專利名稱：一種片臺掃描式激光加工中的遮光快門控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造設(shè)備技術(shù)的領(lǐng)域，特別涉及一種片臺掃描式激光加工中的遮光快門控制方法。
背景技術(shù)：
激光用于半導(dǎo)體材料的加工制造，按照所采用激光源的功率強度，大體可分為兩種情況，一種是準分子激光光刻曝光為代表的，所采用的激光作用，其功率密度不是很大； 另外一種是以激光劃片、切片為代表的，在晶圓片局部作用非常強，功率密度很大。在另外一方面，由于激光加工屬于一種束線加工技術(shù)，束線的截面積在現(xiàn)有技術(shù)條件下，并不能夠覆蓋住整個晶圓片的面積。當前，主流的集成電路制造中所采用的晶圓片，直徑為300mm，將來還有可能進一步擴大；而激光束的截面面積，經(jīng)過一定的擴束后，也只在平方厘米的量級。因此，對于激光退火之類的應(yīng)用，除了在激光作用強度方面有一定的考慮之外，還要求光束能夠與晶圓片之間做相對運動，以使激光光束能夠用掃描或者步進掃描等方式，逐步作用到晶圓片的整個表面，獲取全片均勻的加工制造效果。這里的相對運動，既可以是晶圓片(片臺)不動而光束掃描，也可以是光束不動而晶圓片(片臺)運動通過光束區(qū)域。安全防護問題對于任何加工制造來說都是要重點加以考慮的，特別是采用強激光的激光半導(dǎo)體加工，就更是如此。一般來說，作為工藝加工控制也好，作為安全防護的第一道閘門也好，遮光快門是光路遞送通路中一個必不可少的關(guān)鍵性的部件。通過遮光快門的動作，可以在切斷強光束的情況下，方便操作人員或者設(shè)備工程師去做一些必要的操作和處理。這里所說的遮光快門，僅指遮光擋板，并不含曝光時間控制的功能。常見的遮光快門控制方式，采用非必要不遮斷的策略，亦即開啟激光器后，即打開遮光快門；以后若要進行激光加工，則會將晶圓片放置到片臺上，啟動片臺執(zhí)行掃描的動作，因而光束能夠?qū)A片進行一個局部一個局部的處理，直至加工完整個的晶圓片；再之后會進行上下片的動作，更換一片新的晶圓片，進行對新的晶圓片的加工處理。遮光快門在整個過程中保持常開狀態(tài)。只有在工藝過程、或者設(shè)備出現(xiàn)故障，需要人工進行干預(yù)時，才會關(guān)閉遮光快門以遮蔽光線，提供人工干預(yù)的一個相對安全的環(huán)境。如果預(yù)計故障修復(fù)的時間比較長，實際上還會關(guān)閉激光器。在遮光快門打開時，激光束要么是照射到待加工處理的晶圓片上，要么是照射到片臺、移動導(dǎo)軌、或者設(shè)備的其他地方。當執(zhí)行晶圓片的上下片切換時，激光束顯然是照射到其他設(shè)備部件上的。由于半導(dǎo)體激光加工的片臺等移動部件的精度很高，而激光束的作用強度又很大，長此以往，較強的激光光束容易對精密部件造成損傷。針對上述問題，本發(fā)明特別提出了一種充分利用遮光快門動作的控制方案，采用非必要不開啟的策略，亦即在片臺啟動了掃描動作后，在片臺運行的過程中才打開遮光快門，執(zhí)行激光束加工，而在其他的非加工時段，遮光快門總是被適時關(guān)閉。通過這樣的遮光快門控制，將能夠更好地保護設(shè)備中的其他關(guān)鍵和精密部件，不受到強激光直接的，或者經(jīng)由其它部件折反射后的間接的照射，保持設(shè)備關(guān)鍵部件的完好性和動作精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種片臺掃描式激光加工中的遮光快門控制方法，其特征在于，遮光快門在片臺運行的過程中通過激光加工處理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)來控制遮光快門的開啟和關(guān)閉；在片臺開始運行之前的待機階段，激光源是開啟或關(guān)閉，但遮光快門總是關(guān)閉的，以提供對設(shè)備其他關(guān)鍵部件，對于操作員或者設(shè)備工程師人身的最