CN117894720A - 半导体晶圆芯片分选方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的一种半导体晶圆芯片分选方法及装置，其中方法包括：扫描所述半导体晶圆的晶圆膜上的每个芯片，以记录异常芯片的坐标数据，其中，所述坐标数据包括所述异常芯片的物理坐标以及机械坐标；对所述半导体晶圆所处的冷冻平台进行降温冷冻，并基于所述坐标数据将所述晶圆膜上的所述异常芯片进行取出，以完成芯片分选作业，其中，利于真空吸附方式将所述异常芯片取出。本发明可以将半导体晶圆芯片进行冷冻至晶圆容易脱落的温度，再将异常芯片分选出来，保留正常芯片，并且不破坏整个晶圆；另，本发明结构简单，操作方便，可集成到检测设备中，整个流程可实现自动化，减少人为参与环节，设备自动化效率高，质量可靠。
Description
技术领域
本发明涉及芯片筛选技术领域，更具体的，涉及一种半导体晶圆芯片分选方法及装置。
背景技术
随着现在的科技发展，对半导体的需求越来越大，生产力不断的提高，全机械化生产已经是大势所趋，同时半导体越做越精细，体积越来越小，这也增加了制作的难度，在庞大的生产力上不可避免会掺杂不好的半导体晶圆，对半导体晶圆的检测是不可避免的，同时需要把不好的半导体晶圆分选出来。
目前大部分集中在人工在显微镜下挑选，工作强度大，效率低。
发明内容
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种半导体晶圆芯片分选方法及装置，可以将半导体晶圆芯片进行冷冻至晶圆容易脱落的温度，再将NG品分选出来，整个流程可实现自动化，减少人为参与环节，设备自动将NG品半导体晶圆变成OK品半导体晶圆，设备效率高，质量可靠。
本发明第一方面提供了一种半导体晶圆芯片分选方法，包括以下步骤：
扫描所述半导体晶圆的晶圆膜上的每个芯片，以记录异常芯片的坐标数据，其中，所述坐标数据包括所述异常芯片的物理坐标以及机械坐标；
对所述半导体晶圆所处的冷冻平台进行降温冷冻，并基于所述坐标数据将所述晶圆膜上的所述异常芯片进行取出，以完成芯片分选作业，其中，利于真空吸附方式将所述异常芯片取出。
本方案中，所述方法还包括利用搬运机械臂将所述半导体晶圆搬运到所述冷冻平台上。
本方案中，所述方法还包括利用所述搬运机械臂将所述半导体晶圆搬运到检测平台上以利用CDD相机完成对每个所述芯片的扫描作业。
本方案中，所述方法还包括利用制冷装置对所述冷冻平台进行降温处理，以将所述冷冻平台的环境温度降温冷冻至目标温度。
本方案中，所述方法还包括在降温冷冻过程中，对所述环境温度进行检测并实时可视化显示。
本发明第二方面还提供一种半导体晶圆芯片分选装置，所述装置包括：
CDD相机，所述CDD相机用于扫描所述半导体晶圆的晶圆膜上的每个芯片，以记录异常芯片的坐标数据，其中，所述坐标数据包括所述异常芯片的物理坐标以及机械坐标；
冷冻平台，所述冷冻平台包括冷冻平板以及晶圆压板，其中，所述冷冻平板用于放置所述半导体晶圆，所述晶圆压板用于压紧所述半导体晶圆；
制冷装置，所述制冷装置用于对所述半导体晶圆所处的冷冻平台进行降温冷冻；
真空吸附机构，所述真空吸附机构用于基于所述坐标数据将所述晶圆膜上的所述异常芯片进行取出，以完成芯片分选作业。
本方案中，所述装置还包括搬运机械臂，所述搬运机械臂用于将所述半导体晶圆搬运到所述冷冻平台上。
本方案中，所述装置还包括检测平台，其中，所述搬运机械臂还用于将所述半导体晶圆搬运至检测平台，以供所述CDD相机完成对每个所述芯片的扫描作业。
本方案中，所述制冷装置包括制冷机构以及温控机构，其中，所述制冷机构包括制冷机，所述温控机构包括温度控制仪以及温度检测仪。
本方案中，所述真空吸附机构包括真空吸附元件以及运动元件。
