CN102969255A - 一种静态扫描获取硅片位置信息的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种静态扫描获取硅片位置信息的系统，包括用于装硅片的片盒、承载工作台，片盒置于承载工作台上，所述系统还包括位置数据获取模块、设置在片盒两侧的光发射阵列和线阵CCD接收列，位置数据获取模块连接线阵CCD接收列扫描光发射阵列的光束，获得硅片遮挡光束的数据组，位置数据获取模块依据遮挡光束的数据组和片盒的物理尺寸，获取片盒中硅片的位置信息；其中，所述硅片的位置信息包括硅片的数量、硅片有无或硅片在片盒中的位置状态。如此，无需片盒运动，即可获取硅片的位置状态，改变了传统的检测方式，避免了硅片的振动，更加安全可靠。

Description

一种静态扫描获取硅片位置信息的系统及方法

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造技术领域，尤其涉及一种静态扫描获取硅片位置信息的系统及方法。

背景技术

现有技术中，在半导体集成电路制造过程中，硅片的位置扫描技术一般是基于硅片片盒的上下运动，使得硅片遮挡固定的光电装置，该光电装置通常包括1个发射端和2个接收端，通过片盒的上下运动遮蔽发射端的光线，进而确定硅片的位置状态。

然而，由于在检测过程中，片盒需要上下运动，必然会导致其内的硅片振动，振动会产生较多的颗粒悬浮物，导致硅片受到污染，影响半导体集成电路的制造产品率，且，若振动较为严重，还会导致硅片从片盒中滑出的危险。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的是提供一种安全可靠的静态扫描获取硅片在片盒中位置信息的系统，以及应用该系统获取硅片位置信息的方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种静态扫描获取硅片位置信息的系统，包括用于装硅片的片盒、承载工作台，片盒置于承载工作台上，所述系统还包括位置数据获取模块、设置在片盒两侧的光发射阵列和线阵CCD接收列，位置数据获取模块连接线阵CCD接收列，线阵CCD接收列扫描光发射阵列的光束，获得硅片遮挡光束的数据组，位置数据获取模块依据遮挡光束的数据组和片盒的物理尺寸，获取片盒中硅片的位置信息；其中，所述硅片的位置信息包括硅片有无、硅片的数量或硅片在片盒中的位置状态。

所述线阵CCD接收列设置在片盒一侧的中心线上，光发射阵列包括第一发射阵列和第二发射阵列，第一发射阵列和第二发射阵列相对于线阵CCD接收列对称地设置在片盒的另外一侧。

所述线阵CCD接收列设置在所述片盒取片口对侧的中心线上。

所述第一发射阵列和第二发射阵列的距离大于硅片直径。

所述系统还包括控制模块，控制模块连接第一发射阵列、第二发射阵列以及线阵CCD接收列，控制模块控制第一发射阵列和第二发射阵列交替发射光线。

所述位置状态包括硅片的错位状态。

所述系统还包括与位置数据获取模块连接的报警模块，所述报警模块由位置数据获取模块传送的硅片错位状态触发报警。

所述系统还包括与位置数据获取模块连接的异常报警模块，所述异常报警模块由数据获取模块传送的硅片有无状态触发。

一种静态扫描获取硅片位置信息的方法，包括如下步骤：

步骤S1：将装有硅片的片盒置于承载工作台上，并设置片盒的物理参数；

步骤S2：设置于片盒一侧的光发射阵列发射光束，设置于片盒另一侧的线阵CCD接收列扫描光发射阵列发射的光束，以获得硅片遮挡光束的数据组；

步骤S3：位置数据获取模块依据所述硅片遮挡光束的数据组和片盒的物理尺寸，获取片盒中硅片的位置信息；其中，所述硅片的位置信息包括硅片有无、硅片的数量或硅片在片盒中的位置状态。

