一种炉管用传片机械手的保护装置及保护方法
【专利摘要】本发明公开了一种炉管用传片机械手的保护装置及保护方法，通过在机械手设置保护罩检测单元，以对机械手的抓手是否罩有保护罩的状态进行实时检测，并在抓手罩有保护罩时通过控制单元禁止机械手的驱动单元对机械手进行驱动，可防止传片机械手在抓手罩有保护罩时运动，并同时具有报警功能，从而避免了因使抓手误运动所导致的与保护罩发生碰撞而损坏的事故，确保了在机械手维护保养时操作的安全性。
【专利说明】一种炉管用传片机械手的保护装置及保护方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体集成电路制造【技术领域】，更具体地，涉及一种炉管用传片机械手的保护装置及保护方法。
【背景技术】
[0002]炉管技术已广泛应用于半导体集成电路行业，按使用压力不同，可分为常压炉管和低压炉管。常压炉管主要用于热氧化、扩散退火等工艺；低压炉管则主要用于LPCVD工艺。炉管通常分为垂直式和水平式，其中，垂直式炉管因其具有的占地面积小、自动化程度高、单次装载量大、可改善操作者的安全以及颗粒污染少等优点，特别是其具有更好的控温精度和均匀性优势，使垂直式炉管逐渐成为半导体集成电路行业的主流设备。
[0003]随着半导体技术的发展，在半导体各个工艺过程中对硅片的传送(传片)已由人工方式全面转变为自动传片方式。应用机械手实现了对硅片的自动传片，不但减轻了作业强度，提高了传片控制精度，而且提高了工艺时的安全系数，有效保障了作业人员的人身安全。
[0004]用于炉管的传片机械手设置在位于炉管的底部区域，主要用于将硅片盒中的硅片取出并传送至晶舟，晶舟再将硅片送入炉管进行工艺；工艺后晶舟退出炉管，机械手再从晶舟将硅片取出并传回硅片盒。在此过程中，机械手还需要对硅片的数量进行检测。
[0005]请参阅图1，图1是现有的一种炉管用传片机械手的局部结构示意图，其显示了机械手进行水平方向的前进或后退运动的部分结构组成。如图1所示，机械手设置在位于炉管(图示省略)的下方区域，机械手设有抓手4，抓手4的下方连接有滑块2，滑块2下方设有导轨1，滑块2连接驱动单元3。驱动单元3驱动滑块2带动抓手4沿所述导轨I作水平方向的前进或后退运动(机械手还可以在转动部件的带动下作水平方向的旋转，因不涉及阐述的要点，本图予以省略，可参考现有技术进行理解)，以对对应位置处的硅片盒(图示省略)中的硅片进行取放。
[0006]当需要对上述炉管传片机械手进行维护保养时，通常会使用一个保护罩将机械手的抓手罩在其中，防止在维护时有物品掉落在抓手上，或避免维护人员误碰到抓手，起到保护抓手及传片机械手的作用。请参阅图2，图2是图1中的抓手罩有保护罩时的配合状态示意图。如图2所示，保护罩5下端面为开口，其形状近似与抓手4的垂直投影轮廓相对应。当抓手4被保护罩5罩住后，从外面将看不到抓手4，因此，保护罩5可对抓手4起到较好的保护。
[0007]然而，当需要对上述炉管传片机械手进行维护保养时，如果只是简单地在抓手上罩有保护罩，仍然会存在较大的安全隐患。这是因为，传片机械手本身缺少针对保护罩的检测装置，所以将无法判断保护罩是否存在。也就是说，抓手在罩有保护罩的情况下，仍然会在驱动单元的驱动下运动。
[0008]在机械手的维护保养过程中，当作业人员需要使用传片机械手进行取片动作的调试作业时，若作业人员由于疏忽没有注意到抓手罩有保护罩而直接驱动传片机械手进行取片，就会造成抓手与保护罩发生碰撞，导致抓手可能因撞击保护罩而发生损坏甚至损坏整个机械手的事故。
[0009]另外，若在机械手的维护保养过程中向机台内加载硅片盒时，抓手在预设程序状态下会自动向硅片盒方向伸出，对加载的硅片盒中的硅片进行扫片，以对硅片的数量进行检测。此时，传片机械手由于无法检测保护罩的存在，因此抓手不会停止动作，这样也会造成抓手与保护罩发生碰撞而导致损坏的事故发生。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种炉管用传片机械手的保护装置及保护方法，通过对机械手的抓手是否罩有保护罩的状态进行实时检测，据此来禁止或允许对机械手的驱动，可防止传片机械手在抓手罩有保护罩时运动，从而避免了因使抓手误运动所导致的与保护罩发生碰撞而损坏的事故，确保了在机械手维护保养时操作的安全性。
