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Auf vielen Halbleiterchips werden
derzeit sogenannte „Laserfuses"
(Lasersicherungen) verwendet. Hierbei handelt es sich um drahtartige
Halbleiterstrukturen auf den Chips, die mittels eines Laserstrahls
zerstört
und damit elektrisch geöffnet
werden können.
Die auch als "Links" bezeichneten Sicherungen werden eingesetzt,
um z.B. Speicherchips zu reparieren, bestimmte Funktionen zu programmieren, Betriebsspannungen
und Frequenzen einzustellen oder auch um Chips mit bestimmten Identifikationsmerkmalen
zu versehen. Gerade bei teuren Halbleiterchips werden mitunter Reserveflächen vorgesehen,
in denen Strukturen redundant vorgesehen sind, so dass beim Ausfall
von Strukturen durch entsprechendes Öffnen von Laserfuses eine redundante Struktur
aktiviert werden kann. Für
den Prozess des Öffnens
der Laserfuses setzen derzeit fast alle Halbleiterhersteller spezielle
Anlagen ein, die über
Dioden-gepumpte Laser verfügen. Über ein
spezielles optisches System und ein komplexes Strahlpositionierungssystem
wird der fokussierte Laserstrahl über die zu öffnenden Laserfuses positioniert
und diese dann durch einen Laserpuls von nur wenigen ns Länge geöffnet. Nach
einer Wiederaufladephase, die im μs-Bereich
liegt, kann der Laser dann die nächste
Sicherung öffnen.
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Aus dem Stand der Technik sind bislang
zwei Systeme bekannt, die zum Öffnen
der Sicherungen verwendet werden. Bei einem der Systeme wird die Laserenergie über ein
linearmotorgetriebenes Positionierungssystem auf die zu öffnende
Fuse gebracht. Dabei liegt der Wafer auf einem Chuck auf, der in
einer Dimension mittels eines Linearmotors bewegt werden kann. Eine
Laserabstrahlvorrichtung kann in einer zur ersten Dimension orthogonalen
zweiten Dimension durch eine linearmotorgetriebene Optik über den
Wafer bewegt werden. Durch die Kombi nation beider Linearmotoren
wird die gesamte Fläche des
Wafers abgedeckt. Beim anderen System wird der Laserstrahl über ein
zweiachsiges Galvanometersystem auf dem Wafer positioniert. Zusätzlich bewegt
sich der Wafer in großen
Schritten unter den Galvanoelementen des Systems, da diese jeweils nur
einen kleinen rechteckigen Bereich auf dem Wafer abdecken können.
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Die grundsätzliche Vorgehensweise beim Öffnen der
Laserfuses ist bei beiden Systemen gleich. und umfasst einen mehrstufigen
Prozess, der im Folgenden beschrieben wird.
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Zuerst wird ein sogenanntes Wafer
alignment durchgeführt,
bei dem mit Hilfe von beispielsweise optisch abgetasteten Markierungen
auf dem Wafer dessen Positionierung festgestellt und der Wafer in Übereinstimmung
mit Vorgaben des das System steuernden Steuerprogramms gebracht
wird.
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Als Nächstes wird das eigentliche
Strahlpositionierungssystem zum ersten zum bearbeitenden Chip oder
Prozessfeld auf dem Wafer gefahren. Dort erfolgt eine Chip- oder
Feldfokussierung; damit der Laser auf der Oberfläche des Chips des Feldes seine maximale
Energie aufbringen kann. Nachdem das Wafer alignment lediglich eine
grobe Positionierung des Wafers erlaubte, wird nunmehr anhand der
sogenannten Alignmentmarken auf den Chips oder Feldern ein Chip-
oder Feld-Alignment durchgeführt,
indem eine mehrfache lineare Bewegung der Positionierungssysteme
durchgeführt
wird, um das Scannen dieser Alignmentmarken zu ermöglichen,
d.h. die Alignmentmarken unter den optischen Erkennungssystemen
durchzuführen,
damit diese das Ereignis des Auftretens einer Alignment-Marke bzw.
das Erkennen eines Musters von Alignmentmarken dazu nutzen können, eine
sehr exakte Bestimmung der Waferausrichtung vorzunehmen.
