TWI703535B

TWI703535B - 邊緣缺陷檢查方法

Info

Publication number: TWI703535B
Application number: TW107137794A
Authority: TW
Inventors: 楊豐瑞; 張哲愷; 李忠儒; 林振斌; 林尚德; 劉宗祐
Original assignee: 南茂科技股份有限公司
Priority date: 2018-10-25
Filing date: 2018-10-25
Publication date: 2020-09-01
Also published as: CN111106025B; CN111106025A; TW202016878A

Abstract

一種邊緣缺陷檢查方法，包括以下步驟：擷取一目標元件的外觀以取得一外觀影像；依據外觀影像決定出多個參考點；依據參考點形成一辨識圖案；以及依據辨識圖案及外觀影像產生一檢查結果。

Description

邊緣缺陷檢查方法

本發明是有關於一種檢查方法，且特別是有關於一種邊緣缺陷檢查方法。

在半導體產業中，晶圓（wafer）在製作完積體電路之後，需透過晶片封裝製程來避免積體電路受到外界污染，並使得晶片與電子系統間形成電性連接之路徑。現行普遍應用的晶片封裝方式有兩種：一是先將加工完成的晶圓切割成多個晶粒後，再進行後續之封裝製程；另一則是晶圓級封裝，即直接於整個晶圓上進行封裝製程，製作完成後再切割晶圓以形成多個獨立的晶片封裝體。然而，無論是單分後的晶粒或晶圓級晶片封裝體，經切割後皆可能在晶粒/晶片邊緣產生崩缺(chipping)或裂縫(crack)等邊緣缺陷。因此，需透過晶片邊緣缺陷檢查過程，挑選出不良的晶粒或晶圓級晶片封裝體，以確保產品品質與生產良率。

目前的晶片邊緣缺陷檢查方法以影像檢測技術最為常見。影像檢測技術是利用晶粒的邊緣結構所造成影像中的灰階值差異以搜尋晶粒邊緣。當晶粒邊緣確定後，藉由晶粒崩缺參數規格設定（例如崩缺深度30μm）加以定義晶粒邊緣檢查範圍。一般而言，晶粒在鄰近其邊緣處會設置一保護結構，例如是密封環（seal ring），保護結構通常是環繞晶粒邊緣，以保護晶粒內部之線路結構，而晶粒崩缺參數規格會參考晶粒上的保護結構所在位置作設定，使得可能損及保護結構的崩缺或裂縫確實被檢出。更具體而言，目前的檢查方式是以影像擷取裝置檢查是否有崩缺或裂縫自晶粒邊緣向內延伸的深度超出晶粒崩缺參數規格，若檢查到，則判定產品不良。然而，由於影像灰階值差異取決於光源的調整、光源衰弱週期及產品表面反射程度，這些不確定因素容易造成晶粒邊緣的搜尋失真。在晶粒邊緣已失真的情況下，由晶粒邊緣以固定的晶粒崩缺參數規格進行判定時，可能發生實際上已損及保護結構的崩缺或裂縫未被檢出的情況。除此之外，當晶圓切割發生偏移時，晶粒的四個邊至保護結構的距離將產生差異，以上述方式進行檢查，即可能發生在某個或某些邊上實際已損及保護結構的崩缺或裂縫未被檢出的狀況。有鑑於此，開發新模式的邊緣缺陷檢查方法為本領域技術人員共同致力於研究的。

本發明提供一種邊緣缺陷檢查方法，可提高缺陷檢查的準確率。

本發明提供了一種邊緣缺陷檢查方法，包括以下步驟：擷取一目標元件的外觀以取得一外觀影像；依據外觀影像決定出多個參考點；依據參考點形成一辨識圖案；以及依據辨識圖案及外觀影像產生一檢查結果。

在本發明的一實施例中，上述的目標元件包括多個子元件，且依據外觀影像決定出多個參考點的方法還包括：依據外觀影像選擇出目標元件的子元件的其中一部分；以及依據所選擇的子元件標記參考點。

