TW201413851A - 晶粒接合機及晶粒位置辨識方法 - Google Patents

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Abstract

在晶粒接合機中，無關於晶圓上之晶粒的狀態，正確地執行晶粒的位置辨識。本發明具有：用來拍攝晶圓的撮像部；和用來記憶「由撮像部所拍攝的晶圓影像」、「記憶著形成於晶圓之晶粒輪廓的辨識圖型」、「辨識程式」的記憶部；和用來接收「顯示晶圓的每個前述晶粒的良好或不良之映像資料」的通訊部；及「藉由執行辨識程式，將形成於晶圓的晶粒與辨識圖型進行比對，求出晶粒的中心位置，求出映像資料為良好之晶粒在晶圓上之位置」的控制演算部。接著，晶粒的辨識圖型，是記憶著輪廓的圖型，控制演算部藉由執行辨識程式，將形成於晶圓的晶粒，與辨識圖型進行比對，求出晶粒的中心位置。

Description

晶粒接合機及晶粒位置辨識方法
本發明關於晶粒接合機及晶粒位置辨識方法，特別是適合於「正確地辨識晶圓上之晶粒的位置，並確實地拾取晶粒」的晶粒接合機、及晶粒位置辨識方法。
用來將半導體晶片(晶粒)接合於導線框架等基板的晶粒接合機，為半導體製造裝置的其中一種。晶粒接合機，是利用接合頭來真空吸附晶粒，並以高速上升、水平移動、下降而安裝於於基板。
在利用接合頭真空吸附晶粒的場合中，必須確實地拾取晶粒。現今這樣的要求隨著晶粒的薄厚化而變得更高。因此，晶粒接合機，辨識晶粒的位置並偵測晶粒的偏移，接著修正接合頭的位置後拾取晶粒。
就辨識晶粒位置的方法而言，存有譬如專利文獻1、2所示的技術。在專利文獻1中，如第5圖所示，揭示一種：將在「晶粒的位置調整標誌M或接合墊(bonding pad)BP之獨特(unique)部分Pa」的拍攝資 料、與「利用預先的模擬操作(trial operation)所獲得」的樣板(template)，作為圖型匹配(Pattern matching)而辨識晶粒位置的方法。另外，在專利文獻2中，如第5圖所示，揭示一種：對具有晶粒的拍攝資料執行二元化(binarization)處理等，並偵測「將大量形成於晶圓上的晶粒予以個別分隔」的溝，而求出晶粒之中心位置的方法。
[專利文獻1]日本特開2003-188193號公報
[專利文獻2]日本特開2011-061069號公報
晶粒接合機，是根據被稱為映像資料之「顯示晶粒的良品、不良品」的資訊，來拾取良品的晶粒。
以下，使用第7圖來說明拾取良品晶粒的處理。
第7圖，是用來說明晶圓上之晶粒狀態的圖。
良品晶粒是定義為晶粒a與晶粒f。
此時，在求出晶粒a的中心位置後，依序求出後續晶粒b、晶粒c、晶粒d的中心位置，而到達晶粒f的中心位置。在此，不良品晶粒b、晶粒c、晶粒d存在有產生位置偏移之類的可能性，為了正確地從晶粒a的中心位置到達晶粒f的中心位置，必須正確地求出不良品晶 粒b、晶粒c、晶粒d的中心位置。此外，由於考慮到在途中可能有晶粒之圖型破損的情形，因此也必須因應該情形。
就晶粒的辨識方法而言，存有採用圖型辨識的方法、與採用晶粒外形(輪廓)的方法。在採用圖型辨識的方法中，必須登錄「對應於晶粒之各種圖型的樣板」。此外，晶圓上所形成的晶粒，有時四邊的輪廓並不清晰(不明確)，在該場合中，「採用外形的辨識方法」將無法應用。
本發明，是為了解決上述問題點所研發而成的發明，本發明的目的在於提供一種：不受限於晶圓上之晶粒的狀態，可正確地執行晶粒之位置辨識的晶粒接合機。
本發明之晶粒接合機的構造具有：用來拍攝晶圓的撮像部；和用來記憶「由前述撮像部所拍攝之前述晶圓的影像」、與記憶著「形成於前述晶圓之晶粒輪廓」的辨識圖型、與前述辨識程式的記憶部；和用來接收「顯示前述晶圓之每一個前述晶粒為良好或不良之映像資料」的通訊部；及藉由執行前述辨識程式，將前述晶圓所形成的前述晶粒與前述辨識圖型進行比對，求出前述晶粒的中心位置，並求出前述映像資料為良好的前述晶粒於前述晶圓上 之位置的控制演算部。
