TW201715638A - 用於晶圓的預對準裝置及方法 - Google Patents

用於晶圓的預對準裝置及方法 Download PDF

Info

Publication number
TW201715638A
TW201715638A TW105112591A TW105112591A TW201715638A TW 201715638 A TW201715638 A TW 201715638A TW 105112591 A TW105112591 A TW 105112591A TW 105112591 A TW105112591 A TW 105112591A TW 201715638 A TW201715638 A TW 201715638A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
wafer
mark
alignment
center
detection system
Prior art date
Application number
TW105112591A
Other languages
English (en)
Inventor
Gang Wang
yun-bin Pu
Shao-Yu Wang
Jiao-Zeng Zheng
Jie Jiang
Original Assignee
Shanghai micro electronics equipment co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai micro electronics equipment co ltd filed Critical Shanghai micro electronics equipment co ltd
Publication of TW201715638A publication Critical patent/TW201715638A/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • H01L21/682—Mask-wafer alignment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • H01L21/681—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment using optical controlling means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • G06T7/73—Determining position or orientation of objects or cameras using feature-based methods
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67259—Position monitoring, e.g. misposition detection or presence detection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68764—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a movable susceptor, stage or support, others than those only rotating on their own vertical axis, e.g. susceptors on a rotating caroussel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/12—Measuring as part of the manufacturing process for structural parameters, e.g. thickness, line width, refractive index, temperature, warp, bond strength, defects, optical inspection, electrical measurement of structural dimensions, metallurgic measurement of diffusions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/20—Sequence of activities consisting of a plurality of measurements, corrections, marking or sorting steps
    • H01L22/24—Optical enhancement of defects or not directly visible states, e.g. selective electrolytic deposition, bubbles in liquids, light emission, colour change
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/544—Marks applied to semiconductor devices or parts, e.g. registration marks, alignment structures, wafer maps
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30108—Industrial image inspection
    • G06T2207/30148—Semiconductor; IC; Wafer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00—Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/544—Marks applied to semiconductor devices or parts
    • H01L2223/54426—Marks applied to semiconductor devices or parts for alignment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2223/00—Details relating to semiconductor or other solid state devices covered by the group H01L23/00
    • H01L2223/544—Marks applied to semiconductor devices or parts
    • H01L2223/54493—Peripheral marks on wafers, e.g. orientation flats, notches, lot number

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

Abstract

一種用於晶圓的預對準裝置，包括：一工件台，用於承載該晶圓，其中，該晶圓上具有大致相對於晶圓圓心對稱分佈的第一對準標記和第二對準標記；一邊緣視覺採集系統，用於根據該晶圓上的邊緣或缺口標記相對於工件台的相對位置，實現對該晶圓的第一次位置補償；一標記探測系統，用於分別獲取該第一和第二對準標記的圖像，並根據該第一和第二對準標記在標記探測系統的座標系中的位置，確定該晶圓圓心與工件台中心之間的相對位置關係，從而實現對該晶圓的第二次位置補償，其中，標記探測系統的座標系的橫軸定義為工件台中心和標記探測系統中心的連線，縱軸定義為垂直於橫軸並通過工件台中心的直線。

