(57)【要約】  裏面ウェハマーキングシステムにおけるレーザ処理性能を決定するためのシステムが開示される。このシステムは、目標ウェハの裏面上にパターンマークを生成するためのレーザマーキングシステムと、目標ウェハの主面を通してパターン特徴を検出するための検出システムとを含む。目標ウェハは、目標ウェハを通る検出システムの見かけの焦点領域が目標ウェハの主面に実質的に近くなるような厚さ、屈折率および２つの実質的に平坦な表面を含む。
2008539085.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
裏面ウェハマーキングシステムにおけるレーザ処理性能を決定するためのシステムであって、該システムは、
ウェハの裏面上に基準マークを生成するためのレーザマーキングシステムと、
目標ウェハの主面を通して基準特徴を検出するための検出システムとを含み、前記目標ウェハは、前記目標ウェハを通しての前記検出システムの見かけの焦点領域が前記目標ウェハの前記主面に実質的に近くなるような厚さ、屈折率および２つの実質的に平坦な表面を含む、システム。
【請求項２】
前記目標ウェハが前記目標ウェハの前記裏面上にマーク可能な基準特徴を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記目標ウェハが前記目標ウェハの実質的な部分の上に複数の繰り返しパターンを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記目標ウェハが前記マーキングシステムの公差と実質的に同様なスケールのライン幅を有するマーク可能なラインを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記目標ウェハがガラスで形成され、前記基準特徴がクロムで形成される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記目標ウェハが注釈領域を含んでおり、各試験に関する注記が前記レーザマーキングシステムにより前記目標ウェハ上に記録できる、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
裏面ウェハ処理システムにおけるレーザ処理性能を決定するためのシステムであって、該システムは、
レーザ処理平面の領域中にマークを生成するためのレーザマーキングシステムと、
厚さ、屈折率および２つの実質的に平坦な表面を有する目標ウェハとを含み、該目標ウェハはさらに、前記レーザ処理平面に位置しかつ基準特徴でパターン形成された第１の表面を含み、前記パターン形成された表面は、マーキングに適しておりかつ前記基板の前記第２の表面側から前記透過基板を通してイメージ化され、前記パターン形成された表面の前記イメージは、前記厚さおよび前記屈折率に従ってある高さシフトされたように見え、この見かけのイメージ高さは、処理されるウェハの厚さに対応する、システム。
【請求項８】
前記目標ウェハが第１の側にマークされ、第２の反対の側からイメージ化される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記目標ウェハが前記目標ウェハの実質的な部分の上に複数の繰り返しパターンを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記目標ウェハが前記マーキングシステムの公差と実質的に同様なスケールの距離により互いに離間されたラインを含む、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記目標ウェハがガラスで形成され、前記基準特徴がクロムで形成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記目標ウェハが注釈領域を含んでおり、各試験に関する注記が前記レーザマーキングシステムにより前記目標ウェハ上に記録できる、請求項７に記載のシステム。
【請求項１３】
裏面ウェハマーキングシステムにおけるレーザ処理性能を決定する方法であって、該方法は、
目標ウェハの裏面上にパターンマークを生成するステップと、
前記目標ウェハの主面を通して基準特徴を検出するステップとを含み、前記目標ウェハは、前記目標ウェハを通しての前記検出システムの見かけの焦点領域が処理されるウェハの主面に実質的に近くなるような厚さ、屈折率および２つの実質的に平坦な表面を含む、方法。
【請求項１４】
前記目標ウェハが前記目標ウェハの前記裏面上に基準特徴を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記目標ウェハが前記目標ウェハの実質的な部分の上に複数の繰り返しパターンを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記目標ウェハが前記マーキングシステムの公差と実質的に同様なスケールの距離により互いに離間されたラインを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１７】
