CN111077736A - 一种取放版装置、传输***、光刻机及工位标定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种取放版装置、传输***、光刻机及工位标定方法，其中，取放版装置包括机械手本体、版叉和工位特征单元，所述版叉设置于所述机械手本体的机械手末端，所述机械手本体用于控制所述版叉沿设定的X轴、Y轴和Z轴运动，以及绕所述版叉上的旋转轴沿Rz向旋转，所述旋转轴垂直于所述X轴和所述Y轴；所述版叉包括平行设置的第一版叉臂和第二版叉臂；所述工位特征单元包括用于表征第一目标交接工位的Rz向的Rz工位特征。本发明实施例能够自动完成版叉与其他单元交接时的工位标定，提高工位标定效率和标定精度。

Description

一种取放版装置、传输***、光刻机及工位标定方法

技术领域

本发明实施例半导体制造领域，尤其涉及一种取放版装置、传输***、光刻机及工位标定方法。

背景技术

光刻设备是一种将掩模版上的图案转印到基底上对应的区域设备，掩模传输***为光刻机必不可少的分***，用于将外部世界的掩模版以一定的精度传输到光刻设备的内部世界，从而在曝光装置完成对掩模版上图形的曝光。

根据当前掩模传输***的布局，掩模传输***包括：外版库单元、预对准单元、颗粒度检测单元、内版库单元、取放版单元以及交换版单元。其中，取放版单元用于完成掩模版在外版库单元和内版库单元之间的流转，以及与交换版单元完成掩模版的交接，交换版单元用于将掩模版送上掩模台进行曝光。掩模版由外版库转移到内版库之前，取放版单元将掩模版送入预对准单元和颗粒度检测单元中进行预对准和表面颗粒度检测。取放版单元通过版叉完成掩模版的取放，版叉主要与外版库单元、内版库单元、颗粒度检测单元和交换版单元进行掩模版交接，这使得版叉存在多个交接工位。目前版叉需借助多种工具工装进行人工标定，标定精度较差，且效率低下；并且当掩模传输分***进行相关维修后，版叉相应工位需重新标定，这极大地降低了版叉工位标定效率，影响生产效率。

发明内容

本发明提供一种取放版装置、传输***、光刻机及工位标定方法，能够自动完成版叉与其他单元交接时的工位标定，提高工位标定效率和标定精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种取放版装置，包括机械手本体、版叉和工位特征单元，版叉设置于机械手本体的机械手末端，机械手本体用于控制版叉沿设定的X轴、Y轴和Z轴运动，以及绕版叉上的旋转轴沿Rz向旋转，旋转轴垂直于X轴和Y轴；

版叉包括平行设置的第一版叉臂和第二版叉臂；

工位特征单元包括用于表征第一目标交接工位的Rz向的Rz工位特征。

可选的，工位特征单元包括第一Rz向标定基准面和第二Rz向标定基准面，第一Rz向标定基准面和第二Rz向标定基准面共面，第一Rz向标定基准面和第二Rz向标定基准面作为Rz工位特征；

第一版叉臂的自由端包括用于标定第一目标交接工位的X向的第一X向标定特征面、用于标定第一目标交接工位的Y向的Y向标定特征面和用于标定第一目标交接工位的Z向的Z向标定特征面，第一X向标定特征面与Y向标定特征面相交且相互垂直，第一X向标定特征面和Y向标定特征面均与Z向标定特征面垂直，Z向标定特征面与版叉平面平行；

第二版叉臂的自由端的端面为用于标定第一目标交接工位的X向的第二X向标定特征面，第二X向标定特征面与第一X向标定特征面共面。

可选的，工位特征单元还包括用于表征第一目标交接工位的X向的X工位特征、用于表征第一目标交接工位的Y向的Y工位特征和用于表征第一目标交接工位的Z向的Z工位特征。

可选的，工位特征单元包括Z向标定基准面及间隔设置的第一标定特征圆柱与第二标定特征圆柱，Z向标定基准面作为Z工位特征，第一标定特征圆柱的柱面及第二标定特征圆柱的柱面作为X工位特征及Y工位特征；

标定特征圆柱的轴线与Z向标定基准面垂直且与第一Rz向标定基准面平行。

可选的，工位特征单元为一独立装置，或者掩模版传输***中的已有特征复用为工位特征单元。

可选的，还包括力矩传感器，力矩传感器设置于版叉上且与机械手本体连接，用于检测版叉在X轴、Y轴和Z轴上力矩的变化，并反馈给机械手本体。

第二方面，本发明实施例还提供了一种掩模版传输***，包括如本发明第一方面所述的取放版装置。

可选的掩模版传输***还包括外版库装置、预对准装置、内版库装置、颗粒度检测装置和交换版手装置，外版库装置、预对准装置、内版库装置、颗粒度检测装置和交换版手装置中的一种包括第一目标交接工位。

