KR101683576B1 - 시각 시스템을 구비한 웨이퍼 핸들러 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 점착성 필름(2)에 실장된 웨이퍼를 적재하기 위한 웨이퍼 적재 작업대(3)와, 상기 점착성 필름을 당기기 위한 텐셔너(30)와, 상기 웨이퍼로부터 복수의 디바이스들을 연이어 들어올리기 위한 피킹 모듈(66)과, 상기 웨이퍼 또는 상기 웨이퍼의 일부의 제 1 이미지를 캡쳐하기 위한 하나 또는 다수의 카메라들(50)을 갖는 시각 시스템(5,50)을 구비하고, 상기 피킹 모듈(66) 가까이 위치되고 들어올려질 디바이스의 제 2 이미지를 캡쳐하기 위해 배열된 추가 카메라를 더 구비하며, 상기 제 1 이미지는 복수의 디바이스들을 포함하고, 상기 시각 시스템은 복수의 디바이스들의 개개의 위치를 상기 제 1 이미지로부터 판단하기 위해 배열되며, 제 2 이미지는 피킹 모듈 아래에서 들어올려질 디바이스가 중심에 오도록 웨이퍼의 미세 조절을 위해 이용되는 웨이퍼 핸들러가 제공된다.

Description

시각 시스템을 구비한 웨이퍼 핸들러{Wafer handler comprising a vision system}
본 발명은 반도체 산업에서 웨이퍼의 시각적 검사에 관한 것이다.
집적회로는 일반적으로 도핑 및 클리닝 동작에 의해 보완되는 다양한 이미징, 증착 및 에칭 단계를 포함한 공정으로 제조된다. 복수의 디바이스(다이 또는 칩)들이 종종 웨이퍼라고 하는 단일 실리시움 슬라이스상에서 제조된다. 웨이퍼상의 각 칩은 웨이퍼 테스트라고 하는 공지의 공정으로 자동 테스장비를 이용해 테스트된다. 이 테스트 결과, 웨이퍼에 있는 각 디바이스는 품질별로 분류된다. 간단한 테스트로, 디바이스들은 단순히 "양호" 또는 "불량"으로 분류된다. 때로, 더 미세한 분류가 이용되며 디바이스들은 "제1등급", "제2등급" 등으로 분류된다.
이 테스트 전후, 웨이퍼는 다른 디바이스들을 싱귤레이트(singulate)하기 위해 스트리트(streets)를 따라 잘라진다. 이 공정을 때로 웨이퍼 다이싱(wafer dicing)이라 하며 다이스된 웨이퍼를 만든다. 다이싱은 디바이스에 손상을 줄 수 있고 이들 표면에 파티클들을 떨어뜨린다. 때로, 불량 디바이스들이 부분 웨이퍼를 만드는 다이스 웨이퍼로부터 제거된다.
도 1은 이 분리공정 후 일반적인 다이스 웨이퍼(1)를 도시한 것이다. 웨이퍼는 웨이퍼의 크기 및 각 디바이스의 치수에 따라 수백, 수천 또는 100,000 이상의 디바이스들(10)을 가질 수 있다. 다른 디바이스들이 서로 분리되었기 때문에, 이들은 종종 플라스틱 필름(2)(때로 점착식 필름이라고 함)에 접착식으로 유지된다. 도 1의 예에서, 몇몇 디바이스들이 점착식 필름에서 손실되는데, 가령 이들이 웨이퍼 테스트 후 또는 예컨대 칩의 분리 또는 점착식 필름의 이송 동안 발생할 수 있는 여러가지 문제들의 결과 무심결에 제거되었기 때문이다. 본 출원인은 몇몇 디바이스들 또는 디바이스들이 손실되는 다이스 웨이퍼를 설계하는 "부분 웨이퍼"에 대해 말하고자 한다.
다른 디바이스 제조공정은 점착식 필름에 접착식으로 실장된 싱귤레이트 디바이스 세트와 유사하다. 이 적용에서, 심지어 이들이 실리시움 웨이퍼에 있는 다이들의 싱귤레이션으로부터 발생하지 않은 경우에도, 필름상에 이들 개개의 디바이스 세트들을 "웨이퍼"라고 한다.
그런 후, 웨이퍼 상의 디바이스(10)는 피킹 작업대에서 개별적으로 들어올려지고 최종 집적회로를 구성하도록 세라믹 또는 플라스틱 하우징에 포장된다.
웨이퍼의 각 디바이스를 개별적으로 테스트하는 것이 종종 필요하다. 이 디바이스 테스트는 웨이퍼 테스트 후에 추가로 수행된다. 디바이스 테스트의 목적은 불량 디바이스, 즉, (가령 균열과 같은) 기계적 문제 또는 전기적 문제가 있는 칩을 제거하는 것이다. 이 새로운 테스트 후에, 양호한 디바이스들은 가령 점착식 필름상에 배치되거나 가령 투명 튜브에 또는 테이프에서 디바이스 격납 시스템에 적재된다.
