CN1797731A - 防止送/取晶片用的机械手碰撞晶片的检测装置 - Google Patents

Abstract

防止送/取晶片用的机械手碰撞晶片的检测装置，检测装置包括：光源、摄像机镜头、图像传输模块、计算机中心处理器、信息传送模块、信息识别模块和报警装置。这些装置都是现有装置，根据本发明目的选择合适的现有的装置，并将它们组装成按本发明的检测装置，用该检测装置实时检测被托杆(1)支撑的晶片位置状态，防止用机械手从处理室内送/取晶片时机械手碰撞晶片造成晶片损坏。

Description

防止送/取晶片用的机械手碰撞晶片的检测装置

技术领域

本发明涉及半导体器件制造中用的一种检测装置，特别涉及防止送/取晶片用的机械手碰撞晶片的检测装置。

背景技术

在半导体器件制造过程中，半导体晶片要在各种处理室内送入/取出。由于制造一个半导体器件需要在多个处理室内对半导体晶片进行各种处理，半导体晶片在各个处理室内的送/取都是用机械手完成的。机械手前端设置用于承载晶片的载片板，载片板的直径小于要承载的晶片的直径。用机械手送/取晶片时，机械手前端的载片板必须与要装载的晶片平行，以免在送/取晶片的过程中由于机械手前端的载片板与要装载的晶片不平行而使机械手碰撞晶片，造成晶片损坏。一旦在某一次送/取晶片的过程中机械手前端的载片板碰撞晶片造成晶片损坏，就会使已经进行了多道工序处理过的晶片报废，造成重大损失。如果在生产过程中发生多次这样的事情不仅造成生产成本高，还不能保证产品按时交货，给公司在经济上和信誉方面都会带来负面影响。

现在，以半导体器件制造中在化学汽相淀积(CVD)区的自动化处理工具为例，说明用机械手送/取晶片的情况。在化学汽相淀积室内设置有四个托杆(1)、一个托环(2)、和一个加热器(3)，如图1显示的四个托杆(1)位于加热器(3)的四个小孔内，四个托杆(1)在加热器(3)的四个小孔内可以上下移动，四个托杆(1)不固定，可以从加热器(3)中拿走。托杆(1)的形状类似于“钉子”，加热器(3)的四个小孔直径比托杆(1)的杆部分的直径稍微大一点，但比托杆(1)的帽子部分的直径小。所以，托杆(1)不会从加热器(3)的四个小孔掉到加热器(3)的底部，而被陶瓷托环(2)托起。加热器(3)是圆形，其直径大于晶片的直径。在处理位置托杆(1)挂在加热器(3)上。

四个托杆(1)，托环(2)，和加热器(3)均用是陶瓷材料构成。陶瓷加热器(3)是圆形平板组件。托环(2)和加热器(3)同轴平行设置，托环(2)和加热器(3)之间有一定的间隔距离d，间隔距离d不大于托杆(1)的长度与加热器(3)的加热板厚度之差，加热器(3)位于托环(2)的上面。四个陶瓷托杆(1)被陶瓷托环(2)托起并穿过平板形陶瓷加热器(3)加热板中设置的通孔。陶瓷托环(2)下面设置有气缸(4)，陶瓷托环(2)在气缸(4)由带动而上下移动，托杆(1)随着托环(2)的上下移动在平板形陶瓷加热器(3)中的通孔内上下移动。陶瓷加热器(3)的下端连接步进电机(5)，陶瓷加热器(3)由位于下端的步进电机(5)带动而上下移动。通过托杆(1)和托环(2)和加热器(3)的移动配合完成从处理室用机械手送/取装载在机械手前端的载片板上的待处理晶片的动作。

如图2A到图2C显示的，通过托杆(1)、托环(2)和加热器(3)的运动在处理室内构成了托杆(1)、托环(2)和托加热器(3)之间的三个位置状态，即：图2A显示的静止位置；图2B显示的托起位置，和图2C显示的处理位置

图2B显示的托起位置中，托环(2)由气缸带动向上移动，托环(2)移动到紧靠加热器(3)的加热平板下表面的位置，被托环(2)托起的托杆(1)穿过加热器(3)的加热平板中的通孔向上移动并伸出加热平板的上表面。图2C显示的处理位置中，加热器(3)由步进电机带动向上移动，托杆(1)在加热器(3)的加热平板中脱离托环(2)。

现在说明用机械手从处理室送/取的步骤：

步骤1，处理室内的托杆(1)、托环(2)和、加热器(3)运动到静止位置，参见图2A；

步骤2，其前端载片板上装载有晶片的机械手转动，将晶片送入处理室，然后机械手延伸到处理室的下降位置；

步骤3，处理室内的托杆(1)升高到最高位置，处理室内处于托起位置，参见图2B，其上装载有晶片的机械手前端的载片板处于托杆(1)上面，当机械手前端的载片板下降时，晶片离开机械手前端的载片板，晶片支撑在托杆(1)上；

