[發明專利]測量平面角度方法、芯片與基板相對傾角測量方法及系統

有效

• 申請號: 201210549042.1
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN103021898A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 尹周平;張步陽;陳建魁;鐘強龍;謝俊;王崢榮;李宏舉;陳偉
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H01L21/66
• 分類號: H01L21/66;H01L21/68
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 朱仁玲

技術領域

本發明屬于精密測試計量技術領域，更具體地，涉及一種測量平面角度方法、芯片與基板相對傾角測量方法及系統。

背景技術

由于高密度封裝技術的發展，芯片尺寸越來越小，對貼片精度要求越來越高。在芯片貼片工藝中，通常是采用具有真空閥的貼裝頭吸起芯片，并按照一定速率將其移動放置到基板上來執行貼片操作；但貼裝頭在吸起芯片過程中，由于吸取芯片動作會使芯片相對于基板的位置和傾角每次都不同，因此必須在完成芯片貼裝前進行糾偏、調平。芯片傾角較大時會嚴重影響貼裝效果。芯片的調平是高密度封裝中重要模塊，調平的精度決定了貼片質量的好壞。

目前調焦調平技術一般只用于光刻機中，貼片封裝工藝中通常不進行芯片的調平。現有的調平技術主要是應用于光刻機上的光電測量方法，如：ASML采用基于光柵的摩爾條紋和四象限探測器的光電測量方法；Nikon則采用基于狹縫和四象限探測器的光電探測方法；Canon采用基于針孔和面陣CCD的光電探測系統。

上述各種光電測量方法，精度都很高。但測量過程復雜，測量系統較龐大。對于貼片工藝來說，效率不高，調平系統所需空間較大，操作不便。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種實現方法簡單且測量精度高的測量平面角度方法。

本發明提供的測量平面角度的方法，包括下述步驟：

S11：在基準平面內取三個點A1、B1、C1，使得三點的連線構成直角三角形；

S12：根據所取的三個點建立基準坐標系，所述基準坐標系以直角頂點為原點，以兩條直角邊分別為X軸和Y軸，以通過原點且垂直于三點所在平面的直線為Z軸；

S13：采用高度傳感器測量基準平面上A1點與待測平面上相應點A的距離h_A，A點與A1點的連線垂直于所述基準平面；

S14：重復步驟S13并分別測得基準平面上B1點與待測平面上相應點B的距離h_B和基準平面上C1點與待測平面上相應點C的距離h_c；B點與B1點的連線垂直于所述基準平面；C點與C1點的連線垂直于所述基準平面；

S15：根據公式計算待測平面的法向量n在XY平面上的投影與X軸的夾角α₁，并根據公式計算待測平面的法向量n在XZ平面上的投影與Z軸的夾角α₂；x_B為B點相對于A點在X方向上的位移，y_C為C點相對于A點在Y方向的位移。

本發明還提供了一種芯片和基板相對傾角的測量方法，包括下述步驟：

S21：采用標定的方式獲得第一基準平面與第二基準平面之間的角度誤差α；

S22：根據測量平面角度的方法并結合第一高度傳感器測得的高度距離獲得芯片與第一基準平面的第一傾角γ，并根據測量平面角度的方法并結合第二高度傳感器測得的高度距離獲得基板與第二基準平面的第二傾角β；

S23：將所述第二傾角、第一傾角和角度誤差做向量減法運算獲得所述芯片與所述基板之間的相對傾角β-γ-α。

更進一步地，在步驟S21中，所述標定的方式具體為：

采用第一高度傳感器測量標定板所在平面的第一法線傾角b1，

采用第二高度傳感器測量標定板所在平面的第二法線傾角b2，

將第一法線傾角b1與第二法線傾角b2做向量減法運算獲得第一基準平面與第二基準平面之間的角度誤差α。

更進一步地，所述第一基準平面為第一高度傳感器運動形成的平面，所述第二基準平面為第二高度傳感器運動形成的平面。

更進一步地，在步驟S22中，所述測量平面角度的方法具體為：

在基準平面內取三個點A1、B1、C1，使得三點的連線構成直角三角形；

根據所取的三個點建立基準坐標系，所述基準坐標系以直角頂點為原點，以兩條直角邊分別為X軸和Y軸，以通過原點且垂直于三點所在平面的直線為Z軸；

采用高度傳感器測量基準平面上A1點與待測平面上相應點A的距離h_A，A與A1的連線垂直于所述基準平面；

重復上述步驟并分別測得基準平面上B1點與待測平面上相應點B的距離h_B和基準平面上C1點與待測平面上相應點C的距離h_c；B與B1的連線垂直于所述基準平面；C與C1的連線垂直于所述基準平面；