基于超聲的硅片分布狀態(tài)識(shí)別方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于超聲的半導(dǎo)體設(shè)備承載 區(qū)域的硅片分布狀態(tài)識(shí)別方法，本發(fā)明還涉及一種基于超聲的半導(dǎo)體設(shè)備承載區(qū)域的硅片 分布狀態(tài)識(shí)別裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 硅片的安全存取和輸運(yùn)是集成電路大生產(chǎn)線一個(gè)非常重要的技術(shù)指標(biāo)，在生產(chǎn)過 程中，通常要求由于輸運(yùn)設(shè)備自身導(dǎo)致的硅片破片率應(yīng)小于十萬分之一。并且，作為批量式 硅片熱處理系統(tǒng)，相對(duì)于單片式工藝系統(tǒng)，每個(gè)生產(chǎn)工藝所需的硅片傳輸、硅片放置和取片 次數(shù)更多，因而對(duì)硅片傳輸、硅片放置和取片的安全性和可靠性要求更高。
[0003] 目前，機(jī)械手被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域中，機(jī)械手是硅片傳輸 系統(tǒng)中的重要設(shè)備，用于存取和輸運(yùn)工藝處理前和工藝處理后的硅片，其能夠接受指令，精 確地定位到三維或二維空間上的某一點(diǎn)進(jìn)行取放硅片，既可對(duì)單枚硅片進(jìn)行取放作業(yè)，也 可對(duì)多枚硅片進(jìn)行取放作業(yè)。
[0004] 然而，當(dāng)機(jī)械手在對(duì)硅片進(jìn)行取放作業(yè)時(shí)，尤其是，當(dāng)硅片在傳輸過程或熱處理過 程中導(dǎo)致的受熱變形等情況會(huì)導(dǎo)致硅片在承載器上處于突出狀態(tài)或者處于疊片、斜片或無 片狀態(tài)時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生碰撞導(dǎo)致硅片或設(shè)備受損，造成不可彌補(bǔ)的損失。
[0005] 請(qǐng)參閱圖1，圖1為現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)械手在硅片傳輸、硅片放置和取片時(shí)的位置結(jié)構(gòu) 示意圖。如圖所示，當(dāng)硅片組2中的硅片在承載器3上處于突出等異常狀態(tài)時(shí)，機(jī)械手1在 自動(dòng)存取硅片2的運(yùn)動(dòng)處于非完全工作狀態(tài)，非常容易造成硅片2及設(shè)備（包括機(jī)械手1) 的損傷。
[0006] 因此，在機(jī)械手1完成硅片放置后或準(zhǔn)備取片前，需對(duì)承載器3上硅片組2中的硅 片分布狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確的識(shí)別，同時(shí)對(duì)識(shí)別出的各種異常狀態(tài)提供準(zhǔn)確應(yīng)對(duì)措施，以實(shí)現(xiàn)安 全取放片。
[0007] 目前，批量式硅片熱處理系統(tǒng)的硅片分布狀態(tài)的識(shí)別一般是采用單純的光電信號(hào) 運(yùn)動(dòng)掃描方法對(duì)硅片在承載器3上的分布狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別，這種掃描方法僅對(duì)硅片組2中的 硅片處于疊片、斜片或無片等異常狀態(tài)時(shí)，有一定的檢測(cè)效果，但如果硅片在承載器3上處 于突出狀態(tài)時(shí)，就不能很好地檢測(cè)出，也就是說，通過現(xiàn)有技術(shù)簡(jiǎn)單的得出異?；蛘５慕Y(jié) 果，在運(yùn)動(dòng)掃描過程中還是易產(chǎn)生碰撞導(dǎo)致硅片或設(shè)備受損，同時(shí)經(jīng)常產(chǎn)生漏報(bào)、誤報(bào)的情 況。
[0008] 隨著半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)的發(fā)展，對(duì)硅片的安全存取和輸運(yùn)提出了更高的要 求，即對(duì)機(jī)械手的精準(zhǔn)控制要求也越來越高。因此，如何快速準(zhǔn)確檢測(cè)硅片半導(dǎo)體設(shè)備承載 區(qū)域內(nèi)的硅片分布狀態(tài)，避免機(jī)械手運(yùn)動(dòng)造成硅片及設(shè)備損傷，已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟 待解決的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種基于超聲的半導(dǎo)體設(shè)備承載區(qū)域的硅片分布狀 態(tài)識(shí)別方法，能夠快速準(zhǔn)確檢測(cè)硅片半導(dǎo)體設(shè)備承載區(qū)域內(nèi)的硅片分布狀態(tài)，避免機(jī)械手 運(yùn)動(dòng)造成硅片及設(shè)備損傷。本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供基于超聲的半導(dǎo)體設(shè)備承載區(qū)域的 硅片分布狀態(tài)識(shí)別裝置。
