CN114975185A - 一种晶圆平面位置校正及字符识别设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体行业晶片制造领域，本发明公开了提供了一种晶圆平面位置校正及字符的识别设备，包括对晶圆进行平面校正的识别机构、对晶圆缺口位置识别的检测传感器和对晶圆的字符信息进行读取的检测相机；所述检测传感器和检测相机平行设置，所述检测传感器左侧设置识别机构，所述识别机构上的旋转轴带动晶圆在所述检测传感器的感应范围内进行旋转和停止，所述检测传感器一侧设置的检测相机对停止后的晶圆字符的信息进行检测读取；在晶圆对位平台模块下即可实现晶圆的偏心位置查找和字符信息的读取，降低成本；在晶圆对位平台模块下即可实现晶圆位置校正补偿；具有良好的有益效果。

Description

一种晶圆平面位置校正及字符识别设备

技术领域

本发明涉及半导体行业晶片制造领域，具体而言，尤其涉及一种晶圆平面位置校正及字符识别设备。

背景技术

目前，在半导体制造行业，晶圆的制造、清洗、收纳等过程中，需要将晶圆装入料盒中转运，且在每道生产工序，每片晶圆的制造信息需通过Secs/Gem系统上传至中央系统；

由于晶圆外形为圆形，转运过程中晶圆会由于振动产生转动，导致晶圆在进入设备时原点位置都不尽相同；并且料盒相对晶圆外径偏大，晶圆放进料盒后，转运过程中每层晶圆位置有移动；

晶圆要进入设备进行相应的工序生产时，机械手无法准确取在晶圆的中心位置，导致晶圆偏移至机械手的一侧，在晶圆放入片盒或其他装置的过程中容易碰撞损坏；晶圆要进入设备进行相应的工序生产前，需读取晶圆字符信息，但由于晶圆转动，很难在固定位置读取字符信息，占用空间大，成本高。

现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明解决的问题是如何保证晶圆从料盒转运至制造工位前，晶圆平面位置的校正及晶圆身份信息字符识别。

为解决上述问题，本发明提供了一种晶圆平面位置校正及字符的识别设备，包括对晶圆进行平面校正的识别机构、对晶圆缺口位置识别的检测传感器和对晶圆的字符信息进行读取的检测相机；所述检测传感器和检测相机平行设置，所述检测传感器左侧设置所述识别机构，所述识别机构上的旋转轴带动晶圆在所述检测传感器的感应范围内进行旋转和停止，所述检测传感器一侧设置的检测相机对停止后的晶圆字符的信息进行检测读取。

优选的，所述识别机构可设为校正识别组件。

优选的，所述校正识别组件包括底板、X轴、Y轴、旋转轴和校正件，所述X轴、检测传感器和检测相机的底端均设置于所述底板上，所述X轴与所述检测传感器相对设置，所述检测传感器一侧设置所述检测相机，用于检测读取晶圆背面字符信息，上传至控制系统，所述Y轴固定设置于所述X轴上，所述旋转轴的底端固定设置于所述Y轴上，所述X轴可带动Y轴及旋转轴实现X向移动，所述Y轴可带动旋转轴实现Y向移动，所述旋转轴可实现旋转运动，所述旋转轴上设置所述校正件，所述旋转轴上设置的校正件可进行校正及OCR字符识别的晶圆。

