[發明專利]一種片臺掃描式激光加工中的遮光快門控制方法

有效

• 申請號: 201110240534.8
• 申請日: 2011-08-19
• 公開（公告）號: CN102361005A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發明（設計）人: 嚴利人;周衛;劉朋;竇維治
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L21/268
• 分類號: H01L21/268;B23K26/42
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

技術領域

本發明屬于半導體制造設備技術的領域，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

激光用于半導體材料的加工制造，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，束線的截面積在現有技術條件下，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，啟動片臺執行掃描的動作，因而光束能夠對晶圓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。只有在工藝過程、或者設備出現故障，需要人工進行干預時，才會關閉遮光快門以遮蔽光線，提供人工干預的一個相對安全的環境。如果預計故障修復的時間比較長，實際上還會關閉激光器。

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、移動導軌、或者設備的其他地方。當執行晶圓片的上下片切換時，激光束顯然是照射到其他設備部件上的。由于半導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閉。通過這樣的遮光快門控制，將能夠更好地保護設備中的其他關鍵和精密部件，不受到強激光直接的，或者經由其它部件折反射后的間接的照射，保持設備關鍵部件的完好性和動作精度。

發明內容

本發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的控制系統來控制遮光快門的開啟和關閉；在片臺開始運行之前的待機階段，激光源是開啟或關閉，但遮光快門總是關閉的，以提供對設備其他關鍵部件，對于操作員或者設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，設備上電時，執行機器設備的上電初始化過程，此時強制令遮光快門處于關閉的狀態，然后轉入待機階段；

步驟2，當用戶通過加工設備的運行菜單，查詢遮光快門的開啟條件：(1)激光源已開啟；(2)用戶已經指定工藝參數；(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，執行步驟5；否則返回，繼續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行；