半導(dǎo)體設(shè)備承載區(qū)域的硅片分布狀態(tài)光電掃描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，尤其涉及一種半導(dǎo)體設(shè)備承載區(qū)域的硅片 分布狀態(tài)掃描方法，本發(fā)明還涉及一種半導(dǎo)體設(shè)備承載區(qū)域的硅片分布狀態(tài)掃描裝置。
【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)，相對于單片式工藝系統(tǒng)，每個生產(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進(jìn)行取放硅片，既可對單枚硅片進(jìn)行取放作業(yè)，也 可對多枚硅片進(jìn)行取放作業(yè)。
[0004] 然而，當(dāng)機(jī)械手在對硅片進(jìn)行取放作業(yè)時，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，往往會產(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、硅片放置和取片時的位置結(jié)構(gòu) 示意圖。如圖所示，當(dāng)硅片2在承載器3上處于凸出等異常狀態(tài)時，機(jī)械手1在自動存取硅 片2的運(yùn)動處于非完全工作狀態(tài)，非常容易造成娃片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)確的識別，同時對識別出的各種異常狀態(tài)提供準(zhǔn)確應(yīng)對措施，以實現(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)的識別一般是采用單純的光電信號 運(yùn)動掃描方法對硅片在承載器3上的分布狀態(tài)進(jìn)行識別，這種掃描方法僅對硅片組2中的 硅片處于疊片、斜片或無片等異常狀態(tài)時，有一定的檢測效果，但如果硅片在承載器3上處 于突出狀態(tài)時，就不能很好地檢測出，也就是說，通過現(xiàn)有技術(shù)簡單的得出異常或正常的結(jié) 果，在運(yùn)動掃描過程中還是易產(chǎn)生碰撞導(dǎo)致硅片或設(shè)備受損，同時經(jīng)常產(chǎn)生漏報、誤報的情 況。
[0008] 隨著半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)的發(fā)展，對硅片的安全存取和輸運(yùn)提出了更高的要 求，即對機(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)明的第一個目的是提供一種半導(dǎo)體設(shè)備承載區(qū)域的硅片分布狀態(tài)掃描方法， 能夠快速準(zhǔn)確檢測硅片半導(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)動造成硅片 及設(shè)備損傷。本發(fā)明的第二個目的是提供一種半導(dǎo)體設(shè)備承載區(qū)域的硅片分布狀態(tài)掃描裝 置。
[0010] 為了實現(xiàn)上述第一個目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體設(shè)備承載區(qū)域的硅片分布狀 態(tài)掃描方法，在位于硅片承載器圓周側(cè)邊的機(jī)械手上，設(shè)置有光電掃描單元，所述光電掃描 單元包括兩個互為發(fā)射端和接收端的水平對射式光電傳感器；所述光電傳感器分別位于所 述機(jī)械手的U形端部相對位置，所述方法包括以下步驟：
[0011] 步驟S1、設(shè)定機(jī)械手運(yùn)動掃描初始化參數(shù)并執(zhí)行初始化；其中，所述運(yùn)動掃描初 始化參數(shù)包括機(jī)械手水平和/或垂直掃描運(yùn)動速度，硅片的間隔距離、每一次機(jī)械手水平 步進(jìn)距離、水平起始點位置及終止點位置和上/下垂直起始點位置及終止點位置；
[0012] 步驟S2、執(zhí)行硅片凸片的異常狀態(tài)循環(huán)掃描指令；其具體包括：
[0013] 步驟S21 :所述機(jī)械手定位對應(yīng)于所述承載器第一個放置硅片的垂直起始點和水 平起始點位置；
[0014] 步驟S22 :根據(jù)兩個所述光電傳感器間相互發(fā)射和接收光信號的反饋值接收時間 隨遮擋范圍產(chǎn)生強(qiáng)度上的變化，判斷相應(yīng)的硅片是否存在凸片的異常狀態(tài)；如果是，執(zhí)行步 驟25 ;否則，執(zhí)行步驟S23 ;
[0015] 步驟S23 :所述機(jī)械手依序下降或上升一個硅片的間隔距離，判斷所述位置是否 是上/下垂直終止點位置；如果是，執(zhí)行步驟S24 ;否則，執(zhí)行步驟S22 ;
[0016] 步驟S24 :所述機(jī)械手沿所述承載區(qū)中心方向前進(jìn)一個預(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位置；如果是，執(zhí)行步驟S3 ;否則，執(zhí)行步驟S22 ;
[0017] 步驟S25 :發(fā)出凸片的異常報警信息，執(zhí)行步驟S23 ;
[0018] 步驟S3 :執(zhí)行硅片分布狀態(tài)異常掃描指令，根據(jù)兩個所述光電傳感器間相互發(fā)射 和接收的反饋值在掃描檢測區(qū)域內(nèi)光信號強(qiáng)度的分布狀態(tài)，判斷是否存在斜片、疊片和/ 或空片的異常狀態(tài)。
[0019] 優(yōu)選的，所述承載器或所述機(jī)械手包括轉(zhuǎn)動單元，所述轉(zhuǎn)動單元使所述機(jī)械手圍 繞所述承載器作相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，且在整個所述承載器側(cè)周上具有N個旋轉(zhuǎn)檢測停止位置， 在每一個檢測位置執(zhí)行一次所述步驟S2,得到一組相應(yīng)的檢測結(jié)果；最后將N組檢測結(jié)果 進(jìn)行與運(yùn)算，得到最終的硅片的凸片異常狀態(tài)分布情況，其中，N為大于等于2的正整數(shù)。
[0020] 優(yōu)選的，所述N個位置點中相鄰兩個位置的旋轉(zhuǎn)角度相同，選擇設(shè)定如下：A.當(dāng) (360° /設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度）的余數(shù)=0時：
