用于修正离线示教数据的机械手及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体加工设备技术领域，具体涉及一种用于修正离线示教数据的机 械手及取放片离线示教数据的修正方法。
【背景技术】
[0002] 硅片的安全存取和运输是集成电路大生产线一个非常重要的技术指标;在生产过 程中通常要求运输设备自身导致的硅片破片率应小于十万分之一。作为批量式硅片热处理 系统，相对于单片式工艺系统，每个生产工艺所需的硅片传输、硅片放置和取片次数更多， 因而对硅片传输、硅片放置和取片的安全性和可靠性要求更高。
[0003] 目前，机械手被广泛应用于半导体集成电路制造技术领域中，机械手是硅片传输 系统中的重要设备，用于存取和运输工艺处理前和工艺处理后的硅片，其能够接受指令，精 确地定位到三维或二维空间上的某一点进行取放硅片，既可对单枚硅片进行取放作业，也 可对多枚硅片进行取放作业。
[0004] 目前，批量式硅片热处理系统的硅片传取环节的位置参数一般采用离线示教的方 式获取并存储在控制器中，同时按周期进行检测和校准。机械手根据存储的离线示教的数 据对承载机构上放置的硅片进行取放操作。当机械手在对硅片进行取放作业时，硅片承载 机构由于环境温度变化、负载变化以及机械结构变形等因素的影响，机械手按离线存储的 位置坐标取放承载机构上的硅片时，存在产生碰撞导致硅片或设备受损的风险，造成不可 弥补的损失。同时，由于硅片在热处理过程中产生的受热变形等情况也会使硅片的实际分 布状态与离线示教位置参数有不同，使得机械手取放硅片的运动处于非安全状态，
[0005] 请参阅图1，图1为现有技术中机械手在硅片传输、硅片放置和取片时的位置结构 示意图。如图所示，当硅片2在支撑部件3上处于倾斜等异常状态时，机械手1在自动存取硅 片2的运动处于非安全工作状态，非常容易造成硅片2及设备(包括机械手1)的损伤。在机械 手1完成硅片放置后或准备取片前，需对支撑部件3上硅片组中的硅片2分布状态进行准确 的位姿识别，同时对识别出的各种异常状态提供准确应对措施，以实现安全取放片。
[0006] 因此，在取放片过程中对硅片的位姿进行识别是十分重要的。
【发明内容】
[0007] 为了克服以上问题，本发明旨在提供了一种用于修正离线示教数据的机械手及方 法，通过在片叉上设置假硅片，在假硅片中嵌入用于距离探测的结构，用于距离探测的结构 可以避免设置在片叉遮挡部位，不仅使得片叉中安装用于距离探测的结构变得更为简单， 而且能够对取放片离线数据进行有效的修正。
[0008] 为了达到上述目的，本发明提供了一种用于修正离线示教数据的机械手，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所述硅片承载装置，所述硅片承载 装置具有用于承载硅片的支撑部件，所述机械手用于拾取所述硅片承载装置的硅片或将硅 片放置于所述硅片承载装置中；所述机械手具有用于承载硅片的片叉，所述片叉上表面具 有假硅片，所述假硅片嵌入有用于发出探测信号的无线收发器、对所述探测信号敏感并将 所述探测信号转换为电信号的探测器、以及将所述电信号转换为数值的转换器;所述无线 收发器从所述假硅片上方或所述假硅片下方向外发出探测信号，所述片叉不遮挡所述无线 收发器。
[0009] 优选地，所述假硅片机械固定于所述片叉上。
[0010] 优选地，所述片叉具有夹持晶圆的夹持部件。
[0011] 优选地，具有所述假硅片的片叉只在获取离线示教数据并对所述离线示教数据进 行修正时使用。
[0012] 为了实现上述目的，本发明还提供了一种根据上述的机械手进行的取片离线示教 数据的修正方法，其包括：
[0013] 步骤101:执行离线取片操作指令，设置离线示教数据;其中，所述离线示教数据包 括:距离安全阈值、倾角安全阈值、机械手运行中的指定位置以及所述指定位置的离线参数 数据;所述机械手运行中的指定位置包括预取片安全位置、预向上取片位置、与硅片接触位 置、预退出取片位置和取片退出安全位置；
[0014] 步骤102:具有所述假硅片的所述机械手在所述离线示教数据的指定位置进行探 测获得距离测量数据，并根据所述距离测量数据计算出所述假硅片相对于水平面的倾角； 所述假硅片中的无线收发器向上和向下发出探测信号，探测信号返回后发送给探测器，探 测器将信号转换为相应的电信号，转换器将电信号转换为相应的距离测量值；
[0015] 步骤103:判断所述假硅片的距离测量数据中的距离值是否超出距离安全阈值以 及判断所述假硅片相对于水平面的倾角是否超出所述倾角安全阈值;如果两者中至少有一 个为是，则执行步骤104;如果两者都为否，则执行步骤105;
