本發(fā)明是一種判別并記錄硅片位置的檢測(cè)裝置及方法，具體涉及半導(dǎo)體搬運(yùn)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

硅片被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體元器件中，其精細(xì)程度代表了半導(dǎo)體的制造工藝水平，硅片在生產(chǎn)制造過(guò)程中對(duì)環(huán)境、加工及承載裝置有嚴(yán)格的要求，硅片一般都是存放在硅片盒中，機(jī)械手會(huì)從硅片盒中抓取和搬運(yùn)硅片進(jìn)行工藝處理。

硅片盒一般是立式放置，前面開口用于機(jī)械手抓取和存放硅片，硅片盒中分布有一層層的插槽，每個(gè)插槽放置一張硅片，盒中通常有25個(gè)插槽用來(lái)存放硅片。硅片在硅片盒中的分布是隨機(jī)的，通常不是按照盒中小槽的順序來(lái)依次放置硅片，因而硅片在硅片盒中分布會(huì)出現(xiàn)隨機(jī)的空缺現(xiàn)象。在硅片的工藝處理過(guò)程中，機(jī)械手會(huì)對(duì)硅片盒中的硅片進(jìn)行拾取和搬運(yùn)，機(jī)械手操作的速度高頻率快，為了盡可能地縮短操作時(shí)間，一般會(huì)對(duì)硅片盒中的硅片存放位置進(jìn)行掃描并記錄下來(lái)，以此來(lái)方便機(jī)械手進(jìn)行操作，避免對(duì)空缺位置進(jìn)行不必要的動(dòng)作，節(jié)省操作時(shí)間。

目前，掃描硅片存放位置的傳統(tǒng)方法是在機(jī)械手的末端手爪關(guān)節(jié)處安裝一個(gè)紅外線傳感器，在機(jī)械手進(jìn)行拾取動(dòng)作前先用傳感器對(duì)硅片盒進(jìn)行自上向下的掃描，判別硅片的存放位置并將數(shù)據(jù)傳送給機(jī)械手。傳統(tǒng)的紅外線傳感器發(fā)射的紅外線需要發(fā)射在硅片的側(cè)邊然后經(jīng)過(guò)反射回來(lái)才能判別硅片的位置，現(xiàn)如今的硅片變得越來(lái)越薄，紅外線發(fā)射在硅片側(cè)邊出現(xiàn)誤差的次數(shù)逐漸增加，很容易就會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤判別硅片位置的現(xiàn)象，由此會(huì)引起機(jī)械手與硅片的碰撞及損壞硅片的嚴(yán)重后果。因此，傳統(tǒng)的利用紅外線傳感器在硅片盒前方自上向下掃描硅片位置的方法已經(jīng)不再適用，需要尋求新的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決傳統(tǒng)紅外線掃描識(shí)別薄硅片位置容易出現(xiàn)較大誤差的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種判別并記錄硅片位置的檢測(cè)裝置及方法，采取的技術(shù)方案如下所述：

將傳統(tǒng)硅片盒進(jìn)行改進(jìn)，成為一種改進(jìn)的硅片盒。硅片盒中的25個(gè)插槽由原來(lái)的沿豎直方向排列變?yōu)檠嘏c豎直方向有一定夾角的梯形排列，硅片盒上方安裝有一個(gè)沿水平方向移動(dòng)的紅外線距離傳感器，當(dāng)硅片盒中的硅片放入完畢后，紅外線距離傳感器沿水平方向進(jìn)行勻速移動(dòng)，該過(guò)程中紅外信號(hào)發(fā)射二極管不斷向插槽中的硅片發(fā)射信號(hào)，當(dāng)發(fā)射的信號(hào)遇到硅片時(shí)，紅外信號(hào)反射回來(lái)被接收管接收，每層插槽中的硅片反射回來(lái)的紅外信號(hào)都不同，獲得不同的位置信息，信息經(jīng)過(guò)采集卡采集后傳輸給工控機(jī)，工控機(jī)再對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析歸類，確定硅片的位置，然后控制機(jī)械手進(jìn)行硅片的拾取和搬運(yùn)。

