CN102402127B - 一种硅片预对准装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种硅片预对准装置，包括用于吸附硅片并带动硅片进行旋转的旋转台，用于获取硅片边缘在水平向位置的边缘水平向传感器，用于获取硅片边缘在垂向位置的边缘垂向传感器，用于对旋转台、边缘水平向传感器和边缘垂向传感器进行同步控制的控制器，其中，当旋转台旋转时，控制器向边缘水平向传感器和边缘垂向传感器发送同步触发信号，从而两个传感器同时获取各自当前的测量值，同步获得硅片的边缘水平向位置和边缘垂向位置，通过在该点的垂向位置测量值来补偿硅片边缘当前水平向测量值。硅片旋转一周，即可以获取硅片边缘所有的水平向测量值，进而可以获取硅片的偏心值和硅片缺口的方向。本发明还提供一种硅片预对准的方法。
Description
技术领域
本发明涉及光刻领域，尤其涉及用于光刻机的硅片预对准装置及方法。
背景技术
在光刻机生产过程中，需要通过硅片传输机构将硅片以较高的定心和定向精度传送到工件台上。由于硅片放置在硅片槽中时，其位置和方向都不确定，因此在硅片传输到工件台上之前，需要对硅片进行预对准，通过测量硅片的圆心来确定硅片的当前位置，通过测量硅片缺口的方向来确定硅片的方向。
当前比较通用的预对准方法是通过传感器来测量硅片的边缘位置，硅片旋转一周，即可获得硅片所有的边缘位置，通过拟合即可获取硅片的圆心和方向，但是由于硅片在旋转过程中不可避免的会在垂直方向产生振动，该振动会对硅片边缘的测量值产生影响，而当前的边缘测量都忽略了这一振动，最终必然会影响硅片的定心和定向精度。
如中国专利CN1695695所述硅片预对准装置，其缺点在于只通过测量硅片边缘在水平向的位置来进行预对准，没有考虑硅片在旋转过程中的振动对测量精度的影响。
发明内容
由于硅片在旋转过程中，必然会引起振动，导致硅片边缘的水平向测量值不够准确，如果仅以此水平向测量数据去拟合硅片的圆心和方向，必然会影响预对准的精度。本发明提出了一种用于光刻机的硅片预对准装置及方法，目的在于提高硅片预对准的定心和定向精度。
本发明提出的硅片预对准装置，包括：
旋转台，用于吸附硅片并带动硅片进行旋转；
边缘水平向传感器，用于获取硅片边缘在水平向的位置；
边缘垂向传感器，用于获取硅片边缘在垂向的位置；
控制器，用于对旋转台、边缘水平向传感器和边缘垂向传感器进行同步控制；
其中，当旋转台旋转时，控制器向边缘水平向传感器和边缘垂向传感器发送同步触发信号，从而两个传感器同时获取各自当前的测量值，同步获得硅片边缘水平向位置和边缘垂向位置，通过在该点的垂向位置测量值来补偿硅片边缘水平向测量值。
其中，所述边缘垂向传感器放置于所述边缘水平向传感器的上方，所述边缘垂向传感器的测量信号垂直入射到硅片上，被硅片反射后由所述边缘垂向传感器接收。
其中，所述边缘垂向传感器的发送端和接收端分置于所述边缘水平向传感器主体的两侧，与硅片的水平位置处于同一平面上。
其中，所述边缘垂向传感器的发送端和接收端放置在所述边缘水平向传感器的两侧，所述边缘垂向传感器的测量信号以一定的入射角入射到硅片的最外边缘，被硅片反射后由接收端接收。
其中，所述边缘垂向传感器的发送端和接收端放置在所述边缘水平向传感器的两侧，测量信号以一定的入射角入射到硅片边缘，被硅片反射后由接收端获取，所述边缘为非最外边缘。
利用上述装置进行硅片预对准的方法，具有如下步骤：
步骤一：将硅片传送到旋转台上，并利用旋转台吸附硅片；
步骤二：控制器驱动旋转台进行旋转；
步骤三：对于每一个旋转位置，控制器驱动边缘水平向传感器获取边缘在水平向的测量值，并同步驱动边缘垂向传感器获取边缘在垂向位置的测量值；如果要获取比较好的定心和定向精度，需要在硅片边缘获取不少于2千个采样点，这些采样点要尽量均匀分布，布满整个硅片边缘，且每个点相对于初始旋转位置要已知；
步骤四：硅片旋转一圈完成后，旋转台停止旋转；
