CN109314044B - 晶片对准方法和系统 - Google Patents

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Abstract

晶片通过参考形成于各晶片上或中的特征彼此对准。凹口在各晶片中形成，包括允许两点接触的枢转凹口和提供单点接触的止动凹口。偏置凹口被形成用于将所述晶片按压成当双接触元件在枢转凹口中时与双接触元件接合，且当单接触元件在止动凹口中时与单接触元件接合。晶片可彼此结合以维持所参考特征的对准。

Description

晶片对准方法和系统
相关申请交叉引用
本申请要求2017年1月31日提交的序列号为62/452,602的美国临时申请的权益，该美国临时申请的内容通过引用以其整体并入本文。
背景
对于呈晶片形式的支撑件或结构来说，存在许多应用，在晶片中或晶片上形成有特征。在许多情况下，一旦晶片装配好且彼此接合，则这些特征将变成最终产品的一部分。当多于一个晶片的特征需要彼此对准时，可在晶片级上执行对准或在将晶片切割成部分之后执行对准。当需要在使特征彼此分离之前执行晶片的对准及装配时，即，在晶片级上执行晶片的对准及装配时，难题可能出现。举例而言，难题可能在以下方面出现：适当地放置和调整晶片中的一个或更多个的位置，以使得这些晶片彼此恰当地对准，或以使得各晶片的特征在最终产品中按所需的程度彼此对准。
解决这些难题可能在晶片处理、特征形成及检测方面以及在对准及装配操作期间所使用的夹持及处理组件方面是要求苛刻的。随着特征大小变得更小，在对准、处理及装配(例如结合)上涉及的难题会变得越来越困难。
概述
根据本公开的第一方面，一种方法，包括：参考形成于第一晶片上或第一晶片中的第一特征，在第一晶片中形成第一枢转凹口、第一止动凹口和第一偏置凹口；和参考形成于第二晶片上或第二晶片中的第二特征，在第二晶片中形成第二枢转凹口、第二止动凹口和第二偏置凹口；第一晶片安装在对准装置中，其中双接触元件进入到第一枢转凹口中，且单接触元件进入第一止动凹口。第二晶片安装在对准装置中，其中双接触元件进入到第二枢转凹口中，且单接触元件进入第二止动凹口。偏置力施加到第一偏置凹口的表面和第二偏置凹口的表面上，以使第一特征与第二特征对准。
该方法的示例还包括在第一特征与第二特征对准之后，将第一晶片结合到第二晶片。该方法的此示例还可以包括在对准之前将间隔元件固定到第一晶片，其中第二晶片结合到间隔元件。
该方法的示例还包括至少使用激光切割来形成第一枢转凹口和第二枢转凹口、第一止动凹口和第二止动凹口、以及第一偏置凹口和第二偏置凹口。在此示例中，第一特征和第二特征包括图案化阵列或设置于图案化阵列中或邻近于图案化阵列设置的基准。
在该方法的示例中，偏置力由与第一偏置凹口的表面和第二偏置凹口的表面接触的弹簧加载式推动器施加。
在该方法的示例中，在施加了偏置力之后，第一晶片和第二晶片围绕由双接触元件以及第一枢转凹口和第二枢转凹口界定的枢转中心枢转，直至单接触元件抵靠在第一止动凹口和第二止动凹口中的每一个的止动表面上为止。
在该方法的示例中，第一晶片和第二晶片的对准位置由枢转凹口的与双接触元件的两点接触及止动凹口与单接触元件的单点接触界定。在此示例中，第一偏置凹口和第二偏置凹口分别形成为与第一特征和第二特征相隔不同的距离。
应理解，该方法的任何特征可以以任何所需的方式和/构型组合在一起。
根据本公开的另一方面，一种系统，其包括晶片，该晶片有凹口以用于与第二晶片对准，该晶片包括：枢转凹口，其参考形成于该晶片上或该晶片中的特征形成；止动凹口，其大致在枢转凹口对面，且参考形成于该晶片上或该晶片中的特征形成；及偏置凹口，其在枢转凹口和止动凹口之间在晶片的一侧上且处在这样的位置处，在该位置处，施加于偏置凹口上的偏置力将促使枢转凹口与夹具的双接触对准元件两点接触，且还促使止动凹口与单接触对准元件单点接触。
在该系统的示例中，枢转凹口具有介于约50度与约70度之间的夹角。
在该系统的示例中，止动凹口具有横向于晶片的外部周边定向的止动表面。
在该系统的示例中，晶片是圆形的，且偏置凹口在离止动凹口的止动表面介于约30与约40度之间的位置处定位。
在该系统的示例中，晶片包括玻璃，且其中特征包括能够在形成凹口期间成像的至少两个基准标记。
应理解，该系统的任何特征可以以任何所需的方式组合在一起。此外应理解，该系统的特征的任何组合和/或该方法的特征的任何组合可以一起使用，且/或来自这些方面中的任一个或两者的任何特征可以与本文公开的示例中的任何一个组合。
