晶圆尺寸可在线调整的预对准装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及自动化控制技术领域，特别设及一种晶圆尺寸可在线调整的预对准装 置。
【背景技术】
[0002] 在晶圆搬运过程中需要一种预对准装置一prealigner，其作用是把机器人搬运过 来的晶圆进行缺口对准，并计算给出晶圆的中屯、位置，指导机器人补偿偏移，取走晶圆。
[0003] 预对准装置通过CCD扫描晶圆，通过采集的晶圆边缘数据计算出晶圆的圆屯、与缺 口的位置；将缺口对准到指定的方向上，并将圆屯、的位置发送给机械手。
[0004] 目前，市面上晶圆种类繁多、大小不一，而一般的预对准装置只能计算一种大小、 类型的晶圆。当生产两批不同大小的晶圆时，就需要两套设备，由于预对准装置属于精密仪 器，其与机器人的相对位置必须保持固定不变，才能正常运行。因此当生产大小不同晶圆 时，不可单独更换预对准装置，必须更换整套机器人，运给生产带来大大的不变，而且增加 了巨大的成本。
【发明内容】
[0005] 本发明旨在克服现有晶圆预对准技术的缺陷，提高预对准适应范围，提供一种晶 圆尺寸可在线调整的预对准装置。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用W下技术方案：
[0007] 本发明提供一种晶圆尺寸可在线调整的预对准装置，包括：预对准机，控制板，偏 屯、计算模块，缺口位置计算模块，机械手晶圆补偿模块；所述偏屯、计算模块，用于计算所述 预对准机上晶圆偏屯、角；所述缺口位置计算模块，用于确定晶圆缺口；所述机械手晶圆补 偿模块，用于根据偏屯、角及缺口信息，求得晶圆补偿量；所述控制板根据所述机械手晶圆补 偿模块的补偿量控制所述机械手对晶圆进行补偿，并调整CCD位置。
[0008] 一些实施例中，所述补偿采用标定获得。
[0009] 一些实施例中，所述标定包括坐标系相对方向标定单元和坐标系相对位置标定单 J L· 〇
[0010] 一些实施例中，所述坐标系相对方向标定单元为，
[0011] 所述预对准机上的真空吸盘带动晶圆圆屯、转至任意位置B，并计算出偏屯、量d ;
[0012] 将所述机械手转至接近晶圆圆屯、当前的偏置位置A ;
[0013] 所述机械手将晶圆托起沿瓦5方向移动距离d至位置A'，放下晶圆；计算偏屯、量d' =B' 0,则得到等腰Ξ角形BOB'，求角t = Z B' BO
[0014] 其中：
[0015] 依据所述顶角t及机械手坐标轴X' 0' y'下的姿态位置，求得所述机械手坐标系 相对于预对准机坐标系下的方向。
[0016] 一些实施例中，所述坐标系相对位置标定单元为，
[0017] 所述预对准机计算晶圆起始点在预对准坐标系X0Y下的位置B ;
[0018] 所述控制板驱动所述机械手带动晶圆转动已知角度t = Z A0' A';
[0019] 所述预对准机计算晶圆起始点在预对准坐标系X0Y下的位置B';
[0020] 根据等腰Ξ角形B0' B'的顶角t及底边上的两个顶点B、B'在预对准机坐标系下 的位置，求得机械手的坐标原点在预对准机坐标系下的位置。
[0021] 一些实施例中，还包括时间控制模块，用于控制晶圆边缘数据的采集时间和晶圆 的交接时间。
[0022] 一些实施例中，所述预对准机为2轴摩擦式预对准机。
[0023] 本发明的有益效果在于：本发明通过检测设置改变CCD的位置，适应直径200及直 径300两种晶圆，解决W往预对准机无法兼容不同大小晶圆的问题，实现一台机器传送不 同大小晶圆的功能，晶圆切换的同时，算法也随之切换W保证圆屯、及缺口计算的准确性。进 一步地，改进与机械手配合的方法，提高预对准机的精度，并可稳定可靠的运行。
【附图说明】
[0024] 图1为根据本发明一个实施例的机械手与预对准机相互标定示意图。
【具体实施方式】
[0025] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，W下结合附图及具体实施 例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用W解释本发 明，而不构成对本发明的限制。
[00%] 参考图1上述，本发明的晶圆尺寸可在线调整的预对准装置，包括：预对准机，控 制板，偏屯、计算模块，缺口位置计算模块，机械手晶圆补偿模块。
[0027] 控制板支持两路电机控制，将两个Elmo驱动器整合到一块控制板上，使用一块 DSP、一块CPLD、一块片外RAM和一块邸PR0M，提供足够的输入输出10通道。
[0028] 上述偏屯、计算模块，用于计算上述预对准机上晶圆偏屯、角；通过标定来补偿转轴 偏置对偏屯、角计算带来的固定转角偏差。
