TW201034113A - Alignment apparatus for semiconductor wafer - Google Patents

Description

201034113 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種半導體晶圓對準裝置，其根據半導 體晶圓之刻痕等的定位用部位（對準標記），進行對準。 【先前技術】 有關半導體晶圓對準裝置，可知有下列習知者。例如， 使用光學感測器測定承載於保持平台並被吸附保持的半導 ^ 體晶圓（以下僅稱爲「晶圓」）之周緣位置，藉以算出晶圓 的中心位置、及晶圓外周之刻痕或定向平坦部等之定位用 部位的位置相位。更進一步，利用此結果並根據相對於保 持平台之晶圓中心位置之X軸座標方向的偏差及Y軸座標 方向的偏差而控制保持平台朝X軸座標方向及Y軸座標方 向移動。又，旋轉控制保持平台以使刻痕等之定位部位於 預先設定的基準相位位置（參照日本國專利第3820278號）。 又，伴隨高密度組裝的要求，有將晶圓厚度作成從100 〇 //m至50//m，甚至更薄的傾向。因而，晶圓強度變成極 低。爲使被薄型化的晶圓保持剛性，僅以殘留晶圓之外周 部分般地作硏磨，且在該外周形成由環狀凸緣構成的補強 部。在此補強部之內側的扁平凹部形成電路圖案般地處理 晶圓。 晶圓外周上形成了補強部後的晶圓，除了具有剛性以 外，在扁平凹部形成電路圖案。因而，即使在電路圖案不 貼附表面保護用之膠帶時，亦可有效地發揮保護電路圖案 201034113 的功能。 然而，以具備吸附墊的搬送機構吸附晶圓並運送到各 步驟，因此將電路圖案作成朝下以吸附整面扁平的背面。 因此，在對準步驟中交付晶圓時，在對準平台之中央昇降 的吸附墊係直接接觸電路圖案並吸附保持》 因而，產生所謂因與吸附墊之接觸而損傷電路的問題。 【發明內容】 _ 本發明主要目的爲，以可在不損傷晶圓上之電路下正 ❹ 確地進行晶圓之定位。 一種半導體晶圓對準裝置，該半導體晶圓在外周具有 由環狀凸部形成的補強部，在該補強部之內側的扁平凹部 形成電路圖案，並且在該補強部以缺口方式形成定位部， 該裝置包含以下之構成要素： 可旋轉的保持平台，具備晶圓承載面，其具有該半導 體晶圓之外形以上的尺寸； φ 光學感測器，用於檢測半導體晶圓之外周所具備的該 定位部，該半導體晶圓係該電路圖案之面作成朝下而承載 於保持平台； 驅動機構，使該保持平台旋轉； 控制部，根據該光學感測器之檢測結果進行半導體晶 圓之對準。 依照本半導體晶圓對準裝置時，由於保持平台具有半 導體晶圓之外形以上的尺寸，因此在以電路圖案之面朝下 201034113 地將晶圓交付予保持平台時，僅由環狀凸部形成的補強部 與保持平台接觸。因此，可避免電路圖案與保持平台直接 接觸，故不會對電路圖案造成損傷。 又，僅藉補強部被保持於保持平台上的晶圓，係伴隨 保持平台的旋轉，被利用光感測器進行監視晶圓外周部。 當一檢測到晶圓之周緣位置時，可根據預定之運算式算出 晶圓中心位置。 ©更進一步，根據形成於晶圓周部之刻痕等的定位部之 位置檢測結果讓保持平台旋轉移動。利用此旋轉可將定位 部修正到預先設定的基準相位位置。 此外，在上述裝置中，保持平台係包含至少形成於補 強部之定位部，並以透明構件構成外側之承載區域； 光學感測器係由徠持保持平台之透明部位地對向配置 之投光器及受光器所構成。 依照此構成時，能一邊僅保持晶圓之補強部，一邊通 G 過保持平台之透明構件並以投光器及受光器所構成的光感 測器正確地檢測晶圓的周緣位置。 又，較佳爲，在上述裝置中具備引導構件，其由周方 向按壓承載於該保持平台的半導體晶圓，將半導體晶圓的 中心對準保持平台的中心。 此外，較佳爲，引導構件係直立設置之短圓柱狀導銷。 更佳爲，導銷具有凹入彎曲面，其讓與該半導體晶圓 之抵接面吻合半導體晶圓之外周曲率。 201034113 被搬入保持平台上的晶圓中心不一定與保持平台的中 心一致。又，形成於晶圓外周的刻痕等之定位部的相位位 置也不一定。 然而，依照此構成時，各引導構件移動至保持平台的 中心側，藉此，周緣被引導構件抵接按壓的晶圓係被修正 位置。亦即，被進行晶圓的定中心（centering)。 在此定中心的過程中，引導構件係直接抵接於晶圓的 ^ 周緣。但是，晶圓的外周部係爲利用環狀之補強部加以補 強的厚璧狀態，因而不會有因與引導構件抵接而造成損傷 的情形，晶圓在保持平台上能圓滑地滑動。又，由於無須 利用運算進行中心對準，因此可在短時間內對晶圓定中 心，可圖謀縮短處理周期》換言之，有助於在連續處理多 數個晶圓時提升處理效率。 又，較佳爲，上述裝置中具備水平驅動機構，其讓保 持平台在水平面上朝縱橫方向進行水平移動，控制部係根 〇 據利用以CCD攝影機構成的光學感測器所拍攝的影像資 訊，進行半導體晶圓之對準。 依照此構成時，在讓保持平台旋轉時，以CCD攝影機 . 掃瞄晶圓周緣，藉此可檢測出刻痕等之相位位置。根據此 檢測結果，可利用作爲晶圓的方向修正用之資訊。 【實施方式】 以下，參照圖面說明本發明之一實施例。 第1圖係顯示本發明相關之對準裝置的前視圖，第2 201034113 圖係顯示其俯視圖。 作爲此對準裝置之處理對象的晶圓W，如第7圖及第 8圖所示，係殘留背面的外周部地作硏磨。亦即，沿著此 晶圓之背面外周部，在晶圓W形成厚璧之環狀補強部r。 又，在此環狀補強部r之內側的扁平凹部c形成電路圖案。 晶圓W係以圖案面向下且整面平坦的背面向上的姿勢，使 用搬送用吸附墊吸附其上面而進行搬入及搬出。 ^ 對準裝置，如第1圖所示，具備有：保持平台1，承 ❿ 載晶圓W並加以吸附保持；光感測器2，檢測形成於晶圓 W外周之作爲定位部的刻痕η之相位位置；4支導銷3，作 爲引導構件使晶圓W對齊中心（定中心）。 保持平台1，如第1圖至第3圖所示，係由玻璃或聚碳 酸酯等之透明樹脂材料形成的硬質之透明構件所構成。保 持平台1之直徑係比晶圓的直徑更大徑之圓板狀。又，保 持平台1係以同心狀態安裝於金屬製之基台4，該金靥製 〇 之基台4利用第10圖所示之驅動機構9在通過保持平台中 心的縱軸心Ζ周圍旋轉。 在基台4之內部，形成有連通到第10圖所示之真空裝 置14的吸引用之流路5。此流路5與形成於保持平台1之 外周附近的複數個吸附孔6連通。吸附孔6在承載於保持 平台1的晶圓W之中心與保持平台中心吻合的狀態下，設 置在與晶圓W之環狀補強部r相對的位置。 又，基台4係建構成比晶圓W之半徑減掉刻痕η的深

