專利名稱：陰影生成設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于目視檢查和微電子芯片測試領(lǐng)域，更具體的，本發(fā)明關(guān)于一種設(shè)備，該設(shè)備用于對處于空腔內(nèi)的芯片進(jìn)行方便的定位，以著手對其表面進(jìn)行精確的目視分析。
背景技術(shù)：
近來微電子芯片的小型化和對這些芯片的高要求，使得對這些芯片的物理和電子性質(zhì)進(jìn)行快速，精確和經(jīng)濟(jì)的測試的需要成為必然。為了更有效的測試芯片，首先必須從生產(chǎn)線上去除有外觀缺陷的芯片，以使后繼的電子測試只需針對外觀可接受的芯片進(jìn)行。這些外觀可視的缺陷的例子如絕緣體的脫層，芯片表面開裂，諸如污點(smear)，泄漏放電(spillover)，和不可接受的波紋(waviness)等金屬端頭的缺陷。
外觀檢查設(shè)備(visual inspection apparutus)在工業(yè)中用來測試這些物理性質(zhì)。這些設(shè)備一般包括用來觀察芯片的相機(jī)裝置，用來檢測和記錄缺陷的軟件處理裝置，以及用來照亮芯片的明亮光源。
由于芯片和周圍材的的高鏡面反射度值(specularity value)，現(xiàn)有技術(shù)的外觀檢查裝置不能精確而有效的觀察芯片。材料的鏡面反射度是描述其所反射的鏡面高光(specular highlight)的大小和亮度。光滑、反射性物體具有尺寸小而明亮的高光。粗糙、反射性物體具有尺寸大，漫射但仍明亮的高光。反射性較差的物體，不論是粗糙的還是光滑的，具有微弱的高光。通常，用來制造裝載輪(load wheel)以在外觀檢查過程中容納芯片的常規(guī)金屬材料，如鋁，不銹鋼，鈦等，由于覆蓋在金屬上的外部物質(zhì)的日常磨損，破裂和堆積，會產(chǎn)生顯著的鏡面高光。可以用某些處理和涂層來減少這些表面的表觀(apparent)鏡面反射度，但是這些措施都是臨時的并且隨著時間推移會失效。采用塑料基的材料或者其它類似材料來替換這些金屬材料是無效的，因為塑料材料的內(nèi)在較弱的物理性質(zhì)會使其隨著時間推移而老化。
芯片的暴露表面及其周邊環(huán)境周圍的高度(degree)鏡面反射度，使得很難用電子方式顯現(xiàn)芯片處于芯片空腔內(nèi)的確切位置，以使軟件程序開始對芯片進(jìn)行外觀測試。周圍環(huán)境的亮度和反射光同芯片的亮度和反射光混合在一起，使得事實上不可能精確的將芯片從其所處的周圍環(huán)境中區(qū)分出來，尤其是在高速處理條件下更不可能，在該條件下，芯片在空腔中的駐留時間以微秒計。因此，由于缺少參照點(pointof reference)，軟件程序不能開始對芯片的外觀測試，或者可能在錯誤的參照點下開始外觀測試。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是一種產(chǎn)生暗影的裝置，該暗影基本為黑色，其被戰(zhàn)略性地毗鄰芯片棱的至少一部分放置，以提供陰影和緊鄰陰影的芯片棱之間的反差(contrast)。緊鄰陰影的芯片棱的部分形成一條反差線(line ofcontrast)，以為檢查裝置提供參照點以開始其外觀檢查。本發(fā)明克服了前面提到的現(xiàn)有技術(shù)外觀檢查方法的問題。本發(fā)明對金屬化的、正矩形、平行六面體的微電子芯片尤其有用，這些微電子芯片具有至少兩個相對且隔開的前棱，這兩個前棱由一前壁(front wall)與兩相對且隔開的側(cè)壁(side wall)分別相交而形成。這種芯片正是今天在計算機(jī)工業(yè)中普遍使用的類型。
本發(fā)明的設(shè)備包括空腔以容納芯片，本發(fā)明的設(shè)備優(yōu)選包括多個空腔，這些空腔位于芯片處理裝置的邊緣處，如芯片處理輪(chip handlingwheel)的輪緣外圍(periphery)周圍?？涨坏男螤詈统叽缈梢匀菁{一個處于直立位置的芯片，并暫時固定該芯片以使檢查設(shè)備能檢查和測試芯片的外表面?？涨话ㄖ辽僖粋€空腔側(cè)壁，并可以有一垂直于空腔側(cè)壁的后壁，以協(xié)助固定空腔中的芯片。當(dāng)芯片被恰當(dāng)放置時，空腔側(cè)壁緊鄰芯片至少一個側(cè)壁的一部分。
