TWI780424B - 提高精度與速度之接合裝置 - Google Patents
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Abstract
一種提高精度與速度之接合裝置,包含一旋轉模組、至少一定位模組及一壓合模組;旋轉模組用以運送晶粒;定位模組包括可相對運動的一上層與一下層,上層具有定位區用以提供晶粒設置於內,上層或下層其中之一於水平面平行第一方向作至少一次第一方向運動,以及,平行第二方向作至少一次第二方向運動,將晶粒定位於定位區之一角落,第一方向與第二方向於水平面相互垂直;壓合模組具有至少一壓合單元,壓合單元拾取位於定位區內之晶粒並將晶粒壓合於一基板,或者,壓合單元拾取一基板並將基板與位於定位區內之晶粒壓合。
Description
本發明有關於一種提高精度與速度之接合裝置,尤指一種能將複數晶粒陣列,以利於將複數晶粒同時與一基板貼合,藉以提升貼合速度並提高精度之裝置。
現有的晶圓接合裝置係利用取放單元拾取位於晶粒供應模組之晶粒,再將晶粒運送至一基板載台以與基板進行接合。
但現有的晶圓接合裝置於進行接合時,上述之晶粒拾取或晶粒運送係無法進行,需等待接合之動作完成後,取放單元方能回到晶粒供應模組,進行下一晶粒拾取或晶粒運送。
換言之,於進行接合時,現有晶圓接合裝置的其餘構件或載台係呈現停滯的狀態,對於講求時效及效率的半導體產業而言,該停滯的狀態對半導體製程的進度造成嚴重影響。
再者,於進行接合時,通常可藉由視覺擷取單元擷取晶粒的影像資訊,以使晶粒與基板精準定位。但是此習知方式只限於一次一個晶粒,無法一次接合複數個晶粒,其必須克服的關鍵技術在於如何將複數個晶粒同時定位,以利於將複數晶粒同時與一基板貼合。
據此,如何能有一種能將複數晶粒陣列,以利於將複數晶粒同時與一基板貼合,藉以提升貼合速度及貼合精度之『提高精度與速度之接合裝置』,是相關技術領域人士亟待解決之課題。
於一實施例中,本發明提供一種提高精度與速度之接合裝置,包含:
一旋轉模組,用以運送至少一晶粒;
至少一定位模組,設置於旋轉模組之一側,定位模組包括可相對運動的一上層與一下層,上層設置於下層之頂部,上層具有至少一呈凹槽狀之定位區用以提供旋轉模組所運送之一晶粒設置於內且擺放於下層之頂部;上層或下層其中之一於水平面平行一第一方向作至少一次第一方向運動,以及,平行一第二方向作至少一次第二方向運動,定位區之內側壁接觸晶粒並對晶粒產生一第一方向推力與一第二方向推力,將晶粒定位於定位區之一角落,第一方向與第二方向於水平面相互垂直;以及
一壓合模組,設置於定位模組之一側,壓合模組具有至少一壓合單元,壓合單元拾取位於定位區內之晶粒並將晶粒壓合於一基板,或者,壓合單元拾取一基板並將基板與位於定位區內之晶粒壓合。
以下將詳述本發明內容的各實施例,並配合圖式作為例示。除了這些詳細描述之外,本案還可以廣泛地施行在其他的實施例中,任何所述實施例的輕易替代、修改、等效變化都包含在本案的範圍內,並以之後的專利範圍為準。在說明書的描述中,為了使讀者對本案有較完整的瞭解,提供了許多特定細節;然而,本案可能在省略部分或全部這些特定細節的前提下,仍可實施。此外,眾所周知的步驟或元件並未描述於細節中,以避免造成本案不必要之限制。圖式中相同或類似之元件將以相同或類似符號來表示。特別注意的是,圖式僅為示意之用,並非代表元件實際的尺寸或數量,除非有特別說明。
請參閱圖1所示實施例,本發明之一種提高精度與速度之接合裝置1,包含一供應模組10、一取放模組20、一轉承模組30、一旋轉模組40、一定位模組50與一壓合模組60。
