TWI464826B - Processing device (a) - Google Patents

Description

加工裝置(一) 發明領域

本發明係有關於一種對半導體晶圓進行加工之加工裝置，特別是有關於一種加工裝置之調準拍攝部的機構。

發明背景

半導體元件製程中，係在為大略圓盤狀之半導體晶圓的表面上，藉由排列成格子狀之溝道(切斷預定線)而分隔出複數領域，且沿著溝道切斷在分隔出之各領域中形成有IC、LSI等元件之半導體晶圓，藉此分割成每一元件，製造出各個半導體晶片。

半導體晶圓沿著溝道的切斷係藉由一般稱為切割器的切削裝置進行。除了藉由切削裝置進行切割之方法外，也開發有使用對半導體晶圓具有透過性之波長之脈衝雷射的雷射切割法。

該雷射切割方法中，係使對半導體晶圓等之被加工物(工作件)具有透過性之波長的脈衝雷射的聚光點對焦於被加工物的內部，沿著溝道照射，藉此在被加工物內部形成變質層，並沿著因為形成變質層而強度降低之溝道施加外力，以分割成各個晶片(參照如日本專利公報專利第3408805號、日本專利公開公報特開平第10-305420號)。

使用該等加工裝置對被加工物進行加工時，令被加工物的表面(形成有電路圖案之面)朝上，將被加工物載置於夾頭台上，並且使用具有設置於夾頭台上方之可見光相機等的拍攝機構之調準機構，檢測出溝道且實施調準，並且藉令切削刀片或雷射照射頭定位於溝道，實施加工。

然而，也有令被加工物的表面朝下、裏面朝上，將被加工物載置於夾頭台上進行加工的情況。例如，在使用雷射對在藍寶石基板上形成發光元件之LED晶片等進行加工時，有使發光元件層的特性劣化之虞，因此宜由未形成有元件之裏面側使雷射光束射入。

又，在表面形成有微細構造物之部份的MEMS(微機電系統：microelectro mechanical systems)中，恐有使用刀片切割進行之加工中的切削水使表面構造物破損之虞，因此也有將構造物側貼附於保持膠帶而由裏面側進行加工的情況。

進而，因切削屑附著於如CCD或CMOS等的拍攝元件等元件上而變成元件不良之被加工物在進行刀片切割時，也同樣將表面貼附於保持膠帶，由裏面側進行加工。

因此，如此將電路圖案或溝道的形成面保持向下且由裏面側加工之情況，也提出使用IR相機之方法作為可實施調準之方法(日本專利公開公報特開平第6-232255號及日本專利公開公報特開平第10-312979號)。

【專利文獻1】日本專利公報專利第3408805號

【專利文獻2】日本專利公開公報特開平第10-305420號

【專利文獻3】日本專利公開公報特開平第6-232255號

【專利文獻4】日本專利公開公報特開平第10-312979號

然而，對於在有調準圖案之層上具有如金屬層之不透光層的被加工物進行加工時、或者是由裏面對裏面具有金屬層之被加工物進行加工時，即使係使用IR相機由金屬層拍攝，也無法檢測出調準圖案或溝道，無法實施調準。

本發明係有鑒於此觀點而作成者，其目的在於提供一種加工裝置，該加工裝置係即使令在加工機構與拍攝對象物之間存在有不透光層之被加工物的表面朝下載置於夾頭台上，而由裏面側加工時，也不受被加工物的構造或材質所影響，可實施調準者。

本發明可提供一種加工裝置，係具有基座者，其特徵在於包含有：保持台，係具有由用以保持被加工物之透明體所形成之保持墊者；加工機構，係用以加工保持於該保持台之被加工物者；加工傳送機構，係在與該保持台之表面平行之X軸方向及與該X軸方向垂直之Y軸方向上相對地傳送前述保持台與前述加工機構者；及拍攝機構，係安裝於前述基座並透過前述透明保持墊拍攝保持於前述保持台之被加工物，而較該保持墊位於下方；在拍攝被加工物時，前述保持台藉由前述加工傳送機構而在該拍攝機構上移動。

