预对准系统、预对准方法及光刻设备转让专利
申请号 : CN201811642976.3
文献号 : CN111381451B
文献日 : 2021-12-17
发明人 : 靳力 , 程建 , 郑教增
申请人 : 上海微电子装备(集团)股份有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种预对准系统,其特征在于,包括:中央处理模块、运动控制模块以及预对准模块;
所述预对准模块用于侦测硅片的位置信息及编码信息;所述中央处理模块用于根据所述硅片的位置信息发出运动指令,所述运动控制模块根据所述运动指令控制所述预对准模块运动,所述预对准模块还用于在所述运动控制模块的控制下运动以进行硅片的预对准;所述中央处理模块还用于根据所述硅片的编码信息进行所述硅片的编码识别;
所述预对准模块包括图像采集模块,所述图像采集模块用于在所述运动控制模块下旋转所述硅片时查找所述硅片的编码的开始角度和结束角度;
所述运动控制模块根据所述开始角度和所述结束角度,控制所述硅片来回旋转;
所述图像采集模块还用于在所述硅片来回旋转时进行图像采集,并传给所述中央处理模块,所述中央处理模块还用于对采集到的所述图像进行处理,以获取硅片的编码信息。
2.如权利要求1所述的预对准系统,其特征在于,所述预对准模块包括:旋转台、定心台以及光学侦测元件;
所述旋转台用于调整所述硅片的角度以及所述硅片的垂向位置,通过所述硅片的垂向位置调整可允许所述硅片在所述旋转台和所述定心台之间交接;
所述定心台用于调整所述硅片的水平向位置;
所述光学侦测元件用于侦测所述硅片的位置信息及片的编码信息。
3.如权利要求2所述的预对准系统,其特征在于,所述运动控制模块包括:运动控制卡、多个电机及为多个所述电机配备的多个伺服放大器;
所述中央处理模块通过所述运动控制卡控制多个所述伺服放大器从而控制多个所述电机。
4.如权利要求3所述的预对准系统,其特征在于,多个所述电机包括第一电机、第二电机、第三电机及第四电机,多个所述伺服放大器包括与所述第一电机连接的第一伺服放大器、与所述第二电机连接的第二伺服放大器、与所述第三电机连接的第三伺服放大器及与所述第四电机连接的第四伺服放大器;
其中,所述第一电机用于控制所述定心台的水平向位置;所述第二电机用于控制所述旋转台的水平向旋转角度;所述第三电机用于控制所述旋转台的垂向位置;所述第四电机用于控制所述光学侦测元件的水平向位置。
5.如权利要求3所述的预对准系统,其特征在于,所述中央处理模块和所述运动控制卡通过第一数据传输接口进行信息交互,所述运动控制卡通过局域网控制多个所述伺服放大器。
6.如权利要求2所述的预对准系统,其特征在于,所述图像采集模块用于采集所述光学侦测元件侦测的信息并传给所述中央处理模块。
7.如权利要求6所述的预对准系统,其特征在于,所述图像采集模块包括图像采集卡。
8.如权利要求6所述的预对准系统,其特征在于,所述中央处理模块和所述图像采集模块通过第二数据传输接口进行信息交互,所述图像采集模块通过图像传输网控制所述光学侦测元件。
9.如权利要求2所述的预对准系统,其特征在于,所述光学侦测元件为线面切换式光学侦测元件。
10.如权利要求9所述的预对准系统,其特征在于,所述光学侦测元件包括电荷耦合器件。
11.如权利要求1所述的预对准系统,其特征在于,所述中央处理模块包括中央处理器。
12.一种光刻设备,其特征在于,包括如权利要求1‑11中任一项所述的预对准系统。
13.一种预对准方法,其特征在于,包括以下步骤:预对准模块侦测硅片的位置信息及编码信息;
中央处理模块根据所述硅片的位置信息发出运动指令,运动控制模块根据所述运动指令控制所述预对准模块运动以进行硅片的预对准;以及所述中央处理模块根据所述硅片的编码信息进行所述硅片的编码识别;
识别所述硅片的编码包括以下步骤:S32:所述预对准模块中的图像采集模块通过在所述运动控制模块控制下旋转所述硅片时查找所述硅片的编码的开始角度和结束角度;
S33:所述运动控制模块控制下来回旋转所述硅片,所述图像采集模块在所述硅片来回旋转时进行图像采集并传给所述中央处理模块,旋转范围从所述开始角度到所述结束角度;以及
S34:所述中央处理模块对采集到的所述图像进行处理,以获取所述硅片的编码信息。
14.如权利要求13所述的预对准方法,其特征在于,所述硅片的预对准步骤包括实现所述硅片的定心和实现所述硅片的定向。
