CN103033381A - 一种晶圆传输机械手测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种晶圆传输机械手测试装置，其特征在于：它包括一支架、一测试手叉、一类晶圆震动感应器和控制系统；支架包括一立柱，立柱上横向连接有一上连接杆和一下连接杆，上连接杆上设置一位移传感器，下连接杆上设置一图像传感器，位移传感器和图像传感器分别电连接控制系统；测试手叉包括一片状的手腕，手腕后部设置有若干通透的弧形孔，弧形孔前方的手腕上设置有连接手掌的若干长圆孔，手掌前部底面设置一具有定位标识和标定标识的定位板，手掌的顶面设置有一圆形凹台；类晶圆震动感应器的中心集成有加速度传感器，类晶圆震动感应器顶面的中心设置有一标定物。本发明可以广泛应用于各种传输机械手定位、重复定位精度的测试过程中。

Description

一种晶圆传输机械手测试装置

技术领域

本发明涉及一种机械手检测装置，特别是关于一种适用于半导体传输设备运行精度及稳定性测试的晶圆传输机械手测试装置。

背景技术

随着国内半导体行业的发展及集成电路代工厂的长期运营，晶圆传输机械手的国产化及现有进口设备维修的需求日益增长，而如何对研发及维修后的机械手进行性能测试是最亟需解决的关键问题之一。现有对晶圆传输机械手的定位、重复定位精度及运行稳定性等性能进行测试时，一般采用位移传感器或图像识别等元件直接对设备末端机械手指表面的几何特征进行测量。显然，当传输机械手的手掌末端的几何特征或材料发生变化时，所需测试元件（如光源设备）也有所不同，测试单位不仅需要储备与各种型号机械手对应的末端机械手指，还需要储备相应的测量元件。这样造成了大量人力及物力的浪费。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种模块化、通用化程度高，且测试精度高的晶圆传输机械手测试装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种晶圆传输机械手测试装置，其特征在于：它包括一支架、一测试手叉、一类晶圆震动感应器和控制系统；所述支架包括一底座，所述底座上固定连接一立柱，所述立柱的上部横向连接一上连接杆，所述上连接杆的伸出端连接一位移传感器；所述立柱的下部横向连接一下连接杆，所述下连接杆的伸出端连接一图像传感器；所述位移传感器和图像传感器分别电连接控制系统；所述测试手叉包括一片状的手腕、手掌和定位板；所述手腕后部设置有连接被测机械手手臂的若干通透的弧形孔，所述弧形孔前方的手腕上设置有若干长圆孔，与各所述长圆孔对应，所述手掌的后部设置若干连接所述手腕的螺栓孔；所述手掌的中部设置有一向下的台阶，所述手掌前部底面设置一定位板，所述定位板底面设置有一定位标识和一标定标识，以所述定位标识的中心为圆心，在所述手掌的顶面设置有一用于放置所述类晶圆震动感应器的圆形凹台，所述类晶圆震动感应器内集成有加速度传感器，所述加速度传感器无线连接所述控制系统，所述类晶圆震动感应器顶面的中心设置有一标定物。

