CN102157421B - 一种硅片预对准装置及预对准方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅片预对准装置及预对准方法，所述硅片预对准装置包括机械视觉系统、旋转台及机械手，所述旋转台同时具有硅片的定心和硅片缺口的定向的功能，不需再增加其它定向结构。同时，本发明还公开了一种预对准方法，所述预对准方法将硅片的定心、硅片缺口的定向都在旋转台上进行，定心后不需对硅片进行真空交接后再定向，从而提高了预对准的精度。

Description

一种硅片预对准装置及预对准方法

技术领域

本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种硅片预对准装置及预对准方法。

背景技术

微电子技术的发展促进了计算机技术、通信技术和其它电子信息技术的更新换代，在信息产业革命中起着重要的先导和基础作用，光刻机是微电子器件制造业中不可或缺的工具。而硅片预对准系统是光刻机的重要组成子系统，它的功能是以机械方式或光学方式对硅片进行预对准，由于硅片被传输到预对准系统的位置是随机的，存在着X、Y和缺口3个方向的位置误差，预对准的目的就是要调整这些偏差，完成硅片的定心、缺口的定向。定心就是要把硅片的型心移动到旋转台的型心上，使二者重合，缺口的定向就是把硅片的缺口转动到指定位置上，这样就保证硅片能以一个固定的姿态被传输到曝光台上进行曝光。预对准是将硅片运送到曝光台前的一次精确定位，该系统的运动精度直接影响硅片的曝光精度和整个系统的工作效率。

2007年3月28日公开的“一种硅片预对准装置”(公开号CN1937202A)揭示了一种硅片预对准装置及方法，该预对准装置通过水平对心单元完成硅片的定心，通过承片台完成硅片缺口的定向，其预对准工作流程如图1所示。该预对准装置的机构和算法均很简单，但是整个硅片预对准的过程中，存在三次硅片的真空交接，包括硅片传输机械手与预对准设备、水平对心单元与承片台、承片台与上片手的硅片交接。由于硅片本身很薄(厚度约为0.7mm)，真空吸附的时候会产生局部形变，因此导致硅片传输机械手与预对准、水平对心单元与承片台、承片台与上片手交接硅片的时候会产生硅片型心的漂移。与预对准直接发生的三种真空交接中对预对准精度有较大影响的为水平对心单元与承片台的真空交接。因为硅片在承片台上进行的边缘扫并通过扫描数据计算得出型心，而后才通过真空交接将硅片从承片台转移到水平对心单元上进行定心。最后再将对心过的硅片重新转移到承片台上进行缺口的定向。即数据是在两次真空交接前采集的未包含交接误差的数据。这样由此产生的误差最终会被带入到工件台上。

因此，如何提供一种结构简单、精度高的预对准装置已成为业界亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅片预对准装置及预对准方法，以解决由于硅片真空交接导致的预对准精度低的问题。

为解决上述问题，本发明提出一种硅片预对准装置，所述硅片预对准装置包括机械视觉系统、旋转台以及机械手，其中：

机械视觉系统：用于对硅片圆周边缘进行扫描采样，拟合出硅片的型心，以及对硅片的缺口进行粗定位及细采样，拟合出缺口的中心位置；

旋转台：用于承载硅片，且旋转台将硅片的缺口旋转到指定位置，在所述指定位置处，硅片的型心与缺口的中心位置的连线平行于X轴正方向，此时硅片的型心到旋转台的型心的偏移量分别为Δx，Δy；且进一步使旋转台沿Y向移动，以补偿上述偏移量Δy；

机械手：用于抓取硅片沿X向移动，以补偿上述偏移量Δx。

可选的，所述旋转台安装在一个可沿Y向移动的平台上，并且所述旋转台本身可绕Z轴旋转以及沿Z向运动。

可选的，所述机械手安装在一X向直线导轨上，在所述直线导轨上移动。

为解决上述问题，本发明还提出一种硅片预对准方法，包括以下步骤：

机械视觉系统对硅片圆周边缘进行扫描采样，拟合出硅片的型心；

机械视觉系统对硅片缺口进行粗定位及细采样，拟合出缺口的中心位置；

旋转台将缺口旋转到指定位置，在所述指定位置处，硅片型心与缺口中心的连线平行于X轴正方向，此时硅片型心到旋转台型心的偏移量为Δx，Δy；

旋转台沿Y向移动，补偿偏移量Δy；

机械手抓取硅片沿X向移动，补偿偏移量Δx。

与现有技术相比，本发明提供的硅片预对准装置不需要水平定心单元，结构更简单。

本发明所提供的硅片预对准方法，其硅片的定心、缺口的定向都在所述旋转台上进行，定心后不需对硅片进行真空交接后再定向，从而提高了预对准的精度。

附图说明

图1为现有的硅片预对准的工作流程；

图2A为本发明提供的硅片预对准装置中的旋转台的结构图；

图2B为本发明提供的硅片预对准装置中的机械手的结构图；

图3为本发明提供的硅片预对准方法的原理图；

图4为本发明提供的硅片预对准方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的旋转台作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明的核心思想在于，提供一种硅片预对准装置及预对准方法，所述硅片预对准装置包括机械视觉系统、旋转台及机械手，所述旋转台同时具有硅片的定心和硅片缺口的定向的功能，不需再增加其它定向结构。