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Nach dieser Feinausrichtung können nunmehr
die Laserfuses auf dem Chip oder dem Feld prozessiert werden, indem
jeweils ei ner der Linearmotoren oder eines der Galvanoelemente angetrieben
werden. Nach Erreichen des erwarteten Fuseorts der nächsten zu
prozessierenden Fuse wird der Laser aktiviert und durchtrennt die
Sicherung. Dies wird für
alle Fuses eines Chips oder Feldes nacheinander durchgeführt, so
dass es zu überkreuzenden und
sich wiederholenden Streckenführungen
des Systems kommen kann. Nach Abschluss der Prozessierung eines
Chips oder Felds wird das Positionierungssystem so bewegt, dass
der nächste
Chip oder Feld in den groben Bearbeitungsbereich kommt, woraufhin
eine neue Fokussierung und neues Chip bzw. Feld-Alignment durchgeführt werden
muss. Diese Abfolge wird fortgesetzt, bis alle Chips bzw. Felder auf
einem Wafer entsprechend prozessiert sind.
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Die Chips auf einem Wafer sind rechteckig und
zweidimensional nebeneinander eng angrenzend auf einem Wafer untergebracht.
Die Alignmentmarken werden im Allgemeinen an Stellen positioniert,
wo sie zum Einen aussagekräftig
für die
Positionierung der Chips bzw. Felder sind, wo sie aber zum Anderen
auch nicht die eigentlichen Schaltkreisstrukturen stören. Demgegenüber werden
die Laserfuses dort positioniert, wo sich dies aufgrund der Schaltplankonstruktion
ergibt. Dies führt
zu der Situation, dass bei identischen Chips auf einem Wafer die Alignmentmarken
in zueinander parallelen Zeilen bzw. Spalten laufen, wenn man sich
ein zweidimensionales Raster auf dem Wafer vorstellt. Auch die Fuses
liegen in einem solchen Raster in Linien und Spalten. Allerdings
werden diese Linien und Spalten für die Alignmentmarken in aller
Regel nicht dieselben sein wie für
die Laserfuses. Dies führt
zu der Situation, dass nach Abscannen der Alignmentmarken ein Chip
oder Feld bearbeitet werden muß,
ohne dass die Alignmentmarkenerkennungsvorrichtung noch einmal an
einer Alignmentmarke vorbei käme. Daher
wird es in der Regel notwendig sein, vor dem Bearbeiten des nächsten Chips
oder Felds dessen Alignmentmarken speziell neu aufzusuchen, da von Chip
zu Chip eine Neuausrichtung des Systems notwendig werden kann, um
die erforderliche Genauigkeit zu gewährleisten.
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Je nach Produkt müssen pro Wafer zwischen einigen
Hundert und einer Million Laserfuses geöffnet werden. Diese zu öffnenden
Laserfuses sind über den
Wafer verteilt angeordnet. Außerdem
müssen auf
jedem Wafer andere Laserfuses geöffnet
werden, um den jeweiligen individuellen Gegebenheiten bzw. Defekten
der einzelnen Wafer gerecht zu werden. Der Strahlpositionierungsprozess
ist damit für
jeden Wafer einmalig, dadurch zusätzlich zum Auffinden der Alignmentmarken
komplex und sehr zeitaufwendig. Zudem gestattet keine der auf dem
Markt befindlichen Systeme ein paralleles Prozessieren mehrerer Chips,
da sich sonst die dafür
notwendigen mehreren Positionierungssysteme gegenseitig stören würden.
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Somit ist der beschriebene Prozess
zeitaufwendig und trennt zwischen Fokussierung, Alignment und Bearbeitungsprozess.
Sowohl Fokussierung als auch Alignment und Bearbeitungsprozess werden
jeweils durch lineare Bewegungen durchgeführt.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
ein System bereitzustellen, mit dem möglichst viele der bislang notwendigen
Positionierungs- und Bewegungsschritte eingespart werden können, um
damit eine schnellere, kostengünstigere,
und sicherere Bearbeitung von Laserfuses auf Wafern zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
die Bereitstellung einer Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 sowie
eines Verfahrens gemäß dem unabhängigen Patentanspruch
X. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, Aspekte und Details der
vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung
und den beigefügten
Zeichnungen.
