施例的片叉的中心位置的安全范围的结构示意图
[0040] 图6为本发明的一个较佳实施例的硅片、支撑部件和片叉的位置关系以及取片路 线示意图
[0041] 图7为本发明的一个较佳实施例的硅片、支撑部件和片叉的位置关系以及放片路 线示意图
[0042] 图8为本发明的一个较佳实施例的安全传输硅片的方法的流程示意图
[0043] 图9为本发明的另一个较佳实施例的安全传输硅片的方法的流程示意图
【具体实施方式】
[0044] 为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一 步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也 涵盖在本发明的保护范围内。
[0045] 本发明的用于传输硅片的机械手安装于半导体设备中，半导体设备还包括用于放 置多层硅片的硅片承载装置和控制机械手进行各种动作的控制装置，硅片承载装置具有用 于承载硅片的支撑部件，机械手用于取放片将硅片承载装置的硅片或将硅片放置于硅片承 载装置中；机械手具有用于承载硅片的片叉，控制装置具有判断器，片叉上具有传感器;片 叉在接触硅片时，传感器位于片叉上且与硅片边缘所接触的位置，用于识别并获取硅片边 缘的位置数据;并且把所识别的硅片边缘位置数据发送给判断器;判断器根据硅片边缘位 置数据计算出硅片的识别中心位置，并且设定片叉的中心位置的安全范围，根据硅片的识 别中心位置与所设定的片叉的中心位置计算出所述硅片的识别中心位置超出所述片叉的 中心位置的超出范围，然后判断该超出范围是否在安全范围之内；若为否，判断器发出警 报。
[0046] 本发明中，硅片承载装置可以为支撑机构，也可以为片盒。如图2所示，本发明的一 个较佳实施例的半导体设备中的硅片承载装置，包括:黑线框内为内部装载有硅片的片盒B 和装载硅片进入反应腔室C的硅片硅片承载装置A;半导体设备还具有承载片盒B的片盒硅 片承载装置F，片盒硅片承载装置F连接于底座G上;机械手E用于从片盒B中拾取硅片并且放 置于硅片硅片承载装置A上，当反应腔室C底部的炉门D打开时，硅片硅片承载装置A携带着 硅片进入反应腔室C中，或者当反应结束后，反应腔室C底部的炉门D打开，硅片硅片承载装 置A携带着处理后的硅片从反应腔室C底部退出，机械手E从硅片硅片承载装置A上拾取硅片 并且放置于片盒B中；图2中的箭头表示各个部件的可移动方向。因此，本发明的取片过程可 以但不限于包括从片盒中拾取硅片的过程，也可以包括从硅片硅片承载装置中拾取硅片的 过程；同理，本发明的放片过程可以但不限于包括将硅片放置于片盒中，也可以包括将硅片 放置于硅片硅片承载装置上。
[0047]在本发明的一个实施例中，片叉上下表面固定有不在同一条直线上的三个或以上 的传感器，传感器用于定义一个或多个基准面；片叉上表面的三个传感器用于定义上基准 面，片叉下表面的三个传感器用于定义下基准面，上基准面和下基准面可以为同一平面也 可以为具有一定间距的平面;本发明的片叉可以在水平面内或竖直面内进行翻转，从而导 致片叉可能产生倾斜情况;在半导体领域中，机械手一般具有单只机械爪或多只机械爪，以 适应批量化生产的需要。在一些本发明的实施例中，机械手可以具有多只机械爪，在任意一 个或多个机械爪的片叉的上表面和下表面三个或多个传感器，下面的实施例仅以一个机械 手的一个片叉上表面和下表面分别具有三个传感器为例，其它的实施例原理相同，在此不 再赘述。本发明中，传感器包括感光式图像传感器或者接触式传感器。
[0048] 以下结合附图3-9和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均 采用非常简化的形式、使用非精准的比例，且仅用以方便、清晰地达到辅助说明本实施例的 目的。
[0049] 在本实施例中，机械手片叉上同时设置有距离探测传感器和图像传感器。
[0050] 请参阅图3和图4,支撑部件102上承载有硅片W，支撑部件102均匀分布于一半的硅 片W的边缘，机械手100的片叉101为对称V型，机械手100还具有夹持部件;片叉101的对称轴 与硅片W的直径重合，片叉101的两个倾斜侧壁最外侧之间的宽度小于硅片W的直径；
