CN105408990B - 用于自动检验从膜框中正确移除晶粒的系统和方法 - Google Patents

Abstract

镂空晶圆检验系统包括相对摄像头移动的扩展台，摄像头用于获取膜框上的镂空晶圆的分段图像。在分段图像获取过程中，光线射向膜框的顶部及/或底部。将分段图像数字化地拼接在一起形成合成图像，对合成图像进行处理，以识别制成晶圆图中具有对应晶粒位置的有效区域晶粒位置处的晶粒存在或缺失。也可产生膜框上的切割晶圆的合成图像，在晶粒分拣操作中，将切割晶圆的合成图像用作导航指引或指南，或在晶粒分拣操作前，利用切割晶圆的合成图像检验晶粒分拣设备是否正确地侦测到参考晶粒。类似的，可将镂空晶圆的合成图像用作膜框重构操作的导航指引或指南。

Description

用于自动检验从膜框中正确移除晶粒的系统和方法

技术领域

本发明总的来说涉及一种系统和方法，用于在晶粒分拣操作过程中检验是否已经正确地将膜框携带的晶粒从膜框中移除，晶粒由固定在膜框上的晶圆提供。

背景技术

半导体元件制造涉及多种类型的工艺，总的来说将这些工艺分为前端工艺和后端工艺。前端工艺包括由裸半导体晶圆制造多层半导体器件，从而在晶圆上形成元件或晶粒阵列，其中每一晶粒对应不同的半导体元件(例如，用于集成到集成电路块中的集成电路芯片)。前端工艺后，晶圆需要经过后端工艺，后端工艺包括对制成半导体晶粒进行电气测试，以判断制成晶粒在电气上是好的还是坏的；并且根据预设的测试标准对制成晶粒进行外观检验。

制成晶圆图

对于每一晶圆，在前端工艺的初始阶段，创建“制程图”或“制成晶圆图”(PW图，processed wafer map)。PW图为数字数据集，根据前端工艺和后端工艺的电气测试结果和外观检验结果，记录哪个晶圆晶粒是好的，哪个晶圆晶粒是有缺陷的。

通常，晶圆是圆形的。在制造时，位于晶圆边缘或者晶圆最外面边界上的晶粒通常是不可用的。相应地，PW图通常存储有用于或定义晶圆总的内部区域或有效区域或有效晶粒区域的信息，在晶圆的有效晶粒区域内制造制成晶粒，其中有效区域的跨度通常小于晶圆总的表面区域。有效区域内的晶粒可被称为有效晶粒；有效区域外的晶粒可被称为未经加工的晶粒、虚拟晶粒或镜像晶粒，所述镜像晶粒具有镜子式的可反射的未加工表面。在许多情况下，PW图包括的数据集主要地仅与晶圆有效区域内的晶粒有关，PW图还包括一些虚拟或镜像晶粒有关的信息，用于确定一个或多个参考晶粒位置或对一个或多个参考晶粒位置进行配对检查。因此，晶圆的PW图并没有示出或完全映射至物理晶圆上的每个栅格位置，而是示出整个晶圆的子集，与晶圆有效区域完全或基本对应，在晶圆有效区域内制造晶粒20。每一晶圆都携带有相关物理晶圆识别符(ID)，例如条码，并且将每一晶圆的PW图与物理晶圆ID数字化地关联。在前端和后端工艺过程中，晶圆的PW图一直“伴随”着晶圆，在晶圆上执行每一电气测试和外观检验时基于实时基础对晶圆PW图进行更新。在PW图里，用特定的不同的代码更新每一有效区域晶粒位置对应的数据域，该代码描述了对应的晶粒20在电气上是好的或坏的，以及在外观上是好的或是有缺陷的。

图1为一种典型类型的现有半导体器件制造系统100的特定部分的框图，指向后端半导体制造工艺的各个方面，如下面所述。

第一外观检验

提供的第一外观检验系统、设备或模块102包括至少一个图像采集系统，用于在晶圆上执行第一外观检验，以识别晶圆中具有由于不正确构成而导致的物理缺陷、表面缺陷或不具有不正确尺寸的晶粒。

焊锡及第二外观检验

对于各种类型的元件，在进行第一外观检验之后，晶圆需经历一次焊锡过程，焊锡过程中在晶圆晶粒的预定位置上设置或凸设焊盘。“焊锡后”第二外观检验模块104用于对晶圆晶粒的外观进行检验以估测晶粒上的焊球的位置和平面度，并识别出具有平面度及尺寸不在预定范围内的焊球的晶粒。

在第一和第二外观检验过程中，若晶粒被鉴定为外观可接受的，则第一及/或第二外观检验模块102、104根据晶圆上的晶粒位置，在PW图中写入外观通过代码。对于具有特定类型的外观缺陷的晶粒，则第一外观检验模块102及/或第二外观检验模块104在PW图中写入相应的外观拒绝代码。

第一部分切割

焊锡后第二外观检验之后，通过胶膜或粘性膜将晶圆固定在膜框上，并提供至第一切割系统、设备或模块106，于是对晶圆进行部分或第一切割，包括沿着晶圆上的x-y栅格线将晶圆上的晶粒进行物理分割，以使每个晶粒之间存在物理间隙，因此各个晶粒之间基本上是完全电气隔离的。由于部分切割，晶圆没有完全地被切断，因此晶圆下面的部分仍然承载晶粒。

电气测试

部分切割之后，将晶圆转移到电气测试系统、设备或模块108，在晶圆晶粒上执行一组电气测试，诸如通过晶圆探测针。对于每一晶粒，电气测试模块108会将对应的电气测试通过或失败代码以及晶粒电气测试结果记录到PW图中。

最终切割

电气测试之后，将晶圆转移到最终或第二切割系统、设备或模块110，并对晶圆进行最终切割，因此晶圆被完全切断，单个晶粒从晶圆中完全分离，晶粒之间相互独立。根据第二切割过程，将晶粒所驻留的胶膜径向拉伸，以增大单个晶粒之间的间隔，从而便于在晶粒分拣操作中选择性地从膜框中移除晶粒，下面将对此作进一步描述。第二切割过程之后，单个晶粒仍然留在第一切割过程之前和之后在膜框上所占的整个相对位置，但是内部晶粒间隔稍微增大了。例如，晶圆制造工艺中可能在晶粒之间建立了一个宽度大约为40微米的晶圆“街道”，第二切割过程之后，膜框中的内部晶粒间隔可能接近70-100微米，这取决于施加在承载晶粒的膜上的拉伸量。

图2A示出典型完全切割晶圆5和对应的多个切割晶粒20，通过薄胶膜11将对应的多个切割晶粒20固定在膜框12中。在图2A中，根据切割流程前在晶圆上的布局已经设定好的栅格，排列切割晶粒20。如图2A所示及以上所述，通过水平和垂直切割沟槽或栅格线30、32将切割晶粒20彼此分开，水平和垂直切割沟槽或栅格线30、32与晶粒20之间的晶圆街道对应，沿着晶圆街道进行晶圆切割。可将任一指定的晶粒20设置为驻留在栅格线30、32所限定的特定栅格位置上。制造晶圆，此后称为切割晶圆5，可以包括参考晶粒21，以下对此进行详细描述。

晶粒分拣操作及第三外观检验

在第二切割流程后，将膜框12上的切割晶圆5转移到第三、随后的或最终外观检验模块112，执行第三外观检验过程，以识别出由于切割所导致的切割晶粒20的外观缺陷。在第三外观检验中，利用合适类型的外观通过/拒绝代码再一次对PW图进行更新。

因此，在最终/第三外观检验后，PW图示出了所有之前电气测试和外观检验累积的结果，该结果指出膜框12上哪个晶粒20为电气上好的/可接受的(a)；电气上为坏的(b)；外观上为好的/可接受的(c)；及外观上具有缺陷的(d)。对于外观缺陷，PW图可以指出是否识别出每一晶粒20的一种或或多种特定类型的缺陷，诸如尺寸缺陷、刮痕、碎片、边缘不齐、焊料凸点共面错误和/或其它类型的错误，以及指出该些缺陷是否落入预定的公差标准。

基于PW图中的电气测试结果和外观检验结果，元件处理器或晶粒分拣系统、设备或模块114可以执行晶粒分拣过程，通过取放装置或机械装置选择性地从膜框中移除晶粒20，其中该选择性移除是基于每个晶粒的在先电气测试和外观检验结果的。结合晶粒分拣过程，更新PW图以存储取放编码器位置、数值或数目，通常相对参考晶粒21的编码器位置(例如，参考晶粒21的中心)引用取放编码器位置、数值或数目。此些编码器位置与晶粒分拣操作中所考虑的每个晶粒20的实际的或物理的空间坐标对应，例如实际的/物理的空间位置。取放装置包括具有图像获取装置(例如，摄像头)的高分辨率图像系统，或者与具有图像获取装置(例如，摄像头)的高分辨率图像系统相关联。晶粒分拣设备114包括膜框扩展台，按照本领域的技术人员容易理解的一种方式，在取放操作中承载切割晶圆5。

在晶粒分拣过程中，意将电气上为坏的的晶粒20留在膜框12上，这样可以避免将它们并入下游产品或最终产品。参考外观缺陷规范，意将电气上为好的且外观上可接受的晶粒20选择性地从膜框12中移除，并转移到特定的目的地，通常是卷带组件120，因此可将它们应用于下游或最终产品。在各种情况下，根据外观缺陷类型，可将电气上为好的但可能有一种或多种类型的外观缺陷(例如，在规定的公差标准外)的晶粒20选择性地从膜框12中挑选出来，并转移到一个或多个其它特定的目的地，诸如一组箱子或外观拒收托盘122，之后可对晶粒20进行进一步评估或返工。

根据一组可选择的或可编程建立的分类代码，晶粒分拣设备114选择性地将晶粒20分拣至特定的最终目的地，诸如卷带组件120，或特定的回收箱或托盘122，该组分类代码将特定的目的地与电气测试和外观检验结果对应的PW图代码关联。在一个所能想到的最简单的场景中，可以定义一组简化的分拣类代码，如表1所示，指出只有电气上为好的且外观上为好的的晶粒20，例如“好晶粒”，才能被选中并转移到带卷组件120(“PT”)；而电气上为的的晶粒20以及电气上为好的但外观不良的晶粒20，例如“坏晶粒”，则不会被选中(“NP”)，从而留在膜框12上。

表1:典型的简化PW图代码-分拣代码表

基于预选标准被认定为应该留在膜框12上的晶粒20可以被称为“留下来的”晶粒。由于在晶粒分拣过程中，选择性地将晶粒20从膜框12中挑选出来、提取出来或移除，切割晶圆5变化成具有“镂空”外表，变成“镂空晶圆”。因此，在切割晶圆5上执行晶粒分拣操作前，切割晶圆5是“非镂空”的，或者说是“非镂空晶圆”；在切割晶圆5上执行晶粒分拣操作时，随着从晶圆5上移走的晶粒20越来越多，晶圆5逐渐变为镂空的；执行于切割晶圆5上的晶粒分拣操作完成或基本完成后，膜框12承载着镂空晶圆。

图2B示出图2A的切割晶圆5对应的典型镂空晶圆10，镂空晶圆10上的晶粒20已被选择性移除，根据表1中的一组简化的分拣代码，留在镂空晶圆10上作为留下来的晶粒为电气上坏的(a)及电气上为好的但外观上具有缺陷、拒收、不可接受或不能用的晶粒(b)。在图2B中，用阴影区域表示电气上有缺陷的留下来的晶粒24(a)，以斜线区域表示电气上可行的但外观上具有缺陷的应该留在镂空晶圆10中的留下来的晶粒25(b)，及通过无阴影或空白区域表示镂空晶圆10中电气上为好的晶粒26的缺失，例如，正确地应当为空的镂空晶圆晶粒位置26。

理想情况下，在完成晶粒分拣后，已将所有的电气上为好的的晶粒从切割晶圆5中移除(a)；及留在镂空晶圆10上的所有留下来的晶粒是本应该留在镂空晶圆10中的晶粒。遗憾的是，在晶粒分拣过程中会出现各种各样的错误，导致在不注意地情况下将留下来的晶粒从膜框12中挑选出来；以及/或意欲取走的好的晶粒却在不注意地情况下留在了膜框12上。这样的晶粒分拣错误可能具有显著不利的经济效果。例如，如果留下来的晶粒混入了下游或最终产品，例如封装IC或者电路板，所得产品将无法可靠地满足一种或多种性能需求，导致下游产品失效。在这个阶段，经济损失不仅仅是生产坏的留下来的晶粒的成本，而是生产不合格终端产品的累积成本。对该些终端产品进行测试、召回及返工会对所有相关部门造成重大损失。因此，在分布至卷带下游前，在分拣晶粒分拣操作中，侦测错误是重要的。

晶粒分拣错误的类型及其发生方式

总的来说，晶粒分拣错误可分为：(A)参考晶粒检测及再训练错误；(B)普通晶粒检测失效；(C)晶粒边缘移动误差；(D)其他移动误差；及(E)其他原因引起的错误，以下将对此进行详细描述。

(A)参考晶粒检测或再训练错误

为了正确执行晶粒分拣操作，取放装置必须首先正确识别参考结构或参考晶粒21。再次参阅图2A和2B，参考晶粒21对应于具体的晶圆位置，相对于该位置，可参考或检索晶圆上每个其它晶粒20此后称为切割晶圆5的位置(a)；及可参考或检索晶粒至晶粒PW图结果(b)，因此晶粒分拣设备114可以选择性地将晶粒20分拣至由分拣代码所定义的预期目的地。例如，根据表1的简化的分拣代码，识别参考晶粒21的位置就是取放装置如何参考切割晶圆5中的好的晶粒和留下来的晶粒的位置(a)，从而在晶粒分拣操作过程中识别出需从切割晶圆5中挑选出来的晶粒20(b)。

在许多情形中，参考晶粒21包括或者为晶圆中独特的结构特征，该结构特征具有可以通过机器视觉/图像处理运算自动识别出的一组独特图案。例如，该独特的结构特征可以是特殊晶粒上的独特图案，或晶圆的外边缘平面上的刻痕或特定角落。假设一种算法足够可靠，对参考晶粒21的自动识别就可能成功，则可以准确地初始化晶粒分拣操作。然而，取放装置不能够准确定位于或识别参考晶粒21的情况是存在的。这可以归结为一个或多个因素，例如：

(i)在切割晶圆之前将晶圆安装到膜框12上时准确度不够。在这种情形下，晶圆的安装位置偏离了其应该安装的位置的数值较小，例如，在垂直和/或水平方向上偏离+/-1mm。因此，摄像头可能在预期位置上无法检测到参考晶粒21的存在，在此情形下，取放装置停止运行。

(ii)膜的拉伸。如前面所述，拉伸承载着切割晶圆5的膜11，以增大膜框12中晶粒之间的距离(例如，从原先的约40微米到约70-100微米)，从而有利于取放操作。由于拉伸，每个晶粒20的位置移动误差为内部晶粒间隔的净增加值。当切割晶圆5上的多个晶粒位置被引用时，这种错误将倍增。相应地，膜框12上的膜11的拉伸会引起或促成被引用的参考晶粒21相对于摄像头具有微小的位置偏离，导致取放装置无法检测到参考晶粒21的存在。取放装置再次停止操作。

(iii)参考晶粒21上存在杂质粒子会导致图像系统无法检测到参考晶粒21的存在，这是由于杂质粒子会扭曲或改变正在被检测的晶粒的边缘特征，因此，进而影响用于晶粒检测的边缘检测算法。

在以上任一情形中，由于检测不到参考晶粒21而无法开始晶粒分拣操作。需要用户或操作者指导或再训练取放装置以识别参考晶粒21。通过操作者干预，可能会选择错误的参考晶粒21，例如，与初始预期参考晶粒21相邻的晶粒20。如果选择了错误的参考晶粒21，将出现严重的系统错误，导致晶粒分拣装置114从切割晶圆5中错误的起点或起始晶粒位置开始挑选晶粒20。可以预料得到，将挑选出坏的留下来的晶粒而不是好的晶粒，导致将坏的留下来的晶粒转移到卷带上，而这些坏的留下来的晶粒是打算作为“NP”或“无需挑选”的晶粒留在膜框12上的。

(B)普通晶粒检测错误

识别参考晶粒21后，晶粒分拣设备114继而移动扩展台以按照一个晶粒至一个晶粒地方式移动切割晶圆5(即，跨越预期的内部晶粒间隔)，和/或以下一最邻近晶粒至下一最邻近晶粒的方式移动切割晶圆5(当移动至穿过晶粒20缺失的一个或多个空的栅格位置时)，从而理想地将切割晶圆5中的每一有效区域晶粒20放置于图像系统的摄像头的下方。在晶粒20预期驻留的每一切割晶圆位置，图像系统尝试自动识别晶粒20的界线、边缘或边界。如果图像系统能够成功识别晶粒边缘，图像系统则可以检测到晶粒的中心点，并且根据摄像头的视角范围(FOV)重新定位任一晶粒。根据PW图指出的晶粒位置，晶粒分拣设备114随后可判断摄像头下方的晶粒是好的晶粒还是留下来的晶粒，因此可选择性地将该晶粒20挑选出来或留在膜框12上。基于所判定的晶粒中心点，晶粒分拣设备114随后可以移动切割晶圆5一内部晶粒间隔以到达相邻晶粒20预期驻留的位置，等等。

如果图像系统不能识别膜框12上的晶粒20的边缘(例如，晶粒20驻留的栅格位置，但对于该栅格位置是不可能进行自动边缘检测的)，例如，由于晶粒20上的杂质粒子，晶粒分拣操作停止。为了重新定位或重新指引切割晶圆5，需要操作员干预，因此可以检验图像系统的摄像头下方的晶粒存在和晶粒侦测。操作者对切割晶圆5的重新定位/重新指引会导致将错误的晶粒20放置于摄像头的下方，例如，将最靠近实际上应当放置在摄像头下方的晶粒20的晶粒放置于摄像头下方。因此，从错误的晶粒位置重新初始化和继续挑选操作，这使得从该晶粒位置开始会出现系统挑选错误。该系统错误可能导致将晶粒20挑选至错误的目的地(例如，留下来的晶粒被挑选至卷带，或者好的晶粒被挑选至回收箱)，以及/或导致好的晶粒被留在镂空晶圆10上。

(C)晶粒边缘移动误差

在晶粒分拣操作过程中，移动扩展台以顺序地将每个连续晶粒20呈现于图像系统的摄像头的下方，从而可在每个晶粒位置上进行选择性的取放操作。如上所述，图像系统采用机器视觉/图像处理算法来识别晶粒特征，诸如晶粒边缘、一种或多种类型的晶粒内部结构或特征，诸如，一列焊料凸点或电路线路/金属可能具有效仿晶粒边缘的光学特性的视觉或光学特征。图3为一行晶粒的典型示意，其中每个晶粒20都包含晶粒内部特征40，诸如一列或多列焊料凸点，这些焊料凸点可能被图像处理算法错误地解析为晶粒边缘。

如果所述图像处理算法错误地将一组晶粒内部特征40识别为晶粒边缘，则所述图像处理算法也将错误地识别晶粒中心位置，后续将扩展台引导至下一预期的晶粒位置时将会出现移动误差。根据整个晶粒的尺寸以及内部晶粒特征的位置，此类晶粒边缘移动误差可相当于晶粒整个跨度的显著部分(例如，相对参考晶粒中心位置大约为0.3mm)。进一步地，通过跨越整个晶粒行一个晶粒一个晶粒地移动，晶粒边缘移动误差可能会累积，因为图像系统可能会继续错误地且不可预测地将晶粒内部特征40识别为晶粒边缘。此外，晶粒20所在的膜11的拉伸可能会增加至累积的晶粒边缘移动误差，从而使累积的晶粒边缘移动误差更糟糕。

如图3所示，当一行晶粒20中有多个不应被挑选的连续的留下来的晶粒20时，通常会出现这种问题。在这种情形下，所示取放装置跳过留下来的晶粒20。在这个跳过过程中，图像系统采用图像处理算法沿着行识别每个晶粒20。然而，由于上述累积移动误差，所示取放装置可将切割晶圆5移动到错误晶粒20的位置，因此，可能会不正确地将留下来的晶粒挑选至卷带中。

(D)其它移动误差

如果需要从当前的栅格位置跨过或穿过多个间隔的栅格位置到达目标栅格位置，传统的晶粒分拣设备114通过从下一最邻近晶粒到下一最邻近晶粒的方式，从当前栅格位置朝向目标栅格位置移动，直至到达目标栅格位置。传统的晶粒分拣设备114采用这种类型的移动技术沿着从当前栅格位置到目标栅格位置的导航路径，检验多个晶粒20(例如，尽可能多的晶粒20)的存在和位置，以降低或减小出现累积位移或位置位移误差的可能性，这可能导致挑选操作过程中出现晶粒定位误差。值得注意的是，空的栅格位置使得对此类栅格位置内的晶粒边缘或边界线的自动检测变得不可能，对此类栅格位置内的晶粒边缘或边界线的自动检测是为了进行移动位置检验。因此，跨过多个空的栅格位置增大了出现累积位移误差的可能性。