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Der Erfindung liegt die Idee zugrunde,
den Wafer auf seinem Chuck nicht mehr linear zu bewegen, sondern
zu drehen.
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Dies weist zahlreiche Vorteile auf,
wie weiter unten beschrieben wird, und vereinfacht den Aufbau der
Vorrichtung.
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Dementsprechend ist die Erfindung
zunächst gerichtet
auf eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Halbleiterwafern, die aufweist:
eine Waferunterstützung
mit einem ersten Positioniersystem, das die Waferunterstützung koaxial
mit dem Wafer drehen kann; zumindest eine Bearbeitungsvorrichtung,
die mit einem zweiten Positioniersystem bewegt werden kann, dass
ein von der Bearbeitungsvorrichtung ausgehendes Bearbeitungswerkzeug
radial über
den Wafer geführt
werden kann; und zumindest eine Positionsbestimmungsvorrichtung
zur Bestimmung einer Waferposition anhand von Merkmalen des Wafers.
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Durch die Verwendung eines drehenden
und eines linear beweglichen Positioniersystems, das in radialer
Richtung zum Wafer arbeitet, kann die gesamte Fläche des Wafers in einfachster
Weise abgefahren werden. Jedes Radial des Wafers kann unter die
Bearbeitungsvorrichtung gedreht werden und jeder Punkt auf jedem
Radial kann durch die radiale Bewegung des Bearbeitungswerkzeugs
angefahren werden. Die Waferunterstützung (Chuck) ist so ausgelegt,
dass bei einer Positionierung des Wafers, dessen Rotationsachse
möglichst
genau über
der Rotationsachse der Waferunterstützung zu liegen kommt, um eine
präzise
Drehung des Wafers zu ermöglichen.
Unter einer Bearbeitungsvorrichtung ist im Sinne der vorliegenden
Erfindung ein Mechanismus zu verstehen, der dem Betrieb des eigentlichen Bearbeitungswerkzeugs
dient. Das Bearbeitungswerkzeug im Sinne der vorliegenden Erfindung
ist alles, mit dem auf den Wafer zur Bearbeitung eingewirkt werden
kann.
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Die erste Positioniervorrichtung
kann eine im Stand der Technik bekannte, steuerbare Dreheinrichtung
sein, beispielsweise ein möglichst
exakt laufender Elektromotor wie ein Schrittmotor. Äuch ein
Antrieb der Waferunterstützung über einen
Antriebsriemen, vergleichbar dem von Plattenspielern, oder ein hydraulischer
Antrieb, beispielsweise ein Kreiselantrieb sind vorstellbar.
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Die zweite Positioniervorrichtung
für die
Bearbeitsvorrichtung kann den aus dem Stand der Technik bekannten
Positioniervorrichtungen mit Linearmotoren und/oder Galvanoelementen
entsprechen.
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Zur exakten Positionierung des Bearbeitungswerkzeugs
auf dem Wafer wird zusätzlich
noch zumindest eine Positionsbestimmungsvorrichtung benötigt, die
Merkmale wie etwa Alignmentmarken auf dem Wafer auswerten kann,
um diese mit der Positionierung von Chips oder Feldern bzw. einzelnen Elementen
auf den Chips und Feldern des Wafers korrelieren zu können. Ein
vorrangiges Gebiet für
die erfindungsgemäße Vorrichtung
wird das Aufschmelzen von Laserfuses sein. Es versteht sich jedoch, dass
diese Erfindung, wie sich ja bereits aus obiger Definition der Vorrichtung
ergibt, nicht auf Laserfuses beschränkt ist. Vielmehr kann sie
dazu verwendet werden, unterschiedlichste Manipulationen in einfacher
Weise am Wafer vorzunehmen, beispielsweise Bohrungen einzubringen,
Elemente aufzulöten
oder bestimmte Bereiche von Chips mit Lacken abzudecken, um sie
vor Zugriffen Unautorisierter zu schützen.
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Die Vorrichtung wird in der Regel
weiterhin aufweisen eine Steuervorrichtung zur Auswertung der von
der Positionsbestimmungsvorrichtung bestimmten Waferposition bzw.
