CN102714133A - 判断特别是模塑成型晶圆的碟形工件的变形量的方法与装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种判断特别是模塑成型晶圆的碟形工件的变形量的方法和装置。所述装置包含:一可旋转的、高度以及横向可调整的安装单元(5、5a、15a-c;5、5a、15d),用来安装所述碟形工件(3)的一内部区域(IB);一判断单元(25),用以判断所述碟形工件(3)的一中心轴(M’)与在第一安装位置的安装单元(5、5a、15a-c;5、5a、15d)的一中心轴(M)之间的偏心量(δ),以产生一适合的调整信号给安装单元(5、5a、15a-c;5、5a、15d);一存放单元(3a,3b,3c),用以在安装单元(5、5a、15a-c;5、5a、15d)的一侧向调整的过程当中存放所述碟形工件(3);以及一固定高度的探测器单元(50),用以通过旋转在安装单元(5、5a、15a-c;5、5a、15d)的一预定的高度位置(Z0)上的安装单元(5、5a、15a-c;5、5a、15d)或探测器单元(50),以量测数个测量点(P1-P8)各自在所述碟形工件(3)的一非安装外部区域(AB)与对应变形量的一预定的高度位置(Z0)之间的一偏移量(WR)。
Description
技术领域
本发明有关于一种判断一碟形工件的一变形量之一方法与一装置,所述碟形工件特别是指一模塑成型晶圆。
背景技术
尽管不限于在半导体技术领域,但本发明及基于其上的问题将被阐明为关于模塑成型晶圆(mould wafer)。
在半导体技术领域,碟形工件(disc-shaped workpieces)在本案中指的是晶圆,一般为在线性加工链中处理,亦即在数个连续的装置的流动线生产下,实施协调的方法步骤。
在本案的晶圆加工中,在进一步加工前,晶圆的精确对位是必要的,特别是在从晶圆切割出数个单芯片之前或在电性接触芯片之前。为达此目的,使用了称为工件校准装置,其在半导体业界已知称为晶圆对准系统(waferalignment systems)。
从先前技术的观点来看,例如在美国专利公告第6,275,742B1号揭示一对准系统,并能通过一光学方法从事一碟形工件(特别是指一晶圆)的精确对齐。
日本专利公开第01-267403 A号揭示一装置用以判断一碟形工件的偏向,其可能通过一光学检测设备以判断使用所述装置的工件的圆周点的变形量。
判断碟形工件(特别是晶圆)的变形量的其它装置和方法也揭露于日本专利公开第10-078310A号与第06-163661A号、美国专利公开第2006/0280085A1号、美国专利公告第4,750,141A号以及美国专利公告第7,301,623 B1号。
通常所有这些已知的方法都不能精确地确定变形量,因为量测方法或夹持装置已干扰了量测结果。
最近,在半导体业界出现了一个趋势,对于已知的复合晶圆(compoundwafers)或模塑成型晶圆(mould wafers),亦即针对组装、人工生产的晶圆,其为由个别芯片组装成一晶圆状的结构而形成,所述多个芯片再由一塑料封胶化合物黏成一碟形结构。这种类型的模塑成型晶圆,以及传统的薄硅晶圆或其类似者,在先前热和机械加工时,皆有一圆形结构条件,而且还表现出在轴向方向的偏向,在这样的方式下,这些碟形工件不再为平面状,而成为偏向或变形的样貌。
图4为一模塑成型晶圆的一平面示意图,具有参考数字3,塑料成型基材被标记为31以及嵌入其中的半导体芯片被标记为30。在移除一保护膜之后,半导体芯片30即暴露在模塑成型晶圆3的一上表面。
因为个别半导体芯片30的小尺寸,为了后续加工步骤,必得精确的定位模塑成型晶圆3,故必须提供精确的对准,而且模塑成型晶圆3的偏向性质的知识在此是需要的。
