本发明专利技术涉及一种TSV硅片预对准装置及其方法，该装置包括光源、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。本发明专利技术利用图像传感器采集的光线信号对TSV硅片的偏心量和偏向量进行补偿，提高了TSV硅片的预对准精度，同时提高了工作效率，可实现自动化作业。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术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。
技术介绍
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。
技术实现思路
本专利技术提供一种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，本专利技术提供一种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CXD图像传感器。本专利技术还提供了一种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:SlOO: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另Ij，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C⑶图像传感器，所述C⑶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:S511:确保所述TSV硅片的缺口在所述图像传感器的下方逆时针方向，所述旋转电机带动所述圆形吸盘顺时针旋转角度a, a大于缺口角度,所述图像传感器采集缺口一维图像；S512:将所述缺口一维图像数据拟合成一幅二维图像；S513:以S500步骤中提取的缺口的边缘坐标匹配缺口特征，若找到缺口，则定向操作完成；S514:若未找到缺口，则旋转电机回复至初始位置后，带动圆形吸盘逆时针旋转半个缺口角度，重复S511至S513步骤，若找到缺口，则定向操作完成；S515:若仍未找到缺口，则旋转电机回复至初始位置后，带动圆形吸盘顺时针旋转半个缺口角度，重复S511至S513步骤，若找到缺口，则定向操作完成。较佳地，所述TSV硅片预对准方法还包括以下步骤:S516:若仍未找到缺口，则增加光强，重复S200步骤，若找到缺口，则定向操作完成；S517:若仍未找到缺口，则减弱光强，重复S200步骤，若找到缺口，则定向操作完成。较佳地，所述TSV硅片预对准方法还包括以下步骤:S518:若仍未找到缺口，则判断重试次数是否超过设定值，未超过，则重复S200步骤，若找到缺口，则定向操作完成；S519:若重试次数超过设定值，则结束定向操作，预对准结束。相较于现有技术，本专利技术提供的TSV硅片预对准装置及其方法具有如下优点:1.利用图像传感器采集的光线信号对TSV硅片的偏心量和偏向量进行补偿；2.解决了 TSV硅片不能实现自动化作业的问题；3.在软件上实现TSV硅片的定心和定向问题，提高了定心和定向的精度；4.采用线阵式的CXD图像传感器采集的一维图像合成二维图像的方法，解决了面阵式的CCD图像传感器采集的图像中提取TSV硅片信息量过大、图像处理速度慢、识别硅片边缘和缺口效率低的问题。【附图说明】图1为本专利技术一【具体实施方式】的TSV硅片预对准装置的结构示意图；图2为本专利技术一【具体实施方式】的TSV硅片预对准装置中的光路走向示意图；图3为本专利技术一【具体实施方式】的TSV硅片预对准装置中反射式预对准示意图；图4为本专利技术一【具体实施方式】的TSV硅片预对准装置中TSV硅片的俯视图；图5为对射式预对准示意图；图6为本专利技术一【具体实施方式】的TSV硅片预对准装置中精细扫描前CXD图像传感器与TSV硅片的位置示意图；图7为本专利技术一【具体实施方式】的TSV硅片预对准装置中精细扫描后CXD图像传感器与TSV硅片的位置示意图；图8为本专利技术一【具体实施方式】的TSV硅片预对准装置中缺口特征图像；图9为本专利技术一【具体实施方式】的TSV硅片预对准方法的流程图。图中:10_光源、11-微距镜头、12-平面镜、20-CCD图像传感器、30-预对准底座、40-第一装置、41-圆形吸盘、42-圆形吸盘底座、43-旋转电机、44当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种TSV硅片预对准装置，其特征在于，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。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟旺，黄春霞，
申请(专利权)人：上海微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31
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