CN111201594B - 用于半导体制造设备的浅角、多波长、多受光器、灵敏度可调的校准传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种工件对准系统，其具有发光设备，该发光设备使多个波长的光束沿浅角的路径朝向工件平面在周边区域的第一侧引导。受光设备在与第一侧相反的第二侧上接收光束。旋转装置选择性旋转工件支座。当工件与路径相交时，控制器基于通过工件所接收的光束量来确定工件的位置。基于工件的透射率来控制受光设备的灵敏度。基于旋转位置、所接收的光束量、工件的透射率、工件边缘的检测以及受控的受光设备灵敏度来确定工件旋转时的工件位置。
Description
优先权文件
本申请要求申请日为2017年10月25日、名称为“SHALLOW ANGLE,MULTI-WAVELENGTH,MULTI-RECEIVER,ADJUSTABLE SENSITIVITY ALIGNER SENSOR FORSEMICONDUCTOR MANUFACTURING EQUIPMENT”、申请号为US 62/576,791的美国临时申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及工件处理系统和工件处理方法，更具体涉及一种用于处置和对准透光性变化的工件的系统和方法。
背景技术
在半导体工艺中，可以对单个工件或半导体晶片执行若干操作。在许多处理操作中，需要工件的特定取向和/或了解工件相对于工件支架的位置，以便恰当地处理或处置工件。例如，诸如在运送载体或储盒与处理系统之间交换工件以及通过一个或多个装载锁定腔室将工件从大气环境转移到处理系统的处理腔室的抽空环境等操作可能需要特定的取向或了解工件的空间位置才能恰当地处置和处理工件。
通过感光传感器可以在抽空环境或大气环境内对工件执行定向(例如对准凹口)，从而发光器发出光束并朝向工件引导光束，同时使工件相对于光束旋转。然后，受光器所接收的光的变化可以用来确定工件中所限定的凹口的位置和/或工件位置的偏心度，这取决于全部或部分接收光的方式。Hiroaki Saeki的美国专利US 5,740,034公开了这样一种系统，其中与所接收的光信号相关联的波形用来确定凹口的位置和/或工件的偏心位置。
发明内容
本发明提供一种用于精确地确定具有各种透射率的工件的位置的系统、设备和方法，从而有利地克服现有技术中的局限性，提高精确度，并尽量降低这些系统相关的购置成本。更具体而言，本发明提供一种利用各种偏振滤光器有利地确定双折射工件的位置的系统和方法。有鉴于此，本发明提供一种实践中可用于任何衬底材料和厚度的定位方案，而与衬底的各种涂层或性质无关。
据此，下文提出本发明的简要概述，从而提供对本发明某些方面的基本了解。发明内容部分并非本发明的详尽综述。其既非旨在确定本发明的关键元素或主要元素，亦非限制本发明的保护范围。其目的在于，以简化形式呈现本发明的某些构思，作为下文具体实施方式的引言。
根据本发明的示例性方面，提供一种工件对准系统。该工件对准系统例如包括发光设备，该发光设备配置为将多个波长的光束沿一路径朝向与工件相关联的工件平面的第一侧引导。该路径例如与工件的周边区域相关联，其中，该路径与工件平面成浅角。
受光设备例如沿第一路径定位，其中，该受光设备配置为在工件平面的第二侧上接收光束，其中，第二侧与第一侧大致相反。进一步提供工件支座，该工件支座配置为沿工件平面选择性支撑工件。在一例中，旋转装置操作性耦接至工件支座，其中，该旋转装置配置为使工件支座选择性绕与之相关联的支座轴线旋转。
举例而言，进一步提供控制器，该控制器配置为当工件与路径相交时基于受光设备通过工件所接收的光束量来确定工件的位置。控制器例如配置为基于工件的透射率来控制受光设备的灵敏度，其中，该控制器进一步配置为当经由工件支座支撑并旋转工件时确定工件相对于支座轴线的位置。确定工件的位置例如至少部分地基于工件支座的旋转位置、与工件支座的旋转位置相关联的受光设备所接收的光束的至少一部分、工件的透射率、工件边缘的检测以及受控的受光设备灵敏度。
