权重是等于或小于2m/s的相对速度的两倍。
如果第一移动数据超过一定的阈值，比如第一阈值移动度量值，则控制器指令马达按照第二加速度型线移动末端执行器，如块208所示。第一阈值移动度量值可例如是在按照第一加速度型线移动的过程中发生的相对位移的最大总量、半导体晶片和末端执行器之间的最大相对速度、或者是可被确定来表示半导体晶片和末端执行器之间的不可接受的相对滑移的其它度量值。在某些实施方案中，按照第二加速度型线的末端执行器的移动被配置为导致比按照第一加速度型线的末端执行器的移动小的第一移动数据。第二加速度型线可以是在加速度型线的某些部分或者贯穿整个加速度型线以比第一加速度型线低的速率使末端执行器加速或减速的加速度型线。
图3是末端执行器及由该末端执行器支撑的半导体晶片的移动的图示，其中末端执行器和半导体晶片之间出现相对移动的部分被突出显示。在图3中，实线是末端执行器的移动的图示而点线是半导体晶片的移动的图示。图3中的末端执行器和半导体晶片的移动不应当与块206的第一移动数据混淆。第一移动数据可从半导体晶片相对于末端执行器的相对移动导出而图3中的图形示出末端执行器和半导体晶片相对于共同参照系的单独的绝对移动，但末端执行器和半导体晶片之间的相对移动可通过比较这两个数据集而计算出。图3中的移动可以是任何类型的移动，包括位移、速度和加速度。
图3的y轴对应于移动的幅度。在图3中，y轴以线性标度示出。图3的x轴对应于时间。
图3中的区段302和304是末端执行器和半导体晶片的移动的图形的示出末端执行器和半导体晶片之间的相对移动可能超过一定阈值的两个区段。可使用若干方法确定末端执行器和半导体晶片之间的相对移动已超过该阈值。这些方法包括将区段302和304中的末端执行器移动图和半导体晶片移动图之间在某些时间点上的幅度差与阈值幅度进行比较以确定半导体晶片相对于末端执行器的瞬时相对移动阈值是否已经被超过、将末端执行器移动和半导体晶片移动的图示的曲线下的面积差(在图3中示出为灰色区域)与阈值面积进行比较以确定半导体晶片相对于末端执行器的总相对移动阈值是否已经被超过，以及其它方法。
在图3中，区段306示出了虽然末端执行器的移动和半导体晶片的移动之间有差别但末端执行器和半导体晶片之间的相对移动可能还没有超过阈值的区段。在区段306中，末端执行器和半导体晶片之间的相对移动可通过下列方法被确定为还没有超过阈值：比较区段306中的末端执行器移动图和半导体晶片移动图之间在任意时间点上的幅度差以确定半导体晶片相对于末端执行器的瞬时相对移动阈值还没有被超过、比较末端执行器移动和半导体晶片移动的图示的曲线下的面积差以确定半导体晶片相对于末端执行器的总相对移动阈值还没有被超过，以及其它方法。
图4是末端执行器的示例性加速度型线的图形。图4示出了相对于时间绘制的三条示例性加速度型线，第一加速度型线、第二加速度型线和第三加速度型线。图4的加速度型线旨在说明而非代表。所示单位仅用于参考目的。图4中所示的加速度型线以线性加速度为特征，但所使用的加速度型线也可包括包括非线性加速度的加速度型线。要理解的是，本文所使用的术语“加速度”涵盖正加速度和负加速度(减速度)二者。
在图4中，第一加速度型线是具有最高峰值加速度的加速度型线，峰值加速度为0.6个标称加速度单位。第一加速度型线还具有最高峰值减速度，峰值减速度为-0.6个标称加速度单位。在图4中，第一加速度型线具有耗时最短的加速和减速，为3个标称时间单位的总加速和减速时间，这是因为以较高的加速度和减速度可在较短的时间段内覆盖给定的距离。在使用晶片搬运牵引控制***的半导体晶片搬运过程中，如果在以第一加速度型线加速末端执行器时检测到超过阈值的半导体晶片相对于末端执行器的相对移动(即，如果第一移动数据超过第一阈值移动度量值)，则可选择另一加速度型线，比如第二加速度型线或第三加速度型线，并可按照新选择的加速度型线移动末端执行器。
第二加速度型线具有0.4个标称加速度单位的峰值加速度和-0.4个标称加速度单位的峰值减速度。在图4中，第二加速度型线的峰值加速度/减速度比第一加速度型线的峰值加速度/减速度低，但比第三加速度型线的峰值加速度/减速度高。在图4中，第二加速度型线为5个标称单位耗时的加速/减速，相较于第一加速度型线具有耗时较长的加速/减速且相较于第三加速度型线具有耗时较短的加速/减速。在使用晶片搬运牵引控制***的半导体晶片搬运过程中，如果在以第二加速度型线加速末端执行器时检测到超过阈值的半导体晶片相对于末端执行器的相对移动，则可选择另一加速度型线，比如第三加速度型线，并可按照第三加速度型线移动末端执行器。
第三加速度型线具有0.2个标称加速度单位的峰值加速度和-0.2个标称加速度单位的峰值减速度。在图4中，第三加速度型线是具有最低峰值加速度/减速度以及耗时最长的加速减速(为8个标称时间单位)的加速度型线。
在使用晶片搬运牵引控制***的半导体晶片搬运过程中使用的其它加速度型线可具有不同的加速度型线形状。例如，其它加速度型线可在一个型线内多次加速和减速。对在一个型线内多次加速和减速的这些加速度型线而言，加速度或减速度的每个序列可具有不同幅度的峰值加速度/减速度或者每个序列可具有相同幅度的峰值加速度/减速度。此外，加速度或减速度的每个序列可用不同的时间量来达到峰值加速度/减速度或者每个序列可用相同的时间量来达到峰值加速度/减速度。