前記目標ウェハがガラスで形成され、前記基準特徴がクロムで形成される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記目標ウェハが注釈領域を含んでおり、各試験に関する注記が前記レーザマーキングシステムにより前記目標ウェハ上に記録できる、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板処理システムに関し、特に裏面ウェハマーキングシステムにおけるマーク配置精度の測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハのためのレーザマーキングシステムは、例えば、レーザマーキングが典型的にはｘ−ｙ平面内で実行されるように、少なくともｘ方向およびｙ方向における１つ以上の半導体ウェハの相対的位置決めおよび制御に備える半導体ウェハ処理システムにおいて用いることができ、レーザは、一般にＺ方向に沿ってウェハに当たる。レーザマーキングシステムは固定されたままであってもよく、従って、その間ウェハステージはｘおよびｙ方向に動かされる。ウェハは、約２００ｍｍ〜３００ｍｍの直径であり得る。
【０００３】
図１Ａおよび１Ｂに示されるように、半導体ウェハ１０は、複数の回路１４ａ、１４ｂ、１４ｃおよび１４ｄがその上に形成され得る主面１２を含み得る。ウェハ１０は、各回路１４ａ〜１４ｄ上での回路素子１６および１８の作製に続いて、後に複数の個々の回路１４ａ〜１４ｄに切断（ダイシング）され得る。４つのそのような回路が図１Ｂに示してある。半導体ウェハ１０は、処理装置内のウェハ１０の適正な方位の識別を容易にするためのノッチ２２も含み得る。
【０００４】
ある一定の用途において、各回路の主面上か裏面上に識別マーキングを付加することも望ましい。そのようなマーキングは典型的には、レーザを用いて実行され、このレーザマーキングは、回路だけでなく各回路に関連した製造情報、回路に関する方位情報、または回路に関する性能データも識別するために用いることができる。
【０００５】
素子および導体パスが密に詰まった回路１４ａ〜１４ｄを半導体ウェハ１０の主面１２が含む用途において、半導体ウェハの裏面に識別マーキングを設けることが望ましいことがある。例えば、図２Ａは半導体ウェハ１０の裏面１６を示し、図２Ｂは各回路１４ａ〜１４ｄの裏面上のマーキング２４を示す。マーキング情報は、多種多様なテキストまたはその他の記号情報を含むことができ、図２Ｂにおいて各回路１４ａ〜１４ｄの主面右下隅の正方形２０として表されている。マークされた領域とマークされていない領域とのコントラストが比較的高ければ、そのようなマーキングは機械により容易に読み取ることができる。
【０００６】
しかしながら、最も普通の半導体ウェハの裏面は典型的には、より薄い回路１４が提供されるように半導体ウェハの厚さを低減するために研削される。ウェハの厚さを低減するためのそのような研削は典型的には、円運動で実行され、これは、例えば、風車形の一般形状の多数の細かい溝２８を半導体ウェハ１０の裏面２６の表面上に生じさせる。これは、任意の証印の自動検出をさらに複雑なものにする。
【０００７】
ウェハ１０のレーザマーキングの１つの方法は、ウェハの裏面の表面中にパターンを形成することである。半導体ウェハの裏面のレーザマーキングのもう１つの方法は、レーザを用いて裏面表面上に溶融トレースを設け、それによって、溝により設けられた浮き彫り表面を除去することを伴う。そのようなトレースマークは、例えば、０〜１．０ミクロン、典型的には約０．５ミクロンの非常に小さい浮き彫り深さを有し得る。例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第６，２６１，９１９号は、マーキングの目的のために半導体ウェハの裏面上に溶解トレースを形成するためのシステムおよび方法を開示している。その開示が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第２００４／００６００９１０号、同第２００４／Ｏ０３１７７９号および同第２００４／０１４４７６０号も参照されたい。これらは各々、被加工物および導体デバイス上に機械可読マークを生成し、それによって生成される表面下の損害を低減するためのチップ・スケール・パッケージ（ＣＳＰ：Ｃｈｉｐ  Ｓｃａｌｅ  Ｐａｃｋａｇｅ）のための高速なレーザベースのマーキングシステムおよび方法を開示している。
【０００８】