[0016] 步骤104:对所述离线示教数据的指定位置的离线参数数据进行修正；
[0017] 步骤105:继续进行完成取片操作的离线示教数据中所有指定位置的离线参数数 据的修正。
[0018] 优选地，所述距离测量数据包括所述预向上取片位置上所述假硅片下表面到所述 片叉下方相邻的硅片上表面的距离、以及所述预退出取片位置上所述假硅片上表面到所述 片叉上方相邻硅片下表面的距离。
[0019] 优选地，所述步骤101中，所述机械手运行中的指定位置还包括在所述预退出取片 位置向所述取片退出安全位置运行过程中的对硅片夹持位置。
[0020] 为了达到上述目的，本发明还提供了一种根据上述的机械手进行放片离线示教数 据的修正方法，其特征在于，包括：
[0021] 步骤201:执行离线放片操作指令，设置离线示教数据;其中，所述离线示教数据包 括:距离安全阈值、倾角安全阈值、机械手运行中的指定位置以及所述指定位置的离线参数 数据;所述机械手运行中的指定位置包括预放片安全位置、预向下放片位置、与硅片接触位 置、预退出放片位置和放片退出安全位置；
[0022] 步骤202:具有所述假硅片的所述机械手在所述离线示教数据的指定位置进行探 测获得距离测量数据，并根据所述距离测量数据计算出所述假硅片相对于水平面的倾角； 所述假硅片中的无线收发器向上和向下发出探测信号，探测信号返回后发送给探测器，探 测器将信号转换为相应的电信号，转换器将电信号转换为相应的距离测量值；
[0023]步骤203:判断所述假硅片的距离测量数据中的距离值是否超出距离安全阈值以 及判断所述假硅片相对于水平面的倾角是否超出所述倾角安全阈值;如果两者中至少有一 个为是，则执行步骤204;如果两者都为否，则执行步骤205;
[0024]步骤204:对所述离线示教数据的指定位置的离线参数数据进行修正；
[0025] 步骤205:继续进行完成放片操作的离线示教数据中所有指定位置的离线参数数 据的修正。
[0026] 优选地，所述距离测量数据包括所述预退出放片位置上所述假硅片下表面到所述 片叉下方相邻的硅片上表面的距离、以及所述预向下放片位置上所述假硅片上表面到所述 片叉上方相邻硅片下表面的距离。
[0027] 优选地，所述步骤201中，所述机械手运行中的指定位置还包括在所述预放片安全 位置向所述预向下放片位置运行过程中的对硅片取消夹持位置。
[0028]本发明的用于修正离线示教数据的机械手及方法，通过在片叉上设置假硅片，在 假硅片中嵌入有用于发出探测信号的无线收发器、对探测信号敏感并将探测信号转换为电 信号的探测器、以及将电信号转换为数值的转换器，并且无线收发器的设置避开片叉的遮 挡，使得无线收发器从假硅片上方或假硅片下方向外发出探测信号，从而在取放片过程中 实时向片叉上方或下方的探测，并且及时修正离线示教数据，确保安全取放片操作;并且， 在片叉上设置假硅片的方式简单易行，降低了工艺难度。
【附图说明】
[0029] 图1为现有技术中机械手在硅片传输、硅片放置和放片时的位置示意图
[0030] 图2为本发明的一个较佳实施例的半导体设备的硅片承载装置的结构示意图
[0031] 图3为本发明的一个较佳实施例的硅片传输、取片或放片过程中机械手的片叉和 硅片的相对位置关系透视示意图
[0032] 图4为本发明的一个较佳实施例的传感器、机械手、硅片和支撑部件的相对位置关 系俯视不意图
[0033] 图5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
[0034] 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放片路 线示意图
[0035] 图7为本发明的一个较佳实施例的机械手片叉和假硅片的关系结构示意图
[0036] 图8为本发明的一个较佳实施例的取片离线示教数据的修正方法的流程示意图 [0037]图9为本发明的一个较佳实施例的倾斜假硅片受力示意图
[0038]图10为本发明的一个较佳实施例的放片离线示教数据的修正方法的流程示意图
【具体实施方式】
[0039]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。
[0040]本发明的半导体设备包括用于放置多个硅片的硅片承载装置和用于拾取和运输 硅片的机械手，硅片承载装置具有支撑部件，硅片水平放置于支撑部件上，多个硅片在竖直 方向上排列；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