当可归因于按照第一加速度型线的第一机械臂的移动的第一移动数据超过第一阈值移动度量值时，控制器可被配置为选择在半导体晶片上施加较小的力的下一加速度型线。
例如，在图4中，第一加速度型线可被定义为在半导体晶片上施加最多的力的加速度型线；第三加速度型线可被定义为在半导体晶片上施加最少的力的加速度型线；而第二加速度型线可被定义为在半导体上施加第二多的力的加速度型线。然后，控制器可指令马达按照第一加速度型线移动机械臂。如果按照第一加速度型线的机械臂的移动的第一移动数据被确定为超过第一阈值移动度量值，则控制器可选择第二加速度型线并指令马达按照第二加速度型线移动机械臂。如果按照第二加速度型线的机械臂的移动的第一移动数据被确定为超过第一阈值移动度量值，则控制器可选择第三加速度型线并指令马达按照第三加速度型线移动机械臂。以这种方式，控制器可通过加速度型线步进以使半导体晶片暴露于逐步减小的力。因此，控制器能够确定可在不产生不合要求程度的半导体晶片和末端执行器之间的相对滑移的情况下在半导体晶片上施加最大的力的加速度型线。
在某些实施方案中，控制器可被配置为在可归因于按照第一加速度型线的机械臂的移动的第一移动数据超过第一阈值移动度量值时导出第二移动数据和/或使用第二阈值移动度量值。如果第一移动数据超过第一阈值移动度量值，则半导体晶片可能已经相对于末端执行器移位且因此比该半导体晶片刚被末端执行器拾取时更可能从末端执行器滑落。第二移动数据和/或第二阈值移动度量值可被配置为在控制器选择另一加速度型线之前允许半导体晶片相对于末端执行器的较少的相对移动。第二移动数据和/或第二阈值移动度量值的使用可使得控制器能够避免这样的情形：如果第一阈值移动度量值被多次超过，则半导体晶片可从末端执行器滑落。
在某些实施方案中，控制器可被编程以跳过加速度型线，具体取决于第一移动数据超过第一阈值移动度量值多少幅度。例如，如果按照第一加速度型线的机械臂的移动的第一移动数据超过第一阈值移动度量值足够幅度，则控制器可选择第三加速度型线而不是第二加速度型线并指令马达按照第三加速度型线移动第一机械臂。在这种情况下，控制器已跳过第二加速度型线。
图5示出了末端执行器及由末端执行器支撑的半导体晶片的加速度、速度和位移的图形。所述图形示出了示例性晶片搬运序列中末端执行器和半导体晶片的移动。针对加速度、速度、位移以及时间而言的幅度没有单位，因为这些幅度是说明性的。
图5的左边有末端执行器和半导体晶片相对于外部参照系的加速度、速度和位移的图形。在所述图形中，末端执行器由灰色实线表示而半导体晶片由黑色点线表示。
顶部左边的末端执行器和半导体晶片的加速度的图形示出了支撑半导体晶片的末端执行器首先加速并接着减速的示例性序列。与该加速度相对应的速度示出于中间左边的图形中。相应的位移示出于底部左边的图形中。
图5的右边有半导体晶片相对于末端执行器的相对加速度、相对速度和相对位移的图形。相对加速度、相对速度和相对位移对应于图5左边的图形中的末端执行器和半导体晶片之间的加速度差、速度差和位移差。
顶部右边的半导体晶片相对于末端执行器的相对加速度的图形示出了顶部左边图形的末端执行器加速度和半导体晶片加速度之间的差。
中间右边的图形是半导体晶片相对于末端执行器的相对速度的图形。相对速度对应于中间左边图形的末端执行器速度和半导体晶片速度之间的差。
底部右边的图形是半导体晶片相对于末端执行器的相对位移的图形。相对位移对应于底部左边图形的末端执行器位移和半导体晶片位移的差。在某些实施方案中，半导体晶片相对于末端执行器的相对位移可直接通过传感器检测。例如，光学传感器(类似于光学鼠标中的光学传感器)可被安装在末端执行器上，即，相对于末端执行器固定。传感器可被定向使得传感器在半导体晶片被末端执行器支撑时照到半导体晶片的一部分。然后，传感器可测量被照到的半导体晶片部分随着时间移位的程度，从而提供对半导体晶片和末端执行器之间的相对位移的直接测量。
在某些实施方案中，传感器可检测半导体晶片相对于末端执行器的加速度、速度和/或位移中的一者、一些或者全部。晶片搬运牵引控制的某些实施方案可使用可检测末端执行器和/或半导体晶片相对于某参照系的移动的传感器。参照系可以是末端执行器、半导体晶片或其它固定参照系。传感器所检测的移动可以是加速度、速度、位移。控制器可包含逻辑块以将检测到的移动转换成其它类型的移动数据。例如，如果实施方案包含检测相对位移的传感器，则控制器可由检测到的相对位移通过测量相较于控制器中的表示时间的内部时钟的相对位移改变来计算相对速度。相对位移随着时间的改变可表示相对速度的改变。
控制器可使用相对加速度、相对速度和/或相对位移作为第一移动数据计算中的因子以检测半导体晶片相对于末端执行器的相对移动超越第一阈值移动度量值。相对位移、相对速度或相对加速度对表示不同情况下的相对移动会是有用的。第一阈值移动度量值在幅度上可以不同，具体取决于第一移动数据的组成。例如，单独利用相对加速度来导出第一移动数据的控制器可具有幅度与单独利用相对速度来导出第一移动数据的控制器的第一阈值移动度量值的幅度不同的第一阈值移动度量值。