步骤4，机械手返回到零(0)位置，机械手退出处理室，晶片留在托杆(1)上；

步骤5，加热器(3)由步进电机带动升高，处理室内的托杆(1)、托环(2)和、加热器(3)运动到处理位置，参见图2C；

步骤6，晶片位于加热器(3)表面上，晶片表面进行淀积处理；

步骤7，晶片表面淀积处理结束后，加热器(3)下降，处理室内的托杆(1)、托环(2)和、加热器(3)运动到托起位置，参见图2B；

步骤8，其上没有承载晶片的机械手转动进入处理室，然后延伸到处理室内的拾取位置；

步骤9，托杆(1)下降，处理室内的托杆(1)、托环(2)和、加热器(3)运动到静止位置，参见图2A，晶片从托杆(1)上转移到机械手前端的载片板上；

步骤10，机械手取出晶片，机械手返回到零位置并退出处理室，晶片被送到缓冲处理室。

在上述的从处理室内用机械手送/取晶片的多个步骤中，一旦托杆(1)异常断裂，晶片就不能被托杆(1)水平顶起而出现倾斜，在上述的步骤7中，机械手前端的载片板进入承载晶片的四个托杆(1)之间的位置要托起支承在托杆(1)上的晶片时，机械手前端的载片板会碰撞倾斜托起的晶片，导致晶片破碎。

发明内容

为了防止托杆(1)异常断裂，晶片就不能被托杆(1)水平顶起而出现倾斜，在上述的步骤7中，机械手前端的载片板会碰撞倾斜托起的晶片导致晶片破碎。提出本发明。

本发明的目的是，提供防止送/取晶片用的机械手碰撞晶片的检测装置，按本发明的防止送/取晶片用的机械手碰撞晶片的检测装置设置在机械手前端的载片板上，用于检测机械手延伸到处理室内的晶片拾取位置前的晶片是否处于水平状态。

按照本发明的一个技术方案，检测装置包括：光源、摄像机镜头、图像传输模块、计算机中心处理器、信息传送模块、信息识别模块和报警装置。

光源设置在处理室内，为摄像机提供摄像必须的光；

摄像机安装在机械手前端的载片板上，用于获取在处理室内支承在托杆(1)上的晶片位置图像；

图像传输模块用传输线将用摄像机镜头获得的晶片位置图像传送到计算机中心处理器；

计算机中心处理器中设置有专用视觉板卡(Frame grabber)和图像处理模块，通过与专用视觉板卡配套的视觉系统，例如，Cognex公司出品的CVL系统(CVL：视觉处理和算法库)，和Matrix公司出品的MIL系统(MIL：图像处理和算法库)，进行图像快速处理，在图像处理模块中完成：图像去起噪、图像增强、图像边缘提取或BLOB分析(BLOB：气泡分析算法)，进行图像处理和模式识别。通过与计算机中存储的处理室内托杆(1)上支承的晶片正常水平位置信息对比，获得处理室内托杆(1)上支承的晶片当前位置信息；

信息传送模块，将经计算机中心处理器处理后获得的处理室内托杆(1)上支承的晶片当前位置信息传送到信息识别模块；

信息识别模块，确认处理室内托杆(1)上支承的晶片当前位置是否处于水平位置，如果处理室内托杆(1)上支承的晶片当前位置是处于水平位置，信息识别模块向机械手发出正常运行指令，机械手从托杆(1)上提取处理后的晶片；如果处理室内托杆(1)上支承的晶片当前位置不是处于水平位置，信息识别模块，向报警装置发出报警指令；

报警装置根据报警指令报警，现场操作人员根据报警信号处理处于异常位置的晶片。

附图说明

通过结合附图进行的以下描述可以更好地理解本发明目的和本发明的优点，附图是说明书的一个组成部分，附图与说明书的文字部分一起说明本发明的原理和特征，附图中显示出代表本发明原理和特征的实施例。全部附图中相同的部件用相同的参考数字指示。附图中：

