TWI636521B - 影像校準的置晶方法及置晶設備 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種影像校準的置晶方法，包含擷取校正基準構件基準位置影像以及晶片位置影像；將校正基準構件基準位置影像與晶片位置影像疊合而得到校正基準構件對晶片相對位置關係資訊；背向擷取校正基準構件對基板位置關係影像；依據校正基準構件對基板位置關係影像以及校正基準構件對晶片相對位置關係資訊，推算出晶片位置與待置晶位置之間的包含位置及/或角度誤差的誤差關係資訊；校正調整置晶構件與待置晶位置之間的相對位置及/或相對角度，使置晶構件所吸取之晶片位置為對準待置晶位置。

Description

影像校準的置晶方法及置晶設備

本發明相關於一種置晶方法及置晶設備，特別是相關於一種影像校準的置晶方法及置晶設備。

在半導體晶圓級封裝的製程中，必須將晶圓切割成複數晶粒，再從中挑出良品，重新配置到基板上以進行後續的加工。在重新配置的過程中，由於精密製程的因素，故對晶粒置放位置、排列的精確度有極為嚴格的要求，通常要求微米以下甚至更小的精確度。為了確保置晶的高精確度，傳統的置晶設備通常在置晶前，透過一影像擷取機構拍攝機械手臂放置校正晶片後的狀況，以紀錄校正晶片在各個待置晶的基板位置誤差，重複數次後取得誤差平均值，以其各個位置平均誤差來補償實際置晶時晶片與基板的相對位置。

然而，上述方法必須耗費時間地反覆多次以建立其各個位置之平均誤差以供實際置晶時補償使用，並且當有新的誤差原因(如溫度變化產生結構熱變形)產生時，無法及時修正誤差，而須重新建立各個位置誤差表，因此若使用此種方法置晶，無法較有效率且即時地達到更嚴格的準度及精度的要求。

因此，為解決上述問題，本發明的目的即在提供一種影像校準的置晶方法及置晶設備。

本發明為解決習知技術之問題所採用之技術手段係提供一種影像校準的置晶方法，用於移動一置晶設備的一置晶構件至一待置晶基板的一待置晶位置，該置晶設備包括一置晶機構、一基準影像擷取機構及一對位影像擷取機構，該置晶機構包括該置晶構件及一位於該置晶構件側邊一預定的設置間距的校正基準構件，該置晶方法包含：一取晶步驟，利用該置晶構件吸取一晶片；一基準影像擷取步驟，利用該基準影像擷取感測機構在一基準位置自該校正基準構件的對向方向擷取涵蓋有該校正基準構件上的標記圖案的一校正基準構件基準位置影像，以及在該基準位置自該置晶構件的對向方向擷取涵蓋有該置晶構件吸取的該晶片的一晶片位置影像，其中，藉由將該置晶構件移動該設置間距而使該基準影像擷取機構在該基準位置分別擷取該校正基準構件基準位置影像及該晶片位置影像；一影像疊合步驟，將該校正基準構件基準位置影像與該晶片位置影像基於該基準位置疊合而得到關於基於該基準位置的該晶片與該校正基準構件之間的相對位置的一校正基準構件對晶片相對位置關係資訊；一對位影像擷取步驟，利用該對位影像擷取機構自該校正基準構件的背向方向擷取涵蓋有該校正基準構件上的標記圖案及一待置晶基板的一校正基準構件對基板位置關係影像；一計算處理步驟，依據該校正基準構件對基板位置關係影像以及該校正基準構件對晶片相對位置關係資訊，而推算出該置晶構件吸取的該晶片位置與該待置晶基板上的一待置晶位置之間的一包含位置及/或角度誤差的誤差關係資訊；一校正調整步驟，依據該誤差關係資訊而校正調整該置晶構件與該待置晶位置之間的相對位置及/或相對角度，使該置晶構件吸取的該晶片位置為對準該待置晶位置；以及一置晶步驟，使該置晶構件執行置晶。

