TWI797801B

TWI797801B - 疊合件的點膠品質的檢測方法

Info

Publication number: TWI797801B
Application number: TW110140244A
Authority: TW
Inventors: 徐源樂; 古宇榮; 裴澤華
Original assignee: 鴻騏新技股份有限公司
Priority date: 2021-10-29
Filing date: 2021-10-29
Publication date: 2023-04-01
Also published as: TW202317276A

Abstract

一種疊合件的點膠品質的檢測方法包括至少下列步驟：提供一承載平台以承載一待檢測的疊合件，該疊合件具有一第一板體、及一疊合於該第一板體的第二板體、以及一位於該疊合件周圍的點膠區域，其中所述第一板體是透明的；膠體取像步驟，透過該第一板體擷取擷取每一該點膠區域的膠體影像；檢測每一該膠體影像中的膠體面積與該點膠區域未點膠體前的空白面積，其中該膠體面積與該空白面積的比例定義為一滲透率；以及比較步驟，比較每一該膠體影像與該點膠區域未點膠體前的空白面積的誤差是否超過一預定誤差門檻值，若是，就發出一異常訊息。

Description

疊合件的點膠品質的檢測方法

本發明涉及一種疊合件的點膠品質的檢測方法，特別是涉及一種檢測疊合件(例如是晶圓組合件)的點膠品質的方法，能檢查疊合件的點膠區域在未點膠前的狀況、以及點膠後的點膠滲透率是否符合預期的。

按，利用立體堆疊技術來製造三維晶片(3D IC)，其中，晶片之間的堆疊(Stacking)技術非常關鍵。當兩片晶圓接合後，通常需要利用點膠機將兩片晶圓的周圍縫隙封住以進行下一步的製程。

接合後的兩片晶圓，可以稱為晶圓組件，晶圓組件的待膠合處位於兩片晶圓之間，其縫隙小。點膠的過程通常是將晶圓水平置放，待膠合處呈水平向外的狀態，並正向朝向晶圓組件側面的待膠合處點膠。

本案的申請人針對晶圓組件的點膠方法及裝置，已提出相關的中華民國專利，例如，中華民國專利公告號I558470『自動微調點膠路徑的水平點膠裝置及其方法』、中華民國專利公告號I566841，『點膠狀況的檢測方法及點膠狀況的檢測機構』。該些前案提供了水平點膠的方法，以及檢測晶圓組件的周圍是否都有點上膠體。

然而，晶圓組件周圍的膠體可能無法都良好地進入兩片晶圓之間的夾縫。膠體可能只在晶圓組件邊緣的表面。

故，如何通過結構設計的改良，來提升晶圓組件的點膠後檢測效果，進一步檢測疊合件的點膠滲透率，以克服上述的缺陷，已成為該項技術領域所欲解決的重要課題之一。

本發明所要解決的技術問題在於，針對現有技術的不足提供一種疊合件的點膠品質的檢測方法，以檢測晶圓組件周圍的膠體是否良好地進入兩片晶圓之間的夾縫，達到預期滲透的深度。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種疊合件的點膠品質的檢測方法，係應用於一待檢測的疊合件，該疊合件具有一透明的第一板體、及一疊合於該第一板體的第二板體，該疊合件周圍具有多個點膠區域，該檢測方法包括至少下列步驟：提供一承載平台以承載該疊合件；膠體取像步驟，透過該第一板體擷取每一該點膠區域的膠體影像；檢測每一該膠體影像中的膠體面積與該點膠區域未點膠體前的空白面積，其中該膠體面積與該空白面積的比例定義為一滲透率；以及比較步驟，比較每一該膠體影像與該點膠區域未點膠體前的空白面積的誤差是否超過一預定誤差門檻值，若是，就發出一異常訊息。

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的疊合件的點膠品質的檢測方法，其至少能檢查，疊合件周圍的點膠區域點膠後的膠體滲透到點膠區域內部的狀況是否符合所預期。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與圖式，然而所提供的圖式僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

