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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung und ein Verfahren zum Inspizieren einer Mehrzahl von elektronischen Chips, die aus einem Wafer vereinzelt sind.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Packungen können als gekapselte elektronische Chips mit elektrischen Verbindungen bezeichnet werden, die aus dem Kapselungsmittel herausragen und an einer elektronischen Peripherie, zum Beispiel auf einer Leiterplatte, montiert sind. Vor dem Packen wird ein Halbleiter-Wafer in eine Mehrzahl von elektronischen Chips vereinzelt. Einer oder mehrere der elektronischen Chips werden dann in ein Kapselungsmittel der Packung gekapselt. Um eine Zuverlässigkeit dieses Prozesses sicherzustellen, der auch eine Greif- und Platzierprozedur mit sich bringt, kann es vorteilhaft sein, den Wafer oder die elektronischen Chips zu inspizieren.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es kann ein Bedarf bestehen, eine Möglichkeit bereitzustellen, einen in eine Mehrzahl von elektronischen Chips vereinzelten Wafer zuverlässig zu inspizieren.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird eine Einrichtung zum Inspizieren einer aus einem Wafer vereinzelten Mehrzahl von elektronischen Chips bereitgestellt, wobei die Einrichtung eine Quelle für elektromagnetische Strahlung, die zum Beleuchten von mindestens einem Anteil einer ersten Hauptoberfläche des vereinzelten Wafers mit elektromagnetischer Strahlung angeordnet und gestaltet ist, und eine Erfassungseinheit umfasst, die zum Erfassen von elektromagnetischer Strahlung von einer Seite gestaltet ist, die zu einer zweiten Hauptoberfläche des vereinzelten Wafers weist und der ersten Hauptseite gegenüberliegt.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ein Verfahren zum Inspizieren einer aus einem Wafer vereinzelten Mehrzahl von elektronischen Chips bereitgestellt, wobei das Verfahren ein Beleuchten von mindestens einem Anteil einer ersten Hauptoberfläche des vereinzelten Wafers mit elektromagnetischer Strahlung, und ein Erfassen von elektromagnetischer Strahlung von einer Seite umfasst, die zu einer zweiten Hauptoberfläche des vereinzelten Wafers weist und der ersten Hauptseite gegenüberliegt.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung können bereits vereinzelte elektronische Chips, die folglich bereits in Hinsicht aufeinander beabstandet sind, die aber noch gemäß einer vorherigen Wafer-Geometrie angeordnet sein können, durch eine Rückseitenbeleuchtung und Vorderseitenerfassung von elektromagnetischer Strahlung inspiziert werden. Das Erfassen der Rückseitenbeleuchtung auf einer Vorderseite erlaubt es, ein ausgeprägtes Hell-Dunkel-Muster in einem Erfassungsbild zu erhalten, während dunkle Regionen Positionen der elektronischen Chips entsprechen können und helle Regionen Lücken zwischen den elektronischen Chips entsprechen können. In einer Rückseitenbeleuchtungsanordnung hat es sich herausgestellt, dass Strukturen auf einer der Oberflächen der elektronischen Chips für die Inspektion nicht störend sind. Durch Vornehmen dieser Maßnahme können zuverlässige Informationen, die eine Positionierung, Ausrichtung, gegenseitige räumliche Beziehung usw. zwischen den elektronischen Chips angeben, in einer einfachen und ausfallstabilen Weise erhalten werden. Folglich kann eine Prozedur zum Vereinzeln der Chips aus dem Wafer, Greifen derselben von einem Träger, wie beispielsweise einer Trägerfolie, Platzieren derselben auf einem Chipträger, wie beispielsweise einem Anschlussrahmen (lead frame) und Packen derselben zum Beispiel durch eine Kapselung hochgenau gemacht werden. Fehler (wie beispielsweise nicht ordnungsgemäße Vereinzelung, die zum Beispiel durch ein gebrochenes Sägeblatt verursacht werden kann), die während solch einer Prozedur auftreten können, können früh erfasst und kompensiert werden, falls gewünscht.
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Beschreibung weiterer Ausführungsbeispiele
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Im Folgenden werden weitere Ausführungsbeispiele der Einrichtung und des Verfahrens erklärt.
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Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „Wafer“ insbesondere ein Halbleitersubstrat bezeichnen, das bearbeitet wurde, um eine Mehrzahl von Elementen integrierter Schaltungen in einer aktiven Region des Wafers auszubilden und das bei Inspizieren gemäß einem Ausführungsbeispiel bereits in eine Mehrzahl von separaten elektronischen Chips vereinzelt ist. Zum Beispiel kann ein Wafer eine Scheibenform aufweisen und kann eine matrixartige Anordnung von elektronischen Chips in Zeilen und Spalten umfassen. Es ist möglich, dass ein Wafer eine kreisförmige Geometrie oder eine polygonale Geometrie (wie beispielsweise eine rechteckige Geometrie oder eine dreieckige Geometrie) aufweist.
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Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „elektronischer Chip“ insbesondere ein nacktes Bauteil bezeichnen, d. h. einen ungepackten (beispielsweise ungeformten) Chip, der aus einem bearbeiteten Halbleiter hergestellt ist, zum Beispiel ein vereinzeltes Stück eines Halbleiter-Wafers. Bei einem Halbleiterchip kann es sich jedoch auch um ein bereits gepacktes (beispielsweise geformtes oder laminiertes) Bauteil handeln. Ein oder mehrere Elemente integrierter Schaltungen (wie beispielsweise eine Diode, ein Transistor usw.) können innerhalb des Halbleiterchips ausgebildet sein. Solch ein Halbleiterchip kann mit einer Metallisierung versehen sein, insbesondere mit einem oder mehreren Kontaktfeldern (pads).