第三方面，本发明实施例还提供了一种光刻机，包括如本发明第二方面所述的掩模版传输***。

第四方面，本发明实施例还提供了一种工位标定方法，包括：

定位版叉，以使版叉在Rz向上相对Rz工位特征的偏转角度β不超过最大偏转角度γ；

控制版叉绕版叉的旋转轴逆时针旋转

角度，沿设定的X轴移动版叉至版叉的第一版叉臂的自由端碰触工位特征单元的Rz工位特征，记录碰触时版叉的X向坐标H1并退回所述版叉，其中

控制版叉绕旋转轴顺时针旋转

角度，沿设定的X轴移动版叉至版叉的第二版叉臂的自由端碰触Rz工位特征，记录触碰时版叉的X向坐标H2并退回版叉；

根据H1、H2和版叉参数确定版叉在Rz向上的第一调整角度β1；

根据第一调整角度β1调整版叉在Rz向上的角度，以标定第一目标交接工位的Rz向；

其中，版叉包括平行设置的第一版叉臂和第二版叉臂；

工位特征单元包括用于表征第一目标交接工位的Rz向的Rz工位特征。

可选的，在根据第一调整角度β1调整版叉在Rz向上的角度之前，还包括：

确定第一调整角度β1满足设定要求。

可选的，确定第一调整角度β1满足设定要求，包括：

控制版叉绕旋转轴逆时针旋转

角度，沿设定的X轴移动版叉，若第一版叉臂和第二版叉臂的自由端均碰触到Rz工位特征，则确定第一调整角度β1满足设定要求。

可选的，在确定第一调整角度β1满足设定要求之后，还包括：

返回执行控制版叉绕版叉的旋转轴逆时针旋转

角度的操作，直至得到设定次数的第一调整角度β1；

根据设定次数的第一调整角度β1计算调整角度的平均值；

相应的，根据第一调整角度β1调整版叉在Rz向上的角度，包括：

根据调整角度的平均值调整版叉在Rz向上的角度。

可选的，工位特征单元包括第一Rz向标定基准面和第二Rz向标定基准面，第一Rz向标定基准面和第二Rz向标定基准面共面，第一Rz向标定基准面和第二Rz向标定基准面作为Rz工位特征；第一版叉臂的自由端包括用于标定第一目标交接工位的X向的第一X向标定特征面、用于标定第一目标交接工位的Y向的Y向标定特征面和用于标定第一目标交接工位的Z向的Z向标定特征面，第一X向标定特征面与Y向标定特征面相交且相互垂直，第一X向标定特征面和Y向标定特征面均与Z向标定特征面垂直，Z向标定特征面与版叉平面平行；第二版叉臂的自由端的端面为用于标定第一目标交接工位的X向的第二X向标定特征面，第二X向标定特征面与第一X向标定特征面共面；

第一调整角度β1通过如下公式计算得出：

其中，版叉参数包括L1、L2、θ1和θ2；L1为旋转轴的轴心到第一特征边的垂直距离，L2为旋转轴的轴心到第二特征边的垂直距离，θ1为第一特征边到旋转轴的轴心的连线与X轴的夹角，θ2为第二特征边到旋转轴的轴心的连线与X轴的夹角；第一特征边为第一X向标定特征面与Y向标定特征面的相交线，第二特征边为第二X向标定特征面与第二版叉臂侧表面的相交线。

可选的，工位特征单元还包括用于表征第一目标交接工位的X向的X工位特征、用于表征第一目标交接工位的Y向的Y工位特征和用于表征第一目标交接工位的Z向的Z工位特征；工位特征单元包括Z向标定基准面及间隔设置的第一标定特征圆柱与第二标定特征圆柱，Z向标定基准面作为Z工位特征，第一标定特征圆柱的柱面及第二标定特征圆柱的柱面作为X工位特征及Y工位特征；标定特征圆柱的轴线与Z向标定基准面垂直且与第一Rz向标定基准面平行；

在根据第一调整角度β1调整版叉在Rz向上的角度之后，还包括：

沿X轴、Y轴和Z轴移动版叉至Z向标定特征面与Z向标定基准面接触，记录触碰时版叉的Z向坐标并退回版叉，以标定第一目标交接工位的Z向；

沿X轴、Y轴和Z轴移动版叉至第一X向标定特征面与第一标定特征圆柱接触，记录触碰时版叉的X向坐标D1并退回版叉，以标定第一目标交接工位的X向；

沿X轴、Y轴和Z轴移动版叉至Y向标定特征面与第一标定特征圆柱接触，记录触碰时版叉的Y向坐标K1并退回版叉，以标定第一目标交接工位的Y向。

可选的，在标定第一目标交接工位的X向、Y向和Z向之后，还包括：

沿X轴、Y轴和Z轴移动版叉至Y向标定特征面与第二标定特征圆柱接触，记录触碰时版叉的Y向坐标K2并退回版叉；

沿X轴、Y轴和Z轴移动版叉至第一X向标定特征面与第二标定特征圆柱接触，记录触碰时版叉的X向坐标D2并退回版叉；

根据D1、D2、K1和K2确定第二调整角度β2；

根据第二调整角度β2调整版叉在Rz向上的角度。

可选的，第二调整角度β2通过如下公式计算得出：

β2＝arctan((D1-D2)/(K1-K2))。

可选的，在记录触碰时版叉的Y向坐标K2之后，还包括：

确定对第一目标交接工位标定成功。

可选的，确定对第一目标交接工位标定成功，包括：

若K1与K2之差满足标定误差，则确定对第一目标交接工位标定成功。

可选的，掩模版传输***包括第一目标交接工位和第二目标交接工位，工位标定方法还包括：

根据第一目标交接工位和第二目标交接工位的位置关系，控制版叉对第二目标交接工位的Rz向、X向、Y向和Z向进行标定。

本发明实施例提供的取放版装置、掩模版传输***、光刻机及工位标定方法，取放版装置设置工位特征单元，工位特征单元包括用于表征第一目标交接工位的Rz向的Rz工位特征，在标定过程中，两个版叉臂的自由端依次触碰Rz工位特征，并记录触碰时版叉的X向坐标，根据两次触碰时版叉的X向坐标和版叉参数确定版叉在Rz向上的第一调整角度β1，再根据第一调整角度β1调整版叉在Rz向上的角度，以标定第一目标交接工位的Rz向。本发明实施例能够自动完成版叉与其他单元交接时的工位标定，提高工位标定效率和标定精度。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种取放版装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中一种版叉的结构示意图；

