适用于LPCVD设备的全自动上下料系统和方法

本技术主要涉及lpcvd设备领域，尤其涉及一种适用于lpcvd设备的全自动上下料系统和方法。

背景技术：

1、低气压化学气相沉积(lpcvd)镀膜设备是半导体工艺的常见设备，该类设备在使用时通常需要人员将在放有晶圆的样片花篮放置在设备放样桨上，设备放样桨自动传输设备内部。该设备高达3.2米，人员需要爬扶梯或踏梯以完成上料的流程。在完成高温(可达1000℃)工艺后，放样桨传送回原位，人员须自行判断花篮温度足够低，或带上防护手套将换蓝取出以完成下料的流程。根据lpcvd工艺需求，在放置样片舟时，样片舟的两端需各放置一个装满晶圆的陪片舟，用以确保样片舟上晶圆镀膜的工艺稳定性，因而在取放样时需人工完成样片花篮及陪片花篮的取放。为了实现这样传统的操作方式，人工放样需对设备操作人员进行严格的操作培训，以减少人员误操作并确保人员的安全。因此，现有的lpcvd的样片花篮取放方式存在诸多缺陷，便捷性、安全性等均有待提高。

技术实现思路

1、本技术要解决的技术问题是提供一种适用于lpcvd设备的全自动上下料系统和方法，可以全自动执行花篮的取放操作，提高lpcvd设备的上下料效率和上下料安全性。

2、为解决上述技术问题，本技术提供了一种适用于lpcvd设备的全自动上下料系统，包括：机器人活动区和和独立于所述机器人活动区之外的操作区，其中，所述全自动上下料系统包括：lpcvd设备和与所述lpcvd设备邻接的lpcvd上下料区，所述lpcvd设备至少与所述机器人活动区邻接、所述lpcvd上下料区至少与所述操作区邻接；复合机器人，配置为在所述机器人活动区移动，所述复合机器人包括装载有花篮的随行工装、适于延伸的机械臂以及位于所述机械臂端部的夹持装置；其中，所述花篮包括待处理花篮和已处理花篮，所述待处理花篮适于放置待所述lpcvd设备处理的待处理样片，所述已处理花篮适于放置经所述lpcvd设备处理的已处理样片；所述复合机器人适于通过所述夹持装置夹取所述待处理花篮或所述已处理花篮，并通过所述机械臂将所述待处理花篮自所述随行工装转移至所述lpcvd设备、或将所述已处理花篮自所述lpcvd设备转移至所述随行工装；以及至少一个上料台，布置在所述操作区中，所述上料台包括一个或多个样片仓，每个所述样片仓适于存放所述待处理花篮或所述已处理花篮，且所述复合机器人适于响应于上下料指令，通过所述夹持装置将所述待处理花篮自所述样片仓转移至所述复合机器人的所述随行工装内、或将所述已处理花篮自所述随行工装转移至所述样片仓。

3、可选地，所述机械臂的臂长不小于1.7m以使所述花篮自所述随行工装移动至预设空间高度，所述预设空间高度的范围为50cm～220cm，且所述机械臂的重复定位精度不大于0.1mm。

4、可选地，所述随行工装配置为具有多个花篮工位，所述多个花篮工位具有统一的标准尺寸，其中，每个所述花篮的底部具有相同的形状和尺寸以适配所述具有统一的标准尺寸的所述花篮工位。

5、可选地，所述夹持装置包括温度传感器，所述温度传感器配置为感应待夹持的所述花篮的花篮温度，且所述夹持装置配置为当所述花篮温度低于高温阈值后再执行夹取和转移的操作。

6、可选地，所述夹持装置还包括摄像头，所述摄像头配置为获取待夹持的所述花篮的待夹持图像，所述全自动上下料系统配置为解析所述待夹持图像以获得解析结果，所述解析结果包括所述花篮的位置信息和/或所述花篮中的所述待处理样片或所述已处理样片的位姿信息，所述复合机器人配置为在所述位置信息和/或所述位姿信息满足待夹持条件时再执行夹取和转移的操作。

7、可选地，所述摄像头还配置为包括视觉识别系统，所述视觉识别系统用于解析所述待夹持图像并获得所述解析结果。

8、可选地，所述夹持装置还包括电机、相对的第一抓手和第二抓手，且所述花篮包括相对的第一夹持部和第二夹持部，所述第一抓手和所述第二抓手适于经所述电机控制分别自外侧靠近并接触所述第一夹持部和第二夹持部直至到达夹紧状态。

