CN101498897B - 边缘曝光装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种边缘曝光装置，用于将承载于硅片旋转台上的硅片进行预对准和边缘曝光。边缘曝光装置包括预对准系统、边缘曝光系统和控制系统。预对准系统发出预对准光线用于对硅片进行预对准。边缘曝光系统发出边缘曝光光线用于对硅片进行边缘曝光。控制系统包括光电传感器和控制单元。预对准光线和边缘曝光光线经过硅片的反射进入光电传感器。控制单元电性连接至光电传感器、预对准系统和边缘曝光系统，控制单元根据光电传感器采集的预对准光线和边缘曝光光线信号完成硅片的预对准和边缘曝光。本发明将硅片边缘曝光及预对准功能集成在一套装置中，降低成本，提高系统的紧凑性。

Description

边缘曝光装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种硅片处理装置，且特别涉及一种硅片边缘曝光装置，该硅片边缘曝光装置的控制方法也一并涉及。 

背景技术

电镀是IC电路后封装非常重要的工艺之一，其利用硅片的边缘做阳极，硅片中间的电镀窗口做阴极，然后在阴阳两极之间加一定的直流工作电压，通过控制电流大小及电镀槽中电镀液的浓度来控制金属凸块的高度。 

由于光刻胶不导电，因此在电镀工艺之前需将硅片边缘的光刻胶去掉，而去边宽度大小取决于前道WEE(Wafer Edge Exclusion)工艺的去边宽度。 

传统的硅片去边方法很多，但总的归纳起来有两大类：化学去边法和边缘曝光法。化学去边法是利用硅片在涂胶过程中，通过向硅片边缘喷洒溶剂以消除硅片边缘光刻胶，该方法的缺点是去边时间长、溶剂耗材成本高且溶剂易喷洒到硅片中间图形区域，严重影响图形质量。边缘曝光法是将硅片通过真空吸附在旋转平台上，在硅片边缘上方固定一套紫外曝光镜头以产生一定大小尺寸的均匀照明光斑，然后利用旋转台的旋转来实现硅片边缘曝光。相比化学去边法，边缘曝光法有生产效率高、装置成本低和过程易于控制等优点。 

同时，在边缘曝光过程中，硅片被传输到硅片旋转台上后，要通过硅片预对准来完成硅片的定心，以达到均匀的去边效果。 

现有技术中，通常硅片预对准和硅片边缘曝光由两套装置实施完成，需要两套控制系统，系统设计复杂，成本也较高。 

发明内容

本发明提出一种边缘曝光装置及其控制方法，能够解决上述问题。 

为了达到上述目的，本发明提出一种边缘曝光装置，用于将承载于硅片旋转台上的硅片进行预对准和边缘曝光。边缘曝光装置包括预对准系统、边缘曝光系统和控制系统。预对准系统用于对硅片进行预对准，包括预对准光源用于发出预对准光线。边缘曝光系统用于对硅片进行边缘曝光，包括边缘曝光光源用于发出边缘曝光光线。控制系统包括光电传感器，第一分束棱镜、第二分束棱镜和控制单元。该第一分束棱镜和第二分束棱镜均位于该硅片上方，该预对准光线依次通过该第一分束棱镜和第二分束棱镜后，经该硅片的反射进入该光电传感器，该边缘曝光光线先通过该第二分束棱镜，再经该硅片的反射进入该光电传感器。控制单元电性连接至光电传感器、预对准光源和边缘曝光光源，控制单元根据光电传感器采集的预对准光线和边缘曝光光线信号完成硅片的预对准和边缘曝光。

可选的，其中预对准光源发出的预对准光线为可见光波段光线。 

可选的，其中预对准系统沿预对准光路还依次包括预对准光路快门、预对准照明镜组和预对准视场光阑。预对准光路快门用于开启或关闭预对准系统的光路；预对准照明镜组用于对预对准光线进行均匀化处理；预对准视场光阑用于对预对准光线进行处理，以获得指定大小和形状的预对准光斑。 

可选的，其中控制单元还电性连接至预对准光路快门，用以在不需要预对准时关闭预对准光路。 

可选的，其中边缘曝光光源发出的边缘曝光光线为紫外波段光线。 

可选的，其中边缘曝光系统沿边缘曝光光路还依次包括边缘曝光光路快门、边缘曝光照明镜组和边缘曝光可变视场光阑。边缘曝光光路快门用于对边缘曝光光路的通断进行控制；边缘曝光照明镜组用于对边缘曝光光线进行均匀化处理；边缘曝光可变视场光阑用于对边缘曝光光线进行处理，以获得指定大小、形状和位置的曝光光斑。 