不幸的是，传统的晶粒分拣设备不能可靠地、高准确地跨过多个中间栅格位置以从当前栅格位置直接到达目标栅格位置。此外，前面所提及的由下一最邻近晶粒至下一最邻近晶粒的导航技术慢慢地不受欢迎，对生产能力有不良影响。

(E)导致晶粒分拣错误的其它原因

其他类型的问题可能导致晶粒分拣错误的出现。例如，用于晶粒分拣的PW图是本地PW图，由驻留在单独主机系统中的主机PW图产生。在特定情形下，相对主机PW图，本地PW图可能是损坏的。

当前晶粒分拣错误检测技术

为了检验已将好的晶粒20从切割晶圆5中挑选出来，可人工地或采用特定的自动程序进行镂空晶圆检验，此后会对此进行详细描述。

人工镂空晶圆检验

在膜框12上的一整盒切割晶圆10的晶粒分拣操作完成后，操作员从盒中取出镂空晶圆。此外操作员还可得到(例如，从一后端制造系统)一份打印资料，该打印资料提供与PW图对应的外观展现。该打印资料与镂空晶圆10的大小或直径相同，并可见地标示镂空晶圆10中每个原始晶粒位置处的晶粒20是否应该留在镂空晶圆10上。

然后，操作员将所述打印资料叠放于镂空晶圆10上，并在背光条件下比较物理镂空晶圆10和所述打印资料，以人工检验电气上为好的的晶粒是否被错误地从镂空晶圆10中移除。这种人工检验耗时且易于出错，对产量和产率均有不良影响。操作员对单个镂空晶圆10的一部分进行检验可能需要5-20分钟或更长时间，这取决于晶圆的尺寸、晶粒的尺寸及操作员人工检测的策略。更具体地，所述打印资料与镂空晶圆可能并不是完美地匹配，和/或镂空晶圆晶粒20可能与所述打印资料没有对齐。并且，这样的操作过于简单，操作员人工检验出错的几率是很大的，尤其是鉴于技术进步，晶圆的直径逐渐变大，以及元件晶粒尺寸逐渐变得更小。例如，在30mm的晶圆上制造2mm平方或者更小的晶粒20时，300mm的晶圆承载了上千个晶粒20。

此外，只有执行于整盒镂空晶圆10上的晶粒分拣都完成后才能进行人工检测。因此，如果出现了影响多个切割晶圆5的系统晶粒挑选错误，在一盒内采取预防干预，避免系统晶粒提取错误从一个切割晶圆5转移至另一切割晶圆5是不可能的。因此，会浪费大量时间、晶圆制作资源及相关制造成本。

自动镂空晶圆检验

在其他现有情形中，基于晶圆的PW图和分类代码，晶粒分拣设备114完成从切割晶圆5中挑选晶粒20后，执行特定类型的自动化光学流程。在这样一个流程中，镂空晶圆检验系统使用的光学检验系统与晶粒分拣设备114在晶粒分拣过程中所使用的光学检验系统相同。镂空晶圆检验系统基于分类代码分析PW图。基于此分析，光学检验系统确定有限数量的PW图区域，以与对应的镂空晶圆区域进行比较，用于判断是否已经正确地将所考虑的镂空晶圆区域内的晶粒20从镂空晶圆10中移除。任一指定的PW图区域与晶圆上的晶粒20阵列对应。PW图区域对应的分类代码指出晶粒阵列内的哪个晶粒20是应当从镂空晶圆中提取出来的好晶粒，以及哪个晶粒20是应当留在镂空晶圆10中的留下来的晶粒。

光学检验系统基于预定的标准，分析与对应的镂空晶圆区域相关的所考虑的PW图区域1、2、3、...，Z，例如具有至少预定百分比的未被挑选的或坏的晶粒的区域，或者具有最大百分比的坏的晶粒的每一区域。例如，基于PW图中的数据及一组分类代码，光学检验系统确定一组PW图区域1、2、3，…，Z，这些PW图区域内，应当留在镂空晶圆10中的坏晶粒的总数最高。Z个PW图区域是选来与对应的镂空晶圆区域做比较的。对于每一批镂空晶圆，要考虑的区域Z的总数目及/或每个区域内晶粒D的总数目，都是可以预设的或用户可选择的/可编程的。

图4示出安装于膜框12上的镂空晶圆10，及与5个对应的PW图区域有关的用作比较的5个典型镂空晶圆区域。每个区域对应5×5的晶粒阵列。图4中所示的镂空晶圆10包括若干留下来的晶粒50及若干空的晶粒位置52；也就是说，在图4中以浓阴影表示晶粒存在50，以及以淡阴影表示晶粒缺失52。

镂空晶圆检验系统根据之前提及的参考晶粒21确定所考察的每一镂空晶圆区域的位置。更具体的是，根据参考晶粒21的位置，以预期晶粒位置到预期晶粒位置或者最邻近晶粒位置到最邻近晶粒位置方式为基础，光学检验系统判定镂空晶圆10应该被导航到的位置，预期晶粒位置到预期晶粒位置或最邻近晶粒位置到最邻近晶粒位置方式是用于判断驻留在5个镂空晶圆区域18中的每一区域的留下来的晶粒50是否应该留在各自的镂空晶圆位置，以及根据对应的5个PW图区域内的该些晶粒位置判断镂空晶圆10中的空的晶粒位置52是否与实际上应当被挑选出来的晶粒对应。

具体地，光学检验系统选择第一PW图区域以作考虑(a)；根据x及/或y轴的预期切割晶圆内部晶粒间隔，基于镂空晶圆参考晶粒位置，移动镂空晶圆10，以将第一PW图区域对应的第一镂空晶圆区域18定位于图像获取装置的视角范围内(b)。该光学检验系统之后将第一镂空晶圆区域18内的第一区域晶粒位置定位在图像捕获取装置的下方(c)，以及尝试判断留下来的晶粒50是否留在第一预期晶粒位置内，或该第一预期晶粒位置是否为空52(d)。光学检验系统根据分类代码判断PW图是否示意出了晶粒20应该留在第一预期晶粒位置或者第一预期晶粒位置处应当不存在晶粒20(e)；以及在晶粒分拣错误出现时(例如，不小心将第一预期晶粒位置处的坏的晶粒挑选出来，或将晶粒20误留在第一预期晶粒位置)，产生第一晶粒位置对应的晶粒分拣错误指示符(f)。光学检验系统随后在第一镂空晶圆区域18内移动到下一或相邻的预期晶粒位置(g)，以判断第一镂空晶圆区域18内的每个晶粒位置处的晶粒存在或晶粒缺失、任何晶粒分拣错误的存在等等。

对第一镂空晶圆区域18内的每一晶粒位置进行检验后，光学检验系统基于预期切割晶圆内部晶粒间隔将镂空晶圆10移动至第二镂空晶圆区域18，并对第二镂空晶圆区域18内的每一晶粒位置重复前述的晶粒位置至晶粒位置光学检验，以及晶粒分拣错误判断(h)。这个过程一直持续至根据对应的Z个PW区域，完成对所考虑的Z个镂空晶圆区域18的检验。然后，将镂空晶圆10从晶粒分拣设备114中卸下来，在晶粒分拣操作中考虑对下一切割晶圆5进行选择性地晶粒挑选，接着进行以上所述自动镂空晶圆检验过程。

不幸的是，以上所述传统自动镂空晶圆检验过程具有多个缺点。第一，传统镂空晶圆检验采用的参考晶粒21与晶粒分拣操作中所采用的参考晶粒21相同，意味着按照与上述所描述的方式相同的方式，镂空晶圆检验系统可能会出现系统参考晶粒位置错误。第二，传统自动镂空晶圆检验的准确度取决于所考察的晶圆区域的数目。被检验的晶圆区域的数目越多，对是否挑选出错误晶粒20的评估就越可靠及越准确。在理想情况下，应当根据对应的PW图区域对跨域整个镂空晶圆10的每一相邻镂空晶圆区域18进行光学检验，以检验PW图及分拣代码认定的预期应当挑选出来的所有晶粒20是否都已被正确地从镂空晶圆10中提取出来，以及PW图和分类代码认定的坏的晶粒是否留在镂空晶圆10上。不幸的是，根据所有相邻的界定的PW图区域对所有相邻镂空晶圆区域18进行检验需要花费相当多的时间，例如，根据晶圆尺寸及晶粒尺寸，每个镂空晶圆10的检验需要10至20分钟，这严重影响生产产量。因此，为了提高产量，根据自动镂空晶圆采样算法，仅考虑有限数量的区域(例如，Z＝5个晶粒区域)。遗憾的是，相对对应的PW图区域，所检验的所有镂空晶圆区域越少，意味着会存在没有被检测到的晶粒分拣错误。第三，基于晶圆区域的传统镂空晶圆检验需要大量的时间，因为需要单独获取每一选中区域内每个晶粒的图像。因为每个区域内就算没有上千个也有上百个晶粒20，所选择的区域越多，镂空晶圆检验所需的时间就越多。最后，由于镂空晶圆10中可能不会有大量的晶粒，难以将任一指定的镂空晶圆区域18及单个晶粒位置准确地放置于图像获取装置的下方。因此，根据预期内部晶粒间隔而不是晶粒边缘检测移动镂空晶圆10，可能会导致不能准确地定位镂空晶圆或难以对镂空晶圆进行导航，这通常会导致不准确的镂空晶圆检验结果。

有必要提供用于检验镂空晶圆10的具有高准确度、高产量的有效的自动系统及方法，以判断晶粒分拣操作中从切割晶圆5中选择性地移除晶粒时是否出现晶粒分拣错误。

发明内容

根据上面的全面阐述，人工镂空晶圆检验是比较慢的以及容易出现错误。现有的自动化技术包括高清摄像头的利用，通过高清摄像头执行部分镂空晶圆检验，根据晶粒至晶粒/晶粒位置至晶粒位置，对镂空晶圆10的有限数量的晶粒阵列或区域18中的单个晶粒20的存在或缺失进行检验。如之前所描述的，现有的自动化技术容易出现各种类型的错误。此外，就执行100％镂空晶圆检验来说，现有的自动化方法需要花费大量或相当多的时间，因为必须获取每一晶粒位置的高清图像，以对镂空晶圆10的有效晶粒区域的栅格位置处的每一晶粒20的缺失或存在进行检验。基于此原因，尽管极度需要，在每一镂空晶圆10上执行完晶粒分拣操作后，利用现有的自动镂空晶圆检验技术执行100％镂空晶圆检验是不可能的或不可行的。

本发明实施例的目的在于克服现有的镂空晶圆检验系统和技术的大部分缺陷，如果不能克服全部缺陷的话。这里描述的实施例提供了镂空晶圆检验方法，可使得该检验比当前镂空晶圆检验技术更稳健、更高效及更快速，以及该检验在技术上是简单、便宜的，基本上容易在任何晶粒分拣设备114上实现该检验，因此晶粒分拣后可对每一镂空晶圆10执行100％镂空晶圆检验，不会或基本不会产生由于人工干预或其他产生的系统或其他错误。

本发明的具体实施例包括以下具体目的中的一个或多个：

(a)在不依赖或不利用与传统测试、检验和晶粒分拣流程中执行镂空晶圆检验前用到的参考晶粒相同的参考晶粒的情况下，使得可执行或可执行镂空晶圆检验；

(b)通过图像获取装置或摄像头自动执行100％镂空晶圆检验，所述图像获取装置或摄像头的分辨率相对小于及FOV相对大于镂空晶圆检验前用于检验或晶粒分拣流程的图像获取装置的分辨率和FOV；

(c)通过如下检验镂空晶圆：

(i)利用上述的具有较低分辨率和较大FOV的图像获取装置获取镂空晶圆的一组分段图像；

(ii)通过将分段图像数字化地拼接在一起产生合成图像；

(ii)识别所述成图像中的参考原点及/或第一/起始晶粒位置；以及

(iii)将合成图像中单个有效区域晶粒位置对应的信息内容与镂空晶圆PW图中的信息内容进行关联，以快速地和准确地判断分拣操作中是否发生了晶粒挑选错误(例如，是否不正确地将任何留下来的晶粒从切割晶圆中移除)；

(d)在对切割晶圆对应的镂空晶圆进行检验前产生切割晶圆的合成图像，将切割晶圆合成图像用作取放操作的指引或指南；以及

(e)改编传统晶粒分拣设备，以包括小数量的结构简单的、低成本元件或器件，从而实现联机或统一晶粒分拣/镂空晶圆检验系统或设备，可在切割晶圆5上执行晶粒分拣操作以产生镂空晶圆10，此后根据对应镂空晶圆合成图像自动检验镂空晶圆10。

本发明实施例的其他目标可包括：

(f)通过将切割晶圆合成图像用作晶粒分拣设备/取放设备的导航指南，直接移动至未经挑选的切割晶圆5或镂空晶圆10中的一个或多个目标晶粒位置；以及

(g)自动检验晶粒分拣设备是否已经侦测到正确参考晶粒21。根据对晶粒分拣设备识别未经挑选的切割晶圆5中的正确参考晶粒21的检验，初始化切割晶圆5上的晶粒挑选操作。根据对晶粒分拣设备识别镂空晶圆10中的正确参考晶粒21的检验，执行镂空晶圆重构操作，在镂空晶圆重构操作中，根据晶粒有效区域栅格位置，以高定位准确度，将之前从镂空晶圆10中挑选出的晶粒20返回至膜框12。

根据本发明的一方面，用于产生承载切割元件的至少一个膜框对应的至少一张合成图像的自动方法包括：提供一膜框，在所述膜框中根据多个栅格位置放置切割元件，所述多个栅格位置包括制成元件驻留的一组有效区域栅格位置；获取所述膜框的一组分段图像，每一分段图像对应所述膜框跨越的空间区域的预设部分以及包括该组有效区域栅格位置的至少一组子集；根据该组分段图像产生所述膜框对应的一张合成图像，所述合成图像包括指示元件驻留的每一有效区域栅格位置的图像数据(a)，以及指示每一有效区域栅格位置处的元件存在或元件缺失的图像数据(b)；以及通过图像处理技术处理所述合成图像以确定所述合成图像中的参考原点及第一有效区域栅格位置，其中，所述参考原点包括所述合成图像中的预设点或预设有效区域栅格位置，所述预设点或预设有效区域栅格位置为所述膜框中对应的预设点或预设有效区域栅格位置(a)和所述制成元件对应的制程图中的预设有效区域栅格位置(b)中的一种，其中所述制程图包括数据结构，存储每一有效区域栅格位置对应的信息内容，所述信息内容用于指示每一有效区域栅格位置处的元件是被接受的或被拒绝的。

提供所述膜框包括执行从所述膜框中选择性地移除元件的一组元件分拣操作前提供所述膜框(a)(例如，将元件从膜框中移除前，产生膜框的合成图像)和执行完该组元件分拣操作后提供所述膜框(b)(例如，将元件从膜框中移除后，产生膜框的合成图像)中的至少一种。

获取该组分段图像包括根据第一组光照参数将光线射向所述膜框的顶面(a)和根据第二组光照参数将光线射向所述第一膜框的底面(b)中的至少一种。所述第一组光照参数及所述第二组光照参数有助于进行可靠的图像处理，以对栅格位置处的元件存在、栅格位置处的元件缺失及定义每个栅格位置的栅格线进行区分。获取该组分段图像包括利用图像获取装置获取每一分段图像，所述图像获取装置的分辨率小于及视角范围(FOV)大于(例如，大许多倍)用于检验单个元件的微米级或亚微米级缺陷的图像获取装置的分辨率和视角范围。该组分段图像包括所述膜框的整个区域的预设部分对应的多张图像，以及产生所述合成图像包括将该组分段图像中的单张分段图像数字化地拼接在一起。该拼接包括通过对齐单张分段图像，将膜框的相邻区域对应的分段图像的至少一部分连接起来。所述单张分段图像在相同元件的元件边缘及/或元件特征对应的一组共同的边界处重叠(a)，及/或在获取该组分段图像的过程中，根据指示所述膜框的相对物理空间坐标的编码值直接将所述单张分段图像连接在一起(b)。例如，所述合成图像可以为整个镂空晶圆的图像。

在产生所述合成图像前获取一个方法，所述方法包括以下中的至少一部分：栅格信息(a)，包括定义所述多个栅格位置的多条水平栅格线和多条垂直栅格线；图像获取装置参数(b)，包括与元件尺寸和晶圆尺寸有关的图像获取装置分辨率和图像获取装置视角范围；至少一组光照参数(c)，在获取该组分段图像的过程中用于控制所述膜框上的入射光线的特征；待获取的多张分段图像(d)；该组分段图像中单张分段图像之间的重叠范围(e)；一组参考原点参数(f)，指示或定义与所述多个栅格位置有关的参考原点位置；第一有效区域栅格位置(g)，标识该组有效区域栅格位置的第一元件位置；以及一组参数(h)，使得能够对晶粒分拣设备侦测到的参考晶粒位置进行检验。

参考原点不同于所述膜框上用于执行该组元件分拣操作的参考晶粒的位置。处理所述合成图像包括：识别所述合成图像中多条栅格线的至少一部分，所述多条栅格线的一部分与所述膜框上的所述元件之间的多个对应切割槽对应；基于所述多条栅格线中相邻平行栅格线和相邻垂直栅格线形成的所述合成图像的像素区域，定义所述多个栅格位置；以及利用所述参考原点及所述参考原点和所述第一有效区域栅格位置之间的预设空间关系确定所述多个栅格位置中的所述有效区域栅格位置。

处理所述合成图像还包括分析所述合成图像中每一有效区域栅格位置的像素数据，以确定所述膜框中对应有效区域栅格位置处的元件存在或元件缺失；以及将所述合成图像中该组有效区域栅格位置的每一有效区域栅格位置的信息内容与所述制程图中该组有效区域栅格位置的每一有效区域栅格位置的内容进行关联，比如镂空晶圆检验。关联信息内容包括将所述合成图像中每一有效区域栅格位置对应的像素值与所述制程图中所述有效区域栅格位置对应的数字代码进行关联。该方法还包括在元件分拣操作过程中，自动判断是否不正确地将一个或多个元件从所述膜框中移除(a)，及/或元件分拣操作后，自动判断一个或多个元件是否不正确地留在所述膜框中(b)。

将执行该组元件分拣操作前产生的所述膜框的所述合成图像用作执行一组取放操作时的导航指引或指南，以定位以下中的至少一个：(a)在相同膜框或不同膜框上执行该组元件分拣操作时或之后，与取放设备有关的目标有效区域栅格位置；(b)在相同膜框或不同膜框上执行该组元件分拣操作时，与所述取放设备有关的目标有效区域栅格位置；以及(c)在执行一组膜框重构操作时，所述多个栅格位置中与所述取放设备有关的至少一部分有效区域栅格位置，通过该组膜框重构操作，由于该组元件分拣操作已经从相同或不同膜框中移除的元件。

所述膜框为承载有一批切割晶圆中的第一切割晶圆的第一膜框，所述膜框的所述合成图像包括所述第一切割晶圆的合成图像，以及将所述合成图像作为导航指引或指南包括：将所述第一切割晶圆的所述合成图像存储为批导航合成图像，将所述批导航合成图像用作该批切割晶圆中每一切割晶圆的导航指南或指引；选择承载有该批切割晶圆中的第二切割晶圆的第二膜框；产生所述第二切割晶圆的合成图像；通过图像配准技术确定和校正所述批导航合成图像和所述第二切割晶圆的合成图像之间的空间偏移。

该方法可包括识别所述第二切割晶圆中的当前晶粒位置以及所述第二切割晶圆的合成图像中对应的当前晶粒位置；识别所述第二切割晶圆中的目标晶粒位置以及所述批导航合成图像中对应的目标晶粒位置；利用批导航图像和图像空间对应的物理空间转换因子计算所述当前晶粒位置对应的相对编码器位置及所述目标晶粒位置对应的相对编码器位置；基于每一计算出的相对编码器位置产生更新的编码器位置；以及利用所述更新的编码器位置直接将所述取放设备从所述当前晶粒位置移至所述目标晶粒位置的一组边界。

所述方法还包括通过如下方式对晶粒分拣设备侦测所述第二切割晶圆中的正确参考晶粒进行检验：从所述方法中检索辅助参考晶粒对应的相对编码器位置偏移；直接将所述晶粒分拣设备从所述候选参考晶粒位置或候选参考原点移至所述辅助参考晶粒的预期位置；自动判断所述辅助参考晶粒是否存在于所述辅助参考晶粒的预期位置；以及根据所述辅助参考晶粒是否存在于所述辅助参考晶粒的预期位置检验所述候选参考晶粒是否为所述正确参考晶粒。

所述方法可包括选择性地从所述第二切割晶圆中移除晶粒以创建镂空晶圆；产生所述镂空晶圆的合成图像；以及通过图像配准技术判断和校正所述批导航合成图像和所述镂空晶圆的合成图像之间的旋转偏移。

