一种传送过程晶圆中心偏移检测及纠正的方法及系统

技术领域

本发明属于晶圆制造检测纠偏技术领域，具体的说是一种传送过程晶圆中心偏移检测及纠正的方法及系统。

背景技术

随着晶圆制作工艺不断提高，在制作过程中对晶圆检测对位精度要求也越来越高，在晶圆制造过程中由于圆心位置偏移或对位精度不够造成不能精确定位缺陷位置问题、上下料碰撞、夹持失败等及其他问题，所以在其中转过程中需要进行对位或做更精准的调整，中转装置会根据计算出来的偏移位置差进行调整，使其保持良好的对齐（Alignment）状态或达到更高精度要求。

现有技术一般有以下几种处理方式：（1）通过搭配一套视觉系统，获取边缘区域图像，采集边缘信息，采用最小二乘法拟合圆，但由于边缘信息缺失（如有缺口或不规范）或失真（如倾斜）等原因，导致计算精度不精准；（2）通过周边布局多个测量节点，每个节点固有特定角度并测量圆边缘信息，然后寻找最大最小值，拟合三角函数，从而求得圆心偏移，但由于多测量节点方法数据采集分辨率有限，并没有完整的数学模型，只能求得偏移距离，无法准确求得偏移角度，同时没能把所有测量数据都用上，导致测量精度不高。（3）通过多传感器融合方法，有的采用高、低精度图像采集系统，先采用低精度系统调整到较大精度范围内，再通过较高精度进行计算，采用双整定的方法来提高测量精度。但是流程复杂，在满足需求的图像视野前提下，低精度图像系统是多余的，同时增加了测量时间。

如申请公开号为CN115763317A的专利公开了一种晶圆偏移量检测方法，包括：获取传感器扫描到所述晶圆边缘的扫描点的第一边缘位置，所述传感器扫描到所述扫描点时产生第一扫描信号；获得所述第一扫描信号产生时所述机械手的所在位置与所述第二位置之间的第一距离；通过所述第一边缘位置和所述第一距离获得当所述机械手位于所述第二位置时所述扫描点的第二边缘位置；通过所述第二边缘位置和所述晶圆的半径获得所述晶圆偏移时的偏移圆心位置；通过所述偏移圆心位置与所述基准圆心位置之间的位置关系获得所述晶圆的偏移量，该发明无需在设备内设置对中单元，避免了晶圆运输至对中单元的步骤，进而提升了工艺效率。

如申请公开号为CN114203575A的专利公开了一种晶圆偏移检测装置、方法和刻蚀系统，属于半导体技术领域，解决了现有检测装置无法自动补正晶圆偏移的问题。检测装置包括：主控制系统计算机，用于在刻蚀工艺过程中，从数码相机实时接收晶圆图像；将基准图像与当前图像进行比较并根据比较结果判断晶圆是否错位；以及当晶圆错位时，根据比较结果获得偏差数据，其中，偏差数据包括基准图像中的第一晶圆位置与当前图像中的第二晶圆位置之间的偏差大小和与偏差相对应的偏差方向；以及晶圆调整部件，从主控制系统计算机接收偏差数据，并根据偏差数据自动调整晶圆，以使错位晶圆再次对准。根据偏差数据自动调整晶圆，以使晶圆再次对准而无需停止工艺。

以上专利存在的问题：无法对晶圆的偏移量进行精确的计算，并且未考虑晶圆边缘存在缺口的情况，导致无法精确地进行纠偏。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种传送过程晶圆中心偏移检测及纠正的方法及系统，以晶圆底盘的起始位置的圆心为原点，建立直角坐标系，在传送过程中，使用标定传感器检测晶圆运动位置信息，计算标定传感器的理论位置，根据计算出的标定传感器的理论位置和标定传感器实际位置，判断晶圆中心在传送过程中发生偏移，计算晶圆中心在传送过程中的偏移量，识别晶圆缺口位置，并对晶圆位置进行自动调整，补正偏移，通过精准推导圆心偏移公式，求取圆心偏移，并且考虑到晶圆存在缺口，计算出存在缺陷的晶圆在传送时的偏移，极大地提高了计算偏移量的精度和纠偏的精度。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种传送过程晶圆中心偏移检测及纠正的方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：以晶圆底盘的起始位置的圆心为原点，建立直角坐标系；