根据本公开的另一方面，一种系统，其包括开凹口站，该开凹口站用于在第一晶片和第二晶片中形成凹口，在各晶片中的凹口包括：枢转凹口，其参考形成于相应的晶片上或相应的晶片中的特征形成；止动凹口，其在枢转凹口对面，且参考形成于相应的晶片上或相应的晶片中的特征形成；以及偏置凹口，其在枢转凹口和止动凹口之间在相应的晶片的一侧上且处在这样的位置处，在该位置处，施加于偏置凹口上的偏置力将促使相应的晶片的枢转凹口与夹具的双接触对准元件两点接触，且还促使相应的晶片的止动凹口与夹具的单点对准元件单点接触。夹具被提供用于使第一晶片的特征和第二晶片的特征彼此对准，该夹具包括：双接触对准元件，其与晶片的枢转凹口接触；单接触对准元件，其与止动凹口接触；以及偏置元件，其促使枢转凹口与双接触对准元件接触，且促使止动凹口与单接触元件接触。结合站被提供用于在对准之后将第一晶片相对于第二晶片结合。
在此系统的示例中，开凹口站包括检测系统，用于检测和定位第一晶片的特征和第二晶片的特征，以形成凹口。在此示例中，检测系统包括摄像机，且这些特征包括形成于晶片上或晶片中且可由摄像机检测到的基准特征。
在此系统的示例中，结合站包括激光器，以将第二晶片在对准位置处相对于所述第一晶片焊接。在示例中，间隔件在凹口形成于第一晶片中之后结合到第一晶片，且其中第二晶片在对准之后结合到间隔件。
在此系统的示例中，夹具被配置成在晶片对准的情况下放置到结合站中。
应理解，此示例系统的任何特征可以以任何所需的方式组合在一起。此外应理解，此示例系统的特征的任何组合和/或另一示例系统的特征的任何组合和/或该方法的特征的任何组合可以一起使用，且/或来自这些方面中的任一个或两者的任何特征可以与本文公开的示例中的任何一个组合。
附图说明
当参考随附附图阅读以下详细描述时，本公开的这些及其他特征、方面及优点将变得更好理解，其中贯穿这些附图的类似字符表示类似的部件，其中：
图1是由根据所公开技术对准的两个晶片制成的示例产品的透视图；
图2是穿过图1的示例产品的横截面剖视图，其示出了根据所公开技术对准且装配的两个晶片部分；
图3是用于图1的示例产品的晶片中的一个的平面图；
图4是示例晶片的平面图，其中在晶片的表面上或表面中形成有特征，该晶片将参考这些特征与另一晶片对准；
图5是图4的示例晶片的平面图，示出了用于与另一晶片对准的晶片的示例凹口；
图6是形成于图5的晶片中的示例枢转凹口的详细剖视图；
图7是形成于图5的晶片中的示例止动凹口的详细剖视图；
图8是形成于图5的晶片中的示例偏置凹口的详细剖视图；
图9是可用于在图5的晶片的枢转凹口中两点接触的示例双接触元件的平面图；
图10是可用于与图5的晶片的止动凹口单点接触的示例单接触元件的平面图；
图11是用于使两个有凹口的晶片对准之示例夹具的平面图；
图12是用于对准的示例接触及施加在有凹口的晶片上的力的平面图；
图13是用于对待对准的晶片开凹口的示例开凹口站的概略视图；
图14是用于在对准定向上使两个对准的晶片相对于彼此结合的示例结合站的概略视图；且
图15是图示使两个晶片相对于彼此进行开凹口、对准及结合的示例过程的流程图。
详细描述
存在针对对准的晶片的许多应用，诸如用于各种分析物的检测、成像或分析的流动池(flow cell)。在一些应用中，晶片上的特征可在处理期间有效地彼此对准，且对准的晶片可相对于彼此固定(例如通过结合)以保持对准。图1图示了包括上部板12和下部板14的示例流动池10。板12、14由有时被称作内插件的中间层16隔开。内插件在上部板12与下部板14之间产生空间，可将所关注的分析物引入至该空间中。在所示的实施方案中，空间包括四个流动通道18，但可使用许多不同的构型。此外，在一个示例应用中，流动池10可纳入或包括支撑分析物并且被彼此对准的特征。在所示示例中，流动池10包括用于接收流体(如由箭头20指示)的至少一个开口(图中未单独示出)和用于允许流体离开(如由箭头22指示)流动池10的至少一个额外的开口(图中未单独示出)。
在示例应用中，流动池10可接收分子样品，分子样品附接至作为特征形成在上部板12及下部板14两者上的位点。位点允许附接分子，这些分子可然后被进一步处理，诸如通过杂交进行处理，且允许在处理期间与引入至流动池10中的试剂反应。在此类应用中，可通过将辐射(即光)穿过上部板12、下部板14或两者引导于分子处来对分析物进行成像。也可使用其他检测技术。在光学检测应用中，板12或板14中的一个或者板12和板14两者可由在所使用的光的波长下透明的材料制成，诸如玻璃。此外，此类应用可包括对诸如脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid，DNA)或核糖核酸(ribonucleic acid，RNA)的分子的测序，但此处所描述的技术不限于任何特定应用或分析物，或限于流动池10本身。
