硅片承載裝置中硅片的安全放置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及半導(dǎo)體加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體設(shè)及一種半導(dǎo)體設(shè)備的娃片承載裝置 中娃片的安全放置方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 娃片的安全存取和運(yùn)輸是集成電路大生產(chǎn)線一個(gè)非常重要的技術(shù)指標(biāo);在生產(chǎn)過 程中通常要求運(yùn)輸設(shè)備自身導(dǎo)致的娃片破片率應(yīng)小于十萬分之一。作為批量式娃片熱處理 系統(tǒng)，相對(duì)于單片式工藝系統(tǒng)，每個(gè)生產(chǎn)工藝所需的娃片傳輸、娃片放置和取片次數(shù)更多， 因而對(duì)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(jī)械手被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域中，機(jī)械手是娃片傳輸 系統(tǒng)中的重要設(shè)備，用于存取和運(yùn)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(diǎn)進(jìn)行取放娃片，既可對(duì)單枚娃片進(jìn)行取放作業(yè)，也 可對(duì)多枚娃片進(jìn)行取放作業(yè)。
[0004] 目前，批量式娃片熱處理系統(tǒng)的娃片傳取環(huán)節(jié)的位置參數(shù)一般采用離線示教的方 式獲取并存儲(chǔ)在控制器中，同時(shí)按周期進(jìn)行檢測(cè)和校準(zhǔn)。機(jī)械手根據(jù)存儲(chǔ)的離線示教的數(shù) 據(jù)對(duì)承載機(jī)構(gòu)上放置的娃片進(jìn)行取放操作。當(dāng)機(jī)械手在對(duì)娃片進(jìn)行取放作業(yè)時(shí)，娃片承載 機(jī)構(gòu)由于環(huán)境溫度變化、負(fù)載變化W及機(jī)械結(jié)構(gòu)變形等因素的影響，機(jī)械手按離線存儲(chǔ)的 位置坐標(biāo)取放承載機(jī)構(gòu)上的娃片時(shí)，存在產(chǎn)生碰撞導(dǎo)致娃片或設(shè)備受損的風(fēng)險(xiǎn)，造成不可 彌補(bǔ)的損失。同時(shí)，由于娃片在熱處理過程中產(chǎn)生的受熱變形等情況也會(huì)使娃片的實(shí)際分 布狀態(tài)與離線示教位置參數(shù)有不同，使得機(jī)械手取放娃片的運(yùn)動(dòng)處于非安全狀態(tài)，
[0005] 請(qǐng)參閱圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)械手在娃片傳輸、娃片放置和取片時(shí)的位置結(jié)構(gòu) 示意圖。如圖所示，當(dāng)娃片2在支撐部件3上處于傾斜等異常狀態(tài)時(shí)，機(jī)械手1在自動(dòng)存取娃 片2的運(yùn)動(dòng)處于非安全工作狀態(tài)，非常容易造成娃片2及設(shè)備(包括機(jī)械手1)的損傷。
[0006] 因此，在機(jī)械手1完成娃片放置后或準(zhǔn)備取片前，需對(duì)支撐部件3上娃片組中的娃 片2分布狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的位姿識(shí)別，同時(shí)對(duì)識(shí)別出的各種異常狀態(tài)提供準(zhǔn)確應(yīng)對(duì)措施，W實(shí) 現(xiàn)安全取放片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了克服W上問題，本發(fā)明旨在通過對(duì)娃片承載裝置中相對(duì)于機(jī)械手片叉上下位 置的娃片的分布安全狀態(tài)位姿的識(shí)別來進(jìn)行娃片傳輸，從而快速準(zhǔn)確的測(cè)量娃片在娃片承 載裝置中的狀態(tài)，診斷相對(duì)水平度分布結(jié)果，確保娃片的安全放置。
[000引為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了半導(dǎo)體設(shè)備的娃片承載裝置中娃片的安全放置 方法，所述半導(dǎo)體設(shè)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(yùn)輸娃片 的機(jī)械手，所述娃片承載裝置具有支撐部件，所述機(jī)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(gè)或W上的傳感器組，所述傳感器組用于定義一 個(gè)或多個(gè)基準(zhǔn)面;所述安全放置方法包括：
[0009] 步驟SOI:執(zhí)行放片操作流程指令，設(shè)置放片理論示教數(shù)據(jù)；
[0010] 步驟S02:所述機(jī)械手運(yùn)動(dòng)至預(yù)放片安全位置，預(yù)放片安全位置上的機(jī)械手還未伸 入娃片承載裝置內(nèi)區(qū)域；
[0011] 步驟S03:所述機(jī)械手?jǐn)y帶待放置娃片運(yùn)行至娃片承載裝置內(nèi)的待放置娃片上方 的預(yù)向下放片位置；
[0012] 步驟S04:所述機(jī)械手的片叉按照理論示教數(shù)據(jù)把所述片叉上的待放置娃片放置 于預(yù)放片的支撐部件上；
[0013] 步驟S05:機(jī)械手未離開放置于支撐部件上的娃片，此時(shí)，采集最新的所述片叉上 表面的每個(gè)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(cè)量值，并且根 據(jù)所述測(cè)量值計(jì)算放置于所述支撐部件上的娃片所在平面與所述機(jī)械手的片叉所在平面 的傾斜角；
[0014] 步驟S06:根據(jù)所述傾斜角來判斷放置于所述支撐部件上的娃片是否會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)； 如果是，則執(zhí)行步驟S07;如果不是，則執(zhí)行步驟S08;