15.如权利要求14所述的预对准方法,其特征在于,实现所述硅片的定心包括以下步骤:
S11:将所述硅片放至所述预对准模块中的旋转台上;
S12:将所述预对准模块中的光学侦测元件调为线阵模式,并侦测所述硅片的位置信息;
S13:所述中央处理模块根据所述硅片的位置信息计算所述硅片的圆心位置;以及S14:所述中央处理模块根据所述硅片的圆心位置发出第一运动指令,所述运动控制模块根据所述第一运动指令控制所述预对准模块中的旋转台及定心台运动以实现所述硅片的定心。
16.如权利要求15所述的预对准方法,其特征在于,实现所述硅片的定向包括以下步骤:
S21:所述中央处理模块根据所述硅片的位置信息计算所述硅片缺口的最低位置坐标;
S22:所述中央处理模块根据所述硅片缺口的最低位置坐标的信息发出第二运动指令,所述运动控制模块根据所述第二运动指令控制所述旋转台运动,将所述硅片缺口的最低位置旋转到所述光学侦测元件的识别视场内,并进行采样;
S23:所述中央处理模块对所述采样数据进行定位处理,以获取所述硅片缺口的中心角度;以及
S24:所述中央处理模块根据所述硅片缺口的中心角度信息发出第三运动指令,所述运动控制模块根据所述第三运动指令控制所述旋转台旋转,以实现所述硅片的定向。
17.如权利要求16所述的预对准方法,其特征在于,在查找所述硅片的编码的开始角度和结束角度之前,识别所述硅片的编码还包括以下步骤:S31:将所述预对准模块中的光学侦测元件调为面阵模式,所述中央处理模块控制所述运动控制模块将所述光学侦测元件移动到识别位置。
18.如权利要求17所述的预对准方法,其特征在于,所述硅片上设置所述硅片编码的位置包括第一位置和第二位置;
其中,所述第一位置以所述硅片缺口的中心线为轴,并轴对称设置;
所述第二位置以与所述硅片缺口中心线的夹角为45°的硅片半径为轴,并轴对称设置。
19.如权利要求18所述的预对准方法,其特征在于,在步骤S32之前,还包括以下步骤:所述中央处理模块判断所述硅片缺口中心线的位置,并旋转最小角度使所述光学侦测元件的识别视场位于所述硅片编码的开始角度至结束角度的范围内。
20.如权利要求17所述的预对准方法,其特征在于,在步骤S34中,所述中央处理模块对采集到的所述硅片编码的图像进行处理,主要包括以下步骤:对所述硅片编码的图像原图进行边界提取,得到过程图像;
所述过程图像与所述图像原图进行“与”运算,得到结果图;
对所述结果图进行分割以得到单个的字符结果图;
将所述单个的字符结果图与所述图像原图的模板进行匹配;以及匹配成功后将所述单个的字符结果图拼接,从而获取所述硅片的编码信息。
说明书 :
预对准系统、预对准方法及光刻设备
技术领域
背景技术
利用曝光和显影工艺将光掩模上的图形转移到光刻胶上,然后通过刻蚀工艺将光掩模上的
图形转移到基底上。
达到对硅片进行精确定位的目的。具体而言,在曝光工艺中,在将硅片放置在光刻设备上相
应的支撑面后,需要利用预对准系统先进行硅片位置的预定位、硅片方向的预定向,预对准
之后进行硅片编码(即硅片ID)的识别,以便于后续对批量的硅片进行精确的曝光对准。
器识别硅片ID字符,该方法不但增大了设备整体的占用空间,且成本较高。
发明内容
信息,所述图像采集模块用于采集所述硅片的位置信息及硅片的编码信息并传回所述中央
处理模块;所述中央处理模块用于根据所述硅片的位置信息发出运动指令,所述运动控制
模块根据所述运动指令控制所述预对准模块运动以进行硅片的预对准;所述中央处理模块
还用于根据所述硅片的编码信息进行所述硅片的编码识别。
及第四伺服放大器;
电机用于控制所述光学侦测元件的水平向位置。
所述光学侦测元件的识别视场内,并进行采样;
以及
中央处理模块根据所述硅片的位置信息发出运动指令给运动控制模块,运动控制模块即可
根据所述运动指令控制预对准模块运动以进行硅片的预对准,所述中央处理模块还可根据
所述硅片的编码信息进行所述硅片的编码识别(即识别硅片ID)。由所述中央处理模块控制
实现硅片的预对准和编码识别,不必再由其它设备协调,从而既节约了硅片的预对准和编
码识别的时间,又使预对准系统具有较强的功能性,在后续生产过程中不需要再额外增加
硅片编码识别的设备(如条码读取器),减少了设备的成本,并有利于解决设备占用空间。
附图说明
二电机;227‑第三电机;228‑第四电机;300‑图像采集模块;310‑图像采集卡;311‑识别视
场;312‑识别角度;313‑字符分割窗;314‑硅片缺口;400‑硅片;411‑第一圆弧;412‑第二圆