这导致精确地判断这种类型的一碟形工件的偏向量或变形量(deflectionor deformation)的问题。这个问题变得更为紧迫,是因模塑成型晶圆3代表一些个别芯片组装成为使用一封胶化合物的一晶圆状结构的一组合体,由于硅和塑料的热膨胀系数不同,模塑成型晶圆3具有一个较高的固有曲率,在这种情况下,没有任何模塑成型晶圆3与其它模塑成型晶圆3彼此相同。因此,考虑到数个模塑成型晶圆3的个别偏向,精确的对准是唯一可行的,从而使线性加工在组装线的大尺度上成为可能。
也可限制偏向量程度,从而舍弃不能进一步加工的模塑成型晶圆3。
发明内容
因此,本发明的目的是指定一种判断特别是模塑成型晶圆的碟形工件的变形量的方法和装置,这使得有更精准判断变形量成为可能,而且没有因量测技术本身所造成的量测结果的可察觉的失真。
依据本发明的方法具有权利要求1的特征以及根据权利要求1的对应装置,具有优于已知方法之优点,亦即使得精确判断变形(翘曲)量成为可能。
本发明的概念是,在消除工件和安装单元之间的初始偏心量之后,翘曲量可在一定义的高度位置被量测。
根据本发明,在工件更精确的对准后,工件从预定的高度位置的任何数量的周围量测点的偏向量,可以通过相对安装单元自己的轴旋转安装单元或通过相对安装单元的轴旋转探测器单元来加以判断。
因此,根据本发明,沿着一个特定的量测半径的量测周长的一个变形量的二维代表,可以由使用各自量测点的偏移来产生。基于此信息,在碟形工件的进一步加工,偏向量可以通过机械和/或加工后热处理被考虑或修正,和/或倘若超过一预定的限制量,则碟形工件可能被舍弃。
根据本发明,安装单元不仅为可旋转的,更为高度上可调整者以及横向可调整。因此,预定的高度位置能被精确地调整以量测这些量测点的偏移量,以及预定的高度位置也可例如根据本发明的装置的温度变化或振动得到补偿。
在从属权利要求项中,为有关本发明的主要标的物的有利发展和改良。
在一较佳实施例中,使用一预对准仪判断偏心量,就其本身而言,可使后续的位置校正成为可能。
在另一实施例中,探测器单元是径向可移动的,在这种方式下,变形量不仅可能以不同的角位置而且还以不同的直径呈现。这使得获得碟形工件的偏向量的三维尺寸成为可能。
在一较佳实施例中,高强度的检测工具包括一激光测微计(lasermicrometer)。原则上,任何类型的探测器单元可被用于量测偏移量,亦即利用特别的机械、光电以及以声音为基础的方法进行距离量测。特别有利地,可使用一光学测微计单元进行非接触式量测,一激光测微计单元是特别地适合,因为它使得在没有工件的机械干扰下进行非常精确的距离量测成为可能。
在另一较佳实施例中,安装单元通过在沉积前的一旋转和在沉积后的一横向调整,可以移动到第二个安装位置。
在另一较佳实施例中,内部区域有一直径为外部区域的10%至30%。
在另一较佳实施例中,使用一标准工具,例如一钢质晶圆,以在无变形量下进行量测作业的校准。
在另一较佳实施例中,数个量测点的各自偏移量,与相关的旋转角度和一工具识别符号(identifier),一起被记录于一表中,。
在另一较佳实施例中,旋转角度的选取为相对于一工具标记(marking)。这种类型的一工具标记可为,例如,一压痕(indentation)或压扁痕(flattening)或一光学检测标记。
在另一较佳实施例中,使用数个支撑插脚和数个真空摄入元件,以安装碟形工件的一内部区域。
在另一较佳实施例中,数个支撑插脚的每一支撑插脚分别被数个真空摄入元件中的一对应真空摄入元件所包围。
本发明的实施例显示在图标中且详细描述于以下的说明中。
附图说明
图1a-c是依据本发明的装置的一第一实施例的横剖面示意图,所述装置用来判断一碟形工件(特别是一沿着图1f的线段A-A’的模塑成型晶圆)的一变形量;
图1d、e是依据本发明的装置的第一实施例的侧面示意图,所述装置用来判断一碟形工件(特别为一模塑成型晶圆)的一变形量;
图1f是依据本发明的装置的第一实施例的一平面示意图,所述装置用来判断一碟形工件(特别为一模塑成型晶圆)的一变形量;
