[发明专利]机械手臂工作状态检测机构

说明书

本发明涉及机械手臂工作检测领域，特别是涉及机械手臂工作状态检测机构。其包括机械手臂本体、末端执行器；机械手臂本体内部设置轴向的真空管道，末端执行器内部设置气体通路，且机械手臂本体的真空管道一端与负压源连接，另一端与末端执行器气体通路的一端连接；气体通路的另一端通至末端执行器的底部；机械手臂本体上设置应变检测传感器。本发明基于末端执行器吸附晶片后，相对未吸附时，机械手臂本体会产生一定的应变，通过应变检测传感器检测，根据应变判断末端执行器是否吸附住晶片，根据应变较为准确调整取放晶片的高度，而且通过应变检测可以确定是否发生碰撞的情况。还可以根据应变采集、对比确定操作人员投放源晶片是否正确。

技术领域

本发明涉及机械手臂工作检测领域，特别是涉及机械手臂工作状态检测机构。

背景技术

晶片传输机械手臂在晶片磨削、抛光、刻蚀、扩散、沉积、装配、包装和测试等半导体加工领域有着广泛的应用。晶片在上述各个加工工序之间进行传递,离不开晶片传输系统的传输与定位。晶片传输机械手臂在该系统中占有重要的地位,直接体现出整机系统的自动化程度和可靠性。

在晶片的搬运过程中确认机械手臂是否成功抓取晶片，对于正确执行工艺流程至关重要。如果判断出现失误，轻则造成工艺失败；重则导致设备损伤。将晶片取放到工艺腔室等工位的过程中需要将机械手臂调整至合适的高度，否则会对取放晶片的成功率以及对晶片实施工艺的结果产生影响。机械手臂在运动过程中需要有及时准确的碰撞检测手段，当出现误操作等意外情况时，可以及时有效地保护机械手臂和设备的安全。机械手臂还可以考虑对操作人员投放晶片出现的差错具有一定的监测功能。

现有使用负压吸片方式吸附晶片的机械手臂，检测晶片是否被机械手臂成功吸附主要有两种方式。

第一种方式：通过负压吸片的压力值进行判断。使用压力传感器测量机械手臂内负压管路的压力值。使用负压吸片方式吸附晶片的机械手臂，当负压发生作用时，设未吸附晶片时的负压值为P1，吸附晶片时的负压值设为P2,一般情况下P1≠P2。利用ΔP＝|P1-P2|这个变量值可以判断机械手臂是否成功吸附晶片。

第二种方式：通过传感器检测机械手臂是否成功吸附晶片。例如在传片的某些工位上，设置传感器(主要是光电传感器)，利用这些传感器检测机械手臂是否成功吸附晶片。

此外，由于半导体设备的工艺流程大部分是在密闭腔室环境中进行的，无法直接观察到腔室内部的情况。在调试机械手臂寻找取放晶片的合适高度H时，其一般调试流程是:

依据以往的经验数据，调整机械手臂高度至安全位置，将此位置记为H1，在此位置将晶片释放；

开启机械手臂吸片的负压，再次调整机械手臂高度，当机械手臂吸住晶片时，记录此时的高度值为H2；

将H2设定为机械手臂取放片的高度值H；或者将H2稍作增减记为H3，将H3设定为机械手臂取放晶片的高度值H。

机械手臂在运动过程中，由于误操作等原因，可能会与机架和腔室侧壁发生碰撞。为了实现碰撞保护，机械手臂的电机有过流检测功能。如果发生碰撞，会导致驱动电机过流。根据过流报警，机械手臂会停止驱动电机的运动，从而起到一定的碰撞保护作用。

另一方面，在机械手臂传输晶片的过程中，需要将符合要求的晶片传输到工艺腔室中进行工艺。由于尺寸相同而外延层厚度，掺杂浓度等其他参数不同的晶片，例如未进行工艺的晶片与经过正常工艺的晶片，在外观上通过肉眼观察难以区分。工艺操作人员根据盛放晶片的Cassette标签对不同晶片进行区分，这种情况下存在着操作人员投放晶片发生差错的隐患。