举例而言，发光设备配置为跨预定宽度发射多个波长的光束。另举一例，发光设备是配置为发射多个波长的光束的激光器。
工件的位置能够例如包括工件中心沿工件平面距支座轴线的二维偏移。另举一例，工件的位置包括工件绕支座轴线的旋转位置。
在另一例中，工件绕支座轴线的旋转位置与工件的边缘特征相关联。控制器例如可以进一步配置为基于工件的边缘特征来确定工件相对于支座轴线的位置。
控制器例如可以配置为确定波形，其中，该波形由受光设备在工件支座的多个旋转位置所接收的光束的至少一部分来限定。控制器可以进一步配置为基于波形来确定工件相对于支座轴线的位置。在一例中，控制器进一步配置为基于工件的透射率来按比例分配波形。
在另一例中，控制器可以配置为通过忽略沿受光设备的宽度的一个或多个信号来确定工件的边缘。控制器例如可以配置为忽略沿受光设备的宽度所感测到的光阻滞以外的一个或多个信号。
另举一例，本发明提供一种对准工件的方法。该方法例如包括：将工件放置在工件支座上；以及将多个波长的光束沿第一路径朝向工件的第一侧引导，其中，该路径与工件平面成浅角。工件绕支座轴线旋转，并在工件旋转的同时，在工件的第二侧接收朝向工件发射的光束。另外，至少部分地基于工件绕支座轴线的旋转位置和所接收的光束、工件边缘的检测以及受控的光束灵敏度来确定工件相对于支座轴线的位置。
上述发明内容仅旨在简要概述本发明某些实施方案的某些特征，而其他实施方案可以包括相比前述内容附加和/或区别的功能。本发明内容尤其不应解释为限制本申请的范围。故本发明达成上述相关目的的解决方案包括下文描述并特别在权利要求中指出的特征。下述内容及附图具体阐明本发明的某些说明性实施方案。但这些实施方案指明各种方式中可运用本发明原理的几种方式。结合附图，参阅下文的具体实施方式，本发明的其他方面、优点及新颖性特征将显而易见。
附图说明
图1示出根据本发明一方面的示例性工件对准系统的框图；
图2示出示例性工件在示例性对准机构的工件支座上的平面图；
图3示出根据本发明另一示例性方面的工件的感测位置与工件支座的旋转位置的对比图；
图4示出示例性工件处置系统结合图1中的工件对准系统；
图5示出根据本发明一方面的示例性工件对准系统的透视图；
图6示出根据本发明一方面的示例性光束经过工件的侧视图；
图7示出根据本发明一方面的示例性工件对准系统的平面图，其中示出光束部分地穿过工件的边缘；
图8示出根据本发明一方面的示例性传感器布置的框图；
图9A至图9C示出根据本发明各方面的各种传感器输出信号；
图10示出根据本发明另一示例性方面的用于对准工件的示例性方法的框图。
具体实施方式
在半导体处理中，可以对单个工件或半导体晶片执行若干操作。一般而言，对工件的每个处理操作通常按特定顺序执行，其中每个操作需等待到前一操作完成。在许多处理操作中，需要工件的特定取向和/或了解工件相对于工件支架的位置，以便恰当地处理或处置工件。例如，诸如在运送载体或储盒与处理系统之间交换工件以及通过一个或多个装载锁定腔室将工件从大气环境转移到处理系统的处理腔室的抽空环境等操作可能需要特定的取向或了解工件的空间位置才能恰当地处置和处理工件。
通过感光传感器可以在抽空环境或大气环境内对工件执行定向(例如对准凹口)，从而发光器发出光束并朝向工件引导光束，同时使工件相对于光束旋转。然后，受光设备所接收的光的变化可以用来确定工件中所限定的凹口的位置和/或工件位置的偏心度，这取决于全部或部分接收光的方式。
这种经由感光传感器的定位已经足以精确地确定对发射光不透光的工件的位置，参见常规的硅衬底。然而，当经受处理的衬底或工件在材料方面互不相同(例如，硅与碳化硅)，使用常规的感光传感器和校准器可能导致各种定位误差，特别是在衬底对发射光部分透光的情况下。例如，穿过晶片的透射率差异可能导致使用常规的对准系统和方法进行定位时出现重大误差。由于特定工件上设有涂层或器件，透射率和发射率可能因工件而异。