所述方法包括从所述方法中检索辅助参考晶粒对应的相对编码器位置偏移；直接将所述取放设备从所述镂空晶圆的所述候选参考晶粒位置或候选参考原点移至所述辅助参考晶粒的预期位置；自动判断所述辅助参考晶粒是否存在于所述辅助参考晶粒的预期位置；根据所述辅助参考晶粒是否存在于所述辅助参考晶粒的预期位置检验所述候选参考晶粒是否为所述正确参考晶粒；以及根据对所述候选参考晶粒是否为所述正确参考晶粒的检验初始化一组膜框重构操作，该组膜框重构操作包括将从所述第二切割晶圆中移除的晶粒返回至所述第二膜框以创建替代第二切割晶圆，其中在该组膜框重构操作中，所述镂空晶圆合成图像和所述批导航合成图像中的一张被用作移至所述第二膜框的不同晶粒位置的导航指引或指南。

通过平行计算处理，产生所述合成图像与执行该组元件分拣操作平行进行。

根据本发明的一方面，提供用于产生至少一个膜框对应的至少一张合成图像的系统，所述至少一个膜框的多个栅格位置的有效晶粒区域内承载有切割元件，所述系统包括：处理单元；用于承载和固定所述膜框的扩展台或晶圆台；一组发光源，用于在所述膜框放置在所述扩展台或所述晶圆台上时，将光线射向所述膜框；图像获取装置；以及存储器，存储至少一组程序指令，当该组程序指令被执行时，控制所述处理单元执行以上方法的至少一部分。

所述处理单元耦合至用于在所述膜框上执行一组元件分拣操作的元件分拣设备，该组元件分拣操作用于基于制程图信息内容选择性地将元件从所述膜框中移除。该系统可以与用于执行该组元件分拣操作的元件分拣设备集成(a)，或与所述元件分拣设备分开(b)。

该组发光源包括第一组发光源(a)和第二组发光源(b)中的至少一种，所述第一组发光源用于在获取所述该组分段图像的过程中根据第一组光照参数将光线射向所述膜框的顶面，以及所述第二组发光源用于在获取所述该组分段图像的过程中根据第二组光照参数将光线射向所述膜框的底面。所述图像获取装置的分辨率小于及视角范围(FOV)大于用于检验单个元件的微米级或亚微米级缺陷的图像获取装置的分辨率和视角范围。

所述存储器存储的方法包括以下中的至少一部分：栅格信息(a)，包括定义所述多个栅格位置的多条水平栅格线和多条垂直栅格线；图像获取装置参数(b)，包括与元件尺寸和晶圆尺寸有关的图像获取装置分辨率和图像获取装置视角范围；至少一组光照参数(c)，用于在获取该组分段图像的过程中控制所述膜框上的入射光线的特征；待获取的多张分段图像(d)；该组分段图像中单张分段图像之间的重叠范围(e)；一组参考原点参数(f)，指示或定义与所述多个栅格位置有关的参考原点位置；第一有效区域栅格位置(g)，定义该组有效区域栅格位置的第一元件位置；以及一组参数(h)，使得能够对晶粒分拣设备侦测到的参考晶粒位置进行检验。

附图说明

图1中的框图示意了现有半导体元件制造系统的一部分，指向包括晶粒分拣的后端半导体制造的具体方面。

图2A阐述了典型切割晶圆，在切割晶圆上制造了多个元件或晶粒，其中切割晶圆固定在膜框上。

图2B阐述了图2的切割晶圆对应的典型镂空晶圆。

图3阐述了一行晶体，该行晶粒中每个晶粒包括一组特征，机器视觉原理将该组特征解释为晶粒边缘。

图4阐述了固定在膜框上的镂空晶圆，作为比较，示意了5个对应PW图区域有关的5个典型镂空晶圆区域。

图5A为本发明实施方式的框图，示意了包括自动镂空晶圆检验系统(SWIS：镂空晶圆检验系统)的典型半导体元件制造系统的一部分。

图5B为本发明实施方式中用于进行联机镂空晶圆检验的晶粒分拣和检验系统的广义框图。

图5C为本发明实施方式中的框图，示意了典型半导体制造系统的晶粒分拣相关部分，典型半导体制造系统包括用于将镂空晶圆提供至共用SWIS的多个晶粒分拣设备。

图5D为本发明实施方式中典型SWIS元件的示意图。

图6A及图6B阐述了由于切割流程在切割槽内形成于膜框的膜中的典型部分深度通道。

图7A示意了本发明实施方式中在典型光照条件下获得的镂空晶圆的合成图像，典型光照条件为将光线提供至镂空晶圆的顶部和底部以获取分段图像。

图7B示意了图7A中的镂空晶圆合成图像的放大部分，与2×7阵列的镂空晶圆栅格位置对应，通过水平和垂直切割槽或栅格线规划各个镂空晶圆栅格位置。

图7C示意了典型数字编码，指出图7B的合成图像的放大部分的典型镂空晶圆提取图的一部分中的晶粒存在和晶粒缺失。

图8A及图8B阐述了典型物理晶圆标准(PWS)文档的一部分。

图9为本发明实施方式中用于自动化镂空晶圆检验的自动化流程的流程图。

图10A及10B为本发明实施方式中用于检验本地物理晶圆图完整性的典型流程的流程图。

图11A及图11B为本发明实施方式中典型流程的示意图，其中根据该典型流程可获取镂空晶圆的一组分段图像，以便于产生合成图像。

图12为本发明实施方式中根据一组分段图像产生合成图像的典型流程的流程图。

图13为本发明实施方式中用于获取镂空晶圆提取图和识别晶粒分拣错误的典型流程的流程图。

图14A至图14G为本发明实施方式中膜框携带的条带和镂空带上的元件的典型示意，其中可以对该类镂空带进行自动检验以识别元件分拣错误。

图15A及图15B为本发明实施方式中产生合成图像的典型流程的流程图。

图16及图17分别为本发明实施方式中典型合成图像产生和镂空晶圆检验流程的流程图。

图18为本发明实施方式中自动检验由晶粒分拣设备侦测到或选择的参考晶粒是否为正确的参考晶粒的典型流程的流程图。

图19为本发明实施方式中重构膜框的典型流程的流程图。

具体实施方式

本发明中，特定图中给定元件的描述或特定元件标号的考虑或使用或相应描述中的引用可与另一个图中或相关的描述中的元件或元件编号相同或类似。在这里“/”指的是“和/或”，除非特别注明。如本文所用，术语“集合”对应于或定义为元素的非空有限组织，在数学上表现为基数至少为1(即，这里定义的集合可对应于单元素集合，或多元素集合)，根据已知的数学定义(例如，按照数学推理导论：数、集合和函数中描述的方式；第11章：有限集合的属性(例如，第140页)，作者彼得·埃克尔斯，剑桥大学出版社(1998))。总的来说，一个集合中的一个元素可以包括或者可以是依赖所考虑的集合类型的系统、设备、装置、结构、结构特征、对象、程序、物理参数或值。这里包括的特定的数值或数值范围可以理解为包括或者为接近的数值或数值范围，例如一个引用的值的+/-20％，+/-15％，+/-10％，或者+/-5％。

本发明实施方式中的镂空晶圆检验

本发明实施方式中的镂空晶圆检验的核心为晶粒分拣后获取镂空晶圆10的分段图像或部分图像。当将所有的分段图像正确地排列在一起时，所有的分段图像的总和就组成镂空晶圆的完整图像。利用具有的像素低于用于晶粒分拣操作的像素及具有的视角范围高于用于晶粒分拣操作的视角范围的图像获取装置，单次曝光后获得的每一分段图像包括该区段内的许多晶粒。在获取这些分段图像后，数字化地将该些分段图像拼接在一起(例如，通过图像处理运算)，以形成完整的镂空晶圆10的合成图像。对合成图像进行数字化分析，确定晶圆有效晶粒区域对应的每一镂空晶圆晶粒位置的晶粒20的存在与缺失。更具体地，通过图像处理运算，可以判断物理镂空晶圆10中每一对应有效区域晶粒位置对应的合成镂空晶圆图像中的每一有效区域晶粒位置的晶粒存在与晶粒缺失。本发明的多个实施例还包括在镂空晶圆提取图中，对每一合成图像有效区域晶粒位置处的晶粒存在与晶粒缺失信息进行编码，例如，分别利用1和0进行编码。将镂空晶圆提取图数字化地与物理晶圆图相关联或相比较，或与从物理晶圆图中获得的信息相关联或相比较，以确定是否对切割晶圆5进行正确地分拣。本发明后续部分将对前面的流程进行更加详细地描述。

典型镂空晶圆检验系统配置

根据实施例的细节，自动镂空晶圆检验系统200的一个或多个部分可作为元件处理器/晶粒分拣设备或晶粒分拣和检验系统114的一部分或与元件处理器/晶粒分拣设备或晶粒分拣和检验系统114相关联而联机存在(a)；作为可从一组元件处理器/元件分类设备114接收镂空晶圆10的中央系统或镂空晶圆检验中心而存在(b)；或者作为一个独立系统而存在(c)。

典型联机晶粒分拣和镂空晶圆检验系统

图5A为本发明实施例中的框图，示意了图1对应的典型半导体元件制造系统101的一部分，包括自动镂空检验系统(SIS)或镂空晶圆检验系统(SWIS)200。在多个实施例中，SWIS200与用于联机镂空检验115的元件处理器/晶粒分拣设备或元件/晶粒分拣和检验系统结合，或构成用于联机镂空检验115的元件处理器/晶粒分拣设备或元件/晶粒分拣和检验系统的一部分，以传统的元件处理器/晶粒分拣设备/晶粒分拣和检验系统114例如基于iSORT的系统(新加坡的半导体技术和仪器私人有限公司)为基础，或者与传统的元件处理器/晶粒分拣设备/晶粒分拣和检验系统114例如基于iSORT的系统(新加坡的半导体技术和仪器私人有限公司)结合。SWIS200可将特定的镂空晶圆检验结果传送给卷带组件120或其他系统/设备，因此在镂空晶圆检验完成后可采取补救措施。

图5B为本发明实施方式中用于联机镂空晶圆检验115的晶粒分拣和检验系统的广义框图。晶粒分拣和检验系统115包括膜框盒150，可以通过自动转移机制(例如，机械臂，未示意)将携带有切割晶圆5的膜框12从膜框盒150中移除，将膜框12转移至膜框保留/扩展台210，膜框保留/扩展台210用于在进行晶粒分拣操作前扩展膜框上的膜11，在晶粒分拣和镂空晶圆检验操作过程中托住膜框12，以下会对此进行更详细地描述。晶粒分拣和检验系统115还包括取放设备160，用于从切割晶圆5中选择性地挑选或提取晶粒20，以完成预选目的。扩展台210可沿着x-y、z和Q轴(例如旋转的，或者θ)移动，通常可在至少为两维的空间内移动(例如，沿着x-y轴)，以及可沿着Q轴旋转以将切割晶圆5放置在正确的方位上，以用于进行取放操作。扩展台210也可沿着Z轴移动，以延展或扩展膜框12上的膜11，从而便于在取放操作过程中从膜框12中提取晶粒。

晶粒分拣和外观检验系统115还包括用于获取每一挑选出的晶粒20的高清图的第一摄像头170，用于对每一挑选出的晶粒20的顶部和底部进行检验的第二摄像头172，用于对每一挑选出的晶粒20的四个侧面进行检验的第三摄像头174，用于对密封的卷带袋进行检验的第四摄像头180，以及用于对密封袋内的设备进行检验的第五摄像头182。

晶粒分拣和外观检验系统115还包括分段图像获取设备220(以下称为“SWIS图像获取设备”或“图像获取设备”)，例如摄像头或数字化图像传感器，可用于定位扩展台210，用于获取镂空晶圆表面区域的部分区域的图像，以下将会对此进行详细描述。此外，晶粒分拣和外观检验系统115还包括图像获取设备220有关的一组发光源/元件，以下也会对此进行详细描述。

本发明特定实施例中用于联机镂空晶圆检验的传统类型的晶粒分拣和检验系统对应的结构上的和功能上的细节被公开的专利申请WO2009128790、US20100232915及SG201103425-3所揭露。本领域的技术人员容易理解这种传统类型的晶粒分拣和检验系统/晶粒分拣设备114的结构和功能。

其他典型SWIS配置

还提供了包括一个或多个SWIS200的其他半导体制造系统配置，例如SWIS200与元件处理器/晶粒分拣设备114分离的配置。例如，图5C为本发实施例中的框图，示意了典型半导体制造系统的晶粒分拣相关部分，包括用于将镂空晶圆提供至常用的或集中化的镂空晶圆检验系统200的多个晶粒分拣设备114。

本发明的各种实施例可在晶粒分拣操作完成后，自动执行完全镂空晶圆检验，就镂空晶圆位置或栅格位置的100％来说，完全镂空晶圆检验与执行于镂空晶圆10上的物理晶粒提取的检验或分析对应，在晶圆有效晶粒区域，晶粒20可以驻留在镂空晶圆位置或栅格位置。因此，本发明实施例中的SWIS200可以自动执行100％镂空晶圆检验/分析(a)，通过该分析可以对镂空晶圆10的每个晶圆位置处的实际晶圆存在50与实际晶圆缺失52进行自动检验，以及SWIS200可以根据任何一组相关分类代码，参照切割晶圆PW图(或者，相同的，镂空晶圆PW图)，判断是否存在任何晶粒分拣错误(b)。

典型SWIS元件的各个方面

图5D为本发明实施例中SWIS200的部分示意图。如上所述，SWIS200可以与晶粒分拣设备114联机应用，或者设置在晶粒分拣设备114中，或者可以是中央枢纽或者独立系统。

SWIS膜框驻留/扩展台

在一个实施例中，SWIS200包括用于固定膜框12的扩展台210，扩展台210沿着膜框12的外围或边缘支撑膜框12。更具体地，扩展台210包括用于收容和固定膜框12外围部分的一组外围支撑元件212(例如，通过槽结构)，因此通过胶膜11可将膜框12携带的镂空晶圆10放置在扩展台210的间隙或开口215之上的预定方位和位置，晶粒20驻留在胶膜11上。扩展台210还包括支撑件214，该组外围支撑元件212相对支撑件214垂直放置，以径向拉伸切割晶圆5的膜11，从而增加晶粒20之间的间隔，以便于晶粒挑选。按照本领域的技术人员容易理解的方式，扩展台210可对应于或者为传统的晶粒分拣设备114中的传统类型的膜框驻留、扩展、放置设备。当SWIS200与晶粒分拣设备114联机操作时，它们可以共享同一平台，SWIS200可以使用供晶粒分拣设备114使用的扩展台210(例如，相同的扩展台210可以供晶粒分拣和镂空晶圆检验操作使用)。

SWIS图像获取装置和发光源

为了便于进行镂空晶圆检验操作，SWIS200还包括图像获取设备220(例如摄像头或数字化图像传感器)(a)，可定位扩展台210，用于获取镂空晶圆表面区域的分段区域图像，以及包括一个或多个发光源/元件230、232(b)，用于照亮镂空晶圆10，因此可容易地识别由相应地分段图像组成的镂空晶圆合成图像中的晶粒存在、晶粒缺失以及栅格线30、32。发光源230、232包括第一组或下面一组/后面一组发光源230及第二组或上面/顶部一组发光源232中的至少一组，第一组或下面一组/后面一组发光源230用于将来自膜框12下面的光线引导至穿过图像获取装置220正在捕获的镂空晶圆10的一部分，以及第二组或上面/顶部一组发光源232用于将光线引导至镂空晶圆10的顶部表面。在某些实施例中，此外，SWIS200可以提供设置在扩展台210和图像获取装置220之间的一组光学元件，以便于进行图像获取操作。

第一组发光源230用于照亮一个区域，该区域的尺寸至少与每一分段图像的尺寸相等，通常略大于每一分段图像的尺寸。因此，第一组发光源230用于照亮一个区域，该区域至少与SWIS图像获取装置220提供的视角范围(FOV)一样大。根据实施例细节，第一组发光源230可包括一种或多种类型的发光元件，例如LED阵列。第二组发光源232用于以合适的角度(可调节/可选择的角度)将光线引导至膜框12的上表面，因此第二组发光源232输出的光线可经由镂空晶圆10的表面反射至图像获取装置220。在多个实施例中，第二组发光源232可包括或可以为外围发光源，例如设置在SWIS图像获取装置220和扩展台210之间(例如图像获取装置220和扩展台210之间的光照间隙)的环形发光源(例如，包括一排或多排圆周方向设置的LED)。

发光源230、232根据特定的光照参数输出光线，例如一组光照强度、一组光线波长以及/或一组入射角，以便于对获取的图像的像素区域进行准确和可靠地自动化识别，像素区域为被占用的镂空晶圆栅格位置/留下来的晶粒(a)、空的镂空晶圆栅格位置/空的晶粒区域(b)、以及切割槽或栅格线30、32(c)对应的像素区域。在各种实施例中，可以改变、调节或选择膜框的胶膜11上的光线入射角、光照强度及/或光线波长，以便于更好地进行自动化识别。在某些实施例中，SWIS检验方法可包括或指定特定的发光源230、232或者其中的某些部分(例如，按照可选择的或可编程的方法)，以激活每个开启的发光源230、232的特定光照参数。

SWIS图像获取装置的视角范围

SWIS图像获取装置220具有可充分地获取镂空晶圆空间区域内的分段图像的视角范围(FOV)，也就是说，获取镂空晶圆整个表面区域的分段部分、区域的图像，其中任何指定的分段图像通常包括镂空晶圆整个表面区域的显著部分(例如，与单个晶粒20区域相比较)。例如，SWIS图像获取装置220可提供的FOV至少比包围镂空晶圆整个横截面或表面区域的限定框的表面区域大1/36、1/25、1/16、1/9、1/6、1/3、1/4或者1/2，因此，获取的每张分段图像至少比镂空晶圆表面区域大1/36、1/25、1/16、1/9、1/6、1/3、1/4或者1/2。此外，SIWS图像获取装置220具有的分辨率，可足够便于识别切割槽或栅格线30、32，便于及能够确定此类栅格线30、32对应的指定的镂空晶圆晶粒/栅格位置处的晶粒20的存在或缺失。

在一个典型的实施例中，SWIS图像获取装置220提供的FOV相对大于、显著大于或远大于用于外观检验或识别/确定单个晶粒20或小阵列晶粒20的图像获取装置的FOV(a)，以及提供的分辨率小于、显著小于或远小于用于外观检验或识别/确定单个晶粒20或小阵列晶粒20的图像获取装置的分辨率(b)。本领域的技术人员可以理解，通过图像获取装置，可以对单个晶粒20或小阵列晶粒20进行外观检验(例如，如上描述的第一、第二或第三外观检验)，在该图像获取装置提供的FOV之内，可获取高清或非常高清的图像，以便于确定任何单个晶粒20的空间范围内的集成电路结构中非常小或极其小的(例如，微米级或者甚至亚微米级)内部晶粒光学缺陷。

相反，本发明实施例中的SWIS图像获取装置220意在允许获取一组分段图像，其中每一分段图像通常包括镂空表面区域的一部分上的多个晶粒20(例如，许多晶粒20)，该镂空表面区域的一部分显著大于单个晶粒20或小阵列晶粒20的表面区域，为了第一、第二或第三外观检验操作，或者是为了晶粒分拣操作过程中的晶粒识别，获取单个晶粒20或小阵列晶粒20的表面区域。SWIS200根据多张分段图像产生整个镂空晶圆10的合成图像。多张分段图像，此后称为合成图像，提供足够的分辨率以使得SWIS200可分别侦测或重构多张分段图像和合成图像中的栅格线(a)，以及评估合成图像栅格位置的晶粒存在与晶粒缺失(b)，该合成图像栅格位置与由镂空晶圆物理栅格线30、32定义的镂空晶圆栅格位置对应。

为了SWIS操作，没有必要识别内部晶粒缺陷的存在(例如，微米级或亚微米级的光学缺陷)。相应地，SWIS图像获取装置220具有相对低于晶粒分拣摄像头的像素的像素(i)，以及相对较大的FOV(ii)，在该FOV内获取的每张分段图像包括镂空晶圆表面区域的大部分。这意味着在获取的图像的数量显著小于用于晶粒分拣设备的摄像头获取的跨越镂空晶圆整个表面区域的每一晶粒20的图像的数量的情况下，就可获得整个制成镂空晶圆10，包括镂空晶圆10的栅格线30、32的合成图像。例如，根据实施例细节，对于在大晶圆(例如，300mm的晶圆)上制作的小尺寸或非常小尺寸的晶粒20(例如，2mm×2mm，或者更小的晶粒)，在SWIS图像获取装置220的FOV内获取的每张分段图像包括几十个、许多、上百个、几百个或好几百个或大约1000个晶粒20。更进一步，SWIS图像获取装置220不必是彩色图像获取装置。更准确地说，可以是黑白或单色图像获取装置。

参照上述所述，本发明实施例中的镂空晶圆检验不包括获取单个晶粒20的许多高清图像(例如，当晶圆有效晶粒区域包括上百个或上千个晶粒20时，不用获取上百张或上千张单独晶粒图像)。与现有的镂空晶圆检验技术相比(尤其是100％的镂空晶圆检验)，本发明花费的时间显著减少。此外，因为本发明的各种实施例可利用不贵的、低分辨率的图像获取装置220，以及与晶粒分拣设备114使用同一扩展台210，与现有的镂空晶圆检验系统相比，执行本发明实施例中的镂空晶圆检验系统，相对比较便宜。

