晶圓尺寸可在線調(diào)整的預(yù)對準(zhǔn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種晶圓尺寸可在線調(diào)整的預(yù)對準(zhǔn)裝 置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在晶圓搬運過程中需要一種預(yù)對準(zhǔn)裝置一prealigner，其作用是把機器人搬運過 來的晶圓進行缺口對準(zhǔn)，并計算給出晶圓的中屯、位置，指導(dǎo)機器人補償偏移，取走晶圓。
[0003] 預(yù)對準(zhǔn)裝置通過CCD掃描晶圓，通過采集的晶圓邊緣數(shù)據(jù)計算出晶圓的圓屯、與缺 口的位置；將缺口對準(zhǔn)到指定的方向上，并將圓屯、的位置發(fā)送給機械手。
[0004] 目前，市面上晶圓種類繁多、大小不一，而一般的預(yù)對準(zhǔn)裝置只能計算一種大小、 類型的晶圓。當(dāng)生產(chǎn)兩批不同大小的晶圓時，就需要兩套設(shè)備，由于預(yù)對準(zhǔn)裝置屬于精密儀 器，其與機器人的相對位置必須保持固定不變，才能正常運行。因此當(dāng)生產(chǎn)大小不同晶圓 時，不可單獨更換預(yù)對準(zhǔn)裝置，必須更換整套機器人，運給生產(chǎn)帶來大大的不變，而且增加 了巨大的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在克服現(xiàn)有晶圓預(yù)對準(zhǔn)技術(shù)的缺陷，提高預(yù)對準(zhǔn)適應(yīng)范圍，提供一種晶 圓尺寸可在線調(diào)整的預(yù)對準(zhǔn)裝置。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明提供一種晶圓尺寸可在線調(diào)整的預(yù)對準(zhǔn)裝置，包括：預(yù)對準(zhǔn)機，控制板，偏 屯、計算模塊，缺口位置計算模塊，機械手晶圓補償模塊；所述偏屯、計算模塊，用于計算所述 預(yù)對準(zhǔn)機上晶圓偏屯、角；所述缺口位置計算模塊，用于確定晶圓缺口；所述機械手晶圓補 償模塊，用于根據(jù)偏屯、角及缺口信息，求得晶圓補償量；所述控制板根據(jù)所述機械手晶圓補 償模塊的補償量控制所述機械手對晶圓進行補償，并調(diào)整CCD位置。
[0008] 一些實施例中，所述補償采用標(biāo)定獲得。
[0009] 一些實施例中，所述標(biāo)定包括坐標(biāo)系相對方向標(biāo)定單元和坐標(biāo)系相對位置標(biāo)定單 J L· 〇
[0010] 一些實施例中，所述坐標(biāo)系相對方向標(biāo)定單元為，
[0011] 所述預(yù)對準(zhǔn)機上的真空吸盤帶動晶圓圓屯、轉(zhuǎn)至任意位置B，并計算出偏屯、量d ;
[0012] 將所述機械手轉(zhuǎn)至接近晶圓圓屯、當(dāng)前的偏置位置A ;
[0013] 所述機械手將晶圓托起沿瓦5方向移動距離d至位置A'，放下晶圓；計算偏屯、量d' =B' 0,則得到等腰Ξ角形BOB'，求角t = Z B' BO
[0014] 其中：
[0015] 依據(jù)所述頂角t及機械手坐標(biāo)軸X' 0' y'下的姿態(tài)位置，求得所述機械手坐標(biāo)系 相對于預(yù)對準(zhǔn)機坐標(biāo)系下的方向。
[0016] 一些實施例中，所述坐標(biāo)系相對位置標(biāo)定單元為，
[0017] 所述預(yù)對準(zhǔn)機計算晶圓起始點在預(yù)對準(zhǔn)坐標(biāo)系X0Y下的位置B ;
[0018] 所述控制板驅(qū)動所述機械手帶動晶圓轉(zhuǎn)動已知角度t = Z A0' A';
[0019] 所述預(yù)對準(zhǔn)機計算晶圓起始點在預(yù)對準(zhǔn)坐標(biāo)系X0Y下的位置B';
[0020] 根據(jù)等腰Ξ角形B0' B'的頂角t及底邊上的兩個頂點B、B'在預(yù)對準(zhǔn)機坐標(biāo)系下 的位置，求得機械手的坐標(biāo)原點在預(yù)對準(zhǔn)機坐標(biāo)系下的位置。
