硅片承載裝置中硅片的安全拾取方法及系統(tǒng)的制作方法
【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 中娃片的安全拾取方法及娃片分布狀態(tài)識(shí)別系統(tǒng)。
【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(guò) 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(wàn)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=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(guò)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(wèn)題，本發(fā)明旨在通過(guò)對(duì)娃片承載裝置上相對(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(lái)進(jìn)行娃片傳輸，W及提供一種娃片分布狀態(tài)識(shí)別系 統(tǒng)，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 片的安全拾取。
[000引為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體設(shè)備娃片承載裝置中娃片的安全拾 取方法，所述半導(dǎo)體設(shè)備包括用于放置多個(gè)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，所述娃片水平放置于支撐部件上，多個(gè)所述 娃片在豎直方向上排列，所述機(jī)械手具有片叉，所述片叉上下表面固定有不在同一條直線 上的=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;所述識(shí)別方法包 括取片過(guò)程和放片過(guò)程;所述取片過(guò)程包括：
[0009] 步驟SOl:設(shè)置取片理論示教數(shù)據(jù)，執(zhí)行取片操作指令；
[0010] 步驟S02:所述機(jī)械手運(yùn)動(dòng)至預(yù)取片安全位置，預(yù)取片安全位置上的機(jī)械手還未伸 入娃片承載裝置區(qū)域；
[0011] 步驟S03:所述機(jī)械手向娃片承載裝置內(nèi)的待取娃片放置區(qū)域下方的預(yù)向上取片 位置運(yùn)動(dòng)，在此運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，周期性連續(xù)采集所述傳感器組中每個(gè)傳感器與所述待取娃片 底部的距離和與所述待取娃片下方相鄰?fù)奁木嚯x的測(cè)量值，并且根據(jù)所述測(cè)量值判斷所 述機(jī)械手是否能夠安全運(yùn)行至所述待取娃片放置區(qū)域下方的預(yù)向上取片位置;所述預(yù)向上 取片位置上的機(jī)械手觸碰不到所述待取娃片底部W及該底部的支撐部件且觸碰不到所述 待取娃片下方相鄰?fù)奁媳砻?如果是，則執(zhí)行步驟S05;如果不是，則執(zhí)行步驟S04;
[0012] 步驟S04:機(jī)械手停止運(yùn)行，并且報(bào)警等待處理；
[0013] 步驟S05:所述機(jī)械手運(yùn)行至所述待取娃片放置區(qū)域下方的預(yù)向上取片位置后，根 據(jù)最新的所述傳感器組中每個(gè)傳感器與所述待取娃片的距離的測(cè)量值，計(jì)算所述待取娃片 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(lái)判斷在所述片叉接觸所述待取娃片時(shí)，所述待取娃片 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:機(jī)械手停止運(yùn)行，并且報(bào)警等待處理；
[0016] 步驟S08:根據(jù)所述最新的所述傳感器組中每個(gè)傳感器與所述待取娃片的距離的 測(cè)量值，計(jì)算所述待取娃片與所述機(jī)械手的片叉所在平面的最大距離和最小距離；
[0017] 步驟S09:根據(jù)所述最大距離和所述最小距離結(jié)合所述取片理論示教數(shù)據(jù)來(lái)判斷 所述機(jī)械手的片叉是否能夠安全取片;如果是，則執(zhí)行步驟Sll;如果不是，則執(zhí)行步驟S10; 其中，所述取片理論示教數(shù)據(jù)包括娃片的厚度、相鄰?fù)奁拈g距、所述預(yù)向上取片位置上的 機(jī)械手的片叉底部到所述片叉下方娃片上表面的距離、預(yù)退出取片位置上的機(jī)械手的片叉 頂部到所述待取娃片上方的相鄰的支撐部件的距離、W及所述預(yù)向上取片位置到預(yù)退出取 片位置之間的距離；
[0018] 步驟Sio:機(jī)械手停止運(yùn)行，報(bào)警并等待處理；
[0019] 步驟Sll:所述機(jī)械手的片叉按照所述示教數(shù)據(jù)接觸并且拾取所述待取娃片，然后 所述機(jī)械手升至所述待取娃片上方的預(yù)退出取片位置；
[0020] 步驟S12:所述機(jī)械手由所述預(yù)退出取片位置機(jī)向外退出所述娃片承載裝置區(qū)域 至退出安全位置，并且判斷所述娃片承載裝置內(nèi)的全部所述娃片是否拾取完畢;如果是，貝U 執(zhí)行步驟S13;如果不是，則執(zhí)行步驟S02;
[0021] 步驟S13:停止取片過(guò)程的操作；
[0022] 優(yōu)選地，預(yù)向上取片位置上片叉底部到待取娃片下方相鄰?fù)奁木嚯x的安全極限 值為下安全取片裕量，當(dāng)待取娃片相鄰下方娃片呈水平放置時(shí)，且預(yù)向上取片位置上片叉 底部到待取娃片下方相鄰?fù)奁木嚯x大于下安全取片裕量時(shí)，本步驟S03中的機(jī)械手包括 片叉不會(huì)觸碰到待取娃片相鄰下方的娃片。
[0023] 優(yōu)選地，所述步驟S03中，所述待取娃片底部與所述機(jī)械手的片叉所在平面的最小 距離極限值=相鄰?fù)奁拈g距-娃片的厚度-所述預(yù)向上取片位置的片叉底部到所述待取 娃片下方相鄰?fù)奁木嚯x-設(shè)備允許的位置變化量，所述步驟03具體包括:所述機(jī)械手向娃 片承載裝置內(nèi)的待取娃片放置區(qū)域下方的預(yù)向上取片位置運(yùn)動(dòng)，在此運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，周期性 連續(xù)采集所述傳感器組中每個(gè)傳感器到所述待取娃片底部的距離和到所述待取娃片下方 相鄰?fù)奁木嚯x的測(cè)量值，并且求取運(yùn)些測(cè)量值的最小值，將該最小值與所述最小距離極 限值相比較，當(dāng)該最小值小于所述最小距離極限值時(shí)，執(zhí)行所述步驟S04;否則執(zhí)行所述步 驟 SO 5。
[0024] 優(yōu)選地，所述步驟S05具體包括：
[0025] 步驟S051:所述機(jī)械手運(yùn)行至所述待取娃片放置區(qū)域下方的預(yù)向上取片位置后， 獲取最新的所述傳感器組中每個(gè)傳感器與所述待取娃片的距離的測(cè)量值；
[0026] 步驟S052: W所述機(jī)械手的片叉所在平面為取片過(guò)程的XOY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)算所述待 取娃片下表面的平面方程；
[0027] 步驟S053:計(jì)算所述待取娃片下表面的平面方程與所述圓柱面方程的截交線方 程；
[0028] 步驟S054:根據(jù)所述截交線方程計(jì)算截交線與所述取片過(guò)程中的所述片叉所在 XOY平面的夾角，即所述取片過(guò)程中位于所述待取娃片的傾斜角；
[0029] 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，將所述傾 斜角與所述理論安全傾斜角闊值進(jìn)行比較;當(dāng)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。
[0030] 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