图1g为一模塑成型晶圆的量测图,其变形量为依据本发明的装置来判断依据图1a-f的一碟形工件的一变形量而被判断的;
图2是依据本发明的方法的另一实施例的一流程图,所述方法用来判断一碟形工件(特别为一模塑成型晶圆)的一变形量;
图3是依据本发明的装置的一第二实施例的一立体示意图,所述装置用来判断一碟形工件(特别为一模塑成型晶圆)的一变形量;以及
图4为一模塑成型晶圆的一平面示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式,用以例示本发明可用以实施的特定实施例。再者,本发明所提到的方向用语,例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」或「侧面」等,仅是参考附加图式的方向。因此,使用的方向用语是用以说明及理解本发明,而非用以限制本发明。
在图标中,相同或功能上相同的元素将被指定相同的参考数字。
图1a-c是依据本发明的装置的一第一实施例的横剖面示意图,所述装置用来判断一碟形工件(特别为一模塑成型晶圆)的一变形量;
在图1a-c中,参考数字3表示一模塑成型晶圆,其由带有硅芯片(未显示嵌于内)的塑料作成。模塑成型晶圆3包含一内部区域IB以及一外部区域AB于径向方向上。模塑成型晶圆3具有一上表面O以及一下表面U。
模塑成型晶圆3的内部区域IB固定在一第一安装位置的一安装单元5、5a、15a-c上,于此模塑成型晶圆3的中心轴M′与轴为中心的安装单元5、5a、15a-c的中心轴M并不重合,而是从那里有一偏心量δ的差距。
安装单元5、5a、15a-c包含一竖立区5,相对轴M为可旋转至任何角度且亦能在z-方向的高度上可调整。竖立区5也可在x-方向上横向地调整,以及也可随意地在y-方向。一旋转对称承载板5a,其轴与安装单元5、5a、15a-c的轴M重合,被设置于竖立区5上。
三接触元素15a、15b、15c,被设置为一三角形的形状与中心轴M等距,并允许应用和引入模塑成型晶圆3至其内部区域IB中,位于载板5a的上表面上。内部区域有一直径约整个模塑成型晶圆3的10-30%。通过范例给定的情况,模塑成型晶圆3于此有一直径为200毫米,内部区域IB的直径则介于20毫米和60毫米之间。
接触元素15a、15b、15c,分别包括一中央支撑插脚11a、11b、11c,在一预定的校准实施后,设置在安装单元5、5a、15a-c的一固定的z-位置,详述于下。在另一实施例(未显示),支撑插脚11a、11b、11c可自动地调整,例如由一压电致动器单元。
支撑插脚和数个真空摄入元件,碟形工件的一内部区域的安装将受影响。
支撑插脚11a、11b、11c分别由其对应的真空摄入元件20a、20b、20c将其所有面围绕。当模塑成型晶圆3未应用时,真空摄入元件20a、20b、20c包括一各自的唇密封件,其结尾处略高于支撑插脚11a、11b、11c的高度O′,并且当模塑成型晶圆3应用时,其结尾处将被下压至与支撑插脚11a、11b、11c同一高度,由于其重量的原因。真空摄入元件20a、20b、20c包括一摄入单位(未显示),用来产生一真空与一相应的低压,为了安装模塑成型晶圆3牢牢地固定于支撑插脚11a、11b、11c之上。
接触元素15b、15c于图1a-c中由虚线所示,因为它们位于不同截面的角度,从图1f可以看出。
根据图1a-c的装置包括一承载单元1,于其上置放一存放单元3a、3b、3c,存放单元被安置在承载单元1的一凹处2内的周围,安装单元5、5a、15a-c通过此被引导。存放单元3a、3b、3c包括三个支撑柱,也是设置为三角形对称,从图1f中可以看出。当安装单元5、5a、15a-c被移至一相应的低z-位置时,模塑成型晶圆3能被置放于存放单元3a、3b、3c的支撑柱上。
支撑柱3b、3c也由虚线所示,因为它们位于装置的不同的剖面角,从图1f中可以看出。
