CN114664715A - 通过微调节提高半导体器件转移速度的方法和装置 - Google Patents

通过微调节提高半导体器件转移速度的方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于执行将半导体器件管芯从第一衬底直接转移到第二衬底的装置。所述装置包括能够在两个轴上移动的第一衬底传送机构。微调节机构与所述第一衬底传送机构联接并且被构造成保持所述第一衬底并进行位置调节，所述位置调节的尺度小于由所述第一衬底传送机构引起的位置调节。所述微调节机构包括：微调节致动器，所述微调节致动器具有远侧端部；以及第一衬底保持器框架，所述第一衬底保持器框架能够经由与所述微调节致动器的所述远侧端部接触而移动。第二框架被构造成固定所述第二衬底，使得转移表面被设置成面向设置在所述第一衬底的表面上的所述半导体器件管芯。转移机构被构造成压住所述半导体器件管芯使其与所述衬底的所述转移表面接触。

Description

通过微调节提高半导体器件转移速度的方法和装置
相关专利申请的交叉引用
本申请要求于2018年10月1日提交的标题为“Method and Apparatus toIncrease Transfer Speed of Semiconductor Devices with Micro-Adjustment”的美国专利申请16/147,456的优先权，并且该美国专利申请全文以引用方式并入本文。本申请以引用方式将以下专利申请并入：于2014年11月12日提交的标题为“Apparatus forTransfer of Semiconductor Devices”的美国专利申请14/939,896，该专利现在被公开为美国专利9,633,883；于2016年11月3日提交的标题为“Compliant Needle for DirectTransfer of Semiconductor Devices”的美国专利申请15/343,055；于2016年11月23日提交的标题为“Top-Side Laser for Direct Transfer of Semiconductor Devices”的美国专利申请15/360,471；于2016年11月23日提交的标题为“Pattern Array Direct TransferApparatus and Method Therefor”的美国专利申请15/360,645；于2017年1月18日提交的标题为“Flexible Support Substrate for Transfer of Semiconductor Devices”的美国专利申请15/409,409；以及于2018年5月12日提交的标题为“Method and Apparatus forMultiple Direct Transfers of Semiconductor Devices”的美国专利申请15/987,094。
背景技术
半导体器件是利用半导体材料诸如硅、锗、砷化镓等的电子部件。半导体器件通常被制造为单个分立器件或集成电路(IC)。单个分立器件的示例包括可电致动元件，诸如发光二极管(LED)、二极管、晶体管、电阻器、电容器、保险丝等。
半导体器件的制造通常涉及具有大量步骤的复杂制造过程。制造的最终产品是“封装”半导体器件。“封装”修饰语是指外壳和最终产品中内置的受保护特征部以及使得封装中的器件能够结合到最终电路中的接口。
半导体器件的常规制造工艺始于处理半导体晶圆。晶圆被切成许多“未封装”半导体器件。“未封装”修饰语是指没有受保护特征部的未封闭半导体器件。在此，未封装半导体器件可以称为半导体器件管芯，或者为了简单起见仅称为“管芯”。可以将单个半导体晶圆切成小块以产生各种尺寸的管芯，以便从半导体晶圆中形成超过10万个甚至100万个管芯(取决于半导体的初始尺寸)，并且每个管芯都具有一定的质量。然后，经由下文简要讨论的常规制造工艺来“封装”未封装管芯。晶圆处理与封装之间的动作可以称为“管芯制备”。
在一些情况下，管芯制备可以包括经由“拾取和放置过程”对管芯进行分类，由此将切块的管芯单独拾取并分类到箱中。可以基于管芯的正向电压容量、管芯的平均功率和/或管芯的波长进行分类。
通常，封装涉及将管芯安装到塑料或陶瓷封装(例如，模具或外壳)中。封装还包括将管芯触点连接到管脚/线材，以与最终电路对接/互连。通常通过密封管芯来完成半导体器件的封装以保护管芯免受环境(例如，灰尘)的影响。
然后，产品制造商将封装半导体器件放置在产品电路中。由于封装，器件可以随时“插入”正在制造的产品的电路组件中。此外，虽然器件的封装可以保护器件免受可能劣化或破坏器件的元素的影响，但封装器件固然比封装内存在的管芯更大(例如，在某些情况下，封装器件厚度大约是管芯的10倍，面积是其10倍，因此体积是其100倍)。因此，所得电路组件不能比半导体器件的封装更薄。
如前所述，可以将单个半导体晶圆切成小块以从该半导体晶圆中产生超过10万个甚至100万个管芯。因此，在转移成千上万甚至数百万的管芯时，首要考虑的问题是效率。在转移这些管芯时，通常存在管芯转移参数，出于效率和/或速度的考虑，制造商可能无法控制这些参数。例如，如果管芯以相对较高的速度转移，则高速转移过程可能导致振动传播到整个半导体衬底。在其他方面，即使当被配置为执行高速转输时，就效率而言，启动和停止定位管芯以进行转移的传送机构也可能是昂贵的。常规转移机构和方法无法在不降低转移过程效率的情况下控制和/或改善这些参数和其他参数。
附图说明
