CN109283807B - 晶圆校准装置及应用其的光刻机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及晶圆校准技术领域，更具体地说，它涉及一种晶圆校准装置及应用其的光刻机，其技术方案要点是：一种晶圆校准装置，其包括机架，所述机架上设有承载台、晶圆中心校准装置和晶圆平边校准装置；所述承载台，用于承载晶圆；所述晶圆中心校准装置，用于对承载台上晶圆的中心进行校准；所述晶圆平边校准装置，用于对承载台上晶圆的平边进行校准。根据本发明提供的技术方案，晶圆中心校准装置可以对承载台上晶圆的中心进行校准,晶圆平边校准装置可以对承载台上晶圆的平边进行校准,晶圆中心校准装置和晶圆平边校准装置两者配合,可以实现对晶圆的中心和平边均进行校准,可满足晶圆的准确定位和高效生产。

Description

晶圆校准装置及应用其的光刻机
技术领域
本发明涉及晶圆校准技术领域，特别涉及一种晶圆校准装置及应用其的光刻机。
背景技术
随着半导体、LED行业的飞速发展，晶圆种类也越来越多，对测试要求也越来越高，对于晶圆的定位精度要求也越来越高。故急需设计一种能够对晶圆的中心和平边均进行校准的晶圆校准装置。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种晶圆校准装置，主要目的在于使其能够对晶圆的中心和平边均进行校准。
本发明还提供一种应用上述晶圆校准装置的光刻机。
为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：
一方面，本发明的实施例提供一种晶圆校准装置，包括机架，所述机架上设有承载台、晶圆中心校准装置和晶圆平边校准装置；
所述承载台，用于承载晶圆；
所述晶圆中心校准装置，用于对承载台上晶圆的中心进行校准；
所述晶圆平边校准装置，用于对承载台上晶圆的平边进行校准。
通过采用上述技术方案，晶圆中心校准装置可以对承载台上晶圆的中心进行校准,晶圆平边校准装置可以对承载台上晶圆的平边进行校准,晶圆中心校准装置和晶圆平边校准装置两者配合,可以实现对晶圆的中心和平边均进行校准,可满足晶圆的准确定位和高效生产。
本发明进一步设置为：所述晶圆中心校准装置包括设置在所述机架上的校准件;
所述校准件具有校准孔;
所述承载台可相对所述校准孔伸缩运动，以在运动时将晶圆从外部传送至所述校准孔内，使所述校准孔对所述晶圆的中心进行校准。
通过采用上述技术方案，由于通过校准件上的校准孔即可对晶圆的中心进行校准，其结构相对较简单，实施起来较方便。
本发明进一步设置为：所述校准孔具有孔径沿晶圆的进入方向逐渐减小的锥形段，以通过所述锥形段对晶圆的中心进行校准。
通过采用上述技术方案，当晶圆沿锥形段进入校准孔内时，锥形段可以对晶圆进行导向和限位，以将晶圆的中心校准到预设位置。
本发明进一步设置为：所述校准孔的中心线竖向设置、且其上端开口为晶圆入口。
通过采用上述技术方案，晶圆可以自上而下进入校准孔，且在自身重力的作用下在校准孔内自动校准中心，如此实施起来较方便，可满足晶圆的准确定位和高效生产。
本发明进一步设置为：所述锥形段包括沿晶圆的进入方向依次排布的第一锥形段和第二锥形段；
其中，所述第一锥形段的锥度大于所述第二锥形段的锥度。
通过采用上述技术方案，第一锥形段可以对晶圆粗定位和校准，第二锥形段可以对晶圆精定位和校准。第一锥形段和第二锥形段两者配合，可以实现对晶圆的准确定位和校准。
本发明进一步设置为：所述晶圆中心校准装置还包括用于驱动所述承载台相对所述校准孔伸缩的第一驱动机构。
通过采用上述技术方案，具有节省人力的技术效果。
本发明进一步设置为：所述晶圆平边校准装置包括设置在所述机架上的检测机构以及第二驱动机构；
