[发明专利]一种边缘曝光装置

说明书

技术领域

本发明涉及光学照明技术，特别涉及用于光刻设备的光学照明技术。

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照明光学系统产生一个照明光斑，然后利用旋转台的旋转以实现硅片边缘曝光。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。

通常边缘曝光装置由紫外照明光源、照明光纤、照明光学系统、旋转台及控制计算机等组成，其中照明光学系统是边缘曝光装置中重要的部件之一，照明光学系统在硅片边缘的照明均匀性、照明光斑尺寸、照明光强及照明视场畸变大小等都将直接影响硅片边缘去边效率、去边质量及去边误差等，因此设计一套好的边缘曝光照明光学系统，是实现硅片边缘曝光的关键。

在所调研的诸多关于边缘曝光的专利中，其所采用的照明光学系统多用由光源发出的光直接由透镜汇入光纤的方式得到曝光用的紫外光。而采用具体光学系统通过照明光学设计得到硅片照明光斑的方法还没有过。如在美国专利5229811中，照明光学系统采用将光源发出的光通过用于光路转折的反射镜、用于选择透过波段的滤光片，控制光路开关的快门和一会聚透镜直接接入光纤作为照明系统。该光学结构的设计虽能保证被照明光斑的光强，但在照明均匀性、照明光斑尺寸、及照明视场畸变大小等方面均不能兼顾到，必须通过其它方式进行控制，因而增加了后续设计的难度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种边缘曝光装置中的照明光学系统，它主要提供均匀、高强度、特定形状及稳定的边缘照明光，使不同工艺厚度的硅片能被高效、准确且高质量的实现边缘曝光。

为了达到上述目的，本发明提供一种边缘曝光装置中的照明光学系统，包括曝光光源、照明光纤、照明光学系统、照明光学系统安装支架、硅片、旋转平台和总控单元。该曝光光源通过照明光纤与照明光学系统相连；该照明光学系统安装于该照明光学系统安装支架上；该硅片放置于该旋转平台上，并置于该照明光学系统的照射下；该总控单元控制该曝光光源中快门的开启与关闭以及旋转平台的运动。

该曝光光源是能发出紫外波段光的光源。该能发出紫外波段光的光源，可以是汞灯光源。

该照明光学系统安装支架具有垂向及沿硅片径向方向的调整功能。通过调整照明光学系统安装支架的垂向位置，使硅片的边缘处于照明光学系统的最佳焦面位置；通过调整照明光学系统安装支架沿硅片径向方向的位置，可改变硅片的去边宽度。

该照明光纤是数值孔径大于0.35的光纤，使照明光学系统远离曝光光源，以防止曝光光源工作时所散发的热量对照明光学系统的光学性能产生影响。

照明光学系统结构为远心柯勒照明系统。

该照明光学系统包括照明物镜组、视场光阑和成像物镜组。从该照明光纤出射端到硅片面沿光轴依次排列该照明物镜组、该视场光阑和该成像物镜组。

该照明物镜组包括照明物镜组第一透镜、照明物镜组第二透镜和照明物镜组第三透镜。沿照明光传播方向依次排列该照明物镜组第一透镜、该照明物镜组第二透镜和该照明物镜组第三透镜。在空间结构上相邻透镜彼此之间相互分离。该照明物镜组第一透镜为平凸透镜，靠近该光纤出射端的表面为平面；该照明物镜组第二透镜为双凸透镜；该照明物镜组第三透镜为双凸透镜。

该视场光阑的孔径与去边边缘光斑大小相同。

该成像物镜组包括前组成像物镜组、孔径光阑和后组成像物镜组。沿照明光传播方向依次排列该前组成像物镜组、该孔径光阑和该后组成像物镜组。该成像物镜组放大倍率为-1倍，结构为关于孔径光阑对称的双高斯结构，能够自动消除视场光阑在硅片面的像的畸变。