Description

用於晶圓的預對準裝置及方法
本發明有關於積體電路裝備的製造領域，特別有關於一種用於晶圓的預對準裝置及方法。
邊緣視覺採集系統主要完成對晶圓的邊緣(例如平邊)與缺口標記的採集，然後經過影像處理與計算，算出晶圓相對於工件台的偏心與偏向，從而使工件台系統的定心元件和定向元件補償偏移量。由於不同廠家生產的晶圓本身形狀與其缺口的形狀都有一定的差異，標記的位置相對缺口也是不一定相同的，並且經過不同光蝕刻機預對準之後晶圓的邊緣定心定向精度也有差別，所以上片的精度將無法很好地滿足前道光蝕刻機的需求。
為了克服現有技術中存在的缺陷，本發明揭露一種高精度的用於晶圓的預對準裝置及方法。
為了實現上述發明目的，本發明提供一種用於晶圓的預對準裝置，包括：一工件台，用於承載該晶圓，其中，該晶圓上具有大致相對於晶圓圓心對稱分佈的第一對準標記和第二對準標記；一邊緣視覺採集系統，用於根據該晶圓上的邊緣或缺口標記相對於工件台的相對位置，實現對該晶圓的第一次位置補償；一標記探測系統，用於分別獲取該第一和第二對準標記的圖像，並根據該 第一和第二對準標記在標記探測系統的座標系中的位置，確定該晶圓圓心與工件台中心之間的相對位置關係，從而實現對該晶圓的第二次位置補償，其中，標記探測系統的座標系的橫軸定義為工件台中心和標記探測系統中心的連線，縱軸定義為垂直於橫軸並通過工件台中心的直線。
更進一步地，該標記探測系統用於根據該第一和第二對準標記在標記探測系統的座標系下的座標計算出對準標記的座標系與標記探測系統的座標系之間的旋轉角度及偏置，再根據該旋轉角度及偏置以及對準標記的座標系的原點與晶圓圓心之間的相對位置關係確定該晶圓圓心與工件台中心之間的相對位置關係，其中，該對準標記的座標系的橫軸定義為該第一和第二對準標記的連線，原點定義為該第一和第二對準標記的連線的中點，縱軸經過原點且垂直於該連線。
更進一步地，該邊緣視覺採集系統包括一線陣列CCD探測器，該標記探測系統包括一面陣列CCD探測器。
更進一步地，該標記探測系統包括一運動元件、一調焦元件以及一標記採集視覺元件，該運動元件驅動該標記採集視覺元件搜索該第一或第二對準標記，該調焦元件用於調整標記採集視覺元件相對於第一或第二對準標記的焦距，該標記採集視覺元件用於採集該第一或第二對準標記的圖像。
更進一步地，該調焦元件與該運動元件相連接，該標記採集視覺元件與該調焦元件相連接，該運動元件用於驅動該調焦元件沿晶圓的徑向移動，該調焦元件用於驅動該標記採集視覺元件沿垂直方向移動。
更進一步地，該標記採集視覺元件包括一點光源、一鏡頭以及一面陣列CCD相機。
更進一步地，該邊緣視覺採集系統和該標記探測系統分別沿該晶圓的徑向以位於該晶圓的兩側。
本發明還揭露一種用於晶圓的預對準方法，包括：步驟一、在晶圓上提供大致相對於晶圓圓心對稱分佈的第一對準標記和第二對準標記；步驟二、由邊緣視覺採集系統根據該晶圓上的邊緣或缺口標記相對於工件台的相對位置，實現對該晶圓的第一次位置補償；步驟三、由標記探測系統分別搜索並採集位於該晶圓上的第一、第二對準標記的圖像；步驟四、根據該第一和第二對準標記在標記探測系統的座標系中的位置，確定該晶圓圓心與工件台中心之間的相對位置關係；步驟五、根據所確定的該晶圓圓心與工件台中心之間的相對位置關係，實現對該晶圓的第二次位置補償，其中，標記探測系統的座標系的橫軸定義為工件台中心和標記探測系統中心的連線，縱軸定義為垂直於橫軸並通過工件台中心的直線。
更進一步地，步驟四包括根據該第一和第二對準標記在標記探測系統的座標系下的座標計算出對準標記的座標系與標記探測系統的座標系之間的旋轉角度及偏置，再根據該旋轉角度及偏置以及對準標記的座標系的原點與晶圓圓心之間的相對位置關係確定該晶圓圓心與工件台中心之間的相對位置關係，其中，該對準標記的座標系的橫軸定義為該第一和第二對準標記的連線，原點定義為該第一和第二對準標記的連線的中點，縱軸經過原點且垂直於該連線。
