TWI607817B - Laser printing apparatus and method - Google Patents

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TWI607817B
TWI607817B TW104128977A TW104128977A TWI607817B TW I607817 B TWI607817 B TW I607817B TW 104128977 A TW104128977 A TW 104128977A TW 104128977 A TW104128977 A TW 104128977A TW I607817 B TWI607817 B TW I607817B
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Description

雷射打印裝置及其方法
本發明係關於晶圓打印加工之裝置及方法；特別關於在整平晶圓情況下進行雷射打印作業，針對大尺吋晶圓翹曲問題導致打印偏移，因此在打印同時給予整平減少相關問題。
近年來智慧型手機已被消費者視為生活的一部分，而各類穿戴式裝置則是越來越被接受，對應於該些消費性商品趨勢，可明確了解商品趨於小型化及計算能力強大化。
又，該些消費性商品基本上都是電子裝置，電子裝置要做小和計算能力變強及最快的辦法製程改善，而這類理論以『摩爾定律』最為有名；其中，在半導體製程中有一雷射標記製程係利用雷射光束來標記晶圓表面，以利後續晶圓切割等製程。
以下關於晶圓標記之文獻，多個專利如下：TW I233197揭示一種晶片尺度標記，包括一個雷射系統，用來執行雷射標記；一個晶圓支架，其上安裝即將接受該雷射標記的晶圓，該晶圓支架包括安裝在該晶圓支架中心，用來吸著該晶圓的一個真空板，以及安置在真空板周圍，具有面向雷射系統的一個開放區的一個晶圓轉動單元；一個照相機，安置在晶圓支架上方，用來攝影該晶圓；以及一個翹曲移除單元，安置在晶圓支架上方，用來移除晶圓的翹曲。
TW I310582揭示一種晶圓之雷射標示方法，一晶圓係放置於一透光載板上，並令該晶圓之一背面平貼接觸該透光載板。當雷射標示時，雷射光係通過該透光載板而照射於該晶圓之該背面，形成至少一雷射標記，解決習知薄化晶圓無法雷射標示之問題。
TW I351070揭示一種標記晶圓之方法，其包括提供一具有至少兩個參考標記之晶圓，此晶圓之一表面包含有複數個晶粒，同時檢測晶圓之上述參考標記以執行一晶圓對位之步驟，並且利用一雷射光對上述晶圓作標記。另，此發明亦可適用於晶圓之晶粒例如劣品晶粒的標記，其相較於習知利用油墨對劣品晶粒進行標記的技術而言，不僅具有可減少晶圓污染、作業時間和廠房空間、以及永久標記等優點，更具有易於利用現今的晶圓測試機或油墨機台進行改造之特點。
TW I288431揭示一種用以於晶圓上標記辨識記號之方法與裝置。在晶圓對準之後，雷射束被放射到晶圓上一預定部位上，故該辨識記號被刻記在晶圓上。於雷射束被放射之際，一氣體朝向晶圓上該預定部位吹氣以便移除放射雷束造成在晶圓表面上產生的粒子。提供一排氣部以排空包括該等粒子的氣體。因此，可防止粒子黏在晶圓表面上，故於以下步驟進行時粒子造成的裝置故障可以防止。
但是，由於加工過程中為了旋轉晶圓而導致整平裝置需要移除後再次整平，而導致多次按壓晶圓表面，進而增加晶圓良率變數；且，對於打印加工完成之晶圓並未記錄狀態，導致無法即時檢控及事後檢討。
因此，為解決以上問題，本發明之主要目的係在提供一種雷射打印裝置及其方法，以改善上述問題。
有鑑於以上問題本發明係提供一種雷射打印裝置及其方法，其主要由晶圓整平系統乘載晶圓，再利用移動系統做出旋轉及平移動作避免重複全面按壓晶圓。
因此，本發明之主要目的係在提供一種雷射打印裝置及其方法，具有避免晶圓過度重複全面按壓導致應力影響晶圓結構。
本發明再一目的係在提供一種雷射打印裝置及其方法，可利用第二影像系統紀錄晶圓實際加工後狀態。
本發明再一目的係在提供一種雷射打印裝置及其方法，藉由移動系統做出旋轉及平移動作可以提供靈活的加工。
