專利名稱：防止送/取晶片用的機械手碰撞晶片的檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體器件制造中用的一種檢測裝置，特別涉及防止送/取晶片用的機械手碰撞晶片的檢測裝置。
背景技術：
在半導體器件制造過程中，半導體晶片要在各種處理室內送入/取出。由于制造一個半導體器件需要在多個處理室內對半導體晶片進行各種處理，半導體晶片在各個處理室內的送/取都是用機械手完成的。機械手前端設置用于承載晶片的載片板，載片板的直徑小于要承載的晶片的直徑。用機械手送/取晶片時，機械手前端的載片板必須與要裝載的晶片平行，以免在送/取晶片的過程中由于機械手前端的載片板與要裝載的晶片不平行而使機械手碰撞晶片，造成晶片損壞。一旦在某一次送/取晶片的過程中機械手前端的載片板碰撞晶片造成晶片損壞，就會使已經進行了多道工序處理過的晶片報廢，造成重大損失。如果在生產過程中發(fā)生多次這樣的事情不僅造成生產成本高，還不能保證產品按時交貨，給公司在經濟上和信譽方面都會帶來負面影響。
現(xiàn)在，以半導體器件制造中在化學汽相淀積(CVD)區(qū)的自動化處理工具為例，說明用機械手送/取晶片的情況。在化學汽相淀積室內設置有四個托桿(1)、一個托環(huán)(2)、和一個加熱器(3)，如圖1顯示的四個托桿(1)位于加熱器(3)的四個小孔內，四個托桿(1)在加熱器(3)的四個小孔內可以上下移動，四個托桿(1)不固定，可以從加熱器(3)中拿走。托桿(1)的形狀類似于“釘子”，加熱器(3)的四個小孔直徑比托桿(1)的桿部分的直徑稍微大一點，但比托桿(1)的帽子部分的直徑小。所以，托桿(1)不會從加熱器(3)的四個小孔掉到加熱器(3)的底部，而被陶瓷托環(huán)(2)托起。加熱器(3)是圓形，其直徑大于晶片的直徑。在處理位置托桿(1)掛在加熱器(3)上。
四個托桿(1)，托環(huán)(2)，和加熱器(3)均用是陶瓷材料構成。陶瓷加熱器(3)是圓形平板組件。托環(huán)(2)和加熱器(3)同軸平行設置，托環(huán)(2)和加熱器(3)之間有一定的間隔距離d，間隔距離d不大于托桿(1)的長度與加熱器(3)的加熱板厚度之差，加熱器(3)位于托環(huán)(2)的上面。四個陶瓷托桿(1)被陶瓷托環(huán)(2)托起并穿過平板形陶瓷加熱器(3)加熱板中設置的通孔。陶瓷托環(huán)(2)下面設置有氣缸(4)，陶瓷托環(huán)(2)在氣缸(4)由帶動而上下移動，托桿(1)隨著托環(huán)(2)的上下移動在平板形陶瓷加熱器(3)中的通孔內上下移動。陶瓷加熱器(3)的下端連接步進電機(5)，陶瓷加熱器(3)由位于下端的步進電機(5)帶動而上下移動。通過托桿(1)和托環(huán)(2)和加熱器(3)的移動配合完成從處理室用機械手送/取裝載在機械手前端的載片板上的待處理晶片的動作。
如圖2A到圖2C顯示的，通過托桿(1)、托環(huán)(2)和加熱器(3)的運動在處理室內構成了托桿(1)、托環(huán)(2)和托加熱器(3)之間的三個位置狀態(tài)，即圖2A顯示的靜止位置；圖2B顯示的托起位置，和圖2C顯示的處理位置圖2B顯示的托起位置中，托環(huán)(2)由氣缸帶動向上移動，托環(huán)(2)移動到緊靠加熱器(3)的加熱平板下表面的位置，被托環(huán)(2)托起的托桿(1)穿過加熱器(3)的加熱平板中的通孔向上移動并伸出加熱平板的上表面。圖2C顯示的處理位置中，加熱器(3)由步進電機帶動向上移動，托桿(1)在加熱器(3)的加熱平板中脫離托環(huán)(2)。