與現有技術相比較，本發明所揭露的技術方案在粗預 對準(即第一次位置補償)之後，再藉由採集第一、第二對準標記的圖像，並藉由計算，可實現更高精度的晶圓定心、定向的功能，更好地滿足高上片精度的要求。
1‧‧‧邊緣視覺採集系統
2‧‧‧通道
3‧‧‧晶圓盤的一側位置
4‧‧‧標記探測系統
5‧‧‧R向運動元件
6‧‧‧偏心補償元件
10‧‧‧線陣列CCD相機
11‧‧‧底座
12‧‧‧光源
13‧‧‧鏡頭
14‧‧‧支架
15‧‧‧調整元件
40‧‧‧鏡頭
42‧‧‧面陣列CCD相機
44‧‧‧點光源
46‧‧‧標記採集視覺元件
47‧‧‧調焦元件
48‧‧‧運動元件
關於本發明的優點與精神可以藉由以下的發明詳述及所附示意圖得到進一步的瞭解。
圖1是本發明提供的用於晶圓的預對準裝置的邊緣視覺採集系統的結構示意圖；圖2是本發明提供的邊緣視覺採集系統的安裝位置示意圖；圖3是本發明提供的用於晶圓的預對準裝置的標記探測系統的結構示意圖；圖4是本發明提供的用於晶圓的預對準裝置的標記探測系統的安裝位置示意圖；圖5是本發明提供的用於晶圓的預對準裝置的邊緣視覺採集系統與標記探測系統的配合採集區域示意圖；圖6是本發明提供的用於晶圓的預對準裝置的使用場景的示意圖；以及圖7是本發明有關的用於晶圓的預對準方法的流程圖。
下面結合附圖詳細說明本發明的具體實施例。
[實施例一]
現有技術的採集邊緣與缺口標記只能實現粗預對準，而本發明 在粗預對準之後，再藉由採集雙標記以實現更高精度的晶圓定心、定向功能，更好地滿足高上片精度的要求。
為了使上傳到工件台上的晶圓的定心、定向精度能夠更好地滿足上片精度的要求，在晶圓經過邊緣採集預對準之後再設計用標記探測系統(Mark Sensor System)對晶圓上的對準標記進行標定，以提高上片精度。
標記探測系統能滿足三個方面功能，以解決上述問題：一、使傳送到工件台上的晶圓上的對準標記能夠更準確的位於對準視場內，減小因不同晶圓間對準標記相對晶圓的幾何外形尺寸位置不同而引起的上片精度的誤差過大；二、標記探測系統能夠作為測試工具，檢測晶圓上的對準標記相對於晶圓的幾何外形的座標位置偏差。三、標記探測系統藉由比較對準標記在標記探測系統的座標系中的希望位置和測量位置，能夠計算出對準標記在晶圓的座標系中的位置和相對於標記探測系統的座標系的旋轉偏置。
最終藉由標記探測系統測得的資料對晶圓作位置補償，使晶圓按照更高的定心、定向精度的要求成功傳送到工件台上。
圖1是本發明提供的用於晶圓的預對準裝置的邊緣視覺採集系統的結構示意圖。如圖1所示的邊緣視覺採集系統主要完成對晶圓的邊緣的採集，然後經過影像處理與計算而算出晶圓的偏心與偏向，從而使工件台系統的定心元件和定向元件補償偏移量。如圖1所示，邊緣視覺採集系統1主要由線陣列CCD相機10、底座11、光源12、鏡頭13、支架14以及調整元件15組成，藉由調整元件15使鏡頭13的中心到支架14的內表面間的距離L滿足8寸與12寸晶圓的切換空間要求。圖2是本發明提供的邊緣視覺採 集系統的安裝位置示意圖。如圖2所示，邊緣視覺採集系統1沿預對準徑向(即晶圓徑向)安裝在晶圓盤的一側位置3處。水氣盤上也進一步做8寸晶圓的邊緣採集的通道2的開口處理。
圖3是本發明提供的用於晶圓的預對準裝置的標記探測系統的結構示意圖。如圖3中所示，標記探測系統需要實現三個功能：首先，具有搜索晶圓表面上的對準標記的功能；其次，具有調整相機(或鏡頭)到晶圓表面的距離的功能，以滿足看清不同厚度晶圓表面的對準標記的要求；最後，還需要具有能夠檢測晶圓上的對準標記與晶圓的幾何中心的位置偏差。根據這個三個功能以及輸入約束設計標記探測系統的機械結構。