图3为本发明实施例中一种版叉沿Z轴方向的示意图；

图4为本发明实施例中版叉与机械手的连接示意图；

图5为本发明实施例中一种工位特征单元的结构示意图；

图6为图5中的工位特征单元沿X轴方向的视图；

图7为图5中的工位特征单元沿Z轴方向的视图；

图8为本发明实施例中另一种工位特征单元的结构示意图；

图9为图8中A的局部放大图；

图10为本发明实施例中又一种工位特征单元的结构示意图；

图11为本发明实施例中一种掩模版传输***的结构示意图；

图12为本发明实施例二提供的一种工位标定方法的流程图；

图13为版叉在接近位的示意图；

图14为第一版叉臂的自由端碰触Rz工位特征的示意图；

图15为第二版叉臂的自由端碰触Rz工位特征的示意图；

图16为版叉经Rz向标定后的意图；

图17为Z向标定特征面与Z向标定基准面接触的示意图；

图18为第一X向标定特征面与第一标定特征圆柱接触的示意图；

图19为Y向标定特征面与第一标定特征圆柱接触的示意图；

图20为Y向标定特征面与第二标定特征圆柱接触的示意图；

图21为第一X向标定特征面与第二标定特征圆柱接触的示意图。

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。

实施例一

本发明实施例一提供一种取放版装置，用于在版叉与其他单元(例如外版库装置、颗粒度检测装置等)进行工位交接时，对交接工位进行标定，图1为本发明实施例提供的一种取放版装置的结构示意图，如图1所示，该取放版装置包括机械手本体11、版叉12和工位特征单元13，版叉12设置于机械手本体11的机械手111末端，机械手本体11用于控制机械手111携带版叉12沿设定的X轴、Y轴和Z轴运动，以及绕版叉12上的旋转轴沿Rz向旋转，旋转轴垂直于X轴和Y轴。图2为本发明实施例中一种版叉的结构示意图，图3为本发明实施例中一种版叉沿Z轴方向的示意图，图4为本发明实施例中版叉与机械手的连接示意图，如图1-4所示，其中，版叉12包括平行设置的第一版叉臂121和第二版叉臂122，第一版叉臂121和第二版叉臂122可以是版叉12的安全叉。版叉12上设有一连接孔123，机械手111末端穿设于连接孔123内，并通过安装法兰14连接机械手111末端和版叉12。机械手111可实现X轴、Y轴和Z轴运动，机械手111的末端可绕旋转轴O转动，从而带动版叉12沿设定的X轴、Y轴和Z轴运动，以及绕版叉12上的旋转轴(即旋转轴O)沿Rz向旋转，其中，Rz向为绕版叉12上的旋转轴旋转的方向。

工位特征单元13包括用于表征第一目标交接工位的Rz向的Rz工位特征。

具体的，版叉12的第一目标交接工位Rz向标定过程如下：

通过机械手本体11控制机械手111运动，带动版叉12沿设定的X轴、Y轴和Z轴运动，以及绕版叉12上的旋转轴沿Rz向旋转，使两个版叉臂的自由端(即版叉臂的端面)依次触碰Rz工位特征，并记录触碰时版叉的X向坐标，根据两次触碰时版叉的X向坐标和版叉参数确定版叉在Rz向上的第一调整角度β1，再根据第一调整角度β1调整版叉在Rz向上的角度，以标定第一目标交接工位的Rz向，使版叉12相对于工位特征单元13没有Rz向的偏转，即版叉臂垂直于Rz工位特征。

本发明实施例提供的取放版装置设置工位特征单元，工位特征单元包括用于表征第一目标交接工位的Rz向的Rz工位特征，在标定过程中，两个版叉臂的自由端依次触碰Rz工位特征，并记录触碰时版叉的X向坐标，根据两次触碰时版叉的X向坐标和版叉参数确定版叉在Rz向上的第一调整角度β1，再根据第一调整角度β1调整版叉在Rz向上的角度，以标定第一目标交接工位的Rz向。本发明实施例能够自动完成版叉与其他单元交接时的工位标定，提高工位标定效率和标定精度。

图5为本发明实施例中一种工位特征单元的结构示意图，图6为图5中的工位特征单元沿X轴方向的视图，图7为图5中的工位特征单元沿Z轴方向的视图，可选的，如图5-7所示，工位特征单元13包括第一Rz向标定基准面131和第二Rz向标定基准面132，第一Rz向标定基准面131和第二Rz向标定基准面132共面，且垂直于X轴，第一Rz向标定基准面131和第二Rz向标定基准面132作为Rz工位特征。

