TWI291395B - Apparatus and method for measuring the degradation of a tool - Google Patents

Description

1291395 ⑴ 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明簡之技術領域、先前技術、内容、實施方式及圖式簡單說明) 先前專利申請的參者 專利申叫已在美國提出，專利申請號碼為0 9 / 8 7 7，5 3 1 ，並於2001年6月8曰申請。 本發明通常係有關於退化工具，其在使用期間會有磨損。 先前技術 用以機械加工一工作件的設備時常會使用多個退化工 具，從一工作件-移除材料，例如切割工具或磨料工具，例 如研磨或磨削或拋光工具。通常該工具的工作層是一比工 作件硬的材料，但是儘管如此在它整個生命週期中，還是 會磨損。非最佳工作條件會延長加1時間，造成該工具: 必要地加速退化，或對該工作件造成傷害，以上都是不合 經濟效益的。尤其是一材料很硬的工作件需要非常貴的工 具。實際的最佳工作條件端賴該工具實際的狀態準則退化。 美國4,786,220揭露-切割工具磨損監視器，藉由在鎖 孔時’監視在鑽孔機和X作件間產生的電壓和電流，來作 測鐵孔機的工具磨損退化。它會被摘測到當工具磨損時 美國5,934,974描述利用雷射三角法，原位η用^ 磨半導體晶圓之研磨片的磨損。研磨工具被調[以補精 該工具不平整的磨損。 該兩個美國專利權對測量 此對量測一工具的退化有 現在，一退化工具的特殊 在 具有效果，其都是應用規格。 一進一步的需求。 fe園，其在使用期間的磨損發 1291395 _ (2) 生於切割（切片）完成的半導體晶圓，以刀片做晶片分割， 其在使用期間會有磨損。一完成的半導體晶圓具有複數個 晶片，其包含複數個電子電路於一矩形圖案中。這些晶片 由切割刀切開，以包裝至一單一外殼。通常，刀鋒厚度的 範圍從0.0 1 5毫米到1 · 3毫米。該切割刀包含鑽石粒子，為 典型的研磨材料於一載具材料中，而切割該晶圓，搭配液 體來冷卻和除去研磨塵粒。下列三類型的切割刀已商業化： 燒結鑽石刀，其中鑽石粒子融入一軟金屬，例如黃銅或銅 ，或以治金製程合成； 鍍金鑽石刀_，其中鑽石粒子由電鍍製程產生的鎳綁線支 撐，以及 樹脂鑽石刀，其中鑽石粒子由一樹脂綁線支撐，產生一 同質矩陣。 矽晶圓切片都是用鍍金鑽石刀和鍍金鑽石刀。樹脂鑽石 刀鋒藉著該切割製程具有自動地自我磨銳的優點。 由於該製程研磨的性質，切割刀會磨損。一用壞或損壞 的切割刀會造成一晶片損害，當大的粒子從該晶片的邊緣 脫離。該切割刀的操作參數被調整以平衡達到一高產出量 ，小的晶片損害層次，且達到合理的刀鋒磨損和通常是一 常數。 通常，切割刀不是有時檢查，並且更換當達到一定程度 的磨損，或是定義一定的晶圓切割數目，或定義一操作時 間後。這概念能避免人工手動檢查晶片損害的成本及/或 太早更換切割刀，其意謂省下不必要的刀片成本和減少時

