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凌華打造高效率晶片分選機解決方案 助力提升IC封測效能

凌華科技智能機械產品事業中心經理林衛瑞表示,半導體業者欲提升封測效能就必須在微小晶圓上迅速分選良品和不良品,快與準經常互斥,難以兩全其美,正是多數業者面臨的最大困擾。

所謂半導體後段製程,即是人們經常聽聞的IC封裝、測試。其中一段「晶圓針測」(Chip Probing;CP)製程,旨在測試晶圓中每顆晶粒的電氣特性,讓IC在進入封裝前,就能先過濾電性不佳的晶片,避免因不良品的出現而徒增生產成本。

在Probing檢測後,緊接進入良劣檢查作業程序、稱之為「分選」(Sorting),務求快速挑揀符合規格、不符合規格的晶圓。針對良品,業者可進一步區分為Level 1、2、3或其他等級,匹配不同規格電子元件的生產需求;針對不良品,則執行後續修補與調整。

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凌華以機器視覺和運動控制兩套系統二合一為基礎所打造的分選機解決方案,為Ready-to-use架構,用戶很容易進行二次開發,快速完成組合編程,利用單一程式完成Vision及Motion多軸同步控制。

凌華科技智能機械產品事業中心經理林衛瑞表示,顯而易見的,半導體業者欲提升封測效能,首要之務就是增進挑揀效率,在微小晶圓上迅速分選良品和不良品。但不可諱言,「快」與「準」經常互斥,滿足其中一邊、就可能犧牲另一邊,難以兩全其美,正是多數業者面臨的最大困擾。

為此凌華提供一套整合影像擷取卡、運動控制卡的晶片分選機方案,強調可讓用戶藉由單一編程,輕易實現多軸整合、快速響應反饋等優勢,在速度與精準度之間求取最佳平衡。

待測點位激增  急需提升運動控制效能

林衛瑞指出,綜觀半導體業在處理分選製程上的痛點,首先是多軸同步控制的複雜性。一般而言,機械手臂吸進晶圓後,經由擺臂、再放置到另一邊Tray盤上,整段過程不僅涉及Wafer與Tray之間橫向與縱向座標的轉換,且由於擺臂上下移動、因而產生Z軸高度;意謂分選機須控制多達6~8個運動軸,以指揮調度手臂、吸嘴、視覺等眾多子系統,才能整合不同工作區域。若採用的是傳統PLC控制系統,則編程複雜度極高。

其次,眾所皆知傳統PLC-based架構相對缺乏彈性,且多未支援影像,用戶若想做到快速準確的對位,即需額外購置影像系統,費心進行系統整合,因而大幅墊高開發成本。

而另一個會面對的難題則是待測點位增加,對測試速度的要求也更高。以今年(2021)而論,隨著晶粒(Die)大小的需求持續縮小, 晶圓製程也不斷精進,可切割出的晶粒數量為過去的3~4倍;意謂待測點位數的增加,運動控制速度亦須同步提升,才能維持生產效率於不墜,難度甚高。

視覺/運動控制二合一  輕易實現多工整合

凌華科技智能機械產品事業中心技術主任林靖邦表示,凌華可提供影像擷取卡、運動控制卡,並以PC-based架構統一承載這些元件,彼此的匹配性、相容性和實用性極高;且由於它們共用單一介面,所以用戶在使用邏輯上較不會混淆。

更重要的,凌華以機器視覺和運動控制兩套系統二合一為基礎所打造的分選機解決方案,為Ready-to-use架構,用戶很容易進行二次開發,快速完成組合編程,利用單一程式完成Vision及Motion多軸同步控制。除有助於降低開發成本外,還由於影像定位、吸取、擺臂、放下等等動作的連續執行,得以提升封測作業效能。

另值得一提,在進入IIoT萬物聯網時代,工廠所需串接的端口趨於多樣化,不僅涵蓋USB、網路孔等國際標準規格的界面,也需連接不同子系統,像是機器視覺、溫度感知、壓力感知等;對此,相較於以PLC架構的工業級控制器,PC-based提供更佳的彈性及相容性,可供客戶在精密設備上的各類需求。

林衛瑞強調,除此之外,凌華分選機解決方案還蘊含其他三大亮點功能,堪稱解決用戶分選製程痛點的關鍵利器。第一,可高速反饋設備的即時狀況,讓系統隨時因應晶片表面的不同狀況(例如不平整)做出調整,因而降低20~30%的分選時間。

第二,支援「瞬時觸發」功能,進而結合機器視覺、多軸精密定位補償等技術,得以小於30nm的精準度,快速識別良品及不良品、如期如質分揀出不同等級晶圓,並準確放入不同Tray盤。

最後,凌華分選系統支援自動化分選程序,可快速銜接搭配前後製程需求;例如將「NG晶圓」Tray盤的物件移至修復工作站,或將「Level 1合格晶圓」Tray盤的物件送交對應測試機、驗證該晶圓是否真有Level 1能力。這是都是凌華分選機解決方案廣受用戶青睞的主因。

過去25年,凌華為半導體產業不斷推陳出新的解決方案,多數業者已十分仰賴凌華相關的技術,而至今已成為大中華區半導體龍頭企業的設備最佳夥伴,透過凌華科技完整的機器視覺與運動控制整合技術,在面對未來更快速、精準、高產能的需求下,亦能滿足市場需求的發展期望。

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