201034113 度之晶圓W的半徑還小徑之圓板狀。設定成，在承載於此 保持平台1上之晶圓W的中心與保持平台中心吻合的狀態 下，晶圓W之刻痕η位於基台4之外側。 在保持平台1之外周的4處，形成有容許導銷3進退 用的缺口 7，其係相對於平台中心（縱軸心Ζ)呈點對稱的方 式向保持平台1中心切成放射狀。各缺口 7係以晶圓中心 既吻合於保持平台1之中心的晶圓W之外緣位置相接觸的 方式設定其深度。 ❹ 導銷3係形成在保持平台1之上下突出的短圓柱狀， 直立地設置在可動臂8之前端。可動臂8利用第10圖所示 之驅動機構10水平地作直線往復驅動。伴隨此驅動，各導 銷3形成沿著各個缺口 7進入或退出。 光感測器2,乃使用投光器2a及受光器2b係挾持保持 平台1而相對的穿透型者。亦即，配備成：承載於保持平 台1的晶圓W之外周部會位於光感測器2之照射區域。此 Q 外’光感測器2係相當於本發明之光學感測器。 其次，將使用上述構成之晶圓W的對準裝置，根據第 4圖~第6圖及第7圖所示的流程圖說明晶圓W之對準處理。 首先’如第4圖所示，整面扁平的背面朝向上之姿勢 的晶圓W’以搬送用吸附墊吸附保持其背面而進行搬入及 移載於保持平台1(步驟S1)。此時，晶圓W之中心並不一 定與保持平台1之中心一致，且晶圓外周之刻痕η之相位 位置也不一定。 201034113 其次，如第5圖所示’各導銷3朝向各缺口 7移動， 到達缺口 7之底端。在此狀態下，晶圓W之中心吻合於保 持平台丨之中心，且負壓被施加於吸附孔6。定中心後的 晶圓W，係環狀補強部r被吸附而保持於保持平台1上面（步 驟 S2)。 當進行晶圓W之定中心及吸附保持時，各導銷3從缺 口 7後退（步驟S3)。其後，如第6圖所示，保持平台1朝 預定方向旋轉（步驟S4)»在此旋轉過程中，對晶圓外周部 照射來自投光器2a之檢測光。透過保持平台1的檢測光在 受光器2b進行受光。在此期間檢測出晶圓外周之刻痕η之 相位位置（步驟S5)。其檢測資訊被儲存在作爲控制部1 1所 具備之記憶部的記憶體1 2中。’ 在控制部11中，其內部所具備的運算處理部13係讀 出儲存在記憶體1 2的刻痕η之檢測資訊、及預先設定之基 準相位位置，從兩個資訊之比較運算而將刻痕η之偏差換 φ 算成角度地算出（步驟S6)。 其後，根據所求得的偏差而旋轉控制保持平台1，使 刻痕η被移動修正到基準相位位置（步驟S7)。 截至以上，完成對準處理，被對準後的晶圓W以搬送 用吸附墊從上面吸附保持而從保持平台1逐漸被搬出。 依照上述實施例裝置時，由於保持平台1具有晶圓W 之外形以上的尺^，因此即使以電路圖案向下地將晶圓W 交付給保持平台1時，亦僅環狀補強部r與保持平台1接 -10- 201034113 觸。因而，可避免扁 接接觸，不致損傷到 本發明並不限定 形而實施。 (1) 在上述實施 建構成個別的構件， 件形成的保持平台1 (2) 在上述實施 ❹ 方配備反射型之光感 方監視晶圓外周部的 (3) 在上述實施 方配備反射型之光感 持平台1亦可爲非透 (4) 亦可藉由使 的往復移動，進行晶 φ (5)亦可將作爲 接觸於晶圓外周的平 晶圓外周的凹入彎曲 之導銷的點接觸更寬 一步減低接觸時之衝 (6)上述實施例 處理對象，該晶圓W 定位部之定向平面。 平凹部c之電路圖案與保持平台1直 電路圖案。 於上述之實施例，亦可如以下加以變 例裝置中，雖將保持平台1與基台4 但是亦可省略基台4而僅以由透明構 來構成。 例裝置中，亦可爲在保持平台1的下 測器2，通過透明的保持平台1從下 形態。 例裝置中，亦可爲在保持平台1的上 測器2而實施。在此構成的情況，保 明構件。 相對的導銷3互相平行地作背向相反 圓W之定中心。 引導構件的導銷3之晶圓抵接面作成 坦面、近乎於平坦面的彎曲面、吻合 面。在此構成的情況，能以比圓弧狀 廣的面積與晶圓外周抵接，因此可進 擊或接觸應力之集中。 裝置，亦可將附加補強的晶圓W作爲 係在晶圓外周以缺口方式形成有作爲 -11- •201034113 (7) 在上述實施例裝置中，亦可使用 承載保持於保持平台1之晶圓W，從取得 晶圓W之位置資訊（座標），以對保持平台： 此時，將保持平台1建構成可在正交的2 藉此可進行中心對準》

