CN110068989A - 硅片处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种硅片处理装置及方法，所述硅片处理装置包括：硅片承载台，用于硅片吸附固定与硅片的移动或转动；硅片吸附交接机构，用于实现硅片的精确交接；预对准镜组，与所述硅片承载台配合实现硅片的定心和定向；边缘曝光镜组，与硅片承片台配合实现硅片不同位置的曝光；光阑和光阑切换轴，用于根据边缘曝光需要调整曝光视场的大小；通过所述硅片吸附交接机构实现硅片定心定向过程中硅片的精确交接，通过所述硅片承载台、所述边缘曝光镜组和所述光阑切换轴实现硅片的全覆盖曝光。

Description

硅片处理装置及方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其是涉及一种硅片处理装置及方法。

背景技术

电镀是集成电路后封装非常重要的工艺之一，在电镀工艺之前需将硅片边缘的光刻胶去掉，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。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，边缘曝光法具有生产效率高、装置成本低和过程易于控制等优点。在边缘曝光过程中，硅片被传输到硅片旋转台上后，首先要对硅片进行预对准处理，保证硅片能以一个固定的姿态被传输到曝光台上进行曝光，预对准是硅片边缘曝光前的一次精确定位，其定位精度直接影响到整个硅片处理装置的工作效率和设备精度。

目前市场上对预对准和边缘曝光的要求越来越高，自动化程度越来越高。针对预对准功能，不仅要求可以完成多种类型工艺片的预对准，还要求同时实现对8/12英寸硅片的处理。针对边缘曝光功能，不仅要求实现边缘曝光，环形曝光、分段曝光、直线曝光等多种曝光方式，还要求实现曝光视场可调。同时，要求硅片处理装置的成本越来越低。目前已有的技术中，硅片预对准和硅片边缘曝光通常由两套装置来完成，需要两套独立的控制系统，占用空间大，而且控制的对象较多，需要同时实现对切换轴、旋转轴、升降轴、定心轴等运动轴的控制，预对准方法繁琐、系统设计复杂、能源消耗大，成本也较高。目前边缘曝光的形式较多，有边缘曝光、圆环曝光、圆弧曝光、分段曝光、直线曝光。目前的设备为了能够实现上述预对准和边缘曝光的需求，共采用了Z轴、R轴、L轴、C轴、X轴、Y轴、S轴7个运动轴。受限于空间约束，曝光范围受限，只能实现硅片部分区域的曝光，没有实现硅片全覆盖全曝光，然而实现硅片全覆盖曝光是满足目前所有可能边缘曝光需求的基础(目前市场上已有此需求)。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅片处理装置及方法,以解决现有设备中无法实现硅片全覆盖曝光和设备昂贵的问题，同时实现对8英寸或12英寸硅片的预对准处理。

为了达到上述目的，本发明提供了一种硅片处理装置,所述硅片处理装置包括：硅片承载台，用于硅片吸附固定与硅片的移动或转动；硅片吸附交接机构，用于实现硅片的精确交接；预对准镜组，与所述硅片承载台配合实现硅片的定心和定向；边缘曝光镜组，与硅片承片台配合实现硅片不同位置的曝光；光阑和光阑切换轴，用于根据边缘曝光需要调整曝光视场的大小；所述硅片承载台在X向、Y向、Rz向可活动，所述X向、Y向互相垂直，所述Rz向为以Z向为轴旋转，所述Z向垂直所述X向、所述Y向所在平面，所述光阑设置在所述硅片承载台上方，所述光阑切换轴在S向对光阑尺寸进行切换，所述S向平行所述X向，通过所述硅片吸附交接机构实现硅片定心定向过程中硅片的精确交接，通过所述硅片承载台、所述边缘曝光镜组和所述光阑切换轴实现硅片的全覆盖曝光。

可选的，所述硅片处理装置还包括固定底座，所述硅片承载台包括承载台吸盘组件、旋转运动模组、Y向运动模组和X向运动模组；所述X向运动模组底面滑动设置在所述固定底座上，所述Y向运动模组滑动设置在所述X向运动模组上；所述旋转运动模组底端与所述Y向运动模组相连，所述旋转运动模组顶端与承载台吸盘组件相连。

可选的，所述Y向运动模组与所述X向运动模组正交且在所述X向上相对位置不动，所述旋转运动模组的旋转轴平行于所述Y向运动模组与所述X向运动模组的正交轴且设置在靠近所述预对准镜组的一侧。

可选的，所述预对准镜组和所述边缘曝光镜组分别位于所述硅片承载台的两侧且相对于所述硅片承载台沿硅片直径呈中心对称；所述X向运动模组的运动方向程平行于所述边缘曝光镜组与所述预对准镜组之间的连线。

