位置靈敏襯底裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的一些方面涉及一種系統(tǒng)，其具有襯底裝置、襯底支撐表面及將所述襯底裝置定位在所述襯底支撐表面上的襯底處置器。所述襯底裝置及所述襯底支撐表面可具有配對的粗略位置單元及精細(xì)位置單元。所述系統(tǒng)可測量第一與第二粗略位置單元之間的粗略位置偏移、基于所述粗略位置偏移來將所述襯底裝置重新定位在所述襯底支撐表面上，且隨后測量第一與第二精細(xì)位置單元之間的精細(xì)位置偏移。在一些實施方案中，所述襯底裝置經(jīng)由無線通信鏈路一體地耦合到所述襯底處置器以傳遞位置信息作為用于進一步放置的反饋。
【專利說明】
位置靈敏襯底裝置
[0001] 相關(guān)申請案的交叉參考
[0002] 本申請案為非臨時申請案，其主張厄爾.詹森化arl Jensen)等人在2013年12月 21日申請的標(biāo)題為"具有無線能力及振動記錄的位置靈敏傳感器晶片（POSITION SENSITIVE 沈NSOR WAFER WITH WIRELESS CAPABILITY AND VIBRATION LOGGING)"的第 61/919,707號(代理人案號第P4301號）美國臨時申請案的優(yōu)先權(quán)權(quán)利，所述臨時申請案的 全部內(nèi)容W引用的方式并入本文中。
[0003] 本申請案為非臨時申請案，其還主張厄爾.詹森巧arl Jensen)等人在2014年7月 25日申請的標(biāo)題為"具有無線能力及振動記錄的位置靈敏傳感器晶片（POSITION SENSITIVE 沈NSOR WAFER WITH WIRELESS CAPABILITY AND VIBRATION LOGGING)"的第 62/029,306號(代理人案號第P4301號）美國臨時申請案的優(yōu)先權(quán)權(quán)利，所述臨時申請案的 全部內(nèi)容W引用的方式并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004] 本發(fā)明設(shè)及襯底處理與分析及相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0005] 用于半導(dǎo)體裝置及其它電子器件的制造中的襯底處理是被仔細(xì)控制的工藝，所述 工藝通常設(shè)及嚴(yán)密監(jiān)測及后處理檢驗及分析W優(yōu)化制造工藝并提高產(chǎn)量。制造工藝及廠房 級(fab level)自動化材料處理系統(tǒng)(AMHS)中的進步已導(dǎo)致高程度自動化，所述高程度自 動化提高了襯底工藝的許多方面的效率。材料處理系統(tǒng)通常包含在專用載體(通常為前開 式單一統(tǒng)集盒(FOUP))的不同工具之間自動地輸送大量襯底的系統(tǒng)，且機器人處置器可用 于所述工具處W將個別襯底從所述載體裝載到載物臺用于處理或后處理重檢。
[0006] 有時，非所要粒子及其它污染物可對制造具有不利影響且后處理重檢（例如，檢 驗、度量或其它分析)通常用于收集關(guān)于處理條件的信息及其它有用信息。為應(yīng)對此問題且 收集更多有用信息，特殊的類襯底傳感器裝置(在用于半導(dǎo)體晶片處理的背景中時有時被 稱為"傳感器晶片"）通常與普通生產(chǎn)襯底(例如，制造于操作電子裝置中的生產(chǎn)晶片）一起 使用W收集關(guān)于處理條件的額外信息。通常，運些襯底裝置經(jīng)設(shè)計W具有類似于所關(guān)注的 生產(chǎn)襯底的尺寸及其它物理參數(shù)W便接近地近似于生產(chǎn)襯底上的處理條件的效應(yīng)，然而通 常運些襯底裝置還包含用于提取額外數(shù)據(jù)的額外專用電子器件。運些傳感器晶片可與其它 生產(chǎn)襯底一起放置于FOUP中且W類似于其它襯底的方式放置于生產(chǎn)腔室中。通常，隨后在 相關(guān)處理階段之后提取數(shù)據(jù)W獲得關(guān)于處理條件的額外有用信息。
[0007] 在與襯底處理及后處理檢驗有關(guān)的許多情境中，精確定位及位置信息是至關(guān)重要 的。舉例來說，檢驗工具可具有能夠分辨非常小的微米級或納米級的特征的電子顯微鏡或 其它電子束系統(tǒng)，但相反地具有非常窄的視場，其要求襯底相對于工具精確地定位W便定 位襯底上的特定粒子或缺陷并收集有用數(shù)據(jù)。因此，關(guān)于襯底相對于工具的位置的精確信 息對定位襯底上的特定小尺度缺陷、粒子或所關(guān)注的其它區(qū)域來說變得至關(guān)重要。在運些 情境中，通常使用要求人工干預(yù)的耗時過程。運通常設(shè)及手動地安裝光學(xué)器件、（使用晶片 目標(biāo))瞄準(zhǔn)晶片及手動地輸入位置偏移到晶片處置器。
【附圖說明】
[0008] 通過結(jié)合附圖考慮下列詳細(xì)描述可容易地理解本發(fā)明的教示，其中：
[0009] 圖IA到IC為描繪根據(jù)本發(fā)明的某些方面的實例襯底裝置及實例襯底支撐表面的 平面圖（俯視圖）的示意圖。圖IA描繪實例襯底裝置、圖IB描繪實例襯底支撐表面且圖IC描 繪定位于圖IB的襯底支撐表面上的圖IA的襯底裝置。
[0010] 圖2為描繪根據(jù)本發(fā)明的某些方面的在粗略測量期間覆在襯底支撐表面上的襯底 裝置的剖面圖（前視圖或側(cè)視圖）的示意圖。
[0011] 圖3為描繪根據(jù)本發(fā)明的某些方面的在精細(xì)測量期間覆在襯底支撐表面上的襯底 裝置的剖面圖（前視圖或側(cè)視圖）的示意圖。
[0012] 圖4為描繪根據(jù)本發(fā)明的某些方面的粗略目標(biāo)的實例的示意圖。
[0013] 圖5為根據(jù)本發(fā)明的某些方面的系統(tǒng)的框圖。
[0014] 圖6為根據(jù)本發(fā)明的某些方面的襯底裝置的電子組件的框圖。
[0015] 圖7為根據(jù)本發(fā)明的某些方面的方法的流程圖。
[0016] 圖8A為根據(jù)本發(fā)明的某些方面的具有襯底裝置及襯底支撐的替代系統(tǒng)的示意圖。
[0017] 圖8B為根據(jù)本發(fā)明的某些方面的具有襯底裝置及襯底支撐的另一替代系統(tǒng)的示 意圖。
[0018] 圖8C為說明二維粗略位置傳感器的可行實施方案的示意圖，所述二維粗略位置傳 感器可結(jié)合圖8A或圖8B中所展示的系統(tǒng)使用。
[0019] 圖8D為說明二維粗略位置傳感器的替代可行實施方案的示意圖，所述二維粗略位 置傳感器可結(jié)合圖8A或圖8B中所展示的系統(tǒng)使用。
【具體實施方式】
[0020] 雖然下列詳細(xì)描述出于說明目的含有許多特定細(xì)節(jié)，但所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員 將了解下列細(xì)節(jié)的許多變化及變更在本發(fā)明的范圍內(nèi)。因此，在不失所主張的發(fā)明的一般 性且不對所主張的發(fā)明強加限制的情況下闡述下文描述的本發(fā)明的示范性實施例。
[0021] 本發(fā)明的一些方面設(shè)及具有近似于用于集成電路或其它電子器件的制造中的生 產(chǎn)襯底(例如娃晶片）的物理參數(shù)的襯底裝置。在一些實施方案中，所述襯底裝置包含具有 安置于所述襯底上的電子器件及/或位置目標(biāo)的襯底（例如，晶片襯底），所述襯底可用于 (視需要)測量所述襯底裝置相對于襯底支撐表面(例如，晶片載物臺）的位置。
[0022] 本發(fā)明的一些另外方面設(shè)及測量襯底裝置與襯底支撐表面之間的相對位置。根據(jù) 一些方面，運可包含粗略位置測量及精細(xì)位置測量兩者。根據(jù)一些額外方面，可使用接近光 學(xué)器件進行相對位置測量。根據(jù)另外方面，所述襯底裝置可經(jīng)由通信鏈路操作地禪合到所 述襯底處置器，且關(guān)于相對位置的位置信息可經(jīng)由所述通信鏈路從所述襯底裝置傳達(dá)到處 置器作為用于進一步放置的反饋。
[0023] 根據(jù)一些另外方面，上述襯底裝置能夠收集運動、定向或加速信息。根據(jù)本發(fā)明的 一些方面，此信息可在襯底裝置由機器人處置器輸送期間用于記錄襯底裝置的振動。運在 襯底由機器人處置器處置期間可用于確定安全速度分布。
