一種芯片鍵合裝置及鍵合方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術提供了一種芯片鍵合裝置及鍵合方法，包括一種測量系統(tǒng)，測量系統(tǒng)包括：第一測量支路和第二測量支路，所述第一測量支路包括第一照明單元與第一探測單元，所述第二測量支路包括第二照明單元和第二探測單元，第一照明單元與第一探測單元匹配探測芯片與基底上X向標記的位置，第二照明單元與第二探測單元匹配探測芯片與基底上Y向標記的位置，從而同步測量芯片標記和基底標記的位置，節(jié)省了測量時間；本發(fā)明專利技術提供的芯片鍵合裝置，通過翻轉(zhuǎn)裝置的設置，可直接從第一運動臺上吸附芯片并實現(xiàn)芯片的翻轉(zhuǎn)，同時通過測量系統(tǒng)的設置，同步測量芯片標記和基底標記的位置，從而在兩個方面提高鍵合產(chǎn)率，并且通過調(diào)整第二運動臺的姿態(tài)實現(xiàn)了高精度的鍵合。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種芯片鍵合裝置及鍵合方法
本專利技術涉及半導體
，具體涉及一種芯片鍵合裝置及鍵合方法。
技術介紹
倒裝芯片鍵合工藝是將芯片與載片連接形成的一種互連形式。由于電子產(chǎn)品朝著輕、薄和小型化的方向發(fā)展，使得芯片鍵合技術的應用日益增多，將芯片鍵合工藝與晶圓級封裝工藝相結(jié)合，能夠制作出封裝尺寸更小、性能更高的封裝形式。另外，由于能夠事先知道芯片的KGD(knowgooddie，知道合格芯片)，如果將芯片鍵合工藝與硅通孔(TSV)工藝相結(jié)合，能夠制作出成本和性能更有競爭力的三維立體結(jié)構。現(xiàn)有的芯片倒裝鍵合設備，是通過與芯片尺寸大小匹配的吸頭將單個芯片從源端拾取后，再通過機器對準系統(tǒng)將芯片與載片的對準標記對準后，直接將芯片壓合在基底上形成互連。由于整個工藝流程都是串行完成，對于下壓鍵合時間長的工藝，產(chǎn)率非常低，難以滿足量產(chǎn)需求，同時鍵合精度較差。圖1是倒裝芯片鍵合工藝流程示意圖，如圖1所示，預鍵合芯片2以器件面3向上的方式放置在承載臺1上，采用機械手抓取和翻轉(zhuǎn)的方式將鍵合芯片2接合到基底4上，鍵合芯片的間距L可根據(jù)不同工藝需求調(diào)整。現(xiàn)有的倒裝芯片鍵合方案示意圖如圖2所示，首先通過翻轉(zhuǎn)機械手5拾取一顆承載臺1上的芯片并進行翻轉(zhuǎn)，再將芯片交接給轉(zhuǎn)機械手6，機械手6運動到基底4上方后，通過CCD7將芯片正面的對準標記和基底4上的對準標記進行對準后將芯片下壓完成鍵合。該方案的缺點是：整個工藝流程都是串行完成，對于下壓鍵合時間長的工藝(例如30秒)，由于一次只能鍵合一顆芯片，使得產(chǎn)率非常低，難以滿足量產(chǎn)需求。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的在于提供一種芯片鍵合裝置及鍵合方法，采用一種直接拾取和鍵合的翻轉(zhuǎn)裝置，同時采用測量系統(tǒng)同步測量芯片和基底對準位置，使得鍵合產(chǎn)率提高，通過調(diào)整運動臺姿態(tài)實現(xiàn)高精度的鍵合。