TWI385743B - 缺陷晶粒揀出系統及其方法 - Google Patents

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Description

缺陷晶粒揀出系統及其方法
本發明係關於一種缺陷晶粒揀出系統及其方法,特別是關於一種利用一線性取放(Pick and Place)機構,於設置晶圓承載座以及儲箱之一整合平台內進行取放程序之缺陷晶粒揀出系統及其方法。
晶粒封裝製程中,若在晶圓切割程序與晶粒分類程序間利用自動光學檢測(Automated Optical Inspection;AOI)設備檢測在晶圓切割與分類程序間造成之缺陷晶粒或被污染之晶粒,然後運用分類程序檢選出這些晶粒,可有效地提昇封裝製程之良率。
一般習知技藝之AOI設備包含晶粒檢驗平台與儲箱(Bin)置放平台。晶圓放置於晶粒檢驗平台上進行檢驗,經檢驗後發現之缺陷晶粒則由擺臂機構將缺陷晶粒從晶粒檢驗平台取放(Pick and Place)至儲箱(Bin)置放平台上之儲箱。
然而,習知技藝之AOI設備中,晶粒取放平台與儲箱置放平台各具獨立之驅動系統,要同時控制兩套驅動系統,在控制上較複雜且易生動作延遲之情況。再者,容納此兩可移動之平台需要大的空間。此外,使用擺臂機構進行晶粒之取放,除了需要較大之活動空間外,速度慢為其另一主要缺點。除以上所述之缺點外,將檢測出之缺陷晶粒標示於晶圓測試圖上,現仍以人工方式為之,此一做法不僅較無效率,且易導致錯誤發生。
目前習知之AOI設備亦無自動進出料之功能,又其晶粒之取放上並無法使晶粒依序排列整齊,故於使用上仍屬不便。
綜合上述,習知技藝之AOI設備佔據空間大、控制複雜、設備穩定性低、無自動進出料功能以及取放晶粒無法排列整齊等諸多缺失,而且仍需以手動方式更新晶圓測試圖上缺陷晶粒之位置,因此AOI設備之相關技術仍有待做進一步地改良。
本發明之目的係提供於設置晶圓承載座以及儲箱之一整合平台內進行取放程序之缺陷晶粒揀出系統及其方法。
本發明一實施例之缺陷晶粒揀出系統包含一擴張環平台及一取放裝置。該擴張環平台包含一承載座及鄰近該承載座之一平台表面,該承載座用以承載一貼片晶圓,該平台表面用於設置一儲箱。該取放裝置係以線性移動之方式移動於該承載座與該平台表面間。
本發明另一實施例之缺陷晶粒揀出之方法包含下列步驟:首先自一貼片晶圓,取得一缺陷檢測圖,其中該貼片晶圓係放置於一擴張環平台上之一承載座,該擴張環平台包含一鄰近該承載座之一平台表面。然後,依該缺陷檢測圖,以一線性移動之取放裝置將該貼片晶圓上之不良晶粒揀出至設置於該平台表面之一儲箱。
圖1顯示本發明一具體實施例之缺陷晶粒揀出系統100之 立體示意圖。缺陷晶粒揀出系統100包含一第二線性移動裝置102、一設置於該第二線性移動裝置102上之擴張環平台104、一設置於該擴張環平台104之一上方區域之第一線性移動裝置106、一連接於該第一線性移動裝置106上之光學感測裝置108、一連接於該第一線性移動裝置106上之取放裝置110、一頂針機構111、一進料裝置113、一出料裝置115、一擺臂機構117及一用於缺陷晶粒揀出系統100控制之一控制裝置(未繪示)。擴張環平台104藉該第二線性移動裝置102可於一第一方向移動。該擴張環平台104包含一用於承載一貼片晶圓109之承載座112及一鄰近該承載座112之一平台表面114,而該平台表面114係用於放置至少一個儲箱116。由於儲箱116鄰近放置於承載座112,縮短從貼片晶圓109至儲箱116間之取放晶粒行程,因此可提高缺陷晶粒揀出系統100取放晶粒之速度,而且承載座112與儲箱116同為第二線性移動裝置102所移動,與習知技藝相比較,可大幅減少缺陷晶粒揀出系統100所需之空間,簡化系統所需之控制並提高系統穩定性。貼片晶圓109係指切割後之晶圓、用於晶圓貼附之膠膜及晶圓環等之組合。