图1是处理室内托杆(1)、一个托环(2)、和一个加热器(3)的配置透视图；

图2A是处理室内托杆(1)、一个托环(2)、和一个加热器(3)构成的静止位置示意图；

图2B是处理室内托杆(1)、一个托环(2)、和一个加热器(3)构成的托起位置示意图；

图2C是处理室内托杆(1)、一个托环(2)、和一个加热器(3)构成的处理位置示意图；和

图3是按本发明的检测装置框图。

附图中参考数字指示的部件说明：

1-托杆；2-托环；3-加热器；4-气缸；5-步进电机。

具体实施方式

按照本发明的防止送/取晶片用的机械手碰撞晶片的检测装置设置在机械手前端的载片板上，用于检测机械手延伸到处理室内的晶片拾取位置前的晶片是否处于水平状态。

按照本发明的一个技术方案，检测装置包括：光源、摄像机镜头、图像传输模块、计算机中心处理器、信息传送模块、信息识别模块和报警装置。

光源，设置在处理室内，为摄像机提供摄像必须的光；

摄像机安装在机械手前端的载片板上，用于获取在处理室内支承在托杆(1)上的晶片位置图像；

图像传输模块，用传输线将用摄像机镜头获得的晶片位置图像传送到计算机中心处理器；

计算机中心处理器，设置有专用视觉板卡(Frame grabber)和图像处理模块，通过与专用视觉板卡配套的视觉系统，例如，Cognex公司出品的CVL系统CVL：视觉处理和算法库)，和Matrix公司出品的MIL系统(MIL：图像处理和算法库)，进行图像快速处理，在图像处理模块中完成：图像去起噪、图像增强、图像边缘提取或BLOB分析(BLOB：气泡分析算法)，进行图像处理和模式识别。通过与计算机中存储的处理室内托杆(1)上支承的晶片正常水平位置信息对比，获得处理室内托杆(1)上支承的晶片当前位置信息；

信息传送模块，将经计算机中心处理器处理后获得的处理室内托杆(1)上支承的晶片当前位置信息传送到信息识别模块；

信息识别模块，确认处理室内托杆(1)上支承的晶片当前位置是否处于水平位置，如果处理室内托杆(1)上支承的晶片当前位置是处于水平位置，信息识别模块向机械手发出正常运行指令，机械手从托杆(1)上提取处理后的晶片；如果处理室内托杆(1)上支承的晶片当前位置不是处于水平位置，信息识别模块，向报警装置发出报警指令；

报警装置根据报警指令报警，现场操作人员根据报警信号处理处于异常位置的晶片。

按本发明的防止送/取晶片用的机械手碰撞晶片的检测装置所包括的：光源、摄像机镜头、图像传输模块、计算机中心处理器、信息传送模块、信息识别模块和报警装置都是现有装置，本发明的特征是，根据本发明的目的选择合适的现有的装置，并将它们组装成按本发明的检测装置，用该检测装置实时检测被托杆(1)支撑的晶片位置状态，防止用机械手从处理室内送/取晶片时机械手碰撞晶片造成晶片损坏。

以上详细描述了本发明的防止送/取晶片用的机械手碰撞晶片的检测装置。但是本发明不限于本文中的详细描述。本行业的技术人员应了解，本发明还能以其他的形式实施。因此，按本发明的全部技术方案，所列举的实施方式只是用于说明本发明而不是限制本发明。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书界定。

Claims (3)

1、防止送/取晶片用的机械手碰撞晶片的检测装置，检测装置包括：光源、摄像机镜头、图像传输模块、计算机中心处理器、信息传送模块、信息识别模块和报警装置，其特征是：

光源，设置在处理室内，为摄像机提供摄像必须的光；

摄像机安装在机械手前端的载片板上，用于获取在处理室内支承在托杆(1)上的晶片位置图像；

图像传输模块，用传输线将用摄像机镜头获得的晶片位置图像传送到计算机中心处理器；

计算机中心处理器，设置有专用视觉板卡(Frame grabber)和图像处理模块，通过与专用视觉板卡配套的视觉系统，进行图像快速处理，在图像处理模块中完成：图像去起噪、图像增强、图像边缘提取或BLOB分析，通过与计算机中存储的处理室内托杆(1)上支承的晶片正常水平位置信息对比，获得处理室内托杆(1)上支承的晶片当前位置信息；

信息传送模块，将经计算机中心处理器处理后获得的处理室内托杆(1)上支承的晶片当前位置信息传送到信息识别模块；

信息识别模块，确认处理室内托杆(1)上支承的晶片当前位置是否处于水平位置，如果处理室内托杆(1)上支承的晶片当前位置是处于水平位置，信息识别模块向机械手发出正常运行指令，机械手从托杆(1)上提取处理后的晶片；如果处理室内托杆(1)上支承的晶片当前位置不是处于水平位置，信息识别模块，向报警装置发出报警指令；

报警装置根据报警指令报警，现场操作人员根据报警信号处理处于异常位置的晶片。

2、按照权利要求1的检测装置，所包括的：光源、摄像机镜头、图像传输模块、计算机中心处理器、信息传送模块、信息识别模块和报警装置都是现有装置，其特征是，根据本发明目的选择合适的现有的装置，并将它们组装成按本发明的检测装置，用该检测装置实时检测被托杆(1)支撑的晶片位置状态，防止用机械手从处理室内送/取晶片时机械手碰撞晶片造成晶片损坏。

3、按照权利要求1的检测装置，其特征是，计算机中心处理器，设置的专用视觉板卡，例如是Cognex公司出品的CVL系统和Matrix公司出品的MIL系统。

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