[0010] 為了實(shí)現(xiàn)上述第一個(gè)目的，本發(fā)明提供了一種基于超聲的半導(dǎo)體設(shè)備承載區(qū)域的 硅片分布狀態(tài)識(shí)別方法，在位于硅片組上方，平行設(shè)置有與所述硅片組中心對(duì)稱的第一和 第二超聲波傳感器，所述第一和第二超聲波傳感器工作在自接收模式，圖像傳感單元定位 于承載器側(cè)邊周圍；所述方法包括以下步驟：
[0011] 步驟Sl、設(shè)定第一和第二超聲波傳感器的運(yùn)動(dòng)初始化參數(shù)并執(zhí)行初始化，其中，所 述第一和第二超聲波傳感器初始化參數(shù)包括水平掃描運(yùn)動(dòng)速度，硅片的間隔距離、水平步 進(jìn)距離、水平起始點(diǎn)位置及終止點(diǎn)位置和兩個(gè)超聲波傳感器的水平間隔；所述圖像傳感單 元初始化參數(shù)包括垂直掃描運(yùn)動(dòng)速度，娃片的間隔距離、水平起始點(diǎn)位置及終止點(diǎn)位置；
[0012] 步驟S2、執(zhí)行硅片凸片的異常狀態(tài)極限位置預(yù)掃描指令；其具體包括：
[0013] 步驟S21 :所述第一和第二超聲波傳感器定位對(duì)應(yīng)于所述承載器第一個(gè)放置硅片 的垂直起始點(diǎn)和水平起始點(diǎn)位置上方；
[0014] 步驟S22 :根據(jù)第一和/或第二超聲波傳感器各自沿硅片層疊的垂直方向發(fā)射和 接收光信號(hào)的時(shí)間差和預(yù)定的判斷規(guī)則，判斷硅片是否存在突出規(guī)定位置的異常狀態(tài)，如 果是，執(zhí)行步驟S24 ;否則，執(zhí)行步驟S23 ;
[0015] 步驟S23 :控制所述第一和第二超聲波傳感器沿承載區(qū)中心方向同步前進(jìn)一個(gè)預(yù) 設(shè)的水平步進(jìn)距離，判斷所述位置是否是水平終止點(diǎn)位置；如果是，執(zhí)行步驟S4 ;否則，執(zhí) 行步驟S22 ;
[0016] 步驟S24 :測(cè)量阻擋光束傳播路徑上障礙物距離，得到存在突出狀態(tài)硅片的位置 參數(shù)，發(fā)出凸片異常報(bào)警信息，執(zhí)行步驟S3 ;
[0017] 步驟S3 :將所述圖像傳感單元對(duì)應(yīng)第一個(gè)放置硅片的位置作為垂直和水平起始 點(diǎn)位置；所述圖像傳感單元沿硅片的平行方向，從上至下依次拍攝所述硅片組中每片硅片 放置狀態(tài)的側(cè)邊平面圖像；
[0018] 步驟S4 :對(duì)每個(gè)已標(biāo)定位置的所述側(cè)邊平面圖像，用圖像特征識(shí)別算法，在圖像 標(biāo)定位置區(qū)間分布區(qū)域，提取識(shí)別對(duì)象的圖像分布特征，根據(jù)識(shí)別對(duì)象的厚度，判斷是否存 在斜片、疊片和/或空片的異常狀態(tài)；如果沒有異常狀態(tài)，執(zhí)行步驟S6 ;否則，執(zhí)行步驟S5 ;
[0019] 步驟S5 :報(bào)警并等待人工處置或者按規(guī)定處置；
[0020] 步驟S6:結(jié)束。
[0021] 優(yōu)選地，所述步驟S4中的識(shí)別對(duì)象的圖像分布特征為單個(gè)硅片側(cè)面圖像邊緣坐 標(biāo)的分布特征，即在圖像標(biāo)定位置區(qū)間的分布區(qū)域，計(jì)算硅片左右邊緣在Y方向最高點(diǎn)和 最低點(diǎn)坐標(biāo)位置的差值，以求得識(shí)別對(duì)象的厚度，從而判斷是否存在凸片、斜片、疊片和/ 或空片的異常狀態(tài)分布情況。
[0022] 優(yōu)選地，所述步驟S22中預(yù)定的判斷規(guī)則為：
[0023] A.如果第一和第二超聲波傳感器在極限位垂直于硅片方向的硅片放置區(qū)域皆沒 有檢測(cè)到障礙物，則相應(yīng)位置不存在突出規(guī)定位置的異常狀態(tài)；
[0024] B.如果第一和第二超聲波傳感器在極限位垂直于硅片方向的硅片放置區(qū)域皆檢 測(cè)到障礙物，則相應(yīng)位置存在突出規(guī)定位置的異常狀態(tài)；
[0025] C.如果第一和第二超聲波傳感器在極限位垂直于硅片方向的硅片放置區(qū)域有一 個(gè)超聲波傳感器檢測(cè)到障礙物，則判定為不確定狀態(tài)，需再次檢測(cè)或人工重復(fù)檢測(cè)。