第一線性移動裝置106驅動光學感測裝置108及取放裝置110於一第二方向上移動,其中該第二方向可與上述之第一方向垂直。於本案實施例中,第一線性移動裝置106包含滑台118、120及線性馬達122。光學感測裝置108及取放裝置110分別設置於滑台118、120上,滑台118、120係由線性馬達122所驅動,而線性馬達122為一支架124所支持且位在擴 張環平台104之一上方區域。
本發明揭示之缺陷晶粒揀出系統100具自動化之進出料功能,不僅可提昇進出料之速度,亦可加快貼片晶圓109所需之對準時間。貼片晶圓109以堆疊之方式放置於進料裝置113,擺臂機構117依序將貼片晶圓109放置於擴張平台104上之承載座112上。待檢測與揀出步驟完成後,擺臂機構117再將置於承載座112上之貼片晶圓109取出,放置於出料裝置115。
圖2顯示本發明一具體實施例之承載座112之立體示意圖。參照圖1與圖2,貼片晶圓109外緣係以一晶圓環126所環套,貼片晶圓置放於承載座112時,其係由至少一固定夾持件202及一活動挾持件204所持固。活動挾持件204以槓桿原理,利用氣壓缸206移動活動挾持件204上用以持固之挾持部208,使其脫離或貼緊晶圓環126。擴張環平台104可包含一轉角裝置(未繪示),其係用於補償置放於承載座112之貼片晶圓之角度誤差。
圖3顯示本發明一具體實施例之光學感測裝置108及其移動與調整機構之立體示意圖。參照圖1與圖3,光學感測裝置108置於線性馬達122旁且夾固於一滑座302,滑座302旁設一用以於垂直方向上可微幅移動該滑座302之滑台306之微調機構304。滑座302固定於一L型結構308之一端,而該L型結構308之另一端則固定於線性馬達122所驅動之滑台118。滑台118與位於其上之L型結構308間可具有用以於上述第一方向上微調用之滑座310及微調機構312之組合,使 光學感測裝置108得於第一方向上做微調。光學感測裝置108擷取用於表面缺陷檢測、補償貼片晶圓109位置和角度誤差與提供計算晶粒位置之影像,其可包含一電荷耦合元件型或一互補式金屬氧化半導體型之影像擷取感測器。
圖4顯示本發明一具體實施例之取放裝置110及其移動與調整機構之立體示意圖。取放裝置110旁設於線性馬達122,並以一支架402固定於滑台120上。光學感測裝置108與取放裝置110使用相同之線性馬達122驅動,可節省使用空間及提高控制穩定性,而它們之間可設定一以軟體控制之防碰撞安全距離。
圖5顯示本發明一具體實施例之取放裝置110與頂針機構111之立體示意圖。參照圖1與圖5,頂針機構111將位於膠膜上之晶粒,以頂針(未繪示)上頂之方式使其部份脫離,以利取放裝置110取出,其係位於承載座112之下方。頂針(未繪示)之上頂動作包含以步進馬達(未繪示)作動。取放裝置110包含吸嘴502及使吸嘴502上下移動之電磁閥504,控制吸嘴502正負壓力與吸嘴502的上下位置,以完成晶粒之取放動作。復參圖1,由於貼片晶圓109至儲箱116間之行程短,以及使用速度快之線性馬達122驅動取放裝置110,使本發明揭示之缺陷晶粒揀出系統100具有高產量之優點。