現(xiàn)在說明用機械手從處理室送/取的步驟步驟1，處理室內的托桿(1)、托環(huán)(2)和、加熱器(3)運動到靜止位置，參見圖2A；步驟2，其前端載片板上裝載有晶片的機械手轉動，將晶片送入處理室，然后機械手延伸到處理室的下降位置；步驟3，處理室內的托桿(1)升高到最高位置，處理室內處于托起位置，參見圖2B，其上裝載有晶片的機械手前端的載片板處于托桿(1)上面，當機械手前端的載片板下降時，晶片離開機械手前端的載片板，晶片支撐在托桿(1)上；
步驟4，機械手返回到零(0)位置，機械手退出處理室，晶片留在托桿(1)上；步驟5，加熱器(3)由步進電機帶動升高，處理室內的托桿(1)、托環(huán)(2)和、加熱器(3)運動到處理位置，參見圖2C；步驟6，晶片位于加熱器(3)表面上，晶片表面進行淀積處理；步驟7，晶片表面淀積處理結束后，加熱器(3)下降，處理室內的托桿(1)、托環(huán)(2)和、加熱器(3)運動到托起位置，參見圖2B；步驟8，其上沒有承載晶片的機械手轉動進入處理室，然后延伸到處理室內的拾取位置；步驟9，托桿(1)下降，處理室內的托桿(1)、托環(huán)(2)和、加熱器(3)運動到靜止位置，參見圖2A，晶片從托桿(1)上轉移到機械手前端的載片板上；步驟10，機械手取出晶片，機械手返回到零位置并退出處理室，晶片被送到緩沖處理室。
在上述的從處理室內用機械手送/取晶片的多個步驟中，一旦托桿(1)異常斷裂，晶片就不能被托桿(1)水平頂起而出現(xiàn)傾斜，在上述的步驟7中，機械手前端的載片板進入承載晶片的四個托桿(1)之間的位置要托起支承在托桿(1)上的晶片時，機械手前端的載片板會碰撞傾斜托起的晶片，導致晶片破碎。
發(fā)明內容
為了防止托桿(1)異常斷裂，晶片就不能被托桿(1)水平頂起而出現(xiàn)傾斜，在上述的步驟7中，機械手前端的載片板會碰撞傾斜托起的晶片導致晶片破碎。提出本發(fā)明。
本發(fā)明的目的是，提供防止送/取晶片用的機械手碰撞晶片的檢測裝置，按本發(fā)明的防止送/取晶片用的機械手碰撞晶片的檢測裝置設置在機械手前端的載片板上，用于檢測機械手延伸到處理室內的晶片拾取位置前的晶片是否處于水平狀態(tài)。
按照本發(fā)明的一個技術方案，檢測裝置包括光源、攝像機鏡頭、圖像傳輸模塊、計算機中心處理器、信息傳送模塊、信息識別模塊和報警裝置。
光源設置在處理室內，為攝像機提供攝像必須的光；攝像機安裝在機械手前端的載片板上，用于獲取在處理室內支承在托桿(1)上的晶片位置圖像；圖像傳輸模塊用傳輸線將用攝像機鏡頭獲得的晶片位置圖像傳送到計算機中心處理器；計算機中心處理器中設置有專用視覺板卡(Frame grabber)和圖像處理模塊，通過與專用視覺板卡配套的視覺系統(tǒng)，例如，Cognex公司出品的CVL系統(tǒng)(CVL視覺處理和算法庫)，和Matrix公司出品的MIL系統(tǒng)(MIL圖像處理和算法庫)，進行圖像快速處理，在圖像處理模塊中完成圖像去起噪、圖像增強、圖像邊緣提取或BLOB分析(BLOB氣泡分析算法)，進行圖像處理和模式識別。通過與計算機中存儲的處理室內托桿(1)上支承的晶片正常水平位置信息對比，獲得處理室內托桿(1)上支承的晶片當前位置信息；信息傳送模塊，將經計算機中心處理器處理后獲得的處理室內托桿(1)上支承的晶片當前位置信息傳送到信息識別模塊；信息識別模塊，確認處理室內托桿(1)上支承的晶片當前位置是否處于水平位置，如果處理室內托桿(1)上支承的晶片當前位置是處于水平位置，信息識別模塊向機械手發(fā)出正常運行指令，機械手從托桿(1)上提取處理后的晶片；如果處理室內托桿(1)上支承的晶片當前位置不是處于水平位置，信息識別模塊，向報警裝置發(fā)出報警指令；報警裝置根據(jù)報警指令報警，現(xiàn)場操作人員根據(jù)報警信號處理處于異常位置的晶片。