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Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „vereinzeln“ insbesondere die Prozedur eines Separierens eines integralen Wafers in eine Mehrzahl von separaten elektronischen Chips als Sektionen des vorherigen Wafers bezeichnen. Solch eine Vereinzelung kann durch Sägen, Laserschneiden, Ätzen usw. erreicht werden. Es ist auch möglich, eine Vereinzelung durch Selbsttrennen zu erreichen (zum Beispiel durch selektives Dünnen von Regionen des Wafers zwischen benachbarten elektronischen Chips, gefolgt von einer Vereinzelung durch Ziehen oder Ausdehnen des Wafers, um ihn dadurch an den gedünnten Regionen, die als Sollbruchstellen dienen, in separate elektronische Chips zu brechen.
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Im Kontext der vorliegenden Anmeldung kann der Begriff „elektromagnetische Strahlung“ insbesondere Photonen von jeder beliebigen Wellenlänge oder jedem beliebigen Wellenlängenbereich bezeichnen. Zum Beispiel kann es sich bei der elektromagnetischen Strahlung um sichtbares Licht (insbesondere mit einer Wellenlänge in einem Bereich zwischen 400 nm und 800 nm), ultraviolettes Licht, Infrarotlicht, Röntgenstrahlen usw. handeln. Eine Wellenlänge und eine Intensität der elektromagnetischen Strahlung kann so ausgewählt werden, dass ein zweckmäßiges Hell-Dunkel-Muster in einem erfassten Bild erhalten wird.
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In einer Ausführungsform umfasst die Einrichtung eine Aufnahme (wie beispielsweise einen Chuck), die so gestaltet ist, dass der vereinzelte Wafer auf oder über der Aufnahme montierbar ist. Solch eine Aufnahme kann eine hervorstehende ringförmige Stützsektion besitzen, auf welcher der scheibenförmige Wafer, der sich wiederum auf einem Träger befinden kann, entlang eines Umfangs davon gestützt wird. Die erhöhte ringförmige Stützsektion kann mit einer plattenförmigen Basis der Aufnahme verbunden sein. Durch solch eine Anordnung ist sowohl eine Handhabung als auch Inspektion der bereits vereinzelten gegenseitig beabstandeten elektronischen Chips auf dem Träger möglich.
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In einer Ausführungsform ist die Quelle für elektromagnetische Strahlung auf und/oder in der Aufnahme angeordnet. Ein zwischen dem vorstehend beschriebenen ringförmigen Stützelement und einer Basis eines im Wesentlichen tassenförmigen Chucks begrenztes Volumen kann wirksam zum Beherbergen der Quelle für elektromagnetische Strahlung für eine Rückseitenbeleuchtung des Wafers verwendet werden. Folglich kann eine kompakte Anordnung erhalten werden.
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In einer Ausführungsform umfasst die Quelle für elektromagnetische Strahlung mindestens eines aus der Gruppe bestehend aus einem zweidimensionalen Array von Elementen für elektromagnetische Strahlung und einer elektromagnetische Strahlung emittierenden Schicht. Bei einem zweidimensionalen Array von Elementen für elektromagnetische Strahlung (wie beispielsweise einem LED-Teppich) kann eine im Wesentlichen homogen beleuchtete Flächensektion definiert werden, die im Wesentlichen dieselbe Fläche wie der Wafer aufweist. Solch ein zweidimensionales Array kann ordnungsgemäß in einem Beherbergungsvolumen der vorstehend beschriebenen Aufnahme platziert sein. Eine elektromagnetische Strahlung emittierende Schicht kann vorteilhaft gestaltet sein, um einen Anteil des Trägers auszubilden, der die vereinzelten elektronischen Chips des Wafers auf der Aufnahme trägt. Solch eine Ausführungsform erlaubt eine spezifisch kompakte Gestaltung.
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In einer Ausführungsform umfasst die Quelle für elektromagnetische Strahlung mindestens eine lichtemittierende Diode (LED). Lichtemittierende Dioden sind leichte, kompakte energieeffiziente Lichtquellen, die flexibel angeordnet werden können, um eine zweidimensionale Einstrahlungsfläche zu bilden, die im Wesentlichen die gesamte Rückseite des Wafers homogen beleuchtet. Alternativ dazu können andere Lichtquellen implementiert werden, wie beispielsweise eine Weißlichtlampe, eine Quecksilberdampflampe, ein Laser, eine Bogenlampe, eine Blitzvorrichtung, eine Leuchtstofflampe usw.
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In einer Ausführungsform kann die Quelle für elektromagnetische Strahlung räumlich fixiert sein und insbesondere die gesamte rückseitige Oberfläche des vereinzelten Wafers mit geringem Aufwand vollständig beleuchten.
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In einer weiteren Ausführungsform kann die Quelle für elektromagnetische Strahlung räumlich beweglich sein und insbesondere nur eine variable Teilsektion der gesamten rückseitigen Oberfläche des vereinzelten Wafers beleuchten, um es zu erlauben, spezifisch nur Abschnitte des Wafers zu inspizieren (zum Beispiel einen Abschnitt, der zuvor als potenziell kritisch identifiziert wurde).
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In noch einer weiteren Ausführungsform kann die Quelle für elektromagnetische Strahlung unterschiedliche Elemente für elektromagnetische Strahlung umfassen, die bei unterschiedlichen Wellenlängen oder Wellenlängenbereichen arbeiten. In noch einer weiteren Ausführungsform kann die Quelle für elektromagnetische Strahlung eine einstellbare Wellenlänge oder einen einstellbaren Wellenlängenbereich von emittierter elektromagnetischer Strahlung besitzen. Zum Beispiel kann die Quelle für elektromagnetische Strahlung zum Emittieren einer ersten Wellenlänge oder eines ersten Wellenlängenbereichs (zum Beispiel im optischen Bereich) während der Inspektion gestaltet sein. Zusätzlich kann die Quelle für elektromagnetische Strahlung zum Emittieren einer zweiten Wellenlänge oder eines zweiten Wellenlängenbereichs (zum Beispiel im ultravioletten Bereich) zum Umwandeln eines Trägers (insbesondere einer Trägerfolie), der den vereinzelten Wafer hält, von einem zuvor haftenden Zustand in einen weniger oder nicht haftenden Zustand gestaltet sein. Dies vereinfacht eine nachfolgende Ablösung (zum Beispiel durch Greifen) von einzelnen elektronischen Chips vom Träger zur weiteren Bearbeitung (zum Beispiel hinsichtlich eines Packens). Solche UV-aktivierbaren Trägerfolien können synergetisch durch dieselbe Quelle für elektromagnetische Strahlung gesteuert werden, die auch zur Inspektion beiträgt.