可选的，所述硅片定心吸附机构包括垂向滑动组件和伯努利吸盘组件，所述垂向滑动组件与所述固定底座相连，所述伯努利吸盘组件安装在所述垂向滑动组件上，所述伯努利吸盘组件与所述承载台吸盘组件进行硅片交接。

可选的，所述伯努利吸盘组件的气道区域小于硅片覆盖区域内；当所述硅片包括多种尺寸规格时，所述伯努利吸盘组件的气道区域与所述硅片覆盖区域偏心设置。

所述伯努利吸盘组件厚度小于等于5mm。

可选的，所述垂向滑动组件的中心和所述伯努利吸盘组件的中心的连线与所述硅片处理装置X向布置成一夹角。

可选的，所述夹角为135°。

可选的，所述预对准镜组包括预对准镜头、图像传感器、第一光源及第二光源，所述第一光源位于所述硅片在水平方向其中一侧边缘的上方，所述第二光源位于所述硅片在水平方向其中一侧边缘的下方；所述预对准镜头位于所述第二光源的上方，所述第一光源位于所述预对准镜头上；所述硅片位于所述预对准镜头和所述第二光源之间。

可选的，所述第一光源照射基层无缺口的键合硅片，所述第一光源发出的照射光线照射所述硅片的边缘，所述照射光线经反射到达所述预对准镜头后由所述图像传感器采集硅片边缘的位置信息数据。

可选的，所述第二光源照射基层有缺口的键合硅片，所述第二光源发出的照射光线照射所述硅片的边缘，并到达所述预对准镜头后由所述图像传感器采集硅片边缘的位置信息和缺口信息数据。

可选的，所述硅片处理装置还包括控制模组，所述控制模组与所述预对准镜组、所述硅片吸附交接机构、所述边缘曝光镜组、所述硅片吸附交接机构、所述光阑切换轴及所述硅片承载台之间电连接。

可选的，所述硅片的尺寸为8寸或12寸，所述硅片处理装置设置有8寸硅片预对准工位和12寸硅片预对准工位。

一种硅片处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1:硅片承载台承载硅片；

S2:硅片承载台在X向、Y向、Rz向进行运动以Z向为轴旋转以进行硅片预对准；所述X向、Y向互相垂直，所述Rz向为以Z向为轴旋转，所述Z向垂直所述X向、Y向所在平面；以及

S3:硅片承载台在X向、Y向、Rz向进行运动并且光阑切换轴在S向对光阑尺寸进行切换，以进行硅片边缘曝光，所述S向平行所述X向。

可选的，所述步骤S2包括以下步骤：

S21:根据硅片尺寸，运动所述X向运动模组X向移动至硅片预对准工位，所述旋转运动模组Rz向运动，预对准镜头采集所述硅片边缘信息，并计算偏心量；

S22:计算偏心量后，垂直组件下降，将硅片由承载台吸盘组件交接至伯努利吸盘组件，后上升最高位，Y向运动模组Y向和X向运动模组X向同时移动，补偿硅片偏心量；

S23：补偿硅片偏心量后，垂直组件下降，将硅片由伯努利吸盘组件交接至承载台吸盘组件，后上升最高位，Y向运动模组Y向和X向运动模组X向运动回相应硅片尺寸的预对准工位，旋转运动模组Rz向运动，进行预对准定向。

可选的，所述步骤S3具体包括硅片预对准后，X向运动模组X向移动切换至边缘曝光工位，X向运动模组X向移动、Y向运动模组Y向移动、旋转运动模组Rz向运动以及光阑切换轴S向移动，进行硅片边缘的全曝光。

可选的，所述伯努利吸盘组件与所述承载台吸盘组件进行硅片交接时，两者相隔一预设距离时均开启吸附，直到接收方完全吸附硅片后，另一方则关闭吸附。

可选的，所述预设距离为0.5㎜。

综上所述，在本发明提供的一种硅片处理装置及方法中，所述硅片处理装置包括：硅片承载台，用于硅片吸附固定与硅片的移动或转动；硅片吸附交接机构，用于实现硅片的精确交接；预对准镜组，与所述硅片承载台配合实现硅片的定心和定向；边缘曝光镜组，与硅片承片台配合实现硅片不同位置的曝光；光阑和光阑切换轴，用于根据边缘曝光需要调整曝光视场的大小；所述硅片承载台在X向、Y向、Rz向可活动，所述X向、Y向互相垂直，所述Rz向为以Z向为轴旋转，所述Z向垂直所述X向、所述Y向所在平面，所述光阑设置在所述硅片承载台上方，所述光阑切换轴在S向对光阑尺寸进行切换，所述S向平行所述X向、所述Y向所在平面，通过所述硅片吸附交接机构实现硅片定心定向过程中硅片的精确交接，通过所述硅片承载台、所述边缘曝光镜组和所述光阑切换轴实现硅片的全覆盖曝光。

