CN102679921B - 旋转中心测定装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及半导体自动化设备领域，尤其涉及一种旋转中心测定装置及方法，包括主体、电源系统、数据传输系统、控制系统以及至少两个角加速度传感器，所述目标固定于所述主体上且二者同心，所述主体固定于旋转台上，所述电源系统、数据传输系统以及角加速度传感器分别设于所述主体上，所述电源系统为所述角加速度传感器供电，所述角加速度传感器测得的一组角加速度值通过数据传输系统传送至所述控制系统，所述控制系统根据该组角度加速度值、旋转台的角速度以及各角加速度传感器所处的位置计算出所述目标的实际中心相对于所述旋转台的旋转中心的偏差以进行补偿。

Description

旋转中心测定装置及方法

技术领域

本发明涉及半导体自动化设备领域，尤其涉及一种利用角加速度传感器测定旋转中心的装置及方法。

背景技术

在半导体制造技术领域中，经常需要测定目标（一般为硅片）的旋转中心，例如光阻涂布机涂布或显影等过程中，需要确定旋转中心以及放置于设备上的目标的实际中心之间的偏差，用以精确定位目标的位置，对所述的偏差进行补偿，进而精确的完成涂布、显影等工作。

目前，测定或调整旋转中心的方法有两种：

1.CCD（电荷耦合元件，英文全称：Charge-coupled Device）成像对准方式测定调整方法，如图1所示，其结构包括旋转台10、CCD镜头11、中心刻线制具12以及传送手臂13，直接利用CCD镜头11分别抓取所述中心刻线制具12旋转0°和180°的位置，并与所述旋转台10的中心，即旋转中心进行比较，将偏差值传送至调试系统，最终利用传送手臂对目标的位置进行调整，这种方法需要将CCD镜头以及调试系统连接，补正参数，通常适用于装机；

2.EBR宽度偏差方式测定调整方法，如图2所示，间接利用洗边宽度EBR（电子束录像机）上下左右四个位置测定的偏差，图中实线和虚线十字中心分别为实际中心和旋转中心，利用如下公式计算，补正参数，

d_x＝|c-a|

d_y＝|d-b|，

但这种方法需要晶圆涂胶，不能重复利用，且精度较差，通常适用于保养。

因此，如何提供一种既能简化旋转中心测定过程又能够提升制具重复利用效率的旋转中心测定装置及方法是本领域的技术人员亟待解决的一个技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转中心测定装置及方法，以简化旋转中心测定过程，提升制具重复利用效率。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种旋转中心测定装置，包括主体、电源系统、数据传输系统、控制系统以及至少两个角加速度传感器，所述目标固定于所述主体上且二者同心，所述主体固定于所述旋转台上，所述电源系统、数据传输系统以及角加速度传感器分别设于所述主体上，所述电源系统连接所述角加速度传感器，为所述角加速度传感器供电，所述控制系统通过所述数据传输系统与所述角加速度传感器连接，所述角加速度传感器测得的一组角加速度值通过数据传输系统传送至所述控制系统，所述控制系统根据该组角度加速度值、旋转台的角速度以及各角加速度传感器所处的位置计算出所述目标的实际中心相对于所述旋转台的旋转中心的偏差以进行补偿。

较佳地，所述电源系统、数据传输系统以及角加速度传感器分别嵌入式设于所述主体上。

较佳地，所述角加速度传感器分别设于所述主体的两条相互垂直的十字中心线上。

较佳地，所述电源系统包括电源以及电源线，所述电源通过电源线为所述角加速度传感器供电。

较佳地，所述电源为锂电池。

较佳地，所述数据传输系统包括存储器、蓝牙设备以及数据线，所述数据线连接所述存储器和所述角加速度传感器，所述蓝牙设备将所述存储器中的所述角加速度传感器测得的数据传送至所述控制系统。

较佳地，所述主体采用能够被真空吸附的材料。

较佳地，所述主体的边缘设有一凹槽。

本发明还提供了一种旋转中心测定方法，采用如上所述的旋转中心测定装置，其特征在于，所述旋转台以角速度ω₀旋转，所述至少两个角加速度传感器测得一组角加速度值a，根据所述角速度ω₀、一组角加速度值a以及各角加速度传感器所处的位置，计算出所述目标的实际中心相对于所述旋转台的旋转中心的的偏差。