步骤S2：在传送过程中，使用标定传感器检测晶圆运动位置信息，计算标定传感器的理论位置；

步骤S3：根据计算出的标定传感器的理论位置和标定传感器实际位置，判断晶圆中心在传送过程中发生偏移；

步骤S4：计算晶圆中心在传送过程中的偏移量，识别晶圆缺口位置，并对晶圆位置进行自动调整，补正偏移。

具体的，所述步骤S2的具体步骤为：

步骤S201：设定标定传感器的实际位置点B的坐标为

步骤S202：将晶圆往第一次传送运动的方向继续进行第二次传送运动，当晶圆底盘离开标定传感器时，记录此时晶圆中心的位置点

步骤S203：设定

步骤S204：直线

步骤S205：取

具体的，所述步骤S202中的晶圆底盘的半径R为变量。

具体的，所述步骤S3中判断晶圆中心在传送过程中发生偏移的方法为：将标定传感器的实际位置点B的坐标

步骤S4计算晶圆偏移量的前提约束条件：1）晶圆片是标准圆形状；2）传感器触发绝对笛卡尔位置精度50微米；3）传感器触发时，晶圆的边缘与传感器点位相切。

具体的，所述步骤S4的具体步骤为：

步骤S401：设定晶圆在传送过程中4个传感器触发点对应的笛卡尔坐标为

步骤S402：对晶圆在传送过程中4个传感器触发点满足的条件进行改造，改造的方程公式为：

，

，

，

，

，

，其中，/>

步骤S403：设定矩阵M和矩阵V，其中矩阵

步骤S404：当晶圆底盘存在缺口，且存在一个缺口在传感器触发点位置时，考虑缺口大小，重新计算晶圆的偏离向量为

具体的，所述步骤S404的具体步骤为：

步骤S4041：设定精度阈值为

对应的点为缺口点，并剔除缺口点；

步骤S4042：设定

，

，

；

步骤S4043：计算出晶圆的偏离向量

具体的，所述步骤S4041中的误差向量为：

一种传送过程晶圆中心偏移检测及纠正的系统，包括：坐标系建立模块，传感器理论位置计算模块，偏移判断模块，偏移补正模块；

所述坐标系建立模块，用于以晶圆底盘的起始位置的圆心为原点，建立直角坐标系；

所述传感器理论位置计算模块，用于在传送过程中，使用标定传感器检测晶圆运动位置信息，计算标定传感器的理论位置；

所述偏移判断模块，用于根据计算出的标定传感器的理论位置和标定传感器实际位置，判断晶圆中心在传送过程中发生偏移；

所述偏移补正模块，用于计算晶圆中心在传送过程中的偏移量，识别晶圆缺口位置，并对晶圆位置进行自动调整，补正偏移。

具体的，所述偏移补正模块包括晶圆缺口识别单元，含缺口的晶圆偏移量计算单元和偏移补正单元；

所述晶圆缺口识别单元，用于识别晶圆的缺口；

所述含缺口的晶圆偏移量计算单元，用于计算含有缺口的晶圆在传送过程中的偏移量；

所述偏移补正单元，用于对晶圆在传送过程中发生的偏移进行补正。

一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种传送过程晶圆中心偏移检测及纠正的方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，当计算机指令运行时执行一种传送过程晶圆中心偏移检测及纠正的方法的步骤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明提出一种传送过程晶圆中心偏移检测及纠正的系统，并进行了架构、运行步骤和流程上的优化改进，系统具备流程简单，投资运行费用低廉，生产工作成本低的优点。

2.本发明提出一种传送过程晶圆中心偏移检测及纠正的方法，以晶圆底盘的起始位置的圆心为原点，建立直角坐标系，在传送过程中，使用标定传感器检测晶圆运动位置信息，计算标定传感器的理论位置，根据计算出的标定传感器的理论位置和标定传感器实际位置，判断晶圆中心在传送过程中发生偏移，计算晶圆中心在传送过程中的偏移量，识别晶圆缺口位置，并对晶圆位置进行自动调整，补正偏移，通过精准推导圆心偏移公式，求取圆心偏移，并且考虑到晶圆存在缺口，计算出存在缺陷的晶圆在传送时的偏移，极大地提高了计算偏移量的精度和纠偏的精度。

附图说明

图1为本发明一种传送过程晶圆中心偏移检测及纠正的方法流程图；

图2为本发明一种传送过程晶圆中心偏移检测及纠正的方法坐标位置图；

图3为本发明一种传送过程晶圆中心偏移检测及纠正的方法纠偏示意图；

图4为本发明一种传送过程晶圆中心偏移检测及纠正的系统架构图；

图5为本发明一种传送过程晶圆中心偏移检测及纠正的方法的电子设备图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“一号”、“二号”、“三号”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

实施例1

请参阅图1-图3，本发明提供的一种实施例：一种传送过程晶圆中心偏移检测及纠正的方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：以晶圆底盘的起始位置的圆心为原点，建立直角坐标系；