100:點膠暨檢測機台

10:底座

12:人機界面模組

121:顯示器

122:鍵盤

123:滑鼠

124:記錄暨控制裝置

20:承載平台

31:第一攝像鏡頭

32:第二攝像鏡頭

33:第三攝像鏡頭

40:噴射點膠頭

8:S晶圓傳送機

9:疊合件

90:點膠區域

901:凹槽

91:第一板體

92:第二板體

G:膠體

R:機械手臂

D0:預定深度門檻值

D1:空白深度值

圖1為本發明的點膠暨檢測機台及載入晶圓組件的立體圖。

圖2為本發明的點膠暨檢測機台的前視圖。

圖3為本發明的點膠暨檢測機台的俯視圖。

圖4為本發明的點膠前檢測流程的示意圖。

圖5為本發明的點膠前檢測流程的步驟流程圖。

圖6A為比對參考的疊合件的點膠區域(未點膠)的局部放大圖。

圖6B為舉例的疊合件的點膠區域(未點膠)的局部放大圖。

圖7為本發明的點膠後檢測品質的示意圖。

圖8為本發明的點膠後檢測品質的步驟流程圖。

圖9A為比對參考的疊合件的點膠區域(已點膠)的局部放大圖。

圖9B為舉例的疊合件的點膠區域(已點膠)的局部放大圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與效果。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節也可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的構思下進行各種修改與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，事先聲明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的保護範圍。

應當可以理解的是，雖然本文中可能會使用到“第一”、“第二”、“第三”等術語來描述各種元件或者信號，但這些元件或者信號不應受這些術語的限制。這些術語主要是用以區分一元件與另一元件，或者一信號與另一信號。另外，本文中所使用的術語“或”，應視實際情況可能包括相關聯的列出項目中的任一個或者多個的組合。

本發明提供一種疊合件的點膠品質的檢測方法，其應用於具有點膠區域90(或稱縫隙)的疊合件9(參圖1)。其中疊合件9所要達到的狀況，不僅疊合件9的點膠區域90確實需要點上膠體，更進一步還要檢測疊合件9的點膠區域90內的膠點是否向疊合件9的內部滲透達一定的深度，以達到確定的密封效果。

本實施例的疊合件9是一種晶圓組件，其具有一第一板體91、以及疊合於第一板體91的第二板體92。具體的說，疊合件9的第一板體91是透明玻璃載板，第二板體92是半導體晶圓。此外，第一板體91的直徑略大於第二板體92的直徑。接合後的疊合件9的周圍縫隙需要進行膠合，包括晶圓的凹槽(notch)901或平邊(Flat)。然而本發明的應用對象並不限制於此。本發明也可以應用於其他需要側面膠合的加工件。

如圖1至圖3所示，本發明提供一點膠暨檢測機台100以達成相關的點膠及檢測流程。點膠暨檢測機台100具有一底座10、人機界面模組12、承載平台20、多個攝像鏡頭(31、32、33)、及噴射點膠頭40。人機界面模組12包括顯示器121、鍵盤122及滑鼠123，但不限制於此。例如也可以是觸控螢幕。人機界面模組12可以設置在底座10內，或在點膠暨檢測機台100的外面。承載平台20可以轉動該疊合件9。第一攝像鏡頭31(或稱俯視鏡頭)垂直設置在承載平台20的上方，以擷取該些點膠區域90的俯視影像資訊。第二攝像鏡頭32(或側視鏡頭)設置於該疊合件9的側面，擷取該些點膠區域90側面位置的資訊。擷取影像的過程包括在承載平台20上旋轉該疊合件9一圈並且記錄於一記錄暨控制裝置124。第三攝像鏡頭33(或稱仰視鏡頭)垂直設置在承載平台20的側邊，以擷取該些點膠區域90的仰視影像資訊。多個攝像鏡頭(31、32、33) 還配置一環狀光源，以提供照明光線，所述照明光線較佳是能被膠體反射或折射。