附图说明

图1为一种硅片处理装置的结构示意图；

图2为目前硅片处理装置实现硅片的曝光范围示意图；

图3为本发明实施例提供的硅片处理装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的硅片处理装处理12英寸硅片时边缘曝光光机组件和预对准光机组件的位置图；

图5为本发明实施例提供的伯努利吸盘布置的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的垂向滑动组件的中心和伯努利吸盘组件的中心的连线与所述硅片处理装置X向所成夹角示意图；

图7为发明实施例提供的硅片处理方法的流程图；

图8为本发明实施例提供硅片从承载台吸盘组件交接至伯努利吸盘组件状态图一；

图9为本发明实施例提供硅片从承载台吸盘组件交接至伯努利吸盘组件状态图二；

图10为本发明实施例提供硅片从承载台吸盘组件交接至伯努利吸盘组件状态图三；

图11为本发明实施例提供硅片从承载台吸盘组件交接至伯努利吸盘组件状态图四；

图12为本发明实施例提供硅片从承载台吸盘组件交接至伯努利吸盘组件状态图五；

图13为本发明实施例提供硅片从伯努利吸盘组件交接至承载台吸盘组件状态图一；

图14为本发明实施例提供硅片从伯努利吸盘组件交接至承载台吸盘组件状态图二；

图15为本发明实施例提供硅片从伯努利吸盘组件交接至承载台吸盘组件状态图三；

图16为本发明实施例提供硅片从伯努利吸盘组件交接至承载台吸盘组件状态图四；

图17为本发明实施例提供硅片从伯努利吸盘组件交接至承载台吸盘组件状态图五；

其中，1-曝光覆盖区域，101-固定底座，102-旋转运动模组，103-X向运动模组，104-Y向运动模组，105-承载台吸盘组件，106-支撑板，107-第一安装板，108-光阑切换轴，109-光阑，110-边缘曝光镜头，111-8英寸硅片，112-12英寸硅片，113-伯努利吸盘组件，114-图像传感器，115-预对准镜头，116-第一光源，117-第二光源，118-垂直滑动组件，119-第二安装板，2-曝光覆盖盲区，201-预对准镜头，202-伯努利吸盘组件，203-12英寸硅片，204边缘曝光镜头，205-预对准镜组中心，206-8英寸硅片预对准工位，207-12英寸硅片预对准工位，208-Y向运动模组行程中心，209-边缘曝光镜组中心，210-Y向运动模组，3-直线曝光区域，301-伯努利吸盘组件，302-8英寸硅片中心，303-伯努利吸盘组件中心，304-12英寸硅片中心，305-12英寸硅片，306-8英寸硅片，307-伯努利吸盘组件直径，401-伯努利吸盘组件，402-硅片，403-承载台吸盘组件对硅片的吸附力F1，404-承载台吸盘组件，405-伯努利吸盘组件对硅片的吸附力F2，501-伯努利吸盘组件，502-伯努利吸盘组件对硅片的吸附力F2，503-硅片，504-承载台吸盘组件，505-承载台吸盘组件对硅片的吸附力F1。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

正如背景技术中所述的，目前市场上对预对准和边缘曝光的要求越来越高，自动化程度越来越高。针对预对准功能，不仅要求可以完成多种类型工艺片的预对准，还要求同时实现对8英寸和12英寸硅片的处理。针对边缘曝光功能，不仅要求实现边缘曝光，环形曝光、分段曝光、直线曝光等多种曝光方式，还要求实现曝光视场可调。同时，要求硅片处理装置的成本越来越低。

现有技术中，如图1所示，硅片预对准和硅片边缘曝光通常由两套装置来完成，需要两套独立的控制系统，占用空间大，而且控制的对象较多，预对准方法繁琐、系统设计复杂，成本也较高。共采用了Z轴、R轴、L轴、C轴、X轴、Y轴、S轴7个运动轴，受限于空间约束，曝光范围受限，只能实现硅片部分区域的曝光，没有实现硅片全覆盖全曝光，如图2所示：只能在图中曝光覆盖区域1内实现曝光，而且直线曝光区域3更小，在曝光覆盖盲区域2内无法曝光。

因此，在半导体制程工艺中，为了解决上述问题，本发明提供了一种硅片处理装置。

参阅图3，其为本发明实施例中硅片处理装置的结构示意图，如图3所示，包括：硅片承载台，用于硅片吸附固定与硅片的移动或转动；硅片吸附交接机构，用于实现硅片的精确交接；预对准镜组，与所述硅片承载台配合实现硅片的定心和定向；边缘曝光镜组，与硅片承片台配合实现硅片不同位置的曝光；光阑和光阑切换轴，用于根据边缘曝光需要调整曝光视场的大小；所述硅片承载台在X向、Y向、Rz向可活动，所述X向、Y向互相垂直，所述Rz向为以Z向为轴旋转，所述Z向垂直所述X向、所述Y向所在平面，所述光阑设置在所述硅片承载台上方，所述光阑切换轴在S向对光阑尺寸进行切换，所述S向平行所述X向，通过所述硅片吸附交接机构实现硅片定心过程中硅片的精确交接，通过所述硅片承载台、所述边缘曝光镜组和所述光阑切换轴实现硅片的全覆盖曝光。