1291395 (3) 間。 當刀片被認為用壞時，一些方式利用偵測的方式已被採用 ，來改善這個折衷方式。該可偵測的操作條件，依照該技蟄 是當以晶圓基板附加於刀片上到達一預先定義的數值’或當 該刀片切割邊緣從該工作表面到達一最小的隔離距離° 美國6,033,288揭露一裝置用以累計切割資料，其具有 一紡錘式馬達，一具有一刀片的纺錘，一紡錘驅動器，以 一預定轉動率驅動該纺錘，和一偵測器連接到該纺錄馬達 ，以決定該紡錘的轉動率。一控制器控制該紡錘驅動器’ 響應至由該基灰-附加在該刀片上的負載。 依照美國5，7 1 8，6 1 5，一半導體晶圓切割刀在晶圓切割 製程中，監視從支撐該刀片的凸緣之刀片方位。一系統測 量該凸緣的乾淨程度，其利用一高畫面偵測器，去決定刀 片磨損，以及一處理器在該晶圓晶圓切割期間，用以監視 在該刀片移動至晶圓，以及停止移動當該刀片切割邊緣從 該工作表面到達最小的隔離距離。 該兩個觀念提供該刀片損壞的狀態不夠精確。 • 發明内容 本發明提供一種用以決定一半導體切割工具狀態之裝置 及方法，不需在預定時間後例行地更換或直到切割工具發生 顯著的錯誤後更換切割工具。一工具表面上之一第一取樣區 域以激發輕射照明。來自該第一取樣區域之第一取樣光線的 接收與該第一取樣光線的光譜分析由一光i晋分析器執行。一 計算器耦合至該光譜分析器，用以從該第一取樣光線的光譜 (4) 1291395 分析 該第 控制 導體 割工 制可 固定 退化 尋求 和方 和方 例如 特徵 偵測 紫外 的結 對謗 影響 的材 和％ 決定該工具於該弟一取樣區域的操作狀況。該計算器於 一取樣區域使用該半導體切割工具的操作狀況決定與 一最佳分離參數。舉例來說，該最佳分離參數可為該半 切割工具欲操作的速度及一半導體相對於該半導體切 具的線性移動速度的至少其中之一。切割工具的速度控 相對於在整個切割工具的刀片的生命周期期間使用一 的速度而提供切割工具的最佳磨損。 實施方式 1 發明尋求提供一種裝置和方法，用以測量定一工具的 ’及/或偵測工具已經磨損。較更進一步地，本發明 -; 才疋供種機器’其具有一退化工具，其中依照該工具 法已決定的條件，該機器的加工參數被控制。此裝置 法允許延長該工具的生命和減少對一工作件的損害。 材料移除工具的磨損狀況，伴隨著該材料移除表面， •工作表面，的修改光學特徵。依照本發明，該光學 的修改部分能被分光鏡發現。此光學特徵能出現和被 丨 =但是在該視覺頻譜範圍内，而且也在包括紅外光和 、、泉電磁輻射的附近光譜範圍中。 、 夕材料移除工具有一物體，提供對該工具的一工作層 冓忒工具可能包含一些不同的幾何學表面。該物體 工具提供形式穩定性，而且該工作層與該工作件互相 、、並且包含或含有一較硬粒子材料。普遍用於工作層 科，例如··鈦氮化物（錫），立方體的硼氮化物（CBN) 石。舉例來說，外科用的鑽孔機是用外科等級不鐵鋼 -10- 1291395 (5) 或碳鋼塗上一鈦氮化物薄層所製成。鑽石是以非常小的粒 子形式來使用，其内嵌於一提供該工作層材料的載具材料 中。該載波材料比小鑽石軟，以及可能也比工作件材料軟 。在鑽石之間，工作表面上的載波材料被工作件材料研磨 ，留下部分鑽石内嵌，以及黏住該載波材料用以移除該工 作件材料。這樣的工具廣泛地被使用，例如作為石頭録， 以及做為半導體晶圓背部研磨裝置。

/對於這樣的工具，磨損顯示於該工作表面的修改化學組 成，其依照本發明，利用光譜器是可偵測的。比較一新的 工具，其包含該-工作表面的化學元件，一使用中的工具也 包含一該工作件化學元件的原子數量。當工具磨損時，也 就是工作層被用壞，該工具物體的化學元件出現在該工作 表面上。因此，該工具磨損狀況映射在該工作表面上的化 學元件的比率，以及該工作表面的光學特性中。

