TWI600104B - 墊片、晶圓堆疊結構、吸附式移動裝置與晶圓移動方法 - Google Patents

Description

墊片、晶圓堆疊結構、吸附式移動裝置與晶圓移動方法

本發明係關於一種墊片、晶圓堆疊結構、吸附式移動裝置與使用其之晶圓移動方法，特別是一種用於晶圓檢測的墊片、晶圓堆疊結構、吸附式移動裝置與晶圓移動方法。

自晶柱切割成薄片狀晶圓(wafer)後，晶圓還需先經過晶圓處理製程(Wafer Fabrication)，再經由針測製程(Wafer Probe)以找出晶圓上不合格的晶粒及依照針測結果對合格的晶粒電性分類。其中，在晶圓進行針測製程前，處理好的晶圓需移動至晶圓夾頭(wafer chuck)上等待檢測。

傳統上，是採用人工手動的方式將晶圓搬移至晶圓夾頭，但人工的穩定度低，拿取晶圓時很容易接觸到晶圓表面而增加損傷、汙染晶圓的機率，並且，人工的方式也容易因力道過大或拿取不穩而不慎讓晶圓脆裂或將晶圓摔破。且可理解的是，當拿取較薄的晶圓時，將會加劇上述人為因素所造成的問題。

有鑑於此，本發明提供一種墊片、晶圓堆疊結構、吸附式移動裝置與使用其之晶圓移動方法，使得晶圓可隔著墊片的方式進行移動，使得晶圓在搬移的過程中被妥善保護，以解決前述傳統上以人工搬運晶圓所產生的問題。

根據本發明所揭露的一種墊片(spacer)，適於保護一晶圓(wafer)。墊片包含一內圈部與外圈部。內圈部具有複數個貫孔。外圈部圍繞內圈部。

根據本發明所揭露的一種晶圓堆疊結構，包含至少一如前所述的墊片與至少一晶圓。至少一晶圓位於至少一墊片之一側。

根據本發明所揭露的一種吸附式移動裝置，用於移動前述的晶圓堆疊結構。吸附式移動裝置包含一吸盤與一移動機構。吸盤具有一吸引面與複數個氣孔。吸引面具有一內圈區與一外圈區。外圈區圍繞內圈區。氣孔位於內圈區與外圈區。吸盤用以外接一真空產生器連通氣孔，以選擇性對內圈區與外圈區至少其中一區的氣孔抽氣。移動機構連接於吸盤用以移動吸盤。

根據本發明所揭露的一種晶圓移動方法，包含：提供一如前所述的晶圓堆疊結構；提供一如前所述的吸附式移動裝置，其中，吸盤的內圈區與外圈區分別對應墊片的內圈部與外圈部；將至少一晶圓移至一檢測載台。其中將至少一晶圓移至檢測載台的步驟包含：至少對吸盤之該內圈區的氣孔抽氣，以透過覆蓋於至少一晶圓上的墊片的貫孔吸附至少一晶圓；將至少一晶圓與覆蓋於至少一晶圓上的墊片一併移至檢測載台；對吸盤之外圈區的氣孔抽氣，且停止對吸盤之內圈區的氣孔抽氣，以令吸盤僅吸附墊片之外圈部；以及將吸附於吸盤的墊片移出檢測載台。

本發明所揭露的墊片、晶圓堆疊結構、吸附式移動裝置與使用其之晶圓移動方法中，藉由吸盤可對內外圈的氣孔選擇性抽氣的設計與墊片內圈具有貫孔的設計，吸盤可以隔著墊片的方式來拿取晶圓。例如，當對吸盤內圈的氣孔進行抽氣時，吸盤可隔著墊片一併將晶圓吸起，使得晶圓可在墊片的保護下被搬移；當僅對吸盤外圈的氣孔進行抽氣時，吸盤則可單獨地將墊片吸起。如此一來，晶圓在移動的過程中都會受到妥善的保護，可有效降低損傷晶圓的機率，並不會發生傳統上以人工搬運所產生的問題。

