基于PLC控制的晶片盒中晶圆位置状态检测装置及方法与流程

本发明涉及半导体装备控制领域，具体地说是一种基于PLC控制的晶片盒中晶圆位置状态检测装置及方法。

背景技术：

片盒是半导体设备中晶圆的载体。在全自动半导体设备中，若干晶圆放置于片盒内，片盒放置在承载台上。晶圆扫描传感器固定伺服电机控制的滚珠丝杠拖动的垂直升降平台上。在扫描控制装置的控制下，获取片盒中晶圆数量和晶圆位置状态。片盒中晶圆的位置状态是半导体设备进行下一步工艺的前提。

但现有的晶圆位置状态检测装置扫描时间长，激光传感器不动，片盒上下运动进行扫描，检测方法复杂。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种可以准确获取片盒中晶圆位置状态的控制装置及检测方法。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种基于PLC控制的晶片盒中晶圆位置状态检测装置，上位机连接PLC，向PLC发送控制命令并接收PLC的反馈信息；

PLC通过伺服驱动器连接伺服电机的输入端，发送脉冲输出控制信号到伺服电机，对伺服电机进行控制，伺服电机的输出端通过脉冲编码器连接PLC，通过脉冲编码器向PLC发送反馈信息；

伺服电机通过丝杠连接激光传感器，控制激光传感器运动，激光传感器连接PLC，检测晶圆位置信息；

在传动丝杠的顶部和底部设置正极限传感器和负极限传感器，对激光传感器起到限位作用；

片盒检测传感器位于片盒的底部，采集开关量信号，用于对片盒进行检测；

晶圆滑出检测传感器放置于片盒的下前方，采集晶圆与片盒的相对位置信息，用于检测晶圆是否滑出片盒；

零位传感器，采集开关量信号，用于确定零点位置。

所述片盒检测传感器，正负限位传感器以及零位传感器是对射式光电传感器。

所述激光传感器为对射式激光传感器，由光纤放大器，发送探头和接收探头组成。

所述晶圆滑出检测传感器为反射式光电传感器。

所述装置的检测方法，包括以下步骤：

步骤1：通过晶圆滑出检测传感器检测晶圆是否滑出片盒，如果是则报警，否则初始化动作，找到绝对零点；

步骤2：上位机是否有扫描命令，如果否，等待上位机命令；

步骤3：如果是，开始扫描计时，片盒检测传感器检测片盒是否存在，如果存在片盒，则PLC控制传动丝杠运动到扫描起点；如果不存在片盒，则报警，同时重新执行步骤2；

步骤4：PLC控制传动丝杠从扫描起点运动到扫描终点，同时PLC记录激光传感器信号变化时的传动丝杠的位置脉冲值；

步骤5：根据采集的晶圆位置脉冲值计算当前晶圆位置状态信息和总数；当扫描计时超过20秒，给出超时报警。

所述当前晶圆位置状态包括无片状态、有片状态以及异常状态。

所述当前晶圆位置状态包括以下判断过程：

如果激光传感器记录的第X片晶圆上升沿信号位置P1在[(X-1)*S+F，X*S)区间内，则片盒第X槽为有片状态；

如果激光传感器记录的第X片晶圆上升沿信号位置P1不在[(X-1)*S+F，X*S)区间内，则片盒第X槽为无片状态；

如果激光传感器记录的第X片晶圆上升沿信号位置P1与下降沿信号位置为P2满足(P2-P1)＞α*T，则片盒中晶圆位置为异常状态；

其中，F为第一片晶圆实际位置，S为片盒槽距，X为片盒的第X槽，P2为激光传感器记录的第X片晶圆下降沿信号位置，α为调整系数，P1-P2为晶圆实际厚度，T为晶圆理论厚度。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明的扫描过程中，片盒不动，激光传感器进行一次往返运动，就可计算出片盒中晶圆位置状态；

2.本发明检测方法简单，检测过程稳定可靠。

附图说明

图1是本发明的控制结构图；

图2是本发明的方法流程图；

图3是片盒升降系统结构图；

其中，1为激光传感器、2为承片台、3为片盒检测传感器、4为滑块、5为丝杠、6为PLC、7为电机驱动器、8为正极限传感器、9为挡片、10为零位传感器、11为付极限传感器、12为支架。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1所示为本发明的控制结构图。

一个PLC控制器，执行程序，检测片盒和晶圆的各种传感器，PLC的脉冲输出接口接到伺服驱动器；伺服电机的编码器脉冲输出接口通过电平转换模块接到PLC。

所述PLC与上位机进行通讯；所述检测传感器包括：激光传感器、片盒检测传感器、晶圆滑出传感器、零位传感器、正极限传感器、负极限传感器。激光传感器用来检测晶圆位置；片盒检测传感器用来检测片盒有无；晶圆滑出传感器用来检测晶圆是否滑出片盒；零位传感器用来找系统绝对零点；正、负极限传感器用于限位，起保护作用。

如图2所示为本发明的方法流程图。

本发明晶圆位置状态检测过程包括以下步骤：

步骤1：检测晶圆是否滑出；若否，初始化动作，找到该系统的绝对零点；若是，给出报警；

步骤2：检测片盒是否存在，若有片盒，则升降系统运动到扫描起点；若无，给出报警；

步骤3：检测是否到达扫描起点，若是，PLC控制升降系统从扫描起点运动到扫描终点，在此过程中，PLC存储扫描传感器信号变化时的扫描传感器的位置脉冲值；若否，超过规定扫描时间20s，给出超时报警；

步骤4：检测是否到达扫描终点；若是，升降系统运动到扫描起点待机；若否，超过规定扫描时间20s，给出超时报警；

步骤5：检测是否回到扫描起点，若是，计算当前片盒中晶圆的总数和位置状态(包括无片、有片、异常三种状态，异常状态为晶圆放偏或者叠片)，若否，超过规定扫描时间20s，给出超时报警。

计算片盒中晶圆的位置状态(包括无片、有片、异常三种状态)，其方法如下：

设第一片晶圆位置为F，片盒槽距为S，晶圆理论厚度为T，那么，第X片槽有晶圆的条件为：

[(X-1)*S+F，X*S)

设第X片晶圆上升沿信号记录位置为P1，下降沿信号记录位置为P2，那么片盒中晶圆位置异常的条件为：

(P2-P1)＞α*T

上式中，P2-P1为晶圆实际厚度，α为调整系数。

如图3所示为本发明的片盒升降系统结构图。

电机带动丝杠上下运动，丝杠带动连接在其上的滑块上下运动，安装激光传感器的支架固定在滑块上，正、负限位起到保护作用。