[0029] 圆拟合算法：当转轴与CCD传感器边界距离存在误差时，不论误差大小如何改变 (零除外），当不考虑其他误差时，用回转半径法得到的点集必不在同一个圆上，但是所得 到的连续曲线（近似圆）的形屯、不改变，且都与晶圆圆屯、相同。在实际应用中此误差必定 存在，因此，若拟合晶圆的圆屯、，优选是拟合曲线（近似圆）的形屯、。对曲线形屯、的拟合精 度取决于采集到的曲线上的点的精度W及点的个数；另一方面，若曲线近似圆的程度较高， 则利用圆拟合的方法在所测得的点存在误差及点的数量有限时也可得到较高的精度。
[0030] 首先根据采集到的点的实际分布情况，将由回转半径法得到的各个点的坐标所组 成的点集S代入到圆度评价函数Η做中得到曲线的圆度，依此来判断是否采用圆拟合的方 法（如最小二乘法）。
[0031] 上述缺口位置计算模块，用于确定晶圆缺口；与偏屯、计算相同，转轴偏置对缺口位 置计算带来的误差也通过标定来进行补偿。
[0032] 首先通过一阶差分法找到缺口区域，再进行缺口顶点位置的识别。最值法适合采 集到的点较多且点与点之间的区分度较好的情况；曲线拟合法适合采集到的点集与缺口实 际曲线吻合度较高的情况。实际根据CCD的精度及实际采用的采点数，因此，通过进行实验 来判断新样机能够采到的点数的上限，再对CCD精度进行测试，得到最佳的采点方式，根据 采集到的点的分布情况来最终确定缺口的识别。
[0033] 上述机械手晶圆补偿模块，用于根据偏屯、角及缺口信息，求得晶圆补偿量；机械手 对晶圆偏屯、的补偿方式设及到晶圆缺口的识别方式：缺口识别在偏屯、补偿之后或缺口识别 与偏屯、识别同时进行。
[0034] 前者--先对屯、再找缺口，是机械手每次W固定方向对晶圆偏屯、进行补偿，并在固 定位置（晶圆转动中屯、）取片；后者--一次检测出偏屯、和缺口，机械手直接取走，是机械手 每次根据计算的晶圆偏屯、与缺口位置来确定取片位置，后者比前者少一次对晶圆的接触， 但无法补偿CCD测量误差对晶圆偏屯、角计算的影响，晶圆偏屯、角的识别误差会随着偏屯、量 大小改变。
[0035] 在实际应用中机械手是否能较准确的将晶圆圆屯、放置在转动中屯、上，采用实验的 方法，当机械手对晶圆偏屯、进行补偿后，由aligner (对准）对补偿后的晶圆再次进行偏屯、 识别，若偏屯、量小于0. 1mm，则认为此方法可行，即当晶圆残留偏屯、量小于0. 1mm时对缺口 识别的影响将较小。
[0036] 上述控制板根据上述机械手晶圆补偿模块的补偿量控制上述机械手对晶圆进行 补偿，并调整CCD位置。
[0037] 其中，上述补偿义用标定获得。 阳038] 上述标定包括坐标系相对方向标定单元和坐标系相对位置标定单元。
[0039] 具体地，上述坐标系相对方向标定单元为：预对准机对于晶圆圆屯、相对于预对准 机上真空吸盘的转轴的偏屯、量d的计算较为准确，可达到0. 05mm W下。
[0040] 上述预对准机上的真空吸盘带动晶圆圆屯、转至任意位置B，并计算出偏屯、量d ;
[0041] 将上述机械手转至接近晶圆圆屯、当前的偏置位置A ;
[0042] 上述机械手将晶圆托起沿瓦方向移动距离d至位置A'，放下晶圆；计算偏屯、量d' =B' 0,则得到等腰Ξ角形BOB'，求角t = Z B' BO 阳0创其中，
[0044] 依据上述顶角t及机械手坐标轴X' 0' y'下的姿态位置，求得上述机械手坐标系 相对于预对准机坐标系下的方向。
[0045] 标定结束后对参数进行修正，之后机械手再次与预对准机配合对晶圆偏屯、进行补 偿，补偿后再次使预对准机计算晶圆偏屯、，若偏屯、量较小或不可识别，则可认为标定基本成 功；若偏屯、量依然较大，则须重新进行标定，直至补偿后的晶圆偏屯、大小满足要求。
[0046] 上述坐标系相对位置标定单元为： 阳047] 上述预对准机计算晶圆起始点在预对准坐标系X0Y下的位置B ; W48] 上述控制板驱动上述机械手带动晶圆转动已知角度t = Z A0' A';
[0049] 上述预对准机计算晶圆起始点在预对准坐标系X0Y下的位置B';
[0050] 根据等腰Ξ角形B0' B'的顶角t及底边上的两个顶点B、B'在预对准机坐标系下 的位置，求得机械手的坐标原点在预对准机坐标系下的位置。
[0051] 本发明一优选实施例中，还包括时间控制模块，用于控制晶圆边缘数据的采集时 间和晶圆的交接时间，即晶圆的运动时间，其由CCD的采样能力及运动控制系统决定，应从 上述两方面着手进行多次尝试对预对准时间进行缩减。
[0052] 上述预对准机为2轴摩擦式预对准机，解决晶圆在预对准机与机械手之间的交接 及两者的配合问题。本发明预对准机为设有Z轴升降的预对准机可同时适用于U型与一型 的机械手；对晶圆偏屯、的补偿可采取多种方案；产品实现相对容易，且实施中所需解决的 技术问题较全面；可弥补市场上相关产品种类的不足，提高竞争力。
[0053] 进一步地，预对准机