[發(fā)明專利]用于利用結(jié)構(gòu)光測(cè)量半導(dǎo)體器件元件的物理特性的系統(tǒng)和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410616244.2
• 申請(qǐng)日: 2014-09-03
• 公開（公告）號(hào): CN104515773A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: D·索德;Z·王;T·J·小科洛西莫;D·A·勞特;S-G·唐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 庫利克和索夫工業(yè)公司
• 主分類號(hào): G01N21/84
• 分類號(hào): G01N21/84;G01B11/24
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 林金朝;王英

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求2013年9月3日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)No.61/873,288的優(yōu)先權(quán)的權(quán)益，該美國臨時(shí)申請(qǐng)的內(nèi)容通過引用并入本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于測(cè)量半導(dǎo)體器件元件的物理特性的系統(tǒng)和方法(通常與半導(dǎo)體元件的接合操作相關(guān))，并且更具體地，涉及用于利用結(jié)構(gòu)光測(cè)量這種物理特性的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體器件包括各種物理特征或特性，所述各種物理特征或特性最好是可控的。例如，通常可取的是半導(dǎo)體管芯在包裝之前(例如，在管芯附著工藝、熱壓接合工藝等之前)基本上是平的。另外，典型的是對(duì)半導(dǎo)體器件或封裝中所包括的元件的某些物理屬性進(jìn)行測(cè)量，以確保符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)格。

具體而言，在熱壓接合(例如，利用兩個(gè)器件之間的銅柱或類似的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)將一個(gè)半導(dǎo)體器件與另一個(gè)半導(dǎo)體器件接合)中，接合元件的物理特征或者特性最好是可控的。這在多個(gè)器件同時(shí)熱壓接合時(shí)尤其正確。

因此，可取的是提供用于測(cè)量和/或控制這種物理特性的改進(jìn)的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例，提供了用于利用結(jié)構(gòu)光來確定半導(dǎo)體器件元件上的粘合劑材料的物理特性的方法。所述方法包括以下步驟：(1)將結(jié)構(gòu)光圖案應(yīng)用于半導(dǎo)體器件元件上的粘合劑材料；(2)利用相機(jī)創(chuàng)建結(jié)構(gòu)光圖案的圖像；以及(3)分析結(jié)構(gòu)光圖案的圖像，以確定粘合劑材料的物理特性。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了利用結(jié)構(gòu)光來確定涂覆在半導(dǎo)體器件的元件之間的粘合劑材料的倒角的物理特性的方法。所述方法包括以下步驟：(1)將結(jié)構(gòu)光圖案應(yīng)用于半導(dǎo)體器件的元件之間的粘合劑倒角；(2)利用相機(jī)創(chuàng)建結(jié)構(gòu)光圖案的圖像；以及(3)分析結(jié)構(gòu)光圖案的圖像，以確定粘合劑倒角的物理特性。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了利用結(jié)構(gòu)光來確定半導(dǎo)體器件的平面度特性的方法。所述方法包括：(1)利用相機(jī)創(chuàng)建被半導(dǎo)體器件的表面反射的結(jié)構(gòu)光圖案的圖像；以及(2)分析結(jié)構(gòu)光圖案的圖像，以確定半導(dǎo)體器件的平面度特性。

根據(jù)本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例，可以在熱壓接合機(jī)上實(shí)現(xiàn)這些和其它方法(包括本文中所列舉的步驟中的部分或全部步驟)。

根據(jù)本發(fā)明的某些示例性實(shí)施例，本文中所述的方法(包括確定半導(dǎo)體器件元件上的粘合劑材料的物理特性的方法、確定涂覆在半導(dǎo)體器件的元件之間的粘合劑材料的倒角的物理特性的方法、以及確定半導(dǎo)體器件的平面度特性的方法)可以包括使用不同的結(jié)構(gòu)光圖案，以獲得最佳的測(cè)量結(jié)果(例如，如本文中所述的物理特性或平面度特性)。例如，可以重復(fù)進(jìn)行利用相機(jī)沉積結(jié)構(gòu)光圖案的圖像和分析結(jié)構(gòu)光圖案的圖像以確定特性的步驟(由此分析多個(gè)圖像)，以確定所期望的測(cè)量結(jié)果。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了熱壓接合系統(tǒng)。熱壓接合系統(tǒng)包括：(1)支撐結(jié)構(gòu)，其用于支撐包括粘合劑材料的半導(dǎo)體器件元件；(2)結(jié)構(gòu)光源，其用于在粘合劑材料上提供結(jié)構(gòu)光圖案；以及(3)相機(jī)，其用于創(chuàng)建粘合劑材料上的結(jié)構(gòu)光圖案的圖像。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)示例性實(shí)施例，提供了熱壓接合系統(tǒng)。熱壓接合系統(tǒng)包括：(1)支撐結(jié)構(gòu)，其用于支撐半導(dǎo)體器件；(2)結(jié)構(gòu)光源，其用于提供結(jié)構(gòu)光圖案；以及(3)相機(jī)，其用于利用半導(dǎo)體器件的反射表面間接觀察結(jié)構(gòu)光圖案，該相機(jī)創(chuàng)建結(jié)構(gòu)光圖案的圖像。

附圖說明

通過結(jié)合附圖閱讀以下具體實(shí)施方式可以最好地理解本發(fā)明。需要強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)慣例，附圖的各種特征不是按比例繪制的。反而，為了清楚起見，各種特征的尺寸被任意地放大或縮小。附圖中包括下圖：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的熱壓接合機(jī)的元件的方塊圖視圖；

圖2A-2B是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的投射到粘合劑材料上的結(jié)構(gòu)光圖案的頂視圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例所產(chǎn)生的粘合劑材料的三維表示；

圖4A是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的要成像的粘合劑材料倒角的方塊圖的側(cè)視圖；

圖4B是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例所產(chǎn)生的粘合劑材料倒角的三維表示；

圖5是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的可以與熱壓接合機(jī)結(jié)合使用的成像元件的方塊圖視圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的熱壓接合機(jī)的元件的方塊圖視圖；

圖7A-7C是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的從半導(dǎo)體器件的表面反射的結(jié)構(gòu)光圖案的一系列圖像；以及

圖8是根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的熱壓接合機(jī)的元件的另一個(gè)方塊圖視圖。