例如，在图5中，在时间单位1，有约0.5个标称单位的相对加速度，但几乎没有相对速度或相对位移。相对加速度的幅度比相对速度或位移的幅度大得多。因此，在时间单位1，被配置为单独利用相对加速度来导出第一移动数据的控制器可检测出半导体晶片相对于末端执行器的相对移动(即，第一移动数据超过第一阈值移动度量值)，但被配置为单独利用相对速度或相对位移的控制器则可能检测不出半导体晶片相对于末端执行器的相对移动(因为，如果控制器在利用相对速度或相对位移，则第一移动数据可因相对速度或相对位移的低幅度而没有超过第一阈值移动度量值)。
在另一实施例中，在第一阈值移动度量值为1.0个单位相对位移的情况下，被配置为单独通过相对位移来导出第一移动数据的控制器可能直到约6个时间单位才使第一移动数据超过第一阈值移动度量值。但是，在第一阈值移动度量值为0.5个单位相对速度的情况下，被配置为单独通过相对速度来导出第一移动数据的控制器可使第一移动数据在4个时间单位之前超越第一阈值移动度量值。由于超过第一阈值移动度量值可致使控制器选择第二加速度型线，因此，在上述实施例中，单独通过相对速度来计算第一移动数据的第二控制器会在单独通过相对位移来计算第一移动数据的第一控制器选择第二加速度型线之前选择第二加速度型线。
图6是示出晶片滑移相对所施加的力的图形。图6仅用于说明目的且因此图6中的所有单位是标称单位。在图6中，该实施方案具有5个标称距离单位的第一阈值移动度量值。在图6中，第一移动数据以线性方式与半导体晶片相对于末端执行器的相对位移对应。也就是说，图6中的第一移动数据的一个标称单位可对应于半导体晶片相对于末端执行器的一个标称单位的相对位移。其它实施方案可使用其它的因子或因子组合导出第一移动数据。例如，其它实施方案可根据因子的幅度改变因子的权重。因此，就单独从相对速度导出的第一移动数据而言，从0到5m/s的相对速度可具有权重x(如此，4m/s的相对速度可给予幅度为4的第一移动数据)，但高于5m/s的相对速度可具有权重2x(如此，6m/s的相对速度可给予幅度为12的第一移动数据)。不同的实施方案可有其自身的权重尺度。
在图6中，相对所施加的力的半导体晶片的相对位移不是线性的。图6中的半导体晶片一直处于最低程度的移位(或根本没有移位)直至点604。在为约6.8个单位标称力的点604，晶片开始表现出易识别的位移；这通常可对应于作用在半导体晶片上的力已超过半导体晶片和末端执行器之间的静摩擦力的点。在6.8个单位的力之后，每单位所施加的标称力对应的半导体晶片的相对位移以非线性速度增加，每较高单位的所施加的力对应越来越大的位移量。在为约8.6个单位标称力的点606，半导体晶片已滑移该实施例中的最大可接受量。因此，图6中的602是半导体晶片滑移处于半导体晶片滑移可接受量之内的图形部分。
在某些其它实施方案中，晶片搬运牵引控制***的控制器可被配置为通过尝试将所施加的力保持为低于6.8个单位的力(半导体晶片开始表现出易识别的位移的点)而使半导体晶片的滑移减到最少。
图7示出了详细说明用于使用校准加速度型线的滑移阈值检测晶片搬运牵引控制的示例性技术的流程图。
该技术可始于块702，其中半导体晶片可被末端执行器拾取使得半导体晶片停保持在末端执行器上并受末端执行器支撑，例如，半导体可被支撑在末端执行器上的弹性垫上。末端执行器可被连接到机械臂，如图1所详示。
在块703中，选择校准加速度型线。此处所使用的校准加速度型线是不在常规的从站到站的晶片运送过程中使用却反而由控制器使用以确定在这种常规的从站到站的晶片运送过程中使用哪种操作加速度型线的加速度型线。此处所使用的操作加速度型线在从站到站的晶片运送过程中被使用，例如，它们可管理常规的操作性使用过程中的末端执行器的加速度。每个校准加速度型线可对应操作加速度型线。典型地，如图10C(后面会讨论)中所示，校准加速度型线可具有比其对应的操作加速度型线大的峰值幅度且在持续时间上也可短得多(因为它们的主要目的是从不产生半导体晶片和末端执行器之间不可接受程度的相对滑移的可能加速度的范围确立最高加速度)。利用马达按照操作加速度型线移动机械臂可在半导体晶片上施加低于或者等于在利用马达按照对应的校准加速度型线移动机械臂时在半导体晶片上所施加的峰值力的峰值力。校准加速度型线和操作加速度型线可以是预加载到控制器的存储器中的、由控制器在半导体晶片的搬运过程中确定的、由操作员输入的、或者通过其它方法(比如通过与控制器通信的网络)提供的型线。
在块704中，机械臂和末端执行器由马达按照校准加速度型线移动。
在块706中，可对半导体晶片的滑移是否超越阈值量进行确定。在块706中，传感器可监控半导体晶片相对于末端执行器的相对移动。传感器可将相对移动数据输出给控制器。如果从相对移动数据导出的第一移动数据超过第一阈值移动度量值，则滑移可被控制器检测到。第一移动数据可通过各种不同方法导出，比如上面联系图5所讨论的那些方法。当机械臂被移动时，控制器可比较第一移动数据和第一阈值移动度量值。如果第一移动数据超过第一阈值移动度量值，则控制器可确定半导体晶片的滑移超越了阈值量。