[0024] 根據(jù)額外方面，上述襯底裝置還能夠收集關(guān)于周圍空氣中的顆粒物質(zhì)的顆粒信 息。
[0025] 圖IA到3描繪說明本發(fā)明的一些方面的系統(tǒng)的實例。所述實例系統(tǒng)具有襯底裝置 102及接納所述襯底裝置的支撐表面110。支撐表面110可為裝置(例如，卡盤)的部分，所述 卡盤具有相對于所述支撐表面固定所述襯底裝置于適當(dāng)位置中的某種機構(gòu)。W實例且非限 制的方式，此卡盤可為機械卡盤、真空卡盤、磁性卡盤、靜電卡盤。此類卡盤通常用于固定襯 底(例如，半導(dǎo)體晶片)于襯底處理工具中。圖IA僅描繪襯底裝置102、圖IB僅描繪襯底支撐 表面110且圖IC描繪定位于襯底支撐表面110上的襯底裝置102。圖2到3描繪覆在襯底支撐 表面110上的襯底裝置102的剖面圖（前視圖或側(cè)視圖）。圖2不同于圖3之處在于圖2突顯上 文實例的粗略測量特征而圖3突顯上文實例的精細(xì)測量特征。
[0026] 如圖IA到3中所展示，在所述說明性系統(tǒng)中，襯底裝置102及下伏支撐表面110兩者 可各自包含位置單元W便于確定襯底裝置相對于支撐表面的位置。位置單元可彼此配對使 得兩個位置單元（即，襯底裝置中的位置單元及襯底支撐表面中的位置單元)之間的關(guān)系可 用于收集關(guān)于襯底裝置102與支撐表面110之間的相對位置的信息。在一些實施方案中，位 置單元為光學(xué)單元且配對關(guān)系設(shè)及所述單元在襯底裝置102適當(dāng)?shù)囟ㄎ挥谙路伪砻?110上時對準(zhǔn)，從而允許使用接近光學(xué)器件測量所述單元之間的位置偏移W獲得用于襯底 裝置的準(zhǔn)確定位信息。此外，在一些實施方案中，襯底裝置102及支撐表面110包含配對粗略 位置單元及配對精細(xì)位置單元兩者。
[0027] 在圖IA到IC的所說明實例中，襯底裝置102的粗略位置單元由組件106a、106b共同 表示，而支撐表面110的配對粗略位置單元由組件104共同表示。類似地，襯底裝置102的精 細(xì)位置單元由組件108a共同表示，而襯底支撐表面110的精細(xì)位置單元由組件108b共同表 /J、- O
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的一些方面，襯底裝置102可為類襯底且具有近似用于集成電路或其 它電子器件的制造中的生產(chǎn)襯底的物理參數(shù)的物理參數(shù)。此生產(chǎn)襯底的實例為半導(dǎo)體晶片 (優(yōu)選地由單晶娃制成但可由另一半導(dǎo)體材料(例如，化合物半導(dǎo)體)制成）。生產(chǎn)晶片可為 圓形晶片，其優(yōu)選地具有IOOmm與450mm之間的直徑，且更優(yōu)選地具有300mm或450mm的直徑。 生產(chǎn)襯底還可具有525微米(針對IOOmm娃晶片)與925微米(針對450mm娃晶片)之間的厚度。
[0029] 在本發(fā)明的一些實施方案中，襯底裝置102可具有近似上述生產(chǎn)襯底的參數(shù)的物 理參數(shù)。舉例來說，類似于由許多半導(dǎo)體制造設(shè)施(工廠)現(xiàn)在最常用或預(yù)期在將來最常用 的那些生產(chǎn)晶片，襯底裝置102可具有100到450mm的范圍內(nèi)的直徑，且更優(yōu)選地約300mm或 約450mm的直徑。雖然襯底裝置102可稍微厚于對應(yīng)生產(chǎn)襯底W便將額外電子器件及/或其 它組件容納在所述襯底裝置中，但襯底裝置102也可具有近似生產(chǎn)襯底的對應(yīng)厚度的厚度。 舉例來說，襯底裝置可具有500微米與1000微米之間的厚度。另外，襯底裝置102可由復(fù)合材 料(例如，結(jié)合在一起的兩種或兩種W上材料層或互混于單層或多個層中的兩種或兩種W 上材料)制成。為供應(yīng)比娃晶片在機械上更耐用的襯底，所述襯底也可為復(fù)合材料(例如，石 墨/環(huán)氧樹脂）或甚至為由娃、石墨/環(huán)氧樹脂、娃組成的疊層。運組合了單晶娃的相容清潔 表面與石墨復(fù)合材料的初性的最優(yōu)性質(zhì)。
[0030] 在一些實施方案中，為近似生產(chǎn)襯底的物理參數(shù)，襯底裝置102可包含襯底(例如， 由娃或另一半導(dǎo)體材料制成的晶片襯底），且一或多個額外組件可安置于所述襯底上W提 供其它功能。運些額外組件可包含根據(jù)本文中所描述的某些方面的各種電子器件及/或位 置單元。與例如金屬或石墨復(fù)合物的材料相比，將娃或類似襯底用于襯底裝置102是有利 的，因為其更充分確保表面是清潔的且避免襯底裝置對周圍環(huán)境的污染。在一些實施方案 中，安置于所述襯底上的至少一些額外組件可包含于一或多個外殼114內(nèi)，外殼114可保護 電子器件或其它組件免受周圍環(huán)境影響。優(yōu)選地，所述外殼為一或多個"圓塊(puck)"的形 式，所述"圓塊"具有低輪廓W使所述襯底裝置的質(zhì)量及厚度(即，輪廓或殼層)最小化。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的一些方面，襯底支撐表面110可為經(jīng)配置W接納襯底的任何支撐表 面。舉例來說，在一些實施方案中，襯底支撐表面為經(jīng)配置W接納半導(dǎo)體晶片的晶片載物臺 的表面。在其它實施方案中，支撐表面110為機器人晶片處置器的末端效應(yīng)器的支撐表面。 在另外實施方案中，支撐表面可為接納襯底的某一其它表面。在其它替代實施方案中，所述 系統(tǒng)可經(jīng)配置W相對于處置器而非支撐表面110定位襯底。
[0032] 在本發(fā)明的一些實施方案中，襯底裝置102經(jīng)配置W與襯底處置器實時通信W基 于粗略位置單元104與106a、106b之間的粗略測量及精細(xì)位置單元108a與108b之間的精細(xì) 測量而將襯底裝置102重新定位在支撐表面110上，使得襯底裝置可同時收集位置測量且基 于測量定位于支撐襯底上到所要精確度內(nèi)。為促進此做法，襯底裝置102可具有電子器件， 所述電子器件包含通信鏈路(優(yōu)選地包含無線通信鏈路(例如，藍(lán)牙））W將位置信息傳達(dá)到 處置器W用于反饋，所述反饋可由處置器使用W基于位置信息實時調(diào)整襯底裝置102在支 撐表面110上的位置。因此，襯底裝置與處置器之間的通信鏈路可有利地提供襯底裝置與處 置器之間的可操作禪合。
[0033] 在本發(fā)明的一些實施方案中，粗略位置單元104、106曰、1066，精細(xì)位置單元108曰、 b，或運兩種位置單元為光學(xué)位置單元，其依靠接近光學(xué)器件W進行關(guān)于配對單元的相對定 位的測量。一般來說，粗略位置單元可包含提供比精細(xì)位置單元更寬的視場的特征，而精細(xì) 位置單元可提供比粗略位置單元更高的精確度。與單獨使用精細(xì)位置測量或粗略位置測量 相比，利用粗略位置測量及精細(xì)位置測量兩者可有助于更寬范圍及更高精確度的測量。
[0034] 優(yōu)選地，結(jié)合粗略及精細(xì)位置測量兩者與傳遞位置信息到襯底處置器（（例如)使 用如上文所描述的襯底裝置與處置器之間的操作性通信鏈路），使得所述系統(tǒng)最初可使用 粗略位置信息作為用于進一步放置的反饋，緊接著進行后續(xù)精細(xì)定位。運可允許使用具有 兩個主要步驟(初始粗略測量及定位步驟，及后續(xù)精細(xì)測量及定位步驟)的過程精確地定位 襯底裝置102。當(dāng)使要求精確定位W定位襯底的粒子或其它方面的某些工具(例如，電子顯 微鏡或其它電子束系統(tǒng)）的使用自動化時，運可為高度有利的。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明的一些方面，使用配對粗略位置單元104及106a、106b、配對精細(xì)位置 單元108a及108b(或優(yōu)選地兩組位置單元)收集偏移測量，所述偏移測量包含參考X-Y坐標(biāo) 平面而界定的X方向偏移及Y方向偏移兩者，例如圖IC中所展示。應(yīng)注意，雖然X-Y坐標(biāo)平面 用于說明的目的，但應(yīng)理解，可使用等效軸及/或方向偏移而不脫離本文中所描述的原理。 除X-Y偏移外，所述系統(tǒng)可測量襯底裝置102相對于支撐表面110的旋轉(zhuǎn)偏移（0)。在本發(fā)明 的一些實施方案中，粗略位置單元及精細(xì)位置單元可各自包含至少兩個間隔開的組成單元 W獲得包含粗略旋轉(zhuǎn)偏移及精細(xì)旋轉(zhuǎn)偏移兩者的旋轉(zhuǎn)偏移測量。舉例來說，每一粗略位置 單元可包含圖IA到IC中所展示的相對于襯底的區(qū)域的間隔分位置中的兩個相異間隔開的 組成單元，作為襯底裝置102的兩組相異組件106a、106b及襯底支撐表面110的兩組相異組 件104,且每一精細(xì)位置單元還可包含圖IA到IC中所展示的兩個相異間隔開的組成單元，作 為襯底裝置102的兩組相異組件108a及襯底支撐表面110的兩組相異組件108b。所述系統(tǒng)可 接著基于兩組相異測量確定襯底裝置102的旋轉(zhuǎn)力矩，其提供關(guān)于相對旋轉(zhuǎn)偏移(例如，沿 圖IC中的0方向）的信息，如果僅使用單一位置，那么所述相對旋轉(zhuǎn)偏移可能不存在。