如圖3所示，標記探測系統4主要由三部分組成：運動元件48、調焦元件47、標記採集視覺元件46。運動元件48用於帶動標記採集視覺元件46沿晶圓徑向運動，進而完成對晶圓表面上的標記的搜索。調焦元件47用於帶動標記採集視覺元件46在垂直Z向上運動，進而實現對標記探測的焦面調整，使採集對準標記的圖像清晰。標記採集視覺元件46用於實現對晶圓上的對準標記的成像、圖像採集、圖像傳送以及處理。運動元件48和調焦元件47採用高精度的運動模組，標記採集視覺元件46安裝於調焦元件47上，調焦元件47安裝於運動元件48上。
標記採集視覺元件46包括點光源44、鏡頭42以及面陣列CCD相機40。為滿足相容處理200mm和300mm晶圓的需求，運動元件的總行程為80mm，需求有效行程75mm。調焦元件47的總行程為8mm，需求有效行程為5mm。
圖4是本發明提供的用於晶圓的預對準裝置的標記 探測系統的安裝位置示意圖。如圖4所示，標記探測系統4沿預對準徑向安裝於晶圓盤的另一側位置處(與邊緣視覺採集系統1相對)。晶圓台上包括一R向(即繞垂直Z向的旋轉軸)運動元件5以及一偏心補償元件6。
圖5是本發明提供的用於晶圓的預對準裝置的邊緣視覺採集系統與標記探測系統的配合採集區域示意圖。藉由R向運動元件5繞Z軸的旋轉運動與邊緣視覺採集系統的配合，在標記探測系統的運動元件的徑向運動與調焦元件聯動下，以及在CCD線陣列與CCD面陣列的聯合使用下，可清晰地採集8寸與12寸晶圓上的對準標記的圖像，再藉由影像處理實現預對準更高精度的定心、定向功能。
[實施例二]
圖7是本發明有關的用於晶圓的預對準方法的流程圖。如圖7所示，該方法包括以下步驟。步驟701：首先利用該邊緣視覺採集系統完成晶圓的邊緣採集的粗預對準。步驟702：計算缺口方向，並根據缺口、標記、對準標記視場座標之間的位置關係計算出旋轉晶圓的角度。步驟703：R軸(即沿垂直Z向的旋轉軸)轉動，使缺口旋轉到對準視場下。步驟704：運動元件根據預對準給定的標記位置搜索第一個標記，向晶圓中心沿徑向運動，最大有效行程為75mm。步驟705：CCD相機採集圖像並進行自動調焦。步驟706：判斷是否到最佳對焦平面，如果是則進入步驟708：由標記採集視覺元件採集第一對準標記的圖像，如果不是則進入步驟707：調焦元件垂直方向移動，再次進入步驟705。步驟709：確認步驟708 採集到的圖像裡是否已經存在對準標記(此時為第一對準標記)，若已找到則進入步驟714：判斷是否兩個對準標記都已找到，若步驟709中沒有找到對準標記，則進入步驟710：R軸順時針或逆時針旋轉，每次最大旋轉角度為1.5度，由標記採集視覺元件再次採集對準標記(此時為第一對準標記)的圖像。步驟711：再次判斷是否已經找到對準標記，若已找到則進入步驟714，若步驟711中沒有找到對準標記，則進入步驟712：運動元件沿正負限位運動+1mm後再次進入步驟709。如果找到第一標記而沒有找到第二標記，則進入步驟713：晶圓繞R軸旋轉180度，由標記採集視覺元件採集第二對準標記的圖像後返回步驟709。若步驟714中兩個對準標記都已找到，則進入步驟715：根據第一和第二對準標記的座標計算該晶圓相對於工件台的位置偏差，將R角度值返回給預對準系統，將在晶圓的座標系(GWCS)下第一和第二對準標記的座標值返回給工件台，其中，R角度為在晶圓的座標系下座標原點到兩個對準標記連線的夾角，GWCS座標系的定義為：座標原點位於晶圓的中心，Y軸通過切邊/切槽中心和晶圓中心，X軸垂直於Y軸通過晶圓中心。步驟716：對晶圓進行更高精度的預對準。
在上述步驟704尋找對準標記時，可以藉由粗預對準時對晶圓的偏心、偏向的測量值以及對準標記在晶圓的座標系下的理論位置(一旦標記設置完成即確定該位置)來定位對準標記的座標，從而可以快速找到對準標記。
