[发明专利]机械手、半导体加工设备及机械手工作状态的检测方法

说明书

本发明提供一种机械手、半导体加工设备及机械手工作状态的检测方法，其包括手臂、设置在该手臂一端的手指和应变式传感器，其中，在手臂的内部设置有气体通路，且该气体通路的一端延伸至手指的下表面，通过对气体通路抽真空而使晶片被吸附在手指的下表面，应变式传感器用于检测手臂的应变量，基于手臂的应变量而判断机械手在传输和取放晶片的过程中是否出现异常，以及传输中的晶片是否存在问题。本发明提供的机械手，其可以及时准确地判断在传输和取放晶片的过程中是否出现异常，以及传输中的晶片是否存在问题。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体地，涉及一种机械手、半导体加工设备及机械手工作状态的检测方法。

背景技术

机械手通常应用在磨削、抛光、刻蚀、扩散、沉积、装配、包装和测试等的半导体加工步骤中，用于对半导体晶片进行传输与定位。在半导体设备的机械手中，主要采取负压式吸片的方式取片，即：利用吸盘原理将半导体晶片吸附于石英或陶瓷手指上，并通过机械手臂的伸缩、旋转和升降等的动作搬运半导体晶片。

图1为现有的机械手的剖视图。请参阅图1，机械手包括手臂1和设置在其端部的手指2。其中，在手臂1的内部设置有气体通路4，该气体通路4的一端延伸至手指2的下表面，另一端与抽真空装置连接，在抽真空装置工作时，在手指2的下表面会产生负压，从而将晶片3吸附在手指2的下表面。

上述机械手在实际应用中不可避免地存在以下问题：

其一，关于检测晶片3是否被上述机械手成功吸附的问题。目前，检测晶片3是否被上述机械手成功吸附主要有以下两种方式：第一种方式是使用压力传感器测量气体通路4内的压力值，并计算手指2在吸附晶片时的压力值与未吸附晶片的压力值之间的差值，根据该差值判断机械手是否成功吸附晶片。但是，为了减少在吸附晶片过程中对晶片表面造成的损伤，手指2在吸附晶片时的压力值的绝对值通常较小，而且其与未吸附晶片时的压力值的绝对值比较接近，即，上述差值较小，导致在根据该差值判断机械手是否成功吸附晶片时，可能会出现误判的情况，从而该方式的可靠性较差。第二种方式是通过在用于承载晶片的工位上方设置光电传感器，来检测机械手是否成功吸附晶片。但是该方式往往会存在以下问题，即：其一，上述光电传感器无法应用在高温环境下，而且由于晶片表面呈镜面特征，这种表面容易对光电传感器的检测光线进行反射，而光电传感器通常是基于漫反射原理设计的，导致其接收不到由晶片表面反射回来的光线(较集中)，从而影响了光电传感器的检测结果，可能出现误判的情况。

其二，关于在密闭腔室中调整机械手的取放片高度的问题。目前，由于在工艺时腔室是密闭的，无法观察到机械手与基座的相对高度关系。在这种情况下，通常是依据以往的经验数据调整机械手的取放片高度，这种方式不仅需要反复进行多次才能调整成功，而且调整结果也往往存在较大偏差，导致出现因手指的下表面与晶片之间的竖直间距较大而无法吸附晶片，或者出现手指与晶片表面碰撞的问题。

其三，关于机械手在运动过程中的碰撞保护。目前，机械手的驱动电机有过流检测功能，如果机械手与机架或者腔室侧壁等发生碰撞，驱动电机会进行过流报警并停止运动。但是，由于受到驱动电机的响应速度的限制，驱动电机进行过流报警并停止运动的时刻与实际机械手发生碰撞的时刻存在较长的时间差，导致碰撞保护不及时，从而造成机械手的手指损坏。

其四，在进行工艺之前，通常需要操作人员将未加工的晶片放入腔室中，但是由于未加工的晶片和已加工的晶片很难用肉眼辨别出来，导致存在诸如操作人员将已加工的晶片投入到腔室内的隐患。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种机械手、半导体加工设备及机械手工作状态的检测方法，其可以及时准确地判断在传输和取放晶片的过程中是否出现异常，以及传输中的晶片是否存在问题。