半導體設備承載區域的硅片分布狀態光電掃描方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及半導體加工設備技術領域,尤其涉及一種半導體設備承載區域的硅片 分布狀態掃描方法,本發明還涉及一種半導體設備承載區域的硅片分布狀態掃描裝置。
【背景技術】
[0002] 硅片的安全存取和輸運是集成電路大生產線一個非常重要的技術指標,在生產過 程中,通常要求由于輸運設備自身導致的硅片破片率應小于十萬分之一。并且,作為批量式 硅片熱處理系統,相對于單片式工藝系統,每個生產工藝所需的硅片傳輸、硅片放置和取片 次數更多,因而對硅片傳輸、硅片放置和取片的安全性和可靠性要求更高。
[0003] 目前,機械手被廣泛應用于半導體集成電路制造技術領域中,機械手是硅片傳輸 系統中的重要設備,用于存取和輸運工藝處理前和工藝處理后的硅片,其能夠接受指令,精 確地定位到三維或二維空間上的某一點進行取放硅片,既可對單枚硅片進行取放作業,也 可對多枚硅片進行取放作業。
[0004] 然而,當機械手在對硅片進行取放作業時,尤其是,當硅片在傳輸過程或熱處理過 程中導致的受熱變形等情況會導致硅片在承載器上處于突出狀態或者處于疊片、斜片或無 片狀態時,往往會產生碰撞導致硅片或設備受損,造成不可彌補的損失。
[0005] 請參閱圖1,圖1為現有技術中機械手在硅片傳輸、硅片放置和取片時的位置結構 示意圖。如圖所示,當硅片2在承載器3上處于凸出等異常狀態時,機械手1在自動存取硅 片2的運動處于非完全工作狀態,非常容易造成娃片2及設備(包括機械手1)的損傷。
[0006] 因此,在機械手1完成硅片放置后或準備取片前,需對承載器3上硅片組2中的硅 片分布狀態進行準確的識別,同時對識別出的各種異常狀態提供準確應對措施,以實現安 全取放片。
[0007] 目前,批量式硅片熱處理系統的硅片分布狀態的識別一般是采用單純的光電信號 運動掃描方法對硅片在承載器3上的分布狀態進行識別,這種掃描方法僅對硅片組2中的 硅片處于疊片、斜片或無片等異常狀態時,有一定的檢測效果,但如果硅片在承載器3上處 于突出狀態時,就不能很好地檢測出,也就是說,通過現有技術簡單的得出異常或正常的結 果,在運動掃描過程中還是易產生碰撞導致硅片或設備受損,同時經常產生漏報、誤報的情 況。
[0008] 隨著半導體集成電路制造技術的發展,對硅片的安全存取和輸運提出了更高的要 求,即對機械手的精準控制要求也越來越高。因此,如何快速準確檢測硅片半導體設備承載 區域內的硅片分布狀態,避免機械手運動造成硅片及設備損傷,已成為本領域技術人員亟 待解決的技術難題。
【發明內容】
[0009] 本發明的第一個目的是提供一種半導體設備承載區域的硅片分布狀態掃描方法, 能夠快速準確檢測硅片半導體設備承載區域內的硅片分布狀態,避免機械手運動造成硅片 及設備損傷。本發明的第二個目的是提供一種半導體設備承載區域的硅片分布狀態掃描裝 置。
[0010] 為了實現上述第一個目的,本發明提供了一種半導體設備承載區域的硅片分布狀 態掃描方法,在位于硅片承載器圓周側邊的機械手上,設置有光電掃描單元,所述光電掃描 單元包括兩個互為發射端和接收端的水平對射式光電傳感器;所述光電傳感器分別位于所 述機械手的U形端部相對位置,所述方法包括以下步驟:
[0011] 步驟S1、設定機械手運動掃描初始化參數并執行初始化;其中,所述運動掃描初 始化參數包括機械手水平和/或垂直掃描運動速度,硅片的間隔距離、每一次機械手水平 步進距離、水平起始點位置及終止點位置和上/下垂直起始點位置及終止點位置;
[0012] 步驟S2、執行硅片凸片的異常狀態循環掃描指令;其具體包括:
[0013] 步驟S21 :所述機械手定位對應于所述承載器第一個放置硅片的垂直起始點和水 平起始點位置;
[0014] 步驟S22 :根據兩個所述光電傳感器間相互發射和接收光信號的反饋值接收時間 隨遮擋范圍產生強度上的變化,判斷相應的硅片是否存在凸片的異常狀態;如果是,執行步 驟25 ;否則,執行步驟S23 ;
[0015] 步驟S23 :所述機械手依序下降或上升一個硅片的間隔距離,判斷所述位置是否 是上/下垂直終止點位置;如果是,執行步驟S24 ;否則,執行步驟S22 ;
[0016] 步驟S24 :所述機械手沿所述承載區中心方向前進一個預設的水平步進距離,判 斷所述位置是否是水平終止點位置;如果是,執行步驟S3 ;否則,執行步驟S22 ;
[0017] 步驟S25 :發出凸片的異常報警信息,執行步驟S23 ;
[0018] 步驟S3 :執行硅片分布狀態異常掃描指令,根據兩個所述光電傳感器間相互發射 和接收的反饋值在掃描檢測區域內光信號強度的分布狀態,判斷是否存在斜片、疊片和/ 或空片的異常狀態。
