一种圆盘传送的半导体工件抓取方法及控制系统与流程

1.本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种圆盘传送的半导体工件抓取方法及控制系统。


背景技术：

2.化学抛光属于一种晶片加工工艺，在化学抛光时，抛光台一直处于旋转状态以确保抛光布上抛光液的均匀性。因此需要在旋转的抛光台上取放工件，在传统工艺处理时，大多为人工进行工件的传递。
3.由于化学抛光工作环境的特殊性，目前没有实现在旋转抛光台上跟踪取放工件的方法及控制系统。


技术实现要素：

4.本发明实施例提供一种圆盘传送的半导体工件抓取方法及控制系统，用以实现对在圆盘传送的化学抛光的半导体工件进行抓取，并且不停止圆盘的传送。
5.本公开提出一种圆盘传送的半导体工件抓取方法，在所述圆盘的上分布有多个工件位，所述工件位用于容纳待抛光的半导体工件，所述抓取方法包括：从所述圆盘的识别区域获取图像数据，其中所述识别区域至少能够完整覆盖一个工件位；在基于所获取的图像数据判断该工件位中存在半导体工件的情况下，基于所述图像数据将该工件位转换至基准坐标系下的第一坐标；将所述第一坐标作为跟踪插补位，控制机械手移动至基于所述第一坐标；基于所述跟踪插补位、所述第一坐标以及所述圆盘的转动信息控制机械手对该工件位进行跟踪；在抛光时间满足需求的情况下，从所述圆盘的抓取区域抓取该半导体工件，其中所述抓取区域与所述识别区域不重叠。
6.在一些实施例中，判断该工件位中存在半导体工件是通过如下步骤实现的：
7.获取所述图像数据；
8.将所述图像数据与预设图像数据进行匹配；
9.在匹配成功的情况下，判断该工件位中存在半导体工件。
10.在一些实施例中，将所述第一坐标作为跟踪插补位，控制机械手移动至基于所述第一坐标包括：
11.确定机械手在基准坐标系下的第二坐标；
12.确定所述第二坐标与所述第一坐标之间的第一坐标偏差；
13.基于所述第一坐标偏差，控制所述机械手移动至所述第一坐标，并记录所述机械手移动至所述第一坐标的时间偏差。
14.在一些实施例中，基于所述跟踪插补位、所述第一坐标以及所述圆盘的转动信息控制机械手对该工件位进行跟踪包括：
15.基于所述第一坐标、所述圆盘的转动信息以及所述时间偏差确定圆盘转动后的第三坐标；
16.确定所述第三坐标与所述第一坐标之间的第二坐标偏差；
17.基于所述第二坐标偏差控制机械手对该工件位进行跟踪。
18.在一些实施例中，所述圆盘的转动信息是基于所述圆盘的编码器信息来获得的。
19.在一些实施例中，所述圆盘上的工件位的中心分布在预设距离为半径的圆上，且该圆的圆心为圆盘的圆心。
20.本公开还提出一种机器人控制系统，应用于在旋转圆盘抓取工件，所述圆盘的上分布有多个工件位，所述工件位用于容纳待抛光的半导体工件，所述机器人控制系统包括处理器，其被配置为：从所述圆盘的识别区域获取图像数据，其中所述识别区域至少能够完整覆盖一个工件位；在基于所获取的图像数据判断该工件位中存在半导体工件的情况下，基于所述图像数据将该工件位转换至基准坐标系下的第一坐标；将所述第一坐标作为跟踪插补位，控制机械手移动至基于所述第一坐标；基于所述跟踪插补位、所述第一坐标以及所述圆盘的转动信息控制机械手对该工件位进行跟踪；在抛光时间满足需求的情况下，从所述圆盘的抓取区域抓取该半导体工件，其中所述抓取区域与所述识别区域不重叠。
21.在一些实施例中，所述处理器还被配置为：
22.确定机械手在基准坐标系下的第二坐标；
23.确定所述第二坐标与所述第一坐标之间的第一坐标偏差；
24.基于所述第一坐标偏差，控制所述机械手移动至所述第一坐标，并记录所述机械手移动至所述第一坐标的时间偏差。
25.在一些实施例中，所述处理器还被配置为：
26.基于所述第一坐标、所述圆盘的转动信息以及所述时间偏差确定圆盘转动后的第三坐标；
27.确定所述第三坐标与所述第一坐标之间的第二坐标偏差；
28.基于所述第二坐标偏差控制机械手对该工件位进行跟踪。
29.本公开还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本公开各实施例所述的圆盘传送的半导体工件抓取方法的步骤。
30.本公开实施例通过图像识别对工件位中的半导体工件进行跟踪，并在抛光满足时间需求的情况下，对圆盘上的工件进行抓取，从而能够替代人工的方式，并且能够满足半导体工件的抛光需求。
