TWM600934U - 晶圓對位系統及其晶圓對位設備 - Google Patents

Abstract

一種晶圓對位設備包含一平台、一吸附裝置、一攝影裝置、一定位機構與一旋轉機構。平台放置一載板與放置於載板上之一半導體晶圓。吸附裝置用以吸附半導體晶圓。攝影裝置用以對半導體晶圓取得一擷取影像。定位機構可三維活動地設於平台上，用以於平台上進行三維直線運動。旋轉機構連接定位機構、吸附裝置及攝影裝置，用以將吸附裝置及攝影裝置轉至預設位置。

Description

晶圓對位系統及其晶圓對位設備

本創作係有關於一種對位設備，尤指一種晶圓對位系統及其晶圓對位設備。

按，在半導體晶圓(Wafer)製成印表機之熱印頭(thermal print head，TPH) 元件之前，需要把半導體晶圓先放置於移動載板上，以便對移動載板上之半導體晶圓進行後續的加工製程(例如成膜或蝕刻等等製程)。

然而，若半導體晶圓於移動載板之定位作業存在誤差時，將導致半導體晶圓被加工到錯誤的位置，嚴重時可能損壞半導體晶圓，而浪費材料成本及人工成本，造成廠商的不便及困擾。

故，如何研發出一種解決方案以改善上述所帶來的缺失及不便，實乃相關業者目前刻不容緩之一重要課題。

本創作提出一種晶圓對位系統及其晶圓對位設備，用以解決先前技術的問題。

依據本創作之一實施方式，晶圓對位設備包含一平台、至少一吸附裝置、至少一攝影裝置、一定位機構與一旋轉機構。平台放置一工件，工件包含一載板與一半導體晶圓。半導體晶圓放置於載板上。吸附裝置用以吸附半導體晶圓。攝影裝置用以對工件取得一擷取影像。定位機構可三維活動地設於平台上，用以於平台上進行三維直線運動。旋轉機構連接定位機構、吸附裝置及攝影裝置，用以將吸附裝置及攝影裝置轉至預設位置。

依據本創作一或複數個實施例，在上述之晶圓對位設備中，平台包含一載台。載台位於平台之一放置面上，用以承載工件之載板。定位機構包含一第一橫移模組與一第二橫移模組。第一橫移模組可滑移地位於放置面上，連接載台，用以帶動載台沿一直角坐標系之X軸方向運動。第二橫移模組可滑移地位於放置面上，連接載台，用以帶動載台沿直角坐標系之Y軸方向運動。

依據本創作一或複數個實施例，在上述之晶圓對位設備中，平台包含一橋型架。橋型架位於平台之一放置面上，用以承載吸附裝置、攝影裝置與旋轉機構。定位機構包含一升降部與一支架。升降部可升降地位於該橋型架上，用以沿一直角坐標系之Z軸方向運動。支架固接升降部、旋轉機構、吸附裝置及攝影裝置。

依據本創作一或複數個實施例，在上述之晶圓對位設備中，吸附裝置透過真空吸力吸附半導體晶圓。

依據本創作一或複數個實施例，在上述之晶圓對位設備中，旋轉機構包含一馬達與一連接部，馬達固接定位機構，且帶動連接部旋轉，連接部固接吸附裝置及攝影裝置，馬達為步進馬達或伺服馬達。

依據本創作之一實施方式，晶圓對位系統包含一平台、一載板、一吸附裝置、一攝影裝置、一定位機構、一旋轉機構與一控制裝置。載板用以承載一半導體晶圓，包含至少一第一對位標記。半導體晶圓具有至少一第二對位標記。平台具有一放置面，放置面用以承載載板。吸附裝置用以吸附半導體晶圓。攝影裝置用以對載板之第一對位標記及半導體晶圓之第二對位標記取得一擷取影像。定位機構可三維活動地設於平台上，用以於平台上沿一直角坐標系之X、Y與Z軸方向至少其中之二進行直線運動。旋轉機構連接定位機構、吸附裝置及攝影裝置，用以將吸附裝置及攝影裝置轉至預設位置。控制裝置電連接攝影裝置、定位機構及旋轉機構，用以依據第一對位標記及第二對位標記之位置資訊，控制定位機構及旋轉機構調整半導體晶圓之位置，使得第二對位標記對齊第一對位標記。