具体的，所述硅片处理装置还包括固定底座101，所述硅片承载台、预对准镜组、边缘曝光镜组及硅片吸附交接机构均与所述固定底座101相连，提高了预对准精度和边缘曝光的精度；所述边缘曝光镜组和所述预对准镜组相对所述硅片承载台沿硅片直径呈中心对称；所述硅片承载台吸附与固定所述硅片；所述硅片吸附交接机构由上至下吸附所述硅片承载台上的硅片；所述预对准镜组通过第二安装板119直接与所述固定底座101相连；所述边缘曝光镜组包括边缘曝光镜头110、光阑109、以及光阑切换轴108，通过支撑板106和第一安装板107与所述固定底座101相连；所述边缘曝光镜头110提供曝光光源，所述曝光光源位于所述光阑109上方，所述光阑切换轴108位于所述光阑109底面，所述光阑切换轴108底面带有滑块置于所述第一安装板107上，所述第一安装107板与所述支撑板106相连，所述支撑板106直接与所述固定底座101相连，通过所述光阑切换轴108的运动实现对光阑109尺寸的切换，最终切换曝光视场尺寸，通过所述硅片承载台和所述光阑切换轴可实现边缘曝光，环形曝光、分段曝光、直线曝光等多种曝光方式，曝光视场可调，实现了所述硅片的全覆盖曝光。

具体的，所述硅片承载台包括承载台吸盘组件105、旋转运动模组102、Y向运动模组104和X向运动模组103；所述旋转运动模组102、Y向运动模组104和X向运动模组103底部均带有滑块，所述X向运动模组103底面滑动的设置在所述固定底座101，所述Y向运动模组104滑动设置在所述X向运动模组103上；所述旋转运动模组102底端与所述Y向运动模组104相连，所述旋转运动模组102顶端与承载台吸盘组件105相连,所述承载台吸盘组件105用于支撑和吸附固定硅片，所述旋转运动模组102旋转带动所述承载台吸盘组件105旋转。进一步的，所述Y向运动模组104与所述X向运动模组103正交且在所述X向上相对位置不动，所述旋转运动模组102的旋转轴平行于所述Y向运动模组104与所述X向运动模组103的正交轴且设置在靠近所述预对准镜组的一侧。更进一步的，所述X向运动模组104的运动方向平行于所述边缘曝光镜组与所述预对准镜组之间的连线。

具体的，所述硅片吸附交接机构包括垂向滑动组件118和伯努利吸盘组件113，所述垂向滑动组件118可以为滑台气缸，所述伯努利吸盘组件113通过伯努利原理(即流速增加，压强降低，喷气口中喷出的气体遇到吸盘后，使自吸盘中心沿圆盘径向外迅速扩散，从而使得吸盘上部的气流速度大于其下部。根据伯努利原理可知，此时吸盘底部气压大于其上部的气压)，实现硅片在所述伯努利吸盘组件113下方的吸附固定。所述垂向滑动组件118与所述固定底座101相连，所述伯努利吸盘组件113安装在所述垂向滑动组件上118，所述垂向滑动组件118的垂向运动带动所述伯努利吸盘组件113进行垂向运动，实现所述伯努利吸盘组件118与所述承载台吸盘组件105进行硅片的交接。

更进一步的，如图6所示，所述垂向滑动组件118的中心和所述伯努利吸盘组件113的中心的连线与所述硅片处理装置X向布置成一夹角，所述夹角的设置需要满足防止硅片边缘曝光时与硅片干涉，并使设备尺寸最小，本实施中，所述夹角优选为135°。

具体的，所述硅片处理装置对8英寸和12英寸的硅片进行处理，所述如图5所示，在所述硅片进行预对准时，为了节省1个运动模组，所述伯努利吸盘组件301在处理12英寸硅片305时，处于硅片偏左位置，在处理8英寸硅片306时，处于硅片偏右位置，用此方法兼容8英寸和12英寸硅片；伯努利吸盘组件大小和位置的制定需要使伯努利吸盘组件具有足够的吸力吸附硅片，同时确保伯努利吸盘组件大小在硅片覆盖范围内。伯努利吸盘组件的设计原则：为了使伯努利吸盘组件吸附硅片时更加稳定，硅片受力均匀，伯努利吸盘组件尺寸越大越好；但是伯努利吸盘组件尺寸太大，一旦气道布置区超过硅片覆盖区，伯努利吸盘组件超出区域不会产生相对负压，对硅片失去吸附作用，所以吸盘气道区域必须小于硅片覆盖区。如图5所示，为了使伯努利吸盘组件301同时兼容处理12英寸和8英寸硅片，使吸盘处理12英寸硅片305和8英寸硅片306的偏心量一致，设计伯努利吸盘组件中心303距离12英寸硅片中心304和8英寸硅片中心302的距离均为25mm。为了使伯努利吸盘组件301气道区域同时被8英寸和12英寸硅片覆盖，伯努利吸盘组件301的最大气道布置半径R＝75mm(8寸硅片半径100mm-伯努利吸盘组件中心303距离8寸硅片中心302距离25mm＝75mm)。