所述第二驱动机构，用于驱动所述承载台转动；
所述承载台，用于受驱动带动晶圆一起转动；
所述检测机构，用于对承载台上晶圆的平边位置进行检测，且在检测到晶圆的平边位置时向所述第二驱动机构发送旋转停止信号，以将晶圆的平边校准到预设位置。
通过采用上述技术方案，晶圆平边校准装置可以对晶圆的平边进行校准，其结构相对较简单，实施起来较方便。
本发明进一步设置为：所述检测机构包括传感器和处理单元;
所述传感器用于对承载台上晶圆的平边位置进行检测;
所述处理单元用于根据所述传感器的检测结果,当判定已检测到晶圆的平边位置时向所述第一驱动机构发送旋转停止信号。
通过采用上述技术方案，传感器与处理单元的配合即可实现前述检测机构的功能，传感器与处理单元均为市购件，获取和实施起来均较方便。
本发明进一步设置为：所述传感器可相对所述机架活动，以运动至第一位置时对承载台上晶圆的平边位于进行检测；和运动至第二位置时退出检测位置。
通过采用上述技术方案，当需要对晶圆的平边进行校准时可以将传感器移动至检测位置，当对晶圆平边校准完毕后又可以将传感器退出检测位置，以不影响晶圆下一工序的动作。
另一方面，本发明的实施例还提供一种光刻机，其包括上述任一种所述的晶圆校准装置。
本发明提供的光刻机由于设置上述晶圆校准装置的缘故，其可以对晶圆的中心和平边均进行校准,可满足晶圆的准确定位和高效生产。
借由上述技术方案，本发明晶圆校准装置及应用其的光刻机至少具有以下有益效果：
在本发明提供的技术方案中，晶圆中心校准装置可以对承载台上晶圆的中心进行校准,晶圆平边校准装置可以对承载台上晶圆的平边进行校准,晶圆中心校准装置和晶圆平边校准装置两者配合,可以实现对晶圆的中心和平边均进行校准,可满足晶圆的准确定位和高效生产。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明的一实施例提供的一种晶圆校准装置的第一视角的结构示意图；
图2是本发明的一实施例提供的一种校准件的剖面结构示意图；
图3是本发明的一实施例提供的一种晶圆校准装置的第二视角的结构示意图。
附图标记：1、机架；20、晶圆校准装置；21、承载台；22、校准件；23、校准孔；231、锥形段；2311、第一锥形段；2312、第二锥形段；233、第一直线段；234、第二直线段；24、第一驱动机构；241、第一电机；242、丝杆；243、螺母座；244、直线导轨；25、检测机构；26、第二驱动机构；27、第三驱动机构；28、吸附结构；281、吸附槽；282、真空抽吸孔；29、安装板。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明申请的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
如图1所示，本发明的一个实施例提出的一种晶圆校准装置20，其包括机架1。机架1上设有承载台21、晶圆中心校准装置和晶圆平边校准装置。承载台21用于承载晶圆。晶圆中心校准装置用于对承载台21上晶圆的中心进行校准。晶圆平边校准装置用于对承载台21上晶圆的平边进行校准。
在上述提供的技术方案中，晶圆中心校准装置可以对承载台21上晶圆的中心进行校准,晶圆平边校准装置可以对承载台21上晶圆的平边进行校准,晶圆中心校准装置和晶圆平边校准装置两者配合,可以实现对晶圆的中心和平边均进行校准,可满足晶圆的准确定位和高效生产。
为了实现前述晶圆中心校准装置的功能，本发明还提供如下的实施方式：如图1和图2所示，晶圆中心校准装置可以包括校准件22。校准件22设置在机架1上。校准件22具有校准孔23。承载台21可相对校准孔23伸缩运动，以在运动时将晶圆传送至校准孔23内，使校准孔23对晶圆的中心进行校准。