又，根據刻痕η之對準爲，首先進行 預先取得的基準影像之圖案比對，以求得 ^ 及其方向。根據此等偏差量等以使晶圓W 影像的位置之方式進行移動修正即可。 此外，在使保持平台1水平地移動之 建構成，將保持平台1配備於上下2段之 可動台沿著互相正交之導軌移動。亦即建 可利用聯結到馬達等之驅動裝置上的螺桿 往復移動。 (8) 在上述實施例裝置中，作爲處理 〇 圖案面係露出，但是亦可適用於圖案面貼β 本發明在不違離其思想或本質之下可 形式，因而顯示本發明之範圍者並非以上 照附加之申請專利範圍。 【圖式簡單說明】 雖圖示了幾個目前認爲用以說明本發 但期能理解到本發明並未受限於圖示之構 第1圖係對準裝置之局部缺口前視圖 CCD攝影機拍攝 的影像資訊求得 I進行中心對準。 方向水平移動， 已取得之影像與 兩影像之偏差量 之位置對準基準 構成方面，例如 可動台上，此等 構成，各可動台 進給機構，進行 對象的晶圓W之 β有保護膠帶者。 實施其他具體的 之說明，而需參 明之較佳形態， 成及種種策略。 -12- 201034113 第2圖係放大保持平台之重要部位之縱剖面圖。 第3圖係保持平台之俯視圖。 第4至6圖係顯示對準動作之過程的前視圖。 第7圖係作爲處理對象之半導體晶圓的局部缺 圖。 第8圖係從背面側看作爲處理對象之半導體晶 體圖》 第9圖係對準處理之流程圖。 第10圖係對準裝置之流程圖。 【主要元件符號說明】 1 保持平台 2 光感測器 2a 投光器 2b 受光器 3 導銷 4 基台 5 流路 6 吸附孔 7 缺口 8 可動臂 9,1〇 驅動機構 11 控制部 12 記憶體 -13- 201034113 13 運算處理部 14 真空裝置 c 扁平凹部 η 刻痕 r 環狀補強部 W 晶圓 Z 縱軸心

