切膜装置及其切膜方法与流程

本发明关于一种切膜装置及其切膜方法，特别是关于一种对晶圆表面贴附的薄膜以刀具进行切割的切膜装置及其切膜方法。

背景技术：

在半导体集成电路和各种微机电的制造过程中，其中一道步骤是在晶圆(wafer)表面或背面贴上薄膜，以便进行后续相关的晶圆制程。用于贴附于晶圆的薄膜包括但不限于切割蓝膜、切割白膜、减薄保护膜、uv膜以及daf(dieattachfilm)导电膜等。一般而言，在贴附薄膜时，薄膜的宽度尺寸会大于晶圆的尺寸、从而可将晶圆全面覆盖。然而，在晶圆上贴附薄膜后，若薄膜没有良好贴附于晶圆表面或是薄膜留边过大，则晶圆边缘与薄膜之间会有空隙，因而在后续晶圆薄化(减薄)过程中，带有晶圆碎屑的废水会因为侧向力的推挤而流入空隙，进而使得晶圆表面受到伤害。因此，于贴附完成后，需将晶圆边缘的部份贴膜切除，以使薄膜裁切至与晶圆的直径相匹配的宽度尺寸，进而有助于使薄膜不易自晶圆表面脱落。

针对贴附于晶圆的薄膜的裁切方式，目前可采用激光切膜或是刀具切膜。相较于刀具切膜，激光切膜时会产生高温，导致薄膜边缘容易因受热而产生皱褶变形，甚至会有焦痕。刀具切膜虽能避免产生高温，但目前业界广泛使用的8英寸、12英寸和16英寸的晶圆都有凹槽(notch)，且刀具在切割薄膜时难以弯转将薄膜裁切出对应凹槽的形状，导致晶圆的凹槽于裁切完后仍然有薄膜遮盖。是以，在后续的晶圆制程步骤中，会因为无法清楚确认凹槽的位置，而影响到晶圆边缘的定位精准度。

因此，如何改善刀具切膜的裁切方式，以避免晶圆的凹槽被裁切不完全的薄膜所遮盖，是目前本领域研发人员需要解决的问题之一。

技术实现要素：

鉴于以上的问题，本发明公开一种切膜装置以及切膜方法，有助于解决晶圆凹槽会被裁切不完全的薄膜遮盖住的问题。

本发明公开的切膜装置用以裁切适于贴附于一晶圆的一薄膜，其中晶圆具有一外缘以及位于外缘的一凹槽。切膜装置包含一承载座、一运动模块、一凹槽切刀以及一外缘切刀。运动模块设置于承载座。凹槽切刀设置于运动模块，使得运动模块可带动凹槽切刀相对承载座移动而接近或远离薄膜。凹槽切刀可切割薄膜而于薄膜形成一破孔。外缘切刀设置于运动模块，使得运动模块可带动外缘切刀相对凹槽切刀移动而接近或远离薄膜。运动模块还可带动外缘切刀相对承载座旋转以裁切薄膜。

本发明公开的切膜方法用以裁切适于贴附于一晶圆的一薄膜，其中晶圆具有一外缘以及位于外缘的一凹槽。切膜方法包含以下步骤：借由一运动模块带动一凹槽切刀进行一破孔形成程序，以使凹槽切刀切割薄膜，而于薄膜形成一破孔；借由运动模块带动一外缘切刀进行一定位程序，以使外缘切刀穿过破孔；以及借由运动模块带动外缘切刀进行一薄膜裁切程序，以使外缘切刀相对薄膜移动而裁切薄膜。

本发明另公开的切膜装置用以裁切适于贴附于一晶圆的一薄膜，其中晶圆具有一外缘以及位于外缘的一凹槽。切膜装置包含一承载座、一凹槽切刀以及一外缘切刀。凹槽切刀用以相对承载座移动以切割薄膜，而于薄膜形成一破孔。外缘切刀用以相对承载座移动以穿过破孔并且相对薄膜移动而裁切薄膜。

根据本发明所公开的切膜装置以及切膜方法，切膜装置的运动模块可带动凹槽切刀相对承载座移动以切割薄膜，而于薄膜形成对应晶圆的凹槽的破孔。接着，运动模块带动外缘切刀相对承载座移动以穿过破孔并相对薄膜移动，而能沿着晶圆的外缘裁切薄膜。藉此，切膜装置采用两个独立刀具(凹槽切刀与外缘切刀)分别切割薄膜，由于凹槽切刀能将薄膜切割出对应凹槽的形状的破孔，因此能防止凹槽被裁切不完全的薄膜遮盖住，从而晶圆在后续的制程步骤中能借由确认凹槽的位置进行定位。

以上的关于本发明内容的说明及以下的实施方式的说明用以示范与解释本发明的精神与原理，并且提供本发明的专利申请权利要求保护范围更进一步的解释。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的切膜装置的立体示意图。

