CN115409895A - 一种定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及晶圆定位技术领域，具体涉及一种定位装置及方法。该定位装置包括：旋转载台、图像定位组件、反射发光件和检测定位件。其中，旋转载台用于放置待测物，并可调整待测物的方位，且旋转载台的外缘位于待测物外缘的内侧；图像定位组件用于从待测物放置后远离旋转载台的一侧获取待测物的图像并进行定位检测；反射发光件设在待测物伸出旋转载台部分的另一侧，用于为待测物提供照明，并反射待测物至设定方位；检测定位件设于反射发光件的反射光路，用于通过反射发光件获取待测物的图像并进行定位检测。本方案能够解决现有技术中的定位装置适配性低，当背面不透光的待测物背面朝向定位装置时，难以定位的问题。

Description

一种定位装置及方法

技术领域

本发明涉及晶圆定位技术领域，具体涉及一种定位装置及方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，半导体加工过程涉及多种工艺，每种工艺需要用到不同的设备，很多工艺都需要预先获得晶圆准确的位置状态，现有技术中，作为半导体设备的关键部位之一的晶圆对准装置。

现有技术中通常采用激光定位或者图像定位配合转台旋转的方法来获得晶圆的位置信息，实现晶圆对准。

但是，现有技术中激光定位系统结构虽然简单，但是成本高。精度低，定位成功率较低，已经逐渐不能满足实际工业需求。采用图像定位的方式，适应适配晶圆类型少，例如有背面不透光的待测物，在背面朝向定位装置时，定位装置就无法对待测物进行定位。若增设定位装置，也存在没有安装空间的问题。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种定位装置及方法，能够解决现有技术中的定位装置适配性低，当背面不透光的待测物背面朝向定位装置时，难以定位的问题。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一方面，本发明提供一种定位装置，包括：

旋转载台，其用于放置待测物，并可调整待测物的方位，且所述旋转载台的外缘位于所述待测物外缘的内侧；

图像定位组件，其用于从所述待测物放置后远离所述旋转载台的一侧获取所述待测物的图像，并根据所述待测物对应在所述图像中标记点的坐标，确定所述待测物的方位；

反射发光件，其设在所述待测物伸出所述旋转载台部分的另一侧，用于为所述待测物提供照明，并反射所述待测物至设定方位；

检测定位件，其设于所述反射发光件的反射光路，用于通过所述反射发光件获取所述待测物的图像，根据所述待测物对应在所述图像中标记点的坐标，确定所述待测物的方位。

在一些可选的方案中，所述图像定位组件包括第一图像定位机构和第二图像定位机构中的至少一种，所述第一图像定位机构位于所述待测物的中部，用于获取所述待测物的全局图像并进行定位检测，所述第二图像定位机构位于所述待测物伸出所述旋转载台的部分，用于获取所述待测物的局部图像并进行定位检测。

在一些可选的方案中，所述第一图像定位机构包括：

第一光源，其设于所述待测物放置后远离所述旋转载台的一侧，用于为所述待测物提供照明；

第一图像定位件，其设于所述待测物放置后远离所述旋转载台的一侧，用于获取所述待测物的全局图像并进行定位检测。

在一些可选的方案中，所述第一光源包括两个分别位于所述第一图像定位件获取图像光路两侧的线光源。

在一些可选的方案中，所述第一图像定位机构还包括开孔光源，其套设在所述旋转载台外侧。

在一些可选的方案中，所述第二图像定位机构包括：

第二光源，其设于所述待测物放置后远离所述旋转载台的一侧，用于为所述待测物提供照明；

第二图像定位件，其设于所述待测物放置后远离所述旋转载台的一侧，用于获取所述待测物的局部图像并进行定位检测。

在一些可选的方案中，所述第一图像定位件、第二图像定位件和检测定位件均包括相机和定位检测模块，所述相机用于获取所述待测物的图像，所述定位检测模块用于获取所述待测物对应在图像中标记点的坐标，并根据所述图像中标记点的位置，确定所述待测物的方位。

在一些可选的方案中，所述第二光源为外同轴光源。

在一些可选的方案中，所述反射发光件为转角同轴光源，反射角度为度。

另一方面，本发明还提供一种定位方法，利用上述的定位装置实现，包括以下步骤：

当背面不透光的待测物背面朝向旋转载台时，采用图像定位组件获取待测物的图像，并根据所述待测物对应在所述图像中标记点的坐标，确定所述待测物的方位；

当背面不透光的待测物背面背向旋转载台时，通过反射发光件为所述待测物朝向所述旋转载台的一侧提供照明，利用设置在所述反射发光件反射光路检测定位件获取待测物的图像，并根据所述待测物对应在所述图像中标记点的坐标，确定所述待测物的方位。