可选的，其中控制单元还电性连接至边缘曝光光路快门，用以在不需要边缘曝光时关闭边缘曝光光路。 

可选的，其中控制单元储存有硅片预对准信号处理算法和去边宽度测量算法。 

为了达到上述目的，本发明还提出一种边缘曝光装置的控制方法，包括以下步骤： 

开启预对准光源； 

判断是否需要进行边缘曝光，如果需要，则开启边缘曝光光源； 

开启预对准光路快门，进行硅片预对准； 

关闭预对准光路快门，开启边缘曝光光路快门，进行硅片边缘曝光。 

可选的，其中在所有步骤之前，还包括：关闭预对准光路快门、边缘曝光光路快门和成像快门。 

可选的，其中硅片预对准步骤中，是由光电传感器采集预对准光源发出的可见光信号来进行预对准的。 

可选的，其中还包括判断是否需要测量硅片的去边宽度，如果需要，则开启成像快门，由光电传感器采集边缘曝光光源发出的紫外光信号，测量硅片的去边宽度。 

本发明的有益效果在于： 

一、将硅片边缘曝光及预对准功能集成在一套装置中，硅片边缘曝光及预对准使用同一套光路、传感器及硅片旋转台，不仅降低了整套系统的成本，而且也提高了整套系统的紧凑性。 

二、用于检测边缘去边宽度的光电传感器可用于检测硅片边缘缺口，以实现预对准功能。 

三、在进行硅片边缘去边的过程中，通过自动测量硅片去边宽度及调节设置在边缘曝光光路中的可变视场光阑，可以对硅片边缘去边宽度进行自动调整。 

附图说明

图1所示为本发明第一实施例中边缘曝光装置的结构示意图。 

图2所示为本发明第二实施例中边缘曝光装置的结构示意图。 

图3所示为本发明第三实施例中边缘曝光装置的结构示意图。 

图4所示为本发明的边缘曝光装置的控制方法流程图。 

具体实施方式

为了更了解本发明的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。 

本发明提出的边缘曝光装置用于使用硅片旋转台来将涂有光刻胶的硅片进行边缘曝光，为后续工艺提供准备。该装置不仅可以实现硅片边缘曝光功能，而且还可以实现硅片预对准功能。硅片被传输到硅片旋转台上后，进行硅片预对准，进而通过旋转台的旋转，实现硅片边缘曝光的功能。 

请参看图1，图1所示为本发明第一实施例中边缘曝光装置的结构示意图。 

边缘曝光装置100包括预对准系统、边缘曝光系统、控制系统和硅片旋转台。 

硅片旋转台15实现对承载硅片17的吸附，进而通过旋转来实现硅片17边缘曝光。硅片旋转台15包括电机14以控制硅片旋转台15旋转或停止。 

预对准系统包括预对准视场光阑10、预对准照明镜组11、预对准光路快门12和预对准光源13。 

预对准光源13用于发出用于硅片预对准的预对准光线，预对准光线为可见光波段光线。预对准光路快门12用于开启或关闭预对准系统的光路。预对准照明镜组11用于对预对准光源13发出的光线进行均匀化处理。预对准视场光阑10用于对预对准光源13发出的光线进行处理，以获得指定大小和形状的预对准光斑。 

边缘曝光系统包括边缘曝光可变视场光阑6，边缘曝光照明镜组7，边缘曝光光路快门8和边缘曝光光源9。 

边缘曝光光源9发出用于硅片边缘曝光的边缘曝光光线，边缘曝光光线为紫外波段光线。边缘曝光光路快门8用于对边缘曝光光路的通断进行控制。边缘曝光照明镜组7用于对边缘曝光光线进行均匀化处理。边缘曝光可变视场光阑6用于对边缘曝光光线进行处理，以获得指定大小、形状和位置的曝光光斑。 

控制系统包括光电传感器1、成像快门101、成像物镜组2、分束棱镜3、分束棱镜4、成像物镜组5和控制单元16。 

成像物镜组2和5用于将预对准光线和边缘曝光光线成像到光电传感器1上。光电传感器1用于对预对准及边缘曝光的相关信号进行采集，并传送到控制单元16进行处理。成像快门101用于控制通向光电传感器1的光路的通断，以防止无用光对光电传感器1的损耗。 

