一种基板的传输方法及系统与流程

1.本发明涉及基板传输技术领域，尤其涉及一种基板的传输方法及系统。


背景技术：

2.光刻设备中，机械手设于工作台与板库之间，用于将玻璃基板由板库取出，再转移至工作台上；玻璃基板只有准确到达工作台上的目标位置，才能确保后续生产有序进行。由于机械手的传输路径是特定的，但受制于在板库中放置位置的不确定性，玻璃基板最终到达工作台上的位置与目标位置存在偏差，这里所说的偏差既包括了玻璃基板沿水平方向移动造成的线性偏移，也包括了玻璃基板在水平面内发生旋转造成的偏转。
3.现有技术是通过在板库与工作台之间设置预对准工位，在玻璃基板传输至工作台之前，先放到预对准工位对玻璃基板进行预对准，调整其偏差。但是预对准工位的设置增加了设备成本，过多地占用了光刻设备的空间；同时，增加预对准工序也会降低传输效率。
4.因此，急需提供一种基板的传输方法及系统。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基板的传输方法及系统，无需设置预对准工位，也能够精确调整基板的偏差，保证其在工作台上的放置位置准确，节约了设备成本，提高了传输效率。
6.为实现上述目的，提供以下技术方案：
7.一种基板的传输方法，用于实现基板由板库到工作台的传输，所述传输方法包括如下步骤：
8.s101：机械手沿y轴方向伸入板库，到达第一取板位置；
9.s102：获取基板与x轴平行的边缘的图像信息，计算得到基板在y轴方向上的第一偏移量，以及绕z轴的旋转方向rz上的第一偏转量；获取基板与y轴平行的边缘的位置信息，计算得到基板在x轴方向上的第二偏移量；x轴、y轴和z轴两两垂直；
10.s103：补偿基板在rz方向上的第一偏转量、在x轴方向上的第二偏移量以及在y轴方向上的第一偏移量；
11.s104：机械手将基板传输于工作台的第一目标位置。
12.作为上述传输方法一种可选的方案，所述传输方法还用于实现基板由工作台到板库的传输，具体包括以下步骤：
13.s201：机械手到达工作台处的第二取板位置；
14.s202：获取基板与x轴平行的边缘的图像信息，计算得到基板在y轴方向上的第三偏移量，以及绕z轴的旋转方向rz上的第二偏转量；获取基板与y轴平行的边缘的位置信息，计算得到基板在x轴方向上的第四偏移量；
15.s203：机械手将基板放回板库之前，补偿基板在rz方向上的第二偏转量和在x轴方向上的第四偏移量；
16.s204：机械手沿y轴方向进入板库，并补偿基板在y轴方向上的第三偏移量；
17.s205：机械手将基板传输于板库的第二目标位置。
18.作为上述传输方法一种可选的方案，机械手的输出端具有沿x轴方向移动的自由度、沿z轴方向的升降自由度、沿θ方向的旋转自由度和沿r轴方向移动的自由度，r轴方向为以机械手的旋转中心为圆心的径向；在进行补偿时，先进行基板在rz方向上的偏转补偿，再进行在x轴方向以及y轴方向上的偏移补偿。
19.作为上述传输方法一种可选的方案，基板与y轴平行的边缘的位置信息通过以下方式获取：
20.获取基板与y轴平行的边缘的图像信息；或
21.通过检测机构获取基板与y轴平行的边缘与检测机构在x轴方向上的间距。
22.一种用于实现上述任一所述的传输方法的传输系统，包括：
23.机械手，用于与基板接合；
24.第一检测机构，用于获取所述基板与x轴平行的边缘的图像信息；
25.第二检测机构，用于获取基板与y轴平行的边缘的位置信息；
26.控制单元，所述机械手、所述第一检测机构和所述第二检测机构均与所述控制单元电连接，所述控制单元用于控制所述第一检测机构和所述第二检测机构进行检测，并根据所检测到的信息控制所述机械手的动作。
27.作为上述传输系统一种可选的方案，所述第一检测机构包括至少两个图像传感器；
28.所述第二检测机构为测距传感器，以检测所述第二检测机构与所述基板的与y轴平行的边缘在x轴方向上的间距；或，所述第二检测机构为图像传感器，以获取所述基板的与y轴平行的边缘的图像信息。
