CN104465472A - 对准装置及对准方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种对准装置，包括夹具、承载台、固定安装在夹具上的传感器、固定安装在承载台上的被感测体、及驱动夹具旋转和移动的驱动装置。本发明还揭示了一种夹具与承载台对准方法，包括：移动夹具，以使夹具上的传感器能够检测到承载台上的被感测体，如果传感器检测到被感测体，则夹具与承载台对准。本发明通过使传感器检测到被感测体，实现了夹具与承载台的预对准，当工件被放置于承载台后，由于夹具已与承载台对准，从而夹具与承载台上的工件对准，夹具取工件时，能够保证夹具与工件之间的相对位置没有偏移。

Description

对准装置及对准方法

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种夹具与承载台对准装置及夹具与承载台对准方法。

背景技术

在集成电路制造过程中，用于夹持晶圆的夹具以及承载晶圆的承载台是常见的晶圆传送装置。例如，在电镀或电化学抛光工艺中，机械手将晶圆放置在承载台上，然后，夹具，通常为真空夹具，从承载台上取走晶圆，夹具携带晶圆至电镀或电化学抛光腔室，以对晶圆进行电镀或电化学抛光处理。

夹具从承载台上取走晶圆时，如果夹具预先没有与承载台对准，那么晶圆与夹具的相对位置就会出现偏差，从而影响后续工艺处理精度。以电化学抛光工艺为例，由于电化学抛光可以精确控制晶圆上每一区域的抛光精度，晶圆上每一区域具有特定的抛光参数及运动轨迹，一旦晶圆相对夹具位置有偏差，原与晶圆某一区域相对应的抛光参数就会对应到晶圆的另一区域，从而导致电化学抛光精度难以控制。

因此，在晶圆被放置于承载台之前，需先将夹具与承载台对准，从而保证后续夹具从承载台上取走晶圆时，晶圆与夹具相对位置正确。如何将夹具与承载台对准是本发明所要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种装置及方法，以实现夹具与承载台对准。

为实现上述目的，本发明提出的对准装置，包括：夹具、承载台、固定安装在夹具上的传感器、固定安装在承载台上的被感测体、及驱动夹具旋转和移动的驱动装置。

在一个实施例中，传感器固定安装在夹具的中心，被感测体固定安装在承载台的中心。

在一个实施例中，被感测体为圆环形，且被感测体的圆心与承载台的圆心一致，传感器固定安装在夹具上，传感器距离夹具圆心的距离与被感测体的半径相同。

为实现上述目的，本发明提出的又一对准装置，包括：夹具、承载台、固定安装在夹具上的被感测体、固定安装在承载台上的传感器、及驱动夹具旋转和移动的驱动装置。

在一个实施例中，被感测体固定安装在夹具的中心，传感器固定安装在承载台的中心。

为实现上述目的，本发明还提出夹具与承载台对准方法，包括：移动夹具，以使夹具上的传感器能够检测到承载台上的被感测体，如果传感器检测到被感测体，则夹具与承载台对准。

在一个实施例中，夹具与承载台对准方法还进一步包括如下步骤：

步骤一：将夹具移至承载台的上方，使夹具与承载台大致对准，以承载台所在的面为平面，建立直角坐标系，直角坐标系的横轴定义为X轴，直角坐标系的纵轴定义为Y轴；

步骤二：沿平行于Y轴的方向纵向移动夹具，如果传感器检测到被感测体，则夹具与承载台对准，如果传感器未检测到被感测体，则进行下一步骤；

步骤三：沿平行于X轴的方向横向移动夹具，先使夹具沿X轴的正方向移动，夹具沿X轴的正方向每次移动单位距离后，重复步骤二，如果传感器仍未检测到被感测体，则使夹具沿X轴的负方向移动，夹具沿X轴的负方向每次移动单位距离后，重复步骤二，直至传感器检测到被感测体。

在一个实施例中，单位距离为传感器的直径。

在一个实施例中，夹具沿X轴的正方向或负方向移动的总的距离为承载台的直径长度。

在一个实施例中，夹具与承载台对准方法还进一步包括如下步骤：

步骤一：将夹具移至承载台的上方，使夹具与承载台大致对准，以夹具的圆心为原点，建立极坐标系，夹具圆心C1的坐标为C1（0,0）；

步骤二：设定夹具的旋转速度为V，记录夹具旋转一周所需的时间为T；

步骤三：以设定的旋转速度V旋转夹具，传感器的运动轨迹为一个圆，该圆的圆心与夹具的圆心一致，该圆与被感测体有两个交点P1和P2，根据夹具旋转一周的时间T，得出P1的坐标P1（R，θ1）及P2的坐标P2（R，θ2）；

