CN118136573A - 晶圆卡盘圆心校准方法及晶圆卡盘检测方法 - Google Patents

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CN118136573A CN202410246560.9A CN202410246560A CN118136573A CN 118136573 A CN118136573 A CN 118136573A CN 202410246560 A CN202410246560 A CN 202410246560A CN 118136573 A CN118136573 A CN 118136573A
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唐宝国
陈新来
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Zhiwei Semiconductor Shanghai Co Ltd
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Abstract

本发明提供一种晶圆卡盘圆心校准方法及晶圆卡盘检测方法，其在面对被测晶圆卡盘的尺寸发生变化时，只需通过所建立的相机高度与圆心坐标的线性关系，就可以自动确定任意规格的晶圆卡盘的圆心坐标，效率较高，提高了检测系统的适用范围。

Description

晶圆卡盘圆心校准方法及晶圆卡盘检测方法
技术领域
本发明属于晶圆卡盘检测技术领域，尤其涉及一种晶圆卡盘圆心校准方法及晶圆卡盘检测方法。
背景技术
晶圆在制造过程中需通过晶圆卡盘夹持完成每一道加工工艺，晶圆在晶圆卡盘的固定下处于高速旋转的状态，一般来说，晶圆卡盘生产组装完成后，晶圆卡盘需要进行各项检测，而这些检测都依赖于晶圆卡盘在相机视觉系统中的圆心坐标(即旋转中心的坐标)。
在实际场景，由于不同规格的晶圆卡盘的厚薄的不同，为了维持检测焦距不变，视觉相机需要升降至合适的位置，而升降模组由于零部件的原因导致视觉相机的升降路径并非完全垂直，故视觉相机移动至合适的位置后，需要重新对检测系统中的上述圆心坐标进行校准，效率较低。
发明内容
基于此，针对上述技术问题，提供一种晶圆卡盘圆心校准方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
作为本发明的第一方面，提供一种晶圆卡盘圆心校准方法，包括：
S101、在晶圆卡盘载台安装第一校准盘，所述第一校准盘的高度记为Z1，通过升降模组将视觉相机移动至与所述第一校准盘的距离为A的位置，所述视觉相机的高度记为Z1+A，所述第一校准盘的上表面边缘均布有多个校准标记，所述第一校准盘的圆心与所述多个校准标记的中心等距；
S102、通过所述视觉相机确定每个校准标记在相机视觉系统中的中心坐标，根据每个校准标记的中心坐标及该校准标记的中心与校准盘的圆心的实际距离，确定相机视觉系统中校准盘相对于每个校准标记的相对圆心坐标Pi，根据多个相对圆心坐标确定校准盘的圆心坐标；
S103、在晶圆卡盘载台安装第二校准盘，所述第二校准盘与第一校准盘的厚度不同，其高度记为Z2，通过升降模组将视觉相机移动至与所述第二校准盘的距离为A的位置，所述视觉相机的高度记为Z2+A，所述第二校准盘的上表面边缘均布有多个校准标记，所述第二校准盘的圆心与所述多个校准标记等距；
S104、重复步骤S102；
S105、根据Z1+A和Pa以及Z2+A和Pb，建立相机高度与圆心坐标的线性关系，所述Pa和Pb分别代表所述第一校准盘和第二校准盘的圆心坐标；
S106、在晶圆卡盘载台安装待测晶圆卡盘，所述待测晶圆卡盘的高度记为Z，通过升降模组将视觉相机移动至与所述待测晶圆卡盘的距离为A的位置，所述视觉相机的高度记为Z+A，根据Z+A和所述线性关系确定所述待测晶圆卡盘在相机视觉系统中的圆心坐标。
作为本发明的第二方面，提供一种晶圆卡盘检测方法，包括：
通过上述第一方面的一种晶圆卡盘圆心校准方法确定待测晶圆卡盘在相机视觉系统中的圆心坐标；
基于所述待测晶圆卡盘在相机视觉系统中的圆心坐标，对所述待测晶圆卡盘进行检测。
本发明在面对被测晶圆卡盘的尺寸发生变化时，只需通过所建立的相机高度与圆心坐标的线性关系，就可以自动确定任意规格的晶圆卡盘的圆心坐标，效率较高，提高了检测系统的适用范围。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的检测系统的结构示意图；
图3为本发明的校准盘的结构示意图；
图4为本发明的校准盘相对于校准标记B1的相对圆心坐标P1的示意图。
具体实施方式
以下将结合说明书附图对本发明的实施方式予以说明。需要说明的是，本说明书中所涉及的实施方式不是穷尽的，不代表本发明的唯一实施方式。以下相应的实施例只是为了清楚的说明本发明专利的发明内容，并非对其实施方式的限定。对于该领域的普通技术人员来说，在该实施例说明的基础上还可以做出不同形式的变化和改动，凡是属于本发明的技术构思和发明内容并且显而易见的变化或变动也在本发明的保护范围之内。
如图1和图2所示，本申请实施例提供一种晶圆卡盘圆心校准方法，具体流程如下：
S101、在晶圆卡盘载台21安装第一校准盘，第一校准盘的高度记为Z1，通过升降模组22将视觉相机23移动至与第一校准盘的距离为A的位置，视觉相机的高度记为Z1+A。
