CN103472680A - 硅片预对准装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅片预对准装置，包括旋转台、数据采集模组、定心台以及调整模组。旋转台用于承载硅片，且具有旋转中心。数据采集模组用于采集硅片的边缘的数据与缺口的数据，并计算硅片的中心与旋转中心的偏移量与缺口的顶点位置。定心台能够吸附硅片。调整模组连接于数据采集模组与定心台，以带动定心台运动，且调整模块包括X向调整单元、Z向调整单元以及Rz向调整单元。定心台在Z向调整单元的带动下沿Z向运动以吸附硅片后，X向调整单元与Rz向调整单元根据偏移量，调整硅片的位置，以使硅片的中心与旋转中心重合，之后，旋转台根据顶点位置旋转硅片至预定角度，以完成缺口的定向。本发明可实现硅片的自动定心与硅片的缺口的自动定向。

Description

硅片预对准装置

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。

背景技术

光影刻蚀法是将描绘在掩模版上的电路图案，通过投影曝光装置成像在涂有光刻胶等感光材料的制造集成电路的硅片表面上，之后通过刻蚀工艺在制造集成电路的硅片表面上以形成图案。

投影曝光装置是将掩模版上的电路图案，经过投影曝光透镜等光学系统做投影曝光，将电路图案以一定放大或缩小的倍率投影于制造集成电路的硅片表面上。

用投影曝光装置做曝光时，掩模版与曝光对象（例如硅片等）的位置必须对准，通常掩模版上方与曝光对象上方均配置有位置对准用的标记，通过一定的位置对准装置和位置对准方法，建立起掩模版与曝光对象之间精确的相对位置关系。

目前用于投影曝光装置中的硅片预对准装置和预对准方法很多，但由于其硅片预对准装置的复杂性，要想提高预对准精度，并降低预对准时间还存在一定难度。不合适的硅片预对准装置将使曝光装置的对准过程变得复杂，增加对准时间，最终影响设备的产率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅片预对准装置，以改善现有技术的缺失。

为解决上述技术问题，本发明提供的硅片预对准装置用于实现硅片的定心与硅片的缺口的定向，其包括旋转台、数据采集模组、定心台以及调整模组。旋转台用于承载硅片，且旋转台具有旋转中心。数据采集模组用于采集硅片的边缘的数据与缺口的数据，并计算硅片的中心与旋转中心的偏移量与缺口的顶点位置。定心台能够吸附硅片。调整模组连接于数据采集模组与定心台，以带动定心台运动，且调整模块包括X向调整单元、Z向调整单元以及Rz向调整单元。定心台在Z向调整单元的带动下沿Z向运动以吸附硅片后，X向调整单元与Rz向调整单元根据偏移量，调整硅片的位置，以使硅片的中心与旋转中心重合，之后，旋转台根据顶点位置旋转硅片至预定角度，以完成缺口的定向。

在本发明的一实施例中，X向调整单元包括X向电机与X向导轨，X向电机连接数据采集模组与定心台，根据偏移量在X向的分量来驱动定心台沿X向导轨运动。

在本发明的一实施例中，Z向调整单元包括Z向电机与Z向导轨，Z向电机连接定心台，驱动定心台沿Z向导轨运动。

在本发明的一实施例中，Rz向调整单元包括弧形导轨、导向柱与旋转电机，弧形导轨位于定心台上，且其圆心与旋转台的旋转中心重合，导向柱固定不动，并对应弧形导轨，旋转电机连接数据采集模组与定心台，硅片的中心与旋转中心的偏移量来驱动定心台转动，其转动轨迹即沿着弧形导轨。

在本发明的一实施例中，旋转台具有第一真空吸盘，以吸附硅片。

在本发明的一实施例中，定心台具有第二真空吸盘，以吸附硅片。

在本发明的一实施例中，数据采集模组包括照明光源、图像传感器以及数据采集元件，硅片位于照明光源与图像传感器之间，数据采集元件连接于图像传感器。照明光源照亮硅片的边缘并投影至图像传感器，图像传感器采集硅片的边缘的数据与缺口的数据。数据采集元件根据图像传感器的采集数据分别计算偏移量与缺口的顶点位置。