為實現(xiàn)上述目的及其他相關目的，本專利技術提供一種芯片鍵合裝置，包括一種測量系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)在芯片與基底鍵合時能夠同時測量芯片標記與基底標記的位置，所述測量系統(tǒng)包括第一測量支路和第二測量支路，所述第一測量支路包括第一照明單元和第一探測單元，所述第一照明單元分別向所述芯片標記與基底標記提供光源，所述第一探測單元相應地分別將所述芯片標記與基底標記成像并測量其位置，所述第二測量支路包括第二照明單元和第二探測單元，所述第二照明單元與所述第一照明單元完全相同，所述第二探測單元與所述第一探測單元完全相同；其中，所述芯片標記與基底標記均包括相互正交的X向標記與Y向標記，所述第一照明單元與第一探測單元匹配探測所述芯片標記與基底標記的X向標記的位置，所述第二照明單元與第二探測單元匹配探測所述芯片標記與基底標記的Y向標記的位置。可選的，所述第一測量支路的光軸在所述基底標記上的投影與所述Y向標記平行，所述第二測量支路的光軸在所述基底標記上的投影與所述X向標記平行。可選的，所述第一照明單元包括寬帶光源、照明鏡組、分光棱鏡、第一成像光路及第二成像光路，所述寬帶光源發(fā)出的光束經(jīng)所述照明鏡組之后，通過所述分光棱鏡分成第一光束和第二光束，所述第一光束經(jīng)過所述第一成像光路后入射至所述芯片標記，所述第二光束經(jīng)過所述第二成像光路后入射至所述基底標記。可選的，所述第一成像光路沿光路依次包括第一反射鏡和第一透鏡組，所述第二成像光路沿光路依次包括第二反射鏡、第三反射鏡及第二透鏡組。可選的，所述第一探測單元包括第一成像后組、第二成像后組與探測器，經(jīng)所述芯片標記反射的所述第一光束經(jīng)過所述第一成像后組成像至所述探測器上，經(jīng)所述基底標記反射的所述第二光束經(jīng)過所述第二成像后組成像至所述探測器上；所述探測器輸出的圖像經(jīng)過圖像處理之后，獲得所述芯片標記與所述基底標記的位置信息。可選的，所述的芯片鍵合裝置還包括：用于承載芯片的第一運動臺，用于承載基底的第二運動臺，用于實現(xiàn)芯片抓取和翻轉(zhuǎn)的翻轉(zhuǎn)裝置以及控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用于控制所述第一運動臺、第二運動臺與翻轉(zhuǎn)裝置的運動，以及控制所述測量系統(tǒng)的測量。可選的，所述第一運動臺與第二運動臺在豎直方向上相對放置。可選的，所述翻轉(zhuǎn)裝置包括第一吸附機構、第二吸附機構、第一翻轉(zhuǎn)機構及第二翻轉(zhuǎn)機構；所述第一吸附機構從所述第一運動臺上吸附芯片后，利用所述第一翻轉(zhuǎn)機構翻轉(zhuǎn)面向所述第二吸附機構，并與所述第二吸附機構對所述芯片進行交接，所述第二吸附機構通過所述第二翻轉(zhuǎn)機構翻轉(zhuǎn)面向所述第二運動臺上的基底。可選的，所述第一運動臺與第二運動臺在水平方向上并排放置。可選的，所述翻轉(zhuǎn)裝置包括第一吸附機構、第二吸附機構及第一翻轉(zhuǎn)機構；所述第一吸附機構從所述第一運動臺上吸附芯片后，利用所述第一翻轉(zhuǎn)機構翻轉(zhuǎn)面向所述第二吸附機構，并與所述第二吸附機構對所述芯片進行交接，使所述芯片面向所述第二運動臺上的基底。可選的，所述翻轉(zhuǎn)裝置還包括驅(qū)動機構，所述驅(qū)動機構與所述第二吸附機構連接，驅(qū)動所述第二吸附機構上的芯片運動。可選的，所述第一吸附機構和第二吸附機構的吸附方式為真空吸附或靜電吸附。