供應模組10用以設置複數晶粒2。取放模組20設置於供應模組10的上方,用以取放晶粒2。轉承模組30設置於供應模組10與旋轉模組40之間,用以承接由取放模組20取放之晶粒2。於供應模組10的上方設有一第一視覺擷取單元71用以擷取位於供應模組10之晶粒2的影像資訊,並將視覺資訊係提供給取放模組20,由取放模組20依據該視覺資訊拾取位於供應模組10之晶粒2。
於本實施例中,轉承模組30可以一第一軸向31為中心旋轉,第一軸向31垂直於水平面H。當取放模組20由供應模組10拾取一晶粒2並置放於轉承模組30上之後,轉承模組30以第一軸向31為中心旋轉,將未置放晶粒的一側旋轉至靠近供應模組10,即可承接由取放模組20取放之另一晶粒2。
旋轉模組40用以運送晶粒2。旋轉模組40設置於轉承模組30與定位模組50之間。旋轉模組40包括一旋轉座41與複數拾取單元42。旋轉座41以一第二軸向43為中心旋轉,第二軸向43垂直於水平面H。複數拾取單元42以第二軸向43為中心呈環形排列設置於旋轉座41之底部,拾取單元42用以拾取設置於轉承模組30上之晶粒2,旋轉座41驅動拾取單元42旋轉並運送晶粒2至定位模組50。
於轉承模組30的上方設有一第二視覺擷取單元72,第二視覺擷取單元72係擷取位於轉承模組30之晶粒2的影像資訊,並將該影像資訊提供給轉承模組30。轉承模組30再依據該影像資訊拾取位於轉承模組30之晶粒2,且旋轉模組40係將具有晶粒2之拾取單元42轉動至定位模組50的上方。
定位模組50設置於旋轉模組40之一側。定位模組50包括可相對運動的一上層51與一下層52,上層51設置於下層52之頂部。上層51具有複數呈凹槽狀之定位區53,用以提供旋轉模組40所運送之晶粒2設置於內且擺放於下層52之頂部。
於定位模組50的上方設有第三視覺擷取單元73。第三視覺擷取單元73係擷取定位模組50與旋轉模組40的影像資訊,並將該影像資訊分別提供給旋轉模組40與定位模組50,以使旋轉模組40能夠將晶粒2放置於定位模組50之定位區53。
壓合模組60設置於定位模組50之一側,壓合模組60具有複數壓合單元61,壓合單元61拾取位於定位區53內之晶粒2並將晶粒2壓合於一基板3。於本實施例中,基板3置放於一載台4上。
於壓合模組60的上方設有第四視覺擷取單元74。第四視覺擷取單元74係擷取定位模組50與載台4之影像資訊,該影像資訊係提供給壓合模組60,壓合模組60依據該影像資訊使壓合單元61拾取位於定位模組50之晶粒2,並將晶粒2壓合於位於載台4之基板3。
於理想情況下,上述由供應模組10拾取晶粒2直至將晶粒2與基板3壓合的過程應十分順暢,且壓合單元61能將晶粒2精準地壓合於基板3上的所需位置,然而實際狀況並非如此。
請參閱圖2A所示,於此實施例中,定位模組50具有陣列為六行與二列的複數定位區53,然不限於此。於每一定位區53內皆置放有一晶粒2,晶粒2與定位區53皆呈矩形。如前所述,於理想情況下,晶粒2應整齊擺放,然而實際狀況如圖2A所示,晶粒2呈現凌亂且歪斜的狀態,尤其是在必須一次取放所有定位區53內的所有晶粒2時,會嚴重影響將晶粒2與基板3壓合時的精度。因此,再必須利用本發明所提供的定位模組50將晶粒2定位。
請參閱圖1及圖2A~2C所示,本發明之定位模組50之上層51或下層52其中之一可於水平面H平行一第一方向F1作至少一次第一方向運動,以及,平行一第二方向F2作至少一次第二方向運動。第一方向F1與第二方向F2於水平面H相互垂直。
請參閱圖2A及2B所示,當上層51平行第一方向F1向右方作第一方向F1運動時(下層52則固定不動),定位區53左側之內側壁54會接觸晶粒2並對晶粒2產生一第一方向推力P1,使晶粒2與定位區53的內側壁54相互貼靠,形成如圖2B的狀態,上層51與下層52錯位,惟此時晶粒2於第二方向F2的位置仍參差不齊。
