[發明專利]高精度鍵合頭定位方法及設備

在審

• 申請號: 202010633746.1
• 申請日: 2020-07-02
• 公開（公告）號: CN112185870A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 鄧江汶;容忠尚;施會豐
• 申請（專利權）人: 先進科技新加坡有限公司
• 主分類號: H01L21/68
• 分類號: H01L21/68;H01L21/60
• 代理公司: 北京申翔知識產權代理有限公司 11214
• 代理人: 艾晶

用鍵合頭拾取管芯后，第一光學系統觀察并確定所述管芯相對于所述鍵合頭的位置和方向。當第二光學系統的焦平面被配置為與所述第二光學系統相距第一距離時，所述第二光學系統分別觀察并確定鍵合點的位置和方向。將所述鍵合頭移動到所述第二光學系統附近之后，當所述第二光學系統的焦平面被配置為與所述第二光學系統相距第二距離時，所述第二光學系統觀察并確定所述鍵合頭的位置和方向。然后，在將所述管芯放置在所述鍵合點之前，可以調整所述管芯的位置和方向以校正所述管芯與所述鍵合點之間的相對偏移量。

技術領域

本發明涉及在拾取和放置操作中定位用于鍵合電子器件(例如半導體芯片)的鍵合頭。

背景技術

半導體器件及電路的尺寸和圖案越來越小，其特征尺寸小至3nm至7nm。輸入/輸出連接器的尺寸也越來越小，這就要求在進行拾取和放置操作時具備非常高的安裝精度。為了增加鍵合產量，使用視覺系統(1)來確定器件被拾取后位于鍵合頭處的位置，以及(2)確定在鍵合該器件之前其在襯底上的相應鍵合位置。

可能必須根據所拾取器件和鍵合位置之間的計算偏移量在XY-θ方向上調整鍵合頭。這樣，能夠避免夾持在鍵合頭上的半導體器件與工件夾具上的襯底之間的任何相對定位誤差。

例如，發明名稱為“在襯底上安裝倒裝芯片的方法”的美國專利7,597,234描述了使用兩個光學系統來對準鍵合頭。參考標記附著在鍵合頭的側面，以使用仰視光學系統測量所夾持的半導體芯片的實際位置，并使用俯視光學系統測量襯底的鍵合位置的實際位置。在成像期間，參考標記對于相應的光學系統是可見的。

然而，當參考標記與半導體器件或襯底不在同一高度或水平時，所述的光學系統必須檢查鍵合頭上的半導體器件和相應參考標記，以及襯底和相應參考標記。光學系統的光學分辨率受到其景深的限制，因此無法獲得高度或水平顯著不同的物體的高分辨率圖像。

在不受前述現有技術所用方法中有關光學系統景深的限制的情況下，提高鍵合機的光學對準精度是有益的。

發明內容

因此，本發明的目的是尋求提供一種在鍵合機中將電子器件對準襯底的方法和設備，該方法和設備考慮了鍵合機的機械結構的變化以及高分辨率光學系統的有限景深。

根據本發明的第一方面，提供了一種用于將管芯安裝在鍵合點的方法，該方法包括以下步驟：用鍵合頭拾取管芯，所述鍵合頭包括用于夾持所述管芯并將所述管芯鍵合于所述鍵合點的夾頭；當所述夾頭夾持所述管芯時，使用第一光學系統觀察并確定所述管芯相對于所述鍵合頭的位置和方向；當第二光學系統的焦平面被配置為與所述第二光學系統相距第一距離時，使用所述第二光學系統觀察并確定所述鍵合點的位置和方向；將所述鍵合頭移動到所述第二光學系統附近，并且當所述第二光學系統的焦平面被配置為與所述第二光學系統相距第二距離時，使用所述第二光學系統觀察并確定所述鍵合頭的位置和方向，所述第二距離不同于所述第一距離；然后，在將所述管芯放置在所述鍵合點之前，調整所述管芯的位置和方向以校正所述管芯與所述鍵合點之間的相對偏移量。

根據本發明的第二方面，提供了一種用于將管芯安裝在鍵合點的設備，其包括：鍵合頭，所述鍵合頭包括用于夾持所述管芯并將所述管芯鍵合于所述鍵合點的夾頭；第一光學系統，操作用于當所述夾頭夾持所述管芯時觀察并確定所述管芯相對于所述鍵合頭的位置和方向；第二光學系統，操作用于當其焦平面被配置為與其相距第一距離時觀察并確定所述鍵合點的位置和方向；其中，所述第二光學系統還操作用于：當所述鍵合頭移動到所述第二光學系統附近，并且所述第二光學系統的焦平面被配置為與所述第二光學系統相距第二距離時，觀察并確定所述鍵合頭的位置和方向，所述第二距離不同于所述第一距離；在將所述管芯放置在所述鍵合點之前，能夠調整所述管芯的位置和方向以校正所述管芯與所述鍵合點之間的相對偏移量。

在下文中，將參照示出了本發明的具體優選實施例的附圖方便地更詳細地描述本發明。附圖和相關描述的特殊性不應被理解為取代由權利要求書所限定的本發明的廣泛定義的普遍性。

附圖說明