所述线阵CCD接收列设置在片盒一侧的中心线上，所述光发射阵列包括第一发射阵列和第二发射阵列，所述第一发射阵列和第二发射阵列相对于线阵CCD接收列对称地设置在片盒的另外一侧。

所述位置状态包括片盒中硅片的错位状态信息。

所述的步骤S2具体包括：

步骤S21：第一发射阵列发射光线，光线经硅片部分遮挡后由线阵CCD接收列扫描获取第一组数据；

步骤S22：关闭第一发射阵列，第二发射阵列发射光线，光线经硅片部分遮挡后由线阵CCD接收列扫描获取第二组数据；

所述的步骤S3还包括：

步骤S31：所述位置数据获取模块比对第一组数据和第二组数据，根据两组数据的差异，以获得硅片错位状态信息。

所述步骤S31后还包括：

步骤S32：若所述硅片的位置信息中硅片的错位状态信息为是，则启动报警模块。

本发明所述线阵CCD（Charge Coupled Device，电荷耦合器件）接收列是指将CCD器件的感光单元以线型排布组成的阵列。

本发明的有益效果是：

本发明所述一种静态扫描获取硅片位置信息的系统，包括用于装硅片的片盒、承载工作台，片盒置于承载工作台上，所述系统还包括位置数据获取模块、设置在片盒两侧的线阵CCD接收列和光发射阵列，线阵CCD接收列扫描光发射阵列的光束，获得硅片遮挡光束的数据组，位置数据获取模块依据遮挡光束的数据组和片盒的物理尺寸，获取片盒中硅片的位置信息；其中，所述硅片的位置信息包括硅片的数量、硅片有无或硅片在片盒中的位置状态。如此，无需片盒运动，即可获取硅片的位置状态，改变了传统的检测方式，且避免了硅片的振动，另外线阵CCD接收列具有结构简单，成本低，可实现实时快速扫描速等特点，进一步提升了本发明系统获取硅片位置信息的效率。

本发明所述第一发射阵列和第二发射阵列交替发射光线。如此，通过切换第一发射阵列和第二发射阵列的工作，实现静态扫描的同时，可针对每组数据重复获取，进而提升了获取数据的准确性。另外，还可以将获取的两组数据进行对比，进而判断硅片是否存在错位的状态，拓展了该系统的检测性能。

除此以外，本发明所述系统还包括与位置数据获取模块连接的报警模块，该报警模块由位置数据获取模块传送的硅片错位状态触发报警。如此，通过报警模块提醒硅片错位，保证后续工序的有效开展，提升硅片生产的合格率。另外，为了提升系统的安全性能，本发明所述系统还包括片盒内硅片取放的异常报警模块，该取放的异常报警模块由数据获取模块传送的硅片有无状态触发。如此，当采取机械手等方式取放硅片时，可通过该系统判定硅片是否被取走或放入。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明静态扫描获取硅片位置信息的系统原理框图；

图2是本发明静态扫描获取硅片位置信息系统的俯视示意图；

图3是图2的侧视示意图；

图4是本发明静态扫描获取硅片位置信息系统的工作流程图；

图5是采用本发明检测的硅片位置错位数据对比示意图；

图6是本发明静态扫描获取硅片位置信息的方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详述：

请一并参阅图1、图2、图3所示的本发明所述一种静态扫描获取硅片位置信息的系统，包括用于装硅片13的片盒11、承载工作台12，片盒11置于承载工作台12上。所述系统还包括位置数据获取模块、控制模块、参数输入模块、设置在片盒两侧的线阵CCD接收列15和光发射阵列14。控制模块连接控制线阵CCD接收列15和光发射阵列14，位置数据获取模块连接线阵CCD接收列和参数输入模块，并通过线阵CCD接收列扫描光发射阵列14的光束和参数输入模块输入的片盒11的物理尺寸等参数，计算出片盒11中硅片13的位置信息。

