CN111106053B - 一种硅片预对准装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种硅片预对准装置和方法，该硅片预对准装置包括定向模块、边缘信息采集模块和处理模块，通过定向模块承载和固定预对准硅片，采用边缘信息采集模块采集预对准硅片的边缘信息，以使预处理模块能够根据该边缘信息计算预对准硅片的位置与预设对准位置的偏移量，相对于现有的硅片预对准装置，具有简单的结构、较低的成本和较高的精度，且预对准方式简单易实现，从而提高的生产效率，降低了生产成本。

Description

一种硅片预对准装置和方法

技术领域

本发明涉及光刻技术领域，尤其涉及一种硅片预对准装置和方法。

背景技术

光刻是硅片制作成器件过程的关键工艺，通过将硅片表面薄膜特定部分去除，以形成相应的晶体三极管、二极管、电容、电阻和金属层等各种物理部件。通常光刻工艺要经历硅片表面清洗烘干、涂底、旋涂光刻胶、软烘、对准、曝光、后烘、显影、硬烘、刻蚀、检测等工序。其中，由于光刻工艺的精度要求较高，因此对准工序是对硅片准确定位的关键步骤。

对准工序可分为预对准、通过对准标志对准和层间对准等。其中，预对准是通过硅片上的标记或缺口进行自动对准的方式，是硅片曝光前的一次精确定位，预对准的定位精度将直接影响器件的良率及生产效率。通常硅片的预对准是对硅片的定心和定向，实现硅片位置预定位。在硅片光刻工艺的传输过程中，各工序设备之间存在一定的位置差异，致使硅片存在一定的偏心量，影响硅片曝光定位。为了提高硅片预对准精度，通常采用预对准设备对硅片进行定心后再进行定向，其中定向分为粗定向和精定向两步。其中，预对准装置中定心需要使用升降交接运动轴和硅片偏心量补偿运动轴。

但是，硅片预对准定心所使用的升降轴和偏心量补偿运动轴具有较高的成本，从而器件的制备成本，且现有的预对准装置定位精度和工作效率低，影响硅片光刻工艺的良率及生产效率。

发明内容

本发明实施例提供一种硅片预对准装置和方法，以解决现有技术中预对准装置成本高，对准精度和工作效率低，影响硅片光刻工艺的良率及生产效率的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种硅片预对准装置，包括：定向模块、边缘信息采集模块和处理模块；

所述定向模块用于承载和固定预对准硅片；

所述边缘信息采集模块用于采集所述预对准硅片的边缘信息，并发送至所述处理模块；

所述处理模块用于根据所述边缘信息，计算所述预对准硅片与预设对准位置的偏移量。

第二方面，本发明实施例提供了一种硅片预对准方法，应用于上述的硅片预对准装置，所述方法包括：

所述定向模块承载和固定所述预对准硅片；

所述边缘信息采集模块采集所述预对准硅片的边缘信息，并发送至处理模块；

所述处理模块根据所述边缘信息，计算所述预对准硅片与预设对准位置的偏移量。

本发明实施例提供了一种硅片预对准装置和方法，该硅片预对准装置包括定向模块、边缘信息采集模块和处理模块，通过定向模块承载和固定预对准硅片，采用边缘信息采集模块采集预对准硅片的边缘信息，以使预处理模块能够根据该边缘信息计算预对准硅片的位置与预设对准位置的偏移量，相对于现有的硅片预对准装置，具有简单的结构、较低的成本和较高的精度，且预对准方式简单易实现，从而提高的生产效率，降低了生产成本。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种硅片预对准装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种预对准硅片的相对位置的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种预对准硅片的相对位置的坐标结构示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种预对准硅片的相对位置的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的一种边缘信息采集模块的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的另一种硅片预对准装置的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的又一种硅片预对准装置的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的还一种硅片预对准装置的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的一种硅片预对准装置的俯视结构示意图

图10是本发明实施例提供的一种硅片预对准方法的流程图；

图11是本发明实施例提供的一种边缘信息采集模块生成边缘信息的具体方法的流程图；

图12是本发明实施例提供的一种处理模块计算偏移量的具体方法的流程图；

图13是本发明实施例提供的另一种硅片预对准方法的流程图；

图14是本发明实施例提供的又一种硅片预对准方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

本发明实施例提供了一种硅片预对准装置，该硅片预对准装置可适用于硅片应用制程中的预对准。图1是本发明实施例提供的一种硅片预对准装置的结构示意图。如图1，本实施例的硅片预对准装置100包括定向模块10、边缘信息采集模块20和处理模块30。定向模块10用于承载和固定预对准硅片40；边缘信息采集模块20用于采集预对准硅片40的边缘信息，并发送至处理模块30；处理模块30用于根据该边缘信息，计算预对准硅片40的位置与预设对准位置的偏移量。

硅片合成为器件的过程中需要经过多个工序，每一工序均会采用对应工艺对硅片的相应位置进行处理。例如对硅片进行光刻处理时，需将硅片放置于光刻机的工件台上，再对硅片的相应位置进行光刻工艺的处理。但是直接放置于工件台上的硅片会存在对位偏差，致使光刻工艺处理的位置不准确，从而影响硅片的生产良率和效率。因此，在硅片放置于工件台之前需要对硅片进行预对准。

示例性的，图2是本发明实施例提供的一种硅片预对准装置的俯视结构示意图。结合图1和图2，预对准硅片40的中心A与定向模块10的中心B应重合，但在将预对准硅片40放置于定向模块10时，预对准硅片40的中心A与定向模块10的中心B会存在位置偏差。

继续参考图1，本实施例的预对准装置100通过将预对准硅片40固定于定向模块10上，利用边缘信息采集模块20采集预对准硅片40的边缘信息，例如边缘信息采集模块20可以通过对预对准硅片40的边缘拍照、采集预对准硅片40边缘的反射光等，以获取预对准硅片40边缘的局部图像信息或整体图像信息，并生成相应的边缘信息，发送至处理模块30进行分析计算。

