专利名称：一种用于基板预对准以及基板方向检测及调整的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造技术领域，特别是涉及一种光刻装置中可用于基板预对准 以及基板方向检测及调整的装置。
背景技术：
在光刻装置中，玻璃基板上载到工件台上时，玻璃基板有一个需求的理想位置。但 是在实际操作过程中，与理想位置相比，玻璃基板会有一定的偏心和偏向。计算基板的偏心 值和偏向值，从而调整基板承载台的位置。为了确定玻璃基板实际中心的位置，在光刻机内 部采用基于光学测量的机器视觉系统CCD来实现玻璃基板的定位，如图2所示，即位于基板 两个边上的CXDl和(XD2用于确定玻璃基板的偏心值，同时利用同一边上的(XD2和(XD3 确定玻璃基板的偏向值，测量完毕后将上述测量值反馈给工件台系统，通过工件台系统进 行补偿，调整基板的偏心和偏向。由于光学测量的机器视觉系统CCD的视觉范围有一定需 求，故在基板上载到工件台之前需要对其进行初步预对准操作，同时基板本身存在方向性， 在基板上载之前也需要进行基板的方向检测。目前的基板行业中也是使用光学测量的机 器视觉系统CCD来检测基板的方向问题，同时方向检测后需要通过旋转机械手对基板进行 180°旋转。发明内容
本发明的目的在于提出一种结构简单的装置，可同时用于基板预对准、方向检测 和方向调整。
本发明提出一种光刻机基板预对准装置，包括预对准台，安装在一旋转台上，对 玻璃基板的位置进行预对准；多个支撑元件，支撑玻璃基板；以及四组夹紧定位组件，位于 预对准台的四周，对玻璃基板进行定位。
其中，所述各夹紧定位组件包括驱动汽缸、连接件、驱动底板、定位轴承、定位轴承 固定板、定位轴承微调螺栓以及螺栓支撑座，所述定位轴承安装在定位轴承固定板上，所述 定位轴承固定板通过所述螺栓支撑座上的定位轴承微调螺栓固定在驱动底板上，所述驱动 底板通过连接件安装于驱动汽缸的活塞上，而驱动汽缸本体固定在预对准台上，通过驱动 汽缸活塞的前后运动驱动定位轴承的前后运动，从而夹紧玻璃基板。
其中，定位轴承固定板上设置和汽缸运动同向的腰型孔，调节定位轴承的前后位 置。
其中，支撑元件的上表面为圆弧形。
其中，还包括基板方向检测装置，包括一对射式光电传感器；所述对射式光电传感 器安装在预对准台上，其发射端高于玻璃基板，接收端低于玻璃基板；对射式光电传感器的 发射光斑照射基板方向识别区域。
其中，还包括基板方向调整装置，通过在预对准台下安装步进电机，带动预对准台 旋转，进行基板方向的调整。
一种对上述光刻机基板预对准装置进行基板方向检测调整的方法，所述基板的其 中一对相邻边上设有一个方向识别缺口，其余各对相邻边上设有倒角，包括以下步骤根据 基板上的方向识别缺口以及其他倒角的尺寸范围，确定基板方向识别检测区域；使用对射 式光电传感器照射所述检测区域；若对射式光电传感器的接收端端可以接收到照射信号， 则基板方向正确；若对射式光电传感器的接收端接收不到照射信号，则转动预对准台，重复 上述检测过程，直至对射式光电传感器的接收端接收到照射信号。
其中，所述对射式光电传感器的接收端接收不到照射信号时，对预对准台进行 180°旋转并进行下一次检测。
其中，当出现所述倒角边长最大值大于方向识别缺口短边边长最小值时，所述基 板方向识别检测区域为倒角的最大尺寸所未覆盖的区域与方向识别缺口的最小尺寸所覆 盖的区域之间相重叠的面积区域；当出现所述倒角边长最小值大于方向识别缺口短边边长 最大值时，所述基板方向识别检测区域为方向识别缺口的最大尺寸所未覆盖的区域与倒 角的最小尺寸所覆盖的区域之间相重叠的面积区域。
本发明的基板预对准装置可同时用于基板预对准、方向检测和方向调整，同时可 以满足空间较为紧张和降低成本的需求，从而提高整个基板传输系统的效率。
关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。
图1为光刻机玻璃基板传输系统结构不意图；图2为光刻机玻璃基板预对准测量原理图；图3为本发明玻璃基板预对准装置结构示意图；图4为本发明玻璃基板预对准装置定位组件结构示意图；图5和图6为玻璃基板方向识别缺口尺寸图；图7和图8为玻璃基板其他倒角尺寸图；图9为玻璃基板光斑检测区域图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。