そのような手法によりレーザマーキングされた証印は、どのようなタイプのグラフィカルマークであってもよいが、典型的には、英数字、中実な円のようなピンインジケータ、回路特徴指示マークおよび山形模様のようなチップ方位マークである。例えば、０．１×０．２ｍｍダイのようなより小さいダイがドットまたは方位マークでマークできるのに対して、例えば、２．５ｍｍ×２０ｍｍのより大きいダイは、英数字でマークできる。
【０００９】
ＣＳＰマーキングについては、ウェハは、ウェハ全体にわたりダイ位置の裏面上での証印のレーザマーキングを可能にするウェハチャックにより保持される。高精度マーキングは、ウェハのサイズよりも小さい走査フィールド、例えば、８０ｍｍ平方のフィールド上に証印をマーキングすることにより達成される。ウェハの裏面上の証印でマークされる場所すべてをカバーするために、ウェハは、マーキングフィールドを基準として１段階段をつけられる。
【００１０】
ある一定の用途において、レーザマーキングおよびウェハ処理システムが、ウェハの主面からのイメージをウェハの裏面からのイメージと相関させることが望ましいであろう。そのようなトップアンドボトム検査（ｔｏｐ  ａｎｄ  ｂｏｔｔｏｍ  ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ）を相関させることにより、ダイシング前に各回路上の各マーキングの位置の非常に正確な試験が提供される。そのような相関の実行は、ウェハ主面の主面検出システムだけでなく、ウェハが扱われている間にウェハ裏面を読むことができる裏面検出システムも必要とする。
【００１１】
精度を決定する従来の方法は、試験ウェハをマークして、そのマークを測定することである。主面ダイに関してマークされた位置を決定するために、ウェハは、主面から裏面への優れた位置合わせを用いて検査されなければならない。ガントリータイプ測定ビデオ顕微鏡（ｇａｎ七ｒｙ  ｔｙｐｅ  ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  ｖｉｄｅｏ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）のような従来の大面積検査手法は、位置合わせを維持するための精密な固定によりウェハを裏返すことを必要とする。これは煩雑な作業であるだけでなく、ウェハは薄く、もろくかつ破損しやすい。強固な試験ウェハの正確な片面検査を可能にする改善された方法が必要とされる。
【００１２】
従って、ウェハの前面および裏面の自動化された相関関係を提供するレーザマーキングおよび処理システムが必要とされる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
裏面ウェハマーキングシステムにおけるレーザ処理性能を決定するためのシステムが開示される。このシステムは、目標ウェハの裏面上にパターンマークを生成するためのレーザマーキングシステム、および目標ウェハの主面を通してパターンマークを検出するための検出システムを含む。目標ウェハは、目標ウェハを通る検出システムの見かけの焦点領域が目標ウェハの主面に実質的に近くなるような厚さ、屈折率および２つの実質的に平坦な表面を有する。
【００１４】
以下の詳細な説明は、添付図面に関してさらに理解され得る。
図面は、例示目的でのみ示され、縮尺に従って示されてはいない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の１つの実施形態によれば、透明な基板で作られた試験ウェハは、少なくとも１つの側においてパターン形成される。試験ウェハのパターン形成された表面を下にして装填するチップスケールマーキングシステムは、基板を通してパターンを見ることにより、上面からのパターンに位置合わせされる。このパターンは次に、ウェハ裏面に底部からマークされる。マークは、マークが試験ウェハの両面から見えるように、パターン形成材料に食い込む。透明なウェハは、測定されたパターンバンドに関するマーク位置を見出すことによりシステム精度を決定するために検査される。本発明は、ウェハマーキングおよび検査アセンブリのための主面および裏面相関システムを提供する。従って、本発明は、カメラ較正を提供する。
【００１６】
図３に示されるように、本発明の１つの実施形態によるレーザ相関システム４０は、ウェハ目標４４を含む。ウェハ目標は一般に透明であり、不透明なラインがその上に形成されており、図４においてさらに示してある。相関システム４０はさらに、ウェハ目標４４の裏面上に証印を形成するためのレーザマーキングシステム５４、このマーキングシステム５４に対してウェハ目標４４を位置決めするためのチャック４６および４８を含む位置決めシステムとマーキングシステム５４の位置合わせ操作のためのシステムコントローラ５２とを含む位置決めシステム、ならびに主面検査システム５６を含む。システム４０は、１対の同心蛍光リングライト６０および６２を含む裏面検査システム用照明システムも提供できる。