[0051] 距离探测传感器（黑实心圆），设置于机械手100的硅片W的上下表面，用于检测片 叉101到一个硅片底部的距离测量值以及片叉101到该一个硅片下方相邻硅片的距离测量 值;在片叉101的上表面设置有三个距离探测传感器31、32、33，其中两个距离探测传感器51 和S2分别位于V型片叉101的对称的两个斜壁上且对应于置于片叉101上的硅片W的直径上， 所剩的一个距离探测传感器S3位于V型片叉101的对称两个斜壁内侧相交的位置上，在该片 叉101所在平面建立原点，设置为Χ0Υ基准面，距离探测传感器S1、S2的连线的中点与的距离 探测传感器S3的连线垂直且平分距离探测传感器S1、S2的连线；因此，将V型片叉斜壁上的 两个距离探测传感器S1、S2的连线设为X轴，将距离探测传感器S1、S2的连线的中点与距离 探测传感器S3的连线设为Y轴，距离探测传感器S1、S2的连线的中点为坐标原点0,以此构成 片叉所在Χ0Υ平面，这里需要说明的是，在涉及距离探测传感器的相对位置关系时，将距离 探测传感器视为一个点。本实施例中，以片叉101上表面的距离探测传感器S1、S2、S3所反馈 的测量值来判断硅片W的位姿和取片过程是否能够安全取片，用于计算圆柱面方程、截交线 方程、硅片所在平面与片叉所在平面的夹角、截交线与片叉所在平面的最小距离和最大距 离;本实施例中，距离探测传感器通过光电信号探测距离来实现的，也就是距离探测传感器 为光电距离探测传感器。本实施例中的图像传感器设置于片叉的任意位置，只要不与距离 探测传感器重合即可。
[0052]图像传感器(虚线框住的区域），在片叉上放置硅片时，片叉与硅片边缘接触的位 置设置有图像传感器，本实施例中，三个不在同一直线上的图像传感器确定一个基准面，片 叉的两个支叉端部以及片叉两个支叉根部分别设置有图像传感器，用于识别并获取硅片边 缘的位置数据;并且把所识别的硅片边缘位置数据发送给判断器;判断器根据硅片边缘位 置数据计算出硅片的识别中心位置，并且设定片叉的中心位置的安全范围，根据硅片的识 别中心位置与所设定的硅片的理论中心位置计算出硅片的识别中心位置超出硅片的理论 中心位置的超出范围，然后判断该超出范围是否在该安全范围之内；若为否，判断器发出警 报;本实施例中，图像传感器还用于识别硅片承载机构中支撑部件的中心位置用于使支撑 部件中心和待放置硅片中心对准;具体的包括：图像传感器识别并获取支撑部件的位置数 据;并且把所识别的支撑部件的位置数据发送给判断器;判断器根据支撑部件的位置数据 计算出支撑部件的识别中心位置，并且设定硅片的理论中心位置的安全范围，根据支撑部 件的识别中心位置与所设定的硅片的理论中心位置计算出支撑部件的识别中心位置超出 硅片的理论中心位置的超出范围，然后判断该超出范围是否在该安全范围之内；若为否，则 判断器报警根据该超出范围来调整片叉的位置，使硅片的中心和支撑部件的目标中心对 准。本实施例中，采用感光式图像传感器，可以获取硅片的图像或支撑部件的图像;其中，片 叉上的图像传感器获取硅片的图像，并将获取的硅片的图像传送给判断器，判断器从硅片 的图像中获取硅片的边缘位置数据;片叉上的图像传感器对支撑部件进行图像识别，并将 获取的支撑部件的图像传送给判断器，判断器从支撑部件的图像中获取支撑部件的位置数 据。这里，请参阅图5,为本发明的一个较佳实施例的片叉的中心位置的安全范围的结构示 意图；可以以硅片的理论中心位置为基准，即为原点（〇,〇)，当然也可以设置其它位置为原 点，设硅片的理论中心位置的坐标为(Xa，ya)，设硅片的半径为心，由于硅片放置误差及硅片 自身变形等因素导致硅片的中心发生偏移，在硅片的中心发生偏移但是硅片可以安全拾取 的硅片放置区域的半径为η，因此，硅片的理论中心位置的安全范围为n-r a，硅片边缘的位 置数据为硅片边缘与图像传感器对应位置的坐标(^^^，（^^。，（^^。，这三个坐标不 在同一条直线上，由这三个坐标构成的圆的圆心的计算可以采用常规数学计算方式求解， 设这三个坐标构成的圆的圆心为(Μ。），则可以联立方程求出U。，所联立的方程为(^-x c) 2+(y ι-y。)2 = (X2-X。) 2+(y2_yc)2 = (X3-X。) 2+(y3_yc)2;所计算出的三个坐标构成的圆的圆 心( Xc，yc)就是硅片的识别中心位置坐标，然后再计算出硅片的识别中心位置超出硅片的理 论中心位置的超出范目
_ ，比较该超出范围与上述安全范围，判断 该超出范围是否在上述安全范围之内；同理，图像传感器探测到的支撑部件边缘的位置数 据为支撑部件边缘与图像传感器对应位置的坐标(X21，y21)，（X22，y 22)，（X23，y23)，根据这三 个不在同一条直线上的坐标计算出这三个坐标构成的圆的圆心(xd，y d)，即为支撑部件的识 别中心位置，然后再计算出支撑部件的识别中心位置超出硅片的理论中心位置的超出范围
[0053]
比较该超出范围与硅片的理论中心位置的安全范围， 判断该超出