图2为图1的切膜装置的分解示意图。

图3为图2的切膜装置的凹槽切刀的立体示意图。

图4为图2的切膜装置的外缘切刀的立体示意图。

图5为图1的切膜装置搭载于贴膜机的立体示意图。

图6为图5的贴膜机承载晶圆的示意图。

图7为图6的贴膜机将薄膜贴附于晶圆的示意图。

图8为根据本发明第一实施例的切膜方法的流程示意图。

图9为图8的切膜方法中破孔形成程序的流程示意图。

图10为图8的切膜方法中定位程序的流程示意图。

图11为图8的切膜方法中薄膜裁切程序的流程示意图。

图12至图17为图7中切膜装置裁切薄膜的示意图。

其中，附图标记：

1切膜装置

2贴膜机

3晶圆

4薄膜

21吸附载台

22滚压轮

31凹槽

31a侧缘

32外缘

41、42裁切路径

43破孔

10承载座

110装设面

20运动模块

210旋转轴件

220第一线性运动元件

230第二线性运动元件

240第三线性运动元件

30凹槽切刀

310切割刃

40边缘切刀

410刀体

411切刃

420刀尖

430凸侧面

440凹侧面

a轴心

d1调整方向

d2凹槽下刀方向

d3外缘下刀方向

d4外缘承靠方向

s1、s2、s3步骤

s11、s12步骤

s21、s22步骤

s31、s32步骤

具体实施方式

以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域的技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所公开的内容、权利要求保护范围及附图，任何本领域的技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。以下的实施例进一步详细说明本发明的观点，但非以任何观点限制本发明的范畴。

请同时参照图1至图2。图1为根据本发明一实施例的切膜装置的立体示意图。图2为图1的切膜装置的分解示意图。在本实施例中，切膜装置1包含一承载座10、一运动模块20、一凹槽切刀30以及一外缘切刀40。切膜装置1可搭载于一贴膜机(请先参照图6)，而能裁切贴附于晶圆的薄膜。

承载座10例如但不限于是一金属壳件，其可设置于贴膜机的一升降机构上。承载座10具有一金属板，并且金属板具有一装设面110。

运动模块20包含一旋转轴件210、一第一线性运动元件220、一第二线性运动元件230以及一第三线性运动元件240。旋转轴件210例如但不限于是直流马达的转轴，并且第一线性运动元件220、第二线性运动元件230以及第三线性运动元件240例如但不限于是气缸。旋转轴件210设置于承载座10，并且承载座10的装设面110面向旋转轴件210。旋转轴件210可以自身的轴心为旋转中心相对承载座10转动。第一线性运动元件220设置于装设面110并且可相对承载座10移动。第二线性运动元件230设置于旋转轴件210并且可相对旋转轴件210移动。第三线性运动元件240设置于第二线性运动元件230并且可相对第二线性运动元件230移动。

在本实施例中，旋转轴件210、第一线性运动元件220、第二线性运动元件230以及第三线性运动元件240相互独立，意即这些元件分别为具有不同的动力源而不存在连动关系，但本发明并不以此为限。在其他实施例中，第一线性运动元件与第二线性运动元件可整合于同一直流马达中而产生连动关系，使得第一线性运动元件向上移动时能连动第二线性运动元件向下移动，反之亦然。

请并参照图3与图4。图3为图2的切膜装置的凹槽切刀的立体示意图。图4为图2的切膜装置的外缘切刀的立体示意图。

凹槽切刀30可移动地设置于运动模块20的第一线性运动元件220。凹槽切刀30具有一切割刃310，并且切割刃310的形状匹配晶圆的凹槽的形状。在本实施例中，凹槽切刀30的切割刃310近似u形。外缘切刀40设置于运动模块20的第三线性运动元件240，并且外缘切刀40包含相连的两个刀体410。两个刀体410分别具有一切刃411，并且两个切刃411分别位于外缘切刀40的相对两侧。两个切刃411延伸相交而形成外缘切刀40的一刀尖420。第三线性运动元件240可相对第二线性运动元件230移动以调整外缘切刀40的位置。在本实施例中，外缘切刀40的两个刀体410为一体成型。在其他实施例中，两个刀体410透过组装方式相连在一起。

在本实施例中，凹槽切刀30可相对第一线性运动元件220沿一调整方向d1移动以调整凹槽切刀30的位置，但本发明并不以此为限。在其他实施例中，凹槽切刀可固定于第一线性运动元件而无法相对移动。此外，本实施例可以人工方式将凹槽切刀30沿调整方向d1移动，但本发明并不以此为限，在其他实施例中，可于设有凹槽切刀的第一线性运动元件上另外设置一第四线性运动元件(例如气缸)，而能以机械运动方式沿调整方向移动凹槽切刀。