依照本發明，一加工裝置工具工作表面的光學特徵可用 分光鏡偵測。進一步地，該工具條件從它工作表面的光學 特徵來決定。該工具條件至少包含一所關心的狀態準則。 這樣的狀態準則可以是該工具的磨損狀況，它的張力或是 它的溫度。該狀態準則可以對每個狀況的個別狀態準則值 量化。舉例來說，以狀態準則可以只是假定該數值的好/ 壞，以區別可用工具和損壞工具，或者假定一定的數目， 以定義工具的磨損程度。 依照本發明，該加工裝置的操作參數也由該工具的狀況決 定。這樣的操作參數能包括該移動部份的速度，以及能被 -11- (6) 1291395 選擇來延長該工具的生命， ,^ /邊工具的張力或溫度。 -本發明的適用性是非常廣泛 # 上且將會由特殊例子做示 範，其代表應用於不同類型的加工奘 衣罝，不同類型的工具， i同的光譜儀，不同工業領域裡的應用。 圖1圖式顯示加工裝置10，A且者 /、具有材料移除工具12，可 移動地安裝，用以從工作件i 4將妯社i 卞忏14將材枓移除，以及光譜分析 器1 6。加工裝置1 0是一晶圓切到奘蓄 曰圓切J裝置，其用於半導體工業 中，作為加工工作件1 4，並力此甚田向、 八在此疋日日固2〇，即用來在晶圓 20上分割積體電路18成一單一晶片，再個別地封裝。材料 移除工具12包_含所謂的刮片刀22，用以切割圓薄的晶圓2〇 成一矩形狀，形成一單一晶片。刮片刀22安裝於軸24上。 刮片刀2 2具有物體2 6 ’在刮片刀2 2的周圍，提供結構給工 作層28。工作層28包含鑽石粒子内嵌於一載波材料中。工 作層2 8的工作表面3 0是刮片刀22的材料移除表面截面段 ，其用來切割晶圓2 0。這裡，工作表面3 0包含獨特的幾何 表面3 2，3 4 ’ 3 6 ’其是用研磨來接觸晶圓2 0。在這個例子 中，加工裝置10有一固定式的到片刀22和一移動式刀片（ 未顯示），其’以預定的前進速度’沿著切割方向，運送 的晶圓20，移動晶圓。 光譜分析器1 6包含偵測頭3 8 ’其具有三個微物體40，42 ，4 4搭配鏡片4 6。微物體4 0 ’ 4 2 ’ 4 4分別地耦合到光纖4 8 ，50，52。微物體40，42，44光學式觀看或分別地映射已 定義幾何表面32，34，36上工作表面30的取樣區域至光纖 4 8，5 0，5 2。當刮片刀2 2正運轉時’取樣區域沿著幾何表 -12- 1291395

