光刻设备及硅片预对准方法技术

本发明专利技术提供了一种光刻设备及硅片预对准方法，硅片预对准装置包括：底板、平移单元、升降单元、旋转单元和光学采集系统。旋转单元与升降单元相互独立设置，旋转运动与升降运动分离，提高运动行程效率。旋转单元设置在平移单元上，平移单元带动旋转单元平移，一方面：实现硅片的偏心量补偿；另一方面：使旋转单元与光学采集系统的横向距离可调，从而适应不同硅片尺寸。升降运动与旋转运动并行，预对准流程改串行为部分并行，缩短流程时间，提高效率。升降单元带动第二吸盘做升降运动，从而使旋转单元上的第一吸盘与升降单元的第二吸盘之间的垂向距离可调，能满足较多工况，提高旋转单元与升降单元对应工位的交接效率和灵活性。升降单元对应工位的交接效率和灵活性。升降单元对应工位的交接效率和灵活性。

【技术实现步骤摘要】
光刻设备及硅片预对准方法


[0001]本专利技术属于半导体设备
，具体涉及一种光刻设备及硅片预对准方法。

技术介绍

[0002]光刻设备是施加预定图案至硅片衬底上的机器。光刻设备广泛用于集成电路(IC)的制造中。光刻工艺的生产过程中，硅片需要通过硅片传输机构(例如机械手)，以较高的定心和定向精度传送到例如光刻设备的工件台上，这样就使得硅片能够以一个固定的姿态进行曝光。由于硅片初始放置时，其位置和方向都不确定，因此在硅片传送到工件台上之前，要求对硅片进行一定精度的预对准。硅片预对准包括：硅片中心的定心和硅片缺口的定向。
[0003]现有的一种半导体后道工序使用的预对准设备，如图1所示，共采用4个运动轴，分别为旋转轴R、升降轴Z、补偿轴C、切换轴L；4个轴的作用如下，旋转轴R：实现硅片边缘采集时带动硅片旋转和偏向量补偿；升降轴Z：实现硅片13在硅片吸盘P(P-CHUCK)与硅片吸盘C(C-CHUCK)之间交接；补偿轴C：实现硅片偏心量补偿；切换轴L：实现光学采集系统位置切换，从而实现预对准兼容处理不同尺寸硅片。4个轴的布局如下：升降轴Z安装在底板上11，旋转轴R安装在升降轴Z上；补偿轴C安装在旋转轴R上；切换轴L安装在底板上；光学采集系统12安装在L轴上。
[0004]旋转轴R与升降轴Z同轴设置，相互牵制不能独立运动灵活性差，影响运动行程时间和工位交接效率；预对准为串行流程，耗时多效率低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种光刻设备及预对准方法，提高预对准效率和灵活性。
[0006]本专利技术提供一种光刻设备，包括：曝光装置、掩膜台装置、工件台装置、硅片传输装置；其中所述硅片传输装置包括硅片预对准装置，所述硅片预对准装置用于实现硅片的定心与所述硅片的缺口的定向，所述硅片预对准装置包括：底板、平移单元、升降单元、旋转单元和光学采集系统；所述光学采集系统固定在所述底板上，所述平移单元可移动设置在所述底板上，所述旋转单元设置在所述平移单元上，所述平移单元带动所述旋转单元平移，所述升降单元设置在所述底板上，所述旋转单元与所述升降单元相互独立设置；所述旋转单元上设置有第一吸盘，所述旋转单元带动所述第一吸盘旋转；所述升降单元上设置有第二吸盘，所述升降单元带动所述第二吸盘做升降运动。
[0007]进一步的，所述旋转单元带动所述第一吸盘旋转与所述升降单元带动所述第二吸盘做升降运动可并行进行。
[0008]进一步的，所述第二吸盘与所述第一吸盘的垂向距离可调。
[0009]进一步的，所述旋转单元与所述升降单元的横向距离可调。
[0010]进一步的，所述光学采集系统包括：图像传感器、光源、镜头、镜片以及数据采集元件，所述数据采集元件连接所述图像传感器。