為了充分解釋本發明的技術內容，下面將設定一個基礎場景，利用該基礎場景實現高精度的預對準方式如下：假設晶圓在旋轉台上有一個小偏心，晶圓上的兩個標記 MARK1和MARK2對稱地放置，因此標記探測系統將不需要沿著R軸來逐步搜索MARK1和MARK2，如圖6所示。圖6是本發明提供的用於晶圓的預對準裝置的使用場景的示意圖，其中，W1和W2分別表示在晶圓上對稱地分佈的兩個標記MARK1和MARK2；N是對準標記的座標系(WCS座標系)下的座標原點，其中，WCS座標系由對準標記定義，兩個標記的連線中點為座標原點，Y座標軸經過座標原點且垂直於連線，晶圓的切邊/切槽端為-Y方向，兩個標記的連線為X座標軸(水平方向)；兩個標記MARK1和MARK2的半徑相等，即W1N=W2N；O是MSCS座標系下的座標中心，其中，MSCS座標系為標記探測系統的座標系，U軸定義為工件台中心和標記探測系統中心的連線，V軸定義為垂直於U軸並通過工件台中心的直線；W2'是MARK2相對於O點經過180度旋轉後的位置；M是W1W2'的中心；容易得出MO=W1N=W2N；α(alfa)角是WCS座標系和MSCS座標系之間的旋轉角度；P是標記探測視場範圍的中心；NO的距離與W1M或MW2'相等。
由此可以推導出：
其中，Y(W1)為對準標記W1在MSCS座標系中的Y座標值；Y(W2')為對準標記W2在MSCS座標系中180度旋轉後的Y座標值。
求出旋轉角度α角後，把α角的值回饋給工件台系統，藉由工件台系統的定心元件和定向元件對晶圓相對於工件台的位置進行精確補償，由於工件台系統對晶圓相對於工件台的位置進行補償為本領域技術人員已知技術，在此不再贅述。
此處容易理解的是，WSCS座標系的原點O就是工件 台的中心，而WCS座標系的原點N(即兩個標記連線的中點)與晶圓中心的關係是可以預先確定的(當兩個標記關於晶圓中心嚴格對稱佈置時，N點即為晶圓中心；當兩個標記關於晶圓中心並非對稱佈置時，也很容易計算出N點與晶圓中心之間的偏移量)，因此，當確定O點相對於N點的位置關係時，將很容易得出O點相對於晶圓中心的位置關係，也就能夠藉由工件台系統的調整，使晶圓的中心移動至工件台的中心。
[實施例三]
在該實施例中，晶圓上的兩個對準標記W1和W2不是對稱放置，但是兩個對準標記W1和W2的連線經過晶圓中心，兩個對準標記W1和W2到晶圓中心的連線長度不一致。與實施例二的區別是找到第一個對準標記W1之後，標記探測系統需要沿著R軸方向旋轉尋找第二個對準標記W2。
[實施例四]
實施例四是在實施例三基礎上，增加條件，即：不僅晶圓上的兩個對準標記W1和W2不是對稱放置，而且晶圓在旋轉台上有比較大的偏心，即晶圓中心不在旋轉台中心，而且偏心較大。與實施例三相比，找到第一個對準標記W1後，標記探測系統總是沿著R軸方向旋轉運動來尋找第二個對準標記W2。然後就與實施例二類似，唯一的區別就是用GWCS座標系的對準標記W2的測量位置和WCS座標系下對準標記W2的期望位置來定位對準標記W2的實際位置。
[實施例五]
在該實施例中，晶圓上的兩個對準標記W1和W2的位置存在不同的角度，並且兩個對準標記W1和W2的連線不經過晶圓中心，同時兩個對準標記W1和W2到晶圓中心的連線長度不一致。其實，這種情況和實施例四本質上沒有區別，在此不再贅述。
藉由上述實施方式就可以確定MSCS、GWCS、WCS座標系的相對位置關係，從而藉由對粗對準的位置補償實現精對準。
一般來說，粗對準之後晶圓在旋轉台上的偏移量與標記位置差異不會太大，所以經過第二與第三實施例之後就能實現精對準，第四、五實施例只在極少數情況下利用到，以確保對所有的晶圓都能實現精對準。
本說明書中所述的只是本發明的較佳具體實施例，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對本發明的限制。凡本領域技術人員依本發明的構思藉由邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術方案，皆應在本發明的範圍之內。
1‧‧‧邊緣視覺採集系統
4‧‧‧標記探測系統
5‧‧‧R向運動元件
6‧‧‧偏心補償元件