在本实施例中，硅片的位置信息可以包括硅片13的数量、硅片13有无、硅片13在片盒11中的位置状态和/或硅片13的错位状态。

该光发射阵列14包括第一发射阵列141和第二发射阵列142。线阵CCD接收列15设置在所述片盒取片口对侧的中心线上，第一发射阵列141和第二发射阵列142相对于线阵CCD接收列15相互对称，且设在片盒11的另外一侧。在本实施例中，第一发射阵列141和第二发射阵列142的距离大于硅片直径，以不影响片盒11中硅片13的取放为准即可。

在本实施例中，位置状态包括硅片13的错位状态，第一发射阵列141和第二发射阵列142由控制模块控制并启动交替发射光线，线阵CCD接收列15分别扫描第一发射阵列141和第二发射阵列142的光束，获得两个组硅片遮挡光束的数据组，然后，由位置数据获取模块分别对两个组硅片遮挡光束的数据组经进行滤波、阀值设定，比较成归一化数据，再对比两组数据的差异，以通过数据的差异判定硅片是否处于错位状态，若位置正常，再结合参数输入模块输入的片盒11物理尺寸信息，计算出硅片13处于片盒11中的位置和判定片盒11中是否有硅片13等信息。此外，为保证计算硅片13位置的准确性，线阵CCD接收列15可多次扫描第一发射阵列141和第二发射阵列142的光束，获取多组重复数据。

本发明所述系统还包括与位置数据获取模块连接的报警模块，该报警模块包括错位状态报警模块以及硅片13取放的异常报警模块，错位状态报警模块由位置数据获取模块传送的硅片错位状态触发报警。即，当位置数据获取模块经对比两组数据差异，判定为硅片13在片盒11中处于错位状态时，控制报警模块报警提示。该取放的异常报警模块由数据获取模块传送的硅片有无状态触发，即当采用机械手或其它工具取硅片13时，而实际硅片13未被未取走，数据获取模块仍判断有硅片，则启动报警，同样，当放入硅片，而实际未放入，也启动报警。

请参阅图4，本发明静态扫描获取硅片位置信息系统的工作流程图，在本实施例中，首先将片盒11的物理信息设置在位置信息获取模块中，例如，设置片盒内硅片槽和槽之间的尺寸，槽的宽度，槽口数量，线阵CCD接收列15的物理分辨率dpi等信息；然后，线阵CCD接收列15数据的采集，其依次分别采集第一光发射阵列141工作时的数据 N组，和第二光发射阵列142工作的数据 N组；随后，对采集的数据进行处理，例如数字滤波，消除干扰，根据平均值等调整阈值设定，比较成归一化数据；接着，对处理后的数据进行数据比较，包括，其一，根据片盒11的物理特征，决定片盒11起始点和结束点在数据中的位置，去除起始点前的无用数据，截断结束点后的无用数据；其二，根据线阵CCD接收列15物理分辨率dpi和片盒物理信息，就能把片盒物理信息映射到有效数据中，有效数据也反映了硅片信息，例如，对应槽口有无硅片，硅片位置（ 槽口号等）；其三，对比二组有效数据是为了检测硅片放置错位的状况。如图5中，硅片16放置错位示意图，左端的槽口位置和右端的槽口位置不对应，硅片成斜放状态。其表现为一端发射光幕几乎无对应的硅片遮挡，另一端发射光幕有对应的硅片遮挡。如对应的0如代表无遮挡；1代表有遮挡（有硅片），处理后的第一组数据和第二组数据显示了硅片放置错位的信息（数据不一致，左端对应１，有硅片，而右端对应０，无硅片），对比两组数据，如有不一致，就能判断出是否有硅片放置错位。

该线阵CCD接收列15物理分辨率dpi（dot per inch）决定其扫描精度，其长度要求覆盖整个硅片片盒长度，以保证能完整扫描整个硅片片盒。同样道理，光发射阵列的长度也要覆盖整个硅片片盒长度。