9、可选地，所述上料台至少包括一个主上料台，所述主上料台配置为具有控制系统，所述控制系统适于与所述lpcvd设备和所述复合机器人之间进行通讯，且所述控制系统配置为获取和存储每个所述样片仓的花篮存取信息以及向所述复合机器人提供所述上下料指令。

10、可选地，所述控制系统还配置为与上位机进行通讯以相互传递上下料信息，其中，所述控制系统配置为根据所述上下料信息和所述花篮存取信息在每次进行上料操作前分配空闲样片仓。

11、可选地，所述上料台包括至少一个所述主上料台以及至少一个从上料台，其中，所述控制系统在所述全自动上下料系统仅布置在所述主上料台中。

12、可选地，所述主上料台还配置为包括扫描设备，且每个所述花篮配置为具有识别码，其中，所述扫描设备适于扫描所述识别码以获取每个所述花篮的花篮信息。

13、可选地，还包括视觉识别报警系统，所述视觉识别报警系统配置为实时监测所述机器人活动区是否出现所述复合机器人之外的目标物，并在出现所述目标物时发出警报。

14、本技术的另一方面还提出了一种适用于lpcvd设备的全自动上下料方法，适用于本技术任一实施例的的全自动上下料系统，所述全自动上下料方法包括如下步骤：通过lpcvd设备向全自动上下料系统的控制系统发出允许上料信号和桨伸出到位信号；通过所述控制系统发出上料指令至复合机器人，并由所述复合机器人执行上料操作，所述上料操作包括通过夹持装置自上料台的样片仓夹取待处理花篮，通过机械臂将所述待处理花篮自所述样片仓转移至所述复合机器人上的随行工装内，并继续将所述待处理花篮转移至所述lpcvd设备；在所述lpcvd设备处理所述待处理花篮中的待处理样片后，通过所述lpcvd设备向所述控制系统发出加工结束信号和桨伸出到位信号；以及通过所述控制系统发出下料指令至所述复合机器人，并由所述复合机器人执行下料操作，所述下料操作包括通过所述夹持装置自所述lpcvd夹取已处理花篮，通过所述机械臂将所述已处理花篮自所述lpcvd设备转移至所述随行工装内，并继续将所述已处理花篮转移至所述样片仓。

15、可选地，方法还包括：当所述全自动上下料系统通过所述复合机器人执行所述上料操作时，由所述控制系统向所述lpcvd设备发出上料中信号；当所述lpcvd设备正在处理所述待处理花篮中的待处理样片时，由所述lpcvd设备向所述控制系统发出加工中信号；以及当所述全自动上下料系统通过所述复合机器人执行所述下料操作时，由所述控制系统向所述lpcvd设备发出下料中信号。

16、可选地，方法还包括在所述lpcvd设备开始处理所述待处理花篮中的待处理样片时之前，通过所述lpcvd设备等待接收人工确认指令信号，当所述lpcvd设备收到所述人工确认指令信号后，再开始处理所述待处理样片。

17、可选地，方法还包括当所述lpcvd设备完成处理所述待处理花篮中的待处理样片之后，延时预定时间后再向所述控制系统发出所述加工结束信号和所述桨伸出到位信号。

18、可选地，方法还包括提前通过预约系统获取设备使用信息，所述设备使用信息用于使所述全自动上下料系统准备所述上料指令。

19、与现有技术相比，本技术具有以下优点：本技术的适用于lpcvd设备的全自动上下料系统和方法，通过设计相互独立的机器人活动区和便于人员操作的操作区，将上下料过程中涉及高温和爬高作业等相关操作通过复合机器人实现，在保证上下料流程符合试验或制造要求的前提下，显著提高了lpcvd设备的上下料效率和上下料安全性。

技术特征：

1.一种适用于lpcvd设备的全自动上下料系统，其特征在于，包括：机器人活动区和和独立于所述机器人活动区之外的操作区，其中，所述全自动上下料系统包括：

2.如权利要求1所述的全自动上下料系统，其特征在于，所述机械臂的臂长不小于1.7m以使所述花篮自所述随行工装移动至预设空间高度，所述预设空间高度的范围为50cm～220cm，且所述机械臂的重复定位精度不大于0.1mm。

3.如权利要求1所述的全自动上下料系统，其特征在于，所述随行工装配置为具有多个花篮工位，所述多个花篮工位具有统一的标准尺寸，其中，每个所述花篮的底部具有相同的形状和尺寸以适配所述具有统一的标准尺寸的所述花篮工位。

4.如权利要求1所述的全自动上下料系统，其特征在于，所述夹持装置包括温度传感器，所述温度传感器配置为感应待夹持的所述花篮的花篮温度，且所述夹持装置配置为当所述花篮温度低于高温阈值后再执行夹取和转移的操作。