在上述提供的技术方案中，由于通过校准件22上的校准孔23即可对晶圆的中心进行校准，其结构相对较简单，实施起来较方便。
进一步的，如图2所示，前述的校准孔23可以具有锥形段231，以通过锥形段231对晶圆的中心进行校准。其中，锥形段231的孔径沿晶圆的进入方向逐渐减小。在本示例中，当晶圆沿锥形段231进入校准孔23内时，锥形段231可以对晶圆进行导向和限位，以将晶圆的中心校准到预设位置。
进一步的,如图1和图3所示，前述校准孔23的中心线可以竖向设置、且其上端开口为晶圆入口,如此晶圆可以自上而下进入校准孔23，且在自身重力的作用下在校准孔23内自动校准中心，如此实施起来较方便，可满足晶圆的准确定位和高效生产。
进一步的，如图2所示，前述的锥形段231可以包括沿晶圆的进入方向依次排布的第一锥形段2311和第二锥形段2312。其中，第一锥形段2311的锥度大于第二锥形段2312的锥度。在本示例中，第一锥形段2311可以对晶圆粗定位和校准，第二锥形段2312可以对晶圆精定位和校准。第一锥形段2311和第二锥形段2312两者配合，可以实现对晶圆的准确定位和校准。
进一步的，如图2所示，前述的第一锥形段2311和第二锥形段2312两者可以通过第一直线段233连接。在本示例中，通过在第一锥形段2311和第二锥形段2312之间设置的第一直线段233，使晶圆在第一锥形段2311与第二锥形段2312之间能够较好的过渡，运动地更加平稳。
进一步的，如图2所示，前述的校准孔23还可以包括第二直线段234。该第二直线段234与第二锥形段2312的背离第一锥形段2311的一端相连。第二直线段234的外形与晶圆的外形相适配，以对晶圆的径向限位。比如若晶圆为圆形，则第二直线段234的内圆截面也成圆形。晶圆的中心在第二直线段234得到最终校准。具体来说，晶圆的中心线与第二直线段234的中心线重合。在本示例中，第二直线段234可以对晶圆的径向限位，使晶圆只能沿第二直线段234的轴向运动，以将晶圆的中心保持在校准好的位置。
进一步的，如图1和图3所示，前述承载台21的中心线可以与校准孔23的中心线重合，如此当晶圆的中心在校准孔23内被校准，使晶圆的中心线与校准孔23的中心线重合时，晶圆的中心线也与承载台21的中心线重合，如此使承载台21能够对晶圆提供稳定的支撑，晶圆上的受力也更佳均匀。
进一步的，如图1和图3所示，本发明晶圆中心校准装置还可以包括第一驱动机构24。第一驱动机构24用于驱动承载台21相对校准孔23伸缩。在本示例中，通过设置的第一驱动机构24，具有节省人力的技术效果。
在一个具体的应用示例中，如图1所示，前述的第一驱动机构24可以包括第一电机241、丝杆242、螺母座243以及直线导轨244。第一电机241用于驱动丝杆242转动。螺母座243套设在丝杆242上。直线导轨244用于对螺母座243限位和导向，使螺母座243受驱动可以沿丝杆242运动。前述的承载台21与螺母座243连接，以在螺母座243的带动下相对校准孔23伸缩。
在上述示例中，通过丝杠螺母机构带动承载台21相对校准孔23伸缩，其传动精度较高。
为了实现前述晶圆平边校准装置的功能，本发明还提供如下的技术方案：如图1和图3所示，晶圆平边校准装置可以包括检测机构25和第二驱动机构26。检测机构25和第二驱动机构26均设置在机架1上。第二驱动机构26用于驱动承载台21转动。承载台21用于受驱动带动晶圆一起转动。检测机构25用于对承载台21上晶圆的平边位置进行检测，且在检测到晶圆的平边位置时向第二驱动机构26发送旋转停止信号，以将晶圆的平边校准到预设位置。