面3 2，3 4，3 6上的一路徑移動。該取樣區域的大小藉由調 整微物體40，42，44來調整。 偵測頭3 8是一量測頭，用以決定刮片刀2 2切割邊緣的狀 況。刮片刀22的幾何表面32，34，36形成一前面34，以及 第一和第二個邊面3 2，3 6實質上對該前面是直角的。微物 體42，40，44形成引導裝置，用以引導光線至一工具上的 取樣區域，和同時地形式取樣裝置，用以接收從該取樣區 域發出的取樣光線，該取樣區域的每一前面和第一和第二 個邊截面段都有一個。偵測頭3 8適用於該刮片刀2 2，以致 於該取樣區域的前面和第一和第二個邊截面段分別地在 刮片刀22在前面和第一和第二個邊面上。微物體42，40 ，4 4分別地適用於光纖5 0，4 8，5 2。該取樣區域的每一前 面和第一和第二個邊截面段都有一個。偵測頭3 8形成一似 方塊狀的量測頭，意謂著相對於其他元件，它的元件是容 易校正的，以致於該量測頭能被調整刮片刀22為一片。使 用偵測頭3 8經由光纖5 0，4 8，5 2接收光線，以及經由光纖 5 0，4 8，5 2傳送取樣光線。這樣的似方塊狀的量測頭大大 地改善操控該電洞裝置。 光譜分析器16包含拉曼光譜儀54經由光纖56耦合至光 纖選擇器5 8。纖維選擇器5 8選擇性地耦合至光纖4 8，5 0 ，5 2，三者之一。光纖選擇器5 8是一開關，用以選擇地迴 授一選擇取樣區域的取樣光線至光譜分析器。這允許使用 一頻譜分析器，這裡是使用拉曼光譜儀，給一些不同的取 樣區域，而因此減少該裝置的成本。拉曼光譜儀5 4包含一 -13- 1291395 (8) 两寸利用激光輻射，以照明該工具表面上實際選擇的取樣 區域 1、 。拉曼光譜儀5 4經由資料匯流6 2耦合至個人電腦 (Pc)6〇。Pc 6〇經由控制線路64耦合至光纖選擇器58。 y- . 操作上，光路徑在光譜儀和實際取樣區域之間，是使 ^ Ψ ^ , 1向。從拉曼光譜儀5 4内的雷射發出的照明光線迴授 11¾ 'l·* 义光纖56和在光纖選擇器58，光纖48，50或52之後，和 叫只際的微物體40，42或44至正在檢查的取樣區域。這 光、、泉以激光輻射，在一工具表面3 2，3 4或3 6上，照亮一取 樣區域。從該實際的取樣區域發出的光線被相同的微物體 4 〇 , 4 2或4 4，而—且經由光纖迴授至拉曼光譜儀5 4。拉曼光 曰儀5 4執行一接收到取樣光線的光譜分析，以及提供正在 I的取樣區域之光譜資料，也就是拉曼光譜資料。P C 6 〇 由貝料匯流6 2控制拉曼光譜儀5 4，而且經由控制線路6 4 制光纖選擇器58。拉曼光譜儀54經由資料匯流62傳送光 曰貝科至P C 6 0。P C 6 0評估光譜資料，並在正在檢查的取 樣區域，決定該工具的狀況。PC 60之後來利用切換光纖 選擇器5 8選擇所有的取樣區域’而且在所有的取樣區域中 ’決定該工具的狀況。從那裡PC 60決定該工具的所有的 狀况。該工具的狀況至少由一狀態準則評定，並且能被一 相對的狀態準則數值量化給每個狀態準則。—pc顯示器 表承該光譜，和在所有的取樣區域和總數中，決定該工具 的狀況。拉曼光譜儀54也包含一照相機，其能在檢查情形 下觀察該取樣區域，以及其影像能被顯示於螢幕上，供視 覺的檢查。 -14- (9) 1291395 然後，PC 60使用該工具的邾 、的狀況，以決定加工裝置1 0的 最佳加工參數。P C 6 0控制力口 τ姑栗 列加工裝置1 〇以做出一已決定的 最佳加工參數。在這裡，最佳* 4 取住加工參數包括該滑片的前進 速度和該刮片刀22的轉動頻率。 〇干 Π 6 0被程式化，依照已 定義功能關係，從代表該工具的所古 /、叩所有狀況的狀態準則數值 ，決定加工裝置10的最佳加工參I π —魏土硫▲ 丄手数。在一預足警告層級上 ，P C 6 0也被程式化，在幾你本丈，、 成仃表面3 2和3 6上取樣區域之間 ’偵測該工具狀況的不同處。如果此不同處被债測出，假 設在刮片刀和滑片之間有—非對準誤差，以及一誤差程序 被啟動。一 pc_顯不器表示加工裝置1〇之已決定的最佳加 工參數，而且視覺地和聽螯岫批1 、、 t見地指出孩工具的狀態準則數值 是否在一預定警告層級之上。 圖2依照本發明的一具體音> μ 口 八只她例，顯示一方法用以決定 一退化工具的狀況。這個方法包含步驟152以激發輕射， 照明在一工具表面上的取樣區域。然後在步驟154中，取 樣從該取樣區域發出的光線被接收。纟步驟156中，該接 收的取樣光線會做光譜分析。從接收的取樣光線的光譜， 在該取樣區域的工具狀態在步驟！58中決定。該工具已決 定的狀態能被顯示’或者能用來提供一警告信號如果它的 狀況不好。激發輕射可適當地選擇，而從該取樣區域發射 的光線相當地端賴關於至少一邶能、、佳ηί 、、 n t / 狀毖準則的孩工具狀況。此 依賴關係的例子提供如下。 圖3依照本發明的一具體實竑如 _ ^ t 、缸I她例，顯示一万法用以控制 一機器，其具有一退化工且的、、去4口回，/ Λ .. 八们机私圖1 60。在步驟1 62中一 -15-