所述的判別并記錄硅片位置的檢測(cè)裝置系統(tǒng)包括機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊和信號(hào)采集模塊。

該裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊包括硅片盒、硅片、水平支架、豎直支架、水平導(dǎo)軌、滑塊橫梁、傳感器連接板、氣缸。

該裝置的信號(hào)采集模塊包括紅外線距離傳感器、信息采集卡、工控機(jī)。

按照技術(shù)方案所述的判別并記錄硅片位置的檢測(cè)裝置和方法，其特征在于：硅片盒里面的25個(gè)插槽成梯形排列，每相鄰兩張硅片的圓心在水平方向的距離都為1mm，這樣便于從硅片盒上方往下看時(shí)可以看到每塊硅片的部分邊緣。硅片盒上蓋中間位置設(shè)有一個(gè)長(zhǎng)方形的開口，該開口的方向與硅片盒背面垂直，便于紅外線距離傳感器發(fā)射的信號(hào)從該開口發(fā)射到硅片上。豎直支架通過(guò)螺栓安裝在硅片盒放置位置的后方，方向與硅片盒背面的邊緣線平行。水平支架通過(guò)螺栓安裝在豎直支架的頂部，方向沿硅片盒上蓋的開口方向，水平支架距放置第一片硅片的插槽的距離為10cm。氣缸安裝在豎直支架的水平段的中間位置。水平導(dǎo)軌通過(guò)螺栓安裝在水平支架上。水平導(dǎo)軌的兩個(gè)滑塊之間安裝有一個(gè)滑塊橫梁，滑塊橫梁一側(cè)安裝著傳感器連接板及紅外線距離傳感器，另一側(cè)與氣缸活塞相連接，通過(guò)氣缸活塞的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)傳感器的運(yùn)動(dòng)，紅外線距離傳感器的紅外線發(fā)射二極管和接收二極管面向硅片，便于向硅片發(fā)射信號(hào)并接收反射回來(lái)的信號(hào)。通過(guò)微調(diào)安裝位置，保證安裝位置豎直、投射光路豎直。

按照技術(shù)方案所述的判別并記錄硅片位置的檢測(cè)裝置及方法，其特征在于：紅外線距離傳感器在水平導(dǎo)軌上移動(dòng)時(shí)，同時(shí)紅外線發(fā)射二極管發(fā)出信號(hào)到硅片上，信號(hào)經(jīng)硅片反射并由接收二極管接收，采集到的信號(hào)通過(guò)采集卡傳輸給工控機(jī)。

按照技術(shù)方案所述的判別并記錄硅片位置的檢測(cè)裝置及方法，其特征在于：硅片位置的不同，采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)也不同，用工控機(jī)編制一個(gè)數(shù)據(jù)分類軟件，用軟件對(duì)采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)不同的信號(hào)代表硅片所在位置的不同來(lái)判別及記錄硅片的位置。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)本發(fā)明提供了一種判別并記錄硅片位置的檢測(cè)裝置和方法，對(duì)薄硅片在硅片盒中的位置進(jìn)行了判別并記錄下來(lái)，解決了傳統(tǒng)機(jī)械手檢測(cè)硅片位置出現(xiàn)大的偏差問(wèn)題，為機(jī)械手拾取和搬運(yùn)硅片提供了更準(zhǔn)確的依據(jù)，保證硅片的質(zhì)量。

(2)本發(fā)明掃描判別并記錄硅片位置的時(shí)間短，借助紅外線距離傳感器在水平方向的移動(dòng)掃描動(dòng)作來(lái)識(shí)別硅片位置，與以往隨著機(jī)械手臂上下移動(dòng)來(lái)進(jìn)行自上向下(或自下向上)的掃描動(dòng)作相比，本發(fā)明的動(dòng)作時(shí)間更短，且不影響機(jī)械手臂的動(dòng)作，使機(jī)械手的零點(diǎn)位置得到保持，減少零點(diǎn)位置校核的時(shí)間。

