本實用新型涉及集成電路制造和自動化領域，具體來說，涉及一種自動尋找晶圓圓心的裝置。

背景技術：

集成電路生產(chǎn)對設備、原材料以及生產(chǎn)環(huán)境的要求十分苛刻。晶圓生產(chǎn)過程要求高潔凈度、高穩(wěn)定度、高可靠性。為了提高生產(chǎn)效率，在生產(chǎn)線上(例如8英寸、12英寸晶圓設備)已經(jīng)采用自動化晶圓傳輸系統(tǒng)來代替人工來對晶圓進行傳輸。晶圓傳輸系統(tǒng)是指集成電路生產(chǎn)工廠在高潔凈度環(huán)境下對晶圓進行分類的傳送設備，屬于半導體設備高端制造業(yè)。

晶圓傳輸系統(tǒng)的核心在于如何使機械手準確、安全的對晶圓執(zhí)行取送操作。這需要一套安全、有效的裝置來保證晶圓傳輸系統(tǒng)代替人工完成這項工作。

以往，對晶圓傳輸系統(tǒng)的機械手預先設置取送位置參數(shù)。機械手按照所設置的取送位置參數(shù)來執(zhí)行取送操作。但是，這種方法無法滿足對取送精度的要求。例如，即使目標晶圓的位置發(fā)生變化，機械手也仍然按照預先設置的參數(shù)去執(zhí)行取送操作，造成取送結(jié)果不夠準確，并且容易對目標晶圓造成損傷。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型的一個目的在于提供一種晶圓自動尋心裝置，能夠高效、精準地對晶圓進行檢測和尋心。

(1)為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種晶圓自動尋心裝置，包括：機械手，用于對晶圓進行取放；驅(qū)動機構(gòu)，用于對所述機械手進行驅(qū)動，從而使所述機械手移動；以及控制裝置，用于對所述驅(qū)動機構(gòu)進行控制，所述機械手設有多個光傳感器，當所述機械手向著晶圓移動從而對晶圓進行取放時，所述光傳感器被晶圓遮斷因而被觸發(fā)，所述控制裝置基于所述光傳感器被觸發(fā)時的位置來計算晶圓的圓心位置。

(2)本實用新型的晶圓自動尋心裝置，所述光傳感器被設置為在晶圓與所述機械手同心的狀態(tài)下被晶圓的邊緣遮斷。

(3)本實用新型的晶圓自動尋心裝置，所述光傳感器被設置在如下位置：在晶圓與所述機械手同心的狀態(tài)下，所述光傳感器沿著晶圓的所述邊緣排列，并且從晶圓的所述邊緣徑向向內(nèi)偏移。

(4)本實用新型的晶圓自動尋心裝置，所述控制裝置被構(gòu)成為使用如下公式來計算所述圓心位置：

x₀＝d+ey₀

約束條件為y₀＞(y₁+y₂)/2

其中，a＝e²+1

b＝2de-2ex₁-2y₁

C＝x₁²-2dx₁+d²+y₁²-R²

d＝(x₁²-x₂²+y₁²-y₂²)/2/(x₁-x₂)

e＝-(y₁-y₂)/(x₁-x₂)

(x₀，y₀)是所述圓心位置的坐標，(x₁，y₁)是所述光傳感器中的第一光傳感器被觸發(fā)時的位置的坐標，(x₂，y₂)是所述光傳感器中的第二光傳感器被觸發(fā)時的位置的坐標。

(5)本實用新型的晶圓自動尋心裝置，所述控制裝置被構(gòu)成為當被觸發(fā)的所述光傳感器的數(shù)量是3個以上時，將每個被觸發(fā)的所述光傳感器與其它被觸發(fā)的所述光傳感器中的每個組成一組，對于每組計算所述圓心位置，將計算出的多個所述圓心位置的平均值作為所述圓心位置。

(6)本實用新型的晶圓自動尋心裝置，當所述機械手移動到預先設定的位置時，全部所述光傳感器均被觸發(fā)，所述控制裝置基于被觸發(fā)的所述光傳感器開始計算所述圓心位置。

(7)本實用新型的晶圓自動尋心裝置，還包括報警裝置，如果當所述機械手移動到所述預先設定的位置時仍存在未被觸發(fā)的所述光傳感器，則所述報警裝置發(fā)出警報。

(8)本實用新型的晶圓自動尋心裝置，所述控制裝置被構(gòu)成為將所述圓心位置轉(zhuǎn)換為所述機械手的目標位置，使所述機械手移動到所述目標位置對晶圓進行取送。