图2是图1的流动池10的部分截面图。如所提及的，流动池包括上部板12，上部板12通过内插件16与下部板14隔开，内插件16在板之间形成空间32。上部板12具有上表面24及下表面26。下部板14类似地具有上表面28及下表面30。在此示例中，上部板12的下表面26和下部板14的上表面28之间的内部容积或空间32接收分析物。在此示例中，被对准的特征形成于上部板12的下表面26上和下部板14的上表面28上。诸如经由处理、反应、成像等等的连续循环，对准可促进对分析物位置的辨识。然而，应注意，在其他应用中，特征可存在于上部板12的上表面24上和/或下部板14的下表面30上，且这些特征可形成用于所公开的对准的基础。
图3图示了在上部板12和下部板14上的特征定位的示例。在此示例中，特征34可包括具有特征表面的区域或区。该区自身可分成单独的道、区带、子区或子区域，以上各项本身可包括待对准的单独的位点或位置。为了促进所公开的对准技术，特征34可包括可形成于板12、14上或板中的基准标记36。这些基准标记36可在本文中所公开的对准过程期间是可检测到的，且可用作对准的参考。
仅作为示例，板12、14上或板12、14中的特征34可包括图案化阵列，诸如微阵列、纳米阵列等等。在实践中，特征34的位置或位点可以以规则的重复图案、复杂的非重复图案或以随机布置设置在板的一个或更多个表面上。此阵列的单独的特征34的大小可选择为适合所需的应用。举例而言，在一些实施方案中，阵列的特征34可具有单独适应单个核酸分子的大小。具有在此大小范围内的多个特征34的表面适用于构建用于以单个分子分辨率进行检测的分子阵列。此大小范围内的特征34还适用于具有各自含有分子集落的特征34的阵列。因此，阵列的特征34可各自具有不大于约1mm2、不大于约500μm2、不大于约100μm2、不大于约10μm2、不大于约1μm2、不大于约500nm2、或不大于约100nm2、不大于约10nm2、不大于约5nm2或不大于约1nm2的面积。替代地或另外，阵列的特征34可不小于约1mm2、不小于约500μm2、不小于约100μm2、不小于约10μm2、不小于约1μm2、不小于约500nm2、不小于约100nm2、不小于约10nm2、不小于约5nm2或不小于约1nm2。实际上，特征34具有的大小可介于选自以上举例说明的值的上限值及下限值之间的范围内。
对于包括具有多个特征34或位点的示例，特征34可彼此离散，即，特征34经由彼此之间的空间间隔开。举例而言，阵列可具有按至多约100μm、约50μm、约10μm、约5μm、约1μm、约0.5μm或更小的边缘至边缘距离间隔开的特征34。替代地或另外，阵列可具有按至少约0.5μm、约1μm、约5μm、约10μm、约50μm、约100μm或更大的边缘到边缘距离间隔开的特征34。这些范围可适用于特征34的平均边缘到边缘间隔，以及适用于最小或最大边缘到边缘间隔。
在一些示例中，特征34可以不是离散的，且替代地，相邻的特征34可彼此邻接。不管特征34是否离散，特征34的大小和/或特征34的间距可变化，使得阵列可具有所需的密度。举例而言，规则图案中的平均特征间距可以是至多约100μm、约50μm、约10μm、约5μm、约1μm、约0.5μm或更小。替代地或另外，规则图案中的平均特征间距可以是至少约0.5μm、约1μm、约5μm、约10μm、约50μm、约100μm或更大。这些范围也可适用于规则图案的最大或最小间距。举例而言，规则图案的最大特征间距可以是至多约100μm、约50μm、约10μm、约5μm、约1μm、约0.5μm或更小；且/或规则图案中的最小特征间距可以是至少约0.5μm、约1μm、约5μm、约10μm、约50μm、约100μm或更大。