在8英尺晶圆上(晶圆上的晶粒尺寸不小于1×1mm²)执行镂空晶圆检验操作的典型实施例中，用于捕获跨越镂空晶圆整个表面区域的九张分段图像的SWIS图像获取装置220具有的视角范围接近80mm×80mm，以及具有可捕获四百万像素的数字图像的数字图像传感器，数字图像传感器的分辨率大约为5μm。在这种典型实施中，SWIS200可对此类8英尺镂空晶圆有效晶粒区域的100％进行检验，以小于5分钟、或者小于3分钟或者大约2分钟至2分半钟的时间检验正确晶粒移除。

本领域的技术人员应当理解如果晶粒的尺寸甚至更小，可提高SWIS图像获取装置220的分辨率，相应地获得的分段图像越多。参照附加的/其他的典型SWIS实施，下面的表1提供了用于特定的晶粒尺寸和晶圆尺寸的典型SWIS图像获取装置的FOV和分辨率参数，也描述了获得镂空晶圆10的整个表面区域需要的分段图像的数量。

表1：典型SWIS图像获取装置参数

有助于镂空晶圆检验的光照

如上所述，SWIS200提供有助于进行可靠图像处理的多个发光源230、232，该图像处理以对镂空晶圆切割槽或栅格线30、32的识别(a)、特定镂空晶圆栅格位置的晶粒存在(b)以及其他镂空晶圆栅格位置的晶粒缺失(c)为基础。镂空晶圆切割槽或栅格线30、32定义了栅格位置，晶粒20驻留在切割晶圆5的栅格位置上，根据电气测试结果、外观检验结果和分类代码在晶粒分拣操作中从切割晶圆5中挑选及分拣晶粒20。

本领域的技术人员应当理解，在对晶圆进行切割以分离每个晶粒20时，穿透晶圆的锯子切入膜框12中的膜11(没有穿透)。如图6A和图6B所示，锯切过程可在膜11中形成局部深度通道34。此类通道34位于形成于每一切割晶圆5和镂空晶圆10的切割槽或栅格线30、32的下方。

留下来的晶粒、空的晶粒位置和切割槽30、32会以多种方式影响镂空晶圆10上的光照。更具体地，在SWIS图像获取装置220对应的图像获取平面(例如图像传感器驻留的图像获取平面)的任何一个指定点，射向镂空晶圆10的光线到达那个点的范围取决于光线是否来自镂空晶圆10的上方及/或下方(a)，以及留下来的晶粒、空的晶粒位置、或者切割槽/栅格线30、32是否存在于此光线的光学路径中。因此，根据镂空晶圆光照条件，留下来的晶粒、空的晶粒位置和栅格线30、32的成像具有不同的光学或视觉特征。

对来自镂空晶圆10下方的光线来说，留下来的晶粒将会阻止此光线穿过图像获取装置200，空的晶粒位置允许此光线穿过膜11以到达图像获取装置220，以及由于栅格线的局部深度通道34，镂空晶圆栅格线30、32将至少部分地分散(以及可显著地分散)来自镂空晶圆下方以达到图像获取装置220的光线。尽管被分散了，穿过栅格线30、32的某些光线仍会被图像获取装置220获取。对来自镂空晶圆10上方的光线来说，留下来的晶粒对顶部光线的反射不同于空的晶粒位置和栅格线30、32对顶部光线的反射。

图7A示意了典型光照条件下获得的镂空晶圆10的合成图像1000，典型光照条件与分段图像获取过程中提供至镂空晶圆10的顶部和底部的光线对应，例如通过第一或底部发光源230及第二或顶部发光源232提供镂空晶圆10的底部和顶部的光线。图7B示意了镂空晶圆合成图像1000的放大部分1002，与2×7阵列的镂空晶圆栅格位置对应，通过水平和垂直栅格线30、32规划每个镂空晶圆栅格位置。

在图7A和7B的光照条件下，留下来的晶粒50表现为黑色或者非常黑的阴影区，空的晶粒位置52表现为无阴影或有轻微阴影的区域，以及切割槽30、32表现为相对较黑的或一般黑的窄线条或窄带，可定义镂空晶圆栅格位置。总的来说，在合适的光照条件下获取到的分段图像产生的合成图像1000中，留下来的晶粒50对应具有第一平均密度的像素阵列(a)，空的晶粒位置52对应具有不同于第一平均密度的第二平均密度的像素阵列(b)，以及切割槽30、32对应具有第三平均密度的窄像素线或带(c)，第三平均密度不同于第二平均密度，以及可不同于或明显不同于第一平均密度。留下来的晶粒50、空的晶粒位置52以及切割槽30、32的成像的相对光学或视觉特征取决于特定的条件，在这种特定的条件下镂空晶圆10的顶部及/或底部被照亮(例如，发光源230、232中的哪一个是开启的，以及光照参数例如光照强度、波长、每个发光源230、232的入射角)，以及取决于由切割槽/栅格线30、32定义的晶粒尺寸和内部晶粒间隔(取决于制成栅格线的宽度以及膜11延伸的范围)。

在各种场景中，为了增强栅格线30、32相对留下来的晶粒50及/或空的晶粒位置52的整个成像对比度，可以创建、调节或者定制特定的光照条件，包括特定的发光源230、232的启用或不启用以及使用的光照的光照参数的选择，因此通过图像处理运算可以在光学上或视觉上更容易地将栅格线30及32、留下来的晶粒50及/或空的晶粒位置52的成像区分开来。

进一步，在几种场景中，留下来的晶粒50的外露上表面的结构特征，例如金属或焊接凸点，对顶部光线的反射不同于空的晶粒位置50和栅格线30、32对顶部光线的反射(例如，更强)。因此，留下来的晶粒50的这种结构特征的存在增强了图像处理运算可可靠地将留下来的晶粒50与空的晶粒位置52和栅格线30、32区分开来的可能性。例如，图7D示意出在典型顶部光照条件下获取的镂空晶圆10的分段图像的一部分。如图7D所示，在这种光照条件下，在光学上或视觉上可容易地将分段图像中留下来的晶粒50与空的晶粒位置52和栅格线30、32区分开来。

在各种实施例中，获取分段图像过程中采用的合适的镂空晶圆光照条件可平衡正确的对比度，使得留下来的晶粒50和空的晶粒位置52有关的栅格线30、32可正确地成像。本领域地技术人员应当意识到第一组发光源230提供至镂空晶圆10底部的光照强度如果太强，栅格线30、32与空的晶粒位置52之间的对比度将比较低。然而，在几种场景中，底部的光照不能太弱，否则的话不会按照一种方式照射和获取留下来的晶粒50、52之间的栅格线30、32，如果按照这种方式，可有助于基于对留下来的晶粒50及/或空的晶粒位置52相关的栅格线30、32的识别，可靠地执行图像处理。在某些实施例中，平行光(例如，平行白光)可有助于增强基于对互相关联的栅格线30和32、留下来的晶粒50及/或空的晶粒位置52的识别的成像和图像处理。应当注意的是为了图像分析或关联，可在不同的光照下获取每一段的多张分段图像(至少为一张)。

如上所示，第一组发光源230照亮的区域至少与SWIS图像获取装置的FOV一样大。在不同的实施例中，第二组发光源232用于照亮镂空晶圆10的整个上表面。然而，在某些实施例中，第二组发光源232照亮的区域小于镂空晶圆10的整个表面。为了让每张分段图像具有合适的或最佳的对比度，以区分栅格线30、32以及侦测晶粒存在50和晶粒缺失52，在获取分段图像之前，可创建或选择一组合适的光照类型和光照参数(例如，作为镂空晶圆检验方法的一部分)。这种光照类型和参数取决于所考虑的一批晶圆中的晶粒20的类型和尺寸。

处理单元和存储器

SWIS200还包括处理单元250和存储器260，耦合至SWIS图像获取装置220。本发明实施例中，处理单元250执行存储于存储器260中的程序指令(例如，软体)，程序指令包括一个或多个程序指令组，用于控制或执行自动化镂空晶圆检验及/或分析程序。例如，存储器260可包括具有这种程序指令组的镂空晶圆检验模块262。

存储器260还可包括以下中的至少几种：

I.镂空晶圆检验配置/检验方法存储器264，可存储或参考用于所考虑的任何指定的晶圆(例如，一批晶圆中的任何指定的晶圆)的镂空晶圆检验配置/设置数据或镂空晶圆检验方法，下面会对此进行详细描述；

II.图像存储器266用于存储镂空晶圆10的多个区域、多个部分、多个扇形区或多个切面区对应的一组获取到的分段图像，以及用于存储根据该组分段图像得到的镂空晶圆10的合成图像；

III.工作存储器268用于存储作为镂空晶圆检验流程的一部分的信息(例如数据及/或结果)，例如镂空晶圆提取图(a)，基于获取的分段图像有关的、包含的、或从获取的分段图像中得到的信息，指出已经将哪个晶粒20从切割晶圆5中提取出来，以及其他信息(b)，例如提取错误图，指出在哪个镂空晶圆位置或栅格位置处发生了晶粒提取错误，并可能指出对应的晶粒提取错位类型。

SWIS200的某些实施例还包括数据存储单元(例如，硬盘驱动)。处理单元250和存储器260可通过通信/网络接口单元270耦合至半导体制造系统的一个或多个其他部分(例如，元件处理器/晶粒分拣设备114及/或系统控制单元)，因此处理单元250可接收、检索或获取当前所考虑的镂空晶圆10对应的PW图和分类代码，以及将镂空晶圆检验结果(例如，提取错误图对应的镂空晶圆检验结果)传送至一个或多个其他的系统、设备或装置。

典型晶粒分拣和镂空晶圆检验操作

为了让读者清楚地理解本发明实施方式中的镂空晶圆检验模块262管理或执行的镂空晶圆检验流程，之后将对本发明实施方式中与镂空晶圆检验有关的各种基本概念进行详细地描述。

初始设置考虑

如之前所描述的，留下来的晶粒50通常包括电气上为坏的的晶粒，因此可设置或选择电气上为坏的的晶粒对应的指定的分类代码。在某些情况下，留下来的晶粒50还可包括电气上为好的但是具有一种或多种特定类型的严重的视觉缺陷(例如，焊接点缺失或者尺寸误差)的晶粒20。因此，可将一个或多个分类代码分配给电气上为好的但具有视觉缺陷待留在镂空晶圆10上的晶粒。然而，必须意识到对留下来的晶粒50的定义取决于分类代码的定义方式。例如，如果需要，可将留下来的晶粒50定义为电气上为好的的这些晶粒20，因此，可将电气上为坏的的晶粒挑出来扔到指定的弃料仓中。如果电气上为坏的的晶粒20远少于电气上为好的的晶粒时，晶粒分拣操作的这种反向方法可能更有效和更被需要。然后可以容易地将膜框12中留下来的晶粒20(预期为好的的晶粒)刮下来放到碗状物里(在另一种操作中)，供快速转台机器进行扫描和敲击操作。在将这种晶粒20从膜框12中刮下来之前，可执行本发明实施方式中的镂空晶圆检验以检验是否发生了晶粒挑选错误。

在对承载同类型的半导体器件的一批或多批晶圆进行自动晶粒分拣操作之前，操作员设置或选择晶粒分拣方法以定义一组分类代码。在设置晶粒分拣方法时，操作员通常根据电气测试和外观检验结果的结合产生的输出或可能的输出，确定应当挑选哪种类型的晶粒20(a)，以及分配或选择适合于电气测试和外观检验结果的结合产生的特定输出的分类代码(b)。

晶粒分拣操作过程中PW图的自动更新

在一个实施例中，在晶粒分拣操作中，晶粒分拣设备115指导一系列外观检验操作。相应地，在将晶粒20同时传送至预设的目的地之前，根据分类代码将每个晶粒20的外观检验结果及时更新至PW图中。表2提供了PW图代码和分类代码的典型关系，分类代码包括晶粒分拣操作中用于执行检验操作的代码，以及表3提供了表2对应的分类代码图例。根据表2和表3，电气上为坏的的晶粒作为留下来的晶粒50将留在镂空晶圆10上。电气上为好的和外观上为好的的晶粒20为待选出来至卷带的晶粒。根据分配的分类代码，在外观上展示了符号/标识缺陷、尺寸缺陷、刮痕、破片或尺寸和破片缺陷的结合的电气上为坏的的晶粒将被分拣至特定的容器或托盘。

	PW图代码			PW图代码
							电气上为坏的	分类代码		电气上为好的	分类代码
						外观上为好的	0	NP		1	PT
						外观上拒收的
凸块缺失	0	NP		2	B1
						凸块平面度	0	NP		3	B2
						晶粒分拣检验
符号/标识	-			4	T1
						尺寸	-			5	B3
刮痕	-			6	T2
						破片	-			7	B4
缺陷5和7	-			8	B5

表2典型PW图代码—分类代码表

表3典型分类代码图例

因此，晶粒分拣操作过程中，在外观检验前，如果典型PW图的一部分包括如表4所示的数据：

0	1	3	0
				1	1	1	0
0	1	1	1
				2	0	0	1

表4：取放外观检验前的PW图数据

由于执行的外观检验操作与晶粒分拣操作相关(例如，一旦挑选出一个晶粒，进行额外的外观检验)，由于在此类外观检验操作过程中，对外观缺陷进行了侦测，更新后的典型PW图如下：

表5：取放外观检验后，更新后的PW图数据

表5中的阴影对应挑选出的晶粒，晶粒分拣外观检验操作识别挑选出的晶粒的特殊类型的外观缺陷，基于识别出的外观缺陷类型更新PW图。

SWIS-晶粒分拣设备交互

在与晶粒分拣设备115联机应用的SWIS配置中，一旦在镂空晶圆10留在扩展台210时完成了晶粒分拣操作，开始执行用于检验晶粒分拣操作过程中是否将有效区域晶粒20正确或不正确地挑选出来的镂空晶圆检验操作。晶粒分拣设备115移动扩展台210，以将镂空晶圆10定位于SWIS图像获取装置220的下方。对于其他类型的SWIS配置，可按照本领域技术人员容易理解的一种方式，通过其他手段将镂空晶圆10转移或传输至专用SIWS200。

分段图像获取及合成图像产生

这部分描述了一个实施例，总的来说该实施例包括晶粒分拣操作完成后对一组分段图像的获取。一旦将镂空晶圆10定位于SWIS图像获取装置220的下方，SWIS200控制获取物理镂空晶圆10的至少一组分段图像，根据该组分段图像产生至少一张镂空晶圆合成图像，以下将对此进行进一步描述。每一分段图像对应镂空晶圆整个表面区域的预设区域、部分或切面，以及/或包围镂空晶圆10的数学或几何边界围栏(例如，边界框)的预设区域、部分或切面。在各种实施例中，一组完整的分段图像跨越或包含100％或基本跨越或包含100％镂空晶圆表面区域。一组完整的分段图像因此包括至少一张图像，在各种实施例中，包括多张图像。

在获取该组分段图像后，SWIS200数字化地该组分段图像拼接或连接在一起、或统一该组分段图像，以产生镂空晶圆10的合成或整体图像。在各种实施例中，镂空晶圆10的合成图像是整个物理镂空晶圆10(例如，100％或基本上100％的镂空晶圆10)的虚拟表现。因此这种合成图像包括物理镂空晶圆10的每个晶粒位置对应的图像数据，晶粒位置包括每个有效区域晶粒位置(a)，以及每个虚拟晶粒位置(b)。SWIS200可以分析合成图像的像素信息以确定图像空间内栅格线的宽度(例如，栅格线30、32的成像跨越的像素的数量)，以及图像空间内晶粒的尺寸(例如，至少一个晶粒位置的成像在x、y方向上跨越的像素的数量)。以下进一步的详细描述中，SWIS200还可以确定合成图像中参考原点位置/栅格位置，以及镂空晶圆有效晶粒区域对应的合成图像的一部分中的第一/起始晶粒位置。

SWIS200随后在图像空间内数字化地来回移动及/或重构镂空晶圆物理栅格，以及识别任何指定的合成图像晶粒位置的像素信息是指示晶粒存在50或晶粒缺失52。

一组或多组完整分段图像的获取

在几个实施例中，在光照条件下SWIS200获取一组完整的分段图像，对于这种光照条件，开启的发光源230、232和相应的光照参数可使得基于对根据该组完整的分段图像产生的合成图像中的栅格线30和32、留下来的晶粒50以及空的晶粒位置52的成像的识别，进行可靠的图像处理。

可替换地，在某些实施例中，在相同的光照或不同光照设置下获取多组完整的分段图像，以进行图像分析或关联，例如便于可靠地或准确地自动判断合成图像中是否存在栅格线30和32、留下来的晶粒50及空的晶粒位置52的成像对应的像素阵列或区域。可在相同或不同光照条件或参数下获取任何一组指定的完整的分段图像。例如，在相应地第一组光照条件下(例如，根据第一组光照强度、第一组光线波长及/或第一组光线入射角开启发光源230、232中的一个或两个)获取第一组分段图像，可在不同于第一组光照条件的对应的第二组光照条件下获取第二组分段图像。每组光照条件可有助于或使得基于对栅格线30和32、留下来的晶粒50及空的晶粒位置52的成像的识别进行可靠的图像处理。也就是说，获取镂空晶圆10的多组分段图像，其中在特定光照条件下每组分段图像对应镂空晶圆10的相同、基本相同或交叉区域，可增强对合成图像中的栅格线30和32、留下来的晶粒50及/或空的晶粒位置52的自动识别的可信度。

根据实施例细节，可将第一组分段图像数字化地拼接在一起以构成镂空晶圆10的第一联合图像，可将第二组分段图像数字化地拼接在一起以构成镂空晶圆10的第二联合图像，可将第一和第二联合图像数字化地结合在一起以构成合成图像。可替换地，可同时将第一组和第二组分段图像数字化地拼接在一起以构成合成图像。

本领域的技术人员可以理解，就用于制作具有指定类型和尺寸的器件的成批晶圆来说，可以确定一组或多组分段图像对应的分段图像的获取顺序和确定有关的合适的光照条件或参数(例如，实验上)。将这些信息保存到一个文档中，可对文档进行检索以供镂空晶圆检验方法使用这些信息；或者通过在图形用户界面中进行菜单选择或人工输入输入这些信息(例如，通过技术人员)。

在其他实施例中，可产生多张合成图像，每张可对应一组或多组完整的获取的分段图像。可对每张合成图像进行单独分析以识别栅格线30和32、留下来的晶粒50及/或空的晶粒位置52的成像。

切割晶圆分段图像的获取

在某些实施例中，除了获取镂空晶圆10的分段图像和产生镂空晶圆合成图像外，SWIS200还在进行晶粒分拣操作开始前，获取切割晶圆5的分段图像和产生切割晶圆5的合成图像。也就是说，在这些实施例中，SWIS200产生切割晶圆5对应的第一合成图像，以及产生镂空晶圆10对应的第二合成图像。在开始进行晶粒分拣操作前创建完全对应切割晶圆5的第一合成图像是有利的，因为这张图像可作为镂空晶圆检验有关的导航指引或指南(a)，有助于晶粒分拣操作完成后直接移动至镂空晶圆10的特殊的晶粒位置，以及/或作为晶粒分拣有关的导航指引或指南(b)，以在晶粒分拣操作中指导取放设备160。可将第一合成图像用作同一批次的随后的晶圆的导航指南。

如下所解释的，切割晶圆5的第一合成图像不仅具有切割晶圆5的每一晶粒20(包括虚拟晶粒)的信息，还包括晶粒20相对参考原点的位置。这些信息是有用的，尤其是在晶粒分拣操作过程中，当只有较少的晶粒20留在镂空晶圆10中时，晶粒分拣设备115可参考晶粒的位置以执行取放操作。因此晶粒分拣设备115可利用第一合成图像信息指导取放设备160更轻松和更快速地挑选单个的或孤立的晶粒20。

根据实施例细节，SWIS200可利用第一合成图像及/或第二合成图像，以在空间上将至少一个合成图像有效区域晶粒位置与对应的PW图晶粒位置相关联。更具体地，在确定镂空晶圆合成图像中特定的点、位置及/或晶粒位置时，切割晶圆合成图像有助于提高图像处理的准确度。

一旦产生切割晶圆合成图像，SWIS200可分析切割晶圆合成图像以确定栅格线的成像的像素宽度(a)；晶粒20的成像的像素尺寸(b)；参考原点位置/栅格位置(b)；相对参考原点/栅格位置的第一/起始晶粒位置(c)；以及切割晶圆合成图像中镂空晶圆物理栅格线30、32对应的栅格线30、32的成像的分布(d)。

