CN104241168A - 一种高精度晶圆背刻系统的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明通过以下技术方案实现：1、ROBOT手搬运晶圆。2、由预对中相机捕捉晶圆图像位置，送ROBOT搬运手，由搬运手调整晶圆中心与旋转翘曲台中心合一后，放晶圆在旋转翘曲台上，旋转翘曲台吸住并旋转晶圆，旋转翘曲台底部的激光位移传感器检测晶圆圆周的轴向位移，得到晶圆翘曲度。3、对中台的校正方法是利用玻璃片的透光特性，捕捉激刻划的图案，同时利用电脑计算补偿的结果。4、对位相机捕捉晶圆的对位眼和晶格图像，并通过图像计算将偏移值送激光电脑，得到修正“十字”图像的位置参数，跟随晶圆沟漕标刻“十字”线。5、对中台由XY平台组成，用于产品走位，可到达多个“十字”沟槽的标刻位，真空压板保证晶圆标刻时的平整性。

Description

一种高精度晶圆背刻系统的方法及装置

技术领域

本发明涉及晶圆激光背刻技术的方法和装置，尤其是涉及一种基于CCD影像技术定位方法，用于晶圆翘曲管理，以及高精度的晶格沟槽激光背刻的方法和装置。 

背景技术

激光作为一种新工业加工技术，在计算机控制下可以在各种材料表面标刻图案和文字，本专利组合工业相机的捕捉产品的图案，利用相机参数位置校正激光，为激光背刻图案提供高精度的定位。 

由于相机和激光分布产品的两侧，通常技术无法检测相机与激光的零位基准的校正，包括在后续的生产中，激光的漂移，或相机捕捉图像的计算误差等诸多因素造成激光刻划的偏离，均无法得到检测和及时的校正。 

在一个晶圆上，通常有几百个及至数千个芯片连在一起，它们之间留有80um～150um的间隙，此间隙被称之为划片街区。将每一个具有独立电气性能的芯片分离出来的过程叫做划片或切割。随着技术的进步，芯片的微型化以及晶圆利用率的提高，芯片的厚度不断增加而划片街区在不断的缩小。传统的晶圆正面划片（切割）方法，无论是机械划片（锯片切割）还是激光划片（切割），都很容易伤及芯片。机械划片（锯片切割）过程中，划片街区的宽度受锯片的宽度影响，只能限制于某些固定宽的划片街区以上，否则会伤及芯片。激光划片（切割）时产生的飞溅会容易溅射到芯片上，导致芯片的电性失效。 

现行的晶圆背面划片可以有效的解决上述问题，为此正确应用技术的前提是能定位切割的位置必须对准正面的切割槽（街区中心）。由于芯片的晶格处在晶圆的正面，划片（切割）位置的精确定位就成了难题。 

1、晶圆为完成IC器伯的多层电路图案的叠加，以达到器件的设计要求，会利用晶圆的对位图案（简称对位眼），完成每次图案的高精度对位，以保证图案的正确叠加的工艺。 

2、成品晶圆的器件完成后，会在器件四周留下分离的切割沟槽。该沟槽与对位眼有必然关系，而与器件的外观图案的关联性是第二次图像的偏位值。 

3、对位眼在整个晶圆中只有两处，而非覆盖晶圆的五处标刻位。要点：五个“十字”线必须在同一沟槽内，否则晶圆切割后均为报废的器件。利用对位眼补偿第二次图像的偏位值。 

 参考附图2：高精度晶圆背刻系统沟槽对位方法及装置的五个“十字”线位置示意图。 

4、为改善切割工艺，新的工艺要求在晶圆的背面，标刻五处切割导向“十字”线，高精度对应正面的器件沟槽。 

5、激光刻划标志可以控制在线宽十几个微米之内，其重复性达到几个微米，并可在电脑控制下，接受外部软件指令，调整标刻图案的位置和角度。 

6、CCD工业相机可以捕捉微米级分辨率的图像，并计算出图像间的微米级的位置偏差，为高精度的应用奠定了理论和硬件基础。CCD相机安装在晶圆的正面图像，而激光则安装在晶圆背面，由于机加工误差和安装误差，相机和激光的零位基准不可能合一。 

7、由于任何晶圆在多道工序（艺）后，必然存在非球形翘曲。本发明的晶圆标刻需要在20微米内标刻“十字”的，均匀分布与四寸晶圆的五个位置。考虑到工作环境对材料和晶圆的翘曲的因素，本专利提供机台和晶圆的翘曲度控制系统。 