29.作为上述传输系统一种可选的方案，所述第一检测机构设于所述机械手的输出端，所述第二检测机构设于工作台或板库上。
30.作为上述传输系统一种可选的方案，所述第一检测机构和所述第二检测机构均设于工作台上。
31.作为上述传输系统一种可选的方案，所述机械手的输出端设置板叉，所述板叉用于与所述基板接合；所述第一检测机构设于所述板叉上。
32.作为上述传输系统一种可选的方案，所述板叉间隔设置有两个；每个所述板叉上均设置一个所述图像传感器。
33.与现有技术相比，本发明的有益效果：
34.1)本发明所提供的传输方法，无需单独设置预对准工序进行基板的偏移调节，而是直接采用机械手对基板的偏差进行补偿，确保能够将基板放置在工作台的目标位置，有助于提高传输效率。
35.2)本发明所提供的传输系统，无需在板库与工作台之间设置预对准工位，也能实现基板偏移的补偿调节，使基板最终能够传输至工作台上的目标位置；省略预对准工位能够显著降低传输系统的设备成本，减少空间占用，使整个传输系统的结构更加紧凑。
附图说明
36.图1为本发明实施例中一种基板的传输系统的结构示意图；
37.图2为本发明实施例中的传输方法用于传输基片至工作台时的流程图；
38.图3为本发明实施例中机械手在第一取板位置时的示意图；
39.图4为本发明实施例中机械手传输基板至一种工作台后的示意图；
40.图5为本发明实施例中机械手传输基板至另一种工作台后的示意图；
41.图6为本发明实施例中的传输方法用于传输基片至板库时的流程图；
42.图7为本发明实施例中机械手在第二取板位置时的示意图；
43.图8为本发明实施例中机械手将基板由工作台取下后的示意图；
44.图9为本发明实施例中机械手将基板放入板库的示意图；
45.图10为本发明实施例中机械手在板库内进行rz方向补偿的示意图；
46.图11为本发明实施例中机械手进行rz补偿后回复至第一取板位置的示意图；
47.图12为本发明实施例中第一检测机构和第二检测机构在工作台处进行检测的示意图。
48.附图标记：
49.101、机械手；1011、板叉；102、板库；103、整机框架；104、工作台；
50.201、基板；301、第一检测机构；302、第二检测机构。
具体实施方式
51.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
52.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
53.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
54.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
55.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语
在本发明中的具体含义。
56.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
57.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
58.参考图1，本实施例在于提供一种基板的传输系统，该传输系统包括机械手101、第一检测机构301、第二检测机构302和控制单元；其中，机械手101用于与基板201接合，进而带动基板201在工作台104与板库102之间转移；第一检测机构301用于获取基板201与x轴平行的边缘的图像信息，第二检测机构302用于获取基板201与y轴平行的边缘的位置信息；机械手101、第一检测机构301和第二检测机构302均与控制单元电连接，控制单元用于控制第一检测机构301和第二检测机构302进行检测，并根据所检测到的信息控制机械手101的动作。其中，x轴和y轴在水平面内相互垂直。
59.参考图2，本实施例还在于提供一种基板的传输方法，该传输方法用于实现基板201由板库102到工作台104的传输，具体包括如下步骤：
