硅片承载装置中硅片的安全放置方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种半导体设备的硅片承载装置中硅片的安全放置方法，通过示教数据设置机械手的运动轨迹和位置，利用机械手片叉上的传感器组来探测片叉和硅片之间的距离测量值，根据距离测量值来计算判断硅片所在平面与机械手的片叉所在平面的截交线方程并据此计算出硅片相对于片叉的倾斜角，从而判断硅片是否会产生滑动，确保硅片放置后不产生滑动。因此，本发明专利技术实现了在放片过程中对硅片的位姿进行了判断，从而避免机械手片叉触碰到硅片导致硅片受损，提高了放片过程的安全性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体加工设备
，具体涉及一种半导体设备的硅片承载装置中硅片的安全放置方法。
技术介绍
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。目前，机械手被广泛应用于半导体集成电路制造
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。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，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。因此，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。
技术实现思路
为了克服以上问题，本专利技术旨在通过对硅片承载装置中相对于机械手片叉上下位置的硅片的分布安全状态位姿的识别来进行硅片传输，从而快速准确的测量硅片在硅片承载装置中的状态，诊断相对水平度分布结果，确保硅片的安全放置。为了达到上述目的，本专利技术提供了半导体设备的硅片承载装置中硅片的安全放置方法，所述半导体设备包括用于放置多层硅片的所述硅片承载装置和用于拾取和运输硅片的机械手，所述硅片承载装置具有支撑部件，所述机械手具有用于承载硅片的片叉，所述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组，所述传感器组用于定义一个或多个基准面；所述安全放置方法包括：步骤S01：执行放片操作流程指令，设置放片理论示教数据；步骤S02：所述机械手运动至预放片安全位置，预放片安全位置上的机械手还未伸入硅片承载装置内区域；步骤S03：所述机械手携带待放置硅片运行至硅片承载装置内的待放置硅片上方的预向下放片位置；步骤S04：所述机械手的片叉按照理论示教数据把所述片叉上的待放置硅片放置于预放片的支撑部件上；步骤S05：机械手未离开放置于支撑部件上的硅片，此时，采集最新的所述片叉上表面的每个传感器与所述步骤S04中放置于所述支撑部件上的硅片的距离测量值，并且根据所述测量值计算放置于所述支撑部件上的硅片所在平面与所述机械手的片叉所在平面的倾斜角；步骤S06：根据所述倾斜角来判断放置于所述支撑部件上的硅片是否会产生滑动；如果是，则执行步骤S07；如果不是，则执行步骤S08；步骤S07：所述机械手停止运动，并且报警等待处理；步骤S08：所述机械手运行至预退出放片位置，然后从所述预退出放片位置退出所述硅片承载装置区域至安全位置；步骤S09：判断全部所述硅片是否放置完毕；如果是，则执行步骤S10；如果不是，则执行步骤S02；步骤S10：停止所述放片过程的操作；其中，所述放片理论示教数据包括硅片的厚度、相邻硅片的间距、所述预退出放片位置上的机械手的片叉底部到所述片叉下方硅片上表面的距离、所述预向下放片位置上的机械手的片叉顶部到片叉上方相邻的支撑部件的距离、以及所述预向下放片位置到预退出放片位置之间的距离。优选地，所述预退出放片位置上的片叉底部到该位置上的片叉下方相邻硅片的距离的安全极限值为下安全放片裕量，当所述预退出放片位置上的片叉下方相邻硅片呈水平放置时，且预退出放片位置上的片叉底部到该位置上的片叉下方相邻硅片的距离大于下安全放片裕量时，所述步骤S08中的机械手不会触碰到所述预退出放片位置上的片叉下方相邻硅片。优选地，所述步骤S08中，所述机械手的片叉所在平面到所述预退出放片位置下方相邻硅片的最小距离极限值＝相邻硅片的间距-硅片的厚度-所述预退出放片位置到所述预退出放片位置下方相邻支撑部件的距离-设备允许的位置变化量，所述步骤S08具体包括：所述机械手从从所述预退出放片位置向外退出所述硅片承载装置区域的安全位置的运动过程中，周期性连续采集所述片叉上表面的每个传感器与放置于支撑部件上的硅片底部的距离的测量值，并且求取这些测量值的最小值，将该最小值与所述的最小距离极限值相比较，当该最小值大于或等于所述最小距离极限值时，所述机械手继续向外退出所述硅片承载装置区域至安全位置；否则所述机械手停止运动，并且发出警报等待处理。优选地，所述步骤S05具体包括：步骤S051：所述机械手将待放置硅片放置于预放片的支撑部件之后，获取最新的所述片叉上表面的每个传感器与放置于所述支撑部件的硅片的距离的测量值；步骤S052：以所述机械手的片叉所在平面为放片过程的XOY平面，设定理论硅片的外圆周分布方程为圆柱面方程，计算所述圆柱面方程，根据最新的所述测量值计算放置于所述支撑部件上的硅片下表面的平面方程；步骤S053：计算放置于所述支撑部件上的硅片下表面的平面方程与所述圆柱面方程的截交线方程；步骤S054：根据所述步骤S053中的所述截交线方程计算该截交线与所述放片过程的所述XOY平面的夹角，即放片过程中放置于所述支撑部件上的硅片的倾斜角。