图5为图1的切膜装置搭载于贴膜机的立体示意图，其中贴膜机2包含一吸附载台21以及至少一滚压轮22。吸附载台21用于放置晶圆，并且滚压轮22用于贴附薄膜。在进行贴膜时，晶圆会先放置到吸附载台21上，滚压轮22进行薄膜的擀压、贴附等动作，藉此完成在晶圆表面贴附薄膜的过程。

图6为图5的贴膜机承载晶圆的示意图。图7为图6的贴膜机将薄膜贴附于晶圆的示意图。在本实施例中，于切膜之前，先将一晶圆3放置于贴膜机2的吸附载台21上，并且于晶圆3的表面上贴附薄膜4。晶圆3具有轮廓呈现近似u形的一凹槽31以及一外缘32。凹槽31具有一侧缘31a，并且凹槽切刀30的尺寸略小于凹槽31的尺寸。薄膜4具有对应凹槽31的一裁切路径41以及对应外缘32的一裁切路径42。需注意，本实施例中的裁切路径41以及裁切路径42皆为假想的参考线，用以方便后续说明裁切薄膜4的方法。另外，本实施例的晶圆3具有u形凹槽31，并且凹槽切刀30具有相匹配的u形切割刃310，但凹槽31与切割刃310的形状并非用以限制本发明。

以下说明利用切膜装置1对薄膜进行裁切的方法。请并参照图8至图17。图8为根据本发明第一实施例的切膜方法的流程示意图。图9为图8的切膜方法中破孔形成程序的流程示意图。图10为图8的切膜方法中定位程序的流程示意图。图11为图8的切膜方法中薄膜裁切程序的流程示意图。图12至图17为图7中切膜装置裁切薄膜的示意图。

如图8所示，本实施例的切膜方法包含步骤s1至s3。首先执行步骤s1，借由切膜装置1的运动模块20带动凹槽切刀30进行一破孔形成程序，以使凹槽切刀30切割薄膜4，而于薄膜4形成一破孔43。详细来说，如图9所示，本实施例的步骤s1包含步骤s11至s12。

步骤s11中，运动模块20的第一线性运动元件220相对承载座10沿一凹槽下刀方向d2移动，以带动凹槽切刀30接近薄膜4，进而令切膜装置1处于一凹槽裁切状态。如图12和图13所示，于凹槽裁切状态下，凹槽切刀30的切割刃310切割薄膜4的裁切路径41，并且切割刃310与凹槽31的侧缘31a相间隔。步骤s12中，凹槽切刀30切割薄膜4后，第一线性运动元件220沿凹槽下刀方向d2的反方向移动，而带动凹槽切刀30远离薄膜4。如图13和图14所示，借由步骤s11中凹槽切刀30的裁切，薄膜4形成与裁切路径41的轮廓相匹配的破孔43。在本实施例中，凹槽下刀方向d2平行于旋转轴件210的一轴心a，并且凹槽下刀方向d2正交于调整方向d1。在其他实施例中，凹槽下刀方向非正交于并且也非平行于调整方向。

再参照图8，于完成步骤s1后，接着执行步骤s2，借由运动模块20带动外缘切刀40进行一定位程序，以使外缘切刀40穿过破孔43。详细来说，如图10所示，本实施例的步骤s2包含步骤s21至s22。

步骤s21中，借由运动模块20的第二线性运动元件230带动外缘切刀40沿一外缘下刀方向d3移动接近薄膜4，而使刀尖420穿过破孔43。如图15与图16所示，当外缘切刀40的刀尖420穿过破孔43时，第三线性运动元件240会带动外缘切刀40沿远离凹槽31的侧缘31a的方向移动，以使外缘切刀40的两个切刃411与晶圆3的外缘32相间隔。

如图17所示，步骤s22中，借由运动模块20的第三线性运动元件240带动外缘切刀40沿一外缘承靠方向d4移动接近晶圆3的外缘32，以使外缘切刀40的两个切刃411抵靠于外缘32，进而令切膜装置1处于一外缘裁切状态。于外缘裁切状态下，外缘切刀40的切刃411位于薄膜4的裁切路径42上。在本实施例中，外缘下刀方向d3非平行于外缘承靠方向d4，并且外缘下刀方向d3晶圆3的表面之间存在一定的倾斜角度(称为切膜刀角度)。

再次参照图8，于完成步骤s2后，接着执行步骤s3，借由运动模块20带动外缘切刀40进行一薄膜裁切程序，以使外缘切刀40移动而裁切薄膜4。详细来说，如图11所示，本实施例的步骤s3包含步骤s31至s32。步骤s31中，运动模块20的旋转轴件210带动外缘切刀40、第二线性运动元件230与第三线性运动元件240一并相对承载座10转动，而使外缘切刀40沿着裁切路径42裁切薄膜4。步骤s32中，运动模块20的第二线性运动元件230沿外缘下刀方向d3的反方向移动，而带动外缘切刀40远离薄膜4。于完成步骤s3后，薄膜4被裁切成与晶圆3的轮廓相匹配的形状。

