[发明专利]安全传输硅片的机械手及方法

说明书

本发明提供了一种安全传输硅片的机械手及方法，通过在机械手片叉上设置图像传感器，利用图像传感器获取硅片边缘位置数据，再通过判断器计算出硅片的识别中心位置，然后计算出识别中心位置超出片叉中心的超出范围，并且判断该超出范围是否在片叉中心的安全范围之内，若为否，则报警，并且根据该超出范围调整片叉位置，使片叉中心和硅片中心精确对准；进一步地，还可以获取支撑部件的位置数据，按照上述相同原理，来判断支撑部件的识别中心和硅片理论中心的超出范围，并且判断该超出范围是否在硅片理论中心的安全范围之内，若为否，则报警，并且调整片叉位置，使支撑部件中心和硅片中心精确对准，确保硅片传输过程中的安全性。

技术领域

本发明涉及半导体加工设备技术领域，具体涉及一种用于安全传输硅片的机械手及安全传输硅片的方法。

背景技术

硅片的安全存取和运输是集成电路大生产线一个非常重要的技术指标；在生产过程中通常要求运输设备自身导致的硅片破片率应小于十万分之一。作为批量式硅片热处理系统，相对于单片式工艺系统，每个生产工艺所需的硅片传输、硅片放置和取片次数更多，因而对硅片传输、硅片放置和取片的安全性和可靠性要求更高。

目前，机械手被广泛应用于半导体集成电路制造技术领域中，机械手是硅片传输系统中的重要设备，用于存取和运输工艺处理前和工艺处理后的硅片，其能够接受指令，精确地定位到三维或二维空间上的某一点进行取放硅片，既可对单枚硅片进行取放作业，也可对多枚硅片进行取放作业。

目前，批量式硅片热处理系统的硅片传取环节的位置参数一般采用离线示教的方式获取并存储在控制器中，同时按周期进行检测和校准。机械手根据存储的离线示教的数据对承载机构上放置的硅片进行取放操作。当机械手在对硅片进行取放作业时，硅片承载机构由于环境温度变化、负载变化以及机械结构变形等因素的影响，机械手按离线存储的位置坐标取放承载机构上的硅片时，存在产生碰撞导致硅片或设备受损的风险，造成不可弥补的损失。同时，由于硅片在热处理过程中产生的受热变形等情况也会使硅片的实际分布状态与离线示教位置参数有不同，使得机械手取放硅片的运动处于非安全状态，

请参阅图1，图1为现有技术中机械手在硅片传输、硅片放置和取片时的位置结构示意图。如图所示，当硅片2在支撑部件3上处于倾斜等异常状态时，机械手1在自动存取硅片2的运动处于非安全工作状态，非常容易造成硅片2及设备(包括机械手1)的损伤。在机械手1完成硅片放置后或准备取片前，需对支撑部件3上硅片组中的硅片2分布状态进行准确的位姿识别，同时对识别出的各种异常状态提供准确应对措施，以实现安全取放片。

因此，在取放片过程中对硅片的位姿进行识别是十分重要的。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在提供了一种具有图像传感器的机械手片叉，利用图像传感器来使片叉对硅片准确定位。

为了达到上述目的，本发明提供了安全传输硅片的机械手，安装于半导体设备中，半导体设备还包括用于放置多层硅片的所述硅片承载装置和控制所述机械手进行各种动作的控制装置，所述硅片承载装置具有用于承载硅片的支撑部件，所述机械手用于取放片将所述硅片承载装置的硅片或将硅片放置于所述硅片承载装置中；所述机械手具有用于承载硅片的片叉，所述控制装置具有判断器，所述片叉上具有图像传感器；

所述片叉在接触硅片时，所述图像传感器位于所述片叉上且与所述硅片边缘所接触的位置，用于识别并获取所述硅片边缘的位置数据；并且把所识别的所述硅片边缘位置数据发送给所述判断器；

所述判断器根据所述硅片边缘位置数据计算出硅片的识别中心位置，并且设定硅片的理论中心位置的安全范围，根据所述硅片的识别中心位置与所设定的硅片的理论中心位置计算出所述硅片的识别中心位置超出所述硅片的理论中心位置的超出范围，然后判断该超出范围是否在所述安全范围之内；若为否，所述判断器发出警报。