CN105655266A - 一种基于dsp的晶圆偏心在线检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及晶圆检测技术领域,具体公开一种基于DSP的晶圆偏心在线检测装置。本发明的在线检测装置,用于检测晶圆偏心,包括:机器人控制器、真空机械手、第一传感器、第二传感器和工位;所述机器人控制器与所述真空机械手相连;所述第一传感器、第二传感器与所述机器人控制器相连,且所述第一传感器、第二传感器前后布置在传输路径上,所述传输路径为所述真空机械手将晶圆传送至工位的路径。本发明利用采用三点确定圆法,传感器数据采集使用驱动器IO采集,实现检测时间短、成功率高,且可实现对机械手上晶片破损、严重偏位、掉片等异常情况的判断。
Description
技术领域
本发明涉及检测技术领域,特别涉及一种基于DSP的晶圆偏心在线检测装置及方法。
背景技术
晶圆偏心在线检测,一般采用检测光的跳变的点数方法或基于线阵CCD的检测方法。
通过检测光的跳变的点数确定晶圆的偏心,该装置通常由单个激光二极管和一个接收器组成。该装置结构简单,但机械手在运动中,晶圆边缘的运动曲线跟圆形相差较大,易发生晶圆偏心现象且出现偏心的差值较大,从而导致检测成功率低。
检测光的跳变的点数法,要实现较高检测成功率,必须建立坐标系,判断晶圆的中心和真空吸盘中心的偏差,控制x轴、y轴的电机运动,保证激光二极管照射方向相切到晶圆边缘内部,这样将增加机械设计的复杂度,检测时间长,同时相对提高了成本。
基于线阵CCD的检测方法,该装置由线阵CCD、二值化电路、时钟驱动电路、CPLD和MCU等组成。线性CCD信号的实际波形表现为类似一条正弦曲线,否则其表现为标准波形,通过两种波形的比较可以得到晶圆的偏心。上述方法可以较精确地将晶圆放到吸盘的中心,与激光二极管检测法相比大大缩短了检测的时间,提高检测的成功率。
基于线阵CCD的检测方法,机械结构相对检测光的跳变的点数方法要复杂,检测时间较短,但仍无法及时判断机械手在运行时手上晶片破损、严重偏位(>5mm)、掉片等异常情况的发生。
发明内容
本发明旨在克服现有晶圆偏心检测技术的缺陷,提高检测成功率,提供一种基于DSP的晶圆偏心在线检测装置及方法。
为实现上述目的,本发明采用以下技术方案:
一方面,本发明提供一种基于DSP的晶圆偏心在线检测装置,用于检测晶圆偏心,包括:机器人控制器、真空机械手、第一传感器、第二传感器、工位、晶圆放置区和晶圆获取区;所述机器人控制器与所述真空机械手相连;所述第一传感器、第二传感器与所述机器人控制器相连,且所述第一传感器、第二传感器前后布置在传输路径上,所述传输路径为所述真空机械手将晶圆传送至工位的路径;所述晶圆放置区、晶圆获取区提供真空机械手晶圆的放置处及晶圆的获取区域。
一些实施例中,所述第一传感器、第二传感器采用驱动器IO采集。
一些实施例中,还包括高速光耦,所述第一传感器、第二传感器经所述高速光耦与所述机器人控制器相连。
再另一方面,本发明提供一种晶圆偏心在线检测装置的方法,包括,
S1、所述真空机械手从晶圆获取区获取晶圆;
S2、所述真空机械手向晶圆放置区方向传送晶圆往复运动N次;
S3、所述晶圆每次往返运动中四次触发所述第一传感器和第二传感器,获得采样点;
S4、记录所述采样点的位置信息并锁存;
S5、根据三点确定圆,获得一组圆心和半径数组;
S6、标准圆选取,并通过所述圆心与标准圆心比较,最终求得偏差值。
S7、根据已知数据获取每一组数据的偏心方差值,在标定范围内,进行偏差纠正操作,纠正后的晶圆经所述真空机械手将晶圆放置在晶圆放置区;
S8、所述晶圆放置区检查到有晶圆被送入时,传感器信号翻转,此时真空机械手重新运动到晶圆获取区获取新的晶圆。
一些实施例中,所述三点确定圆为,
其中,圆心为(x’,y’),半径为r;三点(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)已知。一些实施例中,步骤S2前还包括程序判断,判定晶圆偏心检测是否开启。
一些实施例中,执行N次,若偏心方差在阈值范围内,则标定成功,否则标定失败。
一些实施例中,所述标定成功后,计算偏差值,;所述标定失败,则停机报警。
本发明的有益效果在于:晶圆偏心在线检测装置通过采用三点确定圆法,传感器数据采集使用驱动器IO采集,实现检测时间短、成功率高,且可实现对机械手上晶片破损、严重偏位、掉片等异常情况的判断。进一步地,在优选方案中,将判断信息反馈给机台,以便机台报警并中止流程,易于工作人员早期检测到工艺中的缺陷,提高产品质量。