[0019] 優選的,所述承載器或所述機械手包括轉動單元,所述轉動單元使所述機械手圍 繞所述承載器作相對旋轉運動,且在整個所述承載器側周上具有N個旋轉檢測停止位置, 在每一個檢測位置執行一次所述步驟S2,得到一組相應的檢測結果;最后將N組檢測結果 進行與運算,得到最終的硅片的凸片異常狀態分布情況,其中,N為大于等于2的正整數。
[0020] 優選的,所述N個位置點中相鄰兩個位置的旋轉角度相同,選擇設定如下:A.當 (360° /設定旋轉角度)的余數=0時:
[0021] 累計檢測位置數目=360° /設定旋轉角度
[0022] 實際旋轉角度=設定旋轉角度
[0023] B.當(360° /設定旋轉角度)的余數辛0時:
[0024] 累計檢測位置數目=(360° /設定旋轉角度)取整(舍去小數點后)+1
[0025] 實際旋轉角度=360° /累計檢測位置數目
[0026] 如果由旋轉起始點和設定旋轉角度生成的檢測位置坐標值與所述承載器支撐點 的坐標位置沖突,則需重新設定起始點和旋轉角度值。
[0027] 優選的,所述步驟S2中,所述機械手沿水平方向每次移動水平步進距離相等或逐 漸減小;且所述水平起始位置與硅片處于跌落極限位置時的位置相關,所述水平終止點位 置與承載器的支撐結構參數相關。
[0028] 優選的,所述步驟S3包括:
[0029] 步驟S31 :根據硅片的厚度、相鄰硅片的間隔距離和承載器的厚度,分別獲得判斷 斜片、疊片和空片的運動掃描區域;
[0030] 步驟S32 :所述機械手定位于從所述步驟S24得到水平運動終止點位置和上/下 垂直終止點位置;
[0031] 步驟S33 :根據兩個所述光電傳感器間相互發射和接收光信號的預設檢測區域和 在該區域的光信號遮蔽寬度情況,依次判斷相應的硅片放置位置是否存在斜片、疊片和/ 或空片的異常狀態;如果是,執行步驟S35 ;否則,直接執行步驟S34 ;
[0032] 步驟S34 :所述機械手依序下降或上升一個硅片的間隔距離,判斷所述位置是否 是上/下垂直終止點位置;如果是,結束;否則,執行步驟S33 ;
[0033] 步驟S35 :發出相應位置存在斜片、疊片和/或空片的異常狀態信息,執行步驟 S34〇
[0034] 優選的,所述承載器或所述機械手包括轉動單元,所述轉動單元使所述機械手圍 繞所述承載器作相對旋轉運動,且在整個所述承載器側周上具有M個旋轉檢測停止位置, 在每一個檢測位置執行一次所述步驟S3,得到一組相應的檢測結果;最后將M組檢測結果 進行與運算,得到最終的硅片分布狀態異常情況結果;其中,M為大于等于2正整數。
[0035] 優選的,所述M個位置點中相鄰兩個位置的旋轉角度相同,選擇設定如下:A.當 (360° /設定旋轉角度)的余數=0時:
[0036] 累計檢測位置數目=360° /設定旋轉角度
[0037] 實際旋轉角度=設定旋轉角度
[0038] B.當(360° /設定旋轉角度)的余數辛0時:
[0039] 累計檢測位置數目=(360° /設定旋轉角度)取整(舍去小數點后)+1
[0040] 實際旋轉角度=360° /累計檢測位置數目
[0041] 如果由旋轉起始點和設定旋轉角度生成的檢測位置坐標值與所述承載器支撐點 的坐標位置沖突,則需重新設定起始點和旋轉角度值。
[0042] 為了實現上述第二個目的,本發明提供了一種半導體設備承載區域的硅片分布狀 態掃描裝置,包括光電掃描單元和控制單元;光電掃描單元設置于在所述承載器的圓周側 邊的機械手上,并隨所述機械手移動,在水平和/或垂直預設方向進行移動并掃描;光電掃 描單元包括兩個互為發射端和接收端的光電傳感器和轉動單元;所述光電傳感器分別位于 機械手的U形端部相對位置;以及轉動單元用于驅動所述承載器作相對所述機械手做旋轉 和/或定位的運動,或驅動所述機械手相對所述承載器做旋轉和/或定位的運動;控制單元 用于啟動檢測并處理獲得的光電強度和分布情況結果,得到所述硅片在承載器上的異常狀 態分布情況;其中,所述的異常狀態包括硅片凸出、斜片、疊片和/或空片的狀態。
[0043] 優選的,所述機械手具有多只機械爪,在任意一個或多個機械爪的U形端部內側 的相對位置設置一個或多個光電掃描單元。
[0044] 優選的,所述控制單元連接報警裝置,所述控制單元根據異常狀態分布情況控制 所述報警裝置的啟閉。
[0045] 從上述技術方案可以看出,本發明提供的半導體設備承載區域的硅片分布狀態掃 描方法及裝置,在兩個階段即硅片傳送片完成后和取片前,快速準確檢測硅片在承載器中 區域是否有硅片凸出、斜片、疊片和/或空片的異常分布狀態進行診斷,且在承載器的周圍 布設