CN101829658A - 晶粒快速分拣排列机台及晶粒快速分拣排列方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于晶粒分拣排列技术，提供了一种晶粒快速分拣排列机台及晶粒快速分拣排列方法，先将置放有复数晶粒、且所有晶粒已受检测机台检验、从而确认各晶粒电气特性与各自位置的待分类承载盘移至受一影像摄取装置摄取影像，获得该等晶粒当前位置数据；并与预先储存的位置数据比对，确认各晶粒特性的晶粒在待分类承载盘上的位置。随后，将待分类承载盘移至吸取位置，以便在高分辨率、小范围摄影的承载监测装置监测下由一取放装置吸取晶粒置放于对应的分类承载盘，同时再由一晶粒监控设备进行实时监控晶粒置放的位置，通过多组检测设备各自分工作业，不仅增加工作效率，也减少仅由单一检测设备所造成的作业过载的问题。

Description

晶粒快速分拣排列机台及晶粒快速分拣排列方法

技术领域

本发明涉及晶粒分拣排列技术，尤其涉及一种晶粒快速分拣排列机台及晶粒快速分拣排列方法。

背景技术

为符合电子设备的轻薄短小潮流，目前电路元件大多微缩布局至半导体基材上，通过半导体技术，制造出电子产品上所需要的元件。半导体材料先由长晶切割后形成晶圆，并在晶圆上布线，构成例如数万个电路元件的雏形，再于电路元件之间切割形成凹槽。随后将整片晶圆移至一片具有黏性的挠性基层上而被黏附住，目前常见挠性基层为蓝色薄膜，故一般称为“蓝膜”。当挠性基层被向四方外侧拉开，黏附的晶粒便会依切割凹槽处彼此断开，分割成数以万计的晶粒；此时以一框架夹固住已延展的挠性基层即构成一盘载有数万晶粒的承载盘。

因为此时所承载的晶粒尚未分类，故称之为待分类承载盘。且因为待分类承载盘上所黏附置放的每一晶粒的电气特性会有所不同，需先经一检测机台，以大范围、低分辨率的摄影机纪录所有晶粒在该承载盘上的相对位置，并检测确认每一颗晶粒的电气特性而将各晶粒的电气特性与其在承载盘上的相对位置一同储存；再经由另一分类机台依照前述检测结果进行分类，将所有晶粒依照其各自特性而分别移载至各自不同的分类承载盘上。

目前一般机台中，待分类承载盘与分类承载盘的架构相同，唯一差异在于所承载晶粒是否经过分类。待分类承载盘1’如图1所示，包含挠性基层11’及框架12’，作为挠性基层11’的蓝膜如上所述，被外拉伸延展成平面，再由可分离成上、下两框体的框架12’上下夹合固定，为便于说明，以下称挠性基层11’延展平面的中央、供放置晶粒的位置为置放区13’，远离该置放区13’的部分则称为边陲区14’。且为体现待分类承载盘1’置放区13’中所承载黏附的晶粒还没被搬移整理，图中虽未逐一绘出各晶粒，但特别将该等晶粒依照特性划分为I、II、III、IV、V、VI等不同特性之区域；每一区域则分别包括复数晶粒。

分类晶粒的机台则如图2所示，主要包含：控制模块(图未示)、移动待分类承载盘1’的移动装置2’、移动分类承载盘3’的移动装置2”以及工作臂4’。其中，图式左下方为待分类承载盘1’，置放区13’中所承载黏附的晶粒仍绘示为如图1所示之I、II、III、IV、V、VI等不同特性区域，并经由移动装置2’依照箭头方向将待分类承载盘1’移动至图式左上方之一吸取位置(未标号)，供工作臂4’吸取晶粒5，并由另一移动装置2”移动一分类承载盘3’，使得该分类承载盘3’被移动到图式右上方的承载位置(未标号)，使其置放区13”对应该工作臂4’进行移载作业的放置位置。控制模块随即操控工作臂4’将待分类承载盘1’上，符合该类特性的晶粒5移转至分类承载盘3’的置放区13”。