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In einer Ausführungsform ist die Erfassungseinheit zum Erfassen von elektromagnetischer Strahlung entlang von mindestens einem Anteil eines Umfangsrandes des vereinzelten Wafers gestaltet. Dies erlaubt es, Informationen in Hinsicht auf die äußeren Grenzen des vereinzelten Wafers zu erhalten. Solche Informationen können insbesondere für Ausrichtungs- und Positionierzwecke hilfreich sein.
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In einer Ausführungsform ist die Erfassungseinheit zum Erfassen von elektromagnetischer Strahlung gestaltet, die durch Lücken zwischen jeweils benachbarten, vereinzelten elektronischen Chips des vereinzelten Wafers läuft. Dunkle Abschnitte des Lichtmusters können als vereinzelte Chips oder andere Sektionen des Wafers identifiziert werden, wohingegen helle Abschnitte des Lichtmusters als Lücken dazwischen identifiziert werden können. Dies erlaubt es, potenzielle Probleme bei der Vereinzelungsprozedur zu identifizieren, zum Beispiel fehlerhaft noch verbundene elektronische Chips.
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In einer Ausführungsform umfasst die Einrichtung eine Ermitteleinheit (zum Beispiel einen Prozessor, wie beispielsweise einen Mikroprozessor oder eine Zentraleinheit (CPU), die zum Ermitteln von Informationen bezüglich mindestens einem von dem vereinzelten Wafer und den elektronischen Chips auf Grundlage der erfassten elektromagnetischen Strahlung gestaltet ist. Um solche Informationen zu ermitteln, kann die Ermitteleinheit Bildverarbeitungsaufgaben durchführen, wie beispielsweise eine Mustererkennung (zum Beispiel zum Identifizieren einzelner elektronischer Chips mit einer bestimmten erwarteten Form und Abmessung, Identifizieren eines Umfangs des vereinzelten Wafers auf Grundlage einer erwarteten Umfangsform beabstandeter elektronischer Chips usw.).
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In einer Ausführungsform umfasst die Einrichtung eine Ausdehnungseinheit, die zum räumlichen Ausdehnen eines flexiblen Trägers gestaltet ist, der die elektronischen Chips trägt, um dadurch einen Abstand zwischen benachbarten elektronischen Chips während der Inspektion zu vergrößern. Zum Beispiel kann sich der vereinzelte Wafer mit den gegenseitig beabstandeten elektronischen Chips auf einer flexiblen, insbesondere elastischen, Trägerfolie befinden, die zum Vermeiden einer unerwünschten Ablösung elektronischer Chips haftend sein kann. Wenn die Ausdehnungseinheit eine nach außen gerichtete Zugkraft auf solch eine flexible Trägerfolie ausübt, wird sich die Trägerfolie mit den daran angebrachten elektronischen Chips räumlich ausdehnen. Dies wird zu einer Vergrößerung der Lücken zwischen benachbarten elektronischen Chips führen. Wenn die Inspektion auf Grundlage der Rückseitenbeleuchtung und Vorderseitenerfassung der durch die Lücken laufenden elektromagnetischen Strahlung im ausgedehnten Zustand der Trägerfolie und des vereinzelten Wafers durchgeführt wird, kann der Kontrast und daher die Erfassungsgenauigkeit gesteigert werden.
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In einer Ausführungsform umfasst die Einrichtung den vorstehend beschriebenen Träger zum Tragen der elektronischen Chips und ein Transparentsein für die elektromagnetische Strahlung. Somit können die materielle und die Abmessungsgestaltung der Eigenschaften des Trägers so ausgewählt werden, dass die Hinterlichtstrahlung einer geeigneten Wellenlänge oder eines geeigneten Wellenlängenbereichs fähig ist, sich durch den Träger ohne signifikanten Intensitätsverlust auszubreiten. Zum Beispiel kann die Trägerfolie so dünn sein, dass sie in einem ausreichenden Ausmaß transparent ist, um es der elektromagnetischen Strahlung zu erlauben, die Trägerfolie ohne ausgeprägte Absorption oder Reflexion zu durchlaufen. Vorzugsweise ist das Material des Trägers (zum Beispiel eine Trägerplatte) so ausgewählt, dass es für die verwendete elektromagnetische Strahlung, zum Beispiel Licht, transparent ist. Dies verbessert den Kontrast des erfassten Bildes und somit die Präzision der Inspektion.
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In einer Ausführungsform ist die Quelle für elektromagnetische Strahlung in den Träger integriert oder an ihm angebracht. Zum Beispiel können organische lichtemittierende Dioden (OLEDs) in solch einen beleuchtenden Träger implementiert werden, zum Beispiel als eine Folie oder Platte gestaltet. Dies erlaubt eine kompakte Gestaltung der Einrichtung. Spezifischer kann es sich bei solch einer beleuchtenden Folie um ein fluoreszierendes Band handeln (das zum Beispiel bei Anlegen eines elektrischen Stroms elektromagnetische Strahlung emittiert). Allgemeiner kann ein Träger (insbesondere eine Trägerfolie) als lichtemittierendes Element oder als Quelle für elektromagnetische Strahlung gestaltet sein.
