TWI633643B - 雷射標記裝置及雷射標記方法 - Google Patents

雷射標記裝置及雷射標記方法 Download PDF

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Abstract

本發明揭露一種雷射標記裝置及雷射標記方法。所述雷射標 記裝置包含：雷射照射單元，其對加工對象物的第一面照射雷射束；及加壓單元，其對上述加工對象物的與上述第一面為相反面的第二面進行加壓，以使上述加工對象物的上述第一面平坦化；且上述加壓單元包含第一加壓部，其藉由接觸方式對上述第二面的邊緣區域進行加壓；及至少一個第二加壓部，其藉由非接觸方式對上述第二面的中間區域進行加壓而將第二加壓部與上述第二面的相隔距離保持為特定距離以內。

Description

雷射標記裝置及雷射標記方法
本發明揭露一種雷射標記裝置及雷射標記方法。
於半導體裝置的製程中，在晶圓上形成較多的半導體晶片。為了按照生產批次(lot)區分那些半導體晶片，於與各半導體晶片對應的位置標註文字及/或數字。使用雷射束的雷射標記裝置用於此種用途。先前，於進行切晶(dicing)後，對各晶片標記批次編號，但隨著尖端技術的發展，可實現積體電路(IC)的超小型化及輕量化，因此為了提高作業效率而實現量產，於晶圓上對個別半導體晶片進行標記後進行切晶。然而，晶圓尺寸變大，相反地，晶圓的厚度變薄而晶圓彎曲(翹曲：warpage)成為較大的問題。
另一方面，形成有多個半導體晶片的晶圓因自身重量、晶圓表面的塗敷及其他加工等的影響而產生向固定方向彎曲的現象。晶圓的尺寸越大、厚度越薄且於硬化塗敷材質時收縮量越大則此種彎曲現象表現地越大。此時，於因彎曲現象產生的晶圓的加工面的高度偏差大於雷射束的焦點深度的情形時，根據加工面的位置而雷射輸出密 度(beam density)及雷射束的大小不同，從而產生標記品質下降、線寬亦不固定且標記位置亦錯誤的問題。
本發明提供一種用以解決上述問題的雷射標記裝置及雷射標記方法。
本發明的一個態樣的雷射標記裝置包含：雷射照射單元，其對加工對象物的第一面照射雷射束；及加壓單元，其對上述加工對象物的與上述第一面為相反面的第二面進行加壓，以使上述加工對象物的上述第一面平坦化；且上述加壓單元可包含：第一加壓部，其藉由接觸方式對上述第二面的邊緣區域進行加壓；及至少一個第二加壓部，其藉由非接觸方式對上述第二面的中間區域進行加壓而將與上述第二面的相隔距離保持為特定距離以內。
上述第二加壓部可將上述第二加壓部與上述第二面之間的相隔距離保持為50μm以內。
上述第二加壓部可具有朝向上述加工對象物的上述第二面噴射氣體的至少一個噴射孔。
藉由上述第二加壓部而作用於上述加工對象物的壓力可為0.01MPa至0.5MPa。
上述第一加壓部可呈環形狀，且藉由負重而對上述第二面的上述邊緣區域進行加壓。
可於上述第二面的上述中間區域配置半導體圖案，不於上述第二面的上述邊緣區域配置半導體圖案。
可更包含作業平台，上述作業平台安裝上述加工對象物，且具有使上述加工對象物的上述第一面的一部分露出的開口部。
可更包含支持單元，上述支持單元支持上述加壓單元，且將上述加壓單元轉移至上述加工對象物的上述第二面上。
上述支持單元可包含吸附支持上述加壓單元的吸附部、及於上下方向上轉移上述加壓單元的驅動部。
上述支持單元可更包含防掉落部，上述防掉落部可於和上述加壓單元重疊的第一位置與不和上述加壓單元重疊的第二位置之間移動，以便防止上述加壓單元掉落。
本發明的另一方面的雷射標記方法包含如下步驟：將具有第一面及與上述第一面為相反面的第二面的加工對象物安裝至作業平台上的步驟；藉由加壓單元而對上述加工對象物的第二面進行加壓，以便補償上述加工對象物的高度偏差的步驟；及對經加壓的上述加工對象物的第一面照射雷射束而進行標記的步驟；且對上述第二面進行加壓的步驟可藉由第一加壓部而以接觸方式對上述第二面的邊緣區域進行加壓，且藉由至少一個第二加壓部而以 非接觸方式對上述第二面的中間區域進行加壓。
可藉由上述第二加壓部而將上述第二加壓部與上述第二面之間的相隔距離保持為50μm以內。
上述第二加壓部可朝向上述加工對象物的上述第二面噴射氣體。