当边缘信息采集模块20根据预对准硅片40的边缘的局部图像信息生成边缘信息发送至处理模块30时，处理模块30根据该边缘信息拟合出预对准硅片40的位置；处理模块30中存储的预对准硅片40对应的预设对准位置与拟合的预对准硅片40的位置进行比较，计算出预对准硅片40的位置与预设对准位置的偏移量。而当边缘信息采集模块20根据预对准硅片40的边缘的整体图像信息生成边缘信息发送至处理模块30时，处理模块30可直接确定出预处理硅片40的位置，以与预设对准位置进行比较后，计算出相应的偏移量。其中，处理模块30中存储的预对准硅片40对应的预设对准位置例如可以为：直接放置于定向模块30的预对准硅片40的中心与定向模块10的中心重合时预对准硅片40的位置。

处理模块30计算出预对准硅片40的位置与预设对准位置之间的偏移量后，可将该偏移量发送给定向模块30，由定向模块30对预对准硅片40的位置进行调整；或者，将该偏移量发送至预对准硅片40的拾取装置，拾取装置根据偏移量对预对准硅片40进行调整后，再次通过硅片预对准装置100计算预对准硅片40的偏移量，直至预对准硅片40偏移量降至一定的误差范围内；或者，将该偏移量直接发送至预对准硅片40的拾取装置，预对准硅片的拾取装置直接补偿该预对准硅片40偏移量，并传输至下一工序；或者，将该偏移量发送至下一工序的设备，使设备在对预对准硅片40进行处理时，补偿偏移量。

本实施例通过定向模块承载和固定预对准硅片，采用边缘信息采集模块采集预对准硅片的边缘信息，以使预处理模块能够根据该边缘信息计算预对准硅片的位置与预设对准位置的偏移量，相对于现有的硅片预对准装置，具有简单的结构、较低的成本和较高的精度，且预对准方式简单易实现，从而提高的生产效率，降低了生产成本。

可选的，继续结合参考图1和图2，预对准硅片40的中心A与定向模块10的中心B具有偏差。当仅考虑预对准硅片40的中心的偏移量时，处理模块30计算的预对准硅片40的位置与预设对准位置的偏移量包括偏心量。其中，偏心量是指预对准硅片40的中心与预设对准位置的中心的偏移量。

示例性的，如图3，处理模块30根据边缘信息采集模块20发送的边缘信息确定预对准硅片40的中心A'的位置在平面坐标系X-Y中的坐标为(xa，ya)，而预设对准位置的中心B'在平面坐标系X-Y中的坐标为(xb，yb)，由此，能够计算出偏心量(xo，yo)为：

xo＝xa-xb

yo＝ya-yb

其中，xo为计算的预对准硅片40的中心A'相对于预设对准位置的中心B'在X方向的偏移量，yo为计算的预对准硅片40的中心A'相对于预设对准位置的中心B'在Y方向的偏移量。而预设对准位置的是处理模块30中存储的位置，该预设对准位置的中心B'是通过与预对准硅片40相同的预设硅片的中心与定向模块10的中心B重合时确定的位置，即该预设对准位置的中心B'的位置为定向模块10的中心B的位置。

可选的，结合参考图1和图4，采用预对准硅片40形成相应器件，该器件通常具有特定的位置，且可在预对准硅片40上非对称排布，因此，预对准硅片40上会设置至少一个对位标记(图4中示出的附图标记41，或图2中示出的附图标记41和42)，以使预对准硅片40具有方向性。此时，边缘信息采集模块20生成的边缘信息应包括预对准硅片40的边缘轮廓和预对准硅片40的对位标记。

其中，预对准硅片40的边缘轮廓可用于确定预对准硅片40的中心位置，预对准硅片40的对位标记可用于确定预对准硅片40的放置方向。当预对准硅片40设置有对位标记时，预对准硅片40的位置相对于预设对准位置即有中心偏移量，又有方向偏移量。

需要说明的是，本实施例中所述的对位标记仅以预对准硅片40的缺口(图4中示出的附图标记41)为例进行说明。在本发明其它实施例中预对准硅片40的对位标记也可以为图3中示出的预对准硅片40上的激光标记42的位置等；或者，预对准硅片40的对位标记也可以为图3中示出的预对准硅片40上的缺口42的位置和激光标记42的位置组合。其技术原理与上述内容类似，在此不再赘述。

可选的，继续结合参考图1和图4，当预对准硅片40具有中心偏移量和方向偏移量时，边缘信息采集模块20生成的边缘信息中预对准硅片40的边缘轮廓可用于确定预对准硅片40的中心偏移量，预对准硅片40的对位标记可用于确定预对准硅片40的方向偏移量。此时，处理模块30可根据预对准硅片40的边缘轮廓计算所述预对准硅片的偏心量，且根据预对准硅片40的对位标记计算预对准硅片的偏向角，即处理模块30计算的预对准硅片40的位置与预设对准位置的偏移量包括偏心量和偏向角。

其中，预设对准位置包括预设对准中心B的位置和预设对准标记D的位置。预对准硅片40的对位标记C与预设对准中心B具有第一连线L1，预设对准标记D与预设对准中心B具有第二连线L2，第一连线L1与第二连线L2的夹角为偏向角α。

另外，预设对准位置是处理模块30中存储的位置，该预设对准位置的预设对准中心B的位置是通过与预对准硅片40相同的预设硅片310的中心与定向模块10的中心B重合时确定的位置；预设对准位置中预设对位标记D的位置是通过与预对准硅片40相同的预设硅片310放置方向为预设方向时，确定预设硅片310的对位标记D的位置。

可选的，边缘信息采集模块20所生成的边缘信息可同时包括预对准硅片40边缘轮廓和对位标记，或者该边缘信息可包括预对准硅片40边缘轮廓、预对准硅片40对位标记的任一项。边缘信息采集模块20可分别通过不同的方式和步骤采集预对准硅片40的边缘轮廓和对位标记。