在本發(fā)明的另一個實施例中，部分空腔側(cè)壁形成凹進(jìn)，該凹進(jìn)包括從空腔向外伸展的第一壁。凹進(jìn)位置臨近芯片側(cè)壁。該凹進(jìn)減少了芯片前棱周圍的鏡面反射度值和光反射量，以減少檢查裝置檢測芯片棱時的干擾。
至少在空腔側(cè)壁和第一壁內(nèi)形成可觀察到的凹陷，該凹陷足夠深，以顯現(xiàn)為非常暗(dark)的，基本上是黑(black)的背景，該背景產(chǎn)生了凹陷和芯片之間客觀可測的灰度反差(contrast in grayness)。芯片被置于空腔內(nèi)的一個位置，在該位置處，芯片至少一個前棱的至少一部分形成黑影或者背景的邊界，優(yōu)選豎直的，并且因此在芯片前棱和暗影凹陷(dark-shadowed depression)之間形成清晰的反差線。凹陷可以是圓形的，橢圓形(oval-shaped)的，或者可以是從空腔向外伸展的水平槽(slot)。凹陷的形狀可以根據(jù)諸如容納芯片的空腔尺寸和芯片尺寸等諸多因素來確定。
在本發(fā)明的另一個不同的實施例中，凹陷可以進(jìn)一步沿著空腔側(cè)壁和后壁延伸以生成陰影，該陰影在后壁處被芯片的另一前棱遮蔽。所生成的陰影形成該陰影和芯片間客觀可測的灰度反差。在芯片另一前棱遮蔽空腔后壁凹陷的暗影處，形成了清晰的反差線。
在光照條件下，與芯片和處理輪的灰色形成對比，此凹陷是黑色的。鄰近芯片的凹進(jìn)同樣減少了周圍環(huán)境的鏡面反射度。此反差線定位了芯片。因此，由于凹陷陰影和芯片間的極明顯的反差(starkcontrast)，檢查裝置能夠有效而迅速的探測到芯片的棱，以開始對芯片的外觀測試。
在檢查過程中，芯片被真空裝置固定在一個位置上足夠長的一段時間，以便由檢查裝置測試，這里的檢查裝置可以包括電荷耦合器件(CCD，coupled-charged device)，軟件檢查單元和照明源。
因此，本發(fā)明的主要目的是一種輔助軟件檢查裝置精確定位芯片，以開始外觀測試過程的陰影生成設(shè)備(shadow-creating apparatus)。本發(fā)明的其它目的是一種優(yōu)越于暫時性表面處理和涂層的設(shè)備；這種設(shè)備制造和維護(hù)起來簡單而且經(jīng)濟(jì)；其可以適應(yīng)所有形狀、尺寸和結(jié)構(gòu)的芯片而生產(chǎn)；其可容易地用于當(dāng)今工業(yè)現(xiàn)有的外觀檢查設(shè)備；由于此外觀檢查設(shè)備可以快速且精確地定位處于空腔中的芯片，因此，其具有能產(chǎn)生更好的最終產(chǎn)品的高生產(chǎn)率。
通過優(yōu)選實施例的說明和附圖，本發(fā)明的這些目的和其它目的將變得更加清楚。本發(fā)明所要求保護(hù)的內(nèi)容由權(quán)利要求書限定。


圖1是本發(fā)明所針對的正矩形、平行六面體微電子芯片的立體圖；圖2是芯片的正視圖，顯示本發(fā)明待定位的芯片的第一和第二前棱。
圖3是形成于典型的芯片處理輪中的典型空腔的立體圖，顯示了空腔側(cè)壁，其中根據(jù)本發(fā)明的思想形成可觀察到的陰影生成凹陷。
圖4是另一個空腔的立體圖，顯示了空腔側(cè)壁和第一壁，在第一壁上形成了陰影生成凹陷。
圖5仍是另一個空腔的立體圖，顯示了空腔側(cè)壁和第一壁，在第一壁上形成了伸展進(jìn)壁內(nèi)的水平槽。
圖6是圖1所示芯片的立體圖，該芯片處于空腔內(nèi)。
圖7a是圖6所示處于空腔內(nèi)的芯片的正視圖，顯示了第一前棱形成由圓形凹陷產(chǎn)生的陰影的邊界；圖7b是圖6所示處于空腔內(nèi)的芯片的正視圖，顯示了第一前棱形成由橢圓形凹陷產(chǎn)生的陰影的邊界；圖7c是圖6所示處于空腔內(nèi)的芯片的正視圖，顯示了第一前棱形成由水平槽凹陷產(chǎn)生的陰影的邊界；圖8是具有部分輪的局部剖視圖的芯片處理輪的正視圖，顯示了凹陷，空腔，空腔側(cè)壁，固定在空腔中的芯片之間的關(guān)系。
