CN220526185U - 一种晶圆直写机加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种晶圆直写机加工装置，包括加工模块，所述加工模块包括Z轴单元和直写单元，所述直写单元滑动设于所述Z轴单元上，所述Z轴单元的Z轴驱动器设有刹停机构，所述Z轴驱动器驱动所述直写单元相对于所述Z轴单元上下滑动并在刹停机构的作用下使得所述直写单元与所述Z轴单元保持相对位置固定；所述直写单元的定位相机模组通过扫描晶圆以确定所述直写单元相对于晶圆的位置，所述Z轴驱动器驱动所述直写单元运动至预定位置处，所述直写单元与激光发生器相连接以对晶圆进行激光直写。本实用新型能够增强对直写单元稳定性的控制以及对直写单元位移精度的控制，同时提升直写单元的对位精度和对焦精度，从而提升了激光直写的质量。

Description

一种晶圆直写机加工装置

技术领域

本实用新型涉及晶圆激光曝光领域，具体涉及一种晶圆直写机加工装置。

背景技术

晶圆直写机即晶圆激光直写机，又称晶圆曝光机，是用于芯片光刻的一种机械设备。传统的晶圆光刻机在进行晶圆光刻时，需要先在晶圆表面涂覆光刻胶，然后制作掩膜板，再进行曝光、显影、蚀刻等步骤。晶圆直写机相较于传统的晶圆光刻机，可以省略掩膜板的制作过程，直接在晶圆上光刻电路、结构特征等。但现有技术中的晶圆直写机，其在加工过程中，直接利用激光发生器对晶圆进行加工，从而使得加工过程的稳定性、可控性降低。如WO2022141772A1，其公开了一种无掩模激光直写系统及无掩模激光直写方法，其中若干激光光纤耦合器阵列，所述激光光纤耦合器阵列位于所述激光光源阵列和所述光纤阵列之间；若干光开关矩阵，所述光开关矩阵位于所述激光光纤耦合器阵列和所述光纤阵列之间，所述光开关矩阵用于根据所述控制模块提供的信息控制每根光纤输出激光束以及关断激光束；若干准直与聚焦透镜矩阵，所述准直与聚焦透镜矩阵位于所述光纤阵列出光方向的一侧。该专利直接利用光纤激光和镜头组对晶圆进行加工，缺少相应的稳定、控制装置，从而使得加工过程中的稳定性和可控性降低。再如CN105458517B，其公开了一种晶圆激光划片与裂片系统，所述晶圆激光划片与裂片系统包括机架和工控机，机架上设有分别连接于工控机的激光器、涂覆铝纳米颗粒的涂覆装置、CCD定位装置及用于承载晶圆的加工平台。该专利的激光器设于机架上，然后对晶圆进行划片、裂片，其同样缺少相应的稳定、控制装置，从而使得加工过程中的稳定性和可控性降低，进而降低了激光直写的质量。

有鉴于此，本实用新型提供一种晶圆直写机加工装置，通过设置Z轴单元、直写单元等部件，在实现激光直写目的的同时，增强对直写单元稳定性的控制以及对直写单元位移精度的控制，同时利用定位相机模组与Z轴单元的配合提升直写单元的对位精度和对焦精度，从而提升激光直写的质量。

实用新型内容

本实用新型意在提供一种晶圆直写机加工装置，以解决现有技术中存在的不足，本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。

一种晶圆直写机加工装置，包括加工模块，其改进之处在于：所述加工模块包括Z轴单元和直写单元，所述直写单元滑动设于所述Z轴单元上，所述Z轴单元的Z轴驱动器设有刹停机构，所述Z轴驱动器驱动所述直写单元相对于所述Z轴单元上下滑动并在刹停机构的作用下使得所述直写单元与所述Z轴单元保持相对位置固定；所述直写单元的定位相机模组通过扫描晶圆以确定所述直写单元相对于晶圆的位置，所述Z轴驱动器驱动所述直写单元运动至预定位置处，所述直写单元与激光发生器相连接以对晶圆进行激光直写。

优选的，所述Z轴单元包括Z轴安装板、设于Z轴安装板上的Z轴滑轨、滑动设于所述Z轴滑轨上的Z轴滑块，所述Z轴驱动器设于所述Z轴安装板上，所述Z轴驱动器的Z轴驱动器动子和所述Z轴滑块与所述直写单元固定连接，所述直写单元在所述Z轴驱动器动子的带动下通过所述Z轴滑块沿所述Z轴滑轨运动。