(9)本實用新型的晶圓自動尋心裝置，還包括報警裝置，在所述機械手移動到所述目標位置之后對晶圓進行取送的過程中，如果存在未被觸發(fā)的所述光傳感器，則所述報警裝置發(fā)出警報。

本實用新型的晶圓自動尋心裝置，能夠高效、精準地對晶圓進行檢測和尋心。

附圖說明

圖1是根據(jù)本實用新型一個實施方式的晶圓自動尋心裝置的示意性立體圖。

圖2是圖1中的機械手的示意性放大立體圖。

圖3示意性示出圖2中的機械手承載有晶圓的狀態(tài)。

圖4示意性示出晶圓自動尋心裝置的尋心過程。

具體實施方式

如圖1所示，本實用新型的晶圓自動尋心裝置包括機械手1和驅(qū)動機構(gòu)。機械手1用于對晶圓進行取放、定心等。機械手1安裝在驅(qū)動機構(gòu)。驅(qū)動機構(gòu)用于對機械手1進行驅(qū)動，從而使機械手1能夠在三個自由度(例如，水平方向、豎直方向、旋轉(zhuǎn)方向)進行移動。

驅(qū)動機構(gòu)包括：水平機構(gòu)4，用于使機械手1在水平方向上移動；升降機構(gòu)2和升降電機3，用于使機械手1在豎直方向上移動；以及旋轉(zhuǎn)機構(gòu)5和旋轉(zhuǎn)電機6，用于使機械手1繞著旋轉(zhuǎn)軸在旋轉(zhuǎn)方向上移動。

水平機構(gòu)4例如采用直線電機驅(qū)動。升降機構(gòu)2例如采用精密滾珠絲桿傳動。旋轉(zhuǎn)機構(gòu)5例如采用無背隙齒輪減速機傳動。驅(qū)動機構(gòu)由控制裝置19進行控制?？刂蒲b置19例如由CPU、ROM、RAM中的一個或多個構(gòu)成。

如圖2所示，機械手1包括臂部11、晶圓托盤12、摩擦部13、光傳感器14、放大器16。

臂部11呈在水平方向上延伸的板狀，一端以能夠旋轉(zhuǎn)的方式安裝在旋轉(zhuǎn)機構(gòu)5的旋轉(zhuǎn)軸。晶圓托盤12位于臂部11的另一端，呈圓環(huán)狀，用于承載晶圓。在晶圓托盤12的上表面(即，與所承載的晶圓20相面對的表面)，設有摩擦部13。摩擦部13由高摩擦系數(shù)材料制成，當與晶圓20接觸時，能夠防止晶圓20相對于晶圓托盤12移動。

在晶圓托盤12的周部，設有多個光傳感器14。每個光傳感器14例如包括光接收部18、光傳導部17和反光板15。光傳導部17例如是光纖。來自光源(圖未示)的光照射在反光板15上，被反光板15反射進入光傳導部17，然后經(jīng)由光傳導部17到達光接收部18。如果光接收部18接收到光，則光傳感器14輸出ON信號。如果反光板15與光傳導部17之間的光路被遮斷(例如，如后所述，被晶圓20遮斷)，則光接收部18未接收到光，光傳感器14輸出OFF信號。光傳感器14的輸出信號經(jīng)由放大器16輸入控制裝置19。也可以省略光傳導部17，使被反光板15反射的光直接進入光接收部18。

光傳感器14的數(shù)量至少是2個，可以是3個或更多個。光傳感器14的安裝位置如下：當晶圓20與機械手1(具體來說是晶圓托盤12)同心時，晶圓20的邊緣剛好遮斷全部光傳感器14。具體來說，在晶圓20與機械手1同心的狀態(tài)下，光傳感器14沿著晶圓20的邊緣而排列，并且從晶圓20的邊緣徑向向內(nèi)略微偏移，從而當晶圓20與機械手1同心時，晶圓20使用其邊緣遮斷全部光傳感器14。

當對晶圓執(zhí)行取送操作時，首先，機械手1在升降機構(gòu)2的驅(qū)動下移動到適當高度。然后，在水平機構(gòu)4的驅(qū)動下，機械手1從晶圓20的下方在水平方向上移動，進入晶圓盒。這時，機械手1的各光傳感器14對晶圓20的邊緣進行檢測。

例如，如圖4(a)所示，晶圓20保持不動，其圓心是X0，X0的坐標為(x₀，y₀)。光傳感器14-1～14-3隨著機械手1一起在水平方向上移動，逐漸靠近晶圓20。這時，光傳感器14-1～14-3均未被遮斷，均輸出ON信號。