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In einer Ausführungsform umfasst die Einrichtung fluoreszierende Tinte, die zum Markieren von mindestens einem Anteil des elektronischen Chips mit einer Ausrichtungsmarkierung aus fluoreszierender Tinte gestaltet ist. Insbesondere ist ein Tintenmarkieren elektronischer Chips für solche elektronischen Chips möglich, die als Ausschuss oder Defektteil identifiziert wurden. Durch Markieren mit fluoreszierender Tinte von solchen elektronischen Chips kann ein entsprechender elektronischer Chip mit der Inspektionseinrichtung identifiziert werden.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Erfassen von elektromagnetischer Strahlung, die von der ersten Hauptoberfläche durch den vereinzelten Wafer zur zweiten Hauptoberfläche gelaufen ist. In der Einrichtung kann die Erfassungseinheit entsprechend gestaltet sein. Durch solch eine Architektur des Anordnens der Quelle für elektromagnetische Strahlung und der Erfassungseinheit derart, dass sie zu gegenüberliegenden Hauptoberflächen des vereinzelten Wafers weisen, wird unter Umständen nur durch den vereinzelten Wafer laufende elektromagnetische Strahlung erfasst, was einen hohen Kontrast und folglich eine hohe Auflösung sicherstellt.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren ein Ermitteln von Informationen bezüglich des vereinzelten Wafers und/oder des elektronischen Chips auf Grundlage der erfassten elektromagnetischen Strahlung. Insbesondere können Informationen in Hinsicht auf die gegenseitige Anordnung der einzelnen elektronischen Chips in Hinsicht aufeinander abgeleitet werden.
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In einer Ausführungsform umfassen die ermittelten Informationen einen Abstand zwischen benachbarten elektronischen Chips in mindestens einer Richtung. Insbesondere kann die Abmessung einer Lücke zwischen benachbart angeordneten elektronischen Chips entlang einer oder zweier (insbesondere senkrechten) Richtungen ermittelt werden.
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In einer Ausführungsform umfassen die ermittelten Informationen eine Abmessung von mindestens einem Anteil der elektronischen Chips in mindestens einer Richtung. Insbesondere kann die Abmessung eines elektronischen Chips entlang einer oder zweier (insbesondere senkrechter) Richtungen ermittelt werden.
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In einer Ausführungsform umfassen die ermittelten Informationen das Vorhandensein von mindestens einer Region fehlender Vereinzelung, in der benachbarte elektronische Chips nicht vereinzelt wurden. Zum Beispiel kann es im Fall eines Ausfalls eines Sägeblattes geschehen, dass zwei benachbart angeordnete Zeilen von elektronischen Chips unbeabsichtigt miteinander verbunden bleiben, anstatt voneinander getrennt zu werden. In solch einem Fall kann die Abmessung der elektronischen Chips als im Wesentlichen das Zweifache einer erwarteten Abmessung erkannt werden. Dies ermöglicht es der Einrichtung, ein Ereignis auszulösen, zum Beispiel einen Alarm, eine Nachbearbeitung des nicht ordnungsgemäß vereinzelten Wafers, eine Klassifizierung der entsprechenden Wafer-Sektion als fehlerhaft oder Ausschuss usw.
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In einer Ausführungsform umfassen die ermittelten Informationen eine Anzahl und/oder eine Position von einer oder mehreren Ausrichtungsmarkierungen auf mindestens einem Anteil der elektronischen Chips. Zum Beispiel kann die Positionierung von einem oder mehreren Referenzbauteilen (z. B. einem elektronischen Chip mit einer Spiegeloberfläche usw.) des vereinzelten Wafers erfasst werden.
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In einer Ausführungsform umfassen die ermittelten Informationen eine Position von mindestens einem der elektronischen Chips. Dies erhöht die Genauigkeit einer nachfolgenden Greifprozedur, zum Beispiel zum Kapseln einzelner elektronischer Chips für die Ausbildung bereits fertiggestellter Packungen.
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In einer Ausführungsform umfassen die ermittelten Informationen eine Kennzeichnung eines äußeren Randes von mindestens einem Anteil des vereinzelten Wafers. Diese Informationen können für Ausrichtungszwecke verwendet werden.
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In einer Ausführungsform ist es auch möglich, weitere elektrische Schaltlogik zu implementieren. Es ist möglich, einen Schiebekontakt, einen Steckkontakt, eine kabelgeführte Schaltlogik, eine Leiterplatte usw. zu verwenden.
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In einer Ausführungsform handelt es sich bei dem elektronischen Chip um einen Leistungshalbleiterchip. Solch ein Leistungshalbleiterchip kann darin integriert ein oder mehrere Elemente integrierter Schaltungen, wie beispielsweise Transistoren (zum Beispiel Feldeffekttransistoren wie Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren und/oder Bipolartransistoren, wie beispielsweise Bipolartransistoren mit isolierter Gate-Elektrode) und/oder Dioden besitzen. Schaltzwecke sind beispielhafte Anwendungen, die mit solchen Elementen integrierter Schaltungen bereitgestellt werden können. Beispielsweise kann solch ein weiteres Element integrierter Schaltungen einer Leistungshalbleitervorrichtung in einer Halbbrücke oder einer Vollbrücke integriert sein. Automobilanwendungen sind beispielhafte Anwendungen.
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Der eine oder die mehreren Halbleiterchips können mindestens eines aus der Gruppe umfassen, bestehend aus einer Diode und einem Transistor, insbesondere einem Bipolartransistor mit isolierter Gate-Elektrode. Zum Beispiel können der eine oder die mehreren elektronischen Chips als Halbleiterchips für Leistungsanwendungen zum Beispiel im Automobilbereich verwendet werden. In einer Ausführungsform kann mindestens ein Halbleiterchip eine Logik-IC oder einen Halbleiterchip für HF-Leistungsanwendungen umfassen. In einer bestimmten Ausführungsform können der eine oder die mehreren Halbleiterchips als ein oder mehrere Sensoren oder Aktoren in mikroelektromechanischen Systemen (MEMS) verwendet werden, zum Beispiel als Drucksensoren oder Beschleunigungssensoren.
