机械手测试方法及测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种机械手测试方法及测试装置，其中，测试方法包括检测机械手在释放晶圆时的抖动情况，所述抖动情况包括XY向抖动情况、Z向抖动情况；测试装置包括承接台面，承接台面上分别设有支撑机构、视觉检测机构、抖动检测机构；支撑机构固接在所述承接台面上，用以承接经机械手释放的晶圆；视觉检测机构架设在所述支撑机构的上方，用以检测经机械手释放到所述支撑机构上的晶圆的位置信息；抖动检测机构设置在所述支撑机构上，用以根据测试方法检测晶圆在释放过程中的抖动信息。本发明专利技术的测试方法及装置能对机械手的抖动情况进行有效检测。检测。检测。

【技术实现步骤摘要】
机械手测试方法及测试装置


[0001]本专利技术涉及半导体设备
，尤其涉及一种机械手测试方法及测试装置。

技术介绍

[0002]半导体设备中使用的机械手需要高速、长时间的进行重复的晶圆传输动作，为了保证晶圆在工艺腔中的位置精度，需要机械手具有稳定的传输精度。因此，需要对晶圆传输设备中选用的机械手进行稳定性测试。现有的测试装置多是采用视觉定位系统对机械手释放的晶圆位置进行捕捉，以此来判断机械手的传输精度，但这种检测方式过于单一，在机械手释放晶圆时，机械手的抖动也会影响晶圆的位置精度，因此，检测时有必要对机械手传输过程中的抖动进行针对性测试。