针对硅晶片，目前已经开发出用于对准常规半导体晶片的系统，这类系统依靠硅晶片阻挡光在光源与传感器之间的通路，其中硅晶片对于长光波的光源不透光。但由碳化硅(SiC)构成的晶片并非不透光，反而透射长光波的光，因此对于常规光源呈透明或半透明。使用先前设计用于感测和对准硅晶片的系统时，这种透明可能导致难以感测和对准碳化硅晶片。本发明进一步领会到，对碳化硅晶片执行过各种处理步骤后，碳化硅晶片可能密集地覆有薄膜、器件或金属线，从而透明程度存在变化，由此潜在结果是实质性的信号波动。
因此，本发明总体上涉及一种用于半导体工艺的工件处置系统，更具体涉及一种配置为表征和/或对准具有变化透光性的工件的对准设备。
据此，现结合附图对本发明予以阐述，其中相同的附图标记在上下文中指代相同的元素。应当理解，对这些方面的描述仅供说明，而不得解释为限定意义。出于解释目的，在下文中阐明若干具体细节，以便全面理解本发明。然而，本领域技术人员显而易见的是，本发明可在不具备这些具体细节的情况下实施。另外，本发明的范围不应受到下文结合附图所述实施方案或实施例的限制，而仅受所附权利要求书及其等同变化限定。
还应指出，附图用来说明本发明实施方案的某些方面，由此应视为仅作示意性说明。特定而言，根据本发明的实施方案，附图中所示的元素不一定互成比例绘制，将附图中各元素的布置选为可清楚理解相应的实施方案，不得理解为必然表示实施中各组件的实际相对位置。此外，本文所描述的各种实施方案和范例的特征可互相组合，除非另作特别注明。
还应理解，在下文描述中，图中所示或文中所述的功能模块、装置、组件、电路元件或其他实际部件或功能部件之间的任何直接连接或耦接亦可通过间接连接或耦接来实施。此外，应当领会，图中所示的功能块或单元可在某一实施方案中作为个别特征或电路，并且亦可或替选地在另一实施方案中完全地或部分实施为共同特征或电路中。举例而言，几个功能模块可实施为在共同处理器(如信号处理器)上运行的软件形式。还应理解，说明书下文基于导线所述的任何连接亦可实施为无线通信形式，除非另作相反规定。
一般而言，校准器包括发光器和受光器，其中发光器将光束朝向工件的边缘引导，校准器进一步确定随着工件绕旋转轴旋转因受阻而无法到达受光器的发光量。例如，如果工件的中心偏离校准器的旋转轴线，则随着工件旋转，工件阻挡变化的发光量，受光器所接收的光量存在变化。受阻的光量例如表示为占总发光的百分比。随后将所接收的光量和变化转换成工件相关的尺寸(例如偏移量)，在一例中，末端执行器利用该尺寸在工件中心取回工件。
参照附图，图1示出根据本发明一个或多个方面的示例性工件对准系统100。该工件对准系统100例如包括工件支座102，该工件支座102配置为沿工件平面106选择性支撑工件104。工件支座102例如可以包括任意数目的支撑机构，诸如销、板或其他可操作成选择性支撑工件104的机构(图中未示出)。
根据一示例性方面，发光设备108定位在工件平面106的第一侧110和第二侧112中的一侧上，其中该发光设备配置为沿路径116引导光束114。路径116例如与工件104的周边118(例如周边区域或边缘)相关联。
旋转装置120进一步操作性耦接至工件支座102，其中该旋转装置配置为选择性使工件支座绕支座轴线124旋转(例如由箭头122所示)。支座轴线124例如垂直于工件平面106。
在一特例中，发光设备108(例如又称发射器)配置为发射多个波长的光。例如可以基于工件104的成分来确定发光设备108所发射这些多个波长中的一个或多个波长的光。进一步提供受光设备126(例如又称接受器)，并且该受光设备126配置为在工件支座102绕支座轴线124旋转的同时接收光束114。
根据本发明的几个方面，工件对准系统100进一步包括控制器128，其中该控制器配置为基于光束114的初始透射率130(例如透射量)以及与受光设备126(例如，经过和/或穿过工件)接收的光束相关联的接收信号132，确定工件104相对于工件支座102的位置和取向中的一个或多个。例如，光束114的接收信号132是至少部分地基于工件104的材料成分、工件上形成的一层或多层(图中未示出)、工件上形成的一个或多个器件(图中未示出)以及先前对工件执行的一个或多个操作，诸如先前的离子注入或先前对工件执行的其他半导体工艺。