[0026] 優(yōu)選地，所述裝置還包括第一轉(zhuǎn)動(dòng)單元，當(dāng)所述承載器端蓋內(nèi)表面還具有與所述 端蓋中心對(duì)稱的兩條平行軌道和所述承載器中心同軸心的環(huán)型軌道，第一和第二超聲波傳 感器分別設(shè)置在所述軌道的相對(duì)位置時(shí)，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)所述兩條平行軌道沿環(huán)型 軌道轉(zhuǎn)動(dòng)；或當(dāng)?shù)谝缓偷诙暡▊鞲衅鞣謩e設(shè)置在所述機(jī)械手U形端口的相對(duì)位置時(shí)， 所述第二轉(zhuǎn)動(dòng)單元驅(qū)使所述機(jī)械手圍繞所述承載器作相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；且在整個(gè)所述承載器 側(cè)周上具有N個(gè)旋轉(zhuǎn)檢測(cè)停止位置，在每一個(gè)檢測(cè)位置執(zhí)行一次所述步驟S2,得到一組相 應(yīng)的檢測(cè)結(jié)果；最后將N組檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行與運(yùn)算，得到最終的硅片凸片的異常狀態(tài)分布，其 中，N為大于等于2的正整數(shù)。
[0027] 優(yōu)選地，所述N個(gè)位置中相鄰兩個(gè)位置的旋轉(zhuǎn)角度相同，選擇設(shè)定如下：
[0028] A.當(dāng)（360° /設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度）的余數(shù)=0時(shí)：
[0029] 累計(jì)檢測(cè)位置數(shù)目=360° /設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度
[0030] 實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度=設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度
[0031] B.當(dāng)（360° /設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度）的余數(shù)辛0時(shí)：
[0032] 累計(jì)檢測(cè)位置數(shù)目=(360° /設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度）取整（舍去小數(shù)點(diǎn)后）+1
[0033] 實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度= 360° /累計(jì)檢測(cè)位置數(shù)目
[0034] 如果由旋轉(zhuǎn)起始點(diǎn)和設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度生成的檢測(cè)位置坐標(biāo)值與所述承載器支撐點(diǎn) 的坐標(biāo)位置沖突，則需重新設(shè)定起始點(diǎn)和旋轉(zhuǎn)角度值。
[0035] 優(yōu)選地，所述裝置還包括所述承載器或所述機(jī)械手包括第二轉(zhuǎn)動(dòng)單元，所述轉(zhuǎn)動(dòng) 單元使所述機(jī)械手圍繞所述承載器作相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，且在整個(gè)所述承載器側(cè)周上具有M個(gè) 旋轉(zhuǎn)檢測(cè)停止位置，在每一個(gè)檢測(cè)位置執(zhí)行一次所述步驟S3和S4,得到一組相應(yīng)的檢測(cè)結(jié) 果；最后將M組檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行與運(yùn)算，得到最終的硅片分布狀態(tài)異常情況結(jié)果；其中，M為大 于等于2正整數(shù)。
[0036] 優(yōu)選地，所述M個(gè)位置點(diǎn)中相鄰兩個(gè)位置的旋轉(zhuǎn)角度相同，選擇設(shè)定如下：
[0037] A.當(dāng)（360° /設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度）的余數(shù)=0時(shí)：
[0038] 累計(jì)檢測(cè)位置數(shù)目=360° /設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度
[0039] 實(shí)際旋轉(zhuǎn)角度=設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度
[0040] B.當(dāng)（360° /設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度）的余數(shù)辛0時(shí)：