도 2는 웨이퍼에 있는 디바이스를 테스트하기 위한 일반적인 테스트 수단을 개략 도시한 것이다. 점착식 필름상에 실장된 복수의 웨이퍼들(1)은 도면의 우측부에서 스택(3)을 이룬다. 웨이퍼들은 웨이퍼 피더(40)에 의해 상기 스택으로부터 연이어 적재되고 웨이퍼 피더는 도면의 좌측부에 있는 테스트 장치(6)로 이들을 옮긴다. 이 예에서, 테스트 장치는 터렛(65) 주위로 회전하는 복수의 진공 노즐(66)을 갖는 터렛(65)을 구비한다. 웨이퍼의 디바이스(10)는 테스트 장치의 적재 작업대에서 노즐(66) 중 하나에 의해 연이어 들어올려지고 상기 디바이스에 대한 다양한 전기적, 기계적 및/또는 광학적 테스트를 수행하기 위해 복수의 테스트 작업대(61)를 통해 터렛에 의해 순환된다. 테스트를 통과하지 못한 디바이스들은 제거되거나 양호한 디바이스들과 구별하기 위해 식별된다. 양호한 디바이스는 테스트 후 점착식 필름상에 배치되거나 디바이스 격납 시스템에 있는 생산 작업대에 적재된다. 테스트 장치(6)의 동작은 처리 시스템, 예컨대 컴퓨터 작업대(5)에 의해 컨트롤된다.
상술한 바와 같이, 피테스트 웨이퍼(1)는 미완성일 수 있고 빈틈, 즉, 임의의 디바이스들이 점유하지 않은 가능한 위치들을 포함하다. 복수의 빈틈(13)을 갖는 부분 웨이퍼의 예가 도 3에 도시되어 있다.
웨이퍼 테스트가 이전에 행해진 경우, 웨이퍼에 있는 디바이스들(11) 중 일부는 이미 불량으로(또는 잉크칠로) 식별되어 있다. 추가로, 웨이퍼는 종종 웨이퍼의 정렬을 위한 특수 마크들을 갖는 표준 디바이스라고 하는 특별한 디바이스들(12)을 구비한다. 이들 특수 디바이스들은 주로 사용되지 않으며 들어올려질 필요가 없다. 웨이퍼 또는 웨이퍼가 실장된 필름(2)에 몇몇 마크들(미도시), 예컨대, 특수 웨이퍼를 식별하기 위해 바코드 또는 2D 데이터매트릭스가 때때로 제공된다. 도 3의 기준(10)은 "들어올려질 수 있는" 디바이스들, 즉, 우선 양호하고 테스트될 필요가 있는 디바이스들에 해당한다. 알고 있는 불량 디바이스들은 들어올려지거나 테스트될 필요가 없다.
도면에서 알 수 있는 바와 같이, 웨이퍼의 모든 위치들이 들어올려질 수 있는 디바이스들(10)로 채워지지 않는다. 테스트 장치(6)는 들어올려질 수 있는 디바이스들(10)의 위치를 알지 못하기 때문에, 알고 있는 불량 디바이스들(11)을 종종 들어올리려 시도하여, 표준 디바이스(12) 또는 디바이스들이 빈 위치(13)를 이룬다. 이들 위치로부터 들어올림 또는 테스트는 스루풋, 즉, 테스트 장치(6)가 매시간 또는 매일 수행될 수 있는 유의미한 테스트 회수를 감소시킨다.
이 문제를 부분적으로 해결하기 위해, 웨이퍼에 있는 디바이스의 개수와 들어올려질 수 있는 디바이스들의 위치들을 나타내는 웨이퍼 맵의 이용이 이미 제안되었다. 이런 웨이퍼 맵은 가령 웨이퍼가 다이스되기 전에 웨이퍼 테스트 동안 만들어질 수 있다. 이는 종종 웨이퍼 테스트 동안 사전 결정된 바와 같이 각 디바이스의 상태가 테스트 동안 특정된 간단한 ASCII 파일로 있다.
도 3의 부분 웨이퍼에 해당하는 웨이퍼 맵(20)의 예가 도 4에 도시되어 있다. 이 예에서, 웨이퍼 맵은 해당하는 웨이퍼와 동일한 개수의 행렬들을 갖는 매트릭스를 구비할 수 있다. 이 예에서 표준 디바이스를 포함하는 각 알려진 불량 디바이스는 X로 표시된다; 각 빈틈(전혀 디바이스가 없는 위치)은 제로("0")로 표시된다. "1"은 들어올려질 수 있는 디바이스들, 즉, 들어올리고 테스트할 가치가 있는 우선순위의 양호한 디바이스들의 위치를 나타낸다.
이 웨이퍼 맵은 작업대(5)에 있는 적절한 소프트웨어 프로그램에 의해 적재될 수 있는 파일(21)에 종종 저장된다. 작업대(5)는 이 웨이퍼 맵의 예에서 "1"로 표시된 들어올려질 수 있는 위치들로부터 디바이스들만 골라 테스트하기 위해 이 정보를 이용해 테스트 장치(6)하에서 웨이퍼의 배치를 컨트롤한다.
특히, 웨이퍼 맵의 이용은 종종 많은 결함을 낳는다. 먼저, 웨이퍼 맵은 종종 다른 위치에서, 가령 개개의 디바이스 테스트가 행해지는 위치와는 다른 공장 또는 다른 룸에서 웨이퍼 테스트 동안 만들어진다. 따라서, 웨이퍼 맵은 이 원격 위치로부터 옮겨져 작업대(5)에 적재될 필요가 있다. 웨이퍼 맵이 손실되거나 해당 웨이퍼의 디바이스 테스트를 위해 적시에 받지 못하는 상황들이 발생한다. 이 경우, 테스트 장치(6)는 이 데이터 없이 처리될 필요가 있고 웨이퍼상의 디바이스들에 대해 모든 가능한 위치들을 시도해야 하므로, 테스트 공정이 느려진다.