[0036] 重要的是應(yīng)注意，出于說明目的且為區(qū)別示意圖中的粗略及精細(xì)位置單元兩者， 在圖IA到IC中，將粗略位置單元104及106描繪為分別與精細(xì)位置單元108a及108b遠(yuǎn)遠(yuǎn)地分 開。然而，在本發(fā)明的一些實施方案中，粗略及精細(xì)位置單元可安置成彼此非常緊密接近或 相鄰W提供有效及準(zhǔn)確測量。此外，雖然所述位置單元中的每一者中的兩個組成組被描繪 為彼此相當(dāng)遠(yuǎn)地間隔開(例如，兩組間隔開的粗略位置單元106a、106b被描繪成接近襯底的 區(qū)域的相對端，且針對兩組間隔開的104、兩組間隔開的精細(xì)位置單元108a及兩組間隔開的 精細(xì)位置單元108b中的每一者類似地描繪），但運些單元可在襯底的區(qū)域內(nèi)的任意位置中 間隔開，前提條件是襯底裝置102中的所述位置單元中的每一者應(yīng)放置于對應(yīng)于其在襯底 支撐表面110中的配對的位置中。一般來說，角度旋轉(zhuǎn)的確定隨著粗略位置單元對106a、 10化之間的間隔及隨著精細(xì)位置單元108a、108b之間的間隔的增加而改進。
[0037] 參考圖IA到IC及圖2,支撐表面110可包含粗略位置單元104中的一者而襯底裝置 102可包含配對粗略位置單元106a、106bW便有助于測量其間的位置偏移。在一些實施方案 中，運些定位單元中的每一者為專用光學(xué)單元，所述專用光學(xué)單元提供襯底裝置102中的位 置靈敏能力。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的一些方面，兩個配對粗略位置單元中的一者可包含粗略目標(biāo)104，而 另一配對粗略位置單元包含光學(xué)檢測器106a、106b。當(dāng)襯底裝置102覆在載物臺110上時，可 使用光學(xué)檢測器檢測相對于目標(biāo)的偏移。在圖IA到3的所說明實例中，具有粗略目標(biāo)的粗略 位置單元包含兩個相異十字絲目標(biāo)104,而具有光學(xué)檢測器的粗略位置單元包含兩組相異 檢測器，其中每一組包含實質(zhì)上基本上垂直于彼此而定向的一對位置靈敏檢測器106a及 106b。每一對中的兩個垂直檢測器可便于檢測在相對于十字絲目標(biāo)104的對應(yīng)垂直條的X方 向及Y方向上的偏差。在一些實施方案中，每一位置靈敏檢測器可為具有線性光敏像素陣列 的線陣相機。在所說明的實例中，線陣相機106a可便于確定X方向偏移，而線陣相機10化可 便于確定Y方向偏移。因此，在運些實施方案中，光學(xué)檢測器106a、106b無需獲取完整圖像及 嘗試處理整個圖像W定位目標(biāo)或粒子，而可簡單地檢測在X方向及Y方向中的每一者上相對 于目標(biāo)104的線性偏移(對應(yīng)于X定向及Y定向線性檢測器）。運可有利地簡化所述系統(tǒng)的操 作且提高與處理經(jīng)收集的位置數(shù)據(jù)W確定偏移相關(guān)聯(lián)的計算效率。
[0039] 圖4描繪根據(jù)本發(fā)明的某些額外方面的十字絲目標(biāo)104的實例。在某些實施方案 中，十字絲104可包含呈基本上垂直條122的形式的相交元件，其可對應(yīng)于一組對應(yīng)的配對 粗略位置單元中的一對垂直定向的位置靈敏檢測器106a、106b。所述系統(tǒng)可經(jīng)配置W通過 使用線性檢測器中的相應(yīng)者檢測十字絲中的條122中的每一者的相對位置來測量偏移。在 圖4的所說明實例中，十字絲目標(biāo)104包含額外特征W便于相對于目標(biāo)的中屯、120的更準(zhǔn)確 的偏移測量。明確來說，在此實例中，十字絲104包含向外延伸元件122,其中所述向外延伸 元件包含當(dāng)其延伸遠(yuǎn)離目標(biāo)104的中屯、120時在寬度上增加的加寬部分。因此，如果兩個線 性檢測器106a、106b中的一者斷開，那么此特征允許其基于被檢測的所述條的厚度提取關(guān) 于其斷開的程度的額外信息。更重要地，如果所述線性檢測器的輸出反映十字絲的寬度上 的改變，那么可從此類改變確定所述線性檢測器沿X及y方向朝向中屯、120移動還是遠(yuǎn)離中 屯、120移動。圖4中所展示的"雙領(lǐng)結(jié)"十字絲104給予區(qū)域中本質(zhì)上為厚十字絲偏移的XY偏 移。替代實施方案可使用與單一傳感器(例如，線陣相機)結(jié)合的代替雙領(lǐng)結(jié)104的單領(lǐng)結(jié)目 標(biāo)W使用單一傳感器提供X及Y兩者的位置，盡管在一個方向上的精確度較小及范圍較小。
[0040] 優(yōu)選地，粗略位置單元能夠分辨低到約50微米的精確度的位置。舉例來說，在一些 實施方案中，檢測器1〇6曰、106b包含能夠測量對應(yīng)于+/-63.5微米的+/-1像素的位置的線性 二極管陣列。為在沒有接近光學(xué)器件的情況下促進運種性能，線性二極管陣列可與具有粗 略目標(biāo)的掩模隔開小于25微米。在一些實施方案中，每一粗略位置目標(biāo)104可具有約IOmm的 直徑。在其它實施方案中，粗略位置目標(biāo)104可具有5mm與25mm之間的直徑。在另外實施方案 中，可使用其它大小。目標(biāo)104的最優(yōu)尺寸部分取決于檢測器106a、106b的尺寸及所要求的 捕獲范圍。舉例來說，如果傳感器為約8毫米(mm)長且捕獲范圍為約9mm，那么最小目標(biāo)大小 將為約1 Omm。在此案例中，目標(biāo)104的大小范圍可為約1 Omm到約20mm。應(yīng)強調(diào)，圖4中所描繪 的十字絲僅為粗略目標(biāo)的實例的示意性說明，且可根據(jù)本發(fā)明使用其它形式、形狀及大小。
[0041] 優(yōu)選地，具有光學(xué)檢測器106a、106b的粗略位置單元包含于襯底裝置102中，而具 有粗略目標(biāo)的粗略位置單元包含于安置于支撐表面110上的支撐表面掩模118中，但在顛倒 運些粗略位置單元的情況下仍可通過使用支撐表面上的檢測器檢測襯底裝置上的粗略目 標(biāo)而測量偏移。在此類實施方案中，光學(xué)器件及電子器件可集成到支撐表面110中且襯底裝 置102將變成目標(biāo)。當(dāng)與襯底裝置與襯底處置器之間的操作性通信鏈路禪合時，襯底裝置 102可經(jīng)配置W使用其粗略位置單元的光學(xué)檢測器收集偏移測量且接著經(jīng)由無線通信鏈路 傳達(dá)關(guān)于運些偏移的位置信息到處置器，處置器可接著后續(xù)利用偏移測量W自動地將襯底 裝置102重新定位在支撐表面110上。此反饋可允許所述系統(tǒng)自動且實時地將襯底裝置準(zhǔn)確 定位在支撐表面上到高精確度內(nèi)。
[0042] 參考圖2,粗略目標(biāo)104可包含于安置于支撐表面上的掩模118(例如，用于晶片載 物臺的載物臺掩模）內(nèi)。在一些實施方案中，所述掩模可在其背側(cè)上包含無源背照式單元 116使得當(dāng)其安置于襯底支撐表面110上時，目標(biāo)104的可視性增強且較高質(zhì)量信號可由配 對位置單元的對應(yīng)檢測器106a、106b獲得。在所說明的實例中，襯底裝置102包含照明器 112,所述照明器經(jīng)配置W照明掩模118的無源背照式單元116。