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Als Substrat oder Wafer für die Halbleiterchips kann ein Halbleitersubstrat, vorzugsweise ein Siliziumsubstrat, verwendet werden. Alternativ dazu kann ein Siliziumoxid oder ein anderes Isolatorsubstrat bereitgestellt werden. Es ist auch möglich, ein Germaniumsubstrat oder ein III-V-Halbleiter-Material zu implementieren. Zum Beispiel können Ausführungsbeispiele in der GaN- oder SiC-Technologie implementiert werden.
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Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung und der angehängten Ansprüche in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich, in denen gleiche Teile oder Elemente mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.
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Figurenliste
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Die begleitenden Zeichnungen, die eingeschlossen sind, um ein weitergehendes Verständnis von Ausführungsbeispielen der Erfindung bereitzustellen, und die einen Anteil der Patentschrift bilden, veranschaulichen Ausführungsbeispiele der Erfindung.
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In den Zeichnungen:
- zeigt 1 eine Draufsicht eines vereinzelten Wafers, der bereits in eine Mehrzahl von elektronischen Chips vereinzelt ist und durch ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung inspiziert wird;
- zeigt 2 eine Querschnittsansicht einer Einrichtung zum Inspizieren des vereinzelten Wafers gemäß 1, der aus der Mehrzahl von bereits vereinzelten elektronischen Chips zusammengesetzt ist, durch Rückseitenbeleuchtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- zeigt 3 eine Draufsicht eines vereinzelten Wafers, der bereits in eine Mehrzahl von elektronischen Chips vereinzelt ist und durch ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung inspiziert wird;
- zeigt 4 eine Querschnittsansicht einer Einrichtung zum Inspizieren des vereinzelten Wafers gemäß 3, der aus der Mehrzahl von bereits vereinzelten elektronischen Chips zusammengesetzt ist, durch Rückseitenbeleuchtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung;
- zeigt 5 eine Draufsicht eines vereinzelten Wafers, der bereits in eine Mehrzahl von elektronischen Chips mit Tintenmarkierungen vereinzelt ist und durch ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung inspiziert wird;
- zeigt 6 eine Querschnittsansicht einer Einrichtung zum Inspizieren des vereinzelten Wafers gemäß 5, der aus der Mehrzahl von bereits vereinzelten elektronischen Chips zusammengesetzt ist, durch Rückseitenbeleuchtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
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Die Veranschaulichung in der Zeichnung ist schematisch und nicht maßstabsgetreu.
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Bevor Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren detaillierter beschrieben werden, werden einige allgemeine Überlegungen zusammengefasst, auf deren Grundlage die Ausführungsbeispiele entwickelt wurden.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Hintergrundbeleuchtung von vereinzelten elektronischen Chips zu Kontrollzwecken nach einer Vereinzelung aus einem Wafer durchgeführt.
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Für separierte elektronische Chips oder Bauteile auf einem Träger (zum Beispiel einer Sägefolie) stellt es derzeit eine Herausforderung dar, zuverlässig und automatisch Informationen zu ermitteln, die Ränder usw. angeben. Strukturen und unterschiedliche Materialien machen es zusätzlich schwierig, solche Informationen auf der Vorderseite oder der Rückseite eines vereinzelten Wafers zuverlässig zu identifizieren.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung überwindet diesen herkömmlichen Nachteil durch Ausführen von Hintergrundbeleuchtung des vereinzelten Wafers zur optischen Kontrolle nach der Vereinzelung in elektronische Chips. Dies erlaubt es, eine Chipranderkennung zu verbessern. Es ist auch möglich, Chipabstände und/oder Chipabmessungen nach der Separierung automatisch zu überwachen. Zudem kann eine Separierungsrate (d. h. betreffend, ob alle elektronischen Chips ordnungsgemäß vereinzelt wurden) automatisch kontrolliert werden. Des Weiteren ist es möglich, schnell die Position der elektronischen Chips auf einem Trägerrahmen oder einer Trägerfolie für unterschiedliche nachfolgende Prozeduren zu ermitteln (wie beispielsweise eine automatische optische Inspizierung, Rahmenkontrolleur usw.). Zudem ist ein Ermitteln der Position und ein Kontrollieren der Anzahl von Tintenpunkten eines separierten Wafers sowie eine Kontrolle der Tintenpunktposition auf einem Chip möglich (wie beispielsweise eine automatische optische Inspektion, Versehen von Rahmen mit Tinte).
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Die Adaption der Beleuchtungsarchitektur gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, d. h. die Implementierung einer Hintergrundbeleuchtung (die zum Beispiel in einer Aufnahme wie beispielsweise einem Träger angeordnet ist) hat sich als höchst vorteilhaft herausgestellt. Dementsprechend kann der separierte Wafer von einer Unterseite aus beleuchtet werden, sodass jeder Einfluss von der Vorderseite ausgeschlossen werden kann. Allgemeiner macht es ein Ausführungsbeispiel der Erfindung möglich, einen Körper von einer Rückseite aus zu beleuchten und geometrische Abmessungen unter Verwendung von optischer Bilderkennung zu identifizieren. Eine Erfassung von der gegenüberliegenden Seite aus hat sich als möglich erwiesen, ohne Einflüsse von Oberflächenmerkmalen des beleuchteten Körpers, d. h. eines separierten Wafers, zu stören.