[0021] 一些實施例中，還包括時間控制模塊，用于控制晶圓邊緣數(shù)據(jù)的采集時間和晶圓 的交接時間。
[0022] 一些實施例中，所述預(yù)對準(zhǔn)機為2軸摩擦式預(yù)對準(zhǔn)機。
[0023] 本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明通過檢測設(shè)置改變CCD的位置，適應(yīng)直徑200及直 徑300兩種晶圓，解決W往預(yù)對準(zhǔn)機無法兼容不同大小晶圓的問題，實現(xiàn)一臺機器傳送不 同大小晶圓的功能，晶圓切換的同時，算法也隨之切換W保證圓屯、及缺口計算的準(zhǔn)確性。進 一步地，改進與機械手配合的方法，提高預(yù)對準(zhǔn)機的精度，并可穩(wěn)定可靠的運行。
【附圖說明】
[0024] 圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的機械手與預(yù)對準(zhǔn)機相互標(biāo)定示意圖。
【具體實施方式】
[0025] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及具體實施 例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用W解釋本發(fā) 明，而不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。
[00%] 參考圖1上述，本發(fā)明的晶圓尺寸可在線調(diào)整的預(yù)對準(zhǔn)裝置，包括：預(yù)對準(zhǔn)機，控 制板，偏屯、計算模塊，缺口位置計算模塊，機械手晶圓補償模塊。
[0027] 控制板支持兩路電機控制，將兩個Elmo驅(qū)動器整合到一塊控制板上，使用一塊 DSP、一塊CPLD、一塊片外RAM和一塊邸PR0M，提供足夠的輸入輸出10通道。
[0028] 上述偏屯、計算模塊，用于計算上述預(yù)對準(zhǔn)機上晶圓偏屯、角；通過標(biāo)定來補償轉(zhuǎn)軸 偏置對偏屯、角計算帶來的固定轉(zhuǎn)角偏差。
[0029] 圓擬合算法：當(dāng)轉(zhuǎn)軸與CCD傳感器邊界距離存在誤差時，不論誤差大小如何改變 (零除外），當(dāng)不考慮其他誤差時，用回轉(zhuǎn)半徑法得到的點集必不在同一個圓上，但是所得 到的連續(xù)曲線（近似圓）的形屯、不改變，且都與晶圓圓屯、相同。在實際應(yīng)用中此誤差必定 存在，因此，若擬合晶圓的圓屯、，優(yōu)選是擬合曲線（近似圓）的形屯、。對曲線形屯、的擬合精 度取決于采集到的曲線上的點的精度W及點的個數(shù)；另一方面，若曲線近似圓的程度較高， 則利用圓擬合的方法在所測得的點存在誤差及點的數(shù)量有限時也可得到較高的精度。
[0030] 首先根據(jù)采集到的點的實際分布情況，將由回轉(zhuǎn)半徑法得到的各個點的坐標(biāo)所組 成的點集S代入到圓度評價函數(shù)Η做中得到曲線的圓度，依此來判斷是否采用圓擬合的方 法（如最小二乘法）。
[0031] 上述缺口位置計算模塊，用于確定晶圓缺口；與偏屯、計算相同，轉(zhuǎn)軸偏置對缺口位 置計算帶來的誤差也通過標(biāo)定來進行補償。
[0032] 首先通過一階差分法找到缺口區(qū)域，再進行缺口頂點位置的識別。最值法適合采 集到的點較多且點與點之間的區(qū)分度較好的情況；曲線擬合法適合采集到的點集與缺口實 際曲線吻合度較高的情況。實際根據(jù)CCD的精度及實際采用的采點數(shù)，因此，通過進行實驗 來判斷新樣機能夠采到的點數(shù)的上限，再對CCD精度進行測試，得到最佳的采點方式，根據(jù) 采集到的點的分布情況來最終確定缺口的識別。
[0033] 上述機械手晶圓補償模塊，用于根據(jù)偏屯、角及缺口信息，求得晶圓補償量；機械手 對晶圓偏屯、的補償方式設(shè)及到晶圓缺口的識別方式：缺口識別在偏屯、補償之后或缺口識別 與偏屯、識別同時進行。