第一校准盘的上表面边缘均布有6个校准标记，校准标记为十字形标记B，第一校准盘的圆心与多个校准标记的中心等距，第一校准盘的圆心与校准标记的中心的实际距离L是已知的，参见图3，该圆心与中心的连线可以理解为圆心至十字形标记B的横线的中点的垂线。
S102、通过视觉相机23确定每个校准标记在相机视觉系统中的中心坐标，根据每个校准标记的中心坐标及该校准标记的中心与校准盘的圆心的实际距离，确定相机视觉系统中校准盘相对于每个校准标记的相对圆心坐标Pi(Xi，Yi)，根据多个相对圆心坐标确定校准盘的圆心坐标。
其中，i＝1，2，3，...，N，N代表校准标记的数量。
相机视觉系统中的坐标是指视觉相机所拍摄图片T的图片坐标系中的坐标，相机视觉系统可以先识别出十字形标记B的横线的两个端点的坐标，然后根据两个端点的坐标确定该十字形标记B在相机视觉系统中的中心坐标。
可以理解的是，校准标记还可以采用其它的形状，如矩形。
经过S102得到第一校准盘在相机视觉系统中的圆心坐标Pa(Xa，Ya)。
在本实施例中，视觉相机位于校准盘的边缘上方，视觉相机采用低像素视觉相机，其视野范围仅覆盖位于其正下方的校准标记所在区域，如500万像素、28mm*28mm视野范围。由此，在步骤S102中，通过晶圆卡盘载台带动其上的校准盘转动，每次使一个校准标记位于视觉相机的正下方后停止，并通过视觉相机确定该校准标记在相机视觉系统中的中心坐标。
在视觉相机的焦距确定的情况下，两个点之间的像素距离与实际距离之间的对应关系是确定的，由此，将校准标记的中心与校准盘的圆心的实际距离转换为两者之间的像素距离，再根据该校准标记在上方视觉相机中的中心坐标，可以得到相机视觉系统中校准盘相对于当前校准标记的相对圆心坐标Pi，这是视觉系统的常规功能，此处不做具体赘述。如当前校准标记记为B1，则可以得到校准盘相对于B1的相对圆心坐标P1(X1，Y1)，参见图4。
这里使用低像素视觉相机大大降低了成本。当然，也可以如现有技术中采用高像素视觉相机(6400万像素、300*300mm视野范围)，同样可通过步骤S101和S102确定校准盘的圆心坐标Pa(Xa，Ya)。
在确定校准盘的圆心坐标时，可以通过求平均值的方式，即根据多个相对圆心坐标Pi(Xi，Yi)分别计算横坐标和纵坐标的平均值，得到校准盘的圆心坐标Pa(Xa，Ya)，也可以根据多个相对圆心坐标Pi(Xi，Yi)拟合得到校准盘的圆心坐标Pa(Xa，Ya)。
S103、在晶圆卡盘载台21安装第二校准盘，其高度记为Z2，通过升降模组22将视觉相机23移动至与第二校准盘的距离为A的位置，视觉相机的高度记为Z2+A。
与第一校准盘相同，第二校准盘的上表面边缘同样均布有6个十字形的校准标记，并且第二校准盘的圆心与多个校准标记等距，与第一校准盘不同的是，两者的厚度不同。
S104、重复步骤S102。
经过S104得到第二校准盘在相机视觉系统中的圆心坐标Pb(Xb，Yb)。
S105、根据Z1+A和Pa以及Z2+A和Pb，建立相机高度与圆心坐标的线性关系。
S106、在晶圆卡盘载台21安装待测晶圆卡盘，待测晶圆卡盘的高度记为Z，通过升降模组22将视觉相机23移动至与待测晶圆卡盘的距离为A的位置，视觉相机的高度记为Z+A，根据Z+A和上述线性关系确定待测晶圆卡盘在相机视觉系统中的圆心坐标。
具体的，圆心的x轴坐标为：(Xa-Xb)(Z-Z1)/(Z1-Z2)+Xa，x轴坐标为：(Ya-Yb)(Z-Z1)/(Z1-Z2)+Ya。
待测晶圆卡盘在相机视觉系统中的圆心坐标，即晶圆卡盘载台和待测晶圆卡盘的旋转中心坐标，由此，可以对待测晶圆卡盘进行检测，具体过程如下：
1、由晶圆卡盘载台21带动晶圆卡盘3旋转，使其上处于闭合状态的六个抓手手指依次在视觉相机23视野内进行测量，已知旋转中心坐标及旋转角度(由于抓手手指共六个，故每次转60度)，即可计算闭合状态下抓手手指的闭合直径(闭合状态下，各抓手上的夹持部构成的同心圆的直径)，旋转过程中通过激光位移传感器24计算出晶圆卡盘3的表面跳动值。
需要指出的是，六个抓手处于闭合状态时，各抓手上的夹持部在径向离晶圆卡盘3的圆心最近，六个抓手处于张开状态时，各抓手上的夹持部在径向离晶圆卡盘3的圆心最远。
2、晶圆卡盘载台21通过伺服电机旋转驱动晶圆卡盘3的抓手手指完全张开至张开状态，此时视觉相机测量抓手手指的打开直径(张开状态下，各抓手上的夹持部构成的同心圆的直径)，并记录伺服电机的旋转扭矩，得出抓手手指展开扭矩与展开角度曲线图。
3、晶圆卡盘载台21通过伺服电机旋转驱动晶圆卡盘3的抓手手指张开a度，在时间戳为t0时发出抓手手指闭合指令，时间戳为t1时视觉系统检测抓手手指位置，评估抓手手指的复位性能。
4、晶圆卡盘载台21通过伺服电机旋转驱动晶圆卡盘3的抓手手指张开，取放晶圆装置传送晶圆到晶圆卡盘3，抓手手指闭合抓取晶圆后卡盘3进行旋转，每次旋转60度，共旋转6次，计算六只抓手手指内切圆圆心，与旋转中心坐标相比较，得出晶圆同心度，并通过激光位移传感器24计算旋转一周晶圆表面跳动量。
5、测试完成，晶圆卡盘载台21驱动抓手手指打开，取放晶圆装置取走晶圆，移除被测晶圆卡盘3，测量数据与参考值进行比对，打印检测报告。
由上可知，本申请实施例在面对被测晶圆卡盘的尺寸发生变化时，只需通过所建立的相机高度与圆心坐标的线性关系，就可以自动确定任意规格的晶圆卡盘的圆心坐标，效率较高，提高了检测系统的适用范围。
显然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (7)