本发明公开的一种半导体晶圆芯片分选方法及装置，可以将半导体晶圆芯片进行冷冻至晶圆容易脱落的温度，再将NG品分选出来，保留OK品，并且不破坏整个晶圆；另，本发明结构简单，操作方便，可集成到检测设备中，整个流程可实现自动化，减少人为参与环节，设备自动将NG品半导体晶圆变成OK品半导体晶圆，设备效率高，质量可靠。
附图说明
图1示出了本发明一种半导体晶圆芯片分选方法于一实施例中的步骤流程图；
图2A～图2B示出了本发明一种半导体晶圆芯片分选装置于一实施例中的装置示意图；
图3示出了本发明一种半导体晶圆芯片分选装置于又一实施例中的装置示意图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
图1示出了本申请一种半导体晶圆芯片分选方法的流程图。
如图1所示，本申请公开了一种半导体晶圆芯片分选方法，包括以下步骤：
S102，扫描所述半导体晶圆的晶圆膜上的每个芯片，以记录异常芯片的坐标数据，其中，所述坐标数据包括所述异常芯片的物理坐标以及机械坐标；
S104，对所述半导体晶圆所处的冷冻平台进行降温冷冻，并基于所述坐标数据将所述晶圆膜上的所述异常芯片进行取出，以完成芯片分选作业，其中，利于真空吸附方式将所述异常芯片取出。
需要说明的是，首先利用CDD相机扫描所述半导体晶圆的晶圆膜上的每个芯片，进而区分出所述异常芯片，而后对所述异常芯片的坐标数据进行记录，其中，所述坐标数据包括所述异常芯片的物理坐标以及机械坐标，对所述半导体晶圆所处的冷冻平台进行降温冷冻，进而对所述半导体晶圆进行冷冻，通过冷冻的方式让贴在膜上的晶圆更容易脱落，然后再进行分选，待获取到所述坐标数据后，基于所述坐标数据将所述晶圆膜上的所述异常芯片进行取出，以完成芯片分选作业，其中，利用所述真空吸附方式进行取出，优选地，采用真空吸附的方式进行分选，这样既能将不好的半导体晶圆芯片取出来，又不破坏整个晶圆。
根据本发明实施例，所述方法还包括利用搬运机械臂将所述半导体晶圆搬运到所述冷冻平台上。
需要说明的是，所述半导体晶圆的搬运操作具体是通过所述搬运机械臂完成的，通过所述搬运机械臂可以将所述半导体晶圆搬运到所述冷冻平台上。
根据本发明实施例，所述方法还包括利用所述搬运机械臂将所述半导体晶圆搬运到检测平台上以利用CDD相机完成对每个所述芯片的扫描作业。
需要说明的是，所述CDD相机在对每个所述芯片的扫描作业时，需要使用到所述检测平台，因此，所述方法还包括利用搬运机械臂将所述半导体晶圆搬运到所述检测平台上以供所述CDD相机进行扫描。
根据本发明实施例，所述方法还包括利用制冷装置对所述冷冻平台进行降温处理，以将所述冷冻平台的环境温度降温冷冻至目标温度。
需要说明的是，通过冷冻的方式让贴在膜上的晶圆更容易脱落以进行分选，因此需要利用所述制冷装置对所述冷冻平台进行降温处理，以对所述半导体晶圆进行降温，其中，将所述冷冻平台的环境温度降温冷冻值所述目标温度后，可以同步将所述半导体晶圆的温度降温冷冻值所述目标温度，进一步地，取所述设定值为“-20°C”，对应的所述目标温度的范围为“-20℃±2℃”，采用冷冻的方式是为了让贴在膜上的晶圆脱落，这样既可以保护晶圆，又可以对贴附在晶圆膜上的芯片进行分选。
值得一提的是，所述环境温度达到所述目标温度时，还需要让所述半导体晶圆放置一段时间以充分冷冻，其中，对于时间没有具体限定，时间的选择与制冷温度相关，温度越低，时间相对应的就越短。
根据本发明实施例，所述方法还包括在降温冷冻过程中，对所述环境温度进行检测并实时可视化显示。
需要说明的是，在实际操作过程中，对于降温冷冻而言，所述环境温度需要实时显示给用户，因此，需要对所述环境温度进行检测以实时可视化显示，这样有助于用户操作。