具体的，所述硅片处理装置还包括控制模组(图中未画出)所述控制模组与所述预对准镜组、所述硅片吸附交接机构、所述边缘曝光镜组、所述光阑切换轴及所述硅片承载台之间电连接。进一步的，所述预对准镜组包括预对准镜头115、图像传感器114、第一光源116及第二光源117，所述第一光源116位于所述硅片在水平方向其中一侧边缘的上方，所述第二光源117位于所述硅片在水平方向其中一侧边缘的下方；所述预对准镜头115位于所述第二光源117的上方，所述第一光源116位于所述预对准镜头115上；所述硅片位于所述预对准镜头115和所述第二光源117之间。更进一步的，所述第一光源116照射基层无缺口的键合硅片，所述第一光源116发出的照射光线照射所述硅片的边缘，所述照射光线经反射到达所述预对准镜头115后由所述图像传感器114采集硅片边缘的位置信息数据然后将采集到的数据传送给所述控制模组。所述第二光源117照射基层有缺口的键合硅片，所述第二光源117发出的照射光线照射所述硅片的边缘，并到达所述预对准镜头115后由所述图像传感器114采集硅片边缘的位置信息或缺口信息数据，然后将采集到的数据传送给所述控住模组的数据处理单元计算所述硅片的中心相对于承载吸盘组件105中心的偏移量或者硅片缺口顶点的位置。

具体的，如图4所示，图4为本实施例中所述硅片处理装置处理12英寸硅片时边缘曝光镜组和所述预对准镜组的位置图：边缘曝光镜组和预对准镜组相对硅片沿硅片直径呈中心对称，距离为300mm。硅片预对准时，12英寸硅片预对准工位207(硅片中心)距离Y向运动模组行程中心208为50mm，8寸硅片预对准工位206(硅片中心)距离12寸硅片预对准工位207(硅片中心)距离为50mm。预对准镜头201下表面距离硅片203上表面的Z向距离有如下要求：镜头201下表面到伯努利吸盘组件202上表面的距离a+伯努利吸盘组件202下表面到硅片203上表面的距离b+伯努利吸盘组件202厚度＝预对准镜头201下表面距离硅片203上表面的Z向距离；本实施例中伯努利吸盘组件202厚度尺寸≤5mm，尺寸b为硅片输入设备(如机械手片叉)伸入并与承载台吸盘组件实现硅片取放交接的空间，尺寸a为伯努利吸盘组件在最高点时，预对准镜头与伯努利吸盘组件的安全空间，本发明实施例中预对准镜头下表面距离硅片上表面的Z向距离为40mm，b＝25mm.(即滑台气缸行程为25mm)。

参阅图7，本发明还提供一种硅片处理方法，采用如上硅片处理装置，包括以下步骤：

S1:硅片承载台承载硅片；

S2:硅片承载台在X向、Y向、Rz向进行运动以进行硅片预对准；所述X向、Y向互相垂直，所述Rz向为以Z向为轴旋转，所述Z向垂直所述X向、Y向所在平面；以及

S3:硅片承载台在X向、Y向、Rz向进行运动并且光阑切换轴在S向对光阑尺寸进行切换，以进行硅片边缘曝光，所述S向平行所述X向、所述Y向所在平面。

在一个实施例中，所述光阑切换轴的运动方向S向平行于X向。

具体的，在步骤S2中还包括以下步骤：

S21：根据硅片尺寸，运动所述X向运动模组X向移动至硅片预对准工位，所述旋转运动模组Rz向运动，预对准镜头采集所述硅片边缘信息，并计算偏心量，具体的，所述旋转运动模组旋转一周，所述预对准镜组采集和处理硅片的边缘信息，然后将所得到的信息传送给控制模组，控制模组的数据处理单元进行偏心量的计算；

S22：计算偏心量后，垂直组件下降，将硅片由承载台吸盘组件交接至伯努利吸盘组件，后上升最高位，Y向运动模组Y向和X向运动模组X向同时移动，补偿硅片偏心量；

S23：补偿硅片偏心量后，垂直组件下降，将硅片由伯努利吸盘组件交接至承载台吸盘组件，后上升最高位，Y向运动模组Y向和X向运动模组X向运动回相应硅片尺寸的预对准工位，旋转运动模组Rz向运动，进行预对准定向。具体的，参阅图8至图12，所述硅片由所述承载台吸盘组件至所述伯努利吸盘组件交接分为5个状态：

