專利名稱：晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)明涉及一種在IC搬運(yùn)過程中的預(yù)對(duì)準(zhǔn)方法，具體的說是一種晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)方法。
背景技術(shù)：
IC制造涉及多種工藝，每種工藝需要用到不同的工具和設(shè)備。很多工藝都需要預(yù)先獲得晶圓準(zhǔn)確的定位和姿態(tài)。從表面上看，晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)并非IC制造設(shè)備的核心系統(tǒng)，但隨著半導(dǎo)體工藝從微米級(jí)發(fā)展到深亞微米級(jí)、納米級(jí)別，IC制造設(shè)備對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)的要求達(dá)到了非?？量痰牡夭?。作為IC制造設(shè)備關(guān)鍵部件之一的晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置，其工作性能直接影響整個(gè)IC制造工藝的精度和效率。晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)主要包括晶圓缺口和晶圓圓心的確定。在晶圓圓心的計(jì)算方法中，回轉(zhuǎn)半徑法計(jì)算量小，但其要求采樣點(diǎn)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)中心的角度要均勻分布，并且一周采樣點(diǎn)的總數(shù)為雙偶數(shù)，給采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)采集造成很大困難；軌跡擬合法雖然計(jì)算量小，但晶圓并非規(guī)則圓，且?guī)в腥笨?，同時(shí)測量過程中噪聲都會(huì)對(duì)精度造成影響。對(duì)晶圓缺口定位的常用方法中，邊緣變化率法對(duì)相鄰的3個(gè)采樣點(diǎn)計(jì)算夾角，并且要求設(shè)定合適的閾值，這種閾值主要靠經(jīng)驗(yàn)的方法確定，不具備很強(qiáng)的魯棒性，同時(shí)該方法要求采集的相鄰數(shù)據(jù)振幅不能變化太大。有鑒于此，如何提供一種晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)的方法，來減少上述弊端已成為業(yè)界亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的晶圓缺口定位魯棒性差、預(yù)對(duì)準(zhǔn)精度和效率低等不足之處，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種提高晶圓的預(yù)對(duì)準(zhǔn)精度和效率，同時(shí)該方法不受晶圓尺寸以及缺口形狀的限制的晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)方法，應(yīng)用于晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置中，該晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置具有旋轉(zhuǎn)臺(tái)、CCD傳感器，同時(shí)配合相應(yīng)的IC機(jī)器人，包括以下步驟通過旋轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)晶圓旋轉(zhuǎn)，并利用CCD傳感器采集晶圓邊緣數(shù)據(jù)，得到晶圓一周的采樣數(shù)據(jù)；對(duì)晶圓采樣數(shù)據(jù)利用步進(jìn)落差法確定缺口最低點(diǎn)的初始估計(jì)位置；將晶圓缺口旋轉(zhuǎn)至CCD傳感器附近，對(duì)缺口邊緣進(jìn)行小范圍的細(xì)采樣；對(duì)缺口邊緣的細(xì)采樣數(shù)據(jù)利用步進(jìn)落差法確定晶圓口的最低點(diǎn)的位置；從晶圓邊緣采樣數(shù)據(jù)中剔除在晶圓缺口范圍的采樣數(shù)據(jù)；對(duì)剔除缺口后的晶圓邊緣采樣數(shù)據(jù)應(yīng)用最小二乘法擬合出晶圓圓心；求解旋轉(zhuǎn)臺(tái)的停止位置，IC機(jī)器人機(jī)械手臂的偏轉(zhuǎn)角度及伸展距離，并引導(dǎo)IC機(jī)器人到指定位置取走晶圓。所述步進(jìn)落差法為根據(jù)晶圓尺寸、旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)速度以及對(duì)晶圓邊緣數(shù)據(jù)的采樣時(shí)間求出晶圓缺口內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)；對(duì)每一個(gè)采樣數(shù)據(jù)向前和向后均以規(guī)定步長求落差數(shù)組；通過最大落差數(shù)組推算出缺口最低點(diǎn)的初始估計(jì)位置；規(guī)定步長為晶圓缺口內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)的一半。