继续参考图2-4，第一版叉臂121的自由端包括用于标定第一目标交接工位的X向的第一X向标定特征面1211、用于标定第一目标交接工位的Y向的Y向标定特征面1212和用于标定第一目标交接工位的Z向的Z向标定特征面1213，第一X向标定特征面1211与Y向标定特征面1212相交且相互垂直，两者的交线形成第一特征边1214。第一X向标定特征面1211和Y向标定特征面1212均与Z向标定特征面1213垂直，Z向标定特征面1213与版叉12平面平行，在本发明实施例中，第一版叉臂121的自由端的端面即为第一X向标定特征面1211，版叉12平面即为Z向标定特征面1213。

第二版叉臂122的自由端的端面为用于标定第一目标交接工位的X向的第二X向标定特征面1221，第二X向标定特征面1221与第一X向标定特征面1211共面，且与X轴垂直。第二X向标定特征面1221与第二版叉臂122侧表面的相交线形成第二特征边1223。

工位标定过程中，机械手111带动版叉12运动，第一版叉臂121的第一X向标定特征面1211触碰第一Rz向标定基准面131，并记录触碰时版叉的X向坐标；然后第二版叉臂122的第二X向标定特征面1221触碰和第二Rz向标定基准面132，并记录触碰时版叉的X向坐标，根据两次触碰时版叉的X向坐标和版叉参数确定版叉在Rz向上的第一调整角度β1，再根据第一调整角度β1调整版叉在Rz向上的角度，以标定第一目标交接工位的Rz向，使版叉12相对于工位特征单元13没有Rz向的偏转，即版叉臂垂直于第一Rz向标定基准面131和第二Rz向标定基准面132。

可选的，继续参考图2-4，工位特征单元还包括用于表征第一目标交接工位的X向的X工位特征、用于表征第一目标交接工位的Y向的Y工位特征和用于表征第一目标交接工位的Z向的Z工位特征。可选的，在本发明实施例中，工位特征单元包括Z向标定基准面133及间隔设置的第一标定特征圆柱134与第二标定特征圆柱135。Z向标定基准面133作为Z工位特征，第一标定特征圆柱134的柱面及第二标定特征圆柱135的柱面作为X工位特征及Y工位特征。两个标定特征圆柱的轴线与Z向标定基准面垂直且与第一Rz向标定基准面平行。两个标定特征圆柱的外共切面136作为X工位特征，垂直于Y轴的切面137或138作为Y工位特征。

具体的，在经过Rz向标定后，版叉12的第一目标交接工位Z向、X向、Y向标定过程如下：

机械手111带动版叉12运动，使Z向标定特征面1213与Z向标定基准面133接触，记录触碰时版叉12的Z向坐标并退回版叉。第一目标交接工位相对于Z向标定基准面133具有确定的位置关系，根据该位置关系和触碰时版叉12的Z向坐标，标定第一目标交接工位的Z向。

机械手111带动版叉12运动，直至第一X向标定特征面1211与第一标定特征圆柱134接触，即第一X向标定特征面1211与两个标定特征圆柱的外共切面136接触，记录触碰时版叉的X向坐标并退回版叉。第一目标交接工位相对于两个标定特征圆柱的外共切面136具有确定的位置关系，根据该位置关系和触碰时版叉12的X向坐标，标定第一目标交接工位的X向。

机械手111带动版叉12运动，直至Y向标定特征面1212与第一标定特征圆柱接触，即Y向标定特征面1212与切面137接触，记录触碰时版叉的Y向坐标并退回版叉。第一目标交接工位相对于两个标定特征圆柱的切面137和138具有确定的位置关系，根据该位置关系和触碰时版叉12的Y向坐标，标定第一目标交接工位的Y向。

可选的，工位特征单元为一独立装置，如图5所示，Rz工位特征、X工位特征、Y工位特征和Z工位特征全部集成在该工位特征单元上。

在本发明其他实施例中，掩模版传输***中的已有特征复用为工位特征单元。图8为本发明实施例中另一种工位特征单元的结构示意图，图9为图8中A的局部放大图，如图8和图9所示，Rz工位特征、X工位特征、Y工位特征和Z工位特征为外版库装置上已有的特征面，其中，垂直于X轴的特征面231作为Rz工位特征，垂直于X轴的特征面236作为X工位特征，垂直于Y轴的的特征面237和238作为Y工位特征，垂直于Z轴的特征面233作为Z工位特征。图10为本发明实施例中又一种工位特征单元的结构示意图，如图10所示，Rz工位特征、X工位特征、Y工位特征和Z工位特征为预对准装置上已有的特征面，其中，垂直于X轴的特征面331作为Rz工位特征，特征圆柱334的切面作为X工位特征，该切面垂直于X轴，垂直于Y轴的的特征面337和338作为Y工位特征，垂直于Z轴的特征面333作为Z工位特征。

需要说明的是，也可以采用掩模版传输***中的已有特征复用为工位特征单元，而不限于图8和图10所示的实施例，只需满足Rz工位特征垂直于X轴或Y轴、X工位特征垂直于X轴、Y工位特征垂直于Y轴和Z工位特征垂直于Z轴，且Rz工位特征、X工位特征、Y工位特征和Z工位特征与第一目标交接工位具有确定的位置关系即可。

可选的，如图4所示，取放版装置还包括力矩传感器15，力矩传感器15设置于版叉12上且与机械手本体11连接，用于检测版叉12在X轴、Y轴和Z轴上力矩的变化，并反馈给机械手本体11。当版叉12与工位特征装置13发生触碰时，力矩传感器15检测到力矩变化，并反馈给机械手本体11，机械手本体11记录此时版叉12的坐标信息。