与现有技术相比，本发明的优点在于：当背面不透光的待测物背面朝向旋转载台时，采用图像定位组件获取待测物的图像，并根据待测物对应在图像中标记点的坐标，确定待测物的方位；当背面不透光的待测物背面背向旋转载台时，通过反射发光件为待测物提供照明，利用设置在反射发光件反射光路上的检测定位件获取待测物的图像，并根据待测物对应在图像中标记点的坐标，确定待测物的方位。对于背面透光的待测物，既可通过图像定位组件获取待测物的图像对其进行定位检测，还采用反射发光件和检测定位件的配合获取待测物的图像，对其进行定位检测。当检测到待测物中标记点的坐标对应的方位不满足设定方位要求时，可通过旋转载台调整待测物的方位，以使待测物中标记点的坐标满足要求。

本方案利用反射发光件，可使检测定位件改变设置位置，减少与其他零部件发生安装冲突干扰的可能性，提高空间的利用率。并解决了背面不透光待测物因空间不够无法拍摄的问题，给空间较小的检测方案提供了解决思路。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中定位装置的结构示意图。

图中：1、旋转载台；2、待测物；3、图像定位组件；31、第一图像定位机构；311、第一光源；312、第一图像定位件；313、开孔光源；32、第二图像定位机构；321、第二光源；322、第二图像定位件；4、反射发光件；5、检测定位件；6、驱动机构。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供一种定位装置，包括：旋转载台1、图像定位组件3、反射发光件4和检测定位件5。

其中，旋转载台1用于放置待测物2，并可调整待测物2的方位，且旋转载台1的外缘位于待测物2外缘的内侧；图像定位组件3用于从待测物2放置后远离旋转载台1的一侧获取待测物2的图像，并根据待测物2对应在图像中标记点的坐标，确定待测物2的方位；反射发光件4设在待测物2伸出旋转载台1部分的另一侧，用于为待测物2提供照明，并反射待测物2至设定方位；检测定位件5设于反射发光件4的反射光路，用于通过反射发光件4获取待测物2的图像，并根据待测物2对应在图像中标记点的坐标，确定待测物2的方位。

在使用该定位装置时，将待测物2放置在旋转载台1上，当背面不透光的待测物背面朝向旋转载台1时，采用图像定位组件3，获取待测物2的图像，并根据待测物2对应在图像中标记点的坐标，确定待测物2的方位；当背面不透光的待测物2背面背向旋转载台1时，利用反射发光件4为待测物2提供照明，利用设置在反射发光件4反射光路上的检测定位件5，获取待测物2的图像，并根据待测物2对应在图像中标记点的坐标，确定待测物2的方位。

利用反射发光件4，可使检测定位件5改变设置位置，减少与其他零部件发生安装冲突干扰的可能性，提高空间的利用率。

对于背面透光的待测物2，既可以通过图像定位组件3获取图像，对其进行定位检测，还可以采用反射发光件4和检测定位件5的配合获取图像，也可以对其进行定位检测。

当检测到图像上对应待测物2中标记点的坐标不满足对应的设定坐标要求，即标记点所对应的方位不满足设定方位要求时，可通过旋转载台1调整待测物2的方位，以使待测物2的位置满足要求。

本例中，还包括控制模块，用来判断待测物2中标记点的坐标所对应的方位是否满足设定方位要求，当不满足设定方位要求时，通过旋转载台1调整待测物2的方位，以使待测物2的位置满足要求。

本例中的待测物2为晶圆，也可以为类似晶圆的元件。

本一些可选的实施例中，反射发光件4采用转角同轴光源，设在待测物2伸出旋转载台1的外缘部分，配合检测定位件5获取的待测物2另一侧的图像，并为待测物2提供光源。

当旋转载台1竖向放置，待测物2水平放置时，图像定位组件3用来获取待测物2上侧的图像，根据图像中待测物2上的标记点来定位待测物2的位置。反射发光件4设置在待测物2下方，并位于待测物2伸出旋转载台1的外缘部分位置，可以为待测物2的下侧提供照明，反射发光件4还可将待测物2下的图像反射至设定方位。

