CN101635267B - 取放晶粒的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种取放晶粒的装置，包括一摆臂和一位移控制装置，其特征在于：所述摆臂前端设有一吸头；所述位移控制装置连接所述摆臂的末端，以控制所述摆臂的垂直移动，且所述位移控制装置在控制所述摆臂下降的过程中，对所述摆臂提供一向上的力，以减轻所述晶粒遭受的力。本发明的取放晶粒的装置具有避免吸头损伤晶粒，摆臂移动快速、精准和降低生产成本的优点。

Description

取放晶粒的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种半导体制程使用的设备及方法，具体地说，是一种取放晶粒的装置及方法。

背景技术

晶粒的测试与分选是半导体生产过程中的一项必要工序，以发光二极管(LED)的生产为例，晶圆切割后产生的LED晶粒经检测机(prober)测试，获取每一晶粒的特性，例如主波长、发光强度、光通量、色温、工作电压、反向击穿电压等参数后，再将各个晶粒分成数个等级出货。在这个分选过程中，晶粒取放装置将晶粒一一取起，分装到各个等级的收集盒(bin)中。

图1为已知的晶粒取放装置的示意图，摆臂12的前端装置吸头14，一般为弹性材质的吸头或金属材质的钢嘴，其连接一真空吸管以提供吸力。吸头14对准晶粒后，点对点位移装置10控制摆臂12进行点对点垂直移动，使吸头14下压到晶粒上，多余的下压力强度则由弹性装置16吸收。这种晶粒取放装置的缺点在于摆臂12仅能在固定的两点之间移动，但每颗晶粒的高度及大小都不相同，摆臂12下降到固定点位置产生的下压力可能使吸头14下压过度，而且无法根据晶粒的大小调控下压的力，易对晶粒上的微结构造成损坏。此外，弹性装置16通常以弹簧构成，且为了提供良好的压力吸收能力，理想上希望能将弹簧设计得较软，但摆臂12除了做垂直移动之外，也必须做水平方向的移动，将取起的晶粒移动，放置到各收集盒，较软的弹簧在水平移动时产生的晃动对摆臂12的定位有不良的影响。

图2为另一种已知的晶粒取放装置的示意图，吸头26设置在摆臂24的前端，摆臂24接近末端的地方设有感测及弹性装置22。在取放晶粒时，点对点位移装置20同样控制摆臂24在固定的两点之间移动，感测及弹性装置22用来吸收下压时过大的力，并判断吸头26对晶粒的下压量是否足够，以使点对点位移装置20在吸头26对晶粒的下压量足够后停止摆臂24的向下移动。图3为图2的弹性和感测装置22的示意图，吸头26下压的多余力强度由弹簧220吸收，而吸头26下压到晶粒造成的摆臂24上仰达到一定高度，例如300μm时，感测装置222断路，此时点对点位移装置20停止摆臂24的下压。这种晶粒取放装置虽然使吸头的下压力得到一定程度的控制，而且将弹簧从摆臂的前端移至接近其末端处，降低摆臂水平移动时造成的弹簧晃动，但是却也产生新的问题。如图3所示，以长度为150mm的摆臂，吸头高度为6mm为例，在摆臂上仰达300μm的判断标准时，吸头26的水平位置也出现12μm的误差。

图4为半导体制程中的晶粒取放装置取放晶粒时的流程图。晶圆在切割前会先贴到蓝膜(blue tape)32上，蓝膜具有粘性及韧性，用来固定晶圆的位置。晶圆切割成多个晶粒30后，再将蓝膜撑开使晶粒30独立，如图4的第一步骤所示。当吸取晶粒30时，如第二步骤所示，可提供真空吸力的吸头34下压在晶粒30上，然后如第三步骤所示，顶针36将蓝膜32及晶粒30顶起，使蓝膜32自晶粒30的底面撕下，降低蓝膜32对晶粒30的粘性。在最后步骤中，吸头34将晶粒30吸起。如前所述，每一晶粒30除了高低不相同以外，其大小亦不同，较大的晶粒30在被顶针36顶起时需要较大的下压力强度以维持晶粒30稳定，但已知晶粒取放装置提供的下压力是固定的，无法在各步骤中做出相应调整。

因此已知的晶粒取放装置存在着上述种种不便和问题。

发明内容

本发明的目的，在于提出一种精准控制摆臂下压力的晶粒取放装置。

本发明的另一目的，在于提出一种精准控制摆臂下压力的晶粒取放方法。

为实现上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种取放晶粒的装置，包括一摆臂和一位移控制装置，其特征在于，所述摆臂前端设有一吸头；