较佳地，根据所述旋转台角速度ω₀以及所述角加速度值a，利用公式：ω₀·r²＝a，计算出各角加速度传感器与所述旋转台的旋转中心之间的距离r；再根据已经求得的各角加速度传感器与所述旋转台的旋转中心之间的距离r以及各角加速度传感器所处的位置利用勾股定理得到所述目标的实际中心相对于所述旋转台的旋转中心的偏差。

本发明提供的旋转中心测定装置及方法，用于测定旋转台的旋转中心与放置于所述旋转台上的目标的实际中心的偏差并进行补偿，包括主体、电源系统、数据传输系统、控制系统以及至少两个角加速度传感器，所述目标固定于所述主体上且二者同心，所述主体固定于所述旋转台上，所述电源系统、数据传输系统以及角加速度传感器分别设于所述主体上，所述电源系统为所述角加速度传感器供电，所述角加速度传感器测得的一组角加速度值通过数据传输系统传送至所述控制系统，所述控制系统计算出所述目标的实际中心相对于所述旋转台的旋转中心的偏差以进行补偿，

附图说明

图1为现有的CCD成像对准方式测定调整方法示意图；

图2为现有的EBR宽度偏差方式测定调整方法示意图；

图3为本发明的实施例1的旋转中心测定装置结构示意图；

图4为本发明的实施例1的计算方法坐标图；

图5为本发明的实施例2的旋转中心测定装置结构示意图；

图6为本发明的实施例2的计算方法坐标图；

图7为本发明的实施例3的旋转中心测定装置结构示意图；

图8为本发明的实施例3的计算方法坐标图。

图中：10-旋转台、11-CCD镜头、12-中心刻线制具、13-传送手臂；

实施例1中：21-主体、22-电源系统、23-数据传输系统、24-角加速度传感器、25-凹槽；

实施例2中：31-主体、32-电源系统、33-数据传输系统、34-角加速度传感器、35-凹槽；

实施例3中：41-主体、42-电源系统、43-数据传输系统、44-角加速度传感器、45-凹槽；

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

实施例1

本发明提供的旋转中心测定装置，用于测定旋转台（图中未示出）的旋转中心与放置于所述旋转台上的目标（例如是晶圆）的实际中心的偏差以进行补偿，如图3所示，包括主体21、电源系统22、数据传输系统23、控制系统（图中为示出）以及3个角加速度传感器24，所述目标固定于所述主体21上且二者同心，所述主体21固定于所述旋转台上，所述电源系统22、数据传输系统23以及3个角加速度传感器24分别设于所述主体21上，所述电源系统22连接所述角加速度传感器24，为所述角加速度传感器24供电，所述控制系统通过所述数据传输系统23与所述角加速度传感器24连接，所述角加速度传感器24测得的一组角加速度值通过数据传输系统23传送至所述控制系统，所述控制系统根据该组角度加速度值、旋转台的角速度以及各角加速度传感器24所处的位置计算出所述目标的实际中心相对于所述旋转台的旋转中心的偏差以进行补偿。通过在所述主体21上设置3个角加速度传感器24，根据测得的角加速度值a₁、a₂、a₃以及预先设定的旋转角速度ω₀能够得到所述3个角加速度传感器24分别相对于旋转台的旋转中心的距离r₁、r₂、r₃，再根据所述3个角加速度传感器24所处的位置的坐标，从而确认所述目标的实际中心相对于所述旋转台的旋转中心的坐标。

较佳地，如图3所示，所述电源系统22、数据传输系统23以及角加速度传感器24分别嵌入式设于所述主体21上。这样，将所述的电源系统22、数据传输系统23以及角加速度传感器24分别嵌入式设于所述主体21上，在安装该装置时只需将所述主体21固定与所述旋转台即可，避免每次应用该装置需重复设定所述电源系统22、数据传输系统23以及角加速度传感器24的位置，方便快捷，节省人力及时间，进一步的，选择嵌入式方式，能够避免对所述电源系统22、数据传输系统23以及角加速度传感器24的碰撞，导致各零部件掉落，装置无法正常运行。

