TWI558465B - 具可調整點膠角度之點膠機構 - Google Patents

Description

具可調整點膠角度之點膠機構

本發明乃是關於一種具可調整點膠角度之點膠機構，將膠合劑以噴射方式膠合於一具有待膠合處的加工件，特別是指一種可以應用於晶圓組合件的點膠機構。

為著減小封裝體積並提高電氣效能，半導體製程已發展出一種立體堆疊技術來製造三維晶片(3D IC)。藉由三維晶片的製程可以減小電子產品的體積。在三維晶片的構裝技術中，晶片之間的堆疊(Stacking)技術是重要的關鍵。

在三維晶片的構裝技術中，透過特定的連接方式與晶片薄化的技術，能有效增加空間與密集度，並縮短傳輸距離，提高電路系統的效能與減少能耗。三維晶片的接合型式包括晶片到晶圓(Chip to Wafer，C2W)、晶片到晶片(Chip to Chip，C2C)、晶圓到晶圓(Wafer to Wafer，W2W)等三種型式。

晶圓到晶圓接合的方法簡要的說，包括氧化物熔融接合(Oxide Fusion Bonding)、金屬對金屬接合(Metal-Metal Bonding)、以及聚合物黏著接合(Polymer Adhesive Bonding)等技術。之後，利用點膠機將二片晶圓的周圍縫隙封住以進行下一步的製程。

接合後的二片晶圓可稱為晶圓組合件，晶圓組合件的待膠合處位於二片晶圓之間而具有極小的縫隙。傳統從豎直方向調整點膠位置比較不方便適用於三維晶片的需求。若將膠滴以非豎直方 式噴射於晶圓組合件上，膠滴的路徑會因重力而呈拋物線，稍有偏差就可能使膠合劑落在晶圓上，而影響點膠品質，甚至損壞晶圓組合件。

本發明所要解決的技術問題，在於提供一種具可調整點膠角度之點膠機構，將待加工件傾斜的擺放，並控制膠滴準確地噴射至待加工件的待膠合處。

本發明所要解決的技術問題，另外在於提供一種具可調整點膠角度之點膠機構，調整一噴射點膠頭的初始射出角度，以配合待加工件的傾斜角度，藉此控制膠滴準確地噴射至待加工件的待膠合處。

為了解決上述技術問題，根據本發明之其中一種方案，提供一種具可調整點膠角度之點膠機構，朝向一晶圓組合件進行點膠，該晶圓組合件的待膠合處具有一識別缺口區及一圓周區，該點膠機構包括：一固持轉動裝置，包括一固持單元以固持該晶圓組合件、及一角度調整單元以調整該晶圓組合件呈一傾斜角度、以及一轉動單元以轉動該晶圓組合件；一噴射點膠頭，朝向該晶圓組合件的該些待膠合處噴射多個膠滴；以及一點膠頭承載機台，以承載該噴射點膠頭並控制該噴射點膠頭的初始射出角度；其中該晶圓組合件的該傾斜角度的斜率等於該些膠滴在一預定區間內之路徑的斜率；其中該預定區間為沿著該晶圓組合件的直徑經過該晶圓組合件的圓周並穿過該識別缺口區的底部的最短距離。

本發明具有以下有益效果：本發明可以將待加工件傾斜的擺 放，並控制膠滴準確地噴射至待加工件的待膠合處。另外，本發明也可調整一噴射點膠頭的初始射出角度，以配合待加工件的傾斜角度，藉此控制膠滴準確地噴射至待加工件的待膠合處。

為了能更進一步瞭解本發明為達成既定目的所採取之技術、方法及功效，請參閱以下有關本發明之詳細說明、圖式，相信本發明之目的、特徵與特點，當可由此得以深入且具體之瞭解，然而所附圖式與附件僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