Waferpositionen, zur Steuerung des ersten und zweiten Positioniersystems
in Abhängigkeit
von der Waferposition und zur Aktivierung und Deaktivierung des
Bearbeitungswerkzeugs. Eine solche Steuervorrichtung kann als integraler
Bestandteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung
angesehen werden, kann jedoch auch als externe Einheit, beispielsweise
in Form einer Workstation oder eines Personal Computer an die entsprechenden
elektrischen Ein- und Ausgänge
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
angeschlossen sein. Aufgrund der Komplexität der Ansteuerung der einzelnen
zu bearbeitenden Punkte wird die Steuervorrichtung in aller Regel
ein leistungsfähiges
Datenverarbeitungssystem mit einem entsprechenden Steuerprogramm
sein, obwohl rein hypothetisch auch vorstellbar ist, eine fest verdrahtete
Vorrichtung zu verwenden, wenn viele Wafer mit identischen Chips
bearbeitet werden sollen. Die verwendeten Steuerungsmechanismen
entsprechen im Wesentlichen denen der im Stand der Technik bekannten
Systeme, so dass der Fachmann sie implementieren kann. Insbesondere
dienen sie der Korrelation der aufgefundenen Merkmale mit den erwarteten
Positionen der zu bearbeitenden Punkte auf den Chips oder Feldern. Da
eine Rotationsbewegung hinzukommt, werden hierbei für die Ortsbestimmungen
zusätzlich
trigonometrische Funktionen benötigt
werden, die jedoch dem Fachmann ebenso geläufig sind. Die Positionsbestimmungsvorrichtung
kann als eigenständige
Einheit ausgeführt
sein, welche in der Lage ist, Positionen der aufgefundenen Merkmale
in Relation zur jeweiligen Waferdrehung eigenständig zu berechnen. Es wird
jedoch in vielen Fällen
bevorzugt werden, dass die Positionsbestimmungsvorrichtung eine
Berechnungsvorrichtung aufweist, die als Teil der Steuervorrichtung
ausgelegt und damit in diese integriert ist. Damit werden nur noch
die Sensoren benötigt und
die eigentliche Positionsbestimmung kann in der Steuervorrichtung
stattfinden. Im Übrigen
entsprechen die verwendeten Positionsbestimmungsvorrichtungen denen
aus dem Stand der Technik.
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Die Positionsbestimmungsvorrichtung
kann eine Messeinrichtung für
einen optischen Parameter aufweisen, in dem sich das Merkmal vom
Rest des Wafers unterscheidet. Auf diese Weise ist eine optische
Abtastung und eine Mustererkennung auf dem Wafer möglich. Der
optische Parameter kann beispielsweise Farbe des Merkmals, die Form
des Merkmals, seine Helligkeit, sein Absorptionsverhalten, sein
Reflexionsverhalten oder auch sein Polarisationsvermögen sein. Übliche Alignmentmarken
auf Wafern bestehen derzeit aus Aluminium, das aufgrund seiner Reflexion
und seiner Helligkeit deutlich vom Rest der Waferoberfläche unterschieden
werden kann.
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Wie bereits erwähnt, kann die Bearbeitungsvorrichtung
unterschiedlichster Natur sein. Da ein Haupteinsatzgebiet der vorgestellten
Erfindung im Öffnen
von Laserfuses liegen wird, wird insbesondere bevorzugt, dass die
Bearbeitungsvorrichtung eine Laservorrichtung ist, wobei das Bearbeitungswerkzeug
dann der Laserstrahl der Laservorrichtung ist.
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Andererseits kann die Bearbeitungsvorrichtung
auch ein anderes Werkzeug, wie beispielsweise eine Bohrvorrichtung
sein und das Bearbeitungswerkzeug dann ein Bohrer. In einer besonders
bevorzugten Ausführungsform,
die erst durch die spezielle Anordnung der Elemente gemäß der Erfindung
möglich
ist, werden gleichzeitig mehrere Bearbeitungsvorrichtungen vorgesehen,
die über
den Wafer geführt
werden können.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beispielsweise
drei Bearbeitungsvorrichtungen aufweisen, die so angeordnet sind,
dass die Bearbeitungswerkzeuge in einem Winkel von 120° zueinander
radial über
den Wafer geführt
werden können.