依據本創作一或複數個實施例，在上述之晶圓對位系統中，定位機構包含一橋型架、一橫移模組、一升降部與一支架。橋型架位於平台上。橫移模組可滑移地位於橋型支架上，用以沿X軸方向與Y軸方向至少其中之一運動。升降部可升降地位於橫移模組上，用以沿Z軸方向運動。支架固接吸附裝置及攝影裝置。

依據本創作一或複數個實施例，在上述之晶圓對位系統中，吸附裝置透過真空吸力吸附半導體晶圓。

依據本創作一或複數個實施例，在上述之晶圓對位系統中，旋轉機構包含一馬達與一連接部，馬達固接定位機構，且帶動連接部旋轉，連接部固接吸附裝置及攝影裝置，馬達為步進馬達或伺服馬達。

依據本創作一或複數個實施例，在上述之晶圓對位系統中，平台包含一載台。載台位於平台之一放置面上，用以承載工件之載板。定位機構包含一第一橫移模組與一第二橫移模組。第一橫移模組可滑移地位於放置面上，連接載台，用以帶動載台沿X軸方向運動。第二橫移模組可滑移地位於放置面上，連接載台，用以帶動載台沿Y軸方向運動。

依據本創作一或複數個實施例，在上述之晶圓對位系統中，平台包含一橋型架。橋型架位於平台之一放置面上，用以承載吸附裝置、攝影裝置與旋轉機構。定位機構包含一升降部與一支架。升降部可升降地位於該橋型架上，用以沿Z軸方向運動。支架固接升降部、旋轉機構、吸附裝置及攝影裝置。

依據本創作一或複數個實施例，在上述之晶圓對位系統中，載板為一玻璃載板或一矽晶載板。

依據本創作一或複數個實施例，在上述之晶圓對位系統中，載板更包含一板體及一凹陷槽。板體用以放置於放置面上。凹陷槽形成於板體背對放置面之一面，用以放置半導體晶圓，使得板體之此面與半導體晶圓具有一間隙。第一對位標記位於板體之此面且鄰近凹陷槽。

如此，透過以上實施例所述架構，半導體晶圓能夠精確地對位於載板上，降低半導體晶圓被加工到錯誤的位置，進而浪費材料成本及人工成本。

以上所述僅係用以闡述本創作所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本創作之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

以下將以圖式揭露本創作之複數實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，熟悉本領域之技術人員應當瞭解到，在本創作部分實施方式中，這些實務上的細節並非必要的，因此不應用以限制本創作。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。另外，為了便於讀者觀看，圖式中各元件的尺寸並非依實際比例繪示。

第1圖係本創作一實施例之晶圓對位系統10的立體圖。第2圖係第1圖之位置M的局部放大圖。第3圖係第1圖之工件900的正視圖。如第1圖至第3圖所示，在本實施例中，晶圓對位系統10包含一晶圓對位設備100與一控制裝置800。晶圓對位設備100包含一平台200、一或多個(例如2個)吸附裝置300、一或多個(例如2個)攝影裝置400、一定位機構500與一旋轉機構600。平台200具有一放置面210與一載台211。載台211位於放置面210上，可供放置一工件900。舉例來說，但不限於此，工件900包含一載板910與一半導體晶圓950。載板910平放於載台211上。載台211更具有多個吸孔212。吸孔212位於載板910下放(圖中無法以虛線表示)。載台211透過吸孔212將載板910固定其上。載板910包含一或多個第一對位標記940。半導體晶圓950具有一或多個第二對位標記952。

