CN110310913B - 机械手校准装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种机械手校准装置及方法，其通过使校准件与基座对中，且在校准件的中心设置有贯穿其厚度的第一定位孔，在校准机械手时，第一定位孔的轴线和基座的轴线重合，利用定位件依次穿过机械手的第二定位孔和校准件的第一定位孔，即可实现待校准机械手与基座的校准，这与现有技术中通过手动操作机械手与目测结合的方式相比，不仅可以有效提高校准精度，而且还可以避免多次重复调节，从而提高了校准效率。

Description

机械手校准装置及方法
技术领域
本发明属于微电子加工技术领域，具体涉及一种机械手校准装置及方法。
背景技术
在半导体自动设备中，一般采用机械手来传送晶片，机械手将晶片传入工艺腔室并与顶针机构相配合将晶片传递至卡盘上，在卡盘完成吸附操作后，对晶片进行工艺。在设备装配完成后或设备定期检修维护时，需要对机械手进行检修及传输工位的校准，以保证机械手能够精确地将晶片传递至静电卡盘上。
图1a为现有的一种机械手校准装置的示意图，图1b为图1a所示机械手校准装置的在校准中时的示意图，图1c为图1b的另一角度示意图，请一并参照图1a、图1b和图1c，现有的一种机械手校准方法，包括：
步骤1)，将校准晶片10放置于机械手20上，保证校准晶片10的中心孔11与机械手20上的中心定位孔21(即第二定位孔)同心；
步骤2)，将顶针40升起；
步骤3)，将装载有校准晶片10的机械手20传送至卡盘30正上方；
步骤4)，将机械手20下降一定距离，使校准晶片10落在顶针40上，机械手20缩回；
步骤5)，顶针40下降一定距离，使校准晶片10落在卡盘30上；
步骤6)，观察校准晶片10与卡盘30是否同心，若不同心，记录偏移量，按照偏移量进行相应调节，并重复步骤1)-步骤5)直至校准晶片10与卡盘30同心，保存机械手20平面位置数据；
步骤7)，观察机械手20上表面与顶针40位于最高位置时其顶端之间的竖直间距，并将该竖直间距将机械手20的上表面调节至高于顶针40上端3mm的位置，保存机械手20的高度位置数据。
上述机械手校准方法中不可避免的存在下述问题：
在机械手校准过程中，采用手动操作机械手与目测相结合的方式检查机械手是否到位，这种校准方式会因工艺腔室内部空间狭小、光线暗及操作人员处于不利于观察视角等因素，而存在校准精度差的问题，从而需要多次重复调节，校准效率较低。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种机械手校准装置及方法。
本发明提供了一种机械手校准装置，包括校准件和定位件，其中：
校准件的中心设置有贯穿其厚度的第一定位孔；校准机械手时，第一定位孔的轴线和基座的轴线相重合，定位件能依次穿过机械手的第二定位孔和校准件的第一定位孔。
可选地，校准件上设置有导向结构，用于使待校准机械手在校准件上按照预设方向移动，预设方向为待校准机械手的旋转轴与基座的轴线的连线所在方向。
可选地，导向结构包括凸块。
可选地，凸块的上表面作为待校准机械手的高度定位面。
可选地，校准件的下表面边缘处设置有多个定位销，多个定位销用于将校准件安装至基座上，且使校准件和基座二者的轴线相重合。
可选地，校准件上设置有贯穿其厚度的顶针避让孔，顶针避让孔用以供顶针穿过校准件。
可选地，校准件呈圆盘状结构，定位件呈柱状结构。
本发明还提供了一种机械手校准方法，其采用本发明上述机械手校准装置对待校准机械手相对于基座的位置进行校准，机械手校准方法包括：
步骤S1、将校准件安装至基座上，且使第一定位孔的轴线和基座的轴线重合；
步骤S2、将待校准机械手移动至校准件上；
步骤S3、将定位件依次穿过待校准机械手的第二定位孔和校准件的第一定位孔。
可选地，校准件上设置有导向结构，用于使待校准机械手在校准件上按照预设方向移动，预设方向为待校准机械手的旋转轴与基座的中心的连线所在方向；步骤S2具体为：将待校准机械手移动至校准件上的导向结构处，再沿导向结构移动至第二定位孔靠近第一定位孔处。
可选地，校准件的下表面边缘处设置有多个定位销，多个定位销用于将校准件安装至基座上，且使校准件和基座二者的轴线相重合；
步骤S1具体为：将校准件的多个定位销与基座上的多个吊装孔对应安装。
本发明具有以下有益效果：
本发明提供的机械手校准装置，在校准件的中心设置有贯穿其厚度的第一定位孔，在校准机械手时，第一定位孔的轴线和基座的轴线重合，利用定位件依次穿过机械手的第二定位孔和校准件的第一定位孔，即可实现待校准机械手与基座的校准，这与现有技术中通过手动操作机械手与目测结合的方式相比，不仅可以有效提高校准精度，而且还可以避免多次重复调节，从而提高了校准效率。
本发明提供的机械手校准方法，其通过采用本发明提供的上述机械手校准装置对机械手相对于基座的位置进行校准，不仅可以有效提高校准精度，而且还可以避免多次重复调节，从而提高了校准效率。
附图说明
图1a为现有的一种机械手校准装置的示意图；