[0043] 在一些實施方案中，無源背照式單元116可為憐光體，所述憐光體由一或多個光源 (例如，一或多個LED)激發(fā)。舉例來說，襯底裝置102可具有照明器112,所述照明器具有經(jīng)配 置W激發(fā)所述憐光體的一或多個藍(lán)光LED。在其它實施方案中，無源背照式單元116可具有 結(jié)構(gòu)化表面，所述結(jié)構(gòu)化表面通過散射均勻地散布光。舉例來說，其可具有微結(jié)構(gòu)化表面， 所述微結(jié)構(gòu)化表面通過從邊緣光Lm)散射而漫射光。優(yōu)選地，在其中襯底裝置具有照明器的 實施方案中，照明器具有布置于掩模118的相對外圍端上的至少兩個Lm)W提供邊緣光照明 到無源背照式單元(例如，憐光體或微結(jié)構(gòu)化表面）。雖然將照明器描繪為從前側(cè)（即，從襯 底裝置102)提供照明到憐光體背光照明器，但本發(fā)明的方面不受限于此類實施方案。在替 代實施方案中，照明器112可集成到支撐表面110中且可（例如）W用于LCD顯示器中的照明 單元的方式從背面或側(cè)提供照明到非憐光體背照式單元116。
[0044] 參考圖IA到IC及圖3,本發(fā)明的一些方面設(shè)及使用精細(xì)位置單元的精細(xì)測量及定 位。支撐表面110可包含精細(xì)位置單元中的一者108b而襯底裝置102可包含另一精細(xì)位置單 元108曰，精細(xì)位置單元108a為襯底支撐表面的精細(xì)位置單元的配對，如所說明實例中所展 示。在一些實施方案中，運些定位單元中的每一者為專用光學(xué)單元，所述專用光學(xué)單元提供 襯底裝置102中的位置靈敏能力。
[0045] 在一些實施方案中，所述精細(xì)位置單元的兩者(例如，襯底裝置108a的精細(xì)位置單 元及襯底支撐表面110的精細(xì)位置單元108b兩者)包含至少一個目標(biāo)，當(dāng)襯底裝置102放置 于襯底支撐表面110上時其可彼此面對。優(yōu)選地，精細(xì)位置單元124中的每一者包含至少兩 個間隔開的目標(biāo)，運出于類似于上文關(guān)于粗略旋轉(zhuǎn)偏移所描述的原因?qū)τ嬎阋r底裝置與支 撐表面之間的精細(xì)旋轉(zhuǎn)偏移(0)來說可為有利的。
[0046] 根據(jù)本發(fā)明的一些方面，精細(xì)位置單元也可依靠接近光學(xué)器件W檢測襯底裝置與 襯底支撐表面中的配對之間的相對位置。在一些實施方案中，襯底裝置102及襯底支撐表面 110的精細(xì)位置單元包含互補游標(biāo)圖案108a及108b，當(dāng)襯底裝置放置于襯底支撐表面上時， 其可彼此面對。舉例來說，互補游標(biāo)圖案中的一者可包含重復(fù)正規(guī)化圖案的形式的遞增游 標(biāo)尺，而互補游標(biāo)圖案可包含具有稍微較小周期或相位偏移的重復(fù)正規(guī)化圖案的形式的互 補遞增游標(biāo)尺，使得兩個游標(biāo)圖案彼此互補。相位偏移允許相位檢測，其可為特別有用的。 當(dāng)襯底裝置覆在支撐表面上時，可使用近場光學(xué)檢測從相對干設(shè)圖案檢測互補游標(biāo)圖案 108a與108b之間的精細(xì)位置偏移。
[0047] 在一些實施方案中，可使用具有光電二極管組124的精細(xì)位置檢測器檢測襯底裝 置102與襯底支撐表面110的相應(yīng)游標(biāo)圖案108a及108b之間的相對偏移。更明確來說，可使 用多個光電二極管（例如，用于每一組互補游標(biāo)圖案的=個或=個W上光電二極管），其可 檢測來自背照式單元116的照明，所述照明通過游標(biāo)圖案108a及108b到光電二極管124。所 述光電二極管功能的輸出可(例如)經(jīng)由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)而轉(zhuǎn)換成數(shù)字值。通過兩個游標(biāo) 圖案的照明量取決于兩個圖案的相對對準(zhǔn)。因此，光電二極管124依據(jù)位置產(chǎn)生輸出，所述 輸出在兩個游標(biāo)圖案經(jīng)對準(zhǔn)W允許最多照明通過到所述光電二極管時具有峰值。兩個游標(biāo) 圖案108a及108b可經(jīng)定位使得當(dāng)襯底裝置102相對于支撐表面110完全居中或W其它方式 完全對準(zhǔn)時，出現(xiàn)來自光電二極管124的信號的峰值。在一些實施方案中，光電二極管組包 含針對X方向及Y方向中的每一者的一組相異光電二極管，W及用于參考的至少一個光電二 極管。W實例且非限制的方式，在一些實施方案中，光電二極管組可包含X方向上的=個光 電二極管、Y方向上的=個光電二極管及用作參考的至少一個光電二極管。在一些實施方案 中，運允許精細(xì)位置單元的檢測器能夠分辨小于約2微米。優(yōu)選地，具有檢測器部分(例如， 光電二極管組124)的精細(xì)位置單元包含于襯底裝置102中，如圖2中所展示，且襯底裝置經(jīng) 配置W將所檢測的精細(xì)位置信息傳達(dá)到處置器。
[0048] 雖然可使用單一光電二極管實施本發(fā)明的方面，但使用兩個或兩個W上通常為有 利的。使用一個光電二極管，可檢測當(dāng)相對位置在目標(biāo)之間改變時的改變。一或多個參考光 電二極管的添加允許設(shè)備正規(guī)化信號使得可確定絕對偏移。鑒于所述圖案在±1周期內(nèi)，具 有更多游標(biāo)圖案組但偏移±1/2周期允許量值及方向。
[0049] 在圖8A中所展示的另一實施方案中，襯底裝置102可包含二維（2D)位置靈敏檢測 器(PSD)SOO的形式的粗略位置傳感器，例如，2D光電二極管可將照明點的質(zhì)屯、提供到PSD。 在圖8A中所展示的實例中，襯底支撐110可包含光源112,所述光源經(jīng)配置W照明在掩模118 后面的無源背照式單元116的憐光體113。照明點801可投射通過掩模118中的孔115,所述掩 模相對于襯底支撐件110固定地安裝。所述掩?？紫秲?yōu)先地具有圓形形狀。在圖8B中所展示 的另一實施方案中，PSD 800及照明點801可經(jīng)定位于襯底支撐上，且憐光體113、孔115、照 明單元116、掩模118可經(jīng)定位于襯底裝置102上。事實上，可期望所述孔(且因此照明點801) 的大小小于PSD 801的光敏部分的面積。
[0050] 照明單元116可包含光學(xué)元件，所述光學(xué)元件將光從光源112引導(dǎo)到憐光體113。照 明單元116還可包含光學(xué)元件，所述光學(xué)元件漫射來自所述憐光體的光W提供均勻照明到 孔115,使得照明點801為均勻的。W實例且非限制的方式，光學(xué)元件可包含光學(xué)擴散材料， 所述光學(xué)擴散材料散射來自憐光體113的光。照明點801充當(dāng)粗略位置目標(biāo)104。來自2D PSD 800的信號可經(jīng)分析W按類似于上文所描述的雙線陣相機的方式提供照明點801與PSD 800 之間的未對準(zhǔn)的粗略估計。
[0051] 術(shù)語2D位置靈敏裝置及/或位置靈敏檢測器(PSD)是指光學(xué)位置傳感器(OPS)，其 可測量傳感器表面上的一維或二維中的光點的位置。2D PSD包含傳感器，所述傳感器具有： 具有供應(yīng)連續(xù)位置數(shù)據(jù)的類光柵結(jié)構(gòu)的各向同性傳感器表面；W及具有所述傳感器表面上 的離散傳感器的裝置，所述離散傳感器提供局部離散數(shù)據(jù)。各向同性傳感器的實例包含基 于所謂PIN二極管的設(shè)計。如本文中所使用且由所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員大體上理解，PIN二極 管為具有P型半導(dǎo)體與n型半導(dǎo)體區(qū)域之間的寬、輕滲雜'較近'本征半導(dǎo)體區(qū)域的二極管。P 型及n型區(qū)域可經(jīng)重滲雜而用作歐姆接觸。在PIN二極管中，耗盡區(qū)域幾乎完全存在于本征 區(qū)域內(nèi)。當(dāng)具有足夠能量的光子進入二極管的耗盡區(qū)域時，其產(chǎn)生電子-空穴對。反向偏壓 場將載流子掃出耗盡區(qū)域，從而產(chǎn)生電流。