이는 또한 웨이퍼 맵과 웨이퍼들이 섞여있고 현재 테스트된 웨이퍼들에 해당하지 않는 웨이퍼 맵이 작업대(5)에 적재되는 일이 일어난다. 이 경우, 테스트 장치(6)는 빈 위치로부터 디바이스를 집으려 시도할 수 있거나 불량 또는 상실로 이미 알려진 불량 테스트를 테스트하거나 잠정적인 양호한 디바이스들을 무시하려 할 수 있다.
더욱이, 공통 웨이퍼 맵(20)은 단지 웨이퍼에 해당하는 매트릭스내 셀들이 양호 및 불량 디바이스에 의해 차지된 것을 나타낸다: 맵은 들어올려질 수 있는 디바이스의 방향 및 위치를 제공하지 않는다. 동작시, 이는 종종 디바이스들이 약간 점착성 필름(2)상에 잘못 배치되는, 예컨대, 예상 위치에 대해 이동 및/또는 회전되는 것이 발생한다. 이 경우, 테스트 장치의 적재 위치에 있는 진공 노즐(66)은 잘못 배치되거나 방향이탈된 디바이스를 신뢰할 수 있게 파지하는데 어려움이 있을 수 있다. 추가 카메라가 때로 방향 및 위치를 정정하고 노즐 아래에 디바이스를 중심에 오도록 맞추기 위해 이 피킹 노즐 부근에 제공된다. 이 카메라의 시계(視界)는 필수적으로 작으며 예상 위치로부터 매우 멀리 너무나 잘못 배치된 디바이스를 포함하지 않는다; 따라서, 단지 작은 정정만이 이 단계에서 수행될 수 있다.
카메라는 또한 종종 표준 디바이스 및 기타 마크의 위치를 기초로 웨이퍼를 정렬하고 중심 맞추는데 사용된다; 이들 카메라들은 각 디바이스의 개개의 위치 및 방향이 아니라 단지 웨이퍼상의 전체 위치 및 방향을 전달한다.
디바이스 또는 디바이스들이 치수가 작은 경우, 가령 1×1㎜보다 더 작은 상부면의 표면인 경우 문제가 더 악화된다. 이 경우, 피킹 에러의 위험이 매우 높다. 실제로, 피킹 노즐은 웨이퍼상의 제 1 디바이스 또는 디바이스를 들어올리기 위해 웨이퍼에 대해 먼 거리를 이동해야 한다. 이 초기 변위 동안 누적된 에러가 매우 클 수 있고 이는 피킹 노즐이 의도된 제 1 디바이스를 들어올리는 대신 제 1 들어올려질 수 있는 제 1 디바이스의 이웃으로 시작하는 것이 발생한다. 제 1 디바이스가 양호한 디바이스가 아니고 웨이퍼가 각 파지 후 한 디바이스에 의해 이동되기 때문에, 일련의 피킹이 전체적으로 이동될 수 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 종래 기술의 이들 문제를 해결하는 수단 및 방법을 제공하는 것이다.
JP 2000 012571은 보유 시트에서 복수의 반도체 칩들이 저배율의 제 1 카메라에 의해 인식되고, 상기 인식에 의해 전혀 열등한 마크가 없다고 판단되는 하나의 반도체 칩이 고배율의 제 2 카메라에 의해 인식되며, 이 인식을 기초로 상기 반도체 칩이 픽업 수단에 의한 픽업을 위해 위치되도록 XY 테이블이 동작되는 위치지정 방법을 개시하고 있다.
JP 2000 012571은 보유 시트에서 복수의 반도체 칩들이 저배율의 제 1 카메라에 의해 인식되고, 상기 인식에 의해 전혀 열등한 마크가 없다고 판단되는 하나의 반도체 칩이 고배율의 제 2 카메라에 의해 인식되며, 이 인식을 기초로 상기 반도체 칩이 픽업 수단에 의한 픽업을 위해 위치되도록 XY 테이블이 동작되는 위치지정 방법을 개시하고 있다. JP 2000 012571에 개시된 디바이스에서, 어떤 칩이 열등한 마크만 갖지 않는지 검출하는데 제 1 이미지가 사용된다; 제 1 이미지는 복수의 칩들의 개개 위치를 판단하는데 적합하지 않다. 실제로, JP 2000 012571의 기기는 반도체 칩 상의 복수의 칩들의 개개위 위치를 판단하기 위해 고배율의 제 2 카메라가 찍은 제 2 이미지를 필요로 한다. JP 2000 012571의 디바이스에는 픽업 수단 아래에서 웨이퍼 위치를 미세하게 조절하기 위한 수단이 전혀 제공되지 않는다; XY 테이블은 고배율의 제 2 카메라에 의한 인식을 기초로 한 처음 그 때만 이동된다.; 제 1 이미지는 들어올려질 칩들이 픽업 수단의 전반적인 영역에 있도록 제 1 위치의 XY 테이블을 이용하지 않기 때문에, XY 테이블은 제 2 카메라가 찍은 이미지를 기초로 더 큰 이동을 받도록 강제되어, 인식된 디바이스는 픽업을 위한 픽업 수단의 일반 영역에 위치되게 된다. 또한 XY 테이블의 미세 정정을 위한 언급이 전혀 없다. 따라서, 픽업 수단하에서 픽업될 디바이스의 위치지정이 느려지고 픽업될 상기 디바이스의 정확한 위치지정도 또한 JP 2000 012571의 기기로 달성될 수 없다.