60.s101：机械手101沿y轴方向伸入板库102，到达第一取板位置；
61.s102：获取基板201与x轴平行的边缘的图像信息，计算得到基板201在y轴方向上的第一偏移量，以及绕z轴的旋转方向rz上的第一偏转量；获取基板201与y轴平行的边缘的位置信息，计算得到基板201在x轴方向上的第二偏移量；x轴、y轴和z轴两两垂直；
62.s103：补偿基板201在rz方向上的第一偏转量、在x轴方向上的第二偏移量以及在y轴方向上的第一偏移量；
63.s104：机械手101将基板201传输于工作台104的第一目标位置。
64.基板201正常传输时，机械手101的传输路径是预先规划好的，即机械手101在进入板库102取件时，其在板库102中的第一取板位置也就是标定好的，在理想情况下，基板201在板库102中的放置位置准确，机械手101接合基板201后，基板201是位于机械手101的理论位置上的，然后机械手101带动基板201一同按照规划的传输路径运行至工作台104处，此时释放基板201，基板201能够交接于工作台104的第一目标位置，顺利完成加工。但是由于板库102中的基板201放置时存在偏差，如果还是按照设定的路径进行传输的话，基板201将无法准确到达工作台104的第一目标位置，影响后续加工，因此需要按照本实施例所提供的传输方法，利用机械手101在传输过程中进行调节，补偿基板201原始放置板库102时所存在的偏差。同时，由于基板201一般为规则的矩形结构，其水平存放于板库102中，因此在发生偏移和偏转时，其与x轴平行的边缘和与y轴平行的边缘会发生位置的改变，需要进行相关的检测，以最终获得每个方向上的偏差，进而为机械手101在后续传输时进行补偿时提供参考。考虑到基板201加工对基板201在工作台104上的放置位置精度有较高要求，而基板201有时发生的偏转是微小的，可能人工肉眼察觉不到的，所以上述通过对基板201的边缘进行
图像信息或位置信息的获取，而不是对整个基板201进行拍照，有利于提高偏差获取的精准性，也就有利于后续基板201的精准传输。
65.具体地，参考图3，控制单元接收第一检测机构301所检测的图像信息，并与基板201接合于机械手101理论位置时的图像信息相比，进而得以计算得到基板201在y轴方向上的偏移量，以及绕z轴的旋转方向rz上的偏转量。而对于基板201与y轴平行的边缘的位置信息则通过以下两种方式的任意一种获取：第一种，参考图4，通过第二检测机构302获取基板201与y轴平行的边缘与检测机构在x轴方向上的间距x2，控制单元将其与基板201接合于机械手101理论位置时第二检测机构302与基板201之间的理论间距x1进行对比，进而获得基板201在x轴方向上的偏移量；第二种，参考图5，通过第二检测机构302获取基板201与y轴平行的边缘的图像信息，控制单元将其与基板201接合于机械手101理论位置时的图像信息进行对比，同样能够获取在x轴方向上的偏移量。控制单元通过计算得到机械手101在相应方向上应进行的补偿量，并控制机械手101动作实现对基板201各偏差的补偿，最终带动基板201到达目标位置，机械手101释放基板201，基板201交接于该目标位置。
66.本发明所提供的传输方法，无需单独设置预对准工序进行基板201的调节，而是直接采用机械手101对基板201的偏差进行补偿，确保能够将基板201放置在工作台104的第一目标位置，有助于提高传输效率。同时，本发明所提供的传输系统无需在板库102与工作台104之间设置预对准工位，也能实现基板201的调整，使基板201最终能够传输至工作台104上的第一目标位置；省略预对准工位能够显著降低传输系统的设备成本，减少空间占用，使整个传输系统的结构更加紧凑。