另举一例，控制器128进一步配置为确定工件104相对于支座轴线124的位置134。应当指出，控制器128例如可以包括与处理系统的各组件相关联的多个单独的控制器(图中未示出)，或者可以是用于整个系统的单个控制器，并且所有这样的控制器皆视为落入本发明的范围内。
工件104的位置134例如可以由控制器128来确定，从而控制器配置为确定工件104的中心136相对于工件支座102的支座轴线124的位置，如参见图2。例如，如图1所示，确定工件104相对于支座轴线124的位置134是至少部分地基于工件支座102的旋转位置138以及接收信号132，该接收信号指示受光设备126所接收的光束114的一部分140。
受光设备126所接收的光束114的一部分140例如与工件支座102的旋转位置138相关联。在一例中，控制器128所确定的工件104的位置134包括工件的中心136沿工件平面106距支座轴线124的二维偏移，如参见图2。工件104的位置134可以进一步包括工件104或工件支座102绕支座轴线124的旋转位置138，其中，工件绕支座轴线的旋转位置与工件的边缘特征142相关联，且其中，图1中的控制器128进一步配置为基于工件的边缘特征来确定工件相对于支座轴线的位置。图2中的边缘特征142例如可以包括与工件104的周边118相关联的凹口、平面或其他特征。
图3例如示出旋转位置162(例如由伺服电动机或其他与图1中的旋转装置120相关联的设备提供)与来自图1中的受光设备126的输出164的曲线图160，其中能够从输出信号曲线166(从接收信号132)推断出工件104的中心136，该输出信号曲线166指示边缘特征142通过光束114(例如，图3中在位置168处示出)，并获知边缘特征的尺寸。
据此，图1中的控制器128能够确定与工件104的中心136相关联的偏移矢量值，能够将该偏移矢量值提供给图4的工件处置系统172中所示的机械臂170。机械臂170例如可以配置为基于偏移矢量值从工件支座102拾取工件104，当从图1中的工件对准系统100拾取工件时，工件就大致相对于支撑构件174居中。工件104的旋转位置能够进一步用来相对于工件对准系统100旋转地对准工件，之后由机械臂170拾取工件并将其转移到一个或多个工作站176，诸如处理腔室、装载锁定腔室、传送系统或其他用于处理工件的设备。
半导体加工中使用的碳化硅(SiC)晶片呈半透明，并且常规的校准传感器(例如，欧姆龙公司出产的10mm传感器)会产生不一致的结果，从而导致晶片处理误差和校准器故障。这些问题在器件晶圆以及晶圆更加透明时尤显突出。由于SiC呈半透明，来自常规传感器的650nm光能够穿过材料块，给常规的受光器提供不一致的结果。当晶片上形成器件或以其他方式存在器件时，这类故障出现得愈加频繁，因为器件会阻挡一部分光，而晶片中无器件的部分则允许光通过。这在回读信号时将产生巨大波动，使得拟合曲线和算法难以使用常规的校准器找到晶片的中心和取向。
本发明利用配置为结合边缘检测方案而产生多个波长的宽光束的校准传感器，其中该校准传感器的灵敏度进一步可调。该校准传感器进一步定向为与工件大致成浅角，从而本发明的校准传感器会提高回读信号的稳定性。
据此，本发明提供一种对包括透明或半透明材料的工件的灵敏度可调的多波长边缘检测传感器。该传感器安装成与工件成浅角，以便增加相交长度。图1中的发光设备108例如配置为发出多波长的光(例如多波长的激光)，从而多波长会改善工件104对单波长光不透光或透光的材料一致性相关的问题。因此，受光设备126(例如一个或多个受光器)配置为接收多波长的光，以确定从发光设备108的边缘到工件104的边缘或周边118的距离，并忽略任何穿过工件并被受光设备接收的光。
因此，即使整个工件104上的透明度有所变化，本发明也能提供稳定的回读。透明对象(诸如工件104)的边缘的透射性可以比该对象的大部分或其余部分的透射性更低。如此可以调节或以其他方式控制受光设备的灵敏度，以识别工件104的边缘或周边118，并忽略大部分或其余内部部分，从而导致与边缘检测相关联的信号更加稳定。另外，通过将受光设备126(例如传感器)与工件104成浅角定位，使光114(例如激光)透射过更长的工件长度或工件横截面，导致透射到受光设备126的光量更少。因此，在光114穿过工件的准透明部分的情况与光114与工件互不相交的情况之间，有利地增大信号强度差异，从而提供一种更精确又可重复的识别工件位置的机构。
