CN104191094A

CN104191094A - 高精度晶圆背刻对中系统沟槽对位方法

Info

Publication number: CN104191094A
Application number: CN201410401245.5A
Authority: CN
Inventors: 卢冬青
Original assignee: SHANGHAI GONGYUAN AUTOMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI GONGYUAN AUTOMATION TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-06-12
Filing date: 2014-08-14
Publication date: 2014-12-10

Abstract

本发明包括工业相机、工业激光、晶圆对位眼、器件图像等组成背刻沟槽装置，是利用计算机控制下的工业机相和激光器，对高精度要求的晶圆背刻系统的沟槽对位的方法。1.利用工业相机对位正面对位眼和器件，计算出沟槽位置，送激光校正“十字”线位置。2.对位相机取左对位眼图像，计算出晶圆的基础偏位，取右对位眼图像，确认晶圆的基础偏位。3.再将晶圆的基础偏位补偿给五位对中台。补偿给激光，背刻左右对眼位的“十字”线，计算出器件图像与对位眼图像的偏差，为非对位眼的器件图像作补偿。4.利用晶圆的基础偏位，找到正确标刻器件。利用器件图像和对位眼图像偏位值，叠加后补偿给激光。该发明具有成本低，使用便捷，精度高的特点。

Description

高精度晶圆背刻对中系统沟槽对位方法

技术领域

基于激光标刻的精准技术和CCD工业相机的高分辨率图像处理技术，利用晶圆的多次成像的对位眼为基准，检测晶圆的器件沟槽的位置，为激光背刻图案提供高精度的定位。

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晶圆产品的图案，利用晶圆的多次成像的对位眼为基准，检测晶圆的器件沟槽的位置，为激光背刻图案提供高精度的定位。

在一个晶圆上，通常有几百个乃至数千个芯片连在一起。它们之间留有80um至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（切割）可以有效的解决上述问题，为此，正确应用该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为了难题。

1，晶圆为完成IC器件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)，完成每次图案曝光的高精度对位，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1：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。

7， CCD相机观测晶圆的正面图像，将位置偏差值通过电脑计算并通知激光电脑，调整激光图案位置，在晶圆背面完成同沟槽的图案刻划。

发明内容

本发明的目的就是充分利用计算机控制下的，工业相机和激光器，对高精度要求的晶圆背刻系统的沟槽对位的方法。

参考附图2：高精度晶圆背刻对中系统沟槽对位方法的原理示意图。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