請參閱圖2B及2C所示,接著,上層51平行第二方向F2向上方作第二方向F2運動,定位區53下側之內側壁55會接觸晶粒2並對晶粒2產生一第二方向推力P2,使晶粒2與定位區53的內側壁55相互貼靠,形成如圖2C的狀態,所有的晶粒2都被定位於定位區53之同一角落,於本實施中,為定位區53之左下角落。
上層51於進行上述第一方向運動與第二方向運動時,所產生的第一方向推力P1與第二方向推力P2皆能克服晶粒2與定位區53之接觸面之間的摩擦力,因此能順利推動晶粒2移動。
請參閱圖3A~3C所示,本實施例的定位模組50的態樣與圖2A~2C的定位模組50相同,差異在於本實施例之定位模組50的移動方向與圖2A~2C的定位模組50的移動方向相反。
當上層51平行第一方向F1向左方作第一方向F1運動時,定位區53又側之內側壁56會接觸晶粒2並對晶粒2產生一第一方向推力P1,使晶粒2與定位區53的內側壁56相互貼靠,形成如圖3B的狀態。
接著,上層51平行第二方向F2向下方作第二方向F2運動,定位區53上側之內側壁57會接觸晶粒2並對晶粒2產生一第二方向推力P2,使晶粒2與定位區53的內側壁57相互貼靠,形成如圖3C的狀態,所有的晶粒2都被定位於定位區53右上角落。
根據圖2A~2C、圖3A~3C所示方式,即可衍生出其他使定位模組50移動的方法,將晶粒2定位於定位區53的右上、右下、左上、左下四個角落其中之一。藉由第三視覺擷取單元73檢視晶粒2皆已定位之後,即可進行壓合製程。
必須說明的是,圖2A~2C及圖3A~3C所示實施例皆是以上層51移動而下層52固定的方式定位晶粒,除此之外,亦可以上層51固定而下層52移動的方式定位晶粒,如上所述,定位模組50的上層51與下層52相對運動即可。
請參閱圖4及圖5所示,於本實施例中,定位模組50A包括可相對運動的一上層51A與一下層52A,上層51A設置於下層52A之頂部。下層52A相對應於上層51A的定位區53A具有複數孔洞58A。定位模組50A連接於一負壓裝置(圖中未示出),負壓裝置透過孔洞58A提供負壓,並對定位區53A內之晶粒2提供一方向為垂直於水平面H且向下之吸力S。
本實施例之目的在於,若晶粒2的體積較小且重量較輕,當上層51A或下層52A朝向第一方向F1或第二方向F2移動時,所產生的第一方向推力P1、第二方向推力P2會造成晶粒2在定位區53A中彈跳而無法確實定位於定位區53A的角落。
因此,藉由負壓裝置對晶粒2產生一吸力S,亦即將晶粒2適度地抓持,避免晶粒2產生彈跳。吸力S的大小視實際所需而設定,設計原則在於,吸力S小於第一方向推力P1及第二方向推力P2。藉此,當晶粒2被第一方向推力P1及第二方向推力P2推動的同時,可藉由吸力S適度抓持而不會產生彈跳。
請參閱圖6及圖7所示定位模組搭配壓合模組的俯視結構示意圖,就圖2C所示定位模組50之實施例結構而言,可搭配如圖6所示壓合模組60。壓合模組60的壓合單元61之數量與位置相對應於定位區53之數量與位置。。
請參閱圖8所示,本實施例顯示與定位模組50搭配之壓合模組60A僅具有一列六個壓合單元61A,亦即,壓合模組60A一次可拾取定位模組50上一半數量的晶粒2。
請參閱圖9所示,本實施例顯示定位模組50B具有陣列為五行與三列的複數定位區53B,壓合模組60B具有陣列為五行與三列的複數壓合單元61B。如此,定位模組50B一次將15顆晶粒2定位,且壓合模組60B一次可拾取15顆晶粒2進行後續製程,將15顆已精準定位的晶粒2一次壓合於如圖1所示之基板3上,精度與速度都能大幅提升。
請參閱圖10所示,本實施例顯示定位模組50C僅具有一個定位區53C,壓合模組60C亦僅具有一個壓合單元61C。