当待分类承载盘1’上例如第III类晶粒5已经被移载完毕，控制模块便控制移动装置2”将第三类的分类承载盘3’移回机台的存放区，并由分类承载盘3’的存放区中，移出另一类的承载盘至承载位置供继续移载。当然，若待分类承载盘1’中第III类晶粒5尚未完全移除前，分类承载盘3’已经满载，亦将由移动装置2”将满载的分类承载盘3’移回存放区，并取出另一空的分类承载盘3’，继续将待分类承载盘1’上的该类晶粒5移载完毕。当移载作业完成，所有满载的待分类承载盘上，都分别置放有相同特性的晶粒，而作业人员会依此特性如图3所示，用人工方式将对应该晶粒特性的标签35’黏贴于各分类承载盘3’的边陲区34’，以供后续操作时辩识。

然而，现有的分类机台在吸取位置与承载位置分别设置有监视摄影机，前者监视工作臂将晶粒由待分类承载盘中取出，后者监视工作臂将晶粒放入分类承载盘中。但是，考虑晶粒被检测从而确定其特性时是在另一机台中作业，且检测完毕后未必立即进行后续的分类作业。当检测作业与分类作业分隔的时间愈久，蓝膜可能因为本身拉伸程度不一、或环境温度、湿度变化等各种因素而产生后续形变，使得原先纪录的各晶粒与待分类承载盘相对位置产生变化。

由于分类机台设置在吸取位置的监视摄影机需以高分辨率、小范围的监视，才能在移载的过程中获得被吸取晶粒的精确位置与角度等信息；一旦上述蓝膜收缩或伸张所造成的晶粒位置移动达到例如半颗晶粒的尺寸大小、或扭转达一定程度时，在监视范围仅有数百颗晶粒的影像画面中，将相当难与原先纪录的晶粒位置比对、并判断该行或该列被偏移晶粒为原先检测时所记录的哪一行或哪一列。此种比对误差，无疑将在分类过程中造成相当大的困扰、并增加误判的机会。

因此，目前现有的分类机台在进行分类过程中，是先由移动装置将待分类承载盘移动至吸取位置，并将摄影机以低分辨率方式对该待分类承载盘的置放区进行大范围拍摄，以便与原先检测机台所纪录的晶粒分布数据进行比对，确认各晶粒的分布位置与电气特性。再调整摄影机的解析倍率至高分辨率、并缩小影像摄取范围，随后由工作臂在监测下进行晶粒移载作业。当晶粒被挑选并由该取放装置移载至承载位置的对应分类承载盘时，再由另一台监视摄影机以高分辨率、小范围摄影的方式监控工作臂的置放过程，以确保该分类承载盘上的晶粒被整齐排列。

然而，一方面在吸取位置处的监视摄影机需反复在低分辨倍率大范围摄影、以及高分辨倍率小范围的摄影方式间切换，使得吸取过程与比对过程彼此岔断，造成作业流程上的延宕。另一方面，监视摄影机持续进行高、低分辨倍率的交替切换，不仅会造成机器设备的消耗性损害，降低使用寿命，增加停机维修保养及更换摄影设备的成本，造成工作效率不彰，也会因为不断往复自动对焦中，偶然发生失焦问题而更增加停机频率。

因此，如何提升作业效率、降低晶粒位置被误判的机会、减少机械设备的损耗与停机发生的频率，就成为了需要解决的问题。

发明内容

本发明之一目的在于提供一种依照各自不同需求、透过多组专属检测摄影设备分别在不同操作条件下进行监测，以增加分拣效率的晶粒快速分拣排列机台。

本发明之另一目的在于提供一种减少监测装置的分辨倍率变化需求、从而提升生产效率的晶粒快速分拣排列机台。

本发明之再一目的在于提供一种减少监测装置的分辨倍率变化需求、从而延长监测装置使用寿命的晶粒快速分拣排列机台。

本发明之又一目的在提供一种依照各自不同需求、透过多组专属检测摄影设备分别在不同操作条件下进行监测，以增加分拣效率的晶粒快速分拣排列方法。

本发明是这样实现的，一种晶粒快速分拣排列机台，包括用来置放至少一个置放有复数已知特性晶粒的待分类承载盘，以及复数个分别对应不同特性晶粒、并分别具有一个供放置复数晶粒的承载件的分类承载盘；该待分类承载盘上的各晶粒特性及各晶粒在该待分类承载盘上的位置数据被预先储存于一个储存装置；其特征在于，该晶粒快速分拣排列机台包括输送装置、影像摄取装置、控制装置、提取监测装置、分类承载盘移载装置、承载监测装置和取放装置；其中：