所述位移控制装置连接所述摆臂的末端，以控制所述摆臂的垂直移动，且所述位移控制装置在控制所述摆臂下降的过程中，对所述摆臂提供一向上的力，以减轻所述晶粒遭受的力。

本发明的取放晶粒的装置还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的取放晶粒的装置，其中所述向上的力在所述吸头下降至所述晶粒上的过程中是固定的或变动的。

前述的取放晶粒的装置，其中所述位移控制装置利用音圈马达、气压装置或油压装置提供所述向上的力。

前述的取放晶粒的装置，其中所述位移控制装置在所述吸头下降至所述晶粒后提供一下压力给所述摆臂，以稳定所述晶粒。

前述的取放晶粒的装置，其中还包括包括一距离传感器，所述距离传感器感测所述吸头下降的距离，以供判断所述吸头是否下降到所述晶粒。

前述的取放晶粒的装置，其中更包括一计数器，所述计数器计算所述摆臂下降时间，以供判断所述吸头是否下降到所述晶粒。

前述的取放晶粒的装置，其中所述向上的力在所述吸头将所述晶粒放置到一预定位置的过程中是固定的或变动的。

前述的取放晶粒的装置，其中所述位移控制装置在所述吸头将所述晶粒放置到一预定位置后提供一下压力给所述摆臂，以稳定所述晶粒。

前述的取放晶粒的装置，其中更包括一距离传感器，感测所述吸头下降的距离，以供判断所述晶粒是否下降到一预定位置。

前述的取放晶粒的装置，其中更包括一计数器，所述计数器计算所述摆臂下降的时间，以供判断所述晶粒是否下降到一预定位置。

一种取放晶粒的方法，其特征在于包括下列步骤：

第一步骤：控制一摆臂的垂直移动；

第二步骤：在所述摆臂下降时，提供一向上的力给所述摆臂，以减轻所述晶粒遭受的力。

本发明的取放晶粒的方法还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的取放晶粒的方法，其中所述摆臂下降时，提供一向上的力给所述摆臂，以减轻所述晶粒遭受的力的步骤中包括下降所述摆臂，使所述吸头下压所述晶粒。

前述的取放晶粒的方法，其中所述向上的力在所述吸头与所述晶粒相距一预定距离内是固定的或变动的。

前述的取放晶粒的方法，其中还包括包括在所述吸头下降至所述晶粒后提供一下压力，以稳定所述晶粒。

前述的取放晶粒的方法，其中更包括感测所述吸头下降的距离，以判断所述吸头是否下降到所述晶粒。

前述的取放晶粒的方法，其中更包括计算所述摆臂下降的时间，以判断所述吸头是否下降到所述晶粒。

前述的取放晶粒的方法，其中在所述摆臂下降时，提供一向上的力给所述摆臂，以减轻所述晶粒遭受的力的步骤中包括下降所述摆臂，使所述吸头将所述晶粒放置到一预定位置。

前述的取放晶粒的方法，其中所述向上的力在所述晶粒与所述预定位置相距一预定距离内是固定的或变动的。

前述的取放晶粒的方法，其中更包括在所述吸头将所述晶粒放置到所述预定位置后提供一下压力，以稳定所述晶粒。

前述的取放晶粒的方法，其中，更包括感测所述吸头下降的距离，以供判断所述晶粒是否下降至所述预定位置。

前述的取放晶粒的方法，其中更包括计算所述摆臂下降的时间，以供判断所述晶粒是否下降到所述预定位置。

一种取放晶粒的方法，其特征在于包括下列步骤：

第一步骤：控制一摆臂快速下降至所述摆臂上的吸头距离一晶粒一预定的距离；

第二步骤：在所述摆臂继续下降时，提供一向上的力给所述摆臂，以减轻所述吸头下压至所述晶粒时的力。

本发明的取放晶粒的方法还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的取放晶粒的方法，其中所述向上的力在所述吸头与所述晶粒相距一预定距离内是固定的。