步骤四：分别以P1点和P2点为圆心，传感器与夹具圆心的距离为半径作圆，两个圆相交产生两个交点，其中一个交点为夹具的圆心C1，另一个交点为被感测体的圆心，也就是承载台的圆心C2，计算出承载台圆心C2的坐标C2（r,θc2）;

步骤五：根据计算出的承载台圆心C2的坐标C2（r,θc2），移动夹具，以使夹具的圆心与承载台的圆心重合，即夹具与承载台对准，其中，r为夹具移动的距离，θc2为夹具移动的角度。

在一个实施例中，夹具与承载台对准方法还进一步包括如下步骤：再次旋转夹具一周，校验夹具与承载台是否对准，如果在夹具旋转的一周内，传感器一直能够检测到被感测体，则夹具与承载台对准，反之，重复权利要求7所述的步骤一至步骤五。

在一个实施例中，被感测体为圆环形，且被感测体的圆心与承载台的圆心一致，传感器距离夹具圆心的距离与被感测体的半径相同。

在一个实施例中，承载台圆心C2的坐标C2（r,θc2）的计算公式为：

r=2Rcos[π-(θ2-θ1)/2]

θc2=(θ2+θ1)/2-π

综上所述，本发明通过使传感器检测到被感测体，实现了夹具与承载台的预对准，当工件被放置于承载台后，由于夹具已与承载台对准，从而夹具与承载台上的工件对准，夹具取工件时，能够保证夹具与工件之间的相对位置没有偏移。

附图说明

图1揭示了根据本发明第一实施例的对准装置的结构示意图。

图2揭示了根据本发明第二实施例的对准装置的结构示意图。

图3揭示了根据本发明第三实施例的对准装置的结构示意图。

图4揭示了根据本发明第三实施例的对准装置的承载台的俯视图。

图5示意了夹具与承载台未对准示意图。

图6示意了计算承载台圆心偏离夹具圆心坐标示意图。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合图式予以详细说明。

参阅图1，揭示了根据本发明第一实施例的对准装置的结构示意图。该对准装置包括夹具110、承载台120、传感器130及被感测体140。传感器130固定安装在夹具110的中心。被感测体140固定安装在承载台120的中心。夹具110在驱动装置的驱动下，可以旋转及移动。该驱动装置与主机连接，可以在主机中设定夹具110的运动轨迹，并通过驱动装置驱动夹具110按照设定的运动轨迹运动。在本实施例中，夹具110运动至承载台120的上方后，如果传感器130能够检测到被感测体140，则夹具110的中心与承载台120的中心已对准，即夹具110与承载台120已对准。如果传感器130检测不到被感测体140，则夹具110的中心与承载台120的中心未对准，即夹具110未与承载台120对准。

在一个实施例中，将夹具110与承载台120对准的方法可以包括如下步骤：

步骤101，将夹具110移至承载台120的上方，使夹具110与承载台120大致对准，以承载台120所在的面为平面，建立直角坐标系，直角坐标系的横轴定义为X轴，直角坐标系的纵轴定义为Y轴；

步骤102，沿平行于Y轴的方向纵向移动夹具110，在移动的过程中，如果传感器130检测到被感测体140，则夹具110的中心与承载台120的中心对准，即夹具110与承载台120对准；如果传感器130未检测到被感测体140，则进行步骤103；

步骤103，沿平行于X轴的方向横向移动夹具110，先使夹具110沿X轴的正方向移动，夹具110沿X轴的正方向每次移动单位距离，该单位距离优选为传感器130的直径，夹具110沿X轴的正方向每次移动单位距离后，重复步骤102，如果传感器130检测到被感测体140，则夹具110的中心与承载台120的中心对准，即夹具110与承载台120对准；如果传感器130仍未检测到被感测体140，则使夹具110沿X轴的负方向移动，夹具110沿X轴的负方向每次移动单位距离后，重复步骤102，直至传感器130检测到被感测体140。夹具110沿X轴的正方向或负方向移动的总的距离为承载台120的直径长度。