在一些可选的实施例中，反射发光件4的反射角度为90度。

本例中，反射发光件4的反射角度为90度，待测物2水平放置时，利用反射发光件4的反射功能，可以将光路进行旋转90度，从而在侧面安放检测定位件5。此时获取的工作距离为被拍摄物反射发光件4的距离，加上反射发光件4到检测定位件5的距离，这样将z轴方向的光路转为z轴和x轴两个方向的光路，这样大大节省了安装空间。同时反射发光件4可向待测物2照射漫射光，提供照明效果。将检测定位件5设置在水平位置上，即在反射发光件4的反射光路上，就可以获取待测物2下的图像，通过图像中待测物2上的标记点来对待测物2进行定位，检测到待测物2不满足要求时，可通过旋转载台1调整待测物2的方位，以使待测物2的位置满足要求。

另外，待测物2上的标记点可以为外缘上的缺口或者待测物2上的图案作为标记点，图案为小方框或者小星星。

因此，本方案可以适用于多种标记点的待测物2，并且可以适用于背面透光的待测物2，也可以适用于背面不透光的待测物2。该定位装置可适用于不同待测物2的定位检测需求，有着更强的适应性。

本例中，定位装置还包括驱动机构6，采用驱动电机，用于驱动旋转载台1转动，以带动调整待测物2的方位。还可以设置控制模块，与驱动机构6、图像定位组件3和检测定位件5信号连接，通过获取图像定位组件3和检测定位件5对待测物2的定位检测结果，判断待测物2的位置是否满足要求，当待测物2的位置不满足要求时，控制旋转载台1旋转，来调整待测物2的方位。

在一些可选的方案中，图像定位组件3包括第一图像定位机构31和第二图像定位机构32中的至少一种，第一图像定位机构31位于待测物2的中部，用于获取待测物2的全局图像并进行定位检测，第二图像定位机构32位于待测物2伸出旋转载台1的部分，用于获取待测物2的局部图像并进行定位检测。

在本实施例中，第一图像定位机构31和第二图像定位机构32军可从待测物2放置后远离旋转载台1的一侧获取待测物2的图像并进行定位检测，其中，第一图像定位机构31位于待测物2的中部，用于获取待测物2的全局图像并进行定位检测，可以对待测物2进行粗定位，第二图像定位机构32用于获取待测物2的局部图像并进行定位检测，可以对待测物2进行精定位。

若图像定位组件3包括第一图像定位机构31和第二图像定位机构32，具体使用过程中，可以根据实际的需要选择使用第一图像定位机构31、第二图像定位机构32或者先使用第一图像定位机构31进行粗定位，再利用第二图像定位机构32进行精定位。例如，对待测物2的定位要求不高时，可仅仅通过进行定位，当对待测物2的定位要求较高时，可利用第二图像定位机构32或者先使用第一图像定位机构31进行粗定位，再利用第二图像定位机构32进行精定位。先使用第一图像定位机构31进行粗定位，再利用第二图像定位机构32进行精定位这种相互配合的方式，可以较少检测定位时间，提高生产作业效率。

在一些可选的实施例中，第一图像定位机构31包括：第一光源311和第一图像定位件312。

其中，第一光源311设于待测物2放置后远离旋转载台1的一侧，用于为待测物2提供照明；第一图像定位件312设于待测物2放置后远离旋转载台1的一侧，用于获取待测物2的全局图像并进行定位检测。

在本实施例中，第一图像定位件312设在待测物2放置后远离旋转载台1的一侧。当待测物2为背面不透光的元件时，且背面朝向旋转载台1时，在获取待测物2的图像时，通过设置在与第一图像定位件312同一侧的第一光源311为待测物2提供照明，反射光进入第一图像定位件312内，可以使获取的图像更加清晰。

在待测物2为背面透光的元件时，也可以通过相同的方式对待测物2进行定位。

在一些可选的实施例中，第一光源311包括两个分别位于第一图像定位件312获取图像光路两侧的线光源。

在本实施例中，为了时第一光源311对待测物2有更好的照明效果，采用两个分别位于第一图像定位件312获取图像光路两侧的线光源，并且线光源朝向待测物2，这样可以使待测物2有更好的照明效果，使第一图像定位件312获取更加清晰的图像。

