CN104396003A - 硅片位置检测装置和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于检测硅片在硅片夹上的位置的装置和方法。该装置包括:照相机(6)和图像处理器(100),该图像处理器包括转换单元(101)、比较单元(103)和决定单元(104)。该方法包括以下步骤:获得硅片的边缘的图像并发送图像数据至图像处理器(S23);将图像数据转换成若干图像像素并将图像像素与参考像素比较(S25’),以及决定硅片在硅片夹上是否就位(S26)。

Description

硅片位置检测装置和方法
技术领域
本发明涉及半导体器件制造领域,尤其涉及一种硅片位置检测装置和方法,以检测硅片夹上的硅片位置是否正确。
背景技术
在半导体器件制造过程中,硅片需要在各种不同的工艺腔之间传送,例如薄膜淀积腔、刻蚀腔和清洗腔等,以便完成相应的工艺加工。为了提高工艺加工效率、满足更高的工艺环境的要求,采用了机械手来传送硅片。通常硅片被机械手放置在工艺腔中的硅片夹上进行工艺加工,而硅片能否准确地放置在硅片夹的预设位置上将会对工艺效果产生较大的影响。例如,在淀积工艺过程中,如果硅片没有放置在硅片夹的中心位置或者硅片倾斜的放置在硅片夹上,将会导致硅片上淀积的金属薄膜不均匀,从而使后续的工艺加工变得困难,导致器件的性能下降,甚至可能导致硅片破损。因此,硅片被正确地放在硅片夹上是很重要的。然而,由于机械手传送和放置硅片过程中难免会有意外发生,不能保证每次硅片都能放置在硅片夹的正确位置上,那么就需要一种可以检测硅片是否正确放置在硅片夹上的装置和方法。
美国专利公开号US2005/0012938揭露了一种硅片位置检测装置和方法。该装置包括第一感应器组和第二感应器组,两组感应器组都包含至少一个光信号发射器和一个光信号接收器。当该装置用于硅片位置检测时,装置是靠硅片与感应器组的相对位置来判断硅片是否处在正确的位置。一旦硅片没有被放置在正确的位置,第一感应器组和第二感应器组触发的时间间隔差偏离预设值,该装置就会报告硅片位置出错并停止工艺。
尽管上述装置能够检测硅片位置是否正确,然而,该装置结构过于复杂,所需成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构简单、成本低的硅片位置检测装置。
为实现上述目的,本发明提出的硅片位置检测装置,检测硅片在硅片夹上的位置是否正确,包括:照相机、转换单元、比较单元及决定单元。照相机拍摄旋转中的硅片的边缘以获得图像数据。转换单元接收来自照相机的图像数据,并将接收的图像数据转换成若干像素值。比较单元将转换单元转换的像素值与预先确定的参考像素值比较,并获得比较结果。决定单元根据比较单元的比较结果决定硅片的位置是否正确。
在一个实施例中,硅片以一设定转速转动,通过将一硅片放置在硅片夹的正确位置上并使硅片以所述设定转速转动来获取参考像素值。
在一个实施例中,硅片夹具有数个定位销,硅片夹转动时,定位销将硅片固定在硅片夹上。
在一个实施例中,硅片夹布置在工艺腔中,与照相机相对的工艺腔的壁由半透明材料制成。
在一个实施例中,还包括光源,光源布置在工艺腔的外部,且靠近与照相机相对的工艺腔的壁,光源照亮工艺腔的内部。
本发明还提供了硅片位置检测方法,检测硅片在硅片夹上的位置是否正确,包括如下步骤:
拍摄旋转中的硅片的边缘以获得图像数据;
将图像数据转换成若干像素值;
将转换的像素值与预先确定的参考像素值比较,并获得比较结果;
根据比较结果决定硅片的位置是否正确。
在一个实施例中,硅片以一设定转速转动,通过将一硅片放置在硅片夹的正确位置上并使硅片以所述设定转速转动来获取参考像素值。
在一个实施例中,将转换的像素值与预先确定的参考像素值比较,并获得比较结果包括:计算转换的像素值与预先确定的参考像素值之间的平均误差。
在一个实施例中,根据比较结果决定硅片的位置是否正确包括:如果平均误差小于设定值,则表明硅片被放置在硅片夹的正确位置上,如果平均误差大于或等于设定值,则表明硅片没有被放置在硅片夹的正确位置上。
综上所述,本发明通过采用照相机及图像处理器来检测硅片夹上的硅片是否被放置在正确位置上,相较于现有技术而言,本发明结构简单、操作方便,且所需成本低。
附图说明
图1揭示了本发明硅片位置检测装置的一示例性实施例的结构示意图。
图2揭示了本发明硅片位置检测装置的一示例性实施例的方框图。
图3揭示了本发明硅片位置检测装置的照相机拍摄硅片边缘图像的示意图。
图4揭示了本发明硅片位置检测方法中获取参考像素值的第一实施例的流程图。
图5揭示了本发明硅片位置检测方法中获取参考像素值的第二实施例的流程图。
图6揭示了本发明硅片位置检测方法的第一实施例的流程图。
图7(a)揭示了照相机拍摄的硅片边缘区域的图像像素,图7(b)为参考图像像素。
图8揭示了本发明硅片位置检测方法的第二实施例的流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及效果,下面将结合实施例并配合图式予以详细说明。
参考图1,揭示了本发明硅片位置检测装置的一示例性实施例的结构示意图。如图1所示,该装置包括工艺腔1、布置在工艺腔1内的基座2及布置在基座2上的硅片夹3。硅片夹3具有数个定位销4。硅片5被放置在硅片夹3上。硅片夹3转动时,定位销4将硅片5固定在硅片夹3上。照相机6布置在工艺腔1的一角并位于硅片5的上方,硅片5随着硅片夹6旋转过程中,照相机6拍摄旋转中的硅片5的边缘以获得图像数据。与照相机6相对的工艺腔1的壁由半透明材料制成。光源7布置在工艺腔1的外部,且靠近与照相机6相对的工艺腔1的壁,光源7照亮工艺腔1的内部。