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본 발명에 따르면, 이들 목적들은 점착성 필름에 실장된 웨이퍼를 적재하기 위한 웨이퍼 적재 작업대와, 상기 점착성 필름을 당기기 위한 텐셔너와, 상기 웨이퍼로부터 복수의 디바이스들을 연이어 들어올리기 위한 피킹 모듈과, 상기 웨이퍼 또는 상기 웨이퍼의 일부의 제 1 이미지를 캡쳐하기 위한 하나 또는 다수의 카메라들을 갖는 시각 시스템을 구비하고, 상기 피킹 모듈(66) 가까이 위치되고 들어올려질 디바이스의 제 2 이미지를 캡쳐하기 위해 배열된 추가 카메라를 더 구비하며, 상기 제 1 이미지는 복수의 디바이스들을 포함하고, 상기 시각 시스템은 복수의 디바이스들의 개개의 위치를 상기 제 1 이미지로부터 판단하기 위해 배열되며, 상기 제 1 이미지는 웨이퍼를 들어올려질 디바이스의 위치로 대략적으로 이동하는데 사용되고, 상기 시각 시스템은 제 1 이미지로부터 웨이퍼의 방향 및 웨이퍼상의 각 디바이스의 대략적 위치와 방향을 나타내는 웨이퍼 위치맵을 생성하도록 구성되며, 제 2 이미지와 웨이퍼 위치맵은 피킹 모듈 아래에서 들어올려질 디바이스가 중심에 오도록 웨이퍼의 미세 조절을 위해 이용되는 웨이퍼 핸들러에 의해 달성된다.
이는 다이스 웨이퍼로부터 디바이스들이 들어올려지기 바로 전에 웨이퍼를 검증하고, 이 웨이퍼의 위치 맵을 준비하는 이점을 제공하므로, 다른 위치에서 이전에 확립된 웨이퍼 맵을 이용할 때 섞일 위험을 방지한다. 동일한 장치가 웨이퍼 위치 맵을 만들고 이 웨이퍼로부터 다이스들을 들어올리기 위해 이용되기 때문에, 피킹 장치를 제어하기 위한 틀린 웨이퍼 맵을 이용할 위험이 완전히 방지된다.
더욱이, 웨이퍼가 픽업 모듈이 들어올려질 수 있는 디바이스의 범위에서 대략적으로 위치되는 것을 보장하는 위치로 매우 빨리 곧장 이동될 수 있도록 제 1 이미지로부터 들어올려질 디바이스의 대략적 위치들이 검색될 수 있다; 그런 후 제 2 이미지가 들어올릴 디바이스가 픽킹 모듈 아래에서 중심에 오도록 웨이퍼의 정렬 및 방향의 미세 조정을 허용하는데 이용될 수 있다. 따라서, 본 발명의 이점은 픽업을 위한 최적화 위치에 있도록 상기 들어올려질 디바이스의 정확한 위치지정을 허용하면서 들어올려질 디바이스의 빠른 위치를 허용한다는 것이다.
일실시예로, 시각 시스템은 복수의 디바이스들 또는 심지어 점착성 필름상에 있는 모든 디바이스들의 개개의 위치 및 방향을 제 1 이미지로부터 판단하도록 배열된다. 따라서, 단일 이미지가 각 디바이스의 위치 및 방향을 판단하는데 이용되므로, 들어올려질 각 디바이스의 개개의 이미지를 캡쳐하는데 필요한 결함 및 시간을 방지한다.
시각 시스템에 의해 캡쳐된 이미지는 특히 피킹 모듈을 컨트롤하기 위해 이용될 수 있다. 일실시예로, 웨이퍼는 피킹 모듈, 가령, 진공 노즐 하에서 들어올려질 각 디바이스를 중심에 맞추도록 웨이퍼 이동유닛에 의해 이동된다. 웨이퍼의 연이은 이동은 바람직하게는 시각 시스템에 의해 컨트롤되며 들어올려질 수 있는 위치의 리스트를 통해 최단 경로를 따라 웨이퍼를 이동시키도록 제 1 이미지에 따른다.
일실시예로, 이 디바이스가 피킹 모듈 아래에서 이동될 경우 들어올려질 각 디바이스의 제 2 고해상도 이미지가 캡쳐된다. 이 제 2 이미지는 피킹 모듈 아래에서 웨이퍼의 미세 조절 및 중심에 맞추기 위해 이용된다; 바람직하게는, 이 제 2 이미지의 시계(視界)는 제 1 이미지의 시계보다 훨씬 더 작고, 단지 들어올려질 디바이스만, 또는 이 디바이스 및 디바이스의 바로 이웃을 나타낸다. 들어올려질 수 있는 디바이스의 대략 위치들이 제 1의 큰 뷰 이미지로부터 검색될 수 있기 때문에, 파지불가능한 위치로부터 이미지를 캡쳐하는데 따른 시간 손실이 전혀 없고 웨이퍼가 매우 빨리 들어올려질 수 있는 디바이스들의 대략적 위치들로 이동될 수 있으며, 상기 위치에서 협소한 시계를 갖는 제 2 고해상도 이미지가 정렬 및 방향의 미세 정정을 위해 취해진다.
일실시예로, 다이스 웨이퍼가 배치되는 점착성 필름은 바코드 또는 데이터매트릭스와 같은 코드를 포함한다. 시각 시스템에 의해 취해진 제 1 이미지는 디코딩되는 이 코드를 포함한다. 따라서, 시각 시스템이 웨이퍼의 위치 및/또는 방향, 웨이퍼에 있는 각 디바이스의 개개의 위치 및/또는 방향, 및 상기 코드에 따른 수반 메타데이터에 따라 데이터를 발생시킨다. 일실시예로, 코드는 웨이퍼의 식별을 포함한다.
본 발명의 내용에 포함됨.