在本發明的一實施例中係提供一種影像校準的置晶方法，該對位影像擷取步驟係在該取晶步驟之前。

在本發明的一實施例中係提供一種影像校準的置晶方法，該對位影像擷取步驟係在該取晶步驟之後。

在本發明的一實施例中係提供一種影像校準的置晶方法，該計算處理步驟係依據該校正基準構件對基板位置關係影像中的該待置晶基板的一視覺特徵以及該校正基準構件對晶片相對位置關係資訊而推算出該誤差關係資訊。

本發明為解決習知技術之問題所採用之另一技術手段係提供一種置晶設備，包含：一置晶機構，包括一置晶構件及一位於該置晶構件側邊一預定的設置間距的校正基準構件，該置晶構件用以吸取一晶片以及執行置晶；一基準影像擷取機構，經設置而在一基準位置自該校正基準構件的對向方向擷取涵蓋有該校正基準構件上的標記圖案的一校正基準構件基準位置影像，以及在該基準位置自該置晶構件的對向方向擷取涵蓋有該置晶構件吸取的該晶片的一晶片位置影像；一移動單元，動力連接該置晶機構；一對位影像擷取機構，經設置而自該校正基準構件的背向方向擷取涵蓋有該校正基準構件上的標記圖案及一待置晶基板的一校正基準構件對基板位置關係影像；一控制系統，包括：一移動單元，動力連接該置晶機構，該移動單元將該置晶構件移動該設置間距而使該基準影像擷取機構在該基準位置分別擷取該校正基準構件基準位置影像及該晶片位置影像；一影像疊合單元，訊號連接該基準影像擷取機構，將該校正基準構件基準位置影像與該晶片位置影像基於該基準位置疊合而得到關於基於該基準位置的該晶片與該校正基準構件之間的相對位置的一校正基準構件對晶片相對位置關係資訊；一計算處理單元，訊號連接該影像疊合單元及該對位影像擷取機構，該計算處理單元經設置而依據該校正基準構件對基板位置關係影像以及該校正基準構件對晶片相對位置關係資訊，而推算出該置晶構件吸取的該晶片位置與該待置晶基板上的一待置晶位置之間的一包含位置及/或角度誤 差的誤差關係資訊；以及一校正調整單元，訊號連接該計算處理單元及該移動單元，該校正調整單元經設置而依據該誤差關係資訊而校正調整該置晶構件與該待置晶位置之間的相對位置及/或相對角度，使該置晶構件吸取的該晶片位置為對準該待置晶位置。

在本發明的一實施例中係提供一種置晶設備，該校正基準構件為一光罩或一具有影像特徵標誌的透光構件。

在本發明的一實施例中係提供一種置晶設備，該校正調整單元依據該誤差關係資訊，控制該移動單元細微調整該置晶構件，使該該置晶構件吸取的該晶片位置為對準該待置晶位置。

在本發明的一實施例中係提供一種置晶設備，更包括一承載該待置晶基板的移動載台，該移動載台訊號連接該校正調整單元，該校正調整單元依據該誤差關係資訊，細微調整該移動載台以使該置晶構件吸取的該晶片位置為對準該待置晶位置。

在本發明的一實施例中係提供一種置晶設備，更包括一標記，設置於該待置晶基板，該計算處理單元係依據該校正基準構件對基板位置關係影像中的該待置晶基板的該標記的影像以及該校正基準構件對晶片相對位置關係資訊而推算出該誤差關係資訊。

