一種硅片安全運(yùn)輸方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種硅片安全運(yùn)輸方法，對(duì)機(jī)械手片叉進(jìn)行了位姿識(shí)別，通過在片叉上設(shè)置不在同一直線上的三個(gè)或以上的傳感器，在基座上設(shè)定基準(zhǔn)面，在基準(zhǔn)面上設(shè)定探測點(diǎn)，片叉下表面的傳感器探測到每個(gè)傳感器與探測點(diǎn)的坐標(biāo)值，再利用這些坐標(biāo)值建立片叉下表面的平面方程，并結(jié)合基準(zhǔn)面的平面方程，來得到片叉下表面與基準(zhǔn)面之間的傾角，通過將上述坐標(biāo)值中的Z距離值和預(yù)先設(shè)定的Z距離閾值進(jìn)行比較，并且上述傾角與預(yù)先設(shè)定的傾角閾值進(jìn)行比較，從而對(duì)機(jī)械手片叉進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，確保片叉在理論示教數(shù)據(jù)的指定位置上，并且處于水平狀態(tài)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體加工設(shè)備
，具體涉及一種硅片安全運(yùn)輸方法。
技術(shù)介紹
硅片的安全存取和運(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)過程中通常要求運(yùn)輸設(shè)備自身導(dǎo)致的硅片破片率應(yīng)小于十萬分之一。作為批量式硅片熱處理系統(tǒng)，相對(duì)于單片式工藝系統(tǒng)，每個(gè)生產(chǎn)工藝所需的硅片傳輸、硅片放置和取片次數(shù)更多，因而對(duì)硅片傳輸、硅片放置和取片的安全性和可靠性要求更高。目前，機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體集成電路制造
中，機(jī)械手是硅片傳輸系統(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硅片，其能夠接受指令，精確地定位到三維或二維空間上的某一點(diǎn)進(jìn)行取放硅片，既可對(duì)單枚硅片進(jìn)行取放作業(yè)，也可對(duì)多枚硅片進(jìn)行取放作業(yè)。目前，批量式硅片熱處理系統(tǒng)的硅片傳取環(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)上放置的硅片進(jìn)行取放操作。當(dāng)機(jī)械手在對(duì)硅片進(jìn)行取放作業(yè)時(shí)，硅片承載機(jī)構(gòu)由于環(huán)境溫度變化、負(fù)載變化以及機(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)上的硅片時(shí)，存在產(chǎn)生碰撞導(dǎo)致硅片或設(shè)備受損的風(fēng)險(xiǎn)，造成不可彌補(bǔ)的損失。同時(shí)，由于硅片在熱處理過程中產(chǎn)生的受熱變形等情況也會(huì)使硅片的實(shí)際分布狀態(tài)與離線示教位置參數(shù)有不同，使得機(jī)械手取放硅片的運(yùn)動(dòng)處于非安全狀態(tài)，請(qǐng)參閱圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)械手在硅片傳輸、硅片放置和取片時(shí)的位置結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，當(dāng)硅片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)存取硅片2的運(yùn)動(dòng)處于非安全工作狀態(tài)，非常容易造成硅片2及設(shè)備(包括機(jī)械手1)的損傷。在機(jī)械手1完成硅片放置后或準(zhǔn)備取片前，需對(duì)支撐部件3上硅片組中的硅片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，以實(shí)現(xiàn)安全取放片。