在本发明的一实施例中，照明光源为平行光输出。

在本发明的一实施例中，图像传感器为电荷耦合元件光传感器。

在本发明的一实施例中，图像传感器为位置敏感光传感器。

本发明提供的硅片预对准装置通过包括三个方向调整单元的调整模组来实现硅片的预对准，减少了一个方向的运动装置，降低了产品的成本，同时也提高了预对准的工作效率。

附图说明

图1是本发明一较佳实施例的硅片预对准装置的示意图；

图2是图1所示的硅片预对准装置的侧视图；

图3是图1所示的硅片预对准装置的俯视图；

图4是本发明一较佳实施例的硅片预对准方法的流程图；

图5是图4中采集到的硅片的边缘的数据；

图6图4中采集到的硅片的缺口的数据；

图7是本发明一较佳实施例的硅片中心偏移的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

图1是本发明一较佳实施例的硅片预对准装置的示意图。图2是图1所示的硅片预对准装置的侧视图。图3是图1所示的硅片预对准装置的俯视图。请参考图1、图2以及图3。在本实施例中，硅片预对准装置1可用于微电子器件制造业中光刻机的硅片曝光工序中，实现硅片2的定心与硅片2的缺口的定向。在此，硅片预对准装置1包括旋转台10、数据采集模组11、定心台12以及调整模组13。旋转台10具有旋转中心。硅片2的定心即是将硅片2的中心移动到旋转台10的旋转中心上，使两者重合。缺口的定向即是将硅片2的缺口转动到指定位置上，以确保硅片2能以一定固定的姿态被传输到曝光台上进行曝光。在本实施例中，初始状态下，硅片2可承载于旋转台10上，且其边缘对应于数据采集模组11。

在本实施例中，旋转台10可围绕旋转中心旋转。在此，旋转台10可具有第一真空吸盘100，以通过真空吸附方式来固定承载于其上的硅片2。然而，本发明对旋转台10固定硅片2的方式不作任何限制。在其他实施例中，旋转台10可通过设置对应硅片2形状的容置槽来固定硅片2，或者，也可通过卡合方式来固定硅片2。

在本实施例中，数据采集模组11可包括照明光源110、图像传感器111以及数据采集元件（图未示），数据采集元件连接图像传感器111。照明光源110可位于硅片2边缘的上方。在此，照明光源110的中心轴可位于距离旋转台10的旋转中心约硅片2的半径的距离。然而，本发明对此不作任何限制，只要确保照明光源110可照射到硅片2的边缘即可。

在本实施例中，图像传感器111位于照明光源110的正下方，且硅片2位于照明光源110与图像传感器111之间。在此，图像传感器111的中心轴可与照明光源110重合。然而，本发明对此不作任何限制，只要确保硅片2的边缘在图像传感器111的测量范围内即可。

在本实施例中，照明光源110可为平行光输出，其可通过照明镜头将光线均匀分布到硅片2的边缘并投影至下方的图像传感器111。在此，图像传感器111可为电荷耦合元件光传感器（CCD）。然而，本发明对照明光源110与图像传感器111的类型不作任何限制。在其他实施例中，图像传感器111也可为位置敏感光传感器（PSD）。

在本实施例中，当硅片2在旋转台10的带动下在照明光源110与图像传感器111之间旋转时，图像传感器111的一部分暴露于光源之下，另一部分则处于硅片2的阴影之下。图像传感器111输出的电压的变化即可反映出硅片2的边缘的位置的明暗变化。

在本实施例中，数据采集元件可通过图像传感器111采集到的硅片2的边缘大量的点来拟合出硅片2的形状，并由此计算硅片2的中心201与旋转台10的旋转中心101的偏移量，如图7所示，这个偏移量包括偏离角度θ和X向的分量ΔX与硅片2的缺口的顶点位置。

在本实施例中，定心台12可位于旋转台10的一侧或下方，其可具有第二真空吸盘，以吸附硅片2。然而，本发明对定心台12固定硅片2的方式不作任何限制。在其他实施例中，定心台12也可通过设置对应硅片2形状的容置槽来固定硅片2，或者，也可通过卡合方式来固定硅片2。