圖9是固定在空腔內(nèi)的芯片的正視圖，顯示了第二前棱，該第二前棱遮蔽了由沿空腔后壁形成的凹陷所產(chǎn)生的陰影；以及，圖10是一種典型的真空裝置的立體圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向附圖，其中元件和界限用數(shù)字來標(biāo)識，對12幅附圖中相同元件和界限用相同的數(shù)字標(biāo)識。圖1和圖2顯示了本發(fā)明所針對的微電子芯片2，該微電子芯片2一般包括矩形的立體封裝體4，其至少包括一前壁5和一對相對的、隔開的側(cè)壁6和7，在此處，前壁5與側(cè)壁6和7相交分別形成相對且隔開的第一前棱8和第二前棱9。本發(fā)明所用的芯片2具有一對金屬化的、隔開的端頭10，端頭10用于與電路板相連接。芯片2也可以是角度大于或小于90度的平行六面體，并可以有不同尺寸。然而正矩形平行六面體芯片是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也是本發(fā)明所主要針對的產(chǎn)品。
如圖3和8所示，本發(fā)明的設(shè)備12包括在如芯片處理輪16的芯片處理裝置14上的空腔或容腔13，以容納芯片2，這樣芯片2就可以被安排進(jìn)行檢查和測試。芯片處理裝置14類似于美國專利No.6294747所示裝置，包括芯片處理輪16，具體的，包括具有外緣18的芯片加載輪。芯片處理輪至少有一個空腔13，但優(yōu)選有多個，這些空腔在外緣18上形成以容納芯片，每個空腔13的形狀和尺寸恰好可容納一個處于直立位置的芯片2。
如圖3，7a，7b，和7c所示，空腔13被至少一個空腔側(cè)壁24包圍，當(dāng)芯片2被適當(dāng)?shù)姆胖迷诳涨?3內(nèi)時，空腔壁24并置緊鄰于芯片2的側(cè)壁6的至少一部分?？涨?3可以進(jìn)一步被空腔后壁26包圍，該空腔后壁26優(yōu)選與空腔側(cè)壁24垂直。另一個空腔側(cè)壁28，與第一側(cè)壁24隔開，其用于輔助將芯片2置于空腔13內(nèi)?？涨?3也可以有一底面(未顯示)，用以將芯片2置于其上。如圖4和5所示，本發(fā)明的另一個實施例顯示了緊鄰芯片2的側(cè)壁6的一部分的空腔側(cè)壁24，該空腔側(cè)壁24的一部分形成從空腔13向外延展的第一壁30。在第一壁30從空腔13向外延展處，形成一個凹進(jìn)32。凹進(jìn)32位置臨近芯片2的側(cè)壁6。
如圖4，5和7所示，凹陷34在空腔側(cè)壁24上形成，其具有足夠的寬度和深度從空腔13側(cè)壁向前投出黑影，并在凹陷34和芯片2之間產(chǎn)生客觀可測的灰度反差。芯片2被置于空腔13中的一個位置，在該位置處，第一前棱8的至少一部分形成了黑影或者背景的邊界，該邊界優(yōu)選是豎直的，并因此形成了芯片2的第一前棱8和暗影凹陷34之間的清晰的反差線。凹陷34的高度優(yōu)選設(shè)置為高于芯片端頭10的底壁而低于其頂壁。凹陷34所生成的陰影和芯片2的前壁5間的灰度差優(yōu)選高于15個灰度單位，或者至少16個灰度單位，該灰度單位依照電子工業(yè)協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)灰度標(biāo)尺(grayness scale)。該灰度標(biāo)尺被劃分為從純白一端到純黑一端共255個客觀不同的灰度級，并且是顏色工業(yè)認(rèn)可的。凹陷在芯片處理輪上切削或者鉆孔獲得凹陷34，其深度依賴于空腔深度和尺寸，以及芯片2的尺寸等各種因素。凹陷34還可以為圓形(圖7a)，橢圓形(圖7b)，或者可以為在第一壁30中從空腔13向外伸展的水平槽(圖7c)。然而，在本發(fā)明的另一個實施例中，圖9顯示了凹陷34，該凹陷34沿空腔側(cè)壁24和空腔后壁26伸展以形成陰影，該陰影被芯片2的第二前棱9遮蔽。所生成的陰影形成了在后壁26上的陰影與芯片2之間的客觀可測的灰度反差。