對(duì)每一個(gè)晶圓邊緣的采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)采用向前落差和向后落差分別計(jì)算，然后求取平均值作為落差數(shù)組，以落差數(shù)組的最低點(diǎn)作為晶圓缺口最低點(diǎn)的初始估計(jì)位置。晶圓一周的采樣數(shù)據(jù)通過以下方法得到記錄采樣時(shí)刻晶圓邊緣數(shù)據(jù)的同時(shí)記錄當(dāng)前時(shí)刻的電機(jī)碼盤值，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)過一圈時(shí)立刻停止采樣。本發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明所述的晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)方法不受晶圓尺寸以及缺口形狀的限制；2.本發(fā)明采用步進(jìn)落差法確定晶圓缺口的位置與邊緣變化率法相比避免了因閾值設(shè)定的不準(zhǔn)確所造成的定位誤差。3.本發(fā)明對(duì)剔除晶圓缺口范圍的采樣數(shù)據(jù)應(yīng)用最小二乘法擬合晶圓圓心，避免了缺口處數(shù)據(jù)對(duì)擬合結(jié)果的影響。


圖1為本發(fā)明晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)方法流程圖；圖2A為本發(fā)明中晶圓邊緣采樣點(diǎn)示意圖；圖2B為本發(fā)明中實(shí)際的晶圓邊緣采樣數(shù)據(jù)；圖3為本發(fā)明晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)的計(jì)算實(shí)例圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明方法應(yīng)用于晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置中，該晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置具有旋轉(zhuǎn)臺(tái)、CCD傳感器，同時(shí)配合相應(yīng)的IC機(jī)器人以完成晶圓的預(yù)對(duì)準(zhǔn)操作。圖1為本發(fā)明晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)方法實(shí)施步驟圖，主要包括晶圓的缺口定位步驟Si，晶圓圓心的定位步驟S2，以及預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置與機(jī)械手的配合操作S3，具體如下通過旋轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)晶圓旋轉(zhuǎn)，并利用CCD傳感器采集晶圓邊緣數(shù)據(jù)，得到晶圓一周的采樣數(shù)據(jù)；對(duì)晶圓采樣數(shù)據(jù)利用步進(jìn)落差法確定缺口最低點(diǎn)的初始估計(jì)位置；將晶圓缺口旋轉(zhuǎn)至CXD傳感器附近，對(duì)缺口邊緣進(jìn)行小范圍的細(xì)采樣；對(duì)缺口邊緣的細(xì)采樣數(shù)據(jù)利用步進(jìn)落差法確定晶圓口的最低點(diǎn)的位置；從晶圓邊緣采樣數(shù)據(jù)中剔除在晶圓缺口范圍的采樣數(shù)據(jù)；對(duì)剔除缺口后的晶圓邊緣采樣數(shù)據(jù)應(yīng)用最小二乘法擬合出晶圓圓心；求解旋轉(zhuǎn)臺(tái)的停止位置，IC機(jī)器人機(jī)械手臂的偏轉(zhuǎn)角度及伸展距離，并引導(dǎo)IC機(jī)器人到指定位置取走晶圓。1)步驟Sll 晶圓邊緣數(shù)據(jù)采樣旋轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)晶圓旋轉(zhuǎn)，CCD傳感器采集晶圓旋轉(zhuǎn)一圈過程中的邊緣數(shù)據(jù)。