具体地，如图3所示，所述电源系统22包括电源以及电源线，所述电源通过电源线为所述角加速度传感器24供电，可选的，所述电源为锂电池；所述数据传输系统23包括存储器、蓝牙设备以及数据线，所述数据线连接所述存储器和所述蓝牙设备，用于信号传输，所述蓝牙设备将所述存储器中的所述角加速度传感器24测得的数据传送至所述控制系统。采用蓝牙设备使得所述装置不需要任何线材与外界连通，以免所述旋转台带动所述装置旋转时将线材夹住，致使设备故障。

较佳地，如图3所示，所述3个角加速度传感器24分别设于所述主体21的两个相互垂直的十字中心线（图中虚线所示）上，具体地，以主体的中心为原点建立XY平面坐标系，所述3个角加速度传感器24在所述主体上的坐标分别为A(0,0)、B(0,b)、C(c,0)，这里的坐标原点也为目标的实际中心。通过将所述3个角加速度传感器24分别设于所述主体21的两个相互垂直的十字中心线，能够简化计算过程，节约运算时间且更美观。

较佳地，所述主体21采用能够被真空吸附的材料。由于所述主体21需要被真空吸附于旋转台上，所述主体21需要采用能够被真空吸附的材料，如氮化硅、不锈钢等。

较佳地，如图3所示，所述主体21的边缘设有一凹槽25，所述凹槽25相对于所述XY平面坐标系的坐标一定，能够为所述主体21在旋转台上的位置提供参考方向，当需要用机械手臂（图中未示出）对所述主体21的位置进行调整时，所述凹槽25能够为所述主体21在所述机械手臂上的方向提供参考，使得所述主体21在所述机械手臂上的方向是唯一固定的。

本发明还提供了一种旋转中心测定方法，采用如上所述的旋转中心测定装置，如图4所示，所述旋转台以角速度ω₀旋转，所述3个角加速度传感器24测得一组角加速度值a₁、a₂、a₃，根据所述角速度ω₀、一组角加速度a₁、a₂、a₃以及各角加速度传感器24所处的位置的坐标值A(0,0)、B(0,b)、C(c,0)，计算出所述目标的实际中心相对于所述旋转台的旋转中心的偏差。具体地，根据所述旋转台角速度ω₀以及各所述角加速度值a，利用公式：ω₀·r²＝a，计算出各角加速度传感器24与所述旋转台的旋转中心之间的距离r，由此可知：

ω₀·r₁ ²＝a₁，

ω₀·r₂ ²＝a₂，

ω₀·r₃ ²＝a₃。

再根据已经求得的各角加速度传感器24与所述旋转台的旋转中心之间的距离r₁、r₂、r₃以及各角加速度传感器24所处的位置的坐标值A(0,0)、B(0,b)、C(c,0)，利用勾股定理得到所述目标的实际中心相对于所述旋转台的旋转中心的坐标值O(x,y)。具体地，其公式如下：

x²+y²＝r₁ ²，

x²+(y-b)²＝r₂ ²，

(x-c)²+y²＝r₃ ²。

也就是说，以所述角加速度传感器24分别在所述主体21上的坐标值A(0,0)、B(0,b)、C(c,0)三点为圆心，分别以相对应的角加速度传感器24与所述旋转台的旋转中心之间的距离r₁、r₂、r₃为半径画三个圆O₁、O₂、O₃，具体地，O₁以A(0,0)为圆心，r₁为半径；O₂以B(0,b)为圆心，r₂为半径；O₃以C(c,0)为圆心，r₃为半径，所述三个圆O₁、O₂、O₃有一个交点，所述交点即为旋转台的旋转中心。所述旋转台的旋转中心的坐标值O(x,y)与所述目标的实际中心的坐标A(0,0)的差值即为需要补偿的偏差。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于所述角加速度传感器为2个。