此外，本发明的系统通过硅片放置错位的信息判断，如有不一致，可输出错位报警，不然，就在输出硅片位置信息，即可提供给机械手的取片位置信息，又可实现显示的当前硅片状况。

同时，由于是静态电扫描，可方便快速重复获取数据，提高解算准确率，并在工艺过程中可实时监控核实硅片在片盒中的取放状况。例如机械手取片，而实际没抓取到硅片，装置能实时检测到异常，并报警。

本发明所述静态扫描获取硅片位置信息的方法，是基于上述的静态扫描获取硅片位置信息的系统实现，本发明方法获得硅片位置信息包括硅片13的数量、硅片13有无或硅片13在片盒11中的位置状态，该位置状态包括硅片的错位状态。

请参阅图6所示，本发明所述静态扫描获取硅片位置信息的方法，包括如下步骤：

步骤S1：将装有硅片13的片盒11置于承载工作台12上，并设置片盒的物理参数；

步骤S2：设置于片盒11一侧的光发射阵列14发射光束，设置于片盒11另一侧的线阵CCD接收列15扫描光发射阵列14的光束，获得硅片13遮挡光束的数据组；所述线阵CCD接收列设置在所述片盒一侧的中心线上，所述光发射阵列包括第一发射阵列和第二发射阵列，所述第一发射阵列和第二发射阵列相对于线阵CCD接收列对称地设置在片盒的另外一侧。

所述步骤S2具体包括：

步骤S21：第一发射阵列141发射光线，光线经硅片13部分遮挡后由线阵CCD接收列15扫描获取第一组数据；

步骤S22：关闭第一发射阵列141，第二发射阵列142发射光线，光线经硅片部分遮挡后由线阵CCD接收列15扫描获取第二组数据；

如此，经步骤S21和S22后，获得两组数据，提供给位置数据获取模块进行处理，同时，可实现第一发射阵列141和第二发射阵列142交替工作，多次采集数据，再进行归一化处理，保证获取的两组数据的准确性。

步骤S3具体包括：

步骤S31：所述位置数据获取模块将两组数据经过滤波、阀值设定，比较成归一化数据，再比对第一组数据和第二组数据，根据两组数据的差异，以获得硅片13错位状态信息。 

步骤S32：若所述硅片的位置信息中硅片的错位状态信息为是，则启动报警模块。若无错位信息，则位置数据获取模块依据遮挡光束的数据组和片盒11的物理尺寸，以获取片盒11中硅片13的位置信息。

如此，步骤S3可实现判定硅片13在片盒11中的错位状态和报警，避免了硅片处于错位状态而导致的经济损失。

此外，使用发明系统和方法中位置数据获取模块的功能可以传输给计算机或其它处理设备处理和分析来实现。

此外，步骤S21和步骤S22可交替进行，进而可方便地重复获取多组数据，再进行归一化处理，提升步骤S3中计算比较的准确性。

本发明系统采用线阵CCD接收列15通过静态扫描光发射阵列14的光线获取硅片13的位置数据，经经过滤波、阀值设定，比较成归一化数据，再由对比分析，判定硅片13的错位状态，最后结合片盒11的物理尺寸，计算出硅片13在片盒11中的位置信息，无需片盒11运动，避免了硅片13的振动，更加安全可靠。并且通过切换第一发射阵列141和第二发射阵列142的工作，可重复地获取数据，进而提升了获取数据的准确性。

除此以外，本发明所述系统还包括片盒内硅片取放的异常报警模块，该取放的异常报警模块由数据获取模块传送的硅片有无状态触发。如此，当采取机械手等方式取放硅片时，可通过该系统判定硅片是否被取走或放入。进一步提升了该系统工作过程的安全性。

以上所述的仅为本发明的实施例，所述实施例并非用以限制本发明的专利保护范围，因此凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (13)