该输送装置用来带动该待分类承载盘经一个影像摄取位置至一个晶粒提取位置；

该影像摄取装置与该影像摄取位置对应，用来实时摄取该待分类承载盘上所承载各晶粒的当前位置数据；

该控制装置用来接收该影像摄取装置所摄取的当前位置数据，与该储存装置中预先储存的该待分类承载盘上所承载各晶粒的晶粒位置数据进行比对，以确认各晶粒各自的特性；

该提取监测装置对应该晶粒提取位置；

该分类承载盘移载装置用来依照该控制装置的指令，将所述分类承载盘中的至少一个移动至一个预定承载位置；

该承载监测装置对应该预定承载位置；

该取放装置受该控制装置驱动，用来在该晶粒提取位置、受该提取监测装置监测而吸取位于该待分类承载盘上、与位于该预定承载位置的分类承载盘的特性类别对应的晶粒，并用来在该承载监测装置监测下、将吸取的晶粒移载至位于该预定承载位置的分类承载盘承载件上。

更具体的，该待分类承载盘和分类承载盘分别包括一片承载件以及固定该承载件的框架。

更具体的，该提取监测装置和该承载监测装置分别为摄影机，且该影像摄取装置为影像摄取范围广于、且分辨率低于该提取监测装置和该承载监测装置的摄影机。

更具体的，该取放装置为一工作臂，该工作臂包括吸嘴。

更具体的，该取放装置沿一枢轴旋转，且该输送装置及该分类承载盘移载装置分别包括一个二维载台。

本发明还提供了一种晶粒快速分拣排列方法，包括预先将一个放置于待分类承载盘上的晶粒，依照其晶粒特性分类；其中各晶粒依照其晶粒特性被分类的数据、以及各晶粒被检测其晶粒特性时，位于该待分类承载盘上的位置数据共同被储存于一储存装置，且该方法还包含下列步骤：

a、由一影像摄取装置摄取该待分类承载盘上各晶粒当前位置数据；

b、将该当前位置数据与该被储存位置数据比对，确认各晶粒相对该待分类承载盘位置，并移动该待分类承载盘至一个受一提取监测装置监测的晶粒提取位置；且选择各特性分类中的一类晶粒，并移动一个对应该特性分类的分类承载盘至一个受一承载监测装置监测的预定承载位置；及

c、由一控制装置驱动一取放装置在该晶粒提取位置、受该提取监测装置监测而吸取位于该待分类承载盘上、与位于该预定承载位置的分类承载盘的特性类别对应的晶粒，并用来在该承载监测装置监测下、将吸取的晶粒移载至位于该预定承载位置的分类承载盘承载件上。

其中步骤c具体包括下列步骤：

c1、由该提取监测装置以较该影像摄取装置影像摄取范围小、分辨率高的模式，监测该取放装置吸取上述晶粒；及

c2、由该承载监测装置以较该影像摄取装置影像摄取范围小、分辨率高的模式，监控该取放装置将上述晶粒移载至该分类承载盘的过程，并进行放置位置定位、校正及坐标补偿。

该步骤c之后还包括：当该分类承载盘的置放区均满载和/或该待分类承载盘上对应该分类承载盘特性类别的晶粒均被移载完毕时，更换该分类承载盘。

更具体的，所述的方法还包括：在该分类承载盘上将对应的分类以附加标示片的方式标示。

其中该步骤b中所述的移动该待分类承载盘至一个受一提取监测装置监测的晶粒提取位置，是通过该控制装置驱动一个输送装置以二维方向移动来实现的。

其中该步骤b中所述的移动该分类承载盘至该预定承载位置，是通过该控制装置驱动一个分类承载盘移载装置以二维方向移动来实现的。

本发明克服现有技术的不足，提供一种晶粒快速分拣排列机台及方法，依照各自操作环境需求，通过多组监测装置进行影像摄取和监测，各监测装置的影像摄取分辨倍率无需反复变换，不仅有效提升晶粒分拣排列的生产效率，也降低误判发生机率、减少不必要的停机发生机率、延长监测装置的使用寿命。