(1)硅片402从承载台吸盘组件404交接至伯努利吸盘组件401前，硅片402处于承载台吸盘组件401上，承载台吸盘组件404吸附硅片，伯努利吸盘组件401处于交接高位，此时硅片上表面到伯努利吸盘组件下表面的距离为D1；

(2)硅片402从承载台吸盘组件404交接至伯努利吸盘组件401中，硅片402处于承载台吸盘组件404上，承载台吸盘组件404吸附硅片402，伯努利吸盘组件401处于交接位，未打开正压，此时，硅片上表面到伯努利吸盘组件401下表面的距离为D2；

(3)硅片402从承载台吸盘组件404交接至伯努利吸盘组件401中，硅片402处于交接位，伯努利吸盘组件401打开正压，承载台吸盘组件404和伯努利吸盘组件401同时吸附硅片402，未被承载台吸盘组件404吸附的区域被伯努利吸盘组件401吸附，保证交接精度。

(4)硅片402从承载台吸盘组件404交接至伯努利吸盘组件401中，硅片402处于伯努利吸盘组件401上，并处于交接位，承载台吸盘组件404关闭真空，此时，硅片402下表面到承载台吸盘组件404上表面的距离为D3；

(5)硅片从承载台吸盘组件404交接至伯努利吸盘组件401后，硅片402处于伯努利吸盘组件401上，伯努利吸盘组件401回到交接高位，此时，硅片402下表面到承载台吸盘组件404上表面的距离为D4。

根据计算出的偏心量，所述控制模组控制所述Y向运动模组Y向和X向运动模组X向同时运动带动所述承载台吸盘组件在X方向和Y方向进行补偿，使得所述承载台吸盘组件中心与硅片的中心重合。

参阅图13至图17，所述硅片由所述伯努利吸盘组件至所述承载台吸盘组件交接分为5个状态：

(1)硅片503从伯努利吸盘组件501交接至承载台吸盘组件504前，硅片503处于交接高位，伯努利吸盘组件501吸附硅片，此时，硅片503下表面到承载台吸盘组504件上表面的距离为d1；

(2)硅片503从伯努利吸盘组件501交接至承载台吸盘组件504中，硅片503处于交接位，伯努利吸盘组件501吸附硅片503，同时承载台吸盘组件504未打开真空,此时，硅片503下表面到承载台吸盘组件504上表面的距离为d2；

(3)硅片503从伯努利吸盘组件501交接至承载台吸盘组件504中，硅片503处于交接位，承载台吸盘组件504打开真空，伯努利吸盘组件501和承载台吸盘组件504同时吸附硅片503，由于承载台吸盘组件504的真空吸附，硅片503在承载台吸盘组件504吸附到的区域下拉并被吸附，未被承载台吸盘组件504吸附到的区域仍然被伯努利吸盘组件501吸附，采用此方法，硅片503的交接误差损失较少。

(4)硅片503从伯努利吸盘组件501交接至承载台吸盘组件504中，硅片503处于承载台吸盘组件504上，并处于交接位，伯努利吸盘组件501关闭正压，此时，硅片503上表面到伯努利吸盘组件501下表面的距离为d3；

(5)硅片503从伯努利吸盘组件交501接至承载台吸盘组件504后，硅片503处于承载台吸盘组件504上，伯努利吸盘组件501回到交接高位，此时，硅片503上表面到伯努利吸盘组件501下表面的距离为d4。

进一步的，若需要预对准的硅片为基层无缺口的键合硅片，则所述旋转运动模组需旋转一周，确认预对准定心的精度，然后进行预对准；若需要预对准的硅片为基层有缺口的键合硅片，则所述旋转运动模组需旋转一周，确认预对准定心的精度，然后使所述旋转运动模组运动到所述缺口处，使硅片缺口处于预对准镜头的下方，然后旋转模组小角度来回旋转2到3次，精确采集缺口信息，数据上传后经处理反馈到旋转模组，补偿旋转角度，直至实现硅片的精确定向，最后进行预对准。

更进一步的，由于伯努利吸盘组件吸附硅片上表面，承载台吸盘组件吸附硅片下表面，为了适用硅片的厚度变化，同时为了降低装配集成时承载台吸盘组件和伯努利吸盘组件的相对水平要求，硅片从伯努利吸盘组件交接至承载台吸盘组件时或是硅片从承载台吸盘组件交接至伯努利吸盘组件时，交接位距离承载台吸盘组件上表面设置一定的距离d2或D2；d2或D2数值设计过大，交接精度变差，而且承载台吸盘组件不容易建立真空，d2或D2数值设计过小，硅片厚度适应性变差，装配集成难度增加，在本发明实施例中，d2或D2优选取值为0.5mm，当d2或D2取值为0.5mm时，承载台吸盘组件能够建立真空，而且硅片交接精度较高。采用本发明实施例所提供的方法，对于8英寸的硅片来说，上片精度可达x＝44.88um,y＝37.96um，并且具有一定的硅片厚度变化适应性。