[0011]为实现上述目的，本发明提供一种炉管用传片机械手的保护装置及保护方法的技术方案如下:
[0012]一种炉管用传片机械手的保护装置，所述机械手设于所述炉管的下方区域，所述机械手设有抓手，所述抓手下方设有滑块，所述滑块下方设有导轨，所述滑块连接驱动单元，所述驱动单元驱动所述滑块带动所述抓手沿所述导轨水平运动，用以传送硅片盒中的硅片，以及对硅片的数量进行检测，所述保护装置包括:
[0013]保护罩，下端为开口，用以从上方将所述抓手罩于其中；
[0014]保护罩检测单元，用以检测所述抓手是否罩有所述保护罩，其在所述抓手罩有所述保护罩时产生第一检测信号，在所述抓手未罩有所述保护罩时产生第二检测信号；
[0015]控制单元，分别连接所述保护罩检测单元和所述驱动单元，用以根据接收的所述第一检测信号，控制禁止所述驱动单元执行对所述机械手的驱动，以及根据接收的所述第二检测信号，控制允许所述驱动单元执行对所述机械手的驱动。
[0016]优选地，所述保护罩检测单元设于所述滑块的侧面上端，用以检测所述抓手是否罩有所述保护罩，并产生对应的检测信号。
[0017]优选地，所述保护罩检测单元设于所述抓手抓取侧的所述滑块的前面上端，用以检测所述抓手是否罩有所述保护罩，并产生对应的检测信号。
[0018]优选地，所述保护罩检测单元为常开式继电器，所述保护罩在罩住所述抓手时，其下端与所述常开式继电器的常开触点相接触，使所述常开式继电器产生所述抓手罩有所述保护罩的对应检测信号。
[0019]优选地，所述保护罩检测单元为压力传感器，所述保护罩在罩住所述抓手时，其下端压迫所述压力传感器，使所述压力传感器产生所述抓手罩有所述保护罩的对应检测信号。
[0020]优选地，所述保护罩检测单元为光电传感器，所述光电传感器的光发射部与光接收部相对设于所述抓手抓取侧前端的所述滑块的两侧，所述保护罩在罩住所述抓手时，其前端阻挡在所述光电传感器的光发射部与光接收部之间，使所述光电传感器产生所述第一检测信号。
[0021]优选地，还包括警报单元，所述警报单元连接所述控制单元，所述控制单元根据接收的所述第一检测信号，控制所述警报单元发出报警信号。
[0022]优选地，所述警报单元为光警报器、声警报器或声光警报器其中之一。
[0023]一种炉管用传片机械手的保护方法，采用上述的炉管用传片机械手的保护装置，在所述机械手处于停机维护保养状态时，使用保护罩将所述机械手的抓手罩住以进行保护，所述保护方法包括:
[0024]检测机械手的抓手是否罩有保护罩，在所述抓手罩有所述保护罩时产生第一检测信号，在所述抓手未罩有所述保护罩时产生第二检测信号；
[0025]根据所述抓手罩有所述保护罩的所述第一检测信号，禁止对所述机械手进行驱动；根据所述抓手未罩有所述保护罩的所述第二检测信号，允许对所述机械手进行驱动。
[0026]优选地，根据所述抓手罩有所述保护罩的所述第一检测信号，触发警报。
[0027]从上述技术方案可以看出，本发明的有益效果在于，通过在机械手设置保护罩检测单元，以对机械手的抓手是否罩有保护罩的状态进行实时检测，并在抓手罩有保护罩时通过控制单元禁止机械手的驱动单元对机械手进行驱动，可防止传片机械手在抓手罩有保护罩时运动，并同时具有报警功能，从而避免了因使抓手误运动所导致的与保护罩发生碰撞而损坏的事故，确保了在机械手维护保养时操作的安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]图1是现有的一种炉管用传片机械手的局部结构示意图；
[0029]图2是图1中的抓手罩有保护罩时的配合状态示意图；
[0030]图3是本发明一实施例的一种炉管用传片机械手的保护装置的结构原理示意图；
[0031]图4是本发明另一实施例的一种炉管用传片机械手的保护装置的结构原理示意图。
【具体实施方式】