100‧‧‧點膠機構

10‧‧‧轉接單元

11‧‧‧膠膜

12‧‧‧承載板

20‧‧‧噴射點膠頭

30‧‧‧點膠頭承載機台

40‧‧‧固持轉動裝置

42‧‧‧固持單元

44‧‧‧角度調整單元

46‧‧‧轉動單元

60‧‧‧預對準器

80‧‧‧資訊處理模組

9‧‧‧晶圓組合件

90‧‧‧圓心

91‧‧‧圓周區

92‧‧‧識別缺口區

P1、P2、P3、P4、P5‧‧‧位置

y1、y2‧‧‧位置

C‧‧‧攝像模組

C1‧‧‧側視鏡頭

C2‧‧‧俯視鏡頭

D‧‧‧預定區間

G‧‧‧膠滴

θi‧‧‧初始射出角度

θ1,θ2‧‧‧傾斜角度

S1,S2‧‧‧斜率

圖1為相關背景技術的呈水平狀態的晶圓組合件及噴射點膠頭的側視示意圖。

圖2為相關背景技術的呈水平狀態的晶圓組合件及噴射點膠頭的俯視示意圖。

圖3為相關背景技術的噴射點膠頭沿一初始射出角度射出膠滴的側視示意圖。

圖4為本發明之具可調整點膠角度之點膠機構的側視示意圖。

圖5為本發明之晶圓組合件置於固持轉動裝置的側視示意圖。

圖6為本發明之具可調整點膠角度之點膠機構呈傾斜狀的側視示意圖。

圖6A至圖6D為本發明呈水平狀的噴射點膠頭針對一傾斜的晶圓組合件的膠合過程的示意圖。

圖7A至圖7D為本發明呈傾斜狀的噴射點膠頭針對一傾斜的晶圓組合件的膠合過程的示意圖。

請參閱圖1及圖2，晶圓組合件9呈水平狀態擺放並旋轉，並將噴射點膠頭20沿水平方向射出膠滴，晶圓組合件9的待膠合處 包含圓周區91(包含P1、P5等位置)以及識別缺口區92(包含P2、P3、P4等位置)。此處以扇形狀的識別缺口區92為例，然而本發明不限制於此，例如也可以應用於具有其他形狀的識別缺口區。水平射出的膠滴G原本準確的噴在圓周區91的位置P1，然而當晶圓組合件9的識別缺口區92被轉動朝向該噴射點膠頭20時，膠滴G的路徑因為重力而呈拋物線，可能偏離在識別缺口區92內的待膠合處(如P2、P3、P4的位置)內。

請參閱圖3，顯示噴射點膠頭20沿一初始射出角度θi射出膠滴。類似的，膠滴G的路徑也會因為重力而呈拋物線。

本實施例觀察上述的狀況，該些膠滴G的路徑在一小段預定區間內之路徑的斜率可以是視為直線，假如膠滴G的噴出速率更大，可視為直線的預定區間可以再適當地延長。以圖2為例，當該些膠滴G經過一預定區間D，可以視為一段的傾斜直線且具有一斜率(slope)S1。該預定區間D是經過該晶圓組合件9的圓周區91並穿過該識別缺口區92的底部(亦即P3位置)的最短距離。因此若將該晶圓組合件9以傾斜角度擺設而呈一斜率，將晶圓組合件9的斜率等於該些膠滴G在該預定區間D內之路徑的斜率，該些膠滴G可以準確噴在該識別缺口區92的待膠合處。以下具體舉例說明可以達成本發明之構想的具體機構。

請參考圖4，為本發明之具可調整點膠角度之點膠機構的示意圖。本發明提供一種具可調整點膠角度之點膠機構100，以下簡稱點膠機構100。該點膠機構100朝向晶圓組合件9進行點膠。該點膠機構100包括噴射點膠頭20、點膠頭承載機台30、及固持轉動裝置40。

該噴射點膠頭20用以朝向該晶圓組合件9的該些待膠合處(包含圓周區91以及識別缺口區92)噴射多個膠滴。噴射點膠頭20為一種非接觸式的噴射頭，針對膠黏劑液體，例如密封膠、底部填充膠、紫外膠、表面塗敷材料等，提供高速及大容量地控制性 點膠。

