對策 1:人員操作程序改善

裝設頂針為黏晶機作業前非常重要的步驟，頂裝裝設正確可減少頂針機 構進行頂出時所產生的異常，也可降低作業時造成矽晶片損傷，圖 5.1 頂 針裝設流程圖。

圖 5.1 頂針裝設流程圖 5.1.1.1 頂針裝設準備治具

裝設頂針前需準備相關治具，例如:頂針機構組、頂針高度校正治具、頂

針、止附螺絲及六角板手，如圖 5.2 所示。

圖 5.2 裝設頂針相關治具準備

頂針機構組主要分為四大組件，分別是頂針蓋、頂針銅座、延長桿及套筒，

如圖 5.3 所示。

(1)頂針蓋:上蓋有數個孔洞，目的是利用真空將膠膜吸住，再由頂針從 這數個孔洞頂出達到頂起工作物之目的。

(2)頂針銅座:頂針銅座鑽上數個小孔，將頂針放置於這些小孔中鎖緊固 定。頂針位置配置是依據晶粒大小而設計，目的於達到平穩 及有效率將晶粒頂起。

(3)延長桿:延長桿主要是連接頂針銅座，當下方伺服馬達轉動時會帶動 延長桿進行前、後移動。而帶動頂針銅軸座上的頂針進行上 升及下降移動而達到將晶粒頂起之動作。

(4)套筒:將上蓋、頂針銅座、頂針銅軸心，組裝至主體內就完成頂針治 具。

圖 5.3 頂針治具示意圖(未依比例劃出)

5.1.1.2 頂針高度校正治具

頂針高度校正治具主用途在於當頂針裝設於頂針機構時需確保每一根頂 針高度都一樣不可有高低之情況，圖 5.4 頂針校正治具外觀圖。頂針高度 校正治具與頂針接觸部份採用不易變形鎢鋼材質表面粗糙度 0.001mm，如圖 5.5 鎢鋼材質部份。

頂針蓋

頂針銅座

延長桿

套筒

圖 5.4 頂針校正治具外觀圖

圖 5.5 鎢鋼材質部份

5.1.1.3 頂針裝設

將頂針機構放入頂針高度校正治具並且固定，如圖 5.6 所示。依序將頂 針放入頂針銅座上的孔洞，如圖 5.7 所示。為了避免放置頂針時造成頂針 掉落，放置時使用鑷子(Tweezers)挾持放置。

鎢鋼材質部份

圖 5.6 放入頂針機構

圖 5.7 放置頂針

5.1.1.4 頂針固定

再來我們將頂針高度校正治具移動端接觸頂針，如圖 5.8 所示。治具鎢

鋼平面部份接觸到頂針後，我們將頂針高度校正治具垂直放立，將止附螺 絲放入預先鑽好的螺絲孔洞再使用六角板手將螺絲固定，固定頂針有一個 技巧當止附螺絲固定頂針時，頂針有可能因止附螺絲的接觸因而移動，這 時鑷子就要挾住頂針並且往下拉，邊拉邊鎖頂針才會緊密的接觸鎢鋼平 面，如圖 5.9 所示，而頂針完成裝設如圖 5.10 所示。

圖 5.8 移動固定平面

圖 5.10 頂針裝設完成 5.1.1.5 透光性檢驗

雖然按照上列步驟可確保頂針高度平整，但畢竟人員裝設還是有疏失的 可能，我們利用 LED 藍光從左前方進行燈光照設，如圖 5.11 頂針高度透光 性檢驗，若頂針高度異常會造成透光，則需將高度異常的頂針重新裝設。

圖 5.11 頂針高度透光性檢驗

最後我們在蓋上頂針蓋，就完成整個頂針裝設，如圖 5.12 頂針頂出狀 態。

圖 5.12 頂針頂出狀態 5.2 對策 2:吸取治具及頂出高度校正改善

5.2.1 吸取治具非平面式設計

吸取矽晶片所使用之吸嘴為重要治具之一，吸嘴有分一般吸嘴及平面式 吸嘴。一般吸嘴於橡膠中間有真空孔，而整個橡膠為凹槽設計成為一個真 空室利用此真空室達到吸取矽晶片之功用，如圖 5.13 所示。吸嘴貼附於矽 晶片上方進行吸取真空之動作，而頂針向上頂起當膠膜與矽晶片脫離時，

