安全傳輸硅片的機械手及方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及半導體加工設備技術領域，具體涉及一種用于安全傳輸硅片的機械手 及安全傳輸娃片的方法。
【背景技術】
[0002] 硅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硅片破片率應小于十萬分之一。作為批量式硅片熱處理 系統，相對于單片式工藝系統，每個生產工藝所需的硅片傳輸、硅片放置和取片次數更多， 因而對硅片傳輸、硅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，機械手是硅片傳輸 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硅片，其能夠接受指令，精 確地定位到三維或二維空間上的某一點進行取放硅片，既可對單枚硅片進行取放作業，也 可對多枚硅片進行取放作業。
[0004] 目前，批量式硅片熱處理系統的硅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硅片進行取放操作。當機械手在對硅片進行取放作業時，硅片承載 機構由于環境溫度變化、負載變化以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硅片時，存在產生碰撞導致硅片或設備受損的風險，造成不可 彌補的損失。同時，由于硅片在熱處理過程中產生的受熱變形等情況也會使硅片的實際分 布狀態與離線示教位置參數有不同，使得機械手取放硅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硅片傳輸、硅片放置和取片時的位置結構 示意圖。如圖所示，當硅片2在支撐部件3上處于傾斜等異常狀態時，機械手1在自動存取硅 片2的運動處于非安全工作狀態，非常容易造成硅片2及設備(包括機械手1)的損傷。在機械 手1完成硅片放置后或準備取片前，需對支撐部件3上硅片組中的硅片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，以實現安全取放片。
[0006] 因此，在取放片過程中對硅片的位姿進行識別是十分重要的。

【發明內容】

[0007] 為了克服以上問題，本發明旨在提供了一種具有圖像傳感器的機械手片叉，利用 圖像傳感器來使片叉對硅片準確定位。
[0008]為了達到上述目的，本發明提供了安全傳輸硅片的機械手，安裝于半導體設備中， 半導體設備還包括用于放置多層硅片的所述硅片承載裝置和控制所述機械手進行各種動 作的控制裝置，所述硅片承載裝置具有用于承載硅片的支撐部件，所述機械手用于取放片 將所述硅片承載裝置的硅片或將硅片放置于所述硅片承載裝置中；所述機械手具有用于承 載硅片的片叉，所述控制裝置具有判斷器，所述片叉上具有圖像傳感器；
[0009]所述片叉在接觸硅片時，所述圖像傳感器位于所述片叉上且與所述硅片邊緣所接 觸的位置，用于識別并獲取所述硅片邊緣的位置數據;并且把所識別的所述硅片邊緣位置 數據發送給所述判斷器；
[0010] 所述判斷器根據所述硅片邊緣位置數據計算出硅片的識別中心位置，并且設定硅 片的理論中心位置的安全范圍，根據所述硅片的識別中心位置與所設定的硅片的理論中心 位置計算出所述硅片的識別中心位置超出所述硅片的理論中心位置的超出范圍，然后判斷 該超出范圍是否在所述安全范圍之內；若為否，所述判斷器發出警報。
[0011] 優選地，還包括:所述圖像傳感器識別并獲取支撐部件的位置數據;并且把所識別 的所述支撐部件的位置數據發送給所述判斷器;所述判斷器根據所述支撐部件的位置數據 計算出所述支撐部件的識別中心位置，并且設定所述硅片的理論中心位置的安全范圍，根 據所述支撐部件的識別中心位置與所設定的硅片的理論中心位置計算出所述支撐部件的 識別中心位置超出所述硅片的理論中心位置的超出范圍，然后判斷該超出范圍是否在所述 安全范圍之內；若為否，則所述判斷器報警根據該超出范圍來調整所述片叉的位置，使所述 硅片的中心和所述支撐部件的目標中心對準。
[0012] 優選地，所述片叉上的圖像傳感器獲取硅片的圖像，并將獲取的硅片的圖像傳送 給所述判斷器，所述判斷器從所述硅片的圖像中獲取硅片的邊緣位置數據;所述片叉上的 圖像傳感器對支撐部件進行圖像識別，并將獲取的所述支撐部件的圖像傳送給所述判斷 器，所述判斷器從所述支撐部件的圖像中獲取支撐部件的位置數據。