吸附裝置300用以吸附半導體晶圓950。舉例來說，但不限於此，吸附裝置300透過真空吸力吸附半導體晶圓950。舉例來說，但不限於此，吸附裝置300受到控制裝置800之控制。攝影裝置400用以對工件900取得擷取影像。舉例來說，但不限於此，攝影裝置400用以對載板910之第一對位標記940及半導體晶圓950之第二對位標記952取得擷取影像。舉例來說，但不限於此，攝影裝置400受到控制裝置800之控制。

定位機構500可三維活動地設於平台200上，用以於平台200上進行三維直線運動。舉例來說，但不限於此，定位機構500用以於平台200上沿一直角坐標系之X、Y與Z軸方向進行直線運動。旋轉機構600連接定位機構500、吸附裝置300及攝影裝置400，用以將吸附裝置300及攝影裝置400繞著Z軸方向轉至預設位置。旋轉機構600連接定位機構500、吸附裝置300及攝影裝置400，用以將吸附裝置300及攝影裝置400轉至預設位置。

控制裝置800電連接攝影裝置400、定位機構500及旋轉機構600，用以控制定位機構500及旋轉機構600，使得半導體晶圓950可移除地放置於載板910上。舉例來說，但不限於此，控制裝置800依據第一對位標記940及第二對位標記952之位置資訊，控制定位機構500及旋轉機構600調整半導體晶圓950之位置，使得第二對位標記952對齊第一對位標記940。舉例來說，但不限於此，控制裝置800為電腦裝置或處理晶片等。

如第1圖至第3圖所示，在本實施例中，定位機構500包含一第一橫移模組521與一第二橫移模組522。舉例來說，但不限於此，第一橫移模組521與第二橫移模組522分別受到控制裝置800之控制。第一橫移模組521可滑移地位於放置面210上，連接載台211，用以帶動載台211沿X軸方向運動。第二橫移模組522可滑移地位於放置面210上，連接載台211，用以帶動載台211沿Y軸方向運動。第一橫移模組521與第二橫移模組522分別為驅動氣缸，用以分別帶動載台211沿X軸或Y軸方向。

此外，平台200更包含一橋型架240。橋型架240跨設於平台200之放置面210上，用以承載吸附裝置300、攝影裝置400與旋轉機構600。定位機構500包含一升降部530與一支架540。升降部530可升降地位於橋型架240上，用以沿Z軸方向運動。支架540固接升降部530、旋轉機構600、吸附裝置300及攝影裝置400。

在本實施例中，旋轉機構600包含一馬達610與一連接部620。馬達610固接定位機構500之升降部530，且帶動連接部620旋轉。舉例來說，但不限於此，馬達610受到控制裝置800之控制。連接部620透過支架540連接吸附裝置300及攝影裝置400。舉例來說，但不限於此，馬達610為步進馬達610或伺服馬達610。

第4圖係第3圖之工件900沿線段AA所製成的剖面圖。更具體地，如第1圖與第3圖所示，載板910更包含一板體920及一凹陷槽930。板體920用以放置於載台211上。凹陷槽930形成於板體920背對載台211之一面921，用以放置半導體晶圓950，使得板體920之此面921與半導體晶圓950具有一間隙960。半導體晶圓950背對載台211之一面951高於板體920背對載台211之一面921。第一對位標記940位於板體920之此面921且鄰近凹陷槽930。板體920呈矩形，包含二相對之第一側922與二相對之第二側923。每個第一側922位於此二第二側923之間，且鄰接此二第二側923。在本實施例中，載板910之材料為玻璃，即載板910為一玻璃載板。半導體晶圓950之材料為矽晶。然而，本創作不限於此，其他實施例中，載板910也可能為矽晶載板。

須了解到，雖然半導體晶圓950與載板910為不同材料，攝影裝置400仍能夠直接擷取不同材料上之第一對位標記940及第二對位標記952，以供控制裝置800之後續使用。

晶圓對位設備100更包含一卡固裝置700、多個第一止擋塊220與多個第二止擋塊230。這些第一止擋塊220間隔地位於載台211，用以直接止擋板體920之其中一第一側922，這些第二止擋塊230間隔地位於載台211，用以直接止擋板體920之其中一第二側923。卡固裝置700包含裝置體710與伸縮臂720。裝置體710位於平台200上，伸縮臂720可伸縮地位於裝置體710上，用以伸出以直接止擋板體920之另一第一側922與另一第二側923。故，載板910穩固地位於載台211上，不致產生任何晃動。

