精密传输预对准装置和预对准方法制造方法及图纸

本公开提供一种精密传输预对准装置和预对准方法，该装置包括：温度处理单元(2)，包括均流板(2.1)、帕尔贴元件(2.3)和散热风扇(2.4)，用于通过加热或者制冷将气浴气体调控至目标温度；气浴恒温箱(1)，包括气体过滤器(1.1)、气浴栅栏(1.2)和温度传感器(1.3)，用于将气浴气体均匀传递至内部腔室(1.6)及测量温度；气浴恒温箱(1)与温度处理单元(2)分别通过供风管(1.4)和回风管(1.5)连接，以使气浴气体进行流通；预对准系统(3)，设于气浴恒温箱(1)的内部腔室(1.6)中。本公开的预对准装置结构体积小、温度分布均匀，能同时实现晶圆预对准、面形翘曲检测以及表面异物检测。面形翘曲检测以及表面异物检测。面形翘曲检测以及表面异物检测。

【技术实现步骤摘要】
精密传输预对准装置和预对准方法


[0001]本公开涉及光学对准
，具体涉及一种精密传输预对准装置和预对准方法。

技术介绍

[0002]晶圆传输系统的传输结果将直接影响整机的精度和生产效率。机械手从晶圆片盒里直接取出晶圆，会存在毫米级别的随机偏心及方向偏转，如果直接发到工件曝光工位上，显然无法实现精密的对准曝光。
[0003]因此，根据当前普遍的工艺技术，机械手将晶圆从片盒取出，会先放在预对准装置上进行位置校正，而预对准装置也已从过去的机械式预对准发展到光学式预对准，为了提高对准精度的同时缩短对准时间，也会采用机械预对准和光学预对准结合使用的情况，但是设备购置成本比较高。光学式预对准普遍采用CCD相机扫描边缘轮廓或缺口的方法，偏移量重复性精度可以达到微米级别，角度重复性精度可到达角分级别。如果想进一步提高旋转对准精度到角秒级别，现有的系统结构实现起来比较困难。
[0004]对于面积大、厚度薄的晶圆来说，其面型容易受到温度的影响，这就造成了晶圆上的标记形状和位置会发生变化，因此需要对光学对准过程的温度进行控制。
[0005]另外，目前的预对准装置功能单一，只能单一实现晶圆位置的预调整。