藉由上述第二加壓部而作用於上述加工對象物的壓力可為0.01MPa至0.5MPa。
上述第一加壓部可呈環形狀，且藉由上述第一加壓部的負重而對上述第二面的上述邊緣區域進行加壓。
可於上述第二面的上述中間區域配置半導體圖案，不於上述第二面的上述邊緣區域配置半導體圖案。
於上述第二面的加壓步驟前，可更包含藉由支持單元而將上述加壓單元轉移至上述加工對象物的上述第二面上的步驟。
根據本發明的實施例的雷射標記裝置及雷射標記方法，即便加工對象物於進行雷射標記作業前彎曲而不平坦，藉由在對加工對象物的未形成半導體圖案的邊緣部分進行接觸加壓，對形成有半導體圖案的加工對象物的中間部分進行非接觸加壓的狀態下執行標記作業，亦可提供具有可靠性的標記品質。
10‧‧‧作業平台
20‧‧‧雷射照射單元
30‧‧‧加壓單元
40‧‧‧視覺相機
50‧‧‧支持單元
110‧‧‧第一面
120‧‧‧第二面
121‧‧‧邊緣區域
122‧‧‧中間區域
310‧‧‧第一加壓部
320‧‧‧第二加壓部
321‧‧‧噴射孔
323‧‧‧支持桿
325‧‧‧關節構造物
510‧‧‧驅動部
520‧‧‧吸附部
530‧‧‧防掉落部
531‧‧‧第一位置
532‧‧‧第二位置
550‧‧‧移動框架
G‧‧‧相隔距離
△h‧‧‧高度偏差
H‧‧‧開口部
P‧‧‧半導體圖案
T‧‧‧加工對象物
X1、Z1‧‧‧方向
圖1是概略性地表示實施例的雷射標記裝置的剖面圖。
圖2a及圖2b是表示藉由實施例的雷射標記裝置而進行雷射加工的加工對象物的例的圖。
圖3a及圖3b是用以說明加工對象物彎曲的狀態的圖。
圖4及圖5是用以說明實施例的雷射標記裝置的加壓單元的圖，圖4是加壓單元的俯視圖，圖5是圖4的剖面圖。
圖6是表示實施例的雷射標記裝置的支持單元的立體圖。
圖7是放大表示圖6的一部分的圖，且是用以說明支持單元的防掉落部的圖。
圖8a及圖8b是另一實施例的加壓單元的俯視圖。
圖9a至圖9d是按照步驟表示實施例的雷射標記方法的圖。
以下，參照隨附圖式，詳細地對本發明的實施例進行說明。於圖式中，相同的參照符號表示相同的構成要素，為了說明的明確性，可誇張地表示各構成要素的尺寸或厚度。
如“第1”、“第2”等般包含序數的用語可於說明各種構成要素時使用，但構成要素不受用語的限定。用語僅以將一個構成要素與其他構成要素區分為目的而使用。例如，可不脫離本發明的申請專利範圍而將第1構成要素命名為第2構成要素，相似地亦可將第2構成要素命名為第1構成要素。所謂“及/或”的用語包含多個相關的項目的組合或多個相關的項目中的任一項目。
圖1是概略性地表示實施例的雷射標記裝置的剖面圖。圖2a及圖2b是表示藉由實施例的雷射標記裝置而進行雷射加工的加工對象物T的例的圖。圖3a及圖3b是用以說明加工對象物T彎曲的狀態的圖。
參照圖1，雷射標記裝置包含雷射照射單元20、安裝加工對象物T的作業平台10及對上述加工對象物T進行加壓的加壓單元30。雷射標記裝置可更包含視覺相機40。
雷射照射單元20對加工對象物T照射雷射束。雷射照射單元20可配置至加工對象物T的下部，對加工對象物T的下部表面照射雷射束而對加工對象物T執行特定的標記作業。
作業平台10包含使加工對象物T的下部表面的一部分露出的開口部H。藉由雷射照射單元20照射的雷射束貫通開口部H而照射至加工對象物T的下部表面。
視覺相機40可拍攝加工對象物T所具備的半導體圖案(P：參照圖2a)而識別加工對象物T的加工位置。藉此，可藉由雷射照射單元20執行準確的加工作業。
參照圖1、圖2a及圖2b，加工對象物T包含第一面110及該第一面110的相反面即第二面120。第一面110可為下部表面，第二面120可為上部表面。
可於加工對象物T的第二面120的中間區域122配置特定的半導體圖案P，不於配置於第二面120的中間區域122的外圍的邊緣區域121配置特定的半導體圖案P。
例如，加工對象物T可為晶圓，半導體圖案P可為配置於晶圓上的多個半導體晶片。於該情形時，在第二面120配置多個半導體晶片，不於第一面110配置多個半導體晶片。多個半導體晶片配置至第二面120的中間區域122，不配置至第二面120的邊緣區域121。
雷射標記裝置對不配置半導體圖案P的加工對象物T的第一面110照射雷射束而執行雷射標記作業。