[0032]下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0033]需要说明的是，在下述的【具体实施方式】中，在详述本发明的实施方式时，为了清楚地表示本发明的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本发明的限定来加以理解。
[0034]用于炉管的传片机械手设置在位于炉管的底部区域，主要用于将硅片盒中的硅片取出并传送至晶舟，晶舟再将硅片送入炉管进行工艺；工艺后晶舟退出炉管，机械手再从晶舟将硅片取出并传回硅片盒。在此过程中，机械手还需要对硅片的数量进行检测。
[0035]在本发明下述的【具体实施方式】中，先请参阅图3，图3是本发明一实施例的一种炉管用传片机械手的保护装置的结构原理示意图。如图3所示，机械手设有抓手4，所述抓手4下方设有滑块2，所述滑块2下方设有导轨1，所述滑块2连接驱动单元3。所述驱动单元3驱动所述滑块2带动所述抓手4沿所述导轨I水平运动(机械手还可以在转动部件的带动下作水平方向的旋转，因不涉及本发明阐述的要点，图示予以省略，可参考关于机械手的现有技术进行理解)，用以传送硅片盒(图示省略)中的硅片，以及对硅片的数量进行检测。
[0036]请继续参阅图3。当需要对机械手进行维护保养时，会使用一个保护罩5 (为表明保护罩5与抓手4的配合状态，图中以虚线轮廓表示出保护罩5，可参考图2加以理解)将机械手的抓手4罩在其中，防止在维护时有物品掉落在抓手4上，或避免维护人员误碰到抓手4，起到保护抓手4及传片机械手的作用。
[0037]请继续参阅图3。针对机械手进行维护保养时的状态，本发明的保护装置包括保护罩5、保护罩检测单元7和控制单元8。保护罩5的下端为开口，用以从上方将所述抓手4罩于其中。保护罩检测单元7用以检测所述抓手4是否罩有所述保护罩5，其在所述抓手4罩有所述保护罩5时产生第一检测信号，在所述抓手4未罩有所述保护罩5时产生第二检测信号。保护罩5的外形轮廓及位置应保证其在罩住抓手4时，保护罩检测单元7能够检测到保护罩5的存在。控制单元8分别连接所述保护罩检测单元7和所述驱动单元3，用以根据接收的所述第一检测信号，控制禁止所述驱动单元3执行对所述机械手(滑块)的驱动，以及根据接收的所述第二检测信号，控制允许所述驱动单元3执行对所述机械手的驱动。
[0038]请继续参阅图3。作为本发明的一可选实施例，可将所述保护罩检测单元7安装在所述抓手4抓取侧(即图示的抓手的右侧开口端)的所述滑块2的前面上端(请参考图示位置)。并且，将保护罩5的外形轮廓加工成与所述保护罩检测单元7位置相配合的形态，以保证在保护罩5罩住或离开抓手4时，保护罩检测单元7能够检测到保护罩5是否存在，并产生对应的第一、第二检测信号。当然，也可以将所述保护罩检测单元7安装在所述滑块2的侧面上端(图示省略)，使所述保护罩检测单元7同样可以检测所述抓手4是否罩有所述保护罩5，并产生对应的检测信号。
[0039]请继续参阅图3。作为上述保护罩检测单元的一可选实施例，可以采用常开式继电器作为所述保护罩检测单元7，并安装在所述滑块2的侧面上端或前面上端，例如图示的安装在所述滑块2的前面上端。由于已考虑到将保护罩5的外形轮廓加工成与所述保护罩检测单元7 (即常开式继电器)的位置相配合的形态，例如，将保护罩5的长度尺寸加工成与常开式继电器7能够相接触的大小，因此，当所述保护罩5落下并罩住所述抓手4时，保护罩5的前下端开口边缘即可与所述常开式继电器7的常开触点相接触，使常开式继电器7的信号电路导通，产生检测到所述抓手4罩有所述保护罩5的闭合信号(即前述的第一检测信号)。同时，利用常开式继电器的特点，将其开路状态时的开路信号作为第二检测信号，用以识别此时未罩有保护罩。控制单元8在接收到常开式继电器7的闭合信号后，即向机械手的驱动单元3发出指令，并对驱动单元3进行锁定，控制禁止所述驱动单元3执行对所述机械手的驱动。从而，只要抓手4罩有保护罩5，机械手就不会发生动作，抓手4因而也就不会碰撞到保护罩5造成损坏。此时，即便作业人员由于疏忽没有注意到抓手4罩有保护罩5而直接启动传片机械手的驱动单元3，驱动单元3由于被锁定也不会产生驱动反应，确保了在机械手维护保养时操作的安全性。而当抓手4未罩有保护罩5时，常开式继电器7即产生开路信号(即第二检测信号)。控制单元8在识别到常开式继电器7的开路信号后，即向机械手的驱动单元3发出指令，并对驱动单元3进行解锁，控制允许所述驱动单元3执行对所述机械手的驱动。当机械手处于正常工艺状态时，抓手4将不再罩有保护罩5，驱动单元3因而也一直处于解锁状态，得以正常进行机械手的驱动。