虽然未示于图1a-c。承载单元1透过一共享基座100连接至安装单元5、5a、15a-c(与图1d-1f比较)。
如上所述,在安装单元5、5a、15a-c的中心轴M和模塑成型晶圆3的中心轴M′之间有一偏心量δ,示于图1a的安装位置。
为判断这个偏心量δ,熟知为一预对准仪25者被提供,其配置如这样一种方式,根据一已知的方法,当安装单元5、5a、15a-c旋转Z-轴时,使得它可以以光学地方式判断这偏心量δ。
最后,参考符号Z0在图1a-1c表示安装单元5、5a、15a-c的一预定的高度位置,用来作为一量测位置,描述于下。
此外,参照图1b,显示模塑成型晶圆3的一第二安装位置,在所述位置上中心轴M与M′重合,换句话说,偏心量δ为零。这第二安装位置由在存放单元3a、3b、3c的支撑柱上的模塑成型晶圆3以及安装单元5、5a、15a-c的相应的重新定位所达到,如下所述。
最后,参照图1c,安装单元5、5a、15a-c也被移入预定的高度位置Z0,其内变形透过一个固定高度的探测器单元50以一激光测微计的形式,使用激光束L来量测。当支撑插脚11a、11b、11c的上表面O′位于这个高度位置Z0时,预定的高度位置Z0即被达到。
在图1c所示的状态,一理想的模塑成型晶圆3所示,其中没有变形或翘曲。这种类型的一理想的晶圆,例如一钢晶圆,也可以被用于校准装置在图1c所示的位置。
图1d、e是依据本发明的装置的第一实施例的侧面示意图,所述装置用来判断一碟形工件(特别为一模塑成型晶圆)的一变形量。
图1d、1e显示偏移WR的一变形区域,其中包括一个典型的物理的模塑成型晶圆3。
在这种类型的一物理模塑成型晶圆3的量测过程中,在模塑成型晶圆3的非安装外部区域AB的量测点的一个别的偏差WR是由固定高度检测器装置50以激光测微计的形式来量测,其固定于基座100,从预定的高度位置Z0的,通过旋转安装单元5、5a、15a-c。在一实施例(未显示)中,探测器单元50也会是可旋转的在其设定的高度。
图1f是依据本发明的装置的第一实施例的一平面示意图,所述装置用来判断一碟形工件(特别为一模塑成型晶圆)的一变形量。
进一步参考图1f,模塑成型晶圆3显示有两个虚拟切断A1,A2,透过它安装单元5、5a、15a-c和激光束L的一聚焦点SP在模塑成型晶圆3的下表面上均可见。
图1g是一模塑成型晶圆的一量测图,其变形量是根据本发明的装置来判断依据图1a-f的一碟形工件的一变形量而被判断的。
由图1g所示,模塑成型晶圆3在所有的点P1-P8的变形是往下方向的,显示与在预定的高度位置Z0的比较,也有一个帽子的形状。
参照图1c,同样可能在相对模塑成型晶圆3的径向上去调整探测器单元50,为了采取显示在图1g中有着各种半径r的不同的圆周KU的类型的一高度轮廓。
图2是依据本发明的方法的另一实施例的一流程图,所述方法用来判断一碟形工件(特别为一模塑成型晶圆)的一变形量。
在一个方法步骤(未显示),装置的校准透过使用在图1g中所示的一理想的晶圆3来实现。对于校准,支撑插脚11a、11b、11c可以特别地在这样一个方式被调整,以致理想的模塑成型晶圆被定位使其下表面U正好在预先确定的高度位置Z0。
参考步骤S1,模塑成型晶圆3随后被装至接触元素15a、15b、15c的支撑插脚11a、11b、11c,接下来安装由启动图1a中所示的真空摄入元件20a、20b、20c。
在此之后,在步骤S2偏心量δ是由预对准仪25的光学扫描所量测,而安装单元5、5a、15a-c绕z-轴旋转。
在此之后,在步骤S3安装单元5、5a、15a-c旋转至一角位置其中偏心量δ发生在x-方向。
随后,在步骤S4,模塑成型晶圆3被置放于存放单元3a、3b、3c的支撑柱上以及安装单位5、5a、15a-c被释放,并在x方向移动,直到偏心量δ等于零。这是所述方法依据步骤五的状态。
在此之后,在步骤S6,模塑成型晶圆3再次安装在一第二安装位置,并回复于x方向,并随后提起至预定的高度位置Z0,相等于测量的位置。