經由本發明所採用之技術手段，可精確地移動置晶構件至待置晶基板的各個待置晶位置，藉此大幅提高置晶(待置晶基板B有標記)或排列(待置晶基板B無標記)精度及準度。

本發明所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。

100‧‧‧置晶設備

1‧‧‧置晶機構

11‧‧‧置晶構件

12‧‧‧校正基準構件

2‧‧‧基準影像擷取機構

3‧‧‧對位影像擷取機構

4‧‧‧控制系統

41‧‧‧移動單元

42‧‧‧影像疊合單元

43‧‧‧計算處理單元

44‧‧‧校正調整單元

5‧‧‧移動載台

B‧‧‧待置晶基板

D‧‧‧晶片

L‧‧‧設置間距

S101‧‧‧取晶步驟

S102‧‧‧基準影像擷取步驟

S103‧‧‧影像疊合步驟

S104‧‧‧對位影像擷取步驟

S105‧‧‧計算處理步驟

S106‧‧‧校正調整步驟

S107‧‧‧置晶步驟

第1圖為顯示根據本發明第一實施例的影像校準的置晶方法之流程圖。

第2圖及第3圖為顯示根據本發明的實施例的基準影像擷取之示意圖。

第4圖為顯示根據本發明的實施例的校正基準構件對晶片相對位置關係資訊之示意圖。

第5圖為顯示根據本發明的實施例的置晶設備之示意圖。

第6圖為顯示根據本發明的實施例的推算晶片位置與待置晶位置之間的誤差關係資訊之示意圖。

第7圖為顯示根據本發明第二實施例的影像校準的置晶方法之流程圖。

以下根據第1圖至第7圖，而說明本發明的實施方式。該說明並非為限制本發明的實施方式，而為本發明之實施例的一種。

參閱第1圖所示，並配合參閱第2圖至第6圖，本實施例之說明如下。本發明一實施例的影像校準的置晶方法，用於移動一置晶設備100的一置晶構件11至一待置晶基板B的一待置晶位置。置晶設備100包含一置晶機構1、一基準影像擷取機構2、一對位影像擷取機構3及一控制系統4。本實施例的影像校準的置晶方法包含一取晶步驟S101、一基準影像擷取步驟S102、一影像疊合步驟S103、一對位影像擷取步驟S104、一計算處理步驟S105、一校正調整步驟S106及一置晶步驟S107。

置晶機構1包括一置晶構件11及一位於置晶構件11側邊一預定的設置間距L的校正基準構件12，置晶構件11用以吸取一晶片D以及執行置晶。在本實施例中，置晶構件11係為一吸取式的機械手臂，但本發明不限於此。在本實施例中，校正基準構件12為一光罩或一具有影像特徵標誌的透光構件。

控制系統4包括：一移動單元41、一影像疊合單元42、一計算處理單元43及一校正調整單元44。移動單元41動力連接置晶機構1。影像疊合單元42訊號連接基準影像擷取機構2。計算處理單元43訊號連接影像疊合單元42及對位影像擷取機構3。校正調整單元44訊號連接計算處理單元43及移動單元41。

接著說明本發明實施例的置晶設備100如何執行該置晶方法。

於取晶步驟S101，利用置晶構件11吸取一晶片D。

接著於基準影像擷取步驟S102，參考第2圖，利用基準影像擷取機構2在一基準位置自校正基準構件12的對向方向(與校正基準構件12相向的方向)擷取涵蓋有校正基準構件12上的標記圖案的一校正基準構件基準位置影像；以及參考第3圖，在該基準位置自置晶構件11的對向方向擷取涵蓋有置晶構件11吸取的晶片D的一晶片位置影像。詳細來說，係藉由將置晶機構1移動設置間距L而使固定不動的基準影像擷取機構2在該基準位置分別擷取該校正基準構件基準位置影像及該晶片位置影像。在本實施例中，乃先擷取該校正基準構件基準位置影像，置晶機構1移動設置間距L後再擷取該晶片位置影像；然而本發明不限於此，在另一個例子中，亦可以先擷取該晶片位置影像，置晶機構1移動設置間距L後再擷取該校正基準構件基準位置影像。