較佳的是，加工裝置更具有支持保持台使之可旋轉且裝載於加工傳送機構上之支持匣。保持台包含有保持墊、及用以支持該保持墊之環狀支持構件。

支持匣包含有：具有可供保持台之環狀支持構件旋轉地嵌合之開口的上板；載置於加工傳送機構上之下板；及用以連結上板與下板，而在支持匣外周之至少一部份分隔成拍攝機構進入開口部的連結板，在拍攝被加工物時，保持台藉由加工傳送機構移動，藉此拍攝機構通過拍攝機構進入開口部而進入到支持匣中，並定位於保持台之正下方。

較佳的是，保持墊係由選自於由石英玻璃、硼矽酸玻璃、藍寶石、氟化鈣、氟化鋰、及氟化鎂所構成之群的物質所構成。較佳的是，保持墊具有：具複數吸引路之形成吸引路領域、及未形成有吸引路之未形成吸引路領域，且拍攝機構進行被加工物的拍攝係透過該非形成吸引路領域來進行。

根據本發明，可提供一種不受被加工物的構造或材質所影響，而可就全部的被加工物實施調準之加工裝置。拍攝機構安裝於基座上，並且僅在檢測分割預定線時，保持台被加工傳送機構定位於拍攝機構上，因此不需要繁雜的構造，可達到裝置之簡約化。

較佳實施例之詳細說明

以下參照圖式詳細說明本發明之實施型態。第1圖係顯示由夾頭台(保持台)之下方拍攝晶圓之本發明之具有拍攝機構(第1拍攝機構)之雷射加工裝置之概略構成圖。

雷射加工裝置2包含裝載於靜止基台4且可在X軸方向上移動之第1滑動塊6。第1滑動塊6藉由滾珠螺絲8及脈衝馬達10所構成之X軸傳送機構12，沿著一對導軌14在X軸方向上移動。

第1滑動塊6裝載有可朝Y軸方向移動之支持匣16。支持匣16藉由滾珠螺絲18及脈衝雷射20所構成之Y軸傳送機構(變位傳送機構)22，沿著一對導軌24在Y軸方向上移動。

支持匣16上裝載有可旋轉之夾頭台28。第2圖清楚顯示出，支持匣16係形成大略U形，且包含有：上板16a；裝載於導軌24上之下板16b；及連結上板16a與下板16b之連結板16c。上板16a形成有可供夾頭台28之後述之嵌合突部旋轉地安裝之圓形開口17。

夾頭台28具有：環狀支持構件62、及保持墊74。環狀支持構件62具有：嵌合凸部64、比嵌合凸部64大徑之帶捲繞部66、及與嵌合凸部64之徑大略相同之環狀收納部68。

環狀收納部68具有與保持墊74之外形大略相同之內徑68a(參考第4圖)，且於環狀收容部68之內側底部形成有可支持保持墊74之環狀支持部70。

保持墊74由石英玻璃、硼矽酸玻璃、藍寶石、氟化鈣、氟化鋰、氟化鎂等透明物質所形成，且具有在朝表面(保持面74a)開口之多數細孔76。

參照第4圖可知，各細孔76連通於吸引溝78，且環狀支持構件62之環狀支持部70形成有與保持墊74之吸引溝78連通之連通路72。連通路72連接於真空吸引源80。

將保持墊74裝載於環狀支持構件62之環狀支持部70上，並且將環狀支持構件62之嵌合凸部64嵌合於支持匣16之圓形開口17中時，如第3圖所示，成為夾頭台28可旋轉地裝載於支持匣16之狀態。

支持匣16之連結板16c安裝有馬達26，並且傳送帶30捲繞於連結於馬達26之輸出軸之皮帶27與環狀支持構件62之帶捲繞部66。當驅動馬達26時，夾頭台28透過帶30而旋轉。

馬達26係由例如脈衝馬達所構成，在進行調準時，當馬達26以預定脈衝驅動時，夾頭台28會旋轉預定量(θ旋轉)，可進行第6圖所示之晶圓1之分割預定線(溝道)3之調準。