图1b为图1a所示机械手校准装置的在校准中时的示意图；
图1c为图1b的另一角度示意图；
图2a为本发明实施例提供的校准件的示意图；
图2b为本发明实施例提供的校准件的另一角度的示意图；以及
图3为本发明实施例提供的机械手校准装置的使用示意图。
其中，10-晶片；11-中心孔；20-机械手；21-中心定位孔；30-基座；40-顶针；100-校准件；101-第一定位孔；102-凸块；103-定位销；104-顶针避让孔；200-待校准机械手；201-第二定位孔；400-顶针；500-定位件。
具体实施方式
为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图来对本发明提供的机械手校准装置及方法进行详细描述。
图2a为本发明实施例提供的校准件的示意图，图2b为本发明实施例提供的校准件的另一角度的示意图，请一并参见图2a和图2b，本发明实施例提供了一种机械手校准装置，包括校准件和定位件，其中：
校准件100，在校准件100的中心设置有贯穿其厚度的第一定位孔101；
校准机械手时，第一定位孔101的轴线和基座的轴线重合，将定位件500依次穿过机械手的第二定位孔201和第一定位孔101，来使待校准机械手200与基座的校准。
本发明实施例提供的机械手校准装置，利用定位件500依次穿过第二定位孔201和第一定位孔101，即可实现待校准机械手200与基座的校准，这与现有技术中通过手动操作机械手与目测结合的方式相比，不仅可以有效提高校准精度，而且还可以避免多次重复调节，从而提高了校准效率。
需要说明的是，第二定位孔201在机械手上的设置位置，决定了机械手校准后的位置。本发明实施例中，如图3所示，第二定位孔201位于机械手上承载区域的中心，此时，当第一定位孔101、第二定位孔201与基座的轴线相重合时，机械手的承载区域与基座是对中的。当然，也可以根据实际情况，使第二定位孔201设置在机械手上承载区域的偏心处，那么，当第一定位孔101、第二定位孔201与基座的轴线相重合时，机械手的承载区域相较基座具有一定偏移量。
进一步地，在校准件100上还可以设置有导向结构，用于使待校准机械手200在校准件100上按照预设方向移动。该预设方向是指待校准机械手的旋转轴与基座的轴线的连线所在方向，所谓旋转轴指的是驱动机械手运动的旋转轴，之所以选取旋转轴与基座的轴线的连线作为待校准机械手的移动方向，是因为旋转轴和基座的中心是固定的，因此，二者之间的连线可以用作待校准机械手运动方向的基准，如此，定位方式更加简单。借助导向结构，可以对待校准机械手200起到导向作用，使之能够按照预设方向传送晶片，从而不仅可以更方便地调节机械手的位置，而且还可以避免机械手在传送过程中与腔室壁或腔室中其它结构发生碰撞，导致晶片的破损或腔室结构的毁坏。可以理解的是，在用于传送晶片的通道空间比较大的情况下，允许机械手移动的空间也就比较大，此时，也可以不设置导向结构。
下面对定位导轨的结构进行详细说明，请一并参照图2a和图3，导向结构为在校准件100的上表面上间隔设置有两个凸块102，在两个凸块102之间形成预设方向。
在实际应用中，凸块的数量还可以是一个，此时，凸块的侧壁的延伸方向即为预设方向，待校准机械手贴着凸块的侧壁移动，也可以实现限定待校准机械手在校准件上按照预设方向移动的目的。
凸块102还用于校准机械手的高度。具体地，凸块102的上表面用作待校准机械手200的高度基准面，在待校准机械手200上选取参照点，例如，将待校准机械手200的上表面作为参照点，通过使待校准机械手200的上表面与凸块102的上表面相平齐，即可校准待校准机械手200的高度，从而降低了调节难度。当然，在实际应用中，也可以选取待校准机械手200的下表面作为参照点，使待校准机械手200的下表面与凸块102的上表面相平齐，以校准待校准机械手200的高度。
进一步的，凸块102的上表面高于位于最高位置时的顶针400顶端，以避免机械手在传送晶片的过程中晶片与顶针400发生碰撞，优选地，凸块102的上表面高于位于最高位置时的顶针400顶端2mm～5mm。其中，顶针400用于在工艺过程中承载晶片，并且，通过顶针400的下降，可将晶片落于基座的承载面上的结构，目前，常见的顶针结构包括三针机构。
需要说明的是，在实际应用中，导向结构并不局限于本实施例采用的结构，其还可以采用其他任意机构。并且，当导向结构采用其他结构时，可以适应性地选择导向结构的相应表面作为待校准机械手的高度基准面。
在实际应用中，可以通过位置传感器来检测待校准机械手200的上表面是否与高度基准面相平齐；也可以以目测的方式来判断待校准机械手200的上表面是否与高度基准面相平齐，此时，该高度基准面应当为可见表面。
如图2b所示，在校准件100的下表面的边缘处设置有多个定位销103，且多个定位销103沿校准件100的周向均匀分布，并且，在基座的与多个定位销103一一对应的位置处设置有定位孔，当将校准件100安装在基座上时，通过使各个定位销103一一对应地设置在定位孔中，即可实现校准件100的轴线与基座的轴线相重合。本实施例中，定位销103的数量为4个，当然，在实际应用中，可以根据基座的具体尺寸选择合适的数量。