以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。

以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者瞭解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。

此外，以下將以圖式揭露本發明之實施例，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到的是，這些實務上的細節非用以限制本發明。另外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之，甚至省略了部分元件上的紋路、細微突起等細節。並且，圖式中省略剖面線以保持圖面整潔，於此先聲明之。

再者，除非另有定義，本文所使用的所有詞彙，包括技術和科學術語等具有其通常的意涵，其意涵能夠被熟悉此技術領域者所理解。更進一步的說，上述之詞彙的定義，在本說明書中應被解讀為與本發明相關技術領域具有一致的意涵。除非有特別明確的定義，這些詞彙將不被解釋為過於理想化的或正式的意涵。

首先，請參照圖1~2，圖1係為根據本發明之一實施例所繪示之吸附式移動裝置與晶圓堆疊結構的示意圖，而圖2係為圖1之吸附式移動裝置的吸引面的平面示意圖。本實施例提出一種吸附式移動裝置1可用以移動一晶圓堆疊結構2。

具體來說，吸附式移動裝置1包含一吸盤50與一移動機構60。吸盤50具有一吸引面50a與多個氣孔50s。吸引面50a具有一內圈區510與一外圈區520，外圈區520圍繞內圈區510。氣孔50s分佈於內圈區510與外圈區520，也就是說，部分的氣孔50s位於內圈區510，而另一部分的氣孔50s位於外圈區520。此外，於本實施例中，吸盤50可外接一真空產生器(未繪示)，所述的真空產生器可經由吸盤50內連接這些氣孔50s的氣道(未繪示)選擇性連通這些氣孔50s，以選擇性地對內圈區510與外圈區520至少其中一區的氣孔50s進行抽氣。也就是說，吸盤50的吸引面50a上，可選擇以內圈區510的氣孔50s、外圈區520的氣孔50s或兩區的氣孔50s來產生真空吸引力。另外，於本實施例與其他實施例中，構成內圈區510的材質硬度大於構成外圈區520的材質硬度。例如，內圈區510的材質可以但不限於是陶瓷或多孔石等，而外圈區520的材質可以但不限於是質地較內圈區510軟的材質所構成。而移動機構60連接於吸盤50，可用以移動該吸盤50至特定位置。

但需聲明的是，本發明並非以氣孔50s的尺寸與數量為限，使用者可依據實際需求進行調整，藉以調整吸引面50a上真空吸引力的分佈。此外，移動機構60與其設計並非用以限制本發明。另外，本發明也非以實現對氣孔50s抽氣的機構與控制對氣孔50s抽氣的方式為限，例如於本實施例或其他實施例中，吸盤雖然連通單一個真空產生器，但吸盤內具有氣閥可用以選擇性地控制內圈區與外圈區的氣孔來連通真空產生器；或者，吸盤可連通多個真空產生器，且多個真空產生器可分別連通內圈區與外圈區的氣孔。

接著，將進一步介紹晶圓堆疊結構2。於本實施例中，晶圓堆疊結構2放置於一第一載具40a。具體來說，從圖1的視角來看，晶圓堆疊結構2由下到上依序包含一第一緩衝墊31、一第一托盤21、一第一墊片11、一晶圓91、一第二墊片12、一第二托盤22與一第二緩衝墊32。其中，晶圓91介於第一墊片11與第二墊片12之間，以共同形成一堆疊單元3。堆疊單元3位於第一托盤21與第二托盤22之間，也可以說，第一托盤21與第二托盤22分別位於第一墊片11與第二墊片12的外側。而第一緩衝墊31與第二緩衝墊32分別位於第一托盤21與第二托盤22相對堆疊單元3之一側，也可以說，第一緩衝墊31與第二緩衝墊32分別位於第一托盤21與第二托盤22的外側。