本專利技術還提供一種芯片鍵合方法，包括以下步驟：步驟S01：第一運動臺將芯片運動到第一交接位，翻轉(zhuǎn)裝置吸附并翻轉(zhuǎn)所述芯片使所述芯片面向第二運動臺上的基底，之后驅(qū)動所述芯片上的芯片標記運動至測量系統(tǒng)的焦面位置，所述第二運動臺將基底上的基底標記運動至測量系統(tǒng)的焦面位置；步驟S02：所述測量系統(tǒng)的照明單元分別向所述芯片標記與基底標記提供光源，探測單元相應地分別將所述芯片標記與基底標記成像并測量其位置，通過對所述芯片標記和所述基底標記的成像進行處理，得到所述芯片標記與所述基底標記的位置信息；步驟S03：根據(jù)所述位置信息調(diào)整所述第二運動臺的姿態(tài)，使得基底位置與芯片位置對準；步驟S04：將所述芯片鍵合到基底上。可選的，步驟S01中所述翻轉(zhuǎn)裝置吸附并翻轉(zhuǎn)所述芯片具體包括：將所述第一運動臺與第二運動臺在豎直方向上相對放置；所述翻轉(zhuǎn)裝置包括第一吸附機構、第二吸附機構、第一翻轉(zhuǎn)機構及第二翻轉(zhuǎn)機構；所述第一吸附機構從所述第一運動臺上吸附芯片后，利用所述第一翻轉(zhuǎn)機構翻轉(zhuǎn)面向所述第二吸附機構，并與所述第二吸附機構對所述芯片進行交接，所述第二吸附機構通過所述第二翻轉(zhuǎn)機構翻轉(zhuǎn)面向所述第二運動臺上的基底。可選的，步驟S01中所述翻轉(zhuǎn)裝置吸附并翻轉(zhuǎn)所述芯片具體包括：將所述第一運動臺與第二運動臺在水平方向上并排放置，所述翻轉(zhuǎn)裝置包括第一吸附機構、第二吸附機構及第一翻轉(zhuǎn)機構；所述第一吸附機構從所述第一運動臺上吸附芯片后，利用所述第一翻轉(zhuǎn)機構翻轉(zhuǎn)面向所述第二吸附機構，并與所述第二吸附機構對所述芯片進行交接，之后所述翻轉(zhuǎn)裝置水平運動使所述芯片面向所述第二運動臺上的基底。可選的，在所述第二吸附機構通過所述第二翻轉(zhuǎn)機構翻轉(zhuǎn)面向所述第二運動臺上的基底的過程中，可以同時進行以下步驟：所述第一運動臺將下一芯片運動到第一交接位，所述第一吸附機構吸附芯片。可選的，在步驟S02中，所述芯片標記與基底標記均包括相互正交的X向標記與Y向標記，所述照明單元包括第一照明單元和第二照明單元，所述探測單元包括第一探測單元和第二探測單元，所述第一照明單元與第一探測單元匹配探測所述芯片標記與基底標記的X向標記的位置，所述第二照明單元與第二探測單元匹配探測所述芯片標記與基底標記的Y向標記的位置。可選的，所述第一照明單元的光軸在所述基底標記上的投影與所述Y向標記平行，所本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種芯片鍵合裝置，其特征在于，包括一種測量系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)在芯片與基底鍵合時能夠同時測量芯片標記與基底標記的位置，所述測量系統(tǒng)包括第一測量支路和第二測量支路，所述第一測量支路包括第一照明單元和第一探測單元，所述第一照明單元分別向所述芯片標記與基底標記提供光源，所述第一探測單元相應地分別將所述芯片標記與基底標記成像并測量其位置，所述第二測量支路包括第二照明單元和第二探測單元，所述第二照明單元與所述第一照明單元完全相同，所述第二探測單元與所述第一探測單元完全相同；其中，所述芯片標記與基底標記均包括相互正交的X向標記與Y向標記，所述第一照明單元與第一探測單元匹配探測所述芯片標記與基底標記的X向標記的位置，所述第二照明單元與第二探測單元匹配探測所述芯片標記與基底標記的Y向標記的位置。

【技術特征摘要】