具体地，于发明一实施例中，在具体实施过程中，可在分选芯片前先通过视觉检测扫描膜片上每一个芯片，记录其中NG的芯片的物理坐标及其相应的机械坐标等信息，具体可以通过CDD相机对每一个芯片进行扫描以获取对应的异常芯片的坐标数据，而后真空吸附机构根据对应的坐标数据进行移动，以移动到对应的异常芯片的位置，然后吸取分选，其中，对应的真空吸附方式，是通过真空吸附机构来完成，真空吸附机构放置在晶圆的上方，可以根据晶圆中NG的芯片位置移动，下降吸住异常芯片，然后上升取走，完成分选。整个分选过程完全自动化，这样分选的效率相对现有技术要高，成本低，减轻的人工的负担。需要说明的是，在分选过程中，晶圆所处的环境温度为冷冻环境，目的是为了通过冷冻的方式让贴在膜上的晶圆更易脱落，从而对附着在晶圆膜上的芯片进行分选，且不破坏晶圆，其中，为方便描述，本公开实施例中使用NG芯片或NG品表示异常芯片，使用OK芯片或OK品表示正常芯片”或类似的表述，以表明NG芯片为异常芯片，OK芯片为正常芯片。
图2A～图2B，以及图3示出了本发明一种半导体晶圆芯片分选装置，所述装置包括：
CDD相机，所述CDD相机用于扫描所述半导体晶圆的晶圆膜上的每个芯片，以记录异常芯片的坐标数据，其中，所述坐标数据包括所述异常芯片的物理坐标以及机械坐标；
冷冻平台，所述冷冻平台包括冷冻平板以及晶圆压板，其中，所述冷冻平板用于放置所述半导体晶圆，所述晶圆压板用于压紧所述半导体晶圆；
制冷装置，所述制冷装置用于对所述半导体晶圆所处的冷冻平台进行降温冷冻；
真空吸附机构，所述真空吸附机构用于基于所述坐标数据将所述晶圆膜上的所述异常芯片进行取出，以完成芯片分选作业。
需要说明的是，如图2A所示，所述CDD相机11通过视觉检测，扫描所述半导体晶圆的晶圆膜上的每个芯片，其中，CCD是电荷耦合器件（charge coupled device）的简称，它能够将光线变为电荷并将电荷存储及转移，也可将存储之电荷取出使电压发生变化，图像的生成当前主要是来自所述CCD相机11，其中，所述CDD相机11可以识别出芯片中的异常芯片，进而可以得到所述异常芯片的坐标数据，其中，所述坐标数据包括所述异常芯片的物理坐标以及机械坐标，所述冷冻平台包括冷冻平板5，其中，所述冷冻平板5用于放置所述半导体晶圆，其中，由于晶圆膜正面具有粘性，为固晶面，背面无粘性，芯片固定在晶圆膜固晶面，晶圆膜均匀贴附着若干芯片，并且芯片贴附在晶圆膜上形成圆形区域，因此，所述半导体晶圆背面放置在所述冷冻平板5上，所述制冷装置10用于对所述半导体晶圆所处的冷冻平台进行降温冷冻，所述真空吸附机构7用于基于所述坐标数据将所述晶圆膜上的所述异常芯片进行取出，以完成芯片分选作业。
进一步地，如图3所示，所述冷冻平台还包括晶圆压板6，所述晶圆压板6用于压紧所述半导体晶圆，需要说明的是，所述半导体晶圆背面放置在所述冷冻平板5上后，需要利用所述晶圆压板6对半导体晶圆进行压紧，避免其位置发生变动，其中，所述晶圆压板6不会与所述晶圆膜正面接触。
进一步地，于发明一实施例中，所述制冷装置包括制冷机构以及温控机构，其中，所述制冷机构包括制冷机，所述温控机构包括温度控制仪以及温度检测仪。
需要说明的是，所述制冷装置10包括冷冻罩1以及制冷机2，所述温控机构包括温度控制仪4以及温度检测仪3，其中，所述温度检测仪3用于检测所述环境温度，当所述温度检测仪检测所述环境温度达到设定值后，所述温度控制仪4用于控制所述环境温度稳定在目标范围，进一步地，取所述设定值为“-20°C”，对应的所述目标范围为“-20℃±2℃”。
进一步地，于发明一实施例中，所述真空吸附机构包括真空吸附元件以及运动元件。
需要说明的是，所述真空吸附机构7包括真空吸附元件8以及运动元件9，所述真空吸附元件8用于吸附芯片，所述运动元件9用于根据所述坐标数据调整所述真空吸附元件8的作业位置。
值得一提的是，关于真空吸附，具体是通过真空吸附机构7来完成，真空吸附机构7放置在晶圆的上方，可以根据晶圆中NG的芯片位置移动，下降吸住异常芯片，然后上升取走，完成分选，整个分选过程完全自动化，这样分选的效率高，成本低，可以减轻的人工的负担，进一步地，采用真空吸附的方式进行分选，这样既能将不好的半导体晶圆芯片取出来，又不破坏整个晶圆。
