CN116130397A - 支持偏转定位的晶圆预定位方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种支持偏转定位的晶圆预定位方法及装置。其包括：寻心定位时，配置预定位传感器组内的标准预定位单元组对晶圆进行寻心定位检测；寻边定位时，基于所述寻边定位时的预设偏转角度以及晶圆在预定位时的转动方向，将与预设偏转角度正对应的预定位传感器配置为寻边定位目标传感器，将预定位传感器组内除寻边定位目标传感器所在传感单元对外其余的传感单元对配置为偏转寻边定位单元组；利用偏转寻边定位单元组对转动中的晶圆进行寻边定位，以将晶圆的定位标识体与寻边定位目标传感器正对应。本发明能实现偏转定位的预定位需求，提高预定位的精度与适应性。

Description

支持偏转定位的晶圆预定位方法及装置

技术领域

本发明涉及一种预定位方法及装置，尤其是一种支持偏转定位的晶圆预定位方法及装置。

背景技术

针对晶圆光刻后关键尺寸的测量，S8000系列SEM电子显微镜是目前热门的测量设备。利用S8000系列SEM电子显微镜对晶圆测量时，需要对晶圆先进行预定位，以在预定位后进行所需的尺寸测量。目前，在S8000系列SEM电子显微镜内对晶圆进行预定位时，只能实现晶圆的Flat平边/Notch缺口与X轴平行的预定位，但对砷化镓等材质晶圆，工艺要求其在常规预定位位置偏过45度角的预定位方式，但现有的S8000系列SEM电子显微镜无法支持在常规预定位位置偏过45°的预定位。

此外，S8000系列SEM电子显微镜仅支持对非透明晶圆的预定位，无法支持透明晶圆的预定位，难以满足实际的预定位需求。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种支持偏转定位的晶圆预定位方法及装置，其能实现偏转定位的预定位需求，提高预定位的精度与适应性。

按照本发明提供的技术方案，一种支持偏转定位的晶圆预定位方法，所述晶圆预定位方法包括：

配置晶圆预定位检测用的预定位传感器组，所述预定位传感器组包括若干预定位传感器，其中，利用预定位传感器组内的预定位传感器至少形成四对传感单元对，所形成四对传感单元对的预定位传感器均匀分布于同一圆周上；

对任一传感单元对，所述传感单元对内的两个预定位传感器关于所在圆周的圆心中心对称分布；四对传感单元对内预定位传感器所在位置的连线分别形成两两相互垂直的连接轴线；

基于晶圆预定位进入所述预定位传感器组内的方向，将与进入方向相一致的连接轴线对应的传感单元对配置为辅助预定位单元组，其余三对传感单元对则映射形成标准预定位用的标准预定位单元组；

对晶圆预定位时，包括依次进行的寻心定位以及寻边定位，其中，

寻心定位时，配置预定位传感器组内的标准预定位单元组对晶圆进行寻心定位检测，以在寻心定位后，预定位晶圆的圆心与标准预定位单元组内预定位传感器所在圆周的圆心正对应；

寻边定位时，基于所述寻边定位时的预设偏转角度以及晶圆在预定位时的转动方向，将与预设偏转角度正对应的预定位传感器配置为寻边定位目标传感器，所述寻边定位目标传感器为辅助预定位单元组或标准预定位单元组内任一预定位传感器，将预定位传感器组内除寻边定位目标传感器所在传感单元对外其余的传感单元对配置为偏转寻边定位单元组；

利用偏转寻边定位单元组对转动中的晶圆进行寻边定位，以将晶圆的定位标识体与寻边定位目标传感器正对应。

将辅助预定位单元组的连接轴线作为第一轴线，将与第一轴线垂直的连接轴线作为第二轴线；

预定位传感器组内仅包括用于形成四对传感单元对的预定位传感器时，预设偏转角度包括与第一轴线垂直、与第二轴线垂直、与第一轴线呈45°夹角或第二轴线呈45°夹角；

当预设偏转角度为与第一轴线垂直时，寻边定位目标传感器为形成第二轴线的两个预定位传感器中的一个；

当预设偏转角度为与第二轴线垂直时，寻边定位目标传感器为形成第一轴线的两个预定位传感器中的一个；

当预设偏转角度为与第一轴线呈45°夹角或与第二轴线呈45°夹角时，寻边定位目标传感器为第一轴线两侧任一传感单元对内的一预定位传感器。

当预设偏转角度为与第一轴线呈45°夹角或与第二轴线呈45°夹角时，还包括切换用的切换开关单元，其中，

在寻心定位时，通过切换开关单元选择预定位传感器组内的标准预定位单元组；

在寻边定位时，通过切换开关单元将预定位传感器组选择配置为偏转寻边定位单元组。

所述切换开关单元包括三组双刀双掷继电器，其中，

经所述三组双刀双掷继电器对四对传感单元选择后，以形成包含六个预定位传感器的标准预定位单元组或偏转寻边定位单元组。

在晶圆寻边定位时，沿晶圆预定位的转动方向上，将最接近寻边定位目标传感器的一个预定位传感器配置为主预定位传感器；

在晶圆预定位时，还包括基于主预定位传感器的防死锁处理，其中，

在寻心定位准备阶段以及寻边定位完成后，进行防死锁第一处理步骤，所述防死锁第一处理步骤包括将主预定位传感器的输出调控为高电平状态；

在寻心定位开始时，进行防死锁第二处理步骤，所述防死锁第二处理步骤包括解除对主预定位传感器输出的调控并将主预定位传感器的输出恢复为低电平状态，以利用主预定位传感器进行所需的检测。