示例性的，结合参考图1和图5，边缘信息采集模块20可包括阵列排布的感光像素单元210。对预对准硅片40进行边缘轮廓的采集时，预对准硅片40的定向模块10带动预对准硅片40旋转，此时边缘信息采集模块20中与预对准硅片40半径平行的一行感光像素单元211打开，以采集预对准硅片40的边缘轮廓；对预对准硅片40进行对位标记的采集时，定向模块10带动预对准硅片40旋转，以将预对准硅片40的对位标记41旋转至边缘信息采集模块20的采集范围内，此时边缘信息采集模块的所有感光像素单元210打开，以采集预对准硅片40的对位标记。

其中，采集预对准硅片40的边缘轮廓时，边缘信息采集模块20中仅打开一行感光像素单元210，由此能够减少所生成的边缘信息的数据，以简化处理模块根据边缘信息计算偏移量时的计算量，从而可提高硅片预对准装置的工作效率。对预对准硅片40进行边缘轮廓采集时，定向模块10可带动预对准硅片40旋转一周，边缘信息采集模块20获得预对准硅片40边缘一周的边缘信息，以使处理模块30可根据该预对准硅片40边缘一周的边缘信息，计算预对准硅片40的位置与预设对准位置的偏移量；或者，定向模块10可带动预对准硅片40旋转一段弧长，例如可以为1/4的周长，此时边缘信息采集模块20获得预对准硅片40边缘一段弧长的边缘信息，处理模块30根据一段弧长的边缘信息拟合出预对准硅片40的边缘轮廓，计算预对准硅片40的位置与预设对准位置的偏移量。

可选的，如图6，边缘信息采集模块20可通过具体的器件采集预对准硅片40的边缘信息。该边缘信息采集模块20可包括第一光源21、镜头22、镜片23和光电传感器24。其中，镜头22和第一光源21位于预对准硅片40远离定向模块10的一侧，镜片23位于预对准硅片40远离镜头22的一侧；第一光源21位于镜头22上，镜头22位于光电传感器24的信号采集端；第一光源21用于提供入射光，并发射至预对准硅片40的边缘，形成第一边缘光线；该第一边缘光线通过预对准硅片40和/或镜片23反射至镜头22；光电传感器24用于通过镜头22采集第一边缘光线的反射光线，生成边缘信息。

具体的，第一光源21提供的入射光的一部分照射在预对准硅片40的边缘上，另一部分照射在预对准硅片40的边缘的外侧(如图6中示出的附图标记m1的指向)，由此预对准硅片40边缘外侧的光线能够映射出预对准硅片40的边缘轮廓，即第一边缘光线m1。由于第一光源21与镜头22均位于预对准硅片40远离定向模块10的一侧，因此由第一光源21形成的第一边缘光线m1无法直接照射在镜头22中。在预对准硅片40远离镜头22和第一光源21的一侧设置镜片22，通过该镜片22，能够将第一边缘光线反射至镜头22，再由光电传感器24通过镜头22采集该第一边缘光线m1的反射光线n1。光电传感器24采集的反射光线n1为光信号，无法直接发送至处理模块30进行处理，而需将该反射光线n1进行转换，生成处理模块30可以分析计算的边缘信息。

需要说明的是，预对准硅片40的边缘上特定位置可设置对位标记(图2中示出的附图标记41和42)，该对位标记可用于反映预对准硅片40的放置方向，第一边缘光线m1同样能够反映出该对位标记，因此光电传感器24通过镜头22采集的第一边缘光线m1可包括预对准硅片40的边缘轮廓和对位标记。其中该对为标记例如可以为图2中示出的预对准硅片40的缺口41和/或预对准硅片40的激光标记42等，可实现预对准硅片40的定向即可，在此不做限定。

其中，光电传感器24例如可以为面阵电荷耦合器件(Charge Coupled Device，CCD)。该面阵CCD具有阵列排布的感光像素单元，该感光像素单元可用于记录光强或图像。本实施例中面阵CCD的感光像素单元用于记录预对准硅片40的边缘图像，并生成边缘信息。

可选的，如图7，边缘信息采集模块20还可以包括第二光源25，该第二光源25可与第一光源21配合，共同反映预对准硅片40的边缘轮廓和对位标记。其中，第二光源25位于镜片23远离镜头22的一侧；第一光源21用于提供第一颜色的入射光，第二光源25用于提供第二颜色的入射光；镜片23用于反射第一颜色的入射光和透射第二颜色的入射光；第二光源25提供的第二颜色的入射光透过镜片23发射至预对准硅片40的边缘，形成第二边缘光线；光电传感器24用于通过镜头22采集第二边缘光线，生成边缘信息。

具体的，第一光源21提供的入射光的一部分照射在预对准硅片40正面401的边缘上，另一部分照射在预对准硅片40的边缘的外侧；而第二光源25提供的入射光一部分照射在预对准硅片40背面402的边缘上，另一部分照射在预对准硅片40的边缘的外侧。由此第一光源21在预对准硅片40边缘外侧的光线和第二光源25在预对准硅片40边缘外侧的光线结合一同映射出预对准硅片40的边缘轮廓，即第一边缘光线m1和第二边缘光线m2。由于第一光源21与镜头22均位于预对准硅片40远离定向模块10的一侧，而第二光源25位于预对准硅片40远离镜头22的一侧，因此由第一光源21形成的第一边缘光线m1无法直接照射在镜头22中，而第二光源25形成的第二边缘光线m2可直接照射在镜头22中。通过将镜片23设置为反射第一颜色的入射光和透过第二颜色的入射光，可使第一边缘光线m1通过镜片23反射后进入镜头22，第二边缘光线m2透过镜片23后进入镜头22，以便于光电传感器24通过镜头采集该第一边缘光线m1的反射光线n1和第二边缘光线m2，并将反射光线n1和第二边缘光线m2的光信号转换为处理模块30能够分析计算的边缘信息。示例性的，第一颜色的入射光为红色入射光，第二颜色的入射光为绿色入射光，镜片23为反射红色光透射绿色光的滤光镜片。