前述的取放晶粒的方法，其中所述向上的力在所述吸头与所述晶粒相距一预定距离内是变动的。

前述的取放晶粒的方法，其中更包括在所述吸头下降至所述晶粒后提供一下压力，以稳定所述晶粒。

前述的取放晶粒的方法，其中更包括感测所述吸头下降的距离，以供判断所述吸头是否下降到所述晶粒。

前述的取放晶粒的方法，其中更包括计算所述摆臂下降的时间，以供判断所述吸头是否下降到所述晶粒。

一种取放晶粒的方法，其特征在于包括下列步骤：

第一步骤：控制一摆臂快速下降至所述摆臂的吸头上的晶粒与一预定位置相距一预定的距离；

第二步骤：在所述摆臂继续下降时，提供一向上的力给所述摆臂，以减轻所述晶粒被摆放至所述预定位置时遭受的力。

本发明的取放晶粒的方法还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

前述的取放晶粒的方法，其中所述向上的力在所述晶粒与所述预定位置相距一预定距离内是固定的或变动的。

前述的取放晶粒的方法，其中还包括包括在所述吸头将所述晶粒放置到所述预定位置后提供一下压力，以稳定所述晶粒。

前述的取放晶粒的方法，其中更包括感测所述摆臂下降的距离，以供判断所述晶粒是否下降到所述预定位置。

前述的取放晶粒的方法，其中更包括计算所述摆臂下降的时间，以供判断所述晶粒是否下降到所述预定位置。

采用上述技术方案后，本发明的取放晶粒的装置具有以下优点：

1.避免吸头损伤晶粒。

2.摆臂移动快速、精准。

3.减少安装部件，简化组装方式。

4.降低生产成本。

附图说明

图1为已知的晶粒取放装置的示意图；

图2为另一种已知的晶粒取放装置的示意图；

图3为图2的弹性和感测装置的示意图；

图4为半导体制程中的晶粒取放装置取放晶粒时的流程图；

图5为本发明一实施例的示意图；

图6为图5的实施例的工作示意图；

图7A和图7B为本发明实施例的吸头向上力与吸头及晶粒之间的距离的关系图；

图8为本发明实施例的吸头下降的实际距离与预测距离间的关系图；

图9为图5的实施例应用于放置晶粒时的工作示意图。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作更进一步说明。

现请参阅图5和图6，图5为本发明一实施例的示意图，图6为图5实施例的工作示意图。如图所示，所述位移控制装置40连接摆臂42，所述摆臂42的前端装有吸头44，所述位移控制装置40控制摆臂42的垂直移动，使吸头44下降在晶粒46上。在本实施例中所述位移控制装置40对摆臂42采取至少两阶段的移动控制。在取起晶粒46时，先以第一阶段模式操作，例如点对点位移控制，让吸头44以较快的速度下降到晶粒46上方的某个距离，然后进入第二阶段模式，所述位移控制装置40对摆臂42提供一个向上的力F，以抵减摆臂42的重力，因而减轻吸头44下压在晶粒46上的力强度。

在本实施例中所述位移控制装置40对摆臂42的移动控制是以音圈马达(voice coil motor)来实现。音圈马达工作产生的作用力

F＝I×B×L，       (1)

其中，I是音圈马达的工作电流，B是磁场，L是力矩。在磁场B及力矩L固定的状况下，作用力F的大小及方向由电流I决定。通过控制电流I的大小及方向，即可控制吸头44下压在晶粒46上的力强度。

举例来说，所述摆臂42与吸头44的重量共40克，如果让摆臂42直接下压在晶粒46上，将会有40克的重力施加在晶粒46上。如果所述位移控制装置40在第二阶段模式时控制电流I，以提供30克的向上力F，然后下降摆臂42，则吸头44将以仅10克的重力下压到晶粒46上，如此便可达到控制吸头44下压力强度的目的。

