半导体设备承载区域的硅片分布状态图像检测方法及装置的制造方法_3

文档序号:8923251阅读:来源:国知局
标和实际放置区域距该中心坐标偏差阈值;请 参阅图8,图8为本发明实施例中硅片存在突出异常状态的图像示意图。如图所示,假设理 论硅片中心坐标为A(xa,ya),半径为Ra,即硅片图像处于正常硅片位置(空白)区域中心; 如果实际硅片图像处于深灰色区域,圆周区域中心与正常硅片位置(空白)区域中心相同, 半径(边缘距中心点的距离)不同为Rb,由于Rb没有超过偏差阈值,则为可以接受的偏差 范围内;如果实际硅片图像处于浅灰色区域,圆周区域中心与正常硅片位置(空白)区域中 心相同,半径不同为Rc,已超过偏差阈值,则为不可以接受的偏差范围内。
[0091] 在本发明的一些实施例中,实际硅片中心点C(xc,yc),可以通过图像采集及识别 算法求出;
[0093] 即计算出实际硅片中心点与理论硅片中心点的距离,即其偏心程度,可以算出硅 片是否存在突出问题。图像识别方法为选择硅片与支撑机构交接的点为特征识别点,利用 不在同一直线上的三点可以确定一个圆周的圆心位置,利用群组方式,分别从总的特征点 中选择三个点为一组Cn3的排列组合,分别算出圆心坐标位置,然后将所有组的圆心坐标位 置进行平均,即可求得C(Xc,yc)。
[0094] 根据上述判断原则,用图像传感单元9的检测结果图像得到是否有硅片突出异常 状况。请参阅图9,图9为本发明硅片突出异常状态检测一较佳实施例的指令控制流程图。 硅片突出异常状态检测后,将需要进行硅片突出异常状况的定位步骤,即步骤S2。
[0095] 执行该步骤S2可以采用两种技术方案,第一和第二光电传感器4, 5,以及第一和 第二超声波传感器6, 7方案,两种方案原理相同,下面就以第一和第二光电传感器4, 5互对 射式传感器为例进行详细叙述。
[0096] 第一和第二光电传感器4, 5互对射式传感器分别位于机械手U形端的相对位置, 其检测工作原理请参阅图10。如图所示,第一和第二光电传感器4, 5的反馈值接收时间会 随着遮挡的范围产生强度上的变化。在检测正常的情况下,为了获取硅片在承载结构上某 一个位置有无障碍物的扫描数据,该有无障碍物的判断由光电传感器强度变化判定,即以 硅片扫描示教中心值为基准,如果光电传感器接收端的光强度返回值小于指定阈值a,则 认为相应区域内有物体遮挡,返回状态值为1,代表该承载器3相应位置上的硅片处于突出 异常状态;如果光电传感器接收端的光强度返回值大于等于指定阈值a,则认为相应区域 内无物体,返回状态值为〇,代表该承载器3相应位置上的硅片处于正常状态。
[0097]如图10所示,横坐标上出现的检测时间点tl,t2,t3,t4与机械手1的运动扫描 速度有关,因此,可以根据时间检测结果变化的起始点和范围即可确定硅片的状态,同时可 以计算出其超过正常范围的突出程度,得到每个硅片放置位置是否可以安全进行工艺或者 卸载的诊断结果。
[0098] 在检测过程开始前,可以通过预先示教机械手1的控制参数,这些控制参数可以 控制机械手1在预设的方向和位置,也相应设定了两个对射式光电传感器4, 5或超声波传 感器6, 7的扫描检测轨迹,该初始化参数包括第一和第二光电传感器4, 5水平起始点位置 及终止点位置和上/下垂直起始点位置及终止点位置、硅片的间隔距离以及机械手水平步 进间距等参数。
[0099] 机械手1扫描检测轨迹的每一次扫描检测的起始位置是由水平起始点位置和上/ 下垂直起始点位置决定,上/下垂直起始点位置是两个位置,上垂直起始点位置对应于硅 片组2的顶层硅片放置的位置,下垂直起始点位置对应于硅片组2的底层硅片放置的位置。
[0100] 在检测过程中,如果是从上垂直起始点位置开始,那么下一个检测位置就是依序 下降一个相邻硅片的间隔距离,直到下垂直起始点位置;同理,如果是从下垂直起始点位置 开始,那么下一个检测位置就是依序上升一个相邻硅片的间隔距离,直到上垂直起始点位 置。
[0101] 对于水平检测扫描方向的移动检测区域,是由承载器的结构参数和硅片的尺寸参 数决定的,即水平起始位置与硅片处于跌落极限位置时的位置相关,水平终止点位置与承 载器3的支撑结构参数相关。
[0102] 假设X为机械手1上第一和第二光电传感器4, 5的发送端和接收端之间的距离, 那么,X的取值需确保机械手1在运动过程中能够正常扫描指定尺寸硅片而不与硅片发生 干涉现象。请参阅图11,图11为本发明实施例中硅片处于硅片跌落极限位置时与第一和第 二光电传感器位置关系结构示意图。如图所示,假定图中硅片重心位于承载器3的支撑结 构边沿时(偏离正常位置Y)为硅片不会滑落支撑结构的最大位移位置,设定硅片相对绝对 水平位置倾角为y,y的取值大小由结构设计确定,则有如下关系:
[0103] tan(丫)=s/Y,y=arctan(s/Y),s为相邻两片硅片之间的间隔距离,即硅片组 2水平放置在承载器3上时两相邻硅片中心在竖直方向的距离;那么