步骤S2：在传送过程中，使用标定传感器检测晶圆运动位置信息，计算标定传感器的理论位置；

步骤S3：根据计算出的标定传感器的理论位置和标定传感器实际位置，判断晶圆中心在传送过程中发生偏移；

步骤S4：计算晶圆中心在传送过程中的偏移量，识别晶圆缺口位置，并对晶圆位置进行自动调整，补正偏移。

步骤S2的具体步骤为：

步骤S201：设定标定传感器的实际位置点B的坐标为

步骤S202：将晶圆往第一次传送运动的方向继续进行第二次传送运动，当晶圆底盘离开标定传感器时，记录此时晶圆中心的位置点

步骤S203：设定

步骤S204：直线

步骤S205：取

步骤S202中的晶圆底盘的半径R为变量。

步骤S3中判断晶圆中心在传送过程中发生偏移的方法为：将标定传感器的实际位置点B的坐标

步骤S4的具体步骤为：

步骤S401：设定晶圆在传送过程中4个传感器触发点对应的笛卡尔坐标为

步骤S402：对晶圆在传送过程中4个传感器触发点满足的条件进行改造，改造的方程公式为：

，

，

，

，

，

，其中，/>

步骤S403：设定矩阵M和矩阵V，其中矩阵

步骤S404：当晶圆底盘存在缺口，且存在一个缺口在传感器触发点位置时，考虑缺口大小，重新计算晶圆的偏离向量为

晶圆自动纠偏的方法主要有两种：基于视觉的方法和基于机械的方法，1）基于视觉的方法，基于视觉的方法是通过相机拍摄晶圆表面的图像，然后通过图像处理算法来计算晶圆的偏移量。这种方法的优点是可以实现非接触式的晶圆纠偏，不会对晶圆表面造成损伤。但是，这种方法对光照条件和晶圆表面的反射率要求较高，而且对于一些特殊形状的晶圆，如非圆形晶圆，这种方法的效果可能不太好；2）基于机械的方法，基于机械的方法是通过机械臂或机械手来移动晶圆，从而实现晶圆的纠偏。这种方法的优点是可以适用于各种形状的晶圆，而且对光照条件和晶圆表面的反射率要求不高。但是，这种方法需要接触式的操作，可能会对晶圆表面造成损伤。

晶圆自动纠偏的流程主要包括以下几个步骤：1）晶圆定位，首先需要将晶圆放置在定位台上，并通过机械臂或机械手将晶圆定位到正确的位置。在基于视觉的方法中，需要通过相机拍摄晶圆表面的图像，然后通过图像处理算法来计算晶圆的位置；2）晶圆扫描，在基于视觉的方法中，需要通过相机对晶圆表面进行扫描，获取晶圆表面的图像。在基于机械的方法中，需要通过机械臂或机械手将晶圆移动到扫描位置，并通过传感器获取晶圆表面的信息；3）晶圆纠偏，在获取晶圆表面的信息后，需要通过算法计算晶圆的偏移量，并通过机械臂或机械手将晶圆移动到正确的位置。在基于视觉的方法中，需要通过图像处理算法来计算晶圆的偏移量。在基于机械的方法中，需要通过机械臂或机械手来移动晶圆；4）晶圆检测，在完成晶圆纠偏后，需要对晶圆进行检测，确保晶圆的位置准确。在基于视觉的方法中，需要再次对晶圆表面进行扫描，检测晶圆的位置是否正确。在基于机械的方法中，需要通过传感器检测晶圆的位置是否正确；5）晶圆放置，在完成晶圆检测后，需要将晶圆放置到下一步加工的位置。

步骤S404的具体步骤为：

步骤S4041：设定精度阈值为

对应的点为缺口点，并剔除缺口点；

步骤S4042：设定

，

，

；

步骤S4043：计算出晶圆的偏离向量

设定矩阵

，其中，

步骤S4041中的误差向量为：

实施例2

请参阅图4，本发明提供的另一种实施例：一种传送过程晶圆中心偏移检测及纠正的系统，包括：坐标系建立模块，传感器理论位置计算模块，偏移判断模块，偏移补正模块；

所述坐标系建立模块，用于以晶圆底盘的起始位置的圆心为原点，建立直角坐标系；

所述传感器理论位置计算模块，用于在传送过程中，使用标定传感器检测晶圆运动位置信息，计算标定传感器的理论位置；

所述偏移判断模块，用于根据计算出的标定传感器的理论位置和标定传感器实际位置，判断晶圆中心在传送过程中发生偏移；

所述偏移补正模块，用于计算晶圆中心在传送过程中的偏移量，识别晶圆缺口位置，并对晶圆位置进行自动调整，补正偏移。

偏移补正模块包括晶圆缺口识别单元，含缺口的晶圆偏移量计算单元和偏移补正单元；

所述晶圆缺口识别单元，用于识别晶圆的缺口；

所述含缺口的晶圆偏移量计算单元，用于计算含有缺口的晶圆在传送过程中的偏移量；

所述偏移补正单元，用于对晶圆在传送过程中发生的偏移进行补正。

实施例3

请参阅图5，一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现一种传送过程晶圆中心偏移检测及纠正的方法的步骤。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，当计算机指令运行时执行一种传送过程晶圆中心偏移检测及纠正的方法的步骤。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。