弧;413‑第一位置;414‑第二位置;500‑预对准模块;511‑定心台;512‑旋转台;513‑光学侦
测元件。
具体实施方式
使用非精准的比例,仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本文所述的方法包括一系列步骤,且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些
步骤的唯一顺序,且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加
到该方法。
分为12字符和18字符两类,ID为12字符的是标识工厂生产的系列硅片,ID为18字符的是标
识单个独立硅片。硅片的ID包含一些附加信息,例如硅片来源、硅片电阻率、硅片的掺杂剂
种类以及晶体生长取向等。目前,通常是在光刻设备的预对准系统上额外增加条码读取器,
以完成硅片ID的识别,但此种方式导致设备占用空间较大,成本较高。为了尽可能减少设备
的占用空间,降低成本,并加强预对准系统的功能性,本发明实施例提出一种预对准系统。
控制模块200和所述图像采集模块300均与所述中央处理模块100通信连接以进行信息交
互。
述图像采集模块300可将采集到硅片400的位置信息及硅片400的编码信息回传给所述中央
处理模块100,所述位置信息例如包括边缘信息和缺口信息等。所述中央处理模块100可根
据所述硅片400的位置信息发出运动指令给所述运动控制模块200,以通过所述运动控制模
块200控制所述预对准模块500按要求运动,以进行硅片400的预对准。并且,所述运动控制
模块200可以将所述预对准模块500运动前后的信息回传给所述中央处理模块100。所述中
央处理模块100还用于根据所述硅片400的编码信息进行所述硅片400的编码识别。
平向角度,使所述硅片400能够将硅片缺口314或硅片编码等旋转到所述光学侦测元件513
的识别视场311(结合图3),还用于调整硅片400的垂向位置以将硅片400交接到所述定心台
511上。所述定心台511用于调整硅片400的水平向位置。所述光学侦测元件513用于侦测硅
片400的位置信息及编码信息,所述图像采集模块300采集所述光学侦测元件513侦测的信
息。
动、所述定心台511的水平位置移动,以及所述光学侦测元件513的水平位置移动(即调整所
述识别视场311的位置)。所述旋转台512例如为一圆柱形结构。所述定心台511包括一平台,
该平台的中间或其他部位设有开口,其大体呈U形。所述旋转台512可以穿过所述定心台511
的开口进行上升或下降运动,从而实现将硅片400在所述旋转台512和所述定心台511上进
行交接的目的。
所述硅片400的预对准操作;调为面阵模式以侦测所述硅片400表面的编码信息,实现识别
所述硅片400的编码。进一步的,所述光学侦测元件513可以为线面切换式电荷耦合器件。
为多个所述电机配备的多个伺服放大器,所述中央处理模块100通过所述运动控制卡210控
制多个所述伺服放大器从而控制多个所述电机。作为示例,所述运动控制模块200采用4个
电机和4个伺服放大器,4个电机分别为第一电机225、第二电机226、第三电机227和第四电
机228,4个伺服放大器分别为第一伺服放大器221(与第一电机225连接)、第二伺服放大器
222(与第二电机226连接)、第三伺服放大器223(与第三电机227连接)和第四伺服放大器
224(与第四电机228连接)。其中,所述第一电机225用于控制所述定心台511的水平向位置,
所述第二电机226用于控制所述旋转台512的在水平方向上的旋转角度,所述第三电机227
用于控制所述旋转台512的垂向位置,所述第四电机228用于控制所述光学侦测元件513的
水平位置(即调整所述识别视场311的位置)。
为VME(Versa Module Eurocard,即一种通用的计算机总线)接口。所述运动控制卡210通过
局域网(例如Ethernet)控制多个所述伺服放大器,从而实现系统的控制。
513侦测的信息包括所述硅片400的位置信息和编码信息等,所述光学侦测元件513侦测的
信息多数为图像信息。优选的,所述中央处理模块100和所述图像采集卡310通过第二数据
传输接口(例如PMC接口)进行信息交互。所述第二数据传输接口主要用于传输图像数据等,