技术实现思路

[0003]为克服上述缺点，本专利技术的目的在于提供一种机械手测试方法及测试装置，能对机械手的抖动情况进行有效检测。
[0004]为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案之一是：一种机械手测试方法，包括检测机械手在释放晶圆时的抖动情况，抖动情况包括XY向抖动情况、Z向抖动情况；其中，Z向抖动情况的检测包括：S1、在机械手释放晶圆的一个周期内，实时采集多个压力传感器的值，并获取晶圆接触到支撑机构瞬间的有效压力值，其中，多个压力传感器均安装在支撑机构上；S2、在机械手重复释放晶圆的多个周期内，将每个周期的有效压力值按升序排列后，获得有效压力值序列；对有效压力值序列中的所有有效压力值进行分组判断，并分别获得稳定压力值序列、抖动压力值序列；分组判断包括：预先设定压力差阈值
△0；对有效压力值序列中的所有有效压力值按从小到大的顺序，依次计算相邻两个有效压力值之间的压力差值，并将计算的压力差值与设定的压力差阈值
△0依次进行比较；直至计算出的压力差值大于压力差阈值
△0，即可将该压力差值作为临近差值
△
c
；分别获取作为临近差值
△
c
被减数、减数的两个有效压力值，并将作为减数的有效压力值及在有效压力值序列中位于该减数的有效压力值前面的所有有效压力值归入稳定压力值序列；将作为被减数的有效压力值及在有效压力值序列中位于该被减数的有效压力值后面的所有有效压力值归入抖动压力值序列。
[0005]S3、将稳定压力值序列中的所有有效压力值进行均值计算，即可获得稳定压力均值；将抖动压力值序列中的所有有效压力值与稳定压力均值进行标准差计算，即可获得机械手在Z轴的抖动幅度。
[0006]本专利技术的测试方法的有益效果在于：当机械手释放晶圆的瞬间，机械手可能是处于向上抖动的状态、可能是处于向下抖动的状态，也可能处于非抖动的状态，在一个周期的不同时刻释放晶圆，都会导致晶圆对支撑机构的冲击力不同，而在抖动状态下，无论机械手处于向上抖动或向下抖动，晶圆对支
撑机构的瞬时压力均应大于在非抖动状态下晶圆对支撑机构的瞬时压力。
[0007]因此，在检测Z向抖动情况时，首先通过步骤S1检测出一个周期内晶圆接触到支撑机构瞬间的有效压力值；然后通过步骤S2对多个周期的有效压力值进行检测（其中，多个周期内的一些周期是在非抖动状态下释放晶圆的，其余周期是在向上抖动或向下抖动的状态下释放晶圆的），并根据分组判断获得在非抖动状态下的稳定压力值序列和在抖动状态下的抖动压力值序列；然后通过步骤S3获得稳定压力均值以作为非抖动状态下的压力值基准，并通过抖动压力值序列中的有效压力值与稳定压力均值进行标准差计算即可获得机械手在抖动状态下的Z轴抖动幅度。
[0008]在步骤S2中，当机械手在非抖动状态下释放晶圆时，晶圆对支撑机构的瞬时压力也会有一些波动，因此，在分组判断时，通过压力差阈值
△0的设定，能够允许一定的瞬时压力波动误差。且当有效压力值序列中的所有有效压力值按升序排列时，可以认为非抖动状态下检测到的有效压力值排在前面，抖动状态下检测到的有效压力值排在后面，因此，将相邻两个有效压力值的压力差值与压力差阈值
△0依次进行比较，即可找出在有效压力值序列中邻近的非抖动状态下的有效压力值（减数）和抖动状态下的有效压力值（被减数）。
[0009]进一步来说，步骤S1包括：在机械手释放晶圆的一个周期内，实时采集多个压力传感器的值，并分别获得多个实时压力值序列；分别获取多个实时压力值序列中的压力最大值；对多个压力最大值进行均值计算，并将计算出的均值作为有效压力值。
[0010]在晶圆落在支撑机构的过程中，根据动量定理可知，晶圆在接触到支撑机构的瞬间，支撑机构处的压力传感器采集到的压力值是最大的，随后压力值会趋近平稳。因此，通过在一个周期内，对压力传感器的值进行实时采集，实时压力值序列中的压力最大值即可认为是晶圆接触到支撑机构瞬间的压力值；而通过对放置在不同位置的多个压力传感器的压力最大值进行均值计算能有效降低采样误差的影响。
[0011]进一步来说，步骤S1中，多个压力传感器不位于同一直线上，且压力传感器的数量不少于三个。
[0012]本专利技术采用的技术方案之二是：一种机械手测试装置，包括设置在机械手工作区域内的承接台面，承接台面上分别设有支撑机构、视觉检测机构、抖动检测机构；支撑机构固接在承接台面上，用以承接经机械手释放的晶圆；视觉检测机构架设在支撑机构的上方，用以检测经机械手释放到支撑机构上的晶圆的位置信息；抖动检测机构设置在支撑机构上，用以检测晶圆在释放过程中的抖动信息。
[0013]使用时，机械手将晶圆传输至指定的位置后释放晶圆，机械手随即退出，晶圆自由下落并落到支撑机构上，视觉检测机构拍下晶圆在支撑机构上的位置，同时，在晶圆自由下落至支撑机构的过程中，抖动检测机构同步对晶圆的抖动信息进行检测；然后机械手取走放置在支撑机构上的晶圆并将晶圆传输至指定的位置，然后再释放晶圆，依次循环，视觉检测机构获取每次晶圆落下的实际位置，转化为一系列的数据，并通过数据分析得出每次晶圆的偏差值，最后通过软件算法得到机械手的传输精度信息；于此同时，抖动检测机构得到晶圆由抖动产生的压力信号变化，变化的信号转化为一系列压力数据，通过数据分析和软件算法来判断机械手的抖动情况。
