TWI651794B - 置晶設備的校正方法及使用該方法的置晶設備 - Google Patents

Abstract

本發明係提供一種置晶設備的校正方法，用於校正置晶設備的持取構件在置晶平面中各個預定位置的誤差，該校正方法包含使影像感測構件擷取含有基準校正構件的基準位置影像的基準校正影像擷取步驟、擷取顯示出持取構件與基準校正構件之相對位置關係的對位影像之對位影像擷取步驟、以及影像處理計算步驟，計算出持取構件在位置對應於基準校正構件之狀態下，持取構件與預定位置之間的差值，並對應產生持取構件對應該預定位置的補償校正值。本發明並提供一種使用該校正方法的置晶設備。

Description

置晶設備的校正方法及使用該方法的置晶設備

本發明相關於一種置晶設備的校正方法及使用該方法的置晶設備，特別是相關於一種校正在一置晶平面中各個預定位置的誤差之置晶設備的校正方法及使用該方法的置晶設備。

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機械手臂前加裝一個與機械手臂連動的影像感測構件，由於影像感測構件與機械手臂之間的位置差距為已知，故利用影像感測構件所拍攝的影像可推算出機械手臂的位置。

然而，實際上機械手臂與影像感測構件之間的位置差距並不總是保持恆定，機械手臂在移動一段距離後，實際位置往往與預定位置之間存有誤差，因而導致機械手臂與影像感測構件之間的位置差距在置晶平面上的各處都有所不同。且這個位置差距會隨著溫度(熱膨脹造成置晶設備結構變形)、設備狀況(例如移動軸的平滑程度)而波動。因此，導致機械手臂與影像感測構件之間在置晶平面上的各個置晶位置都出現程度不一的誤差，且這個誤差難以 被測量而無法校正，導致影像感測構件無法正確、精確地推算出機械手臂的位置，進而使得置放的晶粒無法排列整齊。

因此，為解決上述問題，本發明的目的即在提供一種校正在一置晶平面中的誤差之置晶設備的校正方法及使用該方法的置晶設備。

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置晶設備的校正方法，用於校正一置晶設備的一持取構件在一置晶平面中各個預定位置的誤差，該置晶設備包括一置晶機構及一對位機構，該置晶機構包括該持取構件及一影像感測構件，該對位機構包括一對位影像感測構件及一設於該置晶平面的基準校正構件，其中該持取構件用以持取一晶粒或一標記件，該校正方法包含：一基準校正影像擷取步驟，在該影像感測構件於一預定位置而位置對應該基準校正構件的狀態下，該影像感測構件擷取一含有該基準校正構件的基準位置影像；一對位影像擷取步驟，使該持取構件位置對應於該基準校正構件，並利用該對位影像感測構件，在該持取構件位置對應於該基準校正構件之狀態下，擷取一顯示出該持取構件持取之該標記件與該基準校正構件之相對位置關係的對位影像；以及一影像處理計算步驟，係比對該對位影像與該基準位置影像，計算出該持取構件在位置對應於該基準校正構件之狀態下，該持取構件件與該預定位置之間的差值，並對應產生該持取構件對應該預定位置的一補償校正值。

在本發明的一實施例中係提供一種置晶設備的校正方法，係為依序進行該基準校正影像擷取步驟、該對位影像擷取步驟以及該影像處理計算步驟。

在本發明的一實施例中係提供一種置晶設備的校正方法，依序進行該對位影像擷取步驟、該基準校正影像擷取步驟以及該影像處理計算步驟。

在本發明的一實施例中係提供一種置晶設備的校正方法，於該影像處理計算步驟後更包括一逐序校正步驟，係依照該持取構件的置晶順序，在各個預定位置重複該基準校正影像擷取步驟、該對位影像擷取步驟以及該影像處理計算步驟，而依序計算該持取構件在各個預定位置的補償校正值。

在本發明的一實施例中係提供一種置晶設備的校正方法，於該逐序校正步驟後更包括一置晶步驟，使該影像感測構件擷取一實際待置晶區域影像並以影像辨識決定一待置晶位置，而使該持取構件持取該晶粒以依據該待置晶位置所對應的補償校正值置晶。