大安全保障；當啟動激光加工時，控制系統(tǒng)控制遮光快門開啟，片臺攜載著要進行加工處理的晶圓片做蛇形的掃描移動，在激光束掃描完整個晶圓片，移出晶圓片后，及時關(guān)閉遮光快門，卸載晶圓片；片臺掃描式激光加工中的遮光快門的控制流程如下步驟1，設(shè)備上電時，執(zhí)行機器設(shè)備的上電初始化過程，此時強制令遮光快門處于關(guān)閉的狀態(tài)，然后轉(zhuǎn)入待機階段；步驟2，當用戶通過加工設(shè)備的運行菜單，查詢遮光快門的開啟條件(1)激光源已開啟；(2)用戶已經(jīng)指定工藝參數(shù)；(3)用戶裝載晶圓片，并啟動該晶圓片的加工；步驟3，如果滿足上述遮光快門的開啟條件，執(zhí)行步驟4，如果不滿足上述遮光快門的開啟條件，返回步驟2;步驟4，進行晶圓片與激光束的相對位置探測，在當激光束移動逐步接近晶圓片時，在特定的開啟位置時，執(zhí)行步驟5 ；否則返回，繼續(xù)進行晶圓片與激光束的相對位置探測；步驟5，采用電動或者氣動的方式打開遮光快門的動作遮光遮光快門，在晶圓片的加工過程中，遮光遮光快門保持開啟，確保加工過程的順利執(zhí)行；步驟6，當晶圓片加工完成后，激光束隨片臺的移動移出至片外，在特定的關(guān)閉位置處，執(zhí)行關(guān)閉遮光快門的動作；如果激光束沒有移出片外，則返回步驟5，如果激光束移出片外執(zhí)行步驟7，步驟7，關(guān)閉遮光快門；步驟8，卸載晶圓片，返回步驟2，循環(huán)執(zhí)行步驟2-8。所述步驟4中的特定開啟位置是通過片臺掃描速度乘以遮光快門動作的時間來估算，上述乘積就是激光束在遮光快門開啟階段的行程，當片臺以每秒40mm速度移動，遮光快門時間為1/40秒，那么該行程為1mm，因此可在片臺移動至距離晶圓片大于Imm至2mm 處，打開遮光快門，于是將開啟位置定義為激光束處于片外。所述步驟6中的特定關(guān)閉位置，與前述特定開啟位置類似地定義，因此可在片臺移出晶圓片距離大于Imm至2mm處，關(guān)閉遮光快門，于是將關(guān)閉位置定義為激光束處于片外。本發(fā)明的有益效果是，采用遮光快門開啟和關(guān)閉動作的動態(tài)管理后，在不處理晶圓片的待機狀態(tài)，強激光光束受到遮光快門遮蔽，并不會直接或經(jīng)由若干次的折反射而照射到設(shè)備的關(guān)鍵部位，對于設(shè)備精密部件起到保護的作用。而在進行晶圓片的加工處理時， 遮光快門又能夠適時地打開或者關(guān)閉。通常情況下，在遮光快門開啟/關(guān)閉階段，激光束將部分地照射到片臺某處，但由于此時片臺處于移動狀態(tài)，因此并不是片臺上某處固定的位置長時間接受強光照射，所以相較于其他非動態(tài)管理的遮光快門，本方法對于片臺的傷害，降低到了最小的程度。


圖1為激光束對晶圓片進行掃描式工藝處理的示意圖。圖中，1是接受激光處理的晶圓片；2遮光快門處于開啟階段的激光束照射位置；3遮光快門處于關(guān)閉階段的激光束照射位置。圖2為片臺掃描式激光加工中的遮光遮光快門的控制流程。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種片臺掃描式激光加工中的遮光快門的控制方法。遮光快門在片臺運行的過程中被開啟及關(guān)閉，開啟及關(guān)閉的時機如圖1所示。在片臺開始運行之前，在待機階段，通常情況下，激光源可以是開啟的，但遮光快門總是關(guān)閉的，以提供對設(shè)備其他關(guān)鍵部件，對于操作員或者設(shè)備工程師等人身的最大安全保障；遮光快門處于開啟階段的激光束照射位置2 ；此時片臺及設(shè)備其他的關(guān)鍵部分均沒有強激光輻照，處于受保護的狀態(tài)。當啟動激光加工時，片臺攜載著要進行加工處理的晶圓片1，按圖1中箭頭線所示做蛇形的掃描移動，在激光束掃描完整個晶圓片，移出晶圓片后及時關(guān)閉遮光快門，此時遮光快門處于關(guān)閉階段的激光束照射位置3。