此外，於本實施例中，第一墊片11與第二墊片12兩者實質為相同的結構，第一托盤21與第二托盤22兩者實質為相同的結構，而第一緩衝墊31與第二緩衝墊32兩者實質為相同的結構。其中，第一墊片11與第二墊片12為片狀，且可以但不限於是以塑膠或紙材所構成。第一托盤21與第二托盤22可以但不限於是塑膠構成，例如聚乙烯對苯二甲酸酯(Polyethylene Terephthalate，PET)等。而第一緩衝墊31與第二緩衝墊32可以但不限於是以具有緩衝效果的材質所構成，例如海綿、橡膠等，可吸收外界對晶圓堆疊結構2的衝擊力。

接著，請參閱圖3A~3B，圖3A與3B係為圖1之墊片的平面示意圖。圖3A為第一墊片11，第一墊片11包含一內圈部110與一外圈部120。外圈部120圍繞內圈部110，而內圈部110具有多個貫孔10s，圍繞於內圈部110的中心區域。於本實施例中，貫孔10s呈現多圈同心圓的圖案排列，但本發明並非以貫孔10s的數量與排列為限，例如於其他實施例中，貫孔10也可僅為四個，但仍環繞於內圈部110的中心區域。而圖3B為第二墊片12，第二墊片12與第一墊片11實質為相同的結構，故請容不多贅述。

此外，請同時參閱圖2與3A，當吸盤50對準第一墊片11時，吸盤50的內圈區510可對應於第一墊片11的內圈部110，而外圈區520可對應於第一墊片11的外圈部120。更具體的說，吸盤50的內圈區510的氣孔50s對應於第一墊片11的內圈部110，而外圈區520的氣孔50s對應於第一墊片11的外圈部120。當然，由於第二墊片12具有與第一墊片11相同的結構，是故當吸盤50對準第二墊片12時也應具有類似於吸盤50與第一墊片11前述的對應關係，即吸盤50的內圈區510的氣孔50s對應於第二墊片12的內圈部110，而外圈區520的氣孔50s對應於第二墊片12的外圈部120。

另外，需聲明的是，本發明並非以前述實施例中晶圓堆疊結構2的元件數量為限。例如於其他實施例中，晶圓堆疊結構可包含多個堆疊單元3，在此情況下，托盤與緩衝墊的數量則可適應性地增加。

接著，將進一步介紹應用吸附式移動裝置1來移動晶圓堆疊結構2以檢測晶圓的方法與步驟。請參閱圖4~12，圖4~12係根據本發明之一實施例所繪示之吸附式移動裝置與晶圓堆疊結構的使用示意圖。其中，需先說明的是，除了如前述介紹的元件之外，還額外包含了一檢測載台70與一第二載具40b。其中，於本實施例中，檢測載台70可與另一真空產生器(未繪示)相搭配，使得當晶圓91放置於檢測載台70時，該真空產生器可產生吸引氣流而將晶圓91固定於檢測載台70上。而第二載具40b與前述的第一載具40a為實質相同的結構。此外，第二載具40b是用以放置檢測完畢的晶圓及相鄰的保護元件，以待後續作業使用，因此，於此也可以稱第二載具40b為一等待區。

首先，如圖4~8，將晶圓91移至一檢測載台70。詳細來說，由圖4可看到，吸盤50的內圈區510與外圈區520至少其中一者的氣孔50s或兩者的氣孔50s同時產生真空吸引力以將第二緩衝墊32吸起，接著移動機構60會帶著吸附有第二緩衝墊32的吸盤50至第二載具40b。當吸盤50將吸附的第二緩衝墊32帶至第二載具40b時，則停止真空吸引力以將第二緩衝墊32保留放置於第二載具40b中。

接著，如圖5，類似於圖4的方式，吸盤50的內圈區510與外圈區520至少其中一者的氣孔50s或兩者的氣孔50s同時產生真空吸引力以將第二托盤22吸起以帶往第二載具40b。當吸盤50將吸附的第二托盤22帶至第二載具40b時，則停止真空吸引力以將第二托盤22保留放置於第二載具40b中的第二緩衝墊32上。