接著於影像疊合步驟S103，參考第4圖，影像疊合單元42將該校正基準構件基準位置影像與該晶片位置影像疊合而得到關於基於該基準位置的晶片D與校正基準構件12之間的相對位置的一校正基準構件對晶片相對位置關係資訊。在本實施例中，校正基準構件12的表面具有九宮格的標記圖案；晶片D的表面具有特定的視覺外觀(在本實施例中以圓圈作為表示)，但本發明不限於此，校正基準構件12的表面之圖案、排列方式亦可以為其他的標記形式，而晶片D的表面也可以是其他種類的視覺外觀。

如第5圖所示，接著透過移動單元41使置晶機構1移動而與待置晶基板B相向。在本實施例中，待置晶基板B與地面平行，置晶機構1係移動到待置晶基板B的上方，然而本發明不限於此，待置晶基板B也可以與地面垂直的方式而設置。於對位影像擷取步驟S104，對位影像擷取機構3經設置而自校正基準構件12的背向方向擷取涵蓋有校正基準構件12及待置晶基板B的一校正基準構件對基板位置關係影像。對位影像擷取機構3也可進一步包括至少一反射鏡及一影像擷取構件，利用反射鏡改變光路途徑而使設置於其他位置的影像擷取構件自校正基準構件12的背向方向擷取涵蓋有校正基準構件12及待置晶基板B的校正基準構件對基板位置關係影像。

接著於計算處理步驟S105，計算處理單元43依據該校正基準構件對基板位置關係影像以及該校正基準構件對晶片相對位置關係資訊，而推算出置晶構件11吸取的晶片D當前的位置與待置晶基板B上的一待置晶位置之間的一包含位置及/或角度誤差的誤差關係資訊。舉例來說，如第6圖所示，左上方的黑色粗框為校正基準構件對基板位置關係影像中的待置晶位置，也就是晶片D預計要放置的位置。由於「校正基準構件對基板位置關係影像」以及「校正基準構件對晶片相對位置關係資訊」都有校正基準構件12的影像，因此可藉由「校正基準構件對晶片相對位置關係資訊」而推得在「校正基準構件對基板位置關係影像」中晶片D相對於校正基準構件12的虛擬位置(如虛線所示)。又由於「校正基準構件對晶片相對位置關係資訊」係經由影像疊合而推算之，故將晶片D的虛擬位置倒推回設置間距L即為晶片D的當前的真實位置。最後，再計算出晶片D當前的位置與待置晶位置之間的包含位置及/或角度誤差的誤差關係資訊。值得注意的是，上述舉例的計算方法僅為方便闡述本發明的精神，本發明的計算處理步驟並不限於此，熟悉本領域的技術人員自可利用其他計算方法依據校正基準構件對基板位置關係影像以及校正基準構件對晶片相對位置關係資訊，而 推算出置晶構件11吸取的晶片D的位置與待置晶位置之間的包含位置及/或角度誤差的誤差關係資訊。

為方便理解，在第6圖中所示的待置晶位置(黑色粗框)落在「校正基準構件對基板位置關係影像」之內；然而本發明不限於此，待置晶位置也可能落在「校正基準構件對基板位置關係影像」之外。在本發明中，可以由影像辨識而決定前述的待置晶位置，也可以由其他定位方法而決定出待置晶位置，因此待置晶位置並不限定在「校正基準構件對基板位置關係影像」之內。

在本實施例中，於計算處理步驟S105，係依據該校正基準構件對基板位置關係影像中的待置晶基板B的一視覺特徵以及該校正基準構件對晶片相對位置關係資訊而推算出該誤差關係資訊。換句話說，在待置晶基板B沒有對位標記的情況下，仍可藉由待置晶基板B的視覺特徵而推算出該誤差關係資訊。

在另一個例子中，置晶設備100更包括一標記，設置於待置晶基板B的表面，標記可以預先設置在各個待置晶位置的周圍以標示出各個待置晶位置。計算處理單元43係依據該校正基準構件對基板位置關係影像中的待置晶基板B的表面的標記的影像以及該校正基準構件對晶片相對位置關係資訊而推算出該誤差關係資訊。