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1 zeigt eine Draufsicht eines Wafers 100, der hier als ein bereits bearbeiteter Halbleiterwafer mit darin integrierten Elementen integrierter Schaltungen ausgebildet ist. Im Zustand des in 1 gezeigten Wafers 100 wurde er bereits durch Sägen in eine Mehrzahl von elektronischen Chips 102 vereinzelt. Durch eine in 2 gezeigte Einrichtung 200 können die einzelnen elektronischen Chips 102 des vereinzelten Wafers 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung geometrisch inspiziert werden.
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Wie 1 zu entnehmen ist, sind als ein Ergebnis der Vereinzelung Leerräume oder Lücken 104 zwischen benachbart angeordneten elektronischen Chips 102 ausgebildet. In der gezeigten Ausführungsform weisen die Lücken 104 dieselbe vertikale und horizontale Ausdehnung auf, d. h. d, wobei die vertikale und horizontale Ausdehnung auch unterschiedlich sein können und die Lücken 104 unterschiedliche Werte für unterschiedliche Sektionen des vereinzelten Wafers 100 besitzen können. Des Weiteren haben die elektronischen Chips 102 dieselbe vertikale und horizontale Abmessung, d. h. L, wobei die vertikale und die horizontale Abmessung auch unterschiedlich sein können. 1 zeigt auch eine Wafer-Sektion mit einer fehlerhaften Region fehlender Vereinzelung 106, in der benachbarte elektronische Chips 102 zum Beispiel aufgrund eines Bruchs eines Sägeblattes, das zum Sägen des Wafers 100 verwendet wird, nicht vereinzelt wurden. Obwohl die einzelnen Chips 102 aus dem zuvor integralen Wafer 100 vereinzelt wurden, ist ihre Anordnung noch in Übereinstimmung mit der vorherigen Wafer-Form oder Wafer-Geometrie, da sich die elektronischen Chips 102 auf einem gemeinsamen Träger 216 befinden können, wie in 2 gezeigt.
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2 zeigt eine Querschnitts- oder Seitenansicht einer Einrichtung 200 zum Inspizieren des vereinzelten Wafers 100 gemäß 1, der aus der Mehrzahl von bereits vereinzelten elektronischen Chips 102 zusammengesetzt ist, durch Rückseitenbeleuchtung mit Licht gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Einrichtung 200 ist zum einzelnen Inspizieren von jedem oder einem Anteil der Mehrzahl von elektronischen Chips 102 gestaltet, die aus dem zuvor integral ausgebildeten Wafer 100 vereinzelt sind. Durch diese Inspektion können geometrische Informationen abgeleitet werden, die einzelne oder Gruppen der elektronischen Chips 102 kennzeichnen. Die Einrichtung 200 umfasst eine Quelle für elektromagnetische Strahlung 202, die hier als zweidimensionales Array von Elementen für elektromagnetische Strahlung 212 gestaltet ist. Die Elemente für elektromagnetische Strahlung 212 sind hier als komplanare lichtemittierende Dioden ausgeführt, die in gleichen Abständen gemäß einem regelmäßigen Muster in einer Ebene senkrecht zur Papierebene von 2 angeordnet sind, um eine im Wesentlichen homogene Beleuchtung der unteren Seite der matrixartigen Anordnung der elektronischen Chips 102 zu erhalten. Die Quelle für elektromagnetische Strahlung 202 ist somit zum Beleuchten von im Wesentlichen einer gesamten ersten Hauptoberfläche 204 (gemäß 2 eine untere Oberfläche) der elektronischen Chips 102 des vereinzelten Wafers 100 mit elektromagnetischer Strahlung, in der gezeigten Ausführungsform mit sichtbaren Licht, angeordnet und gestaltet.
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Eine Erfassungseinheit 206, wie beispielsweise eine Kamera (zum Beispiel eine CMOS-Kamera oder CCD-Kamera) ist so angeordnet, dass sie zu einer zweiten Hauptoberfläche 208 (eine obere Oberfläche gemäß 2) der elektronischen Chips 100 des vereinzelten Wafers 100 weist. Die zweite Hauptoberfläche 208 liegt der ersten Hauptoberfläche 204 gegenüber. Spezifischer ist die Erfassungseinheit 206 zum Erfassen von elektromagnetischer Strahlung gestaltet, die durch die Lücken 104 zwischen benachbarten vereinzelten elektronischen Chips 102 des vereinzelten Wafers 100 läuft. Somit kann die Erfassungseinheit 206 ein zweidimensionales Bild der zweiten Hauptoberfläche 208 der noch waferartig angeordneten elektronischen Chips 102 aufnehmen.
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Das Funktionsprinzip der Einrichtung 200 ist daher eine Rückseitenbeleuchtung der ersten Hauptoberfläche 204 durch eine Quelle für elektromagnetische Strahlung 202, die so angeordnet ist, dass sie zur ersten Hauptoberfläche 204 weist, in Kombination mit einer Vorderseitenerfassung von elektromagnetischer Strahlung, die durch die Anordnung der elektronischen Chips 102 läuft (die sich insbesondere nur durch die Lücken 104 zwischen den lichtabsorbierenden elektronischen Chips 102 ausbreitet). Letzteres wird dadurch erreicht, dass die Erfassungseinheit 206 zur zweiten Hauptoberfläche 208 weisend angeordnet ist. In anderen Worten beruht die Überwachungsarchitektur gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auf einer Transmissionsmessung anstatt auf einer Reflexionsmessung. Somit umfasst das ausgeführte Inspektionsverfahren ein Erfassen von elektromagnetischer Strahlung, die von der ersten Hauptoberfläche 204 durch die Lücken 104 innerhalb des vereinzelten Wafers 100 zur zweiten Hauptoberfläche 208 gelaufen ist. Durch Vornehmen dieser Maßnahme wird ein Bild mit einem hohen Kontrast erhalten, das nicht durch etwaige Strukturen gestört wird, die auf einer der Hauptoberflächen 204, 208 der elektronischen Chips 102 ausgebildet sein können, die dem separierten Wafer 100 zugewiesen sind.