具体实施方式参考附图进行阐述。在附图中，附图标记的最左边的数字标识该附图标记首次出现的附图。在不同附图中使用相同的附图标记表示相似或相同的项目。此外，附图可以被认为是提供了各个附图中各个部件的相对尺寸的近似描绘。但是，附图不是按比例绘制的，并且在各个附图之内以及在不同附图之间的各个部件的相对尺寸可能与所描绘的有所不同。具体地，为了清楚起见，一些附图可以将部件描绘为一定的尺寸或形状，而其他附图可以将相同的部件描绘为更大的比例或不同的形状。
图1示出了直接转移装置的实施方案的等距视图。
图2A表示处于预转移位置的直接转移装置的实施方案的示意图。
图2B表示处于转移位置的直接转移装置的实施方案的示意图。
图3示出了直接转移机构的顶针端部的形状轮廓的实施方案。
图4示出了顶针致动行程曲线的实施方案。
图5示出了其上具有电路迹线的支撑衬底的实施方案的平面图。
图6示出了直接管芯转移系统的元件的实施方案的示意图。
图7示出了直接管芯转移系统的机器硬件与控制器之间的电路路径的实施方案的示意图。
图8示出了根据本申请的实施方案的直接管芯转移过程的方法。
图9示出了根据本申请的实施方案的直接管芯转移操作的方法。
图10示出了实施传送机系统的直接转移装置和过程的实施方案。
图11A示出了处于预转移位置的直接转移装置的另一个实施方案的示意图。
图11B示出了图11A中的实施方案的转移操作后的支撑衬底传送机构的示意性俯视图。
图12示出了处于预转移位置的直接转移装置的另一个实施方案的示意图。
图13示出了处于预转移位置的直接转移装置的另一个实施方案的示意图。
图14示出了处于预转移位置的直接转移装置的实施方案的示意图，该直接转移装置具有根据本公开的实施方案实现的微调节组件。
图15A示出了根据本公开的实施方案的微调节组件的等距视图。
图15B示出了根据本公开的实施方案的图15A的微调节组件的示意性截面图。
图15C示出了根据本公开的实施方案的图15A的微调节组件的另一个示意性截面图。
图16示出了根据本公开的实施方案的具有两个微调节致动器的微调节组件的仰视图。
图17示出了根据本公开的实施方案的具有四个微调节致动器的微调节组件的仰视图。
图18示出了根据本公开的实施方案的用于致动直接转移装置的示例性过程的方法。
图19A示出了根据本公开实施方案的具有两个微型致动器的两轴导轨微调节组件的等距视图。
图19B示出了根据本公开的实施方案的图19A的两轴导轨微调节组件的侧视图。
图19C示出了根据本公开的实施方案的图19A的两轴导轨微调节组件的仰视图。
图20示出了根据本公开的实施方案的用于利用具有微调节组件的装置执行直接转移的示例性过程的另一种方法。
图21示出了根据本公开的实施方案的与具有微调节组件的装置一起使用的具有多个冲针/顶针的直接管芯转移头的局部示意图。
具体实施方式
本公开涉及一种将半导体器件管芯直接转移并固定到电路上的机器及其实现方法，并且涉及一种将管芯固定在其上的电路(作为输出产品)。在一个实施方案中，机器的功能是将未封装管芯从衬底诸如“晶圆胶带”直接转移到支撑衬底诸如电路衬底。与通过传统方式生产的类似产品相比，直接转移未包装管芯可以显著减小最终产品的厚度并减少制造支撑衬底的时间和/或成本。
出于描述的目的，术语“衬底”是指在其上发生过程或对其进行动作的任何物质。此外，术语“产品”是指来自过程或动作的期望输出，而与完成状态无关。因此，支撑衬底是指在其上发生过程或对其进行动作以产生期望输出的任何物质。
例如，在一个实施方案中，机器可以固定支撑衬底，该支撑衬底用于接收从晶圆胶带转移的“未封装”管芯，诸如LED。为了减小使用管芯的产品的尺寸，管芯非常小且薄，例如，管芯的厚度可以为约50微米(μm)。由于管芯的尺寸相对较小，因此该机器包括的部件能够精确对准承载管芯的晶圆胶带和支撑衬底，以确保准确放置和/或避免产品材料浪费。在一个实施方案中，对准支撑衬底和晶圆胶带上的管芯的部件可以包括一组框架，在框架中，晶圆胶带和支撑衬底分别被固定并且被单独地传送到对准位置，使得晶圆上的特定管芯被转移到支撑衬底上的特定位点。
传送支撑衬底的框架可以在各个方向上行进，包括各个对准轴的平面内水平、竖直和/或旋转方向，甚至包括可以允许转移到弯曲表面的平面外方向。传送晶圆胶带的框架也可以在各个方向上行进。齿轮、轨道、马达和/或其他元件组成的系统可用于固定和传送分别承载支撑衬底和晶圆胶带的框架，以将支撑衬底与晶圆胶带对准，以便将管芯放置在支撑衬底的正确位置上。每个框架系统也可以移动到提取位置，以便在完成转移过程后便于取出晶圆胶带和支撑衬底。还应当理解，基于特定实施方案，第一衬底、第二衬底和转移机构中的任何一者或全部可以相对于彼此能够移动，以便于部件的最有效对准。
在一些方面，使支撑衬底和晶圆胶带上的管芯对准的部件包括一个或多个调节机构，该一个或多个调节机构以小距离(例如，5微米至50微米、或1微米至1000微米、或0.5微米至5000微米等)传送晶圆胶带，以微调从管芯转移位置到管芯转移位置的期望转移位置。这些小的传送(以下称微调节)可以抵消由于框架快速连续地开始和停止传送(传送机构的粗调节)而导致的振动引起的传送晶圆胶带的框架的位置误差。惯性振动噪声可根据速度、单位质量、减速度等而变化。微调节迅速发生(例如，从微调节的开始到结束大约0.5ms)，以抵消管芯转移之前的振动。另外，在将带传送到转移位置并转移管芯之后，可以进行后续的微调节，以在下一次粗调节之前将另外的转移位置和转移管芯对准。
在一个实施方案中，机器还包括转移机构，该转移机构用于将管芯从晶圆胶带直接转移到支撑衬底而不“封装”管芯。转移机构可以竖直地设置在晶圆胶带上方，从而下压在管芯上经由晶圆胶带朝向支撑衬底施压。下压在管芯上的该过程可能导致管芯从该管芯的侧面开始从晶圆胶带剥离，直到该管芯与晶圆胶带分离以附接到支撑衬底。也就是说，通过减小管芯与晶圆胶带之间的粘附力并且通过增大管芯与支撑衬底之间的粘附力可以对管芯进行转移。
