CN108780788B - 一种雷射标记装置及雷射标记方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种雷射标记装置。所述雷射标记装置包含：雷射照射单元，其对加工对象物的第一面照射雷射束；及加压单元，其对上述加工对象物的与上述第一面为相反面的第二面进行加压，以使上述加工对象物的上述第一面平坦化；且上述加压单元包含第一加压部，其通过接触方式对上述第二面的边缘区域进行加压；及至少一个第二加压部，其通过非接触方式对上述第二面的中间区域进行加压而将第二加压部与上述第二面的相隔距离保持为特定距离以内。
Description
技术领域
本发明涉及一种雷射标记装置及雷射标记方法。
背景技术
在半导体装置的制作过程中，在晶圆上形成较多的半导体芯片。为了按照生产批次(lot)区分那些半导体芯片，在与各半导体芯片对应的位置标注文字及/或数字。使用雷射束的雷射标记装置用于此种用途。先前，在进行切晶(dicing)后，对各芯片标记批次编号，但随着尖端技术的发展，可实现集成电路(IC)的超小型化及轻量化，因此为了提高作业效率，实现量产，在晶圆上对个别半导体芯片进行标记后进行切晶。然而，晶圆尺寸变大，相反地，晶圆的厚度变薄而晶圆弯曲(翘曲：warpage)成为较大的问题。
另一方面，形成有多个半导体芯片的晶圆因自身重量、晶圆表面的涂敷及其他加工等的影响而产生向固定方向弯曲的现象。晶圆的尺寸越大、厚度越薄且在硬化涂敷材质时收缩量越大则此种弯曲现象表现地越大。此时，当因弯曲现象产生的晶圆的加工面的高度偏差大于雷射束的焦点深度的情形时，根据加工面的位置而雷射输出密度(beamdensity)及雷射束的大小不同，从而产生标记质量下降、线宽亦不固定且标记位置亦错误的问题。
发明内容
技术问题
本发明提供一种用以解决上述问题的雷射标记装置及雷射标记方法。
技术解决方案
本发明的一个态样的雷射标记装置包含：
雷射照射单元，其对加工对象物的第一面照射雷射束；及
加压单元，其对上述加工对象物的与上述第一面为相反面的第二面进行加压，以使上述加工对象物的上述第一面平坦化；且
上述加压单元可包含：
第一加压部，其通过接触方式对上述第二面的边缘区域进行加压；及
至少一个第二加压部，其通过非接触方式对上述第二面的中间区域进行加压而将与上述第二面的相隔距离保持为特定距离以内。
上述第二加压部可将上述第二加压部与上述第二面之间的相隔距离保持为50μm以内。
上述第二加压部可具有朝向上述加工对象物的上述第二面喷射气体的至少一个喷射孔。
通过上述第二加压部而作用于上述加工对象物的压力可为0.01MPa至0.5MPa。
上述第一加压部可呈环形状，且通过负重而对上述第二面的上述边缘区域进行加压。
可在上述第二面的上述中间区域配置半导体图案，不在上述第二面的上述边缘区域配置半导体图案。
可还包含作业平台，上述作业平台安装上述加工对象物，且具有使上述加工对象物的上述第一面的一部分露出的开口部。
可还包含支持单元，上述支持单元支持上述加压单元，且将上述加压单元转移至上述加工对象物的上述第二面上。
上述支持单元可包含吸附支持上述加压单元的吸附部、及于上下方向上转移上述加压单元的驱动部。
上述支持单元可还包含防掉落部，上述防掉落部可于和上述加压单元重叠的第一位置与不和上述加压单元重叠的第二位置之间移动，以便防止上述加压单元掉落。
本发明的另一方面的雷射标记方法包含如下步骤：
将具有第一面及与上述第一面为相反面的第二面的加工对象物安装至作业平台上的步骤；
通过加压单元而对上述加工对象物的第二面进行加压，以便补偿上述加工对象物的高度偏差的步骤；及
对经加压的上述加工对象物的第一面照射雷射束而进行标记的步骤；且
对上述第二面进行加压的步骤，
可通过第一加压部而以接触方式对上述第二面的边缘区域进行加压，且
通过至少一个第二加压部而以非接触方式对上述第二面的中间区域进行加压。