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，用於在一置晶平面置晶，該置晶設備包含：一置晶機構，包括一持取構件及一影像感測構件，該持取構件用以持取一晶粒或一標記件；一對位機構，包括一基準校正構件及一對位影像感測構件，該對位影像感測構件在光路上對應該基準校正構件，其中在該影像感測構件於一預定位置而位置對應該基準校正構件的狀態下，該影像感測構件擷取一含有該基準校正構件的基準位置影像；以及一校正系統，包括：一移動控制單元，連接該持取構件，該移動控制單元經配置而使該持取構件移動至該預定位置而使該持取構件位置對應於該基準校正構件；一對位影像擷取控制單元，連接該對位影像感測構件，在該持取構件位置對應於該基準校正構件之狀態下，該對位影像擷取控制單元經配置而使該對位影像感測構件擷取一顯示出該持取構件持取之該標記件與該基準校正構件之相對位置關係的對位影像；以及一影像處理計算控制單元，連接該對位影像感測構件、該影像感測構件及該移動控制單元，該影像處理計算控制單元比對該對位影像與該基準位置影像，計算出該持取構件在位置對應於該基準校正構件之狀態下，該持取構件與該預定位置之間的差值，並對應產生該持取構件對應該預定位置的一補償校正值。

在本發明的一實施例中係提供一種置晶設備，該基準校正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，該基準校正構件的上表面與該置晶平面齊平。

在本發明的一實施例中係提供一種置晶設備，該對位影像感測構件係設置為直接朝向該基準校正構件以直接擷取該對位影像。

在本發明的一實施例中係提供一種置晶設備，該對位機構更包括一反射鏡，設置為與該基準校正構件夾一傾斜角度以使該對位影像感測構件透過該反射鏡擷取該對位影像。

經由本發明所採用之技術手段，可精確地校正持取構件在置晶平面中的各個預定位置的誤差，而能根據各位置的誤差進行補償校正，使持取構件在預定位置的誤差能被彌補，藉此大幅提高置晶的精確度。

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

100a‧‧‧置晶設備

1‧‧‧置晶機構

11‧‧‧持取構件

111‧‧‧標記件

12‧‧‧影像感測構件

2‧‧‧對位機構

21‧‧‧基準校正構件

22‧‧‧對位影像感測構件

22a‧‧‧對位影像感測構件

23‧‧‧反射鏡

2a‧‧‧對位機構

3‧‧‧校正系統

31‧‧‧移動控制單元

32‧‧‧對位影像擷取控制單元

33‧‧‧影像處理計算控制單元

F‧‧‧置晶平面

M1‧‧‧基準位置影像

M2‧‧‧對位影像

S101‧‧‧基準校正影像擷取步驟

S102‧‧‧對位影像擷取步驟

S103‧‧‧影像處理計算步驟

第1圖為顯示根據本發明一實施例的置晶設備的校正方法之流程圖。

第2圖為顯示根據本發明的實施例的置晶設備的影像感測構件擷取基準位置影像之示意圖。

第3圖為顯示根據本發明的對位影像感測構件擷取對位影像之示意圖。

第4圖為顯示根據本發明的實施例的基準位置影像之示意圖。

第5圖為顯示根據本發明的實施例的對位影像之示意圖。

第6圖為顯示根據本發明的實施例的影像處理計算步驟之假想示意圖。

第7圖為顯示根據本發明另一實施例的置晶設備之示意圖。

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。本發明一實施例的置晶設備的校正方法，用於校正一置晶設備100的一持取構件11在一置晶平面F中各個預定位置的誤差。置晶設備100包括一置晶機構1、一對位機構2及一校正系統3。本實施例的校正方法包含一基準校正影像擷取步驟S101、一對位影像擷取步驟S102及一影像處理計算步驟S103。

置晶機構1包括一持取構件11及一影像感測構件12，持取構件11用以持取一晶粒或一標記件111。在本實施例中，持取構件11係為一吸取式的真空吸嘴，標記件111為一具有標記圖案的光罩，但本發明不限於此。

對位機構2包括一基準校正構件21及一對位影像感測構件22，對位影像感測構件22在光路上對應基準校正構件21。基準校正構件21為一光罩或一具有影像特徵標誌的透光構件，在本實施例中，基準校正構件21的上表面與置晶平面F齊平，且基準校正構件21係為透光。

校正系統3包括一移動控制單元31、一對位影像擷取控制單元32及一影像處理計算控制單元33。移動控制單元31連接持取構件11，對位影像擷取控制單元32連接對位影像感測構件22，影像處理計算控制單元33連接對位影像感測構件22、影像感測構件12及移動控制單元31。

接著說明本發明實施例的置晶設備100如何執行該校正方法。

參考第2圖，於基準校正影像擷取步驟S101，在影像感測構件12於一預定位置而位置對應基準校正構件21的狀態下，影像感測構件12擷取一含有 基準校正構件21的基準位置影像M1。基準校正構件21於影像感測構件12的視野即如第4圖所示。