然而，加工對象物T會因各種因素而如圖3a般凸出地彎曲、或如圖3b般凹陷地彎曲。例如，加工對象物T會因其本身的負重或於對加工對象物T表面進行塗敷、熱處理或其他製程的過程中彎曲。藉此，加工對象物T會產生高度偏差△h。
加工對象物T的尺寸越大、厚度越薄且於硬化塗敷材質時收縮量越大，則此種加工對象物T的高度偏差△h會表現地越大。加工對象物T的高度偏差△h可為4mm至10mm。
於因加工對象物T的高度偏差△h而雷射束的焦點脫離加工對象物T對準的情形時，無法實現標記，即便雷射束的焦點對準至加工對象物T的內部，於焦點位置改變的情形時，亦會發生線寬不固定或標記位置錯誤等標記品質的下降。
圖4及圖5是用以說明實施例的雷射標記裝置的加壓單元30的圖，圖4是加壓單元30的俯視圖，圖5是圖4的剖面圖。
參照圖1及圖4，實施例的雷射標記裝置為了修正或補償此種加工對象物T的高度偏差△h而更包含對加工對象物T進行加壓的加壓單元30。於對加工對象物T的第一面110進行標記作業前或與此同 時，加壓單元30可對加工對象物T的第二面120進行加壓。
加壓單元30包含對第二面120的邊緣區域121進行加壓的第一加壓部310。
第一加壓部310藉由接觸方式而對第二面120的邊緣區域121進行加壓。
例如，第一加壓部310可呈環形狀。第一加壓部310配置至加工對象物T的上部，可藉由負重而對加工對象物T的邊緣區域121進行加壓。此時，於第二面120的邊緣區域121未形成有半導體圖案(P：參照圖2a)，故而即便藉由接觸方式而對第一加壓部310進行加壓，加工對象物T的半導體圖案P亦不會損傷。
於加工對象物T的高度偏差為特定範圍以內的情形時，可藉由此種第一加壓部310而減少或消除加工對象物T的高度偏差。例如，於加工對象物T的高度偏差未滿4mm的情形時，可藉由第一加壓部310而將加工對象物T的高度偏差減小至標記品質不會下降的範圍。
然而，於加工對象物T的高度偏差脫離特定範圍的情形時、例如於4mm以上的情形時，僅藉由接觸方式對加工對象物T的邊緣部分進行加壓的情形會於減小加工對象物T的高度偏差的方面有限。例如，於藉由第一加壓部310而僅對加工對象物T的邊緣部分進行加壓的情形時，加工對象物T的中間部分會凸出或凹陷地彎曲。並且，於加工對象物T的尺寸變大的情形時，僅對加工對象物T的邊緣部分進行加壓的情形會難以補償由加工對象物T的中間部分產生的高 度偏差。
考慮此種方面，實施例的雷射標記裝置更包含對第二面120的中間區域122進行加壓的第二加壓部320。
參照圖4及圖5，第二加壓部320藉由非接觸方式而對第二面120的中間區域122進行加壓。藉由第二加壓部320而作用於加工對象物T的壓力可為0.01MPa至0.5MPa。此處，藉由非接觸方式對第二面120的中間區域122進行加壓的含義為如下概念：不僅包含向下部方向按壓第二面120的中間區域122，而且包含向上部方向提拉第二面120的中間區域122。
第二加壓部320可利用貝努里原理對加工對象物T提供抽吸力或提供斥力。第二加壓部320可為貝努里夾盤。藉此，第二加壓部320可將與第二面120的相隔距離G保持為特定距離以內。例如，可藉由第二加壓部320而將第二加壓部320與加工對象物T的第二面120之間的相隔距離G保持為50μm以下。
第二加壓部320可具有朝向第二面120噴射高壓氣體的至少一個噴射孔321。由橫跨環形狀的第一加壓部310的支持桿(bar)323支持第二加壓部320。支持桿323可藉由關節構造物325而氣動連接。藉由支持桿323供給的氣體可藉由噴射孔321而朝向加工對象物T噴射。
隨著藉由第二加壓部320噴射的高壓氣體排出至第二加壓部320與加工對象物T之間而產生貝努里效應，藉此會產生抽吸力。相反地，於第二加壓部320與加工對象物T之間較特定距離更接近的 情形時，會因藉由第二加壓部320噴射的高壓氣體而對加工對象物T作用斥力。
例如，於第二加壓部320與加工對象物T之間的距離為50μm至10mm的情形時，可藉由第二加壓部320產生吸力而向上部方向對加工對象物T作用力。藉此，於加工對象物T如圖3b般向下部凹陷地彎曲的情形時，加工對象物T可藉由第二加壓部320而平坦化。