步骤五；利用硅片边缘的垂向位置测量值来补偿硅片边缘在水平向的测量值，进而通过拟合来获取硅片的圆心和方向，从而完成预对准功能。
根据边缘垂向位置测量值来补偿硅片水平向测量值的方法为：当硅片旋转至一个测量位置时，通过垂向位置传感器来获取测量点当前垂向测量值，根据其和硅片静止时垂向测量值的差值，可以获取硅片旋转时，测量点对应的摆角，进而可以计算出对水平测量值的补偿量。
本发明的特点在于通过增加垂向传感器，在硅片旋转过程中同步测量硅片边缘在旋转过程中的垂向位置，确定硅片边缘在旋转过程中在垂向位置引入的偏差，并根据该垂向位置偏差来补偿硅片边缘水平向测量值，以此来提高硅片预对准的定心和定向精度。
附图说明
图1所示为根据本发明的第一实施例的预对准装置的结构示意图；
图2所示为垂向测量值对水平向测量值的补偿示意图；
图3所示为根据本发明的第二实施例的预对准装置的结构示意图；
图4所示为根据本发明的第三实施例的预对准装置的结构示意图；
图5所示为根据本发明的第四实施例的预对准装置的结构示意图。
具体实施方式
下面，结合附图详细描述根据本发明的优选实施例。为了便于描述和突出显示本发明，附图中省略了现有技术中已有的相关部件，并将省略对这些公知部件的描述。
图1所示为根据本发明的硅片预对准装置的第一实施例的结构示意图。该装置由控制器1、预对准旋转台2、边缘水平向传感器3和边缘垂向传感器4组成。所述传感器由发射端及接受端组成，其中发射端及接受端可以为一体。
控制器1用于对旋转台2、边缘水平向传感器3和边缘垂向传感器4进行同步控制，当旋转台2旋转到一个角度时，控制器1向边缘水平向传感器3和边缘垂向传感器4发送同步触发信号，边缘水平向传感器3和边缘垂向传感器4同时获取各自当前的测量值；旋转台2用于将硅片5吸附在旋转台上，并带动硅片5进行旋转；边缘水平向传感器3用于获取硅片5边缘在水平向的位置；边缘垂向传感器4用于获取硅片5边缘在垂向的位置。
在第一实施例中，边缘垂向传感器4放置于边缘水平向传感器3的上方。边缘垂向传感器4的测量信号垂直入射到硅片5上，被硅片5反射后由边缘垂向传感器4接收。为了获取比较好的定心和定向精度，需要在硅片边缘获取不少于2千个采样点，这些采样点要尽量均匀分布，布满整个硅片边缘，且每个点相对于初始旋转位置已知。
当硅片5旋转完一圈后，通过传感器获取了硅片5在每一个旋转位置处时边缘的水平向位置和垂向位置，然后利用垂向位置测量值对水平向位置测量值进行补偿，最后通过拟合补偿后的水平向位置测量值，来获取硅片的圆心和方向，即完成了硅片预对准功能。
利用上述硅片预对准装置进行预对准功能的步骤如下：
步骤一：将硅片5传送到预对准旋转台2上，并吸附硅片5；
步骤二：控制器1驱动旋转台2进行旋转；
步骤三：对于每一个旋转位置，控制器1驱动边缘水平向传感器3获取边缘在水平向的测量值；并同步驱动边缘垂向传感器4获取边缘在垂向的测量值；
步骤四：硅片5旋转一圈完成后，旋转台2停止旋转；
步骤五；利用硅片5边缘的垂向测量值来补偿硅片5边缘在水平向的测量值，并进而通过拟合来获取硅片5的圆心和方向，即完成了硅片预对准功能。
图2所示为利用垂向测量值对水平向测量值进行补偿的示意图。在硅片5旋转之前，首先对硅片5进行标定测量，需要测量的量包括：硅片未旋转时，硅片5的高度测量值，即图中所示的B点对应的高度测量值；硅片5未旋转时，硅片边缘垂向传感器4安装后，其在硅片上的测量点B距离硅片边缘的位置；硅片旋转台真空吸附点的位置，即A点的位置。
根据边缘垂向位置测量值来补偿硅片水平向测量值的方法为：当硅片5旋转至一个位置时，通过垂向位置传感器4来获取测量点B’当前的高度值测量值，从而得到B和B’之间的距离，由此可以获取硅片旋转时的摆角θ；由于之前OA，AB的距离已知，即可以获取垂向测量对水平向测量的补偿量dc；本发明的优点补偿了垂向倾斜对水平向位置的扰动，因而进一步提高了硅片5的定心定向精度，即提高了硅片预对准精度。