具体的，在步骤S3中，硅片预对准后，X向运动模组X向移动切换至边缘曝光工位，X向运动模组X向移动、Y向运动模组Y向移动、旋转运动模组以Z向为轴旋转以及光阑切换轴S向移动，进行硅片边缘的全曝光。

进一步的，所述X向运动模组的运动行程左右各为105mm，可以实现8英寸和12英寸硅片之间的切换，所述8英寸和12英寸硅片的预对准工位距离50mm；硅片位置X向补偿±5mm、预对准后边缘曝光工位的切换，若为8英寸硅片，所述控制模块驱动所述X向运动模组向边缘曝光一侧移动100mm，若为12英寸硅片则无需移动；直线曝光功能X向运动，8英寸硅片X向直线曝光最大为100mm，12英寸硅片X向直线曝光最大为150mm。其中预对准后边缘曝光工位的切换最大尺寸100mm和直线曝光功能X向运动尺寸大小150mm重合，所以此部分最大尺寸需求为150mm；X向运动模组行程需求为预对准8英寸或12英寸切换尺寸(50mm)+硅片位置X向补偿尺寸(±5mm)+直线曝光功能X向运动尺寸大小(150mm)＝210mm。Y向运动模组的运动行程左右各为155mm,实现硅片位置Y向补偿±5mm、300mm直线曝光功能Y向运动。

综上所述，本发明提供的一种硅片处理装置及方法中，所述硅片处理装置包括：硅片承载台，用于硅片吸附固定与硅片的移动或转动；硅片吸附交接机构，用于实现硅片的精确交接；预对准镜组，与所述硅片承载台配合实现硅片的定心和定向；边缘曝光镜组，与硅片承片台配合实现硅片不同位置的曝光；光阑和光阑切换轴，用于根据边缘曝光需要调整曝光视场的大小；所述硅片承载台在X向、Y向、Rz向可活动，所述X向、Y向互相垂直，所述Rz向为以Z向为轴旋转，所述Z向垂直所述X向、所述Y向所在平面，所述光阑设置在所述硅片承载台上方，所述光阑切换轴在S向对光阑尺寸进行切换，所述S向平行所述X向，通过所述硅片吸附交接机构实现硅片定心定向过程中硅片的精确交接，通过所述硅片承载台、所述边缘曝光镜组和所述光阑切换轴实现硅片的全覆盖曝光。进一步的，本发明中的X向运动模组和Y向运动模组，可以实现硅片预对准定心时，对硅片X和Y两个方向的位置误差进行精确补偿，提高预对准精度和效率，硅片预对准时，通过X向运动模组和Y向运动模组运动后回零的方式，保证软件设计时坐标原点的固定问题。硅片处理装置的成本降低，不仅可以完成多种类型工艺片的预对准，还同时实现了对8英寸或12英寸硅片的处理。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种硅片处理装置，其特征在于，所述硅片处理装置包括：

硅片承载台，用于硅片吸附固定与硅片的移动或转动；

硅片吸附交接机构，用于实现硅片的精确交接；

预对准镜组，与所述硅片承载台配合实现硅片的定心和定向；

边缘曝光镜组，与硅片承片台配合实现硅片不同位置的曝光；

光阑和光阑切换轴，用于根据边缘曝光需要调整曝光视场的大小；

所述硅片承载台在X向、Y向、Rz向可活动，所述X向、Y向互相垂直，所述Rz向为以Z向为轴旋转，所述Z向垂直所述X向、所述Y向所在平面，所述光阑设置在所述硅片承载台上方，所述光阑切换轴在S向对光阑尺寸进行切换，所述S向平行所述X向，通过所述硅片吸附交接机构实现硅片定心定向过程中硅片的精确交接，通过所述硅片承载台、所述边缘曝光镜组和所述光阑切换轴实现硅片的全覆盖曝光。

2.如权利要求1所述的硅片处理装置，其特征在于，所述硅片处理装置还包括固定底座，所述硅片承载台包括承载台吸盘组件、旋转运动模组、Y向运动模组和X向运动模组；所述X向运动模组滑动设置在所述固定底座上，所述Y向运动模组滑动设置在所述X向运动模组上；所述旋转运动模组底端与所述Y向运动模组相连，所述旋转运动模组顶端与承载台吸盘组件相连。

3.如权利要求2所述的硅片处理装置，其特征在于，所述Y向运动模组与所述X向运动模组正交且在所述X向上相对位置不动，所述旋转运动模组的旋转轴平行于所述Y向运动模组与所述X向运动模组的正交轴且设置在靠近所述预对准镜组的一侧。

