基片偏移的诊断及校正方法和诊断及校正装置

摘要

本发明公开了一种基片偏移的诊断及校正方法，其包括以下步骤：10)诊断步骤：基于第一传感器的检测结果判断传送部件所携带的基片是否发生偏移，若无偏移，则不进行下述校正步骤；若有偏移，则转入下述校正步骤；20)校正步骤：调整所述基片的位置，使其消除偏移而回归基准位置。此外，本发明还提供了一种基片偏移的诊断及校正装置，包括诊断单元和校正单元，其中诊断单元用于判断传送部件所携带的基片是否发生偏移，若有偏移，则触发校正单元工作；若无偏移，则不进行任何操作；校正单元用于调整所述基片的位置，以使其消除偏移而回归基准位置。本发明提供的方法和装置简单易行，能使基片准确传送，且传送精度高、可靠性好。

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体而言，涉及一种基片偏移的诊断及校正方法，同时还涉及一种基片偏移的诊断及校正装置。

背景技术

在现代的半导体基片传输中，以中心传输腔室周围被多个工艺反应腔室包围为主流的系统架构，中心传输腔室配置有真空机械手，为包围传输腔室的各反应室装卸载基片。在这些反应腔室内可进行包括蚀刻、物理和化学气相沉淀、离子注入及光刻等工序。

随着特征尺寸的逐渐减小和基片尺寸逐渐变大，围绕各个反应腔室的基片目标位置传送精度变得极为重要。高重复性和准确性基片传送可以确保设备低故障率和减少因基片中心对准不一致造成的基片损坏和生产损失。为了提高基片目标位置传送精度，现有技术中应用了多种方法来解决。例如手动校准方法，该方法是手动寻找目标传送位置并记忆此位置，其缺点是此方法依赖于操作者技巧，并且操作者为了充分目测目标传送和末端受动装置的位置，必须将系统腔室暴露在大气环境下执行操作，在恢复生产之前需要重新擦拭和抽气，这会消耗成本和时间，很难保证基片传输的精度、重复性、可靠性。

2003年8月5日公开的Corrado等人的美国专利US 6603117所描述的通过反应腔室的基片固定位置安装的视觉探测系统，对基片中心相对于机械手手指中心的偏移探测和精确计算，然后进行偏移修正。其缺点是系统需要的一些精细的微处理芯片和电子元件不适宜高温和真空环境，并且视觉检测方法需要大量的复杂图像处理算法，实现成本也较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的上述不足，提供一种基片偏移的诊断及校正方法和一种基片偏移的诊断及校正装置，所述方法和装置简单易行，节省CPU资源，并且能使基片准确传送，具有传送精度高、可靠性好等特点。

为此，本发明的技术方案为：提供一种基片偏移的诊断及校正方法，其包括以下步骤：10)诊断步骤：基于第一传感器的检测结果判断传送部件所携带的基片是否发生偏移，如果无偏移，则不进行下述校正步骤而直接结束本方法；如果有偏移，则转入下述校正步骤；20)校正步骤：调整所述基片的位置，使其消除偏移而回归基准位置。

其中，所述第一传感器为包括光发射装置和光接收装置的光电传感器，其设置于第一检测点的切线位置处，所述第一检测点为基片位于基准位置时基片的最外侧点，所述切线与所述传送部件的运动方向相平行。

其中，所述诊断步骤具体包括下述步骤：11)在传送部件携带基片运动的过程中，第一传感器中的光发射装置向光接收装置发射光束，所述光接收装置实时接收所述光束，并输出相应的电信号；12)根据来自第一传感器的光接收装置的电信号，判断所述光束是否被打断过，若光束被打断过且打断时间小于设定值，则判定基片未偏离所述基准位置；若光束未曾被打断过、或者光束被打断过且打断时间超过设定值，则判定基片偏离所述基准位置。

其中，所述设定值为30微秒。

其中，所述校正步骤具体包括下述步骤：21)根据设置在传输路径上的传感器的检测结果，获得所述传送部件携带基片运动的距离；22)根据所述运动距离以及基片的尺寸来计算基片中心的实际坐标；23)根据基片中心的实际坐标和基准坐标，计算基片实际位置相对于其基准位置的偏移量；24)根据所述偏移量来调整所述基片的位置，使其回归基准位置。

其中，所述传感器包括第二传感器和/或第三传感器，所述第二传感器和第三传感器均为包括光发射装置和光接收装置的光电传感器，每一个所述光电传感器的光发射装置和光接收装置对应地设置在基片的上方和下方。

其中，所述步骤21)具体包括下述步骤：211)在传送部件携带基片运动的过程中，第二传感器中的光发射装置向第二传感器光接收装置发射光束，所述第二传感器光接收装置实时接收所述光束，并输出相应的电信号；212)根据来自第二传感器光接收装置的电信号，记录所述基片进入/离开所述第二传感器的时刻；213)根据基片进入/离开所述第二传感器的时刻以及传送部件的运动速度，计算所述传送部件携带所述基片运动的距离。