該點膠頭承載機台30用以承載該噴射點膠頭20並控制該噴射點膠頭20的初始射出角度。

該固持轉動裝置40包括一固持單元42用以固持該晶圓組合件9、一角度調整單元44用以調整該晶圓組合件9呈一傾斜角度、以及一轉動單元46用以轉動該晶圓組合件9。

如圖4所示，為著適當的固持晶圓組合件9以進行點膠的過程，本實施例還包括一轉接單元10可分離地結合於該晶圓組合件9。該轉接單元10包含一膠膜11及一承載板12。該膠膜11貼附於該晶圓組合件9的一側，膠膜11可以是晶圓在切割過程用的保護膜。該承載板12貼附於該膠膜11。其中轉接單元10的尺寸可以略小於晶圓組合件9的尺寸，以免轉接單元10突出至晶圓組合件9的外圍而影響點膠作業。

如圖5所示，接著，將晶圓組合件9連同轉接單元10，移至該固持轉動裝置40。其中該固持單元42結合於該承載板12。該固持單元42結合於該承載板12的方式可以是利用真空吸附、或磁力吸附...等。

本實施例較佳地，還包括一預對準器(pre-aligner)60。當晶圓組合件9置放於該固持轉動裝置40之後，預對準器60用以校對並定位晶圓組合件9於正確的加工位置。藉由提供晶圓組合件9放置的偏心率和方向之準確性的非接觸式測量，以克服傳輸過程中的振動而造成的定位誤差。預對準器60的操作，包括晶圓位移的測量，必要補償的計算和凹槽(或平邊)與所需角度的定向。

然後，如圖6所示，其中該角度調整單元44傾斜該承載板12以調整該晶圓組合件9呈一傾斜角度。該轉動單元46以轉動該固持單元42並帶動該晶圓組合件9。藉由上述安排，使得該晶圓組合件9的傾斜角度θ1的斜率等於該些膠滴G在一預定區間內之路徑的斜率S1。

本實施例進一步包括一攝像模組C，該攝像模組C包含一置於該晶圓組合件9的側面且鄰近該噴射點膠頭20的側視鏡頭C1，此外，攝像模組C較佳地還可以包括一俯視鏡頭C2，其位於晶圓組合件9的上方。該側視鏡頭C1的功用，首先可以確認該噴射點膠頭20的該些膠滴G是否準確落在該晶圓組合件9的圓周區91，此外，還可以用以擷取該噴射點膠頭20的該些膠滴G的影像以獲得位置資訊。

本實施例進一步包括一資訊處理模組80電性連接該攝像模組C的側視鏡頭C1，藉由側視鏡頭C1連續拍攝該些膠滴G而獲得該些膠滴G的軌跡，並將上述側視鏡頭C1分時擷取的該些膠滴G的多張影像重疊於於同一張影像，並進行影像處理及計算，藉此以取得該些膠滴G之路徑的斜率。藉此本實施例可以量測出該些膠滴G在不同特定區間相對於水平面的傾斜角度，進而獲得該些膠滴G之路徑的斜率資訊。該資訊處理模組80還電性連接該固持轉動裝置40，以控制該角度調整單元44。藉由資訊處理模組80以調整該晶圓組合件9的斜率，使之等於該些膠滴G在一預定區間內之路徑的斜率。

請參閱圖6A至圖6D，顯示本實施例呈水平狀的噴射點膠頭針對一傾斜的晶圓組合件的膠合過程。其中該噴射點膠頭20的初始射出方向平行於水平面。

本實施例可以藉由俯視鏡頭C2，以確認該些膠滴G的路徑通過一垂直於該晶圓組合件9並且經過該晶圓組合件9之圓心90的平面XY。上述預定區間會因著晶圓組合件9的尺寸等因素而不同。如圖6C所示，本實施例的預定區間D為沿著晶圓組合件9的直徑，經過該晶圓組合件9的圓周並穿過該識別缺口區92的底部(P3位置)的最短距離。

如圖6A所示，此實施例的噴射點膠頭20呈水平狀擺設，過程中固定於一固定的高度，如圖6A中的Y軸的y1位置。晶圓組 合件9沿著平面XY呈剖視圖。膠滴G初步沿著水平方向噴射出去後，因重力因素而呈一拋物線。晶圓組合件9呈一傾斜角度θ1傾斜，且沿著一穿過其圓心90的軸心轉動。晶圓組合件9的圓周區91以位置P1為代表，略低於Y軸的y1位置。