在预定的高度位置Z0,在步骤S7,已透过图1f、1g描述过,从预定的高度位置Z0的模塑成型晶圆3的非安装外部区域AB的量测点P1-P8的一个别的偏移WR是由检测器单元50来量测,安装单元5、5a、15a-c旋转所对应的旋转角度
在步骤S8,来自量测点P 1-P8的个别的偏移WR记录于一表中,加上相关的旋转角度和一工具识别符(未显示),例如一晶圆数目。在这种情况下,因此有利于旋转角度相对于一工具标记于之前被选出,如一压痕,或一平面的部分,或一光学标记。
在步骤S9,安装单元5、5a、15a-c之后被释放以及模塑成型晶圆3被移除,并随后在步骤S10,衡量是否进一步模塑成型晶圆3应被量测。如果是这样的情况下,所述方法返回到步骤S1,否则所述方法在步骤S11即结束。
图3是依据本发明的装置的一第二实施例的一立体示意图,所述装置用来判断一碟形工件(特别为一模塑成型晶圆)的一变形量。
在图3所示的第二实施例,并非第一实施例的接触元素15a-c,一接触元素单元15d被提供,其中包括数个支撑插脚11′a-11′f以及三个真空摄入元件20′a,20′b and 20′c。在此实施例,支撑插脚11′a-11′f通并无被导引通过真空摄入元件,但由此分开被提供,两个支撑插脚,分别位于真空摄入元件的两个侧面。
否则,第二实施例的建构上述描述的第一实施例相同。
虽然本发明已在较佳实施例的基础上被阐明,它不限于此,但在不偏离本发明的范围与精神下可有各种变化。
应当特别指出,上述的实施例当然可以彼此结合。
虽然上面的例子涉及到判断模塑成型晶圆的变形,本发明并不限于此,却适用于任何碟形工件。
虽然上述实施例涉及安装单元有数个存放点,本发明不限于此,而且也为其它合适的,例如平面,安装单元要不些微的影响工件的变形不然就毫不影响。此外,存放点安置的形状也仅为示范,并不限于所描述的三角形的安排。
本发明已由上述相关实施例加以描述,然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是,已公开的实施例并未限制本发明的范围。相反地,包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包括于本发明的范围内。
Claims (22)
1.一种判断特别是模塑成型晶圆的碟形工件的变形量的方法,其特征在于:所述判断变形的方法包含步骤:
安装所述碟形工件(3)的一内部区域(IB)至一第一安装位置内的一安装单元(5、5a、15a-c;5、5a、15d)上;
判断所述碟形工件(3)的一中心轴(M’)与在第一安装位置内的安装单元(5、5a、15a-c;5、5a、15d)的一中心轴(M)之间的偏心量(δ);存放所述碟形工件(3)至一存放单元(3a、3b、3c)上;
基于所判断的偏心量(δ)重新安装所述碟形工件(3)的内部区域(IB)至在一第二安装位置内的安装单元(5、5a、15a-c;5、5a、15d)上,其中在第二安装位置的偏心量(δ)大约为零;
移动所述安装单元(5、5a、15a-c;5、5a、15d)至一预定的高度位置(Z0);以及
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述数个测量点(P1-P8)沿着一周边线(KU)排列。
3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于:所述固定高度的探测器单元(50)包含一激光测微计。
4.如上述权利要求的任一项所述的方法,其特征在于:所述安装单元(5、5a、15a-c;5、5a、15d)通过在变形之前的一旋转以及变形之后的一横向调整,被移至所述第二安装位置。
5.如上述权利要求的任一项所述的方法,其特征在于:所述内部区域(IB)有一直径为所述碟形工件(3)的10%至30%。