圖2所示為片臺掃描式激光加工中的遮光快門的控制流程示意圖。通過激光加工處理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)來控制遮光快門的開啟和關(guān)閉。片臺掃描式激光加工中的遮光快門的控制流程如下步驟1，設(shè)備上電時，執(zhí)行機器設(shè)備的上電初始化過程，此時強制令遮光快門處于關(guān)閉的狀態(tài)，然后轉(zhuǎn)入待機階段；步驟2，當用戶通過加工設(shè)備的運行菜單，查詢遮光快門的開啟條件(1)激光源已開啟；(2)用戶已經(jīng)指定工藝參數(shù)；(3)用戶裝載晶圓片，并啟動該晶圓片的加工；步驟3，如果滿足上述遮光快門的開啟條件，執(zhí)行步驟4，如果不滿足上述遮光快門的開啟條件，返回步驟2;步驟4，進行晶圓片與激光束的相對位置探測，在當激光束移動逐步接近晶圓片時，在特定的開啟位置時，執(zhí)行步驟5 ；否則返回，繼續(xù)進行晶圓片與激光束的相對位置探測；這里所說的特定的開啟位置，可以通過片臺掃描速度乘以遮光快門動作的時間來估算。 上述乘積就是激光束在遮光快門開啟階段的行程，舉例來說，片臺以每秒40mm速度移動， 遮光快門時間為1/40秒，那么該行程為1mm，因此可在片臺移動距離晶圓片大于Imm處，例如2mm處，打開遮光快門。這樣就將開啟位置定義為了激光束處于片外，相距晶圓片2mm 處；步驟5，采用電動或者氣動的方式打開遮光快門的動作遮光遮光快門，在晶圓片的加工過程中，遮光遮光快門保持開啟，確保加工過程的順利執(zhí)行；步驟6，當晶圓片加工完成后，激光束隨片臺的移動移出至片外，在特定的關(guān)閉位置處，執(zhí)行關(guān)閉遮光快門的動作；如果激光束沒有移出片外，則返回步驟5，如果激光束移出片外執(zhí)行步驟7，這里所說的關(guān)閉位置，可與前述開啟位置類似地定義，例如，取在晶圓片之外，距晶圓片2mm處。
步驟7，關(guān)閉遮光快門；步驟8，卸載晶圓片，返回步驟2，循環(huán)執(zhí)行步驟2-8。通過這樣的控制，就使得激光加工設(shè)備的遮光遮光快門，僅在激光束將要掃描照射到晶圓片之前的特定時間打開，以及在激光束掃描完整個晶圓片，移出晶圓片后及時關(guān)閉。對于整機設(shè)備來說，激光源要么不開啟，要么是開啟；對于激光源開啟，又分為兩種情況，一是激光束被遮光快門所遮蔽，而無法照射到設(shè)備的精密機械部件或者片臺/晶圓片之上，因而提供對設(shè)備關(guān)鍵部分的保護；二是遮光快門打開，此時激光束執(zhí)行預(yù)設(shè)的工藝加工任務(wù)。在遮光遮光快門打開的窗口期內(nèi)，激光束總是處在相對于設(shè)備的其他部分做掃描運動的過程中，不存在固定照射到機器內(nèi)部某處的情況，激光束將只是部分地照射到片臺上接近于晶圓片的某處。由于此時片臺已處于移動狀態(tài)，因此并不是片臺上的該處需要較長時間地承受強光照射，所以強光對片臺的傷害降低到了最小的程度。本發(fā)明控制方案，相對一般的激光加工設(shè)備有較大不同。一般性激光加工設(shè)備，在晶圓片加工完畢后，系由自動裝卸片機構(gòu)來進行下片、上片的晶圓片切換動作，無需人工干預(yù)，因此在上下片過程中，并不會出于保護人員安全的考慮特別地去特意地關(guān)閉遮光快門； 遮光快門在非人工干預(yù)的階段，總是保持在開啟狀態(tài)的。在另一方面，即便也采取臨機開啟或關(guān)閉遮光快門的方法，一般的做法也是在執(zhí)行加工的命令發(fā)出后，開啟遮光快門(此時片臺是靜止的)，然后片臺相對于激光束進行掃描移動，而不是像本方案這樣，特意將遮光遮光快門的打開與閉合安排在片臺的移動過程中來進行。
權(quán)利要求