本發明再一目的係在提供一種雷射打印裝置及其方法，因旋轉結構由具有上圓環、下圓環及複數彈簧所組成之大齒輪圓環元件可最小化旋轉的誤差性。
為達到上述目的，本發明所使用的主要技術手段是採用以下技術方案來實現的。本發明為一種雷射打印裝置，其包含一雷射系統，該雷射系統上側具有一移動系統，該移動系統上側具有一晶圓整平系統，該晶圓整平系統上側具有一第一影像系統；其特徵為，該晶圓整平系統承載及整平翹曲待處理之一晶圓，由下側之該移動系統調整該晶圓至適當位置由該第一影像系統觀測該晶圓確認品項及定位，以下側之該雷射系統給予該晶圓雷射蓋印處理。
本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施步驟進一步實現。
前述的雷射打印裝置，其中該晶圓整平系統包含一載體模組、一固定模組、一動力模組及一真空模組。
前述的雷射打印裝置，其中該晶圓整平系統下側具有一第二影像系統。
前述的雷射打印裝置，其中該移動系統包含一旋轉機構及一平移機構。
前述的雷射打印裝置，其中該旋轉機構包含一大齒輪圓環元件、一小齒輪元件、一動力元件。
前述的雷射打印裝置，其中該大齒輪圓環元件具有一上圓環、一下圓環及複數彈簧。
本發明為一種雷射打印方法，包括下類步驟：(a)由一晶圓整平系統乘載及整平翹曲之一晶圓；(b)藉由一第一影像系統觀測該晶圓之上表面特徵，以測量複數個晶片位置，藉以識別該些晶片的複數蓋印位置；(c)根據該晶圓之該些蓋印位置資訊，使用一雷射系統經由缺口，蓋印該晶圓之下表面；(d)使用一移動系統旋轉該晶圓整平系統；(e)使用一移動系統平面位移該晶圓整平系統，重複該些步驟(b)到(e)。
本發明的目的及解決其技術問題還可採用以下技術措施步驟進一步實現。
前述的雷射打印方法，其中步驟(c)之後，該晶圓整平系統之一動力模組將該晶圓升高。
前述的雷射打印方法，其中步驟(d)之後，該晶圓整平系統之該動力模組將該晶圓降低。
前述的雷射打印方法，其中步驟(c)之後，藉由一第二影像系統觀測該晶圓之反面特徵，以記錄複數蓋印狀態。
相較於習知技術，本發明具有功效在於：(1)晶圓表面應力降低；(2)可減少晶圓與加工過程所產生之損害；(3)利用第二影像系統紀錄打印後晶圓結果可檢討及確認問題。
10‧‧‧雷射系統
20‧‧‧晶圓整平系統
21‧‧‧載體模組
22‧‧‧固定模組
23‧‧‧動力模組
24‧‧‧真空模組
30‧‧‧第一影像系統
31‧‧‧第二影像系統
40‧‧‧移動系統
41‧‧‧旋轉機構
411‧‧‧大齒輪圓環元件
4111‧‧‧上圓環
4112‧‧‧下圓環
4113‧‧‧彈簧
412‧‧‧小齒輪元件
413‧‧‧動力元件
42‧‧‧平移機構
50‧‧‧晶圓
601‧‧‧步驟(a)
602‧‧‧步驟(b)
603‧‧‧步驟(c)
6031‧‧‧步驟(c1)
6032‧‧‧步驟(c2)
604‧‧‧步驟(d)
6041‧‧‧步驟(d1)
605‧‧‧步驟(e)
第1圖：為本發明最佳實施型態之爆炸圖；第2圖：為本發明最佳實施型態之第一示意圖；第3圖：為本發明最佳實施型態之晶圓整平系統之示意圖；第4圖：為本發明最佳實施型態之晶圓整平系統之升高示意圖；第5圖：為本發明最佳實施型態之晶圓整平系統之爆炸圖；第6圖：為本發明最佳實施型態之旋轉機構之爆炸圖；第7a圖：為本發明最佳實施型態之旋轉機構之第一示意圖；第7b圖：為本發明最佳實施型態之旋轉機構之第二示意圖；第7c圖：為本發明最佳實施型態之旋轉機構之第三示意圖；第7d圖：為本發明最佳實施型態之旋轉機構之第四示意圖；第8圖：為本發明最佳實施型態之第二示意圖；第9圖：為本發明最佳實施型態之第三示意圖；第10圖：為本發明最佳實施型態之第四示意圖；第11圖：為本發明最佳實施型態之第一流程圖；第12圖：為本發明最佳實施型態之第二流程圖。
為了讓本發明之目的、特徵與功效更明顯易懂，以下特別列舉本發明之較佳實施型態：如第1至12圖所示，為本發明一種雷射打印裝置及其方法之最佳實施型態；請先參考第1圖所示，本發明包含一雷射系統(10)、一晶圓整平系統(20)、一第一影像系統(30)及一移動系統(40)。