[0052] 根據(jù)第一非限制實例，PSD 800可為基于如圖8C中所展示那樣配置的PIN二極管的 PSD 800B。在此實例中，PIN二極管形成于層狀半導(dǎo)體802上。所述PIN二極管經(jīng)暴露于小光 點801。此暴露導(dǎo)致局部電阻的改變，且因此導(dǎo)致四個電極804、806、808及810中的電子流。 所述電極中的兩個電極804、808位于平行于X軸的層狀半導(dǎo)體802的一側(cè)的相對邊緣附近， 且其它兩個電極806、810位于沿平行于y軸的兩個邊緣的層狀半導(dǎo)體的相對側(cè)上。可使用下 列方程式分別從電極804、806、808及810中的電流Ia、I b、IC及Id計算光點801的質(zhì)屯、的位置。
[0化3]
[0化4]
[0化5]
[0056] kx及ky為簡單比例因子，其允許變換成坐標(biāo)。
[0057] 此類型的2D PSD可W高達(dá)超過100曲Z的測量速率連續(xù)地測量光點801的位置。當(dāng) 光點801落在一個面或另一者的中屯、附近時，位置測量為幾乎線性的，但在邊緣附近變成非 線性。位置測量也在某種程度上取決于光點801的形式及大小。運W及非線性連接可通過電 極804、806、808及810的形狀的適當(dāng)配置而部分地補償。
[005引根據(jù)第二非限制實例，粗略位置PSD可為2D四邊形PSD 800C，如圖8D中所展示。此 類型的PSD能夠提供二維中的入射光點的連續(xù)位置測量。其由具有電阻層的單一正方形PIN 二極管組成。當(dāng)傳感器的有源區(qū)域上存在入射光時，產(chǎn)生光電流且從沿正方形側(cè)層狀半導(dǎo) 體802的每一邊緣放置的四個電極811、812、813、814收集光電流?？苫诜謩e從電極811、 812、813及814收集的電流11、12、13及。估計入射光801的位置：
[0化9]
[0060]
[0061]
[0062] 2D四邊形PSD 800C具有回應(yīng)快速、暗電流較低、偏壓施加容易及制造成本較低的 優(yōu)點。位置測量精度及分辨率與入射光點形狀及大小無關(guān)。然而，其仍遭受非線性。雖然當(dāng) 所述點位于PSD的中屯、區(qū)域時位置估計相對于真實位置近似線性，但當(dāng)光點遠(yuǎn)離中屯、時所 述關(guān)系變成非線性。
[0063] 為減少非線性，X及y位置可通過替代方程式估計：
[0064]
[00 化]
[0066]
[0067] 其中：I〇=Ii+l2+l3+l4,且：kxi、kw為比例因子。
[0068] 圖5及6描繪根據(jù)本發(fā)明的一些方面的系統(tǒng)的框圖。特定來說，圖5描繪系統(tǒng)500的 框圖，所述系統(tǒng)具有襯底裝置102、襯底支撐表面110及經(jīng)配置W將襯底裝置102定位在襯底 支撐表面110上的襯底處置器136。圖6更詳細(xì)描繪襯底裝置102的框圖。應(yīng)注意，圖5及6中所 描繪的系統(tǒng)可具有與上文所描述的圖1到4中所說明的系統(tǒng)相同的一些元件。因此，在適當(dāng) 的情況下已包含相同參考數(shù)字W識別不同圖式中的運些元件，且如果已在上文中詳細(xì)描述 關(guān)于運些共同元件的某些細(xì)節(jié)，那么從運些額外圖式的描述省略所述細(xì)節(jié)。
[0069] 如上文所描述，襯底裝置102及襯底支撐表面110可包含配對位置單元，其可包含 配對粗略位置單元105a、105b及配對精細(xì)位置單元107a、107b。一般來說，粗略位置單元 105a、10化可提供小于精細(xì)位置單元107a、107b的精確度，但提供較寬視場。在圖5的所說明 的實例中，襯底裝置102經(jīng)配置W測量配對位置單元之間的位置偏移（例如，X、Y及/或0偏 移），且襯底裝置包含通信鏈路W將關(guān)于運些偏移的位置信息實時傳達(dá)到襯底處置器。
[0070] 在圖5中所描繪的系統(tǒng)中，通信鏈路138可操作地將襯底裝置102禪合到襯底處置 器136使得襯底裝置可將關(guān)于運些偏移的位置信息實時傳達(dá)到襯底處置器136,且襯底處置 器136可基于偏移信息將襯底裝置102重新定位在支撐表面110上。襯底處置器136的控制模 塊150可經(jīng)配置W基于經(jīng)由與襯底裝置的通信鏈路138接收的位置信息中的偏移而將襯底 裝置定位在襯底支撐表面上。舉例來說，在一些實施方案中，機器人處置器136可經(jīng)配置W 最初將襯底裝置定位在襯底支撐表面110上、基于粗略偏移信息重新定位襯底裝置102、接 收額外精細(xì)偏移信息及隨后基于精細(xì)偏移信息重新定位襯底裝置。
[0071] 圖5中所描繪的處置器136可包含末端效應(yīng)器及相關(guān)聯(lián)機器人機構(gòu)W及可操作地 禪合到末端效應(yīng)器的計算系統(tǒng)。應(yīng)理解，處置器的計算系統(tǒng)可具有控制模塊150及通信鏈路 138且計算系統(tǒng)可或不可物理地包裝在同一裝置內(nèi)，所述同一裝置具有末端效應(yīng)器及物理 地放置襯底裝置的機械聯(lián)動裝置。因而，傳達(dá)位置信息可設(shè)及對處置器的任何操作性通信， 其允許處置器利用信息來定位襯底。
[0072] 為收集偏移數(shù)據(jù)，在圖5及6的系統(tǒng)中，襯底裝置102的粗略位置單元105a及精細(xì)位 置單元107a分別包含對應(yīng)粗略檢測器106a、106b及精細(xì)檢測器124,而襯底支撐表面的配對 粗略位置單元105b及精細(xì)位置單元107b包含對應(yīng)粗略目標(biāo)104及精細(xì)目標(biāo)108b。襯底裝置 102的精細(xì)位置單元107a還包含精細(xì)目標(biāo)108a，其與襯底支撐表面110的精細(xì)目標(biāo)(例如，如 上文所描述的互補游標(biāo)圖案)互補。
[0073] 優(yōu)選地，配對位置單元各自包含至少兩個間隔開的集合W便于確定除X方向及Y方 向偏移外的旋轉(zhuǎn)偏移。襯底支撐表面110中的粗略及精細(xì)位置單元的目標(biāo)104、108b可包含 于用于支撐表面的掩模118中。在一些實施方案中，掩模118有利地具有涂布在其背側(cè)上的 無源背照式單元116。在一些實施方案中，襯底裝置102可經(jīng)配置W使用照明器112照明掩模 118的無源照明單元116。替代地，在其它實施方案中，可使用并非襯底裝置102的部分的照 明器照明無源背照式單元116,在所述案例中，可從襯底裝置省略照明器112。
[0074] 根據(jù)本發(fā)明的一些方面，當(dāng)襯底裝置覆在襯底支撐表面上時，系統(tǒng)500的襯底裝置 102可經(jīng)配置W使用接近光學(xué)器件測量配對位置單元之間的偏移。圖6的所說明的實例描繪 額外電子器件W促進本發(fā)明的一些實施方案中的裝置的功能(例如，通過襯底裝置102的測 量、計算及/或數(shù)據(jù)感測功能）。
[0075] 如圖6中所展示，襯底裝置102可包含一或多個數(shù)據(jù)總線160W允許襯底裝置的各 種電子組件W及控制模塊170之間的通信，控制模塊170可控制裝置的各種功能。襯底裝置 可包含電力控制模塊164,所述電力控制模塊可管理用于操作裝置102中的各種處理電路及 其它電子器件的電力。在一些實施方案中，所述電子器件可從一或多個太陽能電池166、一 或多個電力存儲162模塊或兩者取得電能。電力存儲模塊162可包含一或多個電池，其可任 選地與太陽能電池166結(jié)合使用作為太陽能電池的輔助備用電源。
[0076] 襯底裝置還可包含數(shù)據(jù)存儲模塊168,其可包含一或多個存儲器單元，其用于存儲 可通過傳感器裝置收集的數(shù)據(jù)及/或用于存儲執(zhí)行裝置中的一些功能的軟件編程。所述存 儲器單元中的每一者可為經(jīng)配置W存儲數(shù)據(jù)及/或處理器可執(zhí)行指令的非暫時性計算機可 讀取媒體。