在校准件100上设置有贯穿其厚度的定顶针避让孔104，用以供顶针400穿过校准件100，优选地，顶针避让孔104的数量与顶针400的数量一致，且一一对应地设置。需要注意的是，顶针400以及顶针避让孔104应当设置在待校准机械手200的移动区域之外的区域，也就是说，在竖直方向上，顶针400以及顶针避让孔104应当与待校准机械手200不具有重叠区域，以防止待校准机械手200在校准过程中与顶针400发生碰撞。
作为又一个技术方案，本发明实施例还提供了一种机械手校准方法，其采用本发明提供的上述机械手校准装置对机械手进行校准，该方法包括以下步骤：
步骤S1、将校准件100安装至基座上，且使第一定位孔101的轴线和基座的轴线相重合；
步骤S2、将待校准机械手200移动至校准件100上；
步骤S3、将定位件500依次穿过待校准机械手200的第二定位孔201和校准件100的第一定位孔101。
本发明提供的机械手校准方法，其通过采用本发明提供的上述机械手校准装置对机械手相对于基座的位置进行校准，不仅可以有效提高校准精度，而且还可以避免多次重复调节，从而提高了校准效率。
步骤S1具体为：将校准件100的多个定位销103与基座上的多个吊装孔对应安装。
其中，基座为静电卡盘，静电卡盘通常包括吊装孔，利用静电卡盘上现有的吊装孔，使校准件上的定位销与吊装孔相对应，以使校准件的轴线与基座的轴线相重合。
步骤S2具体为：当导向结构为在校准件100的上表面上间隔设置的两个凸块102时，将待校准机械手200伸入至校准件100上的导向结构内，再沿导向结构移动至第二定位孔201靠近第一定位孔101处。
需要说明的是，在步骤S3之后，还具有保存位置数据的步骤。
当校准件100上还设置有导向结构时，步骤S1具体包括，将待校准机械手200沿导向结构的方向移动至校准件100上方。
进一步地，机械手校准方法还包括高度校准步骤：
在步骤S3之后，当校准件100的上表面上间隔设置有两个凸块102时，以凸块102的上表面作为高度基准面，调节将待校准机械手的高度，使待校准机械手200的上表面与凸块102的上表面相平齐，并记录高度位置数据。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种机械手校准装置，其特征在于，包括校准件和定位件，其中：
所述校准件用于安装于基座上，所述校准件的中心设置有贯穿其厚度的第一定位孔；
校准机械手时，所述第一定位孔的轴线和所述基座的轴线相重合，所述定位件能依次穿过所述机械手的第二定位孔和所述校准件的第一定位孔；
所述校准件上设置有导向结构，用于使待校准机械手在所述校准件上按照预设方向移动，所述预设方向为所述待校准机械手的旋转轴与所述基座的轴线的连线所在方向。
2.根据权利要求1所述的机械手校准装置，其特征在于，所述导向结构包括凸块。
3.根据权利要求2所述的机械手校准装置，其特征在于，所述凸块的上表面作为所述待校准机械手的高度定位面。
4.根据权利要求3所述的机械手校准装置，其特征在于，
所述校准件的下表面边缘处设置有多个定位销，多个所述定位销用于将所述校准件安装至所述基座上，且使所述校准件和所述基座二者的轴线相重合。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的机械手校准装置，其特征在于，所述校准件上设置有贯穿其厚度的顶针避让孔，所述顶针避让孔用以供顶针穿过所述校准件。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的机械手校准装置，其特征在于，
所述校准件呈圆盘状结构，所述定位件呈柱状结构。
7.一种机械手校准方法，其特征在于，采用权利要求1-6任意一项所述的机械手校准装置对待校准机械手相对于基座的位置进行校准，所述机械手校准方法包括：
步骤S1、将校准件安装至所述基座上，且使所述第一定位孔的轴线和所述基座的轴线重合；
步骤S2、将所述待校准机械手移动至所述校准件上；
步骤S3、将定位件依次穿过所述待校准机械手的第二定位孔和所述校准件的第一定位孔；
所述校准件上设置有导向结构，用于使待校准机械手在所述校准件上按照预设方向移动，所述预设方向为所述待校准机械手的旋转轴与所述基座的中心的连线所在方向；
所述步骤S2具体为：将所述待校准机械手移动至所述校准件上的导向结构处，再沿所述导向结构移动至所述第二定位孔靠近所述第一定位孔处。
8.根据权利要求7所述的机械手校准方法，其特征在于，所述校准件的下表面边缘处设置有多个定位销，多个所述定位销用于将所述校准件安装至所述基座上，且使所述校准件和所述基座二者的轴线相重合；所述步骤S1具体为：将所述校准件的多个定位销与所述基座上的多个吊装孔对应安装。
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