如果在块706中检测到半导体晶片的滑移超越了阈值量，则可选择新的校准加速度型线，如块708中所详示。控制器可选择在半导体晶片上可施加比产生了超越阈值量的半导体晶片滑移的校准加速度型线低的峰值力的新校准加速度型线，比如通过较低峰值加速度。接着，该技术可返回块704，在那里，机械臂可按照新选择的校准加速度型线被移动。
如果在块706中检测到半导体晶片的滑移没有超越阈值量，则可在块710中选择与块704的加速度型线相对应的操作加速度型线。
在块712中，机械臂和末端执行器按照在块710中选定的操作加速度型线被移动到目的地。在末端执行器到达目的地之后，末端执行器在块714中可放置半导体晶片。
在块716中，末端执行器可按照选定的操作加速度型线拾取、移动和放置N个额外的半导体晶片。在N个额外半导体晶片被拾取、移动和放置之后，图7可自块702开始被重复。
如此，图7提供了一种技术，该技术可在多个校准加速度型线中确立哪个校准加速度型线在末端执行器由马达按照该校准加速度型线移动时产生半导体晶片和支撑该半导体晶片的末端执行器之间的低于希望阈值的相对滑移。在该技术中，一旦校准加速度型线被确定为产生低于希望阈值的相对滑移，则与该校准加速度相关联的操作加速度型线可被选定且末端执行器可针对一或多个半导体晶片被马达按照该操作加速度型线移动。这样，单次校准操作，例如块703至706/708，可被用来选择可用于运送多个半导体晶片的操作加速度型线。可按照该操作加速度型线运送的半导体晶片的数量可例如基于若干因素进行选择。举例来说，一个因素可以是自最近的校准操作以后被运送的晶片的总数，例如，该技术可包括每隔100个被移动的晶片重新校准。在另一实施例中，成批半导体晶片可全部由相同材料制成且已被暴露于相同的处理，这样的半导体晶片可因此被假定具有类似的材料特性和表面特性且从而很可能具有类似的滑移倾向。在这样的实施例中，每次使用末端执行器运送新一批的半导体晶片时可执行新的校准(假设每一批由类似的晶片组成)。因此，该技术就选择操作加速度型线而言可被认为是闭环技术，但就实际晶片运送而言可被认为是开环技术。下面进一步讨论其它技术。
图8示出了详细说明用于实时晶片搬运牵引控制的示例性技术的流程图。
该技术可始于块802，其中半导体晶片可被末端执行器拾取使得半导体晶片停留在末端执行器上并受末端执行器支撑，如块702中所详示。
在块803中，选择操作加速度型线。
在块804中，在末端执行器支撑半导体晶片的同时，马达按照该操作加速度型线将机械臂朝目的地移动。
在块806中，可对半导体晶片的滑移是否超越阈值量进行确定。类似于块706，在块806中，传感器可监控半导体晶片相对于末端执行器的相对移动并将相对移动数据输出给控制器。如果从相对移动数据导出的第一移动数据超过第一阈值移动度量值，则滑移可被检测到。
如果在块806中检测到半导体晶片的滑移超越了阈值量，则可选择新的操作加速度型线。控制器可选择在半导体晶片上可施加比产生了超越阈值量的半导体晶片滑移的操作加速度型线低的峰值力的新操作加速度型线，比如通过较低峰值加速度。接着，该技术可返回块804，在那里，机械臂可按照新选择的操作加速度型线被移动。
如果在块806中检测到半导体晶片的滑移没有超越阈值量，则可在块810中由马达按照在块804中选定的操作加速度型线将具有末端执行器的机械臂移动到目的地。在末端执行器到达目的地之后，末端执行器可以类似于末端执行器在块712中怎样放置半导体晶片的方式将半导体晶片放置在目的地中。在某些实施方案中，在半导体晶片已被放置在目的地之后，半导体晶片的定向和/或定位可被调整。半导体晶片的定向可通过传感器108或者通过安装在半导体工具中的其它传感器进行检测。半导体晶片的定向或定位可在传感器的帮助下通过预对准器或自动晶片定心(“AWC”)动态对准器进行调整。
如此，图8提供了一种技术，其中，如果在按照之前确定的操作加速度型线运送半导体晶片时检测到希望阈值之上的相对滑移，则控制器可在半导体晶片的运送过程中确定新的操作加速度型线。因此该技术就选择初始操作加速度型线而言可被认为是开环技术，但就实际半导体晶片运送而言可被认为是闭环技术。下面进一步讨论其它技术。
图9示出了详细说明结合结合了实时检测晶片搬运牵引控制的使用校准加速度型线的滑移阈值检测晶片搬运牵引控制的技术的实施例的流程图。使用图9中所详示的晶片搬运牵引控制的半导体晶片搬运是图7和图8中所详示的半导体晶片搬运技术的结合。
该技术可始于块902，其中可以类似于块702中所描述的方式由末端执行器拾取半导体晶片。
在块903中，选择校准加速度型线。图9中所描述的校准加速度型线和操作加速度型线在方式上类似于联系图7和8描述的校准加速度型线和操作加速度型线。
在块904中，机械臂和末端执行器由马达按照校准加速度型线移动。