附图说明

图1为现有待分类承载盘的示意图；

图2为现有晶粒分类机台的示意图；

图3为现有标签黏贴于分类承载盘边陲区的示意图；

图4为本发明第一较佳实施例快速分拣排列机台的示意图；

图5为图4机台的待分类承载盘移动至影像摄取位置的示意图；

图6为图4机台的待分类承载盘由输送装置移至晶粒提取位置的示意图；

图7为图4机台的取放装置携带从待分类承载盘吸取出的晶粒置放至分类承载盘之示意图；

图8为图4机台的满载的分类承载盘移至承载盘置放区的示意图；

图9是图4机台取出对应另一类别的分类承载盘，移载待分类承载盘上的另一类别晶粒的示意图；及

图10为本发明第一较佳实施例晶粒快速分拣排列的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明晶粒快速分拣排列机台，同样是被配置有至少一个待分类承载盘，及复数个分别对应不同特性晶粒、并分别具有一个供放置复数晶粒的承载件的分类承载盘，以对尚未分类的晶粒进行分拣及排列的分类动作。

本发明第一较佳实施例的晶粒快速分拣排列机台1如图4所示，其上放置有至少一个待分类承载盘11，待分类承载盘11上的承载区承载诸如两万颗已知特性的例如发光二极管晶粒；承载盘置放区19如图式左上方所示，实施例中为八个存放区，其中一个存放区置放满载的已经分类承载盘，另一个存放区则置放空的分类承载盘，其余六个存放区中的分类承载盘12则分别对应本实施例中的六种不同类别特性的晶粒。其中，待分类承载盘11上的各晶粒位置及各自的电气特性数据均已经由前一级的检测机台纪录完成，并传输至一个储存装置储存。

该晶粒快速分拣排列机台1主要包含：输送装置13、影像摄取装置14、控制装置、储存装置、提取监测装置15、分类承载盘移载装置16、承载监测装置17、取放装置18及承载盘置放区19。而该影像摄取装置14、提取监测装置15及承载监测装置17在本例中均为CCD(电荷耦合器件charge coupled deice)摄影机，但为适用不同作业条件需求，影像摄取装置14采取影像摄取范围大、但分辨倍率较低的条件摄取影像，另外两者则是以影像摄取范围小、但分辨倍率较高的操作条件进行监测。

一并参照图10的流程，首先在步骤21，如图5所示，由于待分类承载盘11中的各晶粒已经分别被检测过，且每个晶粒依照其特性被分类的数据与其位于待分类承载盘11上的位置数据都已经被传输至机台1的存储装置中储存，故由输送装置13将待分类承载盘11移动至一个影像摄取位置，并由对应于该影像摄取位置的影像摄取装置14，以低分辨倍率大范围拍摄方式例如每个画面摄取数百至上千颗晶粒的模式，摄取该待分类承载盘11上所有晶粒的当前位置数据。

步骤22时由该控制装置接收影像摄取装置14所传来实时影像数据，将该待分类承载盘11的晶粒当前位置数据与预先储存的所有晶粒位置数据进行比对，以确认各晶粒在当初受检测时的位置与当前位置的对应关系，进一步，由于当初受检测时的晶粒位置与晶粒特性是相关连地储存，确定晶粒当前位置与受检测时位置关系后，就能一并确定各晶粒特性。