接著，對未受檢測的晶圓91進行初步對位。具體來說，如圖6，吸盤50的內圈區510與外圈區520兩者的氣孔50s或僅外圈區520的氣孔50s產生真空吸引力以吸引覆蓋於晶圓91的第二墊片12。具體來說，吸盤50的外圈區520的氣孔50s對應於第二墊片12的外圈部120，因而吸盤50得以將第二墊片12吸起。於此，第二墊片12被吸盤50提起並維持於半空中，使得晶圓91不再受第二墊片12覆蓋而暴露於外。在此情況下，可使用一偵測機構(未繪示)，例如為對位相機(alignment camera)來偵測晶圓91上的缺角(notch)(未繪示)，以對晶圓91進行初步的對位。當晶圓91對位完畢後，吸盤50會將第二墊片12放回晶圓91上。

接著，如圖7，至少吸盤50的內圈區510或吸盤50的內圈區510與外圈區520兩者的氣孔50s同時產生真空吸引力，在此情況下，當吸盤50的吸引面50a碰觸第二墊片12時，吸盤50的真空吸引力可經由第二墊片12的貫孔10s吸引第二墊片12另一側的晶圓91，使得吸盤50可隔著第二墊片12而將晶圓91一併吸起。接著，吸盤50將吸起的第二墊片12與晶圓91一併移至檢測載台70。其中，在第二墊片12與晶圓91接近檢測載台70但晶圓91未被平貼於檢測載台70前，吸盤50的真空吸引力會先被調小以讓檢測載台70產生的真空吸引力可逐漸將晶圓91吸引固定於檢測載台70上。

接著，如圖8，當晶圓91吸附固定於檢測載台70上後，吸盤50可維持外圈區520的氣孔50s對第二墊片12的吸附而可將第二墊片12拿起並移至第二載具40b，並且晶圓91可接著進行後續的檢測前準備與檢測流程。其中，當吸盤50將吸附的第二墊片12帶至第二載具40b時，則停止真空吸引力以將第二墊片12保留放置於第二載具40b中的第二托盤22上。

接著，如圖9~10，當晶圓91檢測完畢後，將晶圓91移出檢測載台70。具體來說，吸盤50的內圈區510與外圈區520兩者的氣孔50s或僅外圈區520的氣孔50s產生真空吸引力以吸引覆蓋於第一托盤21上的第一墊片11。由於吸盤50的外圈區520的氣孔50s對應於第一墊片11的外圈部120，因而吸盤50得以將第一墊片11吸起並帶至晶圓91上方。過程中，吸盤50會在檢測載台70取消吸附晶圓91前帶著第一墊片11接近晶圓91。接著，至少吸盤50的內圈區510或吸盤50的內圈區510與外圈區520兩者的氣孔50s同時產生真空吸引力，在此情況下，當吸盤50帶著第一墊片11碰觸晶圓91時，吸盤50的真空吸引力可經由第一墊片11的貫孔10s吸引第一墊片12另一側的晶圓91，且檢測載台70停止吸附晶圓91，使得吸盤50可隔著第一墊片11而將晶圓91一併吸起。接著，吸盤50會將一併吸起的第一墊片11與晶圓91移離檢測載台70並帶往第二載具40b放置，即將第一墊片11與晶圓91放置於第二載具40b中的第二墊片12上，使得晶圓91位於第一墊片11與第二墊片12之間。

最後，如圖11~12，類似於前述圖4~5的方式，吸盤50依序將第一托盤21與第一緩衝墊31帶往第二載具40b放置。

由上述的方法與步驟移動晶圓堆疊結構2，最後在第二載具40b中的晶圓堆疊結構由下到上的順序變成第二緩衝墊32、第二托盤22、第二墊片12、檢測完畢的晶圓91、第一墊片11、第一托盤21與第一緩衝墊31。即與圖1中位於第一載具40a中的晶圓堆疊結構2的排列順序正好相反。也就是說，晶圓堆疊結構經過前述的檢測流程後，仍可維持妥善保護晶圓91的堆疊方式。