본 발명은 예로서 주어지고 도면에 도시된 실시예에 대한 설명의 도움으로 더 잘 이해된다:
도 1은 점착성 필름상에 있는 웨이퍼에 대한 도면이다.
도 2는 이전에 결정된 웨이퍼 맵에 의해 픽킹 모듈이 제어되는 종래 웨이퍼 핸들러의 개략도를 도시한 것이다.
도 3은 몇몇 잉크칠된 위치들은 불량 디바이스에 해당하고, 몇몇 위치들은 손실 디바이스들에 해당하며, 몇몇은 표준 디바이스들에 해당하는 들어올려질 수 있는 위치를 나타낸 점착성 필름상에 있는 웨이퍼에 대한 도면이다.
도 4는 종래 기술에 따른 웨이퍼 맵의 예이다.
도 5는 이전에 결정된 웨이퍼 맵에 의해 픽킹 모듈이 제어되는 본 발명에 따른 웨이퍼 핸들러의 개략도이다.
도 6은 본 발명의 시각 시스템에 의해 발생된 데이터의 예를 도시한 것이다.
도 7은 웨이퍼의 전체 경사각을 나타낸 점착성 필름상에 있는 웨이퍼에 대한 도면이다.
도 8은 웨이퍼에서 약간 오정렬된 디바이스들에 대한 확대도이다.
도 9는 웨이퍼에서 약간 방향이 틀어진 디바이스들에 대한 확대도이다.
도 10은 들어올려질 수 있는 제 1 디바이스의 위치를 나타낸 점착성 필름상에 있는 웨이퍼에 대한 도면이다.
도 11은 웨이퍼가 2개의 다른 이전에 식별된 품질들을 갖는 2 타입의 디바이스들을 구비하는 점착성 필름상에 있는 웨이퍼에 대한 도면이다.
도 12는 파지 동작 후 남아 있는 "골격"를 도시한 점착성 필름상에 있는 웨이퍼에 대한 도면이다.
본 명세서 및 특허청구범위에서, "웨이퍼"라는 용어는 주로 실리시움으로 되거나 임의의 다른 반도체 요소의 임의의 완전한 또는 부분 웨이퍼를 나타낸다. 웨이퍼는 한 피스로 있거나 다른 디바이스들이 서로 분리될 경우 다이스(절단/싱귤레이션)될 수 있다. "웨이퍼"라는 표현은 본 출원에서 또한 테스트 및 다른 핸들링을 위해 차례로 들어올려질 수 있는 들어올려질 수 있는 다른 디바이스들의 세트를 나타내기 위해 사용된다. 이는 어떠한 제한도 포함하지 않는다:
- 웨이퍼 세라믹 프레임;
- 하나 또는 다수의 웨이퍼들로부터의 디바이스들이 점착성 필름에 배치되는 재결합 (또는 재구성) 웨이퍼들; 및
- 리드 프레임 스트립으로부터 제조되고 몰딩 공정을 이용해 점착성 필름상에 배치되고 싱귤레이트되는 QFN 디바이스와 같은 다른 디바이스들.
점착성 필름상에 싱귤레이트 디바이스들의 이들 다른 및 기타 유사한 수단들 모두를 본 출원에서 "웨이퍼"라 한다.
도 5는 본 발명에 따른 웨이퍼 핸들러를 개략 도시한 것이다. 도시된 수단은 피테스트 디바이스들을 갖는 복수의 웨이퍼들(1)이 도면의 우측에 스택(13)을 형성한다. 이 스택에서 웨이퍼(1)는 웨이퍼 피더(40)를 이용해 연속적으로 잡혀져 도면의 좌측부에 있는 테스트 장치(6)로 옮겨진다. 기준(30)은 텐셔너(tensioner), 즉, 웨이퍼가 단단하고 평평하게 웨이퍼를 보유하도록 점착식으로 실장된 점착성 필름을 당기는 장비를 나타낸다. 텐셔너는 필름을 보유하는 조절가능한 프레임을 구비할 수 있다.
테스트 장치(6)는 이 예에서 복수의 피킹 모듈들(66), 가령 음압을 이용해 터렛 아래에 디바이스들을 보유하기 위한 진공 노즐(66)을 갖는 회전 터렛(65)을 구비한다. 진공 노즐들에 의해 보유된 디바이스들은 터렛이 회전시 지시받을 때 한 테스트 작업대(61)에서 다음 작업대로 이동된다. 테스트는 가령, 전기적, 기계적 및/또는 광학적 테스트를 포함할 수 있다. 디바이스들은 다이들 또는 제한 없이 LEDs 또는 QFN 구성요소들과 같은 패키지 디바이스들을 포함할 수 있다.
제 1 카메라(50)는 웨이퍼 적재 작업대(3)에서 터렛(6)으로 웨이퍼 피더(40)상에 전달동안 점착성 필름에 다이스 웨이퍼(1)의 이미지를 캡쳐한다. 카메라(50)는 바람직하게는 전체 웨이퍼의 이미지를 캡쳐할 수 있는 비교적 낮은 해상도와 광각 렌즈를 갖는 산업용 비디오 카메라이다. 여러 대의 카메라들, 예컨대, 4대 카메라가 12인치 웨이퍼와 같이 매우 큰 웨이퍼의 이미지를 캡쳐하기 위해 서로 옆에 실장될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 동일한 카메라가 복수의 연속 단계들에서 웨이퍼의 하나의 고해상도 제 1 이미지를 캡쳐하기 위해 큰 웨이퍼로 상대적으로 이동된다. 바람직하기로, 동일한 웨이퍼 또는 웨이퍼 위치의 다수의 이미지들이 다른 조명상태 하에서 연이어 캡쳐되고, 더 정보가 많은 고해상도 이미지를 생성하기 위해 병합된다.