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Des Weiteren umfasst die Einrichtung 100 eine Aufnahme 210, die als Chuck bezeichnet werden kann und die so gestaltet ist, dass der vereinzelte Wafer 100 auf oder über der Aufnahme 210 montierbar ist. In der gezeigten Ausführungsform sind die elektronischen Chips 102 nach oben weisend auf der Aufnahme 210 montiert, d.h. mit ihren aktiven Regionen zur Erfassungseinheit 206 weisend anstatt zur Quelle für elektromagnetische Strahlung 202 weisend. Der Begriff „aktive Region“ kann einen Oberflächenhalbleiterabschnitt der elektronischen Chips 102 bezeichnen, in dem ein oder mehrere Elemente integrierter Schaltungen ausgebildet sind, wie beispielsweise Transistoren, Dioden usw., und der metallisiert sein kann. Eine Oberflächenmetallisierung kann als ein oder mehrere Chipfelder auf der aktiven Region bereitgestellt sein. Es ist jedoch auch möglich, dass die elektronischen Chips 102 nach unten weisend montiert sind, d. h. mit ihrer aktiven Region zur Quelle für elektromagnetische Strahlung 202 weisend anstatt zur Erfassungseinheit 206 weisend. Bei der Aufnahme 210 kann es sich um denselben Prozess-Chuck handeln, auf dem sich der Wafer 100 während der Vereinzelung durch Sägen befindet, oder auch nicht. Die Aufnahme 210 umfasst eine plattenförmige Unterwand 220, die integral mit einer vertikal hervorstehenden ringförmigen Seitenwand 222 verbunden ist. Gemäß 2 ist die Quelle für elektromagnetische Strahlung 202 innerhalb eines durch die Aufnahme 210 definierten Beherbergungsvolumens 224 angeordnet.
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Die Einrichtung 200 umfasst darüber hinaus einen Träger 216 zum Tragen der elektronischen Chips 102 und zum mindestens teilweisen Transparentsein für die elektromagnetische Strahlung. In der gezeigten Ausführungsform handelt es sich bei dem Träger 216 um eine transparente Glasplatte, die einen Vakuumkanal (nicht gezeigt) zum Halten des Wafers 100/dessen elektronischer Chips 102 durch eine Vakuumsaugkraft einschließen kann. Spezifischer kann die Glasplatte auf ihrer oberen Oberfläche mit Nuten in Fluidkommunikation mit einem inneren Kanal innerhalb der Glasplatte zum Bereitstellen der Vakuumsaugkraft von einem Äußeren der Glasplatte bereitgestellt sein.
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Des Weiteren umfasst die Einrichtung 100 eine Ermitteleinheit 214 (die als ein Prozessor gestaltet sein kann), die zum Ermitteln von Informationen bezüglich der elektronischen Chips 102 des vereinzelten Wafers 100 auf Grundlage der erfassten elektromagnetischen Strahlung gestaltet ist, d. h. auf Grundlage der an die Ermitteleinheit 214 durch die Erfassungseinheit 206 übermittelten Bilddaten. Somit können der Ermitteleinheit 214 von der Erfassungseinheit 206 die Daten bezüglich des oder der erfassten Bilder geliefert werden. Die Ermitteleinheit 214 kann Bildverarbeitungsaufgaben, wie beispielsweise eine Mustererkennung, ausführen, um Merkmale zu ermitteln, welche die Anordnung der elektronischen Chips 102 als ein Ganzes und/oder in Beziehung zueinander geometrisch kennzeichnen. Die Ermitteleinheit 214, die Erfassungsdaten aus der Erfassungseinheit 206 bewertet, ist daher fähig, Informationen bezüglich des vereinzelten Wafers 100 und/oder der elektronischen Chips 102 auf Grundlage der erfassten elektromagnetischen Strahlung zu ermitteln. Diese ermittelten Informationen können den Wert des Abstandes d zwischen benachbarten elektronischen Chips 102 in einer oder zwei orthogonalen Richtungen umfassen. Zusätzlich oder alternativ dazu können die ermittelten Informationen die Abmessung L der elektronischen Chips 102 in einer oder zwei orthogonalen Richtungen umfassen. Des Weiteren können die ermittelten Informationen eine Identifizierung des Vorhandenseins oder auch des Ortes der vorstehend beschriebenen Region fehlender Vereinzelung 106 umfassen, in der benachbarte Chips 102 aufgrund eines Fehlers in der Vereinzelungsprozedur nicht vereinzelt wurden. Es ist auch möglich, dass die ermittelten Informationen eine absolute oder eine relative (d. h. bezüglich einer Referenz) Position eines jeweiligen der elektronischen Chips 102 umfassen.
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Die in 1 und 2 gezeigte Ausführungsform betrifft eine automatische Kontrolle der Separationsrate. Die Aufnahme 210 oder der Chuck ist gemäß einer Hintergrundbeleuchtungsarchitektur durch LEDs als die Quelle für elektromagnetische Strahlung 202 implementiert. Diese Architektur macht es möglich, Einflüsse der Oberfläche des inspizierten separierten Wafers 100 auf die Ermittlung der erwähnten Informationen auszuschließen. Somit wird es mit hoher Genauigkeit möglich, nicht-separierte elektronische Chips 102 automatisch zu ermitteln und zu kartieren, nur teilweise separierte elektronische Chips 102 automatisch zu ermitteln und zu kartieren (siehe Region fehlender Vereinzelung 106), schnell und präzise die Position einzelner elektronischer Chips 102 auf der Aufnahme 210 zu ermitteln (Vor-Ausrichtung) und eine mühsame vollständige manuelle Inspektion durch einen Bediener entbehrlich zu machen. Die Einrichtung 200 gemäß 2 kann zur automatischen optischen Inspektion verwendet werden.