当确认完毕，即如图6所示进行步骤23，将待分类承载盘11由输送装置13依照控制装置的指令，移至一个晶粒提取位置。在该晶粒提取位置，对应设置有一个提取监测装置15，为确保吸取晶粒时，可以顺利补偿当前晶粒位置的偏移、扭转，提取监测装置15需要特别将影像摄取范围缩减成整个摄取范围涵盖仅数十至数百颗晶粒的尺寸大小，并同时提高分辨倍率，因此不仅可以辨识出每个晶粒的所在位置，还可以顺利分辨其在该位置上的精确角度等情况。由此，可以选定各晶粒特性分类中的一类，在提取监测装置15监测下，由一具有工作臂的取放装置18(该工作臂包括吸嘴)逐个将该类别的晶粒从待分类承载盘11中取出。当然，若晶粒当前位置与取放装置18间有偏差，而取放装置18本身可三维移动，可直接由取放装置18进行补偿；但为节约取放装置18的作业时间、降低其设置成本、并且减少不必要的维修保养复杂度，在本实施例中，则是通过控制输送装置13进行定位、校正及坐标补偿。

步骤24如图7所示，先将一个对应上述分类的分类承载盘12由移载装置16从置放区19中取出，移动至对应承载监测装置17的一个预定承载位置。并于步骤25由取放装置18携带原先从待分类承载盘吸取出的晶粒，沿一枢轴旋转，并在承载监测装置17监测下，将晶粒移载置放至位于预定承载位置的分类承载盘12的承载件上，为确保置放时的位置与角度精准，承载监测装置17也是以高分辨倍率小范围拍摄方式监控晶粒移载及放置位置的正确性。同样地，若晶粒吸取角度、位置有偏差或偏转，在本实施例中也是由分类承载盘的移载装置进行定位、校正及坐标补偿。

当该分类承载盘的晶粒置放区已经满载晶粒，则进行步骤26，如图8所示，控制装置驱动移载装置16将该满载的分类承载盘12移至承载盘置放区19，且该承载盘置放区19除了供已满载的分类承载盘12置放；若该分类承载盘12尚未满载，则于步骤27持续移载直到该待分类承载盘所承载的该类别晶粒已移载完，才如图9所示，将对应该类别的分类承载盘12，同样由该移载装置16送回至承载盘置放区19，并取出对应另一类别的分类承载盘12，移载待分类承载盘上的另一类别晶粒。上述输送装置及分类承载盘移载装置均为二维载台，系以X轴及Y轴方向移动至取放装置对应位置，以供取放装置将晶粒吸取或放置。已完成分类移载作业的分类承载盘，也可于步骤28，在该等分类承载盘上额外将该等分类以附加标示片的方式标示，以供辩识之用。

本发明所提供的晶粒快速检测的分类机台及方法，与现有技术相互比较，更具有下列之优点：

1.与现有技术相比，每一位置比对与监视作业通过专属的摄影设备进行作业，因为只需负责单一作业，因此可降低摄影设备不断往复调整影像摄取状态时所花费的时间，有效提升生产效率；

2.摄影设备只需单一作业，因此不需进行高、低分辨倍率的交替循环，减少设备因为经常交替转换造成的消耗性损害，减少无谓停机保养或更换摄影设备的次数，降低运作成本；

3.每台摄影设备均有特定的单一运作条件，由于不需持续转换，运作条件容易保持，使得晶粒在位置比对及移载时的正确性大幅增加，也使得作业上可更加的方便，不会因为晶粒在位置比对及移载的过程出现错误使得作业效率降低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种晶粒快速分拣排列机台，包括用来放置至少一个放置有复数已知特性晶粒的待分类承载盘，以及复数个分别对应不同特性晶粒、并分别具有一个供放置复数晶粒的承载件的分类承载盘；该待分类承载盘上的各晶粒特性及各晶粒在该待分类承载盘上的位置数据被预先储存于一个储存装置；其特征在于，该晶粒快速分拣排列机台包括输送装置、影像摄取装置、控制装置、提取监测装置、分类承载盘移载装置、承载监测装置和取放装置；其中：

