TWI794088B

TWI794088B - 晶圓檢測裝置

Info

Publication number: TWI794088B
Application number: TW111116091A
Authority: TW
Inventors: 陳育興
Original assignee: 欣銓科技股份有限公司
Priority date: 2022-04-27
Filing date: 2022-04-27
Publication date: 2023-02-21
Also published as: TW202342943A

Abstract

本創作係用於晶舟盒以檢測盒內的晶圓的翹曲度及是否有晶圓排列異常的晶圓檢測裝置，其包含一底座、一滑軌及一主攝影機。底座的固定部用以固定晶舟盒。滑軌沿晶舟盒內的晶圓的排列方向延伸。主攝影機能移動地設於滑軌上，且用以朝向晶舟盒的晶圓開口拍攝晶圓的周緣。主攝影機能沿著滑軌移動而正對於各晶圓的周緣，確保得到的影像不會上下傾斜，並能藉由所拍攝到的影像進一步判斷晶圓翹曲度。本創作不用將晶圓取出即可測量，可加快測量速度，且也可避免晶圓取出時不慎損壞，並且也能同時透過拍攝畫面檢查疊片、插片、不適當的空片等情形。

Description

晶圓檢測裝置

本創作係涉及一種晶圓的檢測裝置，尤指一種能同時有效測量晶圓翹曲度與晶舟盒內晶圓排列異常的檢測裝置。

晶圓在設置於晶舟盒內時所產生的異常情況包含有翹曲度、疊片、插片以及不適當的空片等，而這些異常情況對於針測測試而言影響很大。例如，過大的翹曲度會導致晶圓在針測機上抓取時出現錯誤，甚至會讓針測機載台的真空失效，導致晶圓脫落與損壞；而疊片及插片往往會造成針測機機械臂誤撞晶圓而造成破片。因此，必須要先對上述異常情況進行檢測。

在現有技術中量測晶圓的翹曲度的做法，是將晶圓放置在石英載台等堅固的平台上，用直尺測量晶圓邊緣與載台平面間的間隙距離，然而這種作法具有下列缺點：

第一，在測量晶圓邊緣與載台平面間的間隙距離時，因治具關係而無法以游標卡尺得到更精確的數值。

第二，若是中央突起的晶圓翹曲，則只能以目視方式比對直尺的位置來推測晶圓中央凸起處的高度，而無法實際準確的量測中央凸起處的高度。

第三，只能一片一片的將晶圓自晶舟盒中取出及測量，因此測量速度慢，且將晶圓移出或移進晶舟盒時，可能會不慎損壞。

第四，若晶舟盒內有疊片、插片、不適當的空片等異常情況，則需倚靠檢測人員額外進行辨識判別的步驟才能檢出。

有鑑於前述之現有技術的缺點及不足，本創作提供一種晶圓檢測裝置，其能在不將晶圓取出晶舟盒的情況下量測出各片晶圓的翹曲度，且能同時檢查晶舟盒內是否有疊片、插片、不適當的空片等異常情況。

為達到上述的創作目的，本創作所採用的技術手段為設計一種晶圓檢測裝置，其用以固定一晶舟盒，該晶舟盒內設有沿一排列方向排列的複數晶圓，且該晶舟盒具有對應於該等晶圓的周緣的一晶圓開口；該晶圓檢測裝置包含：一底座，其包含有一固定部，該固定部用以固定該晶舟盒；一主攝影機，其用以朝向該晶舟盒的該晶圓開口拍攝該等晶圓的周緣；一遮光盒，其設於該底座上，且用以罩設該固定部、該晶舟盒及該主攝影機；該遮光盒內形成有一拍攝空間，該固定部、該晶舟盒及該主攝影機位於該拍攝空間中。

本創作的優點在於，藉由底座的固定部固定晶舟盒，且主攝影機沿著滑軌(即沿著晶圓的排列方向)滑動並朝向晶舟盒的晶圓開口拍攝晶圓的周緣，如此主攝影機便能移動以對準各片晶圓的周緣拍攝，故能確保得到的影像不會上下傾斜，並能以所拍攝到的影像進一步判斷晶圓翹曲度。例如，若拍攝得出的線段為曲線，便可得知晶圓周緣有翹曲或晶圓的中央處有凹凸，並能透過影像量測翹曲度。藉此，本創作不用將晶圓取出即可測量，可加快測量速度，且也可避免晶圓取出時不慎損壞，並且也能同時透過拍攝畫面檢查疊片、插片、不適當的空片等情形。

