光學遮斷式晶圓定位系統與半導體製程設備之整合

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姓名

李昀諺(Yun-yen Lee) 查詢紙本館藏

畢業系所

光機電工程研究所

論文名稱

光學遮斷式晶圓定位系統與半導體製程設備之整合
(Implementation of a Beam-Breaking Wafer Positioning System and Integration with Semiconductor Manufacturing Equipment)

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摘要(中)

本論文建立一晶圓定位系統以量測在製程腔體中移動晶圓之圓心位置。定位系統中使用三組光遮斷感測器做為感測模組，排列在機械手臂移動之路徑上，撰寫電腦整合程式依據光學感測模組所接收之時序訊號以計算晶圓圓心。所發展之電腦整合程式包含人機操作介面、並具有判斷晶圓移動方向與缺口/帄邊是否通過感測器之功能。
定位實驗部分，在實驗室以四吋晶圓及八吋晶圓進行實驗，驗證所建立晶圓定位系統之可行性。接著將定位系統與產業用成膜設備整合，並以八吋晶圓及十二吋晶圓進行實驗測試。十二吋晶圓整合測試之定位準確度為0.30mm，定位精確度為0.10mm。

摘要(英)

This thesis implements a wafer positioning system for real-time detection of the center position of a moving wafer in a process chamber. Three pairs of optical sensors positioned along an axis transverse to the path of movement of wafer are employed in this wafer positioning system, and a computer program capable of wafer center calculation is developed. The developed computer program computes the wafer center position as well as its moving direction based on the time dependent signals from the optical sensing module. The computer program contains a human machine interface, function of notch/flat judgment and determination of the moving direction.
Experiments of 4" and 8" wafer are successfully performed in the laboratory. Then, the wafer positioning system is integrated with a semiconductor manufacturing equipment. The center positions of the 8" and 12" wafers have been measured to understand the precision of the system. According to the experimental results, the accuracy of 12" wafer center detection is 0.30mm and the measurement standard deviation is 0.10mm.

關鍵字(中)

★ 晶圓定位
★ 光遮斷
★ 人機介面
★ 電腦系統整合程式

關鍵字(英)

★ System Integration Computer Program
★ Human Machine Interface
★ Wafer Positioning
★ Beam-Breaking

論文目次

中文摘要 ................................................ i
Abstract ............................................... ii
致謝 .................................................. iii
目錄 ................................................... iv
圖目錄 ................................................. vi
表目錄 ............................................... viii
第一章、緒論 ............................................ 1
1-1 研究背景 ............................................ 1
1-2 文獻回顧 ............................................ 2
1-2-1 光學遮斷式晶圓定位系統 ............................ 2
1-2-2 影像處理式晶圓定位系統 ............................ 7
1-2-3 光學遮斷式與影像處理式定位系統之優缺點比較 ........ 9
1-3 研究目的與動機 ..................................... 11
1-4 論文架構 ........................................... 12
第二章、晶圓定位系統 ................................... 13
2-1 實驗架構 ........................................... 13
2-2 傳輸模組(Transfer Module) .......................... 15
2-2-1 線性滑軌 ......................................... 15
2-2-2 機械手臂 ......................................... 16
2-3 光學感測模組(Optical Sensing Module) ............... 17
2-4 資料擷取模組(Data Acquisition Module) .............. 18
2-5 電腦系統整合程式(System Integration Computer Program) ............................................... 19
第三章、晶圓定位系統整合程式之功能 ..................... 21
3-1 參考座標系統 ....................................... 22
3-2 晶圓移動方向判斷法則 ............................... 23
3-3 晶圓缺口/平邊判斷法則 .............................. 27
3-4 晶圓圓心演算法 ..................................... 29
3-4-1 晶圓圓心X座標 .................................... 29
3-4-2 晶圓圓心Y座標 .................................... 31
第四章、晶圓定位實驗.................................... 35
4-1 四吋晶圓定位實驗 ................................... 35
4-1-1 實驗架構 ......................................... 35
4-1-2 實驗結果 ......................................... 36
4-2 有偏移之四吋晶圓定位實驗 ........................... 39
4-3 八吋晶圓定位實驗 ................................... 43
4-4 有偏移之八吋晶圓定位實驗 ........................... 47
4-5 討論 ............................................... 51
4-5-1 實驗結果與討論 ................................... 51
4-5-2 系統誤差之原因 ................................... 52
第五章、晶圓定位系統轉移成膜設備腔體整合測試 ........... 55
5-1 實驗架構 ........................................... 55
5-1-1 傳輸模組 ......................................... 56
5-1-2 光學感測模組 ..................................... 58
5-1-3 資料擷取模組 ..................................... 59
5-1-4 電腦系統整合程式 ................................. 59
5-2 八吋晶圓定位實驗結果 ............................... 60
5-3 有偏移之八吋晶圓定位實驗 ........................... 64
5-4 十二吋晶圓定位實驗結果 ............................. 69
5-5 有偏移之十二吋晶圓定位實驗 ......................... 73
5-6 討論 ............................................... 78
5-6-1 結果與討論 ....................................... 78
5-6-2 系統誤差之原因 ................................... 78
第六章、結論與未來展望 ................................. 80
參考文獻 ............................................... 82
附錄一、量測不確定度分析 ............................... 84

參考文獻

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[20] 力通自動化科技有限公司：FFUBA超小型雷射感測器，取自http://www.ffuba.com/front/bin/ptdetail.phtml?Part=lt00128&Category=283153.
[21] Brooks Automation：Wafer Transport Robots MAG7(MAgnaTran7)，取自http://www.brooks.com/documents.cfm?documentID=4756.
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[23] 陳志隆等編著，光學系統設計進階篇，四版，民國91年。
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[25] 美商國家儀器股份有限公司：NI LabVIEW Discussion Forums，取自 http://forums.ni.com/

指導教授

陳怡呈(Yi-cheng Chen)

審核日期

2011-10-31

推文