也可根据每单位面积存在的特征34的数目来理解特征34的密度。举例而言，阵列的特征34的平均密度可至少是约1×103个特征/mm2、约1×104个特征/mm2、约1×105个特征/mm2、约1×106个特征/mm2、约1×107个特征/mm2、约1×108个特征/mm2或约1×109个特征/mm2或更高。替代地或另外，阵列的特征34的平均密度可以是至多约1×109个特征/mm2、约1×108个特征/mm2、约1×107个特征/mm2、约1×106个特征/mm2、约1×105个特征/mm2、约1×104个特征/mm2或约1×103个特征/mm2或更低。
图案化示例中的特征34可具有多种图案形状和布局中的任一种。举例而言，当在二维平面中，诸如在一个或两个板12、14的表面上观察时，特征34可看呈现出圆滑形、圆形、椭圆形、矩形、正方形、对称、非对称、三角形、多边形等等。特征34可以以规则的重复图案布置，规则重复图案包括例如六边形或直线图案。可以选择图案以达到所需的堆叠水平。举例而言，圆形特征34可以以六边形布置堆叠。当然，其他堆叠布置也可用于圆形特征。
大体而言，可依据存在于形成图案的最小几何单元的子集中的特征34的数目来表征图案。子集可包括例如至少2个、3个、4个、5个、6个、10个或更多个特征34。根据特征34的大小和密度，几何单元可占据小于约1mm2、小于约500μm2、小于约100μm2、约50μm2、小于约10μm2、小于约1μm2、小于约500nm2、小于约100nm2、约50nm2、小于约10nm2或更小的面积。替代地或另外，几何单元可占据大于约10nm2、约50nm2、约100nm2、约500nm2、约1μm2、约10μm2、约50μm2、约100μm2、约500μm2、约1mm2或更大的面积。几何单元中的特征34的特性，诸如形状、大小、间距等等，可选自在本文中相对于阵列或图案的特征34更一般化地阐述的那些特性。
图4图示了可以与如本文所公开的另一晶片对准的示例晶片38。在此示例中，晶片38包括玻璃片。可利用任何适合厚度的晶片38，且可基于应用来选择厚度。举例而言，在流动池10的所预期示例中，将形成上部板12的晶片38可具有约0.3mm的标称厚度，而将形成下部板14的晶片38可具有约1.0mm的标称厚度。作为另一示例，在流动池10的所预期示例中，将形成上部板12的晶片38可具有约0.7mm的标称厚度，且将形成下部板14的晶片38可具有约0.7mm的标称厚度。相应的板12、14的厚度可以是任何厚度，只要板12、14可以被准确地切割形成本文中所公开的凹口等即可。在一示例中，下部板14的厚度可范围介于约0.7mm至约1.1mm，且上部板12的厚度可范围介于约0.3mm至约0.7mm。在所示的示例中，晶片38具有初始圆形形状，但也可使用其他形状。
在图4中还图示了将形成上文所论述的流动池10的板12或14的板区40。在此处再次地，这些板区40中的每一个可包括特征34，该特征34待在处理期间与第二晶片上的其他特征34对准。在此示例中，区40由在最终产物中不利用的外围41包围。然而，应注意，有用区40的任何所需的布局、图案、对象、形状等等可形成于用于对准的晶片38上或晶片38中。
在所示的示例中，晶片38具有作为对准参考的不利用的周边42。实际上，通过参考形成于晶片38的表面中的一个或更多个表面中或上的特征34，凹口形成于晶片38中，如图5中所示的。在所示示例中，枢转凹口46形成于周边42中。在此示例中，枢转凹口46具有V形形状，但可使用任何合适的形状或形式。枢转凹口46具有促进对准的边缘48，如下文所讨论的。止动凹口50也形成于周边42中并且包括止动或参考表面52。另外，偏置凹口54形成于周边42中以准许通过枢转凹口46和止动凹口50中的接触来进行对准。尽管凹口46、50、54可形成于各种所需的位置中，但在所示的示例中，枢转凹口46可被视为沿着定向线56的参考点，而止动凹口50可相对于第二定向线58定位。线56及58中的一个或更多个可用于使枢转凹口46的V形边缘48与止动凹口50的参考表面52相对于彼此准确地定位。偏置凹口54可相对于枢转凹口46和止动凹口50两者成角度形成，如由定向线60所示的。至少枢转凹口46的边缘48和止动凹口50的参考表面52通过参考区40的特征34定位和形成，且可通过参考区40中的一个或更多个的基准36定位和形成。
在当前所预期的示例中，枢转凹口46具有约60度的夹角。止动凹口50具有大体上横向于晶片38的外部周边42定向的止动/参考表面52。而且，对于圆形的晶片38，偏置凹口54在与止动凹口50的止动/参考表面52成约35度的位置处定位。预期实际角度可与这些角度偏离，诸如对于枢转凹口46而言，包括约50度和70度或介于约50度和70度之间，并且对于偏置凹口56与止动/参考表面52的位移而言，包括约30度和40度或介于约30度和40度之间。