所述手腕上底面设置有一环形的凹缘，所述弧形孔位于所述凹缘内的同一圆周上。

所述机械手掌的前部设置有一开口，使所述手掌前部形成间隔设置的两手指。

所述立柱与所述上、下连接杆的连接、所述上连接杆与所述位移传感器的连接和所述下连接杆与所述图像传感器的连接，均采用能够开合的锁紧件连接。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于设置了一支架，在支架的上部和下部分别设置了一个可以伸缩的位移传感器和一图像传感器，因此本发明可以通过移动位移传感器和图像传感器来适应不同结构特征和尺寸变化的机械手测试要求。2、本发明由于在测试手叉底面设置了一具有标定标识和“十”字形定位标识的定位板，并在测试手叉顶面设置了以“十”字形定位标识中心为圆心的用于放置类晶圆震动感应器的圆形凹台，且在类晶圆震动感应器中心集成了加速度传感器，因此启动机械臂的控制装置，就可以使测试手叉上的类晶圆震动感应器运行到位移传感器和图像传感器之间，并通过图像传感器获取定位板上定位标识在多次测量中的水平位置的变化信息，通过位移传感器和加速度传感器获取类晶圆震动感应器垂向位置的变化信息。3、本发明由于将图像传感器、位移传感器和加速度传感器分别连接控制系统，因此本发明的控制系统可以收集到机械臂在每次测量中各传感器所获取的信息变化数据，并对数据进行处理后得到机械臂水平方向和垂直方向上的定位和重复定位结果，并根据测量结果评价机械手的运行精度和稳定性。4、本发明由于支架的立柱与上、下连接杆的连接、上连接杆与位移传感器的连接和下连接杆与述图像传感器的连接中，均采用能够开合的锁紧件连接，测试手叉的手腕与机械臂的连接、手腕与手掌的连接，均采用螺栓连接，因此本发明结构紧凑，且便于安装拆卸。5、本发明由于测试手叉是由手腕和手掌通过螺栓连接而成，且本发明设置有多种长度规格及接口类型的手腕和手掌，以及能够满足不同手掌尺寸要求的定位板模块，因此根据需要选择不同规格的手腕、手掌和定位板，就可以实现对不同最大伸展行程机械手的测量，从而提高了本发明的通用化程度。本发明结构紧凑，模块化、通用化程度高，它可以广泛应用于各种传输机械手定位、重复定位精度的测试过程中。

附图说明

图1是本发明的结构示意图

图2是本发明测试手叉的仰视示意图

图3是本发明测试手叉的俯视示意图

图4是图2的俯视视示意图

图5是本发明定位板的结构示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。

如图1、图2所示，本发明包括一支架1、一测试手叉2、一类晶圆震动感应器3和一控制系统（图中未示出）。

本发明的支架1包括固定连接在底座11上的一立柱12，立柱12的上部通过一锁紧件13连接一上连接杆14，立柱12的下部通过另一锁紧件13连接一下连接杆15。松开锁紧件13可以调节上、下连接杆14、15在立柱12上的水平高度。上连接杆14的伸出端通过锁紧件13连接一位移传感器16；下连接杆15的伸出端通过锁紧件13连接一图像传感器17。位移传感器16和图像传感器17分别电连接控制系统。这样，松开锁紧件13，可以很方便的调节位移传感器16或图像传感器17在上、下连接杆上的伸出位置。

如图2、图3、图4所示，本发明的测试手叉2包括一手腕21、一手掌22和一定位板23。手腕21底面设置有一环形的凹缘211，凹缘211内设置有位于同一圆周上的四个通透的弧形孔212。在弧形孔212前方的手腕21上设置有两排四个长圆孔213，与其对应，手掌22的后部设置有通过螺栓将手腕21和手掌22固定连接在一起的四个螺栓孔221。手掌22的中部设置有一向下的台阶222，手掌22的前部设置有一开口223，使手掌23的前部形成两个手指224。手掌22的底面通过两螺栓和设置在其上的两个螺栓孔227连接定位板23，如图5所示，定位板23底面设置有一“十”字形的定位标识231和一矩形的标定标识232，矩形的标定标识232位于“十”字形的定位标识231一侧。以定位标识232的中心为圆心，在手掌22的顶面设置有一用于放置所述类晶圆震动感应器3的圆形凹台（如图3所示）。由于手掌22为一缺圆结构，因此仅在台阶222前方的手掌22上形成一弧形凹台225和位于两手指224前端的凸棱226。

如图1所示，本发明的类晶圆震动感应器3采用市场上购买的常规测试元件，类晶圆震动感应器3内集成有加速度传感器（图中未示出），加速度传感器通过无线连接与控制系统进行通讯。类晶圆震动感应器3的顶面中心还设置一用于标定类晶圆震动感应器3中心位置的标定物31。

本发明的控制系统可以收集位移传感器16、图像传感器17和加速度传感器所测得的多组信息和数据，再计算出各组数据的极差、均值和方差，并对各组信息和数据进行分析、处理，最后生成关于被测机械手定位、重复定位精度情况的报告。