接著，晶粒的辨識圖型，是記憶著輪廓的圖型，控制演算部是「藉由執行辨識程式，將晶圓所形成的晶粒與辨識圖型進行比對，求出晶粒的中心位置，並求出映像資料為良好之晶粒於晶圓上的位置」的構件。
在此，晶粒的辨識圖型為單一種類，與對應於作為對象的晶粒之映像資料的良好、不良無關，用來求出晶粒的中心位置。
此外，辨識圖型與晶粒的圖型不能比較時，則根據晶圓上所形成的分割溝，來求出成為對象之晶粒的中心位置。
根據本發明，可提供一種：不受限於晶圓上之晶粒的狀態，可正確地執行晶粒之位置辨識的晶粒接合機。
B‧‧‧基板
D‧‧‧晶粒
P‧‧‧辨識圖型(recognition pattern)
M‧‧‧映像資料(map data)
1‧‧‧晶圓供給部
2‧‧‧工件供給搬送部
3‧‧‧晶粒接合部
10‧‧‧晶粒接合機
11‧‧‧晶圓匣升降機
12‧‧‧拾取裝置
14‧‧‧晶圓
15‧‧‧晶圓部光學系統
16‧‧‧晶圓環(wafer ring)
17‧‧‧切割帶(Dicing tape)
21‧‧‧堆疊載入機(stack loader)
22‧‧‧框架饋送器(frame feeder)
23‧‧‧卸載機(Unloader)
31‧‧‧預先成形部(黏劑塗布單元)
32‧‧‧接合頭部
33‧‧‧預先成形部光學系統
34‧‧‧接合部光學系統
35‧‧‧接合頭
36‧‧‧塗布針
38‧‧‧光學系統
40‧‧‧控制系統
41‧‧‧控制演算部
42‧‧‧記憶裝置
42a‧‧‧主記憶裝置
42b‧‧‧輔助記憶裝置
43‧‧‧輸出輸入裝置
43a‧‧‧顯示器
43b‧‧‧觸控板
43c‧‧‧滑鼠
43d‧‧‧影像擷取裝置(image capture device)
43e‧‧‧馬達控制裝置
43f‧‧‧訊號控制裝置
44‧‧‧匯流排線(bus line)
45‧‧‧電源部
46‧‧‧通訊介面部
50‧‧‧Z驅動軸
60‧‧‧ZY驅動軸
65‧‧‧馬達
66‧‧‧訊號部
70‧‧‧X驅動軸
80‧‧‧Y驅動軸
200‧‧‧控制程式
201‧‧‧辨識程式
第1圖：是顯示從上方所見，本發明其中一實施形態之晶粒接合機10的概略機構的圖。
第2圖：是顯示本實施形態中光學系統構造圖的圖。
第3圖：為控制系統40的概略構造圖。
第4圖：是用來說明與映像資料相關聯之機器構造的 概念圖。
第5圖：是用來說明晶粒接合機對晶圓上晶粒的位置辨識之作法的圖。
第6圖：是用來說明晶粒接合機對晶圓上晶粒的位置辨識之處理的流程。
第7圖：是用來說明晶圓上之晶粒狀態的圖。
以下，採用第1~6圖說明本發明其中一種實施形態的晶粒接合機。
首先，採用第1~3圖，說明本發明其中一種實施形態之晶粒接合機的構造。
第1圖，是顯示從上方所見，本發明其中一實施形態之晶粒接合機10的概略機構的圖。
第2圖，是顯示本實施形態中光學系統構造圖的圖。
第3圖，為控制系統40的概略構造圖。
晶粒接合機，大致上具有：晶圓供給部1、工件供給搬送部2及晶粒接合部3。
晶圓供給部1，具有晶圓匣升降機11、拾取裝置12。
晶圓匣升降機11具有「充填有晶圓環的晶圓匣(圖面中未顯示)」，並依序將晶圓環供給至拾取裝置12。拾取裝置12，是移動晶圓環以便於從晶圓環拾取所 期望的晶粒。
工件供給搬送部2具有堆疊載入機21、框架饋送器22及卸載機23，並將工件(導線框架等的基板)朝箭號方向搬送。堆疊載入機21，將黏著晶粒的工件供給至框架饋送器22。框架饋送器22，是使工件通過框架饋送器22上之2處的處理位置而搬送至卸載機23。卸載機23則保管經搬送的工件。
晶粒接合部3，具有預先成形部(黏劑塗布單元)31與接合頭部32。預先成形部31是利用塗布針，對由框架饋送器22所搬送的工件，譬如導線框架塗布晶粒黏著劑。接合頭部32，從拾取裝置12拾取晶粒後上升，並將晶粒移動至框架饋送器22上的接合點。接著，接合頭部32在接合點處使晶粒下降，並將晶粒接合於已塗布了晶粒黏著劑的工件上。