在对标准预定位单元组以及偏转寻边定位单元组内任一预定位传感器采样时，对所述预定位传感器输出信号的跳变前沿跟随，对所述预定位传感器输出信号的跳变后沿延时，以采样形成所需的预定位检测信号。

在寻边定位时，通过CHUCK吸盘吸附待寻边定位的晶圆，寻边定位完成后，解除CHUCK吸盘对晶圆的吸附，其中，

通过真空电磁阀调控CHUCK吸盘对晶圆的吸附状态；

利用采样继电器获取真空电磁阀的开关状态信号时，对由采样继电器采集真空电磁阀的开关状态信号进行30ms级的延时过滤，以基于过滤后的开关状态信号，控制切换开关单元将预定位传感器组在标准预定位单元组与偏转寻边定位单元组间切换。

还包括用于获取CHUCK吸盘对晶圆吸附时真空度的真空度传感器，其中，

对利用真空度传感器获取的真空度信号，基于三次间隔采样表决的方式进行去毛刺振荡处理。

所述预定位传感器包括FU-55型对射式光纤传感器，或者，FU-20型反射式光纤传感器；

所述晶圆的定位标识体包括Flat平边/Notch缺口。

一种支持偏转定位的晶圆预定位系统，包括预定位控制处理器，其中，

对任一晶圆，预定位控制处理器采用上述所述的预定位方法进行晶圆预定位。

本发明的优点：预定位传感器组包括四对传感单元对，寻边定位时，基于所述寻边定位时的预设偏转角度以及晶圆在预定位时的转动方向，将与预设偏转角度正对应的预定位传感器配置为寻边定位目标传感器，将预定位传感器组内除寻边定位目标传感器所在传感单元对外其余的传感单元对配置为偏转寻边定位单元组；利用偏转寻边定位单元组对转动中的晶圆进行寻边定位，以将晶圆的定位标识体与寻边定位目标传感器正对应，也即可实现偏转45°的预定位，提高预定位的精度与适应性。

附图说明

图1为本发明预定位传感器组内预定位传感器的一种分布实施例示意图。

图2为本发明的系统框图。

图3为本发明三组双刀双掷继电器与预定位传感器组连接配合的一种实施例。

附图标记说明：1-安装板、2-预定位第一传感器、3-预定位第二传感器、4-预定位第三传感器、5-预定位第四传感器、6-预定位第五传感器、7-预定位第六传感器、8-预定位第七传感器、9-预定位第八传感器、10-第一处理器、11-设备主控板、12-第二处理器、13-真空度传感器、14-切换开关单元以及15-预定位传感器组。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

为了能实现偏转定位的预定位需求，提高预定位的精度与适应性，对支持偏转定位的晶圆预定位方法，本发明的一种实施例中，所述晶圆预定位方法包括：

配置晶圆预定位检测用的预定位传感器组15，所述预定位传感器组15包括若干预定位传感器，其中，利用预定位传感器组内的预定位传感器至少形成四对传感单元对，所形成四对传感单元对的预定位传感器均匀分布于同一圆周上；

对任一传感单元对，所述传感单元对内的两个预定位传感器关于所在圆周的圆心中心对称分布；四对传感单元对内预定位传感器所在位置的连线分别形成两两相互垂直的连接轴线；

基于晶圆预定位进入所述预定位传感器组15内的方向，将与进入方向相一致的连接轴线对应的传感单元对配置为辅助预定位单元组，其余三对传感单元对则映射形成标准预定位用的标准预定位单元组；

对晶圆预定位时，包括依次进行的寻心定位以及寻边定位，其中，

寻心定位时，配置预定位传感器组15内的标准预定位单元组对晶圆进行寻心定位检测，以在寻心定位后，预定位晶圆的圆心与标准预定位单元组内预定位传感器所在圆周的圆心正对应；

寻边定位时，基于所述寻边定位时的预设偏转角度以及晶圆在预定位时的转动方向，将与预设偏转角度正对应的预定位传感器配置为寻边定位目标传感器，所述寻边定位目标传感器为辅助预定位单元组或标准预定位单元组内任一预定位传感器，将预定位传感器组15内除寻边定位目标传感器所在传感单元对外其余的传感单元对配置为偏转寻边定位单元组；

利用偏转寻边定位单元组对转动中的晶圆进行寻边定位，以将晶圆的定位标识体与寻边定位目标传感器正对应。

对晶圆预定位时，需要利用预定位传感器组15对晶圆的位置状态进行检测。为了能实现偏转角度的晶圆预定位，本发明的一种实施例中，预定位传感器组15内至少包括八个预定位传感器，预定位传感器组15装配于安装板1上，利用八个预定位传感器可形成四对传感单元对，四对传感单元对内的预定位传感器呈环形的圆周分布，也即八个预定位传感器在安装板1上的分布位置形成一个圆周，八个预定位传感器在同一圆周上均匀分布，此时，任意两个相邻的预定位传感器呈间隔45°分布；此时，可实施的偏转预定位至少为偏转45°预定位。

图1中示出了预定位传感器组15内八个预定位传感器在安装板1上分布的一种实施例，图1中，八个预定位传感器分别为预定位第一传感器2、预定位第二传感器3、预定位第三传感器4、预定位第四传感器5、预定位第五传感器6、预定位第六传感器7、预定位第七传感器8以及预定位第八传感器9；八个预定位传感器一般采用相同的形式；如为适配透明晶圆的预定位，预定位传感器可为FU-55型对射式光纤传感器或者FU-20型反射式光纤传感器，利用FU-55型对射式光纤传感器或者FU-20型反射式光纤传感器对透明晶圆进行预定位的方式以及过程可参考公开号为CN209246944U的相对应说明。

