硅片承載裝置中硅片的安全放置方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及半導體加工設備技術領域，具體設及一種半導體設備的娃片承載裝置 中娃片的安全放置方法。
【背景技術】
[0002] 娃片的安全存取和運輸是集成電路大生產線一個非常重要的技術指標;在生產過 程中通常要求運輸設備自身導致的娃片破片率應小于十萬分之一。作為批量式娃片熱處理 系統，相對于單片式工藝系統，每個生產工藝所需的娃片傳輸、娃片放置和取片次數更多， 因而對娃片傳輸、娃片放置和取片的安全性和可靠性要求更高。
[0003] 目前，機械手被廣泛應用于半導體集成電路制造技術領域中，機械手是娃片傳輸 系統中的重要設備，用于存取和運輸工藝處理前和工藝處理后的娃片，其能夠接受指令，精 確地定位到Ξ維或二維空間上的某一點進行取放娃片，既可對單枚娃片進行取放作業，也 可對多枚娃片進行取放作業。
[0004] 目前，批量式娃片熱處理系統的娃片傳取環節的位置參數一般采用離線示教的方 式獲取并存儲在控制器中，同時按周期進行檢測和校準。機械手根據存儲的離線示教的數 據對承載機構上放置的娃片進行取放操作。當機械手在對娃片進行取放作業時，娃片承載 機構由于環境溫度變化、負載變化W及機械結構變形等因素的影響，機械手按離線存儲的 位置坐標取放承載機構上的娃片時，存在產生碰撞導致娃片或設備受損的風險，造成不可 彌補的損失。同時，由于娃片在熱處理過程中產生的受熱變形等情況也會使娃片的實際分 布狀態與離線示教位置參數有不同，使得機械手取放娃片的運動處于非安全狀態，
[0005] 請參閱圖1，圖1為現有技術中機械手在娃片傳輸、娃片放置和取片時的位置結構 示意圖。如圖所示，當娃片2在支撐部件3上處于傾斜等異常狀態時，機械手1在自動存取娃 片2的運動處于非安全工作狀態，非常容易造成娃片2及設備(包括機械手1)的損傷。
[0006] 因此，在機械手1完成娃片放置后或準備取片前，需對支撐部件3上娃片組中的娃 片2分布狀態進行準確的位姿識別，同時對識別出的各種異常狀態提供準確應對措施，W實 現安全取放片。

【發明內容】

[0007] 為了克服W上問題，本發明旨在通過對娃片承載裝置中相對于機械手片叉上下位 置的娃片的分布安全狀態位姿的識別來進行娃片傳輸，從而快速準確的測量娃片在娃片承 載裝置中的狀態，診斷相對水平度分布結果，確保娃片的安全放置。
[000引為了達到上述目的，本發明提供了半導體設備的娃片承載裝置中娃片的安全放置 方法，所述半導體設備包括用于放置多層娃片的所述娃片承載裝置和用于拾取和運輸娃片 的機械手，所述娃片承載裝置具有支撐部件，所述機械手具有用于承載娃片的片叉，所述片 叉上下表面固定有不在同一條直線上的Ξ個或W上的傳感器組，所述傳感器組用于定義一 個或多個基準面;所述安全放置方法包括：
[0009] 步驟SOI:執行放片操作流程指令，設置放片理論示教數據；
[0010] 步驟S02:所述機械手運動至預放片安全位置，預放片安全位置上的機械手還未伸 入娃片承載裝置內區域；
[0011] 步驟S03:所述機械手攜帶待放置娃片運行至娃片承載裝置內的待放置娃片上方 的預向下放片位置；
[0012] 步驟S04:所述機械手的片叉按照理論示教數據把所述片叉上的待放置娃片放置 于預放片的支撐部件上；
[0013] 步驟S05:機械手未離開放置于支撐部件上的娃片，此時，采集最新的所述片叉上 表面的每個傳感器與所述步驟S04中放置于所述支撐部件上的娃片的距離測量值，并且根 據所述測量值計算放置于所述支撐部件上的娃片所在平面與所述機械手的片叉所在平面 的傾斜角；
[0014] 步驟S06:根據所述傾斜角來判斷放置于所述支撐部件上的娃片是否會產生滑動； 如果是，則執行步驟S07;如果不是，則執行步驟S08;
[0015] 步驟S07:所述機械手停止運動，并且報警等待處理；
[0016] 步驟S08:所述機械手運行至預退出放片位置，然后從所述預退出放片位置退出所 述娃片承載裝置區域至安全位置；
[0017] 步驟S09:判斷全部所述娃片是否放置完畢;如果是，則執行步驟S10;如果不是，貝U 執行步驟S02;