在上述提供的技术方案中，第二驱动机构26驱动承载台21转动，承载台21在转动的过程中，检测机构25对承载台21上晶圆的平边位置进行检测，当检测机构25检测到晶圆的平边位置时向第二驱动机构26发送旋转停止信号，第二驱动机构26停止旋转，使承载台21上的晶圆停止在预设位置，从而实现对晶圆的平边进行校准的目的。上述的预设位置即为检测机构25能够检测到晶圆平边的位置，换句话说：在该预设位置时，检测机构25能够检测到晶圆的平边。
综上可知，上述的晶圆平边校准装置可以对晶圆的平边进行校准，其结构相对较简单，实施起来较方便。
为了实现前述检测机构25的功能，本发明还提供如下的技术方案，如图1和图3所示，检测机构25可以包括传感器和处理单元。传感器用于对承载台21上晶圆的平边位置进行检测。处理单元用于根据传感器的检测结果,当判定已检测到晶圆的平边位置时向第一驱动机构24发送旋转停止信号。
其中，通过传感器与处理单元的配合即可实现前述检测机构25的功能，传感器与处理单元均为市购件，获取和实施起来均较方便。
前述的传感器可以为对射传感器，比如为对射型光电传感器等。处理单元可以为单片机或处理器等。
下面以传感器为对射型光电传感器、处理单元为处理器对检测机构25的检测过程具体进行说明：
对射型光电传感器具有相对设置的发射端和接收端。发射端发出红光或红外线，接收端接收。有物体经过发射端与接收端之间时发射端发射的光线被切断，便输出信号。
具体在实施时，对射型光电传感器的位置保持不变，第二驱动机构26驱动承载台21转动，以带动晶圆绕其中心旋转。晶圆在转动的过程中，晶圆的平边之外的边缘转动至对射传感器的发射端与接收端之间时，可以阻挡发射端与接收端之间的光线，此时对射传感器输出高电平信号，处理器根据该高电平信号控制第二驱动机构26继续运转，第二驱动机构26驱动承载台21转动。当晶圆的平边转动至对射传感器的检测位置时，由于晶圆的平边处相对其他位置具有缺口，从而无法阻挡对射传感器的发射端与接收端之间的光线，此时对射传感器输出低电平信号，处理器根据该低电平信号判定已检测到晶圆的平边位置，处理器向第二驱动机构26发送旋转停止信号，第二驱动机构26根据该旋转停止信号停止驱动承载台21旋转，进而将晶圆停止在预设位置，从而实现对晶圆的平边的校准。
进一步的，前述的传感器可相对机架1活动，以运动至第一位置时对承载台21上晶圆的平边位置进行检测；和运动至第二位置时退出检测位置。在本示例中，当需要对晶圆的平边进行校准时可以将传感器移动至检测位置，当对晶圆平边校准完毕后又可以将传感器退出检测位置，以不影响晶圆下一工序的动作。
进一步的，如图1所示，前述的晶圆平边校准装置还可以包括第三驱动机构27。第三驱动机构27设置在机架1上。第三驱动机构27用于驱动传感器运动至前述的第一位置和第二位置。相对于手动推动传感器运动，在本示例中，通过采用的第三驱动机构27，具有节省人力的技术效果。
进一步的，前述的第三驱动机构27可以包括驱动缸，以通过驱动缸驱动传感器运动至前述的第一位置和第二位置。其中，驱动缸可以为气缸或油缸等，驱动缸为市购件，可以根据需要在市场上购买，获取较方便。
进一步的，为了实现前述第二驱动机构26的功能，前述的第二驱动机构26可以包括第二电机，以通过第二电机驱动承载台21转动。第二电机还与检测机构25连接，以根据检测机构25发送的旋转停止信号停止输出轴的转动。
这里需要说明的是：上述第二驱动机构26的第二电机可以自带处理器也可以不带处理器。当第二电机自带处理器时，前述检测机构25的处理器和第二电机的处理器可以为同一处理器，以节省部件的使用，降低成本。
进一步的，上述的第二电机可以通过传动机构与承载台21连接，以驱动承载台21转动。该传动机构可以为皮带传动机构或齿轮传动机构等，具体可以根据实际情况进行选取。