4.如权利要求2所述的硅片处理装置，其特征在于，所述预对准镜组和所述边缘曝光镜组分别位于所述硅片承载台的两侧且相对于所述硅片承载台沿硅片直径呈中心对称；所述X向运动模组的运动方向平行于所述边缘曝光镜组与所述预对准镜组之间的连线。

5.如权利要求2所述的硅片处理装置，其特征在于，所述硅片吸附交接机构包括垂向滑动组件和伯努利吸盘组件，所述垂向滑动组件与所述固定底座相连，所述伯努利吸盘组件安装在所述垂向滑动组件上，所述伯努利吸盘组件与所述承载台吸盘组件进行硅片的交接。

6.如权利要求5所述的硅片处理装置，其特征在于，所述伯努利吸盘组件的气道区域小于硅片覆盖区域；当所述硅片包括多种尺寸规格时，所述伯努利吸盘组件的气道区域与所述硅片覆盖区域偏心设置。

7.如权利要求5所述的硅片处理装置，其特征在于，所述伯努利吸盘组件厚度小于等于5mm。

8.如权利要求5所述的硅片处理装置，其特征在于，所述垂向滑动组件的中心和所述伯努利吸盘组件的中心的连线与所述硅片处理装置X向布置成一夹角。

9.如权利要求8所述的硅片处理装置，其特征在于，所述夹角为135°。

10.如权利要求4所述的硅片处理装置，其特征在于，所述预对准镜组包括预对准镜头、图像传感器、第一光源及第二光源，所述第一光源位于所述硅片在水平方向其中一侧边缘的上方，所述第二光源位于所述硅片在水平方向其中一侧边缘的下方；所述预对准镜头位于所述第二光源的上方，所述第一光源位于所述预对准镜头上；所述硅片位于所述预对准镜头和所述第二光源之间。

11.如权利要求10所述的硅片处理装置，其特征在于，所述第一光源照射基层无缺口的键合硅片，所述第一光源发出的照射光线照射所述硅片的边缘，所述照射光线经反射到达所述预对准镜头后由所述图像传感器采集硅片边缘的位置信息数据。

12.如权利要求10所述的硅片处理装置，其特征在于，所述第二光源照射基层有缺口的键合硅片，所述第二光源发出的照射光线照射所述硅片的边缘，并到达所述预对准镜头后由所述图像传感器采集硅片边缘的位置信息和缺口信息数据。

13.如权利要求10所述的硅片处理装置，其特征在于，所述硅片处理装置还包括控制模组，所述控制模组与所述预对准镜组、所述硅片吸附交接机构、所述边缘曝光镜组、所述光阑切换轴及所述硅片承载台之间电连接。

14.如权利要求1所述的硅片处理装置，其特征在于，所述硅片的尺寸为8寸或12寸，所述硅片处理装置设置有8寸硅片预对准工位和12寸硅片预对准工位。

15.一种硅片处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：硅片承载台承载硅片；

S2：硅片承载台在X向、Y向、Rz向进行运动以进行硅片预对准；所述X向、Y向互相垂直，所述Rz向为以Z向为轴旋转，所述Z向垂直所述X向、所述Y向所在平面；

S3：硅片承载台在X向、Y向、Rz向进行运动，并且光阑切换轴在S向对光阑尺寸进行切换，以进行硅片边缘曝光，所述S向平行所述X向。

16.如权利要求15所述的硅片处理方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：

S21：根据硅片尺寸，运动所述X向运动模组X向移动至硅片预对准工位，所述旋转运动模组Rz向运动，预对准镜头采集所述硅片边缘信息，并计算偏心量；

S22：计算偏心量后，垂直组件下降，将硅片由承载台吸盘组件交接至伯努利吸盘组件，后上升最高位，Y向运动模组Y向和X向运动模组X向同时移动，补偿硅片偏心量；

S23：补偿硅片偏心量后，垂直组件下降，将硅片由伯努利吸盘组件交接至承载台吸盘组件，后上升最高位，Y向运动模组Y向和X向运动模组X向运动回相应硅片尺寸的预对准工位，旋转运动模组Rz向运动，进行预对准定向。

17.权利要求15所述的硅片处理方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括硅片预对准后，X向运动模组X向移动切换至边缘曝光工位，X向运动模组X向移动、Y向运动模组Y向移动、旋转运动模组Rz向运动以及光阑切换轴S向移动，进行硅片边缘的全曝光。

18.如权利要求16所述的硅片处理方法，其特征在于，所述伯努利吸盘组件与所述承载台吸盘组件进行硅片交接时，两者相隔一预设距离时均开启吸附，直到接收方完全吸附硅片后，另一方则关闭吸附。

19.如权利要求18所述的硅片处理方法，其特征在于，所述预设距离为0.5㎜。