[0018] 步驟S10:停止所述放片過程的操作；其中，所述放片理論示教數據包括娃片的厚 度、相鄰娃片的間距、所述預退出放片位置上的機械手的片叉底部到所述片叉下方娃片上 表面的距離、所述預向下放片位置上的機械手的片叉頂部到片叉上方相鄰的支撐部件的距 離、W及所述預向下放片位置到預退出放片位置之間的距離。
[0019] 優選地，所述預退出放片位置上的片叉底部到該位置上的片叉下方相鄰娃片的距 離的安全極限值為下安全放片裕量，當所述預退出放片位置上的片叉下方相鄰娃片呈水平 放置時，且預退出放片位置上的片叉底部到該位置上的片叉下方相鄰娃片的距離大于下安 全放片裕量時，所述步驟S08中的機械手不會觸碰到所述預退出放片位置上的片叉下方相 鄰娃片。
[0020] 優選地，所述步驟S08中，所述機械手的片叉所在平面到所述預退出放片位置下方 相鄰娃片的最小距離極限值=相鄰娃片的間距-娃片的厚度-所述預退出放片位置到所述 預退出放片位置下方相鄰支撐部件的距離-設備允許的位置變化量，所述步驟S08具體包 括:所述機械手從從所述預退出放片位置向外退出所述娃片承載裝置區域的安全位置的運 動過程中，周期性連續采集所述片叉上表面的每個傳感器與放置于支撐部件上的娃片底部 的距離的測量值，并且求取運些測量值的最小值，將該最小值與所述的最小距離極限值相 比較，當該最小值大于或等于所述最小距離極限值時，所述機械手繼續向外退出所述娃片 承載裝置區域至安全位置;否則所述機械手停止運動，并且發出警報等待處理。
[0021 ] 優選地，所述步驟S05具體包括：
[0022] 步驟S051:所述機械手將待放置娃片放置于預放片的支撐部件之后，獲取最新的 所述片叉上表面的每個傳感器與放置于所述支撐部件的娃片的距離的測量值；
[0023] 步驟S052:W所述機械手的片叉所在平面為放片過程的X0Y平面，設定理論娃片的 外圓周分布方程為圓柱面方程，計算所述圓柱面方程，根據最新的所述測量值計算放置于 所述支撐部件上的娃片下表面的平面方程；
[0024] 步驟S053:計算放置于所述支撐部件上的娃片下表面的平面方程與所述圓柱面方 程的截交線方程；
[0025] 步驟S054:根據所述步驟S053中的所述截交線方程計算該截交線與所述放片過程 的所述X0Y平面的夾角，即放片過程中放置于所述支撐部件上的娃片的傾斜角。
[00%]優選地，所述步驟S06具體包括:設定娃片不會產生滑動的理論安全傾斜角闊值， 將所述步驟S054中的所述傾斜角與所述理論安全傾斜角闊值進行比較;當所述步驟S054中 的所述傾斜角小于或等于所述理論安全傾斜角闊值時，執行所述步驟S08;否則，執行所述 步驟S07。
[0027] 優選地，所述理論安全傾斜角闊值等于娃片的摩擦系數的反正切函數值。
[0028] 優選地，所述步驟S03中，在機械手達到所述預向下放片位置后，停止運動，對待放 置娃片是否在片叉上進行檢測；如果是，則執行步驟S04;如果不是，則機械手停止運動，并 且報警等待處理。
[0029] 優選地，所述預向下放片位置上的機械手的片叉頂部到所述片叉上方相鄰的支撐 部件的距離的安全極限值為上放片裕量，當所述片叉上待放置娃片與所述片叉上方相鄰的 支撐部件的距離小于所述上放片裕量時，所述步驟S03中的機械手不會觸碰到所述片叉上 方相鄰的支撐部件。
[0030] 優選地，所述娃片承載裝置包括內部裝載有娃片的片盒和裝載娃片進入反應腔室 的娃片支撐機構;所述半導體設備還具有承載所述片盒的片盒支撐機構。
[0031] 優選地，所述步驟S02中，所述預放片安全位置在所述娃片承載裝置的一側，且與 所述娃片承載裝置的距離大于2倍的相鄰娃片間距。
[0032] 本發明的半導體設備的娃片承載裝置中娃片的安全放置方法，通過示教數據設置 機械手的運動軌跡和位置，利用機械手片叉上的傳感器組來探測片叉和娃片之間的距離測 量值，根據距離測量值來計算判斷娃片所在平面與機械手的片叉所在平面的截交線方程并 據此計算出娃片相對于片叉的傾斜角，從而判斷娃片是否會產生滑動，確保娃片放置后不 產生滑動。因此，本發明實現了在放片過程中對娃片的位姿進行了判斷，從而避免機械手片 叉觸碰到娃片導致娃片受損