1.一種芯片鍵合裝置，其特征在于，包括一種測量系統(tǒng)，所述測量系統(tǒng)在芯片與基底鍵合時能夠同時測量芯片標記與基底標記的位置，所述測量系統(tǒng)包括第一測量支路和第二測量支路，所述第一測量支路包括第一照明單元和第一探測單元，所述第一照明單元分別向所述芯片標記與基底標記提供光源，所述第一探測單元相應地分別將所述芯片標記與基底標記成像并測量其位置，所述第二測量支路包括第二照明單元和第二探測單元，所述第二照明單元與所述第一照明單元完全相同，所述第二探測單元與所述第一探測單元完全相同；其中，所述芯片標記與基底標記均包括相互正交的X向標記與Y向標記，所述第一照明單元與第一探測單元匹配探測所述芯片標記與基底標記的X向標記的位置，所述第二照明單元與第二探測單元匹配探測所述芯片標記與基底標記的Y向標記的位置。2.如權利要求1所述的芯片鍵合裝置，其特征在于，所述第一測量支路的光軸在所述基底標記上的投影與所述Y向標記平行，所述第二測量支路的光軸在所述基底標記上的投影與所述X向標記平行。3.如權利要求1所述的芯片鍵合裝置，其特征在于，所述第一照明單元包括寬帶光源、照明鏡組、分光棱鏡、第一成像光路及第二成像光路，所述寬帶光源發(fā)出的光束經(jīng)所述照明鏡組之后，通過所述分光棱鏡分成第一光束和第二光束，所述第一光束經(jīng)過所述第一成像光路后入射至所述芯片標記，所述第二光束經(jīng)過所述第二成像光路后入射至所述基底標記。4.如權利要求3所述的芯片鍵合裝置，其特征在于，所述第一成像光路沿光路依次包括第一反射鏡和第一透鏡組，所述第二成像光路沿光路依次包括第二反射鏡、第三反射鏡及第二透鏡組。5.如權利要求1所述的芯片鍵合裝置，其特征在于，所述第一探測單元包括第一成像后組、第二成像后組與探測器，經(jīng)所述芯片標記反射的所述第一光束經(jīng)過所述第一成像后組成像至所述探測器上，經(jīng)所述基底標記反射的所述第二光束經(jīng)過所述第二成像后組成像至所述探測器上；所述探測器輸出的圖像經(jīng)過圖像處理之后，獲得所述芯片標記與所述基底標記的位置信息。6.如權利要求1所述的芯片鍵合裝置，其特征在于，還包括：用于承載芯片的第一運動臺，用于承載基底的第二運動臺，用于實現(xiàn)芯片抓取和翻轉(zhuǎn)的翻轉(zhuǎn)裝置以及控制系統(tǒng)，所述控制系統(tǒng)用于控制所述第一運動臺、第二運動臺與翻轉(zhuǎn)裝置的運動，以及控制所述測量系統(tǒng)的測量。7.如權利要求6所述的芯片鍵合裝置，其特征在于，所述第一運動臺與第二運動臺在豎直方向上相對放置。8.如權利要求7所述的芯片鍵合裝置，其特征在于，所述翻轉(zhuǎn)裝置包括第一吸附機構、第二吸附機構、第一翻轉(zhuǎn)機構及第二翻轉(zhuǎn)機構；所述第一吸附機構從所述第一運動臺上吸附芯片后，利用所述第一翻轉(zhuǎn)機構翻轉(zhuǎn)面向所述第二吸附機構，并與所述第二吸附機構對所述芯片進行交接，所述第二吸附機構通過所述第二翻轉(zhuǎn)機構翻轉(zhuǎn)面向所述第二運動臺上的基底。9.如權利要求6所述的芯片鍵合裝置，其特征在于，所述第一運動臺與第二運動臺在水平方向上并排放置。10.如權利要求9所述的芯片鍵合裝置，其特征在于，所述翻轉(zhuǎn)裝置包括第一吸附機構、第二吸附機構及第一翻轉(zhuǎn)機構；所述第一吸附機構從所述第一運動臺上吸附芯片后，利用所述第一...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：陳飛彪，郭聳，戈亞萍，
申請(專利權)人：上海微電子裝備有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：上海,31