吸嘴往上移動就可以將矽晶片從膠膜上取走。

圖 5.13 一般吸嘴吸取矽晶片示意圖

可以很清楚的看到如上述所描寫的，一般吸嘴中間有凹槽設計主要是建立 真空使用，而平面吸嘴表面為平面再利用吸嘴上數個真空孔進行吸取，圖 5.15 右邊的圖是將吸嘴裝入吸嘴柱的側視圖，由表 5.1 矽晶粒尺寸與吸嘴 尺寸來看，一般吸嘴比矽晶粒小的許多，而平面吸嘴在尺寸大小上與矽晶 粒相比明顯較大。

圖 5.15 一般吸嘴與平面吸嘴比較圖

表 5.1 一般吸嘴與平面吸嘴比較圖

將一般吸嘴與平面吸嘴裝置於黏晶機上進行吸片實驗，一般吸嘴當頂針 頂起時由於吸嘴表面非平面式故矽晶片的支撐較弱，容易造成矽晶片破 裂，平面吸嘴由於吸嘴表面是平面有較佳的支撐可減少矽晶片破裂。表 5.2 為使用一般吸嘴及平面吸嘴進行取片實驗，可以從實驗中得知平面吸嘴在

吸嘴資訊 矽晶片尺寸 一般吸嘴尺寸 平面吸嘴尺寸 單位 1 7.8x10.8 6.0x9.0 7.9x11.5 mm

矽晶片破裂上有較佳的改善。

表 5.2 一般吸嘴及平面吸嘴進行取片實驗結果

5.2.2 頂針機構頂出高度校正

作業時因黏晶機無法得知頂針機構的起始高度及吸嘴吸取高度的接觸高 度，這時我們需要使用起始高度校正治具，如圖 5.16 所示。我們把它裝設 於吸取手臂上。並且啟動高度校正功能，當校正治具碰觸頂針那一瞬間，

機台上的 Sensor 就得知頂針頂起的高度為多少，這個高度就是基準高度 零，如圖 5.17 所示。而另外一端就是吸取手臂的吸取高度，校正治具碰觸 頂針機構上的頂針蓋，而頂針蓋與校正治具之間就是基準高度零，如圖 5.18 所示。如此一來在進行參數設定時才能得到正確的機構動作。

圖 5.16 高度校正治具

實驗組別 矽晶片數量 矽晶片破裂數量 良率 備註 1 50 顆 17 顆 66% 一般吸嘴 2 50 顆 12 顆 76% 平面吸嘴

圖 5.17 頂出高度校正示意圖

圖 5.18 吸取高度校正示意圖

5.3 對策 3:新型切割膠帶研究及應用 5.3.1 新型切割膠帶應用

切割膠帶主要功用於進行矽晶圓切割前先行黏著於晶圓背面，目的在於 切割時可以讓矽晶圓有支撐，切割後矽晶片也不會散開及掉落。如圖 5.19 所示，切割膠帶黏著矽晶圓背面後送至切割站進行矽晶圓切割，鑽石切割

刀依照設定的程式進行切穿矽晶圓、黏著膠層及半切穿切割膠帶，切割完 成的矽晶圓送至黏晶站進行取片動作並且將取下的矽晶片黏著於基板上。

圖 5.19 切割膠帶應用示意圖

切割膠帶同時在矽晶圓切割製程及矽晶片頂出製程使用到，在此切割膠帶 介於非常尷尬的情況，在矽晶圓切割製程由於高轉速及高進給，故需要切 割膠帶給予強大的黏性，防止因切割時矽晶片的晃動而造成崩裂。但在於 矽晶片頂出製程時需要較低的黏性，避免頂針頂出時因切割膠帶黏性過大 造成矽晶片破裂。因此半導體材料供應商研發出新型的切割膠帶，在切割 時擁有強大的黏性可確保高速切割時有較佳的品質，而切割後使用 UV 光照 射切割膠帶使切割膠帶上面的膠層黏性降低，如圖 5.20 所示。矽晶圓切割 後需經過 UV 光照射後，經過照射的切割膠膠帶黏性變低，利於矽晶片吸取 作業。