再於校正調整步驟S106，校正調整單元44依據該誤差關係資訊而校正調整置晶構件11與待置晶位置之間的相對位置及/或相對角度，使置晶構件11吸取的晶片D位置為對準待置晶位置。在本實施例中，校正調整單元44依據該誤差關係資訊，控制移動單元41細微調整置晶構件11的位置，使置晶構件11吸取的晶片D位置為對準待置晶位置。如第5圖所示，置晶設備100也可進一步包括一承載待置晶基板B的移動載台5，訊號連接校正調整單元44。校正調整單元44依據該誤差關係資訊，細微調整移動載台5以使置晶構件11吸取的晶片D位置為對準待置晶位置。

最後於置晶步驟S107，移動單元41使置晶構件11執行置晶。

值得注意的是，在本實施例中，對位影像擷取步驟S104係在取晶步驟S101之後，且依序為取晶步驟S101、基準影像擷取步驟S102、影像疊合步驟S103、對位影像擷取步驟S104、計算處理步驟S105、校正調整步驟S106及置晶步驟S107。然而本發明不限於此，對位影像擷取步驟S104也可以在取晶步驟S101及基準影像擷取步驟S102之後，而在影像疊合步驟S103之前。此外，在本發明第二個實施例中，如第7圖所示，對位影像擷取步驟S104在取晶步驟S101之前，且依序為對位影像擷取步驟S104、取晶步驟S101、基準影像擷取步驟S102、影像疊合步驟S103、計算處理步驟S105、校正調整步驟S106及置晶步驟S107。換句話說，本發明並不侷限「校正基準構件基準位置影像」、「晶片位置影像」、及「校正基準構件對基板位置關係影像」三個影像的擷取先後順序，只要能在基準影像擷取步驟S102後進行影像疊合步驟S103，以及在影像疊合步驟S103及對位影像擷取步驟S104後進行計算處理步驟S105、校正調整步驟S106即可。

綜上所述，本發明的置晶方法及置晶設備，相對先前技術，可大幅提高置晶(待置晶基板B有標記)或排列(待置晶基板B無標記)的精度及準度。

以上之敘述以及說明僅為本發明之較佳實施例之說明，對於此項技術具有通常知識者當可依據以下所界定申請專利範圍以及上述之說明而作其他之修改，惟此些修改仍應是為本發明之發明精神而在本發明之權利範圍中。

Claims (8)