通過結合附圖進行的以下描述可以更好地理解本發(fā)明目的和本發(fā)明的優(yōu)點，附圖是說明書的一個組成部分，附圖與說明書的文字部分一起說明本發(fā)明的原理和特征，附圖中顯示出代表本發(fā)明原理和特征的實施例。全部附圖中相同的部件用相同的參考數(shù)字指示。附圖中圖1是處理室內托桿(1)、一個托環(huán)(2)、和一個加熱器(3)的配置透視圖；圖2A是處理室內托桿(1)、一個托環(huán)(2)、和一個加熱器(3)構成的靜止位置示意圖；圖2B是處理室內托桿(1)、一個托環(huán)(2)、和一個加熱器(3)構成的托起位置示意圖；圖2C是處理室內托桿(1)、一個托環(huán)(2)、和一個加熱器(3)構成的處理位置示意圖；和圖3是按本發(fā)明的檢測裝置框圖。
附圖中參考數(shù)字指示的部件說明1-托桿；2-托環(huán)；3-加熱器；4-氣缸；5-步進電機。
具體實施例方式
按照本發(fā)明的防止送/取晶片用的機械手碰撞晶片的檢測裝置設置在機械手前端的載片板上，用于檢測機械手延伸到處理室內的晶片拾取位置前的晶片是否處于水平狀態(tài)。
按照本發(fā)明的一個技術方案，檢測裝置包括光源、攝像機鏡頭、圖像傳輸模塊、計算機中心處理器、信息傳送模塊、信息識別模塊和報警裝置。
光源，設置在處理室內，為攝像機提供攝像必須的光；攝像機安裝在機械手前端的載片板上，用于獲取在處理室內支承在托桿(1)上的晶片位置圖像；圖像傳輸模塊，用傳輸線將用攝像機鏡頭獲得的晶片位置圖像傳送到計算機中心處理器；計算機中心處理器，設置有專用視覺板卡(Frame grabber)和圖像處理模塊，通過與專用視覺板卡配套的視覺系統(tǒng)，例如，Cognex公司出品的CVL系統(tǒng)CVL視覺處理和算法庫)，和Matrix公司出品的MIL系統(tǒng)(MIL圖像處理和算法庫)，進行圖像快速處理，在圖像處理模塊中完成圖像去起噪、圖像增強、圖像邊緣提取或BLOB分析(BLOB氣泡分析算法)，進行圖像處理和模式識別。通過與計算機中存儲的處理室內托桿(1)上支承的晶片正常水平位置信息對比，獲得處理室內托桿(1)上支承的晶片當前位置信息；信息傳送模塊，將經計算機中心處理器處理后獲得的處理室內托桿(1)上支承的晶片當前位置信息傳送到信息識別模塊；信息識別模塊，確認處理室內托桿(1)上支承的晶片當前位置是否處于水平位置，如果處理室內托桿(1)上支承的晶片當前位置是處于水平位置，信息識別模塊向機械手發(fā)出正常運行指令，機械手從托桿(1)上提取處理后的晶片；如果處理室內托桿(1)上支承的晶片當前位置不是處于水平位置，信息識別模塊，向報警裝置發(fā)出報警指令；報警裝置根據(jù)報警指令報警，現(xiàn)場操作人員根據(jù)報警信號處理處于異常位置的晶片。
按本發(fā)明的防止送/取晶片用的機械手碰撞晶片的檢測裝置所包括的光源、攝像機鏡頭、圖像傳輸模塊、計算機中心處理器、信息傳送模塊、信息識別模塊和報警裝置都是現(xiàn)有裝置，本發(fā)明的特征是，根據(jù)本發(fā)明的目的選擇合適的現(xiàn)有的裝置，并將它們組裝成按本發(fā)明的檢測裝置，用該檢測裝置實時檢測被托桿(1)支撐的晶片位置狀態(tài)，防止用機械手從處理室內送/取晶片時機械手碰撞晶片造成晶片損壞。