图6、图7及图8分别略微更详细地示出了凹口46、50及54。如图6中所展示，枢转凹口46包括允许接纳双接触元件62的边缘48，双接触元件62在晶片对准过程期间在两个接触点64及66处与边缘48接触。边缘48按所需的角度68相交(这形成了夹角)。由于枢转凹口46参考晶片38上或晶片38中的特征34形成，因此基于双接触元件62的大小和几何形状以及枢转凹口边缘48之间的角度68，接触点64和66的位置是用于对准的已知参考点。类似地，如图7中所示的，选择止动凹口50的参考表面52的位置和定向以允许在对准过程期间在止动凹口50中接纳单接触元件72，从而在已知位置处产生接触点74。组合后，枢转凹口46的接触点64、66和止动凹口50的接触点74形成三点接触系统或参考框架以供对准。如图8中所示的，偏置凹口54具有接触表面76或78，该接触表面可以是大体上弧形的，如所示的。在所预期示例中，尽管待对准的各晶片38的枢转凹口46可相对于待对准的晶片38中的每一个的特征34处于相同的位置处，且待对准的各晶片38的止动凹口50可相对于待对准的晶片38中的每一个的特征34处于相同的位置处，但晶片38中的每一个的偏置凹口54的接触表面76、78可彼此偏移，如在图8中由参考编号76及78指示的。此偏移允许在对准期间向晶片38施加偏置力。凹部边缘80允许定位偏置凹口54的接触表面76、78。
尽管可使用任何类型、材料或形状的晶片38，但在当前所预期的示例中，晶片38是圆形的，且可包括玻璃，诸如可购自美国纽约的康宁玻璃公司(Corning Glass)的Eagle XG玻璃。在此示例中，下部晶片(例如用以形成下部板14)具有范围介于约0.7mm至约1.1mm的标称厚度，而上部晶片(例如用于形成上部板12)具有范围介于约0.3mm至约0.7mm的标称厚度，且晶片38具有范围介于约200mm至约300mm的标称直径。与厚度一样，直径可以视待形成的物品的大小以及准确地切割晶片38的能力而变化。然而，再次地，这些此等材料、形式及大小同样仅用作示例，且所揭示技术不限于此类材料或组态。
此外，还可注意到，所公开的技术不限于两个晶片38的对准，而是可用于三个或更多个晶片38的对准。因而，三个或更多个晶片38可用于开凹口、用于夹持以及用于如所公开的其他工艺。凹口46、50、54及其形状、定位及/或构型可从所公开的形状、定位及/或构型变更，此取决于多种因素，诸如将使用晶片38的应用、晶片38的材料、晶片38的厚度等等。举例而言，偏置凹口54接触表面76、78的偏移或悬置可以被适配成使得推动器或偏置装置可对晶片38中的一个或更多的起作用以使此晶片38抵靠着凹口46、50的接触点或基准点适当地安置及配准。在这种情况下，偏置装置可不受其推动的晶片38的厚度限制。此方法可允许利用夹具对两个或更多个晶片38进行对准，该夹具具有对各晶片38进行独立偏置的设置。
接合枢转凹口46及止动凹口50使用的接触元件可采用任何适合的形式。在图9和图10中示出了示例元件。图9的两点接触元件82(即双接触元件62)被设计成与枢转凹口46接合，且特别地与枢转凹口46的参考边缘64、66接合，以提供所需的两点接触。在所示的示例中，元件82包括固定孔隙84，固定孔隙84允许元件82在对准夹具上的已知参考位置处固定。参考表面86设置于尖端88上，尖端88参考孔隙84定位在所需的位置处。图10的单点接触元件90(即，单接触元件72)提供与止动凹口50的止动/参考表面52的所需的单点接触。单点接触元件90具有固定孔隙92和参考表面94，固定孔隙92允许元件90在对准夹具上的已知参考位置处固定，参考表面94在提供所需接触点的尖端96上。
图11示出了可用于促进晶片38的对准的示例对准夹具98。如所示的，接触元件82和90在已知的位置处固定至此夹具98，以便通过与枢转凹口46及止动凹口50的参考边缘或表面64、66、52接触来精确地定位晶片38。偏置装置或推动器104允许两个晶片38的偏置凹口76和78中的接触。在此示例中，偏置装置104固定至夹具98，且包括弹簧106及与晶片38接触以促进晶片38对准的接触元件108。在当前所预期的示例中，偏置装置104可手动地或由致动器(图中未示出)抽拉，并且在晶片38已放置于夹具98中/夹具98上之后得以释放。在此示例中，偏置装置104可具有两个接触元件108，接触元件108在弹簧106的力下移动以与相应的晶片38接触进而将晶片38移动成对准。