在一些实施方案中，转移机构可以包括细长杆，诸如冲针或顶针，该细长杆可以被周期性地致动抵靠晶圆胶带以从顶侧推动晶圆胶带。附加地和/或另选地，转移机构可以包括多个顶针，该多个顶针可以被单独致动抵靠晶圆胶带。一个或多个顶针的尺寸可被设计为不宽于被转移的管芯的宽度。不过在其他情况下，顶针的宽度可以宽于管芯的宽度或是任何其他尺寸。当顶针的端部接触晶圆胶带时，晶圆胶带可能在管芯和晶圆胶带之间的区域经历局部挠曲。由于挠曲是高度局部的并且迅速进行，因此晶圆胶带的未从顶针接收压力的部分可能开始弯曲离开管芯的表面。因此，该部分分离可能导致管芯失去与晶圆胶带的充分接触，从而从晶圆胶带上脱离。此外，在一个实施方案中，晶圆胶带的挠曲可以极为微小以保持管芯的整个表面积与晶圆胶带接触，同时仍然使得管芯的相对表面延伸超过相邻管芯的对应表面的延伸表面，以避免相邻管芯的意外转移。
另选地或附加地，机器还可以包括用于将分离的“未封装”管芯固定到支撑衬底的固定机构。在一个实施方案中，支撑衬底上可以具有电路迹线，管芯被转移并固定到该电路迹线上。固定机构可以包括发射能量的设备诸如激光器以熔化/软化支撑衬底上的电路迹线的材料。此外，在一个实施方案中，可以使用激光器来激活/硬化电路迹线的材料。因此，可以在管芯与电路迹线的材料接触之前和/或之后致动固定机构。因此，在致动转移机构以将管芯释放到支撑衬底上时，也可以激活能量发射设备以便制备迹线材料来接收管芯。能量发射设备的激活可以进一步增强管芯从晶圆胶带的释放和捕获，从而开始在支撑衬底上形成半导体产品。
在一些实施方案中，随着将保持晶圆胶带的框架从一个位置传送到另一个位置，保持晶圆框架的传送机构可以移动到转移位置，并且在突然停止之后执行微调节以微调转移位置和/或消除系统振动。然后，系统如上所述经由固定机构转移管芯。
在其他实施方案中，在将管芯从晶圆胶带转移到支撑衬底之前，传送机构可能不会完全停止。在一些方面，系统可以在传送机构接近期望的转移位置时改变其速度，而在其他方面，当传送机构经过期望的转移位置时，传送机构可以保持恒定速度。在可计算时刻，系统可以相对于转移位置在一个或多个行进轴上以与行进方向成180度的角度来致动微致动机构。微致动的速度与框架的行进速度相匹配，从而使正在转移的管芯的位置相对于支撑件上的目标位置静止。也就是说，由于微调节机构的相反方向的致动，转移元件(例如，传送机构和转移机构)的相对速度变为零。在管芯相对于目标位置静止的时刻，转移机构将管芯从晶圆胶带推离进入衬底支撑件上的位置，并且固定机构固定管芯，如本文所述。因为传送机构永远不会完全停止，所以通过节省在每个转移位置等待粗传送机构的系统振动稳定下来的时间，可以提高制造效率。
直接转移装置的第一示例性实施方案
图1示出了可以用于将未封装半导体部件(或“管芯”)从晶圆胶带直接转移到支撑衬底的装置100的实施方案。晶圆胶带在本文中也可以称为半导体器件管芯衬底，或简称为管芯衬底。装置100可以包括支撑衬底传送机构102和晶圆胶带传送机构104。支撑衬底传送机构102和晶圆胶带传送机构104中的每一者可以包括框架系统或其他装置，以将要传送的相应衬底相对于彼此固定到期望的对准位置。装置100可以进一步包括转移机构106，如图所示，该转移机构可以竖直地设置在晶圆胶带传送机构104上方。在一个实施方案中，转移机构106可以定位成几乎接触晶圆胶带。另外，装置100可以包括固定机构108。固定机构108可以竖直地设置在转移位置处位于支撑衬底传送机构102下方与转移机构106对准，可以在该转移位置将管芯放置在支撑衬底上。如下文所讨论的，图2A和图2B示出了装置100的示例性细节。
由于图2A和图2B描绘了转移操作的不同阶段，尽管参考了装置200的相同元件和特征部，但是除非明确指出，否则对特定特征部的以下讨论可以互换地参考图2A和图2B中的一者或两者。具体地，图2A和图2B示出了装置200的实施方案，该装置包括支撑衬底传送机构202、晶圆胶带传送机构204、转移机构206和固定机构208。支撑衬底传送机构202可以设置成与晶圆胶带传送机构204相邻。例如，如图所示，支撑衬底传送机构202可以在基本水平方向上延伸并且可以竖直地设置在晶圆胶带传送机构204的下方，以便利用重力在转移过程中可能具有的任何效果。另选地，支撑衬底传送机构202可以被取向为横切于水平面延伸。
在转移操作期间，可以将传送机构202、204定位成使得由支撑衬底传送机构202承载的支撑衬底的表面与由晶圆胶带传送机构204承载的晶圆胶带的表面之间的空间可以大于或小于1mm，这取决于装置200的各种其他方面，包括在转移操作期间由部件引起的挠曲量，如下文所述。在一个实施方案中，与传送机构202、204的支撑结构相比，晶圆胶带和支撑衬底的相应相对表面可以是最突出的结构。也就是说，为了避免机器的部件和其上的产品之间的碰撞(该碰撞可能是由可移动部件(例如，传送机构202、204)引起的)，晶圆胶带和支撑衬底的相应表面之间的距离可以小于这些表面中的任一者和任何其他相对的结构部件之间的距离。
如所描绘的并且在一个实施方案中，转移机构206可以竖直地设置在晶圆胶带传送机构204上方，并且固定机构208可以竖直地设置在支撑衬底传送机构202下方。可以设想，在一些实施方案中，转移机构206和固定机构208中的一者或两者可以被取向为与图2A和图2B所示的位置不同的位置。例如，可以将转移机构206设置成相对于水平面成锐角延伸。在另一个实施方案中，固定机构208可以被取向为在转移过程中从与转移机构206相同的致动方向或者另选地从固定机构208能够参与转移过程的任何取向和位置发射能量。