具體而言，該雷射系統(10)係指雷射(Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，LASER)產生裝置，主要由「激發來源」、「增益介質」、「共振結構」這三個要素產生受激輻射的光加以放大既為雷射，其可以運用的範圍非常的廣泛，利用無加工應力及精準特質被精密加工及半導體界廣泛使用，一般會於周遭提供集塵裝置以收集加工所產生之粉塵。
其中，該晶圓整平系統(20)請再參考第5及6圖，其包含一載體模組(21)、一固定模組(22)、一動力模組(23)及一真空模組(24)；該載體模組(21)分為承載晶圓(50)的六爪結構與位於晶圓下方固定的底座，承載晶圓(50)的六爪結構由該些動力模組(23)提供上升/下降之動能，而該載體模組(21)位於晶圓下方固定的底座接觸於晶圓(50)下表面邊緣；該固定模組(22)係為一位於晶圓(50)上表面接觸於晶圓(50)邊緣的整平裝置，與該載體模組(21)間由磁力穩定相對位置；該動力模組(23)為以電力驅動的馬達提供位移動力；該真空模組(24)與晶圓(50)最近之上表面具有防靜電的材料所構成，並有均勻細孔連接下方真空幫浦以吸附晶圓(50)下方整平該晶圓(50)，且具備一缺口未吸附該晶圓(50) 以方便加工之用。
接著，該第一影像系統(30)請參閱第1及2圖表示係為位於晶圓(50)上方觀測晶圓(50)上表面之影像裝置，其電性連接於後方終端裝置以交換取得圖像，並確認該晶圓之晶片布局狀況(品項/定位)，再交由該雷射系統(10)雷射蓋印於晶圓(50)下表面。
跟著，該移動系統(40)需再參考第1、2、6及7a圖所示，該移動系統(40)包含一旋轉機構(41)及一平移機構(42)；該旋轉機構(41)是扶助該晶圓整平系統(20)旋轉該晶圓(50)之結構，旋轉機構(41)如第7a圖所示包含一大齒輪圓環元件(411)、一小齒輪元件(412)、一動力元件(413)，由動力元件(413)提供動力帶動小齒輪元件(412)，再由小齒輪元件(412)帶動大齒輪圓環元件(411)，最後與大齒輪圓環元件(411)相固定的該真空模組(24)跟著轉動；另，平移機構(42)實為一XY滑台可使該晶圓整平系統(20)實行如第10圖的X軸及Y軸位移。
較佳者，如第1及2圖所示，該晶圓整平系統(20)下側具有一第二影像系統(31)，該第二影像系統(31)功能為於打印加工結束後，再晶圓(50)退出本裝置前，加以記錄晶圓(50)實際打印加工後之結果，以利後續追朔及改善製成問題；另，於該大齒輪圓環元件(411)部分具有一上圓環(4111)、一下圓環(4112)及複數彈簧(4113)，首先參考第7a及8圖，可見上圓環(4111)堆疊於下圓環(4112)上方，而彈簧(4113)部分可視於上圓環(4111)上方，但實際而言彈簧(4113)功能為分別固定上圓環(4111)及下圓環(4112)；在第9圖中，上圓環(4111)及下圓環(4112)由於彈簧(4113)使其相互固定產生些微交錯效果，而小齒輪元件(412) 與大齒輪圓環元件(411)的接觸因此變得更緊密，進而提升旋轉真空模組(24)穩定度。
接著，請配合參閱第11圖所示，為本發明一種雷射打印方法，首先步驟(a)(601)由一晶圓整平系統乘載及整平翹曲之一晶圓；接著步驟(b)(602)是藉由一第一影像系統觀測該晶圓之上表面特徵，以測量複數個晶片位置，藉以識別該些晶片的複數蓋印位置；跟著步驟(c)(603)根據該晶圓之該些蓋印位置資訊，使用一雷射系統經由缺口，蓋印該晶圓之下表面；隨著步驟(d)(604)使用一移動系統旋轉該晶圓整平系統；最後步驟(e)(605)使用一移動系統平面位移該晶圓整平系統，重複該些步驟(b)到(e)。
較優者，請再參閱第12圖所示，另於步驟(c)(603)之後，該晶圓整平系統之一動力模組將該晶圓升高(步驟(c2)：(6032))；步驟(d)(604)之後，該晶圓整平系統之該動力模組將該晶圓降低(步驟(d1)：(6041))；步驟(c)(603)之後，藉由一第二影像系統觀測該晶圓之反面特徵，以記錄複數蓋印狀態(步驟(c1)：(6031))。
以下就以本發明一種雷射打印裝置及其方法之最佳實施型態為例，針對本發明的實施過程做一詳細的說明如下所示。