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3 zeigt eine Draufsicht eines vereinzelten Wafers 100, der bereits in eine Mehrzahl von elektronischen Chips 102 vereinzelt ist und durch ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung inspiziert wird.
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4 zeigt eine Querschnittsansicht einer Einrichtung 200 zum Inspizieren des vereinzelten Wafers 100 gemäß 3, der aus der Mehrzahl von bereits vereinzelten elektronischen Chips 102 zusammengesetzt ist, durch Rückseitenbeleuchtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Ein Unterschied zwischen der in 4 gezeigten Einrichtung 200 verglichen mit der in 2 gezeigten Einrichtung 200 liegt darin, dass gemäß 4 der Träger 216 nicht als eine optisch transparente starre Platte, sondern im Gegensatz hierzu durch eine flexible, haftende und optisch transparente Trägerfolie als ein flexibler Träger 402 implementiert ist.
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Zum Beispiel kann der flexible Träger 402 als eine lichtdurchlässige Folie mit einer Stärke in einem Bereich zwischen 90 µm und 120 µm gestaltet sein, die zum Beispiel aus Polyvinylchlorid oder Polyolefin hergestellt ist. Diese Trägerfolie wirkt funktional mit einer Ausdehnungseinheit 400 zusammen, die sich auf der Aufnahme 210 befindet oder einen Anteil davon bildet und zum räumlichen Ausdehnen (in einer horizontalen Ebene, in der die elektronischen Chips 102 angeordnet sind) des flexiblen Trägers 402 gestaltet ist, der die elektronischen Chips 102 trägt. Dadurch ist es möglich, während der Inspektion den Abstand d zwischen benachbarten elektronischen Chips 102 temporär zu vergrößern. Dies erhöht die Genauigkeit der abgeleiteten Informationen. Somit wird gemäß 4 ein Chuck mit Ausdehnungsfunktion bereitgestellt.
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Die Einrichtung 200 gemäß 4 kann zur Prozesssteuerung nach einer Vereinzelung verwendet werden. Insbesondere kann mit der Einrichtung 200 gemäß 4 eine Erfassung einer Fehlausrichtung einer Sägespur ausgeführt werden.
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5 zeigt eine Draufsicht eines Wafers 100, der bereits in eine Mehrzahl von elektronischen Chips 102 vereinzelt ist, von denen manche mit Tinten-Ausrichtungsmarkierungen 500 bereitgestellt sind, und durch ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung inspiziert wird. Wie aus 5 entnommen werden kann, wurden einige der elektronischen Chips 102 mit einem entsprechenden Punkt aus fluoreszierender Tinte als eine jeweilige fluoreszierende Ausrichtungsmarkierung 500 des jeweiligen elektronischen Chips 102 markiert. Zum Beispiel können die elektronischen Chips 102, die als fehlerhaft oder Ausschuss identifiziert wurden, mit solch einer Ausrichtungsmarkierung 500 markiert werden.
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6 zeigt eine Querschnittsansicht einer Einrichtung 200 zum Inspizieren des vereinzelten Wafers 100 gemäß 5, der aus der Mehrzahl von bereits vereinzelten elektronischen Chips 102 zusammengesetzt ist, durch Rückseitenbeleuchtung gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Die Ausführungsform gemäß 6 entspricht der Ausführungsform gemäß 4. Gemäß 6 ist jedoch die Ermitteleinheit 214 zusätzlich zum Ermitteln einer Anzahl und/oder einer jeweiligen Position der Ausrichtungsmarkierungen 500 auf manchen der elektronischen Chips 102 gestaltet. Dies kann durch eine Mustererkennung erfolgen. Die Einrichtung 200 gemäß 6 kann daraufhin inspizieren, ob die korrekten elektronischen Chips 102 mit Tinte versehen sind, und ob eine Tintenposition korrekt ist usw. Zusätzlich zu den Informationen, die gemäß der Ausführungsform von 3 und 4 ermittelt werden können, ist es mit der Ausführungsform gemäß 5 und 6 möglich, schnell eine Positionskontrolle der elektronischen Chips 102 mit der Tinten-Ausrichtungsmarkierung 500 auszuführen und die Position mit einer elektronischen Karte zu vergleichen, eine Anzahlkontrolle der elektronischen Chips 102 mit der Tinten-Ausrichtungsmarkierung 500 auszuführen und die Anzahl mit einer elektronischen Karte zu vergleichen und/oder rasch die Position der Tinten-Ausrichtungsmarkierung 500 und eines elektronischen Chips 102 zu ermitteln.
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In jeder der beschriebenen Ausführungsformen ist es möglich, zusätzlich oder alternativ dazu eine Randerkennung des Wafers 100 und/oder dessen elektronischer Chips 102 auszuführen, zum Beispiel zu Ausrichtungszwecken.
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Es sollte beachtet werden, dass der Begriff „umfassend“ andere Elemente oder Merkmale nicht ausschließt, und dass „ein“ oder „eine“ sowie deren Deklinationen eine Mehrzahl nicht ausschließen. Es können auch Elemente kombiniert werden, die in Zusammenhang mit unterschiedlichen Ausführungsformen beschrieben werden. Es sollte ebenfalls beachtet werden, dass Bezugszeichen nicht als den Umfang der Ansprüche einschränkend zu betrachten sind. Darüber hinaus soll der Umfang der vorliegenden Anmeldung nicht auf die bestimmten, in der Patentschrift beschriebenen Ausführungsformen des Prozesses, der Maschine, Herstellungsweise, gegenständlichen Zusammensetzung, Mittel, Verfahren und Schritte beschränkt sein. Dementsprechend sollen die angehängten Ansprüche in ihrem Umfang solche Prozesse, Maschinen, Herstellungsweisen, gegenständliche Zusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte einschließen.