以上揭示不同態樣的定位模組與壓合模組,說明本案的定位模組與壓合模組的結構具有多樣性,例如,定位區可陣列為至少一行、至少一列、複數行或複數列其中之一;壓合模組可具有複數壓合單元,且複數壓合單元可陣列為至少一行、至少一列、複數行或複數列其中之一;壓合單元之數量與位置可相對應於定位區之數量與位置,或者,壓合單元之數量與位置與定位區之數量與位置可以不同;可依實際所需而設計。
此外,可控制圖6~圖9的壓合模組60、60A、60B的壓合單元61、61A、61B個別作動、部分作動或全部作動,以將晶粒2個別壓合、部分壓合或全部壓合。可藉由第四視覺擷取單元74檢測所有晶粒2是否壓合。
請參閱圖11所示,本發明之一種提高精度與速度之接合裝置1A,主要包含一供應模組10、一取放模組20、一轉承模組30、一旋轉模組40、一定位模組50D、50E、一壓合模組60、一第一視覺擷取單元71、一第二視覺擷取單元72、一第三視覺擷取單元73、一第四視覺擷取單元74及一翻轉模組80。
本實施例與圖1實施例之差異包括,本實施例設有一翻轉模組80。翻轉模組80設置於取放模組20與供應模組10之間。翻轉模組80用以承接由取放模組20取放之晶粒2,且翻轉模組80翻轉一角度後,將晶粒2置放於轉承模組30上。翻轉模組80之目的在於某些晶粒2必須經過翻轉之後才能進行後續製程。
此外,本實施例設有二個定位模組50D、50E,可輪替地承接由旋轉模組40運送之晶粒2。當其中一個定位模組50D盛滿晶粒2後,定位模組50D可移開,由另一定位模組50E取代原定位模組50D之位置,用以承接由旋轉模組40運送之晶粒2,同時,移開後的定位模組50D可由壓合模組60拾取晶粒2並進行後續與基板3壓合的製程。如此可進一步地加快製程。
請參閱圖12所示,本發明之一種提高精度與速度之接合裝置1B,主要包含一供應模組10、一取放模組20、一轉承模組30、一旋轉模組40、一定位模組50F、50G、一壓合模組60、一第一視覺擷取單元71、一第二視覺擷取單元72、一第三視覺擷取單元73、一第四視覺擷取單元74、一翻轉模組80及一沾膠模組90。
本實施例與圖11實施例之差異包括,本實施例之翻轉模組80設置於轉承模組30與旋轉模組40之間。至於翻轉模組80翻轉運送晶粒2的動作則無不同。
此外,本案於旋轉模組40下方設有一第五視覺擷取單元75,於旋轉模組40一側設有第六視覺擷取單元76。藉由第五視覺擷取單元75擷取拾取單元42所拾取的晶粒2的底部的影像,以對晶粒2的底部進行檢測。藉由第六視覺擷取單元76擷取拾取單元42所拾取的晶粒2的側邊的影像,以對晶粒2的側邊進行檢測。。
此外,本實施例之二個定位模組50F、50G與基板3配合的態樣不同。當其中一個定位模組50F盛滿晶粒2後,定位模組50F移開,由另一定位模組50G取代原定位模組50F之位置,用以承接由旋轉模組40運送之晶粒2,同時,移開後的定位模組50F可由壓合模組60拾取基板3並將基板3與位於定位區53內之晶粒2壓合。
相較於圖1所示架構,圖1是由壓合模組60拾取晶粒2,將晶粒2移至基板3上方後再與基板3壓合;而圖12所示實施例則是由壓合模組60拾取基板3並將基板3與位於定位區53內之晶粒2壓合。無論何種態樣,其重點都在於,由於晶粒2已經定位,因此可將多個晶粒2與一片基板3一次壓合,進一步地加快製程。
就圖1所示實施例架構,取放模組20可具有一個或多個取放頭21。若取放模組20具有一個取放頭21,代表取放模組20一次可取放一個晶粒2擺放於轉承模組30上。若取放模組20具有多個取放頭21,則可控制該多個取放頭21個別或同時拾取晶粒2,而後可個別或同時將晶粒2擺放於轉承模組30上。
同樣地,圖11、圖12所示取放模組20及翻轉模組80可具有一個或多個取放頭21、81,可控制該多個取放頭21、81個別或同時拾取晶粒2,而後可個別或同時將晶粒2擺放於翻轉模組80上。