31.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
32.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
33.图1为本公开的圆盘传送的基本架构示意图；
34.图2为本公开的半导体工件抓取方法的基本流程图；
35.图3为本公开的半导体工件抓取方法的坐标变换示意图。
具体实施方式
36.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
37.本公开实施例提供一种圆盘传送的半导体工件抓取方法，如图1所示，在所述圆盘3的上分布有多个工件位32，所述工件位32用于容纳待抛光的半导体工件33。本实例中圆盘是浸入抛光液中的，并且在工件位32中放入半导体工件33的情况下，圆盘3可以带动该半导体工件实现抛光，在实际场景中，圆盘3传送的难点在于圆盘3的转动，而并非直线运动，工件的位置非直线变化。并且并非机械手跟随上了工件就直接执行抓取，而需要满足半导体工件的抛光时间，并且不能长时间进行抛光。基于此如图2所示，本公开提出圆盘传送的半导体工件抓取方法包括：
38.在步骤s201中，从所述圆盘的识别区域获取图像数据，其中所述识别区域至少能够完整覆盖一个工件位。如图1所示，可以设置视觉相机2，实时从所述圆盘的识别区域21获取图像数据，并将获得的图像数据发送给机器人控制系统1。其中本公开中圆盘的识别区域21至少能够覆盖圆盘的一个工件位32。由于圆盘是基于轴转动的，在一些实施例中，所述圆盘上的工件位的中心分布在预设距离为半径的圆上，且该圆的圆心为圆盘的圆心。也即各工件位可以分布在制定半径的圆周上。
39.在步骤s202中，在基于所获取的图像数据判断该工件位中存在半导体工件的情况下，基于所述图像数据将该工件位转换至基准坐标系下的第一坐标。本公开中实时监测旋转圆盘的工件位中是否存在半导体工件，在确定存在半导体工件的情况下，将该工件位转换至基准坐标系下的第一坐标。具体操作中由于视觉相机2的识别区域是固定的，因此可以确定该识别区域21的坐标位置，例如在以圆盘的中心轴确定的平面坐标系为基准坐标系，从而将该工件位转换至基准坐标系下的第一坐标。
40.在步骤s203中，将所述第一坐标作为跟踪插补位，控制机械手移动至基于所述第一坐标。在确定第一坐标后，以该第一坐标作为跟踪插补位，控制机械手进行移动，在机械手移动过程中，圆盘3会继续旋转，因此在机械手移动到该第一坐标之后，半导体工件已经在该段时间内运动了一定的角度。在后续步骤中，机械手可以基于此对该工件进行跟踪。
41.在步骤s204中，基于所述跟踪插补位、所述第一坐标以及所述圆盘的转动信息控制机械手对该工件位进行跟踪。此过程中通过控制机械手对该工件位进行逼近。
42.在步骤s205中，在抛光时间满足需求的情况下，从所述圆盘的抓取区域31抓取该半导体工件，其中所述抓取区域31与所述识别区域21不重叠。
43.具体的可以记录半导体工件的抛光时间，并记录旋转圆盘对半导体工件已经抛光的时间，在即将完成抛光的时间范围，控制机械手进行跟踪操作，并在圆盘旋转的一周内完成抓取。通过这样的方式还能避免对半导体工件的重复识别。同时将抓取区域与识别区域设置为不重叠，保证抓取与半导体工件的识别不同时进行，不造成干扰。
44.本公开实施例通过图像识别对工件位中的半导体工件进行跟踪，并在抛光满足时
间需求的情况下，对圆盘上的工件进行抓取，从而能够替代人工的方式，并且能够满足半导体工件的抛光需求。
45.在一些实施例中，判断该工件位中存在半导体工件是通过如下步骤实现的：获取所述图像数据；
46.将所述图像数据与预设图像数据进行匹配；
47.在匹配成功的情况下，判断该工件位中存在半导体工件。
48.作为一种具体的示例，可以将获取到的至少部分的工件位的图像数据，然后将该图像数据与预设图像数据，其中预设图像数据可以是在工件位内存在半导体工件的情况下拍摄的。具体的对比方式可以是设置一基准点或基准边，然后将获取的图像数据进行旋转，和/或，缩放，从而判断获取的图像数据是否与预设图像数据重叠或者部分重叠。若判断该工件位不存在半导体工件，则等待获取下一个工件位的图像数据再进行判断。若能够匹配或者部分匹配，则确定该工件位中存在半导体工件。
49.在一些实施例中，将所述第一坐标作为跟踪插补位，控制机械手移动至基于所述第一坐标包括：
50.确定机械手在基准坐标系下的第二坐标；
51.确定所述第二坐标与所述第一坐标之间的第一坐标偏差；