本发明实施例还提供一种掩模版传输***，包括如本发明上述实施例中任意所述的取放版装置。图11为本发明实施例中一种掩模版传输***的结构示意图，如图11所示，掩模版传输***还包括外版库装置1、预对准装置2、内版库装置3、颗粒度检测装置4、交换版手装置5和取放版装置6。工作流程如下：

装有掩模版的掩模盒***作员放入外版库装置1中后，取放版装置6从外版库装置1中取出掩模版，并送入颗粒度检测装置4中，经颗粒度检测装置4检测合格后，取放版装置6从颗粒度检测装置4取出掩模版，并送入内版库装置3中；在需要使用掩模版时，取放版装置6从内版库装置3中取出掩模版，并送入预对准装置2中，经预对准装置2位置校正后，与交换版手装置5完成交接，将掩模版传送至掩模台上，用于光刻工艺。外版库装置1、预对准装置2、内版库装置3、颗粒度检测装置4和交换版手装置5都存在于取放版装置6交接时的交接工位，可以选取其中任意一个作为第一目标交接工位。

本发明实施例还提供了一种光刻机，包括如本发明上述实施例中任意所述的掩模版传输***。

实施例二

本发明实施例二提供了一种工位标定方法，采用如本发明实施例一中任意所述的取放版装置进行工位标定，图12为本发明实施例二提供的一种工位标定方法的流程图，如图12所示，该方法包括：

S11：定位版叉，以使版叉在Rz向上相对Rz工位特征的偏转角度β不超过最大偏转角度γ。

可通过一定位机构，限定版叉在Rz向上相对Rz工位特征的偏转角度β的范围，使偏转角度不超过γ，然后，机械手本体确定版叉的坐标信息，版叉的坐标信息可以是版叉旋转轴心O点的坐标信息，并以此作为版叉的接近位。图13为版叉在接近位的示意图，如图13所示，版叉在Rz向上相对Rz工位特征的偏转角度为β(未知其大小，但小于最大偏转角度γ)，版叉位于该接近位绕旋转轴旋转版叉时，版叉不与Rz工位特征接触，且沿X轴移动时，版叉臂的自由端能够触碰Rz工位特征。

S12：控制版叉绕版叉的旋转轴逆时针旋转

角度，沿设定的X轴移动版叉至版叉的第一版叉臂的自由端碰触工位特征单元的Rz工位特征，记录碰触时版叉的X向坐标H1并退回版叉，其中

图14为第一版叉臂的自由端碰触Rz工位特征的示意图，如图14所示，版叉绕版叉的旋转轴逆时针旋转

角度，

以保证

大于偏转角度β。

S13：控制版叉绕旋转轴顺时针旋转

角度，沿设定的X轴移动版叉至版叉的第二版叉臂的自由端碰触Rz工位特征，记录触碰时版叉的X向坐标H2并退回版叉。

图15为第二版叉臂的自由端碰触Rz工位特征的示意图，如图15所示，版叉绕旋转轴顺时针旋转

角度，即相当于版叉相对于接近位顺时针旋转

角度。

S14：根据H1、H2和版叉参数确定版叉在Rz向上的第一调整角度β1。

如图5-7所示，工位特征单元13包括第一Rz向标定基准面131和第二Rz向标定基准面132，第一Rz向标定基准面131和第二Rz向标定基准面132共面，且垂直于X轴，第一Rz向标定基准面131和第二Rz向标定基准面132作为Rz工位特征。如图2-4，第一版叉臂121的自由端包括用于标定第一目标交接工位的X向的第一X向标定特征面1211、用于标定第一目标交接工位的Y向的Y向标定特征面1212和用于标定第一目标交接工位的Z向的Z向标定特征面1213，第一X向标定特征面1211与Y向标定特征面1212相交且相互垂直，两者的交线形成第一特征边1214。第一X向标定特征面1211和Y向标定特征面1212均与Z向标定特征面1213垂直，Z向标定特征面1213与版叉12平面平行，在本发明实施例中，第一版叉臂121的自由端的端面即为第一X向标定特征面1211，版叉12平面即为Z向标定特征面1213。第二版叉臂122的自由端的端面为用于标定第一目标交接工位的X向的第二X向标定特征面1221，第二X向标定特征面1221与第一X向标定特征面1211共面，且与X轴垂直。第二X向标定特征面1221与第二版叉臂122侧表面的相交线形成第二特征边1223。

第一调整角度β1通过如下公式计算得出：

其中，版叉参数包括L1、L2、θ1和θ2；L1为旋转轴的轴心到第一特征边1214的垂直距离，L2为旋转轴的轴心到第二特征边1223的垂直距离，θ1为第一特征边1214到旋转轴的轴心的连线与X轴的夹角，θ2为第二特征边1223到旋转轴的轴心的连线与X轴的夹角。

S15：根据第一调整角度β1调整版叉在Rz向上的角度，以标定第一目标交接工位的Rz向。

图16为版叉经Rz向标定后的意图，机械手本体根据第一调整角度β1调整版叉在Rz向上的角度，使版叉相对于工位特征单元在Rz向的偏转角度β满足设定要求或为零，即版叉臂垂直于Rz工位特征，如图16所示。Rz工位特征相对于第一目标交接工位具有确定的位置关系，根据该位置关系和第一调整角度β1，标定第一目标交接工位的Rz向。