其中，根據(jù)晶圓尺寸適當(dāng)調(diào)節(jié)采樣頻率。圖2-1為晶圓邊緣采樣點(diǎn)示意圖，本發(fā)明并不要求等間隔采集，但為了保證計(jì)算精度需要盡可能多的增加采樣點(diǎn)數(shù)。 圖2-2為實(shí)際的晶圓邊緣采樣數(shù)據(jù)，從圖中可以發(fā)現(xiàn)缺口位置的邊緣數(shù)據(jù)處具有明顯的凹陷；2)步驟S12 晶圓缺口初定位晶圓缺口的初檢測主要通過采集到的晶圓邊緣數(shù)據(jù)，判斷那些采樣點(diǎn)屬于缺口。本實(shí)例中采用步進(jìn)落差法，這種方法先根據(jù)晶圓尺寸、旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)速度以及對(duì)晶圓邊緣數(shù)據(jù)的采樣時(shí)間求出晶圓缺口內(nèi)的理論采樣點(diǎn)數(shù)，再以此理論值作為規(guī)定長度對(duì)每一個(gè)采樣數(shù)據(jù)求取落差數(shù)組，最后通過最大落差數(shù)組確定缺口最低點(diǎn)初始估計(jì)位置；3)步驟S13 缺口邊緣細(xì)采樣將晶圓缺口轉(zhuǎn)至C⑶傳感器附近，對(duì)晶圓缺口進(jìn)行小范圍的邊緣細(xì)采樣，為了確保晶圓缺口方向的定位精度，缺口邊緣的采樣密度應(yīng)盡量高些；4)步驟S13 缺口最低點(diǎn)位置確定根據(jù)晶圓缺口邊緣細(xì)采樣的數(shù)據(jù)，通過步進(jìn)落差法找到缺口的最低點(diǎn)位置；4)步驟S2 確定晶圓圓心由于晶圓是存在缺口的非標(biāo)準(zhǔn)圓，所以在求解晶圓圓心時(shí)為了避免由晶圓缺口引起的計(jì)算誤差，應(yīng)剔除缺口位置的數(shù)據(jù)，本實(shí)例采用最小二乘圓方法定位晶圓圓心。最小二乘圓算法主要是利用構(gòu)造出來的函數(shù)使得晶圓邊緣上各點(diǎn)到晶圓幾何中心距離和最小，然后利用極值求解方程；5)步驟S3 求解旋轉(zhuǎn)臺(tái)的停止位置，IC機(jī)器人手臂的偏轉(zhuǎn)角度及伸展距離(S31)， 以及預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置與機(jī)械手的配合操作(S32)。如圖3所示，求解晶圓的旋轉(zhuǎn)角度，機(jī)械手偏轉(zhuǎn)角度Δ θ以及機(jī)械手伸展距離 R 如圖3所示，通過前面Sl步、S2步求出以晶圓圓心為頂點(diǎn)晶圓缺口最低點(diǎn)與旋轉(zhuǎn)中心的夾角θ Ν，晶圓的偏心距Roff，同時(shí)已知機(jī)器人中心到旋轉(zhuǎn)中心的距離AR，以旋轉(zhuǎn)中心為頂點(diǎn)CCD傳感器中軸線和機(jī)器人中心的夾角θ ，以及自定義的以晶圓圓心為頂點(diǎn)，晶圓缺口最低點(diǎn)與機(jī)器人中心的夾角ΘΝΑ，求取θ。，Δ θ和R。綜上所述，本發(fā)明晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)方法，首先通過旋轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)晶圓旋轉(zhuǎn)，并利用CCD傳感器采集晶圓邊緣數(shù)據(jù)，得到晶圓一周的采樣數(shù)據(jù)，根據(jù)晶圓采樣數(shù)據(jù)利用步進(jìn)落差法確定缺口最低點(diǎn)的初始估計(jì)位置；然后將晶圓缺口旋轉(zhuǎn)至CCD傳感器附近，對(duì)缺口邊緣進(jìn)行小范圍的細(xì)采樣，根據(jù)缺口邊緣的細(xì)采樣數(shù)據(jù)利用步進(jìn)落差法確定晶圓口的最低點(diǎn)的位置；再從晶圓邊緣采樣數(shù)據(jù)中剔除在晶圓缺口范圍的采樣數(shù)據(jù)，并根據(jù)剔除缺口后的晶圓邊緣采樣數(shù)據(jù)應(yīng)用最小二乘法擬合出晶圓圓心；最后求解旋轉(zhuǎn)臺(tái)的停止位置，IC機(jī)器人機(jī)械手臂的偏轉(zhuǎn)角度及伸展距離，并引導(dǎo)IC機(jī)器人到指定位置取走晶圓。
權(quán)利要求