所述图像采集卡310通过图像传输网(例如Cameralink)控制所述光学侦测元件513。
对准模块500用于侦测硅片400的位置信息及编码信息,所述图像采集模块300用于采集所
述硅片400的位置信息及硅片400的编码信息并传回所述中央处理模块100;所述中央处理
模块100用于根据所述硅片400的位置信息发出运动指令,所述运动控制模块200根据所述
运动指令控制所述预对准模块500运动以进行硅片400的预对准;所述中央处理模块100还
用于根据所述硅片400的编码信息进行所述硅片400的编码识别。
块100根据所述硅片400的位置信息发出运动指令,运动控制模块200根据所述运动指令控
制预对准模块500运动以进行硅片400的预对准;以及所述中央处理模块100根据所述硅片
400的编码信息进行所述硅片400的编码识别。进一步的,所述硅片400的预对准步骤包括实
现所述硅片400的定心和实现所述硅片400的定向。
周,并侦测所述硅片400的位置信息,并将所述位置信息传回所述中央处理模块100;
片400的定心。
的最低位置旋转到所述光学侦测元件513的识别视场311内,并进行精采样;
至所述光学侦测元件513附近,对所述硅片缺口314进行边缘细采样,获得细采样数据;接
着,根据细采样数据,以所述硅片缺口314最低点位置坐标作为初始估计值,然后在所述硅
片缺口314内以该初始估计值为中心,各取若干个采样点,采用矩阵拟合法求出所述硅片缺
口314对应圆弧的圆心坐标,该圆弧的圆心和旋转中心的连线与所述硅片400边缘的交点即
定义为硅片缺口314中心;接着,将所述硅片缺口314中心旋转指定的角度,完成所述硅片缺
口314定位,从而可以完成所述硅片400的定向。
第二位置414以与所述硅片缺口314中心线的夹角为45°的硅片400半径为轴并轴对称设置。
一般所述硅片编码为12或18个字符,每个字符高约为1.624±0.025,宽约为0.812±0.025,
所述硅片编码所占最大圆弧(编码外轮廓的虚拟连接形成的圆弧)记为第一圆弧411,所占
最小圆弧(编码内轮廓的虚拟连接形成的圆弧)记为第二圆弧412;经计算,所述第一圆弧
411和所述第二圆弧412的半径长度相差3.81mm,所述第一位置413和所述第二位置414所占
最大角度为62.13°,即为识别角度312,由此可以计算所述硅片编码所占硅片400的总面积,
为后续获取所述硅片400的编码信息做准备。
围内。图7为本发明实施例提供的寻找硅片编码图像示意图,如图7所示,所述识别视场311
和所述硅片400圆心所在直线位于一条半径上,以与该半径夹角为180°的半径为基准线,定
义经过所述硅片缺口314中心的半径与所述基准线的夹角为θ,当0°<θ‑22.5°≤180°,则可
以逆时针旋转165°~180°,则可以将所述硅片编码旋转进入所述识别视场311内;当180°<
θ‑22.5°<360°,则可以顺时针旋转225°~240°,则可以将所述硅片编码旋转进入所述识别
视场311内,从而实现快速查找所述硅片编码的开始角度和结束角度。
度到所述结束角度,即旋转范围可以为55°~70°,从而采集全所有的编码。
片编码的图像原图进行边界提取,提取后的图像为过程图像;接着使所述过程图像与所述
图像原图进行“与”运算,得到结果图,在结果图中,除字符区域之外的像素值都为零;接着,
对所述结果图进行分割,由字符分割窗313分割为单个的字符结果图,然后以圆心为发散点
将其均分为12等分或18等分,从而得到单个的字符结果图;接着,将所述单个的字符结果图
与所述图像原图的模板进行匹配,匹配成功后将所述单个的字符结果图拼接,从而获取所
述硅片400的编码信息。
息并传述中央处理模块;所述中央处理模块根据所述硅片的位置信息发出运动指令给运动
控制模块,运动控制模块即可根据所述运动指令控制预对准模块运动以进行硅片的预对
准,所述中央处理模块还可根据所述硅片的编码信息进行所述硅片的编码识别(即识别硅
片ID)。由所述中央处理模块控制实现硅片的预对准和编码识别,不必再由其它设备协调,
从而既节约了硅片的预对准和编码识别的时间,又使预对准系统具有较强的功能性,在后
续生产过程中不需要再额外增加硅片编码识别的设备(如条码读取器),减少了设备的成
本,并有利于解决设备占用空间。
方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动,而仍属于本发明的保护范围之内。