本发明实施例提供的工位标定方法，在标定过程中，两个版叉臂的自由端依次触碰Rz工位特征，并记录触碰时版叉的X向坐标，根据两次触碰时版叉的X向坐标和版叉参数确定版叉在Rz向上的第一调整角度β1，再根据第一调整角度β1调整版叉在Rz向上的角度，以标定第一目标交接工位的Rz向。本发明实施例能够自动完成版叉与其他单元交接时的工位标定，提高工位标定效率和标定精度。

可选的，在根据第一调整角度β1调整版叉在Rz向上的角度之前，还包括：

确定第一调整角度β1满足设定要求。

确定第一调整角度β1满足设定要求，以确保Rz向标定后，版叉相对于工位特征单元在Rz向的偏转角度β满足设定要求或为零。

可选的，确定第一调整角度β1满足设定要求，包括：

控制版叉绕旋转轴逆时针旋转

角度，沿设定的X轴移动版叉，若第一版叉臂和第二版叉臂的自由端均碰触到Rz工位特征，则确定第一调整角度β1满足设定要求。

可选的，在确定第一调整角度β1满足设定要求之后，还包括：

返回重复执行步骤S11-S14，直至得到设定次数(至少两次)的第一调整角度β1；

根据设定次数的第一调整角度β1计算调整角度的平均值；

相应的，根据第一调整角度β1调整版叉在Rz向上的角度，包括：

根据调整角度的平均值调整版叉在Rz向上的角度。

可选的，图2-4，工位特征单元还包括用于表征第一目标交接工位的X向的X工位特征、用于表征第一目标交接工位的Y向的Y工位特征和用于表征第一目标交接工位的Z向的Z工位特征。可选的，在本发明实施例中，工位特征单元包括Z向标定基准面133及间隔设置的第一标定特征圆柱134与第二标定特征圆柱135。Z向标定基准面133作为Z工位特征，第一标定特征圆柱134的柱面及第二标定特征圆柱135的柱面作为X工位特征及Y工位特征。两个标定特征圆柱的轴线与Z向标定基准面垂直且与第一Rz向标定基准面平行。两个标定特征圆柱的外共切面136作为X工位特征，垂直于Y轴的切面137或138作为Y工位特征。

在根据第一调整角度β1调整版叉在Rz向上的角度之后，还包括：

沿X轴、Y轴和Z轴移动版叉至Z向标定特征面1213与Z向标定基准面133接触，图17为Z向标定特征面与Z向标定基准面接触的示意图，如图17所示，版叉的Z向标定特征面1213为版叉的下表面，标定特征面1213与Z向标定基准面133接触，并记录触碰时版叉的Z向坐标并退回版叉。第一目标交接工位相对于Z向标定基准面133具有确定的位置关系，根据该位置关系和触碰时版叉12的Z向坐标，标定第一目标交接工位的Z向。

沿X轴、Y轴和Z轴移动版叉至第一X向标定特征面1211与第一标定特征圆柱134接触，图18为第一X向标定特征面与第一标定特征圆柱接触的示意图，如图18所示，第一X向标定特征面1211与两个标定特征圆柱的外共切面136接触，记录触碰时版叉的X向坐标D1并退回版叉。第一目标交接工位相对于两个标定特征圆柱的外共切面136具有确定的位置关系，根据该位置关系和触碰时版叉12的X向坐标，标定第一目标交接工位的X向。

沿X轴、Y轴和Z轴移动版叉至Y向标定特征面1212与第一标定特征圆柱134接触，图19为Y向标定特征面与第一标定特征圆柱接触的示意图，如图19所示，Y向标定特征面1212与切面137接触，记录触碰时版叉的Y向坐标K1并退回版叉。第一目标交接工位相对于两个标定特征圆柱的切面137和138具有确定的位置关系，根据该位置关系和触碰时版叉12的Y向坐标，标定第一目标交接工位的Y向。

可选的，在标定第一目标交接工位的X向、Y向和Z向之后，还包括：

沿X轴、Y轴和Z轴移动版叉至Y向标定特征面1212与第二标定特征圆柱135接触，图20为Y向标定特征面与第二标定特征圆柱接触的示意图，如图20所示，Y向标定特征面1212与切面138接触，记录触碰时版叉的Y向坐标K2并退回版叉；

沿X轴、Y轴和Z轴移动版叉至第一X向标定特征面1211与第二标定特征圆柱135接触，图21为第一X向标定特征面与第二标定特征圆柱接触的示意图，如图21所示，第一X向标定特征面1211与两个标定特征圆柱的外共切面136接触，记录触碰时版叉的X向坐标D2并退回版叉；