因此所述位移控制装置40在吸头44下降至所述晶粒46上以后，提供一额外的下压力F2，如图6右侧所示，以便在顶针顶起晶粒46时稳定晶粒46。

在其它实施例中，所述位移控制装置40对摆臂42的移动控制也可以使用油压、气压或其它装置来实现。以音圈马达、油压、气压或其它装置来控制摆臂42的移动是已知技术。

在所述吸头44落至晶粒46上的过程中，所述位移控制装置40对摆臂42提供的向上力F，可以是固定的，也可以是变动的。图7A和图7B为本发明实施例的吸头向上力与吸头及晶粒之间的距离的关系图，图7A与图7B的左侧显示吸头44向上的力F与吸头44及晶粒46之间的距离H之间的关系，如直线50所示，当吸头44下降至距离晶粒46为H1时，所述位移控制装置40提供固定的向上力F给摆臂42，例如前面实施例所述的30克，直到吸头44落在晶粒46上。在另一实施例中，如曲线52所示，当吸头44下降至距离晶粒46为H1时，位移控制装置40开始提供向上的力F给摆臂42，随着吸头44逐渐接近晶粒46，向上的力F越来越大。图7A与图7B的右侧显示吸头44下降的力W与吸头44与晶粒46之间的距离H之间的关系。如直线54所示，在吸头44距离晶粒46达到H1以前，吸头44下降的力W是固定的，例如前面实施例所述的40克，然后位移控制装置40提供的向上力F将减轻吸头44下降的力W。如果向上的力F是固定的，例如直线50，即前面实施例所述的30克，则吸头44下降的力W将如直线56所示，即前面实施例所述的10克。如果采取曲线52的向上力F，则吸头44下降的力W将如曲线58所示，随着吸头44逐渐接近晶粒46而越来越小。使用变动的向上力F可以尽可能减轻吸头44对晶粒46下压的力，且缩短吸头44下降至晶粒46上的时间。

所述位移控制装置40可与半导体制程中的其它装置结合。例如先由检测机的扫瞄(scan)得知晶粒的大小，再根据晶粒的大小决定要提供的上提力为多少，以适应不同大小的晶粒，提供不同的下压力强度。

由于吸头下降的力获得精准控制，除了避免吸头损伤晶粒，摆臂也不需要再设置弹性装置或感测装置，免除了弹性装置在摆臂水平移动时的晃动以及感测装置造成的滑移误差，此外，摆臂前端的重量亦获得减轻，使得摆臂的移动更加快速及定位更加精准。另外，因所需安装的零部件减少，也使组装方式简化，同时降低生产成本。

本发明的晶粒取放装置可通过在摆臂下降时开始计数，当摆臂下降超过一预设时间后，便判定吸头已落至晶粒上，即以一计数器计算所述摆臂下降时间。或者设置一距离传感器，检测吸嘴下降的实际距离，并将所述实际距离与吸嘴持续下降时应移动的预测距离相比较。图8为本发明实施例的吸头下降的实际距离与预测距离间的关系图。如图8所示，若吸头下降至晶粒上，必需停止下降，因此，当实际距离与预测距离间的误差超过一默认值后，便可以判定吸头已下降到晶粒上。

最后请参阅图9，图9为图5的实施例应用于放置晶粒时的工作示意图。如图所示，在将晶粒46移置到萃盘(Tray)或收集盒60时，先以第一阶段模式让吸头44以较快的速度下降到晶粒46的预定摆放位置上方的某个距离，然后进入第二阶段模式，所述位移控制装置40对摆臂42提供一个向上的力F，以抵减摆臂42的重力，因而在摆臂42下降的过程中，减轻晶粒46下降至萃盘或收集盒60时遭受的力强度。优选在晶粒46下降至萃盘或收集盒60后，提供额外的下压力F2，然后解除吸头44对晶粒46的吸力，升起摆臂结束晶粒46的摆放。优选配合所述计数器及距离传感器，判断晶粒是否被摆放至预定位置。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变化。因此，所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求限定。

组件符号说明

10  点对点位移装置

12  摆臂

14  吸头

16  弹性装置

20  点对点位移装置

22  感测及弹性装置

220 弹簧

222 感测装置

24  摆臂

26  吸头

30  晶粒

32  蓝膜

34  吸头

36  顶针

40  位移控制装置

42  摆臂

44  吸头

46  晶粒

48  蓝膜

50  向上的力

52  向上的力

54  摆臂的重力

56  落下的力

58  落下的力

60  萃盘或收集盒

Claims (24)

1.一种取放晶粒的装置，包括一摆臂和一位移控制装置，其特征在于：所述摆臂前端设有一吸头；

所述位移控制装置连接所述摆臂的末端，以控制所述摆臂的垂直移动；

取放晶粒时，所述位移控制装置对所述摆臂采取两阶段的移动控制：第一阶段，使所述吸头首先以较快的速度下降至一预定位置，第二阶段，所述位移控制装置开始提供向上的力给摆臂，以减轻所述晶粒遭受的力；