如圖6B所示，顯示晶圓組合件9經過轉動，識別缺口區92朝向該噴射點膠頭20。由於該晶圓組合件9的傾斜角度θ1的斜率等於該些膠滴G在預定區間D(如圖6C所示)內之路徑的斜率S1。因此，該些膠滴G可以準確的噴在識別缺口區92的位置P2。

本實施例的攝像模組C較佳還可以利用設於該晶圓組合件9上方的俯視鏡頭C2，用以擷取該些待膠合處位置資訊。該識別缺口區92的輪廓線比一般圓弧狀的圓周區91周邊較長，膠合的密度需要更高。當俯視鏡頭C2擷取的圖像經過判別，該識別缺口區92被轉動到朝向該噴射點膠頭20，此時，可以透過資訊處理模組80，較佳地開始驅動該噴射點膠頭20更頻繁地噴出膠滴G。換言之，其中該噴射點膠頭20的膠滴以第一噴出頻率噴在該圓周區91，並以第二噴出頻率噴在該識別缺口區92，其中該第二噴出頻率大於該第一噴出頻率。藉此加強在識別缺口區92的膠滴的密度。

如圖6C所示，顯示晶圓組合件9的識別缺口區92的底部(以P3位置為代表)朝向該噴射點膠頭20。由於該晶圓組合件9的傾斜角度θ1的斜率等於該些膠滴G在預定區間D內之路徑的斜率S1。因此，該些膠滴G可以噴在識別缺口區92的位置P3。

如圖6D所示，顯示晶圓組合件9的識別缺口區92漸漸偏離該噴射點膠頭20，但仍部分朝向該噴射點膠頭20，改為位置P4朝向該噴射點膠頭20。由於該晶圓組合件9的傾斜角度θ1的斜率等於該些膠滴G在預定區間D內之路徑的斜率S1。因此，該些膠滴G可以噴在識別缺口區92的位置P4。換言之，在晶圓組合件9轉動的過程中，識別缺口區92的上述位置P1、P2、P3、P4(待膠合處的不同點)都位於該些膠滴G在預定區間D內的路徑上，因此 該些膠滴G可以準確的落在識別缺口區92的待膠合處。

請參閱圖7A至圖7D，為本發明的另一種實施方式。顯示本實施例呈傾斜狀的噴射點膠頭針對一傾斜的晶圓組合件的膠合過程。其中該噴射點膠頭50的初始射出方向傾斜於水平面。

如圖7A所示，此實施例的噴射點膠頭20呈傾斜狀擺設，過程中固定於一固定的高度，如圖7A中的Y軸的y2位置。晶圓組合件9沿著平面XY呈剖視圖。膠滴G初步沿著一初始射出角度θi傾斜的噴射出去後，因重力因素而呈一拋物線。晶圓組合件9呈一傾斜角度θ2傾斜，且沿著一穿過其圓心90的軸心轉動。晶圓組合件9的圓周區以位置P1為代表，略低於Y軸的y2位置。

上述噴射點膠頭20呈傾斜狀擺設，可以藉由資訊處理模組80達成控制。該資訊處理模組80電性連接該點膠頭承載機台30。依所獲得的該些膠滴G之路徑的斜率資訊，該資訊處理模組80控制該點膠頭承載機台30以調整該噴射點膠頭20的初始射出角度θi。將該些膠滴G在上述預定區間(如圖7C的D)內之路徑的斜率，調整相同於晶圓組合件9的傾斜角度θ2。其中該晶圓組合件9的傾斜角度範圍可以是小於正負30度。

如圖7B所示，顯示晶圓組合件9經過轉動，識別缺口區92朝向該噴射點膠頭20。由於該晶圓組合件9的傾斜角度θ2的斜率等於該些膠滴G在預定區間D(如圖7C所示)內之路徑的斜率S2。因此，該些膠滴G可以噴在識別缺口區92的位置P2。類似於上一實施例，藉由俯視鏡頭C2擷取該些待膠合處的位置資訊，以判別該識別缺口區92是否已經被轉動到朝向該噴射點膠頭20。該噴射點膠頭20的膠滴以第一噴出頻率噴在該圓周區91，並以第二噴出頻率噴在該識別缺口區92，其中該第二噴出頻率大於該第一噴出頻率。藉此加強在識別缺口區92的膠滴的密度。