[0077] 圖6還描繪根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案的粗略位置單元105a及精細(xì)位置單元107a 的一些電子組件。粗略位置單元105a可包含具有一或多個線性位置靈敏檢測器的光學(xué)檢測 器，所述線性位置靈敏檢測器經(jīng)說明為此實例中的多個線陣相機。可使用所述線陣相機中 的每一者收集相對于襯底支撐表面上的配對目標(biāo)的接近數(shù)據(jù)。由線陣相機收集的信號可由 信號調(diào)節(jié)模塊調(diào)節(jié)且可轉(zhuǎn)換到用于由模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)處理的數(shù)字形式。數(shù)字信號數(shù)據(jù)可 由處理節(jié)點處理W確定從經(jīng)測量的原始粗略偏移數(shù)據(jù)的粗略位置偏移。粗略位置單元105a 的通信模塊與數(shù)據(jù)總線160介接(例如）W經(jīng)由無線通信鏈路138轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)到存儲168或到襯 底處置器。在一些實施方案中，除可用于與襯底處置器的實時通信的無線通信鏈路138外， 襯底裝置還可包含額外通信模塊，其可與RFID線圈接口介接。
[0078] 在一些實施方案中，精細(xì)位置單元107a還可包含精細(xì)檢測器，在所說明的實例中， 所述精細(xì)檢測器包含多個游標(biāo)傳感器，所述游標(biāo)傳感器中的每一者可包含多個光電檢測器 (例如，光電二極管、光敏電阻、光電晶體管、光伏電池、CMOS圖像傳感器、電荷禪合裝置及其 類似者），其可如上文所描述那樣配置。通過所述游標(biāo)傳感器而收集的原始精細(xì)偏移數(shù)據(jù)也 可通過精細(xì)位置單元107a的信號調(diào)節(jié)模塊、ADC及處理節(jié)點，且精細(xì)位置單元的通信模塊也 可與數(shù)據(jù)總線160介接。
[0079] 除粗略位置單元105a及精細(xì)位置單元107a外，襯底裝置102還可有利地包含本發(fā) 明的一些實施方案中的其它感測單元。所說明的襯底裝置包含振動單元，其可包含一或多 個運動、定向或加速傳感器147。優(yōu)選地，所述運動、定向或加速傳感器經(jīng)配置W測量=個互 補軸上的運動、定向或加速(或運些中的兩個或兩個W上者的某一組合）。運允許襯底裝置 在輸送期間測量機器人處置器的平滑度且特性化移動輪廓及機械功效。合適傳感器的實例 包含巧由加速度計、3軸巧螺儀及3軸羅盤(磁場)傳感器。W實例且非限制的方式，加速輪廓 (包含振動，其僅僅為加速的較高頻率內(nèi)容）可提供"特點（fingerprint)"，其可指示機構(gòu) 及/或運動控制器是否表現(xiàn)異常。異常表現(xiàn)的檢測（例如，通過控制模塊170)可觸發(fā)襯底處 置器的維護循環(huán)。在所說明的實例中，襯底裝置102還包含顆粒單元144,其包含W粒子計數(shù) 器145的形式的顆粒檢測器，所述顆粒檢測器可經(jīng)配置W測量周圍空氣中的顆粒。也為高度 有利的是，包含一或多個溫度傳感器174使得襯底裝置102可收集關(guān)于處理環(huán)境中的溫度 及/或濕度的數(shù)據(jù)。
[0080] 運些模塊中的多者可W硬件、軟件或其某一組合實施。W實例且非限制的方式，在 一些實施方案中，前述模塊中的多者可實施作為一或多個專用集成電路(ASIC)或現(xiàn)場可編 程口陣列(FPGA)的形式的硬件模塊。W另一非限制實例的方式，在一些實施方案中，上述模 塊中的多者可實施作為可由處理器單元執(zhí)行的軟件指令。
[0081] 現(xiàn)轉(zhuǎn)向圖7,描繪根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案的方法700。方法700可實施于系統(tǒng) 中，所述系統(tǒng)具有襯底裝置、襯底支撐表面及將所述襯底裝置定位在所述支撐表面上的處 置器，其與上文參考圖1至化所描述的支撐表面中的任一者類似。
[0082] 如在750所指示，所述方法可包含最初使用處置器將襯底裝置裝載到支撐表面上。 在一些實施方案中，襯底支撐表面為晶片載物臺的支撐表面，所述晶片載物臺為工具的部 分。W實例且非限制的方式，所述工具可為用于重檢襯底的工具(例如，檢驗或度量工具）， 且所述工具可包含電子顯微鏡或其它電子束系統(tǒng)。更一般來說，所述工具可為包含載物臺 及襯底處置器的任何工具。襯底裝置可被遞送到襯底載體(例如，F(xiàn)OUP)中的工具，且在750 最初裝載所述襯底可設(shè)及從FOUP取出襯底裝置且將其放置于襯底支撐表面上。在一些實施 方案中，襯底裝置可最初放置到載物臺上的圓圈內(nèi)，且所述圓圈可具有約9mm的直徑。
[0083] 在最初放置襯底裝置后，可在襯底裝置及襯底支撐表面的粗略位置單元之間進行 粗略偏移測量，如在752處所指示。在一些例子中，需要額外計算來確定與原始測量偏移數(shù) 據(jù)的偏移。粗略偏移可包含X方向偏移、Y方向偏移及/或旋轉(zhuǎn)（0方向）偏移，且其優(yōu)選地包含 全部=個偏移。如在754處所指示，接著將關(guān)于粗略偏移的粗略位置信息傳達(dá)到襯底處置 器。如在756處所指示，接著，可通過處置器基于粗略位置信息將襯底裝置重新定位于襯底 支撐表面上。
[0084] 一旦襯底裝置已粗略定位于支撐表面上，則方法700可接著包含與精細(xì)位置單元 相關(guān)聯(lián)的精細(xì)測量及定位過程。如在760、762及764處所指示，精細(xì)定位與粗略定位可具有 類似性，但此次可進行精細(xì)位置單元之間的測量且將其用于進一步校正。在一些實施方案 中，根據(jù)上文所描述的本發(fā)明的方面，襯底裝置及支撐表面的精細(xì)位置單元各自包含具有 互補游標(biāo)圖案的相對掩模?？蛇M行從游標(biāo)傳感器的測量W收集精細(xì)偏移數(shù)據(jù)，如在760處所 指示。可能需要正規(guī)化精細(xì)偏移測量數(shù)據(jù)且可能需要執(zhí)行進一步計算W確定配對精細(xì)位置 單元之間的精細(xì)偏移。如在762處所指示，接著，可將關(guān)于測量的精細(xì)偏移的精細(xì)位置信息 傳達(dá)到處置器?；诰?xì)位置信息，可再次將襯底裝置重新定位到新的精細(xì)位置，如764所 指示。
[0085] 在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，粗略及精細(xì)偏移信息由襯底裝置測量且接著將對應(yīng) 粗略及精細(xì)位置信息從襯底裝置傳達(dá)到處置器。在運些實施方案中，襯底裝置可經(jīng)由無線 通信鏈路可操作地禪合到處置器，且在754及762可經(jīng)由無線通信鏈路從襯底裝置傳達(dá)位置 信息。然而，在其它實施方案中，可通過襯底支撐表面或某一其它裝置中的檢測器測量偏 移，其接著可將相關(guān)聯(lián)信息傳達(dá)到處置器用于進一步放置，在此案例中，襯底裝置可不需要 可操作地禪合到處置器。
[0086] 應(yīng)進一步注意，被傳達(dá)的粗略及精細(xì)位置信息可為分別從粗略單元之間的粗略偏 移測量及精細(xì)單元之間的精細(xì)偏移測量導(dǎo)出的任何信息。舉例來說，傳達(dá)的位置信息可為 基于對應(yīng)偏移的最終位置校正、從原始偏移測量確定的經(jīng)計算的偏移、原始測量的偏移數(shù) 據(jù)或關(guān)于粗略偏移測量的一些其它位置信息。
[0087] 在一些實施方案中，所述方法可設(shè)及在測量步驟(例如，粗略及精細(xì)偏移測量）中 的至少每一者期間同時照明襯底支撐表面的無源背照式單元。
[0088] 應(yīng)注意，圖7中的所述步驟中的每一者通過所述系統(tǒng)自動地執(zhí)行使得可有效地準(zhǔn) 確定位襯底而無需人為干預(yù)。致使執(zhí)行上述方法的一些或全部的邏輯可體現(xiàn)于硬件、軟件 或其某一組合中。舉例來說，其可W-或多個ASIC或FPGA的形式體現(xiàn)于硬件中，作為存儲于 非暫時性計算機可讀取媒體中的處理器可執(zhí)行指令，或其一某組合，運致使具有襯底裝置、 襯底支撐表面及處置器的計算系統(tǒng)執(zhí)行上述方法中的一些或全部。
[0089] 雖然上文完整地描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但是可使用各種替代、修改及等效物。 因此，不應(yīng)關(guān)于上文描述確定本發(fā)明的范圍，而反而應(yīng)關(guān)于所附權(quán)利要求書連同其等效物 的全范圍一起確定本發(fā)明的范圍。本文中描述的任何特征(無論是否優(yōu)選)可結(jié)合本文中描 述的任何其它特征(無論是否優(yōu)選）。在所附權(quán)利要求書中，除非另有明確陳述，否則不定冠 詞"一"或"一個"指代所述冠詞后面的一或多個物品的數(shù)量。所附權(quán)利要求書不得被解釋為 包含構(gòu)件加功能限制，除非在給定權(quán)利要求書中使用詞組"……的構(gòu)件"明確引述此限制。