本發明提供一種疊合件的點膠品質的檢測方法，其包括兩個主要的流程，第一流程，如圖4至圖5所示的點膠前檢測流程，以及第二流程，如圖7至圖8所示的，點膠後檢測滲透率流程。

如圖4至圖5所示的第一流程，點膠前檢測流程，主要目的在於，第一板體91與第二板體92的疊合後的所有點膠區域90是否具有相等的徑向距離。換句話說，第一板體91與第二板體92兩者的圓心是否對準而沒有偏移，或者說，偏移的程度是可以接受的。假設第一板體91與第二板體92兩者的圓心並沒有對準，將產生偏移的狀況。具體的說，疊合件9的圓周邊緣將產生不同的距離，其中一側的點膠區域可能太短，另一側的點膠區域可能太長。其中某些地方太短的點膠區域，點膠後的膠體滲透深度可能無法滿足密封的要求。

請參閱圖5並配合圖4，點膠前檢測流程包括多個步驟如下：首先，步驟S10「開始」，可視為已完成下列動作。將疊合件9搬到點膠暨檢測機台100的承載平台20(參圖1至圖3)。疊合件9可以是透過晶圓傳送設備，例如機械手臂R，傳送到點膠暨檢測機台100的承載平台20上。

接著，步驟S11，啟動一攝影鏡頭及轉動承載平台一圈，以針對該疊合件9進行視覺掃描。具體的說，承載平台20轉動疊合件9，本實施例的攝影鏡頭是透過第三攝像鏡頭33(或稱仰視鏡頭)擷取該些點膠區域90的仰視影像資訊。目的是為了在點膠之前取得疊合件9的點膠區域90的位置資訊、及疊合狀況。

在擷取該第一板體91與該第二板體92的該些點膠區域90的影像中，是利用朝上的第三攝像鏡頭33向上拍攝疊合件9的邊緣。第三攝像鏡頭33 設置於第一板體91的下方，且朝向第一板體91的邊緣，第三攝像鏡頭33沿著一垂直於所述第一板體91的方向擷取膠體影像，並紀錄膠體影像的位置座標。具體舉例，第三攝像鏡頭33的感應器區域，或稱視野(FOV)，可以是14.1mm(長)×10.3mm(寬)，其中14.1mm(長)沿著疊合件9的切線方向，其中10.3mm寬度的一半(5.15mm)落在疊合件9的垂直投影範圍內，而一半在外面，如此一次的影像可以檢測的面積為14.1mm x 5.15mm。本實施例的疊合件9每轉動3度角作為一個點膠區域90並拍攝一張影像，共可取得120張影像。然而，本發明不限制於此，每一張影像涵蓋的角度依攝像鏡頭的視野而決定，此外，也考量每一張影像的分析運算時間。原則上，每一點膠區域90的待點膠面積是相同的。此外，第三攝像鏡頭33還配置一環狀光源，以提供拍照的光源。環狀光源的光線較佳是對於膠體產生較大的折射或反射，例如以波長較短的光線，依據膠體的材料所有差異。

步驟S12，影像分析，也就是說，針對上述取得的影像，透過電腦的影像辨識機制以分析影像。其進一步的說，也就是檢測疊合件9(也就是晶圓組件)邊緣的空白深度值是否符合預定深度門檻值。步驟S12更具體的說，其包括至少下列步驟，取得每一影像並量測每一個該些點膠區域90的空白深度值。比對每一個該空白深度值與所述預定深度門檻值的誤差值是否在一允許範圍內；若該誤差值超過所述允許範圍，顯示一待確認訊息。

舉例說明步驟S14，請參圖6A及圖6B，圖6A是疊合件9的其中一張參考的影像，第一板體91的右側為拍攝的背景，通常是模糊且較深。第二板體92略小於第一板體91。第二板體92往內為點膠區域90，其中D0為預定深度門檻值，假設為3000微米±1000微米(μm,micrometer)。依序取一張拍攝後的影像，如圖6B所示，量測點膠區域90的寬度，也就是空白深度值D1，例如為2900微米(μm,micrometer)。比較D1與D0，若是D1-D0的誤差值是否超過一允許範圍，例如誤差允許範圍為正負100微米，2900微米-3000微米等於負100微米，位於誤差允許範圍的100微米，意即圖6B的影像所代表點膠區域90是合格的。假設，D1-D0的誤差值超過允許範圍的100微米，代表點膠區域90是不合格的。接著，可以透過電腦的影像辨識機制自動儲存該張不合格的影像(例如圖6B)，並記錄其位置資訊，也就是座標。例如記錄到記錄暨控制裝置124。