1.一种静态扫描获取硅片位置信息的系统，包括用于装硅片的片盒、承载工作台，片盒置于承载工作台上，其特征在于，所述系统还包括位置数据获取模块、设置在片盒两侧的光发射阵列和线阵CCD接收列，位置数据获取模块连接线阵CCD接收列，线阵CCD接收列扫描光发射阵列的光束，获得硅片遮挡光束的数据组，位置数据获取模块依据遮挡光束的数据组和片盒的物理尺寸，获取片盒中硅片的位置信息；其中，所述硅片的位置信息包括硅片有无、硅片的数量或硅片在片盒中的位置状态。

2.如权利要求1所述的一种静态扫描获取硅片位置信息的系统，其特征在于，所述线阵CCD接收列设置在片盒一侧的中心线上，光发射阵列包括第一发射阵列和第二发射阵列，第一发射阵列和第二发射阵列相对于线阵CCD接收列对称地设置在片盒的另外一侧。

3.如权利要求2所述的一种静态扫描获取硅片位置信息的系统，其特征在于，所述线阵CCD接收列设置在所述片盒取片口对侧的中心线上。

4.如权利要求3所述的一种静态扫描获取硅片位置信息的系统，其特征在于，所述第一发射阵列和第二发射阵列的距离大于硅片直径。

5.如权利要求4所述的一种静态扫描获取硅片位置信息的系统，其特征在于，所述系统还包括控制模块，控制模块连接第一发射阵列、第二发射阵列以及线阵CCD接收列，控制模块控制第一发射阵列和第二发射阵列交替发射光线。

6.如权利要求5所述的一种静态扫描获取硅片位置信息的系统，其特征在于，所述位置状态包括硅片的错位状态。

7.如权利要求6所述的一种静态扫描获取硅片位置信息的系统，其特征在于，所述系统还包括与位置数据获取模块连接的报警模块，所述报警模块由位置数据获取模块传送的硅片错位状态触发报警。

8.如权利要求1至7任意一项所述的一种静态扫描获取硅片位置信息的系统，其特征在于，所述系统还包括与位置数据获取模块连接的异常报警模块，所述异常报警模块由数据获取模块传送的硅片有无状态触发。

9.一种静态扫描获取硅片位置信息的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：将装有硅片的片盒置于承载工作台上，并设置片盒的物理参数；

步骤S2：设置于片盒一侧的光发射阵列发射光束，设置于片盒另一侧的线阵CCD接收列扫描光发射阵列发射的光束，以获得硅片遮挡光束的数据组；

步骤S3：位置数据获取模块依据所述硅片遮挡光束的数据组和片盒的物理尺寸，获取片盒中硅片的位置信息；其中，所述硅片的位置信息包括硅片有无、硅片的数量或硅片在片盒中的位置状态。

10.如权利要求9所述的静态扫描获取硅片位置信息的方法，其特征在于，所述线阵CCD接收列设置在片盒一侧的中心线上，所述光发射阵列包括第一发射阵列和第二发射阵列，所述第一发射阵列和第二发射阵列相对于线阵CCD接收列对称地设置在片盒的另外一侧。

11.如权利要求9或10所述的静态扫描获取硅片位置信息的方法，其特征在于，所述位置状态包括片盒中硅片的错位状态信息。

12.如权利要求11所述的静态扫描获取硅片位置信息的方法，其特征在于，所述的步骤S2具体包括：

步骤S21：第一发射阵列发射光线，光线经硅片部分遮挡后由线阵CCD接收列扫描获取第一组数据；

步骤S22：关闭第一发射阵列，第二发射阵列发射光线，光线经硅片部分遮挡后由线阵CCD接收列扫描获取第二组数据；

所述的步骤S3还包括：

步骤S31：所述位置数据获取模块比对第一组数据和第二组数据，根据两组数据的差异，以获得硅片错位状态信息。

13.如权利要求12所述的静态扫描获取硅片位置信息的方法，其特征在于，所述步骤S31后还包括：

步骤S32：若所述硅片的位置信息中硅片的错位状态信息为是，则启动报警模块。

Images