附图说明
图1为根据本发明一个实施例的在线检测装置的系统图。
图2为根据本发明一个实施例的在线检测装置的晶圆传送图。
图3为根据本发明一个实施例的在线检测装置的真空机械手运动轨迹图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及具体实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,而不构成对本发明的限制。
本发明晶圆偏心在线检测装置,既能保证高检测成功率、检测时间短,同时又能保证机械手在运行过程中手上的晶片破损、严重偏位(>5mm)、掉片等异常情况的出现。
如图1所示,为本发明基于DSP的晶圆偏心在线检测装置,用于检测晶圆0偏心,包括:机器人控制器1、真空机械手2、第一传感器3、第二传感器4、工位5、晶圆放置区6和晶圆获取区7。
真空机械手2从晶圆获取区7获取晶圆,晶圆0随着真空机械手2运动到达工位5,前后两个第一传感器3、第二传感器4采集晶圆0的位置信息,晶圆0沿Y轴方向往返运动,若连续5次晶圆0偏心方差均在阀值范围内,则将晶圆0放置在晶圆放置区6内,当晶圆0被放置到晶圆放置区6时,放置区内的传感器8信号翻转,并传达信息给真空机械手2,真空机械手2此时重新运动到晶圆获取区7获取下一个晶圆。
其中,第一传感器3和第二传感器4距晶圆0中心的距离分别为L1和L2,每个传感器直接与机器人控制器1相连。当真空机械手2传输晶圆0经过传感器3、4时,机器人控制器1根据传感器3、4的信号变化,利用机器人控制板的位置锁存当前的位置点,通过锁存的位置点计算出晶圆的位置偏差。
如图2所示,本发明实施例晶圆传送过程,具体为真空机械手2从HOME位置传送晶圆0到STATION位置。表1给出该过程中传感器信号的变化以及位置点的锁存位置。
表1信号变化及位置锁存
位置 | 第一传感器3信号 | 第二传感器4信号 | 锁存位置点 |
a图位置 | LOW | LOW | |
b图位置 | LOW | HIGH | 第一个锁存点 |
c图位置 | HIGH | HIGH | 第二个锁存点 |
d图位置 | HIGH | LOW | 第三个锁存点 |
e图位置 | LOW | LOW | 第四个锁存点 |
f图位置 | LOW | LOW |
从上表中可以看出,真空机械手2从a位置到达b位置时,第二传感器4信号由LOW变为HIGH,此时锁存第一个位置点R1;从b位置到达c位置时,第一传感器3信号由LOW变为HIGH,此时锁存第二个位置点R2;从c位置到达d位置时,第二传感器4信号由HIGH变为LOW,锁存第三个位置点R3;从d位置到达e位置时,第一传感器3信号由HIGH变为LOW,锁存第四个位置点R4;从e位置到f位置过程中,机器人控制器1实时计算晶圆的偏心并进行动态轨迹校正。
即真空机械手2在bcde位置分别锁存位置,计算偏差;并从e位置到f位置过程中,机器人控制器1实时计算晶圆的偏心并进行动态轨迹校正。
传感器将信号经高速光耦后,通过CPLD模块进行逻辑处理,再通过高速光耦输出、高速光耦输入,进入直驱电机驱动板。在直驱电机驱动板内部,若发现此信号翻转,则驱动器进行码盘采集,将采集到的码盘值通过CAN接口发给DSP,此时经DSP内部进行适当处理,校正;并将最终结果报告给上位机PC。
本发明晶圆偏心在线检测装置,传感器数据的采集使用驱动器IO采集方式进行,可缩短采集时间,提高采集精度。
本发明还提供一在线检测方法,两传感器采集的2组数据,采用三点确定圆的方法计算偏心,具体地,
S1、所述真空机械手从晶圆获取区获取晶圆;
S2、所述真空机械手向晶圆放置区方向传送晶圆往复运动N次;
S3、所述晶圆每次往返运动中四次触发所述第一传感器和第二传感器,获得采样点;
S4、记录所述采样点的位置信息并锁存;
S5、根据三点确定圆,获得一组圆心和半径数组;
S6、标准圆选取,并通过所述圆心与标准圆心比较,最终求得偏差值。
S7、根据已知数据获取每一组数据的偏心方差值,在标定范围内,进行偏差纠正操作,纠正后的晶圆经所述真空机械手将晶圆放置在晶圆放置区;
S8、所述晶圆放置区检查到有晶圆被送入时,传感器信号翻转,此时真空机械手重新运动到晶圆获取区获取新的晶圆。
上述三点确定圆为,
其中,圆心为(x’,y’),半径为r;三点(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)已知。