可替代地，所述步骤21)具体包括下述步骤：261)在传送部件携带基片运动的过程中，第二传感器中的光发射装置向第二传感器光接收装置发射光束，所述第二传感器光接收装置实时接收所述光束，并输出相应的电信号；262)根据来自第二传感器光接收装置的电信号，记录所述基片进入/离开所述第二传感器时电机的位置参数；263)根据基片进入/离开所述第二传感器时电机的位置参数，计算所述传送部件携带所述基片运动的距离。

其中，所述第二传感器到传送部件运动中心轴(即，传送部件沿其运动方向的中心轴线，例如下述实施例中的Y轴)的距离L1与所述第三传感器到传送部件运动中心轴的距离L2不相等，并且所述第二传感器和第三传感器设置在传送部件运动中心轴的左右两侧。

其中，所述传送部件为机械手手指；所述基准位置为基片中心与机械手手指中心重合时基片所处的位置；所述基片为圆形，所述基片的尺寸包括半径。

此外，本发明还提供一种基片偏移的诊断及校正装置，其包括诊断单元和校正单元，其中所述诊断单元用于判断传送部件所携带的基片是否发生偏移，如果有偏移，则触发校正单元工作；如果无偏移，则不进行任何操作；所述校正单元用于调整所述基片的位置，以使其消除偏移而回归基准位置。

其中，所述诊断单元具体包括偏移检测模块和偏移判定模块。所述偏移检测模块为包括光发射装置和光接收装置的光电传感器，其设置于第一检测点的切线位置处，所述第一检测点为基片位于基准位置时基片上的最外侧点，所述切线与所述传送部件的运动方向相平行，在传送部件携带基片运动过程中，偏移检测模块中的光发射装置向光接收装置发射光束，所述光接收装置实时接收所述光束，并输出相应的电信号至所述偏移判定模块；所述偏移判定模块根据来自所述偏移检测模块的电信号，判断所述光束是否被打断过，若光束被打断过且打断时间小于设定值，则判定基片未偏离所述基准位置；若光束未曾被打断过、或者光束被打断过且打断时间超过设定值，则判定基片偏离所述基准位置。

其中，所述设定值为30微秒。

其中，所述校正单元具体包括：运动距离获取模块、计算模块以及调整复位模块。所述运动距离获取模块用于检测所述传送部件携带基片而进行的运动，并获取基片的运动距离；所述计算模块用于根据所述运动距离以及基片的尺寸来计算基片中心的实际坐标，并根据基片中心的实际坐标和基准坐标，计算基片实际位置相对于其基准位置的偏移量；所述调整复位模块用于根据所述偏移量来调整所述基片的位置，使其回归基准位置。

其中，所述运动距离获取模块包括设置在传送部件运动中心轴的左右两侧的第二传感器和/或第三传感器，所述第二传感器和第三传感器均为包括光发射装置和光接收装置的光电传感器，并且每一个所述光电传感器的光发射装置和光接收装置对应地设置在基片的上方和下方。

其中，所述运动距离获取模块根据其第二传感器和/或第三传感器输出的电信号，记录所述基片进入/离开所述第二传感器和/或第三传感器的时刻；并根据基片进入/离开所述第二传感器和/或第三传感器的时刻以及传送部件的运动速度，计算所述传送部件携带基片运动的距离。

可替代地，所述运动距离获取模块根据其第二传感器和/或第三传感器输出的电信号，记录所述基片进入/离开所述第二传感器和/或第三传感器的时刻；并根据基片进入/离开所述第二传感器和/或第三传感器的时刻以及传送部件的运动速度，计算所述传送部件携带基片运动的距离。

其中，所述第二传感器到传送部件运动中心轴的距离L1与所述第三传感器到传送部件运动中心轴L2的距离不相等。

其中，所述传送部件为机械手手指；所述基准位置为基片中心与机械手手指中心重合时基片所处的位置；所述基片为圆形，所述基片的尺寸包括半径。

采用本发明方法和装置可大大提高基片目标位置传送的精度，使基片以高重复性和准确性进行传送，确保设备低故障率，同时也可以减少因基片中心因对准不一致造成的基片损坏和生产损失。

此外，如果通过诊断步骤发现基片中心没有偏离机械手手指中心时，就不需要进行校正步骤(或校正单元)，不需要机械手控制器进行数据读取和计算，从而可节省CPU资源。

附图说明

图1为本发明校正设备的结构原理图；

图2为本发明校正设备中第一传感器与基片中心的位置关系图；

图3为本发明校正设备中第二传感器、第三传感器与基片中心的位置关系图；

图4为基片进入第二传感器(或第三传感器)的光发射装置和光接收装置之间的瞬间以及基片移出光发射装置和光接收装置的瞬间的位置关系图。

图中：1—第一传感器  2—第二传感器  3—第三传感器  4—机械手手指中心  5—腔室连接处  6—基片中心  7—基片  8—机械手手指  L—为基片进入第二传感器(或第三传感器)的光发射装置和光接收装置之间的瞬间以及基片移出光发射装置和光接收装置的瞬间基片中心移动的距离  L1—第二传感器与Y轴间的距离L2—第三传感器与Y轴间的距离