可通过上述第二加压部而将上述第二加压部与上述第二面之间的相隔距离保持为50μm以内。
上述第二加压部可朝向上述加工对象物的上述第二面喷射气体。
通过上述第二加压部而作用于上述加工对象物的压力可为0.01MPa至0.5MPa。
上述第一加压部可呈环形状，且通过上述第一加压部的负重而对上述第二面的上述边缘区域进行加压。
可于上述第二面的上述中间区域配置半导体图案，不于上述第二面的上述边缘区域配置半导体图案。
于上述第二面的加压步骤前，可还包含通过支持单元而将上述加压单元转移至上述加工对象物的上述第二面上的步骤。
有益效果
根据本发明的实施例的雷射标记装置及雷射标记方法，即便加工对象物在进行雷射标记作业前弯曲而不平坦，通过在对加工对象物的未形成半导体图案的边缘部分进行接触加压，对形成有半导体图案的加工对象物的中间部分进行非接触加压的状态下执行标记作业，亦可提供具有可靠性的标记质量。
附图说明
图1是概略性地表示实施例的雷射标记装置的剖面图。
图2a及图2b是表示通过实施例的雷射标记装置进行雷射加工的加工对象物的例的图。
图3a及图3b是用以说明加工对象物弯曲的状态的图。
图4及图5是用以说明实施例的雷射标记装置的加压单元的图，图4是加压单元的俯视图，图5是图4的剖面图。
图6是表示实施例的雷射标记装置的支持单元的立体图。
图7是放大表示图6的一部分的图，且是用以说明支持单元的防掉落部的图。
图8a及图8b是另一实施例的加压单元的俯视图。
图9a至图9d是按照步骤表示实施例的雷射标记方法的图。
具体实施方式
以下，参照附图，详细地对本发明的实施例进行说明。在图式中，相同的附图标记表示相同的构成要素，为了说明的明确性，可夸张地表示各构成要素的尺寸或厚度。
如“第1”、“第2”等包含序数的用语可在说明各种构成要素时使用，但构成要素不受用语的限定。用语仅以将一个构成要素与其他构成要素区分为目的而使用。例如，可不脱离本发明的申请专利范围而将第1构成要素命名为第2构成要素，相似地亦可将第2构成要素命名为第1构成要素。所谓“及/或”的用语包含多个相关的项目的组合或多个相关的项目中的任一项目。
图1是概略性地表示实施例的雷射标记装置的剖面图。图2a及图2b是表示通过实施例的雷射标记装置而进行雷射加工的加工对象物T的例的图。图3a及图3b是用以说明加工对象物T弯曲的状态的图。
参照图1，雷射标记装置包含雷射照射单元20、安装加工对象物T的作业平台10及对上述加工对象物T进行加压的加压单元30。雷射标记装置可还包含视觉相机40。
雷射照射单元20对加工对象物T照射雷射束。雷射照射单元20可配置至加工对象物T的下部，对加工对象物T的下部表面照射雷射束而对加工对象物T执行特定的标记作业。
作业平台10包含使加工对象物T的下部表面的一部分露出的开口部H。通过雷射照射单元20照射的雷射束贯通开口部H而照射至加工对象物T的下部表面。
视觉相机40可拍摄加工对象物T所具备的半导体图案(P：参照图2a)而识别加工对象物T的加工位置。由此，可通过雷射照射单元20执行准确的加工作业。
参照图1、图2a及图2b，加工对象物T包含第一面110及该第一面110的相反面即第二面120。第一面110可为下部表面，第二面120可为上部表面。
可于加工对象物T的第二面120的中间区域122配置特定的半导体图案P，不于配置在第二面120的中间区域122的外围的边缘区域121配置特定的半导体图案P。
例如，加工对象物T可为晶圆，半导体图案P可为配置于晶圆上的多个半导体芯片。于该情形时，在第二面120配置多个半导体芯片，不于第一面110配置多个半导体芯片。多个半导体芯片配置至第二面120的中间区域122，不配置至第二面120的边缘区域121。
雷射标记装置对不配置半导体图案P的加工对象物T的第一面110照射雷射束而执行雷射标记作业。