如圖7C所示，顯示晶圓組合件9的識別缺口區92的底部(以P3位置為代表)朝向該噴射點膠頭20。由於該晶圓組合件9的傾 斜角度θ2的斜率等於該些膠滴G在預定區間D內之路徑的斜率S2。因此，該些膠滴G可以準確的噴在識別缺口區92的位置P3。

如圖7D所示，顯示晶圓組合件9的識別缺口區92漸漸偏離該噴射點膠頭20，但仍部分朝向該噴射點膠頭20，改為位置P4朝向該噴射點膠頭20。由於該晶圓組合件9的傾斜角度θ2的斜率等於該些膠滴G在預定區間D內之路徑的斜率S2。因此，該些膠滴G可以噴在識別缺口區92的位置P4。換言之，在晶圓組合件9轉動的過程中，識別缺口區92的上述位置P1、P2、P3、P4(待膠合處的不同點)都位於該些膠滴G在預定區間D內的路徑上，因此該些膠滴G可以準確的落在識別缺口區92的待膠合處。

補充說明本實施例另一種更為準確的方式，依本案由圖6A轉到圖6B的過程，當晶圓組合件9面對該噴射點膠頭20的待膠合處由位置P1改為位置P2，待膠合處的位置沿著Y軸，降低了P2-P1(Y軸分量)的垂直距離。此時，本實施例可以藉由控制點膠頭承載機台30，將噴射點膠頭20沿著Y軸，降低P2-P1(Y軸分量)的垂直高度，藉此膠滴也可以更為準確地落在待膠合處的位置P2。

當由圖6B轉到圖6C的過程，晶圓組合件9的待膠合處的位置沿著Y軸，降低了P3-P2(Y軸分量)的垂直距離。此時，本實施例可以藉由控制點膠頭承載機台30，將噴射點膠頭20沿著Y軸，降低P3-P2(Y軸分量)的垂直高度，藉此膠滴更為準確地落在待膠合處的位置P3。

當由圖6C轉到圖6D的過程，晶圓組合件9的待膠合處的位置沿著Y軸，升高P4-P3(Y軸分量)的垂直距離。此時，本實施例可以藉由控制點膠頭承載機台30，將噴射點膠頭20沿著Y軸，升高P4-P3(Y軸分量)的垂直高度，藉此膠滴更為準確地落在待膠合處的位置P4。

上述實施例的優點之一在於，晶圓組合件9是傾斜擺置，因 此在識別缺口區92內的待膠合處的高度變化更為明顯，噴射點膠頭20在高度調整上更為容易。

依上述類似的操作方式，噴射點膠頭20也可以是傾斜噴膠，如圖7A至圖7D所示。

當晶圓組合件9由圖7A轉到圖7B的過程，晶圓組合件9的待膠合處由位置P1改為位置P2，待膠合處的位置沿著Y軸，降低了P2-P1(Y軸分量)的垂直距離。此時，本實施例可以藉由控制點膠頭承載機台30，將噴射點膠頭20沿著Y軸，降低P2-P1(Y軸分量)的垂直高度，藉此膠滴更為準確地落在待膠合處的位置P2。

當由圖7B轉到圖7C的過程，晶圓組合件9的待膠合處的位置沿著Y軸，降低了P3-P2(Y軸分量)的垂直距離。此時，本實施例可以藉由控制點膠頭承載機台30，將噴射點膠頭20沿著Y軸，降低P3-P2(Y軸分量)的垂直高度，藉此膠滴更為準確地落在待膠合處的位置P3。

當由圖7C轉到圖7D的過程，晶圓組合件9的待膠合處的位置沿著Y軸，升高P4-P3(Y軸分量)的垂直距離。此時，本實施例可以藉由控制點膠頭承載機台30，將噴射點膠頭20沿著Y軸，升高P4-P3(Y軸分量)的垂直高度，藉此膠滴更為準確地落在待膠合處的位置P4。