在图12中示出了在由偏置装置104施加的力下的晶片38的位置。如所示的，枢转凹口46相对于两点接触元件82/双接触元件62放置，使得元件82、62进入枢转凹口46中且与枢转凹口46的边缘64、66产生两个接触点。此时，晶片38可从单点接触元件90移位。在施加了偏置力之后，第一晶片及第二晶片围绕由双接触元件62、82及第一枢转凹口和第二枢转凹口46界定的枢转中心枢转，直至单接触元件90、72抵靠在第一止动凹口及第二止动凹口50中的每一个的止动表面52上为止。力110通过释放偏置装置104来施加以使晶片38朝向单点接触元件90/单接触元件72旋转或摆动，如由箭头112指示的。一旦在所描述的三个点处产生接触，则晶片38彼此对准。
图13概略地图示了用于对如上文所描述的晶片38开凹口的示例工作站114。开凹口站可包括载台116，晶片38可放置于载台116上，且载台116可由电动机(图中未单独示出)移动，如由箭头120指示的。为了形成凹口46、50、54，各晶片38可放置于载台116上，且形成于晶片39上或晶片39中的特征34(例如基准标记36)可由光学系统118成像并检测。举例而言，光学系统118可形成晶片38的图像并产生图像数据，在该图像数据中，可通过图像处理检测到参考特征34。为了在所需位置处形成凹口46、50、54，提供了激光切割机122，激光切割机122将激光引导至晶片38并且可以移动激光以在所需位置处切割凹口46、50、54。
系统114进一步包括控制电路，如由参考编号124指示的。控制电路124包括一或更多个处理电路126(例如，数字处理电路，诸如一个或更多个微处理器、多核处理器、现场可编程门阵列(field programmable gate array，FPGA)、特定于应用程序的处理器或电路、或通用计算机)。存储器电路128(例如固态存储器装置、动态存储器装置、板载及/或板外存储器装置等等)存储由处理电路实施以检测晶片38、其参考特征34及用于移动载台116及控制激光的施加和移动的数据、参数及例程。存储器电路128可存储用于控制例如一个或更多个计算机、处理器、或系统114的其他装置以提供某一功能性的机器可执行指令。
因此，光学控制编程及接口数据130可存储于存储器电路128中，以控制光学系统118和特征辨识例程。载台控制及接口数据132可被存储，用于控制载台116移动。且激光控制及接口数据134可以被存储，用于控制至激光的功率且用于移动激光以相对于参考特征34在所需的位置处切割凹口46、50、54。
图14概略地示出了示例对准站136。出于对准，待对准的晶片38具有形成于其表面中的一个或更多个表面中或上的所需的特征34以及参考这些特征34中的至少一些切割的凹口46、50、54。晶片38接着被放置在如上文所描述的夹具98上。在当前所预期的示例中，底部晶片38(用以形成下部板14)已使中间元件或内插件16接合至其表面。此所制备下部晶片38置放于夹具98上，如由箭头138指示的，且上部晶片38'接着被降低到内插件16上的适当位置处，如由箭头140指示的。释放偏置装置104以通过与上文所讨论的接触元件82(62)及90(72)接触来促使晶片38、38'对准。接着可致动激光焊机142以将内插件16结合至上部晶片38'。在其他示例及应用中，可使用其他结合或固定技术，包括结合剂、胶水、夹子等等。
图15是示出如所公开的用于晶片38、38'对准的方法中的示例逻辑的流程图。过程144可包括特征形成过程146，在该特征形成过程中，在晶片38、38'中的每一个中形成特征34(例如，图案)，如由参考编号148和150指示的。可注意，特征34、特征34的任何图案及特征34的布局对于上部晶片38'和下部晶片38而言不一定是相同的。在凹口形成过程152中，接着，使特征34定位，诸如以光学方式定位(参考编号154)，如上文所论述，且诸如通过激光切割在相应的晶片38、38'中形成参考定位凹口46、50、54(参考编号156)。然而，可注意，在一些示例中，特征34可在开凹口之后形成，或特征34可在开凹口前后形成。当在开凹口之后形成时，可参考(一个或多个)凹口46、50、54及/或参考边缘48或参考表面50形成特征38。