支撑衬底传送机构202可以用于固定支撑衬底210。在此，术语“支撑衬底”可以包括但不限于：晶圆胶带(例如，对管芯进行预分类并产生分类的管芯片以备将来使用)；成形为片状或其他非平面形状的纸或聚合物衬底，其中聚合物(半透明或其他形式)可以选自任何合适的聚合物，包括但不限于硅树脂、丙烯酸、聚酯、聚碳酸酯等；电路板(诸如印刷电路板(PCB))；串或线电路，可以包括平行延伸的一对导电线材或“细线”；以及棉布布料、尼龙、人造丝、皮革等。支撑衬底的材料的选择可以包括耐用材料、柔性材料、刚性材料以及能够成功进行转移过程并保持支撑衬底最终使用的适用性的其他材料。支撑衬底210可以单独地或至少部分地由导电材料形成，使得支撑衬底210用作形成产品的导电电路。支撑衬底的潜在类型还可以包括物品诸如玻璃瓶、车窗或玻璃片。
在如图2A和图2B中描绘的实施方案中，支撑衬底210可以包括设置在其上的电路迹线212。如所描绘的，电路迹线212可以包括由迹线间隔或间隙间隔开的一对相邻迹线，以便适应正在转移的管芯上的电接触端子(未示出)之间的距离。因此，可以根据正在转移的管芯的尺寸来确定电路迹线212的相邻迹线之间的迹线间隔或间隙的尺寸，以确保适当的连接性和随后的管芯激活。例如，电路迹线212可具有迹线间距或间隙，其范围为约75微米至200微米、约100微米至175微米或约125微米至150微米。
电路迹线212可以由导电墨水形成，导电墨水经由丝网印刷、喷墨印刷、激光印刷、手动印刷或其他印刷方式设置。此外，可以预固化并且半干燥或干燥电路迹线212以提供附加的稳定性，同时还能够出于管芯导电性的目的而激活电路迹线。还可以使用湿导电墨水来形成电路迹线212，或者可以使用湿墨水和干墨水的组合来形成电路迹线212。另选地或附加地，电路迹线212可以预先形成为线材迹线，或者被光蚀刻，或者由熔融材料形成为电路图案并且随后粘附、嵌入或以其他方式固定到支撑衬底210。
电路迹线212的材料可以包括但不限于银、铜、金、碳、导电聚合物等。在一个实施方案中，电路迹线212可以包括涂覆银的铜颗粒。电路迹线212的厚度可以根据所使用的材料的类型、预期功能以及实现该功能的适当强度或柔性、能量容量、LED的尺寸等而变化。例如，电路迹线的厚度的范围可以是约5微米至20微米、约7微米至15微米或约10微米至12微米。
因此，在一个非限制性示例中，支撑衬底210可以是柔性的、半透明的聚酯片，该聚酯片具有使用银基导电墨水材料丝网印刷于其上的期望电路图案，以形成电路迹线212。
支撑衬底传送机构202可以包括用于固定支撑衬底保持器框架216的支撑衬底传送机框架214。支撑衬底保持器框架216的结构可以根据所使用的支撑衬底的类型和特性(例如，形状、尺寸、弹性等)而显著变化。由于支撑衬底210可以是柔性材料，因此支撑衬底210可以在张力下保持在支撑衬底保持器框架216中以便产生更刚性的表面，在该表面上执行本文下面讨论的转移操作。在以上示例中，由支撑衬底210中的张力产生的刚性可以在转移部件时提高放置精度。
在一个实施方案中，将耐用或更刚性的材料用于支撑衬底210自然为部件放置精度提供了牢固的表面。相反，当允许支撑衬底210松弛时，在支撑衬底210中可能形成褶皱和/或其他不连续性并且干扰电路迹线212的预设图案，达到以致转移操作可能不成功的程度。
尽管保持支撑衬底210的方式可以有很大的不同，图2A示出了支撑衬底保持器框架216的实施方案，该支撑衬底保持器框架包括具有凹形的第一部分216a和具有凸形对应形状的第二部分216b，该凸形对应形状在形状上对应于凹形形状。在所描绘的示例中，通过在第一部分216a和第二部分216b之间插入支撑衬底210的外周，为支撑衬底210产生张力，从而将支撑衬底210牢固地夹紧。
可以在至少三个方向上(在水平面中的两个方向以及竖直方向上)传送支撑衬底传送机框架214。可以经由马达、导轨和齿轮(均未示出)组成的系统来完成传送。这样，可以如装置200的用户所引导和/或编程和控制的那样将支撑衬底保持器框架216传送到并保持在特定位置。
晶圆胶带传送机构204可以被实施用于固定晶圆胶带218，该晶圆胶带上具有管芯220(即，半导体器件管芯)。可将晶圆胶带218经由晶圆胶带传送机框架222在多个方向上传送到特定转移位置以进行转移操作。类似于支撑衬底传送机框架214，晶圆胶带传送机框架222可包括马达、导轨和齿轮(均未示出)组成的系统。
进行转移的未封装半导体管芯220可能极小。实际上，管芯220的高度可以在12.5微米至200微米、或25微米至100微米或50微米至80微米的范围内。
由于管芯的微小尺寸，当晶圆胶带218已经传送到适当的转移位置时，晶圆胶带218与支撑衬底210之间的间隙间隔可以在例如大约0.25mm至1.50mm、或大约0.50mm至1.25mm或大约0.75mm至1.00mm的范围内。最小间隙间距可能取决于以下因素，包括：正在转移的管芯的厚度、所涉及的晶圆胶带的刚度、提供足够的管芯捕获和释放所需的晶圆胶带的挠曲量、相邻管芯的接近度等。随着晶圆胶带218和支撑衬底210之间的距离减小，由于转移操作的循环时间(在本文中进一步讨论)减少，转移操作的速度也可能减小。因此，转移操作的持续时间的这种减少可以增加管芯转移速率。例如，管芯转移速率可以在每秒放置大约6个至250个管芯的范围内。
此外，晶圆胶带传送机框架222可以固定晶圆胶带保持器框架224，该晶圆胶带保持器框架可以在张力下拉伸并保持晶圆胶带218。如图2A所示，可以经由将晶圆胶带218的周边在晶圆胶带保持器框架224的相邻部件之间夹紧来将晶圆胶带218固定在晶圆胶带保持器框架224中。这种夹紧有助于保持晶圆胶带218的张力和拉伸特征，从而增加转移操作的成功率。考虑到可用晶圆胶带的不同类型/品牌/质量的不同特性，可以基于在转移过程中始终保持期望张力的能力来选择特定晶圆胶带进行使用。在一个实施方案中，顶针致动性能曲线(在下文中进一步讨论)可以根据晶圆胶带218的张力而改变。