綜上所述,本發明提供之提高精度與速度之接合裝置,由於定位模組可將晶粒確實定位,因此可確保晶粒與基板壓合之精度;且由於可同時將多個晶粒同時定位,並且一次將多個晶粒與基板相互壓合,因此除了可確保晶粒與基板壓合之精度之外,更可提高晶粒與基板壓合的速度。
以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制,儘管參照較佳實施方式對本發明進行了詳細說明,本領域的普通技術人員應當理解,可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換,而不脫離本發明技術方案的精神和範圍,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。
1,1A,1B:提高精度與速度之接合裝置
2:晶粒
3:基板
4:載台
10:供應模組
20:取放模組
21,81:取放頭
30:轉承模組
31:第一軸向
40:旋轉模組
41:旋轉座
42:拾取單元
43:第二軸向
50,50A~50G:定位模組
51:上層
52:下層
53,53A~53C:定位區
54~57:內側壁
58A:孔洞
60,60A~60C:壓合模組
61,61A~61C:壓合單元
71:第一視覺擷取單元
72:第二視覺擷取單元
73:第三視覺擷取單元
74:第四視覺擷取單元
75:第五視覺擷取單元
76:第六視覺擷取單元
80:翻轉模組
90:沾膠模組
F1:第一方向
F2:第二方向
H:水平面
P1:第一方向推力
P2:第二方向推力
S:吸力
圖1為本發明之一實施例之架構示意圖。
圖2A~2C為本發明之定位模組對晶粒進行定位之連續動作實施例俯視結構示意圖。
圖3A~3C為本發明之定位模組對晶粒進行定位之另一連續動作實施例俯視結構示意圖。
圖4為本發明之定位模組連接負壓裝置之俯視結構示意圖。
圖5為圖4之A-A剖面結構示意圖。
圖6為本發明之壓合模組之俯視結構示意圖。
圖7為圖6壓合模組實施例與圖2C定位模組實施例配合之俯視結構示意圖。
圖8為本發明之壓合模組另一實施例與圖2C定位模組實施例配合之俯視結構示意圖。
圖9、圖10為本發明之壓合模組與定位模組之不同實施例配合之俯視結構示意圖。
圖11為本發明另一實施例之架構示意圖。
圖12為本發明又一實施例之架構示意圖。
1:提高精度與速度之接合裝置
2:晶粒
3:基板
4:載合
10:供應模組
20:取放模組
21:取放頭
30:轉承模組
31:第一軸向
40:旋轉模組
41:旋轉座
42:拾取單元
43:第二軸向
50:定位模組
51:上層
52:下層
53:定位區
60:壓合模組
61:壓合單元
71:第一視覺擷取單元
72:第二視覺擷取單元
73:第三視覺擷取單元
74:第四視覺擷取單元
H:水平面
Claims (17)
- 一種提高精度與速度之接合裝置,包含:一旋轉模組,用以運送至少一晶粒;至少一定位模組,設置於該旋轉模組之一側,該定位模組包括可相對運動的一上層與一下層,該上層設置於該下層之頂部,該上層具有至少一呈凹槽狀之定位區用以提供該旋轉模組所運送之一該晶粒設置於內且擺放於該下層之頂部;該上層或該下層其中之一於水平面平行一第一方向作至少一次第一方向運動,以及,平行一第二方向作至少一次第二方向運動,該定位區之內側壁接觸該晶粒並對該晶粒產生一第一方向推力與一第二方向推力,將該晶粒定位於該定位區之一角落,該第一方向與該第二方向於該水平面相互垂直;其中該下層相對應於該上層的該定位區具有複數孔洞,該定位模組連接於一負壓裝置,該負壓裝置透過該複數孔洞提供負壓,並對該定位區內之該晶粒提供一吸力,每一該晶粒之底部對應複數該孔洞,該吸力之方向為垂直於該水平面且向下,該吸力小於該第一方向推力及該第二方向推力;以及一壓合模組,設置於該定位模組之一側,該壓合模組具有至少一壓合單元,該壓合單元拾取位於該定位區內之該晶粒並將該晶粒壓合於一基板,或者,該壓合單元拾取一基板並將該基板與位於該定位區內之該晶粒壓合。