(3)本發(fā)明在判別并記錄硅片位置的同時(shí)，機(jī)械手臂可以自行調(diào)整位姿，達(dá)到機(jī)械手進(jìn)行拾取和搬運(yùn)硅片動(dòng)作前的位姿，大大縮短工作周期。

附圖說(shuō)明

圖1為判別并記錄硅片位置的檢測(cè)裝置示意圖。

圖2為硅片盒軸測(cè)圖及主視全剖圖。

圖3為傳感器移動(dòng)部件示意圖。

圖3-1為滑塊橫梁軸測(cè)圖。

圖3-2為傳感器連接板軸測(cè)圖。

圖3-3為傳感器軸測(cè)圖。

圖中，1——硅片，2——硅片盒，3——豎直支架，4——?dú)飧赘左w，5——?dú)飧谆钊?——滑塊橫梁，7——紅外線距離傳感器，8——水平導(dǎo)軌，9——水平支架，10——采集卡，11——工控機(jī)，12——傳感器連接板。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1為判別并記錄硅片位置檢測(cè)裝置示意圖。該裝置由機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊和信號(hào)采集模塊兩部分構(gòu)成。其中機(jī)械結(jié)構(gòu)模塊包括硅片(1)、硅片盒(2)、豎直支架(3)、水平支架(9)、氣缸本體(4)、氣缸活塞(5)、水平導(dǎo)軌(8)、傳感器連接板(12)和滑塊橫梁(6)。信號(hào)采集模塊包括紅外線距離傳感器(7)、采集卡(10)和工控機(jī)(11)。

硅片(1)按照插槽位置放置在硅片盒(2)中，硅片盒(2)和豎直支架(3)在同一工作平面上，豎直支架(3)通過(guò)螺栓安裝在工作平面上，水平支架(9)與豎直支架通過(guò)螺栓連接，氣缸缸體(4)安裝在豎直支架的上端水平部分的中間位置上，氣缸活塞(5)方向沿著水平支架(9)方向，水平導(dǎo)軌(8)安裝在水平支架(9)上，滑塊橫梁(6)和紅外線距離傳感器(7)安裝在滑塊上，氣缸活塞(5)在運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)紅外線距離傳感器(7)運(yùn)動(dòng)。紅外線距離傳感器(7)在作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，其下端的信號(hào)發(fā)射二極管會(huì)向下發(fā)射信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)硅片盒(2)上端的開口發(fā)射到硅片(1)上，然后反射回來(lái)被紅外線距離傳感器(7)下端的信號(hào)接收二極管接收，通過(guò)采集卡(10)將信號(hào)傳輸給工控機(jī)(11)，工控機(jī)(11)對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理。

硅片盒(2)里的25個(gè)插槽呈梯形排列，相鄰兩個(gè)插槽的中心在水平方向上距離為1mm，硅片盒(2)上端面開有一個(gè)開口，圖2為硅片盒軸測(cè)圖及主視全剖圖。硅片(1)按照硅片盒(2)中插槽位置依次放置。

圖3為傳感器移動(dòng)部件示意圖，圖3-1為滑塊橫梁軸測(cè)圖，圖3-2為傳感器連接板軸測(cè)圖，圖3-3為紅外線距離傳感器軸測(cè)圖。滑塊橫梁(6)通過(guò)螺栓安裝在水平導(dǎo)軌(8)的兩個(gè)滑塊上，傳感器連接板(12)通過(guò)螺栓安裝在滑塊橫梁(6)上，紅外線測(cè)距傳感器(7)安裝在傳感器連接板(12)上，氣缸活塞(5)與滑塊橫梁(6)通過(guò)螺紋配合連接，當(dāng)氣缸活塞(5)在氣缸缸體(4)內(nèi)作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)紅外線距離傳感器(7)沿著水平導(dǎo)軌(8)作直線運(yùn)動(dòng)，紅外線距離傳感器(7)的發(fā)射和接收二極管在下端，在其移動(dòng)的同時(shí)會(huì)發(fā)射和接收信號(hào)。