1.本发明涉及半导体制造技术领域，具体涉及一种对晶圆位置进行校准的装置及方法。
背景技术：
2.现有晶圆的矫正方式大多数结构比较复杂或相对成本较高，虽然有的晶圆定位利用视觉识别等较高技术，但其需要配套极强的算力，还需要布置良好的光场。还有的方法利用复杂或额外的机械结构来保证定位精度，但复杂或额外的机械结构可能会引进更多的基准参考误差或累积误差，且复杂的结构或极强算力硬件都会成为在生产中设备不稳定的因素。
技术实现要素：
3.针对现有技术存在上述问题，本发明提供一种对晶圆位置进行校准的装置及方法，其利用极少量传感器和设备本身的机械手进行定位矫正，成本较低。
4.第一方面，本发明提供一种对晶圆位置进行校准的装置，包括设置在pm工艺腔体入口处的第一对对射传感器，所述第一对对射传感器包括位于pm工艺腔体顶部的上对射传感器和位于pm工艺腔体底部的下对射传感器，所述上对射传感器与下对射传感器对称设置，通过vtm机械手传进pm工艺腔体的晶圆从上对射传感器与下对射传感器之间穿过。
5.进一步地，所述pm工艺腔体入口处还设有第二对对射传感器，所述第一对对射传感器、第二对对射传感器分别位于入口处两侧，其中一对用于获取基准数据和实际数据，另一对作为偏差预警。
6.进一步地，所述第一对对射传感器与第二对对射传感器之间的距离为190-210mm。
7.第二方面，本发明还提供一种对晶圆位置进行校准的方法，包括：
8.将基准晶圆准确的放置在vtm机械手上，所述vtm机械手承载着基准晶圆穿过上对射传感器与下对射传感器之间，获得基准数据及vtm机械手两臂标准传动角度；
9.将待矫正晶圆放置在vtm机械手上，所述vtm机械手承载着待矫正晶圆穿过上对射传感器与下对射传感器之间，获得实际数据；
10.通过对比基准数据与实际数据得到横向误差δx
err
和纵向误差δy
err
；
11.所述横向误差δx
err
、纵向误差δy
err
通过运动学逆解方程得出当前vtm机械手两臂传动误差角度，该误差角度与标准传动角度进行对比后，vtm机械手进行补偿。
12.进一步地，所述基准数据获取方式为：
13.已知基准晶圆准确的放置在vtm机械手上的开始时间t
s1
，传感器被基准晶圆遮挡信号的开始时间t
s2
，传感器恢复对射信号的开始时间t
s3
，vtm机械手速度v；
14.得到基准晶圆从放置在vtm机械手上运行至传感器处的时间δt
initial
＝t
s2-t
s1
，传感器在晶圆上扫过的时间δt
vafer
＝t
s3-t
s2
，基准晶圆被扫过的标准弦长
机械手从起点到触发传感器的标准运行距离
15.进一步地，所述实际数据获取方式为：
16.已知待矫正晶圆放置在vtm机械手上的开始时间t
s1
′
，传感器被待矫正晶圆遮挡信号的开始时间t
s2
′
，传感器恢复对射信号的开始时间t
s3
′
，vtm机械手速度v；
17.得到待矫正晶圆从放置在vtm机械手上运行至传感器处的实际时间δt
initial
′
＝t
s2
′-t
s1
′
，传感器在晶圆上扫过的实际时间δt
vafer
′
＝t
s3
′-t
s2
′
，待矫正晶圆被扫过的实际弦长长机械手从起点到触发传感器的实际运行距离机械手从起点到触发传感器的实际运行距离
18.进一步地，所述横向误差δx
err
获取方式为：
19.基准晶圆以o1为圆心，r为半径，其圆周上设有点a；待矫正晶圆以o2为圆心，r为半径，其圆周上设有点a’；
20.在圆心o1与圆心o2的水平连接线上任取一点b；a’b的长度l
err
为待矫正晶圆被扫过的实际弦长的1/2，ab的长度ls为基准晶圆被扫过的标准弦长的1/2，点b至圆心o2的长度记为l；由勾股定理得到：
[0021][0022][0023]
通过上面两个方程求解得到横向误差δx
err
。
[0024]
更进一步地，所述纵向误差δy
err
获取方式为：
[0025]
l
s-l
err
＝l
δx
ꢀꢀꢀ
(3)
[0026][0027]
δt
initial-(t
s2
′-(t
s1
′
t
δx
))＝t
δy
ꢀꢀꢀ
(5)
[0028]
vt
δy
＝δy
err
ꢀꢀꢀ
(6)
[0029]
式中，l
δx
为ls与l
err
的差值，t
δx
为x向误差对y向影响的时间误差，t
δy
为y向时间误差。
[0030]
作为更进一步的，第一对对射传感器或第二对对射传感器未在设定时间内被待矫正晶圆遮挡时，则发出预警信号。
[0031]
作为更进一步的，所述基准数据与实际数据均是通过同一对对射传感器得到的。
[0032]
本发明由于采用以上技术方案，能够取得如下的技术效果：本发明只需利用一对对射传感器(最多二对对射传感器)和设备本身的vtm机械手进行定位矫正，成本较低，引入的外部误差对精度影响极小，计算误差由于耗费算力极低且兼容性好可以布置在plc等现成硬件中，从而进一步降低成本，相比现有矫正结构更为简洁稳定，相比现有矫正方法更容易实现，计算量少。
附图说明
[0033]
图1为一种对晶圆位置进行校准的装置结构示意图；
[0034]
图2为一种对晶圆位置进行校准的方法原理图；
[0035]
图中序号说明：1为上对射传感器；2为晶圆；3为vtm机械手；4为pm工艺腔体；5为加