[0014]本专利技术的测试装置的有益效果在于：在机械手释放晶圆的过程中，通过视觉检测机构及抖动检测机构的设置，既能对机械手的传输精度进行检测，也能对机械手的抖动情
况进行检测，实现对机械手传输性能的多维检测。
[0015]进一步来说，抖动检测机构包括XY向检测组件，XY向检测组件包括至少三个非共线设置的XY向检测部，每个XY向检测部均包括对射传感器，且对射传感器的发射端、接收端沿竖直方向布设；所有对射传感器呈圆周阵列分布，且所有对射传感器共同形成的虚拟圆的圆心与处于基准位置的晶圆圆心位于同一竖直直线上；虚拟圆的直径不小于晶圆的直径。
[0016]在机械手释放晶圆前，晶圆始终在机械手的夹持下，并能随机械手产生X、Y向的抖动，当机械手夹取的的晶圆圆心与处于基准位置的晶圆圆心位于同一竖直直线上时，因虚拟圆的直径不小于晶圆的直径，当机械手未发生XY向抖动或在允许的抖动误差范围内时，机械手夹取的晶圆不会遮挡到任一对对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机械手测试方法，其特征在于，包括检测机械手在释放晶圆时的抖动情况，所述抖动情况包括XY向抖动情况、Z向抖动情况；其中，Z向抖动情况的检测包括：S1、在机械手释放晶圆的一个周期内，实时采集多个压力传感器的值，并获取晶圆接触到支撑机构瞬间的有效压力值，其中，多个压力传感器均安装在支撑机构上；S2、在机械手重复释放晶圆的多个周期内，将每个周期的有效压力值按升序排列后，获得有效压力值序列；对有效压力值序列中的所有有效压力值进行分组判断，并分别获得稳定压力值序列、抖动压力值序列；所述分组判断包括：预先设定压力差阈值；对有效压力值序列中的所有有效压力值按从小到大的顺序，依次计算相邻两个有效压力值之间的压力差值，并将计算的压力差值与设定的压力差阈值依次进行比较；直至计算出的压力差值大于压力差阈值，即可将该压力差值作为临近差值；分别获取作为临近差值被减数、减数的两个有效压力值，并将作为减数的有效压力值及在有效压力值序列中位于该减数的有效压力值前面的所有有效压力值归入稳定压力值序列；将作为被减数的有效压力值及在有效压力值序列中位于该被减数的有效压力值后面的所有有效压力值归入抖动压力值序列；S3、将稳定压力值序列中的所有有效压力值进行均值计算，即可获得稳定压力均值；将抖动压力值序列中的所有有效压力值与稳定压力均值进行标准差计算，即可获得机械手在Z轴的抖动幅度。2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，步骤S1包括：在机械手释放晶圆的一个周期内，实时采集多个压力传感器的值，并分别获得多个实时压力值序列；分别获取多个实时压力值序列中的压力最大值；对多个压力最大值进行均值计算，并将计算出的均值作为有效压力值。3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，步骤S1中，多个所述压力传感器不位于同一直线上，且所述压力传感器的数量不少于三个。4.一种机械手测试装置，其特征在于，包括设置在机械手工作区域内的承接台面，所述承接台面上分别设有支撑机构、视觉检测机构、抖动检测机构；所述支撑机构固接在所述承接台面上，用以承接经机械手释放的晶圆；所述视觉检测机构架设在所述支撑机构的上方，用以检测经机械手释放到所述支撑机构上的晶圆的位置信息；所述抖动检测机构设置在所述支撑机构上，用以检测晶圆在释放过程中的抖动信息；所述抖动检测机构包括XY向检测组件，所述XY向检测组件包括至少三个非共线设置的XY向检测部，每个所述XY向检测部均包括对射传感器，且所述对射传感器的发射端、接收端沿竖直方向布设；所有所述对射传感器呈圆周阵列分布，且所有所述对射传感器共同形成的虚拟圆的圆心与处于基准位置的晶圆圆心位于同一竖直直线上；所述虚拟圆的直径不小于晶圆的直径。5.根据权利要求4所述的测试装置，其特征在于，所述XY向检测部还包括用以调节所述对射传感器位置的调节组件，所述调节组件包括在驱动部作用下能沿水平方向伸缩的剪叉部，剪叉部的一端与固接在所述支撑机构上的驱动部连接，另一端设有用以安装所述对射传感器的安装架。6.根据权利要求5所述的测试装置，其特征在于，所述驱动部包括驱动电机、传动轴、升降滑块、驱动立板，所述驱动电机用以驱动所述传动轴转动，所述升降滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：敖琪，和浩楠，王文广，鲍伟成，王旭晨，祝佳辉，叶莹，
申请(专利权)人：浙江果纳半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：