图1中，预定位第一传感器2、预定位第二传感器3、预定位第三传感器4、预定位第四传感器5、预定位第五传感器6、预定位第六传感器7、预定位第七传感器8以及预定位第八传感器9在圆周上呈逆时针依次排布，其中，排布形成圆周的尺寸与晶圆的尺寸相一致，排布形成圆周与晶圆尺寸间的对应关系，也可以参考公开号为CN209246944U的相对应说明。因此，对不同尺寸的晶圆，所排布形成圆周的大小不同，具体以能满足对所需尺寸晶圆的预定位为准。

图中，八个预定位传感器形成四对传感单元对，所形成的四对传感单元对如图1中的连线所示，具体为：预定位第一传感器2与预定位第五传感器6形成一传感单元对，预定位第二传感器3与预定位第六传感器7形成一传感单元对，预定位第三传感器4与预定位第七传感器8形成一传感单元对，预定位第四传感器5与预定位第八传感器9形成一传感单元对。

由图1和上述说明可知，对任一传感单元对，所述传感单元对内的两个预定位传感器关于所在圆周的圆心中心对称分布，如预定位第一传感器2与预定位第五传感器6关于圆心中心对称，其余传感单元对内预定位传感器可参考图1和此处的说明。此外，四对传感单元对内预定位传感器所在位置的连线分别形成两两相互垂直的连接轴线，如预定位第一传感器2与预定位第五传感器6所在位置的连线，与预定位第三传感器4与预定位第七传感器8所在位置的连线相互垂直。

对晶圆预定位时，晶圆需要利用机械臂等送入由预定位传感器组15内预定位传感器所围合形成的圆周内，此时，可确定晶圆预定位的进入方向，具体进入预定位传感器组15内的方式可根据需要选择，如可参考SEM电子显微镜进行预定位时的进入说明。具体地，如晶圆可从图1中预定位第一传感器2指向预定位第五传感器6方向进入预定位传感器组15，此时的进入方向也即为沿预定位第一传感器2指向预定位第五传感器6的方向，当然，晶圆还可以采用其他的进入方向，具体与SEM电子显微镜的工作方式相关。

在确定晶圆的进入方向后，即可确定与进入方向相一致的连接轴线，且将所确定连接轴线所对应的传感单元对配置作为辅助预定位单元组，如上述举例进入方向为沿预定位第一传感器2指向预定位第五传感器6的方向时，则将预定位第一传感器2与预定位第五传感器6形成的传感单元对作为辅助预定位单元组，此时，预定位第二传感器3与预定位第六传感器7形成的传感单元对、预定位第三传感器4与预定位第七传感器8形成的传感单元对以及预定位第四传感器5与预定位第八传感器9形成的传感单元对即构成标准预定位单元组。

具体实施时，当晶圆的进入方向为其他实施情况时，可确定对应的辅助预定位单元组以及标准预定位单元组的具体实施情况。对SEM电子显微镜，现有技术中，在安装板1上一般只装配六个预定位传感器，即利用六个预定位传感器进行预定位，此时，利用所述六个预定位传感器即形成标准预定位单元组；如晶圆的进入方向为预定位第一传感器2指向预定位第五传感器6的方向时，则标准预定位单元组仅包括预定位第二传感器3、预定位第三传感器4、预定位第四传感器5、预定位第六传感器7、预定位第七传感器8以及预定位第八传感器9。

具体地，利用所述六个预定位传感器形成标准预定位单元组后，即可利用标准预定位单元组进行寻心定位与寻边定位。也即现有技术中，安装板1上只配置标准预定位单元组，利用标准预定位单元组可实现寻心定位以及寻边定位，利用标准预定位单元组同时实现寻心定位、寻边定位的方式以及过程可参考现有SEM电子显微镜的寻心、寻边说明。

对晶圆预定位时，一般需包括依次进行的寻心定位以及寻边定位，也即对晶圆预定位时，需要先进行寻心定位，在寻心定位后再进行寻边定位。由上述说明可知，晶圆上一般设置定位标识体，所述晶圆的定位标识体包括Flat平边/Notch缺口，寻心定位一般是指将晶圆的中心与图1中圆周的圆心正对应/正对准，寻边定位具体是指将晶圆的定位标识体朝向指定的位置。具体实施时，在寻心定位时，由于需要与SEM电子显微镜内的机械臂等部件配合，为了适配SEM电子显微镜的现有工作方式，只可利用上述的标准预定位单元组进行寻心，也即晶圆预定位中的寻心定位与现有SEM电子显微镜寻心定位的方式相一致。

在寻心定位结束后，开始进行寻边定位。由上述说明可知，为了能满足偏转定位的预定位，在安装板1上增加一传感单元对，如上述说明中提到增加预定位第一传感器2与预定位第五传感器6所形成的一传感单元对。因此，本发明通过在安装板1上安装四对传感单元对，主要可支持偏转定位的预定位需求。具体地，所述偏转定位具体是指相对现有SEM电子显微镜中利用标准预定位单元组进行寻边定位状态后定位标识体的偏转预设偏转角度，如现有SEM电子显微镜利用标准预定位单元组进行寻边定位后，定位标识体处于第一预定位状态，将第一预定位状态按预设偏转角度偏转后，即可得到本发明的偏转定位。

具体实施时，寻边定位时，一般需要确定预设偏转角度以及晶圆在预定位时的转动方向；转动方向具体是指在寻边时，晶圆转动的方向，如晶圆顺时针或逆时针转动。晶圆的转动方向可为顺时针或逆时针，图1中的实施例中，晶圆顺时针转动时，会依次沿预定位第一传感器2、预定位第八传感器9、预定位第七传感器8等的方向转动，晶圆逆时针转动时，会依次沿预定位第一传感器2、预定位第二传感器3、预定位第三传感器4等的方向转动，晶圆在寻边时的转动驱动方式与现有SEM电子显微镜相一致，具体可参考SEM电子显微镜的工作说明。