1.一種片臺掃描式激光加工中的遮光快門控制方法，其特征在于，遮光快門在片臺運行的過程中通過激光加工處理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)來控制遮光快門的開啟和關(guān)閉；在片臺開始運行之前的待機階段，激光源是開啟或關(guān)閉，但遮光快門總是關(guān)閉的，以提供對設(shè)備其他關(guān)鍵部件，對于操作員或者設(shè)備工程師人身的最大安全保障；當啟動激光加工時，控制系統(tǒng)控制遮光快門開啟，片臺攜載著要進行加工處理的晶圓片做蛇形的掃描移動，在激光束掃描完整個晶圓片，移出晶圓片后，及時關(guān)閉遮光快門，卸載晶圓片；在片臺掃描式激光加工中的遮光快門的控制流程如下步驟1，設(shè)備上電時，執(zhí)行機器設(shè)備的上電初始化過程，此時強制令遮光快門處于關(guān)閉的狀態(tài)，然后轉(zhuǎn)入待機階段；步驟2，當用戶通過加工設(shè)備的運行菜單，查詢遮光快門的開啟條件(1)激光源已開啟；(2)用戶已經(jīng)指定工藝參數(shù)；(3)用戶裝載晶圓片，并啟動該晶圓片的加工；步驟3，如果滿足上述遮光快門的開啟條件，執(zhí)行步驟4，如果不滿足上述遮光快門的開啟條件，返回步驟2;步驟4，進行晶圓片與激光束的相對位置探測，在當激光束移動逐步接近晶圓片時，在特定的開啟位置時，執(zhí)行步驟5 ；否則返回，繼續(xù)進行晶圓片與激光束的相對位置探測；步驟5，采用電動或者氣動的方式打開遮光快門的動作遮光遮光快門，在晶圓片的加工過程中，遮光遮光快門保持開啟，確保加工過程的順利執(zhí)行；步驟6，當晶圓片加工完成后，激光束隨片臺的移動移出至片外，在特定的關(guān)閉位置處， 執(zhí)行關(guān)閉遮光快門的動作；如果激光束沒有移出片外，返回步驟5，如果激光束移出片外執(zhí)行步驟7 ；步驟7，關(guān)閉遮光快門；步驟8，卸載晶圓片，返回步驟2，循環(huán)執(zhí)行步驟2-8。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述片臺掃描式激光加工中的遮光快門控制方法，其特征在于，所述步驟4中的特定開啟位置是通過片臺掃描速度乘以遮光快門動作的時間來估算，上述乘積就是激光束在遮光快門開啟階段的行程，當片臺以每秒40mm速度移動，遮光快門時間為 1/40秒，那么該行程為1mm，因此可在片臺移動至距離晶圓片大于Imm至2mm處，打開遮光快門，于是將開啟位置定義為激光束處于片外。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述片臺掃描式激光加工中的遮光快門控制方法，其特征在于，所述步驟6中的特定關(guān)閉位置，與前述特定開啟位置類似地定義，因此可在片臺移出晶圓片距離大于Imm至2mm處，關(guān)閉遮光快門，于是將關(guān)閉位置定義為激光束處于片外。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種片臺掃描式激光加工中的遮光快門控制方法。具體的做法，遮光快門在片臺運行的過程中通過激光加工處理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)來控制遮光快門的開啟和關(guān)閉；在片臺開始運行之前的待機階段，激光源是開啟或關(guān)閉，但遮光快門總是關(guān)閉的，對設(shè)備和操作人員進行保護；當啟動激光加工時，控制系統(tǒng)控制遮光快門開啟，片臺攜載著要進行加工處理的晶圓片做蛇形的掃描移動，在激光束掃描完整個晶圓片，移出晶圓片后，及時關(guān)閉遮光快門，在遮光快門的開啟/關(guān)閉階段，激光束將只是部分地照射到片臺某處，同時由于片臺處于移動的狀態(tài)，所以不會出現(xiàn)強激光照射片臺上固定某處的現(xiàn)象，對于片臺的傷害，降低到了最小的程度。
文檔編號H01L21/268GK102361005SQ20111024053
公開日2012年2月22日 申請日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者嚴利人, 劉朋, 周衛(wèi), 竇維治 申請人:清華大學