當光傳感器14-1～14-3進一步移動時，如圖4(b)所示，光傳感器14-1被晶圓20的邊緣遮斷，輸出信號從ON變?yōu)镺FF，即，光傳感器14-1被觸發(fā)。控制裝置19檢測到光傳感器14-1的輸出信號的變化，記錄光傳感器14-1此時的位置X1，X1的坐標為(x₁，y₁)。

當光傳感器14-1～14-3進一步移動時，如圖4(C)所示，光傳感器14-2被晶圓20的邊緣遮斷，輸出信號從ON變?yōu)镺FF。控制裝置19檢測到光傳感器14-2的輸出信號的變化，記錄光傳感器14-2此時的位置X2，X2的坐標為(x₂，y₂)。

因為X1和X2均為晶圓20的邊緣上的點，因此，它們與晶圓20的圓心X0的關系如下(其中，R為晶圓20的半徑)：

(x₁-x₀)²+(y₁-y₀)²＝R²

(x₂-x₀)²+(y₂-y₀)²＝R²

對上述方程進行求解，得到x₀與y₀的關系如下：

x₀＝d+ey₀

其中，d＝(x₁²-x₂²+y₁²-y₂²)/2/(x₁-x₂)，e＝-(y₁-y₂)/(x₁-x₂)

由此，得到關于y0的一元二次標準方程如下：

ay₀²+by₀+C＝0

其中，a＝e²+1，b＝2de-2ex₁-2y₁，C＝x₁²-2dx₁+d²+y₁²-R²

由此，

其中，約束條件為y₀＞(y₁+y₂)/2

最終，通過兩個點X1、X2計算出晶圓20的圓心X0的位置如下：

x₀＝d+ey₀

其中，a＝e²+1

b＝2de-2ex₁-2y₁

C＝x₁²-2dx₁+d²+y₁²-R²

d＝(x₁²-x₂²+y₁²-y₂²)/2/(x₁-x₂)

e＝-(Y₁-Y₂)/(x₁-x₂)

y₀＞(y₁+y₂)/2

將如上所述計算出的晶圓20的圓心X0的位置轉(zhuǎn)換為機械手1的目標位置坐標，使機械手1移動到目標位置對晶圓20進行取送，即可保證晶圓20與機械手1同心。

當被晶圓20的邊緣遮斷的光傳感器14的數(shù)量是3個或更多個時，將每個被遮斷的光傳感器14與其它被遮斷的光傳感器14中的每個組成一組，對于每組根據(jù)上面的公式計算晶圓20的圓心X0的位置，由此得到多個圓心X0的位置。對于所得到的多個圓心X0的位置，計算它們的平均值，作為圓心X0的位置。

如上所述，當對晶圓執(zhí)行取送操作時，位于初始位置的機械手1在被升降機構(gòu)2驅(qū)動從而移動到適當高度之后，被水平機構(gòu)4驅(qū)動從而在水平方向上移動。光傳感器14的安裝位置被設定為當水平機構(gòu)4在水平方向上移動到預先設定的位置時，全部光傳感器14均被遮斷(即，輸出信號從ON變?yōu)镺FF)。這時，控制裝置19基于全部光傳感器14開始計算圓心X0的位置，然后機械手1向著計算出的目標位置移動。如果當機械手1在水平方向上移動到預先設定的位置時仍存在未被遮斷的光傳感器14(即，輸出信號為ON)，則晶圓自動尋心裝置的報警裝置發(fā)出警報，例如發(fā)出警報聲或者使警報燈閃爍，從而提示操作者取送操作失敗，同時機械手1返回其初始位置。

在機械手1移動到目標位置之后對晶圓20進行取送的過程中，理論上，全部光傳感器14均被晶圓20的邊緣遮斷，輸出OFF信號。如果因為某些原因(例如，承載在機械手1上的晶圓20相對于機械手1產(chǎn)生滑移)存在未被晶圓20的邊緣遮斷的光傳感器14，即，存在輸出信號為ON的光傳感器14，則晶圓自動尋心裝置的報警裝置發(fā)出警報，例如發(fā)出警報聲或者使警報燈閃爍，從而提示操作者晶圓20的位置可能發(fā)生偏移。

以上對本實用新型的實施方式進行了說明，但是，本實用新型不限于上述實施方式。本領域技術人員應知曉，在不脫離本實用新型的精神的范圍內(nèi)，可以對本實用新型進行各種改變。