[0104]
,8>〇,为安全余量设定值,X为第一和第二 光电传感器4, 5 (或为第一和第二超声波传感器6, 7)间的距离。
[0105] 请参阅图12,图12为本发明实施例中机械手U形端距离硅片中心之间最小安全距 离时的计算原理示意图。如图所示,设定该扫描检测起始位置距离承载器3中心距离为Z, 同时设定水平检测扫描的时变值为b(t),b(t)表示机械手1上的两个光电传感器4间中心 线距离支撑结构中心的实时距离,那么,在水平扫描检测起始位置,b(0) =Z;此外,为考虑 安全余量,b(t) =Y+S为正式获取硅片分布状态的距离承载器3结构中心的距离;其中:
[0106] X为机械手1上第一和第二光电传感器4, 5间的距离;
[0107] Y为承载器3半径,即承载器3的中心点到其边缘的长度;
[0108] r为硅片组2中硅片的半径,即硅片中心到其边缘的长度;
[0109] s为相邻两片硅片之间的间隔距离,即硅片组2水平放置在承载器3上时两相邻硅 片中心在竖直方向的距离;
[0110] y为设定相对于绝对水平位置的硅片倾斜角,本领域技术人员清楚,通用硅片的 厚度通常为0. 7mm,相对于直径为300mm或200mm娃片,S卩其半径为150mm或100mm时,娃片 2厚度d/r的比值是小于1/100。因此,在计算硅片的倾斜角度时,硅片的厚度d可近似为 0,这时,该倾斜角的关系可按如下公式计算为:
[0111] tan(y) =s/Y,
[0112] Y(0) =arctan(s/Y),即Y(〇)的取值大小由结构设计确定
[0113] 请参阅图10,当硅片重心位于支撑结构边沿,该极限位置倾斜的硅片在绝对水平 平面上的投影则为:
[0115] 如果Z为极限的扫描起始位置,也就是机械手1中心在该位置距离承载器3中心 距离,即在水平扫描检测起始位置,b(0) =Z,那么考虑安全余量;
[0117] S>〇,为安全余量设定值,即机械手1此时做竖直方向的运动不会与硅片发生干 涉的安全距离,该值大小也与上述X、r以及硅片中心与机械手1的U型端口中心是否在同 一水平线产生影响,因此,在检测时,需尽量将U型端口上的互为发射接收的第一和第二光 电传感器4, 5/第一和第二超声波传感器6, 7间的中心线与硅片定位在一个平面上。并且, 在同一平面内机械手1上的第一和第二光电传感器4, 5/第一和第二超声波传感器6, 7间 的连线与硅片2中心之间的距离需要大于:
[0119] 也就是说,当极限位扫描没有检测到硅片异常时,即相当于在硅片倾斜情况下,机 械手1沿水平方向运动如下距离,在竖直方向上运动依然不会与倾斜的硅片产生干涉;
[0121] 水平扫描起始点设定完成后,还需设定对于机械手1每次向承载器3中心方向移 动距离为c(t),其中,t= 0, 1,2, 3……;机械手1沿水平方向每次移动水平步进距离可以 相同也可以不同,例如,可以逐渐减小。
[0122] 如果a(t)为中间长度变量,用于机械手1每次可以安全移动的距离,a(0) = 0; b(t)为中间长度变量,即机械手1中心距硅片中心的实时距离,b(0) =Z;h(t)为中间长度 变量,用于计算硅片倾斜的倾角,h(0) =Y;那么,
[0124] b (t) = b (t~l) - a (t)
[0125] 如图7所示,上述的初始化参数确定并后,就可以等待并接收硅片分布状态扫描 指令,得到指令后就直接开始进行实际的检测流程了。如果初始化步骤失败,则报出异常位 置和结果,等待人工处置或者按规定处置。
[0126] 上述初始化步骤完成后,将第一和第二光电传感器4, 5/第一和第二超声波传感 器6, 7的工作模式设置成互接收模式,执行硅片凸片的异常状态极限位置循环扫描指令 (图6中的步骤S2)。
[0127] 步骤S2、执行硅片凸片的异常状态极限位置循环扫描指令;具体地,步骤S2包括 如下步骤:
[0128] 步骤S21、设定机械手运动扫描初始化参数并执行初始化;其中,该运动扫描初始 化参数包括机械手水平和/或垂直扫描运动速度,硅片的间隔距离、每一次机械手水平步 进距离、水平起始点位置及终止点位置和上/下垂直起始点位置及终止点位置;
[0129] 步骤S22、机械手1定位对应于承载器3第一个放置硅片的垂直起始点和水平起始 点位置;
[0130] 步骤S23、根据两个光电传感光电扫描单元间相互发射和接收光/超声信号的反 馈值接收时间随遮挡范围产生强度上的变化,判断相应位置的硅片是否存在凸片的异常状 态;如果是,执行步骤S26;否则,执行步骤S24;
[0131] 步骤S24 :机械手1依序下降或上升一个硅片的间隔距离,先判断所述位置是否是 上/下垂直终止点位置;如果是,执行步骤S25;否则,执行步骤S23;
[0132] 步
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