在對(duì)硅片的位姿進(jìn)行識(shí)別之前，對(duì)承載硅片的片叉的位姿識(shí)別是至關(guān)重要的，片叉傾斜或距離不準(zhǔn)確與否將影響對(duì)硅片位姿識(shí)別的準(zhǔn)確度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服以上問題，本專利技術(shù)旨在對(duì)硅片的位姿進(jìn)行識(shí)別之前，對(duì)承載硅片的片叉的位姿進(jìn)行識(shí)別并作出相應(yīng)調(diào)整，確保片叉處于水平狀態(tài)、與基準(zhǔn)面在合適的距離之內(nèi)以及在理論示教數(shù)據(jù)的安全閾值范圍內(nèi)。為了達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)提供了硅片安全運(yùn)輸方法，包括機(jī)械手對(duì)硅片的拾取和放置，機(jī)械手安裝于基座上，機(jī)械手具有片叉，片叉用于承載硅片，片叉是可翻轉(zhuǎn)的，硅片放置于硅片承載裝置中的支撐部件上，在片叉上表面和下表面分別具有不在同一個(gè)直線上的三個(gè)或以上的傳感器，在對(duì)硅片的位姿進(jìn)行識(shí)別之前，進(jìn)行片叉位姿的識(shí)別和調(diào)整，所述片叉位姿的識(shí)別和調(diào)整包括：步驟S01：在基座上設(shè)定基準(zhǔn)面，并且設(shè)定位于所述基準(zhǔn)面上的探測點(diǎn)，設(shè)定理論示教數(shù)據(jù)，機(jī)械手執(zhí)行取放片操作指令；所述理論示教數(shù)據(jù)包括機(jī)械手運(yùn)行的指定位置、機(jī)械手片叉的下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的傾角閾值范圍、以及機(jī)械手片叉的下表面相對(duì)于所述探測點(diǎn)的沿Z軸的距離閾值范圍；選取基座上的水平面作為基準(zhǔn)面；步驟S02：機(jī)械手運(yùn)行至所述理論示教數(shù)據(jù)中的指定位置后，所述片叉下表面的每個(gè)傳感器探測相對(duì)于所述探測點(diǎn)的三維坐標(biāo)值；步驟S03：根據(jù)所述片叉下表面的每個(gè)傳感器的所述坐標(biāo)值求取所述片叉下表面的平面方程；步驟S04：通過所述平面方程計(jì)算所述片叉下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的傾角；步驟S05：判斷所述片叉下表面的每個(gè)傳感器與所述探測點(diǎn)的沿Z軸的距離值是否在沿Z軸的所述距離閾值范圍內(nèi)以及判斷所述片叉下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的傾角是否在所述傾角閾值范圍內(nèi)；步驟S06：當(dāng)所述片叉下表面的每個(gè)傳感器與所述探測點(diǎn)的沿Z軸的距離值不在沿Z軸的所述距離閾值范圍內(nèi)或者所述片叉下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的傾角不在所述傾角閾值范圍內(nèi)，則對(duì)所述理論示教數(shù)據(jù)中的設(shè)定位置進(jìn)行自動(dòng)位置調(diào)整，同時(shí)更新所述理論示教數(shù)據(jù)；當(dāng)所述片叉下表面的每個(gè)傳感器與所述探測點(diǎn)的沿Z軸的距離值在沿Z軸的所述距離閾值范圍內(nèi)并且所述片叉下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的傾角在所述傾角閾值范圍內(nèi)，則所述機(jī)械手繼續(xù)執(zhí)行所述取放片操作；當(dāng)所述片叉下表面的每個(gè)傳感器與所述探測點(diǎn)的沿Z軸的距離不在沿Z軸的所述距離閾值范圍內(nèi)并且所述片叉下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的傾角不在所述傾角閾值范圍內(nèi)，則報(bào)警并等待處理。