热器。
具体实施方式
[0036]
为了使本技术领域的人员更好地理解本技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0037]
如图1所示，本实施例提供一种对晶圆位置进行校准的装置，包括设置在pm工艺腔体入口处的第一对对射传感器，所述第一对对射传感器包括位于pm工艺腔体顶部的上对射传感器和位于pm工艺腔体底部的下对射传感器，所述上对射传感器与下对射传感器对称设置，通过vtm机械手传进pm工艺腔体的晶圆从上对射传感器与下对射传感器之间穿过坐落在加热器上。当只有一对对射传感器时，其可以位于pm工艺腔体入口处的中部位置。
[0038]
优选的，所述pm工艺腔体入口处还可以设有第二对对射传感器，所述第一对对射传感器、第二对对射传感器分别位于入口处两侧，其中一对用于获取基准数据和实际数据，另一对作为偏差预警。所述第一对对射传感器与第二对对射传感器之间的距离为190-210mm。
[0039]
如图2所示，本实施例还提供一种对晶圆位置进行校准的方法，包括：
[0040]
步骤1.将基准晶圆准确的放置在vtm机械手上，所述vtm机械手承载着基准晶圆穿过上对射传感器与下对射传感器之间，获得基准数据及vtm机械手两臂标准传动角度；
[0041]
具体的，已知基准晶圆准确的放置在vtm机械手上的开始时间t
s1
，传感器被基准晶圆遮挡信号的开始时间t
s2
，传感器恢复对射信号的开始时间t
s3
，vtm机械手速度v；
[0042]
得到基准晶圆从放置在vtm机械手上运行至传感器处的时间δt
initial
＝t
s2-t
s1
，传感器在晶圆上扫过的时间δt
vafer
＝t
s3-t
s2
，基准晶圆被扫过的标准弦长机械手从起点到触发传感器的标准运行距离
[0043]
步骤2.将待矫正晶圆放置在vtm机械手上，所述vtm机械手承载着待矫正晶圆穿过上对射传感器与下对射传感器之间，获得实际数据；
[0044]
具体的，已知待矫正晶圆放置在vtm机械手上的开始时间t
s1
′
，传感器被待矫正晶圆遮挡信号的开始时间t
s2
′
，传感器恢复对射信号的开始时间t
s3
′
，vtm机械手速度v；
[0045]
得到待矫正晶圆从放置在vtm机械手上运行至传感器处的实际时间δt
initial
′
＝t
s2
′-t
s1
′
，传感器在晶圆上扫过的实际时间δt
vafer
′
＝t
s3
′-t
s2
′
，待矫正晶圆被扫过的实际弦长长机械手从起点到触发传感器的实际运行距离机械手从起点到触发传感器的实际运行距离
[0046]
步骤3.通过对比基准数据与实际数据得到横向误差δx
err
和纵向误差δy
err
；
[0047]
具体的，本技术对横向误差和纵向误差进行分别讨论。
[0048]
先假设y向无误差，所述横向误差δx
err
获取方式为：
[0049]
基准晶圆以o1为圆心，r为半径，其圆周上设有点a；待矫正晶圆以o2为圆心，r为半径，其圆周上设有点a’；
[0050]
在圆心o1与圆心o2的水平连接线上任取一点b；a’b的长度lerr为待矫正晶圆被扫
过的实际弦长的1/2，ab的长度ls为基准晶圆被扫过的标准弦长的1/2，点b至圆心o2的长度记为l；由勾股定理得到：
[0051][0052][0053]
通过上面两个方程求解得到横向误差δx
err
。
[0054]
由于y向的距离误差由时间和机械手进给速度v决定。根据以上解析，可先根据弦长得到由于δx
err
造成的时间误差。所述纵向误差δy
err
获取方式为：
[0055]
l
s-l
err
＝l
δx
ꢀꢀꢀ
(3)
[0056][0057]
δt
initial-(t
s2
′-(t
s1
′
t
δx
))＝t
δy
ꢀꢀꢀ
(5)
[0058]
vt
δy
＝δy
err
ꢀꢀꢀ
(6)
[0059]
式中，l
δx
为ls与l
err
的差值，t
δx
为x向误差对y向影响的时间误差，t
δy
为y向时间误差。
[0060]
步骤4.所述横向误差δx
err
、纵向误差δy
err
通过运动学逆解方程得出当前vtm机械手两臂传动误差角度，该误差角度与标准传动角度进行对比后，vtm机械手进行补偿，矫正后误差允许范围一般在1200um-3000um。
[0061]
本发明设计的第二对对射传感器是保证晶圆不会发生较大偏移，如果发生较大偏移以上计算会失效，故第一对对射传感器或第二对对射传感器未在设定时间内被待矫正晶圆遮挡时，则发出预警信号，从而防止了计算失效。任何一对传感器报警说明晶圆的位置已经无法满足工艺的需求。由横向误差和纵向误差能够得到vtm机械手应该移动的角度，由于已知机械手末端的位置，又由于传送机械手为两臂机械手，可以通过两臂机械手的运动学逆解方程得出误差角度，最后和标准传动角度进行比对便可得出机械手两臂应该转动的方向，有了误差角度和方向机械手便可以进行位置补偿，从而达到矫正晶圆位置的目的。
[0062]
以上实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术实施例技术方案的精神和范围。