在一些可选的实施例中，第一图像定位机构31还包括开孔光源313，其套设在旋转载台1外侧。

在本实施例中，在待测物2为背面透光的元件时，为了使第一图像定位件312获得更加清晰的图像，由于待测物2的背面透光，采用正面照射的方式，可能会导致待测物2上的标记点在第一图像定位件312获取的图像中难以清晰的显示。此时在旋转载台1外侧套设开孔光源313，相对于第一光源311，位于待测物2的另一侧，在待测物2为背面透光的元件时，利用开孔光源313为待测物2照明，可以使第一图像定位件312获得更加清晰的图像。另外，本例中，开孔光源313为面光源，可以第一图像定位件312获得更好的图像效果。

在一些可选的实施例中，第二图像定位机构32包括：第二光源321和第二图像定位件322，第二光源321设于待测物2放置后远离旋转载台1的一侧，用于为待测物2提供照明；第二图像定位件322设于待测物2放置后远离旋转载台1的一侧，用于获取待测物2的局部图像并进行定位检测。

在本实施例中，第二光源321和第二图像定位件322位于待测物2伸出旋转载台1的外缘部分位置。当待测物2为背面不透光的元件时，且背面朝向旋转载台1时，在获取待测物2的图像时，通过设置在与第二图像定位件322同一侧的第二光源321为待测物2提供照明，反射光进入第二图像定位件322内，可以使获取的图像更加清晰。

另外，本例中，第二图像定位机构32与反射发光件4分别位于待测物2的两侧。当待测物2为背面透光的元件时，也可以利用反射发光件4为待测物2提供照明，可以使第二图像定位件322获得更加清晰的待测物2图像，更加准确的根据图像中待测物2的标记点获取待测物2的位置。

在一些可选的实施例中，第一图像定位件312、第二图像定位件322和检测定位件5均包括相机和定位检测模块，相机用于获取待测物2的图像，定位检测模块用于获取待测物2对应在图像中标记点的坐标，并根据图像中标记点的坐标，确定待测物2的方位。

本例中，待测物2设有标记点，获取待测物2对应在图像中也会有标记点，定位检测模块的位置确定，与待测物2的距离也确定，可通过在获得的图像中建立坐标系，从而获得标记点在坐标系中的坐标，确定待测物2的方位。第二图像定位件322相机的分辨率大于第一图像定位件312相机的分辨率。需要先使用第一图像定位机构31进行粗定位，再利用第二图像定位机构32进行精定位时，由于第二图像定位件322相机的分辨率大于第一图像定位件312相机的分辨率，可以利用第二图像定位件322的相机获得更加清晰的图片，从而第二图像定位件322的定位检测精度大于第一图像定位件312的定位检测精。

在一些可选的实施例中，第二光源321为外同轴光源。

在本实施例中，外同轴光源套设在相机镜头的外侧，这样可以使待测物2有更好的照明效果，使第二图像定位机构32的相机获取更加清晰的图像。另外，在针对待测物2为背面透光的元件时，也可以利用外同轴光源为待测物2提供照明，可以使检测定位件5的相机获得更加清晰的待测物2图像，检测定位件5定位检测模块更加准确的根据图像中待测物2的标记点获取待测物2的位置。

本发明提供一种定位方法，利用上述的定位装置实现，包括以下步骤：

当背面不透光的待测物2背面朝向旋转载台1时，采用图像定位组件3获取待测物2的图像，并根据待测物2对应在图像中标记点的坐标，确定待测物2的方位。

当背面不透光的待测物2背面背向旋转载台1时，通过反射发光件4为待测物2朝向旋转载台1的一侧提供照明，利用设置在反射发光件4反射光路检测定位件5获取待测物的图像，并根据待测物2对应在图像中标记点的坐标，确定待测物2的方位。

综上所述，将待测物2放置在旋转载台1上，当背面不透光的待测物背面朝向旋转载台1时，采用图像定位组件3，获取待测物2的图像并进行定位检测；当背面不透光的待测物背面背向旋转载台1时，利用反射发光件4为待测物2提供照明，利用设置在反射发光件4反射光路上的检测定位件5，获取待测物2的图像并进行定位检测。对于背面透光的待测物2，图像定位组件3也可以对其进行定位检测，采用反射发光件4和检测定位件5的配合也可以对其进行定位检测。当检测到待测物2不满足要求时，可通过旋转载台1调整待测物2的方位，以使待测物2的位置满足要求。