在块906中，可对半导体晶片的滑移是否超越阈值量进行确定。在块906中，传感器可监控半导体晶片相对于末端执行器的相对移动并将相对移动数据输出给控制器。滑移可类似于块706由控制器检测。
如果在块906中检测到半导体晶片的滑移超越了阈值量，则可选择新的校准加速度型线，如块908中所详示。控制器可以与块708中所详示的方式相同的方式选择新的校准加速度型线。接着，该技术可返回块904，在那里，机械臂可按照新选择的校准加速度型线被移动。
如果在块906中检测到半导体晶片的滑移没有超越阈值量，则可在块910中选择与校准加速度型线相对应的操作加速度型线。
在块912中，在末端执行器支撑半导体晶片的同时，马达按照在块910中选定的操作加速度型线将机械臂朝目的地移动。
在块914中，可对半导体晶片的滑移是否超越阈值量进行确定。类似于块806，在块914中，传感器可监控半导体晶片相对于末端执行器的相对移动并将相对移动数据输出给控制器。滑移可类似于块806由控制器检测。
如果在块914中检测到半导体晶片的滑移超越了阈值量，则可选择新的操作加速度型线。控制器可选择在半导体晶片上可(比如通过较低峰值加速度)施加比产生了超越阈值量的半导体晶片滑移的操作加速度型线低的峰值力的新操作加速度型线。接着，该技术可返回块912，在那里，机械臂可按照新选择的操作加速度型线被移动。
如果在块914中检测到半导体晶片的滑移没有超越阈值量，则可在块918中由马达按照所选择的操作加速度型线将具有末端执行器的机械臂移动到目的地。在末端执行器到达目的地之后，末端执行器可以类似于末端执行器在块712中怎样放置半导体晶片的方式将半导体晶片放置在目的地中。在某些实施方案中，在半导体晶片已被放置在目的地之后，半导体晶片的定向和/或定位可如块712中那样被调整。
如此，图9提供了一种技术，该技术可在多个校准加速度型线中确立哪个校准加速度型线在末端执行器由马达按照该校准加速度型线移动时产生半导体晶片和支撑该半导体晶片的末端执行器之间的低于希望阈值的相对滑移。图9还提供了一种技术，如果在按照之前确定的操作加速度型线运送半导体晶片时检测到希望阈值之上的相对滑移，则该技术可确定新的操作加速度型线。在该技术中，被运送的每个半导体晶片具有确定的校准加速度型线和操作加速度型线。因此该技术就选择操作加速度型线和运送实际半导体晶片而言可被认为是闭环技术。在一些实施方案中，块903至910可针对普通批次晶片中的晶片子集(例如，该批次中的第一晶片)执行，但在块910中选定用于该第一晶片的操作型线也可用于该批次中的其余晶片，无需对该批次中的其余晶片重复块903至910。
图10A是示出示例性部分加速度型线和从初始加速度型线确定最终加速度型线的示例的图形。图10A示出了五个不同的示例性部分加速度型线。在图10A的实施方案中，示例性加速度型线被预先编程到控制器的存储器中。图10A中的示例性部分加速度型线是示例性部分操作加速度型线。与图10A中所详示的技术类似的技术可被应用到校准加速度型线以确定最终校准加速度型线。
在图10A中，控制器首先选择初始加速度型线。图10A中的初始加速度型线是第一加速度型线。控制器指令马达按照第一加速度型线移动机械臂。在图10A中，在机械臂被移动的同时，传感器可以与图1所描述的方式类似的方式监控半导体晶片相对于末端执行器的相对移动并将传感器数据输出给控制器。控制器可从该相对移动数据导出第一移动数据并确定该第一移动数据是否超过第一阈值移动度量值。
在图10A中，控制器在点1002确定按照第一加速度型线的机械臂的移动的第一移动数据超过第一阈值移动度量值。接着，控制器选择第二加速度型线并指令马达按照第二加速度型线移动机械臂。第二加速度型线具有比第一加速度型线低的最大加速度。相较于按照第一加速度型线的机械臂的移动，按照第二加速度型线的机械臂的移动被配置为导致较低的施加在半导体晶片上的峰值力。
在选择第二加速度型线之后，图10A中的控制器接着在点1004确定按照第二加速度型线的机械臂的移动的第一移动数据超过第一阈值移动度量值。然后，控制器选择第三加速度型线并指令马达按照第三加速度型线移动机械臂。在图10A中，第三加速度型线具有最低的最大加速度。在图10A的任何加速度型线中，按照第三加速度型线的机械臂的移动被配置为导致最低的施加在半导体上的峰值力。在图10A中，按照第三加速度型线的机械臂的移动导致低于第一阈值移动度量值的第一移动数据。因此，控制器继续指令马达按照第三加速度型线移动机械臂直至末端执行器到达目的地。
在某些实施方案中，如果按照最低的可用加速度型线的机械臂的移动导致第一移动数据超过第一阈值移动度量值，则控制器被配置为停止机械臂的移动。在图10A中，最低的可用加速度型线是第三加速度型线。
图10A具有两个未使用的额外加速度型线。相较于按照第一加速度型线的机械臂的移动，按照该两个额外加速度型线中的任意一个的机械臂的移动被配置为导致较高的施加在半导体晶片上的峰值力。在某些实施方案中，控制器可被配置为选择该两个额外加速度型线之一作为初始加速度型线，例如，控制器可以具有最高峰值加速度的加速度型线开始然后根据响应于所检测到的滑移的需要通过可用加速度型线向下发展。