[0021] 累計檢測位置數(shù)目=360° /設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度
[0022] 實際旋轉(zhuǎn)角度=設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度
[0023] B.當(dāng)（360° /設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度）的余數(shù)辛0時：
[0024] 累計檢測位置數(shù)目=(360° /設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度）取整（舍去小數(shù)點后）+1
[0025] 實際旋轉(zhuǎn)角度=360° /累計檢測位置數(shù)目
[0026] 如果由旋轉(zhuǎn)起始點和設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度生成的檢測位置坐標(biāo)值與所述承載器支撐點 的坐標(biāo)位置沖突，則需重新設(shè)定起始點和旋轉(zhuǎn)角度值。
[0027] 優(yōu)選的，所述步驟S2中，所述機(jī)械手沿水平方向每次移動水平步進(jìn)距離相等或逐 漸減??；且所述水平起始位置與硅片處于跌落極限位置時的位置相關(guān)，所述水平終止點位 置與承載器的支撐結(jié)構(gòu)參數(shù)相關(guān)。
[0028] 優(yōu)選的，所述步驟S3包括：
[0029] 步驟S31 :根據(jù)硅片的厚度、相鄰硅片的間隔距離和承載器的厚度，分別獲得判斷 斜片、疊片和空片的運(yùn)動掃描區(qū)域；
[0030] 步驟S32 :所述機(jī)械手定位于從所述步驟S24得到水平運(yùn)動終止點位置和上/下 垂直終止點位置；
[0031] 步驟S33 :根據(jù)兩個所述光電傳感器間相互發(fā)射和接收光信號的預(yù)設(shè)檢測區(qū)域和 在該區(qū)域的光信號遮蔽寬度情況，依次判斷相應(yīng)的硅片放置位置是否存在斜片、疊片和/ 或空片的異常狀態(tài)；如果是，執(zhí)行步驟S35 ;否則，直接執(zhí)行步驟S34 ;
[0032] 步驟S34 :所述機(jī)械手依序下降或上升一個硅片的間隔距離，判斷所述位置是否 是上/下垂直終止點位置；如果是，結(jié)束；否則，執(zhí)行步驟S33 ;
[0033] 步驟S35 :發(fā)出相應(yīng)位置存在斜片、疊片和/或空片的異常狀態(tài)信息，執(zhí)行步驟 S34〇
[0034] 優(yōu)選的，所述承載器或所述機(jī)械手包括轉(zhuǎn)動單元，所述轉(zhuǎn)動單元使所述機(jī)械手圍 繞所述承載器作相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，且在整個所述承載器側(cè)周上具有M個旋轉(zhuǎn)檢測停止位置， 在每一個檢測位置執(zhí)行一次所述步驟S3,得到一組相應(yīng)的檢測結(jié)果；最后將M組檢測結(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)。
[0035] 優(yōu)選的，所述M個位置點中相鄰兩個位置的旋轉(zhuǎn)角度相同，選擇設(shè)定如下：A.當(dāng) (360° /設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度）的余數(shù)=0時：
[0036] 累計檢測位置數(shù)目=360° /設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度
[0037] 實際旋轉(zhuǎn)角度=設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度
[0038] B.當(dāng)（360° /設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度）的余數(shù)辛0時：
[0039] 累計檢測位置數(shù)目=(360° /設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度）取整（舍去小數(shù)點后）+1
[0040] 實際旋轉(zhuǎn)角度=360° /累計檢測位置數(shù)目
[0041] 如果由旋轉(zhuǎn)起始點和設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度生成的檢測位置坐標(biāo)值與所述承載器支撐點 的坐標(biāo)位置沖突，則需重新設(shè)定起始點和旋轉(zhuǎn)角度值。
[0042] 為了實現(xiàn)上述第二個目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體設(shè)備承載區(qū)域的硅片分布狀 態(tài)掃描裝置，包括光電掃描單元和控制單元；光電掃描單元設(shè)置于在所述承載器的圓周側(cè) 邊的機(jī)械手上，并隨所述機(jī)械手移動，在水平和/或垂直預(yù)設(shè)方向進(jìn)行移動并掃描；光電掃 描單元包括兩個互為發(fā)射端和接收端的光電傳感器和轉(zhuǎn)動單元；所述光電傳感器分別位于 機(jī)械手的U形端部相對位置；以及轉(zhuǎn)動單元用于驅(qū)動所述承載器作相對所述機(jī)械手做旋轉(zhuǎn) 和/或定位的運(yùn)動，或驅(qū)動所述機(jī)械手相對所述承載器做旋轉(zhuǎn)和/或定位的運(yùn)動；控制單元 用于啟動檢測并處理獲得的光電強(qiáng)度和分布情況結(jié)果，得到所述硅片在承載器上的異常狀 態(tài)分布情況；其中，所述的異常狀態(tài)包括硅片凸出、斜片、疊片和/或空片的狀態(tài)。
[0043] 優(yōu)選的，所述機(jī)械手具有多只機(jī)械爪，在任意一個或多個機(jī)械爪的U形端部內(nèi)側(cè) 的相對位置設(shè)置一個或多個光電掃描單元。
[0044] 優(yōu)選的，所述控制單元連接報警裝置，所述控制單元根據(jù)異常狀態(tài)分布情況控制 所述報警裝置的啟閉。
[0045] 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明提供的半導(dǎo)體設(shè)備承載區(qū)域的硅片分布狀態(tài)掃 描方法及裝置，在兩個階段即硅片傳送片完成后和取片前，快速準(zhǔn)確檢測硅片在承載器中 區(qū)域是否有硅片凸出、斜片、疊片和/或空片的異常分布狀態(tài)進(jìn)行診斷，且在承載器的周圍 布設(shè)