[0040]请继续参阅图3。作为上述保护罩检测单元的另一可选实施例，也可以采用压力传感器作为所述保护罩检测单元7，并安装在所述滑块2的侧面上端或前面上端，例如图3所示的安装在所述滑块2的前面上端。当所述保护罩5在罩住所述抓手4时，通过保护罩5的前下端边缘压迫所述压力传感器，可使所述压力传感器产生压电信号(即第一检测信号)。同时，将所述压力传感器未受压状态时的无压电信号作为第二检测信号，用以识别此时未罩有保护罩。控制单元8在接收到压力传感器的压电信号后，即向机械手的驱动单元3发出指令，并对驱动单元3进行锁定，控制禁止所述驱动单元3执行对所述机械手的驱动。反之，控制单元8在接收到压力传感器的无压电信号时，即控制使驱动单元3处于解锁状态，允许所述驱动单元3执行对所述机械手的驱动。
[0041]请参阅图4，图4是本发明另一实施例的一种炉管用传片机械手的保护装置的结构原理示意图。作为上述保护罩检测单元的进一步可选实施例，也可以采用光电传感器作为所述保护罩检测单元7。如图4所示，将光电传感器7的光发射部6与光接收部(光接收部被图示的光发射部6遮挡未显示)相对设于所述抓手4抓取侧前端的所述滑块2的两侦U。当所述保护罩5罩住所述抓手4时，保护罩5的前端阻挡在所述光电传感器7的光发射部6与光接收部之间，使所述光电传感器7的光路连接阻断而产生阻断信号(即第一检测信号)。同时，将所述光电传感器7的光路处于导通状态时的导通信号作为第二检测信号，用以识别此时未罩有保护罩。控制单元8在接收到光电传感器7的阻断信号后，即向机械手的驱动单元3发出指令，并对驱动单元3进行锁定，控制禁止所述驱动单元3执行对所述机械手的驱动。反之，控制单元8在接收到光电传感器7的导通信号时，即控制使驱动单元3处于解锁状态，允许所述驱动单元3执行对所述机械手的驱动。
[0042]请继续参阅图3和图4。作为上述本发明的优选实施例，本发明的保护装置还包括设有警报单元9。所述警报单元9连接所述控制单元8，所述控制单元8根据接收的所述第一检测信号(即可以是常开式继电器的闭合信号、压力传感器的压电信号或光电传感器的阻断信号)，判断出此时的抓手4罩有保护罩5，即控制所述警报单元9发出报警信号。也就是说，在机械手进行维护保养时，只要抓手4罩有保护罩5，警报单元9就会被触发而持续地发出报警信号，以时刻提醒作业人员注意，并正确进行操作。进一步优选地，所述警报单元9可以采用光警报器、声警报器或声光警报器，并且，采用声光警报器的警示效果较佳。
[0043]在采用本发明的上述保护装置(请参考图3、图4加以理解)对传片机械手进行维护保养时，可采用以下的保护方法，使用保护罩将所述机械手的抓手罩住以进行保护，并在此过程中防止机械手误动作而造成抓手碰撞保护罩导致的安全事故。所述保护方法包括:
[0044]通过在机械手抓手下方的滑块上安装的保护罩检测单元，例如常开式继电器、压力传感器或光电传感器，检测机械手的抓手是否罩有保护罩。在所述抓手罩有所述保护罩时产生第一检测信号，例如常开式继电器的闭合信号、压力传感器的压电信号或光电传感器的阻断信号；在所述抓手未罩有所述保护罩时产生第二检测信号，例如常开式继电器的开路信号、压力传感器的无压电信号或光电传感器的导通信号。
[0045]与保护罩检测单元连接的控制单元根据接收到的所述抓手罩有所述保护罩的所述第一检测信号，向其连接的机械手的驱动单元发出指令，并对驱动单元进行锁定，控制禁止所述驱动单元执行对所述机械手进行驱动；控制单元根据接收到的所述抓手未罩有所述保护罩的所述第二检测信号，控制使驱动单元处于解锁状态，允许所述驱动单元执行对所述机械手进行驱动。
[0046]作为优选地保护方法，通过与所述控制单元连接安装的警报单元，例如光警报器、声警报器或声光警报器，所述控制单元根据接收的所述抓手罩有所述保护罩的所述第一检测信号，控制所述警报单元发出报警信号，即触发警报。