图10B是示出示例性部分加速度型线和从初始加速度型线确定最终加速度型线的示例的另一图形。图10B示出了五个不同的示例性部分加速度型线。在图10B的实施方案中，示例性加速度型线被预先编程到控制器的存储器中。图10B中的示例性部分加速度型线是示例性部分操作加速度型线。与图10B中所详示的技术类似的技术可被应用到校准加速度型线以确定最终校准加速度型线。
在图10B中，控制器首先选择初始加速度型线。图10B中的初始加速度型线是第一加速度型线且类似于图10A中的第一加速度型线。控制器指令马达按照该第一加速度型线移动机械臂。在机械臂被移动的同时，传感器可以类似于图10A的方式监控半导体晶片相对于末端执行器的相对移动并将相对移动数据输出。控制器可从该相对移动数据导出第一移动数据并确定该第一移动数据是否超过第一阈值移动度量值。
在图10B中，控制器在点1006确定按照第一加速度型线的机械臂的移动的第一移动数据低于第一阈值移动度量值。接着，控制器选择第二加速度型线并指令马达按照第二加速度型线移动机械臂。第二加速度型线具有比第一加速度型线高的最大加速度。相较于按照第一加速度型线的机械臂的移动，按照第二加速度型线的机械臂的移动被配置为导致较高的施加在半导体晶片上的峰值力。
在选择第二加速度型线之后，图10B中的控制器接着在点1008确定按照第二加速度型线的机械臂的移动的第一移动数据低于第一阈值移动度量值。然后，控制器选择第三加速度型线并指令马达按照第三加速度型线移动机械臂。第三加速度型线具有最高的最大加速度。在图10B中，按照第三加速度型线的机械臂的移动被配置为导致任何加速度型线的最高的施加在半导体晶片上的峰值力。
在选择第三加速度型线之后，图10B中的控制器接着在点1010确定按照第三加速度型线的机械臂的移动的第一移动数据超过第一阈值移动度量值。然后，控制器选择第二加速度型线并指令马达按照第二加速度型线移动机械臂。按照第二加速度型线的机械臂的移动导致低于第一阈值移动度量值的第一移动数据。因此，控制器继续指令马达按照第二加速度型线移动机械臂直至末端执行器到达目的地。
在图10B中有两个未使用的额外加速度型线。相较于按照第一加速度型线的机械臂的移动，按照该两个额外加速度型线中的任意一个的机械臂的移动被配置为导致较低的施加在半导体晶片上的峰值力。图10B中的控制器可被配置为在按照第一加速度型线的末端执行器的移动的第一移动数据超过第一阈值移动度量值时选择该两个额外加速度型线之一。
图10C是示出示例性部分加速度型线和从校准加速度型线确定操作加速度型线的过程的示例的图形。
在图10C中，每个示例性校准加速度型线具有对应的示例性操作加速度型线。箭头示出了哪个示例性操作加速度型线对应于哪个示例性校准加速度型线。所有示例性校准加速度型线均具有比其对应示例性操作加速度型线更高的加速度。示例性操作加速度型线按比其对应示例性校准加速度型线更低的速率加速以允许半导体晶片被实际从站到站搬运和转移时有安全裕量。
在图10C中的实施方案中，控制器首先确定校准加速度型线。如在图7的块702到708中，控制器通过确定哪个示例性校准加速度型线具有比第一阈值移动度量更低的所得第一移动数据来确定该校准加速度型线。如图7的块710中，在控制器确定校准加速度型线之后，该控制器接着选择对应的操作加速度型线。

Claims (25)

1.一种装置，其包括：
被配置为将第一半导体晶片支撑在第一末端执行器上的第一机械臂；
被配置为检测所述第一半导体晶片和所述第一末端执行器之间的相对移动的第一传感器；和
具有一或多个处理器以及存储器的控制器，其中所述一或多个处理器、所述存储器、所述第一机械臂和所述第一传感器被通信连接且所述存储器存储用于控制所述一或多个处理器以执行以下操作的程序指令：
a)当所述第一半导体晶片被所述第一末端执行器支撑时使所述第一机械臂按照第一加速度型线移动，
b)接收来自所述第一传感器的第一传感器数据，
c)分析所述第一传感器数据以基于在所述第一半导体晶片被所述第一末端执行器支撑时在所述第一机械臂的移动过程中所述第一半导体晶片相对于所述第一末端执行器的相对移动来确定第一移动数据，
d)确定能归因于按照所述第一加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据是否超过第一阈值移动度量值，以及
e)当能归因于按照所述第一加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据超过所述第一阈值移动度量值时使所述第一机械臂按照第二加速度型线移动，其中能归因于按照所述第二加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据保持在所述第一阈值移动度量值内。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述第一移动数据基于这样的数据,从该数据能计算出在所述第一半导体晶片被所述第一末端执行器支撑时在所述第一机械臂的移动过程中所述第一半导体晶片相对于所述第一末端执行器的相对加速度。