於對位影像擷取步驟S102，如第3圖所示，移動控制單元31經配置而使持取構件11移動從而使持取構件11位置對應基準校正構件21。在本實施例中，係移動控制使持取構件11移動到前述的預定位置而位置對應基準校正構件21。在本實施例中，係為利用線性光學尺或位置編碼器等方式得知持取構件11當下的位置，而使持取構件11自一待命位置或前一個位置移動到該預定位置，且本發明不限於此。藉由本次移動，使持取構件11將標記件111在Z方向上疊於基準校正構件21的上方而貼於置晶平面F。然而，由於機械震動、溫度、摩擦力等總總原因，持取構件11移動至該預定位置時通常會出現程度不一的誤差，而無法完美重合影像感測構件12的預定位置。因此，接下來的步驟便要計算持取構件11與該預定位置之間的差值。

在持取構件11位置對應於基準校正構件21之狀態下，對位影像擷取控制單元32經配置而使對位影像感測構件22擷取一顯示出持取構件11持取之標記件111與基準校正構件21之相對位置關係的對位影像M2(如第5圖所示)。

如第5圖所示，在本實施例中，標記件111的表面具有複數個排列的圓圈形標記圖案；如第4圖及第5圖所示，基準校正構件21的表面在本實施例中為網格狀的圖案，但本發明不限於此，標記件111及基準校正構件21之圖案、排列方式亦可以為其他的標記樣式。

參考第6圖，接著於影像處理計算步驟S103，影像處理計算控制單元33比對對位影像M2與基準位置影像M1，計算出持取構件11在位置對應於基準校正構件21之狀態下，持取構件11與該預定位置之間的差值，該差值包含位置及角度誤差，並對應產生持取構件11於對應該預定位置的一補償校正值。舉例來說，如第6圖所示，米字標記為表示預定位置(可為影像感測構件12內建的比 對基準點，也可以是基準位置影像M1中特定位置的像素，或經影像辨識的特定區域)若圓圈標記與米字標記位置為重合，代表持取構件11與預定位置之間沒有誤差。而第6圖顯示為圓圈標記與米字標記之間有部分位差，代表該預定位置與持取構件11之間存有誤差，這個差值(包含位置及角度)可藉由計算圓圈標記與米字標記之間的位差及角度而得知。

影像處理計算步驟S103的精神為，由於影像感測構件12無法直接拍攝持取構件11而得知持取構件11的真實位置，故利用透光的基準校正構件21當作比對的基準點，將基準位置影像M1與對位影像M2中的基準校正構件21疊合，即可推算出持取構件11在位置對應於基準校正構件21之狀態下在影像感測構件12原先的視野中的位置，而算出該預定位置與持取構件11之間的差值，並對應產生持取構件11對應該預定位置的補償校正值。

補償校正值可為包含X、Y方向及角度的數值，例如，經影像分析得到預定位置與持取構件11之間的誤差數值為在XY平面上的(-1,-1,-0.1°)，則對應產生補償校正值為(1,1,0.1°)。

然而本發明不限於此，可以藉由各種可能的影像處理及計算方式比對基準位置影像M1與對位影像M2，算出預定位置與持取構件11之間的誤差，進而計算出持取構件11對應該預定位置的補償校正值。

參考第2圖及第3圖，進一步地，在本實施例中，對位機構2更包括一反射鏡23，設置為與基準校正構件21夾一傾斜角度以使對位影像感測構件22透過反射鏡23擷取對位影像M2。藉由這樣的設置，可以折疊對位機構2在Z方向上的長度，而有利於置晶設備100縮減體積。

如第7圖所示，進一步地，在另一個實施例中，置晶設備100a的對位機構2a僅包括基準校正構件21及對位影像感測構件22a。基準校正構件21與前 一實施例完全相同，而對位影像感測構件22a設置為直接朝向基準校正構件21以直接擷取對位影像M2。藉由這樣的設置，可以減少元件的數量而降低生產成本。

進一步地，在本實施例的校正方法中，於影像處理計算步驟S103後更包括一逐序校正步驟及於逐序校正步驟後的一置晶步驟。

逐序校正步驟係依照持取構件11的置晶順序，在各個預定位置重複基準校正影像擷取步驟S101、對位影像擷取步驟S102以及影像處理計算步驟S103。而影像處理計算控制單元33依序計算持取構件11在各個預定位置的補償校正值。

舉例來說，根據置晶順序，各個預定位置的補償校正值可例如下表所示。

接著於置晶步驟，可將對位機構2撤去並換上預備置晶的基板。影像處理計算控制單元33係使影像感測構件12擷取該基板上的一實際待置晶區域影像並以影像辨識決定一待置晶位置，而使持取構件11持取一晶粒以依據該待置晶位置所對應的補償校正值置晶。例如以影像辨識決定的待置晶位置的座標為(100,100)，則對應的補償校正值為(+0.1,+0.2,0.01°)，持取構件11以(+0.1,+0.2,0.01°)補償位置及角度並執行置晶。又由於基準校正構件21的上表面與置晶平面F齊平，而置晶平面F就是對位機構2撤去後在同一位置所擺放的置晶基板的表面，故由前述對位影像擷取步驟S102至影像處理計算步驟S103所計算出來的誤差是完全符合實際置晶情況，而不會受到持取構件11在Z方向上的變化的影響。