Auch besteht die Möglichkeit,
dass die erfindungsgemäße Vorrichtung
zwei Bearbeitungsvorrichtungen aufweist, die so angeordnet sind,
dass die Bearbeitungswerkzeuge auf einer gemeinsamen Linie radial über den
Wafer geführt
werden können.
Diese Ausführungsform
führt dazu,
dass die Werkzeuge parallel aneinander entlang gleiten oder aufeinander
zu bewegt werden. Alternativ können
die zwei Bearbeitungsvorrichtungen auch so angeordnet sein, dass die
Bearbeitungswerkzeuge orthogonal zueinander radial über den
Wafer geführt
werden können.
Die Bearbeitungsvorrichtungen können
so bewegt werden, dass das von der Bearbeitungsvorrichtung ausgehende
Bearbeitungswerkzeug von einem Rand des Wafers bis zu seiner Mitte
geführt
werden kann. Bereits dies ist ausreichend, um die gesamte Fläche des
Wafers zu überdecken,
da sämtliche
Radiale des Wafers unter dem Bearbeitungswerkzeug durchgeführt werden
können,
so dass alle Punkte des Wafers einer Bearbeitung zugänglich sind.
Alternativ ist es selbstverständlich
möglich,
die Bearbeitungsvorrichtung so auszulegen, dass das Bearbeitungs- Werkzeug nicht nur über einen
Radius, sondern über
den gesamten Durchmesser geführt
werden kann. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein bei der Verwendung
mehrerer Bearbeitungsvorrichtungen, die sich nicht gegenseitig stören (beispielsweise
seitlich angeordnete Laser, deren Strahl galvanisch über Spiegel
gesteuert werden), aber gleichzeitig im Betrieb bleiben sollen.
Auch kann je nach Ausführungsform der
Bearbeitungsvorrichtung ein Fahren von einer Seite des Wafers über eine
Zentralachse auf die andere Seite des Wafers (also auf den anderen
Radius) schneller erfolgen als eine Rotation des Wafers durch die
Waferunterstützung,
um den zu bearbeitenden Punkt auf die „richtige" Seite und damit
unter das Bearbeitungswerkzeug zu bringen. Schließlich ist
es möglich,
mehrere Bearbeitungsvorrichtungen so anzuordnen, dass jede der Bearbeitungsvorrichtungen nur
jeweils einen Teil des Radius abdeckt, also mehrere Bearbeitungsvorrichtungen
notwendig sind, um die gesamte Fläche des Wafers zu überdecken.
Eine solche Anordnung vereinfacht den Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit mehreren Bearbeitungsvorrichtungen.
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Die Erfindung ist weiterhin auf ein
Verfahren gerichtet, wobei alles bezüglich der Vorrichtung Gesagte
gleichermaßen
für das
Verfahren und umgekehrt gilt, so dass wechselweise Bezug genommen und
verwiesen wird.
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Die Erfindung ist weiterhin gerichtet
auf ein Verfahren zum Bearbeiten von Halbleiterwafern, das die Schritte
aufweist: Drehen eines Wafers zum Auffinden zumindest eines Merkmals
des Wafers; Bestimmen einer Waferposition anhand zumindest eines
aufgefundenen Merkmals; Drehen des Wafers und Bewegen zumindest
einer Bearbeitungsvorrichtung in radialer Richtung über den
Wafer, um ein Bearbeitungswerkzeug der Bearbeitungsvorrichtung zu einem
vorgegebenen Punkt auf dem Wafer zu positionieren; und Bearbeiten
des Wafers durch das Bearbeitungswerkzeug an dem vorgegebenen Punkt.