本发明提供的旋转中心测定装置，如图5所示，包括主体31、电源系统32、数据传输系统33、控制系统（图中未示出）以及2个角加速度传感器34，所述目标固定于所述主体31上且二者同心，所述主体31固定于所述旋转台上，所述电源系统32、数据传输系统33以及2个角加速度传感器34分别设于所述主体31上，所述电源系统32连接所述角加速度传感器34，为所述角加速度传感器32供电，所述控制系统通过所述数据传输系统33与所述角加速度传感器34连接，所述角加速度传感器34测得的一组角加速度值通过数据传输系统33传送至所述控制系统，所述控制系统根据该组角度加速度值、旋转台的角速度以及各角加速度传感器34所处的位置计算出所述目标的实际中心相对于所述旋转台的旋转中心的偏差以进行补偿。通过在所述主体31上安装2个角加速度传感器34，根据测得的角加速度值a₁、a₂以及预先设定的旋转角速度ω₀能够得到所述2个角加速度传感器34分别相对于旋转台的旋转中心的距离r₁、r₂，再根据所述2个角加速度传感器34所处的位置的坐标，得到所述目标的实际中心相对于所述旋转台的旋转中心的坐标。

具体地，如图6所示，已知旋转角速度ω₀、一组角加速度值a₁、a₂，根据ω₀·r²＝a求得各角加速度传感器34与所述旋转台的旋转中心之间的距离r₁、r₂，再根据勾股定理，公式如下，求得两组所述旋转台的旋转中心的坐标值O(x,y)，

x²+(y-b)²＝r₂ ²，

(x-c)²+y²＝r₃ ²。

由上述公式能够得出旋转中心的坐标值，即以所述角加速度传感器34分别在所述主体31上的坐标值B(0,b)、C(c,0)为圆心，分别以相对应的角加速度传感器24与所述旋转台的旋转中心之间的距离r₁、r₂为半径，画两个圆O₁、O₂，具体地，O₁以B(0,b)为圆心，r₂为半径；O₂以C(c,0)为圆心，r₃为半径，所述两个圆O₁、O₂，有两个交点，通过目测可以判断所述两个交点中其中的一个为旋转台的旋转中心。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于所述角加速度传感器为4个。

本发明提供的旋转中心测定装置，如图7所示，包括主体41、电源系统42、数据传输系统43、控制系统（图中未示出）以及4个角加速度传感器44，所述目标固定于所述主体41上且二者同心，所述主体41固定于所述旋转台上，所述电源系统42、数据传输系统43以及4个角加速度传感器44分别设于所述主体41上，所述电源系统42连接所述角加速度传感器44，为所述角加速度传感器44供电，所述控制系统通过所述数据传输系统43与所述角加速度传感器44连接，所述角加速度传感器44测得的一组角加速度值通过数据传输系统43传送至所述控制系统，所述控制系统根据该组角度加速度值、旋转台的角速度以及各角加速度传感器44所处的位置计算出所述目标的实际中心相对于所述旋转台的旋转中心的偏差以进行补偿。通过在所述主体41上设置4个角加速度传感器44，根据测得的角加速度值a₁、a₂、a₃、a₄以及预先设定的旋转角速度ω₀能够得到所述4个角加速度传感器44分别相对于所述旋转台的旋转中心的距离r₁、r₂、r₃、r₄，再根据所述4个角加速度传感器44所处位置的坐标，得到所述目标的实际中心相对于所述旋转台的旋转中心的坐标。

具体地，如图8所示，已知旋转角速度ω₀、一组角加速度值a₁、a₂、a₃、a₄，根据ω₀·r²＝a求得各角加速度传感器44与所述旋转台的旋转中心之间的距离r₁、r₂、r₃、r₄，再根据勾股定理，公式如下，求得所述旋转台的旋转中心的坐标值O(x,y)，