进一步的，如图1和图3所示，当前述的第一驱动机构24包括第一电机241、丝杆242、螺母座243以及直线导轨244时，第一电机241用于驱动丝杆242转动。螺母座243套设在丝杆242上。直线导轨244用于对螺母座243限位和导向，使螺母座243受驱动可以沿丝杆242运动。本发明晶圆校准装置20还包括安装板29。安装板29设置在螺母座243上，以随螺母座243一起沿丝杆242运动。承载台21可转动地设置在安装板29上，以通过安装板29与螺母座243连接。第二电机安装在安装板29上，且与承载台21驱动连接，以驱动承载台21转动。
通过上述的设置，承载台21既可以在第二电机的驱动下转动，也可以在第一电机241的驱动下沿丝杆242相对校准孔23伸缩运动。
进一步的，如图3所示，前述的承载台21上可以设有吸附结构28，以通过吸附结构28将晶圆吸附固定在承载台21上。在本示例中，通过吸附的方式对晶圆进行固定，不会对晶圆的表面造成损伤，并且有利于对晶圆自动固定和解锁。
进一步的，如图3所示，前述的吸附结构28可以包括吸附槽281和真空抽吸孔282。吸附槽281设置在承载台21的承载面上。真空抽吸孔282设置在承载台21侧面，以不影响承载台21对晶圆的支撑。真空抽吸孔282与吸附槽281连通，以在抽真空时通过吸附槽281将晶圆吸附固定在承载台21的承载面上。在本示例中，通过吸附槽281与真空抽吸孔282的配合，即可实现对晶圆的吸附固定，其实施起来较方便。
进一步的，如图3所示，前述的吸附槽281可以呈环状、且其中心线与承载台21的中心线重合，以使承载台21上晶圆的受力更加均匀，防止晶圆在随承载台21运动的过程中位于发生偏移。
本发明的实施例还提供一种光刻机，其可以包括上述任一示例中的晶圆校准装置20。
本发明提供的光刻机由于设置上述晶圆校准装置20的缘故，其可以对晶圆的中心和平边均进行校准,可满足晶圆的准确定位和高效生产。
下面介绍一下本发明的工作原理和优选实施例。
这里需要说明的是：前述的校准件22在一些场合中也被称之为弧形漏斗，承载台21被称之为预对准台。当预对准台相对校准件22的校准孔23升降时，前述的第一驱动机构24也可以被称之为升降机构。
在发明提供的技术方案中，通过设计敞口状的校准件22，校准件22具有校准孔23。校准孔23的内壁与晶圆适配。校准件22下方设置第一驱动机构24，第一驱动机构24顶端设置有承载台21。承载台21与校准件22的校准孔23同心安装。第一驱动机构24将晶圆从机械手中顶出，随后逐渐下降，进而带动晶圆在校准孔23内通过重力作用校准中心。
其中，可以更换上述的校准件22以适应不同规格尺寸的晶圆片。
另外，在机架1上可以设置第三驱动机构27，在一个示例中，该第三驱动机构27可以为横向驱动机构。第三驱动机构27可驱动对射传感器运动。当晶圆的中心校准完毕后，通过承载台21上的吸附槽281将晶圆吸附固定。通过升降机构即前述的第一驱动机构24将吸附固定住的晶圆上升至设定位置。第三驱动机构27驱动对射传感器运动至检测位置，使晶圆位于对射传感器的发射端与接收端之间。第二驱动机构26的电机驱动承载台21旋转。对射传感器检测到晶圆的平边位置时，控制第二驱动机构26的电机停止转动，使承载台21上的晶圆停止在当前位置，即找到晶圆的平边，实现对晶圆平边的校准。
本发明的技术方案使晶圆可以快速自动校准中心和平边，可满足晶圆的准确定位和高效生产。
这里需要说明的是：在不冲突的情况下，本领域的技术人员可以根据实际情况将上述各示例中相关的技术特征相互组合，以达到相应的技术效果，具体对于各种组合情况在此不一一赘述。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种晶圆校准装置，其特征在于，包括机架(1)，所述机架(1)上设有承载台(21)、晶圆中心校准装置和晶圆平边校准装置；
