CN101559599A - 硅片机械手 - Google Patents

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刘东升
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Shanghai Huahong Grace Semiconductor Manufacturing Corp
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Shanghai Hua Hong NEC Electronics Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种硅片机械手，包括控制系统、机械手，在所述机械手的下端面和需要到达的位置设有相互配合动作的位置检测装置；当机械手到达指定位置后，如果位置检测装置向所述控制系统发出位置到达信号，则允许搬送硅片，否则报警并停止搬送硅片。本发明能够精确检测机械手和硅片的位置，避免撞碎、划伤硅片、撞坏设备备件，减少损失。适用于半导体器件制造设备。

Description

硅片机械手
技术领域
本发明涉及一种用于半导体硅片搬运的硅片机械手。
背景技术
在半导体制造设备中，硅片机械手的作用是将硅片从一处拿起，搬运到另一处后放下。
现有硅片机械手的结构如图1，由控制系统、马达、传动系统、手臂和机械手五部分组成。机械手到达指定位置后的定位是靠马达的步进数间接确定的，而机械手和马达之间还有传动系统和手臂，这些机械部分使用时间久了会产生磨损或变形，这样即使马达的步进数准确也会使机械手定位不准，导致划伤片盒中的硅片或撞坏部品。目前的对策是加强定期校正，但由于是离线监测，而半导体设备始终是24小时高负荷运转，如果在不检测的时间段发生机械手位置偏差，就有可能造成重大损失。
另外，对于硅片在机械手上位置的检测，目前一般只有一个检测传感器，仅仅粗略检测机械手上是否有硅片，或者检测硅片在机械手上的位置是否偏差较大。由于无法精确判断硅片的位置，当硅片在机械手上的位置有偏差时，常常会导致硅片破碎，设备停机。其主要有以下两种检测方法：
1、在机械手上安装真空吸附系统。一般吸附口装在机械手的中心位置，当硅片落在机械手上时，把吸附口盖住，使吸附口处真空度发生变化；如果硅片没有放置在上面或者偏离中心很大，没有把吸附口盖住，这样吸附口处的压力就没有变化，由此判断机械手上是否有硅片或者硅片的位置是否偏差较大。
2、在搬送硅片进出口的上方或机械手的固定位置安装一个光电式硅片检测传感器，当机械手搬送硅片经过该检测传感器时，如果上面有硅片且位置偏差不是较大时，会把所述检测传感器的发射光挡住并反射回来，由此判断机械手上有硅片且位置偏差不是较大；当机械手上无硅片或硅片位置偏差较大时，传感器的发射光无法反射回来，则判断无硅片。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种硅片机械手，它能够精确检测机械手和硅片的位置，避免撞碎、划伤硅片、撞坏设备备件，减少损失。
为解决上述技术问题，本发明的硅片机械手包括控制系统、机械手，其中：在所述机械手的下端面和需要到达的位置设有相互配合动作的位置检测装置；当机械手到达指定位置后，如果位置检测装置向所述控制系统发出位置到达信号，则允许搬送硅片，否则报警并停止搬送硅片。
本发明的硅片机械手具有如下有益效果：
1、机械手定位精确。传统的硅片机械手没有直接定位装置，主要靠驱动部分的步进马达进行间接定位。本发明在机械手上安装传感器，直接检测是否达到需要的位置，能够实现精确定位。
2、能够对硅片的位置进行精确检测。本发明在机械手上可以设置3个压力传感器，能够检测硅片是否精确放在机械手的规定位置上。
3、能够检测出片合中硅片的位置，避免撞伤和划伤硅片。
总之采用本发明后，能够防止硅片和设备备件受到损坏，有效提高设备利用率，减少经济损失。另外，由于实现了自动检测，因此减少了设备工程师的工作量，提高了劳动效率。