据此，本发明提供一种多波长、多受光器、灵敏度可调的对准设备200，例如图5所示，发光设备108和受光设备126与工件104(又称晶片)成浅角202安装。据此，由于浅角202，如图6所示，允许工件104的更大厚度阻光114，使得回读信号既平滑又一致。对准设备200的发光设备108和受光设备126分别发出和接收例如多波长的光114。例如，基于材料特性，各种材料对于不同波长的光114透光。通过使用多波长，借助对准设备200所发出和接收的光114的其余波长，能够减少特定材料对单波长完全透光的可能性。例如使用多波长来确定针对不同波长接收光114的变化方式。
据此，由发光设备108和受光设备126发射和接收多个波长的光，并识别多个波长上的光强变化(例如，接收光所占的百分比)。通过检查多个波长并识别强度值改变的波长，即使其他强度保持恒定，也能确定该材料对于特定波长是否不透光。
在常规的传感器中，光与工件平面约成60度至90度穿过晶片，与之相比，本发明有利地提出发光设备108和受光设备126与工件104的工件平面106成浅角202。浅角202与工件平面106的角度例如可以约小于30度。通过提供图6所示的浅角202(例如，工件104与工件平面106约成5度相交)，光114穿过工件的长度204远大于光垂直于工件平面106的长度。例如，即使工件104对于发光设备108所发出的光114呈10％至30％透光，增加光穿过工件的长度204也能有利地提高设备200的灵敏度。
另外，协同多波长的光114以及发光设备108和受光设备126(统称为传感器)所定位的浅角202，能够进一步利用边缘检测特征。如图7所示，边缘检测特征例如跨光束114的预定宽度206识别第一信号衰减，然后假定任何超出或下游(例如更靠近工件104的中心136)的光均被工件104阻挡。另外，即使光114的一部分208穿过工件104的材料块210，本发明的边缘检测特征也能配置为忽略那部分光。在本例中，由发光设备108形成并由受光设备接收的光束114大致呈带状，如参见图5至图7。
在一例中，图7中所示的发光设备108和受光设备126配置为提供光束114从外延210到内延212(例如28mm距离)的宽度206。发光设备108例如配置为以发射的信号214(例如全信号强度或100％信号)朝向受光设备126发射光束114，横跨其从外延210到内延212的宽度206。受光设备126配置为以预定增量(例如1mm增量)接收从外延210到内延212的光束114，使得接收信号216与每个预定增量相关联。
在本例中，由受光设备126接收光束114的接收信号216大致等于从外延210到与工件104的周边118相关联的边缘位置218(例如0mm至18mm的距离)的第一信号214(例如全信号强度)。当光束114从边缘位置218到内延212(例如18mm至28mm的距离)与工件104相交时，光束114穿过工件104的材料块210的部分208相应地减小接收信号216(例如，信号强度步进降低到80％、60％等，这与工件104的透射率相关联)。
在一例中，发光设备108和受光设备126具有可调的灵敏度，其配置为允许针对期望的触发点进行调节。譬如，如果与光束114相关联的接收信号216在与外延210相距18mm的位置从发射信号214的100％减小到发射信号的50％(例如，接收信号中的“步进”)，然后能够确定与工件104的边缘或周边118相关联的边缘位置218与外延210相距18mm。另外，这种与边缘位置218相关联的接收信号216能够用来校准设备200，以便能够假定从边缘位置到内延212(例如与外延210相距18mm至28mm)的任何接收信号被工件104阻挡或中断。因此，即使光束114穿过工件104的材料块210并以发射信号214的50％被接收，也能假定与之相关联的接收信号216被工件阻挡并将其忽略。