如图1所示，光刻机的玻璃基板传输系统主要由板库4、预对准台1、机械手3三个 主要部分组成。工作中机械手3将玻璃基板2从板库4中取出，放置在预对准台I上。为 达到整机对于玻璃基板2 二次预对准视场的需求，需要进行玻璃基板2的预对准操作，该部 分操作在预对准台I上完成。同时对玻璃基板2进行方向检测操作，并通过旋转台5对玻 璃基板2进行方向调整，之后机械手3再将玻璃基板2放置到工件台6上，等曝光结束后机 械手3再将玻璃基板2放回板库4。
如图3和图4所示，图3为本发明玻璃基板预对准装置结构示意图。玻璃基板2 放置于多个支撑元件100上，支撑元件100的上端设计成圆弧形，可减小预对准过程中基板 2与支撑元件100之间的摩擦力。支撑元件100的分布需要留有足够的空间保证机械手板 叉能进入该部分空间进行取放板，由于机械手板叉的复杂度较高，其制造成本较高，故在预对准台I上设计有基板存在检测传感器30，可以实时检测预对准装置上的基板存在情况， 这样可以有效防止在预对准装置上有基板存在的条件下机械手继续放板从而板叉撞上存 在基板而损坏板叉，进而损坏机械手。
如图4所示，基板预对准操作是通过四组夹紧定位组件的机械夹持方式来进行基 板预对准。每组夹紧定位组件由驱动汽缸80、连接件90、驱动底板60、定位轴承15、定位轴 承固定板10、定位轴承微调螺栓20和螺栓支撑座50组成，其运动原理是定位轴承15安装 在固定板10上，固定板10通过螺栓固定在驱动底板60上，驱动底板60通过连接件90安 装于驱动汽缸80的活塞上，而汽缸本体固定在预对准台I上，故通过汽缸活塞的前后运动 可以驱动定位轴承15的前后运动。四个方向夹紧定位组件分别向中间运动将基板2固定 到需要的位置。设计中在定位轴承固定板10上设置和汽缸运动同向的腰型孔，可以前后调 节固定板10的前后位置，也就是调节定位轴承15的前后位置。在设计中由于不同批次的 基板有一定的外形尺寸公差，故定位轴承15的前后调节量可以保证汽缸夹紧后定位轴承 15和基板2边缘留有一定的间隙，在预对准结束后机械手取基板时基板2不会和定位轴承 15之间产生硬摩擦。
在进行预对准操作后，将基板2放置在工件台上时可能会出现基板方向不对的情 况，故需要进行基板方向检测操作。如图5-8所示，根据SEMI D12-95标准，以2. 5G基板为 例，每块玻璃基板的外形上都有一个可识别方向的缺口。处于基板的长边方向上，也就是 470mm长度方向上的识别缺口外形尺寸偏差是5±1. 5mm,如图5所示，在370mm长度方向上 的缺口外形尺寸偏差是2 ±1. 0_。如图6所示，从图中可以发现基板缺口长边尺寸范围是3.5—6. 5mm，短边尺寸范围是I3mm。如图7所示，玻璃基板的其它三个倒角的尺寸偏差 是1. 5±1· 0mm。如图8所示,从图中可以发现基板倒角边尺寸范围是O. 5一2. 5mm。
通过对上述基板缺口尺寸范围图和倒角尺寸范围图进行重叠后可以发现有一块 可以直接区分基板识别缺口和倒角的区域，利用这块区域我们在预对准台上设计对射式光 电传感器40，如图4所示。光电传感器40由两部分组成，其发射端通过支架70安装在高 于基板2的上方，接收端通过支架70安装在低于基板2的下方，传感器40的光斑落在可区 分基板识别缺口和倒角的区域之内。如检测时光电传感器40的接收端可以收到信号说明 该基板方向正确，反之则判断基板方向不正确，其光斑检测区域如图9所示。这样就可以利 用很简单的结构来检测基板的方向。当发现基板方向不正确时，需要将其方向进行180° 的调整。本发明中设计一种简单的方向调整装置，就是在预对准台I的下方安装有步进电 机110，通过电机对整个预对准台I进行180°的旋转。为便于其旋转角度的控制，可在步 进电机上安装编码器(图中未示出)来进行实时检测。
上述检测基板方法通用于各种具有方向识别缺口的基板，不仅仅局限于2. 5G，可 推广至更大尺寸的玻璃基板的方向检测。