支持匣16之上板16a形成有複數(本實施型態為4個)之框架支持台29，並以該等框架支持台29支持於後說明之環狀框架。

再次參照第1圖，由X軸傳送機構12及Y軸傳送機構22構成加工傳送機構23。藉此，夾頭台28藉由加工傳送機構23可朝X軸方向及Y軸方向移動。

靜止基台4上豎立設置有柱體32，該柱體32安裝有收容了雷射光束發射機構34之殼體35。由雷射光束發射機構34所發射之雷射光束係藉由安裝於殼體35之前端之聚光器(雷射照射頭)36之對物鏡而聚光，然後照射在保持於夾頭台28之半導體晶圓等之被加工物(工作件)。

殼體35之前端部配設有與聚光器36整齊排列於X軸方向且藉由雷射光束檢測出應雷射加工之加工領域之第2拍攝機構38。第2拍攝機構38除了藉由可視光進行拍攝之一般CCD等拍攝元件之外，還包含有將紅外線照射到工作件之紅外線照射機構；探測由紅外線照射機構所照射之紅外線之光學系統；及用以輸出對應於由該光學系統所探測到之紅外線之電信號之紅外線CCD等之拍攝構件所構成之紅外線拍攝機構，拍攝之影像則發送到控制器40。

控制器40係由電腦所構成，且具有：藉由控制程式進行運算處理之中央處理裝置(CPU)42；用以儲存控制程式之唯讀記憶體(ROM)46、計算器48、輸入介面50、及輸出介面52。

56係加工傳送量檢測機構，由沿著導軌14配設之線性刻度54、及配設於第2滑動塊16且未圖示之讀取頭所構成，且加工傳送量檢測機構60之檢測信號輸入至控制器40之輸入介面50。

60係變位傳送量檢測機構，由沿著導軌24配設之線性刻度58；及配設於第2滑動塊16且未圖示之讀取頭所構成，且變位傳送量檢測機構60之檢測信號輸入至控制器40之輸入介面50。

第2拍攝機構38所拍攝之影像信號輸入至控制器40之輸入介面50。另一方面，由控制器50之輸出介面52將控制信號輸出至脈衝馬達10、脈衝馬達20、及雷射光束發射機構34等。

雷射加工裝置2之基座4之預定處安裝有拍攝機構(第1拍攝機構)82，該拍攝機構係由透明保持墊74之下側拍攝保持於夾頭台28之半導體晶圓等的被加工物。

如第5圖所示，拍攝機構82包含具有低倍率相機86及高倍率相機88之相機單元84。相機單元84之側面安裝有使用相機單元84拍攝時照明拍攝處之2個照明裝置90、92。

相機單元84係由支持板94所支持，且支持板94之基端部固定於Z軸移動塊98。柱體96豎立設置於雷射加工裝置2之基座4，藉由滾珠螺絲100及脈衝馬達102所構成之Z軸移動機構104，構成拍攝機構82之相機單元84可沿著一對導軌106而在Z軸方向(上下方向)上移動。

參照第6圖，其係顯示雷射加工裝置2之加工對象之半導體晶圓1的表面側立體圖。晶圓1之表面1a在由形成格子狀之溝道(分割預定線)所分隔出之各領域形成有元件5。各元件5形成有在調準時為檢測對象之目標圖案7。

第1圖所示之雷射加工裝置進行加工時，係令晶圓1之表面1a側朝下，貼附於切割膠帶(黏著膠帶)T，並且切割膠帶T之外周部係如第7圖所示般貼附於環狀框F。因此，令半導體晶圓1之裏面1b朝上，且在第7圖之狀態下裝載於夾頭台28上。

參照第8圖，其係顯示藉由分割膠帶T裝載於環狀框架F之其他種類之半導體晶圓1A之裏面側立體圖。半導體晶圓1A之裏面形成有金屬層9。因此，此種半導體晶圓1A之目標圖案7之拍攝係即使第2拍攝機構38含有IR相機也不可能的。