本实施例中分束棱镜3和分束棱镜4均位于硅片17的上方，相应的，预对准系统和边缘曝光系统也位于硅片17的上方，预对准系统中的预对准光源13发出的可见光先通过分束棱镜3，边缘曝光系统中的边缘曝光光源9发出的紫外光先通过分束棱镜4。 

控制单元16电性连接至光电传感器1、成像快门101、预对准光路快门12、 边缘曝光照明快门8、电机14和边缘曝光可变视场光阑6，以用于控制边缘曝光的流程。控制单元16内储存有硅片预对准信号处理算法，还储存有去边宽度测量算法。控制单元16对以上装置的控制流程会在后续说明中详细揭露。 

出于节省能源的考虑，控制单元16还可以电性连接至预对准光源13和边缘曝光光源9，在不需要使用上述光源之一时，关闭之。例如在进行边缘曝光时，关闭预对准光源13。 

在进行硅片预对准时，预对准光源13发出的可见光，按照图1中箭头方向依次经过预对准光路快门12，预对准照明镜组11，预对准视场光阑10后，再通过分束棱镜3，分束棱镜4和成像物镜组5后，到达硅片17表面，光线被反射后再依次经过成像物镜组5，分束棱镜4和3，成像物镜组2后，被光电传感器1获取。光电传感器1将采集的信号传送到控制单元16进行处理，控制单元16依据信号处理结果和硅片旋转台15完成硅片预对准。 

进行边缘曝光时，边缘曝光光源9发出的紫外光，依次经过边缘曝光光路快门8，边缘曝光照明镜组7，边缘曝光可变视场光阑6后，再通过分束棱镜4和成像物镜组5后，到达硅片17表面，此时即可以完成边缘曝光功能。 

在进行边缘曝光的过程中，成像快门101处于关闭状态，以防止紫外光对光电传感器1的长期照射影响光电传感器1的使用寿命。 

当需要对去边宽度进行测量时，则开启成像快门101，此时，曝光光线被硅片17反射后再依次经过成像物镜组5，分束棱镜4和3，成像物镜组2后，被光电传感器1获取。光电传感器1将采集的信号传送到控制单元16进行处理，据此即可以获取硅片当前的去边宽度。 

当去边宽度和实际要求的去边宽度之间存在差距时，控制单元16通过调整边缘曝光可变视场光阑6的大小来调整边缘去边的宽度，达到对去边宽度的自动调节。 

在本边缘曝光装置100中，由于预对准单元和硅片边缘曝光单元共用成像物镜组2和5，分束棱镜3和4，所以对成像物镜组2和5，分束棱镜3和4要进行镀膜处理。 

另外，由于光电传感器1不仅能接收硅片预对准信号，而且能接收去边宽度信号，要求光电传感器1在紫外波段和可见光波段要有较好的响应。 

预对准视场光阑10和边缘曝光可变视场光阑6可以与电机(图未示)相连接，控制单元16通过驱动电机来控制光阑的大小。 

图2所示为本发明第二实施例中边缘曝光装置的结构示意图。 

第二实施例与第一实施例的区别在于，硅片预对准照明光路置于硅片旋转台15的下方，光电传感器1通过感测预对准光源13发出的可见光是否被硅片17的边缘遮挡来实现硅片预对准。此种设置可以省去第一实施例中的分束棱镜3。其它测量原理和信号处理算法和实施例一相同。 

图3所示为本发明第三实施例中边缘曝光装置的结构示意图。 

第三实施例与第一实施例的区别在于，成像快门101及光电传感器1置于硅片旋转台15的下方，因此，可以省去分束棱镜3及简化成像物镜组的设计。其它测量原理和信号处理算法和实施例一相同。 

图4所示为本发明的边缘曝光装置的控制方法流程图。 

请结合参考图1-图4。 

本发明能够实现对硅片的预对准、边缘曝光和测量去边宽度的功能，其具体实施步骤如下： 

首先关闭预对准光路快门12、边缘曝光光路快门8和成像快门101，并开启预对准光源13。 

判断是否需要进行边缘曝光，如果需要，则开启边缘曝光光源9； 

开启预对准光路快门12，进行硅片预对准。 

判断是否需要对经过预对准的硅片进行边缘曝光，如果需要进行硅片边缘曝光，则首先关闭预对准光路快门12，然后开启边缘曝光光路快门8，即可对硅片边缘进行曝光； 

判断经过边缘曝光的硅片是否需要测量去边宽度，若需要测量去边宽度，则开启成像快门101，由光电传感器1采集边缘曝光光源9发出的紫外光信号，测量硅片的去边宽度，再关闭成像快门101和边缘曝光光路快门8。 