3.如权利要求1所述的装置，其中所述第一移动数据基于这样的数据,从该数据能计算出在所述第一半导体晶片被所述第一末端执行器支撑时在所述第一机械臂的移动过程中所述第一半导体晶片相对于所述第一末端执行器的相对速度。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述第一移动数据基于在所述第一半导体晶片被所述第一末端执行器支撑时在所述第一机械臂的移动过程中所述第一半导体晶片相对于所述第一末端执行器的相对位移。
5.如权利要求1所述的装置，其中所述第一移动数据是基于从由以下各项组成的组中选择的两个或更多个相对移动参数的组合：
(在所述第一半导体晶片被所述第一末端执行器支撑时在所述第一机械臂的移动过程中所述第一半导体晶片相对于所述第一末端执行器的)相对加速度；
(在所述第一半导体晶片被所述第一末端执行器支撑时在所述第一机械臂的移动过程中所述第一半导体晶片相对于所述第一末端执行器的)相对速度；以及
在所述第一半导体晶片被所述第一末端执行器支撑时在所述第一机械臂的移动过程中所述第一半导体晶片相对于所述第一末端执行器的相对位移。
6.如权利要求1-5中任一项所述的装置，其还包括晶片对准器，其中：
所述晶片对准器被配置为支撑所述第一半导体晶片；
所述存储器存储用于还控制所述一或多个处理器以使所述第一机械臂将所述第一半导体晶片放置在所述晶片对准器上以纠正在a)和e)过程中产生的所述第一半导体晶片相对于所述第一末端执行器的相对位移的进一步的指令。
7.如权利要求1-5中任一项所述的装置，其中：
所述第一加速度型线是第一校准加速度型线，
所述第二加速度型线是第二校准加速度型线，以及
所述存储器存储用于还控制所述一或多个处理器执行以下操作的进一步的指令：
f)当能归因于按照所述第一加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据不超过所述第一阈值移动度量值时在d)之后使所述第一机械臂按照与所述第一校准加速度型线相关联的第一操作加速度型线移动，以及
g)当能归因于按照所述第一加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据超过所述第一阈值移动度量值且能归因于按照所述第二加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据不超过所述第一阈值移动度量时在e)之后使所述第一机械臂按照与所述第二校准加速度型线相关联的第二操作加速度型线移动。
8.如权利要求7所述的装置，其中所述存储器存储用于还控制所述一或多个处理器在a)和e)之前执行以下操作的进一步的指令：
h)在f)或g)之后确定能归因于按照所述第一或第二操作加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据是否超过第二阈值移动度量值；
i)当能归因于按照所述第一或第二操作加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据超过所述第二阈值移动度量值时使所述第一机械臂按照第三操作加速度型线移动，其中能归因于按照所述第三操作加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据保持在所述第二阈值移动度量值内。
9.如权利要求7所述的装置，其中所述存储器存储用于还控制所述一或多个处理器执行以下操作的进一步的指令：
h)当能归因于按照所述第一校准加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据不超过所述第一阈值移动度量值时对于额外的N个半导体晶片在d)之后且在不执行a)或e)的情况下使所述第一机械臂按照所述第一操作加速度型线移动额外的N次，以及
i)当能归因于按照所述第一校准加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据超过所述第一阈值移动度量值且能归因于按照所述第二校准加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据不超过所述第一阈值移动度量值时对于额外的N个半导体晶片在e)之后并且在不执行a)或e)的情况下使所述第一机械臂按照第二操作加速度型线移动额外的N次，其中N是大于或等于1的整数。
10.如权利要求7所述的装置，其中所述存储器存储用于还控制所述一或多个处理器执行以下操作的进一步的指令：
h)当能归因于按照所述第一加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据低于所述第一阈值移动度量值时在d)之后使所述第一机械臂按照第三校准加速度型线移动，其中能归因于按照所述第三校准加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据保持在所述第一阈值移动度量值内；以及