另外，该定位装置可以同时搭载三种不同图像定位机构，能够满足不同的检测需求，可以同时搭载四个不同的光源，能够满足各种类型被测物的打光需求。该利用反射发光件4的反射和打光功能，可相对灵活的设置检测定位件5的位置，减少与其他零部件的相互干扰，可节省安装空间，可大幅度提升空间利用率。该定位装置同时搭载第一图像定位机构31和第二图像定位机构32，两套不同的检测定位机构可先进行通过全局视野进行粗定位，再通过局部视野进行高精度定位，既节约时间，精度又高。该反射发光件4和检测定位件5解决了背面不透光待测物因空间不够无法拍摄的问题，给空间较小的检测方案提供了解决思路。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种定位装置，其特征在于，包括：

旋转载台(1)，其用于放置待测物(2)，并可调整待测物(2)的方位，且所述旋转载台(1)的外缘位于所述待测物(2)外缘的内侧；

图像定位组件(3)，其用于从所述待测物(2)放置后远离所述旋转载台(1)的一侧获取所述待测物(2)的图像，并根据所述待测物(2)对应在所述图像中标记点的坐标，确定所述待测物(2)的方位；

反射发光件(4)，其设在所述待测物(2)伸出所述旋转载台(1)部分的另一侧，用于为所述待测物(2)提供照明，并反射所述待测物(2)至设定方位；

检测定位件(5)，其设于所述反射发光件(4)的反射光路，用于通过所述反射发光件(4)获取所述待测物(2)的图像，根据所述待测物(2)对应在所述图像中标记点的坐标，确定所述待测物(2)的方位。

2.如权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述图像定位组件(3)包括第一图像定位机构(31)和第二图像定位机构(32)中的至少一种，所述第一图像定位机构(31)位于所述待测物(2)的中部，用于获取所述待测物(2)的全局图像并进行定位检测，所述第二图像定位机构(32)位于所述待测物(2)伸出所述旋转载台(1)的部分，用于获取所述待测物(2)的局部图像并进行定位检测。

3.如权利要求2所述的定位装置，其特征在于，所述第一图像定位机构(31)包括：

第一光源(311)，其设于所述待测物(2)放置后远离所述旋转载台(1)的一侧，用于为所述待测物(2)提供照明；

第一图像定位件(312)，其设于所述待测物(2)放置后远离所述旋转载台(1)的一侧，用于获取所述待测物(2)的全局图像并进行定位检测。

4.如权利要求3所述的定位装置，其特征在于，所述第一光源(311)包括两个分别位于所述第一图像定位件(312)获取图像光路两侧的线光源。

5.如权利要求3或4所述的定位装置，其特征在于，所述第一图像定位机构(31)还包括开孔光源(313)，其套设在所述旋转载台(1)外侧。

6.如权利要求3所述的定位装置，其特征在于，所述第二图像定位机构(32)包括：

第二光源(321)，其设于所述待测物(2)放置后远离所述旋转载台(1)的一侧，用于为所述待测物(2)提供照明；

第二图像定位件(322)，其设于所述待测物(2)放置后远离所述旋转载台(1)的一侧，用于获取所述待测物(2)的局部图像并进行定位检测。

7.如权利要求6所述的定位装置，其特征在于，所述第一图像定位件(312)、第二图像定位件(322)和检测定位件(5)均包括相机和定位检测模块，所述相机用于获取所述待测物(2)的图像，所述定位检测模块用于获取所述待测物(2)对应在图像中标记点的坐标，并根据所述图像中标记点的位置，确定所述待测物(2)的方位。

8.如权利要求6或7所述的定位装置，其特征在于，所述第二光源(321)为外同轴光源。

9.如权利要求1所述的定位装置，其特征在于，所述反射发光件(4)为转角同轴光源，反射角度为90度。

10.一种定位方法，其特征在于，利用如权利要求1所述的定位装置实现，包括以下步骤：

当背面不透光的待测物(2)背面朝向旋转载台(1)时，采用图像定位组件(3)获取待测物(2)的图像，并根据所述待测物(2)对应在所述图像中标记点的坐标，确定所述待测物(2)的方位；

当背面不透光的待测物(2)背面背向旋转载台(1)时，通过反射发光件(4)为所述待测物(2)朝向所述旋转载台(1)的一侧提供照明，利用设置在所述反射发光件(4)反射光路检测定位件(5)获取待测物的图像，并根据所述待测物(2)对应在所述图像中标记点的坐标，确定所述待测物(2)的方位。

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