在本發明的一實施例中，上述的各參考點為對應的各子元件的中心。

在本發明的一實施例中，上述的子元件為焊球、接墊、線路或上述任意至少兩者之組合。

在本發明的一實施例中，上述依據參考點形成一辨識圖案的方法還包括：依據參考點取得一辨識圖案資料；以及依據辨識圖案資料在外觀影像上形成辨識圖案。

在本發明的一實施例中，上述的依據參考點取得辨識圖案資料的方法還包括：依據參考點形成一參考圖案；以及依據參考圖案取得辨識圖案資料。

在本發明的一實施例中，上述依據辨識圖案及外觀影像產生檢查結果的方法還包括：比對外觀影像的邊界與辨識圖案；依據外觀影像的邊界與辨識圖案間的距離產生檢查結果。

在本發明的一實施例中，上述的缺陷檢查方法還包括：依據檢查結果保留或拋除目標元件。

在本發明的一實施例中，上述的參考點的數量為至少三個。

在本發明的一實施例中，上述的目標元件包括由一晶圓切割出的至少一晶粒及至少一晶圓級晶片封裝體。

基於上述，本發明的邊緣缺陷檢查方法，先藉由拍攝目標元件形成外觀影像，再藉由外觀影像取得參考點並進一步形成用以與外觀影像比對的辨識圖案，進而將外觀影像與辨識圖案比對而產生檢查結果。因此，在傳統的邊緣檢查方式中，以待測元件的邊緣影像為檢查依據，易因待測元件所顯示的影像品質不佳或灰階值差異過低造成待測元件的邊緣搜尋失真而導致檢查結果錯誤的問題可有效被解決。此外，因切割偏移而導致待測元件邊緣至保護結構的距離不一致時，亦可避免傳統方式中採用待測元件的邊緣影像配合固定的缺陷參數進行檢查可能導致部分區域之邊緣缺陷未被檢出的情況發生。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

圖1為本發明一實施例的邊緣缺陷檢查方法的步驟流程圖。圖2為本發明一實施例中切割出目標元件的示意圖。請參考圖1及圖2。本實施例提供一種邊緣缺陷檢查方法，且此邊緣缺陷檢查方法適於對一目標元件100進行檢查，例如是由晶圓切割單分出的晶粒或晶圓級晶片封裝體。在本實施例中，目標元件100為經切割設備80由一晶圓90切割出的晶圓級晶片封裝體，如圖2所繪示，但本發明並不限於此。

圖3為本發明一實施例中擷取目標元件的外觀的示意圖。圖4A至4D為本發明一實施例中目標元件的邊緣缺陷檢查方法的俯視圖。請先同時參考圖1、圖3及圖4A。在本實施例中，圖1的步驟流程至少可應用於圖2及圖3所繪示的目標元件100。因此，下述將以圖2及圖3的實施例為例說明，但本發明並不限於此。

在本實施例中，首先，執行步驟S200，擷取目標元件100的外觀以取得外觀影像IM。目標元件100包括多個子元件110及鄰近目標元件100的邊緣且圍繞多個子元件110的保護結構120，保護結構120例如是密封環，且在對目標元件100進行檢查的過程中，首先使用影像擷取裝置70對目標元件100進行拍攝。詳細而言，影像擷取裝置70對目標元件100中的主動面進行拍攝，進而可得到含有多個子元件110或其他細部結構影像的一外觀影像IM。

請同時參考圖1及圖4B。在完成上述步驟S200之後，執行步驟S210，依據外觀影像IM決定出多個參考點P。詳細而言，首先依據外觀影像IM選擇出目標元件100的子元件110的其中一部分，例如是晶圓級晶片封裝體上的焊球，如圖4B所示。但在一些實施例中，這些子元件110可包含焊球、接墊、線路或上述任意至少兩者之組合，本發明並不限於此。選擇出子元件110的方式可以背景軟體運算或人工選擇的方式進行，本發明亦不限於此。