根据D1、D2、K1和K2确定第二调整角度β2；

在根据第一调整角度β1调整版叉在Rz向上的角度，标定第一目标交接工位的Rz向之后，为进一步提高Rz的标定精度，根据第二调整角度β2调整版叉在Rz向上的角度。

可选的，第二调整角度β2通过如下公式计算得出：

β2＝arctan((D1-D2)/(K1-K2))。

可选的，在记录触碰时版叉的Y向坐标K2之后，还包括：

确定对第一目标交接工位标定成功。可选的，确定对第一目标交接工位标定成功，包括：

若K1与K2之差满足标定误差，则确定对第一目标交接工位标定成功。

可选的，掩模版传输***包括第一目标交接工位和第二目标交接工位，工位标定方法还包括：

根据第一目标交接工位和第二目标交接工位的位置关系，控制版叉对第二目标交接工位的Rz向、X向、Y向和Z向进行标定。

第一目标交接工位可以是版叉与外版库装置、预对准装置、内版库装置、颗粒度检测装置和交换版手装置中的一种交接时的交接工位，例如是版叉与外版库装置的交接工位，第二目标交接工位为版叉与预对准装置、内版库装置、颗粒度检测装置和交换版手装置交接时的交接工位，由于第一目标交接工和第二目标交接工位具有确定的相对位置关系，因此只需要标定其中一个交接工位，就可以完成对所有交接工位的标定。

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 (20)

1.一种取放版装置，其特征在于，包括机械手本体、版叉和工位特征单元，所述版叉设置于所述机械手本体的机械手末端，所述机械手本体用于控制所述版叉沿设定的X轴、Y轴和Z轴运动，以及绕所述版叉上的旋转轴沿Rz向旋转，所述旋转轴垂直于所述X轴和所述Y轴；

所述版叉包括平行设置的第一版叉臂和第二版叉臂；

所述工位特征单元包括用于表征第一目标交接工位的Rz向的Rz工位特征。

2.根据权利要求1所述的取放版装置，其特征在于，所述工位特征单元包括第一Rz向标定基准面和第二Rz向标定基准面，所述第一Rz向标定基准面和所述第二Rz向标定基准面共面，所述第一Rz向标定基准面和所述第二Rz向标定基准面作为所述Rz工位特征；

所述第一版叉臂的自由端包括用于标定所述第一目标交接工位的X向的第一X向标定特征面、用于标定所述第一目标交接工位的Y向的Y向标定特征面和用于标定所述第一目标交接工位的Z向的Z向标定特征面，所述第一X向标定特征面与所述Y向标定特征面相交且相互垂直，所述第一X向标定特征面和所述Y向标定特征面均与所述Z向标定特征面垂直，所述Z向标定特征面与所述版叉平面平行；

所述第二版叉臂的自由端的端面为用于标定所述第一目标交接工位的X向的第二X向标定特征面，所述第二X向标定特征面与所述第一X向标定特征面共面。

3.根据权利要求2所述的取放版装置，其特征在于，所述工位特征单元还包括用于表征所述第一目标交接工位的X向的X工位特征、用于表征所述第一目标交接工位的Y向的Y工位特征和用于表征所述第一目标交接工位的Z向的Z工位特征。

4.根据权利要求3所述的取放版装置，其特征在于，所述工位特征单元包括Z向标定基准面及间隔设置的第一标定特征圆柱与第二标定特征圆柱，所述Z向标定基准面作为所述Z工位特征，所述第一标定特征圆柱的柱面及所述第二标定特征圆柱的柱面作为所述X工位特征及所述Y工位特征；

所述标定特征圆柱的轴线与所述Z向标定基准面垂直且与所述第一Rz向标定基准面平行。

5.根据权利要求1所述的取放版装置，其特征在于，所述工位特征单元为一独立装置，或者掩模版传输***中的已有特征复用为所述工位特征单元。

6.根据权利要求1所述的取放版装置，其特征在于，还包括力矩传感器，所述力矩传感器设置于所述版叉上且与所述机械手本体连接，用于检测所述版叉在所述X轴、所述Y轴和所述Z轴上力矩的变化，并反馈给所述机械手本体。

7.一种掩模版传输***，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的取放版装置。

8.根据权利要求7所述的掩模版传输***，其特征在于，还包括外版库装置、内版库装置、颗粒度检测装置和交换版手装置，所述外版库装置、所述内版库装置、所述颗粒度检测装置和所述交换版手装置中的一种包括第一目标交接工位。