同时，本发明还提供一种预对准方法，所述预对准方法将硅片的定心、硅片缺口的定向都在旋转台上进行，定心后不需对硅片进行真空交接后再定向，从而提高了预对准的精度。

请参考图2A和图2B，其中，图2A为本发明提供的硅片预对准装置中的旋转台的结构图，图2B为本发明提供的硅片预对准装置中的机械手的结构图，如图2A至图2B所示，本发明所提供的硅片预对准装置包括机械视觉系统300、旋转台200以及机械手400。所述机械视觉系统300用于对硅片圆周边缘进行扫描采样，拟合出硅片的型心，以及对硅片的缺口进行粗定位及细采样，拟合出缺口的中心位置；所述旋转台200用于承载硅片，并将硅片的缺口旋转到指定位置，同时补偿硅片的型心与旋转台的型心的Y向偏移量；所述机械手400用于补偿硅片型心与硅片实际型心的X向偏移量。

所述机械视觉系统300包括光源、CCD及数据采集卡，所述光源用于向硅片圆周边缘投射光，所述CCD采集圆周边缘的信号，所述数据采集卡保存CCD检测到的圆周边缘信号，并对该信号进行软件算法处理，拟合出硅片的型心及缺口的位置；所述旋转台200安装在一个可沿Y向移动的平台上，并且所述旋转台本身可绕Z轴旋转以及沿Z向运动。所述机械手400安装在一X向直线导轨401上，可在所述直线导轨401上移动。

请参考图3和图4，其中，图3为本发明提供的硅片预对准方法的原理图，图4为本发明提供的硅片预对准方法的流程图。如图3至图4所示，本发明所提供的硅片预对准方法包括以下步骤：

机械视觉系统对硅片圆周边缘进行扫描采样，拟合出硅片的型心；

机械视觉系统对硅片缺口进行初定位及细采样，拟合出缺口的中心位置；

旋转台将缺口旋转到指定位置，在所述指定位置处，硅片型心与缺口中心的连线平行于X轴正方向，此时硅片型心到旋转台型心的偏移量为Δx，Δy；

旋转台沿Y向移动，补偿偏移量Δy；

机械手抓取硅片沿X向移动，补偿偏移量Δx。

其中，机械手补偿偏移量Δx的具体方法为：将Δx发送给机械手，设机械手与硅片预对准装置中的旋转台交接位、机械手与曝光台交接位之间的移动距离基量为一常数m，那么机械手应移动到m+Δx或者m-Δx位与硅片预对准装置中的旋转台交接。

在本发明的一个具体实施例中，所述硅片型心到旋转台型心的X向偏移量Δx和Y向偏移量Δy是由机械视觉系统实际计算得出的。

综上所述，本发明提供了一种硅片预对准装置及预对准方法，所述硅片预对准装置包括机械视觉系统、旋转台及机械手，所述旋转台同时具有硅片的定心和硅片缺口的定向的功能，不需再增加其它定向结构。

同时，本发明还提供一种预对准方法，所述预对准方法将硅片的定心、硅片缺口的定向都在旋转台上进行，定心后不需对硅片进行真空交接后再定向，从而提高了预对准的精度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (4)

1.一种硅片预对准装置，用于实现硅片的定心和硅片缺口的定向，包括机械视觉系统、旋转台以及机械手，其特征在于：

机械视觉系统：用于对硅片圆周边缘进行扫描采样，拟合出硅片的型心，以及对硅片的缺口进行粗定位及细采样，拟合出缺口的中心位置；

旋转台：用于承载硅片，且旋转台将硅片的缺口旋转到指定位置，在所述指定位置处，硅片的型心与缺口的中心位置的连线平行于X轴正方向，此时硅片的型心到旋转台的型心的偏移量分别为Δx，Δy；且进一步使旋转台沿Y向移动，以补偿上述偏移量Δy；

机械手：用于抓取硅片沿X向移动，以补偿上述偏移量Δx。

2.如权利要求1所述的硅片预对准装置，其特征在于，所述旋转台安装在一个可沿Y向移动的平台上，并且所述旋转台本身可绕Z轴旋转以及沿Z向运动。

3.如权利要求1所述的硅片预对准装置，其特征在于，所述机械手安装在一X向直线导轨上，在所述直线导轨上移动。

4.一种利用如权利要求1至3中任一项所述的硅片预对准装置的硅片预对准方法，其特征在于，包括以下步骤：

机械视觉系统对硅片圆周边缘进行扫描采样，拟合出硅片的型心；

机械视觉系统对硅片缺口进行粗定位及细采样，拟合出缺口的中心位置；

旋转台将缺口旋转到指定位置，在所述指定位置处，硅片型心与缺口中心的连线平行于X轴正方向，此时硅片型心到旋转台型心的偏移量为Δx，Δy；

旋转台沿Y向移动，补偿偏移量Δy；

机械手抓取硅片沿X向移动，补偿偏移量Δx。

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