1. 一種影像校準的置晶方法，用於移動一置晶設備的一置晶構件至一待置晶基板的一待置晶位置，該置晶設備包括一置晶機構、一基準影像擷取機構及一對位影像擷取機構，該置晶機構包括該置晶構件及一位於該置晶構件側邊一預定的設置間距的校正基準構件，該校正基準構件為一光罩或一具有影像特徵標誌的透光構件，該置晶方法包含：一取晶步驟，利用該置晶構件吸取一晶片；一基準影像擷取步驟，利用該基準影像擷取機構在一基準位置自該校正基準構件的對向方向擷取涵蓋有該校正基準構件上的標記圖案的一校正基準構件基準位置影像，以及在該基準位置自該置晶構件的對向方向擷取涵蓋有該置晶構件吸取的該晶片的一晶片位置影像，其中，藉由將該置晶構件移動該設置間距而使該基準影像擷取機構在該基準位置分別擷取該校正基準構件基準位置影像及該晶片位置影像；一影像疊合步驟，將該校正基準構件基準位置影像與該晶片位置影像疊合而得到關於基於該基準位置的該晶片與該校正基準構件之間的相對位置的一校正基準構件對晶片相對位置關係資訊；一對位影像擷取步驟，利用該對位影像擷取機構自該校正基準構件的背向方向擷取涵蓋有該校正基準構件上的標記圖案及一待置晶基板的一校正基準構件對基板位置關係影像；一計算處理步驟，依據該校正基準構件對基板位置關係影像以及該校正基準構件對晶片相對位置關係資訊，而推算出該置晶構件吸取的該晶片位置與該待置晶基板上的一待置晶位置之間的一包含位置及/或角度誤差的誤差關係資訊； 一校正調整步驟，依據該誤差關係資訊而校正調整該置晶構件與該待置晶位置之間的相對位置及/或相對角度，使該置晶構件吸取的該晶片位置為對準該待置晶位置；以及一置晶步驟，使該置晶構件執行置晶。
2. 如請求項1所述之影像校準的置晶方法，其中該對位影像擷取步驟係在該取晶步驟之前。
3. 如請求項1所述之影像校準的置晶方法，其中該對位影像擷取步驟係在該取晶步驟之後。
4. 如請求項1所述之影像校準的置晶方法，其中該計算處理步驟係依據該校正基準構件對基板位置關係影像中的該待置晶基板的一視覺特徵以及該校正基準構件對晶片相對位置關係資訊而推算出該誤差關係資訊。
5. 一種置晶設備，包含：一置晶機構，包括一置晶構件及一位於該置晶構件側邊一預定的設置間距的校正基準構件，該置晶構件用以吸取一晶片以及執行置晶，該校正基準構件為一光罩或一具有影像特徵標誌的透光構件；一基準影像擷取機構，經設置而在一基準位置自該校正基準構件的對向方向擷取涵蓋有該校正基準構件上的標記圖案的一校正基準構件基準位置影像，以及在該基準位置自該置晶構件的對向方向擷取涵蓋有該置晶構件吸取的該晶片的一晶片位置影像；一對位影像擷取機構，經設置而自該校正基準構件的背向方向擷取涵蓋有該校正基準構件上的標記圖案及一待置晶基板的一校正基準構件對基板位置關係影像；一控制系統，包括： 一移動單元，動力連接該置晶機構，該移動單元將該置晶構件移動該設置間距而使該基準影像擷取機構在該基準位置分別擷取該校正基準構件基準位置影像及該晶片位置影像；一影像疊合單元，訊號連接該基準影像擷取機構，將該校正基準構件基準位置影像與該晶片位置影像疊合而得到關於基於該基準位置的該晶片對該校正基準構件之間的相對位置的一校正基準構件對晶片相對位置關係資訊；一計算處理單元，訊號連接該影像疊合單元及該對位影像擷取機構，該計算處理單元經設置而依據該校正基準構件對基板位置關係影像以及該校正基準構件對晶片相對位置關係資訊，而推算出該置晶構件吸取的該晶片位置與該待置晶基板上的一待置晶位置之間的一包含位置及/或角度誤差的誤差關係資訊；以及一校正調整單元，訊號連接該計算處理單元及該移動單元，該校正調整單元經設置而依據該誤差關係資訊而校正調整該置晶構件與該待置晶位置之間的相對位置及/或相對角度，使該置晶構件吸取的該晶片位置為對準該待置晶位置。
6. 如請求項5所述之置晶設備，其中該校正調整單元依據該誤差關係資訊，控制該移動單元細微調整該置晶構件，使該該置晶構件吸取的該晶片位置為對準該待置晶位置。
7. 如請求項5所述之置晶設備，更包括一承載該待置晶基板的移動載台，該移動載台訊號連接該校正調整單元，該校正調整單元依據該誤差關係資訊，細微調整該移動載台以使該置晶構件吸取的該晶片位置為對準該待置晶位置。
8. 如請求項5所述之置晶設備，更包括一標記，設置於該待置晶基板，該計算處理單元係依據該校正基準構件對基板位置關係影像中的該待置晶 基板的該標記的影像以及該校正基準構件對晶片相對位置關係資訊而推算出該誤差關係資訊。