如圖10所示，設(shè)備12可以包括用以暫時將芯片2固定在空腔13中以容許檢查的保持裝置(retaining means)40。保持裝置40包括真空源(未顯示)和真空傳送通道(vacuum transmission passage way)42，該真空傳送通道42從真空源通向開于空腔13內(nèi)的真空(vacuumslot)44。在檢查中，真空協(xié)助將芯片2固定在空腔13中。
定位裝置(locating means)(未顯示)用以發(fā)現(xiàn)置于空腔13中的芯片。定位裝置可以包括電荷耦合器件(charged-coupled device)相機(jī)(未顯示)，用以獲取和聚焦芯片2的圖像，并將這些圖像傳送給附近的檢查裝置，例如圖像處理單元(image processing unit)(沒有顯示)；足夠明亮的光源(未顯示)，用以在棱8遮蔽暗影凹陷34處找到芯片2的棱8。凹陷34和芯片2之間的反差線為檢查裝置找到芯片2提供了參照點，這樣該檢查裝置就可以初始化測試過程。
雖然本發(fā)明通過一個具體實施例進(jìn)行說明，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā)明的真正精神和范圍內(nèi)，對本發(fā)明描述的實施例作各種修改，這意味著，通過實質(zhì)相同的方法執(zhí)行實質(zhì)相同的功能來獲取實質(zhì)相同的結(jié)果的元件和步驟的所有組合，都包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于對在芯片固定空腔內(nèi)的微電子芯片進(jìn)行精確定位以進(jìn)行外觀測試的設(shè)備，所述芯片有至少一個前壁和一對相對且隔開的側(cè)壁，其中所述前壁分別和每個所述側(cè)壁相交，以形成相對且隔開的第一和第二前棱，所述設(shè)備包括a.空腔側(cè)壁，其并置緊鄰于所述芯片的至少一個所述側(cè)壁形成；以及b.所述空腔側(cè)壁形成有凹陷，所述凹陷生成從所述凹陷向前投出的陰影，其中所述芯片的所述第一前棱形成所述陰影的邊界，以形成所述陰影和所述芯片間客觀可測的灰度反差。
2.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述芯片的所述第一前棱形成所述陰影的直邊界。
3.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述芯片的所述第一前棱形成所述陰影的豎向邊界。
4.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括用于將芯片暫時固定在所述空腔中的真空保持裝置，所述真空保持裝置包括真空源和從所述真空源通向所述空腔的真空傳送通道，以向所述芯片施加真空，從而輔助固定處于所述空腔內(nèi)的所述芯片。
5.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，按照工業(yè)的255個單位的灰度標(biāo)尺，所述陰影凹陷灰度與所述芯片所述前壁灰度之間的灰度差達(dá)15個灰度單位。
6.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，按照工業(yè)的255個單位的灰度標(biāo)尺，所述暗影凹陷和所述芯片所述前壁之間的灰度差至少為16個灰度單位。
7.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述凹陷為圓形。
8.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述凹陷為橢圓形。
9.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述凹陷為水平槽。
10.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述空腔由空腔后壁限定。
11.如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述凹陷沿所述空腔側(cè)壁和所述空腔后壁伸展以生成陰影，所述陰影被所述芯片的所述第二前棱遮蔽，在所述空腔后壁內(nèi)的所述凹陷中生成的所述陰影，在所述陰影和所述芯片之間，產(chǎn)生客觀可測的灰度反差。