[0015] 步驟S07:所述機(jī)械手停止運(yùn)動(dòng)，并且報(bào)警等待處理；
[0016] 步驟S08:所述機(jī)械手運(yùn)行至預(yù)退出放片位置，然后從所述預(yù)退出放片位置退出所 述娃片承載裝置區(qū)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(zhí)行步驟S10;如果不是，貝U 執(zhí)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(shù)據(jù)包括娃片的厚 度、相鄰?fù)奁拈g距、所述預(yù)退出放片位置上的機(jī)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(yù)向下放片位置上的機(jī)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(yù)向下放片位置到預(yù)退出放片位置之間的距離。
[0019] 優(yōu)選地，所述預(yù)退出放片位置上的片叉底部到該位置上的片叉下方相鄰?fù)奁木?離的安全極限值為下安全放片裕量，當(dāng)所述預(yù)退出放片位置上的片叉下方相鄰?fù)奁仕?放置時(shí)，且預(yù)退出放片位置上的片叉底部到該位置上的片叉下方相鄰?fù)奁木嚯x大于下安 全放片裕量時(shí)，所述步驟S08中的機(jī)械手不會(huì)觸碰到所述預(yù)退出放片位置上的片叉下方相 鄰?fù)奁?br>[0020] 優(yōu)選地，所述步驟S08中，所述機(jī)械手的片叉所在平面到所述預(yù)退出放片位置下方 相鄰?fù)奁淖钚【嚯x極限值=相鄰?fù)奁拈g距-娃片的厚度-所述預(yù)退出放片位置到所述 預(yù)退出放片位置下方相鄰支撐部件的距離-設(shè)備允許的位置變化量，所述步驟S08具體包 括:所述機(jī)械手從從所述預(yù)退出放片位置向外退出所述娃片承載裝置區(qū)域的安全位置的運(yùn) 動(dòng)過程中，周期性連續(xù)采集所述片叉上表面的每個(gè)傳感器與放置于支撐部件上的娃片底部 的距離的測(cè)量值，并且求取運(yùn)些測(cè)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(dāng)該最小值大于或等于所述最小距離極限值時(shí)，所述機(jī)械手繼續(xù)向外退出所述娃片 承載裝置區(qū)域至安全位置;否則所述機(jī)械手停止運(yùn)動(dòng)，并且發(fā)出警報(bào)等待處理。
[0021 ] 優(yōu)選地，所述步驟S05具體包括：
[0022] 步驟S051:所述機(jī)械手將待放置娃片放置于預(yù)放片的支撐部件之后，獲取最新的 所述片叉上表面的每個(gè)傳感器與放置于所述支撐部件的娃片的距離的測(cè)量值；
[0023] 步驟S052:W所述機(jī)械手的片叉所在平面為放片過程的X0Y平面，設(shè)定理論娃片的 外圓周分布方程為圓柱面方程，計(jì)算所述圓柱面方程，根據(jù)最新的所述測(cè)量值計(jì)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(jì)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(jù)所述步驟S053中的所述截交線方程計(jì)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(yōu)選地，所述步驟S06具體包括:設(shè)定娃片不會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)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(jìn)行比較;當(dāng)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(shí)，執(zhí)行所述步驟S08;否則，執(zhí)行所述 步驟S07。
[0027] 優(yōu)選地，所述理論安全傾斜角闊值等于娃片的摩擦系數(shù)的反正切函數(shù)值。
[0028] 優(yōu)選地，所述步驟S03中，在機(jī)械手達(dá)到所述預(yù)向下放片位置后，停止運(yùn)動(dòng)，對(duì)待放 置娃片是否在片叉上進(jìn)行檢測(cè)；如果是，則執(zhí)行步驟S04;如果不是，則機(jī)械手停止運(yùn)動(dòng)，并 且報(bào)警等待處理。
[0029] 優(yōu)選地，所述預(yù)向下放片位置上的機(jī)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(dāng)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(shí)，所述步驟S03中的機(jī)械手不會(huì)觸碰到所述片叉上 方相鄰的支撐部件。
[0030] 優(yōu)選地，所述娃片承載裝置包括內(nèi)部裝載有娃片的片盒和裝載娃片進(jìn)入反應(yīng)腔室 的娃片支撐機(jī)構(gòu);所述半導(dǎo)體設(shè)備還具有承載所述片盒的片盒支撐機(jī)構(gòu)。
[0031] 優(yōu)選地，所述步驟S02中，所述預(yù)放片安全位置在所述娃片承載裝置的一側(cè)，且與 所述娃片承載裝置的距離大于2倍的相鄰?fù)奁g距。
[0032] 本發(fā)明的半導(dǎo)體設(shè)備的娃片承載裝置中娃片的安全放置方法，通過示教數(shù)據(jù)設(shè)置 機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)軌跡和位置，利用機(jī)械手片叉上的傳感器組來探測(cè)片叉和娃片之間的距離測(cè) 量值，根據(jù)距離測(cè)量值來計(jì)算判斷娃片所在平面與機(jī)械手的片叉所在平面的截交線方程并 據(jù)此計(jì)算出娃片相對(duì)于片叉的傾斜角，從而判斷娃片是否會(huì)產(chǎn)生滑動(dòng)，確保娃片放置后不 產(chǎn)生滑動(dòng)。因此，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在放片過程中對(duì)娃片的位姿進(jìn)行了判斷，從而避免機(jī)械手片 叉觸碰到娃片導(dǎo)致娃片受損