所述位移控制装置在所述吸头下降至所述晶粒后，或所述位移控制装置在所述吸头将所述晶粒放置到一预定位置后提供一下压力给所述摆臂，以稳定所述晶粒；

所述位移控制装置利用音圈马达提供所述向上的力和所述下压力；

所述音圈马达工作产生的作用力为：F＝I×B×L，其中，I是音圈马达的工作电流，B是磁场，L是力矩。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述向上的力在所述吸头下降至所述晶粒上的过程中是固定的或变动的。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，更包括一距离传感器，所述距离传感器感测所述吸头下降的距离，以供判断所述吸头是否下降到所述晶粒。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，更包括一计数器，所述计数器计算所述摆臂下降时间，以供判断所述吸头是否下降到所述晶粒。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述向上的力在所述吸头将所述晶粒放置到一预定位置的过程中是固定的或变动的。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，更包括一距离传感器，感测所述吸头下降的距离，以供判断所述晶粒是否下降到一预定位置。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，更包括一计数器，所述计数器计算所述摆臂下降的时间，以供判断所述晶粒是否下降到一预定位置。

8.一种取放晶粒的方法，其特征在于包括下列步骤：

第一步骤：控制一摆臂的垂直移动；

第二步骤：使所述摆臂的吸头以较快的速度下降至一预定位置；

第三步骤：在所述摆臂继续下降时，提供一向上的力给所述摆臂，以减轻所述晶粒遭受的力；

第四步骤：在所述吸头下降至所述晶粒后或在所述吸头将所述晶粒放置到一预定位置后提供一下压力，以稳定所述晶粒；

所述向上的力和所述下压力由音圈马达提供，所述音圈马达工作产生的作用力为：F＝I×B×L，其中，I是音圈马达的工作电流，B是磁场，L是力矩。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述提供一向上的力给所述摆臂，以减轻所述晶粒遭受的力的步骤中包括下降所述摆臂，使所述吸头下压所述晶粒。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述向上的力在所述吸头与所述晶粒相距一预定距离内是固定的或变动的。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于，更包括感测所述吸头下降的距离，以判断所述吸头是否下降到所述晶粒。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于，更包括计算所述摆臂下降的时间，以判断所述吸头是否下降到所述晶粒。

13.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述向上的力在所述晶粒与所述预定位置相距一预定距离内是固定的或变动的。

14.如权利要求8所述的方法，其特征在于，更包括感测所述吸头下降的距离，以供判断所述晶粒是否下降至所述预定位置。

15.如权利要求8所述的方法，其特征在于，更包括计算所述摆臂下降的时间，以供判断所述晶粒是否下降到所述预定位置。

16.一种取放晶粒的方法，其特征在于包括下列步骤：

第一步骤：控制一摆臂快速下降至所述摆臂上的吸头距离一晶粒一预定的距离；

第二步骤：在所述摆臂继续下降时，提供一向上的力给所述摆臂，以减轻所述吸头下压至所述晶粒时的力；

第三步骤：在所述吸头下降至所述晶粒后提供一下压力，以稳定所述晶粒；

所述向上的力和所述下压力是由音圈马达提供，所述音圈马达工作产生的作用力为：F＝I×B×L，其中，I是音圈马达的工作电流，B是磁场，L是力矩。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述向上的力在所述吸头与所述晶粒相距一预定距离内是固定的。

18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述向上的力在所述吸头与所述晶粒相距一预定距离内是变动的。

19.如权利要求16所述的方法，其特征在于，更包括感测所述吸头下降的距离，以供判断所述吸头是否下降到所述晶粒。

20.如权利要求16所述的方法，其特征在于，更包括计算所述摆臂下降的时间，以供判断所述吸头是否下降到所述晶粒。

21.一种取放晶粒的方法，其特征在于包括下列步骤：

第一步骤：控制一摆臂快速下降至所述摆臂的吸头上的晶粒与一预定位置相距一预定的距离；

第二步骤：在所述摆臂继续下降时，提供一向上的力给所述摆臂，以减轻所述晶粒被摆放至所述预定位置时遭受的力；

第三步骤：在所述吸头将所述晶粒放置到所述预定位置后提供一下压力，以稳定所述晶粒；

所述向上的力和所述下压力是由音圈马达提供，所述音圈马达工作产生的作用力为：F＝I×B×L，其中，I是音圈马达的工作电流，B是磁场，L是力矩。

22.如权利要求21所述的方法，其特征在于，所述向上的力在所述晶粒与所述预定位置相距一预定距离内是固定的或变动的。

23.如权利要求21所述的方法，其特征在于，更包括感测所述摆臂下降的距离，以供判断所述晶粒是否下降到所述预定位置。

24.如权利要求21所述的方法，其特征在于，更包括计算所述摆臂下降的时间，以供判断所述晶粒是否下降到所述预定位置。