在本实施例中，调整模组13连接于数据采集模组11，在此，可连接于数据采集模组11的数据采集元件，并连接定心台12，以根据数据采集元件计算出的硅片2的中心与旋转台10的旋转中心的偏移量来带动定心台12运动，以此调整位于定心台12上的硅片2的位置，使硅片2的中心与旋转台10的中心重合，实现硅片2的定心。

具体而言，调整模组13可包括X向调整单元、Z向调整单元以及Rz向调整单元。Z向调整单元用以带动定心台12沿Z向，即上下运动以供定心台12承载或脱离硅片2。在此，Z向调整单元可包括Z向电机与Z向导轨，Z向电机可连接数据采集元件与定心台12，以驱动定心台12沿Z向导轨运动。然而，本发明对Z向调整单元的结构也不作任何限制。

在本实施例中，Rz向调整单元可用来带动定心台12绕旋转台10的旋转中心旋转，使得硅片2的中心转至X轴处，即补偿硅片2的中心偏离的角度。在此，Rz向调整单元可包括弧形导轨130、导向柱131与旋转电机。弧形导轨130位于定心台12上，且其圆心与旋转台10的旋转中心重合。导向柱131可固定不动，并对应弧形导轨130。旋转电机连接数据采集元件与定心台12，以根据硅片2的中心偏离的角度θ来驱动定心台12转动，其转动轨迹即沿着弧形导轨130。然而，本发明对Rz向调整单元的结构不作任何限制。

在本实施例中，X向调整单元可包括X向电机与X向导轨，X向电机可连接数据采集元件与定心台12，以根据偏移量在X向的分量来驱动定心台12沿X向导轨运动，以补偿硅片2的中心在X向的偏移量ΔX。然而，本发明对X向调整单元的结构不作任何限制。

以下配合图4具体描述硅片预对准方法的工作流程。请参考图1～图4。图4是是本发明一较佳实施例的硅片预对准方法的流程图。

在本实施例中，首先，可将硅片2放置到旋转台10上。打开旋转台10的真空后，旋转台10的第一真空吸盘100即可吸附硅片2。之后，控制旋转台10转动一圈以采集数据。

具体而言，在旋转台10带动硅片2旋转的过程中，图像传感器111会每隔相同角度采集一次硅片2的边缘的数据。在此，本实施例会根据精度要求、图像传感器111的采样速率以及预对准的时间要求设置合理的采样频率和采样点数。采样时，旋转台10保持匀速旋转，使采样的点数尽可能分布均匀。在本实施例中，当硅片2旋转一圈后，图像传感器111采集到的硅片的边缘的数据可参考图5。若硅片2的中心与旋转台10的旋转中心重合，则图像传感器111采集到的数据会形成一直线。因此，根据图5所示的数据，数据采集元件即可计算出硅片2的偏心是否满足要求。即，数据采集元件会根据图像传感器111采集到的硅片2的边缘的数据，计算硅片2的中心与旋转台10的旋转中心的偏移量以及硅片2的中心偏离的角度。

在本实施例中，调整模组13会根据硅片2的偏移量与偏离的角度，控制硅片2旋转至定心台12的运动方向上。具体而言，在此，可关掉旋转台10的真空，同时调整模组13的Z向调整单元驱动定心台12向上运动并打开定心台12的真空，使定心台12的第二真空吸盘吸附硅片2，带动硅片2运动。调整模组13的Rz向调整单元带动定心台12绕旋转台10的旋转中心旋转，使得硅片2的中心转至X轴处，即补偿硅片2的中心偏离的角度，X向调整单元根据偏移量在X向的分量来驱动定心台12沿X向导轨运动，以补偿硅片2的中心在X向的偏移量，带动定心台12的运动量即为计算出的偏离角度和偏移量，以确保硅片2的中心与旋转台10的旋转中心重合。

在本实施例中，当完成硅片2的定心后，可关掉定心台12的真空并通过调整模组13的Z向调整单元驱动定心台12向下运动，同时打开旋转台10的真空，使得硅片2再次承载于旋转台10上。此时，通过再次旋转硅片2即可验证图5所示的曲线幅值是否达到要求。若未达到要求，则继续重复上述步骤，直至该幅值满足误差要求为止。值得注意的是，在本实施例中，由于在整个交接过程中，始终有真空吸附，因此，只要交接时高度合适，交接误差就可控制在很小的范围内，相对于硅片2的中心的偏移量，此交接误差完全可忽略不计。