1.一種晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)方法，應(yīng)用于晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置中，該晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)裝置具有旋轉(zhuǎn)臺(tái)、 CCD傳感器，同時(shí)配合相應(yīng)的IC機(jī)器人，其特征在于包括以下步驟通過旋轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)晶圓旋轉(zhuǎn)，并利用CCD傳感器采集晶圓邊緣數(shù)據(jù)，得到晶圓一周的采樣數(shù)據(jù)；對(duì)晶圓采樣數(shù)據(jù)利用步進(jìn)落差法確定缺口最低點(diǎn)的初始估計(jì)位置；將晶圓缺口旋轉(zhuǎn)至CCD傳感器附近，對(duì)缺口邊緣進(jìn)行小范圍的細(xì)采樣；對(duì)缺口邊緣的細(xì)采樣數(shù)據(jù)利用步進(jìn)落差法確定晶圓口的最低點(diǎn)的位置；從晶圓邊緣采樣數(shù)據(jù)中剔除在晶圓缺口范圍的采樣數(shù)據(jù)；對(duì)剔除缺口后的晶圓邊緣采樣數(shù)據(jù)應(yīng)用最小二乘法擬合出晶圓圓心；求解旋轉(zhuǎn)臺(tái)的停止位置，IC機(jī)器人機(jī)械手臂的偏轉(zhuǎn)角度及伸展距離，并引導(dǎo)IC機(jī)器人到指定位置取走晶圓。
2.按權(quán)利要求1所述的晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于所述步進(jìn)落差法為根據(jù)晶圓尺寸、旋轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)速度以及對(duì)晶圓邊緣數(shù)據(jù)的采樣時(shí)間求出晶圓缺口內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)；對(duì)每一個(gè)采樣數(shù)據(jù)向前和向后均以規(guī)定步長求落差數(shù)組；通過最大落差數(shù)組推算出缺口最低點(diǎn)的初始估計(jì)位置。
3.如權(quán)利要求2所述的晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，所述規(guī)定步長為晶圓缺口內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)的一半。
4.如權(quán)利要求2所述的晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于推算出缺口最低點(diǎn)的初始估計(jì)位置為對(duì)每一個(gè)晶圓邊緣的采樣數(shù)據(jù)點(diǎn)采用向前落差和向后落差分別計(jì)算，然后求取平均值作為落差數(shù)組，以落差數(shù)組的最低點(diǎn)作為晶圓缺口最低點(diǎn)的初始估計(jì)位置。
5.如權(quán)利要求1所述的晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于晶圓一周的采樣數(shù)據(jù)通過以下方法得到記錄采樣時(shí)刻晶圓邊緣數(shù)據(jù)的同時(shí)記錄當(dāng)前時(shí)刻的電機(jī)碼盤值，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)過一圈時(shí)立刻停止采樣。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種晶圓預(yù)對(duì)準(zhǔn)方法，包括通過旋轉(zhuǎn)臺(tái)帶動(dòng)晶圓旋轉(zhuǎn)，并利用CCD傳感器采集晶圓邊緣數(shù)據(jù)，得到晶圓一周的采樣數(shù)據(jù)；利用步進(jìn)落差法確定缺口最低點(diǎn)的初始估計(jì)位置；將晶圓缺口旋轉(zhuǎn)至CCD傳感器附近，對(duì)缺口邊緣進(jìn)行小范圍的細(xì)采樣；利用步進(jìn)落差法確定晶圓口的最低點(diǎn)的位置；從晶圓邊緣采樣數(shù)據(jù)中剔除在晶圓缺口范圍的采樣數(shù)據(jù)；對(duì)剔除缺口后的晶圓邊緣采樣數(shù)據(jù)應(yīng)用最小二乘法擬合出晶圓圓心；求解旋轉(zhuǎn)臺(tái)的停止位置，IC機(jī)器人機(jī)械手臂的偏轉(zhuǎn)角度及伸展距離，并引導(dǎo)IC機(jī)器人到指定位置取走晶圓。本發(fā)明方法不受晶圓尺寸以及缺口形狀的限制，避免了因閾值設(shè)定的不準(zhǔn)確所造成的定位誤差，避免了缺口處數(shù)據(jù)對(duì)擬合結(jié)果的影響。
文檔編號(hào)H01L21/68GK102543808SQ20101061221
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者姜楠, 曲道奎, 王金濤, 鄒風(fēng)山, 陳為廉 申請(qǐng)人:沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司