由上述说明可知，寻边定位时，主要是将晶圆的定位标识体与一预定位传感器正对准，本发明的一种实施例中，将晶圆的定位标识体正对准的预定位传感器配置作为寻边定位目标传感器。由上述说明可知，在寻心定位时，需要利用六个预定位传感器形成标准预定位单元组；为了匹配SEM电子显微镜现有的工作方式，在寻边定位时，一般也需要利用六个预定位传感器形成偏转寻边定位单元组，此时，在SEM电子显微镜内，可将形成偏转寻边定位单元组的六个预定位传感器分别映射为现有SEM电子显微镜工作时所利用标准预定位单元组内的六个预定位传感器，因此，不会影响SEM电子显微镜利用预定位传感器对晶圆寻边的工作逻辑。

在确定寻边定位目标传感器后，将寻边定位目标传感器所在的传感单元对不作为寻边检测的输出，也即不对寻边定位目标传感器所在传感单元对的两个预定位传感器的输出采样。当偏转角度为0°时，即可达到SEM电子显微镜利用现有标准预定位单元组进行寻边的预定位状态，如上述提到的第一预定位状态；此时，剔除寻边定位目标传感器所在的传感单元对即为上述的辅助预定位单元组；当为其他偏转角度时，则可确定需剔除寻边定位目标传感器所在的传感单元对。

由上述说明可知，本发明预定位传感器组15内包括八个预定位传感器时，八个预定位传感器在安装板1上的排布可为标准预定位单元组与辅助预定位单元组的组合，SEM电子显微镜可利用标准预定位单元组实施现有的晶圆寻心过程，也可以利用标准预定位单元组实施现有的晶圆寻边过程，也即非偏转定位的晶圆预定位，此时，寻边定位目标传感器会是辅助定位单元组内预定位传感器中的一个。

在剔除寻边定位目标传感器所在的传感单元对后，利用其余的上对传感单元对即映射形成偏转寻边定位单元组，由上述说明可知，由于会在SEM电子显微镜进行映射处理。因此，偏转寻边定位单元组可为标准预定位单元组，或与标准预定位单元组采用不同的预定位传感器，具体与预设偏转角度相关，但在SEM电子显微镜内寻边定位的原理相一致。

本发明的一种实施例中，将辅助预定位单元组的连接轴线作为第一轴线，将与第一轴线垂直的连接轴线作为第二轴线；

预定位传感器组15内仅包括用于形成四对传感单元对的预定位传感器时，预设偏转角度包括与第一轴线垂直、与第二轴线垂直、与第一轴线呈45°夹角或第二轴线呈45°夹角；

当预设偏转角度为与第一轴线垂直时，寻边定位目标传感器为形成第二轴线的两个预定位传感器中的一个；

当预设偏转角度为与第二轴线垂直时，寻边定位目标传感器为形成第一轴线的两个预定位传感器中的一个；

当预设偏转角度为与第一轴线呈45°夹角或与第二轴线呈45°夹角时，寻边定位目标传感器为第一轴线两侧任一传感单元对内的一预定位传感器。

由上述说明，当预定位第一传感器2与预定位第六传感器6形成辅助预定位单元组时，则预定位第一传感器2与预定位第六传感器6相应的连接轴线作为第一轴线，预定位第三传感器4与预定位第七传感器8相应的连接左轴线作为第二轴线，一般地，第一轴线即为Y轴，第二轴线即为X轴。辅助预定位单元组采用其他实施情况时，可参考此处说明。

具体实施时，预定位传感器组15内仅包括四对传感单元对时，也即仅包括八个预定位传感器时，即可形成图1所示的实施例。此时，预设偏转角度包括与第一轴线垂直、与第二轴线垂直、与第一轴线呈45°夹角或第二轴线呈45°夹角；当预设偏转角度为与第二轴线垂直时，则与第一轴线平行；同理，当预设偏转角度为与第一轴线垂直时，则与第二轴线平行。具体地，所述与第一轴线、第二轴线垂直、呈45°夹角，具体是指晶圆的Flat平边或Notch缺口所形成的定位标识体朝向与第一轴线、第二轴线相对应的关系。

由上述说明可知，现有SEM电子显微镜中，仅包含六个预定位传感器的标准预定位单元组，如上述提到利用预定位第二传感器3、预定位第三传感器4、预定位第四传感器5、预定位第六传感器7、预定位第七传感器8以及预定位第八传感器9的排布位置关系形成标准预定位单元组。当晶圆的进入方向为沿预定位第一传感器2指向预定位第五传感器6的方向时，则利用当前标准预定位单元组进行寻边定位时，则晶圆的Flat平边或Notch缺口与预定位第五传感器6正对应，此时，即形成预设偏转角度即为与第一轴线平行，也即可得到与现有SEM电子显微镜相同的寻边定位结果。

由上述说明可知，由预定位第二传感器3、预定位第三传感器4、预定位第四传感器5、预定位第六传感器7、预定位第七传感器8以及预定位第八传感器9的排布位置可知，无法精确实现预定位位置偏过45°的预定位需求。

本发明的一种实施例中，当需要满足标准预定位位置偏过45°的预定位需求时，如上述说明书中标准预定位位置为与预定位第七传感器8正对准时，偏过45°即与预定位第八传感器9或预定位第六传感器7正对应，此时，预定位第八传感器9或预定位第六传感器7为寻边定位目标传感器。