1291395 (10) 工具表面 從該取樣 收到的取 樣光線的 中決定。 數值表示 則提供一 或沒有警 具已決定 該已決定 狀況和加 最好該 ，其在該 則數值的 估。另" 照實際該 作件的最 生的狀態 包括決定 熟悉本 ，都能被. 器内整合 準則數值 應用程式 上的一取樣區域以激發轉射照明。在步驟i 6 4中 · 區域發射的取樣光線，結果輻射光被接收。該接 樣光線在步騾1 6 6中做光譜分析。從接收到的取 光讀’在該取樣區域的該工具的狀沉在步驟丨6 8 在這裡，這個決定包括比較一數值，其以一預定 汸狀况。如果該已決定的數值比預定數值更差， 警告訊息於步騾170。下一個，在兩個例子中有 告訊息，肖機器的加i參數是的決定，端賴該工一· 的狀况於步驟1 7 2。然後於步驟丨7 4，該工具是與 的加、參數-起操作。另外地，該工具已：定的 工參數被顯示於步驟176。 工具的磨損是以一狀態準則數值量化狀態準則 工具的生命週期期間，做相當的改變。該狀態準 改變依照一預定功能，從接收到光線的光譜做評 値預定功能被用來決定該機器的加工參數，其依 工具損壞狀態，對該工具的一長的生命週期及工 籲 小知壞做最佳化。兩個預定功能結合成一個，產 卞則數值不明顯地出現，儘管如此大家都瞭解其 3 该工具的狀沉。 技蟲的人士將會知道所有該機器的計算和控制 落、 叶算器所完成，例如一個人電腦執行或一機 的微處理器。這包括執行一光譜分析，計算狀態 二/1 最i力口工一參數，和控制該機器，執行加工 等通常一光譜器是受電腦控制，以及此電腦能 •16- 1291395 夠承受控制該機器的額外任務。 現在，許多加工裝置操作一工具於一固定的標準速度。 許多切片刀的評估和切割情況已經顯示出一新的切割刀 或切片刀具有在短時間内，起始速度有大於標準速度，在 標準速度有一長的時間，在切割刀快壞時，相對於該標準 速度減少速度的優勢。 在此於該刮片刀22的生命週期，工作層28將會退化，而 因此該工作表面3 〇將會改變它的狀態。工作層2 8的載具材 料比小的鐵石軟，而且比晶圓2〇的工作件材料軟。在該鐵 石之間工作表> 30上的載具材料被該工作件材料研磨，留 下部分的鑽石内嵌和突出於該載具材料，用以移除工作件 材料。鑽石顯示一 一定尺寸的分#，而且可不平整地分佈 於該工作層中。在使用和磨損時，鑽石能可不平整地突出 於該載具材料之外，而且可能或多或少強力固定於該載波 材料内。加工裝置1〇如此的不均句和機構的不完善，如刮 片刀22不精確的定位，在運轉期間，在刮片刀22的周圍造 成不一致的材科移動。不一致的材料移動會導致對晶圓20 和刮片刀22的破壞。對晶圓2〇的損害包括碎屑，也就是由 孩晶圓破砰的部分，它比該突出的鑽石大得多，以及破碎 的晶圓：對刮片刀22的損害包括由工作層28外破碎的部分 ’其比該笑出的鑽石大得多。於晶圓20和刮片刀22内，由 於溫度在該切片軌道上升會造成第二次損害。 從不同的觀點來看，在磨損期間，刮片刀U的 备 變化。此狀況包, 曰 I括工作表面30，厚度，退化，溫度以及工 -17-

1291395 (12) 作層2 8的小粒子污染的狀態準則位置。對於切割效率，這 些使用過的切片刀通常比一全新的切片刀還差。依照本發 明，該加工裝置的加工參數，例如該刮片刀的轉速，以及 該晶圓相對於切片刀的線性運動被設定為該退化的真實 狀態的最佳化數值。該切割效率，晶圓損壞的風險，以及 該工具的生命週期能藉由調整該加工裝置的加工參數到 該工具的實際狀況，而被大大地改善。

對於此工具，磨損顯示於一該工作表面的修正化學組成 ，依照本發明其經由光譜器所偵測出。比較一新的工具， 其包含該工作1表面的化學元件，一使用的工具也包含一該 工作件的化學成分原子的一定數量。當工具磨損時，也就 是工作層被用光時，該工具物體的化學成分出現在該工作 表面上。因此，該工具的磨損被映射於該工作表面上的化 學成分比率，以及該工作表面的光學特性中。