另举一例，随着工件104旋转，边缘位置218可能改变，由此接收信号216可能基于工件在工件支座102上的位置(例如工件的中心136相对于工件支座的支座轴线124，如图2所示)而改变。如此，图1中的控制器128能够配置为确定图7中的边缘位置218和/或工件104的中心136。另外，为了检测工件104的边缘118，受光设备126能够包括多个受光器，它们配置为分别确定跨多个受光器接收到的光束114的百分比，由此通过沿光束114的宽度206求接收信号216的微分来确定边缘位置218。例如，如果受光设备126的多个受光器中的前五个受光器在100％的发射信号214处产生接收信号216，并且多个受光器中的第六个受光器降低发射信号的百分比，则能够确定已在与多个受光器中的第六个受光器相关联的位置处检测到工件104的边缘118，并能够假定任何进一步朝向内延212的接收信号均被工件阻挡。
图8进一步示出传感器设备230包括发光设备108和受光设备126的另一实例。在本例中，受光设备126包括布置在阵列234中的多个传感器单元232，该阵列234配置为提供相应多个信号236。图9A至图9C示出多个信号236与图8中具有各种不同透射率的几个工件104相关联的实例，其中沿箭头238的方向前进时，观察到多个信号(例如，传感器设备230呈静止状态并具有多个传感器单元232A至232n，跨度为28mm，其中n＝任何正整数)。
图9A示出图8中的工件104的多个信号236的实例，其中工件不透光(例如光不会透射过工件)。在本例中，工件104的边缘118被指示为处于传感器单元232A至232n的阵列234之间一半的位置240，其中半数传感器单元为“开启(ON)”(图示为无阴影的传感器单元)，而半数传感器单元为“关闭(OFF)”(图示为阴影的传感器单元)。
图9B示出图8中另一工件104的多个信号236的实例，其中该工件由透明材料或具有不同透明度的材料构成，例如其上形成有各种器件的碳化硅(SiC)工件。传感器单元232B(如无阴影)例如为开启(如“未阻挡”，其中光114透射过工件并被传感器单元232B接收)，而传感器单元232A(如有阴影)关闭(如“受阻挡”，其中工件基本上防止光被传感器单元232A接收)。这样，图8中的工件104例如阻挡一些光束114，同时允许一些光束通过各径向位置。因此，即使工件104可能处于固定位置，也能沿传感器单元232A至232n的阵列234接收变化百分比的光束114(例如，因工件上的器件阻挡光的透射)。
另举一例，传感器输出值是传感器单元232的总数与从光束114接收信号的单元数之比。例如图9A中，在具有二十个传感器单元232A至232n的情况下，其中十个传感器单元受阻挡，而另十个传感器单元接收信号。据此，十除以总共二十个传感器单元232得出图8中接收到的总发射信号240的50％。
在图9B中，由于一些光透射过工件，当沿箭头238的方向前进时，针对十个传感器单元232K至232T接收到信号，然后传感器单元232K受阻挡，然后传感器单元232I中接收到信号，以此类推。即使工件处于同一位置，二十个受光器中有六个会受到阻挡，诸如受器件、薄膜或工件中透明度略低部分阻挡。图9C示出传感器单元232A至232n的另一例，图中显示部分透射过工件，二十个传感器单元中有五个受阻挡。
从与箭头238相同的方向观察时，上述边缘检测方案确定第一传感器单元232受阻挡，由此假定进程迟于该受阻单元的更多传感器单元也受阻挡。即使一部分光透过工件射到第一受阻传感器单元232之外，也会自动假定这些传感器单元同样受阻挡。然而，例如当图1中的工件104旋转时，边缘118的位置可改变。但边缘118至少阻挡一些光114。
因此，本发明进一步提供如图6所示的传感器(例如发光设备108和受光设备126)的浅角202、多波长的光114以及灵敏度可调的传感器，以更精确地确定工件104的边缘118。图8中的第一传感器单元232可能因工件104上形成的器件、工件的透明材料或衬底或者边缘118而受阻挡。例如，透明材料也可能并非100％透明，即使在低透射端，该材料仍可能阻挡少量光。但通过调节传感器单元232的灵敏度，若非接收到预定量的光，诸如发光的80％，则能提供不“触发”或激活传感器单元的命令。这样，即使工件104的材料半透明，并且50％的光通过，也能将灵敏度调整为要求80％的光才激活传感器单元，则如果50％的光受阻挡，则可认为该传感器单元受阻止。