当预定位第八传感器9为寻边定位目标传感器时，则偏转寻边定位单元组包括预定位第一传感器2、预定位第二传感器3、预定位第三传感器4、预定位第五传感器6、预定位第六传感器7以及预定位第七传感器8；同理，当预定位第六传感器7为寻边目标传感器时，则偏转寻边定位单元组包括预定位第一传感器2、预定位第三传感器4、预定位第四传感器5、预定位第五传感器6、预定位第七传感器8以及预定位第八传感器9。

由上述说明，采用相同的配置方式，即可得到与第一轴线垂直的偏转寻边定位单元组，此处不再赘述。

由上述说明可知，SEM电子显微镜工作时，会选定一个寻边定位目标传感器，则偏转寻边定位单元组内预定位传感器的分布位置可确定得到，此时，可建立与标准预定位单元组之间的映射关系，在建立映射关系后，可基于现有常用的寻边原理进行寻边定位，此时，可满足晶圆的定位标识体与对应寻边目标传感器的正对准。

此外，当需要晶圆的定位标识体与预定位第七传感器8或预定位第三传感器4正对准时，也即需要形成预设偏转角度为与第二轴线垂直时，则需要预定位第七传感器8或预定位第三传感器4配置为寻边定位目标传感器，具体形成偏转寻边定位单元组的方式可参考上述说明，此时，形成辅助预定位单元组的预定位第一传感器2与预定位第六传感器6需要参与寻边定位，也即调整映射关系，所调整的映射关系，以能满足寻边定位的需求为准，具体可参考上述说明，此处不再赘述。

由上述说明可知，根据实际需求可选定寻边定位目标传感器，基于所选定寻边定位目标传感器，可随之确定偏转寻边定位单元组，继而实现偏转定位的晶圆预定位需求。此外，由于相邻预定位传感器间的间隔45°分布设置，在基于SEM电子显微镜现有的寻边定位下，可精确实现偏转45°的晶圆预定位，从而支持砷化镓等材质晶圆的预定位需求。当然，在具体实施时，对一SEM电子显微镜，在选定偏转寻边定位单元组后，寻边定位时均保持采用同一偏转寻边定位单元组。

本发明的一种实施例中，当预设偏转角度为与第一轴线呈45°夹角或与第二轴线呈45°夹角时，还包括切换用的切换开关单元14，其中，

在寻心定位时，通过切换开关单元14选择预定位传感器组15内的标准预定位单元组；

在寻边定位时，通过切换开关单元14将预定位传感器组15选择配置为偏转寻边定位单元组。

由上述说明可知，对晶圆寻心定位时，需利用标准预定位单元组；对晶圆寻边定位且偏转45°时，则需要配置偏转寻边定位单元组，偏转寻边定位单元组与标准预定位单元组内的预定位传感器不完全相同，为了能满足寻心定位后的寻边定位，需要利用切换开关单元14选择切换预定位传感器组15内预定位传感器的预定位工作状态，以能满足寻心定位与寻边定位的工作需求。

本发明的一种实施例中，所述切换开关单元14包括三组双刀双掷继电器，其中，

经所述三组双刀双掷继电器对四对传感单元选择后，以形成包含六个预定位传感器的标准预定位单元组或偏转寻边定位单元组。

图3中示出了利用三组双刀双掷继电器切换配置预定位传感器组15内预定位传感器的预定位工作状态的一种实施例，图3中，三组双刀双掷继电器分别为双刀双掷继电器RL1、双刀双掷继电器RL2以及双刀双掷继电器RL3。

对双刀双掷继电器RL1，包括第一掷组、第一刀、第二掷组以及第二刀，第一掷组内的第一掷端接_S_1信号，第一掷组内的第二掷端接_S_2信号，第一掷组内通过第一刀选择第一掷端或第二掷端，以通过第一掷组内的第三掷端形成_S1信号。同理，第二掷组内的第一掷端接_S_2信号，第二掷组内的第二掷端接_S_8信号，第二掷组内通过第二刀选择第一掷端或第二掷端，以通过第二掷组内的第三掷端形成_S2信号。

同理，对双刀双掷继电器RL2，第一掷组内的第一掷端接_S_3信号，第一掷组内的第二掷端接_S_4信号，第一掷组内通过第一刀选择第一掷端或第二掷端，以通过第一掷组内的第三掷端形成_S3信号。同理，第二掷组内的第一掷端接_S_4信号，第二掷组内的第二掷端接_S_5信号，第二掷组内通过第二刀选择第一掷端或第二掷端，以通过第二掷组内的第三掷端形成_S4信号。

对双刀双掷继电器RL3，第一掷组内的第一掷端接_S_5信号，第一掷组内的第二掷端接_S_7信号，第一掷组内通过第一刀选择第一掷端或第二掷端，以通过第一掷组内的第三掷端形成_S5信号。同理，第二掷组内的第一掷端接_S_6信号，第二掷组内的第二掷端接_S_1信号，第二掷组内通过第二刀选择第一掷端或第二掷端，以通过第二掷组内的第三掷端形成_S6信号。

图3实施例中，_S_1信号一般可为预定位第一传感器2的输出信号，_S_2信号可为预定位第二传感器3的输出信号，_S_3信号一般可为预定位第三传感器4的输出信号，_S_4信号一般可为预定位第四传感器5的输出信号，_S_5信号一般可为预定位第五传感器6的输出信号，_S_6信号一般可为预定位第六传感器7的输出信号，_S_7信号一般可为预定位第七传感器8的输出信号，_S_8信号一般可为预定位第八传感器9的输出信号。