圖6顯示本發明一具體實施例之進出料機構之立體示意圖。參照圖1與圖6,進料裝置113及出料裝置115可容納複數片堆疊之貼片晶圓109,如此可做連續之檢測以提高檢測 通量。擺臂機構117依序將貼片晶圓109放置於承載座112上,而進料裝置113利用如出料裝置115之升降機構602以使擺臂機構117上之複數個吸盤604得接觸每一相疊之貼片晶圓109。擺臂機構117包含擺臂606、設置於該擺臂606一端之移動裝置610、設置於該移動裝置610上之吸盤裝置608及用於轉動並設置於該擺臂606另一端之轉動裝置612。吸盤604藉該移動裝置610,得於進料裝置113與出料裝置115間移動。
圖7顯示本發明一具體實施例之系統控制方塊圖。缺陷晶粒揀出系統100中另包含一計算裝置702,其係用於控制第一線性移動裝置704、第二線性移動裝置706、光學感測裝置708、取放裝置710、頂針機構712、進料裝置714、出料裝置716及擺臂機構718等,使其協調運作。上述受計算裝置702控制之機構或裝置亦可各自具備驅動器。計算裝置702接收自一測試機台傳來之一晶圓測試圖,在產生缺陷檢測圖後自動地將晶圓測試圖與缺陷檢測圖結合。之後,將更新之晶圓測試圖提供晶粒分類之用。
圖8顯示本發明一具體實施例之取放裝置110之移動範圍802示意圖。於本案實施例中,第一線性移動裝置106以線性移動之方式移動取放裝置110,使其能快速地取放晶粒。該取放裝置110移動於一移動範圍802內,該移動範圍802涵蓋承載座112、平台表面114和兩者間之區域在內,在一實施例中,該移動範圍802可為長為200公厘而寬為150公厘之矩形範圍。缺陷晶粒揀出系統100可包含一週期時間,該 週期時間係指自一缺陷晶粒從承載座112上之貼片晶圓由取放裝置110揀取開始,至取放裝置110將前述缺陷晶粒放置於儲箱116後移到下個缺陷晶粒所在之處為止的時間。本案實施例中,取放裝置110於該移動範圍802內移動所需之週期時間小於0.35秒。
本發明提供一種缺陷晶粒揀出之方法,該方法首先利用一擺臂機構將貼片晶圓從入料裝置移至承載座。其次,對貼片晶圓進行定位與轉正。在貼片晶圓放置承載座後,利用光學感測裝置量測出晶粒之位置與角度之誤差。轉角裝置轉動貼片晶圓以補償該角度誤差,而位置誤差則提供於取放時之補償。然後,進行掃描以取得缺陷檢測圖。之後,計算裝置依照缺陷檢測圖計算各晶粒之位置座標,依各晶粒之位置座標驅動取放裝置,將缺陷晶粒檢選出。由於晶圓貼片所用之膠膜係一具彈性、軟質之薄膜,經複數次之頂取動作後會產生變形,因此導致晶粒位置之偏移。故需於複數次數頂取晶粒的動作間進行晶粒位置之補正。本實施例可以將貼片晶圓之晶粒區分若干群組,各群組設置一基準點,各群組完成揀出後即以光學感測裝置量測下一群組之基準點之位移量,藉此補正該群組內之晶粒位置座標。由於晶粒取放係此一領域人士所熟知之技術,其詳細步驟則不在此詳述。然後,計算裝置以缺陷檢測圖更新晶圓測試圖,並計算良率以供晶粒分類製程之用。最後,擺臂裝置將檢測過後之貼片晶圓移送至出料裝置。
本發明揭示之系統可應用於任何晶圓製成品,然以發光 二極體之應用為較佳。利用本發明揭示之系統及方法,除可將晶圓上有缺陷之晶粒加以剔除外,其亦可依照各晶粒測試後產生之編號(Bin Codes),將晶粒分別取放至系統內所設置之不同儲箱中。