优选的，所述晶圆外圆上设有一缺口，用于晶圆的零点，字符信息处于晶圆背面，所述缺口和所述字符信息相对位置固定。

优选的，所述还包括料盒，所述料盒用于对晶圆进行存储及转运，且可存储多个晶圆。

优选的，所述晶圆设为半导体产品，且晶圆规格可设为12寸和 8寸，

优选的，所述处理组件可设为处理工作台，用于对晶圆进行光刻、清洗、检测及切割等加工。

优选的，所述晶圆还包括裸晶区，所述裸晶区设为晶圆的边缘，所述裸晶区为椭圆形。

优选的，所述该校正及字符识别的方法包括：

S1、搬运机器人将晶圆从料盒中取出，放置到识别机构上；

S2、识别机构运行，实现晶圆的平面位置校正及晶圆背面的字符信息，并上传给控制系统；

S3、搬运机器人将处理完信息的晶圆，搬运至晶圆处理工作台，实现晶圆的光刻、清洗、检测、切割等制造工艺；

S4、搬运机器人将加工完成的晶圆，搬运至料盒，完成整个加工流程。

优选的，该校正及字符识别的方法还包括：

S5、搬运机器人将晶圆放置在识别机构上；

S6、识别机构的旋转轴，带动晶圆做圆周旋转动作；

S7、检测传感器是长条形线激光，可根据晶圆的遮光量，动态采集晶圆的边缘数据，输出模拟量波形图；

S8、波形经过处理，可获取波形突变处的信息，该波形突变处即为晶圆的缺口在旋转轴上的位置信息θ1；

S9、将晶圆反向旋转θ1角度，即可将晶圆上的字符信息旋转至检测相机上方，检测相机读取晶圆上的字符信息，并上传至中央控制系统；

S10、旋转轴带动晶圆旋转一周，采集晶圆的边缘数据坐标，采用最小二乘圆法即可算出晶圆相对于识别机构的虚拟中心O的偏置值为△X、△Y；

S11、识别机构可根据计算出的△X、△Y反向补偿，即可将晶圆与识别机构的虚拟中心重合，从而实现晶圆的位置校正；

S12、搬运机器人将校正位置后的晶圆搬运至圆处理工作台，用于晶圆的光刻、清洗、检测、切割等制造工艺实现；

S13、搬运机器人将加工完后的晶圆搬运回料盒，完成整个工艺流程。

相对于现有技术的有益效果，本发明实现的有益效果有，在晶圆对位平台模块下即可实现晶圆的偏心位置查找和字符信息的读取，节省空间，降低成本；在晶圆对位平台模块下即可实现晶圆位置校正补偿，功能模块及控制逻辑简化；可同时兼容12寸晶圆和8寸晶圆的位置校正，具有良好的有益效果。

附图说明

图1为本发明识别机构整体结构示意图；

图2为本发明晶圆整体结构示意图；

图3为本发明料盒整体结构示意图；

图4为本发明搬运机器人整体结构示意图；

图5为本发明处理组件整体结构示意图；

图6为本发明识别机构内部结构示意图；

图7为本发明识别机构俯视结构示意图；

图8为本发明晶圆对位平台结构示意图；

图9为本发明晶圆位置校正结构平面图；

图10为本发明晶圆波形处理信息图。

附图标记：识别机构1、晶圆2、料盒3、搬运机器人4、处理组件5、X轴11、Y轴12、旋转轴13、检测传感器14、检测相机 15。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

需要说明的是，本文提供的坐标系XZ中，X轴正向代表的右方， X轴的反向代表左方，Z轴的正向代表上方，Z轴的反向代表下方。同时，要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“一个实施例”和“一个实施方式”等的描述意指结合该实施例或实施方式描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示实施方式中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实施方式。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或实施方式以合适的方式结合。

如图1-图6所述的一种实施方式：一种晶圆平面位置校正及字符的识别设备，包括对晶圆2进行平面校正的识别机构1、对晶圆2 缺口位置识别的检测传感器14和对晶圆2的字符信息进行读取的检测相机15；所述检测传感器14和检测相机15平行设置，所述传感器14左侧设置的识别机构1带动晶圆2在所述检测传感器14的感应范围内进行旋转和停止，所述检测传感器14一侧设置的检测相机15 对晶圆2字符的信息进行检测读取。

其中，识别机构带动晶圆进行360度旋转，并且逐步移送旋转到检测传感器的光波检测范围内，检测传感器对识别机构旋转带动的晶圆进行波动光影探测，从而检测相机对其晶圆进行波形经过处理，可获取波形突变处的信息，该波形突变处即为晶圆的缺口在旋转轴上的位置信息θ1；检测传感器在感应到晶圆上面的缺口的时候，识别机构停止转动，由检测相机对缺口出晶圆背面的字符信息进行收取，随后上传至中央控制系统。

一种晶圆2平面位置校正及字符识别设备，包括识别机构1、搬运机器人4和处理组件5，所述识别机构1适用于承载可识别的晶圆 2，且对晶圆2进行校正及OCR字符识别，所述识别机构1上方设置用于转运的晶圆2，所述识别机构1的一侧设置所述搬运机器人4，所述搬运机器人4的一侧设置所述处理组件5，用于调节搬运机器人 4多方位旋转，以使所述识别机构1上识别后的晶圆2搬运到处理组件5上进行制造。