[0011]进一步的，所述光学采集系统包括第一光学采集系统；所述第一光学采集系统包
括：所述图像传感器、第一光源、所述镜头和所述镜片；光线由所述第一光源发出后，垂直照射在所述硅片的边缘上，并通过所述镜片反射至所述图像传感器。
[0012]进一步的，在垂向上，所述图像传感器、所述镜头和所述镜片依次设置；所述图像传感器、所述第一光源以及所述镜头均位于所述硅片边缘垂向上的一侧，所述镜片位于所述硅片边缘垂向上的另一侧。
[0013]进一步的，所述光学采集系统包括第二光学采集系统；所述第二光学采集系统包括：所述图像传感器、所述镜头、所述镜片和第二光源；光线由所述第二光源发出透过所述镜片，照射所述硅片的边缘至所述图像传感器。
[0014]进一步的，在垂向上，所述图像传感器、所述镜头、所述镜片和所述第二光源依次设置；所述图像传感器、所述镜头以及所述第二光源，三者共轴线设置；所述图像传感器、所述镜头均位于所述硅片边缘垂向上的一侧，所述镜片和所述第二光源均位于所述硅片边缘垂向上的另一侧。
[0015]进一步的，所述图像传感器采集所述硅片的边缘的数据与所述缺口的数据，所述数据采集元件根据所述图像传感器的采集数据分别计算所述偏移量与所述缺口的偏向量。
[0016]进一步的，所述旋转单元包括轴承、行星减速机、旋转电机和编码器，所述旋转电机作为驱动部分，所述行星减速机作为传动部分，所述编码器提供位置反馈。
[0017]进一步的，所述升降单元包括电机、齿轮和齿条，所述电机驱动所述齿轮旋转，所述齿轮旋转带动所述齿条垂向运动，所述齿条带动所述第二吸盘做升降运动。
[0018]进一步的，所述平移单元的移动轴采用单轴或相互垂直的两个轴。
[0019]进一步的，所述第一吸盘与所述第二吸盘在所述底板上的投影不重叠。
[0020]本专利技术还提供一种硅片预对准方法，用于实现硅片的定心与所述硅片的缺口的定向，包括：
[0021]旋转单元带动硅片旋转采集硅片的偏心量的过程中，升降单元从垂向最低位上升至交接低位；
[0022]所述旋转单元上的第一吸盘关真空，所述升降单元从所述交接低位上升至交接高位，上升过程中所述硅片由所述第一吸盘交接到所述升降单元上的第二吸盘；
[0023]平移单元根据所述偏心量移动，带动所述旋转单元移动，使所述旋转单元的旋转轴与所述硅片的中心轴重合；
[0024]所述升降单元从所述交接高位下降至所述交接低位，下降过程中所述硅片由所述第二吸盘交接到所述第一吸盘；
[0025]所述旋转单元带动所述硅片旋转，进行所述硅片偏向量的采集和补偿，所述升降单元从所述交接低位下降至所述垂向最低位。
[0026]进一步的，旋转单元带动硅片旋转采集硅片的偏心量之前还包括：
[0027]根据待对准的硅片尺寸，调整所述平移单元带动所述旋转单元移动，使所述旋转单元的旋转轴到所述光学采集系统的中心轴的距离为所述硅片的半径。
[0028]进一步的，当机械手从所述第一吸盘上获取所述硅片或者放置所述硅片至所述第一吸盘上时，所述升降单元下降至垂向最低位。
[0029]进一步的，所述硅片的偏向量采集之前，还包括：所述旋转单元带动所述硅片旋转一圈，采集所述硅片边缘数据，计算所述偏心量的残余偏差是否在阈值范围内；如果在所述