【００１７】
目標ウェハ４４は、複数の目標セルまたはダイ７２を含むことができ、その各々は、特定のウェハからダイシングされる回路に対応し得る。ウェハの周辺エッジは、固体の別個の縁部７０を含むことができ、目標ウェハは、方位ノッチ７４を含み得る。ＣＳＰマーカに２００ｍｍウェハを位置合わせするために、主面のダイは、ウェハ上に正確に設置できるカメラにより見られる。好ましくは、カメラは、位置に関する焦点はずれエラーの影響を最小限にするテレセントリックレンズを用い、ダイの場所が決定される。
【００１８】
各ダイ７２は、図５に示されるように複数の同心の正方形７６、７８、８０、８２、８４および８６を含み、各試験に関する注記は、８８、９０、９２および９４に一般に示されるように各正方形と関連づけられた注記ボックスに書き込まれ得る。
【００１９】
使用中に、目標ウェハの裏面は、ダイの場所およびシステム較正に基づいてマークされる。マーキングは、１つ以上のボックスエッジ内にライン引くくよう意図されている。例えば、マーキングシステムは、ボックス７６および７８のうちの目標エッジ内に４本の直線から成るボックスを描くことができる。ボックス７６および７８のエッジを離間するスペースの幅がシステムについての公差の２倍（例えば、５０ミクロンの２倍）なので、公差外にあるどのような位置合わせ不良も直ちに明らかになる。スポットサイズ、日付、一連番号および行／列情報のような試験に関する情報は、関連した注記フィールド中に記録され得る。
【００２０】
従って、マーキングは、裏面上で実行され、イメージング分析は、目標ウェハの主面から実行できる。目標ウェハは、好ましくは透明であり、例えば、ガラスで形成され得る。目標ウェハ上でのパターン形成は、例えばクロムを用いて裏面上に印刷できる。堅いウェハエッジノッチを有する１５ｍｍ幅のメッキされた環帯は、従来のウェハ予備位置合わせ機を用いた透明ウェハの予備位置合わせに備える。
【００２１】
パターンは、上面からの位置合わせのために透明な基板を通して見ることができる。特に、ウェハ微細位置合わせのために用いられる上面カメラは、名目上のウェハ上面に焦点を合わされる。位置合わせパターンは、試験ウェハの上部から底部に移動される。同時に、パターン９８の位置は、目標ウェハ４４の裏面５８のその実際の位置から、透明基板の光学特性のために、図６に示されるような見かけの位置９８’ヘオフセットされる。屈折率ｎを有する厚さＴのウェハの場合、ウェハを通して見た時のパターンの仮想高さＨ＝Ｔ×（１−１／ｎ）に従ってオフセットされる。従って、試験ウェハの厚さが増大すると、オフセットが増大する。試験ウェハの厚さＴは、マークされるウェハの上側平面に向かってオフセットされたパターンイメージの高さが増大するように増大させることができ、それによってイメージの焦点はずれを低減する。試験ウェハの厚さを増大させることはまた、試験ウェハをより機械的に強固にする。実際には、試験ウェハは、厚さ０．７ｍｍのガラスであり、イメージは、厚さ０．２４ｍｍのウェハの上面に対応して約０．２４ｍｍオフセットされる。この試験ウェハおよび０．４ｍｍウェハを用いると、焦点はずれは０．１６ｍｍであり、許容できる焦点はずれの範囲内である。
【００２２】
位置合わせされた試験ウェハは、一連番号、日付スタンプ、スポットサイズ、行および列番号または他のデータのようなマーキングデータを記録するためにパターンに関する文字列または他の証印でマークされる。パターンは測定されたバンドを含むことがあり、ラインまたは文字がバンド内の名目位置にマークされる。マーキング精度は、試験パターンのバンド部分中に作製されたマ」クを検査することによって決定される。マークがバンド内に含まれている場合、システム精度が確認される。バンド形状は、所定のソフトウェアルーチンに従って種々のバンドがいつでも逐次的に選択およびマークされ得るようにソフトウェア中に符号化される。
【００２３】
透明な試験ウェハをマーキングすることも、システム試験および較正にとり有用である。試験ウェハのエッジにおけるマーキングは、ウェハ全体にわたってシステムステージ移動距離をチェックするために用いることができるが、マーキングフィールドは、ウェハ処理フィールドのすべてのエッジに達することができないことがある。試験ウェハのそのパターンがほぼウェハの上面および底面双方の焦点面にあるので、上部および底部カメラスケールは、試験ウェハパターンを用いて較正できる。パターンは、位置合わせおよび較正双方に用いられる正方形のような特徴を含んだり、機械視覚システム較正に用いられる業界基準較正パターンを含んだりすることができる。照明は、透明な試験ウェハ上のパターンの前方照明または後方照明を含み得る。