需要说明的是，搬运机器人4可通过水平联动连接的方式与识别机构1连接，例如搬运机器人4的底端与识别机构1可通过卡接方式连接，从而可以调整识别机构1的水平度，以保证识别机构1每次工作都与搬运机器人4平行设置，所述搬运机器人4，用于晶圆2转运，搬运机器人4有三个运动轴，可实现升降、旋转及伸缩动作，处理组件5也设为晶圆2处理工作台，用于晶圆2的光刻、清洗、检测、切割等制造工艺实现。

本发明的一个实施方式，结合图1-3所示，所述识别机构1可设为校正识别组件。

需要说明的是，通过将识别机构1设置为校正识别组件，而校正识别组件为晶圆2平面位置校正及OCR字符识别组件，从而在搬运机器人4将晶圆2从料盒3中取出，放置到晶圆2平面平面位置校正及OCR字符识别组件上，以及平面位置校正及OCR字符识别组件运行，实现实现晶圆2的平面位置校正及晶圆2背面的字符信息，并上传给控制系统，实现了功能模块及控制逻辑简化。

本发明的一个实施例中，结合图6所示，所述校正识别组件包括底板、X轴11、Y轴12、旋转轴13和校正件，所述X轴11、检测传感器14和检测相机15的底端均设置于所述底板上，所述X轴11与所述检测传感器14相对设置，所述检测传感器14一侧设置所述检测相机15，用于检测读取晶圆2背面字符信息，上传至控制系统，所述Y轴12固定设置于所述X轴11上，所述旋转轴13的底端固定设置于所述Y轴12上，所述X轴11可带动Y轴12及旋转轴13实现X 向移动，所述Y轴12可带动旋转轴13实现Y向移动，所述旋转轴 13可实现旋转运动，所述旋转轴13上设置校正件，所述旋转轴13 上设置的校正件可进行校正及OCR字符识别的晶圆2。

需要说明的是，通过X轴11带动Y轴12及旋转轴13实现X向移动，所述Y轴12可带动旋转轴13实现Y向移动，所述旋转轴13 可实现旋转运动，所述旋转轴13上设置可进行校正及OCR字符识别的晶圆2，校正及OCR字符识别完成后，检测传感器14可根据遮光量输出电压模拟，随后检测相机15检测读取晶圆2背面的字符信息，上传至系统。

其中，检测传感器14可设为长条形线激光，故只要能够实现此功能的各种检测传感器14均适用于本技术方案，在此不做具体限定。

本发明的一个实施例中，结合图2所示，所述晶圆2外圆上设有一缺口，用于晶圆2的零点，字符信息处于晶圆2背面，所述缺口和所述字符信息相对位置固定，

需要说明的是，晶圆2是波形经过处理，可获取波形突变处的信息，该波形突变处即为晶圆2的口的在旋转轴13上的位置信息θ1；将晶圆2反向旋转θ1角度，即可将晶圆2上的字符信息旋转至字符识别相机上方，字符识别相机读取晶圆2上的字符信息，并上传至中央控制系统。

其中，晶圆2旋转一周，采集晶圆2的边缘数据坐标，采用最小二乘圆法即可算出晶圆2相对于晶圆2平面位置校正及OCR字符识别组件的虚拟中心O的偏置值为△X、△Y，如图3所示；晶圆2平面位置校正及OCR字符识别组件可根据计算出的△X、△Y反向补偿，即可将晶圆2与晶圆2平面位置校正及OCR字符识别组件的虚拟中心重合，从而实现晶圆22的位置校正。

本发明的一个实施例，结合图3所示，所述还包括料盒3，所述料盒3用于对晶圆2进行存储及转运，且可存储多个晶圆2。

需要说明的是，料盒3内可设为待料区和成型区，待料区是用于放置还没有加工的晶圆2，成型去是用于放置加工完成后的晶圆2。

本发明的一个实施例，结合图2所示，所述晶圆2设为半导体产品，且晶圆2规格可设为12寸和8寸。

需要说明的是，半导体行业12寸晶圆2和8寸晶圆2均为标准产品，二者半径相差50mm，X轴11处于A、B两个位置时可分别对应12寸和8寸晶圆2，可同时兼容12寸晶圆2和8寸晶圆2的位置校正。