SWIS200可利用切割晶圆合成图像参考原点/栅格位置、第一/起始晶粒位置及栅格分布中的一种或多种，确定或有助于确定镂空晶圆合成图像参考原点/栅格位置、第一/起始晶粒位置以及栅格分布。此外，SWIS200还通过将切割晶圆合成图像或从切割晶圆合成图像获得的信息的各方面(例如，栅格分布)分别与镂空晶圆合成图像或从镂空晶圆合成图像获得的信息的各方面(例如，栅格分布)进行比较，以确定与切割晶圆10有关的镂空晶圆扩展或延伸因子。利用来自切割晶圆合成图像的信息以及扩展因子可增强确定镂空晶圆合成图像的晶粒位置的成像的统计准确度(a)，例如，当晶粒分拣操作后只有很少的晶粒20留在镂空晶圆10上时，或者在这种情况下，由于将晶粒20挑选出来，镂空晶圆的膜11发生了轻微形变时；可促进镂空晶圆合成图像内从一个晶粒位置至另一个晶粒位置的数字图像空间移动或来回移动(b)；以及可促进镂空晶圆10中从一个晶粒位置至另一个晶粒位置的实际/物理空间移动(c)，例如与取放操作有关的实际/物理空间移动，因为物理镂空晶圆10中的晶粒位置/栅格位置与镂空晶圆合成图像的晶粒位置/栅格位置相关联，镂空晶圆合成图像的晶粒位置/栅格位置与切割晶圆合成图像中的晶粒位置/栅格位置相关联。

在具体的实施例中，产生切割晶圆合成图像、确定切割晶圆合成图像中的参考原点/栅格位置、第一/起始晶粒位置以及数字化重构切割晶圆合成图像的切割晶圆栅格线30、32中的至少一部分可并行进行，与晶粒分拣操作同时进行。为了简明，此后可将对镂空晶圆和镂空晶圆合成图像的描述类似地或相同地应用于切割晶圆和切割晶圆合成图像。

为了简化和有助于理解，接下来的描述考虑镂空晶圆10的一组完整的分段图像的获取以及单一合成图像的产生。然而，本领域的技术人员应当理解，按照与下面描述的方式基本相同或类似的方式，SWIS200可获取镂空晶圆10和切割晶圆5的一组或多组分段图像，以产生至少一张合成图像。

识别合成图像中有效区域晶粒位置的成像

如上所述，PW图代表晶圆整个表面区域的子集，即镂空晶圆10的合成图像。然而，镂空晶圆10的合成图像通常为整个物理镂空晶圆10的图像，跨越有效区域晶粒位置和虚拟/镜像晶粒位置。因此，在合成图像中具有多个可能区域，可以将晶圆有效区域晶粒对应的PW图晶粒位置映射至该多个可能区域。因此，有必要解决在PW图晶粒位置与镂空晶圆合成图像中的有效区域晶粒位置对应的晶粒位置子集之间创建正确的空间对齐或配准的问题。

为了解决该问题，SWIS200在空间上将有效区域晶粒位置对应的镂空晶圆合成图像的一部分与PW图有效区域晶粒位置相关联、配准、对齐或等同。

确定镂空晶圆参考原点或参考栅格位置

应当注意的是提供至SWIS200的信息或SWIS200已知的信息包括晶圆尺寸、晶粒尺寸以及切割晶圆在膜框12上的方位。合成图像相对膜框12的方位也是已知的。在各种实施例中，为了能够在空间上将镂空晶圆合成图像中的每个有效区域晶粒位置与物理镂空晶圆10和PW图中对应的有效区域晶粒位置正确地关联起来，SWIS200通过分析镂空晶圆合成图像确定参考原点(a)及/或参考栅格位置(b)。参考原点或参考栅格位置对应合成图像中的像素坐标，像素坐标本身对应物理镂空晶圆10中已知的或预设的原点、点或栅格位置。合成图像的参考原点可以为图像空间或像素空间内的一个特殊的点。参考栅格位置可以为图像空间内的一个特殊点，或者为图像空间内特定位置处的像素阵列。因此参考栅格位置可类似于或基本上为参考原点或被定义为参考原点。

基于参考原点/栅格位置，可确定镂空晶圆合成图像中的每个有效区域晶粒位置，包括PW图中预设的第一/起始晶粒位置对应的第一/起始晶粒位置。合成图像中的第一/起始晶粒位置与物理镂空晶圆有效晶粒区域中的特定的晶粒位置对应，距离参考原点的距离和方向是已知的。在合成图像中，在图像空间内，第一/起始晶粒相对参考原点/栅格位置具有指定的图像空间距离和方向。一旦确定了合成图像中的第一/起始晶粒位置，可将每个合成图像有效区域晶粒位置对应的合成图像数据与对应的PW图信息进行关联，以检验是否适当地或不适当地将晶粒20从物理镂空晶圆有效区域中挑选出来，以下将对此进行详细描述。

设置参考原点/栅格位置的目的类似于设置识别出的或选中的用于晶粒分拣操作的参考晶粒21的目的，但是根据本发明的各种实施例，参考原点/栅格位置对应镂空晶圆或晶粒位置，而不是参考晶粒21的位置。也就是说，参考原点/栅格位置对应镂空晶圆位置或晶粒位置，与参考晶粒21的位置不相同，或显著不同于参考晶粒21的位置。

确定参考原点的典型方法

可通过多种方法确定镂空晶圆合成图像中的参考原点和第一/起始晶粒位置。在实施例中，镂空晶圆10具有基本上是规则的形状，可将镂空晶圆10的中心点定义为参考原点。例如，大多数晶圆基本上为圆形的，因此，SWIS200可通过利用传统的图像处理技术识别合成图像中的至少三个点来确定参考原点，这类点位于镂空晶圆10的外围。基于此类点，传统的图像处理技术可确定一个圆的圆周，圆的直径与镂空晶圆10的直径相同，因此可确定镂空晶圆的中心点(例如，图像空间内的像素坐标)。甚至当制成晶圆的外围部分在处理或操作过程中缺失时，镂空晶圆中心点的判断仍不会受到影响，因为可按照本领域的技术人员容易理解的一种方式，通过具有高准确度的算法将镂空晶圆的曲率推算出来。一旦确定了合成图像中镂空晶圆10的中心点，因为已预设第一/起始晶粒相对参考原点的位置，根据每一像素数目或距离及水平和垂直栅格线距离(例如，参照SWIS图像获取装置的分辨率)，可以容易地识别合成图像中第一/起始晶粒的相对位置。

在某些实施例中，基于制成晶圆的已知的物理布局，通过识别合成图像中的一组栅格线30、32，以及通过计算出远离参考原点的水平和垂直栅格线30、32的数量(第一/起始晶粒驻留在参考原点处是已知的)以在合成图像内移至第一/起始晶粒位置来共同确定第一/起始晶粒相对参考原点的位置。在此类实施例中，SWIS200利用图像处理运算识别或区分合成图像中的栅格线30、32。在图像空间内，栅格线30、32的成像为狭窄的水平和垂直线或带，跨越物理栅格宽度对应的预定数量的像素(例如，根据SWIS图像获取装置分辨率，为3至5个像素)。因为晶粒尺寸是已知的，合成图像中每个晶粒位置的水平和垂直像素尺寸也是已知的。根据晶粒尺寸，可在合成图像内确定预期栅格线30、32或将预期栅格线30、32投射至合成图像，因此可容易地确定合成图像中第一/起始晶粒位置以及每一其他有效晶粒位置的相对位置。

尽管在某些实施例中，将镂空晶圆10的中心(或者相同地，切割晶圆5或制成晶圆的中心)定义为参考原点，在其他实施例中不必是这样的，为了定义或识别参考原点可选择合适的晶圆特征。根据所考虑的一批晶圆的物理特征以及在合成图像中是否容易地和一致地识别或确定这些特征，来选择可使用哪些晶圆特征来定义参考原点。也可根据与标准化物理晶圆规格有关的半导体晶圆的制造商提供的信息选择参考原点，标准化物理晶圆规格可用于制作具有特定尺寸的晶圆，具有特定尺寸的晶圆用于制作具有特定类型和尺寸的器件(例如，集成芯片)。这些信息通常包含在物理晶圆标准(PWS)文档中，可按照本领域的技术人员容易理解的一种方式，从每个晶圆制造商处获得PWS文档。

图8A和8B阐述了典型PWS文档的一部分。PWS文档提供的信息包括晶圆的最宽水平尺寸和垂直尺寸及参考晶粒21的位置，用于在具有特定尺寸的晶圆上制作具有特定类型和尺寸的器件。从一个指定的PWS文档中，工程师或技术人员可以定义或确定水平参考线和垂直参考线，可将它们的交叉点定义为用于确定第一/起始晶粒位置(及/或晶圆的参考晶粒21的位置)的参考原点。SWIS200可分析合成图像以识别预设的或预先定义的水平和垂直参考线。例如，可在用于镂空晶圆检验的设置方法中设定用于指定哪些晶圆栅格线30、32可被定义为水平和垂直参考线的信息。

可利用其它信息定义参考原点。例如，在其他实施例中，可将晶圆上最靠近晶圆ID的最底端的水平栅格线30定义为水平参考线，以及将特定的垂直栅格线32(例如，与该水平参考线交叉的最左边或最右边的垂直栅格线)定义为垂直参考线。可将水平和垂直参考线的交叉点定义为参考原点，预先设定第一/起始晶粒相对参考原点的位置。

确定参考栅格位置的典型方法

除了确定参考原点或作为确定参考原点的替换，某些实施例可数字化地识别或重构合成图像中的镂空晶圆栅格分布，确定合成图像中的参考栅格点或位置。然后可以确定第一/起始晶粒相对参考栅格位置的位置。

为了数字化地识别/重构镂空晶圆栅格分布，SWIS200利用传统的图像处理技术识别合成图像。如上所述，基于狭窄或非常狭窄的像素行和像素列内的像素密度识别栅格线30、32的成像，该像素密度与留下来的晶粒50和空的晶粒位置52对应的较大或显著较大的像素区域内的像素密度有关。SWIS200可对合成图像中出现的每一水平栅格线30和垂直栅格线32的成像进行数字化地识别/重构。

本领域的技术人员应当理解，由于处理或操作，一行/列或多行/列外围晶粒20可能会从晶圆脱落。相应地，合成图像中水平及/或垂直栅格线30、32的总数可能会小于制成物理晶圆的水平及/或垂直栅格线30、32的总数。在某些实施例中，SWIS200可计算合成图像中水平和垂直栅格线30、32的总数，分析最外层的顶部、底部、左侧和右侧的k个(例如，k＝3、4或者5)栅格线30、32的成像的绝对或相对长度，将该绝对或相对长度与镂空晶圆已知的栅格分布进行比较，以基于合成图像识别镂空晶圆10缺失的一行及/或列或者多行及/或列外围晶粒20。

如果数字化重构的栅格线30、32与晶圆已知的栅格分布匹配，SWIS200将数字化重构的栅格的中心点定义为参考原点，位于参考栅格位置处或者邻近参考栅格位置(例如，中心或中间栅格位置)。通过计算出远离参考栅格位置的预定数量的水平和垂直栅格线30、32，SWIS200可确定第一/起始晶粒相对参考栅格位置的位置，以按照预设方向到达第一/起始晶粒。如果SWIS200确定镂空晶圆10缺失了一行及/或列或多行及/或列晶粒20，在确定第一/起始晶粒相对参考栅格位置的位置时，SWIS200可包括合适的水平及/或垂直栅格偏移以说明缺失了一(多)行及/或列晶粒20。

在某些实施例中，此外或可替换地，SWIS200可通过识别镂空晶圆10中留下来的晶粒50的水平和垂直边缘，来识别或数字化地重构栅格线30、32。因为栅格线30、32靠近或平行于此晶粒边缘并贯穿整个镂空晶圆10，以及预期栅格宽度是已知的或接近已知的，假设镂空晶圆有效区域中多条不同栅格线30、32对应的晶粒位置处设置有至少一小部分的晶粒20，栅格重建是简单的。

在图像空间内移至第一/起始晶粒位置及/或其他晶粒位置

在各种实施例中，为了检验镂空晶圆10的物理栅格位置对应的合成图像晶粒位置(例如，有效区域晶粒位置的成像)处的晶粒存在50或晶粒缺失52，SWIS200对合成图像晶粒位置对应的像素阵列进行连续分析或评估。根据每一晶粒20的图像空间或像素空间尺寸，SWIS200连续移动或一步一步移动以跨越合成图像晶粒位置。预设此类像素空间晶粒尺寸，将此类像素空间晶粒尺寸与物理晶粒尺寸和SWIS图像获取装置220的分辨率相关联，通过合成图像的SWIS分析确认此类像素空间晶粒尺寸。

一旦SWIS200识别出合成图像中的参考原点及/或参考栅格位置，在一些实施例中，SWIS200可以通过如下方式移至或转移至合成图像中的第一/起始晶粒位置：确定或确认从参考原点/栅格位置至第一/起始晶粒位置的最短距离(例如，沿着最短的对角线)(a)；通过从参考原点/栅格位置至第一/起始晶粒位置的晶粒位置路径确定或确认相应的预设的或最短的x-y晶粒位置(b)；以及沿着晶粒位置路径一个晶粒位置一个晶粒位置地移动此晶粒位置以到达第一/起始晶粒位置(c)。因为SWIS200沿着此路径一步一步移动至每一晶粒位置，SWIS200可以分析每一晶粒位置对应的像素阵列信息，以检验合成图像中每一预期晶粒位置是否确实与一个晶粒位置正确对齐。

在其他实施例中，SWIS200可以计算或确认在参考原点/栅格位置及第一/起始晶粒位置之间的x方向的像素数量及y方向的像素数量，通过在x、y方向上移动合成图像中远离参考原点/参考栅格位置的合适数量的像素来直接将参考原点/栅格位置移动至第一/起始晶粒位置。

避免系统错误

对于自动化镂空晶圆检验，本发明不同实施例和现有技术的一个重要区别在于在确定参考原点位置或参考栅格位置及第一/起始晶粒位置时，在初始化晶粒分拣操作前，操作人员自动识别的或人工识别/训练得到的参考晶粒21不被SWIS200采用。这背后的合理之处在于可避免重复出现因为操作人员将错误的晶粒识别为参考晶粒21制造的系统错误。如果操作人员已经将错误的晶粒识别为参考晶粒21，在挑选时将会出现系统移动错误。相应地，根据错误识别出的参考晶粒21执行的镂空晶圆检验操作将不能够识别晶粒挑选过程中的任何错误。为了避免此类系统错误，SWIS200参考物理晶圆中的另一组独有的特征以确定参考原点或参考栅格位置，相对参考原点或参考栅格位置，可以确定镂空晶圆合成图像有效区域内的其他晶粒位置，包括第一/起始晶粒位置。

可以预先设定用于制作具有指定类型和尺寸的器件的成批晶圆中用于定义或确定参考原点位置及/或参考栅格位置的信息，将该信息保存至一个文档中，然后在进行晶粒分拣和镂空晶圆检验操作之前，可以检索该文档以将该信息用于晶粒分拣和镂空晶圆检验方法。可替换地，通过图像用户界面进行菜单选择或人工输入来输入此类信息(例如，技术人员)。

合成图像和PW图之间的信息内容关联

接着以上描述的空间关联、对齐或配准，接下来是信息内容关联，在信息内容关联中，SWIS200将合成图像中有效区域晶粒位置对应的图像数据的信息内容(a)与包含在PW图中或根据PW图产生的信息(b)(例如，根据执行的与晶粒分拣操作相关的任何最终的外观检验更新后的信息)进行关联，以用于晶粒位置配对。在晶粒分拣操作过程中，此类信息内容关联有助于或使得能够自动判断是否已经正确地或不正确地将晶粒20从物理镂空晶圆有效区域中挑选出来。

在镂空晶圆合成图像中，每一有效区域晶粒位置对应的像素阵列提供了用于指示物理镂空晶圆10中该晶粒位置处的晶粒存在50或晶粒缺失52的图像数据(例如，像素值)。按照本领域的技术人员容易理解的一种方式，根据SWIS图像获取装置220的分辨率，每一像素阵列具有晶粒20的物理尺寸对应的像素区域。

在不同实施例中，通过传统的图像处理技术分析镂空晶圆合成图像中有效区域晶粒位置对应的每个像素阵列，以判断该晶粒位置处的晶粒存在50或晶粒缺失52。例如，具有第一平均密度的指定的有效晶粒位置对应的像素阵列可指示晶粒存在50，以及具有明显不同于第一平均密度的第二平均密度的像素阵列可指示晶粒缺失52。对于所考虑的指定的合成图像有效区域晶粒位置，将该晶粒位置处的像素阵列分析结果与该晶粒位置的PW图数据进行比较，该PW图数据包含用于指示应当从切割晶圆5中挑选出来的或应当留在镂空晶圆10上的对应物理晶粒20的代码。如果合成图像像素阵列分析和任何指定的有效区域晶粒位置的PW图数据之间存在不一致或差异，就表示发生了挑选错误。

更具体地，在某些实施例中，对于合成图像中的每一有效区域晶粒位置，SWIS200直接将镂空晶圆合成图像像素阵列值对应的数学值与该晶粒位置的PW图代码进行比较，根据晶粒分拣操作过程中执行的任何外观检验对PW图进行更新。这可能涉及到SWIS根据合成图像像素阵列值生成或构成镂空晶圆提取图，在镂空晶圆提取图中，每一有效区域晶粒位置对应的数字代码指示镂空晶圆合成图中的晶粒存在或缺失。在某些实施例中，将晶粒20从切割晶圆5中实际挑选出来之前，在指定/选择分类代码后，SWIS200根据PW图产生或构成切割晶圆5对应的镂空晶圆提取图(a)；以及将镂空晶圆合成图或镂空晶圆提取图中晶粒位置像素阵列对应的数学值与镂空晶圆提取图中对应的晶粒位置处的内容相关联或相比较。

基于部分合成图像和PW图之间的信息内容关联，SWIS200可确认应当从切割晶圆5中挑选出来的晶粒20(a)，也就是不应当留在镂空晶圆10上的晶粒20，是否不当地留在镂空晶圆10上，以及/或确认不应当从切割晶圆5中挑选出来的晶粒20(b)，也就是应当出现在镂空晶圆10上的晶粒，是否不存在于镂空晶圆10中。

自动化镂空晶圆检验流程

根据上述所述，以下描述了本发明实施例中用于详细描述镂空晶圆检验流程的多个流程图。图9为镂空晶圆检验的自动化流程300的流程图。图10A至图13为本发明特定实施例中与镂空晶圆检验各方面相关的流程的流程图。可通过联机SWIS200执行图9至图13描述的特定的镂空晶圆检验操作，联机SWIS200与晶粒分拣设备114共同合作，通过晶粒分拣设备114和SWIS200共享的共用扩展台210接收镂空晶圆；或者通过中央枢纽或自身具有扩展台210的单独SWIS200执行图9至图13描述的特定的镂空晶圆检验操作，单独SWIS200的扩展台210与晶粒分拣设备114的扩展台是分隔开的。

典型设置操作

图9中，一般的自动化流程300包括执行镂空晶圆检验设置操作的第一流程部分302，选择、检索或定义设置/配置方法，例如合成图像处理方法、晶粒分拣方法及/或镂空晶圆检验方法。相应地，在对用于制作同类型的半导体器件的每一批晶圆执行自动晶粒分拣操作之前，在设置晶粒分拣操作方法时，操作者通常根据电气测试和外观检验结果的结合产生的输出或可能产生的输出判定需要挑选哪种类型的晶粒20(a)，以及将合适的分类代码分配给电气测试和外观检验结果的结合产生的特定的输出(b)。分配合适的分类代码可用于判断是否应当将每一有效区域晶粒20从切割晶圆5中提取出来并放至特定的分拣目的地(a)，从而导致镂空晶圆10中的晶粒缺失52；或者判断是否应当将每一有效区域晶粒20留在镂空晶圆10上而作为留下来的晶粒50(b)。

在SWIS200与晶粒分拣和外观检验系统114联机实施的实施例中，SWIS设置/配置方法可呈现于图像用户界面(GUI)中，作为技术人员或操作人员可选择的可视化对象(例如，图标)。响应对SWIS设置/配置方法的选择，执行软件模块，技术人员或操作人员可选择或定义被定义为合成图像处理方法或镂空晶圆检验方法的方法。根据实施例细节，合成图像产生/镂空晶圆检验方法可为单独的方法，或者包含在晶粒分拣方法中。因此，晶粒分拣和镂空晶圆检验方法可包括传统晶粒分拣方法对应的信息，也包括用于产生合成图像的其他信息，有助于或可促使执行镂空晶圆检验。对于晶粒分拣操作之后对成批的镂空晶圆进行检验的联机SWIS200来说，在创建晶粒分拣操作方法的同时，通常创建镂空晶圆检验方法。

设置/配置方法可包括以下信息中的至少一部分：

(a)所考虑的一批晶圆的晶圆批次信息和每个晶圆的ID；

(b)物理晶圆信息，例如晶圆尺寸(i)、晶粒尺寸(ii)以及晶圆栅格信息(iii)，晶圆栅格信息包括晶粒行对应的水平栅格线30的数量和晶粒列对应的垂直栅格线32的数量；

(c)SWIS图像获取装置选择：

(i)基于图像分辨率，与晶粒尺寸有关的摄像头的FOV；

(ii)分段图像重叠的延伸；以及

(iii)待获取的分段图像的数量，指定的晶圆尺寸和图像获取装置的FOV及分辨率；

(d)发光源选择和对应的光照参数；

(e)与晶圆栅格位置(例如，水平参考线、垂直参考线的位置)有关的参考原点及/或参考栅格位置的设定；

(f)物理晶圆栅格中第一/起始晶粒相对参考原点及/或参考栅格位置的坐标；

(g)物理参考切割晶圆中预设的辅助参考晶粒位置及/或参考特征位置，用物理参考切割晶圆中的参考原点、参考栅格位置及/或第一/起始晶粒相关的编码器位置偏移或相对(x，y)坐标偏移表示；