優(yōu)選地，所述步驟S06中，所述位置調(diào)整包括距離調(diào)整和傾角調(diào)整，其中，所述距離調(diào)整過程包括：步驟S601：所述片叉下表面的每個(gè)傳感器連續(xù)兩次探測與所述探測點(diǎn)的坐標(biāo)值，得到所述片叉下表面的每個(gè)傳感器的第一次坐標(biāo)值和第二次坐標(biāo)值；步驟S602：求取第一次坐標(biāo)值的Z值的第一平均值和第二次坐標(biāo)值的Z值的第二平均值；步驟S603：計(jì)算所述Z值的第一平均值和所述Z值的第二平均值的差值，作為沿Z軸的距離補(bǔ)償值；步驟S604：將所述理論示教數(shù)據(jù)中的每個(gè)指定位置在沿Z軸方向上均加上所述距離補(bǔ)償值。所述傾角調(diào)整過程包括：步驟S611：根據(jù)所述片叉下表面的平面方程和所述基準(zhǔn)面的平面方程，計(jì)算所述片叉下表面的法線矢量與所述基準(zhǔn)面的法線矢量；步驟S612：根據(jù)所述片叉下表面的法線矢量的坐標(biāo)值與所述基準(zhǔn)面的法線矢量之間的坐標(biāo)值以及所述步驟S04中得到的傾角，在直角坐標(biāo)系中計(jì)算所述片叉下表面的法線矢量沿X軸方向所旋轉(zhuǎn)的角度以及沿Y軸方向所旋轉(zhuǎn)的角度；步驟S613：以所述片叉下表面的法線矢量沿X軸方向所旋轉(zhuǎn)的角度使片叉沿X軸旋轉(zhuǎn)，以所述片叉下表面的法線矢量沿Y軸方向所旋轉(zhuǎn)的角度使片叉沿Y軸旋轉(zhuǎn)，從而使所述片叉下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的傾角在所述傾角閾值范圍內(nèi)；步驟S614：計(jì)算調(diào)整后的所述片叉下表面的每個(gè)傳感器探測與所述探測點(diǎn)的新的坐標(biāo)值，判斷新的沿Z軸的距離值是否在沿Z軸的所述距離閾值范圍內(nèi)；如果是，則所述機(jī)械手繼續(xù)執(zhí)行所述取放片操作；如果不是，則按照所述距離調(diào)整過程對(duì)所述片叉的所述理論示教數(shù)據(jù)中的每個(gè)指定位置進(jìn)行沿Z軸的距離調(diào)整。優(yōu)選地，所述步驟S612中，包括：求取所述片叉下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的旋轉(zhuǎn)矩陣；然后，根據(jù)旋轉(zhuǎn)矩陣乘以所述基準(zhǔn)面的法線矢量得到所述片叉下表面的法線矢量，計(jì)算出所述片叉下表面的法線矢量相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的法線矢量沿X軸方向的旋轉(zhuǎn)角度以及沿Y軸方向的旋轉(zhuǎn)角度，所述片叉下表面的法線矢量相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的法線矢量沿X軸方向的旋轉(zhuǎn)角度為所述片叉下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面沿X軸方向的旋轉(zhuǎn)角度，所述片叉下表面的法線矢量相對(duì)于...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種硅片安全運(yùn)輸方法，包括機(jī)械手對(duì)硅片的拾取和放置，機(jī)械手安裝于基座上，機(jī)械手具有片叉，片叉用于承載硅片，所述片叉是可翻轉(zhuǎn)的，硅片放置于硅片承載裝置中的支撐部件上，其特征在于，在片叉上表面和下表面分別具有不在同一個(gè)直線上的三個(gè)或以上的傳感器，在對(duì)硅片的位姿進(jìn)行識(shí)別之前，進(jìn)行片叉位姿的識(shí)別和調(diào)整，所述片叉位姿的識(shí)別和調(diào)整包括：步驟S01：在基座上設(shè)定基準(zhǔn)面，并且設(shè)定位于所述基準(zhǔn)面上的探測點(diǎn)，設(shè)定理論示教數(shù)據(jù)，機(jī)械手執(zhí)行取放片操作指令；所述理論示教數(shù)據(jù)包括機(jī)械手運(yùn)行的指定位置、機(jī)械手片叉的下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