可是，由於第1拍攝機構82係配設於夾頭台28之較下側，且透過夾頭台28之透明保持墊74而拍攝半導體晶圓1A，因此即使是裏面具有金屬層9之半導體晶圓1A，亦可輕易拍攝目標圖案7。

本發明之作為加工裝置之加工對象的被加工物(工作件)並不限定於如第6~8圖所示之半導體晶圓等者，可舉例如作為晶片安裝用之設置於晶圓裏面之DAF(die attach film)等之黏著構件，或者半導體製品之外殼、陶瓷、玻璃系或二氧化矽系之基板、各種電子零件、各種驅動裝置、進而要求微米級精確度之各種加工材料。

參照第9圖，其係顯示支持匣及夾頭台部分之部分截面側面圖。由於支持匣16係呈大略U形，因此在用以連結上板16a與下板16b之連結板16c之相反側分隔出拍攝機構進入開口部19。該圖中，概略地顯示加工傳送機構23。

第10圖係第9圖之A部分之放大部分截面圖，令半導體晶圓1之其表面1a為下側，貼附於切割膠帶T，並且環狀框架F載置於框架載置台29上。

如上所述，夾頭台28之保持墊74係由玻璃等之透明物質形成，且具有複數吸引溝78。吸引溝78透過形成於環狀支持構件62之連通路72而連接於真空吸引源(參考第4圖)。

如第11圖所示，保持墊74具有：形成有細孔或吸引溝等複數吸引路之形成吸引路領域74a；未形成有吸引路之十字形的未形成吸引路領域74b、及未形成有吸引路之外周領域74c。第1拍攝機構82之目標圖案之拍攝宜通過未形成吸引路領域74b，以確切地捕捉到目標圖案。

參照第12圖，其顯示了其他實施型態之保持墊74A之縱截面圖。保持墊74A係由玻璃等之透明物質所形成，且具有複數之橫向吸引溝75以及與橫向吸引溝75垂直之複數縱向吸引溝77。79為連接於連通路72之吸引溝。

以下，說明使用第1拍攝機構82之調準作業。如第9圖所示，於框架載置台29上載置環狀框架F，並使真空吸引源80作動，藉由夾頭台28之保持墊74而吸引保持半導體晶圓1。

在該狀態下，驅動X軸傳送機構12及Y軸傳送機構22，且如第9圖所示，使第1拍攝機構82通過拍攝機構進入開口部19進入支持匣16內，並且使第1拍攝機構82定位於半導體晶圓1之正下方。

第1拍攝機構82使用於用以檢測應切削加工之溝道之調準時之圖案比對的影像必須在切削加工前先取得。因此，當第1拍攝機構82定位於保持於夾頭台28之半導體晶圓1之正下方時，照明裝置90或92會亮燈，由下照明半導體晶圓1，並且使用低倍率相機86或高倍率相機88透過透明保持墊74來拍攝半導體晶圓1之表面，並使拍攝到之影像顯示於未圖示LCD等的顯示器。

雷射加工裝置2之操作者藉由操作未圖示之操作面板，驅動X軸傳送機構12或Y軸傳送機構22，探索成為圖案比對之目標之目標圖案7。

當操作者決定目標圖案7時，包含該目標圖案之影像記錄於設置在雷射加工裝置2之控制器40之RAM46。又，藉由座標值等求得該目標圖案7與溝道3之中心線的距離，並將該值也先記憶於RAM46。又，藉由座標值等求得相鄰之溝道與溝道之間的間隔(溝道間距)，關於溝道間距之值亦先記憶於控制器40之RAM46。

在沿著半導體晶圓1之溝道3切斷時，實施已記憶之目標圖案之影像與實際藉由第1拍攝機構82所拍攝而取得之影像的圖案比對。該圖案比對在朝X軸方向延伸之相同溝道3且互相間隔之A點與B點二點實施。

當在A點之圖案比對結束時，使夾頭台28朝X軸方向移動，且進行A點與遠離X軸方向之B點的圖案比對。此時，並非是由A點一口氣移動到B點來進行圖案比對，而是在往B點移動之途中之複數處視需要實施圖案比對，然後驅動應修正Y軸方向之偏離之馬達26，使夾頭台28稍微旋轉而進行θ補正，最後實施在B點之圖案比對。