67.本实施例中，工作台104设为曝光台，基板201选用玻璃基板；工作台104用于承载玻璃基板，在与机械手101完成交接后，将玻璃基板移动到曝光工位完成曝光。进一步地，板库102并排设置有两个，分别为第一板库和第二板库；其中第一板库用于储存待曝光的玻璃基板，第二板库用于储存曝光完成的玻璃基板；具体实施时，机械手101将第一板库中的玻璃基板传输到工作台104，并将曝光完成的玻璃基板取回放置于第二板库中。当然，具体实施时，板库102的具体数量并不做限制，曝光完成的玻璃基板也可以放回至原来的板库102中。当然，具体实施时，工作台104对应的生产工序以及基板201的类型并不做具体限制，本实施例只提供一个具体的使用场景。
68.本实施例提供的传输系统还能够用于基板201由工作台104到板库102的传输，即机械手101按照预定传输路径由工作台104取件，再传输基片201至板库102中。但是基板201在工作台104上曝光时，可能会发生位置的变化，即发生偏移及偏转，如果偏移或偏转较大，那么机械手101在将基板201传输到板库102时，基板201可能会与板库102侧壁发生碰撞，造成基板201破碎。因此，参考图6，上述传输方法还能够用于基板201由工作台104到板库102的传输，具体包括以下步骤：
69.s201：机械手101到达工作台104处的第二取板位置(参考图7)；
70.s202：获取基板201与x轴平行的边缘的图像信息，计算得到基板201在y轴方向上的第三偏移量，以及绕z轴的旋转方向rz上的第二偏转量；获取基板201与y轴平行的边缘的位置信息，计算得到基板201在x轴方向上的第四偏移量；
71.s203：机械手101将基板201放回板库102之前，补偿基板201在rz方向上的第二偏转量和在x轴方向上的第四偏移量(参考图8)；
72.s204：机械手101沿y轴方向进入板库102，并补偿基板201在y轴方向上的第三偏移量(参考图9)；
73.s205：机械手101将基板201传输于板库102的第二目标位置。
74.上述的传输方法中，获得基板201在各个方向上的偏移量或者偏转量后，需先进行在rz方向上和在x轴方向上的补偿，确保基板201在进入板库102时是不存在在rz方向和x轴方向上的偏移的，进而才能不与板库102的侧壁碰撞、顺利进入板库102；由于机械手101是沿y轴方向进入板库102的，因此在y轴方向上的补偿在进入板库102的时候进行即可。
75.参考图1，传输系统还包括整机框架103，机械手101坐落于整机框架103上；工作台104和板库102分别位于整机框架103沿y轴方向的两侧，方便机械手101进行传输操作。可选地，坐落于整机框架103上的机械手101整体具有沿x轴方向移动的自由度，以使机械手101能够在不同的板库102之间、以及板库102与工作台104之间移动；进一步地，机械手101的输出端具有沿z轴方向的升降自由度，以使机械手101在垂向做升降运动与不同高度的基板201接合，以及将补偿调节后的基板201交接于工作台104或者板库102中；机械手101的输出端还具有沿θ方向的旋转自由度和沿r轴方向移动的自由度，r轴方向为以机械手101的旋转中心为圆心的径向，若机械手101按照预定传输路径传输，那么在第一取板位置和第二取板位置处，机械手101的r轴方向与y轴方向相重合。机械手101的输出端可以通过机械手101在整机框架103的x轴方向上的移动实现x轴方向的偏移补偿；通过在r轴方向的伸缩实现y轴方向的偏移补偿；在进行rz方向的偏转补偿时，则需要通过沿x轴方向、r轴方向的移动和绕θ方向旋转共同实现。由于rz方向的偏转补偿需要机械手101在x轴方向和r轴方向进行配合调节，因此每次的补偿调节均是先进行rz方向的偏转补偿，即先将基板201摆正后，再进行x轴方向以及y轴方向的偏移补偿。
76.进一步地，第一检测机构301为图像传感器；图像传感器能够获取基板201与x轴平行的边缘的图像信息，进而获取基板201在y轴方向及rz方向的偏移；本实施例中，参考图1，图像传感器间隔设置有两个，基板201的边缘基本都是直线结构，由于两点确定一条直线，两个图像传感器能够获取直线结构在两个不同位置处的图像，进而准确获取该直线边缘的位置状态，保证了偏移量的准确检测。当然，在具体实施时，根据检测需要，图像传感器可以设置三个或者更多，只要能够准确获得基板201的偏移状态即可。