Claims (9)

  1. 一種用於晶圓的預對準裝置，其包括：一工件台，用於承載該晶圓，其中，該晶圓上具有大致相對於一晶圓圓心對稱分佈的一第一對準標記和一第二對準標記；一邊緣視覺採集系統，用於根據該晶圓上的邊緣或缺口標記相對於一工件台的相對位置，實現對該晶圓的一第一次位置補償；以及一標記探測系統，用於分別獲取該第一和第二對準標記的圖像，並根據該第一和第二對準標記在該標記探測系統的座標系中的位置，確定該晶圓圓心與該工件台中心之間的相對位置關係，從而實現對該晶圓的一第二次位置補償，其中，該標記探測系統的座標系的橫軸定義為該工件台中心和該標記探測系統中心的連線，縱軸定義為垂直於橫軸並通過該工件台中心的直線。
  2. 如請求項1之用於晶圓的預對準裝置，其中，該標記探測系統用於根據該第一和第二對準標記在該標記探測系統的座標系下的座標計算出該等對準標記的座標系與該標記探測系統的座標系之間的一旋轉角度及偏置，再根據該旋轉角度及偏置以及該等對準標記的座標系的原點與該晶圓圓心之間的相對位置關係確定該晶圓圓心與該工件台中心之間的相對位置關係，其中，該等對準標記的座標系的橫軸定義為該第一和第二對準標記的連線，原點定義為該第一和第二對準標記的連線的中點，縱軸經過原點且垂直於該連線。
  3. 如請求項1之用於晶圓的預對準裝置，其中，該邊緣視覺採集系統包括一線陣列CCD探測器，該標記探測系統包括一面陣列 CCD探測器。
  4. 如請求項1之用於晶圓的預對準裝置，其中，該標記探測系統包括一運動元件、一調焦元件以及一標記採集視覺元件，該運動元件驅動該標記採集視覺元件以搜索該第一或第二對準標記，該調焦元件用於調整該標記採集視覺元件相對於該第一或第二對準標記的焦距，該標記採集視覺元件用於採集該第一或第二對準標記的圖像。
  5. 如請求項4之用於晶圓的預對準裝置，其中，該調焦元件與該運動元件相連接，該標記採集視覺元件與該調焦元件相連接，該運動元件用於驅動該調焦元件沿該晶圓的徑向移動，該調焦元件用於驅動該標記採集視覺元件沿垂直方向移動。
  6. 如請求項4之用於晶圓的預對準裝置，其中，該標記採集視覺元件包括一點光源、一鏡頭以及一面陣列CCD相機。
  7. 如請求項1之用於晶圓的預對準裝置，其中，該邊緣視覺採集系統和該標記探測系統分別沿該晶圓的徑向位於該晶圓的兩側。
  8. 一種用於晶圓的預對準方法，其包括下列步驟：步驟一、在該晶圓上提供大致相對於一晶圓圓心對稱分佈的一第一對準標記和一第二對準標記；步驟二、由一邊緣視覺採集系統根據該晶圓上的邊緣或缺口標記相對於一工件台的相對位置，實現對該晶圓的一第一次位置補償；步驟三、由一標記探測系統分別搜索並採集位於該晶圓上的該第一及第二對準標記的圖像；步驟四、根據該第一和第二對準標記在該標記探測系統的座標系中的位置，確定該晶圓圓心與該工件台中心之間的相對位置關係； 步驟五、根據所確定的該晶圓圓心與該工件台中心之間的相對位置關係，實現對該晶圓的一第二次位置補償，其中，該標記探測系統的座標系的橫軸定義為該工件台中心和該標記探測系統中心的連線，縱軸定義為垂直於橫軸並通過該工件台中心的直線。
  9. 如請求項8之用於晶圓的預對準方法，其中，步驟四包括根據該第一和第二對準標記在該標記探測系統的座標系下的座標計算出該等對準標記的座標系與該標記探測系統的座標系之間的一旋轉角度及偏置，再根據該旋轉角度及偏置以及該等對準標記的座標系的原點與該晶圓圓心之間的相對位置關係確定該晶圓圓心與該工件台中心之間的相對位置關係，其中，該等對準標記的座標系的橫軸定義為該第一和第二對準標記的連線，原點定義為該第一和第二對準標記的連線的中點，縱軸經過原點且垂直於該連線。
TW105112591A 2015-04-24 2016-04-22 用於晶圓的預對準裝置及方法 TW201715638A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510203515.6A CN106158715B (zh) 2015-04-24 2015-04-24 用于晶圆的预对准装置及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW201715638A true TW201715638A (zh) 2017-05-01