然而，加工对象物T会因各种因素而如图3a般凸出地弯曲、或如图3b般凹陷地弯曲。例如，加工对象物T会因其本身的负重或于对加工对象物T表面进行涂敷、热处理或其他制程的过程中弯曲。因此，加工对象物T会产生高度偏差Δh。
加工对象物T的尺寸越大、厚度越薄且于硬化涂敷材质时收缩量越大，则此种加工对象物T的高度偏差Δh会表现地越大。加工对象物T的高度偏差Δh可为4mm至10mm。
在因加工对象物T的高度偏差Δh而雷射束的焦点脱离加工对象物T对准的情形时，无法实现标记，即便雷射束的焦点对准至加工对象物T的内部，在焦点位置改变的情形下，也会发生线宽不固定或标记位置错误等标记质量的下降的问题。
图4及图5是用以说明实施例的雷射标记装置的加压单元30的图，图4是加压单元30的俯视图，图5是图4的剖面图。
参照图1及图4，实施例的雷射标记装置为了修正或补偿此种加工对象物T的高度偏差Δh而还包含对加工对象物T进行加压的加压单元30。于对加工对象物T的第一面110进行标记作业前或与此同时，加压单元30可对加工对象物T的第二面120进行加压。
加压单元30包含对第二面120的边缘区域121进行加压的第一加压部310。
第一加压部310通过接触方式而对第二面120的边缘区域121进行加压。
例如，第一加压部310可呈环形状。第一加压部310配置至加工对象物T的上部，可通过负重而对加工对象物T的边缘区域121进行加压。此时，于第二面120的边缘区域121未形成有半导体图案(P：参照图2a)，故而即便通过接触方式而对第一加压部310进行加压，加工对象物T的半导体图案P亦不会损伤。
于加工对象物T的高度偏差为特定范围以内的情形时，可通过此种第一加压部310而减少或消除加工对象物T的高度偏差。例如，当加工对象物T的高度偏差未满4mm的情形时，可通过第一加压部310将加工对象物T的高度偏差减小至标记质量不会下降的范围。
然而，对于加工对象物T的高度偏差脱离特定范围的情形时，例如于4mm以上的情形时，仅通过接触方式对加工对象物T的边缘部分进行加压的情形会在减小加工对象物T的高度偏差的方面有限。例如，对于通过第一加压部310而仅对加工对象物T的边缘部分进行加压的情形，加工对象物T的中间部分会凸出或凹陷地弯曲。并且，对于加工对象物T的尺寸变大的情形，仅对加工对象物T的边缘部分进行加压的情形会难以补偿由加工对象物T的中间部分产生的高度偏差。
考虑此种方面，实施例的雷射标记装置还包含对第二面120的中间区域122进行加压的第二加压部320。
参照图4及图5，第二加压部320通过非接触方式而对第二面120的中间区域122进行加压。通过第二加压部320而作用于加工对象物T的压力可为0.01MPa至0.5MPa。此处，通过非接触方式对第二面120的中间区域122进行加压的含义为如下概念：不仅包含向下部方向按压第二面120的中间区域122，而且包含向上部方向提拉第二面120的中间区域122。
第二加压部320可利用贝努里原理对加工对象物T提供抽吸力或提供斥力。第二加压部320可为贝努里夹盘。因此，第二加压部320可将与第二面120的相隔距离G保持为特定距离以内。例如，可通过第二加压部320而将第二加压部320与加工对象物T的第二面120之间的相隔距离G保持为50μm以下。
第二加压部320可具有朝向第二面120喷射高压气体的至少一个喷射孔321。由横跨环形状的第一加压部310的支持杆(bar)323支持第二加压部320。支持杆323可通过关节构造物325而气动连接。通过支持杆323供给的气体可通过喷射孔321而朝向加工对象物T喷射。
随着通过第二加压部320喷射的高压气体排出至第二加压部320与加工对象物T之间而产生贝努里效应，因此会产生抽吸力。相反地，于第二加压部320与加工对象物T之间较特定距离更接近的情形时，会因通过第二加压部320喷射的高压气体而对加工对象物T作用斥力。
例如，当第二加压部320与加工对象物T之间的距离为50μm至10mm的情形时，可通过第二加压部320产生吸力而向上部方向对加工对象物T作用力。因此，当加工对象物T如图3b般向下部凹陷地弯曲的情形时，加工对象物T可通过第二加压部320而平坦化。