在另一实施例中，也可以将传感器230固定安装在承载台220的中心，而将被感测体240固定安装在夹具210的中心，如图2所示。

参阅图3和图4，分别揭示了根据本发明第三实施例的对准装置的结构示意图和对准装置的承载台的俯视图。该对准装置包括夹具310、承载台320、传感器330及被感测体340。被感测体340固定安装在承载台320上，被感测体340为圆环形，且被感测体340的圆心与承载台320的圆心一致，被感测体340的半径为R。传感器330固定安装在夹具310上，传感器330距离夹具310圆心的距离与被感测体340的半径相同，即为R。夹具310在驱动装置的驱动下，可以旋转及移动。该驱动装置与主机连接，可以在主机中设定夹具310的运动轨迹，并通过驱动装置驱动夹具310按照设定的运动轨迹运动。在本实施例中，夹具310运动至承载台320的上方后，夹具310旋转一周，如果在夹具310旋转的一周内，传感器330一直能够检测到被感测体340，则夹具310的中心与承载台320的中心已对准，即夹具310与承载台320已对准。如果在夹具310旋转的一周内，传感器330出现检测不到被感测体340的情况，则夹具310的中心与承载台320的中心未对准，即夹具310未与承载台320对准，如图5所示。

在一个实施例中，将夹具310与承载台320对准的方法可以包括如下步骤：

步骤201，将夹具310移至承载台320的上方，使夹具310与承载台320大致对准，以夹具310的圆心为原点，建立极坐标系，如图6所示，夹具圆心C1的坐标为C1（0,0）；

步骤202，设定夹具310的旋转速度为V，记录夹具310旋转一周所需的时间为T；

步骤203，以设定的旋转速度V旋转夹具310，传感器330的运动轨迹为一个圆，这个圆的圆心与夹具310的圆心一致，这个圆与被感测体340有两个交点P1和P2，交点P1和P2分别表示传感器330在t1时刻第一次检测到被感测体340及传感器330在t2时刻第二次检测到被感测体340，根据夹具310旋转一周的时间T，可以得出P1的坐标P1（R，θ1）及P2的坐标P2（R，θ2），如图6所示；

步骤204，分别以P1点和P2点为圆心，R为半径作圆，两个圆相交产生两个交点，其中一个交点为夹具310的圆心，另一个交点为被感测体340的圆心，也就是承载台320的圆心，已知被感测体340圆上的两点P1和P2坐标以及圆的半径R，计算出承载台圆心C2的坐标C2（r,θc2）;

步骤205，根据计算出的承载台圆心C2的坐标C2（r,θc2），移动夹具310，使夹具310的圆心与承载台320的圆心重合，即夹具310与承载台320对准，其中，r为夹具310移动的距离，θc2为夹具310移动的角度。承载台320圆心C2的坐标C2（r,θc2）的计算公式可以表示为：

r=2Rcos[π-(θ2-θ1)/2]

θc2=(θ2+θ1)/2-π

为了确保夹具310与承载台320已对准，将夹具310与承载台320对准的方法还进一步包括如下步骤：

步骤206，再次旋转夹具310一周，校验夹具310与承载台320是否对准，如果在夹具310旋转的一周内，传感器330一直能够检测到被感测体340，则夹具310与承载台320已对准；如果在夹具310旋转的一周内，传感器330出现检测不到被感测体340的情况，则夹具310未与承载台320对准，重复步骤201至步骤205。

本发明中的传感器130、230、330可以为光电传感器或电磁传感器。

本发明通过使传感器检测到被感测体，实现了夹具与承载台的预对准，当工件被放置于承载台后，由于夹具已与承载台对准，从而夹具与承载台上的工件对准，夹具取工件时，能够保证夹具与工件之间的相对位置没有偏移。

综上所述，本发明通过上述实施方式及相关图式说明，己具体、详实的揭露了相关技术，使本领域的技术人员可以据以实施。而以上所述实施例只是用来说明本发明，而不是用来限制本发明的，本发明的权利范围，应由本发明的权利要求来界定。至于本文中所述元件数目的改变或等效元件的代替等仍都应属于本发明的权利范围。

Claims (13)