例如，於第二加壓部320與加工對象物T之間的相隔距離為10μm以下的情形時，可藉由第二加壓部320產生斥力而向下部方向對加工對象物T作用力。藉此，於加工對象物T如圖3a般向上部凸出地彎曲的情形時，加工對象物T可藉由第二加壓部320而平坦化。
如上所述，第二加壓部320藉由非接觸方式而對加工對象物T的中間部分作用抽吸力或斥力，藉此可使加工對象物T的中間部分平坦化。因此，於加工對象物T的高度偏差為4mm以上的情形時，亦可藉由第一加壓部310及第二加壓部320而將加工對象物T的高度偏差減小至標記品質不會下降的範圍。
圖6是表示實施例的雷射標記裝置的支持單元50的立體圖。
參照圖6，雷射標記裝置可更包含支持單元50，上述支持單元50支持加壓單元30，且將加壓單元30轉移至加工對象物T的第二面120上。
支持單元50包含吸附支持加壓單元30的吸附部520、及於上下方向(Z1方向)上轉移所吸附的加壓單元30的驅動部510。
吸附部520對第一加壓部310的上部表面提供負(-)壓，藉此真空吸附第一加壓部310。藉此，由支持單元50支持加壓單元30。
驅動部510可為馬達或汽缸。隨著驅動部510作動，設置有吸附部520的移動框架550於上下方向(Z1方向)上移動。藉此，可將加壓單元30轉移至加工對象物T的第二面120上。
例如，移動框架550藉由驅動部510而下降直至加壓單元30接近或接觸加工對象物T的第二面120為止。於此種狀態下，解除藉由吸附部520實現的吸附而將加壓單元30放置至加工對象物T的第二面120上，之後移動框架550藉由驅動部510而上升。
圖7是放大表示圖6的一部分的圖，且是用以說明支持單元50的防掉落部530的圖。參照圖6及圖7，支持單元50可更包含防止加壓單元30意外掉落的防掉落部530。
防掉落部530可於和加壓單元30重疊的第一位置531與不和加壓單元30重疊的第二位置532之間移動。
防掉落部530呈“”字形狀，可於與加壓單元30的重力方向交叉的方向上移動。例如，防掉落部530可於水平方向、例如X1方向上移動。
於防掉落部530位於第一位置531時，即便加壓單元30意外地自吸附部520掉落，亦由防掉落部530支持加壓單元30，故而可防止加壓單元30意外掉落。
另一方面，於上述實施例中，以加壓單元30的第二加壓部 320為單個的例為中心而進行了說明。然而，加壓單元30的第二加壓部320的個數並不限制於單個，可視需要為多個。例如，第二加壓部320亦可如圖8a或圖8b般為多個。
圖9a至圖9b是按照步驟表示實施例的雷射標記方法的圖。
參照圖9a，可於作業平台10上安裝加工對象物T。加工對象物T包含未形成半導體圖案P的第一面110、及形成有半導體圖案P的第二面120。加工對象物T的第一面110的一部分可藉由作業平台10的開口部H而暴露於雷射照射單元20。
支持單元50吸附支持加壓單元30。加壓單元30呈相隔配置於加工對象物T的上部的狀態。
參照圖9b，加壓單元30藉由支持單元50而朝向安裝於作業平台10的加工對象物T下降。加壓單元30藉由支持單元50轉移而與加工對象物T的第二面120接觸。
若加壓單元30與加工對象物T接觸，則支持單元50於解除對加壓單元30的吸附後上升。
參照圖9c，加壓單元30的第一加壓部310呈與第二面120的邊緣區域121接觸的狀態，第二加壓部320呈遠離第二面120的中間區域122的狀態。
於此種狀態下，第一加壓部310藉由負重而對加工對象物T的邊緣部分進行接觸加壓，第二加壓部320噴射高壓氣體而對加工對象物T的中間部分進行非接觸加壓。藉此，可藉由包含第一加壓部310及第二加壓部320的加壓單元30而補償加工對象物T的高度偏差。 例如，藉由加壓單元30而補償的加工對象物T的高度偏差可為4mm至10mm。
參照圖9d，視覺相機40拍攝高度偏差得到補償的加工對象物T的半導體圖案P而識別半導體圖案P的位置。根據識別出的半導體圖案P的位置資訊掌握加工位置而對加工對象物T的第一面110執行標記作業。
以上對本發明的實施例進行了說明，但該實施例僅為示例，於本技術領域內具有常識者應理解可根據該實施例實現各種變形及等同的其他實施例。

Claims (15)