本发明的一个实施例，结合图5所示，所述处理组件5可设为处理工作台，用于对晶圆2进行光刻、清洗、检测及切割等加工。

本发明的一个实施例，结合图2所示，晶圆2还包括裸晶区，所述裸晶区设为晶圆2的边缘，所述裸晶区为椭圆形。

需要说明的是，所述晶圆2的边缘设有裸晶区，所述裸晶区为椭圆形，其范围是1mm-16mm，例如是15mm，范围是1mm-15mm，例如是10mm。进行光刻工艺时，所述裸晶区用于光刻设备对准所述裸晶区，从而能够使光刻工艺更加精确。

其中，所述晶圆2的边缘设有裸晶区，所述裸晶区还可设为矩形。

本发明的一个实施例，结合图6所示，X轴11、Y轴12和旋转轴13还可设为横向移动组件、升降组件和旋转组件，可进行横向、升降和旋转工作，其中，旋转组件可进行360度旋转工作。

本发明的一个实施方式，晶圆2的参考点可为三个，并且分别位于该晶圆2半径方向0°、120°、240°的边缘上，如此，可以仅用三个点的坐标确定圆心与半径。

本发明的一个实施例，所述该校正及字符识别的方法包括：

S1、搬运机器人4将晶圆2从料盒3中取出，旋转放置到识别机构1上；

S2、识别机构1运行工作，实现晶圆2的平面位置校正及晶圆2 背面的字符信息收集，并上传给控制系统；

S3、搬运机器人4将处理完信息的晶圆2，搬运至晶圆2处理工作台，实现晶圆2的光刻、清洗、检测、切割等制造工艺；

S4、搬运机器人4将加工完成的晶圆2，搬运至料盒3，完成整个加工流程。

S5、搬运机器人4从料盒3内将晶圆2放置在识别机构1上；

S6、识别机构1的X轴、Y轴和旋转轴13带动晶圆2做圆周旋转动作；旋转轴13上的校正件对晶圆2做校正工作。

S7、检测传感器14是长条形线激光，可根据晶圆2的遮光量，动态采集晶圆2的边缘数据，输出如图2所示模拟量波形图；

S8、图9波形经过处理，可获取波形突变处的信息，该波形突变处即为晶圆2的缺口在旋转轴13上的位置信息θ1；

S9、将晶圆2反向旋转θ1角度，即可将晶圆2上的字符信息旋转至检测相机15上方，检测相机15读取晶圆2上的字符信息，并上传至中央控制系统；

S10、旋转轴13带动晶圆2旋转一周，采集晶圆2的边缘数据坐标，采用最小二乘圆法即可算出晶圆2相对于识别机构1的虚拟中心O的偏置值为△X、△Y，如图10所示；

需要说明的是，最小二乘法(又称最小平方法)是一种数学优化技术；它通过最小化误差的平方和寻找数据的最佳函数匹配；利用最小二乘法可以简便地求得未知的数据，并使得这些求得的数据与实际数据之间误差的平方和为最小；

最小二乘法还可用于曲线拟合，其他一些优化问题也可通过最小化能量或最大化熵用最小二乘法来表达。

S11、识别机构1可根据计算出的△X、△Y反向补偿，即可将晶圆2与识别机构1的虚拟中心重合，从而实现晶圆2的位置校正；

S12、搬运机器人4将校正位置后的晶圆2搬运至圆处理工作台，用于晶圆2的光刻、清洗、检测、切割等制造工艺实现；

S13、搬运机器人4将加工完后的晶圆2搬运回料盒3，完成整个工艺流程。

本发明的一个实施方式，晶圆2作为一个圆形物理器件，每次上片时，它的圆心和上片角度一般均存在微小的差别。但是，作为一个近似刚体，晶圆2上任意两点之间的相对坐标是不变的，因此，确定了圆心和上片角度之后，晶圆2上任意点在外部系统中的位置都可以确定。

需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种晶圆平面位置校正及字符的识别设备，其特征在于，包括对晶圆(2)进行平面校正的识别机构(1)、对晶圆(2)缺口位置识别的检测传感器(14)和对晶圆的字符信息进行读取的检测相机(15)；所述检测传感器(14)和检测相机(15)平行设置，所述检测传感器(14)左侧设置所述识别机构，所述识别机构上的旋转轴(13)带动晶圆(2)在所述检测传感器(14)的感应范围内进行旋转和停止，所述检测传感器(14)一侧设置的检测相机(15)对停止后的晶圆(2)字符的信息进行检测读取。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆平面位置校正及字符识别设备，其特征在于，所述识别机构(1)可设为校正识别组件。