进一步地，于发明一实施例中，所述装置还包括搬运机械臂，所述搬运机械臂用于将所述半导体晶圆搬运到所述冷冻平台上。
需要说明的是，所述搬运机械臂13将所述半导体晶圆搬运到所述冷冻平台上进行冷冻，以降低芯片和附着膜上的粘结力。
进一步地，于发明一实施例中，所述装置还包括检测平台，其中，所述搬运机械臂还用于将所述半导体晶圆搬运至检测平台，以供所述CDD相机完成对每个所述芯片的扫描作业。
需要说明的是，如图2A所示，所述装置还包括检测平台12，所述CDD相机11在所述检测平台12上完成对每个所述芯片的扫描作业，以扫描出芯片中的异常芯片。
本发明公开的一种半导体晶圆芯片分选方法及装置，可以将半导体晶圆芯片进行冷冻至晶圆容易脱落的温度，再将NG品分选出来，保留OK品，并且不破坏整个晶圆；另，本发明结构简单，操作方便，可集成到检测设备中，整个流程可实现自动化，减少人为参与环节，设备自动将NG品半导体晶圆变成OK品半导体晶圆，设备效率高，质量可靠。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
Claims (10)
1.一种半导体晶圆芯片分选方法，其特征在于，包括如下步骤：
扫描所述半导体晶圆的晶圆膜上的每个芯片，以记录NG芯片的坐标数据，其中，所述坐标数据包括所述异常芯片的物理坐标以及机械坐标；
对所述半导体晶圆所处的冷冻平台进行降温冷冻，并基于所述坐标数据将所述晶圆膜上的所述异常芯片进行取出，以完成芯片分选作业，其中，利于真空吸附方式将所述异常芯片取出。
2.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆芯片分选方法，其特征在于，所述方法还包括利用搬运机械臂将所述半导体晶圆搬运到所述冷冻平台上。
3.根据权利要求2所述的一种半导体晶圆芯片分选方法，其特征在于，所述方法还包括利用所述搬运机械臂将所述半导体晶圆搬运到检测平台上以利用CDD相机完成对每个所述芯片的扫描作业。
4.根据权利要求1所述的一种半导体晶圆芯片分选方法，其特征在于，所述方法还包括利用制冷装置对所述冷冻平台进行降温处理，以将所述冷冻平台的环境温度降温冷冻至目标温度。
5.根据权利要求4所述的一种半导体晶圆芯片分选方法，其特征在于，所述方法还包括在降温冷冻过程中，对所述环境温度进行检测并实时可视化显示。
6.一种半导体晶圆芯片分选装置，其特征在于，所述装置包括：
CDD相机，所述CDD相机用于扫描所述半导体晶圆的晶圆膜上的每个芯片，以记录异常芯片的坐标数据，其中，所述坐标数据包括所述异常芯片的物理坐标以及机械坐标；
冷冻平台，所述冷冻平台包括冷冻平板以及晶圆压板，其中，所述冷冻平板用于放置所述半导体晶圆，所述晶圆压板用于压紧所述半导体晶圆；
制冷装置，所述制冷装置用于对所述半导体晶圆所处的冷冻平台进行降温冷冻；
真空吸附机构，所述真空吸附机构用于基于所述坐标数据将所述晶圆膜上的所述异常芯片进行取出，以完成芯片分选作业。
7.根据权利要求6所述的一种半导体晶圆芯片分选装置，其特征在于，所述装置还包括搬运机械臂，所述搬运机械臂用于将所述半导体晶圆搬运到所述冷冻平台上。
8.根据权利要求7所述的一种半导体晶圆芯片分选装置，其特征在于，所述装置还包括检测平台，其中，所述搬运机械臂还用于将所述半导体晶圆搬运至检测平台，以供所述CDD相机完成对每个所述芯片的扫描作业。
9.根据权利要求6所述的一种半导体晶圆芯片分选装置，其特征在于，所述制冷装置包括制冷机构以及温控机构，其中，所述制冷机构包括制冷机，所述温控机构包括温度控制仪以及温度检测仪。
10.根据权利要求6所述的一种半导体晶圆芯片分选装置，其特征在于，所述真空吸附机构包括真空吸附元件以及运动元件。
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