카메라(50)는 이미지 및 데이터 디지털처리 시스템(5)에 연결되고, 카메라들(5 및 50)이 결합해 시각 시스템을 이룬다. 이 시각 시스템은 제 1 이미지로부터 웨이퍼 위치 맵, 즉, 웨이퍼의 각 디바이스의 적어도 대략적인 위치 및/또는 방향을 나타내는 파일 또는 데이터를 만든다. 이에 대해, 위치 결정은 에러가 개개의 디바이스의 크기의 0.25배 내지 2배 사이에 있다면 위치결정이 된 것으로 말한다.
시각 시스템(5,50)은 바람직하게는 또한 웨이퍼 위치 맵에 예컨대, 시간, 장치의 식별, 및/또는 특히, 특별한 제조 배치, 로트 또는 주문에 속하는 경우 특정 웨이퍼를 식별할 수 있는 점착성 필름상에 바코드 또는 데이터매트릭스와 같은 코드로부터 디코딩되는 데이터를 포함한 추가 메타 데이터를 결정하고 부가한다.
코드(16) 이외에, 텐셔너 또는 텐셔너에 의해 보유된 점착성 필름은 시각 시스템에 의해 인식될 수 있고 웨이퍼로부터 로더(loader)를 터렛으로 그리고 터렛 아래로 이동시킬 때 텐셔너를 위치지정하는데 사용될 수 있는 하나 또는 다수의 마커들을 구비할 수 있다.
시각 시스템(5,50)에 의해 발생된 웨이퍼 위치맵은 디바이스들이 연이어 웨이퍼로부터 들어올려지는 적재 작업대(72)에 있는 피킹 모듈(66)하에서 웨이퍼를 위치지정하고 배향하기 위한 테스트 장치(6)에 의해 사용된다. 바람직한 실시예로, 추가 고해상도 카메라(63)가 피킹 모듈(66) 아래의 디바이스들의 협소한 제 2 이미지를 캡쳐하고 미세한 위치 조절을 수행하며 들어올릴 각각의 연속 디바이스들의 중심을 맞추기 위해 제공된다.
따라서, 일실시예에서, 카메라(50)에 의해 캡쳐된 제 1 이미지는 입력 노즐(66) 아래의 들어올려질 수 있는 위치를 연이어 배치하도록 웨이퍼의 대략적 배치를 위해 사용된다. 미세한 중심 맞추기와 조절은 제 2 카메라(63)로 캡쳐된 이미지를 기초로 한다. 따라서, 제 1 카메라(50)의 한가지 이점은 디바이스들 또는 양호한 디바이스들이 전혀 없는 피킹 노즐(66) 아래의 위치로 웨이퍼들을 이동하는 것을 방지할 수 있다는 것이다.
웨이퍼의 디바이스들은 테스트 장치(6)의 적재 작업대(72)에서 노즐들(66) 중 하나에 의해 연이어 들어올려지고 다양한 전기적, 기계적 및/또는 광학적 테스트를 수행하기 위해 복수의 테스트 작업대(61)를 통과하도록 터렛(65)에 의해 순환된다. 테스트를 통과하지 못한 디바이스들은 양호한 디바이스들과 식별하기 위해 제거되거나 표시된다. 테스트 장치(6)의 동작은 시각 시스템(5,50)에 의해 발생된 웨이퍼 위치 맵에 의해 컨트롤 된다.
웨이퍼 위치 맵의 예가 도 6에 도시되어 있다. 맵은 바람직하게는 예컨대 코드 또는 데이터매트릭스로부터 검색되는 웨이퍼 식별(웨이퍼-id), 웨이퍼 방향 및 위치 표시, 점성 호일(2)상에서 웨이퍼(1)의 전체 위치 및 방향을 나타내는 θ, X,Y, 및 웨이퍼의 방향과 위치 또는 각각 개별 디바이스를 나타내기 위한 위치 디바이스 방향 및 위치표시(θij,Xij,Yij)의 매트릭스를 포함하는 컴퓨터 파일에 저장된다. 선택적으로, 품질표시(Sij)는 디바이스가, 양호, 잉크표시(불량), 표준 또는 특정 품질인지 각 디바이스에 대한 품질을 나타낸다.
도 6의 웨이퍼 위치 맵은 간단한 ASCII 파일이다; XML 파일 또는 예컨대 데이터베이스 시스템에서 레코드로서 스토리지를 포함한 다른 파일 구조들이 바람직할 수 있다.
도 7은 점착성 필름(2) 상에 있는 웨이퍼(1)의 전체 방향을 정의하는 전체 방향각(θ)을 나타낸 것이다. 이 각은 바람직하게는 시각 시스템(5,50)에 의해 결정되고 웨이퍼 위치 맵에 저장된다; 이는 정확한 방향을 따라 디바이스들의 연속 행(또는 열)을 스캐닝하기 위한 픽킹 모듈에 의해 사용될 수 있다.
도 8은 웨이퍼에 있는 디바이스들의 2개 연속 행들(101-104 및 105-108)을 도시한 것이다. 픽앤 플레이스 장비의 부정확함으로 장비가 이들을 점착성 필름에 놓을 때 디바이스들이 이동되거나 회전될 수 있다. 따라서, 도시된 바와 같이, 점착성 필름상의 디바이스들의 위치들은 예상된 위치로부터 위치 및 방향이 달라질 수 있다. 상기 예에서, 디바이스들은 수직축(Y)을 따라 오정렬되고 이동된다. 테스트 작업대(6)의 피킹 모듈(66)이 도면에 도시된 Z형 라인을 따라 디바이스들을 집을 경우, 제 1 디바이스(101 및 102)가 정확하게 집어진다; 제 3 디바이스는 가장자리에 매우 가까이 잡혀져 경사질 수 있다. 다음 디바이스(104)는 제 1 행의 스캐닝 동안 집어지지 못하게 된다.