图3的实施例中，默认情况选择_S_1信号、_S_2信号、_S_3信号、_S_4信号、_S_5信号以及_S_6信号，也即默认情况下，分别与_S1信号~_S6信号对应，此时，可实现对晶圆的寻心定位。当双刀双掷继电器进行切换时，则分别选择_S_2信号、_S_8信号、_S_4信号、_S_5信号、_S_7信号、_S_1信号，此时，以分别映射得到_S1信号~_S6信号。

具体实施时，对一确定的SEM电子显微镜，偏转寻边预定位单元组的组合固定，也即通过上述的三组双刀双掷继电器可寻心定位时的标准预定位单元组与寻边定位时的偏转寻边预定位单元组间切换。当确定寻边定位目标传感器后，偏转寻边预定位单元组确定，此时，可通过三组双刀双掷继电器进行所需的选择切换，具体选择切换的方式可参考图3以及上述说明，具体以能满足上述选择切换需求为准。

对SEM电子显微镜，一般地包括设备主控板11，利用设备主控板11对整个晶圆预定位过程的管理，设备主控板11在SEM电子显微镜的作用与现有SEM电子显微镜作用相一致，如对S8000系列SEM电子显微镜，设备主控板11为型号OF250的主控板。为了能实现与设备主控板11的交互，还包括中间控制处理器，图2中，示出了中间控制处理器包括第一处理器10以及第二处理器12的一种实施例，第一处理器10、第二处理器12可采用现有常用的微处理器形式，具体形式可根据需要选择，以能满足与设备主控板11交互最终实现对晶圆预定位为准。

本发明的一种实施例中，利用第二处理器12控制双刀双掷继电器的切换选择状态，也即在寻心定位后，第二处理器12控制双刀双掷继电器切换至寻边定位，寻心定位以及寻边定位的具体判定等均由设备主控板11完成，也即设备主控板11内，主要基于映射得到_S1信号~_S6信号进行寻心定位、寻边定位的过程判定，从而不改变设备主控板11寻心定位、寻边定位管理控制的情况下，实现偏转预定位的目的。

本发明的一种实施例中，在晶圆寻边定位时，沿晶圆预定位的转动方向上，将最接近寻边定位目标传感器的一个预定位传感器配置为主预定位传感器；

在晶圆预定位时，还包括基于主预定位传感器的防死锁处理，其中，

在寻心定位准备阶段以及寻边定位完成后，进行防死锁第一处理步骤，所述防死锁第一处理步骤包括将主预定位传感器的输出调控为高电平状态；

在寻心定位开始时，进行防死锁第二处理步骤，所述防死锁第二处理步骤包括解除对主预定位传感器输出的调控并将主预定位传感器的输出恢复为低电平状态，以利用主预定位传感器进行所需的检测。

具体实施时，映射得到_S1信号~_S6信号加载至第二处理器12内，并由第二处理器12管理后传输至第一处理器10内，并最终由第一处理器10加载至设备主控板11内，以形成加载设备主控板11内的六路目标信号。

寻心起始时，设备主控板11若判断所接收的六路目标信号全处于低电平时，则会主动拉低由六路输入口的线电平；因第一处理器10的输出电路一般为OC集开驱动，需后级上拉才能输出高电平。故而此时，因设备主控板11将线电平拉低，第一处理器10输出电路无论怎样动作，均形成被箝位而高电平送不出，即谓死锁。

为了提高预定位的稳定性与可靠性，需要进行防死锁处理。本发明的一种实施例中，沿晶圆预定位的转动方向上，将紧邻寻边定位目标传感器的预定位传感器配置为主预定位传感器，在寻边定位时，设备主控板11一般至少需要对主预定位传感器以及次主预定位传感器的上升沿进行检测判断，次主预定位传感器一般为在晶圆预定位转动方向上邻近主预定位传感器的预定位传感器。对图1中的形式，如选择预定位第一传感器2为寻边定位目标传感器且晶圆的转动方向为顺时针时，则预定位第二传感器2为主预定位传感器，预定位第三传感器4为次主预定位传感器；当如选择预定位第一传感器2为寻边定位目标传感器且晶圆的转动方向为逆时针时，则预定位第八传感器9为主预定位传感器，预定位第七传感器8为次主预定位传感器。

一般地，对SEM电子显微镜，在寻边结束后在寻心开始前，均存在一个寻心定位准备阶段，也即预定位时，进行寻心定位准备阶段-寻心定位-寻边定位-寻心定位准备阶段的循环过程。由上述死锁的说明，本发明的一种实施例中，在寻心定位准备阶段以及寻边定位完成后，通过第一处理器10将主预定位传感器的输出调控为高电平状态，此时，不会出现六路目标信号全低的情况。在寻心定位开始时，通过第一处理器10将主预定位传感器的输出恢复为低电平，此时，不会影响设备主控板11根据六路目标信号对寻心的判断。此外，在整个寻心以及寻边过程中，第一处理器10对主预定位传感器的输出不调控，即不会影响设备主控板11对寻心以及寻边的判定。

本发明的一种实施例中，在对标准预定位单元组以及偏转寻边定位单元组内任一预定位传感器采样时，对所述预定位传感器输出信号的跳变前沿跟随，对所述预定位传感器输出信号的跳变后沿延时，以采样形成所需的预定位检测信号。

由于透明晶圆的边沿黑边效应、晶圆边沿形状、预定位传感器自身检测应差等原因，对任一预定位传感器，所述预定位传感器输出信号的边沿可能抖动或占空比不合格，需延时（OFFdelay）抗噪优化调整。由上述说明可知，映射得到_S1信号~_S6信号先被第二处理器12采样处理，因此，在第二处理器12内进行延时抗噪优化调整。