需要说明的是，本发明的基板检测方法并不限于上述图5-图9中所示的基板倒角 和方向识别缺口的尺寸范围和分布形式，对于其他尺寸形式的基板，本领域技术人员也应 当能够根据上述实施例的记载，轻易获知根据相应尺寸范围确定基板方向识别检测区域并 进行检测调整的方法。例如，当出现所述倒角边长最大值大于方向识别缺口短边边长最小 值时，所述基板方向识别检测区域为倒角的最大尺寸所未覆盖的区域与方向识别缺口的 最小尺寸所覆盖的区域之间相重叠的面积区域；当出现所述倒角边长最小值大于方向识别缺口短边边长最大值时，所述基板方向识别检测区域为方向识别缺口的最大尺寸所未覆 盖的区域与倒角的最小尺寸所覆盖的区域之间相重叠的面积区域。其他形式的基板也可依 此方法来确定基板方向识别检测区域。
本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，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。
权利要求
1.一种光刻机基板预对准装置，其特征在于包括 预对准台，安装在一旋转台上，对玻璃基板的位置进行预对准； 多个支撑元件，支撑玻璃基板；以及 四组夹紧定位组件，位于预对准台的四周，对玻璃基板进行定位。
2.如权利要求1所述的预对准装置，其中，所述各夹紧定位组件包括驱动汽缸、连接件、驱动底板、定位轴承、定位轴承固定板、定位轴承微调螺栓以及螺栓支撑座，所述定位轴承安装在定位轴承固定板上，所述定位轴承固定板通过所述螺栓支撑座上的定位轴承微调螺栓固定在驱动底板上，所述驱动底板通过连接件安装于驱动汽缸的活塞上，而驱动汽缸本体固定在预对准台上，通过驱动汽缸活塞的前后运动驱动定位轴承运动并夹紧玻璃基板。
3.如权利要求2所述的预对准装置，其中，定位轴承固定板上设置和汽缸运动同向的腰型孔，调节定位轴承的前后位置。
4.如权利要求1所述的预对准装置，其中，支撑元件的上表面为圆弧形。
5.如权利要求1所述的预对准装置，其中，还包括基板方向检测装置，包括一对射式光电传感器；所述对射式光电传感器安装在预对准台上，其发射端高于玻璃基板，接收端低于玻璃基板；对射式光电传感器的发射光斑照射基板方向识别区域。
6.如权利要求1所述的预对准装置，其中，还包括基板方向调整装置，通过在预对准台下安装步进电机，带动预对准台旋转，进行基板方向的调整。
7.一种光刻机基板方向检测调整方法，所述基板的其中一对相邻边上设有一个方向识别缺口，其余各对相邻边上设有倒角，其特征在于根据基板上的方向识别缺口以及其他倒角的尺寸范围，确定基板方向识别检测区域；使用对射式光电传感器照射所述检测区域；若对射式光电传感器的接收端可以接收到照射信号，则基板方向正确；若对射式光电传感器的接收端接收不到照射信号，则转动预对准台，重复上述检测过程，直至对射式光电传感器的接收端接收到照射信号。
8.如权利要求7所述的光刻机基板方向检测调整方法，其中，所述对射式光电传感器的接收端接收不到照射信号时，对预对准台进行180°旋转并进行下一次检测。
9.如权利要求7所述的光刻机基板方向检测调整方法，其中，当出现所述倒角边长最大值大于方向识别缺口短边边长最小值时，所述基板方向识别检测区域为倒角的最大尺寸所未覆盖的区域与方向识别缺口的最小尺寸所覆盖的区域之间相重叠的面积区域。
10.如权利要求7所述的光刻机基板方向检测调整方法，其中，当出现所述倒角边长最小值大于方向识别缺口短边边长最大值时，所述基板方向识别检测区域为方向识别缺口的最大尺寸所未覆盖的区域与倒角的最小尺寸所覆盖的区域之间相重叠的面积区域。
全文摘要
本发明提出一种光刻机基板预对准装置，包括预对准台，安装在一旋转台上，对玻璃基板的位置进行预对准；多个支撑元件，支撑玻璃基板；以及四组夹紧定位组件，位于预对准台的四周，对玻璃基板进行定位。本发明的基板预对准装置可同时用于基板预对准、方向检测和方向调整，同时可以满足空间较为紧张和降低成本的需求，从而提高整个基板传输系统的效率。
文档编号H01L21/68GK103034064SQ20111029896
公开日2013年4月10日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者黄剑飞, 郭鹏, 徐涛 申请人:上海微电子装备有限公司