参考图2,本发明的硅片位置检测装置还进一步包括图像处理器100,图像处理器100处理来自照相机6的图像数据。图像处理器100包括转换单元101、储存单元102、比较单元103以及决定单元104。转换单元101接收来自照相机6的图像数据并将图像数据转换成图像像素。储存单元102储存预先确定的参考图像像素。比较单元103将转换单元101转换的图像像素与储存单元102储存的参考图像像素作比较,并获得比较结果。决定单元104根据比较结果判断硅片5在硅片夹3上的位置是否正确。
参考图3和图4,下面介绍获取参考像素值的第一实施例。
步骤S11,将一硅片手动放置在硅片夹3的中心位置,并认为硅片在硅片夹3上的位置正确;
步骤S12,旋转硅片,转速为50rpm,根据不同的工艺需求,转速可作相应调整以满足工艺需求;
步骤S13,照相机6拍摄旋转中的硅片的边缘以获得图像数据,并将图像数据发送至图像处理器100;
步骤S14,设置一个矩形的选取框,选取硅片边缘区域的图像,如图3所示,在一个实施例中,选取框的长度为200个像素,选取框的宽度为50个像素;
步骤S15,图像处理器100的转换单元101将选取框选取的硅片边缘区域的图像数据转换成若干像素值,例如,像素20,19,…,14,…如图7(b)所示,硅片在硅片夹3上的当前位置被定义为参考位置,转换单元101将选取框选取的硅片边缘区域的图像数据转换成的若干像素值被定义为参考像素值,参考位置和参考像素值储存在图像处理器100的储存单元102中。
参考图5,下面介绍获取参考像素值的第二实施例。
步骤S11,将一硅片手动放置在硅片夹3的中心位置,并认为硅片在硅片夹3上的位置正确;
步骤S12,旋转硅片,转速为50rpm,根据不同的工艺需求,转速可作相应调整以满足工艺需求;
步骤S13,照相机6拍摄旋转中的硅片的边缘以获得图像数据,并将图像数据发送至图像处理器100;
步骤S15’,图像处理器100的转换单元101接收图像数据,并将图像数据转换成若干像素值,该若干像素值被定义为参考像素值并储存在图像处理器100的储存单元102中,例如,像素20,19,…,14,…如图7(b)所示。
参考图6和图7,根据获取参考像素值的第一实施例,下面对本发明硅片位置检测方法的第一实施例作详细说明。
步骤S21,获取参考像素值后,从工艺腔1中取出硅片,机械手将另一待加工硅片放置在硅片夹3上;
步骤S22,旋转硅片,转速为50rpm,该转速与获取参考像素值时硅片的转速相同;
步骤S23,照相机6拍摄旋转中的硅片的边缘以获得图像数据,并将图像数据发送至图像处理器100;
步骤S24,设置与获取参考像素值时相同的选取框,选取硅片边缘相同区域的图像;
步骤S25,图像处理器100的转换单元101将选取框选取的硅片边缘区域的图像数据转换成若干像素值,例如,像素20,18,…,15,…如图7(a)所示,图像处理器100的比较单元103将该若干像素值与参考像素值一一对应比较,然后计算出该若干像素值与参考像素值之间的总误差和平均误差,总误差和平均误差的计算公式如下:
总误差=∑abs(每一像素值-与该像素值相对应的参考像素值)
平均误差ec=总误差/(选取框的长度值×选取框的宽度值)
步骤S26,图像处理器100的决定单元104根据比较单元103的计算结果决定硅片是否被放置在硅片夹3的正确位置上;
步骤S27,如果平均误差ec小于设定值,则表明硅片被放置在硅片夹3的正确位置上,可以对硅片进行工艺加工;
步骤S28,如果平均误差ec大于或等于设定值,则表明硅片没有被放置在硅片夹3的正确位置上,不能对硅片进行工艺加工。
参考图8,根据获取参考像素值的第二实施例,下面对本发明硅片位置检测方法的第二实施例作详细说明。
步骤S21,获取参考像素值后,从工艺腔1中取出硅片,机械手将另一待加工硅片放置在硅片夹3上;
步骤S22,旋转硅片,转速为50rpm,该转速与获取参考像素值时硅片的转速相同;
步骤S23,照相机6拍摄旋转中的硅片的边缘以获得图像数据,并将图像数据发送至图像处理器100;
步骤S25’,图像处理器100的转换单元101接收图像数据,并将图像数据转换成若干像素值,图像处理器100的比较单元103将该若干像素值与参考像素值一一对应比较,然后获得比较结果ec
步骤S26,图像处理器100的决定单元104根据比较单元103的比较结果ec决定硅片是否被放置在硅片夹3的正确位置上;
步骤S27,如果比较结果ec小于设定值,则表明硅片被放置在硅片夹3的正确位置上,可以对硅片进行工艺加工;
步骤S28,如果比较结果ec大于或等于设定值,则表明硅片没有被放置在硅片夹3的正确位置上,不能对硅片进行工艺加工。
由上述可知,本发明通过采用照相机6和图像处理器100来检测硅片夹3上的硅片是否被放置在正确位置上,相较于现有技术而言,本发明结构简单、操作方便,且所需成本低。
综上所述,本发明通过上述实施方式及相关图式说明,己具体、详实的揭露了相关技术,使本领域的技术人员可以据以实施。而以上所述实施例只是用来说明本发明,而不是用来限制本发明的,本发明的权利范围,应由本发明的权利要求来界定。至于本文中所述元件数目的改变或等效元件的代替等仍都应属于本发明的权利范围。