用于晶圆胶带218的材料可以包括例如具有弹性特性的材料，诸如橡胶或硅树脂。此外，由于环境温度和晶圆胶带218本身可能在转移过程中对晶圆胶带218造成潜在的损坏，因此具有抵抗温度波动的特性的材料可能是有利的。另外，在一个实施方案中，晶圆胶带218可以轻微拉伸，以便在各个管芯220之间产生分离或间隙以有助于转移操作。晶圆胶带218的表面可以包括粘性物质，经由该粘性物质可以将管芯220可移除地粘附到晶圆胶带218。
晶圆胶带218上的管芯220可以包括从固态半导体晶圆上单独切割出来然后放置到用于固定管芯的晶圆胶带218上的管芯。在这种情况下，管芯可能已经预先分类并明确地组织在晶圆胶带218上，以便例如有助于转移操作。具体地，管芯220可以按照预期的转移到支撑衬底210的顺序循序布置。管芯220在晶圆胶带218上的这种预先布置可以减少原本将在支撑衬底传送机构202和晶圆胶带传送机构204之间发生的行进量。附加地或另选地，晶圆胶带218上的管芯可能已经被预先分类为仅包括具有基本等效的性能特性的管芯。在这种情况下，可以提高供应链的效率，并且因此可以将晶圆胶带传送机构204的行进时间减少到最小。
在一个实施方案中，用于管芯的材料可以包括但不限于碳化硅、氮化镓、涂覆的氧化硅等。此外，蓝宝石或硅也可以用作管芯。另外，如上所述，“管芯”在此通常可以代表可电致动元件。
在一些实施方案中，晶圆胶带218可包括未预先分类而是通过以下方式形成的管芯：仅直接在晶圆胶带上切割半导体，然后将管芯留在晶圆胶带上，无需根据管芯的相应性能质量进行“拾取和放置”来对该管芯进行分类。在这种情况下，晶圆胶带上的管芯可以被映射以描述不同质量管芯的确切相对位置。因此，在一个实施方案中，可能不必使用具有预先分类的管芯的晶圆胶带。在这种情况下，对于每个顺序转移操作，晶圆胶带传送机构204在特定管芯之间移动的时间和行进量可能增加。这可能部分是由于散布在半导体区域内的管芯的不同质量所导致，这意味着下一次转移操作的具有特定质量的管芯可能不会紧邻先前转移的管芯。因此，晶圆胶带传送机构204可以使晶圆胶带218进一步移动以对准具有特定质量的合适的管芯以进行转移，这对于包含具有基本上相同质量的管芯的晶圆胶带218将是必要的。
进一步地，关于晶圆胶带218上的管芯220，在一个实施方案中，可以为晶圆胶带218提供管芯220的数据映射。该数据映射可以包括数字文件，该数字文件提供描述晶圆胶带218上每个管芯的特定质量和位置的信息。可以将数据映射文件输入到与装置200通信的处理系统中，由此可以对装置200进行控制/编程以在晶圆胶带218上寻找用于转移到支撑衬底210上的正确的管芯220。
转移操作部分地经由转移机构206执行，该转移机构是用于有助于将管芯与晶圆胶带218分离的管芯分离设备。转移机构206的致动可以使得一个或多个管芯220从晶圆胶带218释放并由支撑衬底210捕获。在一个实施方案中，转移机构206可以通过将细长杆诸如冲针或顶针226抵靠管芯220压在晶圆胶带218的顶部表面中来操作。顶针226可以连接到顶针致动器228。顶针致动器228可以包括连接到顶针226的马达以在预先确定的/编程的时间将顶针226朝向晶圆胶带218驱动。
考虑到顶针226的功能，顶针226可以包括足够耐用的材料以承受反复快速的微小冲击同时将冲击时对管芯220的潜在伤害最小化。例如，顶针226可以包括金属、陶瓷、塑料等。附加地，顶针226的尖端可以具有特定形状轮廓，这可以影响顶针重复工作的能力而不会频繁地破坏尖端或损坏晶圆胶带218或管芯220。下文参考图3更详细地讨论顶针尖端的轮廓形状。
在转移操作中，顶针226可以与管芯220对准，如图2A所描绘，并且顶针致动器可以移动顶针226以推挤晶圆胶带218的相邻侧面的某一位置，管芯220在晶圆胶带218的相对侧面上对准该位置，如图2B所描绘。来自顶针226的压力可以使得晶圆胶带218挠曲，从而使管芯220延伸到比并未正在转移的相邻管芯220更靠近支撑衬底210的位置。如上所述，挠曲量可以根据若干因素而变化，诸如管芯的厚度和电路迹线。例如，在管芯220为约50微米厚且电路迹线212为约10微米厚的情况下，晶圆胶带218的挠曲量可以为约75微米。因此，可以经由顶针226将管芯220压向支撑衬底210以达到使管芯的电接触端子(未示出)能够与电路迹线212结合的程度，这时转移操作过程完成并且从晶圆胶带218释放管芯220。
在某种程度上转移过程可以包括快速重复的步骤集合，该步骤集合包括压在管芯220上的顶针226的周期性致动，在下文中参考图8详细描述了该过程的方法。此外，下文中参考图4更详细地讨论了顶针226的致动的行程曲线(在转移过程的背景内)。
回到图2A和图2B，在一个实施方案中，转移机构206还可以包括顶针回缩支撑件230(也称为胡椒瓶)。在一个实施方案中，支撑件230可以包括具有中空空间的结构，其中顶针226可以通过经由支撑件230的第一端部中的开口232进入该空间而被容纳。支撑件230还可以包括在支撑件230的第二相对端部上的至少一个开口234。此外，支撑件可包括位于开口234附近的多个穿孔。可以相对于顶针226的直径确定该至少一个开口234的尺寸以容纳顶针226穿过其中的通道，以便顶针在转移过程中压在晶圆胶带218上。
另外，在一个实施方案中，支撑件230可以设置成与晶圆胶带218的上表面相邻。这样，当在转移操作期间顶针226从压在晶圆胶带218上回缩时，支撑件230的底部表面(其中具有该至少一个开口234)可与晶圆胶带218的上表面接触，从而防止晶圆胶带218向上挠曲。在顶针226至少部分地刺入晶圆胶带218中，并且当回缩时晶圆胶带粘在顶针226的尖端上的情况下，可能导致这种向上挠曲。因此，支撑件230可以减少移动到下一个管芯220所花费的时间。支撑件230的壁周形状可以是圆柱形的或可以容纳在装置200中的任何其他形状。因此，支撑件230可以设置在顶针226和晶圆胶带218的上表面之间。