【００２４】
従って、１つの実施形態によれば、本発明により、裏面ウェハ処理システムにおけるレーザ処理性能特性を決定する方法が提供され、この方法は、厚さ、屈折率および２つの実質的に平坦な表面を有する透明基板の表面のイメージを生成するステップであって、第１の表面は、レーザ処理平面に位置しかつ基準特徴でパターン形成されており、パターン形成された表面は、マーキングに適しておりかつ基板の第２の表面側から伝送基板を通してイメージ化され、パターン形成された表面のイメージは、厚さおよび屈折率に従ってある高さだけシフトされたように見え、見かけのイメージ高さは、処理されるウェハの厚さに対応するステップと、イメージから情報を得るステップと、その情報を、カメラスケール、マーキング位置、およびステージ位置の１つと関係づけるステップとを含む。
【００２５】
別の実施形態によれば、本発明により、レーザ処理平面を有する裏面ウェハ処理システムにおけるレーザ処理性能特性を決定する方法が提供され、この方法は、透明基板の第１のパターン形成された表面をレーザ処理平面中に設置するステップであって、基板は、厚さ、屈折率および２つの実質的に平坦な表面を有し、パターン形成された表面は、基準特徴およびマーキングに適した特徴でパターン形成されるステップと、基板の第２の表面から伝送基板を通してパターン形成された表面の上側イメージを形成するステップであって、パターン形成された表面のイメージは、厚さおよび屈折率に従ってある高さだけシフトされたように見え、見かけのイメージ高さは、処理されるウェハの厚さに対応するステップと、上側イメージからパターン特徴の少なくとも１つの位置を決定するステップと、決定された位置に基づいて、マーキングフィールドをパターン特徴のフィールドに位置合わせするステップと、レーザ処理平面においてパターン形成された表面上の所定の位置にレーザマークを形成するステップと、マーキングフィールド内のマーク位置、ウェハ内のマークフィールド位置、シリアル化データ、日付スタンプデータ、行および列データ、ならびにランタイムシーケンスのうちの１つに関する情報をレーザマークから得るステップとを含む。
【００２６】
さらなる実施形態によれば、本発明により、レーザ処理平面を有する裏面ウェハ処理システムにおけるレーザ処理性能特性を決定する方法が提供され、この方法は、透明基板の第１のパターン形成された表面をレーザ処理平面中に設置するステップであって、パターン形成された表面は、基準特徴およびマーキングに適した特徴でパターン形成されるステップと、処理されるウェハの上側イメージに対応するパターン特徴の少なくとも１つの位置を決定するステップと、少なくとも１つの決定された位置に基づいて、マーキングフィールドをパターン特徴のフィールドに位置合わせするステップと、パターン形成された表面上の所定の場所にレーザマークを形成するステップと、マーキングフィールド内のマーク位置、ウェハ内のマークフィールド位置、シリアル化データ、日付スタンプデータ、行および列データ、ならびにランタイムシーケンスのうちの１つに関する情報をレーザマークから得るステップとを含む。
【００２７】
上記で開示された実施形態に対し、本発明の精神および範囲を逸脱することなく多くの修正および変型をなし得ることを当業者は理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１Ａ】従来技術による複数の回路が形成され得る半導体ウェハの主面の例示的な概略図を示す。
【図１Ｂ】複数の回路の部分集合を含む図１Ａに示される図の一部の例示的な概略図を示す。
【図２Ａ】従来技術による複数の回路が形成され得る半導体ウェハの裏面の例示的な概略図を示す。
【図２Ｂ】複数の回路の部分集合の裏面上にマーキングを含む図２Ａに示される図の一部の例示的な概略図を示す。
【図３】本発明の一実施形態による目標ウェハを使用するレーザマーキングおよびイメージングシステムの例示的な概略図を示す。
【図４】図３の目標ウェハの例示的な概略平面図を示す。
【図５】図３の透明な目標ウェハの一部の例示的な概略平面図を示す。
【図６】図３の目標ウェハの例示的な概略部分側断面図を示す。
【図１Ａ】
2008539085.tif 000003
【図１Ｂ】
2008539085.tif 000004
【図２Ａ】
2008539085.tif 000005
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008539085.tif 000009
【図６】
2008539085.tif 000010
【国際調査報告】
2008539085.tif 000011
2008539085.tif 000012
2008539085.tif 000013