1.一种对准装置，包括夹具和承载台，其特征在于，还包括：固定安装在夹具上的传感器、固定安装在承载台上的被感测体、及驱动夹具旋转和移动的驱动装置。 

2.根据权利要求1所述的对准装置，其特征在于，所述传感器固定安装在夹具的中心，所述被感测体固定安装在承载台的中心。 

3.根据权利要求1所述的对准装置，其特征在于，所述被感测体为圆环形，且被感测体的圆心与承载台的圆心一致，传感器固定安装在夹具上，传感器距离夹具圆心的距离与被感测体的半径相同。 

4.一种对准装置，包括夹具和承载台，其特征在于，还包括：固定安装在夹具上的被感测体、固定安装在承载台上的传感器、及驱动夹具旋转和移动的驱动装置。 

5.根据权利要求4所述的对准装置，其特征在于，所述被感测体固定安装在夹具的中心，所述传感器固定安装在承载台的中心。 

6.一种夹具与承载台对准方法，其特征在于，包括：移动夹具，以使夹具上的传感器能够检测到承载台上的被感测体，如果传感器检测到被感测体，则夹具与承载台对准。 

7.根据权利要求6所述的夹具与承载台对准方法，其特征在于，还进一步包括如下步骤： 

步骤一：将夹具移至承载台的上方，使夹具与承载台大致对准，以承载台所在的面为平面，建立直角坐标系，直角坐标系的横轴定义为X轴，直角坐标系的纵轴定义为Y轴； 

步骤二：沿平行于Y轴的方向纵向移动夹具，如果传感器检测到被感测体，则夹具与承载台对准，如果传感器未检测到被感测体，则进行下一步骤； 

步骤三：沿平行于X轴的方向横向移动夹具，先使夹具沿X轴的正方向移动，夹具沿X轴的正方向每次移动单位距离后，重复步骤二，如果传感器仍未检测到被感测体，则使夹具沿X轴的负方向移动，夹具沿X轴的负方向每次移动单位距离后，重复步骤二，直至传感器检测到被感测体。 

8.根据权利要求7所述的夹具与承载台对准方法，其特征在于，所述单位距离为传感器的直径。 

9.根据权利要求7所述的夹具与承载台对准方法，其特征在于，所述夹具沿X轴的正方向或负方向移动的总的距离为承载台的直径长度。 

10.根据权利要求6所述的夹具与承载台对准方法，其特征在于，还进一步包括如下步骤： 

步骤一：将夹具移至承载台的上方，使夹具与承载台大致对准，以夹具的圆心为原点，建立极坐标系，夹具圆心C1的坐标为C1（0,0）； 

步骤二：设定夹具的旋转速度为V，记录夹具旋转一周所需的时间为T； 

步骤三：以设定的旋转速度V旋转夹具，传感器的运动轨迹为一个圆，该圆的圆心与夹具的圆心一致，该圆与被感测体有两个交点P1和P2，根据夹具旋转一周的时间T，得出P1的坐标P1（R，θ1）及P2的坐标P2（R，θ2）； 

步骤四：分别以P1点和P2点为圆心，传感器与夹具圆心的距离为半径作圆，两个圆相交产生两个交点，其中一个交点为夹具的圆心C1，另一个交点为被感测体的圆心，也就是承载台的圆心C2，计算出承载台圆心C2的坐标C2（r,θc2）; 

步骤五：根据计算出的承载台圆心C2的坐标C2（r,θc2），移动夹 具，以使夹具的圆心与承载台的圆心重合，即夹具与承载台对准，其中，r为夹具移动的距离，θc2为夹具移动的角度。 

11.根据权利要求10所述的夹具与承载台对准方法，其特征在于，还进一步包括如下步骤：再次旋转夹具一周，校验夹具与承载台是否对准，如果在夹具旋转的一周内，传感器一直能够检测到被感测体，则夹具与承载台对准，反之，重复权利要求7所述的步骤一至步骤五。 

12.根据权利要求10所述的夹具与承载台对准方法，其特征在于，所述被感测体为圆环形，且被感测体的圆心与承载台的圆心一致，传感器距离夹具圆心的距离与被感测体的半径相同。 

13.根据权利要求10所述的夹具与承载台对准方法，其特征在于，所述承载台圆心C2的坐标C2（r,θc2）的计算公式为： 

r=2Rcos[π-(θ2-θ1)/2] 

θc2=(θ2+θ1)/2-π 。