本發明之技術內容及技術特點已揭示如上,然而熟悉本項技術之人士仍可能基於本發明之教示及揭示而作種種不背離本發明精神之替換及修飾。因此,本發明之保護範圍應不限於實施例所揭示者,而應包括各種不背離本發明之替換及修飾,並為以下之申請專利範圍所涵蓋。
100‧‧‧缺陷晶粒揀出系統
102‧‧‧第二線性移動裝置
104‧‧‧擴張環平台
106‧‧‧第一線性移動裝置
108‧‧‧光學感測裝置
109‧‧‧貼片晶圓
110‧‧‧取放裝置
111‧‧‧頂針機構
112‧‧‧承載座
113‧‧‧進料裝置
114‧‧‧平台表面
115‧‧‧出料裝置
116‧‧‧儲箱
117‧‧‧擺臂機構
118、120‧‧‧滑台
122‧‧‧線性馬達
124‧‧‧支架
126‧‧‧晶圓環
202‧‧‧固定夾持件
204‧‧‧活動挾持件
206‧‧‧氣壓缸
208‧‧‧挾持部
302‧‧‧滑座
304‧‧‧微調機構
306‧‧‧滑台
308‧‧‧L型結構
310‧‧‧滑座
312‧‧‧微調機構
402‧‧‧支架
502‧‧‧吸嘴
504‧‧‧電磁閥
602‧‧‧升降機構
604‧‧‧吸盤
606‧‧‧擺臂
608‧‧‧吸盤裝置
610‧‧‧移動裝置
612‧‧‧轉動裝置
702‧‧‧計算裝置
704‧‧‧線性移動裝置
706‧‧‧第二線性移動裝置
708‧‧‧光學感測裝置
710‧‧‧取放裝置
712‧‧‧頂針機構
714‧‧‧進料裝置
716‧‧‧出料裝置
718‧‧‧擺臂機構
802‧‧‧移動範圍
圖1顯示本發明一具體實施例之缺陷晶粒揀出系統之立體示意圖;圖2顯示本發明一具體實施例之承載座之立體示意圖;圖3顯示本發明一具體實施例之光學感測裝置及其移動與調整機構之立體示意圖;圖4顯示本發明一具體實施例之取放裝置及其移動與調整機構之立體示意圖;圖5顯示本發明一具體實施例之取放裝置與頂針機構之立體示意圖;圖6顯示本發明一具體實施例之進出料機構之立體示意圖;圖7顯示本發明一具體實施例之系統控制方塊圖;及圖8顯示本發明一具體實施例之取放裝置之移動範圍示意圖。
100‧‧‧缺陷晶粒揀出系統
102‧‧‧第二線性移動裝置
104‧‧‧擴張環平台
106‧‧‧第一線性移動裝置
108‧‧‧光學感測裝置
109‧‧‧貼片晶圓
110‧‧‧取放裝置
111‧‧‧頂針機構
112‧‧‧承載座
113‧‧‧進料裝置
114‧‧‧平台表面
115‧‧‧出料裝置
116‧‧‧儲箱
117‧‧‧擺臂機構
118、120‧‧‧滑台
122‧‧‧線性馬達
124‧‧‧支架
126‧‧‧晶圓環

Claims (21)

  1. 一種缺陷晶粒揀出系統,係用於將一貼片晶圓上之晶粒取放至一儲箱,該缺陷晶粒揀出系統包含:一擴張環平台,包含一承載座及鄰近該承載座之一平台表面,該承載座用以承載該貼片晶圓,該平台表面用於設置該儲箱;以及一取放裝置,其係以線性移動之方式移動於該承載座與該平台表面間。
  2. 如申請專利範圍第1項之缺陷晶粒揀出系統,其更包含一第一線性移動裝置,其係設置於該擴張環平台之一上方區域,用於提供該取放裝置線性移動。
  3. 如申請專利範圍第2項之缺陷晶粒揀出系統,其中該線性移動裝置包含兩滑台及一線性馬達,該線性馬達驅動該等滑台移動,而該取放裝置連接至該等滑台之一。