技术实现思路

[0006](一)要解决的技术问题
[0007]针对上述问题，本公开提供了一种精密传输预对准装置和预对准方法，用于解决传统装置检测精度受限、容易受到温度的影响、功能单一等技术问题。
[0008](二)技术方案
[0009]本公开一方面提供了一种精密传输预对准装置，包括：温度处理单元，包括均流板、帕尔贴元件和散热风扇，用于通过加热或者制冷将气浴气体调控至目标温度；气浴恒温箱，包括气体过滤器、气浴栅栏和温度传感器，用于将气浴气体均匀传递至内部腔室及测量温度；气浴恒温箱与温度处理单元分别通过供风管和回风管连接，以使气浴气体进行流通；预对准系统，设于气浴恒温箱的内部腔室中。
[0010]进一步地，预对准系统包括：粗对准相机，用于检测晶圆上的标记对晶圆进行粗对准；精对准相机，用于检测晶圆上的标记对晶圆进行精对准；相机调节机构，用于分别调节粗对准相机、精对准相机的姿态和位置；4自由度位移系统，包括xy运动平台、z运动平台和围绕z轴旋转的旋转平台，用于调节晶圆的姿态和位置。
[0011]进一步地，围绕z轴旋转的旋转平台包括：承片台；真空管路，穿过安装在围绕z轴旋转的旋转平台中心的通气管道进行晶圆的吸附；通气管道，其一端通过O形圈与底部端盖之间形成静密封结构，其另一端通过泛塞密封圈与承片台之间形成动密封结构。
[0012]进一步地，精密传输预对准装置还包括：折转镜，用于将光路折转90
°
对晶圆进行
检测；面形检测系统，用于对晶圆进行面形检测和表面洁净程度检测。
[0013]进一步地，温度处理单元还包括：散热器，设于帕尔贴元件非工作面的一端，用于将与帕尔贴元件工作面相反的冷量或者热量进行交换。
[0014]本公开另一方面提供了一种根据前述的精密传输预对准装置进行预对准的方法，包括：S1，利用温度处理单元和气浴恒温箱为预对准系统提供恒温环境；S2，利用预对准系统中的相机调节机构分别调节粗对准相机、精对准相机与承片台的相对位置关系；S3，利用粗对准相机获取晶圆标记的第一坐标，进行晶圆粗对准；S4，使承片台带动晶圆沿x轴移动第一距离，利用精对准相机获取晶圆标记的第二坐标，进行晶圆精对准。
[0015]进一步地，晶圆上设有唯一的标记A，S3、S4包括：S311，使承片台带动晶圆旋转一周，利用粗对准相机获取标记A的轨迹；S312，根据轨迹计算晶圆圆心O的坐标、标记A与晶圆圆心O的连线相对于x轴的第一夹角θ；S313，使晶圆圆心O移动至承片台圆心的初始坐标处，并使标记A落在x轴上，完成晶圆粗对准；S411，使承片台带动晶圆沿x轴移动第一距离，利用精对准相机获取标记A的第二坐标，结合晶圆圆心O的坐标，计算标记A与晶圆圆心O的连线相对于x轴的第二夹角α；S412，使承片台带动晶圆旋转第二夹角α，完成晶圆精对准。
[0016]进一步地，晶圆上设有两个标记A和B，且标记A与标记B的中心连线不经过晶圆圆心O，S3、S4包括：S321，利用粗对准相机获取标记A的第一坐标；S322，利用粗对准相机获取标记B的第一坐标；S323，根据标记A的第一坐标和标记B的第一坐标，计算得到标记A与标记B的中心连线相对于x轴的第一夹角θ；S324，使承片台带动晶圆旋转第一夹角θ，完成晶圆粗对准；S421，利用精对准相机获取标记B的第二坐标，承片台带动晶圆沿x轴移动第一距离，使标记A出现在精对准相机的视场范围内，此时第一距离P为标记A与标记B的连线在x轴上的投影；S422，根据第一距离和标记A与标记B的预设关系，计算标记A与标记B的中心连线相对于x轴的第二夹角α；S423，使承片台带动晶圆旋转第二夹角α，完成晶圆精对准。
[0017]进一步地，晶圆上设有两个标记A和B，且标记A与标记B的中心连线经过晶圆圆心O，S3、S4包括：S331，利用粗对准相机获取标记A的第一坐标；S332，利用粗对准相机获取所述标记B的第一坐标；S333，根据标记A的第一坐标和标记B的第一坐标，计算得到晶圆圆心O的第一坐标、标记A与标记B的中心连线相对于x轴的第一夹角θ；S334，使承片台带动晶圆旋转第一夹角θ，完成晶圆粗对准；S431，使承片台带动晶圆沿x轴移动，利用精对准相机依次获取标记B的第二坐标、标记A的第二坐标，计算得到晶圆圆心O的第二坐标以及标记A与标记B的中心连线相对于x轴的第二夹角α；S432，使晶圆圆心O移动至精对准相机中心的坐标处，并使承片台带动晶圆旋转第二夹角α，完成晶圆精对准。
[0018]本公开还有一方面提供了一种根据前述的精密传输预对准装置进行预对准的方法，其特征在于，包括：S1，利用温度处理单元和气浴恒温箱为预对准系统提供恒温环境；S2，利用预对准系统中的相机调节机构分别调节粗对准相机、精对准相机与承片台的相对位置关系；S3，利用粗对准相机获取晶圆的边缘轮廓和缺口坐标，进行晶圆粗对准：S4，使承片台带动晶圆沿x轴移动第一距离，利用精对准相机获取晶圆上已经曝光的图像标记的第二坐标，进行晶圆精对准。