该输送装置用来带动该待分类承载盘经一个影像摄取位置至一个晶粒提取位置；

该影像摄取装置与该影像摄取位置对应，用来实时摄取该待分类承载盘上所承载各晶粒的当前位置数据；

该控制装置用来接收该影像摄取装置所摄取的当前位置数据，与该储存装置中预先储存的该待分类承载盘上所承载各晶粒的晶粒位置数据进行比对，以确认各晶粒各自的特性；

该提取监测装置对应该晶粒提取位置；

该分类承载盘移载装置用来依照该控制装置的指令，将所述分类承载盘中的至少一个移动至一个预定承载位置；

该承载监测装置对应该预定承载位置；

该取放装置受该控制装置驱动，用来在该晶粒提取位置、受该提取监测装置监测而吸取位于该待分类承载盘上、与位于该预定承载位置的分类承载盘的特性类别对应的晶粒，并用来在该承载监测装置监测下、将吸取的晶粒移载至位于该预定承载位置的分类承载盘承载件上。

2.根据权利要求1所述的晶粒快速分拣排列机台，其特征在于，该待分类承载盘和分类承载盘分别包括一片承载件以及固定该承载件的框架。

3.根据权利要求1所述的晶粒快速分拣排列机台，其特征在于，该提取监测装置和该承载监测装置分别为摄影机，且该影像摄取装置为影像摄取范围广于、且分辨倍率低于该提取监测装置和该承载监测装置的摄影机。

4.根据权利要求1所述的晶粒快速分拣排列机台，其特征在于，该取放装置为一工作臂，该工作臂包括吸嘴。

5.根据权利要求1所述的晶粒快速分拣排列机台，其特征在于，该取放装置沿一枢轴旋转，且该输送装置及该分类承载盘移载装置分别包括一个二维载台。

6.一种晶粒快速分拣排列方法，包括预先将一个放置于待分类承载盘上的晶粒，依照其晶粒特性分类；其中各晶粒依照其晶粒特性被分类的数据、以及各晶粒被检测其晶粒特性时，位于该待分类承载盘上的位置数据共同被储存于一储存装置，且该方法还包含下列步骤：

a、由一影像摄取装置摄取该待分类承载盘上各晶粒当前位置数据；

b、将该当前位置数据与该被储存位置数据比对，确认各晶粒相对该待分类承载盘位置，并移动该待分类承载盘至一个受一提取监测装置监测的晶粒提取位置；且选择各特性分类中的一类晶粒，并移动一个对应该特性分类的分类承载盘至一个受一承载监测装置监测的预定承载位置；及

c、由一控制装置驱动一取放装置在该晶粒提取位置、受该提取监测装置监测而吸取位于该待分类承载盘上、与位于该预定承载位置的分类承载盘的特性分类对应的晶粒，并用来在该承载监测装置监测下、将吸取的晶粒移载至位于该预定承载位置的分类承载盘承载件上。

7.根据权利要求6所述的晶粒快速分拣排列方法，其特征在于，其中步骤c具体包括下列步骤：

c1、由该提取监测装置以较该影像摄取装置影像摄取范围小、分辨倍率高的模式，监测该取放装置吸取上述晶粒；及

c2、由该承载监测装置以较该影像摄取装置影像摄取范围小、分辨倍率高的模式，监控该取放装置将上述晶粒移载至该分类承载盘的过程，并进行放置位置定位、校正及坐标补偿。

8.根据权利要求6或者7所述的晶粒快速分拣排列方法，其特征在于，该步骤c之后还包括：当该分类承载盘的置放区均满载和/或该待分类承载盘上对应该分类承载盘特性分类的晶粒均被移载完毕时，更换该分类承载盘。

9.根据权利要求6或者7所述的晶粒快速分拣排列方法，其特征在于，所述的方法还包括：在该分类承载盘上将对应的分类以附加标示片的方式标示。

10.根据权利要求6或者7所述的晶粒快速分拣排列方法，其特征在于，其中该步骤b中所述的移动该待分类承载盘至一个受一提取监测装置监测的晶粒提取位置，是通过该控制装置驱动一个输送装置以二维方向移动来实现的。

11.根据权利要求6或者7所述的晶粒快速分拣排列方法，其特征在于，其中该步骤b中所述的移动该分类承载盘至该预定承载位置，是通过该控制装置驱动一个分类承载盘移载装置以二维方向移动来实现的。

Images