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Die bezogen auf einen vorgegebenen
Punkt hier chronologisch geschilderte Abfolge der Verfahrensschritte
unterscheidet sich durch die Verwendung einer Drehbewegung signifikant
vom Stand der Technik. Zunächst
wird die aktuelle Waferposition bestimmt, indem durch Drehen des
Wafers Merkmale, beispielsweise Alignmentmarken, auf dem Wafer gefunden
werden (unter Verwendung eines entsprechenden Positionsbestimmungswerkzeugs)
anhand von dem dann auf rechnerischem Wege die exakte Position des
Wafers bezüglich
seiner Drehung berechnet werden kann. Bei Kenntnis der Positionen der
anzufahrenden Punkte kann dann berechnet werden, wie der Wafer gedreht
werden muss, um ihn unter die Bearbeitungsvorrichtung zu bringen
und wie die Bearbeitungsvorrichtung mit der Positionierungsvorrichtung
bewegt werden muss, um das Bearbeitungswerkzeug über dem zu bearbeitenden Punkt
zu positionieren. Je mehr Merkmale wie Alignmentmarken für die Bestimmung
der aktuellen Waferposition aufgefunden werden können, desto genauer wird die
Berechnung der tatsächlichen
Waferposition erfolgen. Es handelt sich dabei quasi um ein iteratives
Verfahren, bei dem mit jeder aufgefundenen Alignmentmarke trotz
erfolgender Drehung des Wafers dessen aktuelle Position präziser angegeben werden
kann.
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Eine weitere Beschleunigung des erfindungsgemäßen Verfahrens
lässt sich
erzielen, wenn das Drehen des Wafers zur Positionierung eines vorgegebenen
Punktes unter dem Bearbeitungswerkzeug zugleich dazu verwendet wird,
weitere Merkmale des Wafers aufzufinden. In diesem Fall bleibt also die
dafür verwendete
Positionsbestimmungsvorrichtung aktiv und versucht während der
Drehung des Wafers fortlaufend, Merkmale zu Identifizieren und in die
Positionsberechnung mit einzubeziehen. Die Positionsbestimmungsvorrichtung
kann beispielsweise auch an der Bearbeitungsvorrichtung angeordnet sein
und bewegt sich damit zusätzlich über den
Wafer und kann damit Merkmale auf dem Wafer, die sich in unterschiedlichem
Abstand von seiner Achse befinden, auffinden. Alternativ ist auch
ein unab hängig davon
arbeitendes System vorstellbar, dass sich selbstständig über den
Wafer in radialer Richtung bewegen kann. Wie bereits oben erwähnt, können die Merkmale
beispielsweise Alignmentmarken auf dem Wafer sein. Es können jedoch
auch andere geeignete Merkmale, beispielsweise die eigentlichen
Strukturen der integrierten Schaltkreise verwendet werden.
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Die Merkmale können beispielsweise metallisierte
Bereiche auf dem Wafer sein, die sich vom Rest des Wafers in ihrem
Reflexionsvermögen
für Licht
und/oder in ihrer Form unterscheiden.
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Zum Bearbeiten eines vorgegebenen
Punkts durch das Bearbeitungswerkzeug können Drehbewegung des Wafers
und Radialbewegung der Bearbeitungsvorrichtung gestoppt werden,
um je nach Bearbeitungslänge
ein problemloses Bearbeiten zu ermöglichen. Da beim Trennen von
Laserfuses die notwendige Zeit in ns-Bereich liegt, wird es allerdings bei
bestimmten Ausführungsformen
bevorzugt, dass das Drehen des Wafers mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit
erfolgt und das Bearbeiten des Wafers am sich drehenden Wafer erfolgt.
Die Drehung kann auch nicht konstant sein und trotzdem während der
Bewegung des Wafers erfolgen. Im Allgemeinen reicht die ns-Bearbeitungszeit
aus, um ein Laserfuse auch dann zu trennen, wenn der Wafer und/oder
das Bearbeitungswerkzeug sich während
des Laserpulses bewegen.
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Weiterhin kann vorzugsweise das Bewegen der
Bearbeitungsvorrichtung so mit dem Drehen des Wafers abgestimmt
werden, dass zum Bearbeiten des Wafers in allen vorgegebenen Punkten
die Bearbeitungsvorrichtung nur einmal über einen Radius des Wafers
geführt
werden muss. Dies bedeutet, dass der Wafer nur einmal von außen nach
innen oder von innen nach außen
geführt
wird, um alle Punkte zu erreichen, wenn die Drehung schnell genug
ist, um eine komplette Umdrehung des Wafers und damit Erreichen
aller vorgegebenen Punkte innerhalb eines bestimmten Abstands von
der Zentralachse zu ermöglichen,
bevor die Bearbeitungsvorrichtung das Bearbeitungswerkzeug weiter
bewegt. Das Prinzip ähnelt
damit dem von Schallplatten oder Compact Disks, bei denen bei kontinuierlicher Drehung
mit einem Abtaster (Laser oder Abnehmernadel) eine Information ausgelesen
wird. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Verwendung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren könnte also
beispielsweise einen ähnlichen
Aufbau aufweisen wie herkömmliche
CD-Brenner. Hierbei muss gegebenenfalls berücksichtigt werden, dass die
abzutastenden Informationen sowohl bei Schallplatten als auch bei Compact
Disks spiralförmig
auf dem Medium angeordnet sind, was bei Chips auf einem Wafer nicht
der Fall ist, die mehr eine gleichmäßige Verteilung über die
Fläche
aller Merkmale und zu bearbeitenden Punkte aufweisen.