[0013] 優選地，所述片叉上的圖像傳感器為多個且不在同一條直線上。
[0014] 優選地，所述圖像傳感器通過所述硅片邊緣的缺口來識別所述硅片邊緣的位置。
[0015] 優選地，所述片叉上設置有凹槽或凸起，用于對所述片叉上表面的硅片進行定位。
[0016] 為了實現上述目的，本發明還提供了一種根據上述的安全傳輸硅片的機械手的安 全傳輸硅片的方法，包括：
[0017] 步驟01:在所述片叉到達待取硅片下方并且與之接觸時，所述片叉上的所述圖像 傳感器識別并獲取所述待取硅片邊緣的位置數據；
[0018] 步驟02:所述圖像傳感器把所識別的所述待取硅片邊緣位置數據發送給所述判斷 器；
[0019] 步驟03:所述判斷器根據所述硅片邊緣位置數據計算出硅片的識別中心位置； [0020]步驟04:根據所述硅片的識別中心位置與所設定的硅片的理論中心位置計算出所 述硅片的識別中心位置超出所述硅片的理論中心位置的超出范圍；
[0021] 步驟05:所述判斷器判斷該超出范圍是否在所述硅片的理論中心位置的安全范圍 之內；若為否，所述判斷器發出警報，并且執行所述步驟06;若為是，則執行所述步驟07;
[0022] 步驟06:根據所述超出范圍來調整所述片叉的位置，使所述硅片的識別中心和硅 片的理論中心對準；
[0023]步驟07:所述片叉繼續拾取所述待取硅片。
[0024] 優選地，所述安全傳輸硅片的方法還包括：
[0025] 步驟11:所述片叉攜帶著待放置硅片到達支撐部件上方時，所述傳感器識別并獲 取支撐部件的位置數據；
[0026] 步驟12:所述傳感器把所識別的所述支撐部件的位置數據發送給所述判斷器；
[0027] 步驟13:所述判斷器根據所述支撐部件的位置數據計算出所述支撐部件的識別中 心位置；
[0028]步驟14:根據所述支撐部件的識別中心位置與所設定的硅片的理論中心位置計算 出所述支撐部件的識別中心位置超出所述硅片的理論中心位置的超出范圍；
[0029]步驟15:所述判斷器判斷該超出范圍是否在所述硅片的理論中心位置的安全范圍 之內；若為否，所述判斷器發出警報，并且執行所述步驟16;若為是，則執行所述步驟17;
[0030] 步驟16:根據所述超出范圍來調整所述片叉的位置，使所述待放置硅片的中心和 所述支撐部件的中心對準；
[0031] 步驟17:所述片叉繼續放置所述待放置硅片。
[0032]優選地，所述步驟01中，所述片叉上的傳感器獲取硅片的圖像，并將獲取的硅片的 圖像傳送給所述判斷器，所述判斷器從所述硅片的圖像中獲取硅片的邊緣位置數據;所述 步驟11中，所述片叉上的傳感器對支撐部件進行圖像識別，并將獲取的所述支撐部件的圖 像傳送給所述判斷器，所述判斷器從所述支撐部件的圖像中獲取支撐部件的位置數據。
[0033] 優選地，所述片叉上設置有凹槽或凸起，所述步驟01中，在所述片叉到達待取硅片 下方并且與之接觸之后，且在所述片叉上的所述傳感器識別并獲取所述待取硅片邊緣的位 置數據之前，包括:采用所述片叉上的凹槽卡住所述待取硅片邊緣以對所述待取硅片進行 定位;或者采用所述片叉上的凸起與所述待取娃片邊緣接觸以對所述待取娃片進行定位。
[0034] 本發明的用于安全傳輸硅片的機械手及方法，通過在機械手片叉上設置傳感器， 利用傳感器獲取硅片邊緣位置數據，再通過判斷器計算出硅片的識別中心位置，然后計算 出識別中心位置超出片叉中心的超出范圍，并且判斷該超出范圍是否在片叉中心的安全范 圍之內，若為否，則報警，并且根據該超出范圍調整片叉位置，使片叉中心和硅片中心精確 對準;進一步地，還可以獲取支撐部件的位置數據，按照上述相同原理，來判斷支撐部件的 識別中心和硅片理論中心的超出范圍，并且判斷該超出范圍是否在硅片理論中心的安全范 圍之內，若為否，則報警，并且調整片叉位置，使支撐部件中心和硅片中心精確對準，確保硅 片傳輸過程中的安全性，避免在娃片傳輸過程中產生碰撞而損壞娃片或設備。
【附圖說明】
[0035] 圖1為現有技術中機械手在硅片傳輸、硅片放置和放片時的位置示意圖
[0036] 圖2為本發明的一個較佳實施例的半導體設備的硅片承載裝置的結構示意圖
[0037] 圖3為本發明的一個較佳實施例的硅片傳輸、取片或放片過程中機械手的片叉和 硅片的相對位置關系透視示意圖
[0038] 圖4為本發明的一個較佳實施例的機械手的片叉、硅片和支撐部件的相對位置關 系俯視不意圖
[0039] 圖5為本發明的一個較佳實