所述承载台(21)，用于承载晶圆；
所述晶圆中心校准装置，用于对承载台(21)上晶圆的中心进行校准；
所述晶圆平边校准装置，用于对承载台(21)上晶圆的平边进行校准；
所述晶圆中心校准装置包括设置在所述机架(1)上的校准件(22)；
所述校准件(22)具有校准孔(23)；
所述承载台(21)可相对所述校准孔(23)伸缩运动，以在运动时将晶圆从外部传送至所述校准孔(23)内，使所述校准孔(23)对所述晶圆的中心进行校准；
所述晶圆中心校准装置还包括用于驱动所述承载台(21)相对所述校准孔(23)伸缩的第一驱动机构(24)；
所述晶圆平边校准装置包括设置在所述机架(1)上的检测机构(25)以及第二驱动机构(26)；
所述第二驱动机构(26)，用于驱动所述承载台(21)转动；
所述承载台(21)，用于受驱动带动晶圆一起转动；
所述检测机构(25)，用于对承载台(21)上晶圆的平边位置进行检测，且在检测到晶圆的平边位置时向所述第二驱动机构(26)发送旋转停止信号，以将晶圆的平边校准到预设位置；
所述第一驱动机构(24)包括第一电机(241)、丝杆(242)、螺母座(243)以及直线导轨(244)，所述第一电机(241)用于驱动所述丝杆(242)转动，所述螺母座(243)套设在所述丝杆(242)上，所述直线导轨(244)用于对所述螺母座(243)限位和导向，使所述螺母座(243)受驱动沿所述丝杆(242)运动，所述承载台(21)与所述螺母座(243)连接，以在所述螺母座(243)的带动下相对所述校准孔(23)伸缩；
所述晶圆校准装置还包括安装板(29)，所述安装板(29)设置在所述螺母座(243)上，以随所述螺母座(243)一起沿所述丝杆(242)运动，所述承载台(21)转动地设置在所述安装板(29)上，以通过所述安装板(29)与所述螺母座(243)连接，所述第二驱动机构(26)的第二电机安装在所述安装板(29)上，且与所述承载台(21)驱动连接，以驱动所述承载台(21)转动。
2.根据权利要求1所述的晶圆校准装置，其特征在于，
所述校准孔(23)具有孔径沿晶圆的进入方向逐渐减小的锥形段(231)，以通过所述锥形段(231)对晶圆的中心进行校准。
3.根据权利要求2所述的晶圆校准装置，其特征在于，
所述校准孔(23)的中心线竖向设置、且其上端开口为晶圆入口。
4.根据权利要求2至3中任一项所述的晶圆校准装置，其特征在于，
所述锥形段(231)包括沿晶圆的进入方向依次排布的第一锥形段(2311)和第二锥形段(2312)；
其中，所述第一锥形段(2311)的锥度大于所述第二锥形段(2312)的锥度。
5.根据权利要求1所述的晶圆校准装置，其特征在于，
所述检测机构(25)包括传感器和处理单元；
所述传感器用于对承载台(21)上晶圆的平边位置进行检测；
所述处理单元用于根据所述传感器的检测结果,当判定已检测到晶圆的平边位置时向所述第二驱动机构(26)发送旋转停止信号。
6.根据权利要求5所述的晶圆校准装置，其特征在于，
所述传感器可相对所述机架(1)活动，以运动至第一位置时对承载台(21)上晶圆的平边位于进行检测；和运动至第二位置时退出检测位置；
所述晶圆平边校准装置还包括第三驱动机构(27)，设置在所述机架(1)上，所述第三驱动机构(27)为横向驱动机构，用于驱动所述传感器运动至所述第一位置和所述第二位置。
7.一种光刻机，其特征在于，包括权利要求1至6中任一项所述的晶圆校准装置。
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