需要说明的是，预对准硅片40的正面401和预对准硅片40的背面402仅是预对准硅片40示例性的表面，正面401并不代表预对准硅片的器件形成面。本实施例中预对准硅片40的对位标记示例性的可以包括如图2所示的缺口41和激光标记42，在其它实施例中，对位标记40还可仅为缺口41。

可选的，继续参考图7，当预对准硅片40的对位标记为预对准硅片40边缘的缺口时，边缘信息采集模块20也可仅设置第二光源25，而无需与第一光源进行配合。即边缘信息采集模块20可包括第二光源25、镜头22和光电传感器24。其中，镜头22位于预对准硅片40远离定向模块10的一侧，且镜头22位于光电传感器24的信号采集端；第二光源25位于预对准硅片40远离镜头22的一侧；第二光源25用于提供入射光，并透过预对准硅片40的边缘，形成第二边缘光线发射至镜头22；光电传感器24用于通过镜头22采集第二边缘光线，并将第二边缘光线转换为边缘信息。其技术原理与上述实施例类似，在此不再赘述。

可选的，继续参考图7镜头22的中心与定向模块10的中心在预对准硅片40半径方向Z上的距离等于预对准硅片40的半径。如此设置，能够使光电传感器24通过镜头22更全面采集预对准硅片40的边缘信息。

可选的，如图8，定向模块10可带动预对准硅片40进行旋转，以使边缘信息采集模块20能够采集预对准硅片40的边缘信息。该定向模块10可包括底板13、旋转轴12和吸附盘11。其中，吸附盘11固定于旋转轴12上，用于吸附和固定预对准硅片40；旋转轴12转动设置于底板11上，用于带动吸附盘11进行旋转，以使边缘信息采集模块20采集预对准硅片40的边缘信息。

具体的，边缘信息采集模块20采集预对准硅片40的边缘信息时，定向模块10的旋转轴12带动吸附盘11固定的预对准硅片40进行旋转，边缘信息采集模块20可采集预对准硅片40边缘各位置的边缘轮廓，并生成边缘信息，以使处理模块30根据该边缘信息，计算预对准硅片40的位置与预设对准位置的偏移量。

此外，当预对准硅片40上有对位标记时，还应对预对准硅片40进行放置方位的确定，此时预对准硅片40的位置与预设对准位置的偏移量包括偏心量和偏向角。边缘信息采集模块20采集预对准硅片40的边缘信息时，定向模块10的旋转轴12带动吸附盘11固定的预对准硅片40进行旋转，边缘信息采集模块20可采集预对准硅片40边缘各位置的边缘轮廓，并生成边缘轮廓的信息；定向模块10的旋转轴12带动吸附盘11固定的预对准硅片40进行旋转，将预对准硅片40的对位标记旋转至边缘信息采集模块20的采集范围内，边缘信息采集模块20采集对位标记的信息。此时，处理模块30根据边缘轮廓计算预对准硅片40的位置与预设对准位置的偏心量，且根据对位标记计算预对准硅片40的位置与预设对准位置的偏向角。

可选的，结合参考图8和图9，处理模块30根据边缘信息计算预对准硅片40的位置与预设对准位置的偏移量可直接发送至定向模块10。该定向模块10还包括第一方向运动轴14和/或第二方向运动轴15；第一方向运动轴14和/或第二方向运动轴15位于旋转轴12与底板13之间；第一方向运动轴14的移动方向X与第二方向运动轴15的移动方向Y相互垂直，且第一方向运动轴14的移动方向X以及第二方向运动轴15的移动方向Y均平行于预对准硅片40所在平面Z；第一方向运动轴14和/或第二方向的运动轴15用于根据处理模块30计算的偏移量，控制预对准硅片40移动至预设对准位置。

具体的，处理模块30根据边缘信息计算预对准硅片40的位置与预设对准位置的偏移量发送至定向模块10，定向模块10根据该偏移量将预对准硅片40移动至预设对准位置。其中，处理模块30计算的偏移量例如为预对准硅片40的偏心量，该偏心量为预对准硅片40在第一方向运动轴14的运动方向X和第二方向运动轴的运动方向Y的偏移距离。定向模块10根据处理模块30发送的偏移量，使第一方向运动轴14带动预对准硅片40在运动方向X上运动，以调整预对准硅片40在X方向上的偏移，第二方向运动轴15带动预对准硅片40在运动方向Y上运动，以调整预对准硅片40在Y方向上的偏移，以使预对准硅片40移动至预设对准位置。

此外，定向模块10根据处理模块30发送的偏移量将预对准硅片40移动至预设对准位置时，可仅通过旋转轴12配合第一方向运动轴14来实现。此时，定向模块10可包括底板13、旋转轴12、吸附盘11和第一方向的运动轴。定向模块10根据处理模块30发送的偏移量，定向模块10的旋转轴12可在θ方向上进行旋转，由此可将预对准硅片40的中心与预设对准位置的中心连线旋转至与第一方向运动轴14的运动方向X平行，消除预对准硅片40在第二方向运动轴15的运动方向Y上的偏移量；再通过第一方向运动轴14带动预对准硅片40在运动方向X上运动，以调整预对准硅片40在X方向上的偏移，从而将预对准硅片40移动至预设对准位置。

相应的，定向模块10根据处理模块30发送的偏移量将预对准硅片40移动至预设对准位置时，也可仅通过旋转轴12配合第二方向运动轴15来实现，其技术原理与旋转轴12配合第一方向运动轴14类似，在此不再赘述。

需要说明的是，当处理模块30计算的偏移量包括预对准硅片40的偏心量和偏向角时，可在预对准硅片40的中心移动至预对准位置的中心时，再使旋转轴12带动预对准硅片40旋转，以消除预对准硅片40的偏向角。该偏向角的消除，也可通过处理模块30将偏向角的信息发送至其它设备，以使预对准硅片40传输过程，或传输至其它工件台时补偿该偏向角的偏差量。此外，边缘信息采集模块20还可通过光机支架50固定于底板13上，以使边缘信息采集模块20与定向模块10具有一定的相对位置。