52.基于所述第一坐标偏差，控制所述机械手移动至所述第一坐标，并记录所述机械手移动至所述第一坐标的时间偏差。
53.如图1所示，抓取机器人4上通过6轴关节设置机械手，该机械手用于对半导体工件进行抓取。而机械手的坐标可以通过机器人控制系统1获取的，基于此可以确定第二坐标与第一坐标之间的第一坐标偏差。进一步控制控制所述机械手移动至所述第一坐标，并记录所述机械手移动至所述第一坐标的时间偏差。也即本公开的方法在圆盘转动过程中，先控制机械手移动至第一坐标。如图3所示，由于圆盘一直转动，移动至第一坐标p2后，圆盘运行了相应时间(p1位置)，因此是无法完成工件抓取的，本公开中进一步记录机械手移动至第一坐标的时间偏差，并对半导体工件进行跟踪。
54.在一些实施例中，基于所述跟踪插补位、所述第一坐标以及所述圆盘的转动信息控制机械手对该工件位进行跟踪包括：
55.基于所述第一坐标、所述圆盘的转动信息以及所述时间偏差确定圆盘转动后的第三坐标。在一些实施例中，所述圆盘的转动信息是基于所述圆盘的编码器信息来获得的。也即对应于不同的半导体工件的抛光可以采用对应的圆盘转速，并且圆盘的转动信息可以基于圆盘的编码器信息来获得。
56.确定所述第三坐标与所述第一坐标之间的第二坐标偏差。
57.基于所述第二坐标偏差控制机械手对该工件位进行跟踪。
58.具体的，在抓取过程中，圆盘一直带动工件转动，位置随时都在发生变化，本公开中基于第二坐标偏差控制机械手对该工件位进行跟踪，从而机械手的抓取位置可以与工件位进行逼近。例如可以基于圆盘的转动信息进行位置关系拟合，确定未来各个时刻半导体工件在基准坐标系下的位置信息，然后控制机械手对该工件位进行跟踪。本公开中通过跟踪，可以保持机械手处于一个随时可抓取的状态，从而在抛光时间满足需求后，将半导体工件抓出。在进行化学抛光的过程中，需要严格控制抛光时间，抛光的时间不能太短，太短达
不到要求，而抛光时间不宜过长，过长会过抛，造成材料损失。本公开的方法可以在抛光的过程中，对存在半导体工件的工件位进行跟踪，并在在抛光时间满足需求的情况下，控制机械手进行抓取，从而同时达到抓取半导体工件以及控制抛光时间的效果。
59.本公开还提出一种机器人控制系统，应用于在旋转圆盘抓取工件，所述圆盘的上分布有多个工件位，所述工件位用于容纳待抛光的半导体工件，所述机器人控制系统包括处理器，其被配置为：从所述圆盘的识别区域获取图像数据，其中所述识别区域至少能够完整覆盖一个工件位；在基于所获取的图像数据判断该工件位中存在半导体工件的情况下，基于所述图像数据将该工件位转换至基准坐标系下的第一坐标；将所述第一坐标作为跟踪插补位，控制机械手移动至基于所述第一坐标；基于所述跟踪插补位、所述第一坐标以及所述圆盘的转动信息控制机械手对该工件位进行跟踪；在抛光时间满足需求的情况下，从所述圆盘的抓取区域抓取该半导体工件，其中所述抓取区域与所述识别区域不重叠。
60.在一些实施例中，所述处理器还被配置为：
61.确定机械手在基准坐标系下的第二坐标；
62.确定所述第二坐标与所述第一坐标之间的第一坐标偏差；
63.基于所述第一坐标偏差，控制所述机械手移动至所述第一坐标，并记录所述机械手移动至所述第一坐标的时间偏差。
64.在一些实施例中，所述处理器还被配置为：
65.基于所述第一坐标、所述圆盘的转动信息以及所述时间偏差确定圆盘转动后的第三坐标；
66.确定所述第三坐标与所述第一坐标之间的第二坐标偏差；
67.基于所述第二坐标偏差控制机械手对该工件位进行跟踪。
68.本公开还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现本公开各实施例所述的圆盘传送的半导体工件抓取方法的步骤。
69.需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
70.上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
71.通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如rom/ram、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
72.上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多
形式，这些均属于本发明的保护之内。