Family

ID=57144391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW105112591A TW201715638A (zh) 2015-04-24 2016-04-22 用於晶圓的預對準裝置及方法

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10276417B2 (zh)
EP (1) EP3288063B1 (zh)
JP (1) JP6530825B2 (zh)
KR (1) KR102048301B1 (zh)
CN (1) CN106158715B (zh)
SG (1) SG11201708695PA (zh)
TW (1) TW201715638A (zh)
WO (1) WO2016169511A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113066746A (zh) * 2020-01-02 2021-07-02 长鑫存储技术有限公司 预对准装置及应用于该装置的预对准方法

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6423678B2 (ja) * 2014-10-07 2018-11-14 東京エレクトロン株式会社 基板検査装置及びその制御方法
CN105182702B (zh) * 2015-10-30 2017-08-11 京东方科技集团股份有限公司 对位标记搜寻方法、显示基板和显示装置
US10522326B2 (en) * 2017-02-14 2019-12-31 Massachusetts Institute Of Technology Systems and methods for automated microscopy
CN108735644A (zh) * 2017-04-25 2018-11-02 北京中科信电子装备有限公司 一种硅片定向及位置补偿的方法
CN109451763B (zh) 2018-05-16 2019-11-08 长江存储科技有限责任公司 用于晶圆键合对准补偿的方法和系统
CN108615699B (zh) * 2018-05-29 2023-11-07 深圳信息职业技术学院 一种晶圆对准系统及方法和用于晶圆对准的光学成像装置
CN110488751B (zh) * 2018-08-29 2022-08-19 中山大学 一种自动化工艺线的石墨料盘视觉定位系统
WO2020083612A1 (en) * 2018-10-23 2020-04-30 Asml Netherlands B.V. Method and apparatus for adaptive alignment
CN109540904A (zh) * 2018-12-12 2019-03-29 华侨大学 一种衬底表面宏观缺陷检测及分类系统
WO2020181482A1 (en) * 2019-03-12 2020-09-17 Texas Instruments Incorporated Method to improve nikon wafer loader repeatability
CN110224052B (zh) * 2019-05-28 2024-02-06 深圳新益昌科技股份有限公司 一种led固晶的双摆臂固晶装置及其固晶方法
CN110729216A (zh) * 2019-10-21 2020-01-24 华虹半导体(无锡)有限公司 晶圆位置检测装置、晶圆位置检测方法
WO2021095553A1 (ja) 2019-11-13 2021-05-20 株式会社エム・シー・ケー 搬送装置及び搬送方法
US20210375654A1 (en) * 2020-05-26 2021-12-02 Asm Ip Holding B.V. Automatic system calibration for wafer handling
CN111952230B (zh) * 2020-09-01 2021-03-16 无锡卓海科技有限公司 一种预对准机的透明晶圆边缘提取方法
CN112838038B (zh) * 2021-02-02 2024-05-28 沈阳芯源微电子设备股份有限公司 对准方法及对准系统
US11978677B2 (en) * 2021-06-24 2024-05-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Wafer positioning method and apparatus
CN113251929B (zh) * 2021-06-28 2021-10-29 深圳中科飞测科技股份有限公司 检测设备及检测方法、检测系统及存储介质
CN114474440B (zh) * 2022-03-16 2023-03-10 江苏京创先进电子科技有限公司 微调装置调整精度控制方法
WO2024063968A1 (en) * 2022-09-20 2024-03-28 Applied Materials, Inc. On tool metrology scheme for advanced packaging
CN116422543B (zh) * 2023-06-15 2023-09-08 苏州希盟科技股份有限公司 一种基于空间平面的点胶控制方法、装置、设备及介质
CN116995011B (zh) * 2023-08-16 2024-01-09 泓浒(苏州)半导体科技有限公司 一种用于晶圆载体装卸的校准方法和校准系统
CN116878386B (zh) * 2023-09-06 2023-12-08 北京华卓精科科技股份有限公司 上下对准视觉装置的标定方法及标定装置
CN117012689B (zh) * 2023-09-26 2023-12-15 天津中科晶禾电子科技有限责任公司 一种晶圆对准装置及方法