3.根据权利要求2所述的一种晶圆平面位置校正及字符识别设备，其特征在于，所述校正识别组件还包括底板、X轴(11)、Y轴(12)和校正件，所述X轴(11)、检测传感器(14)和检测相机(15)的底端均设置于所述底板上，所述X轴(11)与所述检测传感器(14)相对设置，所述检测传感器(14)一侧设置所述检测相机(15)，用于检测读取晶圆(2)背面字符信息，上传至控制系统，所述Y轴(12)固定设置于所述X轴(11)上，所述旋转轴(13)的底端固定设置于所述Y轴(12)上，所述X轴(11)可带动Y轴(12)及旋转轴(13)实现X向移动，所述Y轴(12)可带动旋转轴(13)实现Y向移动，所述旋转轴(13)可实现旋转运动，所述旋转轴(13)上设置所述校正件，所述旋转轴(13)上设置的校正件可进行校正及OCR字符识别的晶圆(2)。

4.根据权利要求3所述的一种晶圆平面位置校正及字符识别设备，其特征在于，所述晶圆(2)外圆上设有一缺口，用于晶圆(2)的零点，字符信息处于晶圆(2)背面，所述缺口和所述字符信息相对位置固定。

5.根据权利要求4所述的一种晶圆平面位置校正及字符识别设备，其特征在于，所述还包括料盒(3)，所述料盒(3)用于对晶圆(2)进行存储及转运，且可存储多个晶圆(2)。

6.根据权利要求5所述的一种晶圆平面位置校正及字符识别设备，其特征在于，所述晶圆(2)设为半导体产品，且晶圆(2)规格可设为12寸和8寸。

7.根据权利要求6所述的一种晶圆平面位置校正及字符识别设备，其特征在于，所述处理组件(5)可设为处理工作台，用于对晶圆(2)进行光刻、清洗、检测及切割等加工。

8.根据权利要求7所述的一种晶圆平面位置校正及字符识别设备，其特征在于，所述晶圆(2)还包括裸晶区，所述裸晶区设为晶圆(2)的边缘，所述裸晶区为椭圆形。

9.一种基于晶圆平面位置校正及字符识别的方法，其特征在于，包括如权利要求1至8任一项所述的一种晶圆平面位置校正及字符识别设备，所述该校正及字符识别的方法包括：

S1、搬运机器人(4)将晶圆(2)从料盒(3)中取出，放置到识别机构(1)上；

S2、识别机构(1)运行，实现晶圆(2)的平面位置校正及晶圆(2)背面的字符信息，并上传给控制系统；

S3、搬运机器人(4)将处理完信息的晶圆(2)，搬运至晶圆(2)处理工作台，实现晶圆(2)的光刻、清洗、检测、切割等制造工艺；

S4、搬运机器人(4)将加工完成的晶圆(2)，搬运至料盒(3)，完成整个加工流程。

10.根据权利要求9所述的基于晶圆平面位置校正及字符识别的方法，其特征在于，该校正及字符识别的方法还包括：

S5、搬运机器人(4)将晶圆(2)放置在识别机构(1)上；

S6、识别机构(1)的旋转轴(13)，带动晶圆(2)做圆周旋转动作；

S7、检测传感器(14)是长条形线激光，可根据晶圆(2)的遮光量，动态采集晶圆(2)的边缘数据，输出模拟量波形图；

S8、波形经过处理，可获取波形突变处的信息，该波形突变处即为晶圆(2)的缺口在旋转轴(13)上的位置信息θ1；

S9、将晶圆(2)反向旋转θ1角度，即可将晶圆(2)上的字符信息旋转至检测相机(15)上方，检测相机(15)读取晶圆(2)上的字符信息，并上传至中央控制系统；

S10、旋转轴(13)带动晶圆(2)旋转一周，采集晶圆(2)的边缘数据坐标，采用最小二乘圆法即可算出晶圆(2)相对于识别机构(1)的虚拟中心O的偏置值为△X、△Y；

S11、识别机构(1)可根据计算出的△X、△Y反向补偿，即可将晶圆(2)与识别机构(1)的虚拟中心重合，从而实现晶圆(2)的位置校正；

S12、搬运机器人(4)将校正位置后的晶圆(2)搬运至圆处理工作台，用于晶圆(2)的光刻、清洗、检测、切割等制造工艺实现；

S13、搬运机器人(4)将加工完后的晶圆(2)搬运回料盒(3)，完成整个工艺流程。

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