先參考第2及3圖與第12圖之步驟(a)(601)所示，該晶圓(50)由固定模組(22)接觸於上表面邊緣，而載體模組(21)接觸於下表面邊緣，且真空模組(24)以氣壓方式吸附該晶圓(50)部分下表面(如第6圖位置)，依以上條件整平該晶圓(50)；此時，該晶圓整平系統(20)及該晶圓(50)位於平移機構(42)如第10圖的位置A。
請再接著參考第1及2圖所示，該第一影像系統(30)觀測該晶圓(50)之上表面特徵，以測量複數個晶片位置，藉以識別該些晶片的複數蓋印位置。
然後參考第2及7a圖所示，根據該晶圓之該些蓋印位置資訊，使用該雷射系統(10)經由真空模組(24)之缺口(見第7a圖)，蓋印於該晶圓(50)之下表面。
接著參考第3圖變化至第4圖狀態係由位於周遭該些動力模組(23)將該載體模組(21)之六爪結構如第4圖撐起該晶圓(50)，使真空模組(24)與該晶圓(50)不具接觸/摩擦風險可能；再由動力元件(413)驅動小齒輪元件(412)做逆時鐘旋轉，帶動大齒輪圓環元件(411)做順時鐘旋轉，最終聯動真空模組(24)由第7a圖變化為第7b圖狀態。
此時，固定模組(22)、載體模組(21)及晶圓(50)三者相對位置如實行步驟(a)(601)後未改變。
接著參考第4圖變化至第3圖狀態係由位於周遭該些動力模組(23)將該載體模組(21)之六爪結構如第3圖降下該晶圓(50)，使真空模組(24)與該晶圓(50)趨近接觸；使用平移機構(42)將該晶圓整平系統(20)及該晶圓(50)以負X位移至如第10圖的位置B。
此時，固定模組(22)、載體模組(21)及晶圓(50)三者相對位置如實行步驟(a)(601)後未改變。
請再次參考第1及2圖所示，該第一影像系統(30)觀測該晶圓(50)之上表面特徵，以測量移動後複數個晶片位置，藉以識別該些晶片的複數蓋印位置。
然後參考第2及7b圖所示，根據該晶圓之該些蓋印位置資訊，使用該雷射系統(10)經由真空模組(24)之缺口(見第7b圖)，蓋印於該晶圓(50)之下表面。
接著參考第3圖變化至第4圖狀態係由位於周遭該些動力模組(23)將該載體模組(21)之六爪結構如第4圖撐起該晶圓(50)，使真空模組(24)與該晶圓(50)不具接觸/摩擦風險可能；再由動力元件(413)驅動小齒輪元件(412)做逆時鐘旋轉，帶動大齒輪圓環元件(411)做順時鐘旋轉，最終聯動真空模組(24)由第7b圖變化為第7c圖狀態。
此時，固定模組(22)、載體模組(21)及晶圓(50)三者相對位置如實行步驟(a)(601)後未改變。
接著參考第4圖變化至第3圖狀態係由位於周遭該些動力模組(23)將該載體模組(21)之六爪結構如第3圖降下該晶圓(50)，使真空模組(24)與該晶圓(50)趨近接觸；使用平移機構(42)將該晶圓整平系統(20)及該晶圓(50)以正Y位移至如第10圖的位置C。
此時，固定模組(22)、載體模組(21)及晶圓(50)三者相對位置如實行步驟(a)(601)後未改變。
請再次參考第1及2圖所示，該第一影像系統(30)觀測該晶圓(50)之上表面特徵，以測量移動後複數個晶片位置，藉以識別該些晶片的複數蓋印位置。
然後參考第2及7c圖所示，根據該晶圓之該些蓋印位置資訊，使用該雷射系統(10)經由真空模組(24)之缺口(見第7c圖)，蓋印於該晶圓(50)之下表面。
接著參考第3圖變化至第4圖狀態係由位於周遭該些動力模組(23)將該載體模組(21)之六爪結構如第4圖撐起該晶圓(50)，使真空模組(24)與該晶圓(50)不具接觸/摩擦風險可能；再由動力元件(413)驅動小齒輪元件(412)做逆時鐘旋轉，帶動大齒輪圓環元件(411)做順時鐘旋轉，最終聯動真空模組(24)由第7c圖變化為第7d圖狀態。
此時，固定模組(22)、載體模組(21)及晶圓(50)三者相對位置如實行步驟(a)(601)後未改變。
接著參考第4圖變化至第3圖狀態係由位於周遭該些動力模組(23)將該載體模組(21)之六爪結構如第3圖降下該晶圓(50)，使真空模組(24)與該晶圓(50)趨近接觸；使用平移機構(42)將該晶圓整平系統(20)及該晶圓(50)以正X位移至如第10圖的位置D。