12.一種用于對在芯片固定空腔內(nèi)的微電子芯片進(jìn)行精確定位以進(jìn)行外觀測試的設(shè)備，所述芯片有至少一個前壁和一對相對且隔開的側(cè)壁，其中，所述前壁與每個所述側(cè)壁相交，以形成相對且隔開的第一和第二前棱，所述設(shè)備包括a.空腔側(cè)壁，其并置緊鄰于所述芯片的至少一個所述側(cè)壁的一部分形成，所述空腔側(cè)壁部分地形成第一壁，所述第一壁從所述空腔向外伸展并在臨近所述芯片的所述側(cè)壁和所述第一前棱處形成凹進(jìn)；以及，b.所述空腔側(cè)壁和所述第一壁形成有凹陷，所述凹陷生成從所述凹陷向前投射的陰影，其中所述芯片的所述第一前棱形成所述陰影的邊界，以形成所述芯片與所述陰影之間的客觀可測的灰度反差。
13.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述芯片的所述第一前棱形成所述陰影的直邊界。
14.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述芯片的所述第一前棱形成所述陰影的豎直邊界。
15.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，還包括用于暫時在所述空腔中固定所述芯片的真空保持裝置，其中所述真空保持裝置包括真空源和從所述真空源通向所述空腔的真空傳送通道，以向所述芯片施加真空，從而輔助固定處于所述空腔內(nèi)的所述芯片。
16.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，按照工業(yè)的255個單位的灰度標(biāo)尺，所述陰影凹陷的所述灰度與所述芯片的所述前壁的灰度之間的灰度差達(dá)15個灰度單位。
17.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，按照工業(yè)的255個單位的灰度標(biāo)尺，所述陰影凹陷的所述灰度與所述芯片的所述前壁的所述灰度之間的灰度差至少為16個灰度單位。
18.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述凹陷為圓形。
19.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述凹陷為橢圓形。
20.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述凹陷為水平槽。
21.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述空腔由空腔后壁限定。
22.如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述凹陷沿所述空腔側(cè)壁和所述空腔后壁伸展以生成陰影，所述陰影被所述芯片的所述第二前棱遮蔽，在所述空腔后壁內(nèi)的所述凹陷中生成的陰影，在所述陰影和所述芯片之間形成客觀可測量的灰度反差。
全文摘要
一種用于對處于芯片固定空腔(13)中的微電子芯片(2)精確定位以進(jìn)行外觀測試的設(shè)備(12)。該芯片具有至少一前壁(5)和一對相對且隔開的側(cè)壁(6，7)，其中該前壁(5)與每個側(cè)壁(6，7)相交，以形成相對且隔開的第一和第二前棱(8，9)，該設(shè)備包括空腔側(cè)壁(24)，該空腔側(cè)壁(24)至少與芯片(2)的側(cè)壁(6，7)之一并置緊鄰，該空腔側(cè)壁形成有凹陷，該凹陷產(chǎn)生從凹陷處向前投射的陰影，其中芯片(2)的該第一前棱(8)形成該陰影的邊界，以在該陰影和芯片(2)之間形成客觀可測的灰度反差。
文檔編號G01N21/01GK1575513SQ02820996
公開日2005年2月2日 申請日期2002年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月27日
發(fā)明者M·V·霍克斯, J·S·賴特, R·S·伯戈因, J·L·菲什 申請人:電子科學(xué)工業(yè)公司