(h)切割过程中，相对切割晶圆在膜框中的方位，位于切割晶圆的左侧、右侧、顶部和底部的每一位置或者外围边缘的最外层的或外围的K条栅格线(例如，3、4或5条栅格线)的绝对及/或相对长度。

本地PW图完整性检验

再次参考图9，在一个实施例中，自动化镂空晶圆检验流程500包括第二流程部分304，检验晶粒分拣设备114使用的本地PW图的完整性，晶粒分拣设备114使用本地PW图进行外观检验和分拣操作。

如上所述，PW图为数据文件或数据集，包括物理晶圆每一有效区域晶粒20的栅格位置有关的信息(a)；执行于每一此类晶粒20的电气测试和外观检验的编码结果(b)；以及基于电气测试和外观检验结果分配给每一晶粒20的分类代码(目的地/贮藏箱号码)(c)。通常根据预设的文件格式或数据库格式存储该信息，例如存储在远程控制晶粒分拣设备114和SWIS200的主机服务器的数据库中。

通常，在开始进行晶粒分拣操作前，从主机服务器中检索所考虑的一批晶圆中的每一特定晶圆的PW图的副本。从主机服务器中获取主机PW图数据流，在晶粒分拣设备本地重建和存储该信息以作为本地PW图。在本地PW图对从主机服务器获取的信息流进行解码和排序的方法取决于解码协议。通常，具有规定的协议，用于从主机服务器数据库中获取信息流和对信息进行排序。在半导体制造领域，用于获取晶圆上的晶粒20对应的信息流(一串信息)的协议通常为SECS/GEM(SEMI设备通信标准/通用设备模型)。然而，这种协议具有八种变化，每种变化都会影响本地PW图中顺序数据集的排序。此外，并不是每个半导体制造设备都遵守这个协议。如果在获取或者排序以及解码主机PW图信息时，违背了指定的协议或者协议的变化，接收到的信息将不会按照预期的方式展现，例如在转换过程中会出现错误。使用错误的协议或协议的变化解码主机PW图信息出现了错误，意味着与实际物理晶圆比较时，多个晶粒20和这些晶粒20中每一晶粒20的所有相关信息错误地呈现在本地PW图中。与物理晶圆(以及主机PW图)相比，本地PW图中晶粒20的栅格位置之间的关联将会出现错误。

这将产生两种结果。第一，基于错误的本地PW图执行的取放操作将导致从切割晶圆5中挑选出错误的晶粒20，以及/或将检验结果更新至本地PW图中错误的晶粒位置。第二，因为晶粒分拣设备114仅正确地执行错误指令，仅将镂空晶圆10与本地PW图做比较，将不能侦测出挑选错误。

在各种实施例中，在进一步执行镂空检验操作之前，SWIS200检查本地PW图的完整性。可替换地，晶粒分拣操作114检查本地PW图的完整性以执行晶粒分拣操作。也就是说，根据实施例的细节，可将检查本地PW图的完整性的过程作为SWIS检验流程的一部分，或者作为晶粒分拣和检验操作的一部分来执行。为了简洁和有助于理解，以下对SWIS200检验本地PW图的完整性进行描述。然而，本领域的技术人员应当容易理解的是为了避免出现与本地PW图不完整有关的挑选错误，可在晶粒分拣操作之前，可同样由晶粒分拣设备114执行检验完整性的方法。

图10A为本发明实施方式中SWIS200执行的用于检验本地PW图完整性的典型第一流程400的流程图。在第一流程部分402，基于主机服务器的数据库内容，主机服务器根据标准文件格式产生表示主机PW图的第一数据集。为了简化，这里将第一数据集定义为第一ASCII文件。因此，第一AISCII文件表示主机PW图。在第二数据流程部分404，主机服务器将第一ASCII文件存储至SWIS200可访问的位置。第一ASCII文件根据主机侧晶圆结果数据库提供的电气测试结果，指出制成晶圆或切割晶圆5中每一电气上为坏的的晶粒的位置或栅格位置。在第一ASCII文件中，可用数字编码/值例如“1”指示制成晶圆中每一位置的电气上为坏的的晶粒，可用另外的数字编码/值例如“0”指示其他的晶粒位置。此外第一流程400包括第二流程部分404，主机系统将第一ASCII数据集存储至或传送至晶粒分拣设备114可访问的位置、地址或者设备(例如，网络驱动位置)。

图10B为本发明实施方式中用于检验本地PW图完整性的典型第二流程410的流程图。不需要在主机侧数据格式和晶粒分拣设备数据格式之间进行转换，SWIS200即可执行第二完整性检验流程410。在各种实施例中，第二完整性检验流程410包括SWIS200检索或访问所考虑的制成晶圆的本地PW图的第一流程部分412，以及产生第二ASCII文件的第二流程步骤414。在第二ASCII文件中，可通过数字代码或值例如“1”指示制成晶圆中电气上为坏的的晶粒位置，以及用另外的数字代码或值例如“0”指示其他晶粒位置。第二ASCII文件中用于表示电气上为坏的的晶粒位置的数字编码/或值的类型与第一ASCII文件中用于表示电气上为坏的的晶粒位置的数字编码/或值的类型对应或匹配。

第二完整性检验流程410还包括SWIS200从主机系统存储第一ASCII文件的位置或地址获取第一ASCII文件的第二流程部分416，SWIS200将第一ASCII文件中的数据内容与第二ASCII文件进行关联或匹配的第四流程部分418，以及第五流程部分420，根据所考虑的制成晶圆中电气上为坏的的晶粒的同一位置的指示，判断第一和第二ASCII文件是否匹配。第四流程部分418可包括一个或多个数学运算，例如按照本领域的技术人员容易理解的一种方式，从另一组数据集中提取出一组数据集。

如果根据所考虑的制成晶圆的所有电气上为坏的晶粒的同一晶粒位置的指示，判断第一与第二ASCII文件是匹配的，第六流程部分422包括根据主机PW图确认本地PW图为完整的，及/或接收本地PW图，因此可基于本地PW图执行或继续包括镂空晶圆检验操作的进一步操作。

如果根据制成晶圆中电气上为坏的的晶粒的相同晶粒位置的指示，判断第一ASCII文件与第二ASCII文件不匹配时，破坏所考虑的本地PW图。第二完整性检验流程410可相应地包括第七流程部分430，SWIS200标识本地PW图为不正确的，以及包括第八流程部分432，SWIS200将处理图错误信息或通知传送至主机系统。根据实施例细节，处理图错误信息可包括第二ASCII文件或第二ASCII文件驻留的主机可访问位置(例如，网络驱动位置)的引用，因此可进行进一步的错误分析。

第二完整性检验流程410还可包括第九流程部分434，SWIS200将一组分类代码传送至主机系统，以及第十流程部分436，主机系统根据主机侧晶圆结果数据库中所考虑的制成晶圆的信息和接收到的分类代码产生正确的本地PW图。在各种实施例中，正确的本地PW图为ASCII文件，对于每一制成或切割晶圆晶粒位置来说，ASCII文件指示是否可不用将驻留在晶粒位置处的晶粒20挑选出来，从而导致镂空晶圆10的那个晶粒位置上具有留下来的晶粒50(a)；或者导致镂空晶圆上具有空的晶粒位置52(b)。在修正过的本地PW图中，可用数字代码或值例如“0”指示应当被挑选出来的电气上为好的的晶粒20对应的晶粒位置或栅格位置，以及用另外的数字代码或值例如“1”指示不应当被挑选出来的电气上为坏的的晶粒20对应的晶粒位置或栅格位置。最后，第二完整性检验流程410还包括第十一流程部分438，主机系统将修正过的本地PW图传送至晶粒分拣设备114，或者主机系统将修正过的本地PW图存储至SWIS200可访问的位置、地址或设备，以及将相应的信息或通知传送至SWIS200。

分段图像获取和合成图像产生

图9中的自动化镂空晶圆检验流程300还包括第三流程部分310，将镂空晶圆10定位于SWIS图像获取装置220的下方。SWIS200与晶粒分拣设备114集成在一起或联机使用的实施例中，第三流程部分310包括在晶粒分拣设备114完成晶粒分拣操作后，立即或基本上立即地将晶粒分拣设备114和SWIS200共享的扩展台210移至SWIS图像获取装置200下方的预设位置。SWIS200不与晶粒分拣设备114联机使用的实施例中，第三流程部分310包括通过镂空晶圆10驻留的盒式膜框12将至少一个镂空晶圆10提供至SWIS200，通过机械臂将膜框12传送至SWIS扩展台210，将真空应用于膜框12，根据预设的量再次拉伸膜11，以及放置扩展台210，使得扩展台210位于SWIS图像获取装置220下方的预设位置。

如图9的第四流程部分312所示，一旦将扩展台210放置在SWIS图像获取设备200的下方，SWIS图像获取装置200可根据上述所述的特定的光照参数开启第一及/或第二组发光源230、232，在这之后，SWIS200可以在扩展台210被放置后，根据图9中的第五流程部分314示意出的预设分段图像获取模式开始获取镂空晶圆10的分段图像。

图11A至图11B阐述了本发明实施例中的典型方法，按照这种方法SWIS图像获取装置220可获取镂空晶圆10的一组分段图像900a-i，以便于产生合成图像1000。在各种实施例中，每一分段图像900a-i对应包围镂空晶圆10(例如，包围，及略大于)的数学或几何限位周界例如限定框950的特定区域或特定部分。例如，每一分段图像900a-i可与限定框区域的预设部分相关联或对应，例如在获取多张分段图像900a-i的实施例中与限定框区域的1/36、1/25、1/16、1/9、1/4或者1/2相关联或对应。

按照本领域的技术人员容易理解的一种方式，每一分段图像900a-i包括图像数据，与镂空晶圆10相对SWIS图像获取装置220的指定位置对应。根据晶圆尺寸、晶粒尺寸及圆形/基本上为圆形的镂空晶圆10相对SWIS图像获取装置220的位置，每一分段图像900a-i可包括对应许多晶粒20的图像数据，例如可包括几十个、几百个/数百个或者超过一千个的晶粒20的图像数据。图像获取装置220的FOV可足够获取每一分段图像900a-i即可。如图11A所示，第一组发光源230的光线穿过切割晶圆下方的空间部，空间部至少与任一张分段图像中的限定框950的预设部分区域(与SWIS图像获取装置的FOV对应)一样大，通常略大于任一张分段图像中的限定框950的预设部分区域。

总的来说，确定待获取的分段图像900a-i的数量取决于几个因素，例如晶圆尺寸(a)；晶粒尺寸(b)；SWIS图像获取装置200的特征例如分辨率(通常是固定的)以及FOV范围(通常是可调的)(c)；以及基于对每个栅格位置的晶粒存在50或晶粒缺失52的判断执行准确和可靠的图像处理所需的合成图像分辨率(d)。在示意出的典型实施例中，阐述了九张分段图像900a-i，因此每张分段图像900a-i对应整个限定框950的1/9。在某些实施例中，一组分段图像900为一张单一的图像，也就是，直接将一张获取的分段图像当作镂空晶圆10的合成图像。

一旦SWIS200获取了一组分段图像900，SWIS200可数字化地或通过算法将分段图像900拼接在一起，形成合成图像1000，如图9中的第六流程部分320所示。为了便于拼接分段图像，在各种实施例中，根据预设量将每一分段图像900与最邻近的分段图像900重合(例如，所考虑的分段图像900的上面、下面及侧边)。此重叠范围取决于图像处理运算可如何准确地识别任何两张重叠的最邻近的分段图像900的重叠处的晶粒特征(例如，晶粒边缘)，使得可可靠地匹配这些重叠分段图像900共有的晶粒特征。通常，重叠范围等于或接近等于一个晶粒的尺寸，但是重叠范围为此尺寸并不是至关重要的。如果晶粒20的一个或多个部分上具有足够的区别特征，重叠范围可小于一个晶粒的尺寸，使得可准确地将分段图像900中的晶粒边缘、边界、结构或特征与重叠的最邻近的分段图像900中相同的晶粒边缘、边界、结构或特征对齐。重叠范围取决于如何正确地匹配相同晶粒20中相同特征对应的重叠像素，以及在某些实施例中分段图像重叠范围可小于一个晶粒尺寸。

除了上述所述或作为上述所述的替换，利用扩展台210在限定框950的周界内的相对位置对应的编码信息数字化地将分段图像拼接在一起，此时在该相对位置获取每一分段图像900。基于此类编码信息，SWIS200可判断每一分段图像900的中心以及获取每张分段图像900移动的相对距离(a)，以及数字化地将每一分段图像900定位及拼接或连接在一起(b)。严格来说，对于分段图像重叠部分，没有必要利用该技术。然而，为了更精准，在某些实施例中SWIS200可利用图像处理运算(a)及获取每一分段图像时的扩展台编码信息(b)的结合将分段图像900数字化地拼接在一起。在此类实施例中，可减少分段图像900之间的重叠范围。

典型合成图像产生流程

图12为本发明实施方式中典型合成图像产生流程500的流程图。在实施例中，合成图像产生流程500包括选择第一分段图像900a的第一流程部分502，以及选择邻近第一分段图像的一张或多张其他分段图像900b、f的第二流程部分504。第三流程部分506为通过图像处理运算识别相邻分段图像900a、b、f共享的外围参考特征例如栅格线及/或晶粒边缘或边界(例如，晶粒行或列的一部分上的多个晶粒边缘)。第四流程部分508为根据共享的或共同的外围参考特征，将所考虑的相邻分段图像900a、b、f数字化地配准和对齐。第五流程部分510为将已配准的一组分段图像900a、b、f存储为中间图像，以及第六流程部512为判断是否需要根据该中间图像对其他分段图像进行分析和配准/对齐。如果是，合成图像产生流程500返回至第二流程部分504，根据该中间图像选择最邻近或相邻的一张或多张其他分段图像900，因此可将一张或多张其他分段图像与中间图像对齐及合并在一起。一旦跨越整个切割晶圆或镂空晶圆表面区域的一组分段图像已被考虑，合成图像产生流程500将最近的中间图像指定为或存储为合成图像。

将合成图像900拼接在一起后，形成整个镂空晶圆10的准确的合成图像1000，该合成图像准确地描述了镂空晶圆10中每一留下来的晶粒50和每一空的晶粒位置52的相对位置。

定位合成图像中的第一/起始晶粒

在各种实施例中，根据对应晶粒位置的本地PW图信息对合成图像1000中的像素区域进行分析前，SWIS200首先确定合成图像像素区域中代表第一/起始晶粒的预设像素位置或区域。因此，再一次参考图9，流程300包括第七流程部分330，识别合成图像中第一/起始晶粒的位置。

预设的第一/起始晶粒位置可对应为第一/起始晶粒的中心或第一/起始晶粒的指定角落。可按照上面描述的一种或多种方式确定预设的像素位置，例如通过图像处理技术数字化地识别合成图像1000中的参考原点(例如，对应镂空晶圆10的中心，或水平参考线和垂直参考线的交叉点)，以及确定第一/起始晶粒相对参考原点的预设位置(a)，及/或重建镂空晶圆栅格分布及根据重建识别参考栅格位置，以及确定第一/起始晶粒相对参考栅格位置的预设位置(b)。

分析合成图像及识别晶粒挑选错误

一旦确定合成图像1000中第一/起始晶粒的像素位置，SWIS200可以分析合成图像1000中每一有效区域晶粒位置对应的像素区域，如图9中第八流程部分340所示。基于此分析，SWIS200可确定对于每一此晶粒位置合成图像是否指出了镂空晶圆10中的晶粒存在50或晶粒缺失52。在各种实施例中，根据每一有效区域晶粒位置的像素区域的分析，SWIS200利用晶粒存在或晶粒缺失的指示符或代码构建镂空晶圆提取图。镂空晶圆提取图因此指示对于每一有效区域晶粒位置镂空晶圆10中否有留下来的晶粒50或者那个晶粒位置为空52，或者对每一有效区域晶粒位置进行编码以用于确定对于每一有效区域晶粒位置镂空晶圆10中否有留下来的晶粒50或者那个晶粒位置为空52。例如，镂空晶圆提取图可以为根据预设格式形成的数据文件例如ASCII文件，因此可将镂空晶圆提取图中的信息内容有效地与本地PW图中的信息进行关联或比较。

SWIS200利用每一有效区域晶粒位置的晶粒存在和晶粒缺失的指示符构建镂空晶圆提取图后，SWIS200可将镂空晶圆提取图与此类晶粒位置的本地PW图数据进行关联或比较，以确定这些晶粒位置的任一晶粒位置处是否发生了晶粒挑选错误，如图9中的第九和第十流程部分350、352所示。

图13为本发明实施方式中用于构建镂空晶圆提取图和识别晶粒挑选错误的典型流程600的流程图。在实施例中，流程600包括第一流程部分602，选择合成图像1000中的第一/起始晶粒位置或下一个/连续晶粒位置(例如，直接相邻的晶粒位置)。对第一/起始晶粒位置的选择可包括选择合成图像像素区域中表示第一/起始晶粒的已知像素位置，例如第一/起始晶粒位置的中心或起始晶粒预设角落对应的像素位置。对下一个/连续晶粒的选择可包括按照将有效区域晶粒位置在晶圆上进行物理排列(a)及在本地PW图中进行排序(b)的方式对应的方向，移动预设图像空间晶粒分隔距离，例如预设数量的像素，以远离当前或最新合成图像晶粒位置。

总的来说，根据镂空晶圆物理布局、携带切割晶圆5的膜11的延伸范围及SWIS图像获取装置220的像素，定义图像空间中内部晶粒间隔的预设像素距离与物理晶粒尺寸和镂空晶圆切割槽或栅格线30、32的物理宽度对应。本领域的技术人员应当容易理解，由于膜11的拉伸，镂空晶圆切割槽或栅格线30、32的物理宽度大于未切割晶圆的切割线30、32的宽度。在各种实施例中，可通过传统的图像处理技术确定镂空晶圆栅格线30、32的像素宽度，例如，根据合成图像1000中第一/起始晶粒的像素位置的确定方式。

流程600包括第二流程部分604，分析当前选择的晶粒位置对应的像素区域的像素密度，以及在数学上确定这个像素区域内像素的平均、中间或其他基于统计的密度。第三流程部分606为基于数学上确定的密度判断当前晶粒位置的晶粒存在50或晶粒缺失52。如上所述，晶粒存在50对应第一平均密度，以及晶粒缺失52对应显著不同于(例如，大于)第一平均密度的第二平均密度。

第四流程部分608包括存储所考虑的晶粒位置对应的镂空晶圆提取图位置的晶粒存在指示符或晶粒缺失指示符。为了有助于进一步理解，再次参考图7A和7B，以及图7C。如上所述，图7A示意了镂空晶圆10的典型合成图像1000；图7B示意了镂空晶圆合成图像1000的放大部分1002，对应2×7阵列的镂空晶圆栅格位置，通过水平和垂直栅格线30、32规划栅格位置。图7C指出了合成图像1000的放大部分1002对应的典型镂空晶圆提取图1100的一部分中的典型数字编码。

更具体地，在合成图像1000的放大部分1002，五个合成图像栅格位置指示晶粒存在50，以及九个合成栅格位置指示晶粒缺失52。相应地，对于特定合成图像栅格位置对应的镂空晶圆提取图1100中的任一组数据域，通过数字编码或值例如“1”指示晶粒存在50，类似地通过数字编码或值例如“0”指示晶粒缺失52。因此，对于合成图像1000的放大部分1002中包括留下来的晶粒50的每一栅格位置，镂空晶圆提取图1100通过数字“1”指示在这个栅格位置有留下来的晶粒50。类似地，对于合成图像1000的放大部分1002中为空的每一栅格位置，镂空晶圆提取图通过数字“0”指示空的晶粒位置52。

再次参考图13，第五流程部分610为根据晶粒存在50或晶粒缺失52判断是否对合成图像1000中的每个有效区域晶粒位置都进行了考虑或分析。如果不是，流程600返回至第一流程部分602。

一旦已经对每个有效区域晶粒位置都进行了考虑，流程600包括第六流程部分620，将镂空晶圆提取图1100中的晶粒存在和晶粒缺失指示符与对应晶粒位置的本地PW图数据相关联或比较，因此确定是否发生了晶粒挑选错误。对于任何指定的有效区域晶粒位置，镂空晶圆提取图1100中的晶粒存在与缺失指示符与指示那个晶粒位置的晶粒存在或缺失的本地PW图数据之间存在差异，意味着发生了晶粒挑选错误。流程600还可包括第七流程部分622，产生和存储晶粒挑选/提取错误图，晶粒挑选/提取错误图用于识别在哪个镂空晶圆晶粒位置发生了晶粒挑选错误或对发生晶粒挑选错误的镂空晶圆晶粒位置进行编码。在各种实施例中，晶粒提取错误图为整个镂空晶圆10提供了一组数字编码，该组数字编码指示具有的晶粒应当从切割晶圆5中提取出来但却不正确地留在镂空晶圆10上的每一栅格位置(a)，以及指示应当具有留下来的晶粒50但却没有的每一栅格位置(b)。

