[发明专利]一种晶片预对准平台及使用该平台的晶片预对准方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造中的晶片对准工艺，特别涉及晶片曝光或测试前的晶片预对准工艺。

背景技术

在晶片光刻过程中，为了获得期望的套刻精度和成像质量，晶片曝光前必须进行纳米级精确对准。考虑到精确对准的捕捉视野太小，只有经过预对准的晶片的对准标记才能进入对准系统视场的捕捉范围。因此，预对准平台的性能将直接影响着光刻机的性能实现和生产效率，快速、高精度晶片预对准是高性能光刻机不可缺少的关键环节。

对于某些晶片测试来讲，预对准精度要求往往较低，而预对准效率则要求较高。

美国专利US6,932,558描述的晶片对准器采用空气轴承支撑测量晶片并借助多个滚轮接触晶片边缘对晶片实施对心，通过几个光传感器探测晶片缺口、产生缺口探测信号，并据此定向晶片。该专利所描述的晶片对准装置(Waferaligner)采用接触式滚轮定心晶片，容易对晶片曝光面造成颗粒污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于集成电路制造的晶片预对准平台及使用该预对准平台的预对准方法，以提高对准效率，减少污染环节，提高预对准重复精度。

为了达到上述目的，本发明提供一种晶片预对准平台，包括切换支架、Y向第一运动平台、X向第二运动平台、θ向旋转台、Z向第三运动平台、光学测量系统、真空吸盘和控制系统。如附图1所示，该Y向第一运动平台与该X向第二运动平台的运动方向正交，且均与该测量晶片的对准位置平面平行；该θ向旋转台的旋转轴与该测量晶片的对准位置平面垂直；该Z向第三运动平台的运动方向与该测量晶片的对准位置平面垂直；该真空吸盘置于该Z向第三运动平台之上吸放测量晶片；该Y向第一运动平台、X向第二运动平台、θ向旋转台、Z向第三运动平台及真空吸盘从下至上组成四轴串联调整机构，置于切换支架上；该切换支架具有Y、X向运动调整机构，用以适应不同测量晶片尺寸的需要；该光学测量系统探测该测量晶片的位置信息，置于切换支架上；该控制系统控制该Y向第一运动平台、X向第二运动平台、θ向旋转台、Z向第三运动平台、真空吸盘、切换支架、测量系统，协调晶片预对准流程。

切换支架调整前后，不同尺寸的测量晶片及其对应的交接托架、激光位移传感器、真空吸盘、激光透过型传感器间具有附图5所示的位置切换关系。

该光学测量系统可以是激光透过型传感器，也可以是激光透过型传感器和激光位移传感器的组合。该激光透过型传感器固定于该切换支架上且空间位置保持不变，该激光透过型传感器发出的激光束垂直于该测量晶片的对准位置平面，通过透射光域探测晶片边缘。该激光位移传感器发出的激光束指向该测量晶片理想对准位置的轴线，通过小直径反射光束探测晶片边缘。该激光位移传感器置于该切换支架上，根据测量需要，该切换支架通过内部的X、Y向运动机构切换该激光位移传感器的测量位置。

该晶片预对准平台还可以包括交接托架，该交接托架置于切换支架上可进行X向位置切换。该交接托架可以是通过真空吸放测量晶片，也可以是采用具有一定弹性及摩擦系数的接触垫放置测量晶片，根据需要，该交接托架的功能可屏蔽。

该测量晶片上带有定向缺口，该定向缺口位于该测量晶片的边缘。

该激光透过型传感器垂向探测晶片缺口，激光位移传感器探测晶片圆边。

本发明还提供一种使用该晶片预对准平台的晶片预对准方法，包括如下步骤：

(1)将该测量晶片放置于该晶片预对准平台上，使用该真空吸盘吸牢该测量晶片；

(2)启动该θ向旋转台，通过该光学测量系统探测该测量晶片的边缘，产生的位置数据信息传入该控制系统进行处理；

(3)该控制系统根据该位置信息及测量晶片的特征值计算出该测量晶片的形心位置及缺口方向；

(4)控制系统根据该测量晶片形心位置及缺口方向产生调整控制信号，并通过该四轴串联调整机构的运动将该测量晶片的形心及缺口方向调整到指定的位姿范围内。

该将晶片的形心及缺口方向调整到指定的位姿范围内的方法，可以是将交接托架置于该测量晶片下，移动该Z向第三运动平台，同时完成真空吸盘与交接托架之间的晶片交接，使该晶片脱离该四轴串联调整机构并置于交接托架上，控制系统调整该旋转台的转轴中心位置，使该转轴中心与该测量晶片形心重合，再反向移动该Z向第三运动平台，同时完成交接托架与真空吸盘之间的晶片交接，将该测量晶片放回该四轴串联调整机构的真空吸盘上。也可以是直接调整该四轴串联调整机构使该测量晶片在空间中处于预对准位置。

该测量晶片的特征值包括晶片直径、晶片厚度、缺口形状、调整前测量坐标系中的晶片形心偏心范围。