具体实施时，对参与晶圆寻心定位以及晶圆寻边定位的预定位传感器，当输出信号出现跳变的边沿时，对所述预定位传感器输出信号的跳变前沿跟随，对所述预定位传感器输出信号的跳变后沿延时。延时处理后形成预定位检测信号，所述预定位检测信号经第一处理器10处理后，最终加载到设备主控板11内，即形成目标信号。

具体实施时，当晶圆的定位标识体为Flat平边时，寻心定位以及寻边定位的延时一般可在几十毫秒数量级，如可为20ms；当当晶圆的定位标识体为Notch缺口时，寻心定位/寻边定位的延时一般在几毫秒量级，如可为5ms，具体延时可根据实际的需求选择。

本发明的一种实施例中，在寻边定位时，通过CHUCK吸盘吸附待寻边定位的晶圆，寻边定位完成后，解除CHUCK吸盘对晶圆的吸附，其中，

通过真空电磁阀调控CHUCK吸盘对晶圆的吸附状态；

利用采样继电器获取真空电磁阀的开关状态信号时，对由采样继电器采集真空电磁阀的开关状态信号进行30ms级的延时过滤，以基于过滤后的开关状态信号，控制切换开关单元14将预定位传感器组15在标准预定位单元组与偏转寻边定位单元组间切换。

基于SEM电子显微镜的晶圆预定位工作可知，在进行寻边定位时，需要利用一CHUCK吸盘吸附晶圆并带带动晶圆旋转，CHUCK吸盘的吸附一般由一真空电磁阀调控，所述调控具体是指利用CHUCK吸盘吸附晶圆，或解除对晶圆的吸附。

因此，在进行寻边定位时，需要利用CHUCK吸盘先吸附晶圆，然后，第二处理器12才会通过切换开关单元14对预定位传感器组15进行配置，对预定位传感器组15进行配置，由上述说明可知，也即选择相对应的预定位传感器与第二处理器12适配连接。具体实施时，第二处理器12控制切换开关单元14的切换状态，需要基于真空电磁阀的开关状态信号。

当真空电磁阀处于开通状态，使得CHUCK吸盘吸附晶圆时，则第二处理器12控制切换开关单元14所采用三组双刀双掷继电器的线圈进行通电，此时，将预定位传感器组15配置形成偏转寻边预定位单元组；当真空电磁阀处于关闭状态，解除CHUCK吸盘对晶圆的吸附时，则第二处理器12控制切换开关单元14所采用三组双刀双掷继电器的线圈失电，此时，将预定位传感器组15切换回标准预定位单元组。

真空电磁阀一般工作于AC 100V，为了获取真空电磁阀的开关状态信号，本发明的一种实施例中，需要利用采样继电器，而利用采样继电器对开关状态信号采样时，由于采样继电器采样后的开关状态信号会采样存在10ms~20ms的振荡，因此，在第二处理器12内，对由采样继电器采样得到开通状态信号、关闭状态信号进行30ms级的延时过滤，也即在经过30ms延时过滤后，再控制切换开关单元14将预定位传感器组15在标准预定位单元组与偏转寻边定位单元组间切换。

本发明的一种实施例中，还包括用于获取CHUCK吸盘对晶圆吸附时真空度的真空度传感器13，其中，

对利用真空度传感器13获取的真空度信号，基于三次间隔采样表决的方式进行去毛刺振荡处理。

具体地，利用真空度传感器13可获取CHUCK吸盘对晶圆吸附时的真空度，利用所获取的真空度可对CHUCK吸盘对晶圆的吸附状态判定，进而实现对CHUCK吸盘对晶圆吸附寻边状态是否结束判定。真空度传感器13与第二处理器12连接，但真空度传感器13加载到第二处理器12内的真空度信号会存在几微秒级毛刺振荡，而这个振荡的存在会影响第二处理器12工作的稳定性与可靠性。因此，在第二处理器12内，对真空度信号基于三次间隔采样表决的方式进行去毛刺振荡处理。

本发明的一种实施例中，三次间隔采样表决，具体是指对真空度信号进行连续三次采样，连续三次采样的间隔可根据实际情况设置；在连续三次采样后，当出现至少两次出现高电平时，则认为真空度信号为有效，否则，则认为真空度信号为无效。当真空度信号有效时，一般即可认为晶圆的寻边完成，否则，则认为在寻边过程中。一般地，当真空度传感器13输出的真空度信号由低电平变为高电平时，则第二处理器12进行三次间隔采样表决的去毛刺振荡处理。

具体实施时，通过采样继电器采样确定为真空电磁阀的真空开信号时，可确定对晶圆的寻边开始；真空度信号13输出的真空度信号有效时，作为对晶圆寻边的结束。其中，真空度信号13输出高电平时，一般认为真空度信号有效，此时对应真空的释放，也即解除CHUCK吸盘对晶圆的吸附。

综上，可得到支持偏转定位的晶圆预定位系统，本发明的一种实施例中，包括预定位控制处理器，其中，

对任一晶圆，预定位控制处理器采用上述所述的预定位方法进行晶圆预定位。

由上述说明可知，预定位控制处理器，具体包括设备控制板11、第一处理器10以及第二处理器12，设备控制板11、第一处理器10以及第二处理器12配合进行晶圆预定位的方法以及过程可参考上述说明，此处不再赘述。

Claims (10)

1.一种支持偏转定位的晶圆预定位方法，其特征是，所述晶圆预定位方法包括：

配置晶圆预定位检测用的预定位传感器组，所述预定位传感器组包括若干预定位传感器，其中，利用预定位传感器组内的预定位传感器至少形成四对传感单元对，所形成四对传感单元对的预定位传感器均匀分布于同一圆周上；