- 如請求項1之提高精度與速度之接合裝置,其中該上層具有複數定位區,每一該定位區用以承接一該晶粒,該上層或該下層作至少一次第一方向運動與至少一次第二方向運動,將每一該晶粒定位於每一該定位 區之同一角落。
- 如請求項2之提高精度與速度之接合裝置,其中該複數定位區陣列為至少一行、至少一列、複數行或複數列其中之一。
- 如請求項3之提高精度與速度之接合裝置,其中該壓合模組具有複數該壓合單元,該複數壓合單元陣列為至少一行、至少一列、複數行或複數列其中之一,控制該複數壓合單元個別作動、部分作動或全部作動,以將個別壓合、部分壓合或全部壓合該晶粒。
- 如請求項4之提高精度與速度之接合裝置,其中該壓合單元之數量與位置相對應於該定位區之數量與位置。
- 如請求項1之提高精度與速度之接合裝置,其中該晶粒與該定位區皆呈矩形。
- 如請求項1之提高精度與速度之接合裝置,其包括複數該定位模組,該複數定位模組輪替地承接該旋轉模組運送之該晶粒。
- 如請求項1之提高精度與速度之接合裝置,其更包括:一供應模組,用以設置至少一晶粒;一取放模組,設置於該供應模組的上方,用以取放該晶粒;以及一轉承模組,設置於該供應模組與該旋轉模組之間,用以承接由該取放模組取放之至少一該晶粒。
- 如請求項8之提高精度與速度之接合裝置,其中該取放模組具有一個或多個取放頭,控制該多個取放頭個別或同時拾取該晶粒,而後個別或同時將該晶粒擺放於該轉承模組上。
- 如請求項8之提高精度與速度之接合裝置,其中該轉承模組 以一第一軸向為中心旋轉,該第一軸向垂直於該水平面。
- 如請求項8之提高精度與速度之接合裝置,其更包括一翻轉模組,其設置於該取放模組與該供應模組之間,或者,設置於該轉承模組與該旋轉模組之間,該翻轉模組用以承接由該取放模組取放之該晶粒或由該旋轉模組送之該晶粒,且翻轉一角度後,將該晶粒置放於該轉承模組上。
- 如請求項11之提高精度與速度之接合裝置,其中該取放模組具有多個取放頭,控制該取放模組之該多個取放頭個別或同時拾取該晶粒,而後個別或同時將該晶粒擺放於該旋轉模組上。
- 如請求項12之提高精度與速度之接合裝置,其中該旋轉模組具有多個取放頭,控制該旋轉模組之該多個取放頭個別或同時拾取該晶粒,而後個別或同時將該晶粒擺放於該轉承模組上。
- 如請求項8之提高精度與速度之接合裝置,其更包含一第一視覺擷取單元、一第二視覺擷取單元、一第三視覺擷取單元與一第四視覺擷取單元,該第一視覺擷取單元設置於該供應模組的上方,該第二視覺擷取單元設置於該轉承模組的上方,該第三視覺擷取單元設置於該定位模組的上方,該第四視覺擷取單元設置於該壓合模組的上方。
- 如請求項14之提高精度與速度之接合裝置,其更包含:一第五視覺擷取單元,設置於該旋轉模組下方,用以擷取該旋轉模組所運送之該晶粒的底部的影像,以對該晶粒的底部進行檢測;一第六視覺擷取單元,設置於該旋轉模組一側,用以擷取該旋轉模組所運送之該晶粒的側邊的影像,以對該晶粒的側邊進行檢測。
- 如請求項1之提高精度與速度之接合裝置,其中該旋轉模組 包括:一旋轉座,以一第二軸向為中心旋轉,該第二軸向垂直於該水平面;以及至少一拾取單元,設置於該旋轉座,該拾取單元用以拾取設置於該轉承模組上之該晶粒,該旋轉座驅動該拾取單元旋轉並運送該晶粒至該定位模組。
- 如請求項16之提高精度與速度之接合裝置,其中該旋轉模組包括複數拾取單元,該複數拾取單元以該第二軸向為中心呈環形排列設置於該旋轉座之底部。
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