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Claims (1)

1. 201034113 七、申請專利範圍： 1. 一種半導體晶圓對準裝置，該半導體晶圓在外周具有由 環狀凸部所形成的補強部，在該補強部之內側的扁平凹 部形成電路圖案，並且以缺口方式在該補強部形成定位 部， 該裝置包含以下之構成要素： 可旋轉的保持平台，具備有該半導體晶圓之外形以上 的尺寸之晶圓承載面； 光學感測器，用於檢測半導體晶圓外周所具備的該定 位部，該半導體晶圓係以該電路圖案之面朝下地承載於 保持平台； 驅動機構，使該保持平台旋轉； 控制部，根據該光學感測器之檢測結果進行半導體晶 圓之對準。 2. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓對準裝置，其中該 Q 保持平台，係包含至少形成於該補強部之定位部，並以 透明構件構成外側的承載區域； 該光學感測器係由挾持著該保持平台之透明部位作對 向配置之投光器及受光器所構成。 3. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓對準裝置，其中該 裝置包含以下之構成要素： 引導構件，從周方向按壓被承載於該保持平台上的半 導體晶圓，讓半導體晶圓的中心對準保持平台的中心。 -15- 201034113 4. 如申請專利範圍第3項之半導體晶圓對準裝置，其中該 引導構件係直立設置之短圓柱狀之導銷。 5. 如申請專利範圍第3項之半導體晶圓對準裝置，其中該 導銷具有凹入彎曲面，其係作成與該半導體晶圓之抵接 面吻合半導體晶圓外周的曲率。 6. 如申請專利範圍第1項之半導體晶圓對準裝置，其中具 備水平驅動機構，使該保持平台在水平面上朝縱橫方向 水平移動；該控制部根據由CCD攝影機構成的光學感測 參 器所拍攝的影像資訊，進行半導體晶圓之對準。

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