在上文所描述的所预期的示例中，接着，将中间元件或内插件16结合至下部晶片38(参考编号158)。这可以在将晶片38定位于所公开的夹具98之前或在晶片38已定位于夹具98中的情况下执行。另外，当未使用此中间元件16时，可省略此操作。相反地，此操作可包括用以诸如以重叠的方式或在晶片38'上的不同位置处向晶片38'添加一个或更多个元件的处理。应注意，在此过程中，针对晶片38、38'提及的术语“上部”和“下部”可颠倒，其中任何此类装配在晶片38、38'中的一个或另一个或两者上进行。
该过程接着包括使晶片38、38'相对于彼此对准和固定，如由参考编号160指示的。在此处，在参考编号162处，将晶片38、38'两者放置在夹具98中/夹具98上，且使晶片38、38'两者对准，如上文所讨论的。接着，将晶片38、38'固定在对准位置，诸如通过将内插件16焊接至顶部晶片38'来固定到对准位置，如由参考编号168指示的。在对准和固定之后，可以任何所需的方式处理晶片38、38'。举例而言，当晶片38、38'界定所装配的结构，诸如流动池10或流动池10的部分时，个别组件可被切割或以其他方式彼此分离且与周围材料分离，如在170处所指示的。其后，可执行任何其他处理、装配或精加工。
补充说明
应理解，本文提供的范围包括所陈述的范围及所陈述的范围内的任何值或子范围。举例而言，从约0.7mm至约1.1mm的范围应被解释为不仅包括从约0.7mm至约1.1mm的明确叙述的限度，而且包括个别值，诸如约0.9mm、1.08mm等，以及包括子范围，诸如从约0.8mm至约1.0mm等。
贯穿本公开，包括权利要求书在内，所使用的术语“约”用于描述及考虑诸如由于处理上的变化而引起的小的波动。举例而言，这些波动可指小于或等于±5％，诸如小于或等于±2％、诸如小于或等于±1％、诸如小于或等于±0.5％、诸如小于或等于±0.2％、诸如小于或等于±0.1％、诸如小于或等于±0.05％。
本文在说明书及权利要求书中使用的术语“包括(comprise)”、“包括(include)”、“包含(contain)”等及其变型意在开放式的，不仅包括所叙述的元素，而且进一步涵盖任何额外的元素。贯穿本说明书对“一个示例”、“另一示例”、“一示例”等等的引用意指结合示例所描述的特定元素(例如特征、结构及/或特性)包括于本文中所描述的至少一个示例中，且在其他示例中可能存在或可能不存在。另外，应理解除非上下文另外明确规定，否则用于任何示例的所描述的元素可以在各种示例中以任何合适的方式组合。
应了解，前述概念和下文更详细地讨论的额外的概念的所有组合(前提是这些概念并不彼此不兼容)被预期作为本文中所公开的发明性主题的一部分。特别地，在本发明结尾处出现的所要求保护的主题的全部组合被预期作为本文所公开的发明性主题的一部分。还应了解，本文中明确使用的在通过引用并入的任何公开内容中也可能出现的术语应给予与本文所公开的特定概念最相符的含义。
虽然已详细描述了若干示例，但应理解，可修改所公开的示例。因此，先前描述应被视为非限制性的。

Claims (20)

1.一种晶片对准方法，包括：
参考形成于第一晶片上或第一晶片中的第一特征，在所述第一晶片中形成第一枢转凹口、第一止动凹口和第一偏置凹口；
参考形成于第二晶片上或第二晶片中的第二特征，在所述第二晶片中形成第二枢转凹口、第二止动凹口和第二偏置凹口；
将所述第一晶片安装在对准装置中，其中双接触元件进入到所述第一枢转凹口中，且单接触元件进入所述第一止动凹口；
将所述第二晶片安装在所述对准装置中，其中所述双接触元件进入到所述第二枢转凹口中，且所述单接触元件进入所述第二止动凹口；及
将偏置力施加到所述第一偏置凹口的表面和所述第二偏置凹口的表面上，以使所述第一特征与所述第二特征对准。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述第一特征与所述第二特征对准之后，将所述第一晶片结合到所述第二晶片。
3.根据权利要求2所述的方法，还包括在对准之前将间隔元件固定到所述第一晶片，其中所述第二晶片结合到所述间隔元件。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括至少使用激光切割来形成所述第一枢转凹口和所述第二枢转凹口、所述第一止动凹口和所述第二止动凹口、以及所述第一偏置凹口和所述第二偏置凹口。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一特征和所述第二特征包括图案化阵列或设置于所述图案化阵列中或邻近于所述图案化阵列设置的基准。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述偏置力由与所述第一偏置凹口的所述表面和所述第二偏置凹口的所述表面接触的弹簧加载式推动器施加。