具体实施方式

以下结合实施例和附图，对本发明作进一步详细描述。

下面实施例为本发明的非限定性实施例。

实施例1：

如图1所示，本发明基片偏移的诊断及校正装置包括诊断单元和校正单元。

如图1、2所示，所述诊断单元包括第一传感器1，所述第一传感器1置于基片中心6与机械手手指中心4重合时基片外圆周的切线上，其中切线为与Y轴平行的切线。本实施例中，第一传感器1采用光电传感器，包括光发射装置和光接收装置，所述光发射装置和光接收装置在所述切线位置处间隔一段距离对应地设置在基片所处平面的上方和下方。

事实上，上述诊断单元可以单独构成一个基片偏移的诊断装置。

如图1、3所示，校正单元包括第二传感器2、第三传感器3、以及机械手手指8。第二传感器2和第三传感器3放置在机械手传送基片的路径中，并且分别与机械手中的机械手控制器电连接。本实施例中，第二传感器2和第三传感器3放置在反应腔室与传输腔室之间的腔室连接处5。第二传感器与Y轴间的距离L1以及第三传感器与Y轴间的距离L2不相等。本实施例中，第二传感器2和第三传感器3分别置于机械手手指中心4的两侧。第二传感器2和第三传感器3均采用光电传感器，所述光电传感器包括有光发射装置和光接收装置，光发射装置和光接收装置分别对应地放置在基片7的上方和下方。

机械手在电机的作用下运送基片7的过程中，首先，由第一传感器1判断基片中心是否偏移机械手手指中心4，第一传感器1通过所发出的光束被打断与否以及打断的时间长短判断基片中心6是否偏离机械手手指中心4：当光束被打断的时间比较长或者光束未曾被打断过，表示基片中心6偏离了机械手手指中心4；如果光束只是偶然被打断且打断时间小于预定值(在本实施例中为30微秒)时，表示基片中心6没有偏离机械手手指中心4。在此，所谓光束被打断指的是，因基片的遮挡而使光接收装置不能接收到来自光发射装置的光。

如图4所示，当基片7进入第二传感器2和/或第三传感器3的光发射装置和光接收装置之间的瞬间，基片7遮挡住由光发射装置发射至光接收装置的光线，传感器的信号电平状态改变一次，并将此信号反馈给机械手控制器，由机械手控制器记录进入时刻；当基片离开光发射装置和光接收装置之间的瞬间，光电传感器信号电平状态再次改变，由机械手控制器记录离开时刻。根据上述进入/离开第二传感器2和/或第三传感器3的时刻以及机械手手指8携带基片7的运动速度，来计算基片7的移动距离L。同时由于第二传感器2和/或第三传感器3的安装位置已知，基片7的半径已知，根据上述参数，可得到基片中心6的实际位置参数，其坐标值为(X，Y)。根据基片中心6的实际位置参数和其基准位置参数(即，基片中心6与机械手手指中心4重合时的位置参数，也就是机械手手指中心4的位置参数)，可以得到基片的偏移量(dx，dy)。得到该偏移量后，就可以在机械手将此基片7传送到下一个目标反应腔室前，使机械手作相应的(-dx，-dy)移动，从而使基片回归其基准位置，也就是使基片中心6与机械手手指中心4保持一致。这样就完成了校正过程。事实上，该校正过程也可以通过人工用手拉动机械手臂带动机械手手指8进行，而无需采用自动校正方式。

此外，完成上述校正过程之后，还可以对第一传感器1的位置作相应的微调，以确保第一传感器1准确无误的安装在基片中心6与机械手手指中心4重合时基片外圆周的切线位置上。

需要指出的是，获得移动距离L的方法不仅仅局限于前述实施例中所述的方法，也可以采用这样的方法：即，当基片7进入第二传感器2和/或第三传感器3的光发射装置和光接收装置之间的瞬间，记录进入时刻电机的位置参数；当基片离开光发射装置和光接收装置之间的瞬间，记录离开时刻电机的位置参数，并根据进入时刻电机的位置参数以及离开时刻电机的位置参数，来计算基片7的移动距离L。

进一步需要指出的是，尽管前述实施例中的基片呈圆形，但是在实际应用中，基片的外形并不受局限，只要保证第一传感器能够设置在第一检测点的切线位置处即可。在此，所述第一检测点为基片位于基准位置时基片的最外侧点，所述切线与诸如机械手手指的传送部件的运动方向相平行。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。