上述实施例中，本发明手掌22的前部不用开设开口223，也能够满足测试的需求，但是设置开口223能够减轻手掌22前端的自重，避免手掌22前端向下弯曲，有效地提高了测试精度。

上述实施例中，立柱12与上、下连接杆14、15的连接、上连接杆14与位移传感器16的连接和下连接杆15与图像传感器17的连接中，采用的锁紧件13可以是各种已有技术的结构方式，比如通过连接块131上设置的窄缝132和锁紧窄缝132的螺栓133等，只要其在松开时，被锁紧元件能够产生移动即可。

本发明装置使用时，包括以下步骤：

1）将被测机械手从与其连接的机械臂上拆卸下来，将测试手叉2安装在机械臂上，并将类晶圆震动感应器3放置在测试手叉2上，且通过机械臂带动测试手叉2运行到测试位置；

2）分别松开各锁紧件，调整位移传感器16的高度和水平位置，使位移传感器16与类晶圆震动感应器3上的标识物31在同一垂线上，同时调整图像传感器17相对于定位板23底部的标定标识232的焦距，确定图像传感器17的测量精度，然后再水平方向上调整图像传感器17，使定位板23底部的定位标识231在图像传感器17的视野范围的中心位置；

3）启动被测机械手驱动机构，类晶圆震动感应器3中心集成的加速度传感器将感应到的类晶圆震动感应器3在各个方向上的震动信息实时地输送给控制系统，以衡量被测机械手在运动过程中的稳定性；

4）机械臂推动测试手叉2运行到设定的位置后，位移传感器16开始测量类晶圆震动感应器3上的标识物31相对于位移传感器16的位移量，同时图像传感器17拍照获取定位标识231的位置信息；

5）重复进行步骤3）、步骤4），并将每次获取的数据传输给控制系统；

6）通过控制系统中的测量系统计算出各组数据的极差、均值和方差，并对各组信息和数据进行分析、处理，最后生成关于被测机械手定位、重复定位精度情况的报告。

上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (5)

1.一种晶圆传输机械手测试装置，其特征在于：它包括一支架、一测试手叉、一类晶圆震动感应器和控制系统；所述支架包括一底座，所述底座上固定连接一立柱，所述立柱的上部横向连接一上连接杆，所述上连接杆的伸出端连接一位移传感器；所述立柱的下部横向连接一下连接杆，所述下连接杆的伸出端连接一图像传感器；所述位移传感器和图像传感器分别电连接控制系统；所述测试手叉包括一片状的手腕、手掌和定位板；所述手腕后部设置有连接被测机械手手臂的若干通透的弧形孔，所述弧形孔前方的手腕上设置有若干长圆孔，与各所述长圆孔对应，所述手掌的后部设置若干连接所述手腕的螺栓孔；所述手掌的中部设置有一向下的台阶，所述手掌前部底面设置一定位板，所述定位板底面设置有一定位标识和一标定标识，以所述定位标识的中心为圆心，在所述手掌的顶面设置有一用于放置所述类晶圆震动感应器的圆形凹台，所述类晶圆震动感应器内集成有加速度传感器，所述加速度传感器无线连接所述控制系统，所述类晶圆震动感应器顶面的中心设置有一标定物。

2.如权利要求1所述的一种晶圆传输机械手测试装置，其特征在于：所述手腕上底面设置有一环形的凹缘，所述弧形孔位于所述凹缘内的同一圆周上。

3.如权利要求1所述的一种晶圆传输机械手测试装置，其特征在于：所述机械手掌的前部设置有一开口，使所述手掌前部形成间隔设置的两手指。

4.如权利要求2所述的一种晶圆传输机械手测试装置，其特征在于：所述机械手掌的前部设置有一开口，使所述手掌前部形成间隔设置的两手指。

5.如权利要求1或2或3或4所述的一种晶圆传输机械手测试装置，其特征在于：所述立柱与所述上、下连接杆的连接、所述上连接杆与所述位移传感器的连接和所述下连接杆与所述图像传感器的连接，均采用能够开合的锁紧件连接。

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