据此，本发明提供一种浅角传感器、可变灵敏度和多波长光的组合来确定工件的边缘。
根据另一示例性方面，图10提出一种对准工件的方法300。应当指出，尽管在本文中以一系列动作或事件阐述示例性方法，但将领会，本发明不仅限于这类动作或事件的所示次序，根据本发明，某些步骤会以不同顺序执行且/或与除本文内容之外的其他步骤同时进行。此外，并非所述各步骤均需用于实现根据本发明的方法。还应领会，所述方法可结合本文所述的系统以及结合本文未说明的其他系统来实施。
如图10所示，方法300始于动作302，其中将工件放置在工件支座上。在动作304中，使一个或多个波长的光束沿第一路径朝向工件的第一侧引导。光束例如与工件成浅角发射，从而经过工件长度的光量远大于经过工件厚度的光量。在动作306中，使光束进一步朝向工件的周边引导，并使工件绕支座轴线旋转。在动作308中，在工件旋转的同时接收光束。在动作310中，控制或调节光束的灵敏度以提供期望的信号。在动作312中，进一步确定工件相对于支座轴线的位置。在动作312中确定工件的位置是至少部分地基于工件绕支座轴线的旋转位置和所接收的光束，其中，根据受控的传感器灵敏度和工件的透射率，按比例分配光束。
尽管本发明的内容已就某一或某些优选实施方式加以阐明，但基于对本发明说明书及附图的阅读和理解，等同变化及修改对于本领域的技术人员而言显而易见。特别关于由上述组件(总成、装置、电路等)执行的各种功能，若非特别注明，否则用于描述这些组件的术语(包括提及“构件”)旨在对应于执行所述组件的特定功能(即功能上等同)的任意部件，即便其在结构上不等同于执行本文所述的本发明的示例性实施方案所公开的结构亦然。此外，虽然仅就多个实施方案中的一种方案公开本发明的特定特征，但若适于或利于任何指定或特定应用，则这一特征可结合其他实施方案的一个或多个其他特征。
Claims (20)
1.一种工件对准系统，其包括：
具有支座轴线的工件支座，其中，所述工件支座配置为沿工件平面支撑工件；
发光设备，所述发光设备配置为使多波长光束沿一路径朝向所述工件平面的第一侧引导，其中，所述多波长光束为带状光束并具有与之相关的宽度，其中，所述路径与所述工件的周边区域相关联，且其中，所述路径与所述工件平面成浅角，其中所述浅角的角度小于30度；
受光设备，所述受光设备沿所述路径定位并配置为在所述工件平面的第二侧上接收所述多波长光束，其中，所述第二侧与所述第一侧相反，且其中，所述受光设备包括多个传感器单元，所述多个传感器单元配置为沿所述多波长光束的宽度接收所述多波长光束的相应多个部分，其中，所述多个传感器单元配置为限定与所述多波长光束的相应多个部分相关联的多个接收信号；以及
控制器，所述控制器配置为当所述工件与所述路径相交时至少部分地基于所述多个接收信号的微分来确定所述工件相对于所述支座轴线的边缘，且其中，所述控制器配置为基于所述工件的透射率来控制所述受光设备的灵敏度。
2.根据权利要求1所述的工件对准系统，其进一步包括：旋转装置，所述旋转装置操作性耦接至所述工件支座并配置为使所述工件支座绕所述支座轴线旋转，其中，所述工件包括与工件边缘相关联的边缘特征，且其中，所述控制器进一步配置为当所述边缘特征与所述路径相交时基于所述工件支座的旋转位置和所述多个接收信号的微分来确定所述工件相对于支座轴线的位置。
3.根据权利要求2所述的工件对准系统，其中，所述控制器进一步配置为确定波形，其中，所述波形由所述受光设备在所述工件支座的多个旋转位置所接收的所述多波长光束的多个部分来限定，且其中，所述控制器进一步配置为基于所述波形来确定所述工件相对于所述支座轴线的位置。
4.根据权利要求3所述的工件对准系统，其中，所述控制器进一步配置为基于所述工件的透射率来按比例分配所述波形。
5.根据权利要求1所述的工件对准系统，其中，所述浅角与所述工件平面成5度。
6.根据权利要求1所述的工件对准系统，其中，所述发光设备包括激光器，所述激光器配置为发射所述多波长光束。