當在A點及B點的圖案比對結束時，連結二個目標圖案7的直線變成與溝道3平行，並且使夾頭台28朝Y軸方向移動僅目標圖案7與溝道3之中心線的距離份，藉此進行預切削之溝道3與聚光器(雷射照射頭)36之對位，結束調準。

使第1拍攝機構82進入支持匣16內時，為了防止第1拍攝機構82接觸到支持匣16之連結板16c，宜在連結板16c之內面貼附如東京感測器股份有限公司製造之膠帶開關。該膠帶開關係構成藉由導通檢測接觸之接觸防止機構。

本發明之加工裝置並不限定於第1圖所示之雷射加工裝置2，本發明之第1拍攝機構82亦可適用於如第13圖所示之切削裝置(切割裝置)110。

垂直柱體112豎立設置於切削裝置110之基座4，切削單元(切削機構)114裝載於該垂直柱體112且可朝Z軸方向移動。即，切削單元114之殼體116藉由滾珠螺絲120及脈衝馬達112所構成之Z軸傳送機構124而沿著一對導軌126朝Z軸方向移動。

殼體116中收容有未圖示之旋轉軸及驅動旋轉軸旋轉之馬達，且於旋轉軸之前端安裝有可裝卸之切削刀片118。

本實施型態之其他構成與第1圖所示之雷射加工裝置2相同，因此省略其說明。

1．．．半導體晶圓

1A．．．半導體晶圓

1a．．．表面

1b．．．裏面

2．．．雷射加工裝置

4．．．靜止基台

5．．．元件

6．．．第1滑動塊

7．．．目標圖案

8．．．滾珠螺絲

10．．．脈衝馬達

12．．．X軸傳送機構

14．．．Y軸傳送機構

16．．．支持匣

16a．．．上板

16b．．．下板

16c．．．連結板

17．．．圓形開口

18．．．滾珠螺絲

19．．．拍攝機構進入開口部

20．．．脈衝馬達

22．．．Y軸傳送機構

23．．．加工傳送機構

24．．．導軌

26．．．馬達

28．．．夾頭台

29．．．框架支持台

30．．．帶

32．．．柱體

34．．．雷射光束發射機構

35．．．殼體

36．．．聚光器

38．．．第2拍攝機構

40．．．控制器

42．．．中央處理裝置

44．．．唯讀記憶體

46．．．隨機存取記憶體

48．．．計算器

50．．．輸入介面

52．．．輸出介面

54．．．線性刻度

56．．．加工傳送量檢測機構

58．．．線性刻度

60．．．變位傳送量檢測機構

62．．．環狀支持構件

64．．．嵌合凸部

66．．．捲繞部

68．．．環狀收容部

68a．．．內徑

70．．．環狀支持部

72．．．連通路

74．．．保持墊

74A．．．保持墊

74a．．．保持墊表面，形成吸引路領域

74b．．．未形成吸引路領域

74c．．．外周領域

75．．．橫向吸引溝

76．．．細孔

77．．．縱向吸引溝

78．．．吸引孔

79．．．吸引溝

80．．．真空吸引源

82．．．拍攝機構

84．．．相機單元

86．．．低倍率相機

88．．．高倍率相機

90,92．．．照明裝置

94．．．支持板

96．．．柱體

98．．．Z軸移動塊

100．．．滾珠螺絲

102．．．脈衝馬達

104．．．Z軸移動機構

106．．．導軌

110．．．切削刀片

112．．．垂直柱體

114．．．切削單元(切削機構)