[0019](三)有益效果
[0020]本公开的精密传输预对准装置和预对准方法，利用气浴恒温箱和温度处理单元，采用气浴控温的方式，能够保证箱体内温度分布均匀且稳定；具体地，采用半导体制冷的方
式，实现温度的精确控制，且温度调节效率高。进一步地，通过分开进行粗对准和精对准过程，旋转对准精度可达到角秒级别，且工作时间更短、整体结构更简单、设备成本更低。
附图说明
[0021]图1示意性示出了根据本公开实施例中精密传输预对准装置的结构示意图；
[0022]图2示意性示出了根据本公开实施例中精密传输预对准装置的外部整体结构示意图；
[0023]图3示意性示出了根据本公开实施例精密传输预对准装置中预对准系统的结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种精密传输预对准装置，其特征在于，包括：温度处理单元(2)，包括均流板(2.1)、帕尔贴元件(2.3)和散热风扇(2.4)，用于通过加热或者制冷将气浴气体调控至目标温度；气浴恒温箱(1)，包括气体过滤器(1.1)、气浴栅栏(1.2)和温度传感器(1.3)，用于将所述气浴气体均匀传递至内部腔室(1.6)及测量温度；所述气浴恒温箱(1)与所述温度处理单元(2)分别通过供风管(1.4)和回风管(1.5)连接，以使所述气浴气体进行流通；预对准系统(3)，设于所述气浴恒温箱(1)的内部腔室(1.6)中。2.根据权利要求1所述的精密传输预对准装置，其特征在于，所述预对准系统(3)包括：粗对准相机(3.1)，用于检测晶圆上的标记对所述晶圆(3.4)进行粗对准；精对准相机(3.2)，用于检测晶圆上的标记对所述晶圆(3.4)进行精对准；相机调节机构(3.3)，用于分别调节所述粗对准相机(3.1)、所述精对准相机(3.2)的姿态和位置；4自由度位移系统，包括xy运动平台(3.7)、z运动平台(3.6)和围绕z轴旋转的旋转平台(3.5)，用于调节所述晶圆(3.4)的姿态和位置。3.根据权利要求2所述的精密传输预对准装置，其特征在于，所述围绕z轴旋转的旋转平台(3.5)包括：承片台(3.5.1)；真空管路(3.8)，穿过安装在所述围绕z轴旋转的旋转平台(3.5)中心的通气管道(3.5.3)进行晶圆的吸附；通气管道(3.5.3)，其一端通过O形圈(3.5.5)与底部端盖(3.5.6)之间形成静密封结构，其另一端通过泛塞密封圈(3.5.2)与所述承片台(3.5.1)之间形成动密封结构。4.根据权利要求2所述的精密传输预对准装置，其特征在于，所述精密传输预对准装置还包括：折转镜(5)，用于将光路折转90
°
对所述晶圆(3.4)进行检测；面形检测系统(4)，用于对所述晶圆(3.4)进行面形检测和表面洁净程度检测。5.根据权利要求1所述的精密传输预对准装置，其特征在于，所述温度处理单元(2)还包括：散热器(2.2)，设于所述帕尔贴元件(2.3)非工作面的一端，用于将与所述帕尔贴元件(2.3)工作面相反的冷量或者热量进行交换。6.一种根据权利要求1～5中任意一项所述的精密传输预对准装置进行预对准的方法，其特征在于，包括：S1，利用温度处理单元(2)和气浴恒温箱(1)为预对准系统(3)提供恒温环境；S2，利用所述预对准系统(3)中的相机调节机构(3.3)分别调节粗对准相机(3.1)、精对准相机(3.2)与承片台(3.5.1)的相对位置关系；S3，利用所述粗对准相机(3.1)获取晶圆标记的第一坐标，进行晶圆粗对准；S4，使所述承片台(3.5.1)带动所述晶圆(3.4)沿x轴移动第一距离，利用所述精对准相机(3.2)获取晶圆标记的第二坐标，进行晶圆精对准。7.根据权利要求6所述的根据精密传输预对准装置进行预对准的方法，其特征在于，所述晶圆(3.4)上设有唯一的标记A，所述S3、所述S4包括：
S311，使所述承片台(3.5.1)带动所述晶圆(3.4)旋转一周，利用所述粗对准相机(3.1)获取所述标记A的轨迹；S312，根据所述轨迹计算所述晶圆圆心O的坐标、所述标记A与所述晶圆圆心O的连线相对于x轴的第一夹角θ；S313，使所述晶圆圆心O移动至所述承片台(3.5.1)圆心的初始坐标处，并使所述标记A落在x轴上，完成晶圆粗对准；S411，使所述承片台(...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗先刚，闫剑，刘明刚，李成文利，王长涛，
申请(专利权)人：中国科学院光电技术研究所，
类型：发明
国别省市：