[0034] 前者--先對屯、再找缺口，是機械手每次W固定方向?qū)A偏屯、進行補償，并在固 定位置（晶圓轉(zhuǎn)動中屯、）取片；后者--一次檢測出偏屯、和缺口，機械手直接取走，是機械手 每次根據(jù)計算的晶圓偏屯、與缺口位置來確定取片位置，后者比前者少一次對晶圓的接觸， 但無法補償CCD測量誤差對晶圓偏屯、角計算的影響，晶圓偏屯、角的識別誤差會隨著偏屯、量 大小改變。
[0035] 在實際應(yīng)用中機械手是否能較準(zhǔn)確的將晶圓圓屯、放置在轉(zhuǎn)動中屯、上，采用實驗的 方法，當(dāng)機械手對晶圓偏屯、進行補償后，由aligner (對準(zhǔn)）對補償后的晶圓再次進行偏屯、 識別，若偏屯、量小于0. 1mm，則認(rèn)為此方法可行，即當(dāng)晶圓殘留偏屯、量小于0. 1mm時對缺口 識別的影響將較小。
[0036] 上述控制板根據(jù)上述機械手晶圓補償模塊的補償量控制上述機械手對晶圓進行 補償，并調(diào)整CCD位置。
[0037] 其中，上述補償義用標(biāo)定獲得。 陽038] 上述標(biāo)定包括坐標(biāo)系相對方向標(biāo)定單元和坐標(biāo)系相對位置標(biāo)定單元。
[0039] 具體地，上述坐標(biāo)系相對方向標(biāo)定單元為：預(yù)對準(zhǔn)機對于晶圓圓屯、相對于預(yù)對準(zhǔn) 機上真空吸盤的轉(zhuǎn)軸的偏屯、量d的計算較為準(zhǔn)確，可達到0. 05mm W下。
[0040] 上述預(yù)對準(zhǔn)機上的真空吸盤帶動晶圓圓屯、轉(zhuǎn)至任意位置B，并計算出偏屯、量d ;
[0041] 將上述機械手轉(zhuǎn)至接近晶圓圓屯、當(dāng)前的偏置位置A ;
[0042] 上述機械手將晶圓托起沿瓦方向移動距離d至位置A'，放下晶圓；計算偏屯、量d' =B' 0,則得到等腰Ξ角形BOB'，求角t = Z B' BO 陽0創(chuàng)其中，
[0044] 依據(jù)上述頂角t及機械手坐標(biāo)軸X' 0' y'下的姿態(tài)位置，求得上述機械手坐標(biāo)系 相對于預(yù)對準(zhǔn)機坐標(biāo)系下的方向。
[0045] 標(biāo)定結(jié)束后對參數(shù)進行修正，之后機械手再次與預(yù)對準(zhǔn)機配合對晶圓偏屯、進行補 償，補償后再次使預(yù)對準(zhǔn)機計算晶圓偏屯、，若偏屯、量較小或不可識別，則可認(rèn)為標(biāo)定基本成 功；若偏屯、量依然較大，則須重新進行標(biāo)定，直至補償后的晶圓偏屯、大小滿足要求。
[0046] 上述坐標(biāo)系相對位置標(biāo)定單元為： 陽047] 上述預(yù)對準(zhǔn)機計算晶圓起始點在預(yù)對準(zhǔn)坐標(biāo)系X0Y下的位置B ; W48] 上述控制板驅(qū)動上述機械手帶動晶圓轉(zhuǎn)動已知角度t = Z A0' A';
[0049] 上述預(yù)對準(zhǔn)機計算晶圓起始點在預(yù)對準(zhǔn)坐標(biāo)系X0Y下的位置B';
[0050] 根據(jù)等腰Ξ角形B0' B'的頂角t及底邊上的兩個頂點B、B'在預(yù)對準(zhǔn)機坐標(biāo)系下 的位置，求得機械手的坐標(biāo)原點在預(yù)對準(zhǔn)機坐標(biāo)系下的位置。
[0051] 本發(fā)明一優(yōu)選實施例中，還包括時間控制模塊，用于控制晶圓邊緣數(shù)據(jù)的采集時 間和晶圓的交接時間，即晶圓的運動時間，其由CCD的采樣能力及運動控制系統(tǒng)決定，應(yīng)從 上述兩方面著手進行多次嘗試對預(yù)對準(zhǔn)時間進行縮減。
[0052] 上述預(yù)對準(zhǔn)機為2軸摩擦式預(yù)對準(zhǔn)機，解決晶圓在預(yù)對準(zhǔn)機與機械手之間的交接 及兩者的配合問題。本發(fā)明預(yù)對準(zhǔn)機為設(shè)有Z軸升降的預(yù)對準(zhǔn)機可同時適用于U型與一型 的機械手；對晶圓偏屯、的補償可采取多種方案；產(chǎn)品實現(xiàn)相對容易，且實施中所需解決的 技術(shù)問題較全面；可彌補市場上相關(guān)產(chǎn)品種類的不足，提高競爭力。
[0053] 進一步地，預(yù)對準(zhǔn)機