本发明实施例还提供了一种硅片预对准方法，可采用本发明任一实施例提供的硅片预对准装置执行，以实现硅片的预对准。图10是本发明实施例提供的一种硅片预对准方法的流程图。如图1，本实施例的硅片预对准方法对应的硅片预对准装100至少包括：定向模块10、边缘信息采集模块20和处理模块30。结合图1和图10，本实施例的硅片预对准方法包括：

S1010、所述定向模块10承载和固定所述预对准硅片40。

具体的，预对准硅片40通过工艺流水线流转或机械手拾取，到达硅片预对准装置100。此时，硅片预对准装置100的定向模块10承载和固定预对准硅片40。预对准硅片40通过定向模块10固定后，该预对准硅片40的中心相对于定向模块10的中心的偏差量可通过测试来确定。此外，对于有放置方向要求的预对准硅片，还可进一步确定该预对准硅片40的放置方向偏差。

S1020、所述边缘信息采集模块20采集所述预对准硅片40的边缘信息，并发送至处理模块30。

具体的，预对准硅片40的边缘信息，例如可以为预对准硅片40的边缘轮廓和/或位于预对准硅片40边缘的对位标记等。通过边缘信息采集模块20对采用定向模块10固定的预对准硅片40的边缘信息进行采集，即边缘信息采集模块20可获取预对准硅片40的边缘轮廓和/或位于预对准硅片40边缘的对位标记。其中，边缘信息采集模块20所获取的预对准硅片40的边缘轮廓可以确定出预对准硅片的中心位置，而边缘信息采集模块20所获取的预对准硅片40边缘的对位标记可确定出预对准硅片40的放置方向。该边缘信息采集模块20采集预对准硅片40的边缘信息的方式可以为通过对预对准硅片40的边缘拍照、采集预对准硅片40边缘的反射光等，以获取预对准硅片40边缘的局部图像信息或整体图像信息，并生成相应的边缘信息，并将生成的边缘信息发送至处理模块30。

需要说明的是，边缘信息采集模块20对预对准硅片40的边缘信息采集时可分别采集预对准硅片40的边缘轮廓和对位标记，并分别发送至处理模块30；或者，边缘信息采集模块20采集预对准硅片40的边缘轮廓的信息时，该边缘轮廓的信息可同时反映出对位标记的信息，因此边缘信息采集模块20可只采集预对准硅片40的边缘轮廓信息即可获知预对准硅片40当前的中心位置和放置方向。

S1030、所述处理模块30根据所述边缘信息，计算所述预对准硅片40与预设对准位置的偏移量

具体的，处理模块30接收边缘信息采集模块20发送的边缘信息，并对该边缘信息的进行处理和分析，以获得预对准硅片40的当前位置，以及与预设的对准位置之间的偏移量，该偏移量例如可以包括预对准硅片40的中心位置相对于预设对准位置的预设对准中心的偏心量，以及预对准硅片40的对位标记相对于预设对准位置的预设对准标记的偏向角，即预对准硅片40的放置中心和放置方向相对于标准中心和标准方向的偏差量。其中，处理模块30通过接收的边缘信息中预对准硅片40的边缘轮廓确定出预对准硅片40的中心位置，并将该预对准硅片40的中心位置与处理模块30中预设对准中心的位置进行比较，由此即可计算出预对准硅片40的中心位置相对于预设对准中心的偏心量；处理模块30再通过接收的边缘信息中预对准硅片40的对位标记确定出预对准硅片40的对位标记的位置，并将该预对准硅片40的对位标记的位置与处理模块30中预设对准标记的位置进行比较，由此即可计算出预对准硅片40的对位标记相对于预设对准标记的偏向角。

示例性的，处理模块30接收的边缘信息为边缘信息采集模块20采集的预对准硅片40的局部边缘轮廓的图像信息。处理模块30根据预对准硅片40的局部边缘轮廓的图像信息拟合出预对准硅片40的整个边缘轮廓，并根据该边缘轮廓确定预对准硅片40的中心位置，通过比较预对准硅片40的中心位置与预设对准中心的位置，计算出预对准硅片40的偏心量。处理模块30计算出预对准硅片40的偏心量后，再分析计算出预对准硅片40的局部边缘轮廓的图像信息中对位标记的位置，并将预对准硅片40对位标记的位置与预设对位标记的位置进行比较，计算出预对准硅片40的偏向角。

本实施例通过定向模块承载和固定预对准硅片，采用边缘信息采集模块采集预对准硅片的边缘信息，以使预处理模块能够根据该边缘信息计算预对准硅片的位置与预设对准位置的偏移量，相对于现有的硅片预对准装置，具有简单的结构、较低的成本和较高的精度，且预对准方式简单易实现，从而提高的生产效率，降低了生产成本。

可选的，如图5，在上述实施例的基础上硅片预对准装置的边缘信息采集模块20可包括阵列排布的感光像素单元210。图11是本发明实施例提供的一种边缘信息采集模块生成边缘信息的具体方法的流程图。结合图5和图11，边缘信息采集模块210采集预对准硅片40的边缘信息，包括：

S1021、所述定向模块带动所述预对准硅片旋转，所述边缘信息采集模块20中与所述预对准硅片40半径平行的一行感光像素单元211打开，以采集所述预对准硅片40的边缘轮廓；

S1022、所述定向模块带动所述预对准硅片40旋转，以将所述对位标记旋转至所述边缘信息采集模块20的采集范围内，所述边缘信息采集模块20的所有感光像素单元210打开，以采集所述对位标记的位置。