此外，晶圓對位設備100更包含一顯示螢幕810。顯示螢幕810位於橋型架240上，用以顯示晶圓對位系統10之相關資料，例如攝影裝置400所取得之擷取影像。顯示螢幕810可以和控制裝置800整合為一體。然而，本創作不限於此，控制裝置800不限必須位於平台200上。

更具體地，控制裝置800依據以下步驟完成對位程序。在步驟(a)中，驅動第一橫移模組521及/或第二橫移模組522橫向移動載台211，使得載板910就定位。在步驟(b)中，驅動升降部530下降，使得被吸附裝置300吸附之半導體晶圓950大致位於載板910之凹陷槽930內；在步驟(c)中，驅動攝影裝置400對載板910之第一對位標記940及半導體晶圓950之第二對位標記952取得擷取影像；在步驟(d)中，依據攝影裝置400之擷取影像，將擷取影像內之第一對位標記940與第二對位標記952分別轉換為第一座標與第二座標；接著，在步驟(e)中，判斷第一座標與第二座標是否彼此對齊(例如第二對位標記952與第一對位標記940之連線是否通過半導體晶圓950之圓心)；若是，完成對位程序；否則，計算第一座標與第二座標之差異，並且驅動升降部530上升，使得被吸附裝置300吸附之半導體晶圓950離開凹陷槽930；接著，在步驟(f)中，依據上述差異，驅動旋轉機構600旋轉一定幅度，回步驟(b)。

如此，透過以上實施例所述架構，半導體晶圓950能夠精確地對位於載板910上，降低半導體晶圓950被加工到錯誤的位置，進而浪費材料成本及人工成本。

最後，上述所揭露之各實施例中，並非用以限定本創作，任何熟習此技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，皆可被保護於本創作中。因此本創作之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10:晶圓對位系統 100:晶圓對位設備 200:平台 210:放置面 211:載台 212:吸孔 220:第一止擋塊 230:第二止擋塊 240:橋型架 300:吸附裝置 400:攝影裝置 500:定位機構 521:第一橫移模組 522:第二橫移模組 530:升降部 540:支架 600:旋轉機構 610:馬達 620:連接部 700:卡固裝置 710:裝置體 720:伸縮臂 800:控制裝置 810:顯示螢幕 900:工件 910:載板 920:板體 921:面 922:第一側 923:第二側 930:凹陷槽 940:第一對位標記 950:半導體晶圓 951:面 952:第二對位標記 960:間隙 AA:線段 M:位置 X、Y、Z:軸方向

為讓本創作之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下： 第1圖係本創作一實施例之晶圓對位系統的立體圖； 第2圖係第1圖之位置M的局部放大圖； 第3圖係第1圖之工件的正視圖；以及 第4圖係第3圖之工件沿線段AA所製成的剖面圖。

10:晶圓對位系統

100:晶圓對位設備

200:平台

210:放置面

211:載台

220:第一止擋塊

230:第二止擋塊

240:橋型架

400:攝影裝置

521:橫移模組

522:第二橫移模組

700:卡固裝置

710:裝置體

720:伸縮臂

800:控制裝置

810:顯示螢幕

900:工件

910:載板

920:板體

922:第一側

923:第二側

950:半導體晶圓

M:位置

X、Y、Z:軸方向

Claims (12)