的傾角閾值范圍、以及機(jī)械手片叉的下表面相對(duì)于所述探測點(diǎn)的沿Z軸的距離閾值范圍；選取基座上的水平面作為基準(zhǔn)面；步驟S02：機(jī)械手運(yùn)行至所述理論示教數(shù)據(jù)中的指定位置后，所述片叉下表面的每個(gè)傳感器探測相對(duì)于所述探測點(diǎn)的三維坐標(biāo)值；步驟S03：根據(jù)所述片叉下表面的每個(gè)傳感器的所述坐標(biāo)值求取所述片叉下表面的平面方程；步驟S04：通過所述平面方程計(jì)算所述片叉下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的傾角；步驟S05：判斷所述片叉下表面的每個(gè)傳感器與所述探測點(diǎn)的沿Z軸的距離值是否在沿Z軸的所述距離閾值范圍內(nèi)以及判斷所述片叉下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的傾角是否在所述傾角閾值范圍內(nèi)；步驟S06：當(dāng)所述片叉下表面的每個(gè)傳感器與所述探測點(diǎn)的沿Z軸的距離值不在沿Z軸的所述距離閾值范圍內(nèi)或者所述片叉下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的傾角不在所述傾角閾值范圍內(nèi)，則對(duì)所述理論示教數(shù)據(jù)中的設(shè)定位置進(jìn)行自動(dòng)位置調(diào)整，同時(shí)更新所述理論示教數(shù)據(jù)；當(dāng)所述片叉下表面的每個(gè)傳感器與所述探測點(diǎn)的沿Z軸的距離值在沿Z軸的所述距離閾值范圍內(nèi)并且所述片叉下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的傾角在所述傾角閾值范圍內(nèi)，則所述機(jī)械手繼續(xù)執(zhí)行所述取放片操作；當(dāng)所述片叉下表面的每個(gè)傳感器與所述探測點(diǎn)的沿Z軸的距離不在沿Z軸的所述距離閾值范圍內(nèi)并且所述片叉下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的傾角不在所述傾角閾值范圍內(nèi)，則報(bào)警并等待處理。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種硅片安全運(yùn)輸方法，包括機(jī)械手對(duì)硅片的拾取和放置，機(jī)械手安裝
于基座上，機(jī)械手具有片叉，片叉用于承載硅片，所述片叉是可翻轉(zhuǎn)的，硅片
放置于硅片承載裝置中的支撐部件上，其特征在于，在片叉上表面和下表面分
別具有不在同一個(gè)直線上的三個(gè)或以上的傳感器，在對(duì)硅片的位姿進(jìn)行識(shí)別之
前，進(jìn)行片叉位姿的識(shí)別和調(diào)整，所述片叉位姿的識(shí)別和調(diào)整包括：
步驟S01：在基座上設(shè)定基準(zhǔn)面，并且設(shè)定位于所述基準(zhǔn)面上的探測點(diǎn)，設(shè)
定理論示教數(shù)據(jù)，機(jī)械手執(zhí)行取放片操作指令；所述理論示教數(shù)據(jù)包括機(jī)械手
運(yùn)行的指定位置、機(jī)械手片叉的下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的傾角閾值范圍、以
及機(jī)械手片叉的下表面相對(duì)于所述探測點(diǎn)的沿Z軸的距離閾值范圍；選取基座
上的水平面作為基準(zhǔn)面；
步驟S02：機(jī)械手運(yùn)行至所述理論示教數(shù)據(jù)中的指定位置后，所述片叉下表
面的每個(gè)傳感器探測相對(duì)于所述探測點(diǎn)的三維坐標(biāo)值；
步驟S03：根據(jù)所述片叉下表面的每個(gè)傳感器的所述坐標(biāo)值求取所述片叉下
表面的平面方程；
步驟S04：通過所述平面方程計(jì)算所述片叉下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的傾
角；