值得注意的是，在本實施例中係為依序進行基準校正影像擷取步驟S101、對位影像擷取步驟S102以及影像處理計算步驟S103作為說明；然而本發明不限於此，亦可以為依序進行對位影像擷取步驟S102、基準校正影像擷取步驟S101以及影像處理計算步驟S103。換句話說，基準校正影像擷取步驟S101及對位影像擷取步驟S102之間的順序可調換，只要能分別擷取到基準位置影像M1及對位影像M2，以執行影像處理計算步驟S103。

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 (10)

1. 一種置晶設備的校正方法，用於校正一置晶設備的一持取構件在一置晶平面中各個預定位置的誤差，該置晶設備包括一置晶機構及一對位機構，該置晶機構包括該持取構件及一影像感測構件，該對位機構包括一對位影像感測構件及一設於該置晶平面的基準校正構件，其中該持取構件用以持取一晶粒或一標記件，該校正方法包含：一基準校正影像擷取步驟，在該影像感測構件於一預定位置而位置對應該基準校正構件的狀態下，該影像感測構件擷取一含有該基準校正構件的基準位置影像；一對位影像擷取步驟，使該持取構件位置對應於該基準校正構件，並利用該對位影像感測構件，在該持取構件位置對應於該基準校正構件之狀態下，擷取一顯示出該持取構件持取之該標記件與該基準校正構件之相對位置關係的對位影像；以及一影像處理計算步驟，係比對該對位影像與該基準位置影像，計算出該持取構件在位置對應於該基準校正構件之狀態下，該持取構件與該預定位置之間的差值，並對應產生該持取構件對應該預定位置的一補償校正值。
2. 如請求項1所述之置晶設備的校正方法，係為依序進行該基準校正影像擷取步驟、該對位影像擷取步驟以及該影像處理計算步驟。
3. 如請求項1所述之置晶設備的校正方法，係為依序進行該對位影像擷取步驟、該基準校正影像擷取步驟以及該影像處理計算步驟。
4. 如請求項1所述之置晶設備的校正方法，於該影像處理計算步驟後更包括一逐序校正步驟，係依照該持取構件的一置晶順序，在各個預定位置重複該基準校正影像擷取步驟、該對位影像擷取步驟以及該影像處理計算步驟，而依序計算該持取構件在各個預定位置的補償校正值。
5. 如請求項4所述之置晶設備的校正方法，於該逐序校正步驟後更包括一置晶步驟，使該影像感測構件擷取一實際待置晶區域影像並以影像辨識決定一待置晶位置，而使該持取構件持取該晶粒以依據該待置晶位置所對應的補償校正值置晶。
6. 一種置晶設備，用於在一置晶平面置晶，該置晶設備包含：一置晶機構，包括一持取構件及一影像感測構件，該持取構件用以持取一晶粒或一標記件；一對位機構，包括一基準校正構件及一對位影像感測構件，該對位影像感測構件在光路上對應該基準校正構件，其中在該影像感測構件於一預定位置而位置對應該基準校正構件的狀態下，該影像感測構件擷取一含有該基準校正構件的基準位置影像；以及一校正系統，包括：一移動控制單元，連接該持取構件，該移動控制單元經配置而使該持取構件移動而使該持取構件位置對應於該基準校正構件；一對位影像擷取控制單元，連接該對位影像感測構件，在該持取構件位置對應於該基準校正構件之狀態下，該對位影像擷取控制單元經配置而使該對位影像感測構件擷取一顯示出該持取構件持取之該標記件與該基準校正構件之相對位置關係的對位影像；以及一影像處理計算控制單元，連接該對位影像感測構件、該影像感測構件及該移動控制單元，該影像處理計算控制單元比對該對位影像與該基準位置影像，計算出該持取構件在位置對應於該基準校正構件之狀態下，該持取構件與該預定位置之間的差值，並對應產生該持取構件對應該預定位置的一補償校正值。
7. 如請求項6所述之置晶設備，其中該基準校正構件為一光罩或一具有影像特徵標誌的透光構件。
8. 如請求項6所述之置晶設備，其中該基準校正構件的上表面與該置晶平面齊平。
9. 如請求項6所述之置晶設備，其中該對位影像感測構件係設置為直接朝向該基準校正構件以直接擷取該對位影像。
10. 如請求項6所述之置晶設備，其中該對位機構更包括一反射鏡，設置為與該基準校正構件夾一傾斜角度以使該對位影像感測構件透過該反射鏡擷取該對位影像。