图3所示为硅片预对准装置第二实施例的结构示意图。第二实施例和第一实施例的区别在于，边缘垂向传感器4的发送端和接收端放置在边缘水平向传感器3的两侧，测量信号以一定的入射角入射到硅片5的最外边缘，被硅片5反射后由接收端接收。第二实施例中的其他结构及结构参数计算过程均与第一实施例相同，且能达到所述的目的和效果。
图4所示为硅片预对准装置第三实施例的结构示意图。第三实施例和第一实施例的区别在于，硅片边缘垂向传感器4放置于硅片5的水平位置所处的平面上，发送端和接收端分置于边缘水平向传感器3主体的两侧，同样与硅片5的水平位置处于同一平面上，当硅片5在旋转过程中发生振动时，通过边缘垂向传感器4即可以获得硅片5边缘在垂向的位置。第三实施例中的其他结构及结构参数计算过程均与第一实施例相同，且能达到所述的目的和效果。
图5所示为硅片预对准装置第四实施例的结构示意图。第四实施例和第二实施例一样，边缘垂向传感器4的发送端和接收端放置在边缘水平向传感器3的两侧，测量信号以一定的入射角入射到硅片5边缘，被硅片5反射后由接收端获取。两者的区别在于，第二实施例中，测量位置在硅片的最外边缘，而在第四实施例中，测量位置非硅片最外边缘，测量点和硅片中心的距离尽量大于半径的一半。第四实施例中的其他结构及结构参数计算过程均与第二实施例相同，且能达到所述的目的和效果。
本说明书中所述的只是本发明的几种较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。
Claims (6)
1.一种硅片预对准装置，包括：
旋转台，用于吸附硅片并带动硅片进行旋转；
边缘水平向传感器，用于获取硅片边缘在水平向的位置；
边缘垂向传感器，用于获取硅片边缘在垂向的位置；
控制器，用于对旋转台、边缘水平向传感器和边缘垂向传感器进行同步控制；
其中，当旋转台旋转时，控制器向边缘水平向传感器和边缘垂向传感器发送同步触发信号，从而两个传感器同时获取各自当前的测量值，同步获得硅片边缘水平向位置和边缘垂向位置，通过在该点的垂向位置测量值来补偿硅片边缘水平向测量值。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述边缘垂向传感器放置于所述边缘水平向传感器的上方，所述边缘垂向传感器的测量信号垂直入射到硅片上，被硅片反射后由边缘垂向传感器接收。
3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述边缘垂向传感器的发送端和接收端分置于所述边缘水平向传感器主体的两侧，与硅片的水平位置处于同一平面上。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述边缘垂向传感器的发送端和接收端放置在所述边缘水平向传感器的两侧，所述边缘垂向传感器的测量信号以一定的入射角入射到硅片的最外边缘，被硅片反射后由接收端接收。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，所述边缘垂向传感器的发送端和接收端放置在所述边缘水平向传感器的两侧，测量信号以一定的入射角入射到硅片边缘，被硅片反射后由接收端获取，所述边缘为非最外边缘。
6.利用权利要求1-5所述的装置进行硅片预对准的方法，具有如下步骤：
步骤一：将硅片传送到旋转台上，并利用旋转台吸附硅片；
步骤二：控制器驱动旋转台进行旋转；
步骤三：对于每一个旋转位置，控制器驱动边缘水平向传感器获取边缘在水平向的测量值，并同步驱动边缘垂向传感器获取边缘在垂向位置的测量值；
步骤四：硅片旋转一圈完成后，旋转台停止旋转：
步骤五；利用硅片边缘的垂向位置测量值来补偿硅片边缘在水平向的测量值，进而通过拟合来获取硅片的圆心和方向，从而完成预对准功能。
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