(x-a)²+y²＝r₁ ²，

x²+(y-b)²＝r₂ ²，

(x-c)²+y²＝r₃ ²，

x²+(d-y)²＝r₄ ²。

由上述公式能够得出旋转中心的坐标值O(x,y)，即以所述角加速度传感器44分别在所述主体41上的坐标值A(a,0)、B(0,b)、C(c,0)、D(0,d)为圆心，分别以相对应的角加速度传感器44与所述旋转台的旋转中心之间的距离r₁、r₂、r₃、r₄为半径，画四个圆O₁、O₂、O₃、O₄，具体地，O₁以A(a,0)为圆心，r₁为半径；O₂以B(0,b)为圆心，r₂为半径；O₃以C(c,0)为圆心，r₃为半径；O₄以D(0,d)为圆心，r₄为半径，所述两个圆O₁、O₂、O₃、O₄有一个交点，所述交点即为旋转台的旋转中心。所述旋转台的旋转中心的坐标值O(x,y)与所述目标的实际中心的坐标A(0,0)的差值即为需要补偿的偏差。

综上所述，本发明提供的旋转中心测定装置及方法，用于测定旋转台的旋转中心与放置于所述旋转台上的目标的实际中心的偏差并进行补偿，包括主体、电源系统、数据传输系统、控制系统以及至少两个角加速度传感器，所述电源系统、数据传输系统以及角加速度传感器分别设于所述主体上，所述电源系统为所述角加速度传感器供电，所述角加速度传感器测得的一组角加速度值通过数据传输系统传送至所述控制系统，所述控制系统计算出所示旋转中心相对于所述实际中心的坐标值并进行补偿，将所述补偿值传输至所述主体，所述主体根据所述补偿值对当前位置进行调整，从而达到旋转中心的测定及调整。

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 (10)

1.一种旋转中心测定装置，其特征在于，包括主体、电源系统、数据传输系统、控制系统以及至少两个角加速度传感器，目标固定于所述主体上且二者同心，所述主体固定于旋转台上，所述电源系统、数据传输系统以及角加速度传感器分别设于所述主体上，所述电源系统连接所述角加速度传感器，为所述角加速度传感器供电，所述控制系统通过所述数据传输系统与所述角加速度传感器连接，所述角加速度传感器测得的一组角加速度值通过数据传输系统传送至所述控制系统，所述控制系统根据该组角度加速度值、旋转台的角速度以及各角加速度传感器所处的位置计算出所述目标的实际中心相对于所述旋转台的旋转中心的偏差以进行补偿。

2.如权利要求1所述的旋转中心测定装置，其特征在于，所述电源系统、数据传输系统以及角加速度传感器分别嵌入式设于所述主体上。

3.如权利要求1所述的旋转中心测定装置，其特征在于，所述角加速度传感器分别设于所述主体的两条相互垂直的十字中心线上。

4.如权利要求1所述的旋转中心测定装置，其特征在于，所述电源系统包括电源以及电源线，所述电源通过电源线为所述角加速度传感器供电。

5.如权利要求4所述的旋转中心测定装置，其特征在于，所述电源为锂电池。

6.如权利要求1所述的旋转中心测定装置，其特征在于，所述数据传输系统包括存储器、蓝牙设备以及数据线，所述数据线连接所述存储器和所述角加速度传感器，所述蓝牙设备将所述存储器中的所述角加速度传感器测得的数据传送至所述控制系统。

7.如权利要求1所述的旋转中心测定装置，其特征在于，所述主体采用能够被真空吸附的材料。

8.如权利要求1所述的旋转中心测定装置，其特征在于，所述主体的边缘设有一凹槽。

9.一种旋转中心测定方法，采用如权利要求1～8中任意一项所述的旋转中心测定装置，其特征在于，所述旋转台以角速度ω₀旋转，所述至少两个角加速度传感器测得一组角加速度值a，根据所述角速度ω₀、一组角加速度值a以及各角加速度传感器所处的位置，计算出所述目标的实际中心相对于所述旋转台的旋转中心的偏差。

10.如权利要求9所述的旋转中心测定方法，其特征在于，根据所述旋转台角速度ω₀以及所述角加速度值a，利用公式：ω₀·r²＝a，计算出各角加速度传感器与所述旋转台的旋转中心之间的距离r；再根据已经求得的各角加速度传感器与所述旋转台的旋转中心之间的距离r以及各角加速度传感器所处的位置利用勾股定理得到所述目标的实际中心相对于所述旋转台的旋转中心的偏差。