步驟S14，是否自動檢測影像正常。也就是說，針對該些不合格的影像自動檢測影像正常，若是，就進到下一製程，步驟S140。在本實施例，可以是接到點膠製程，如圖4右下角所示意的。若否，如步驟S15所示，待確認是否複檢，也就是複檢不合格的影像，複檢可以是透過人力進行。若要複檢，如步驟S17所示，檢查異常位置的影像，此步驟可以透過人力一一點閱，待確認如何處理該些不合格的影像。

複檢後，進到另一詢問步驟S18，是否放行，也就是確認該疊合件9可以進行下一製程(步驟S140)。其中，複檢過程以及完成後，如步驟S16所示，輸出異常報表及儲存異常位置的影像，例如儲存到記錄暨控制裝置124。若不要複檢，如步驟S19所示，退出晶圓組件(也就是疊合件9)。

請參閱圖8並配合圖7，點膠後檢測滲透率流程包括多個步驟如下：

步驟S20，開始，此步驟是在疊合件9(晶圓組件)點膠完成後。若不啟動點膠後檢測滲透率流程，可以將疊合件9(晶圓組件)取回，例如透過晶圓傳送機(EFEM)8。關於點膠的製程可以參考本發明的申請人的中華民國專利公告號I558470『自動微調點膠路徑的水平點膠裝置及其方法』。此外，點膠以後，可以進一步確認是否疊合件9周圍的點膠區域是否都已有膠體，此方法可以參考本發明的申請人另一件中華民國專利公告號I566841，『點膠狀況的檢測方法及點膠狀況的檢測機構』。然後，接著才是本發明的第二流程，點膠後檢測滲透率流程。

檢測的第一步驟為，步驟S21，攝影鏡頭啟動及轉動承載平台(20)一圈，以針對該疊合件9進行視覺掃描。也就是說，提供一承載平台20以承載一待檢測的疊合件9，該疊合件9具有一位於該疊合件9周圍的點膠區域90。藉由攝影鏡頭(第三攝像鏡頭33)進行膠體取像步驟，透過該第一板體91擷取該點膠區域90的多個膠體影像，如上面流程，例如取得225張影像。

步驟S22，影像分析，具體的說，也就是，檢測晶圓組件(疊合件9)邊緣膠體滲透深度的滲透率。舉例說明，其包括下列步驟，設定門檻步驟，設定該點膠區域90的預定誤差門檻值。

一種比較方法是比較點膠前後影像之間差異。檢測每一該膠體影像中的膠體面積與該點膠區域未點膠體前的空白面積，其中該膠體面積與該空白面積的比例定義為一滲透率。最後，比較步驟，比較每一該膠體影像與該點膠區域未點膠體前的空白面積的誤差是否超過一預定誤差門檻值，若是，就發出一異常訊息。

舉例說明，參考圖9A及圖9B，圖9A為點膠區域90理想化的膠體滲透狀況示意圖，其中膠體G完全滲透到點膠區域90內。圖9B為舉例膠體可能滲透狀況的影像，其中膠體G並未完全充滿，略為偏向下方，導致上方有空白處。

關於比較點膠前後影像之間差異的作法，例如重疊圖9B於對照的圖9A，比較圖9B的膠體是否完全向左滲透到點膠區域90的內邊緣。若與圖9A有差異，可以透過電腦的影像辨識機制自動儲存該張不合格的影像(例如圖9B)，並記錄其位置資訊，也就是座標。例如記錄到記錄暨控制裝置124。