  1. 一種雷射標記裝置，其包含：雷射照射單元，其對加工對象物的第一面照射雷射束；以及加壓單元，其對所述加工對象物的與所述第一面為相反面的第二面進行加壓，以使所述加工對象物的所述第一面平坦化；且所述加壓單元包含：第一加壓部，其藉由接觸方式對所述第二面的邊緣區域進行加壓，其中所述第一加壓部呈環形狀，且藉由負重而對所述第二面的所述邊緣區域進行加壓；及至少一個第二加壓部，其藉由非接觸方式對所述第二面的中間區域進行加壓而將與所述第二面的相隔距離保持為特定距離以內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的雷射標記裝置，其中所述第二加壓部將所述第二加壓部與所述第二面之間的相隔距離保持為50μm以內。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的雷射標記裝置，其中所述第二加壓部具有朝向所述加工對象物的所述第二面噴射氣體的至少一個噴射孔。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的雷射標記裝置，其中藉由所述第二加壓部而作用於所述加工對象物的壓力為0.01MPa至0.5MPa。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的雷射標記裝置，其中於所述第二面的所述中間區域配置半導體圖案，不於所述第二面的所述邊緣 區域配置半導體圖案。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的雷射標記裝置，其更包含作業平台，所述作業平台安裝所述加工對象物，且具有使所述加工對象物的所述第一面的一部分露出的開口部。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的雷射標記裝置，其更包含支持單元，所述支持單元支持所述加壓單元，且將所述加壓單元轉移至所述加工對象物的所述第二面上。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的雷射標記裝置，其中所述支持單元包含吸附支持所述加壓單元的吸附部、及於上下方向上轉移所述加壓單元的驅動部。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的雷射標記裝置，其中所述支持單元更包含防掉落部，所述防掉落部可於和所述加壓單元重疊的第一位置與不和所述加壓單元重疊的第二位置之間移動，以便防止所述加壓單元掉落。
  10. 一種雷射標記方法，其包含如下步驟：將具有第一面及與所述第一面為相反面的第二面的加工對象物安裝至作業平台上的步驟；藉由加壓單元而對所述加工對象物的所述第二面進行加壓，以便補償所述加工對象物的高度偏差的步驟；以及對經加壓的所述加工對象物的所述第一面照射雷射束而進行標記的步驟；且對所述第二面進行加壓的步驟藉由第一加壓部而以接觸方式對 所述第二面的邊緣區域進行加壓，且藉由至少一個第二加壓部而以非接觸方式對所述第二面的中間區域進行加壓，其中所述第一加壓部呈環形狀，且藉由所述第一加壓部的負重而對所述第二面的所述邊緣區域進行加壓。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的雷射標記方法，其藉由所述第二加壓部而將所述第二加壓部與所述第二面之間的相隔距離保持為50μm以內。
  12. 如申請專利範圍第10項所述的雷射標記方法，其中所述第二加壓部朝向所述加工對象物的所述第二面噴射氣體。
  13. 如申請專利範圍第10項所述的雷射標記方法，其中藉由所述第二加壓部而作用於所述加工對象物的壓力為0.01MPa至0.5MPa。
  14. 如申請專利範圍第10項所述的雷射標記方法，其中於所述第二面的所述中間區域配置半導體圖案，不於所述第二面的所述邊緣區域配置半導體圖案。
  15. 如申請專利範圍第10項所述的雷射標記方法，其於所述第二面的加壓步驟前，更包含藉由支持單元而將所述加壓單元轉移至所述加工對象物的所述第二面上的步驟。
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