此時，固定模組(22)、載體模組(21)及晶圓(50)三者相對位置如實行步驟(a)(601)後未改變。
請再次參考第1及2圖所示，該第一影像系統(30)觀測該晶圓(50)之上表面特徵，以測量移動後複數個晶片位置，藉以識別該些晶片的複數蓋印位置。
然後參考第2及7d圖所示，根據該晶圓之該些蓋印位置資訊，使用該雷射系統(10)經由真空模組(24)之缺口(見第7d圖)，蓋印於該晶圓(50)之下表面。
接著參考第3圖變化至第4圖狀態係由位於周遭該些動力模組(23)將該載體模組(21)之六爪結構如第4圖撐起該晶圓(50)，使真空模組(24)與該晶圓(50)不具接觸/摩擦風險可能；再由動力元件(413) 驅動小齒輪元件(412)做順時鐘旋轉，帶動大齒輪圓環元件(411)做逆時鐘旋轉，最終聯動真空模組(24)由第7d圖變化為第7a圖狀態。
此時，固定模組(22)、載體模組(21)及晶圓(50)三者相對位置如實行步驟(a)(601)後未改變。
接著參考第4圖變化至第3圖狀態係由位於周遭該些動力模組(23)將該載體模組(21)之六爪結構如第3圖降下該晶圓(50)，使真空模組(24)與該晶圓(50)趨近接觸；使用平移機構(42)將該晶圓整平系統(20)及該晶圓(50)以負Y位移至如第10圖的位置A。
因此本發明之功效有別於一般雷射打印裝置，此於半導體業內當中實屬首創，符合發明專利要件，爰依法俱文提出申請。
惟，需再次重申，以上所述者僅為本發明之較佳實施型態，舉凡應用本發明說明書、申請專利範圍或圖式所為之等效變化，仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧雷射系統
20‧‧‧晶圓整平系統
30‧‧‧第一影像系統
31‧‧‧第二影像系統
40‧‧‧移動系統
42‧‧‧平移機構
50‧‧‧晶圓

Claims (5)

  1. 一種雷射打印裝置，其包含一雷射系統(10)，該雷射系統(10)上側具有一移動系統(40)，該移動系統(40)上側具有一晶圓整平系統(20)，該晶圓整平系統(20)上側具有一第一影像系統(30)；其特徵為，該晶圓整平系統(20)承載及整平翹曲待處理之一晶圓(50)，由下側之該移動系統(40)調整該晶圓(50)至適當位置由該第一影像系統(30)觀測該晶圓(50)確認品項及定位，以下側之該雷射系統(10)給予該晶圓(50)雷射蓋印處理；該移動系統(40)包含一旋轉機構(41)及一平移機構(42)，該旋轉機構(41)包含一大齒輪圓環元件(411)、一小齒輪元件(412)、一動力元件(413)，該大齒輪圓環元件(411)具有一上圓環(4111)、一下圓環(4112)及複數彈簧(4113)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之雷射打印裝置，其中該晶圓整平系統(20)包含一載體模組(21)、一固定模組(22)、一動力模組(23)及一真空模組(24)。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之雷射打印裝置，其中該晶圓整平系統(20)下側具有一第二影像系統(31)。
  4. 一種雷射打印方法，包括下列步驟：(a)由一晶圓整平系統乘載及整平翹曲之一晶圓；(b)藉由一第一影像系統觀測該晶圓之上表面特徵，以測量複數個晶片位置，藉以識別該些晶片的複數蓋印位置；(c)根據該晶圓之該些蓋印位置資訊，使用一雷射系統經由缺口，蓋印該晶圓之下表面；(c2)該晶圓整平系統之一動力模組將該晶圓升高；(d)使用一移動系統旋轉該晶圓整平系統；(d1)該晶圓整平系統之該動力模組將該晶圓降低；(e)使用一移動系統平面位移該 晶圓整平系統，重複該些步驟(b)到(e)。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之雷射打印方法，其中步驟(c)之後，藉由一第二影像系統觀測該晶圓之反面特徵，以記錄複數蓋印狀態。
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