  4. 如申請專利範圍第3項之缺陷晶粒揀出系統,其更包含一用於提供一缺陷檢測圖之光學感測裝置,其係連接於該等滑台之另一個。
  5. 如申請專利範圍第4項之缺陷晶粒揀出系統,其更包含一計算裝置,用於以該缺陷檢測圖更新該貼片晶圓之一晶圓測試圖。
  6. 如申請專利範圍第4項之缺陷晶粒揀出系統,其中該光學感測裝置包含一影像擷取感測器,該影像擷取感測器為電荷耦合元件型或互補式金屬氧化半導體型。
  7. 如申請專利範圍第2項之缺陷晶粒揀出系統,其更包含一 用於移動該擴張環平台之第二線性移動裝置。
  8. 如申請專利範圍第7項之缺陷晶粒揀出系統,其中該第一線性移動裝置與該第二線性移動裝置之移動方向係彼此垂直。
  9. 如申請專利範圍第1項之缺陷晶粒揀出系統,其更包含一設於該承載座下方之頂針機構,其係使該晶粒部份脫離其黏附之膠膜。
  10. 如申請專利範圍第1項之缺陷晶粒揀出系統,其更包含:一進料裝置,用以容納即將進行檢測之貼片晶圓;一出料裝置,用以容納檢測完畢之貼片晶圓;以及一擺臂機構,包含一擺臂、一移動裝置及一吸盤裝置,其中,該吸盤裝置設置於該移動裝置上,使該吸盤裝置得於該進料裝置與該出料裝置間移動,而該擺臂使該吸盤裝置於承載座與進料裝置及出料裝置間移動。
  11. 如申請專利範圍第10項之缺陷晶粒揀出系統,其中該進料裝置與該出料裝置包含一用於堆疊該貼片晶圓之升降機構。
  12. 如申請專利範圍第1項之缺陷晶粒揀出系統,其中該承載座更包含至少一固定夾持件與一活動夾持件,該固定夾持件與該活動夾持件係用於持固該貼片晶圓。
  13. 如申請專利範圍第1項之缺陷晶粒揀出系統,其更包含一一週期時間及一移動範圍,該移動範圍包含該承載座、該平台表面和該承載座與該平台表面間之區域,其中該取放裝置於該移動範圍內移動所需之該週期時間小於 0.35秒。
  14. 一種缺陷晶粒揀出之方法,包含下列步驟:自一貼片晶圓取得一缺陷檢測圖,其中該貼片晶圓係放置於一擴張環平台上之一承載座,該擴張環平台包含一鄰近該承載座之一平台表面;以及依該缺陷檢測圖以一線性移動之取放裝置將該貼片晶圓上之不良晶粒揀出至設置於該平台表面之一儲箱。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法,其更包含以該缺陷檢測圖更新該貼片晶圓中之一晶圓測試圖之步驟。
  16. 如申請專利範圍第14項之方法,其更包含下列步驟:量測該貼片晶圓之角度誤差;以及補正該角度誤差。
  17. 如申請專利範圍第14項之方法,其中揀出該貼片晶圓上之不良晶粒之步驟更包含計算該貼片晶圓上各晶粒之座標位置之步驟。
  18. 如申請專利範圍第14項之方法,其更包含下列步驟:量測該貼片晶圓上各晶粒群組之一基準點座標;以及以該基準點座標,更新各該晶粒群組中之各晶粒之座標。
  19. 如申請專利範圍第14項之方法,其中取得一缺陷檢測圖之步驟包含以一光學感測裝置掃描該貼片晶圓。
  20. 如申請專利範圍第19項之方法,其中該光學感測裝置包含一影像擷取感測器,該影像擷取感測器為電荷耦合元件型或一互補式金屬氧化半導體型。
  21. 如申請專利範圍第14項之方法,其更包含下列步驟:將一進料裝置中待檢驗之貼片晶圓堆疊依序移至該承載座;以及將檢驗後之貼片晶圓依序堆疊於一出料裝置。
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