发明内容

本发明的目的是利用ROBOT搬运手，将晶圆从晶圆料盒中取出，送到旋转翘曲台，控制晶圆的翘曲度，然后送对中台的相机对位，激光完成“十字”图像标刻。 

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： 

1、ROBOT手搬运晶圆：将晶圆从晶圆料盒中取出和放入，送晶圆到旋转台测预对中和放下，送晶圆到标刻台。

2、由预对中相机捕捉晶圆图像位置，送ROBOT手调整到晶圆与旋转台中心合一后，放晶圆在旋转台上，真空旋转台吸住并旋转晶圆，由旋转台底部的激光位移传感器，检测晶圆的圆周的轴向位移，得到晶圆的翘曲度。 

3、对中台的校正方法是利用玻璃片的透光特性，捕捉到激光的刻划图案，用于相机图案的校正。同时利用电脑屏幕的尺寸，直观的观测补偿的效果。 

4、对位相机与激光的组合，完成晶圆背刻的对中系统的方法和装置，其特征是利用相机捕捉晶圆的对位眼和晶格的图像，将偏差值通过图像计算和送达激光的电脑，由激光电脑修正“十字”图像的位置，跟随晶圆沟漕标刻“十字”线。 

5、XY平台用于产品走位到达多个“十字”沟槽的标刻位，真空压板是保证晶圆在标刻时的平整性，提高标刻的精度。 

该发明具有以下特点： 

1、成本低，使用便捷，精度高，可直接弥补相机和激光安装缺陷，提高应用精度。

2、可多次反复使用，对于补偿结果可以直观的了解。 

附图说明

图1为本发明的高精度晶圆背刻的方法和装置的结构示意图。 

图2为高精度晶圆背刻系统沟槽对位方法及装置的五个“十字”线的位置示意图 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施对本发明进行详细说明。 

实施如图1所示，高精度晶圆背刻对中系统的校正测量方法结构示意图，该结构包括：1，ROBOT搬运手;2,晶圆料盒;3，晶圆;4，真空旋转台;5，预对位相机;6，激光位移传感器;7，激光;8，激光保护板和底光;9，五位对中台；10，晶圆真空压板;11，对中相机;12,电脑;13，校正玻璃板。 

1、ROBOT搬运手将晶圆从晶圆料盒中取出，送晶圆到旋转台完成预对中和旋转中位置合一校正准备。 

2、预对中相机捕捉晶圆图像位置，偏差值送ROBOT手调整到晶圆与旋转台中心合一计算。 

3、ROBOT放晶圆在旋转台上，真空旋转台吸住并旋转晶圆，由旋转台底部的激光位移传感器，检测晶圆的圆周的轴向位移，得到晶圆的翘曲度。 

4、ROBOT将符合翘曲度要求的晶圆，送到五位对中台。 

5、对位相机捕捉晶圆的对位眼和晶格的图像，将念头值通过图像计算和送达激光的电脑，由激光电脑修正“十字”图像的位置，跟随晶圆沟槽标刻“十字”线。 

6、五位对中台由XY平台组成，用于产品走位到达多个“十字”沟槽的标刻位，其附带真空压板是保证晶圆在标刻时的平整性，提高标刻的精度。 

7、移动五位对中台，循环2#-4#步骤，使用第二个标刻位，检测校正结果。 

Claims (1)

1.本发明的目的是利用ROBOT搬运手，将晶圆从晶圆料盒中取出，送到旋转翘曲台，控制晶圆的翘曲度，然后送对中台的相机对位，激光完成“十字”图像标刻。 

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现： 

1)ROBOT手搬运晶圆：将晶圆从晶圆料盒中取出和放入，送晶圆到旋转台测预对中和放下，送晶圆到标刻台。 

2)由预对中相机捕捉晶圆图像位置，送ROBOT手调整到晶圆与旋转台中心合一后，放晶圆在旋转台上，真空旋转台吸住并旋转晶圆，由旋转台底部的激光位移传感器，检测晶圆的圆周的轴向位移，得到晶圆的翘曲度。 

3)对中台的校正方法是利用玻璃片的透光特性，捕捉到激光的刻划图案，用于相机图案的校正。同时利用电脑屏幕的尺寸，直观的观测补偿的效果。 

4)对位相机与激光的组合，完成晶圆背刻的对中系统的方法和装置，其特征是利用相机捕捉晶圆的对位眼和晶格的图像，将偏差值通过图像计算和送达激光的电脑，由激光电脑修正“十字”图像的位置，跟随晶圆沟漕标刻“十字”线。 

5)XY平台用于产品走位到达多个“十字”沟槽的标刻位，真空压板是保证晶圆在标刻时的平整性，提高标刻的精度。 

该发明具有以下特点： 

(1)成本低，使用便捷，精度高，可直接弥补相机和激光安装缺陷，提高应用精度。 

(2)可多次反复使用，对于补偿结果可以直观的了解。