在某些实施例中，第六流程部分620包括将镂空晶圆提取图中每一晶粒位置的晶粒存在/缺失指示符与对应的晶粒位置对应的本地PW图数据进行比较。基于此比较，SWIS200可产生晶粒挑选错误图。在其他实施例中，SWIS200可直接根据本地PW图数据产生预期提取图，其中根据与镂空晶圆提取图1100利用的编码原理相同的编码原理(例如，相同晶粒存在和晶粒缺失指示符)，基于本地PW图数据，预期提取图指示预期晶粒存在50和预期晶粒缺失52。在此类实施例中，SWIS200可仅通过将镂空晶圆提取图1100从预期提取图中去掉(反之亦然)来判断是否发生了晶粒挑选错误，因此可产生晶粒挑选错误图。在此类去除后，晶粒挑选错误图中的任何晶粒位置处任何不为零的结果指示在那个晶粒位置发生了晶粒挑选错误。

再次参考图9，方法300可包括第十一流程部分360，将晶粒挑选错误信息，例如晶粒挑选错误图，传送至一个或多个其他目的地或系统，以及/或存储晶粒挑选错误图(例如作为本地或网络驱动的数据文件)，例如，存储在另一设备或系统可访问的位置。晶粒提取错误图数据或晶粒缺失错误指示符的存储或传送可有助于执行晶粒分拣错误补救操作，例如，从本来应当仅包括电气上为好的、外观上可接收的晶粒26的卷带或其他目的地中，取出电气上为坏的的晶粒24及/或电气上为好的但外观上不可接收的晶粒25。

本发明实施例可按照一种高效方式对镂空晶圆的100％进行检验。例如，在典型实施中，以小于3分钟的时间，即可对具有1×1mm²晶粒的8英尺镂空晶圆10的100％进行自动化检验，以识别镂空晶圆晶粒存在/晶粒缺失错误。再者，本发明的实施例可在不显著影响生产量的情况下，自动对镂空晶圆10的100％进行检验和识别相应的晶粒存在/晶粒缺失错误(例如，按照对生产量具有小的、可忽视的、接近为零或基本上/实际上为零的影响的方式)。

镂空带或镂空板的自动化检验

在许多半导体制造场景中，由基板而不是晶圆承载、支撑或托住元件或器件，SIS/SWIS200可执行镂空检验操作，以检验是否从基板中正确地移除元件。例如，如图14A和14B所描述的，可由薄的柔性带或板1200a、b承载、支撑元件1220(例如，凸起的晶粒20)或者元件1220驻留在薄的柔性带或板1200a、b中。每一带1200a、b包括由间隙1204分割的多个不同的带部1202a-d。每一带部1202a-d提供了可供元件1220驻留的多个栅格位置。按照本领域技术人员容易理解的一种方式，通过水平和垂直栅格线1230、1232定义每一带部1202a-d的栅格位置。可有不同类型的条带1200a、b，包括条带1200a(a)，沿着条带1200a的外围或外部边缘在特定位置处形成有孔、开口或者参考标志1206，以及条带1200b(b)，不具有此类外围孔、开口或参考标志1206。

可按照与用于晶圆的方式基本相同或类似的方式，将一个或多个带1200a、b以及承载、支撑或托住的元件1220固定在膜框12中，使得胶膜11可支撑条带1200a、b及元件1220，如图14C和图14D所示。相应地，可沿着每一带部1202a-d的水平和垂直栅格线1230、1232对条带进行切割。可避免在带部1202a-d之间的间隙1204内进行切割。如同固定在膜框12中的切割晶圆5，在对条带进行切割后，切割槽34沿着每一带部1202a-d的水平和垂直栅格线1230、1232部分伸入胶膜11。

如果切割带1205a包括参考孔1206，固定切割带1205a的膜框12不必具有切口或其他参考特征，因为基于对切割带1205a相对膜框12的方位的判断和此后的对元件1220相对膜框12的方位的判断的图像处理的执行可与基于对条带的参考孔1206的识别的图像处理相关联。如果切割带1205b不具有参考孔1206，膜框12可包括多个切口13及/或其他参考特征，以便于基于对每一条带上的元件1220相对膜框12的方位的判断进行图像处理。

根据与以上所述的用于制成晶圆的方法类似的方法，每一切割带1205具有对应的制程图，其中带制程图示意出切割带1205的每一带部1202a-d中的元件1220的电气测试和外观检验结果。按照本领域的技术人员容易理解的一种方式，条带1205对应的制程图和晶圆对应的PW图的任何一个都可被称为制程图、元件制程图、制成元件图或者制成晶粒图。

有效元件区域可被定义为带1200携带元件的区域，可根据一组元件分拣操作(例如，晶粒分拣操作)选择性地将元件从该区域中移除。可将每一带部1202或者带部1202的一部分称为有效元件区域。按照与以上所述的用于PW图的方法基本相同或类似的方法，该有效元件区域对应元件制程图。通常将指定的带部1202的预设角落的栅格位置(例如，左上方的栅格位置)定义为指定的带部1202的第一/起始元件的位置。然而，可替换地，可将其他栅格位置定义为第一/起始元件的位置。

在执行选择性地将元件1220从切割带1205中移除或挑选出的元件分拣操作(例如，晶粒分拣操作)之后，切割带1205具有镂空的外表，可被成为镂空带1210，如图14E所示。在图14E中，可用空白或无阴影区域指示每一带部1202a-d中元件缺失或空的栅格位置1252，以及使用阴影区域指示元件存在或留下来的元件1250。

按照上述描述的与应用于镂空晶圆10的方法基本相同、基本类似或大体类似的方法，本发明的各种实施例可执行自动化镂空带1210检验，以检验是否将元件1220正确地从镂空带1210中挑选出来。更具体地，在元件分拣操作完成后，可按照图14F所示的方法获取所考虑的镂空带1210的分段图像1310。在捕获指定的镂空带1210的分段图像1310a-d的过程中，根据SWIS图像获取装置的FOV定位镂空带1210，因此SWIS图像获取装置220可获取跨越镂空带整个表面区域的一部分，尤其是跨越镂空带有效元件区域的一部分的分段图像1310a-d。图14F所示的典型实施例中，获取四张分段图像1310a-d，每一张分段图像1310a-d对应的空间尺寸大于单个带部1202a-d的尺寸。本领域的技术人员应当容易理解的是根据上述描述，在其他实施例中，根据条带的几何结构(例如，长度和宽度)、SWIS图像获取装置的FOV及/或元件/晶粒尺寸，在其他实施例中可获取其他或较少的分段图像1310。因此，在其他实施例中，单张分段图像1310可包括一个带部1202a-d或者多个带部1202a-d的一部分(例如，1/2、1/3、1/4、1/5等等)。

在获取镂空带1210的分段图像的过程中，可将光线从膜框12和固定在膜框12上的镂空带1210的底部引至SWIS图像获取装置220。此外或可替换地，也可将光线从膜框12的上面引至固定在膜框12上的镂空带1210，因此元件1250的外露表面可将光线反射至SWIS图像获取装置220。

按照与以上所描述的方法基本相同或相类似的方法，将获取的分段图像1310a-d拼接在一起形成合成图像，以及确定合成图像中镂空带1210的每一带部1202a-d中的第一/起始元件位置(例如，对应预设角落的栅格位置，例如左上角的栅格位置)。在确定第一/起始元件位置之前或根据对第一/起始元件位置的确定，可类似地确定参考原点或栅格位置。对每一带部1202a-d执行自动化镂空带分析操作。在此类操作中，SWIS200通过基于对镂空带合成图像的像素阵列的分析的图像处理确定所考虑的带部1202a-d的每一栅格位置的元件存在1250或元件缺失1252，从带部1202a-d中的第一/起始元件位置开始。此外按照与上述描述的方法类似的方法，SWIS200产生带部1202a-d或镂空带1210的带提取图。最后，在产生带提取图后，按照与上述描述的方法类似的方法，SWIS200将带提取图与带制程图相关联或匹配，以及产生所考虑的镂空带1210对应的提取错误图。可将提取错误数据集传送至一个或多个其他的系统或设备，以便于进行挑选错误补救操作。

SWIS200与元件分拣设备115集成的某些实施例中，SWIS200可产生多张镂空带合成图像，其中每一单独的合成图像与所考虑的镂空带1210的带部1202(例如1或2带部1202)的预设子集对应。例如，第一镂空带合成图像对应第一带部1202a，第二镂空带合成图像对应第二带部1202b，等等。在这种实施例中，根据与SWIS图像获取装置220的FOV有关的条带的几何构造，每张合成图像可为一张单独的分段图像1310a-d。一旦在指定带部1202a上执行的元件分拣完成，SWIS图像获取装置220可获取一组分段图像(例如，一张分段图像，或者可能为多张分段图像)以及产生最新创建的镂空带部1202a对应的合成图像，在这个过程中或之后，可立即对另一/下一切割带部120b执行元件分拣操作。作为平行计算处理，在对下一切割带部1202b执行元件分拣操作时，SWIS200可分析最新创建的镂空带部1202a对应的最新产生的合成图像，以参照元件制程图的合适部分，确定是否正确地或不正确将元件1220从镂空带部1202a中挑选出来。因此，SWIS200可在对另一带部1202b-d执行元件分拣操作时，判断之前挑中的带部1202a中是否发生了挑选错误，也就是说，在对每一其他带部1202b-d执行的元件分拣操作完成之前，可更快地采取补救措施。

此外或作为之前的替换，SWIS200可产生和分析膜框12承载的镂空带1210a对应的合成图像，同时对相同膜框12承载的下一切割带1210b进行元件分拣操作(例如，作为平行计算处理)。

在多个实施例中，除了产生镂空带1210对应的一张或多张合成图像，SWIS200可在晶粒分拣操作初始化之前，产生切割带1205的一张或多张合成图像(例如，全部或基本上全部的切割带1205的合成图像)。图14G示意了用于产生一张或多张切割带合成图像的分段图像1300a-d的获取。按照与上述描述的方法类似的方法，将此些分段图像1300a-d数字化地拼接在一起，构成切割带合成图像。如同切割晶圆合成图像，切割带合成图像可用于增强镂空带合成图像中的参考原点及/或起始元件位置的判断或识别的准确度，以及/或可用作一个或多个元件分拣相关程序的导航指引或工具。

将切割晶圆合成图像作为导航指引/工具

切割晶圆合成图像本质上包括切割晶圆5的每一有效区域晶粒20的位置及对切割晶圆5的每一有效区域晶粒20的位置进行编码，因此也代表了镂空晶圆10的每一栅格位置或对镂空晶圆10的每一栅格位置进行编码。切割晶圆合成图像因此可助于对镂空晶圆合成图像(a)及/或物理切割晶圆5或物理镂空晶圆10(b)的任一或每一有效区域晶粒位置的边界进行识别，及/或有助于有效地移至(例如，直接移动至)镂空晶圆合成图像(a)及/或物理切割晶圆5或物理镂空晶圆10(b)的任一或每一有效区域晶粒位置的边界。

例如，当在切割晶圆5上执行晶粒分拣操作时，晶粒分拣设备115可将取放设备所考虑的一个或多个晶粒20或每一晶粒20的切割晶圆位置传送至SWIS200。可用相对坐标(例如，相对行/列坐标，参考第一/起始晶粒的栅格位置(0，0))或晶粒20对应的晶粒分拣编码器位置/物理空间坐标表示此类切割晶圆晶粒位置。根据晶粒分拣设备115所考虑的对应晶粒位置20，例如，根据晶粒分拣操作过程中的实时或接近实时的原理，SWIS200可对指定的切割晶圆合成图像中的图像空间晶粒位置进行关联、追踪、监管、匹配或映射操作，或可计算切割晶圆合成图像中每一有效区域栅格位置对应的预期编码器位置。

在多个实施例中，基于切割晶圆合成图像及预设图像空间对应的物理空间转换因子，对于切割晶圆合成图像中的任何指定的晶粒或栅格位置，SWIS200可根据第一/起始晶粒位置，计算物理切割晶圆5中的对应晶粒位置/栅格位置有关的或对应的预期物理空间位置(x，y)或坐标集，或相对编码器位置偏移。根据本领域的技术人员容易理解的一种方式，图像空间对应的物理空间转换因子取决于图像获取装置的分辨率，以及预期相对编码器位置偏移取决于编码规则。在某些实施例中，SWIS200可计算切割晶圆5的每一晶粒/栅格位置对应的预期相对物理空间位置(x，y)或坐标集，或者预期相对编码器位置偏移，以及在初始化执行于切割晶圆5上的晶粒分拣操作之前，将此些计算得到的信息存储在相对编码器位置图中。

在晶粒分拣操作过程中或之后，如果晶粒分拣设备115需要跨越切割晶圆5的一个或多个晶粒或栅格位置，以从当前晶粒位置移至特定的目标晶粒或栅格位置，晶粒分拣设备115可将目标晶粒/栅格位置传送至SWIS200，SWIS200可确定或计算物理切割晶圆5中的目标晶粒/栅格位置对应的合适的预期相对物理空间位置(x，y)或预期相对编码器位置偏移，并将该信息传送至晶粒分拣设备115。晶粒分拣设备115可利用该预期相对物理空间位置(x，y)或预期相对编码器位置偏移产生一组更新的编码器位置。相应地，根据该组更新的编码器位置，可调整扩展台210和晶粒分拣设备115之间的相对位置，因此晶粒分拣设备115可直接移动至目标晶粒/栅格位置的边界之内(例如，根据目标晶粒/栅格位置的尺寸，大约在目标晶粒/栅格位置的中心的+/-10％、-30％或+/-20％之内)。因此，根据本发明的多个实施例中，晶粒分拣设备115不需要按照从下一邻近晶粒移动至下一邻近晶粒的方式跨域多个栅格位置，可显著节省大量的时间，相应地增加了生产量，显著地降低或减少了指引或位置移动错误发生的可能性。在此类直接移动后，可通过晶粒分拣设备成像系统对切割晶圆5中目标晶粒/栅格位置处的晶粒20的具体位置进行检验，因此可精准地创建取放设备相对此晶粒20的位置。

本领域的技术人员应当理解根据根据取放设备静止时扩展台210是否移动(a)，或者扩展台210静止时取放设备是否移动(b)，上述提及的编码器位置或更新的编码器位置可对应或应用于扩展台210的移动或取放设备的移动。

可将经过相同制造流程处理的一批切割晶圆5中的第一切割晶圆5的第一切割晶圆合成图像定义为批导航切割晶圆合成图像，在对该批晶圆的第一或第k(其中，k>1)个切割晶圆进行晶粒分拣操作时，批导航切割晶圆合成图像可用于辅助或指引从一个晶粒/栅格位置至另一晶粒/栅格位置的移动。在某些实施例中，基于批导航合成图像，SWIS200可产生和存储切割晶圆有效区域中每一晶粒/栅格位置处的预期相对编码器位置偏移，其中根据第一/起始晶粒参考此类相对参考编码器位置偏移。

如果基于当前正在接受晶粒分拣操作的切割晶圆5产生批导航合成图像，那么批导航图像的旋转方位与当前存在于扩展台210上的切割晶圆5或由切割晶圆5产生的镂空晶圆10的旋转方位相同。也就是说，批导航合成图像和当前存在于扩展台上的切割晶圆5的旋转方位的差异为零。然而，如果基于与当前存在于扩展台210上正在接受晶粒分拣操作或已经接受过晶粒分拣操作的切割晶圆不同的特殊切割晶圆5产生批导航合成图像，那么批导航合成图像和当前由扩展台210携带的切割晶圆5或镂空晶圆10之间存在旋转方位差异或偏移。为了可准确直接地从当前或指定的晶粒/栅格位置移至下一或目标晶粒/栅格位置，确定旋转偏移θ。例如，如果基于一批晶圆中的第一切割晶圆5产生批导航合成图像，以及当前正在接受晶粒分拣操作的切割晶圆5为同一批晶圆中的第k个切割晶圆5，那么SWIS200可产生第k个切割晶圆的合成图像，确定合成图像中第k个切割晶圆的中心点，以及通过一个或多个传统图像配准技术将批导航合成图像与第k个切割晶圆合成图像进行配准，以判断第k个切割晶圆5的合成图像和批导航合成图像之间的旋转偏移θ。因此可将第k个切割晶圆5的合成图像称为旋转检视合成图像。一旦知道旋转偏移θ，可旋转扩展台210以校正或补偿旋转偏移θ，以及指导晶粒分拣设备按照上述所述的方法直接从第k个切割晶圆中的一个指定的晶粒/栅格位置移至另一晶粒/栅格位置。

按照与上述描述的方法类似的方法，批导航合成图像也可用作导航指引或指南，指导晶粒分拣操作设备在镂空晶圆10上的移动。

晶粒分拣设备侦测正确参考晶粒的典型检验

除了上述所述，晶粒分拣操作过程中，在初始化从第k个切割晶圆5中挑选晶粒20的操作之前，批导航合成图像可有助于检验晶粒分拣设备115是否侦测到或选择了第k个切割晶圆中正确的或实际参考晶粒21。更具体地，可产生第k个切割晶圆的切割晶圆合成图像，以及可自动侦测(例如，按照上述所指出的方法)对应的参考原点，例如合成图像中切割晶圆的中心点。批导航合成图像和第k个切割晶圆合成图像可相互配准，以及可旋转扩展台210以校正或补偿批导航合成图像和第k个切割晶圆合成图像的任何旋转偏移θ。

晶粒分拣/合成图像产生/合成图像导航/镂空晶圆检验配置或设置方法可包括驻留在或被设置为驻留在参考切割晶圆5中的多个辅助参考晶粒对应的相对编码器位置偏移，因此根据参考切割晶圆5中的第一/起始晶粒及/或参考晶粒21的位置可准确地定义、测量或知道每个辅助参考晶粒的(x，y)坐标或相对编码器位置偏移。辅助参考晶粒可包括特定类型的晶粒，例如镜像晶粒或虚拟晶粒，具有便于晶粒分拣设备115执行自动化侦测的特性。

例如晶粒分拣设备115可按照传统方法侦测第k个切割晶圆中的参考晶粒21，参考晶粒21可能是或可能不是第k个切割晶圆中的正确的、真实的或实际参考晶粒21。因此可将侦测到的参考晶粒21定义为候选参考晶粒21。在侦测到候选参考晶粒21后，晶粒分拣设备115可利用指定辅助参考晶粒对应的相对编码器位置偏移直接从候选参考晶粒21位置移至为预期候选参考晶粒位置的切割晶圆位置。然后晶粒分拣设备成像系统可以在该预期候选参考晶粒位置获取一张图像并进行分析，以及可能在邻近该预期候选参考晶粒位置的物理栅格位置偏移处获取多张图像并进行分析，以判断预期候选参考晶粒位置的晶粒20实际上是否为预期辅助参考晶粒。如果预期候选参考晶粒位置的晶粒20不是预期辅助参考晶粒，那么候选参考晶粒21不是或可能不是正确地或实际参考晶粒。为了增加对候选参考晶粒21是否为正确的参考晶粒21的判断的准确度和可靠度，晶粒分拣设备115可重复上述流程，移至多个辅助参考晶粒的预期位置。如果晶粒分拣设备115确认候选候选参考晶粒21实际上不是真实的参考晶粒21，可侦测或选择(例如，自动地及/或手动地)另一候选参考晶粒21，然后重复上述流程。

如果对于每一辅助参考晶粒，在对应预期候选参考晶粒位置处准确地侦测到或识别到辅助参考晶粒，那么候选参考晶粒21是或极可能是第k个切割晶圆的实际参考晶粒21。在移至预期位置后，确定已经准确地侦测到每一辅助参考晶粒，可以开始从第k个切割晶圆5中选择性地移除晶粒20。

因此本发明的实施例可降低或极大地降低在晶粒挑选操作前侦测到或选择不正确参考晶粒21的可能性，因此可降低或极大地降低挑选操作开始前出现严重系统错误的可能性。

本领域的技术人员应当意识到，在从第k个切割晶圆的候选参考晶粒21的位置移至第k个切割晶圆的第一/起始晶粒的预期位置后，可从第k个切割晶圆的不同位置开始进行到一个或多个预期辅助参考晶粒位置的移动，例如从第k个切割晶圆的第一/起始晶粒位置开始。

典型镂空晶圆重构操作

第k个切割晶圆5上执行的晶粒分拣操作完成后，第k个切割晶圆5成为第k个镂空晶圆10，通常镂空晶圆10的有效区域晶粒20的数量减少了许多或接近/基本上为零。假设根据对第k个镂空晶圆合成图像的分析，SWIS200判断第k个镂空晶圆10中已经发生了晶粒分拣错误(例如，超过预设数量或晶粒分拣错误的百分比)，SWIS200和取放设备160可将批导航合成图像当作导航指南，初始化或指导用之前已被提取出的晶粒20重构镂空晶圆10的操作，并将重构的镂空晶圆10传送至指定的目的地例如带卷。对第k个镂空晶圆10的此类重构基本上再创了第k个切割晶圆5或者创建了第k个切割晶圆5的替代物，因此可在晶粒有效区域晶粒位置以高的定位准确度对传回至膜框12的晶粒20进行空间排布。因此，替代切割晶圆5可再次接受晶粒分拣操作以解决一个或多个晶粒分拣错误。