綜上所述，本創作透過攝影機所取得的影像進行分析，以計算晶圓的翹曲度，因此速度快且準確度高，相較於現有技術不但可以得到更精確的數值，還能測量到現有技術所不能測量到的中央突起類型晶圓翹曲。另外由於可將原乘載晶圓的晶舟盒直接放置於固定盒中，故不須將晶圓取出，因此能減少晶圓損壞的機率。此外由於是直接觀測整個晶舟盒，所以也能檢測出是否有晶圓重疊或斜插的問題。並且，當與晶圓貨批的資料庫連結後，更可比對出實際晶舟盒的缺片位置是否與資料庫的記載一致。再者，由於晶圓是載於晶舟盒內時直接作量測，故可模擬晶舟盒載進針測機時之狀況，以避免生產時針測機的機械臂撞擊晶圓。

進一步而言，所述之晶圓檢測裝置，其進一步包含一滑軌，其設於該底座上，且沿該排列方向延伸；該主攝影機能移動地設於該滑軌上，且能沿著該滑軌移動而正對於各該晶圓的周緣。

進一步而言，所述之晶圓檢測裝置，其進一步包含一立架，其設於該底座上，且該立架上設有複數定位記號，該等定位記號沿該排列方向排列，且該等定位記號的位置對應於該等晶圓的位置；至少一副攝影機，其與該主攝影機同步移動地設於該滑軌上，且朝向該等定位記號拍攝，藉以透過該等定位記號判別該主攝影機所對應的該晶圓。

進一步而言，所述之晶圓檢測裝置，其中，該至少一副攝影機的數量為兩個，且該兩副攝影機分別位於該主攝影機的橫向兩側；該等定位記號排列成兩排，該兩副攝影機分別對應拍攝該兩排定位記號。

進一步而言，所述之晶圓檢測裝置，其中，各該定位記號為一快速回應碼。

進一步而言，所述之晶圓檢測裝置，其中，該立架用以抵靠並定位該晶舟盒。

進一步而言，所述之晶圓檢測裝置，其進一步包含一立架，其設於該底座上，且用以抵靠並定位該晶舟盒。

進一步而言，所述之晶圓檢測裝置，其中，該遮光盒包含一主體，其具有一拿取開口；該拿取開口連通於該拍攝空間，且用以供該晶舟盒進入或脫離該拍攝空間；一蓋體，其樞設於該主體，且選擇性地覆蓋該拿取開口。

進一步而言，所述之晶圓檢測裝置，其中，該遮光盒包含一檢測發光單元，其設於該拍攝空間內。

進一步而言，所述之晶圓檢測裝置，其進一步包含一遮光盒，其設於該底座上，且用以罩設該固定部、該晶舟盒及該主攝影機；該遮光盒內形成有一拍攝空間，該固定部、該晶舟盒及該主攝影機位於該拍攝空間中；該遮光盒包含一定位發光單元，其設於該拍攝空間內，且朝向該等定位記號投射光線。

D1:排列方向

A:晶舟盒

A1:晶圓開口

A2:後側開口

B:晶圓

10:遮光盒

11:拍攝空間

12:主體

121:拿取開口

13:蓋體

14:檢測發光單元

15:定位發光單元

20:底座

21:固定部

211:定位結構

30:立架

31:定位記號

40:滑軌

50:主攝影機

60:副攝影機

70:攝影機支架

80:馬達

圖1係本創作的立體外觀圖。

圖2係本創作的元件分解圖。

圖3係本創作的滑軌、主攝影機及副攝影機的立體外觀圖。

圖4係本創作的各元件於遮光盒內的位置關係示意圖。

圖5係本創作的副攝影機拍攝定位記號的示意圖。

圖6係本創作的側視剖面圖。

以下配合圖式及本創作之較佳實施例，進一步闡述本創作為達成預定創作目的所採取的技術手段。

請參考圖1、圖2及圖6，本創作之晶圓檢測裝置用以固定一晶舟盒A。晶舟盒A內設有沿一排列方向D1排列的複數晶圓B，且晶舟盒A具有對應於該等晶圓B的周緣的一晶圓開口A1。

