[發明專利]利用準直光路調整芯片吸盤與基板吸盤平行度的方法

在審

• 申請號: 201911144660.6
• 申請日: 2019-11-20
• 公開（公告）號: CN110854045A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 景灝;董永謙;閆瑛;王雁;狄希遠;呂琴紅;孫麗娜;斯迎軍;高峰
• 申請（專利權）人: 西北電子裝備技術研究所（中國電子科技集團公司第二研究所）
• 主分類號: H01L21/67
• 分類號: H01L21/67;H01L21/68;H01L21/603
• 代理公司: 山西華炬律師事務所 14106
• 代理人: 陳奇

本發明公開了利用準直光路調整芯片吸盤與基板吸盤平行度的方法，解決了現有鍵合設備在鍵合前通過自適應調整芯片吸盤與基板吸盤之間的平行度存在調整不到位導致鍵合產品質量低和廢品率高的問題。本發明通過雙準直成像光路對同一靶標在準直成像相機中進行成像；在該成像光路中除帶反射鏡面的芯片吸盤的反射鏡和帶反射鏡面的基板吸盤的反射鏡之外，各棱鏡均處于預先設定好的光學系統中，各棱鏡的位置和角度均恒定不變，僅調整帶反射鏡面的芯片吸盤的反射鏡，就會改變靶標生成圖像A的位置，因此通過調整帶反射鏡面的芯片吸盤的位置，即可實現芯片吸盤與基板吸盤之間的平行度的調節；實現了芯片吸盤與基板吸盤平行度的大幅度提高。

技術領域

本發明涉及一種大規模集成電路器件制造設備，特別涉及一種用于芯片倒裝的鍵合工藝設備中的利用準直光路調整芯片吸盤與基板吸盤平行度的方法。

背景技術

芯片倒裝焊接設備主要用于大規模集成電路器件制造的倒裝焊接工藝，完成芯片與基板的直接互連鍵合，使封裝具有更優越的高頻、低延遲、低串擾的電路特性，能有效提高電路、部件或系統的組裝互連的可靠性；倒裝焊接設備主要有三部分組成：第一部分是設置在大理石基準平臺上的電路基板放置臺，電路基板放置臺可沿X方向的位置調整、沿Y方向的位置調整、沿與X方向和Y方向所組成的平面垂直的θ軸旋轉調整；第二部分是設置在大理石基準平臺正上方的Z向升降臂機構，在Z向升降臂機構的下端設置有俯仰和偏擺平臺，在俯仰和偏擺平臺上設置有芯片吸盤，Z向升降臂機構的主要功能是通過下壓實現芯片與基板的鍵合，在鍵合前，通過俯仰和偏擺的調整實現芯片吸盤與基板吸盤的調平；第三部分是光學系統，光學系統是設置在讀出電路基板放置臺與Z向升降臂機構之間的，該光學系統主要承擔芯片與基板是否對位到位，以及芯片與基板鍵合的平行度檢測；被鍵合的讀出電路基板是放置在XYθ定位平臺上的，被鍵合的芯片是吸附在俯仰和偏擺平臺上的，通過調整控制XYθ定位平臺的位置，使鍵合芯片與讀出電路基板對位到位，通過調整俯仰和偏擺平臺，使讀出電路基板與被鍵合的芯片滿足鍵合的平行度要求，當對位和平行度調整完畢后，Z向升降臂下壓，將被鍵合的芯片與讀出電路基板壓接鍵合在一起，從而完成芯片的倒裝鍵合工藝過程。

現有的鍵合工藝設備設置有光學系統，在光學系統中分別設置有顯微系統和激光系統；通過光學系統中的激光系統，對被鍵合芯片的吸附吸盤與放置讀出電路基板的吸盤的平行度進行測定，根據兩吸盤的平行度測定結果，通過調整俯仰偏擺平臺，使兩吸盤的平行度達到設計的鍵合平行度的要求；然后，將預鍵合芯片吸附到芯片吸附吸盤上，將讀出電路基板放置到帶有反射鏡面的讀出電路基板吸盤上，啟動顯微系統，將被吸附在芯片吸附吸盤上的芯片與吸附在基板吸盤上的讀出電路基板進行對位，對位完成后，再將Z向升降臂下壓，將芯片與讀出電路基板通過壓接，鍵合在一起；現有的光學系統，僅僅是完成了芯片吸附吸盤與讀出電路基板吸盤的平行度檢測和調整，而不是對對被鍵合的芯片與讀出電路基板兩鍵合體的平行度測定與調整，存在芯片與基板鍵合時，兩鍵合體之間的平行度不能保證符合設計要求的問題，直接影響到了鍵合完成后電路板的工作性能；另外，現有設備的光學系統中的激光系統和顯微系統是分別獨立設置的，存在光學系統占用空間大的缺陷。

現場操作步驟是：讀出電路基板是放置在下方的XYθ定位平臺上的，被鍵合的芯片是被吸附在上方的俯仰偏擺平臺上的，先進行芯片與基板的準確對位；然后，通過控制XYθ定位平臺和俯仰偏擺平臺，使讀出電路基板與被鍵合的芯片平行，最后，Z向升降臂將俯仰偏擺平臺下壓，將被鍵合的芯片與讀出電路基板，通過壓接鍵合在一起，從而完成芯片的倒裝鍵合工藝；現有的調平手段是通過自適應方式進行兩吸盤的平行度調整的，即預先將芯片吸盤下壓到基板吸盤上進行找平設定，根據找平設定的記憶，來完成兩吸盤的平行度調整，這種僅靠記憶支撐的調平方式，經常造成兩吸盤平行度在未達到設計要求的情況下進行了器件的鍵合，導致鍵合產品質量低，廢品率高。

發明內容

本發明提供了一種利用準直光路調整芯片吸盤與基板吸盤平行度的方法，解決了現有鍵合設備在鍵合前通過自適應調整芯片吸盤與基板吸盤之間的平行度存在調整不到位導致鍵合產品質量低和廢品率高的技術問題。