关于温度对晶圆胶带218的完整性的影响，可以设想，可以调节支撑件230的温度以便至少在接近转移操作点的附近调节顶针226和晶圆胶带218的温度。因此，可以加热或冷却支撑件230的温度，并且可以选择支撑件230的材料以使热导率最大化。例如，支撑件230可以由铝或另一种热导率相对较高的金属或类似材料形成，由此可以调节温度以保持转移操作的一致结果。在一个实施方案中，空气可以在支撑件230内循环以有助于调节晶圆胶带218的局部温度。附加地或另选地，可以将光缆230a插入顶针回缩支撑件230中，并且可以进一步抵靠顶针226以有助于调节晶圆胶带218和/或顶针226的温度。
如上所述，固定机构208可以有助于将管芯220固定到支撑衬底210的表面上的电路迹线212。图2B示出了处于转移阶段的装置200，其中管芯220被推靠在电路迹线212上。在一个实施方案中，固定机构208可以包括能量发射设备236，该能量发射设备包括但不限于激光器、电磁辐射、压力振动、超声焊接等。在一个实施方案中，对能量发射设备236使用压力振动可以通过发出振动能量来实现，从而导致抵靠电接触端子的电路迹线中的分子的破坏，从而经由振动压力形成结合。此外，在一个实施方案中，可以完全省略固定机构208，并且可以经由包括粘附强度或结合电位的其他装置将一个或多个管芯转移到电路衬底。
在非限制性示例中，如图2B所描绘，可以将激光器实现为能量发射设备236。在转移操作期间，可以激活激光器236以发射指向正在转移的管芯220的特定波长和强度的光能量。在不会显著影响支撑衬底210的材料的情况下，可以相对于电路迹线212的材料基于该光波长的吸收来具体选择激光器236的光波长。例如，工作波长为808nm且在5W功率下工作的激光可以很容易被银吸收，但不被聚酯吸收。这样，激光束可以穿过聚酯基底并冲击电路迹线的银。另选地，激光的波长可以与电路迹线的吸收和衬底的材料匹配。可以根据LED的尺寸来确定激光器236的聚焦面积(由图2B中的从激光器236竖直发出的朝向支撑衬底210的虚线指示)的尺寸，例如300微米宽的区域。
在激活激光器236的预先确定的受控脉冲持续时间时，电路迹线212可以开始固化(和/或熔化或软化)到一定程度，使得在电路迹线212的材料和管芯220上的电接触端子(未示出)之间可以形成熔合结合。该结合进一步有助于将未封装管芯220与晶圆胶带218分离并同时将管芯220固定到支撑衬底210。另外，激光器236可以在晶圆胶带218上引起一些热转移，从而减少管芯220对晶圆胶带218的粘附并因此有助于转移操作。
在其他情况下，可以通过许多方式释放管芯并将其固定到支撑衬底，这些方式包括使用具有预定波长的激光或聚焦光(例如，IR、UV、宽带/多光谱)来加热/激活电路迹线从而固化环氧树脂或相变结合材料、或从晶圆胶带去激活/释放管芯或启动某些反应的组合。附加地或另选地，特定波长的激光或光可以用于穿过系统的一个层并与另一层相互作用。此外，可以实施真空以从晶圆胶带上拉出管芯，并且可以实施气压以将管芯推到支撑衬底上，该支撑衬底上可能包括介于管芯晶圆胶带和支撑衬底之间的旋转头。在又一实例中，超声振动可以与压力结合以使得管芯结合到电路迹线。
类似于顶针回缩支撑件230，固定机构还可包括支撑衬底支撑件238，该支撑衬底支撑件可设置在激光器236和支撑衬底210的底部表面之间。支撑件238可包括位于其基部端部的开口240以及位于其上部端部的开口242。例如，支撑件238可以形成为环形或空心圆柱体。支撑件还可以包括用于固定透镜(未示出)以有助于引导激光的结构。激光器236通过开口240、242发射光以到达支撑衬底210。此外，支撑件238的侧壁的上部端部可设置成与支撑衬底210的底部表面直接接触或紧密相邻。这样定位的支撑件238可有助于防止在转移操作时在顶针226的行程期间对支撑衬底210造成损坏。在一个实施方案中，在转移操作期间，支撑衬底210的底部表面的与支撑件238对准的部分可以接触支撑件238，这从而提供抵抗管芯220被顶针226按压的进入运动的阻力。此外，支撑件238可以在竖直轴线方向上能够移动以能够调节其高度，以便根据需要升高和降低支撑件238，包括升高到支撑衬底210的高度。
除了上述特征部之外，装置200还可以包括第一传感器244，装置200从该第一传感器接收关于晶圆胶带218上的管芯220的信息。为了确定在转移操作中要使用哪个管芯，晶圆胶带218可以具有用来读取或以其他方式检测的条形码(未示出)或其他标识符。标识符可以经由第一传感器244将管芯映射数据提供给装置200。
如图2A和图2B所示，第一传感器244可以定位在转移机构206(或者具体地讲顶针226)附近，与转移机构206间隔开距离d，该距离d可以在大约1英寸至5英寸的范围内，以便增强位置检测的准确性。在另选实施方案中，第一传感器244可以设置成与顶针226的尖端相邻，以便实时感测管芯220的精确位置。在转移过程中，晶圆胶带218可随着时间被刺穿和/或进一步拉伸，这可改变晶圆胶带218上的管芯220的先前映射的并因此预期的位置。这样，晶圆胶带218的拉伸中的微小变化可以累加以导致正在转移的管芯220的显著对准误差。因此，可以实现实时感测以有助于精确的管芯定位。