在本实施例中，硅片2的缺口的数据必须先完成硅片2的定心之后才能进行，否则当硅片2的中心存在偏移时，采集缺口的数据时会超出图像传感器111的测量范围，从而造成采集不到数据的情况。

在本实施例中，当完成硅片2的定心后，旋转台10带动硅片2旋转至起始处。即，将硅片2的缺口旋转至图像传感器111附近，并开始采集数据。本实施例所采集到的硅片的缺口的数据可参见图6所示。对这组数据使用最小二乘法即可计算出缺口的顶点位置。之后，旋转台10再根据此顶点位置旋转硅片2至预定角度，以完成缺口的定向。

综上所述，本发明较佳实施例提供的硅片预对准装置通过包括三个方向调整单元的调整模组来实现硅片的预对准，减少了一个方向的运动装置，降低了产品的成本，同时也提高了预对准的工作效率。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种硅片预对准装置，用于实现硅片的定心与所述硅片的缺口的定向，其特征在于，所述硅片预对准装置包括：

旋转台，用于承载所述硅片，所述旋转台具有旋转中心；

数据采集模组，用于采集所述硅片的边缘的数据与所述缺口的数据，并计算所述硅片的中心与所述旋转中心的偏移量与所述缺口的顶点位置；

定心台，能够吸附所述硅片；以及

调整模组，连接于所述数据采集模组与所述定心台，以带动所述定心台运动，所述调整模块包括X向调整单元、Z向调整单元以及Rz向调整单元，

其中所述定心台在所述Z向调整单元的带动下沿Z向运动以吸附所述硅片后，所述X向调整单元与所述Rz向调整单元根据所述偏移量，调整所述硅片的位置，以使所述硅片的中心与所述旋转中心重合，之后，所述旋转台根据所述顶点位置旋转所述硅片至预定角度，以完成所述缺口的定向。

2.根据权利要求1所述的硅片预对准装置，其特征在于，所述X向调整单元包括X向电机与X向导轨，所述X向电机连接所述数据采集模组与所述定心台，根据所述偏移量在X向的分量来驱动所述定心台沿所述X向导轨运动。

3.根据权利要求1所述的硅片预对准装置，其特征在于，所述Z向调整单元包括Z向电机与Z向导轨，所述Z向电机连接所述定心台，驱动所述定心台沿所述Z向导轨运动。

4.根据权利要求1所述的硅片预对准装置，其特征在于，所述Rz向调整单元包括弧形导轨、导向柱与旋转电机，所述弧形导轨位于所述定心台上，且其圆心与所述旋转台的旋转中心重合，所述导向柱固定不动，并对应所述弧形导轨，所述旋转电机连接所述数据采集模组与所述定心台，所述硅片的中心与所述旋转中心的偏移量来驱动所述定心台转动，其转动轨迹即沿着所述弧形导轨。

5.根据权利要求1所述的硅片预对准装置，其特征在于，所述旋转台具有第一真空吸盘，以吸附所述硅片。

6.根据权利要求1所述的硅片预对准装置，其特征在于，所述定心台具有第二真空吸盘，以吸附所述硅片。

7.根据权利要求1至6任一所述的硅片预对准装置，其特征在于，所述数据采集模组包括照明光源、图像传感器以及数据采集元件，所述硅片位于所述照明光源与所述图像传感器之间，所述数据采集元件连接于所述图像传感器，所述照明光源照亮所述硅片的边缘并投影至所述图像传感器，所述图像传感器采集所述硅片的边缘的数据与所述缺口的数据，所述数据采集元件根据所述图像传感器的采集数据分别计算所述偏移量与所述缺口的顶点位置。

8.根据权利要求7所述的硅片预对准装置，其特征在于，所述照明光源为平行光输出。

9.根据权利要求7所述的硅片预对准装置，其特征在于，所述图像传感器为电荷耦合元件光传感器。

10.根据权利要求7所述的硅片预对准装置，其特征在于，所述图像传感器为位置敏感光传感器。

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