9.一种光刻机，其特征在于，包括如权利要求7或8所述的掩模版传输***。

10.一种工位标定方法，其特征在于，采包括：

定位版叉，以使所述版叉在Rz向上相对Rz工位特征的偏转角度β不超过最大偏转角度γ；

控制所述版叉绕所述版叉的旋转轴逆时针旋转

角度，沿设定的X轴移动所述版叉至所述版叉的第一版叉臂的自由端碰触工位特征单元的Rz工位特征，记录触碰时版叉的X向坐标H1并退回所述版叉，其中

控制所述版叉绕所述旋转轴顺时针旋转

角度，沿设定的X轴移动所述版叉至所述版叉的第二版叉臂的自由端碰触所述Rz工位特征，记录触碰时版叉的X向坐标H2并退回所述版叉；

根据H1、H2和版叉参数确定所述版叉在Rz向上的第一调整角度β1；

根据所述第一调整角度β1调整所述版叉在Rz向上的角度，以标定第一目标交接工位的Rz向

其中，所述版叉包括平行设置的第一版叉臂和第二版叉臂；

所述工位特征单元包括用于表征第一目标交接工位的Rz向的Rz工位特征。

11.根据权利要求10所述的工位标定方法，其特征在于，在根据所述第一调整角度β1调整所述版叉在Rz向上的角度之前，还包括：

确定所述第一调整角度β1满足设定要求。

12.根据权利要求11所述的工位标定方法，其特征在于，确定所述第一调整角度β1满足设定要求，包括：

控制所述版叉绕所述旋转轴逆时针旋转

角度，沿设定的X轴移动所述版叉，若所述第一版叉臂和所述第二版叉臂的自由端均碰触到所述Rz工位特征，则确定所述第一调整角度β1满足设定要求。

13.根据权利要求11所述的工位标定方法，其特征在于，在确定所述第一调整角度β1满足设定要求之后，还包括：

返回执行控制所述版叉绕所述版叉的旋转轴逆时针旋转

角度的操作，直至得到设定次数的第一调整角度β1；

根据所述设定次数的第一调整角度β1计算调整角度的平均值；

相应的，根据所述第一调整角度β1调整所述版叉在Rz向上的角度，包括：

根据所述调整角度的平均值调整所述版叉在Rz向上的角度。

14.根据权利要求10所述的工位标定方法，其特征在于，所述工位特征单元包括第一Rz向标定基准面和第二Rz向标定基准面，所述第一Rz向标定基准面和所述第二Rz向标定基准面共面，所述第一Rz向标定基准面和所述第二Rz向标定基准面作为所述Rz工位特征；所述第一版叉臂的自由端包括用于标定所述第一目标交接工位的X向的第一X向标定特征面、用于标定所述第一目标交接工位的Y向的Y向标定特征面和用于标定所述第一目标交接工位的Z向的Z向标定特征面，所述第一X向标定特征面与所述Y向标定特征面相交且相互垂直，所述第一X向标定特征面和所述Y向标定特征面均与所述Z向标定特征面垂直，所述Z向标定特征面与所述版叉平面平行；所述第二版叉臂的自由端的端面为用于标定所述第一目标交接工位的X向的第二X向标定特征面，所述第二X向标定特征面与所述第一X向标定特征面共面；

所述第一调整角度β1通过如下公式计算得出：

其中，所述版叉参数包括L1、L2、θ1和θ2；L1为旋转轴的轴心到第一特征边的垂直距离，L2为旋转轴的轴心到第二特征边的垂直距离，θ1为第一特征边到旋转轴的轴心的连线与X轴的夹角，θ2为第二特征边到旋转轴的轴心的连线与X轴的夹角；所述第一特征边为所述第一X向标定特征面与所述Y向标定特征面的相交线，所述第二特征边为所述第二X向标定特征面与所述第二版叉臂侧表面的相交线。

15.根据权利要求14所述的工位标定方法，其特征在于，所述工位特征单元还包括用于表征所述第一目标交接工位的X向的X工位特征、用于表征所述第一目标交接工位的Y向的Y工位特征和用于表征所述第一目标交接工位的Z向的Z工位特征；所述工位特征单元包括Z向标定基准面及间隔设置的第一标定特征圆柱与第二标定特征圆柱，所述Z向标定基准面作为所述Z工位特征，所述第一标定特征圆柱的柱面及所述第二标定特征圆柱的柱面作为所述X工位特征及所述Y工位特征；所述标定特征圆柱的轴线与所述Z向标定基准面垂直且与所述第一Rz向标定基准面平行；

在根据所述第一调整角度β1调整所述版叉在Rz向上的角度之后，还包括：

沿X轴、Y轴和Z轴移动所述版叉至所述Z向标定特征面与所述Z向标定基准面接触，记录触碰时版叉的Z向坐标并退回所述版叉，以标定所述第一目标交接工位的Z向；

沿X轴、Y轴和Z轴移动所述版叉至所述第一X向标定特征面与所述第一标定特征圆柱接触，记录触碰时版叉的X向坐标D1并退回所述版叉，以标定所述第一目标交接工位的X向；

沿X轴、Y轴和Z轴移动所述版叉至所述Y向标定特征面与所述第一标定特征圆柱接触，记录触碰时版叉的Y向坐标K1并退回所述版叉，以标定所述第一目标交接工位的Y向。

16.根据权利要求15所述的工位标定方法，其特征在于，在标定所述第一目标交接工位的X向、Y向和Z向之后，还包括：

沿X轴、Y轴和Z轴移动所述版叉至所述Y向标定特征面与所述第二标定特征圆柱接触，记录触碰时版叉的Y向坐标K2并退回所述版叉；

沿X轴、Y轴和Z轴移动所述版叉至所述第一X向标定特征面与所述第二标定特征圆柱接触，记录触碰时版叉的X向坐标D2并退回所述版叉；

根据D1、D2、K1和K2确定第二调整角度β2；

根据所述第二调整角度β2调整所述版叉在Rz向上的角度。

17.根据权利要求16所述的工位标定方法，其特征在于，所述第二调整角度β2通过如下公式计算得出：

β2＝arctan((D1-D2/K1-K2))。

18.根据权利要求16所述的工位标定方法，其特征在于，在记录触碰时版叉的Y向坐标K2之后，还包括：

确定对所述第一目标交接工位标定成功。

19.根据权利要求18所述的工位标定方法，其特征在于，确定对所述第一目标交接工位标定成功，包括：

若K1与K2之差满足标定误差，则确定对所述第一目标交接工位标定成功。

20.根据权利要求15所述的工位标定方法，其特征在于，掩模版传输***包括所述第一目标交接工位和第二目标交接工位，所述工位标定方法还包括：

根据所述第一目标交接工位和所述第二目标交接工位的位置关系，控制所述版叉对所述第二目标交接工位的Rz向、X向、Y向和Z向进行标定。

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