在選擇出子元件110之後，則依據所選擇的子元件110標記參考點P。在本實施例中，各參考點P為對應的各子元件110的中心，也就是焊球的中心，但本發明並不限於此。此外，在本實施例中，參考點P的數量為至少三個，因此可進一步增加後續形成辨識圖案的位置精準度，但本發明並不限於此。更具體而言，在本實施例中，參考點P為呈矩形排列的四個焊球的中心點。然而，在一些實施例中，參考點P的數量亦可以為兩個。

請同時參考圖1、圖4C及圖4D。在完成上述步驟S210之後，執行步驟S220，依據這些參考點P形成一辨識圖案I2，如圖4D所示。在本實施例中，辨識圖案I2係參考保護結構120的位置而設定，例如是設定於保護結構120的外緣，後續即可透過辨識圖案I2來檢查目標元件100是否產生觸及保護結構120的邊緣缺陷，因此可稱此辨識圖案I2為一虛擬保護結構。詳細而言，在本實施例中，可先依據這些參考點P取得一辨識圖案資料，此辨識圖案資料可事前儲存於記憶裝置或雲端記憶空間等可儲存資料之載體。在本實施例中，辨識圖案資料可由已儲存於資料庫中的目標元件100的設計圖面相關資訊直接或經過後端軟體運算而取得。接著，依據辨識圖案資料在外觀影像IM上形成辨識圖案I2。換句話說，在一些具有相同或相似子元件的目標元件100的檢查中，可使用已儲存的辨識圖案資料形成辨識圖案I2以減少檢查過程花費時間。

具體而言，在本實施例中，在選定一些子元件110（即焊球）並標記參考點P（即焊球的中心）之後，即可藉由資料庫中的目標元件100的設計圖面相關資訊取得選定的子元件110及參考點P的位置資訊，接著根據參考點P與保護結構120的相對位置資訊透過後端軟體運算而取得辨識圖案資料。更詳細而言，在本實施例中，在上述取得辨識圖案資料的方法中可以先依據參考點P形成一參考圖案I1。具體而言，在本實施例中，將選定之參考點P相互連線形成一概呈矩形的參考圖案I1，如圖4C所示。接著，再依據此參考圖案I1透過後端軟體運算取得辨識圖案資料，也就是從資料庫中的目標元件100的設計圖面相關資訊取得參考點P/參考圖案I1的位置資訊，並根據參考點P/參考圖案I1與保護結構120的相對位置資訊透過後端軟體運算而取得辨識圖案資料，進一步在外觀影像IM上形成辨識圖案I2以進行後續檢查流程。在本實施例中，辨識圖案I2即是由參考圖案I1向外偏移一特定距離而產生。在形成辨識圖案I2之後，可以依據外觀影像IM與辨識圖案I2定義出一檢查範圍A，並在此檢查範圍內藉由比對外觀影像IM的邊界與辨識圖案I2來進行檢查。

圖5為本發明一實施例中比對外觀影像邊界與辨識圖案的放大俯視圖。請參考圖1及圖5。在完成上述步驟S220之後，執行步驟S230，依據辨識圖案I2及外觀影像IM產生一檢查結果。具體而言，在本實施例中，上述檢查過程中所獲得的辨識圖案I2形成於外觀影像IM上後，進一步比對外觀影像IM的邊界與辨識圖案I2，再依據外觀影像IM的邊界至辨識圖案I2的距離產生檢查結果。

舉例而言，如圖5所繪示，本實施例的外觀影像IM的邊界至辨識圖案I2的距離不可小於等於0，也就是外觀影像IM的邊界不可觸及辨識圖案I2或延伸入辨識圖案I2的範圍內。當影像擷取裝置70檢查到如區域B中外觀影像IM的邊界至辨識圖案I2的距離等於0（即外觀影像IM的邊界觸及辨識圖案I2）的邊緣缺陷時，代表目標元件100具有已損及保護結構120的邊緣缺陷，需判定此目標元件100不符合規格，並進一步依據此檢查結果拋除此目標元件100。意即，在上述產生檢查結果的步驟之後，還可以進行依據檢查結果保留或拋除目標元件的步驟。然而，在一些實施例中，亦可以依據檢查結果而給予額外的指示或步驟，本發明並不限於此。