並且，由前述的步驟可知，藉由吸盤50可對內外圈的氣孔50s選則性抽氣的設計與墊片11、12的內圈具有貫孔10s的設計，吸盤50可以隔著墊片11或12的方式來拿取晶圓。例如，當對吸盤50內圈的氣孔50s進行抽氣時，吸盤50可隔著墊片11或12一併將晶圓91吸起，使得晶圓91可在墊片11或12的保護下被搬移；當對吸盤50外圈的氣孔50s進行抽氣時，吸盤50則可單獨地將墊片11或12吸起。如此一來，晶圓91在移動的過程中都會受到妥善的保護，可有效降低損傷晶圓91的機率，並不會發生傳統上以人工搬運所產生的問題。

此外，由於吸盤50的內圈區510的材質硬度較硬，可確保晶圓91與墊片11或12被吸盤50吸附移動的過程中，至少在內圈區510的部分維持一定的平整度。

但需提醒的是，本發明並非以吸盤產生的真空吸引力的大小為限，理想上吸盤只要可將目標物提起，但吸引力道不至於讓目標物產生扭曲變形即可。例如當墊片與晶圓一併被吸盤吸附提起時，吸盤的氣孔產生的吸引氣流的大小足以將墊片與晶圓提起但不至於讓墊片與晶圓產生扭曲變形甚至破裂的問題。

另外，本發明也非以前述的貫孔與氣孔的尺寸大小的設計，至少不會讓吸引氣流流通的過程中將吸起的墊片吸破或造成墊片扭曲變形的情況發生。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。

1‧‧‧吸附式移動裝置

2‧‧‧晶圓堆疊結構

3‧‧‧堆疊單元

10s‧‧‧貫孔

11‧‧‧第一墊片

12‧‧‧第二墊片

21‧‧‧第一托盤

22‧‧‧第二托盤

31‧‧‧第一緩衝墊

32‧‧‧第二緩衝墊

40a‧‧‧第一載具

40b‧‧‧第二載具

50‧‧‧吸盤

50a‧‧‧吸引面

50s‧‧‧氣孔

60‧‧‧移動機構

70‧‧‧檢測載台

91‧‧‧晶圓

110‧‧‧內圈部

120‧‧‧外圈部

510‧‧‧內圈區

520‧‧‧外圈區

圖1係為根據本發明之一實施例所繪示之吸附式移動裝置與晶圓堆疊結構的示意圖。 圖2係為圖1之吸附式移動裝置的吸引面的平面示意圖。 圖3A與3B係為圖1之墊片的平面示意圖。 圖4~12係根據本發明之一實施例所繪示之吸附式移動裝置與晶圓堆疊結構的使用示意圖。

1‧‧‧吸附式移動裝置

2‧‧‧晶圓堆疊結構

3‧‧‧堆疊單元

11‧‧‧第一墊片

12‧‧‧第二墊片

21‧‧‧第一托盤

22‧‧‧第二托盤

31‧‧‧第一緩衝墊

32‧‧‧第二緩衝墊

40a‧‧‧第一載具

40b‧‧‧第二載具

50‧‧‧吸盤

50a‧‧‧吸引面

91‧‧‧晶圓

510‧‧‧內圈區

520‧‧‧外圈區

Claims (13)