【主權(quán)項】
1. 一種襯底裝置，其包括： 第一粗略位置單元，其為襯底支撐表面的第二粗略位置單元的配對，及 第一精細(xì)位置單元，其為所述襯底支撐表面的第二精細(xì)位置單元的配對， 其中所述襯底裝置經(jīng)配置以測量所述第一與第二粗略位置單元之間的粗略位置偏移， 且 其中所述襯底裝置經(jīng)配置以測量所述第一與第二精細(xì)位置單元之間的精細(xì)位置偏移。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底裝置，其進一步包括無線通信鏈路，其中所述襯底裝置經(jīng) 配置以經(jīng)由所述無線通信鏈路實時傳達(dá)關(guān)于所述粗略位置偏移及所述精細(xì)位置偏移的位 置信息。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底裝置， 其中所述第一粗略位置單元包括至少一個光學(xué)檢測器， 其中所述襯底支撐表面的所述第二粗略位置單元包括至少一個粗略目標(biāo)， 其中所述襯底裝置經(jīng)配置以通過經(jīng)由所述至少一個光學(xué)檢測器測量所述至少一個粗 略目標(biāo)的相對位置來測量所述粗略位置偏移。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的襯底裝置， 其中所述至少一個粗略目標(biāo)為至少兩個間隔開的十字絲目標(biāo)。5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的襯底裝置， 其中所述至少一個光學(xué)檢測器為至少兩組間隔開的位置靈敏檢測器，其中所述至少兩 組中的每一組包括一或多個光學(xué)檢測器。6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的襯底裝置， 其中所述至少兩個十字絲目標(biāo)中的每一十字絲目標(biāo)包括向外延伸部分，所述向外延伸 部分隨其延伸遠(yuǎn)離所述十字絲目標(biāo)的中心而增加寬度。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的襯底裝置，其中所述至少一個光學(xué)檢測器為經(jīng)配置以檢測來 自所述至少一個粗略目標(biāo)的照明的二維2D位置靈敏檢測器。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底裝置， 其中所述襯底裝置的所述第一精細(xì)位置單元包括至少一個第一游標(biāo)圖案，所述第一游 標(biāo)圖案與所述襯底支撐表面的所述第二精細(xì)位置單元中的至少一個第二游標(biāo)圖案互補，其 中所述第一精細(xì)位置單元進一步包括一組光電檢測器，且 其中所述襯底裝置經(jīng)配置以通過經(jīng)由所述光電檢測器組測量所述互補第一與第二游 標(biāo)圖案之間的偏移來測量所述精細(xì)偏移。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的襯底裝置， 其中所述至少一個第一游標(biāo)圖案為至少兩個間隔開的第一游標(biāo)圖案，且 其中所述襯底支撐表面的所述第二精細(xì)位置單元中的所述至少一個第二游標(biāo)圖案為 與所述至少兩個間隔開的第一游標(biāo)圖案互補的至少兩個間隔開的第二游標(biāo)圖案。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底裝置，其進一步包括經(jīng)配置以照明所述第二粗略位置單 元及所述第二精細(xì)位置單元的背側(cè)上的無源背照式單元的至少一個照明器。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的襯底裝置， 其中所述襯底支撐表面的所述無源背照式單元為磷光體，且所述至少一個照明器為經(jīng) 配置以提供照明到所述磷光體的至少一個光源。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的襯底裝置，其中所述無源背照式單元包含經(jīng)配置以將來自 所述光源的光引導(dǎo)到所述磷光體的光學(xué)元件。13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的襯底裝置，其中所述無源背照式單元包含安置于所述光源 與所述磷光體之間的光學(xué)元件，其中所述光學(xué)元件經(jīng)配置以使由所述磷光體提供的照明均 勻地到粗略目標(biāo)。14. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的襯底裝置，其中所述襯底支撐表面的所述無源背照式單元 為非磷光體照明單元。15. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底裝置，其進一步包括經(jīng)配置以測量所述襯底裝置在三個 互補軸上的運動、定向或加速中的一或多者的至少一個運動、定向或加速傳感器。16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底裝置，其進一步包括經(jīng)配置以測量周圍空氣中的顆粒物 質(zhì)的顆粒檢測器。17. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底裝置， 其中所述襯底裝置包括晶片襯底及安置于所述晶片襯底上的電子器件， 其中所述第一粗略位置單元及所述第一精細(xì)位置單元安置于所述晶片襯底上。18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的襯底裝置， 其中所述晶片襯底為具有100到450毫米的直徑的硅晶片。19. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底裝置， 其中所述粗略位置偏移包含X方向粗略偏移、Y方向粗略偏移及旋轉(zhuǎn)粗略偏移，且 其中所述精細(xì)位置偏移包含X方向精細(xì)偏移、Y方向精細(xì)偏移及旋轉(zhuǎn)精細(xì)偏移。20. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底裝置，其進一步包括： 無線通信鏈路， 其中所述襯底裝置經(jīng)配置以經(jīng)由所述無線通信鏈路實時傳達(dá)關(guān)于所述粗略位置偏移 及所述精細(xì)位置偏移的位置信息， 其中所述襯底支撐表面的所述第二粗略位置單元包括至少兩個間隔開的十字絲目標(biāo)， 其中所述第一粗略位置單元包括至少兩組間隔開的位置靈敏檢測器，其中所述至少兩 個組中的每一組包括一對基本上垂直的位置靈敏檢測器， 其中所述襯底裝置經(jīng)配置以通過經(jīng)由所述至少兩組間隔開的位置靈敏檢測器中的每 一者測量所述至少兩個間隔開的十字絲目標(biāo)中的每一者的相對位置來測量所述粗略位置 偏移， 其中所述第一精細(xì)位置單元包括一組光電二極管及至少兩個間隔開的第一游標(biāo)圖案， 其中所述第一游標(biāo)圖案中的每一者與所述襯底支撐表面的所述第二精細(xì)位置單元中的至 少兩個間隔開的第二游標(biāo)圖案互補， 其中所述襯底裝置經(jīng)配置以通過經(jīng)由所述光電二極管組測量所述互補第一與第二游 標(biāo)圖案之間的偏移來測量所述精細(xì)偏移。21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的襯底裝置，其進一步包括： 至少一個運動、定向或加速傳感器，其經(jīng)配置以測量所述襯底裝置在三個互補軸上的 運動、定向或加速中的至少一者； 至少一個顆粒檢測器，其經(jīng)配置以測量周圍空氣中的顆粒物質(zhì);及 至少一個照明器，其經(jīng)配置以照明所述襯底支撐表面的所述第二粗略位置單元及所述 第二精細(xì)位置單元的背側(cè)上的無源背照式單元， 其中所述襯底裝置包括晶片襯底及安置于所述晶片襯底上的電子器件， 其中所述第一粗略位置單元、所述第一精細(xì)位置單元、所述至少一個運動、定向或加速 傳感器、所述至少一個顆粒檢測器及所述照明器安置于所述晶片襯底上。