此时取唯一等于晶圆半径的圆,计算出新的圆心O’(x’,y’),与O(x,y)作差,即可求出偏差Δx和Δy。晶圆通过传感器后,四次触发传感器,从而得到四个采样点(即两进两出),任取四点中的三点进行排列组合(共有四种组合方式),再根据圆上三点可以求出圆心和半径,通过半径进行取舍,具体选择和标定时标准半径值接近的那一组值,留取一组值,将该圆心坐标和标定时的圆心坐标(标准圆心)进行比较,求出偏差值,该方案可以检测notch口。
如图3所示,真空机械手2运行轨迹计算偏心。已知条件:
1、r(半径);
2、碰到传感器的四次关节值L1、L2、L3、L4;
3、示教时最后一次碰到传感器的圆的圆心坐标O(x0,y0)=(0,L4);
4、两个传感器的坐标A(xa,ya)和B(xb,yb):
根据已知条件,可求得⊙O上四点坐标B(xb,yb),C(xa,ya+L4-L3),D(xa,ya+L4-L1),E(xb,yb+L4-L2)。
则⊙O‘中,有B(xb,yb),C’(xa,ya+L4’-L3’),D’(xa,ya+L4’-L1’),E’(xb,yb+L4’-L2’)。
利用三点确定一个圆,分别求圆心和半径。
根据⊙O上的A、C、D、E四点坐标,,可求得4个圆各自的圆心和半径。方法如下:
例如,已知三点(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3),求圆心(x’,y’)和半径r的计算公式如下:
采用如上方法得到4组r值。
此时取唯一等于晶圆半径的圆⊙O’,计算出圆心O’(x’,y’),与O(x,y)作差,即可求出偏差Δx和Δy。
本发明实施例还进一步包括判断是否开启晶圆偏心检测功能,若开启晶圆偏心检测功能,则传感器进行数据采集,并将采集的数据保存。采集标准值N次以上,若偏心方差在设定范围内,认为标定成功,否则认为标定失败。
若标定成功,则进入偏差计算,小于纠正偏差时,不纠正;大于纠正偏差、小于报警偏差且在未检测到新偏差时,按照此偏差自动纠正操作;大于报警偏差时,停机报警。
以上所述本发明的具体实施方式,并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形,均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于DSP的晶圆偏心在线检测装置,用于检测晶圆偏心,其特征在于,包括:机器人控制器、真空机械手、第一传感器、第二传感器和工位、晶圆放置区和晶圆获取区;
所述机器人控制器与所述真空机械手相连;所述第一传感器、第二传感器与所述机器人控制器相连,且所述第一传感器、第二传感器前后布置在传输路径上,所述传输路径为所述真空机械手将晶圆传送至工位的路径;所述晶圆放置区、晶圆获取区提供真空机械手晶圆的放置处及晶圆的获取区域。
2.如权利要求1所述的晶圆偏心在线检测装置,其特征在于,所述第一传感器、第二传感器采用驱动器IO采集。
3.如权利要求1所述的晶圆偏心在线检测装置,其特征在于,还包括高速光耦,所述第一传感器、第二传感器经所述高速光耦与所述机器人控制器相连。
4.一种利用权利要求1-3中任意一项晶圆偏心在线检测装置的方法,其特征在于,包括,
S1、所述真空机械手从晶圆获取区获取晶圆;
S2、所述真空机械手向晶圆放置区方向传送晶圆往复运动N次;
S3、所述晶圆每次往返运动中四次触发所述第一传感器和第二传感器,获得采样点;
S4、记录所述采样点的位置信息并锁存;
S5、根据三点确定圆,获得一组圆心和半径数组;
S6、标准圆选取,并通过所述圆心与标准圆心比较,最终求得偏差值。
S7、根据已知数据获取每一组数据的偏心方差值,在标定范围内,进行偏差纠正操作,纠正后的晶圆经所述真空机械手将晶圆放置在晶圆放置区;
S8、所述晶圆放置区检查到有晶圆被送入时,传感器信号翻转,此时真空机械手重新运动到晶圆获取区获取新的晶圆。
5.如权利要求4所述的晶圆偏心在线检测方法,其特征在于,所述三点确定圆为,
其中,圆心为(x,y),半径为r;三点(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)已知。
6.如权利要求4所述的晶圆偏心在线检测方法,其特征在于,步骤S2前还包括程序判断,判定晶圆偏心检测是否开启。
7.如权利要求4所述的晶圆偏心在线检测方法,其特征在于,执行N次,若偏心方差在阈值范围内,则标定成功,否则标定失败。
8.如权利要求7所述的晶圆偏心在线检测方法,其特征在于,所述标定成功后,计算偏差值;所述标定失败,则停机报警。
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