7.根据权利要求1所述的工件对准系统，其中，所述控制器配置为确定从所述多波长光束的宽度的外延向内延观察所述多个接收信号时的第一阻滞，且其中，所述控制器配置为选择性忽略所述多个接收信号中的任何一个限定在所述第一阻滞以外的接收信号。
8.一种工件对准系统，其包括：
发光设备，所述发光设备配置为使多波长光束沿一路径朝向与工件相关联的工件平面的第一侧引导，其中，所述路径与所述工件的周边区域相关联，且其中，所述路径与所述工件平面成浅角，其中所述浅角的角度小于30度；
受光设备，所述受光设备沿所述路径定位并配置为在所述工件平面的第二侧上接收所述多波长光束，其中，所述第二侧与所述第一侧相反；
工件支座，所述工件支座配置为沿所述工件平面支撑所述工件；
旋转装置，所述旋转装置操作性耦接至所述工件支座并配置成使所述工件支座绕支座轴线旋转；以及
控制器，所述控制器配置为当所述工件随着经由所述工件支座旋转工件而与所述路径相交时至少部分地基于所述受光设备所接收的多波长光束量来确定所述工件相对于所述支座轴线的位置，且其中，所述控制器配置为基于所述工件的透射率来控制所述受光设备的灵敏度。
9.根据权利要求8所述的工件对准系统，其中，所述浅角与所述工件平面成5度。
10.根据权利要求8所述的工件对准系统，其中，所述发光设备包括激光器。
11.根据权利要求8所述的工件对准系统，其中，所述发光设备配置为跨其预定宽度发射所述多波长光束。
12.根据权利要求8所述的工件对准系统，其中，所述工件的位置包括所述工件的中心沿所述工件平面距所述支座轴线的二维偏移。
13.根据权利要求12所述的工件对准系统，其中，所述工件的位置进一步包括所述工件绕所述支座轴线的旋转位置。
14.根据权利要求13所述的工件对准系统，其中，所述工件包括边缘特征，其中，所述控制器配置为当所述边缘特征随着经由所述工件支座旋转所述工件与路径相交时至少部分地基于所述受光设备所接收的多波长光束量来确定所述工件相对于所述支座轴线的旋转位置。
15.根据权利要求8所述的工件对准系统，其中，所述控制器进一步配置为确定波形，其中，所述波形由所述受光设备在所述工件支座的多个旋转位置所接收的多波长光束的至少一部分来限定，且其中，所述控制器进一步配置为基于所述波形来确定所述工件相对于所述支座轴线的位置。
16.根据权利要求15所述的工件对准系统，其中，所述控制器进一步配置为基于所述工件的透射率来按比例分配所述波形。
17.根据权利要求8所述的工件对准系统，其中，所述受光设备包括多个传感器单元，所述多个传感器单元配置为沿所述多波长光束的宽度接收所述多波长光束的相应多个部分，其中，所述多个传感器单元配置为限定与所述多波长光束的相应多个部分相关联的多个接收信号，且其中，所述控制器配置为通过选择性忽略所述多个接收信号中的一个或多个接收信号来确定所述工件的边缘。
18.根据权利要求17所述的工件对准系统，其中，所述控制器配置为确定从所述多波长光束的宽度的外延向内延观察所述多个接收信号时的第一阻滞，且其中，所述控制器配置为选择性忽略所述多个接收信号中的任何一个限定在所述第一阻滞以外的接收信号。
19.一种对准工件的方法，该方法包括：
将所述工件放置于工件支座上；
将多个波长的光束沿第一路径朝向与所述工件相关联的工件平面的第一侧引导，其中，所述第一路径与所述工件平面成浅角，其中所述浅角的角度小于30度；
绕支座轴线旋转所述工件；
在所述工件旋转的同时，接收朝向所述工件发射到所述工件平面的第二侧的光束，其中所述第一侧与所述第二侧相反；以及
至少部分地基于所述工件绕所述支座轴线的旋转位置和所接收的光束、工件边缘的检测以及受控的光束灵敏度来确定所述工件相对于所述支座轴线的位置。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，确定所述工件相对于所述支座轴线的位置包括确定所述工件绕所述支座轴线的旋转位置和所述工件的中心相对于所述支座轴线的二维偏移中的一个或多个位置。
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