1. 一種墊片(spacer)，適於介於一吸盤與一晶圓(wafer)之間，該墊片包含：一內圈部，具有複數個貫孔；以及一外圈部，圍繞該內圈部，用以遮蔽該吸盤上至少部分的抽氣孔。
2. 如請求項1所述之墊片，其中該些貫孔圍繞該內圈部之中心區域。
3. 一種晶圓堆疊結構，包含：至少一如請求項1所述的墊片；至少一晶圓，位於該至少一墊片之一側。
4. 如請求項3所述之晶圓堆疊結構，該至少一墊片的數量為二，該至少一晶圓位於該些墊片之間。
5. 如請求項4所述之晶圓堆疊結構，更包含至少二托盤，分別位於該些墊片的外側。
6. 如請求項5所述之晶圓堆疊結構，更包含二緩衝墊，分別位於該至少二托盤的外側。
7. 一種吸附式移動裝置，用於移動一晶圓堆疊結構，該吸附式移動裝置包含：一吸盤，具有一吸引面與複數個氣孔，該吸引面具有一內圈區與一外圈區，該外圈區圍繞該內圈區，該些氣孔位於該內圈區與該外圈區，該吸盤用以外接一真空產生器連通該些氣孔，以選擇性對該內圈區與該外圈區至少其中一區的該些氣孔抽氣；以及 一移動機構，連接於該吸盤，用以移動該吸盤。
8. 如請求項7所述之吸附式移動裝置，其中該吸盤之該內圈區的材質硬度高於該外圈區的材質硬度。
9. 一種晶圓移動方法，包含：提供一如請求項3所述的晶圓堆疊結構；提供一如請求項7所述的吸附式移動裝置，其中，該吸盤的該內圈區與該外圈區分別對應該至少一墊片的該內圈部與該外圈部；將該至少一晶圓移至一檢測載台，該步驟包含：至少對該吸盤之該內圈區的該些氣孔抽氣，以透過覆蓋於該至少一晶圓上的該至少一墊片的該些貫孔吸附該至少一晶圓；將該至少一晶圓與覆蓋於該至少一晶圓上的該至少一墊片一併移至該檢測載台；對該吸盤之該外圈區的該些氣孔抽氣，且停止對該吸盤之該內圈區的該些氣孔抽氣，以令該吸盤僅吸附該至少一墊片之該外圈部；以及將吸附於該吸盤的該至少一墊片移出該檢測載台。
10. 如請求項9所述之晶圓移動方法，其中將吸附於該吸盤的該至少一墊片移出該檢測載台的步驟還包含：將吸附於該吸盤上的該至少一墊片移至一等待區；以及停止對該吸盤之該外圈區的該些氣孔抽氣，以停止吸附該至少一墊片而將該至少一墊片留於該等待區。
11. 如請求項10所述之晶圓移動方法，其中該晶圓堆疊結構中的該至少一墊片的數量為二，且將該至少一晶圓移至該檢測載台的步驟之後還包含：將該至少一晶圓移出該檢測載台，該步驟包含：對該吸盤之該外圈區的該些氣孔抽氣，以吸附另一該墊片；將該吸盤吸附的另一該墊片覆蓋於該檢測載台上的該至少一晶圓；對該吸盤之該內圈區的該些氣孔抽氣，以透過覆蓋於該至少一晶圓上的另一該墊片的該些貫孔吸附該至少一晶圓；以及將被吸附的另一該墊片與該至少一晶圓一併移至該等待區。
12. 如請求項11所述之晶圓移動方法，其中將被吸附的另一該墊片與該至少一晶圓一併移至該等待區的步驟還包含：停止對該吸盤之該內圈區的該些氣孔抽氣，以停止吸附該吸盤上的另一該墊片與該至少一晶圓而疊放於該等待區的該墊片上。
13. 如請求項9所述之晶圓移動方法，其中將該至少一晶圓移至該檢測載台的步驟之前還包含：對該吸盤之該外圈區上的該些氣孔抽氣，以吸附覆蓋於該至少一晶圓上的該至少一墊片；將吸附的該至少一墊片提起以暴露該至少一晶圓；提供一偵測機構偵測該至少一晶圓以確定該至少一晶圓的位置；以及將提起的該至少一墊片放回該至少一晶圓上。