在一个实施方案中，第一传感器244可能够识别正在感测的管芯220的精确位置和类型。该信息可用于向晶圆胶带传送机框架222提供指示晶圆胶带218应被传送到的确切位置的指令，以便执行转移操作。传感器244可以是许多类型的传感器中的一者，或者是传感器类型的组合以更好地执行多种功能。传感器244可以包括但不限于激光测距仪或光学传感器，诸如具有微摄影能力的高清光学相机的非限制性示例。
此外，在一个实施方案中，装置200中还可以包括第二传感器246。第二传感器246可以相对于支撑衬底210设置，以便检测电路迹线212在支撑衬底210上的精确位置。然后，该信息可用于确定在转移机构206和固定机构208之间对准支撑衬底210所需的任何位置调节，以便下一次转移操作在电路迹线212上的正确位置发生。该信息可以进一步中继到装置200以协调将支撑衬底210传送到正确位置，同时将指令传送到晶圆胶带传送机框架222。对于包括光学传感器的传感器246，还设想了各种传感器，诸如具有微摄影能力的高清光学相机的一个非限制性示例。
图2A和2B进一步示出了第一传感器244、第二传感器246和激光器236可以接地。在一个实施方案中，第一传感器244、第二传感器246和激光器236可以全部接地到同一地面(G)或者另选地接地到不同的地面(G)。
根据用于第一传感器244和第二传感器246的传感器的类型，第一传感器或第二传感器可能还能够测试转移的管芯的功能性。另选地，可以在从装置200中移除支撑衬底210之前将附加的测试器传感器(未示出)结合到装置200的结构中以测试单个管芯。
此外，在一些示例中，可以在机器中实现多个能够独立致动的顶针和/或激光器，以便在给定时间转移和固定多个管芯。多个顶针和/或激光器可能够在三维空间内独立移动。多个管芯转移可以同步进行(多个顶针同时下降)，也可以同时进行，但不一定同步(例如，一根顶针下降同时另一根顶针上升，这种布置可以更好地平衡部件并使振动最小化)。可以协调对多个顶针和/或激光器的控制以避免该多个部件之间的碰撞。此外，在其他示例中，多个顶针和/或激光器可以相对于彼此布置在固定位置。
示例性顶针尖端轮廓
如上所述，参考图3讨论了顶针尖端300的轮廓形状，该图示出了尖端300的示意性示例性轮廓形状。在一个实施方案中，尖端300可以限定为顶针的端部，包括邻接锥形部分304的侧壁302、拐角306和基部端部308，其可以横切于顶针的相对侧面延伸。尖端300的具体尺寸和形状可以例如根据转移过程的因素(诸如正在转移的管芯220的尺寸以及转移操作的速度和冲击力)而变化。例如，在图3中看到的角度θ(如在顶针的中心轴线的纵向与锥形部分304之间所测量的)可以在大约10°至15°的范围内；拐角306的半径r可以在约15微米至50+微米的范围内；基部端部308的宽度w可以在大约0微米至100+微米的范围内，其中w可以小于或等于正在转移的管芯220的宽度；锥形部分304的高度h可以在大约1mm至2mm的范围内，其中h可以大于顶针在转移操作的行程期间行进的距离；并且顶针226的直径d可以是大约1mm。
根据与转移操作相关联的各种因素，可以设想其他顶针尖端轮廓并且它们可以具有不同的优点。例如，顶针尖端300可以更钝以反映管芯的宽度或者更尖以便压入晶圆胶带的较小区域。在一个实施方案中，转移机构206可以实现两个或更多个顶针。在这种情况下，两个或多个顶针可以具有基本相似的顶针轮廓，或者它们可以具有基本不同的顶针轮廓。例如，转移机构206可包括一个或多个顶针226，该一个或多个顶针具有如关于图3所述和所示的顶针尖端轮廓。转移机构还可以包括一个或多个顶针226，该一个或多个顶针具有基本不同的顶针尖端轮廓(即，比所示和所述的顶针尖端轮廓宽或比所示和所述的顶针尖端轮廓窄)。在一个实施方案中，顶针轮廓可以不包括任何向某一点的渐缩，以使得顶针226沿着顶针226的整个长度包括恒定的宽度。
示例性顶针致动性能曲线
图4示出了顶针致动性能曲线的实施方案。也就是说，图4描绘了在转移操作期间通过显示顶针尖端随时间变化相对于晶圆胶带218平面的高度而执行的行程图案的示例。照此，图4中的“0”位置可以是晶圆胶带218的上部表面。此外，由于顶针的闲置时间和顶针的就绪时间可能根据编程的过程或转移第一管芯和到达要进行转移的第二管芯花费的时间之间的不同持续时间而变化，所以在行程图案的闲置阶段和就绪阶段示出的虚线指示该时间是近似的，但持续时间可能更长或更短。此外，应当理解，示出的用于激光器的实线是本文示出的实施方案的示例性时间，然而，激光器打开和关闭时间的实际持续时间可以根据用于形成电路的材料(诸如电路迹线的材料选择)、支撑衬底的类型、期望效果(预熔化的电路迹线、部分结合、完全结合等)、激光器到结合点(即，支撑衬底的上部表面)的距离、正在转移的管芯的尺寸以及激光器的功率/强度/波长等而变化。因此，下面对图4中所示的曲线的描述可以是顶针轮廓的示例性实施方案。
在一个实施方案中，在转移操作之前，完全回缩的顶针尖端可以在晶圆胶带的表面上方大约2000μm处闲置。经过不同的时间量后，顶针尖端可能会迅速下降，在晶圆胶带的表面上方大约750μm处保持就绪状态。在就绪状态下经过另一段不确定的时间量后，顶针尖端可能再次下降以接触管芯，并将晶圆胶带以及管芯下压低至大约-1000μm的高度，在此处将管芯转移到支撑衬底上。在截面上的激光开始处的虚线表示可能在从就绪阶段开始下降到顶针尖端行程底部之间的某个点处打开激光器。例如，可能在下降行程的大约50％处打开激光器。在一个实施方案中，通过提早打开激光器，例如在顶针开始下降之前打开激光器，可以使电路迹线在与管芯接触之前开始软化从而形成更牢固的结合，或者另选的可以在这段时间期间冲击或准备管芯晶圆。激光器打开的阶段可能持续大约20ms(“毫秒”)。在行程底部，此时激光器打开，该阶段可以是管芯和支撑衬底之间进行结合的结合阶段。该结合阶段可以允许电路迹线附接到管芯触点，在激光器关闭之后，该电路迹线迅速变硬。这样，管芯可以结合到支撑衬底。结合阶段可以持续大约30ms。此后，可以关闭激光器，并且顶针可以迅速上升到就绪阶段。相反，可以在顶针开始上升之前关闭激光器，或者在顶针尖端上升回到就绪阶段期间的某个时间点关闭激光器。在顶针尖端上升到就绪阶段后，顶针尖端的高度可能在就绪阶段的高度略微浮动，过冲并反弹。尽管浮动可部分归因于顶针尖端上升到就绪阶段的速度，但该速度和浮动可能是有意的，以便有助于在顶针尖端刺穿晶圆胶带并可能卡在其中的情况下使顶针尖端从晶圆胶带表面回缩。