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3930684A (en) * 1971-06-22 1976-01-06 Lasch Jr Cecil A Automatic wafer feeding and pre-alignment apparatus and method
US4376581A (en) * 1979-12-20 1983-03-15 Censor Patent- Und Versuchs-Anstalt Method of positioning disk-shaped workpieces, preferably semiconductor wafers
US4461567A (en) * 1979-12-20 1984-07-24 Censor Patent- Und Versuchs-Anstalt Method of and apparatus for the positioning of disk-shaped workpieces, particularly semiconductor wafers
JP2675307B2 (ja) * 1987-08-28 1997-11-12 株式会社日立製作所 プリアライナー装置
US5044752A (en) * 1989-06-30 1991-09-03 General Signal Corporation Apparatus and process for positioning wafers in receiving devices
JP2949528B2 (ja) * 1991-03-13 1999-09-13 東京エレクトロン株式会社 ウエハの中心位置検出方法及びその装置
US6624433B2 (en) * 1994-02-22 2003-09-23 Nikon Corporation Method and apparatus for positioning substrate and the like
JP2000228347A (ja) * 1999-02-08 2000-08-15 Nikon Corp 位置決め方法及び露光装置
US5563798A (en) * 1994-04-05 1996-10-08 Applied Materials, Inc. Wafer positioning system
JP2000035676A (ja) * 1998-05-15 2000-02-02 Nippon Seiko Kk 分割逐次近接露光装置
US6237393B1 (en) * 1999-07-30 2001-05-29 International Business Machines Corporation Wafer center alignment device and method of wafer alignment
US7008802B2 (en) * 2001-05-29 2006-03-07 Asm America, Inc. Method and apparatus to correct water drift
JP2002365809A (ja) * 2001-06-12 2002-12-18 Nsk Ltd 分割逐次露光装置
TW594431B (en) * 2002-03-01 2004-06-21 Asml Netherlands Bv Calibration methods, calibration substrates, lithographic apparatus and device manufacturing methods
US20040144760A1 (en) * 2002-05-17 2004-07-29 Cahill Steven P. Method and system for marking a workpiece such as a semiconductor wafer and laser marker for use therein
JP2004281983A (ja) * 2003-03-19 2004-10-07 Toray Ind Inc 位置決め装置および位置決め方法並びに塗布装置および塗布方法
KR101025632B1 (ko) * 2004-11-30 2011-03-30 가부시키가이샤 야스카와덴키 얼라인먼트 장치
WO2006089435A1 (de) * 2005-02-22 2006-08-31 Oc Oerlikon Balzers Ag Verfahren zur positionierung eines wafers
JP5000944B2 (ja) * 2006-08-02 2012-08-15 株式会社ディスコ レーザー加工装置のアライメント方法
JP5239220B2 (ja) * 2007-06-12 2013-07-17 株式会社ニコン ウェハ位置決め装置と、これを有するウェハ貼り合わせ装置
CN101216686B (zh) * 2008-01-10 2010-08-25 上海微电子装备有限公司 一种晶片预对准平台及使用该平台的晶片预对准方法
WO2010047378A1 (ja) * 2008-10-24 2010-04-29 株式会社 日立ハイテクノロジーズ 荷電粒子線装置
JP2011021999A (ja) * 2009-07-15 2011-02-03 Kyodo Design & Planning Corp 基板検査装置
JP5524550B2 (ja) * 2009-09-15 2014-06-18 株式会社ニコン 基板接合装置、基板接合方法およびデバイスの製造方法
JP2013026383A (ja) * 2011-07-20 2013-02-04 Dainippon Screen Mfg Co Ltd 位置合わせ装置、位置合わせ方法、および、描画装置
JP5836223B2 (ja) * 2011-12-02 2015-12-24 株式会社神戸製鋼所 貼合基板の回転ズレ量計測装置、貼合基板の回転ズレ量計測方法、及び貼合基板の製造方法
CN202661393U (zh) * 2012-03-12 2013-01-09 苏州爱特盟光电有限公司 集成电路微观尺寸纳微检测仪
SG2014014070A (en) * 2012-06-06 2014-06-27 Ev Group E Thallner Gmbh Device and method for determination of alignment errors
JP5516684B2 (ja) * 2012-10-02 2014-06-11 株式会社ニコン ウェハ貼り合わせ方法、位置決め方法と、これを有する半導体製造装置
JP6258479B2 (ja) * 2013-06-17 2018-01-10 エーファウ・グループ・エー・タルナー・ゲーエムベーハー 複数の基板を位置合わせする装置及び方法
CN103604815B (zh) * 2013-11-26 2016-01-13 上海海事大学 玻璃晶片检测装置与标定方法
CN104536186B (zh) * 2015-01-13 2017-12-08 合肥鑫晟光电科技有限公司 一种识别装置和对位系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113066746A (zh) * 2020-01-02 2021-07-02 长鑫存储技术有限公司 预对准装置及应用于该装置的预对准方法
CN113066746B (zh) * 2020-01-02 2022-03-22 长鑫存储技术有限公司 预对准装置及应用于该装置的预对准方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20180151400A1 (en) 2018-05-31
JP6530825B2 (ja) 2019-06-12
WO2016169511A1 (zh) 2016-10-27
EP3288063A4 (en) 2018-12-05
KR102048301B1 (ko) 2019-11-25
KR20170137927A (ko) 2017-12-13
CN106158715A (zh) 2016-11-23
US10276417B2 (en) 2019-04-30
SG11201708695PA (en) 2017-11-29
EP3288063A1 (en) 2018-02-28
CN106158715B (zh) 2021-04-02
JP2018513563A (ja) 2018-05-24
EP3288063B1 (en) 2020-02-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW201715638A (zh) 用於晶圓的預對準裝置及方法
CN109029257B (zh) 基于立体视觉和结构光视觉的大型工件位姿测量系统、方法
CN110006905B (zh) 一种线面阵相机结合的大口径超净光滑表面缺陷检测装置
US5825913A (en) System for finding the orientation of a wafer
TW201325811A (zh) 攝像測量系統之校正方法
TWI702642B (zh) 晶圓的加工方法
JP2004288792A (ja) アライメント装置及びアライメント方法
CN103681427A (zh) 一种基于视觉的晶圆旋转纠正与中心定位的方法
CN114695225A (zh) 一种晶圆预对准装置和晶圆预对准方法
JP5057489B2 (ja) アライメント装置及びアライメント方法
CN104111595B (zh) 用于光刻设备的预对准装置的预对准方法
TW201616214A (zh) 測試圖紙、採用該測試圖紙的攝像模組檢測方法及系統
CN108527007A (zh) 基于光学三角测量法的立式加工中心在机测量系统及方法
CN107804708A (zh) 一种贴装机取料旋转轴的旋转中心定位方法
CN101451825A (zh) 图像测量装置的校正方法
CN103034064B (zh) 一种用于基板预对准以及基板方向检测及调整的装置
JP2021111642A (ja) 加工装置
JP6784151B2 (ja) 板状体の加工方法、および板状体の加工装置
CN115031626B (zh) 一种基片坐标测量方法
CN110783246B (zh) 对准方法
CN113639633B (zh) 一种多轴视觉测量装置中夹具角向零位找正方法
CN104678720A (zh) 利用掩模对准系统进行工件台基准板旋转探测的方法
TWI769869B (zh) 工具機的轉動軸中心位置量測方法
CN115753024A (zh) 一种用于镜头mtf测试的自动对心方法
JP2017116401A (ja) 基板位置調整装置および基板位置調整方法