i)当能归因于按照所述第一加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据低于所述第一阈值移动度量值并且能归因于按照所述第三加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据不超过所述第一阈值移动度量值时在h)之后使所述第一机械臂按照与所述第三校准加速度型线相关联的第三操作加速度型线移动。
11.如权利要求10所述的装置，其中能归因于所述第三校准加速度型线的第一移动数据超过能归因于所述第一校准加速度型线的第一移动数据。
12.如权利要求1-5中任一项所述的装置，其中：
所述第一加速度型线是第一操作加速度型线，以及
所述第二加速度型线是第二操作加速度型线。
13.如权利要求1-5中任一项所述的装置，其中所述第一传感器是光学传感器。
14.如权利要求1-5中任一项所述的装置，其中所述第一传感器是真空传感器。
15.如权利要求1-5中任一项所述的装置，其中所述第一机械臂支撑所述第一传感器。
16.如权利要求1-5中任一项所述的装置，其中所述第一传感器被支撑在相对于所述第一机械臂固定的位置中。
17.一种方法，其包括：
a)按照第一校准加速度型线移动第一机械臂，所述第一机械臂包括支撑第一半导体晶片的第一末端执行器；
b)接收来自被配置为检测所述第一半导体晶片和所述第一末端执行器之间的相对移动的第一传感器的第一传感器数据；
c)分析所述第一传感器数据以基于在所述第一半导体晶片被所述第一末端执行器支撑时在所述第一机械臂的移动过程中所述第一半导体晶片相对于所述第一末端执行器的相对移动来确定第一移动数据；以及
d)确定能归因于按照所述第一校准加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据是否超过第一阈值移动度量值。
18.如权利要求17所述的方法，其还包括：
e)确定能归因于按照所述第一校准加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据超过所述第一阈值移动度量值；
f)按照第二校准加速度型线移动所述第一机械臂，所述第一机械臂包括支撑所述第一半导体晶片的所述第一末端执行器；
g)确定能归因于按照所述第二校准加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据不超过所述第一阈值移动度量值；以及
h)选择与所述第二校准加速度型线相关联的第二操作加速度型线。
19.如权利要求17所述的方法，其还包括：
e)确定能归因于按照所述第一校准加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据不超过所述第一阈值移动度量值；以及
f)选择与所述第一校准加速度型线相关联的第一操作加速度型线。
20.如权利要求18所述的方法，其还包括：
i)在h)之后按照与所述第二校准加速度型线相关联的第二操作加速度型线移动所述第一机械臂。
21.如权利要求19所述的方法，其还包括：
g)在f)之后按照与所述第一校准加速度型线相关联的第一操作加速度型线移动所述第一机械臂。
22.一种方法，其包括：
按照第一操作加速度型线移动第一机械臂，所述第一机械臂包括支撑第一半导体晶片的第一末端执行器；
接收来自被配置为检测所述第一半导体晶片和所述第一末端执行器之间的相对移动的第一传感器的第一传感器数据；
分析所述第一传感器数据以基于在所述第一半导体晶片被所述第一末端执行器支撑时在所述第一机械臂的移动过程中所述第一半导体晶片相对于所述第一末端执行器的相对移动来确定第一移动数据，
确定能归因于按照所述第一操作加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据超过第一阈值移动度量值，以及
当能归因于按照所述第一操作加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据超过所述第一阈值移动度量值时按照第二操作加速度型线移动所述第一机械臂，其中能归因于所述第一机械臂按照所述第二操作加速度型线的移动的第一移动数据保持在所述第一阈值移动度量值内。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述第一操作加速度型线是预先确定的加速度型线。
24.如权利要求23所述的方法，其中所述第二操作加速度型线是预先确定的加速度型线。
25.如权利要求22-24中任一项所述的方法，其还包括：
当能归因于按照所述第一操作加速度型线的所述第一机械臂的移动的第一移动数据超过所述第一阈值移动度量值且能归因于按照所述第二操作加速度型线的所述第一移动臂的移动的第一移动数据不超过所述第一阈值移动度量值时对于额外的N个半导体晶片按照所述第二操作加速度型线移动所述第一机械臂额外的N次，其中N是大于或等于1的整数。
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