[发明专利]一种TSV硅片预对准装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体微电子领域，尤其涉及一种TSV硅片预对准装置及其方法。

背景技术

TSV（硅通孔技术）是通过在芯片和芯片之间、晶圆和晶圆之间制作垂直导通，实现芯片之间互连的最新技术，具有封装尺寸小、信号传输快、功耗低等优点。

标准硅片在经过各道TSV工艺后，硅片边缘表现为：键合不一致，不同心；边缘有磨损；有画线槽；硅片表面有溅射金属或者绝缘胶；硅片有翘曲。硅片缺口表现为：缺口不穿透、有破损、被金属或者胶填充或覆盖、有金属线路等状况。由于硅片缺口形貌发生了剧烈恶化，在目前世界上流行的TSV封装技术生产线中均采用Aligner实现TSV硅片的曝光，Aligner对于硅片的缺口不考虑直接人工对准标记进行曝光。然而，以往的TSV硅片预对准方式，会有效率低、预对准精度低，而且预对准精度容易受到人为干扰、无法实现自动化作业等问题。

发明内容

本发明提供一种TSV硅片预对准装置及其方法，以解决现有TSV硅片预对准方法效率低、预对准精度低且预对准精度容易受到人为干扰、无法实现自动化作业的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种TSV硅片预对准装置，包括光源、图像传感器、使TSV硅片产生旋转和升降运动的第一装置和使TSV硅片产生平移的第二装置，所述图像传感器采集所述光源从所述TSV硅片上反射的光线信号，所述第一装置和第二装置根据该光线信号完成所述TSV硅片的定心和定向调整。

较佳地，所述第一装置包括：圆形吸盘、旋转电机和升降电机，所述旋转电机带动所述圆形吸盘做旋转运动，所述升降电机带动圆形吸盘做升降运动，所述圆形吸盘吸附所述TSV硅片，所述图像传感器根据所述光线信号检测所述TSV硅片与所述圆形吸盘的偏心值和所述TSV硅片上的缺口位置。

较佳地，所述第二装置包括：半月吸盘和直线电机，所述半月吸盘设于所述圆形吸盘外侧，所述圆形吸盘通过升降电机与所述半月吸盘进行硅片交接，所述直线电机带动所述半月吸盘和TSV硅片产生平移从而补偿所述偏心值。

较佳地，所述图像传感器与所述光源位于所述圆形吸盘的同一侧。

较佳地，所述圆形吸盘下方与所述图像传感器相对应的位置处设有反射镜。

较佳地，所述图像传感器采用线阵式CCD图像传感器。

本发明还提供了一种TSV硅片预对准方法，应用于如上所述的TSV硅片预对准装置中，其步骤包括：

S100：将TSV硅片吸附于所述圆形吸盘上，所述光源发出的光束照射于所述TSV硅片的边缘；

S200：所述旋转电机带动圆形吸盘旋转一周，所述图像传感器获取所述圆形吸盘上的TSV硅片的边缘图像，并利用定心算法计算所述TSV硅片与所述圆形吸盘的偏心值；

S300：所述升降电机带动所述圆形吸盘下降，将所述TSV硅片交接至所述半月吸盘，所述半月吸盘根据得到的偏心值移动所述TSV硅片，使所述TSV硅片的中心与所述圆形吸盘的中心对齐；

S400：所述升降电机带动所述圆形吸盘上升，将所述TSV硅片再次交接至所述圆形吸盘，重复S200至S300步骤，直至所述图像传感器检测到所述TSV硅片与所述圆形吸盘的偏心值在误差允许范围内，定心操作完成；

S500：图像传感器精细扫描所述TSV硅片上的缺口位置，获取TSV硅片的缺口的二维边缘图像，从所述缺口的边缘图像中提取缺口的边缘坐标，并对缺口的位置特征进行识别，完成定向操作。

较佳地，所述定心算法的步骤如下：

S210：所述图像传感器获取TSV硅片的二维边缘图像；

S220：将获取的TSV硅片的边缘图像的坐标转换到圆形吸盘的坐标；

S230：使用最小二乘法求解TSV硅片的中心坐标；

S240：计算TSV硅片的中心坐标与所述圆形吸盘的中心坐标的差值。

较佳地，在S210步骤中，所述图像传感器采用线阵式CCD图像传感器，所述CCD图像传感器将采集的TSV硅片的一维边缘图像数据合成所述二维边缘图像。

较佳地，在S500步骤中，将所述缺口的两条斜边作为特征信号，在缺口的边缘图像中寻找匹配的缺口，所述两条斜边的交点作为缺口的方向，同时约束所述两条斜边的斜率和截距。

较佳地，在S200步骤中，根据TSV硅片的二维边缘图像判断TSV硅片的类型，根据TSV硅片的类型确定所述光源的强度。

较佳地，在S500步骤中，精细扫描包括以下步骤：