步驟S05：判斷所述片叉下表面的每個(gè)傳感器與所述探測點(diǎn)的沿Z軸的距
離值是否在沿Z軸的所述距離閾值范圍內(nèi)以及判斷所述片叉下表面相對(duì)于所述
基準(zhǔn)面的傾角是否在所述傾角閾值范圍內(nèi)；
步驟S06：當(dāng)所述片叉下表面的每個(gè)傳感器與所述探測點(diǎn)的沿Z軸的距離
值不在沿Z軸的所述距離閾值范圍內(nèi)或者所述片叉下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的
傾角不在所述傾角閾值范圍內(nèi)，則對(duì)所述理論示教數(shù)據(jù)中的設(shè)定位置進(jìn)行自動(dòng)
位置調(diào)整，同時(shí)更新所述理論示教數(shù)據(jù)；
當(dāng)所述片叉下表面的每個(gè)傳感器與所述探測點(diǎn)的沿Z軸的距離值在沿Z軸
的所述距離閾值范圍內(nèi)并且所述片叉下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的傾角在所述傾
角閾值范圍內(nèi)，則所述機(jī)械手繼續(xù)執(zhí)行所述取放片操作；
當(dāng)所述片叉下表面的每個(gè)傳感器與所述探測點(diǎn)的沿Z軸的距離不在沿Z軸
的所述距離閾值范圍內(nèi)并且所述片叉下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的傾角不在所述
傾角閾值范圍內(nèi)，則報(bào)警并等待處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅片安全運(yùn)輸方法，其特征在于，所述步驟S06
中，所述位置調(diào)整包括距離調(diào)整和傾角調(diào)整，其中，
所述距離調(diào)整過程包括：
步驟S601：所述片叉下表面的每個(gè)傳感器連續(xù)兩次探測與所述探測點(diǎn)的坐
標(biāo)值，得到所述片叉下表面的每個(gè)傳感器的第一次坐標(biāo)值和第二次坐標(biāo)值；
步驟S602：求取第一次坐標(biāo)值的Z值的第一平均值和第二次坐標(biāo)值的Z值
的第二平均值；
步驟S603：計(jì)算所述Z值的第一平均值和所述Z值的第二平均值的差值，
作為沿Z軸的距離補(bǔ)償值；
步驟S604：將所述理論示教數(shù)據(jù)中的每個(gè)指定位置在沿Z軸方向上均加上
所述距離補(bǔ)償值。
所述傾角調(diào)整過程包括：
步驟S611：根據(jù)所述片叉下表面的平面方程和所述基準(zhǔn)面的平面方程，計(jì)
算所述片叉下表面的法線矢量與所述基準(zhǔn)面的法線矢量；
步驟S612：根據(jù)所述片叉下表面的法線矢量的坐標(biāo)值與所述基準(zhǔn)面的法線
矢量之間的坐標(biāo)值以及所述步驟S04中得到的傾角，在直角坐標(biāo)系中計(jì)算所述
片叉下表面的法線矢量沿X軸方向所旋轉(zhuǎn)的角度以及沿Y軸方向所旋轉(zhuǎn)的角
度；
步驟S613：以所述片叉下表面的法線矢量沿X軸方向所旋轉(zhuǎn)的角度使片叉
沿X軸旋轉(zhuǎn)，以所述片叉下表面的法線矢量沿Y軸方向所旋轉(zhuǎn)的角度使片叉沿
Y軸旋轉(zhuǎn)，從而使所述片叉下表面相對(duì)于所述基準(zhǔn)面的傾角在所述傾角閾值范
圍內(nèi)；
步驟S614：計(jì)算調(diào)整后的所述片叉下表面的每個(gè)傳感器探測與所述探測點(diǎn)
的新的坐標(biāo)值，判斷新的沿Z軸的距離值是否在沿Z軸的所述距離閾值范圍內(nèi)；
如果是，則所述機(jī)械手繼續(xù)執(zhí)行所述取放片操作；如果不是，則按照所述距離
調(diào)整過程對(duì)所述片叉的所述理論示教數(shù)據(jù)中的每個(gè)指定位置進(jìn)行沿Z軸的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：徐冬，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：北京七星華創(chuàng)電子股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11