請參考圖2及圖3，在本實較佳施例中，晶圓檢測裝置包含一遮光盒10、一底座20、一立架30、一滑軌40、一主攝影機50及至少一副攝影機60。

請參考圖1、圖2及圖6，底座20固設於遮光盒10，且具有一固定部21，固定部21用以固定晶舟盒A。具體來說，在本較佳實施例中，固定部21為一板體，且固定部21的頂面形成有與晶舟盒A底面相配合的定位結構211，藉此晶舟盒A可以被放置於固定部21上且位於特定的位置上。並且，前述定位結構211可以是形狀配合的凹槽或突出的卡扣該等。

請參考圖1、圖5及圖6，遮光盒10設於底座20上，且用以罩設底座20的固定部21、晶舟盒A及主攝影機50。具體來說，遮光盒10內形成有一拍攝空間11，底座20的固定部21、晶舟盒A及主攝影機50位於拍攝空間11中。遮光盒10的壁面能止擋光線進入拍攝空間11，藉此能避免背景雜物與外來光源的影響，但不以完全遮光為限，僅要能降低外界影響即可。進一步而言，遮光盒10包含一主體12、一蓋體13、一檢測發光單元14及一定位發光單元15。

主體12具有一拿取開口121。拿取開口121連通於拍攝空間11，且用以供晶舟盒A進入或脫離拍攝空間11。蓋體13樞設於主體12，且選擇性地覆蓋拿取開口121。當蓋體13覆蓋拿取開口121時，蓋體13與主體12能止擋光線進入拍攝空間11。檢測發光單元14設於拍攝空間11內。定位發光單元15設於拍攝空間11內，且朝向該等定位記號31投射光線。

具體來說，在本較佳實施例中，檢測發光單元14設於蓋體13上，且位於晶舟盒A的上方；並且，晶舟盒A還有一相對於晶圓開口A1的後側開口A2，檢測發光單元14則由晶舟盒A的上方朝向晶舟盒A的後側開口A2的方向斜向下照射於蓋體13的壁面上，也就是說朝向遠離主攝影機50的方向斜向下照射，藉此利用蓋體13的內壁面反射光線至後側開口A2來達到提供均勻亮度的光源的功效，並且從被拍攝物的後方來照明，也可以避免光源在前方時可能造成的反光問題。但檢測發光單元14的設置位置與照射方式不以此為限，只要設在遮光盒10內任意處皆能達到打光的功效。

遮光盒10的具體結構不以上述為限，也可以僅是一體成形的單一盒體罩設晶舟盒A及主攝影機50。

請參考圖2、圖4及圖5，立架30設於底座20上，且較佳設於固定部21上。立架30上設有複數定位記號31，該等定位記號31沿排列方向D1排列，且位置對應於該等晶圓B。此處所謂「該等定位記號31位置對應於該等晶圓B」，可以是一個定位記號31對應於一個晶圓B的側邊周緣，也可以是一個定位記號31對應於兩個晶圓B之間的空隙，又或者一個定位記號31對應於多個晶圓B的側邊周緣。定位記號31的設計係用來校正主攝影機50的位置，以使主攝影機50能夠準確地對準各片晶圓B的側邊周緣進行拍攝，以避免影像發生歪斜。具體來說，在本較佳實施例中，各定位記號31為一快速回應碼(Quick Response Code，QR Code)；但不以此為限，而也可透過其他方式來視覺定位以達到定位主攝影機50相對於各片晶圓B的位置的功效。

此外，立架30用以抵靠並定位晶舟盒A的晶圓開口A1的周緣，且不遮擋晶圓開口A1。立架30的設計可以使得放置晶舟盒A時更快速定位。

請參考圖3、圖4及圖6，滑軌40設於底座20上，且沿晶圓B的排列方向D1延伸。滑軌40設於底座20上可以使得滑軌40與設於底座20上的晶舟盒 A的相對位置固定，以於最佳的距離與位置進行拍攝。但在其他實施例中也可以是底座20固定設置，而滑軌40的底端設於一可定位滑台上，藉此可以在垂直於晶圓B的排列方向D1的一平面上調整滑軌40與設於底座20上的晶舟盒A的相對位置。