优选的，所述直写单元包括滑动设于所述Z轴单元上的直写安装板、设于所述直写安装板上的直写模组，所述定位相机模组设于所述直写安装板上，所述直写模组的直写激光接口与激光发生器相连接。

优选的，所述直写模组包括设于所述直写安装板上的直写安装块、设于所述直写安装块上的直写镜头组、与所述直写镜头组相连接的直写反射镜，所述直写激光接口与所述直写反射镜相连接。

优选的，所述直写镜头组包括多个同轴布置的非球面透镜。

优选的，所述直写单元还包括直写光栅尺、与所述直写光栅尺相配合的直写读数器，所述直写光栅尺和所述直写读数器用于对所述直写单元的位移进行测定和校正。

优选的，所述直写单元还包括直写限位器，所述直写限位器用于限定所述直写单元的位移行程。

优选的，所述定位相机模组包括设于所述直写安装板上的相机安装板、滑动设于所述相机安装板上的相机调节板、设于所述相机调节板上的相机安装块，所述相机安装块上设有定位相机。

优选的，所述相机安装板上设有相机固定板，所述相机固定板上滑动设有相机滑动板，所述相机安装板上设有用于顶推所述相机滑动板以使所述相机滑动板相对于所述相机固定板滑动的相机调节丝杠，所述相机调节板与所述相机滑动板固定连接。

优选的，所述相机调节板的一侧固定设有相机固定块，所述相机固定块上设有长条形孔，所述相机固定块通过长条形孔和螺栓以固定所述相机调节板相对于所述相机安装板的位置。

本实用新型中，所述定位相机模组通过扫描晶圆以确定所述直写单元相对于晶圆的位置，所述Z轴单元用于带动所述直写单元运动以使得所述直写单元的激光焦点尽可能的处于晶圆的厚度中心处，所述直写单元与激光发生器相连接，激光发生器所产生的激光经所述直写单元的直写反射镜、直写镜头组后对晶圆进行激光直写。本实用新型具体工作时，由上料模块将晶圆放置于平台模块上，平台模块对晶圆的位置、角度进行校正，加工模块对晶圆进行激光直写。

与现有技术相比，本实用新型通过设置Z轴单元、直写单元等部件，在实现激光直写目的的同时，增强了对直写单元稳定性的控制以及对直写单元位移精度的控制，同时利用定位相机模组与Z轴单元的配合提升了直写单元的对位精度和对焦精度，从而提升了激光直写的质量。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型中Z轴单元的结构示意图；

图3为本实用新型中直写单元的结构示意图；

图4为本实用新型中定位相机模组的结构示意图；

图5为本实用新型使用时的结构示意图；

附图中的附图标记依次为：

10、上料模块，20、平台模块，30、加工模块，31、Z轴单元，311、Z轴滑轨，312、Z轴滑块，313、Z轴驱动器，314、Z轴驱动器动子，315、Z轴安装板，32、直写单元，321、直写安装板，322、直写反射镜，323、直写镜头组，324、直写安装块，325、直写激光接口，326、直写光栅尺，327、直写读数器，328、直写限位器，329、定位相机模组，3291、相机安装板，3292、相机固定板，3293、相机滑动板，3294、相机调节板，3295、相机安装块，3296、相机固定块，3297、相机调节丝杠，3298、定位相机。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例1：

参照图1至图5所示，一种晶圆直写机加工装置，包括加工模块30，其改进之处在于：所述加工模块30包括Z轴单元31和直写单元32，所述直写单元32滑动设于所述Z轴单元31上，所述Z轴单元31的Z轴驱动器313设有刹停机构，所述Z轴驱动器313驱动所述直写单元32相对于所述Z轴单元31上下滑动并在刹停机构的作用下使得所述直写单元32与所述Z轴单元31保持相对位置固定；所述直写单元32的定位相机模组329通过扫描晶圆以确定所述直写单元32相对于晶圆的位置，所述Z轴驱动器313驱动所述直写单元32运动至预定位置处，所述直写单元32与激光发生器相连接以对晶圆进行激光直写。