根据本实施例的切膜装置1以及切膜方法，采用可彼此独立运动的凹槽切刀30与外缘切刀40分别切割薄膜4。切膜装置1的运动模块20可带动凹槽切刀30相对承载座10移动以切割薄膜4，而于薄膜4形成对应晶圆3的凹槽31的破孔43。运动模块20还可带动外缘切刀40相对承载座10移动以穿过破孔43并相对薄膜4移动，而沿着晶圆3的外缘32裁切薄膜4。藉此，由于凹槽切刀30能将薄膜4切割出对应凹槽31的形状的破孔43，因此能防止凹槽31被裁切不完全的薄膜4遮盖住，从而晶圆3在后续的制程步骤中能借由确认凹槽31的位置进行定位。

现有的以刀具裁切薄膜的过程中，刀具过度接近晶圆而有刮伤晶圆外缘的风险。为了避免以上情形发生，在本实施例中，凹槽切刀30的形状匹配晶圆3的凹槽31的形状，且凹槽切刀30的尺寸小于凹槽31的尺寸。当切膜装置1于凹槽裁切状态时，凹槽切刀30的切割刃310与凹槽31的侧缘31a相间隔。藉此，当凹槽切刀30将薄膜4切割出破孔43时，能防止切割刃310与侧缘31a碰触而刮伤晶圆3，同时也能避免晶圆3干涉到凹槽切刀30的移动。上述切割刃310与侧缘31a之间的间隔为极微小的间距，此间距不会使裁切后的薄膜4遮盖住凹槽31而影响到后续晶圆3的定位。

另外，在本实施例中，运动模块20的第二线性运动元件230可带动外缘切刀40与第三线性运动元件240沿外缘下刀方向d3移动而接近薄膜4，并且第三线性运动元件240可带动外缘切刀40沿外缘承靠方向d4移动而接近晶圆3的外缘32。当外缘切刀40穿过破孔43时，第三线性运动元件240会带动外缘切刀40沿远离凹槽31的侧缘31a的方向移动，以使外缘切刀40的两个切刃411与晶圆3的外缘32相间隔。接着，第三线性运动元件240再度带动外缘切刀40移动而使外缘切刀40的切刃411抵靠于外缘32。藉此，有助于防止外缘切刀40穿过破孔43时碰触到外缘32而刮伤晶圆3，同时也能避免晶圆3干涉到外缘切刀40的移动。

此外，在本实施例中，运动模块20的第一线性运动元件220与第二线性运动元件230相互独立，因此第一线性运动元件220的运动与第二线性运动元件230的运动彼此之间没有连动关系。当进行步骤s1的破孔形成程序时，第一线性运动元件220带动凹槽切刀30移动，同时第二线性运动元件230与外缘切刀40停止移动，且当进行步骤s2的定位程序以及步骤s3的薄膜裁切程序时，第二线性运动元件230带动外缘切刀40移动，同时第一线性运动元件220与凹槽切刀30停止移动。藉此，有助于精准控制凹槽切刀30与外缘切刀40的位置以及运动路径，以提升裁切薄膜4的良率。

再者，本实施例的凹槽切刀30与外缘切刀40分别可拆卸地设置于第一线性运动元件220与第三线性运动元件240。藉此，可拆卸式刀具的设计有助于使用者方便更换凹槽切刀30与外缘切刀40。

在本实施例中，薄膜4是先被贴附于晶圆3后，切膜装置1再裁切薄膜4，但本发明并不以此为限。在其他实施例中，可以利用视觉检测定位系统(例如三点定位系统)先检测出承载于吸附载台上的晶圆的尺寸和外缘轮廓，并输出检测信息给切膜装置。切膜装置依据检测信息驱动凹槽切刀与外缘切刀裁切薄膜之后，再将裁切好的薄膜贴附于晶圆。

综上所述，本发明所公开的切膜装置以及切膜方法中，采用两个独立刀具(凹槽切刀与外缘切刀)分别切割薄膜。切膜装置的运动模块可带动凹槽切刀相对承载座移动以切割薄膜，而于薄膜形成对应晶圆的凹槽的破孔。接着，运动模块带动外缘切刀相对承载座移动以穿过破孔并相对薄膜移动，而能沿着晶圆的外缘裁切薄膜。藉此，由于凹槽切刀能将薄膜切割出对应凹槽的形状的破孔，因此能防止凹槽被裁切不完全的薄膜遮盖住，从而晶圆在后续的制程步骤中能借由确认凹槽的位置进行定位。