디바이스(105 및 106)가 정확하게 집어지나 디바이스(107 및 108)는 놓치게 된다; 제 1 행에 속하는 디바이스(104)가 108 대신에 집어지게 된다. 이는 웨이퍼상에 디바이스들의 오정렬로 집어들지 못하여 디바이스들을 섞이게 할 있다. 따라서, 피킹 모듈(66) 하에서 웨이퍼 위치의 보정은 이들 에러를 보상하는데 유용하다.
웨이퍼의 전체 방향이탈에 무관하게, 각 디바이스(i,j)는 도 9에 표시된 바와 같이 자신의 방향에러(θij)를 가질 수 있다. 이 개개의 방향은 디바이스(가령 피킹 노줄 아래의 디바이스)를 중심에 맞추고 배향시키기 위해 시각 시스템에 의해 (적어도 대략적으로) 결정되고 웨이퍼 위치 맵에 저장될 수 있다.
웨이퍼 위치 맵은 바람직하게는 또한 도 10에 도시된 바와 같이 들어올려질 수 있는 제 1 디바이스(17)의 위치를 나타낸다. 따라서, 피킹 모듈 아래에서 웨이퍼의 초기 배치가 매우 빠르고 이 표시를 기초로 한다. 이 초기 위치로부터 다음 들어올려질 수 있는 디바이스까지 연이은 이동들이 총 이동 시간을 최소화하기 위해 시각 시스템에 의해 결정된 경로를 따라 이루어진다.
다른 타입의 디바이스들, 예컨대, 2개의 다른 품질(18,19)의 디바이스들 또는 다른 타입의 디바이스들이 동일 웨이퍼상에 있는 것이 자주 발생한다. 이 경우, 제 1 타입/품질의 디바이스(18)의 파지 및 테스트를 먼저 수행하고 그런 후 다음 타입(19)의 파지 및 테스트를 수행하는 것이 종종 바람직하다. 디바이스의 2개의 다른 품질을 갖는 웨이퍼의 예가 도 11에 도시되어 있다.
디바이스의 품질은 가령 웨이퍼 테스트 동안 사전에 결정될 수 있고 웨이퍼 맵(20)에 표시될 수 있다. 이 웨이퍼 맵에서 이 데이터는 (이용가능할 경우) 시각 시스템(5)에 도입될 수 있고 도 6에 나타낸 바와 같이, 각 디바이스에 품질계수(Si ,j)를 제공하기 위해 시각 시스템에 의해 전달된 웨이퍼 위치 맵과 병합될 수 있다. 이 품질계수는 디바이스들이 파지되는 순서를 결정하는데 사용될 수 있다.
시각 시스템(5.50)은 또한 웨이퍼 맵(20) 및 생성된 웨이퍼 위치 맵에서 표시의 일치를 검증할 수 있고 예컨대 행렬 수, 손실 또는 표준 디바이스 등의 위치가 일치하는지 체크할 수 있다; 데이터가 일치하지 않을 경우 에러 메시지가 발생되고 병합이 구현되지 않는다.
매우 종종, 양호한 디바이스들은 테스트 후 출력 작업대에서 생산되고 불량 디바이스들은 버려진다. 테스트 장치가 웨이퍼로부터 모든 들어올려질 수 있는 디바이스들을 들어올려 테스트하면, 이 웨이퍼는 웨이퍼 피드(40)에 의해 거꾸로 이동되고 웨이퍼의 새 이미지가 시각 시스템(5,50)에 의해 캡쳐된다. 거의 모든 디바이스들이 들어올려진 웨이퍼를 종종 "골격"이라 한다. 시각 시스템(5,50)은 이 골격의 이미지로부터 또 다른 파일, 즉, 출력 뷰 맵을 만든다. 이 출력 뷰 맵은 예상 결과와 비교되고 불일치 또는 미스매치가 검출된다.
도 12는 들어올려질 수 있는 디바이스(10')가 들어올려진 동안 한 잉크칠된 디바이스(11')(즉, 불량인 것으로 여겨진 디바이스)가 빠진 예를 도시한 것이다. 조작자, 또는 컴퓨터 소프트웨어가 출렵 뷰 맵에서의 이 정보를 이용해 모든 잉크칠된 표준 디바이스들이 있으며 들어올려질 수 있는 디바이스들이 잊혀지지 않은 것을 체크할 수 있다. 에러들이 너무 많으면, 조작자 검증이 요구된다.