接合頭部32具有：使接合頭35(請參考第2圖)朝Z(高度)方向升降，並朝Y方向移動的ZY驅動軸60；及朝X方向移動的驅動軸70。ZY驅動軸60具有：使接合頭35往復移動於Y方向，也就是指往復移動於拾取裝置12內的拾取位置與接合點之間的Y驅動軸80；及為了從晶圓拾取晶粒、或者將晶粒接合於基板B而形成升降的Z驅動軸50。X驅動軸70，使ZY驅動軸60全體朝搬送工件的方向，也就是指X方向移動。
如第2圖所示，光學系統38具有：掌握塗布針36之塗布位置的預先成形部光學系統33；和掌握「接 合頭35接合於所送來之基板B的接合位置」的接合部光學系統34；及掌握「接合頭35從晶圓14拾取晶粒D之拾取位置」的晶圓部光學系統15。各部光學系統，具有用來照射對象的照明裝置與相機。在晶圓14上被分割成網格狀的晶粒D，是被固定在「被固定於晶圓環16的切割帶17」。
藉由該構造，藉由塗布針36將晶粒黏著劑塗布於正確的位置，並藉由結合頭35確實地拾取晶粒D，並結合於基板B的正確位置。
如第3圖所示，控制系統40，大致上具有：主要由CPU所構成的控制演算部41、記憶裝置42、輸出輸入裝置43、匯流排線44、電源部45、通訊介面部46。
記憶裝置42具有：由記憶著處理程式等的RAM所構成的主記憶裝置42a；及由「記憶著執行控制時所必須之控制資料或影像資料等的HDD(Hard Disk Drive)或SSD(Solid State Drive)」所構成的輔助記憶裝置42b。
輸出輸入裝置43具有：用來顯示裝置狀態或資訊等的顯示器43a；和用來輸入操作者之指示的觸控板43b；和用來操作顯示器的滑鼠43c；和用來讀取來自於光學系統38之影像資料的影像擷取裝置43d；和用來控制拾取裝置12的XY工作台(圖面中未顯示)或ZY驅動軸60等之馬達65的馬達控制裝置43e；及從各種感測器訊號或照明裝置等的開關之類的訊號部66，讀入或者控 制訊號的I/O訊號控制裝置43f。控制演算部41是經由匯流排線44讀取必要的資料並加以演算，而將資訊送往接合頭35等的控制、或顯示器43a等。
通訊介面部46，是與外部系統、機器執行通訊的部分。
在輔助記憶裝置42b儲存有：用來控制晶粒接合機10之各部分的控制程式200；和執行晶粒D之辨識的辨識程式201；和晶粒D的辨識圖型P。執行晶粒D辨識的辨識程式201，含有預先產生「用來辨識晶粒D之辨識圖型P」的功能。
控制程式200與映像資料M被載入主記憶裝置42a，並由控制演算部41執行。
晶粒D的辨識圖型P，在辨識晶圓上的晶粒位置時，為辨識程式所參考的資料。
接著，採用第4圖說明與映像資料相關聯的機器構造。
第4圖，是用來說明與映像資料相關聯之機器構造的概念圖。
晶粒接合機10，是透過通訊介面部46而與外部的PC(personal computer)90連接。
晶圓W是由檢査裝置30根據晶圓的外觀檢査步驟對每個晶粒執行檢査，產生用來顯示每個晶粒之良/不良的映像資料M，並送往PC90。映像資料M，是利用外部的檢査裝置檢查晶圓時所產生的資料，且對晶圓W 上的每個晶粒，保有良/不良的資訊。接著，映像資料M被暫時儲存在連接於PC90的輔助記憶裝置91，在此之後轉送至晶粒接合機10。
接著，採用第5~6圖，說明本發明其中一種實施形態的晶粒接合機之晶圓上的晶粒位置辨識方法。
第5圖，是用來說明晶粒接合機對晶圓上晶粒的位置辨識之作法的圖。
第6圖，是用來說明晶粒接合機對晶圓上晶粒的位置辨識之處理的流程。
晶粒接合機10，為了從晶圓上拾取晶粒D，必須正確地辨識形成於晶圓上的良品晶粒D。
在此，晶圓的影像，是由晶圓部光學系統15所拍攝，並被讀入輔助記憶裝置42b中。此外，藉由晶圓的外觀檢査步驟檢查每個晶粒，並對每個晶粒產生用來表示良/不良的映像資料M，當辨識時從PC90轉送讀入。
晶粒接合機10，為了藉由控制辨識裝置41執行辨識程式201，來拾取良品晶粒D，是如以下所述地執行晶圓上之晶粒的位置辨識。
為了拾取良品晶粒D，只需求出晶粒D的中心位置(晶粒中心)即可。