116．．．殼體

118．．．切削刀片

120．．．滾珠螺絲

122．．．脈衝馬達

124．．．X軸傳送機構

126．．．導軌

F．．．環狀框架

T．．．切割膠帶

第1圖係本發明第1實施型態之雷射加工裝置之概略立體圖。

第2圖係支持匣及夾頭台部份之分解立體圖。

第3圖係裝載於支持匣上之夾頭台之立體圖。

第4圖係夾頭台之分解立體圖。

第5圖係第1拍攝機構及其支持構造之立體圖。

第6圖係半導體晶圓之表面側立體圖。

第7圖係透過切割膠帶而裝載於環狀框之半導體晶圓之裏面側立體圖。

第8圖係透過切割膠帶而裝載於環狀框且裏面具有金屬層之半導體晶圓之裏面側立體圖。

第9圖係裝載於支持匣上之夾頭台之部分截面側面圖。

第10圖係第9圖之A部分之部分截面放大圖。

第11圖係保持墊之平面圖。

第12圖係保持墊之其他實施型態之縱截面圖。

第13圖係本發明第2實施型態之切削裝置之概略立體圖。

2．．．雷射加工裝置

4．．．靜止基台

6．．．第1滑動塊

8．．．滾珠螺絲

10．．．脈衝馬達

12．．．X軸傳送機構

14．．．Y軸傳送機構

16．．．支持匣

18．．．滾珠螺絲

20．．．脈衝馬達

22．．．Y軸傳送機構

23．．．加工傳送機構

24．．．導軌

26．．．馬達

28．．．夾頭台

30．．．帶

32．．．柱體

34．．．雷射光束發射機構

35．．．殼體

36．．．聚光器

38．．．第2拍攝機構

40．．．控制器

42．．．中央處理裝置

44．．．唯讀記憶體

46．．．隨機存取記憶體

48．．．計算機

50．．．輸入介面

52．．．輸出介面

54．．．線性刻度

56．．．加工傳送量檢測機構

58．．．線性刻度

60．．．變位傳送量檢測機構

82．．．拍攝機構

Claims (6)

1. 一種加工裝置，係具有基座者，其特徵在於包含有：保持台，係具有由用以保持被加工物之透明體所形成之保持墊者；加工機構，係用以加工保持於該保持台之被加工物者；加工傳送機構，係在與該保持台之表面平行之X軸方向及與該X軸方向垂直之Y軸方向上，相對地傳送前述保持台與前述加工機構者；及拍攝機構，係以位於較該保持墊下方位置的方式安裝於前述基座，並透過前述透明保持墊拍攝保持於前述保持台之被加工物；在拍攝被加工物時，前述保持台藉由前述加工傳送機構而移動到該拍攝機構上，該加工裝置更具有支持前述保持台使之可旋轉且裝載於前述加工傳送機構上之支持匣，且前述保持台包含有前述保持墊、及用以支持該保持墊之環狀支持構件，並且前述支持匣包含有：具有可供前述保持台之前述環狀支持構件旋轉地嵌合之開口的上板；載置於前述加工傳送機構上之下板；及用以連結前述上板與前述下板，而在該支持匣外周之至少一部份分隔成拍攝機構進入開口部的連結板，又，在拍攝被加工物時，前述保持台藉由前述加工 傳送機構移動，藉此前述拍攝機構通過該拍攝機構進入開口部而進入到前述支持匣中，並定位於前述保持台之正下方。
2. 如申請專利範圍第1項之加工裝置，其更具有使前述拍攝機構對前述保持墊朝垂直方向移動之拍攝傳送機構。
3. 如申請專利範圍第1項之加工裝置，其更具有可由前述保持墊之上方拍攝保持於前述保持台之被加工物的第2拍攝機構。
4. 如申請專利範圍第1項之加工裝置，其中前述保持墊係由選自於由石英玻璃、硼矽酸玻璃、藍寶石、氟化鈣、氟化鋰、及氟化鎂所構成之群的物質所構成。
5. 如申請專利範圍第1項之加工裝置，其中前述保持墊包含有：具有複數吸引路之形成吸引路領域、及未形成有吸引路之未形成吸引路領域，且前述拍攝機構進行之被加工物的拍攝係透過該未形成吸引路領域來進行。
6. 如申請專利範圍第1項之加工裝置，其中前述加工機構具有雷射照射頭或切削刀片之任一者。