[0047]综上所述，本发明通过在机械手设置保护罩检测单元，以对机械手的抓手是否罩有保护罩的状态进行实时检测，并在抓手罩有保护罩时通过控制单元禁止机械手的驱动单元对机械手进行驱动，可防止传片机械手在抓手罩有保护罩时运动，并同时具有报警功能，从而避免了因使抓手误运动所导致的与保护罩发生碰撞而损坏的事故，确保了在机械手维护保养时操作的安全性。
[0048]以上所述的仅为本发明的优选实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种炉管用传片机械手的保护装置，所述机械手设于所述炉管的下方区域，所述机械手设有抓手，所述抓手下方设有滑块，所述滑块下方设有导轨，所述滑块连接驱动单元，所述驱动单元驱动所述滑块带动所述抓手沿所述导轨水平运动，用以传送硅片盒中的硅片，以及对硅片的数量进行检测，其特征在于，所述保护装置包括: 保护罩，下端为开口，用以从上方将所述抓手罩于其中； 保护罩检测单元，用以检测所述抓手是否罩有所述保护罩，其在所述抓手罩有所述保护罩时产生第一检测信号，在所述抓手未罩有所述保护罩时产生第二检测信号； 控制单元，分别连接所述保护罩检测单元和所述驱动单元，用以根据接收的所述第一检测信号，控制禁止所述驱动单元执行对所述机械手的驱动，以及根据接收的所述第二检测信号，控制允许所述驱动单元执行对所述机械手的驱动。
2.根据权利要求1所述的炉管用传片机械手的保护装置，其特征在于，所述保护罩检测单元设于所述滑块的侧面上端，用以检测所述抓手是否罩有所述保护罩，并产生对应的检测信号。
3.根据权利要求1所述的炉管用传片机械手的保护装置，其特征在于，所述保护罩检测单元设于所述抓手抓取侧的所述滑块的前面上端，用以检测所述抓手是否罩有所述保护罩，并产生对应的检测信号。
4.根据权利要求2或3所述的炉管用传片机械手的保护装置，其特征在于，所述保护罩检测单元为常开式继电器，所述保护罩在罩住所述抓手时，其下端与所述常开式继电器的常开触点相接触，使所述常开式继电器产生所述抓手罩有所述保护罩的对应检测信号。
5.根据权利要求2或3所述的炉管用传片机械手的保护装置，其特征在于，所述保护罩检测单元为压力传感器，所述保护罩在罩住所述抓手时，其下端压迫所述压力传感器，使所述压力传感器产生所述抓手罩有所述保护罩的对应检测信号。
6.根据权利要求1所述的炉管用传片机械手的保护装置，其特征在于，所述保护罩检测单元为光电传感器，所述光电传感器的光发射部与光接收部相对设于所述抓手抓取侧前端的所述滑块的两侧，所述保护罩在罩住所述抓手时，其前端阻挡在所述光电传感器的光发射部与光接收部之间，使所述光电传感器产生所述第一检测信号。
7.根据权利要求1所述的炉管用传片机械手的保护装置，其特征在于，还包括警报单元，所述警报单元连接所述控制单元，所述控制单元根据接收的所述第一检测信号，控制所述警报单元发出报警信号。
8.根据权利要求7所述的炉管用传片机械手的保护装置，其特征在于，所述警报单元为光警报器、声警报器或声光警报器其中之一。
9.一种炉管用传片机械手的保护方法，采用权利要求1?8任意一项所述的炉管用传片机械手的保护装置，在所述机械手处于停机维护保养状态时，使用保护罩将所述机械手的抓手罩住以进行保护，其特征在于，所述保护方法包括: 检测机械手的抓手是否罩有保护罩，在所述抓手罩有所述保护罩时产生第一检测信号，在所述抓手未罩有所述保护罩时产生第二检测信号； 根据所述抓手罩有所述保护罩的所述第一检测信号，禁止对所述机械手进行驱动；根据所述抓手未罩有所述保护罩的所述第二检测信号，允许对所述机械手进行驱动。
10.根据权利要求9所述的炉管用传片机械手的保护方法，其特征在于，根据所述抓手罩有所述保护罩的所述第一检测信号，触发警报。
【文档编号】B25J19/00GK104440950SQ201410654570
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月17日 优先权日:2014年11月17日
【发明者】王志良, 裴雷洪, 俞玮, 敖海林 申请人:上海华力微电子有限公司