該工具的條件可能包括狀態準則，端賴實際負載，例如 溫度或張力。任何的狀態準則顯示於該光譜中是可觀察的 。尤其，拉曼光譜訊息最好至少包含拉曼光譜線的組強度 ，位置，偏極化，和寬度之一。來自該激發頻率的一拉曼 光譜線的距離是該表面的材料物質特性為或化學組成和 應力。因此已知物質小粒子的污染和該工作層上刮片刀載 具材料的外觀是可偵測的。特別地，由於該切片刀冷卻不 足，該鑽石切割材料燃燒引起在該拉曼光譜裡的額外石墨 訊號，其可從該鑽石訊號中區別。來自一拉曼光譜光線的 光偏極化端賴應用於該工具的機械應力。因此該工具重負 -18 - (13) 1291395 載隨其能被偵測到。 在圖1中，二個微物體40，42，44於偵測頭38中，已經 、匕擇來刀別觀察三個幾何表面32，34，36上的取樣區域 。取樣區域的數目可能因幾何表面的數目或其他的特定應 用私式而改寬。-取樣區域和-光收集元件可能是足夠的。 圖表胃丁以圖1的機器做拉曼測量6 8的圖表，即一新刮片 刀的拉曼光譜70,以及一快用壞的刮片刀拉曼光譜8〇。拉 表示以拉曼位移為函數的強度，其是從激發波長 大：祭波長頻譜距離。光譜7〇表示地線…其有寬廣的最 而且達-到導線76。…是-狹有的鑽石拉曼光 ::、、泉的：性。在該學線76最大值和寬廣最大值Μ之間的 广匕率疋在刮片刀表面觀察區域的鑽石粒子 的量 測。 地=光Γ0表示以拉曼位移為函數的強度。光譜8〇表示 8砉’、有寬廣的最大值84和宰線86特性給鑽石。峰線 面=小的最大值，因為沒有很多的鑽石留在到片刀表 上弁、地，峰值87和88兩者對矽的特性大大地從地線82 二二表示輪刮片刀…粒子的污染。在給鑽石 比率性的取大值和給矽峰線87特性的最大值之間的 率疋刮片刀狀況的量測。 圖：地依〃、、本發明的-使用典型光譜器之具體實施例， —鑽孔機器1GG，其運用—裝置。㈣機器⑽ =孔器1〇2用來讀工作件1〇4。鑽孔器㈣-觀察中 的退化工具。鑽孔機器i。。更進—步具有一鑽孔架1〇6，其 -19- 1291395 (14) 支援鑽頭107，其轉動和夾住鑽孔器102。鑽孔架106與鑽 孔器1 0 2在工作件1 〇 4間移來移去。鑽孔架1 0 6攜帶雷射二 極體單元1 〇 8和光感測器11 〇。雷射二極體單元1 0 8照明一 觀測區域11 2，其在鑽孔器1 〇2頂針的表面。最好，該鑽孔 器1 02的切割邊緣在觀測區域1 1 2内移動。光感測器1 1 〇收 集和接收從觀測區域11 2發出的光線。光感測器11 〇具有滤 波器114用以執行收到光線的光譜分析。PC 11 6經由二極 體控制器1 1 8控制雷射二極體單元1 〇 8。P C 1 1 6經由檢波器 供應器1 1 9，從光感測器1 1 〇收到一訊號。 鑽孔器1 0 2的表面是用一硬式材料塗上。被p ◦ 11 6控制 的雷射二極體單元108以一適當的預定激發頻率照明觀測 區域1 1 2。光感測器1 1 〇收到來自觀測區域}丨2濾過的反射 激光，但是抑制雜散光。選擇濾波器114是針對鑽孔器 表面塗料的硬式材料以及鑽孔器102的載具材料做選擇。 對於激發光線來說，鑽孔器1〇2表面塗料的硬式材料具有 一高反射係數，而鑽孔器1 02的載具材料且古t T丹哥一小反射係 數。PC 當作—比較器，其與從光感測器收到的訊號 和一預定數值做比較。當表面塗料被用壞時，被光感測器 110收到的光線和被PC 116收到的訊號減少的很嚴重，而 且P C 1 1 6提供一警告訊號。 本發明沒被限制在切劃’鋸斷’和切斷’除此之外也可 以應用在其他的磨平加工機，包括輪磨和研磨。 圖6依照本發明的一具體實施例，表示研磨 麼機哭120 口 ^ 機為120。研 磨機抑疋一 CMP，當作一半導體晶圓的 闺的化學機械研磨 -20- (15) 1291395