以上詳細描述了本發(fā)明的防止送/取晶片用的機械手碰撞晶片的檢測裝置。但是本發(fā)明不限于本文中的詳細描述。本行業(yè)的技術人員應了解，本發(fā)明還能以其他的形式實施。因此，按本發(fā)明的全部技術方案，所列舉的實施方式只是用于說明本發(fā)明而不是限制本發(fā)明。本發(fā)明要求保護的范圍由所附的權利要求書界定。
權利要求
1.防止送/取晶片用的機械手碰撞晶片的檢測裝置，檢測裝置包括光源、攝像機鏡頭、圖像傳輸模塊、計算機中心處理器、信息傳送模塊、信息識別模塊和報警裝置，其特征是光源，設置在處理室內，為攝像機提供攝像必須的光；攝像機安裝在機械手前端的載片板上，用于獲取在處理室內支承在托桿(1)上的晶片位置圖像；圖像傳輸模塊，用傳輸線將用攝像機鏡頭獲得的晶片位置圖像傳送到計算機中心處理器；計算機中心處理器，設置有專用視覺板卡(Frame grabber)和圖像處理模塊，通過與專用視覺板卡配套的視覺系統(tǒng)，進行圖像快速處理，在圖像處理模塊中完成圖像去起噪、圖像增強、圖像邊緣提取或BLOB分析，通過與計算機中存儲的處理室內托桿(1)上支承的晶片正常水平位置信息對比，獲得處理室內托桿(1)上支承的晶片當前位置信息；信息傳送模塊，將經計算機中心處理器處理后獲得的處理室內托桿(1)上支承的晶片當前位置信息傳送到信息識別模塊；信息識別模塊，確認處理室內托桿(1)上支承的晶片當前位置是否處于水平位置，如果處理室內托桿(1)上支承的晶片當前位置是處于水平位置，信息識別模塊向機械手發(fā)出正常運行指令，機械手從托桿(1)上提取處理后的晶片；如果處理室內托桿(1)上支承的晶片當前位置不是處于水平位置，信息識別模塊，向報警裝置發(fā)出報警指令；報警裝置根據(jù)報警指令報警，現(xiàn)場操作人員根據(jù)報警信號處理處于異常位置的晶片。
2.按照權利要求1的檢測裝置，所包括的光源、攝像機鏡頭、圖像傳輸模塊、計算機中心處理器、信息傳送模塊、信息識別模塊和報警裝置都是現(xiàn)有裝置，其特征是，根據(jù)本發(fā)明目的選擇合適的現(xiàn)有的裝置，并將它們組裝成按本發(fā)明的檢測裝置，用該檢測裝置實時檢測被托桿(1)支撐的晶片位置狀態(tài)，防止用機械手從處理室內送/取晶片時機械手碰撞晶片造成晶片損壞。
3.按照權利要求1的檢測裝置，其特征是，計算機中心處理器，設置的專用視覺板卡，例如是Cognex公司出品的CVL系統(tǒng)和Matrix公司出品的MIL系統(tǒng)。
全文摘要
防止送/取晶片用的機械手碰撞晶片的檢測裝置，檢測裝置包括光源、攝像機鏡頭、圖像傳輸模塊、計算機中心處理器、信息傳送模塊、信息識別模塊和報警裝置。這些裝置都是現(xiàn)有裝置，根據(jù)本發(fā)明目的選擇合適的現(xiàn)有的裝置，并將它們組裝成按本發(fā)明的檢測裝置，用該檢測裝置實時檢測被托桿(1)支撐的晶片位置狀態(tài)，防止用機械手從處理室內送/取晶片時機械手碰撞晶片造成晶片損壞。
文檔編號H01L21/68GK1797731SQ20041009346
公開日2006年7月5日 申請日期2004年12月22日 優(yōu)先權日2004年12月22日
發(fā)明者黎少荷, 段志寬, 黃偉, 黃連泉 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司