綜上所述，本發明的邊緣缺陷檢查方法，先藉由拍攝目標元件形成外觀影像，再藉由外觀影像取得參考點並進一步形成用以與外觀影像比對的辨識圖案，進而將外觀影像與辨識圖案比對而產生檢查結果。因此，在傳統的邊緣檢查方式中，以待測元件的邊緣影像為檢查依據，易因待測元件所顯示的影像品質不佳或灰階值差異過低造成待測元件的邊緣搜尋失真而導致檢查結果錯誤的問題可有效被解決。此外，因切割偏移而導致待測元件邊緣至保護結構的距離不一致時，亦可避免傳統方式中採用待測元件的邊緣影像配合固定的缺陷參數進行檢查可能導致部分區域之邊緣缺陷未被檢出的情況發生。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

70:影像擷取裝置80:切割設備90:晶圓100:目標元件110:子元件120:保護結構I1:參考圖案I2:辨識圖案IM:外觀影像P:參考點A:檢查範圍B:區域S200、S210、S220、S230:步驟

圖1為本發明一實施例的邊緣缺陷檢查方法的步驟流程圖。圖2為本發明一實施例中切割出目標元件的示意圖。圖3為本發明一實施例中擷取目標元件的外觀的示意圖。圖4A至4D為本發明一實施例中目標元件邊緣缺陷檢查方法的俯視圖。圖5為本發明一實施例中比對外觀影像邊界與辨識圖案的放大俯視圖。

S200、S210、S220、S230:步驟

Claims

一種邊緣缺陷檢查方法，包括：擷取一目標元件的外觀以取得一外觀影像，其中該目標元件的主動面上包括多個子元件及鄰近該目標元件的邊緣且圍繞該些子元件的保護結構，其中該些子元件為焊球、接墊、線路或上述任意至少兩者之組合；依據該外觀影像決定出多個參考點，其中依據該外觀影像選擇出該目標元件的該主動面上的該些子元件的其中一部分，且依據所選擇的該些子元件標記該些參考點；依據該些參考點取得一辨識圖案資料，其中該辨識圖案資料是藉由資料庫中的該目標元件的設計圖面相關資訊取得選定的該些子元件及該些參考點的位置資訊，且依據該些參考點與該保護結構的相對位置資訊透過後端軟體運算而取得；依據該辨識圖案資料在該外觀影像上形成一辨識圖案；以及依據該辨識圖案及該外觀影像產生一檢查結果。
如申請專利範圍第1項所述的邊緣缺陷檢查方法，其中各該參考點為對應的各該子元件的中心。
如申請專利範圍第1項所述的邊緣缺陷檢查方法，其中依據該些參考點取得該辨識圖案資料的方法還包括：依據該些參考點形成一參考圖案；以及依據該參考圖案取得該辨識圖案資料。
如申請專利範圍第1項所述的邊緣缺陷檢查方法，其中依據該辨識圖案及該外觀影像產生該檢查結果的方法還包括：比對該外觀影像的邊界與該辨識圖案；依據該外觀影像的邊界與該辨識圖案間的距離產生該檢查結果。
如申請專利範圍第1項所述的邊緣缺陷檢查方法，還包括：依據該檢查結果保留或拋除該目標元件。
如申請專利範圍第1項所述的邊緣缺陷檢查方法，其中該些參考點的數量為至少三個。
如申請專利範圍第1項所述的邊緣缺陷檢查方法，其中該目標元件包括由一晶圓切割出的至少一晶粒及至少一晶圓級晶片封裝體。