用于在激光标刻系统中对准晶片加工系统的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于在晶片背面标刻系统中确定激光加工性能的系统。该系统包括用于在目标晶片（４４）的背面生成图案标记的激光标刻系统（５４），以及用于透过目标晶片的正面检测图案标记的检测系统（５６）。目标晶片（４４）具有厚度（Ｔ）、折射率（ｎ）和两个大致平坦的表面，以使检测系统透过目标晶片的视在聚焦区大致接近于目标晶片（４４）的正面。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要涉及半导体基片加工系统，尤其涉及在晶片背面标刻 系统中测量标刻位置的精度。
技术介绍
半导体晶片的激光标刻(laser marking )系统可应用于，例如， 半导体晶片加工系统中。该加工系统至少在x方向和y方向上对一个或多个半导体晶片进行相对定位和控制，以使得激光标刻通常在x-y 平面上进行；而冲击晶片的激光一般沿z方向。因此，当晶片工作台 在x和y方向上移动时，激光标刻系统可以保持静止。晶片的直径可 为约200~300mm。如图1A和图IB所示，半导体晶片10可包括正面12,在该正 面12上可形成多个电路14a、 14b、 14c和14d。晶片10随后可在各 个电路14a至14d上的电路元件16和18的制造之后，,皮分割为多个 单独的电路14a至14d。图1B表示四个这样的电路。半导体晶片10 还可包括一个缺口 22，以便于在加工设备中识别晶片IO的正确定向。在某些应用中，希望在每个电路的正面或背面也加上识别标记。 这种标刻通常用激光进行。此类激光标记不仅可以用于识别电路，也 可用于识别与各电路相关的制造信息、电路的定向信息或电路的性能 数据。在半导体晶片10的正面12包括了密布着元件和导线路径的电路 14a至14d的应用中，有时希望在半导体晶片的背面提供识别标记。 例如，图2A表示半导体晶片10的背面16，图2B表示各个电路14a 至14d的背面的标记24。标记信息可包括各种文本或其他符号信息， 在图2B中表示为位于各电路14a至14d正面右下角的正方形20。如 果已标记与未标记的区域之间反差较大，那么这种标记会很容易被机 器识别。然而，大多数传统半导体晶片的背面通常要经过研磨，以减小半 导体晶片的厚度，从而提供更薄的电路14。这种减小晶片厚度的研磨 通常以圆周运动进行，这会导致大量纤细的槽紋28产生，例如，在半 导体晶片10的背面26的表面上形成常见的风车状的槽紋。这使得任何 记号的自动检测都变得更加复杂。对晶片IO进行激光标刻的 一种方法是在晶片背面的表面上形成 图案。对半导体晶片的背面进行激光标刻的另 一种方法涉及用激光在 背面的表面上形成熔融痕迹，据此除去槽紋带来的表面起伏。这种痕 迹标记可以具有很小的起伏深度，例如0 1.0微米，通常约0.5微米。 例如，在引用并合并于此的美国专利6,261，919号中，公开了一种以标 刻为目的，在半导体晶片的背面形成熔融痕迹的系统和方法。同样可 参阅在此引用并合并的美国专利申请^^开2004/00600910 、 2004/0031779和2004/0144760号，其中公开了在工件和半导体器件上 制成机器可读的标记、并减小因此造成的次表面损伤的、适用于芯片 级封装(CSP)的基于激光的高速标刻系统及方法。上述技术所激光标刻的记号可以是任何类型的图形标记，但通常 是字母数字字符、例如为实心圆形的引脚指示、电路特征指示标记和 例如为V形的芯片定向标记。如果管芯较小，例如0.1x0.2mm的管 芯，则可标刻圆点或定向标记；如果管芯较大，例如2.5mmx20mm 的管芯，则可标刻字母数字字符。对于CSP标刻，晶片被固定在晶片卡盘中，以便在遍布于晶片 上的管芯部位的背面用激光标刻记号。通过在小于晶片尺寸的扫描区 域中标刻记号来实现高精度的标刻，例如在80mmx80mm的区域上。 为覆盖晶片背部要标刻记号的所有部位，晶片相对于标刻区域随工作 台步进移动。在某些应用中，希望激光标刻和晶片加工系统能将晶片正面的图 像和晶片背面的图像关联起来。将这种顶部和底部的检查关联起来， 可在分割之前为各电路上的各标记位置提供高精度的测试。进行这种关联，需要能在处理晶片时读取晶片背面的背面检测系统，同时还需 要晶片正面的正面检测系统。确定精度的传统方法是标刻测试晶片并对标记进行测量。为了确 定相对于正面管芯的标记位置，晶片的两面必须前后精确配准地进行检查。传统的大面积检查技术，例如龙门式测量视频显微镜，要求用精 密的夹具翻转晶片以保持配准。 一方面这种方法十分繁瑣，另一方面 晶片也很薄、很脆、容易损坏。需要一种可以对坚固的测试晶片进行 准确的单面测试的改进的方法。因此，需要一种可以自动关联晶片正面和背面的激光标刻和加工系统。
技术实现思路