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Eine weitere Steigerung der Bearbeitungsgeschwindigkeit
kann erzielt werden, wenn ein Wegstreckenoptimierungsprogramm verwendet
wird, das ausrechnet, wie die verschiedenen zu bearbeitenden Punkte
auf dem Wafer auf kürzestem
Wege angesteuert werden können.
Hierbei kann es auch vorteilhaft sein, die Geschwindigkeit der Positioniervorrichtungen
nicht konstant zu halten, sondern jeweils so anzupassen, dass die
zu bearbeitenden Punkte zeitlich optimal angesteuert werden müssen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch dadurch
gekennzeichnet sein, dass das Bearbeiten durch mehrere Bearbeitungswerkzeuge
mehrerer Bearbeitungsvorrichtungen erfolgt.
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Vorzugsweise besteht das Bearbeiten
in einem Laserbrennen der Oberfläche
des Wafers an den vorgegebenen Punkten. Dies kann beispielsweise
dem Auftrennen von Laserfuses dienen.
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Im folgenden soll die Erfindung anhand
konkretisierter Ausführungsbeispiele
näher erläutert werden,
wobei auf die beigefügten
Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen Folgendes dargestellt
ist:
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1 ist
ein Schema zur Veranschaulichung einer Laserbearbeitungsvorrichtung
für einen
Wafer;
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2 ist
eine stark schematisierte Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer radial beweglichen Bearbeitungsvorrichtung; und
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3 ist
eine weitere Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
mit drei Bearbeitungsvorrichtungen.
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1 zeigt
schematisch eine Bearbeitungsvorrichtung 1, mit der ein
Laserstrahl 2 als Bearbeitungswerkzeug auf einen Wafer 3 fokussiert
wird. Wie durch den Pfeil angedeutet, bewegt sich die Bearbeitungsvorrichtung 1 in
radialer Richtung über
den Wafer, beispielsweise mit Hilfe eines an einer Schiene 4 geführten Linearmotors 5.
Es versteht sich, dass auch andere Mechanismen möglich sind, beispielsweise
ein galvanometrisches System, bei dem über Spiegel der Laserfokus über den
Wafer geführt
werden kann, ohne dass eine mechanische Bewegung der Bearbeitungsvorrichtung 1 notwendig
wäre. Eine Waferunterstützung 6 und
ein dazugehöriges
Positioniersystem 7 dienen der Rotation und Positionierung des
Wafers 3. Eine Positionsbestimmungsvorrichtung 8 ist
an der Bearbeitungsvorrichtung 1 angeordnet und mit einer
Steuervorrichtung 9 über
ein Kabel verbunden. Weitere Kabel sind mit den Positioniersystemen 5 und 7 verbunden
und dienen der Ansteuerung der Motoren zur Positionierung von Wafer 3 bzw.
Bearbeitungsvorrichtung 1.
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2 zeigt
eine erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung in Aufsicht. Der Wafer 3 mit einer
Reihe von einzelnen Halbleiterchips 3a, die durch Trennlinien 3b voneinander
getrennt sind und längs
dieser Linien vereinzelt werden, rotiert mit Hilfe der Waferunterstützung 6 und
dem Positioniersystem 7 um seine Achse. Die Bearbeitungsvorrichtung 1 kann
sich wieder in radialer Bewegung über den Wafer 3 bewegen, wie
durch die vier unterschiedlichen Aufenthaltsorte der Bearbeitungsvorrichtung 1 angedeutet
wird. Es ist ersichtlich, dass auf diese Weise sämtliche Punkte auf dem Wafer 3 angesteuert
werden können.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
Vorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung-, bei der insgesamt drei laseroptische Bearbeitungsvorrichtungen 1a, 1b und 1c vorgesehen
sind, die in einem Winkel von 120° zueinander
angeordnet sind und jeweils vom Rand des Wafers radial bis zu seiner Zentralachse
bewegt werden können.