例如，当第二加压部320与加工对象物T之间的相隔距离为10μm以下的情形时，可通过第二加压部320产生斥力而向下部方向对加工对象物T作用力。因此，当加工对象物T如图3a般向上部凸出地弯曲的情形时，加工对象物T可通过第二加压部320而平坦化。
如上所述，第二加压部320通过非接触方式而对加工对象物T的中间部分作用抽吸力或斥力，因此可使加工对象物T的中间部分平坦化。因此，当加工对象物T的高度偏差为4mm以上的情形时，也可通过第一加压部310及第二加压部320而将加工对象物T的高度偏差减小至标记质量不会下降的范围。
图6是表示实施例的雷射标记装置的支持单元50的立体图。
参照图6，雷射标记装置可还包含支持单元50，上述支持单元50支持加压单元30，且将加压单元30转移至加工对象物T的第二面120上。
支持单元50包含吸附支持加压单元30的吸附部520、及在上下方向(Z1方向)上转移所吸附的加压单元30的驱动部510。
吸附部520对第一加压部310的上部表面提供负(-)压，因此真空吸附第一加压部310。由此，由支持单元50支持加压单元30。
驱动部510可为马达或汽缸。随着驱动部510作动，设置有吸附部520的移动框架550于上下方向(Z1方向)上移动。由此，可将加压单元30转移至加工对象物T的第二面120上。
例如，移动框架550通过驱动部510而下降直至加压单元30接近或接触加工对象物T的第二面120为止。于此种状态下，解除通过吸附部520实现的吸附而将加压单元30放置至加工对象物T的第二面120上，之后移动框架550通过驱动部510而上升。
图7是放大表示图6的一部分的图，且是用以说明支持单元50的防掉落部530的图。参照图6及图7，支持单元50可还包含防止加压单元30意外掉落的防掉落部530。
防掉落部530可在和加压单元30重叠的第一位置531与不和加压单元30重叠的第二位置532之间移动。防掉落部530呈
字形狀，可在与加压单元(30)的重力方向交叉的方向上移动。例如，防掉落部530可在水平方向、例如X1方向上移动。
当防掉落部530位于第一位置531时，即便加压单元30意外地自吸附部520掉落，也由防掉落部530支持加压单元30，因此可防止加压单元30意外掉落。
另一方面，在上述实施例中，以加压单元30的第二加压部320为单个的例为中心而进行了说明。然而，加压单元30的第二加压部320的个数并不限制于单个，可视需要为多个。例如，第二加压部320也可如图8a或图8b般为多个。
图9a至图9d是按照步骤表示实施例的雷射标记方法的图。
参照图9a，可于作业平台10上安装加工对象物T。加工对象物T包含未形成半导体图案P的第一面110、及形成有半导体图案P的第二面120。加工对象物T的第一面110的一部分可通过作业平台10的开口部H而暴露于雷射照射单元20。
支持单元50吸附支持加压单元30。加压单元30呈相隔配置于加工对象物T的上部的状态。
参照图9b，加压单元30通过支持单元50而朝向安装于作业平台10的加工对象物T下降。加压单元30通过支持单元50转移而与加工对象物T的第二面120接触。
若加压单元30与加工对象物T接触，则支持单元50于解除对加压单元30的吸附后上升。
参照图9c，加压单元30的第一加压部310呈与第二面120的边缘区域121接触的状态，第二加压部320呈远离第二面120的中间区域122的状态。
在此种状态下，第一加压部310通过负重而对加工对象物T的边缘部分进行接触加压，第二加压部320喷射高压气体而对加工对象物T的中间部分进行非接触加压。因此，可通过包含第一加压部310及第二加压部320的加压单元30而补偿加工对象物T的高度偏差。例如，通过加压单元30补偿的加工对象物T的高度偏差可为4mm至10mm。