若判断无需对经过预对准的硅片进行边缘曝光，则判断是否还有硅片要进行处理，如果有，则再次进行硅片预对准；如果没有，则关闭预对准光路快门和预对准光源，结束整个流程。 

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明 所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。 

Claims (12)

1.一种边缘曝光装置，用于将承载于硅片旋转台上的硅片进行预对准和边缘曝光，其特征是，包括：

预对准系统，用于对该硅片进行预对准，包括预对准光源，用于发出预对准光线；

边缘曝光系统，用于对该硅片进行边缘曝光，包括边缘曝光光源，用于发出边缘曝光光线；以及

控制系统，包括：

光电传感器，该预对准光线和该边缘曝光光线经过该硅片的反射进入该光电传感器；

第一分束棱镜和第二分束棱镜，该第一分束棱镜和第二分束棱镜均位于该硅片上方，该预对准光线依次通过该第一分束棱镜和第二分束棱镜后，经该硅片的反射进入该光电传感器，该边缘曝光光线先通过该第二分束棱镜，再经该硅片的反射进入该光电传感器；以及

控制单元，该控制单元电性连接至该光电传感器、该预对准光源和该边缘曝光光源，该控制单元根据该光电传感器采集的预对准光线和边缘曝光光线信号完成硅片的预对准和硅片边缘曝光。

2.根据权利要求1所述的边缘曝光装置，其特征是，其中该预对准光源发出的预对准光线为可见光波段光线。

3.根据权利要求1所述的边缘曝光装置，其特征是，其中该预对准系统沿预对准光路还依次包括：

预对准光路快门，用于开启或关闭预对准系统的光路；

预对准照明镜组，用于对预对准光线进行均匀化处理；以及

预对准视场光阑，用于对预对准光线进行处理，以获得指定大小和形状的预对准光斑。

4.根据权利要求3所述的边缘曝光装置，其特征是，其中该控制单元还电性连接至该预对准光路快门，用以在不需要预对准时关闭预对准光路。

5.根据权利要求1所述的边缘曝光装置，其特征是，其中该边缘曝光光源发出的边缘曝光光线为紫外波段光线。

6.根据权利要求1所述的边缘曝光装置，其特征是，其中该边缘曝光系统沿边缘曝光光路还依次包括：

边缘曝光光路快门，用于对边缘曝光光路的通断进行控制；

边缘曝光照明镜组，用于对边缘曝光光线进行均匀化处理；以及

边缘曝光可变视场光阑，用于对边缘曝光光线进行处理，以获得指定大小、形状和位置的曝光光斑。

7.根据权利要求6所述的边缘曝光装置，其特征是，其中该控制单元还电性连接至该边缘曝光光路快门，用以在不需要边缘曝光时关闭边缘曝光光路。

8.根据权利要求1所述的边缘曝光装置，其特征是，其中该控制单元储存有硅片预对准信号处理算法和去边宽度测量算法。

9.一种根据权利要求1所述的边缘曝光装置的控制方法，其特征是，包括以下步骤：

开启预对准光源；

判断是否需要进行边缘曝光，如果需要，则开启边缘曝光光源；

开启预对准光路快门，进行硅片预对准；

关闭预对准光路快门，开启边缘曝光光路快门，进行硅片边缘曝光。

10.根据权利要求9所述的边缘曝光装置的控制方法，其特征是，其中在所有步骤之前，还包括：关闭预对准光路快门、边缘曝光光路快门和成像快门。

11.根据权利要求9所述的边缘曝光装置的控制方法，其特征是，其中硅片预对准步骤中，是由光电传感器采集预对准光源发出的可见光信号来进行预对准的。

12.根据权利要求9所述的边缘曝光装置的控制方法，其特征是，其中还包括判断是否需要测量硅片的去边宽度，如果需要，则开启成像快门，由光电传感器采集边缘曝光光源发出的紫外光信号，测量硅片的去边宽度。

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