7.根据权利要求1所述的方法，其中在施加了所述偏置力之后，所述第一晶片和所述第二晶片围绕由所述双接触元件以及所述第一枢转凹口和所述第二枢转凹口界定的枢转中心枢转，直至所述单接触元件抵靠在所述第一止动凹口和所述第二止动凹口中的每一个的止动表面上为止。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一晶片和所述第二晶片的对准位置由所述第一枢转凹口和所述第二枢转凹口与所述双接触元件的两点接触及所述第一止动凹口和所述第二止动凹口与所述单接触元件的单点接触界定。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一偏置凹口和所述第二偏置凹口分别形成在距所述第一特征和所述第二特征不同的距离处。
10.一种晶片对准系统，包含：
晶片，所述晶片带有凹口，以用于与第二晶片对准，所述晶片包括：
枢转凹口，其通过参考形成于所述晶片上或所述晶片中的特征而形成；
止动凹口，其大致在所述枢转凹口对面，且通过参考形成于所述晶片上或所述晶片中的所述特征而形成；及
偏置凹口，其在所述枢转凹口和所述止动凹口之间在所述晶片的一侧上，且所述偏置凹口位于这样的位置处，在该位置处，施加于所述偏置凹口上的偏置力将促使所述枢转凹口与夹具的双接触对准元件两点接触，且还促使所述止动凹口与所述夹具的单接触对准元件单点接触。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述枢转凹口具有在50度与70度之间的夹角。
12.根据权利要求10所述的系统，其中所述止动凹口具有横向于所述晶片的外部周边定向的止动表面。
13.根据权利要求10所述的系统，其中所述晶片是圆形的，且所述偏置凹口在离所述止动凹口的止动表面30度与40度之间的位置处定位。
14.根据权利要求10所述的系统，其中所述晶片包括玻璃，且其中所述特征包括能够在形成所述凹口期间成像的至少两个基准标记。
15.一种晶片对准系统，包括：
开凹口站，其用于在第一晶片和第二晶片中形成凹口，在各晶片中的所述凹口包括：
枢转凹口，其通过参考形成于相应的晶片上或相应的晶片中的特征而形成；
止动凹口，其在所述枢转凹口对面，且通过参考形成于相应的晶片上或相应的晶片中的所述特征而形成；及
偏置凹口，其在所述枢转凹口和所述止动凹口之间在相应的晶片的一侧上，且所述偏置凹口位于这样的位置处，在该位置处，施加于所述偏置凹口上的偏置力将促使相应的晶片的所述枢转凹口与夹具的双接触对准元件两点接触，且还促使相应的晶片的所述止动凹口与所述夹具的单接触对准元件单点接触；
所述夹具，其用于使所述第一晶片的所述特征和所述第二晶片的所述特征彼此对准，所述夹具包括：
所述双接触对准元件，其与所述第一晶片和所述第二晶片的所述枢转凹口接触；
所述单接触对准元件，其与所述第一晶片和所述第二晶片的所述止动凹口接触；及
偏置元件，其促使所述枢转凹口与所述双接触对准元件接触，且促使所述止动凹口与所述单接触对准元件接触；及
结合站，其用于在对准之后将所述第一晶片相对于所述第二晶片结合。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述开凹口站包括检测系统，用于检测和定位所述第一晶片的所述特征和所述第二晶片的所述特征，以形成所述凹口。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述检测系统包括摄像机，且所述特征包括形成于所述第一晶片和所述第二晶片上或所述第一晶片和所述第二晶片中且能够由所述摄像机检测到的基准特征。
18.根据权利要求15所述的系统，其中所述结合站包括激光器，以使所述第二晶片在相对于所述第一晶片的对准位置处被焊接。
19.根据权利要求18所述的系统，其中间隔件在所述凹口形成于所述第一晶片中之后结合到所述第一晶片，且其中所述第二晶片在对准之后结合到所述间隔件。
20.根据权利要求15所述的系统，其中所述夹具被配置成在所述第一晶片和所述第二晶片对准的情况下放置到所述结合站中。
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