参照图9d，视觉相机40拍摄高度偏差得到补偿的加工对象物T的半导体图案P而识别半导体图案P的位置。根据识别出的半导体图案P的位置信息掌握加工位置而对加工对象物T的第一面110执行标记作业。以上对本发明的实施例进行了说明，但该实施例仅为示例，于本技术领域内具有常识者应理解可根据该实施例实现各种变形及等同的其他实施例。
Claims (17)
1.一种雷射标记装置，其特征在于，包括：
雷射照射单元，对加工对象物的第一面照射雷射束；以及
加压单元，对所述加工对象物的与所述第一面为相反面的第二面进行加压，以使所述加工对象物的所述第一面平坦化；且
所述加压单元包括：
第一加压部，通过接触方式且通过负重对所述第二面的边缘区域进行加压；及
至少一个第二加压部，通过非接触方式对所述第二面的中间区域进行加压而将与所述第二面的相隔距离保持为特定距离以内。
2.根据权利要求1所述的雷射标记装置，其特征在于，所述第二加压部将所述第二加压部与所述第二面之间的相隔距离保持为50μm以内。
3.根据权利要求1所述的雷射标记装置，其特征在于，所述第二加压部具有至少一个喷射孔，所述喷射孔朝向所述加工对象物的所述第二面喷射气体。
4.根据权利要求1所述的雷射标记装置，其特征在于，通过所述第二加压部作用于所述加工对象物的压力为0.01MPa至0.5MPa。
5.根据权利要求1所述的雷射标记装置，其特征在于，所述第一加压部呈环形状。
6.根据权利要求1所述的雷射标记装置，其特征在于，在所述第二面的所述中间区域配置半导体图案，不在所述第二面的所述边缘区域配置半导体图案。
7.根据权利要求1所述的雷射标记装置，其特征在于，还包括作业平台，所述作业平台安装所述加工对象物，且具有开口部，所述开口部使所述加工对象物的所述第一面的一部分露出。
8.根据权利要求1所述的雷射标记装置，其特征在于，还包括支持单元，所述支持单元支持所述加压单元，且将所述加压单元转移至所述加工对象物的所述第二面上。
9.根据权利要求8所述的雷射标记装置，其特征在于，所述支持单元包括吸附支持所述加压单元的吸附部、及于上下方向上转移所述加压单元的驱动部。
10.根据权利要求9所述的雷射标记装置，其特征在于，所述支持单元还包括防掉落部，所述防掉落部可在和所述加压单元重叠的第一位置与不和所述加压单元重叠的第二位置之间移动，以便防止所述加压单元掉落。
11.一种雷射标记方法，其特征在于，包括如下步骤：
将具有第一面及与所述第一面为相反面的第二面的加工对象物安装至作业平台上的步骤；
通过加压单元而对所述加工对象物的所述第二面进行加压，以便补偿所述加工对象物的高度偏差的步骤；以及
对经加压的所述加工对象物的所述第一面照射雷射束而进行标记的步骤；且
对所述第二面进行加压的步骤通过第一加压部而以接触方式且通过负重对所述第二面的边缘区域进行加压，且通过至少一个第二加压部而以非接触方式对所述第二面的中间区域进行加压。
12.根据权利要求11所述的雷射标记方法，其特征在于，通过所述第二加压部而将所述第二加压部与所述第二面之间的相隔距离保持为50μm以内。
13.根据权利要求11所述的雷射标记方法，其特征在于，所述第二加压部朝向所述加工对象物的所述第二面喷射气体。
14.根据权利要求11所述的雷射标记方法，其特征在于，通过所述第二加压部而作用于所述加工对象物的压力为0.01MPa至0.5MPa。
15.根据权利要求11所述的雷射标记方法，其特征在于，所述第一加压部呈环形状。
16.根据权利要求11所述的雷射标记方法，其特征在于，于所述第二面的所述中间区域配置半导体图案，不于所述第二面的所述边缘区域配置半导体图案。
17.根据权利要求11所述的雷射标记方法，其特征在于，于所述第二面的加压步骤前，还包括通过支持单元而将所述加压单元转移至所述加工对象物的所述第二面上的步骤。
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