更具体地，作为将晶粒20从第k个切割晶圆5中移除并通过卷带组件120将晶粒20传送至卷带的卷带操作的一部分，可存储每一此类晶粒20对应的晶粒ID和切割晶圆位置/栅格位置(例如，存储器或数据库中，例如以挑选出的晶粒数据文件形式存在)。可将每一晶粒20的物理切割晶圆位置/栅格位置定义为晶粒20的编码器位置。对于已经传送至卷带的第k个切割晶圆5的每一晶粒20，第k个镂空晶圆10的重构可包括从卷带中重新取回晶粒20、检索对应的存储的晶粒ID和切割晶圆位置/栅格位置以及通过取放设备160将晶粒20重新放回至第k个镂空晶圆10中的合适的切割晶圆位置/栅格位置。

第一组晶粒分拣操作完成后，如果第k个镂空晶圆10没有被从扩展台210中移走而是仍固定在扩展台210上，可知道定义第k个镂空晶圆参考原点/栅格位置例如第k个镂空晶圆中心点的编码器位置。因此，在第k个镂空晶圆10留在扩展台210上时，可直接重构第k个镂空晶圆10。

如果在将第k个镂空晶圆从扩展台210中移走后，并在重构前将第k个镂空晶圆传送至另一或其他扩展台210之后重构第k个镂空晶圆10，SWIS200可产生第k个镂空晶圆10的合成图像，确定合成图像中第k个镂空晶圆参考原点，例如镂空晶圆的中心点。通过一种或多种传统的图像配准技术，将第k个镂空晶圆合成图像与批导航合成图像进行配准，以及按照与上述所述的方法基本相同或类似的方法，对第k个镂空晶圆中的参考晶粒21的位置进行检验或确认。

在对第k个镂空晶圆中的参考晶粒21的位置进行检验后，根据晶粒的存储编码器位置将晶粒20重新放回至膜框20中，因此可将重构的晶粒20准确地放置在晶粒有效区域栅格位置。

具有检验系统的典型SWIS实施

在多个实施例中，SWIS200基本上可与任何类型的检验系统或设备合并在一起，以用于处理和检验元件例如膜框20承载的晶粒20，甚至在检验系统或设备没有扩展台210的情况下。因此，检验系统不仅可用于执行原本的预期检验操作(例如获取用于识别晶粒20的微米级或亚微米级尺寸缺陷的图像)，此外还可与晶粒分拣设备114分开，执行单独镂空晶圆检验操作。

在此类实施例中，检验系统包括或适合于包括用于获取镂空晶圆10的分段图像的图像获取装置220(a)，以及处理资源(b)，用于产生该镂空晶圆对应的合成图像(i)，确定每一镂空晶圆10的参考原点及/或第一/起始晶粒位置(ii)，接收或检索镂空晶圆10对应的PW图信息(iii)，以及根据与上述描述的方法基本相同或类似的方法，将每一镂空晶圆合成图像中的信息内容与对应的PW图的信息内容关联，以识别是否发生了一种或多种类型的挑选错误(iv)。

作为有助于理解的典型例子，光学检验系统，例如公开号为WO/2010082901的国际专利中描述的光学检验系统，通过晶圆台组件承载、固定及准确定位晶圆和切割晶圆5。晶圆台组件可包括高度平整或超平的晶圆台，例如公开号为WO/2014035346中描述的晶圆台。根据本领域的技术人员容易理解的一种方式，这种晶圆台组件因此可承载、固定和准确定位镂空晶圆10。

当镂空晶圆10由该晶圆台承载以及固定在该晶圆台上时，在晶粒分拣操作过程中，膜11保持原样没有被扩展，而产生镂空晶圆10的切割晶圆5驻留在扩展台210上。更准确地说，膜11处于轻微的或局部的松弛状态。因此，镂空晶圆10中的内部晶粒分割距离是不同于扩展台210承载的镂空晶圆10的内部晶粒分割距离。然而，栅格线30、32的方位，之后称为镂空晶圆10中的相对顺序或行-列栅格位置不改变、基本不变或接近不变。因此，可将晶圆台放置在与检验系统结合的SWIS图像获取装置220的下方，使得可获取镂空晶圆10的分段图像。然后可产生镂空晶圆合成图像，以及可确定镂空晶圆合成图像中的参考原点及/第一/起始晶粒位置。可将每一有效区域晶粒位置对应的镂空晶圆信息内容(例如，像素阵列值)与镂空晶圆PW图中每一对应晶粒位置的信息内容进行关联，以便于或能够确定在晶粒分拣操作过程中是否发生了一种或多种类型的晶粒挑选错误。

与产生合成图像有关的典型流程的各个方面

图15A和15B为本发明实施例中阐述与产生合成图像有关的流程1400、1500的流程图。流程1400、1500包括在取放操作过程中将批导航合成图像用作导引或导航的批晶粒分拣操作(a)，对晶粒分拣操作过程创建的每一镂空晶圆10执行的镂空晶圆检验操作(b)，并可能包括膜框重构操作(c)。

在一个实施例中，可从第一流程部分1402的方法中检索出合成图像产生/导航参数以及镂空晶圆检验参数。可从一批晶圆中选出第一或下一切割晶圆并将选出的晶圆传送至第二流程部分1404的扩展台210，以及在第三流程部分1410产生批导航合成图像。可按照与上述描述的方法相同、基本相同或类似的方法，例如按照图16所示的本发明实施例的合成图像产生流程1600阐述的方法，产生批导航合成图像。

在第四流程部分1420，在当前切割晶圆5上执行晶粒分拣操作，根据切割晶圆5对应的PW图，将批导航图像用作指引或指南，对晶粒分拣设备115至应当从膜框20中移除的每一晶粒的位置的移动进行指导。晶粒分拣操作完成后，在第五流程部分1430产生镂空晶圆合成图像，例如按照图16所示的方法。

在第六流程部分1440对镂空晶圆有效区域晶粒位置的100％进行检验。按照与之前描述的方法相同、基本相同或类似的方法，例如图17所示的本发明实施例中镂空晶圆检验流程1700阐述的方法，执行该100％镂空晶圆检验。应当注意的是，根据对晶粒分拣错误的分析，例如图17所示的第二流程部分1720，相对编码器位置图可有助于判断镂空晶圆合成图像信息内容和PW图信息内容之间的本质区别。对于镂空晶圆提取图中所指示的晶粒存在52或晶粒缺失50，可将相对编码器位置图中合适晶粒/栅格位置的相对编码器位置与PW图中存储的对应晶粒分拣设备编码器位置进行关联。例如，对于镂空晶圆提取图中留下来的晶粒50，可将相对编码器位置图中留下来的晶粒50的相对编码器位置之间的区别与PW图中对应晶粒/栅格位置的晶粒分拣设备编码器位置的区别进行关联或比较。对于在镂空晶圆提取图中表示为留下来的晶粒50的有效区域晶粒位置，如果相对编码器位置区别的幅度超过晶粒分拣设备编码器位置区别的幅度一预设量，例如与接近超过晶粒尺寸的20％的空间定位错误对应，这表明在晶粒分拣操作完成后，已经不正确地将有缺陷的晶粒20从膜框12中挑选出来，而不是将该有缺陷的晶粒20留在膜框12上。

再次参考图15A，指明或保证可对镂空晶圆10进行重构取决于镂空晶圆检验识别出的多个晶粒提取错误。可通过第七和第八流程部分1450、1460进行重构。在接下来的时间(例如，重构后立即或重构后)，在第九流程部分1462的晶粒分拣操作中再次考虑重构的膜框12。在某些实施例中，如果指明或保证可重构，表示已经发生了不期望数量的晶粒提取错误。这表明之前创建的批导航合成图像中存在一个或多个问题。相应地，可通过第九流程部分1462，选择另一个切割晶圆5，以用于产生替代批导航合成图像，第九流程部分1462后返回至第二流程部分1404。

如果第七流程部分1450指明或保证不能进行膜框重构，如图15B所指示，在第十至二十一流程部分1502-1570，可考虑选择下一切割晶圆5、产生旋转检验合成图像、检验在选中的切割晶圆5中是否侦测到正确的参考晶粒21、在选中的切割晶圆5上执行晶粒分拣、对对应镂空晶圆10执行镂空检验，并可能执行重构操作。对于一批晶圆中的每一其他的切割晶圆5，可重复执行第十至二十一流程部分1502-1570。

图18为本发明实施方式中用于检验是否在切割晶圆5中挑选出正确的参考晶粒21的简化流程1800的流程图。流程1800包括第一至十一流程部分1802-1840，按照与上述所述的方法基本相同或类似的方法，确定候选参考晶粒是否为实际参考晶粒21。

图19为本发明实施方式中用于重构膜框12的流程1900的流程图，已经将晶粒20选择性地从膜框12中移除。流程1900包括第一至第六流程部分1902-1920，按照与上述所述的方法基本相同或类似的方法，进行膜框重构。

本公开解决了与现有的镂空晶圆检验相关的至少一个方面、问题、限制和/或缺点。与某些特定实施例相关联的特征、方面和/或优点已经在本公开中进行了描述，其他实施例也可展现此类特征、方面和/或优点，并且并非所有实施例都需要必然地表现出这样的特征、方面和/或优点，才落入本公开的范围之内。本领域的普通技术人员可以理解，以上公开的系统、组件、过程或它们的替代物，可根据需要组合成其他不同的系统、组件、过程和/或应用。另外，在本公开的范围和精神内，本领域的普通技术人员可能对本公开的各种实施例进行各种变形、改变和/或改进。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 (29)

1.用于产生承载有切割元件的至少一个膜框对应的至少一张合成图像的自动方法，所述方法包括：

提供一膜框，在所述膜框中根据多个栅格位置放置切割元件，所述多个栅格位置包括制成元件驻留的一组有效区域栅格位置；

获取所述膜框的一组分段图像，每一分段图像对应所述膜框跨越的空间区域的预设部分以及包括该组有效区域栅格位置的至少一组子集；

根据该组分段图像产生所述膜框对应的一张合成图像，所述合成图像包括指示元件驻留的每一有效区域栅格位置的图像数据(a)，以及指示每一有效区域栅格位置的元件存在或元件缺失的图像数据(b)；以及

通过图像处理技术处理所述合成图像以确定所述合成图像中的参考原点及第一有效区域栅格位置，其中，所述参考原点包括所述合成图像中的预设点或预设有效区域栅格位置，所述预设点或预设有效区域栅格位置为所述膜框中对应的预设点或预设有效区域栅格位置(a)和所述制成元件对应的制程图中的预设有效区域栅格位置(b)中的一种，其中所述制程图包括数据结构，存储每一有效区域栅格位置对应的信息内容，所述信息内容用于指示每一有效区域栅格位置处的元件是被接受的或被拒绝的。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述元件为晶圆对应的半导体晶粒，以及所述膜框承载晶圆的至少一部分(a)，在所述晶圆的该组有效区域栅格位置制作元件，或者所述膜框承载一条带(b)，在所述条带的该组有效区域栅格位置制作元件。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提供所述膜框包括在执行从所述膜框中选择性地移除元件的一组元件分拣操作前提供所述膜框(a)和在执行完该组元件分拣操作后提供所述膜框(b)中的至少一种。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述参考原点不同于所述膜框中用于执行该组元件分拣操作的参考晶粒的位置。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，处理所述合成图像包括：

识别所述合成图像中的多条栅格线的至少一部分，所述多条栅格线的至少一部分与所述膜框中的所述元件之间的多个对应切割槽的至少一部分对应；

基于所述多条栅格线中相邻平行栅格线和相邻垂直栅格线形成的所述合成图像的像素区域，定义所述多个栅格位置；以及

利用所述参考原点及所述参考原点和所述第一有效区域栅格位置之间的预设空间关系确定所述多个栅格位置中的所述有效区域栅格位置。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取该组分段图像包括根据第一组光照参数将光线射向所述膜框的顶面(a)和根据第二组光照参数将光线射向所述膜框的底面(b)中的至少一种。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一组光照参数及所述第二组光照参数有助于进行可靠的图像处理，以对栅格位置处的元件存在、栅格位置处的元件缺失及定义每个栅格位置的栅格线进行区分。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取该组分段图像包括利用图像获取装置获取每一分段图像，所述图像获取装置的分辨率小于及视角范围大于用于检验单个元件的微米级或亚微米级缺陷的图像获取装置的分辨率和视角范围。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该组分段图像包括所述膜框的整个区域的预设部分对应的多张图像，以及产生所述合成图像包括将该组分段图像中的单张分段图像数字化地拼接在一起。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，将该组分段图像中的单张分段图像数字化地拼接在一起包括通过对齐单张分段图像的方式将所述膜框的相邻区域对应的单张分段图像的至少一部分数字化地连接在一起，所述单张分段图像在相同元件的元件边缘及/或元件特征对应的一组共同边界处重叠(a)，及/或在获取该组分段图像的过程中根据指示所述膜框的相对物理空间坐标的编码值直接将所述单张分段图像连接在一起(b)。

11.如权利要求1所述的方法，还包括在产生合成图像前获取一个方法，所述方法包括以下中的至少一种：栅格信息(a)，包括定义所述多个栅格位置的多条水平栅格线和多条垂直栅格线；图像获取装置参数(b)，包括与元件尺寸和晶圆尺寸有关的图像获取装置分辨率和图像获取装置视角范围；至少一组光照参数(c)，在获取该组分段图像的过程中用于控制所述膜框上的入射光线的特征；待获取的多张分段图像(d)；该组分段图像中单张分段图像之间的重叠范围(e)；一组参考原点参数(f)，指示或定义与所述多个栅格位置有关的参考原点位置；第一有效区域栅格位置(g)，标识该组有效区域栅格位置的第一元件位置；以及一组参数(h)，使得能够对晶粒分拣设备侦测到的参考晶粒位置进行检验。

12.如权利要求3所述的方法，还包括：

分析所述合成图像中每一有效区域栅格位置的像素数据，以确定所述膜框中对应有效区域栅格位置处的元件存在或元件缺失；以及

将所述合成图像中该组有效区域栅格位置的每一有效区域栅格位置的信息内容与所述制程图中该组有效区域栅格位置的每一有效区域栅格位置的内容进行关联。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，关联信息内容包括将所述合成图像中每一有效区域栅格位置对应的像素值与所述制程图中所述有效区域栅格位置对应的数字代码进行关联。

14.如权利要求12所述的方法，还包括在元件分拣操作过程中，自动判断是否不正确地将一个或多个元件从所述膜框中移除(a)，及/或元件分拣操作后，自动判断一个或多个元件是否不正确地留在所述膜框中(b)。

15.如权利要求3所述的方法，其特征在于，提供膜框包括在执行该组元件分拣操作前提供所述膜框，以及产生合成图像包括在执行该组元件分拣操作前产生所述膜框的合成图像。

16.如权利要求3所述的方法，其特征在于，提供所述膜框包括在执行完该组元件分拣操作后提供所述膜框，以及产生合成图像包括在执行完该组元件分拣操作后产生所述膜框的合成图像。

17.如权利要求15所述的方法，还包括将执行该组元件分拣操作前产生的所述膜框的所述合成图像用作执行一组取放操作时的导航指引或指南，以定位以下中的至少一个：

(a)在相同膜框或不同膜框上执行该组元件分拣操作时或之后，与取放设备有关的目标有效区域栅格位置；

(b)在相同膜框或不同膜框上执行该组元件分拣操作时，与所述取放设备有关的目标有效区域栅格位置；以及

(c)在执行一组膜框重构操作时，所述多个栅格位置中与所述取放设备有关的至少一部分有效区域栅格位置，通过该组膜框重构操作，由于该组元件分拣操作已经从相同或不同膜框中移除的元件。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述膜框为承载有一批切割晶圆中的第一切割晶圆的第一膜框，所述膜框的所述合成图像包括所述第一切割晶圆的合成图像，以及将所述合成图像作为导航指引或指南包括：

将所述第一切割晶圆的所述合成图像存储为批导航合成图像，将所述批导航合成图像用作该批切割晶圆中每一切割晶圆的导航指南或指引；

选择承载有该批切割晶圆中的第二切割晶圆的第二膜框；

产生所述第二切割晶圆的合成图像；

通过图像配准技术确定和校正所述批导航合成图像和所述第二切割晶圆的合成图像之间的空间偏移。

19.如权利要求18所述的方法，还包括：

识别所述第二切割晶圆中的当前晶粒位置以及所述第二切割晶圆的合成图像中对应的当前晶粒位置；

识别所述第二切割晶圆中的目标晶粒位置以及所述批导航合成图像中对应的目标晶粒位置；

利用批导航图像和图像空间对应的物理空间转换因子计算所述当前晶粒位置对应的相对编码器位置及所述目标晶粒位置对应的相对编码器位置；

基于每一计算出的相对编码器位置产生更新的编码器位置；以及

利用所述更新的编码器位置直接将所述取放设备从所述当前晶粒位置移至所述目标晶粒位置的一组边界。

20.如权利要求18所述的方法，还包括通过如下方式对晶粒分拣设备侦测所述第二切割晶圆中的正确参考晶粒进行检验：

从所述方法中检索辅助参考晶粒对应的相对编码器位置偏移；

直接将所述晶粒分拣设备从候选参考晶粒位置或候选参考原点移至所述辅助参考晶粒的预期位置；

自动判断所述辅助参考晶粒是否存在于所述辅助参考晶粒的预期位置；以及

根据所述辅助参考晶粒是否存在于所述辅助参考晶粒的预期位置检验所述候选参考晶粒是否为所述正确参考晶粒。

21.如权利要求18所述的方法，其特征在于，还包括：

选择性地从所述第二切割晶圆中移除晶粒以创建镂空晶圆；

产生所述镂空晶圆的合成图像；以及

通过图像配准技术判断和校正所述批导航合成图像和所述镂空晶圆的合成图像之间的旋转偏移。

22.如权利要求21所述的方法，还包括：

从所述方法中检索辅助参考晶粒对应的相对编码器位置偏移；

直接将所述取放设备从所述镂空晶圆的候选参考晶粒位置或候选参考原点移至所述辅助参考晶粒的预期位置；

自动判断所述辅助参考晶粒是否存在于所述辅助参考晶粒的预期位置；

根据所述辅助参考晶粒是否存在于所述辅助参考晶粒的预期位置检验所述候选参考晶粒是否为正确参考晶粒；以及

根据对所述候选参考晶粒是否为所述正确参考晶粒的检验初始化一组膜框重构操作，该组膜框重构操作包括将从所述第二切割晶圆中移除的晶粒返回至所述第二膜框以创建替代第二切割晶圆，其中在该组膜框重构操作中，所述镂空晶圆合成图像和所述批导航合成图像中的一张被用作移至所述第二膜框的不同晶粒位置的导航指引或指南。

23.如权利要求3所述的方法，其特征在于，通过平行计算处理，产生所述合成图像与执行该组元件分拣操作平行进行。

24.一种用于产生至少一个膜框对应的至少一张合成图像的系统，所述至少一个膜框的多个栅格位置的有效晶粒区域内承载有切割元件，所述系统包括：

处理单元；

用于承载和固定所述膜框的扩展台或晶圆台；

一组发光源，用于在所述膜框放置在所述扩展台或所述晶圆台上时，将光线射向所述膜框；

图像获取装置；以及

存储器，存储至少一组程序指令，当该组程序指令被执行时，控制所述处理单元执行权利要求1至23中任意一项所述的方法。

25.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述处理单元耦合至用于在所述膜框上执行一组元件分拣操作的元件分拣设备，该组元件分拣操作用于基于制程图信息内容选择性地将元件从所述膜框中移除。

26.如权利要求24所述的系统，其特征在于，该组发光源包括第一组发光源(a)和第二组发光源(b)中的至少一种，所述第一组发光源用于在获取所述该组分段图像的过程中根据第一组光照参数将光线射向所述膜框的顶面，以及所述第二组发光源用于在获取所述该组分段图像的过程中根据第二组光照参数将光线射向所述膜框的底面。

27.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述图像获取装置的分辨率小于及视角范围大于用于检验单个元件的微米级或亚微米级缺陷的图像获取装置的分辨率和视角范围。

28.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述存储器存储的方法包括以下中的至少一部分：栅格信息(a)，包括定义所述多个栅格位置的多条水平栅格线和多条垂直栅格线；图像获取装置参数(b)，包括与元件尺寸和晶圆尺寸有关的图像获取装置分辨率和图像获取装置视角范围；至少一组光照参数(c)，用于在获取该组分段图像的过程中控制所述膜框上的入射光线的特征；待获取的多张分段图像(d)；该组分段图像中单张分段图像之间的重叠范围(e)；一组参考原点参数(f)，指示或定义与所述多个栅格位置有关的参考原点位置；第一有效区域栅格位置(g)，定义该组有效区域栅格位置的第一元件位置；以及一组参数(h)，使得能够对晶粒分拣设备侦测到的参考晶粒位置进行检验。

29.如权利要求25所述的系统，其特征在于，所述系统与用于执行该组元件分拣操作的元件分拣设备集成(a)，或者所述系统与所述元件分拣设备分离(b)。