1. 一種晶圓對位設備，包括： 一平台，用放置一工件，該工件包含一載板與一半導體晶圓，該半導體晶圓放置於該載板上； 至少一吸附裝置，用以吸附該半導體晶圓； 至少一攝影裝置，用以對該工件取得一擷取影像； 一定位機構，可三維活動地設於該平台上，用以於該平台上進行三維直線運動；以及 一旋轉機構，連接該定位機構、該吸附裝置及該攝影裝置，用以將該吸附裝置及該攝影裝置轉至預設位置。
2. 如請求項1所述之晶圓對位設備，其中該平台包含一載台，該載台位於該平台之一放置面上，用以承載該工件之該載板；以及 該定位機構包含： 一第一橫移模組，可滑移地位於該放置面上，連接該載台，用以帶動該載台沿一直角坐標系之X軸方向運動；以及 一第二橫移模組，可滑移地位於該放置面上，連接該載台，用以帶動該載台沿該直角坐標系之Y軸方向運動。
3. 如請求項1所述之晶圓對位設備，其中該平台包含一橋型架，該橋型架位於該平台之一放置面上，用以承載該吸附裝置、該攝影裝置與該旋轉機構；以及 該定位機構包含： 一升降部，可升降地位於該橋型架上，用以沿一直角坐標系之Z軸方向運動；以及 一支架，固接該升降部、該旋轉機構、該吸附裝置及該攝影裝置。
4. 如請求項1所述之晶圓對位設備，其中該吸附裝置透過真空吸力吸附該半導體晶圓。
5. 如請求項1所述之晶圓對位設備，其中該旋轉機構包含一馬達與一連接部，該馬達固接該定位機構，且帶動該連接部旋轉，該連接部固接該吸附裝置及該攝影裝置，其中該馬達為步進馬達或伺服馬達。
6. 一種晶圓對位系統，包含： 一載板，用以承載一半導體晶圓，該載板包含至少一第一對位標記，該半導體晶圓具有至少一第二對位標記； 一平台，具有一放置面，該放置面用以承載該載板； 至少一吸附裝置，用以吸附該半導體晶圓； 至少一攝影裝置，用以對該載板之該第一對位標記及該半導體晶圓之該第二對位標記取得一擷取影像； 一定位機構，可三維活動地設於該平台上，用以於該平台上沿一直角坐標系之X、Y與Z軸方向至少其中之二進行直線運動； 一旋轉機構，連接該定位機構、該吸附裝置及該攝影裝置，用以將該吸附裝置及該攝影裝置轉至預設位置；以及 一控制裝置，電連接該攝影裝置、該定位機構及該旋轉機構，用以依據該第一對位標記及該第二對位標記之位置資訊，控制該定位機構及該旋轉機構調整該半導體晶圓之位置，使得該第二對位標記對齊該第一對位標記。
7. 如請求項6所述之晶圓對位系統，其中該旋轉機構包含一馬達與一連接部，該馬達固接該定位機構，且帶動該連接部旋轉，該連接部固接該吸附裝置及該攝影裝置，其中該馬達為步進馬達或伺服馬達。
8. 如請求項6所述之晶圓對位系統，其中該平台包含一載台，該載台位於該平台之一放置面上，用以承載該載板；以及 該定位機構包含： 一第一橫移模組，可滑移地位於該放置面上，連接該載台，用以帶動該載台沿該X軸方向運動；以及 一第二橫移模組，可滑移地位於該放置面上，連接該載台，用以帶動該載台沿該Y軸方向運動。
9. 如請求項6所述之晶圓對位系統，其中該平台包含一橋型架，該橋型架位於該平台之一放置面上，用以承載該吸附裝置、該攝影裝置與該旋轉機構；以及 該定位機構包含： 一升降部，可升降地位於該橋型架上，用以沿該Z軸方向運動；以及 一支架，固接該升降部、該旋轉機構、該吸附裝置及該攝影裝置。
10. 如請求項6所述之晶圓對位系統，其中該吸附裝置透過真空吸力吸附該半導體晶圓。
11. 如請求項6所述之晶圓對位系統，其中該載板為一玻璃載板或一矽晶載板。
12. 如請求項6所述之晶圓對位系統，其中該載板更包含： 一板體，用以放置於該放置面上；以及 一凹陷槽，形成於該板體背對該放置面之一面，用以放置該半導體晶圓，使得該板體之該面與該半導體晶圓具有一間隙， 其中該第一對位標記位於該板體之該面且鄰近該凹陷槽。

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