22. -種使用根據(jù)權(quán)利要求1所述的襯底裝置的方法，所述方法包括： 最初使用襯底處置器將所述襯底裝置定位在所述襯底支撐表面上； 使用所述襯底裝置來測量所述第一與第二粗略位置單元之間的粗略位置偏移； 將關(guān)于所述粗略位置偏移的粗略位置信息從所述襯底裝置發(fā)射到所述襯底處置器； 使用所述襯底處置器基于所述粗略位置信息將所述襯底裝置重新定位于所述襯底支 撐表面上； 在所述重新定位后，測量所述第一與第二精細(xì)位置單元之間的精細(xì)位置偏移;且將關(guān) 于所述精細(xì)位置偏移的精細(xì)位置信息從所述襯底裝置發(fā)射到所述襯底處置器。23. -種用于襯底支撐表面的掩模，所述掩模包括： 第二粗略位置單元，其為襯底裝置的第一粗略位置單元的配對;及 第二精細(xì)位置單元，其為所述襯底裝置的第一精細(xì)位置單元的配對， 其中所述第二粗略位置單元包括至少一個粗略目標(biāo)，且 其中所述第二精細(xì)位置單元包括至少一個精細(xì)目標(biāo)。24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的掩模， 其中所述至少一個粗略目標(biāo)為至少一個十字絲目標(biāo)，且 其中所述至少一個精細(xì)目標(biāo)為至少一個第二游標(biāo)圖案，所述至少一個第二游標(biāo)圖案與 所述襯底裝置的所述第一精細(xì)位置單元的至少一個第一游標(biāo)圖案互補。25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的掩模， 其中所述至少一個十字絲目標(biāo)為至少兩個間隔開的十字絲目標(biāo)， 其中所述至少一個第二游標(biāo)圖案為至少兩個間隔開的第二游標(biāo)圖案，且 其中所述襯底裝置的所述第一精細(xì)位置單元中的所述至少一個第一游標(biāo)圖案為與所 述至少兩個間隔開的第二游標(biāo)圖案互補的至少兩個間隔開的第一游標(biāo)圖案。26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的掩模， 其中所述至少兩個十字絲目標(biāo)中的每一十字絲目標(biāo)包括向外延伸部分，所述向外延伸 部分隨其延伸遠(yuǎn)離所述十字絲目標(biāo)的中心而增加寬度。27. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的掩模， 其中所述支撐表面為晶片載物臺，且所述掩模為用于所述晶片載物臺的載物臺掩模。28. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的掩模，其進一步包括： 位于所述掩模的背側(cè)上的無源背照式單元。29. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的掩模， 其中無源背照式單元為磷光體或微結(jié)構(gòu)化表面。30. 根據(jù)權(quán)利要求28所述的掩模，其中所述襯底支撐表面的所述無源背照式單元為非 磷光體照明單元。31. -種系統(tǒng)，其包括： a)襯底裝置； b) 襯底支撐表面;及 c) 襯底處置器，其經(jīng)配置以將所述襯底裝置定位在所述襯底支撐表面上， 其中所述襯底裝置包括： i) 第一粗略位置單元，及 ii) 第一精細(xì)位置單元， 其中所述襯底支撐表面包括： i)第二粗略位置單元，其為所述第一粗略位置單元的配對，及 i i)第二精細(xì)位置單元，其為所述第一精細(xì)位置單元的配對， 其中所述系統(tǒng)經(jīng)配置以測量所述第一與第二粗略位置單元之間的粗略位置偏移，基于 所述粗略位置偏移將所述襯底裝置重新定位在所述襯底支撐表面上，且隨后測量所述第一 與第二精細(xì)位置單元之間的精細(xì)位置偏移。32. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)， 其中所述襯底裝置包括無線通信鏈路， 其中所述襯底裝置經(jīng)配置以測量所述粗略位置偏移及所述精細(xì)位置偏移， 其中所述襯底裝置經(jīng)配置以在通過所述襯底處置器將所述襯底裝置定位于所述襯底 支撐表面上期間，經(jīng)由所述無線通信鏈路將所述粗略位置偏移及所述精細(xì)位置偏移實時傳 達(dá)到所述襯底處置器。33. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)， 其中所述襯底裝置的所述第一粗略位置單元包括至少一個光學(xué)檢測器， 其中所述襯底支撐表面的所述第二粗略位置單元包括至少一個粗略目標(biāo)。34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的系統(tǒng)， 其中所述至少一個粗略目標(biāo)為至少兩個間隔開的十字絲目標(biāo)， 其中所述至少一個光學(xué)檢測器為至少兩組間隔開的位置靈敏檢測器，其中所述至少兩 個組中的每一組包括一或多個光學(xué)檢測器。35. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)，其中所述至少一個粗略目標(biāo)為照明點，且其中所述至 少一個光學(xué)檢測器為經(jīng)配置以檢測來自所述照明點的照明的二維2D位置靈敏檢測器。36. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)， 其中所述第一精細(xì)位置單元包括至少一個第一游標(biāo)圖案，且所述第二精細(xì)位置單元包 括與所述第一游標(biāo)圖案互補的至少一個第二游標(biāo)圖案。37. 根據(jù)權(quán)利要求34所述的系統(tǒng)， 其中至少一個第一游標(biāo)圖案為至少兩個間隔開的第一游標(biāo)圖案，且 其中所述至少一個第二游標(biāo)圖案為與所述至少兩個間隔開的第一游標(biāo)圖案互補的至 少兩個間隔開的第二游標(biāo)圖案。38. 根據(jù)權(quán)利要求37所述的系統(tǒng)， 其中所述第一精細(xì)位置單元包括一組光電二極管，且 其中所述襯底裝置經(jīng)配置以通過經(jīng)由所述光電二極管組測量所述互補第一與第二游 標(biāo)圖案之間的偏移來測量所述精細(xì)偏移，其中所述第一精細(xì)位置單元進一步包括一組光電 檢測器，且 其中所述襯底裝置經(jīng)配置以通過經(jīng)由所述光電檢測器組測量所述互補第一與第二游 標(biāo)圖案之間的偏移來測量所述精細(xì)偏移。39. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)， 其中所述襯底支撐表面包括具有所述第二粗略位置單元及所述第二精細(xì)位置單元的 掩模，且 其中所述襯底支撐表面包括所述掩模的背側(cè)上的無源背照式單元。40. 根據(jù)權(quán)利要求39所述的系統(tǒng)， 其中所述襯底裝置包括經(jīng)配置以照明所述襯底支撐表面的所述無源背照式單元的至 少一個照明器。41. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)， 其中所述襯底裝置進一步包括經(jīng)配置以測量所述襯底裝置在三個互補軸上的運動、定 向或加速中的一或多者的一或多個運動、定向或加速傳感器。42. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)， 其中襯底裝置進一步包括經(jīng)配置以測量周圍空氣中的顆粒物質(zhì)的顆粒檢測器。43. 根據(jù)權(quán)利要求31所述的系統(tǒng)， 其中所述襯底裝置包括晶片襯底及安置于所述晶片襯底上的電子器件， 其中所述第一粗略位置單元及所述第一精細(xì)位置單元安置于所述晶片襯底上。
【文檔編號】H01L21/66GK105830206SQ201480070153
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2014年12月16日
【發(fā)明人】厄爾·詹森, 凱文·奧布賴恩
【申請人】科磊股份有限公司