对任一传感单元对，所述传感单元对内的两个预定位传感器关于所在圆周的圆心中心对称分布；四对传感单元对内预定位传感器所在位置的连线分别形成两两相互垂直的连接轴线；

基于晶圆预定位进入所述预定位传感器组内的方向，将与进入方向相一致的连接轴线对应的传感单元对配置为辅助预定位单元组，其余三对传感单元对则映射形成标准预定位用的标准预定位单元组；

对晶圆预定位时，包括依次进行的寻心定位以及寻边定位，其中，

寻心定位时，配置预定位传感器组内的标准预定位单元组对晶圆进行寻心定位检测，以在寻心定位后，预定位晶圆的圆心与标准预定位单元组内预定位传感器所在圆周的圆心正对应；

寻边定位时，基于所述寻边定位时的预设偏转角度以及晶圆在预定位时的转动方向，将与预设偏转角度正对应的预定位传感器配置为寻边定位目标传感器，所述寻边定位目标传感器为辅助预定位单元组或标准预定位单元组内任一预定位传感器，将预定位传感器组内除寻边定位目标传感器所在传感单元对外其余的传感单元对配置为偏转寻边定位单元组；

利用偏转寻边定位单元组对转动中的晶圆进行寻边定位，以将晶圆的定位标识体与寻边定位目标传感器正对应。

2.根据权利要求1所述支持偏转定位的晶圆预定位方法，其特征是，将辅助预定位单元组的连接轴线作为第一轴线，将与第一轴线垂直的连接轴线作为第二轴线；

预定位传感器组内仅包括用于形成四对传感单元对的预定位传感器时，预设偏转角度包括与第一轴线垂直、与第二轴线垂直、与第一轴线呈45°夹角或第二轴线呈45°夹角；

当预设偏转角度为与第一轴线垂直时，寻边定位目标传感器为形成第二轴线的两个预定位传感器中的一个；

当预设偏转角度为与第二轴线垂直时，寻边定位目标传感器为形成第一轴线的两个预定位传感器中的一个；

当预设偏转角度为与第一轴线呈45°夹角或与第二轴线呈45°夹角时，寻边定位目标传感器为第一轴线两侧任一传感单元对内的一预定位传感器。

3.根据权利要求2所述支持偏转定位的晶圆预定位方法，其特征是，当预设偏转角度为与第一轴线呈45°夹角或与第二轴线呈45°夹角时，还包括切换用的切换开关单元，其中，

在寻心定位时，通过切换开关单元选择预定位传感器组内的标准预定位单元组；

在寻边定位时，通过切换开关单元将预定位传感器组选择配置为偏转寻边定位单元组。

4.根据权利要求3所述支持偏转定位的晶圆预定位方法，其特征是，所述切换开关单元包括三组双刀双掷继电器，其中，

经所述三组双刀双掷继电器对四对传感单元选择后，以形成包含六个预定位传感器的标准预定位单元组或偏转寻边定位单元组。

5.根据权利要求3所述支持偏转定位的晶圆预定位方法，其特征是，在晶圆寻边定位时，沿晶圆预定位的转动方向上，将最接近寻边定位目标传感器的一个预定位传感器配置为主预定位传感器；

在晶圆预定位时，还包括基于主预定位传感器的防死锁处理，其中，

在寻心定位准备阶段以及寻边定位完成后，进行防死锁第一处理步骤，所述防死锁第一处理步骤包括将主预定位传感器的输出调控为高电平状态；

在寻心定位开始时，进行防死锁第二处理步骤，所述防死锁第二处理步骤包括解除对主预定位传感器输出的调控并将主预定位传感器的输出恢复为低电平状态，以利用主预定位传感器进行所需的检测。

6.根据权利要求3所述支持偏转定位的晶圆预定位方法，其特征是，在对标准预定位单元组以及偏转寻边定位单元组内任一预定位传感器采样时，对所述预定位传感器输出信号的跳变前沿跟随，对所述预定位传感器输出信号的跳变后沿延时，以采样形成所需的预定位检测信号。

7.根据权利要求4所述支持偏转定位的晶圆预定位方法，其特征是，在寻边定位时，通过CHUCK吸盘吸附待寻边定位的晶圆，寻边定位完成后，解除CHUCK吸盘对晶圆的吸附，其中，

通过真空电磁阀调控CHUCK吸盘对晶圆的吸附状态；

利用采样继电器获取真空电磁阀的开关状态信号时，对由采样继电器采集真空电磁阀的开关状态信号进行30ms级的延时过滤，以基于过滤后的开关状态信号，控制切换开关单元将预定位传感器组在标准预定位单元组与偏转寻边定位单元组间切换。

8.根据权利要求4所述支持偏转定位的晶圆预定位方法，其特征是，还包括用于获取CHUCK吸盘对晶圆吸附时真空度的真空度传感器，其中，

对利用真空度传感器获取的真空度信号，基于三次间隔采样表决的方式进行去毛刺振荡处理。

9.根据权利要求1至8任一项所述支持偏转定位的晶圆预定位方法，其特征是，所述预定位传感器包括FU-55型对射式光纤传感器，或者，FU-20型反射式光纤传感器；

所述晶圆的定位标识体包括Flat平边/Notch缺口。

10.一种支持偏转定位的晶圆预定位系统，其特征是，包括预定位控制处理器，其中，

对任一晶圆，预定位控制处理器采用上述权利要求1~权利要求9中任一项所述的预定位方法进行晶圆预定位。

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