請參考圖3、圖4及圖5，主攝影機50能移動地設於滑軌40上。主攝影機50用以朝向晶舟盒A的晶圓開口A1拍攝該等晶圓B的周緣。主攝影機50能沿著滑軌40移動而位置對應於各晶圓B的周緣。由於滑軌40與晶圓B的排列方向D1平行，因此主攝影機50能沿著滑軌40移動而正對於各晶圓B的周緣。

副攝影機60與主攝影機50同步移動地設於滑軌40上，且朝向該等定位記號31拍攝，藉以透過定位記號31判別主攝影機50所對應的晶圓B。也就是說，副攝影機60能移動地設於滑軌40上，且朝向該等定位記號31拍攝。副攝影機60與主攝影機50同步沿著滑軌40移動而位置對應於其中一定位記號31。此外，在本較佳實施中，定位記號31排列成兩排，而副攝影機60的數量為兩個。兩副攝影機60分別位於主攝影機50的橫向兩側，並分別對應拍攝立架30上橫向兩側邊上的兩排定位記號31。

具體來說，在本較佳實施中，主攝影機50與副攝影機60係設於一攝影機支架70上，在經由攝影機支架70設於滑軌40上同步移動。並且，在本較佳實施中進一步設有一馬達80及一控制裝置(圖中未示)。馬達80連接於滑軌40。控制裝置包含微控制器及馬達控制器，並且電連接於馬達80，以控制攝影機支架70於滑軌40上移動及定位。但攝影機移動及定位的方式不限於透過馬達80及控制裝置，而也可以是透過調整螺桿以及旋鈕來進行手動調整。

使用時，首先開啟遮光盒10的蓋體13，並經由拿取開口121將晶舟盒A移入拍攝空間11中，且使晶舟盒A與底座20的固定部21上的定位結構211相結合。隨後蓋下遮光盒10的蓋體13，開啟檢測發光單元14及定位發光單元 15。接著利用副攝影機60拍攝定位記號31來移動並且對正主攝影機50與各片晶圓B進行拍攝，其中移動、定位以及拍攝可以透過電腦或者行動裝置的軟體進行操控。最後利用軟體對拍攝後的影像進行分析，測量翹曲度並且檢測是否有疊片、插片、不適當的空片等異常情況。此外，本創作也可以沒有副攝影機60，此情況下也可以直接以主攝影機50拍攝定位記號31來定位。

此外，本創作也可以僅有底座20、滑軌40及主攝影機50三者，即能達成自動化測量翹曲度並且檢測異常情況的功效。

本創作的優點在於，藉由底座20的固定部21固定晶舟盒A，且主攝影機50沿著滑軌40(即沿著晶圓B的排列方向D1)滑動並朝向晶舟盒A的晶圓開口A1拍攝晶圓B的周緣，如此主攝影機50便能移動以對準各片晶圓B的周緣拍攝，故能確保得到的影像不會上下傾斜，並能以所拍攝到的影像進一步判斷晶圓B翹曲度。例如，若拍攝得出的線段為曲線，便可得知晶圓B周緣有翹曲或晶圓B的中央處有凹凸，並能透過影像量測翹曲度。藉此，本創作不用將晶圓B取出即可測量，可加快測量速度，且也可避免晶圓B取出時不慎損壞，並且也能同時透過拍攝畫面檢查疊片、插片、不適當的空片該等情形。

最後，在本實施例中，係設置單一主攝影機50，因此一次拍攝一片晶圓B，但不以此為限，亦可於滑軌40上設置架體而同時設置複數主攝影機50，該等主攝影機50上下排列，如此便能一次拍攝複數片晶圓B。此外，在其他實施例中，亦可沒有滑軌40，而直接設置與晶圓B數量相同的主攝影機50，如此一來便無需移動主攝影機50並且能一次拍攝完所有的晶圓B。

以上所述僅是本創作的較佳實施例而已，並非對本創作做任何形式上的限制，雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本創作技術方案的內容，依據本創作的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本創作技術方案的範圍內。