Hier ist es programmiertechnische Aufgabe für die Steuervorrichtung, die
zu bearbeitenden Punkte so auszuwählen, dass die einzelnen Bearbeitungsvorrichtungen 1a, 1b und 1c sich
nicht im Bereich der zentralen Achse des Wafers gegenseitig stören, sondern
nur jeweils eine der Vorrichtungen in den überlappenden Bereich gefahren
wird.
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Die Vorrichtung und das Verfahren
gemäß der Erfindung
weisen gegenüber
dem Stand der Technik folgende Vorteile auf. Die Bewegungen der Positionierungseinheit
für die
Bearbeitungsvorrichtung sind weitestgehend konstant, da sie nur
in einer Achse erfolgen muss. Der Wafer kann mit gleichmäßiger oder
auch mit wechselnder Geschwindigkeit rotieren, während sich die Bearbeitungsvorrichtung und,das
Bearbeitungswerkzeug über
dem Wafer in einer Achse bewegt. Je nach Steuerungssoftware ist es
nicht mehr notwendig, bestimmte Positionen mehrfach anzufahren bzw. über sie
hinweg zu kreuzen. Dadurch kann der Durchsatz des Verfahrens gegenüber dem
des Stands der Technik erhöht
werden.
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Ein einmaliges Fokussieren und nachfolgendes
initiales Alignment anhand von Merkmalen auf dem Wafer ist ausreichend,
weil durch die Drehbewegung des Wafers ständig neue Informationen über. erfasste
Merkmale, wie Alignmentmarken, verfügbar sind. Dies hat seinen
Grund darin, dass aufgrund des Drehens ständig ein anderer Winkel des Wafers gegenüber der Positionsbe stimmungsvorrichtung
erreicht wird und die parallelzeilig oder -spaltig liegenden Alignmentmarken
nicht mehr, wie im Stand der Technik, entweder alle durch eine der
Linearbewegungen getroffen werden oder dass keine getroffen wird.
Vielmehr rotieren ständig
Alignmentmarken unter der Positionsbestimmungsvorrichtung hindurch, die
von unterschiedlichen Chips und aus unterschiedlichen Bereichen
der Chips und Felder stammen. Der zur Identifizierung der Alignmentmarken notwendige
Rechenaufwand steigt zwar dadurch, doch dies ist bei den zur Verfügung stehenden
Rechenleistungen moderner Steuerungsvorrichtung keine Schwierigkeit
mehr. Die Alignmentmarken können
damit zur kontinuierlichen Korrektur der letzten verfügbaren Fokus-
und Alignmentinformationen genutzt werden. Dies führt durch
die rasch zur Verfügung
stehende höhere
Zahl aktueller, verfügbarer Alignmentinformationen
zu größerer Genauigkeit.
Da diese Informationen ohne weiteren Aufwand gewonnen werden, wird
auch hierdurch Prozesszeit eingespart.
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Aufgrund der Rotationsbewegung des
Wafers werden alle Punkte des Wafers auf einem beliebigen Radius
abgebildet. Das bedeutet, dass die Positionierung der Laseroptik über dem
Wafer an beliebiger Stelle stattfinden kann, solange der Radius
des Wafers abgedeckt wird. Dieser Effekt gestattet, mehrere Bearbeitungsvorrichtungen,
etwa Strahlpositionierungssysteme, über dem Wafer zu positionieren, die
sich gegenseitig nicht behindern. Dies kann zur weiteren Steigerung
und Vervielfachung des Durchsatzes genutzt werden.
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- 1
- Bearbeitungsvorrichtung
- 2
- Bearbeitungswerkzeug
(Laserstrahl)
- 3
- Wafer
- 4
- Führungsschiene
- 5
- Linearmotor
- 6
- Waferunterstützung
- 7
- Positioniersystem
- 8
- Positionsbestimmungsvorrichtung
- 9
- Steuervorrichtung