具体的，边缘信息采集模块20分别采集预对准硅片40的边缘轮廓和对位标记。定向模块10带动预对准硅片40旋转，边缘信息采集模块20的阵列排布的感光像素单元210中与预对准硅片40半径平行的一行感光像素单元211打开，对预对准硅片40的边缘轮廓进行采集，并将该边缘轮廓的信息发送至处理模块30。处理模块30根据边缘轮廓的信息直接确定预对准硅片40的中心位置，或者根据边缘轮廓的信息对预对准硅片40的边缘轮廓进行拟合后确定出预对准硅片40的中心位置，并将预对准硅片40的中心位置与预设对准位置的预设对准中心的位置进行比较，计算该预对准硅片40的中心位置相对于预设对准位置的预设对准中心的偏移量，即预对准硅片40的偏心量。

将预对准硅片40的偏心量确定后，边缘信息采集模块20的阵列排布的感光像素单元210全部打开，定向模块10继续带动预对准硅片40旋转至预对准硅片40的对位标记处于边缘信息采集模块20的采集范围内。此时，边缘信息采集模块20将采集预对准硅片40的对位标记的信息，并发送至处理模块30。处理模块30计算分析预对准硅片40的对位标记的位置，并将预对准硅片40的对位标记的位置与预设对位标记的位置进行比较，计算出预对准硅片40对位标记的偏移量，即预对准硅片40的偏向角。

可选的，结合图1、图2和图4，由于预对准硅片40的边缘设置有至少一个对位标记(图2中示出的附图标记41和42，其中本实施例以附图标记41为例进行说明)，该对位标记可用于预对准硅片40的定向。此时，边缘信息采集模块20生成的边缘信息包括预对准硅片40的边缘轮廓和对位标记C，相应的，处理模块30根据边缘信息采集模块20发送的边缘信息计算的偏移量包括偏心量和/或偏向角。其中，在处理模块30中存储的预设对准位置包括预设对准中心B的位置和预设对准标记D的位置；相应的，对位标记C的位置与预设对准中心B具有第一连线L1，预设对准标记D与预设对准中心B具有第二连线L2，该第一连线L1与第二连线L2的夹角即为偏向角；而预对准硅片40的中心A与预设对准位置的中心B的偏移量为偏心量。图12是本发明实施例提供的一种处理模块计算偏移量的具体方法的流程图。结合图图1、图4和图12，处理模块30根据边缘信息，计算预对准硅片40与预设对准位置的偏移量，包括：

S1031、所述处理模块30根据所述边缘轮廓计算所述预对准硅片40的偏心量；

S1032、所述处理模块30根据所述对位标记计算所述预对准硅片40的偏向角。

具体的，预对准硅片40的边缘轮廓可用于确定预对准硅片40的中心位置。如上述实施例中，处理模块30接收边缘信息采集模块20采集的边缘轮廓的信息，并直接确定预对准硅片40的中心位置；或者，根据边缘轮廓的信息对预对准硅片40的边缘轮廓进行拟合后，确定出预对准硅片40的中心位置。此时，处理模块30可将预对准硅片40的中心位置与预设对准位置的预设对准中心的位置进行比较，计算该预对准硅片40的中心位置相对于预设对准位置的预设对准中心的偏移量，即预对准硅片40的偏心量。

预对准硅片40的偏心量确定后，可发送至外部设备，由外部设备将预对准硅片40的中心位置调整至预设对准中心的位置，或者将该偏心量发送至定向模块10，通过定向模块10调整预对准硅片40的中心位置至预设对准中心的位置。

预对准硅片40的偏心量确定后，即可通过预对准硅片40的对位标记确定预对准硅片40的放置方向。如上述实施例中，处理模块30接收边缘信息采集模块20采集的对位标记的信息，计算分析预对准硅片40的对位标记的位置，并将预对准硅片40的对位标记的位置与预设对位标记的位置进行比较，计算出预对准硅片40对位标记的偏移量，即预对准硅片40的偏向角。

可选的，在上述实施例的基础上，处理模块根据所述边缘信息，计算所述预对准硅片的位置与预设对准位置的偏移量之后，可将偏移量发送至定向模块，由定向模块直接控制预对准硅片的运动方向，以使预对准硅片移动至对准位置。如图9，本实施例提供的硅片预对准装置100在上述实施例的基础上，定向模块10包括底板13、旋转轴12和吸附盘11；吸附盘11固定于旋转轴12上用于吸附和固定预对准硅片40；旋转轴12设置于底板13上，用于带动吸附盘11进行旋转；定向模块10还包括：第一方向运动轴14和/或第二方向运动轴15；第一方向运动轴14和/或第二方向运动轴15位于旋转轴12与底板13之间；第一方向运动轴14的移动方向X与第二方向运动轴15的移动方向Y相互垂直，且第一方向运动轴X的移动方向以及第二方向运动轴Y的移动方向均平行于所述预对准硅片40所在平面S；图13是本发明实施例提供的另一种硅片预对准方法的流程图。结合图9和图13，本实施例提供的硅片预对准方法包括：

S1310、所述定向模块10承载和固定所述预对准硅片40；

S1320、所述边缘信息采集模块20采集所述预对准硅片40的边缘信息，并发送至处理模块30；

S1330、所述处理模块30根据所述边缘信息，计算所述预对准硅片40的位置与预设对准位置的偏移量；

S1340、所述第一方向运动轴14和/或所述第二方向运动轴15根据所述偏移量，控制所述预对准硅片40运动移动至预设对准位置。

具体的，处理模块30根据边缘信息计算出预对准硅片40的位置与预设对准位置的偏移量后，将该偏移量发送至定向模块10，以使定向模块10将预对准硅片40的位置调整值预设对准位置。其中，预对准硅片40的位置与预设对准位置的偏移量可包括偏心量和偏向角。