阈值范围内，进行硅片的偏向量采集；如果超出阈值范围，重复硅片的偏心量采集和补偿步骤，直至偏心量的残余偏差在阈值范围内。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0031]本专利技术提供一种光刻设备，尤其是其中的硅片预对准装置及预对准方法，所述旋转单元与所述升降单元相互独立设置，旋转运动与升降运动分离，提高运动行程效率。所述旋转单元设置在平移单元上，平移单元带动所述旋转单元平移，一方面：实现硅片的偏心量补偿；另一方面：使旋转单元与光学采集系统的横向距离可调，从而适应不同硅片尺寸。升降运动与旋转运动并行，预对准流程改串行为部分并行，缩短流程时间，提高效率。升降单元带动第二吸盘做升降运动，从而使旋转单元上的第一吸盘与升降单元的第二吸盘之间的垂向距离可调，能满足较多工况，提高旋转单元与升降单元对应工位的交接效本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光刻设备，包括：曝光装置、掩膜台装置、工件台装置和硅片传输装置；其中所述硅片传输装置包括硅片预对准装置，所述硅片预对准装置用于实现硅片的定心与所述硅片的缺口的定向，其特征在于，所述硅片预对准装置包括：底板、平移单元、升降单元、旋转单元和光学采集系统；所述光学采集系统固定在所述底板上，所述平移单元可移动设置在所述底板上，所述旋转单元设置在所述平移单元上，所述平移单元带动所述旋转单元平移，所述升降单元设置在所述底板上，所述旋转单元与所述升降单元相互独立设置；所述旋转单元上设置有第一吸盘，所述旋转单元带动所述第一吸盘旋转；所述升降单元上设置有第二吸盘，所述升降单元带动所述第二吸盘做升降运动。2.如权利要求1所述的光刻设备，其特征在于，所述硅片预对准装置中，所述旋转单元带动所述第一吸盘旋转与所述升降单元带动所述第二吸盘做升降运动可并行进行。3.如权利要求1所述的光刻设备，其特征在于，所述硅片预对准装置中，所述第二吸盘与所述第一吸盘的垂向距离可调。4.如权利要求1所述的光刻设备，其特征在于，所述硅片预对准装置中，所述旋转单元与所述升降单元的横向距离可调。5.如权利要求1所述的光刻设备，其特征在于，所述硅片预对准装置中，所述光学采集系统包括：图像传感器、光源、镜头、镜片以及数据采集元件，所述数据采集元件连接所述图像传感器。6.如权利要求5所述的光刻设备，其特征在于，所述硅片预对准装置中，所述光学采集系统包括第一光学采集系统；所述第一光学采集系统包括：所述图像传感器、第一光源、所述镜头和所述镜片；光线由所述第一光源发出后，垂直照射在所述硅片的边缘上，并通过所述镜片反射至所述图像传感器。7.如权利要求6所述的光刻设备，其特征在于，所述硅片预对准装置中，在垂向上，所述图像传感器、所述镜头和所述镜片依次设置；所述图像传感器、所述第一光源以及所述镜头均位于所述硅片边缘垂向上的一侧，所述镜片位于所述硅片边缘垂向上的另一侧。8.如权利要求5或6所述的光刻设备，其特征在于，所述硅片预对准装置中，所述光学采集系统包括第二光学采集系统；所述第二光学采集系统包括：所述图像传感器、所述镜头、所述镜片和第二光源；光线由所述第二光源发出透过所述镜片，照射所述硅片的边缘至所述图像传感器。9.如权利要求8所述的光刻设备，其特征在于，所述硅片预对准装置中，在垂向上，所述图像传感器、所述镜头、所述镜片和所述第二光源依次设置；所述图像传感器、所述镜头以及所述第二光源，三者共轴线设置；所述图像传感器、所述镜头均位于所述硅片边缘垂向上的一侧，所述镜片和所述第二光源均位于所述硅片边缘垂向上的另一侧。10.如权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王刚，
申请(专利权)人：上海微电子装备集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：