1，利用CCD工业相机对位正面对位眼和器件，计算出沟槽位置，将偏差值送激光校正“十字”线图案位置，高精度地标刻在晶圆的背面，保证“十字”线与沟槽位置对齐。

2，基础对位计算：对位相机取左对位眼的图像，对位相机电脑计算出晶圆的基础偏位，而后到右眼位取右对位眼图像，确认晶圆的基础偏位。

3，将晶圆的基础偏位；

3-1，补偿给五位对中台，以防止沟槽错位；

3-2，同时补偿给激光，背刻左右对眼位的“十字”线；

3-3，计算出器件图像与对位眼图像的偏差，为非对位眼的器件图像作出器件偏位补偿。

4，利用晶圆的基础偏位，找到正确标刻同一沟槽器件。而后利用器件图像和对位眼的补偿第二次图像偏位值，叠加补偿后给激光标刻背面“十字”线。

5，其特征在于，该装置包括CCD相机，工业激光，晶圆对位眼，器件图像等组成的背刻沟槽技术的依次连接。

6，根据权利要求1和权利要求2 所述的高精度晶圆背刻对中系统沟槽对位方法，其特征在于，所述的CCD相机为一个，与激光分晶圆的两边安装。

附图说明

图1：高精度晶圆背刻系统沟槽对位方法的原理示意图。

1，晶圆 – 背刻的产品，有多次曝光和蚀刻工艺配合完成IC器件的生产；

2，激光 – 用于晶圆背刻“十字”线，引导晶圆的切割的器件分离工序；

3，激光保护板和底光 – 保护激光镜头在非工作状态下的清洁和保护功能，以及非工作状态下的操作人员的安全，以防激光灼伤眼睛；

4，五位对中台 – 为高精度“十字”线刻划的XY平移台，配合晶圆多处刻画“十字”线；

5，校正玻璃板 – 有五个“十字”窗，宽度2毫米，“十字”长度10毫米，顶面贴黑色即时贴，中间开窗标示涂黑位置。手工在底面45度涂满单层黑色。

6， “十字”薄膜 – 可视化检查，用于目测系统校正的结果。

7，相机保护板机构 – 保护无晶元的状况下的工业相机的安全防护；

8，对位相机 – 获取对位眼图像和器件图像。

图2：高精度晶圆背刻系统沟槽对位方法的五个“十字”线位置示意图。

1，9点 – 含左对位眼；

2，0点 – 不含对位眼，只有九颗器件；

3，3点 – 含右对位眼；

4，6点 –不含对位眼，只有九颗器件；

5，12点 –不含对位眼，只有九颗器件。

具体实施方法

下面结合附图和具体实施步骤对本发明进行详细说明

1，五个“十字”的走位： 12点〉O点〉6点（带刻画）〉O点（带刻画）〉12点（带刻画）〉3（带刻画）〉9（带刻画）〉12点

1-1，12点〉O点〉6点（带刻画）：同一沟槽检查，及偏角计算。

1-2，保证“十字”刻画在同一沟槽，同时补偿晶圆的相应走位到十字沟槽近相机中心或合理的中心位置。

2，12点位和6点位是曝光眼，和相邻的晶格位，依据产品的设定，可以得到沟槽的相应位置和转角参数，为以后标刻点位的同沟槽的确定和对中台走位，作预先计算。

同时，长距离的角度计算会更精确，以弥补单眼相机的精度。

同时，为无眼晶格的沟槽对位，作实际补偿检测和计算。

同时，确认产品与设定值之间关联性，和基本精确度。

3，沟槽计算：

3-1，对位眼计算晶圆基础偏差：对位眼中的白点位是否超差眼平台，规范是位置误差< 2~12 um；如果超出规范，报警不刻画。如果规范内，则补偿到激光的对位补偿计算中。

3-2，四晶格计算：在第二次曝光的偏差值基础上，补偿沟槽的位置叠加参数补偿给激光。

Claims

1.基于激光标刻的精准技术和CCD工业相机的高分辨率图像处理技术，利用晶圆的多次成像的对位眼为基准，检测晶圆的器件沟槽的位置，为激光背刻图案提供高精度的定位。

现利用CCD工业相机对位正面对位眼和器件，计算出沟槽位置，将偏差值送激光校正“十字”线图案位置，高精度地标刻在晶圆的背面，保证“十字”线与沟槽位置对齐。

1)基础对位计算：对位相机取左对位眼的图像，对位相机电脑计算出晶圆的基础偏位，而后到右眼位取右对位眼图像，确认晶圆的基础偏位。

2)将晶圆的基础偏位，

A补偿给五位对中台，以防止沟槽错位；

B同时补偿给激光，背刻左右对眼位的“十字”线；

C 计算出器件图像与对位眼图像的偏差，为非对位眼的器件图像作出器件偏位补偿。

3)利用晶圆的基础偏位，找到正确标刻同一沟槽器件。而后利用器件图像和对位眼的补偿第二次图像偏位值，叠加补偿后给激光标刻背面“十字”线。

2.其特征在于，该装置包括CCD相机，工业激光，晶圆对位眼，器件图像等组成的背刻沟槽技术的依次连接。

3.根据权利要求1和权利要求2所述的高精度晶圆背刻系统沟槽对位方法及装置，其特征在于，所述的CCD相机为一个，与激光分晶圆的两边安装。