6.如上述权利要求的任一项所述的方法,其特征在于:所述量测的校准是在于无变形量下使用一标准工具进行。
9.如上述权利要求的任一项所述的方法,其特征在于:所述碟形工件(3)的一内部区域(IB)的安装由数个支撑插脚(11a,11b,11c;11′a-11′f)以及数个真空摄入元件(20a,20b,20c;20′a,20′b,20′c)所造成。
10.如权利要求9所述的方法,其特征在于:所述数个支撑插脚(11a,11b,11c;11′a-11′f)的每一支撑插脚(11a,11b,11c)分别被数个真空摄入元件(20a,20b,20c;20′a,20′b,20′c)中的一对应真空摄入元件所包围。
11.一种判断特别是模塑成型晶圆的碟形工件的变形量的装置,其特征在于:所述判断变形的装置包含:
一可旋转的、高度以及横向可调整的安装单元(5、5a、15a-c;5、5a、15d),用来安装所述碟形工件(3)的一内部区域(IB);
一判断单元(25),用以判断所述碟形工件(3)的一中心轴(M’)与所述安装单元(5、5a、15a-c;5、5a、15d)的一中心轴(M)之间的偏心量(δ),及用以产生一适合的调整信号给所述安装单元(5、5a、15a-c;5、5a、15d);
一存放单元(3a,3b,3c),用以在安装单元(5、5a、15a-c;5、5a、15d)的一侧向调整的过程当中存放所述碟形工件(3);以及
一固定高度的探测器单元(50),用以通过旋转在所述安装单元(5、5a、15a-c;5、5a、15d)的一预定的高度位置(Z0)上的所述安装单元(5、5a、15a-c;5、5a、15d)或探测器单元(50),以量测数个测量点(P1-P8)各自,在所述碟形工件(3)的一非安装外部区域(AB)与对应变形量的一预定的高度位置(Z0)之间的一偏移量(WR),。
12.如权利要求11所述的装置,其特征在于:所述安装单元(5、5a、15a-c;5、5a、15d)包含数个支撑插脚(11a,11b,11c;11′a-11′f)以及数个真空摄入元件(20a,20b,20c;20′a,20′b,20′c)。
13.如权利要求13所述的装置,其特征在于:所述数个支撑插脚(11a,11b,11c;11′a-11′f)的每一支撑插脚(11a,11b,11c)分别被数个真空摄入元件(20a,20b,20c;20′a,20′b,20′c)中的一对应真空摄入元件所包围。
14.如权利要求12所述的装置,其特征在于:所述真空摄入元件(20a,20b,20c;20′a,20′b,20′c)包括唇密封件,其包围各自对应的支撑插脚(11a,11b,11c)。
15.如权利要求12至14中任一项所述的装置,其特征在于:所述支撑插脚(11a,11b,11c;11′a-11′f)在高度上是可调整的。
16.如权利要求11至15中任一项所述的装置,其特征在于:所述安装单元(5、5a、15a-c;5、5a、15d)被导引通过一承载单元(1)内的一凹处(2),以及所述存放单元(3a、3b、3c)被设于所述凹处(2)内的周围。
17.如权利要求16所述的装置,其特征在于:所述存放单元(3a、3b、3c)包含数个支撑柱。
18.如权利要求16或17所述的装置,其特征在于:所述固定高度的探测器单元(50)是设置在承载单元(1)上。
19.如权利要求11至18中任一项所述的装置,其特征在于:所述固定高度的探测器单元(50)包含一激光测微计。
20.如权利要求11至19中任一项所述的装置,其特征在于:所述判断单元(25)是设置在承载单元(1)上。
21.如权利要求11至20中任一项所述的装置,其特征在于:所述判断单元(25)包含一预对准仪。
22.如权利要求11至21中任一项所述的装置,其特征在于:所述探测器单元(50)相对于所述碟形工件(3)为径向可调整的。
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