Claims (9)

1.一种硅片位置检测装置,检测硅片在硅片夹上的位置是否正确,其特征在于,包括:
照相机,所述照相机拍摄旋转中的硅片的边缘以获得图像数据;
转换单元,所述转换单元接收来自照相机的图像数据,并将接收的图像数据转换成若干像素值;
比较单元,所述比较单元将转换单元转换的像素值与预先确定的参考像素值比较,并获得比较结果;
决定单元,所述决定单元根据比较单元的比较结果决定硅片的位置是否正确。
2.根据权利要求1所述的硅片位置检测装置,其特征在于,所述硅片以一设定转速转动,通过将一硅片放置在硅片夹的正确位置上并使硅片以所述设定转速转动来获取参考像素值。
3.根据权利要求1所述的硅片位置检测装置,其特征在于,所述硅片夹具有数个定位销,硅片夹转动时,定位销将硅片固定在硅片夹上。
4.根据权利要求1所述的硅片位置检测装置,其特征在于,所述硅片夹布置在工艺腔中,与照相机相对的工艺腔的壁由半透明材料制成。
5.根据权利要求4所述的硅片位置检测装置,其特征在于,还包括光源,光源布置在工艺腔的外部,且靠近与照相机相对的工艺腔的壁,光源照亮工艺腔的内部。
6.一种硅片位置检测方法,检测硅片在硅片夹上的位置是否正确,其特征在于,包括如下步骤:
拍摄旋转中的硅片的边缘以获得图像数据;
将图像数据转换成若干像素值;
将转换的像素值与预先确定的参考像素值比较,并获得比较结果;
根据比较结果决定硅片的位置是否正确。
7.根据权利要求6所述的硅片位置检测方法,其特征在于,所述硅片以一设定转速转动,通过将一硅片放置在硅片夹的正确位置上并使硅片以所述设定转速转动来获取参考像素值。
8.根据权利要求6所述的硅片位置检测方法,其特征在于,所述将转换的像素值与预先确定的参考像素值比较,并获得比较结果包括:计算转换的像素值与预先确定的参考像素值之间的平均误差。
9.根据权利要求8所述的硅片位置检测方法,其特征在于,所述根据比较结果决定硅片的位置是否正确包括:如果平均误差小于设定值,则表明硅片被放置在硅片夹的正确位置上,如果平均误差大于或等于设定值,则表明硅片没有被放置在硅片夹的正确位置上。
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CP03 Change of name, title or address
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Address after: 201203 building 4, No. 1690, Cailun Road, free trade zone, Pudong New Area, Shanghai

Patentee after: Shengmei semiconductor equipment (Shanghai) Co., Ltd

Address before: 201203 Shanghai Zhangjiang High Tech Park of Pudong New Area Cailun Road No. fourth 1690

Patentee before: ACM (SHANGHAI) Inc.