本实施例中，所述定位相机模组329通过扫描晶圆以确定所述直写单元32相对于晶圆的位置，所述Z轴单元31用于带动所述直写单元32运动以使得所述直写单元32的激光焦点尽可能的处于晶圆的厚度中心处，所述直写单元32与激光发生器相连接，激光发生器所产生的激光经所述直写单元32的直写反射镜322、直写镜头组323后对晶圆进行激光直写。本实施例具体工作时，由上料模块10将晶圆放置于平台模块20上，平台模块20对晶圆的位置、角度进行校正，加工模块30对晶圆进行激光直写。

与现有技术相比，本实施例通过设置Z轴单元、直写单元等部件，在实现激光直写目的的同时，增强了对直写单元稳定性的控制以及对直写单元位移精度的控制，同时利用定位相机模组与Z轴单元的配合提升了直写单元的对位精度和对焦精度，从而提升了激光直写的质量。

进一步的，参照图2所示，所述Z轴单元31包括Z轴安装板315、设于Z轴安装板315上的Z轴滑轨311、滑动设于所述Z轴滑轨311上的Z轴滑块312，所述Z轴驱动器313设于所述Z轴安装板315上，所述Z轴驱动器313的Z轴驱动器动子314和所述Z轴滑块312与所述直写单元32固定连接，所述直写单元32在所述Z轴驱动器动子314的带动下通过所述Z轴滑块312沿所述Z轴滑轨311运动。

本实施例中，所述Z轴驱动器动子314带动所述直写单元32运动，所述直写单元32通过Z轴滑块312沿所述Z轴滑轨311运动。通过所述Z轴单元31实现了对所述直写单元32的运动稳定性和运动精度的提升；通过所述Z轴驱动器313的刹停机构可以将直写单元32固定于某一高度位置处，从而保证了直写单元32的静止稳定性。

实施例2：

在实施例1的基础上，参照图3所示，所述直写单元32包括滑动设于所述Z轴单元31上的直写安装板321、设于所述直写安装板321上的直写模组，所述定位相机模组329设于所述直写安装板321上，所述直写模组的直写激光接口325与激光发生器相连接。

本实施例中，通过直写安装板321实现了将所述直写模组和定位相机模组329滑动设于所述Z轴单元31上的目的。

进一步的，所述直写模组包括设于所述直写安装板321上的直写安装块324、设于所述直写安装块324上的直写镜头组323、与所述直写镜头组323相连接的直写反射镜322，所述直写激光接口325与所述直写反射镜322相连接。

进一步的，所述直写镜头组323包括多个同轴布置的非球面透镜；更进一步的，所述非球面透镜的数量为18-25个。

本实施例中，通过直写镜头组323可以实现对激光的扩束和收束，从而获得理想的光斑直径、焦距、焦深等。

进一步的，所述直写单元32还包括直写光栅尺326、与所述直写光栅尺326相配合的直写读数器327，所述直写光栅尺326和所述直写读数器327用于对所述直写单元32的位移进行测定和校正。

本实施例通过设置直写光栅尺326和直写读数器327可以对Z轴驱动器动子314的移动距离和位置进行精确测量和定位，当Z轴驱动器动子314的移动距离和位置与预设值不符时，通过直写光栅尺326和直写读数器327的反馈对其进行校正、补偿。

进一步的，所述直写单元32还包括直写限位器328，所述直写限位器328用于限定所述直写单元32的位移行程。

进一步的，参照图4所示，所述定位相机模组329包括设于所述直写安装板321上的相机安装板3291、滑动设于所述相机安装板3291上的相机调节板3294、设于所述相机调节板3294上的相机安装块3295，所述相机安装块3295上设有定位相机3298。

进一步的，所述相机安装板3291上设有相机固定板3292，所述相机固定板3292上滑动设有相机滑动板3293，所述相机安装板3291上设有用于顶推所述相机滑动板3293以使所述相机滑动板3293相对于所述相机固定板3292滑动的相机调节丝杠3297，所述相机调节板3294与所述相机滑动板3293固定连接。

进一步的，所述相机调节板3294的一侧固定设有相机固定块3296，所述相机固定块3296上设有长条形孔，所述相机固定块3296通过长条形孔和螺栓以固定所述相机调节板3294相对于所述相机安装板3291的位置。

本实施例中，通过设置相机固定板3292、相机滑动板3293、相机调节板3294、相机固定块3296、相机调节丝杠3297等部件可以实现定位相机3298相对于晶圆的高度的调节。

应该指出，上述详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语均具有与本申请所属技术领域的普通技术人员的通常理解所相同的含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请所述的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式。此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，如旋转90度或处于其他方位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