法。研磨機器120包括一退化工且，包私 /、 匕括運迗研磨片的傳 動帶122。更進一步地，研磨施哭 、 ^ W機态12〇包捂晶圓承載體124 定位晶圓頂住該研磨片，支接知备〗9 & + 又後轴承126在晶圓承載體124 下支援傳動帶1 22，傳動帶驅動系絲白以a 私動糸統包括移動傳動帶1 22 的滚輪1 2 8和研磨片，以及安裝在偵甽哭 衣在七、w驅動系統1 3 2的光 學磁頭130包括驅動馬達134和輪軸136。光學磁頭13〇是拉 曼光譜儀138的光學磁頭，且藉著光纖14〇耦合。pc 142

控制拉曼光譜儀1 3 8而且驅動馬達1 3 4。

在運轉時，傳動帶驅動系統使傳動帶122運轉，以便研 磨片滑動過一—安裝在晶圓承載體124的晶圓暴露表面。支 援轴承126和晶圓承載體124共同讓研磨片與該晶圓表面 保持平行和一致性接觸。拉曼光譜儀138包含一雷射，其 經由光纖140和光學磁頭13〇,以激發輻射照明該工具表面 上的取樣區域1 4 3。取樣區域i 4 3沿著傳動帶丨2 2，以曲折 形式的路徑1 44移動，起因於該傳動帶} 22的移動和光學磁 頭1 3 0被輪軸1 3 6移動。從取樣區域1 4 3發出的拉曼光線由 光學磁頭130收集並且經由光纖14〇傳輸到拉曼光譜儀138 。P C 1 4 2控制拉曼光譜儀1 3 8，拉曼光譜儀1 3 8提供光譜資 料給P C 1 4 2。當它沿著路徑1 4 4移動，個人電腦1 4 2在取樣 區域1 4 3決定該工具的狀況。在取樣區域1 4 3，當它沿著路 徑1 4 4，量化在取樣區域1 4 3的退化為一狀況準則，以及根 據在傳動帶1 2 2上的取樣區域1 4 3位置，映射該決定的狀況 。一個人電腦顯不器顯TF在它不同區域，該工具的退化狀 況。一警告説息被顯示該工具的退化是否太不平整地分佈 -21 · 1291395 (16) 該傳動帶的表面，或該工具退化是否有到達一預先定義數 值。 熟悉本技藝的人士更進一步地知曉一較簡易的機器，能 使用本發明，運用一比較器，以決定該工具的狀況。藉由 觀察一頻譜特性和對它的數值與一預定數值做比較，該簡 易的機器可以判別該工具的好或壞。舉例來說，一平常的 非拉曼-光譜儀可包括一燈管，其以激發輻射來照明該工 具表面上的一取樣區域，一光感測器，用以接收從該取樣 區域發出的取樣光線，一頻譜濾波器，用以執行收到光線 的光譜分析，和，比較器。該比較器從光譜過濾的取樣光 線，決定在該取樣區域工具的狀況。該工具的狀況很好， 如果光感測器訊號比較低，或者是壞如果高於一預定數值 。以一適當頻譜濾波器，該裝置偵測當刮片刀材料在該工 作層表面出現時，以及提供一警告訊號告知工具被用壞。 當本發明以特別的結構，裝置和方法描述時，那些熟悉 本技藝的人士將會了解在此處基於描述，它不被只限制在 這些例子，而本發明完所有的範圍適當地被下列的申請專 利範圍決定。 圖式簡單說明 圖1是依照本發明的一具體實施例，一切割機器，其運 用一裝置之概要圖； 圖2是依照本發明的一具體實施例，一方法的一流程圖； 圖3是依照本發明的另一具體實施例，一方法的一流程 圖， -22- 1291395 _ (17) 圖4是利用圖1的機器，顯示量測的方塊圖； 圖5是依照本發明的一具體實施例，一鑽孔機器，其運 用一裝置之概要圖；以及 圖6是依照本發明的一具體實施例，概要地說明一研磨 機器，其運用一裝置。 圖式元件符號說明 加工裝置10 雷射二極體單位108 工具12 光感測器110 工作件14 觀察區域112 分析器16 - 濾波器114 電路18 一 PC 116 晶圓20 二極體控制118 刮片刀22 感測供應器119 軸24 研磨機器120 物體26 傳動帶122 工作層28 晶圓承載體124 工作表面30 支援軸承126 幾何表面32，34，36 滾輪128 偵測頭38 光學磁頭130 微物體40，42，44 傳動帶驅動系統132 鏡片46 驅動馬達134 光纖48，50，52 驅動輪轴13 6 拉曼光譜儀54 拉曼光譜儀138 光纖56 光纖140 光纖選擇器58 PC 142 PC 60 取樣區域143 資料匯流排62 路徑144 控制線路64 流程圖150 -23- 1291395 (18)