77.仍然参考图1，机械手101的输出端设置板叉1011，板叉1011作为机械手101的一部分，既能够跟随机械手101一同完成空间位置的转换，还方便伸入板库102中与片状的基板201接合。具体地，板叉1011为条状结构，通过插设至基板201的上方或者下方来与基板201完成接合，以不妨碍检测机构对基板201的边缘的检测。可选地，参考图3，第一检测机构301设于板叉1011上，由于板叉1011的第一取板位置固定，因此板叉1011伸入后，能够根据其上的图像传感器获得板库102内基板201的实时图像信息，也方便与基板201接合于机械手101上的理论位置进行参照对比。更进一步地，板叉1011间隔设置有两个，两个板叉1011同时接合基板201，能够实现基板201的稳固转移。更进一步地，对于设置两个图像传感器的第一检测机构301来说，两个图像传感器可以分别设于两个板叉1011上。
78.可选地，第一检测机构301设于板叉1011、第二检测机构302设于工作台104上，则在步骤s101之后存在两种传输情况：
79.第一种：机械手101先与基板201接合，并按照预定传输路径转移至工作台104，在
传输过程中，第一检测机构301的检测过程可以随时进行，既可以在到达第一取板位置时进行，也可以在与基板201接合后进行，或者在转移过程中以及转移至工作台104后进行；在机械手101将基板201传输至工作台104上后，第二检测机构302再进行检测。其中，在rz方向和y轴方向的补偿可以在机械手101到达工作台104之前，也可以在到达工作台104第二检测机构302完成检测后进行。
80.第二种：参考图10，机械手101进入板库102后，机械手101先不与基板201接合，而是第一检测机构301进行检测并根据检测结果，机械手101单独进行rz方向补偿，能够保证接合基板201后基板201相对于板叉1011不存在rz方向的偏转；参考图11，然后再进行基板201的接合，机械手101带动基板201回到第一取板位置，并按照预定传输路径进行基板201传输，在后续传输过程中再进行x轴方向和y轴方向的补偿调节；或者，在机械手101单独进行rz轴补偿后，再单独进行y轴方向上的补偿，然后再与基板201接合，机械手101再回到第一取板位置，并按照预定传输路径进行基板201传输，这样后续仅需要进行x轴方向的补偿调节即可。
81.当然，在一些其他的实施例中，参考图12，第一检测机构301还可以设于工作台104处，此时与上述第一种情况类似，但是只有在机械手101将基板201按照预定传输路径转移至工作台104处时，才能利用在工作台104处的第一检测机构301完成基板201所有偏移状态的获取，且基板201的补偿均在工作台104处由板叉1011带着一起进行。
82.参考图4，本实施例中，第二检测机构302为测距传感器。对于第二检测机构302来说，可选地，第二检测机构302设于板库102上，此时第一检测机构301必然设置在板叉1011上，即基板201所有偏差的获取在板库102处全部完成；本实施例中，第二检测机构302设于工作台104处，即在工作台104处获取基板201在x轴方向上的偏移量，并由板叉1011带着基板201一起进行x轴方向上的补偿调节；本实施例只需在工作台104处设置一个测距传感器即可，而第二检测机构302设于板库102的情况需要在板库102每层都设置一个测距传感器，成本较高；同时由于机械手101在沿固定路径传输基板201时，存在x轴方向的移动误差，将测距传感器设置在工作台104上，则可以在补偿时有效减小这个误差。进一步地，参考图5，第二检测机构302也可以选用图像传感器，利用图像传感器获取基板201的与y轴平行的边缘的图像信息，与基板201接合于机械手101理论位置时的图像信息进行对比，同样能够获取在x轴方向上的偏移。
83.注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。