优选地，所述步骤S06具体包括：设定硅片不会产生滑动的理论安全倾斜角阈值，将所述步骤S054中的所述倾斜角与所述理论安全倾斜角阈值进行比较；当所述步骤S054中的所述倾斜角小于或等于所述理论安全倾斜角阈值时，执行所述步骤S08；否则，执行所述步骤S07。优选地，所述理论安全倾斜角阈值等于硅片的摩擦系数的反正切函数值。优选地，所述步骤S本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体设备的硅片承载装置中的硅片的安全放置方法，所述半导体设备包括用于放置多层硅片的所述硅片承载装置和用于拾取和运输硅片的机械手，所述硅片承载装置具有支撑部件，所述硅片水平放置于支撑部件上，多个所述硅片在竖直方向上排列，所述机械手具有用于承载硅片的片叉，所述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组，所述传感器组用于定义一个或多个基准面；其特征在于，所述安全放置方法包括：步骤S01：执行放片操作流程指令，设置放片理论示教数据；步骤S02：所述机械手运动至预放片安全位置，预放片安全位置上的机械手还未伸入硅片承载装置内区域；步骤S03：所述机械手携带待放置硅片运行至硅片承载装置内的待放置硅片上方的预向下放片位置；步骤S04：所述机械手的片叉按照理论示教数据把所述片叉上的待放置硅片放置于预放片的支撑部件上；步骤S05：机械手未离开放置于支撑部件上的硅片，此时，采集最新的所述片叉上表面的每个传感器与所述步骤S04中放置于所述支撑部件上的硅片的距离测量值，并且根据所述测量值计算放置于所述支撑部件上的硅片所在平面与所述机械手的片叉所在平面的倾斜角；步骤S06：根据所述倾斜角来判断放置于所述支撑部件上的硅片是否会产生滑动；如果是，则执行步骤S07；如果不是，则执行步骤S08；步骤S07：所述机械手停止运动，并且报警等待处理；步骤S08：所述机械手运行至预退出放片位置，然后从所述预退出放片位置退出所述硅片承载装置区域至安全位置；步骤S09：判断全部所述硅片是否放置完毕；如果是，则执行步骤S10；如果不是，则执行步骤S02；步骤S10：停止所述放片过程的操作；其中，所述放片理论示教数据包括硅片的厚度、相邻硅片的间距、所述预退出放片位置上的机械手的片叉底部到所述片叉下方硅片上表面的距离、所述预向下放片位置上的机械手的片叉顶部到片叉上方相邻的支撑部件的距离、以及所述预向下放片位置到预退出放片位置之间的距离。...

【技术特征摘要】
1.一种半导体设备的硅片承载装置中的硅片的安全放置方法，所述半导体
设备包括用于放置多层硅片的所述硅片承载装置和用于拾取和运输硅片的机械
手，所述硅片承载装置具有支撑部件，所述硅片水平放置于支撑部件上，多个
所述硅片在竖直方向上排列，所述机械手具有用于承载硅片的片叉，所述片叉
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组，所述传感器组用
于定义一个或多个基准面；其特征在于，所述安全放置方法包括：
步骤S01：执行放片操作流程指令，设置放片理论示教数据；
步骤S02：所述机械手运动至预放片安全位置，预放片安全位置上的机械手
还未伸入硅片承载装置内区域；
步骤S03：所述机械手携带待放置硅片运行至硅片承载装置内的待放置硅片
上方的预向下放片位置；
步骤S04：所述机械手的片叉按照理论示教数据把所述片叉上的待放置硅片
放置于预放片的支撑部件上；
步骤S05：机械手未离开放置于支撑部件上的硅片，此时，采集最新的所述
片叉上表面的每个传感器与所述步骤S04中放置于所述支撑部件上的硅片的距
离测量值，并且根据所述测量值计算放置于所述支撑部件上的硅片所在平面与
所述机械手的片叉所在平面的倾斜角；
步骤S06：根据所述倾斜角来判断放置于所述支撑部件上的硅片是否会产生
滑动；如果是，则执行步骤S07；如果不是，则执行步骤S08；
步骤S07：所述机械手停止运动，并且报警等待处理；
步骤S08：所述机械手运行至预退出放片位置，然后从所述预退出放片位置
退出所述硅片承载装置区域至安全位置；
步骤S09：判断全部所述硅片是否放置完毕；如果是，则执行步骤S10；如
果不是，则执行步骤S02；
步骤S10：停止所述放片过程的操作；其中，所述放片理论示教数据包括硅
片的厚度、相邻硅片的间距、所述预退出放片位置上的机械手的片叉底部到所
述片叉下方硅片上表面的距离、所述预向下放片位置上的机械手的片叉顶部到
片叉上方相邻的支撑部件的距离、以及所述预向下放片位置到预退出放片位置
之间的距离。
2.根据权利要求1所述的硅片的安全放置方法，其特征在于，所述预退出
放片位置上的片叉底部到该位置上的片叉下方相邻硅片的距离的安全极限值为
下安全放片裕量，当所述预退出放片位置上的片叉下方相邻硅片呈水平放置时，

\t且预退出放片位置上的片叉底部到该位置上的片叉下方相邻硅片的距离大于下
安全放片裕量时，所述步骤S08中的机械手不会触碰到所述预退出放片位置上
的片叉下方相邻硅片。
3.根据权利要求2所述的硅片的安全放置方法，其特征在于，所述步骤S08
中，所述机械手的片叉所在平面到所述预退出放片位置下方相邻硅片的最小距
离极限值＝相邻硅片的间距-硅片的厚度-所述预退出放片位置到所述预退出放片
位置下方相邻支撑部件的距离-设备允许的位置变化量，所述步骤S08具体包括：
所述机械手从从所述预退出放...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐冬，
申请(专利权)人：北京七星华创电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11