圖 5.20 切割後進行 UV 光照射示意圖

我們進行矽晶粒頂出實驗來驗證切割膠帶上膠層黏性與矽晶粒頂出之關 係。如圖 5.21 取 A、B、C 三種不同切割膠帶進行實驗，並且貼附於矽晶圓 背面再進行切割製程，如圖 5.22 其中 A 材料及 B 材料為非 UV 型膠帶，而 C 材料為 UV 型。

圖 5.21 A、B、C 三種切割膠帶(由左至右)

圖 5.22 A、B、C 三種切割膠帶貼附於矽晶圓上(由左至右)

由表 5.3 三種切割膠帶進行取片實驗結果得知，A 及 B 材料切割膠帶由於非

圖 5.23 機台作動時序圖

(1) 吸嘴於矽晶表面建立真空時間(Build-up Time):吸嘴吸取晶粒所需 要的時間，吸取時間越短容易造成吸嘴未將矽晶片完全吸取時就已離 開矽晶片表面而造成吸片失敗，若吸取時間過長容易造成產出降低。

(2)頂針頂出速度(Eject Time):頂針機構將頂針頂起時所使用的速度，當 頂針速度越快矽晶片所受的衝擊越大，反之速度越小矽晶片所受到的 衝擊也越小。

(3)頂針頂出距離(Ejection Distance):此參數是控制頂針機構頂針頂起 時的高度，以膠膜為零點設定數值越大則表示高度越高，頂起高度只 有正值無負值，如圖5.24頂針高度起始點示意圖。在作業時當頂針高 度設定越高時，切割膠膜所受到的變形會越嚴重，而造成矽晶片變形

拉扯太嚴重會間接影響左、右兩旁的晶粒而造成破裂。

圖 5.24 頂針高度起始點示意圖

圖 5.25 頂針頂起時矽晶片變形示意圖

(4)頂針頂出後於最高點停留的時間(Ejection Time):也就是頂針機構 將頂針頂起到設定高度時，會停留一段時間所設定的時間稱為頂出

表 5.4 控制因子水準表

(3)執行實驗:將控制因子填入直交表中，分別依照每一組實驗的編號

表 5.7 最佳化實驗結果表

(5)田口法實驗後資料分析: SN 信號雜訊比（Signal to noise ratio），

是利用實驗後的數據資料進行 SN 比較計算，當數值越高代表此參數

表 5.8 各組實驗 SN 比值

表 5.9 SN 比值的回應表

(6)實驗設計法:從田口實驗我們得知最顯著的因子為 A(頂針頂出距離) 及 C(頂針頂出速度)。將最顯著的因子進行全實驗而其它因子訂定 為常數，每一個條件進行四次實驗而每一次的實驗進行 30 顆矽晶 片取片作業並且將破裂數記錄，可得表 5.10 實驗設計法實驗結果 表。

A B C D 1 -7.21 -7.51 -7.40 -7.64 2 -7.60 -7.62 -7.57 -7.53 3 -8.04 -7.72 -7.89 -7.69 效應 8.44 7.83 8.07 7.58

表 5.10 實驗設計法實驗結果表

實驗設計法實驗結果進行 ANOVA(變異數分析)，進行 ANOVA 分析最 主要是將實驗結果的數據利用統計的手法來分析，所得到的實驗結 果是否有參考價值以及所設定的參數對於整個實驗是否有影響，表 5.11 是將實驗設計所得到的結果輸入於統計軟體所得到的 ANOVA 分 析，從 ANOVA 分析表中可得知頂針頂出速度(Eject Sped)及頂針頂 出距離(Ejection Distance)對於產品的品質是有影響的，並且此 兩因子是有交互作用的關係。

表 5.11 ANOVA 分析結果

ANOVA 分析後我們需針對我們分析的數據及對象進行檢驗，也就是 確認所分析的結果是無誤，更能證明此最佳化參數是成功的。分析 的數據需滿足樣本的母體必須是常態分佈或是近似常態分佈，數據 間必須彼此獨立，數據的母體變異數必須相等。圖 5.26 為常態分

ANOVA 分析後我們需針對我們分析的數據及對象進行檢驗，也就是 確認所分析的結果是無誤，更能證明此最佳化參數是成功的。分析 的數據需滿足樣本的母體必須是常態分佈或是近似常態分佈，數據 間必須彼此獨立，數據的母體變異數必須相等。圖 5.26 為常態分