示例性的，定向模块10接收处理模块30发送的偏心量和偏向角，该偏心量例如可以包括预对准硅片40在定向模块10的第一方向运动轴14的运动方向X的偏移量xo和第二方向运动轴15的运动方向Y的偏移量yo，该偏向角例如为预对准硅片40的对位标记相对于预设对准标记的偏移的角度α。此时，定向模块10的第一方向运动轴14带动预对准硅片40在X方向上移动xo的距离，再由第二方向的运动轴15带动预对准硅片40在Y方向上移动yo的距离，以使预对准硅片40的中心与预设对准中心重合。在预对准硅片40的中心与预设对准中心重合后，再由定向模块10的旋转轴12带动预对准硅片40旋转α的角度，以使预对准硅片40的对位标记与预设对准标记重合。

此外，偏心量还可包括预对准硅片40在定向模块10的第一方向运动轴14的运动方向X的偏移量xo，以及预对准硅片40的中心与预设对准中心的连线与X方向的夹角θ。由此，可通过定向模块10的旋转轴12带动预对准硅片40旋转θ的角度，再由第一方向运动轴14带动预对准硅片40在X方向上移动xo的距离，以使预对准硅片40的中心与预设对准中心重合。在预对准硅片40的中心与预设对准中心重合后，再由定向模块10的旋转轴12带动预对准硅片40旋转α的角度，以使预对准硅片40的对位标记与预设对准标记重合。

相应的，偏心量也可以为预对准硅片40在定向模块10的第二方向运动轴15的运动方向Y的偏移量yo，以及预对准硅片40的中心与预设对准中心的连线与Y方向的夹角β，其技术原理与上述相同，即偏心量包括预对准硅片40在定向模块10的第一方向运动轴14的运动方向X的偏移量xo，以及预对准硅片40的中心与预设对准中心的连线与X方向的夹角θ，在此不再赘述。

可选的，在上述实施例的基础上，处理模块根据所述边缘信息，计算所述预对准硅片的位置与预设对准位置的偏移量之后，还可将偏移量发送至外部传输设备，以通过外部传输设备在拾取预对准硅片时进行偏移量补偿。图14是本发明实施例提供的又一种硅片预对准方法的流程图。结合图1和图14，本实施例的硅片预对准方法包括：

S1410、所述定向模块10承载和固定所述预对准硅片40；

S1420、所述边缘信息采集模块20采集所述预对准硅片40的边缘信息，并发送至处理模块30；

S1430、所述处理模块30根据所述边缘信息，计算所述预对准硅片40的位置与预设对准位置的偏移量；

S1440、所述处理模块30将所述预对准硅片40的位置与预设对准位置的偏移量发送至外部传输控制装置，以指示所述外部传输控制装置在拾取位于所述定向模块10上的所述预对准硅片40时根据所述偏移量与所述预对准硅片40的位置对准。

具体的，处理模块30计算出预对准硅片40的位置与预设对准位置之间的偏移量后，可将该偏移量发送至预对准硅片40的外部传输控制装置。该外部传输控制装置在拾取定向模块上的所述预对准硅片时，根据该偏移量调整预对准硅片40的位置，以使预对准硅片40的位置对准。

示例性的，通过外部传输控制装置控制预对准硅片40的位置对准的过程可以为：外部传输控制装置根据偏移量对预对准硅片40进行调整后，再次通过硅片预对准装置100计算预对准硅片40的偏移量，直至预对准硅片40偏移量降至一定的误差范围内；或者，外部传输控制装置直接对准预对准硅片40的位置，补偿该预对准硅片40偏移量，并传输至下一工序；外部传输控制装置将该偏移量发送至下一工序的设备，使设备在对预对准硅片40进行处理时，补偿偏移量。

本发明实施例提供的硅片预对准方法可采用本发明实施例提供的对应的硅片预对准装置执行，且本发明实施例提供的硅片预对准方法与本发明实施例提供的硅片预对准装置具有相同的技术原理和有益效果，在此不再赘述。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (15)

1.一种硅片预对准装置，其特征在于，包括：定向模块、边缘信息采集模块和处理模块；

所述定向模块用于承载和固定预对准硅片；

所述边缘信息采集模块用于采集所述预对准硅片的边缘信息，并发送至所述处理模块；

其中，所述边缘信息采集模块包括：第一光源、第二光源、镜头、镜片和光电传感器；

所述镜头和所述第一光源位于所述预对准硅片远离所述定向模块的一侧，所述第一光源位于所述镜头上，所述镜头位于所述光电传感器的信号采集端；所述镜片位于所述预对准硅片远离所述镜头的一侧；所述第二光源位于所述镜片远离所述预对准硅片的一侧；

所述第一光源用于提供入射光，并发射至所述预对准硅片的边缘，形成第一边缘光线；所述第一边缘光线通过所述预对准硅片和/或所述镜片反射至所述镜头；

所述第二光源用于提供入射光，并透过所述预对准硅片的边缘，形成第二边缘光线发射至所述镜头；

所述光电传感器用于通过所述镜头采集所述第一边缘光线的反射光线及通过所述镜头采集所述第二边缘光线述，生成所述边缘信息；

所述处理模块用于根据所述边缘信息，计算所述预对准硅片的位置与预设对准位置的偏移量以便所述定向模块、拾取装置或下一步工序的设备中至少一者进行所述偏移量补偿。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述边缘信息采集模块还包括：第二光源；所述第二光源位于所述镜片远离所述镜头的一侧；

所述第一光源用于提供第一颜色的入射光，所述第二光源用于提供第二颜色的入射光；所述镜片用于反射所述第一颜色的入射光和透射所述第二颜色的入射光；

所述第二光源提供的第二颜色的入射光透过所述镜片发射至所述预对准硅片的边缘，形成第二边缘光线；

所述光电传感器用于通过所述镜头采集所述第二边缘光线，生成所述边缘信息。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述镜头的中心与所述定向模块的中心在所述预对准硅片半径方向上的距离等于所述预对准硅片的半径。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述光电传感器为面阵电荷耦合器件CCD。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述定向模块包括：底板、旋转轴和吸附盘；

所述吸附盘固定于所述旋转轴上，用于吸附和固定所述预对准硅片；

所述旋转轴转动设置于所述底板上，用于带动所述吸附盘进行旋转，以使所述边缘信息采集模块采集所述预对准硅片的边缘信息。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述定向模块还包括：第一方向运动轴和/或第二方向运动轴；所述第一方向运动轴和/或所述第二方向运动轴位于所述旋转轴与所述底板之间；