拉曼量測68 照明取樣區域152 拉曼光譜70 從取樣區域接收光線15 4 地線72 光譜分析接收的光線156 寬廣的最大值74 從光譜決定狀況158 峰線76 流程圖160 拉曼光譜80 照明取樣區域162 地線82 從取樣區域接收光線16 4 寬廣的最大值84 光譜分析接收的光線166 峰線86，88 決定狀況16 8 峰線的最大值87 提供一警訊170 鑽孔機器100 決定加工參數172 鑽孔器102 — 在已決定參數操作機器174 鑽孔工作件104 顯示狀況和已決定參數17 6 鑽孔架106 -24-

Claims (1)

1291395 第092105203號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(94年12月）/鮮^月曰終正補兔 拾、申請專利範圍 煩請委員明示，本案修正後是否變更原實質^ 1 . 一種用以決定一半導體切割工具（1 2)之一操作狀況之 裝置（1 0)，該工具至少具有一狀況準則，其包含 第一裝置（42，52)，其用以以激發輻射照明在一工具 表面（34)上之一第一取樣區域； 第一裝置（42，52)，其用以接收從該第一取樣區域發 出之第一取樣光線； 一光譜分析器（54)，其用以執行該接收到的第一取樣 光線之一光譜分析；以及 電腦裝置（60)，其耦接於該光譜分析器（54)，用以在 該第一取樣區域，從該第一取樣光線之該光譜分析， 決定該工具的該操作狀況，該電腦裝置在該第一取樣 區域使用該半導體切割工具之該操作狀況，以決定兩 個速度之至少一者，該兩個速度為：該半導體切割工 具被操作的速度，以及一半導體相對於該半導體切割 工具之線性移動之速度。 2.如申請專利範圍第1項之裝置，其中光譜分析器（5 4)係 一拉曼光譜分析儀，其用以提供該第一取樣光線之拉 曼光譜訊息。 3 .如申請專利範圍第2項之裝置，其中拉曼光譜訊息包含 強度、位置、偏極化和拉曼光譜線寬度之至少其中之 —— 〇 4 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中該半導體切割工具 (1 2)之該操作狀況包含一群組之狀況準則之至少一個 1291395 厂―—〜 ‘ jmmh 動丨丨___ι __ _丨^ - „.. I ^ | ，該群組包括退化，溫度，以及因I rgj子之污染。 5·如申請專利範圍第1項之裝置，其中用於接收之該第一 裝置包含一物鏡及一光纖，該物鏡用於收集從該第一取 樣區域發出的第一取樣光線。 6 ·如申請專利範園第1項之裝置，進一步包含·· 第二裝置（40，48)，其用以在一工具表面之上，以激 發輻射照明一第二取樣區域；以及 第二裝置（40，48)，其用以接收從該第二取樣區域發 出之第二取樣光線，並且耦接於用來執行接收到的該 第二取樣光線之一光譜分析之該光譜分析器（54)，其中 該電腦裝置從該第二取樣光線之該光譜分析，決定在 第二取樣區域該半導體切割工具之該操作狀況。 7. —種用以決定一半導體切割工具（12)之一操作狀況之 方法，包括下列步驟： 以激發輻射照明在一工具表面上之一第一取樣區域 (34)； 接收（50)從該第一取樣區域發出之第一取樣區域光 線； 光譜分析（5 4)接收到之第一取樣區域光線；以及 由該第一取樣區域光線之光譜，以一電腦（6 〇 )決定該 工鼻在該第一取樣區域之該操作狀沉，並且回應之以 調整該半導體切割工具之一切割速度。 8如申請專利範圍第7項之方法，進一步包含下列步騾： 以激發輻射照明在一工具表面上之一第二取樣區域（32); 1291395

光譜分析（5 4)從該第二取樣區域發出之第二取樣區 域光線；以及 由該第二取樣區域光線之光譜，決定（60)該工具在該 第二取樣區域之該操作狀況。