在上面详细的说明中，参考了附图，附图形成本文的一部分。在附图中，类似的符号典型地确定类似的部件，除非上下文以其他方式指明。在详细的说明书、附图及权利要求书中所描述的图示说明的实施方案不意味是限制性的。在不脱离本文所呈现的主题的精神或范围下，其他实施方案可以被使用，并且可以作其他改变。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种晶圆直写机加工装置，包括加工模块(30)，其特征在于：所述加工模块(30)包括Z轴单元(31)和直写单元(32)，所述直写单元(32)滑动设于所述Z轴单元(31)上，所述Z轴单元(31)的Z轴驱动器(313)设有刹停机构，所述Z轴驱动器(313)驱动所述直写单元(32)相对于所述Z轴单元(31)上下滑动并在刹停机构的作用下使得所述直写单元(32)与所述Z轴单元(31)保持相对位置固定；所述直写单元(32)的定位相机模组(329)通过扫描晶圆以确定所述直写单元(32)相对于晶圆的位置，所述Z轴驱动器(313)驱动所述直写单元(32)运动至预定位置处，所述直写单元(32)与激光发生器相连接以对晶圆进行激光直写。

2.根据权利要求1所述的一种晶圆直写机加工装置，其特征在于：所述Z轴单元(31)包括Z轴安装板(315)、设于Z轴安装板(315)上的Z轴滑轨(311)、滑动设于所述Z轴滑轨(311)上的Z轴滑块(312)，所述Z轴驱动器(313)设于所述Z轴安装板(315)上，所述Z轴驱动器(313)的Z轴驱动器动子(314)和所述Z轴滑块(312)与所述直写单元(32)固定连接，所述直写单元(32)在所述Z轴驱动器动子(314)的带动下通过所述Z轴滑块(312)沿所述Z轴滑轨(311)运动。

3.根据权利要求1所述的一种晶圆直写机加工装置，其特征在于：所述直写单元(32)包括滑动设于所述Z轴单元(31)上的直写安装板(321)、设于所述直写安装板(321)上的直写模组，所述定位相机模组(329)设于所述直写安装板(321)上，所述直写模组的直写激光接口(325)与激光发生器相连接。

4.根据权利要求3所述的一种晶圆直写机加工装置，其特征在于：所述直写模组包括设于所述直写安装板(321)上的直写安装块(324)、设于所述直写安装块(324)上的直写镜头组(323)、与所述直写镜头组(323)相连接的直写反射镜(322)，所述直写激光接口(325)与所述直写反射镜(322)相连接。

5.根据权利要求4所述的一种晶圆直写机加工装置，其特征在于：所述直写镜头组(323)包括多个同轴布置的非球面透镜。

6.根据权利要求3所述的一种晶圆直写机加工装置，其特征在于：所述直写单元(32)还包括直写光栅尺(326)、与所述直写光栅尺(326)相配合的直写读数器(327)，所述直写光栅尺(326)和所述直写读数器(327)用于对所述直写单元(32)的位移进行测定和校正。

7.根据权利要求3所述的一种晶圆直写机加工装置，其特征在于：所述直写单元(32)还包括直写限位器(328)，所述直写限位器(328)用于限定所述直写单元(32)的位移行程。

8.根据权利要求3所述的一种晶圆直写机加工装置，其特征在于：所述定位相机模组(329)包括设于所述直写安装板(321)上的相机安装板(3291)、滑动设于所述相机安装板(3291)上的相机调节板(3294)、设于所述相机调节板(3294)上的相机安装块(3295)，所述相机安装块(3295)上设有定位相机(3298)。

9.根据权利要求8所述的一种晶圆直写机加工装置，其特征在于：所述相机安装板(3291)上设有相机固定板(3292)，所述相机固定板(3292)上滑动设有相机滑动板(3293)，所述相机安装板(3291)上设有用于顶推所述相机滑动板(3293)以使所述相机滑动板(3293)相对于所述相机固定板(3292)滑动的相机调节丝杠(3297)，所述相机调节板(3294)与所述相机滑动板(3293)固定连接。

10.根据权利要求9所述的一种晶圆直写机加工装置，其特征在于：所述相机调节板(3294)的一侧固定设有相机固定块(3296)，所述相机固定块(3296)上设有长条形孔，所述相机固定块(3296)通过长条形孔和螺栓以固定所述相机调节板(3294)相对于所述相机安装板(3291)的位置。