5.如权利要求4所述的全自动上下料系统，其特征在于，所述夹持装置还包括摄像头，所述摄像头配置为获取待夹持的所述花篮的待夹持图像，所述全自动上下料系统配置为解析所述待夹持图像以获得解析结果，所述解析结果包括所述花篮的位置信息和/或所述花篮中的所述待处理样片或所述已处理样片的位姿信息，所述复合机器人配置为在所述位置信息和/或所述位姿信息满足待夹持条件时再执行夹取和转移的操作。

6.如权利要求5所述的全自动上下料系统，其特征在于，所述摄像头还配置为包括视觉识别系统，所述视觉识别系统用于解析所述待夹持图像并获得所述解析结果。

7.如权利要求4～6任一项所述的全自动上下料系统，其特征在于，所述夹持装置还包括电机、相对的第一抓手和第二抓手，且所述花篮包括相对的第一夹持部和第二夹持部，所述第一抓手和所述第二抓手适于经所述电机控制分别自外侧靠近并接触所述第一夹持部和第二夹持部直至到达夹紧状态。

8.如权利要求1所述的全自动上下料系统，其特征在于，所述上料台至少包括一个主上料台，所述主上料台配置为具有控制系统，所述控制系统适于与所述lpcvd设备和所述复合机器人之间进行通讯，且所述控制系统配置为获取和存储每个所述样片仓的花篮存取信息以及向所述复合机器人提供所述上下料指令。

9.如权利要求8所述的全自动上下料系统，其特征在于，所述控制系统还配置为与上位机进行通讯以相互传递上下料信息，其中，所述控制系统配置为根据所述上下料信息和所述花篮存取信息在每次进行上料操作前分配空闲样片仓。

10.如权利要求8所述的全自动上下料系统，其特征在于，所述上料台包括至少一个所述主上料台以及至少一个从上料台，其中，所述控制系统在所述全自动上下料系统仅布置在所述主上料台中。

11.如权利要求8所述的全自动上下料系统，其特征在于，所述主上料台还配置为包括扫描设备，且每个所述花篮配置为具有识别码，其中，所述扫描设备适于扫描所述识别码以获取每个所述花篮的花篮信息。

12.如权利要求1所述的全自动上下料系统，其特征在于，还包括视觉识别报警系统，所述视觉识别报警系统配置为实时监测所述机器人活动区是否出现所述复合机器人之外的目标物，并在出现所述目标物时发出警报。

13.一种适用于lpcvd设备的全自动上下料方法，其特征在于，所述全自动上下料方法适用于如权利要求1～12任一项所述的全自动上下料系统，所述全自动上下料方法包括如下步骤：

14.如权利要求13所述的全自动上下料方法，其特征在于，还包括：

15.如权利要求13所述的全自动上下料方法，其特征在于，还包括在所述lpcvd设备开始处理所述待处理花篮中的待处理样片时之前，通过所述lpcvd设备等待接收人工确认指令信号，当所述lpcvd设备收到所述人工确认指令信号后，再开始处理所述待处理样片。

16.如权利要求13所述的全自动上下料方法，其特征在于，还包括当所述lpcvd设备完成处理所述待处理花篮中的待处理样片之后，延时预定时间后再向所述控制系统发出所述加工结束信号和所述桨伸出到位信号。

17.如权利要求13～16任一项所述的全自动上下料方法，其特征在于，还包括提前通过预约系统获取设备使用信息，所述设备使用信息用于使所述全自动上下料系统准备所述上料指令。

技术总结
本申请提供了一种适用于LPCVD设备的全自动上下料系统和方法。全自动上下料系统包括机器人活动区和和独立于机器人活动区之外的操作区，其中具有LPCVD设备和与LPCVD设备邻接的LPCVD上下料区、复合机器人和上料台，其中，复合机器人，配置为在机器人活动区移动，复合机器人包括装载有花篮的随行工装、适于延伸的机械臂以及位于机械臂端部的夹持装置；上料台包括一个或多个样片仓，每个样片仓适于存放待处理花篮或已处理花篮，且复合机器人适于响应于上下料指令，通过夹持装置将待处理花篮自样片仓转移至复合机器人的随行工装内、或将已处理花篮自随行工装转移至样片仓。本申请可以全自动执行花篮的取放操作，提高LPCVD设备的上下料效率和上下料安全性。

技术研发人员：曾祥军,熊威,徐巍
受保护的技术使用者：香港科技大学（广州）
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23