1.一种晶圆卡盘圆心校准方法，其特征在于，包括：
S101、在晶圆卡盘载台安装第一校准盘，所述第一校准盘的高度记为Z1，通过升降模组将视觉相机移动至与所述第一校准盘的距离为A的位置，所述视觉相机的高度记为Z1+A，所述第一校准盘的上表面边缘均布有多个校准标记，所述第一校准盘的圆心与所述多个校准标记的中心等距；
S102、通过所述视觉相机确定每个校准标记在相机视觉系统中的中心坐标，根据每个校准标记的中心坐标及该校准标记的中心与校准盘的圆心的实际距离，确定相机视觉系统中校准盘相对于每个校准标记的相对圆心坐标Pi，根据多个相对圆心坐标确定校准盘的圆心坐标；
S103、在晶圆卡盘载台安装第二校准盘，所述第二校准盘与第一校准盘的厚度不同，其高度记为Z2，通过升降模组将视觉相机移动至与所述第二校准盘的距离为A的位置，所述视觉相机的高度记为Z2+A，所述第二校准盘的上表面边缘均布有多个校准标记，所述第二校准盘的圆心与所述多个校准标记等距；
S104、重复步骤S102；
S105、根据Z1+A和Pa以及Z2+A和Pb，建立相机高度与圆心坐标的线性关系，所述Pa和Pb分别代表所述第一校准盘和第二校准盘的圆心坐标；
S106、在晶圆卡盘载台安装待测晶圆卡盘，所述待测晶圆卡盘的高度记为Z，通过升降模组将视觉相机移动至与所述待测晶圆卡盘的距离为A的位置，所述视觉相机的高度记为Z+A，根据Z+A和所述线性关系确定所述待测晶圆卡盘在相机视觉系统中的圆心坐标。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆卡盘圆心校准方法，其特征在于，所述视觉相机位于校准盘的边缘上方，所述视觉相机的视野范围仅覆盖位于其正下方的校准标记所在区域，所述通过所述视觉相机确定每个校准标记在相机视觉系统中的中心坐标，进一步包括：
通过所述晶圆卡盘载台带动其上的校准盘转动，每次使一个校准标记位于所述视觉相机的正下方后停止，并通过所述视觉相机确定该校准标记在相机视觉系统中的中心坐标。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆卡盘圆心校准方法，其特征在于，所述根据多个相对圆心坐标确定校准盘的圆心坐标，进一步包括：
根据多个相对圆心坐标分别计算横坐标和纵坐标的平均值，得到所述校准盘的圆心坐标。
4.根据权利要求1所述的一种晶圆卡盘圆心校准方法，其特征在于，所述根据多个相对圆心坐标确定校准盘的圆心坐标，进一步包括：
根据多个相对圆心坐标拟合得到所述校准盘的圆心坐标。
5.根据权利要求1所述的一种晶圆卡盘圆心校准方法，其特征在于，所述第一校准盘和第二校准盘的上表面边缘均均布有6个校准标记。
6.根据权利要求1所述的一种晶圆卡盘圆心校准方法，其特征在于，所述校准标记为十字形标记。
7.一种晶圆卡盘检测方法，其特征在于，包括：
通过根据权利要求1-6任一项所述的一种晶圆卡盘圆心校准方法确定待测晶圆卡盘在相机视觉系统中的圆心坐标；
基于所述待测晶圆卡盘在相机视觉系统中的圆心坐标，对所述待测晶圆卡盘进行检测。
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