Claims (13)

  1. 점착성 필름(2)에 실장된 웨이퍼를 적재하기 위한 웨이퍼 적재 작업대(3)와,
    상기 점착성 필름을 당기기 위한 텐셔너(30)와,
    상기 웨이퍼로부터 방향을 각각 갖는 복수의 디바이스들을 연이어 들어올리기 위한 피킹 모듈(66)과,
    상기 웨이퍼 또는 상기 웨이퍼의 일부의 제 1 이미지를 캡쳐하기 위한 하나 또는 다수의 카메라들(50)을 갖는 시각 시스템(5,50)을 구비하고,
    들어올려질 디바이스의 제 2 이미지를 캡쳐하기 위해 배열된 추가 카메라를 더 구비하며,
    상기 제 1 이미지는 복수의 디바이스들을 포함하고, 상기 시각 시스템은 복수의 디바이스들의 개개의 위치를 상기 제 1 이미지로부터 판단하기 위해 배열되며, 상기 제 1 이미지는 웨이퍼를 들어올려질 디바이스의 위치로 이동하는데 사용되고, 상기 시각 시스템은 제 1 이미지로부터 웨이퍼의 방향 및 웨이퍼상의 각 디바이스의 위치와 방향을 나타내는 웨이퍼 위치맵을 생성하도록 구성되며,
    제 2 이미지와 웨이퍼 위치맵은 피킹 모듈 아래에서 들어올려질 디바이스가 중심에 오도록 웨이퍼의 미세 조절을 위해 이용되고,
    시각 시스템(5,50)은 피킹 모듈(66)이 웨이퍼로부터 하나 이상의 디바이스를 들어올린 후 웨이퍼의 이미지를 캡쳐하도록 더 구성되고,
    웨이퍼 핸들러는,
    웨이퍼의 캡쳐된 이미지를 예상 결과와 비교하여 웨이퍼로부터 피킹 모듈(66)에 의해 들어올려져야 하는 모든 디바이스가 들어올려졌는지 식별하고, 및
    캡쳐된 이미지와 예상 결과 간의 비교에 기반하여 피킹 모듈(66)에 의해 생긴 에러의 수를 판단하도록 구성된 프로세서를 더 포함하는 웨이퍼 핸들러.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 피킹 모듈은
    상기 피킹 모듈 아래에서 들어올려지게 디바이스를 중심에 맞추고 정렬하도록 상기 피킹 모듈(66) 아래에서 상기 웨이퍼를 이동시키기 위한 하나의 웨이퍼 이동유닛을 구비하고,
    상기 시각 시스템(5,50)에 의해 발생된 웨이퍼 위치 맵이 상기 웨이퍼 이동유닛의 컨트롤에 이용되는 웨이퍼 핸들러.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 웨이퍼를 식별하기 위해 상기 점착성 필름(2)상에 코드(16)를 포함하고,
    상기 시각 시스템은 상기 코드 및 상기 점착성 필름상의 각 디바이스의 개별 위치에 따라 데이터를 발생하도록 배열되고,
    상기 데이터는 상기 웨이퍼의 이동을 제어하는데 이용되는 웨이퍼 핸들러.
  4. 점착성 필름(2)에 실장된 웨이퍼(1)를 적재하는 단계와,
    상기 점착성 필름을 당기는 단계와,
    복수의 디바이스들(10)을 디스플레이하는 상기 점착성 필름상의 상기 웨이퍼의 제 1 이미지를 캡쳐하는 단계와,
    상기 제 1 이미지로부터 부분 웨이퍼에 있는 복수의 디바이스들의 개별 위치를 판단함으로써 상기 웨이퍼로부터 디바이스의 연이은 들어올림을 제어하는데 상기 제 1 이미지를 이용하는 단계와,
    웨이퍼의 제 2 이미지를 캡쳐하는 단계와,
    들어올려질 디바이스가 피킹 모듈 아래에서 중심에 오도록 웨이퍼의 미세 조절을 위해 제 2 이미지를 이용하는 단계와,
    상기 웨이퍼에 복수의 디바이스들의 개개의 방향을 상기 제 1 이미지로부터 판단하는 단계를 포함하고,
    웨이퍼로부터 하나 이상의 디바이스가 들어올려진 후 웨이퍼의 이미지를 캡쳐하는 단계,
    웨이퍼로부터 들어올려져야 하는 모든 디바이스가 들어올려졌는지 식별하기 위하여 웨이퍼의 캡쳐된 이미지를 예상 결과와 비교하는 단계,
    캡쳐된 이미지와 예상 결과 간의 비교에 기반하여 생긴 에러의 수를 판단하는 단계를 더 포함하는 웨이퍼 핸들링 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    디바이스를 피킹 모듈(66) 아래에서 집어들도록 중심에 맞추고 정렬하기 위해 상기 피킹 모듈 아래로 상기 웨이퍼를 이동하는 단계를 더 포함하고,
    상기 제 1 이미지는 상기 웨이퍼 변위의 컨트롤에 사용되는 웨이퍼 핸들링 방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 점착성 필름상의 코드 및 상기 점착성 필름상의 각 디바이스의 개개의 위치에 따라 데이터를 발생하는 단계를 더 포함하는 웨이퍼 핸들링 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 데이터는 상기 점착성 필름상에 상기 웨이퍼의 전체 위치 및 방향 중 적어도 하나를 더 나타내는 웨이퍼 핸들링 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 데이터는 상기 점착성 필름상에 들어올려질 수 있는 제 1 디바이스의 위치를 나타내는 웨이퍼 핸들링 방법.
  9. 제 4 항에 있어서,
    상기 웨이퍼에 있는 각 디바이스의 품질 파라미터를 나타내는 웨이퍼 맵을 제공하는 단계와,
    각 디바이스의 위치, 방향 및 품질 파라미터를 나타내기 위해 상기 제 1 이미지 및 상기 웨이퍼 맵에 따라 데이터를 발생하는 단계를 더 포함하는 웨이퍼 핸들링 방법.
  10. 제 4 항에 있어서,
    텐셔너에 적어도 하나의 마커를 제공하는 단계와,
    상기 마커를 포함한 이미지를 캡쳐하는 단계와,
    상기 이미지를 기초로 상기 텐셔너를 위치지정하는 단계를 더 포함하는 웨이퍼 핸들링 방법.
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