首先，根據映像資料M來判定作為對象的晶粒D是良品或不良品。在此，當晶粒D為良品時，映像資料儲存為“1”，當為不良品時則儲存為“0”(第6圖：S01)。
當晶粒D為良品(映像資料：1)時(第5圖A)，對晶粒D的圖型與辨識圖型P的圖型進行比較(S02)，而求出晶粒的中心位置(S03)。
辨識圖型P，是具有與良品晶粒D相同尺寸的鏡片晶粒(mirror die：未形成有迴路圖型的晶粒)，將其輪廓資訊作為辨識圖型P的資料而予以保持。該辨識圖型P，是依據晶粒D的設計值、和良品晶粒的拍攝影像，生成辨識程式201，並將其保存於輔助記憶裝置48b上。辨識圖型P，是針對一種設計規格的晶粒D而作成一個種類，並不會為了辨識相同的晶圓，而製作複数種圖型，譬如良品用、或不良品且輪廓有缺陷用等對應於不同狀況的圖型。
當晶粒D為不良品(映像資料：0)時，對晶粒D的圖型與辨識圖型P的圖型進行比較(S04)，來判定是否可圖型比較(S05)。
當晶粒D為不良品(映像資料：0)時如第5圖B所示，在晶粒D的輪廓不明確的場合中則如第5圖C所示，有時在一個晶圓上形成其他的圖型。所謂在一個晶圓上形成其他圖型的場合，是指在晶圓上形成被稱作TEG(Test Element Group)晶粒之測試用評估晶粒的場合，在該場合中的TEG晶粒業被當成不良品進行處理。
當晶粒D的圖型與辨識圖型P的圖型可以比較時，根據該圖型求出不良品晶粒的中心位置(S06)。
當晶粒D的圖型與辨識圖型P的圖型不能比 較時，譬如當圖型未形成於該位置時，則利用分割溝求出不良品晶粒的中心位置(第5圖D，S07)。所謂的分割溝，是附著於晶圓上用來切(分)割晶粒的溝。
接著，判定是否有後續(下一個)的晶粒D(S10)，當判定為沒有時便結束，當判定有後續的晶粒D，便求出後續晶粒D的大略位置，並將後續的晶粒D作為檢査對象(S11)，且回到S01。
如此一來，只需準備一個鏡片圖型的辨識圖型，便可正確地求出良品晶粒、不良品晶粒之雙方晶粒的中心位置。即使當晶粒圖型存有破損時，也能根據晶粒的分割溝，辨識已破損之晶粒的大略位置。
P‧‧‧辨識圖型
“1”‧‧‧良品晶粒
“0”‧‧‧不良品晶粒

Claims (4)

  1. 一種晶粒接合機，具有：撮像部，該撮像部用來拍攝晶圓；和記憶部，該記憶部用來記憶由前述撮像部所拍攝之前述晶圓的影像、記憶著形成於前述晶圓之晶粒輪廓的辨識圖型、前述辨識程式；和通訊部，該通訊部接收用來顯示前述晶圓之每個前述晶粒之良好或者不良的映像資料；及控制演算部，該控制演算部是藉由執行前述辨識程式，將形成於前述晶圓的前述晶粒與前述辨識圖型進行比對，求出前述晶粒的中心位置，並求出前述映像資料為良好之前述晶粒於前述晶圓上的位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載的晶粒接合機，其中前述晶粒的辨識圖型，針對一種設計規格的晶粒為單一種類，與對應於作為對象的晶粒之映像資料的良好、不良無關，用來求出前述晶粒的中心位置。
  3. 如申請專利範圍第1項所記載的晶粒接合機，其中當前述辨識圖型與前述晶粒的圖型不能比較時，是利用形成於前述晶圓上的分割溝，求出作為對象之前述晶粒的中心位置。
  4. 一種晶粒位置辨識方法，具備：藉由用來拍攝晶圓的撮像部，將所拍攝的前述晶圓記憶於記憶部的步驟；和藉由控制演算部執行辨識程式，而產生單一種類且記 憶有形成於前述晶圓的晶粒輪廓之前述晶粒的辨識圖型的步驟；和藉由前述控制演算部執行前述辨識程式，將形成於前述晶圓的前述晶粒，與前述辨識圖型進行比對，而辨識前述晶粒之中心位置的步驟；及藉由前述控制演算部執行前述辨識程式，將形成於前述晶圓的前述晶粒，與前述辨識圖型進行比對，當前述晶粒的圖型與前述辨識圖型不能比較時，利用該晶粒的分割溝，求出成為對象之前述晶粒的中心位置的步驟。
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