附图说明
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1是现有的硅片机械手结构示意图；
图2是采用本发明后对机械手进行直接定位的示意图；
图3是采用本发明后对硅片在机械手上的位置进行检测的示意图；
图4是采用本发明后对片盒中的硅片位置进行检测的示意图；
图5是本发明的硅片机械手一实施例结构示意图。
具体实施方式
如图5所示(其中图5a是图5b的俯视图)，在本发明的实施例中所述硅片机械手包括控制系统11、机械手12、压力传感器15、光纤传感器14。所述机械手12采用陶瓷材料制造。在该机械手12的下端面(参见图5b)安装精度小于0.5毫米直径的颜色标志10，比如绿色；在需要到达的位置9安装如keyence公司生产的HV-H32系列传感器8来检知标志的颜色。当然也可以在机械手12背面设置传感器8，在需要到达的位置9安装颜色标志10。由所述传感器和颜色标志组成了位置检测装置。结合图2所示，当机械手12在马达的驱动下到达需要的位置9后(参见图2a)，如果传感器8检测到颜色标志10，则表示机械手12到达位置定位正确，位置检测装置向所述控制系统11发出位置到达信号，可以搬送硅片6；如果传感器8没有检测到颜色标志10(参见图2b)，则报警并停止搬送硅片6。
在机械手12的上面还设置3个微型压电陶瓷传感器15(即压力传感器)，该三个压电陶瓷传感器15镶嵌在机械手12上，厚度小于4毫米，精度＜1克，工作环境温度根据不同需要选择，三个压电陶瓷传感器15的配线埋藏在机械手12内，由控制系统11集中供电。结合图3所示，所述三个压电陶瓷传感器15成等边三角形设置，当硅片6在机械手12上的位置正确时，硅片6的重心和三个压电陶瓷传感器15组成的三角形重心重合(参见图3a)，三个压电陶瓷传感器15分别受到的压力相等，机械手12可以正常搬送硅片6。当硅片6的位置异常时，硅片6的重心和三个压电陶瓷传感器15组成的三角形重心不重合(参见图3b)，三个压电陶瓷传感器15分别受到的压力不相等，此时报警并停止搬送硅片6。
在机械手12的下端面还安装有微型光纤图象传感器14或其它图象检测传感器(详见图5b)，对片盒中硅片6的位置进行摄像，将采集的硅片6在片盒中的位置的图像信息传送到控制系统11中进行图象处理，判断机械手12与片盒中硅片6之间的距离，判断机械手是否会撞坏片盒或划伤硅片6，当超过允许值时报警并停止搬送硅片(结合图4所示)。所述光纤图象传感器14的导线(信号线、电源线等)设置在在机械手12的下端，由控制系统11集中供电。
控制系统11采用微电脑系统，设置在传送腔中；控制系统11与设备本体控制部分的通信可以采用有线或无线传输。控制系统11接收所有传感器采集的信号，并对采集的信号进行运算和判断，发出停止搬送或允许搬送硅片6的指令；控制系统11还能对数据进行记录，发送报警信息，实现人机对话等。

Claims (4)

1、一种硅片机械手，包括控制系统、机械手，其特征在于：在所述机械手的下端面和需要到达的位置设有相互配合动作的位置检测装置；
当机械手到达指定位置后，如果位置检测装置向所述控制系统发出位置到达信号，则允许搬送硅片，否则报警并停止搬送硅片。
2、如权利要求1所述的硅片机械手，其特征在于：所述位置检测装置由传感器和颜色标志组成，分别安装在所述机械手的背面和需要到达的位置。
3、如权利要求1所述的硅片机械手，其特征在于：在所述机械手的上面设置3个压力传感器，所述三个压力传感器成等边三角形设置。
4、如权利要求1所述的硅片机械手，其特征在于：在所述机械手的下端面设有图象传感器，对片盒中硅片的位置进行摄像，将采集的硅片在片盒中的位置的图像信息传送到控制系统中进行图象处理，判断机械手与片盒中硅片之间的距离，当超过允许值时报警并停止搬送硅片。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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