本發明之特點及功能在於，具可調整點膠角度之點膠機構，將待加工件傾斜的擺放，並控制膠滴準確地噴射至待加工件的待膠合處。另外，本發明也可調整一噴射點膠頭的初始射出角度，以配合待加工件的傾斜角度，藉此控制膠滴準確地噴射至待加工件的待膠合處。

以上所述僅為本發明之較佳可行實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

10‧‧‧轉接單元

11‧‧‧膠膜

12‧‧‧承載板

20‧‧‧噴射點膠頭

30‧‧‧點膠頭承載機台

40‧‧‧固持轉動裝置

42‧‧‧固持單元

44‧‧‧角度調整單元

46‧‧‧轉動單元

80‧‧‧資訊處理模組

9‧‧‧晶圓組合件

C‧‧‧攝像模組

C1‧‧‧側視鏡頭

C2‧‧‧俯視鏡頭

S1‧‧‧斜率

θ1‧‧‧傾斜角度

G‧‧‧膠滴

Claims (10)

1. 一種具可調整點膠角度之點膠機構，朝向一晶圓組合件進行點膠，該晶圓組合件的待膠合處具有一識別缺口區及一圓周區，其特徵在於，該點膠機構包括：一固持轉動裝置，包括一固持單元以固持該晶圓組合件、一角度調整單元以調整該晶圓組合件呈一傾斜角度、及一轉動單元以轉動該晶圓組合件；一噴射點膠頭，朝向該晶圓組合件的該些待膠合處噴射多個膠滴；以及一點膠頭承載機台，以承載該噴射點膠頭並控制該噴射點膠頭的初始射出角度；其中該晶圓組合件的該傾斜角度的斜率等於該些膠滴在一預定區間內之路徑的斜率；其中該預定區間為沿著該晶圓組合件的直徑經過該晶圓組合件的圓周並穿過該識別缺口區的底部的最短距離。
2. 如請求項1所述之具可調整點膠角度之點膠機構，還包括一轉接單元可分離地結合於該晶圓組合件，該轉接單元包含一膠膜及一承載板，該膠膜貼附於該晶圓組合件的一側；該承載板貼附於該膠膜；其中該固持單元結合於該承載板，其中該角度調整單元傾斜該承載板以調整該晶圓組合件呈一傾斜角度；該轉動單元以轉動該固持單元並帶動該晶圓組合件。
3. 如請求項1所述之具可調整點膠角度之點膠機構，其中該些膠滴的路徑通過一垂直於該晶圓組合件且經過該晶圓組合件之中心的平面。
4. 如請求項1所述之具可調整點膠角度之點膠機構，進一步包括一攝像模組，該攝像模組包含一設於該晶圓組合件上方並擷取該些待膠合處位置資訊的俯視鏡頭、及一置於該晶圓組合件的側面且鄰近該噴射點膠頭的側視鏡頭，該側視鏡頭擷 取該噴射點膠頭的該些膠滴之路徑。
5. 如請求項4所述之具可調整點膠角度之點膠機構，進一步包括一資訊處理模組電性連接該攝像模組的該側視鏡頭，以取得該些膠滴之路徑的斜率資訊；該資訊處理模組還電性連接該固持轉動裝置，以控制該角度調整單元，藉此調整該晶圓組合件的斜率等於該些膠滴在該預定區間內之路徑的斜率。
6. 如請求項5所述之具可調整點膠角度之點膠機構，其中該資訊處理模組還電性連接該點膠頭承載機台，該資訊處理模組控制該點膠頭承載機台以調整該噴射點膠頭的初始射出角度，以調整該些膠滴在上述預定區間內之路徑的斜率。
7. 如請求項6所述之具可調整點膠角度之點膠機構，其中該噴射點膠頭的初始射出方向平行於水平面。
8. 如請求項6所述之具可調整點膠角度之點膠機構，其中該噴射點膠頭的初始射出方向傾斜於水平面。
9. 如請求項1所述之具可調整點膠角度之點膠機構，其中該晶圓組合件的該傾斜角度小於正負30度。
10. 如請求項1所述之具可調整點膠角度之點膠機構，其中該噴射點膠頭的膠滴以第一噴出頻率噴在該圓周區，並以第二噴出頻率噴在該識別缺口區，其中該第二噴出頻率大於該第一噴出頻率。