所述第一方向运动轴的移动方向与所述第二方向运动轴的移动方向相互垂直，且所述第一方向运动轴的移动方向以及所述第二方向运动轴的移动方向均平行于所述预对准硅片所在平面；

所述第一方向运动轴和/或所述第二方向的运动轴用于根据所述偏移量，控制所述预对准硅片移动至预设对准位置。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述偏移量包括偏心量，所述偏心量是指所述预对准硅片的中心与所述预设对准位置的中心的偏移量。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述预对准硅片的边缘设置有至少一个对位标记；

所述边缘信息包括边缘轮廓和所述对位标记。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述偏移量包括：偏心量和偏向角；

其中，所述预设对准位置包括预设对准中心的位置和预设对准标记的位置；

所述对位标记与所述预设对准中心具有第一连线；所述预设对准标记与所述预设对准中心具有第二连线；所述第一连线与所述第二连线的夹角为所述偏向角；所述预对准硅片的中心与所述预设对准位置的中心的偏移量为所述偏心量；

所述处理模块用于根据所述边缘轮廓计算所述预对准硅片的偏心量，且根据所述对位标记计算所述预对准硅片的偏向角。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述边缘信息采集模块包括阵列排布的感光像素单元；

所述定向模块带动所述预对准硅片旋转，所述边缘信息采集模块中与所述预对准硅片半径平行的行感光像素单元打开，以采集所述预对准硅片的边缘轮廓；

所述定向模块带动所述预对准硅片旋转，以将所述对位标记旋转至所述边缘信息采集模块的采集范围内，所述边缘信息采集模块的所有感光像素单元打开，以采集所述对位标记。

11.一种硅片预对准方法，其特征在于，采用权利要求1～10任一项所述的硅片预对准装置执行，所述硅片预对准装置包括：定向模块、边缘信息采集模块和处理模块；所述方法包括：

所述定向模块承载和固定所述预对准硅片；

所述边缘信息采集模块采集所述预对准硅片的边缘信息，并发送至处理模块；

其中，所述边缘信息采集模块包括：第一光源、第二光源、镜头、镜片和光电传感器；

所述镜头和所述第一光源位于所述预对准硅片远离所述定向模块的一侧，所述第一光源位于所述镜头上，所述镜头位于所述光电传感器的信号采集端；所述镜片位于所述预对准硅片远离所述镜头的一侧；所述第二光源位于所述镜片远离所述预对准硅片的一侧；

所述第一光源用于提供入射光，并发射至所述预对准硅片的边缘，形成第一边缘光线；所述第一边缘光线通过所述预对准硅片和/或所述镜片反射至所述镜头；

所述第二光源用于提供入射光，并透过所述预对准硅片的边缘，形成第二边缘光线发射至所述镜头；

所述光电传感器用于通过所述镜头采集所述第一边缘光线的反射光线及通过所述镜头采集所述第二边缘光线述，生成所述边缘信息；所述处理模块根据所述边缘信息，计算所述预对准硅片的位置与预设对准位置的偏移量以便所述定向模块、拾取装置或下一步工序的设备中至少一者进行所述偏移量补偿。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述定向模块包括：底板、旋转轴和吸附盘；所述吸附盘固定于所述旋转轴上用于吸附和固定所述预对准硅片；所述旋转轴设置于所述底板上，用于带动所述吸附盘进行旋转；所述定向模块还包括：第一方向运动轴和/或第二方向运动轴；所述第一方向运动轴和/或所述第二方向运动轴位于所述旋转轴与所述底板之间；所述第一方向运动轴的移动方向与所述第二方向运动轴的移动方向相互垂直，且所述第一方向运动轴的移动方向以及所述第二方向运动轴的移动方向均平行于所述预对准硅片所在平面；

在所述处理模块根据所述边缘信息，计算所述预对准硅片的位置与预设对准位置的偏移量之后，所述方法还包括：

所述第一方向运动轴和/或所述第二方向运动轴根据所述偏移量，控制所述预对准硅片运动移动至预设对准位置。

13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述预对准硅片的边缘设置有至少一个对位标记；所述边缘信息包括边缘轮廓和所述对位标记；所述偏移量包括偏心量和/或偏向角；其中，所述预设对准位置包括预设对准中心的位置和预设对准标记的位置；其中，所述对位标记的位置与所述预设对准中心具有第一连线；所述预设对准标记的位置与所述预设对准中心具有第二连线；所述第一连线与所述第二连线的夹角为所述偏向角；所述预对准硅片的中心与所述预设对准位置的中心的偏移量为所述偏心量；所述处理模块根据所述边缘信息，计算所述预对准硅片与预设对准位置的偏移量，包括：

所述处理模块根据所述边缘轮廓计算所述预对准硅片的偏心量；

所述处理模块根据所述对位标记计算所述预对准硅片的偏向角。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述边缘信息采集模块包括阵列排布的感光像素单元；所述边缘信息采集模块采集所述预对准硅片的边缘信息，包括：

所述定向模块带动所述预对准硅片旋转，所述边缘信息采集模块中与所述预对准硅片半径平行的一行感光像素单元打开，以采集所述预对准硅片的边缘轮廓；

所述定向模块带动所述预对准硅片旋转，以将所述对位标记旋转至所述边缘信息采集模块的采集范围内，所述边缘信息采集模块的所有感光像素单元打开，以采集所述对位标记的位置。

15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在所述处理模块根据所述边缘信息，计算所述预对准硅片的位置与预设对准位置的偏移量之后，所述方法还包括：

所述处理模块将所述预对准硅片的位置与预设对准位置的偏移量发送至外部传输控制装置，以指示所述外部传输控制装置在拾取位于所述定向模块上的所述预对准硅片时根据所述偏移量与所述预对准硅片的位置对准。