本专利技术公开了 一种用于在晶片背面标刻系统中确定激光加工性 能的系统。该系统包括用于在目标晶片的背面生成图案标记的激光标 刻系统，以及用于透过目标晶片的正面检测图案标记的检测系统。目 标晶片具有厚度、折射率和两个大致平坦的表面，以使检测系统透过 目标晶片的视在聚焦区大致接近于目标晶片的正面。附图说明参照附图，可以更加深入地理解后述详细^兌明。图1A是根据现有技术形成有多个电路的半导体晶片的正面示意 图，图1B是图1A中一部分视图的示意图，包括具有多个电路的子集。图2A是根据现有技术形成有多个电路的半导体晶片的背面示意 图，图2B是图2A中部分视图的示意图，包括具有多个电路的子集背 面上的标记。图3是采用了根据本专利技术的实施例的目标晶片上的激光标刻和 成像系统的示意图。图4是图3的目标晶片的俯视图。 图5是图3的透明目标晶片的局部俯视图。 图6是图3的目标晶片的局部侧剖视图。 上述附图仅作说明之用，而并非按比例绘制。具体实施方式根据本专利技术的实施例，在由透明基片制成的测试晶片的至少 一 侧 上形成有图案。通过透过基片观察图案，从顶部将装载着表面形成有 图案的测试晶片的芯片级标刻系统与图案对准。然后从底部将图案标 刻到晶片的背面上。标记穿透用于形成图案的材料，使得从测试晶片 两面都可以看到标记。通过寻找标记相对于测量图案条带的位置，可 以对透明晶片进行检测从而确定系统精度。本专利技术提供了 一种用于晶 片标刻和检查组件的正反面关联系统。因此，本专利技术提供摄像机标定 (camera calibration )。如图3所示，根据本专利技术实施例的激光关联系统40包括晶片目 标44。进一步如图4所示，晶片目标是基本透明的，其上形成有不透 明线条。关联系统40还包括激光标刻系统54、定位系统、系统控制 器52和正面检测系统56，其中激光标刻系统54用于在晶片目标44 的背面上形成记号；定位系统包括卡盘46和48，用于将晶片目标44 相对于标刻系统54进行定位；系统控制器52用于协调标刻系统54 的运行。系统40也可以提供用于背面检测系统的照明系统，该照明 系统包括一对同心圆式环形荧光灯60和62。目标晶片44可以包括多个目标单元或管芯72，每个目标单元或 管芯都可对应于将要从特定晶片上切割下来的电路。晶片的外围边缘 可以包括实心且明显的边界70，此外，目标晶片还可以包括定向缺口 74。为了在CSP标刻装置中对准200mm的晶片，顶部的管芯是通过 可精确定位于晶片上方的摄像机进行观察的。优选地，摄像机使用远 心透镜，从而减小位置上的散焦误差所造成的影响，而管芯的位置优 选是确定的。如图5所示，每个管芯72都包括多个同心的正方形76、 78、 80、 82、 84和86，此外，有关每次测试的注释可以写入与各正方形相对 应的、如88、 90、 92和94所示的注释框中。在应用当中，对目标晶片背面进行的标刻是基于管芯的位置和系 统标定之上的。所要作的标记本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在晶片背面标刻系统中确定激光加工性能的系统，所述系统包括：激光标刻系统，用于在晶片的背面生成参照标记；以及检测系统，用于透过目标晶片的正面检测参照特征，所述目标晶片具有厚度、折射率和两个大致平坦的表面，以使检测系统透过目标晶片的视在聚焦区大致接近目标晶片的正面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-4-29 11/118,4561.一种用于在晶片背面标刻系统中确定激光加工性能的系统，所述系统包括激光标刻系统，用于在晶片的背面生成参照标记；以及检测系统，用于透过目标晶片的正面检测参照特征，所述目标晶片具有厚度、折射率和两个大致平坦的表面，以使检测系统透过目标晶片的视在聚焦区大致接近目标晶片的正面。2. 如权利要求1所述的系统，其中，所述目标晶片包括在目标晶 片背面上的可标刻的参照特征。3. 如权利要求1所述的系统，其中，所述目标晶片包括在目标晶 片的主要部分区域上的多个重复图案。4. 如权利要求1所述的系统，其中，所述目标晶片包括可标刻的 线条，所述线条具有与同标刻系统的公差大致相似的线条宽度尺度。5. 如权利要求1所述的系统，其中，所述目标晶片由玻璃制成， 且参照特征由铬形成。6. 如权利要求1所述的系统，其中，所述目标晶片包括注释区， 在所述注释区中可以通过激光标刻系统在目标晶片上记录有关每次 测试的注释。7. —种用于在晶片背面加工系统中确定激光加工性能的系统，所 述系统包括激光标刻系统，用于在激光加工平面的区域内生成标记；以及 具有厚度、折射率和两个大致平坦的表面的目标晶片，所述目标 晶片还包括位于激光加工平面内且以参照特征图案化了的第一表面， 其中图案化的表面适于标刻且从基片的第二表面一侧透过透射基片 被成像，且其中图案化的表面的图像表现出偏移根据厚度和折射率的 视在高度，视在图像高...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特帕拉迪斯，凯斯巴兰泰尼，加里保路希，奥利弗斯特雷克，
申请(专利权)人：杰斯集团公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]