另一種方法是比較多處的滲透深度的誤差值。量測膠體步驟，判別並量測每一該些膠體影像的膠體滲透深度，其中所述膠體滲透深度是由所述第二板體92的邊緣沿著直徑的方向朝向圓心的徑向距離。最後，比較步驟，比較每一該膠體滲透深度是否小於該預定誤差門檻值，若是，就發出一異常訊息。

透過電腦的影像辨識機制以分析影像，例如，可以是掃描圖9B的該膠體多個位置的膠體滲透深度，再與一預定誤差門檻值比較，也就是圖9A的理想化的膠體滲透深度，進行一比較步驟。比較每一該膠體滲透深度是否小於該預定誤差門檻值，若是，就發出一異常訊息。

當發出所述異常訊息時，其中處理該些不合格的影像，先是步驟S24，是否自動檢測影像正常？若是，檢測後，不再複檢，直接進到下項製程，如步驟S290所示的。若否，進入是否人工複檢的詢問步驟S25。

關於是否人工複檢的步驟S25，若是，意即要人工複檢該些異常位置的膠體滲透影像，就進到步驟S27，檢查異常位置影像。步驟S27，具體的說，電腦直接依據異常位置的膠體滲透影像的座標資料，藉由承載平台20轉動疊合件9到異常膠體滲透影像的位置，再透過第三攝像鏡頭33再取得該處異常膠體滲透影像。步驟S271，是否手動補膠，若是，意即要手動補膠，則進入手動補膠的步驟S272。若否，意即不手動補膠，可當作檢查人員認為可以不用補膠，就進到步驟S29，詢問是否放行。步驟S29，若是，意即放行該疊合件9進行下項製程，如步驟S290所示。步驟S29，若否，不放行，就重新回到開始的S20步驟。

其中手動補膠的步驟S272，補膠後，可以再檢測該點膠處的滲透狀況。具體的說，再轉動所述疊合件9以重新擷取已補膠後的該點膠區域90的補膠後影像，將所述補膠後影像顯示於一顯示設備(例如人機界面模組12的顯示器121)供確認。最後，等候操作者確認完成，或者重覆該補膠流程。

關於是否人工複檢的步驟S25，若否，就進到步驟S28，詢問是否自動補膠？若是，要自動補膠，則進到自動補膠的步驟S281，補膠完成後，進到步驟S29，詢問是否放行？若否，而不自動補膠，則直接進到步驟S29，詢問是否放行？

自動補膠的流程舉例說明如下，其可以包括至少下列步驟，轉動所述疊合件90到相對應的該點膠區域90到點膠裝置40。進行補膠步驟，將膠體補充到異常的該點膠區域90。自動補膠後，詢問「是否放行」疊合件9的步驟S29，若是，意即疊合件9進入下項製程；若否，再重新回到開始的S20步驟。

在詢問是否人工複檢的步驟S25中，可以同時進行步驟S26，輸出異常報表及儲存異常位置影像。具體的說，可以儲存到記錄暨控制裝置124，可以是包括保存該些異常位置的膠體影像，以及所述補膠後影像。

補充說明，本發明的疊合件的點膠品質的檢測方法，其兩個主要的流程，可以是在同一機台完成。或者，為著提高稼動率，第一流程，點膠前檢測流程(如圖4至圖5所示)可以是在一個機台，第二流程，點膠後檢測滲透率流程(如圖7至圖8所示)可以是在另一機台。換句話說，此外，本發明的疊合件的點膠品質的檢測方法也可以是只包括第二流程「點膠後檢測滲透率流程」。

[實施例的有益效果]

本發明的其中一有益效果在於，本發明所提供的疊合件的點膠品質的檢測方法，其能通過點膠後檢測滲透率流程，以檢查疊合件9(也就是晶圓組件)周圍的點膠區域90。第一流程可檢查，疊合件9周圍的點膠區域90是否有因為疊合異常而不適合點膠的狀況。第二流程可檢查，疊合件9周圍的點膠區域90點膠後的膠體滲透到點膠區域90內部的狀況是否符合所預期。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。