如图4所描绘，激光器关闭的时间可能长于激光器打开的时间，在这种情况下，较慢下降速度可能有助于防止损坏管芯，并且如上所述，快速上升速度可能有助于更有效地从晶圆胶带中拔出顶针尖端。然而，如前所述，图4所示的时间，特别是在闲置期间和就绪期间的时间是近似值。因此，沿着图4的底部边缘指定的数值仅供参考，除非另有说明，否则不应以字面意思理解。
示例性支撑衬底
图5示出了处理后的支撑衬底500的示例性实施方案。支撑衬底502可以包括电路迹线的第一部分504A，当向其供电时，该第一部分可用作负或正电源端子。电路迹线的第二部分504B可以延伸到与电路迹线的第一部分504A相邻，并且当向其供电时，该第二部分可以用作对应的正或负电源端子。
如以上关于晶圆胶带类似地描述的，为了确定要将支撑衬底502传送到何处来执行转移操作，支撑衬底502可以具有用来读取或以其他方式检测的条形码(未示出)或其他标识符。该标识符可以向装置提供电路迹线数据。支撑衬底502可以进一步包括基准点506。基准点506可以是用于由支撑衬底传感器(例如，图2中的第二传感器246)感测以定位电路迹线的第一部分504A和第二部分504B的视觉指示器。一旦感测到基准点506，就可以基于预编程信息来确定电路迹线的第一部分504A和第二部分504B的形状和相对于基准点506的相对位置。通过使用感测到的信息结合预编程信息，支撑衬底传送机构可以将支撑衬底502传送到适当的对准位置以进行转移操作。
另外，在图5中将管芯508描绘为横跨在电路迹线的第一部分504A和第二部分504B之间。以这种方式，在转移操作期间管芯508的电接触端子(未示出)可以结合到支撑衬底502。因此，可以施加电力以在电路迹线的第一部分504A和第二部分504B之间通电，从而为管芯508供电。例如，管芯可以是未封装LED，这些LED已直接从晶圆胶带转移到支撑衬底502上的电路迹线上。此后，可以对支撑衬底502进行处理以完成支撑衬底502并将其用于电路或其他最终产品中。此外，可以通过相同或其他转移方式添加电路的其他部件以产生完整的电路，并且可以包括控制逻辑，从而以某种静态或可编程或自适应方式将LED作为一组或多组进行控制。
简化示例性直接转移系统
在图6中示出了直接转移系统600的实施方案的简化示例。转移系统600可以包括个人计算机(PC)602(或服务器、数据输入设备、用户界面等)、数据存储装置604、晶圆胶带机构606、支撑衬底机构608、转移机构610和固定机构612。由于到目前为止已经对晶圆胶带机构606、支撑衬底机构608、转移机构610和固定机构612进行了更详细的描述，因此在此不再重复关于这些机构的具体细节。但是，以下将简要描述晶圆胶带机构606、支撑衬底机构608、转移机构610和固定机构612与PC 602和数据存储装置604之间的交互如何相关。
在一个实施方案中，PC 602与数据存储装置604通信以接收在转移过程中有用的信息和数据，该转移过程使用转移机构610将管芯从晶圆胶带机构606中的晶圆胶带直接转移到支撑衬底机构608中的支撑衬底上，其中可以经由位于固定机构612中的激光器或其他能量发射设备的致动在支撑衬底机构处将管芯固定在支撑衬底上。PC 602还可以用作数据的接收器、编译器、组织器和控制器，这些数据被中继到晶圆胶带机构606、支撑衬底机构608、转移机构610和固定机构612中的每一者。PC 602可以进一步接收来自转移系统600的用户的指示信息。
注意，尽管图6描绘了邻近晶圆胶带机构606和支撑衬底机构608的方向性运动能力箭头，但这些箭头仅指示一般的移动性方向，然而可以设想，晶圆胶带机构606和支撑衬底机构608都可能够在其他方向上移动，包括在平面中旋转、俯仰、滚转和偏航。
下文参考图7描述了转移系统600的部件的交互的附加细节。
详细示例性直接转移系统
转移系统700的各个元件之间的通信路径的示意图可描述如下。
直接转移系统可以包括个人计算机(PC)702(或服务器、数据输入设备、用户界面等)，其可以从数据存储装置704接收通信并向其提供通信。PC 702还可以与第一小区管理器706(示出为“小区管理器1”)和第二小区管理器708(示出为“小区管理器2”)通信。因此，PC 702可以在第一小区管理器706和第二小区管理器708之间控制和同步指令。
PC 702可以包括处理器和存储器部件，通过处理器和存储器可以执行指令以实现关于第一小区管理器706和第二小区管理器708以及数据存储装置704的各种功能。在一个实施方案中，PC 702可以包括项目管理器710和顶针轮廓定义器712。
项目管理器710可以从第一小区管理器706和第二小区管理器708以及数据存储装置704接收输入，以组织直接转移过程并在支撑衬底相对于晶圆胶带和其上的管芯的取向和对准方面保持平稳的功能。
顶针轮廓定义器712可以包含关于顶针行程性能曲线的数据，这些数据可以用于根据所加载的晶圆胶带上的特定管芯和支撑衬底上的电路迹线的图案来指示涉及期望顶针行程性能的转移机构。下文进一步讨论顶针轮廓定义器712的其他细节。
回到数据存储装置704，数据存储装置704可以包括包含数据的存储器，所述数据诸如特定于晶圆胶带机构中所加载的晶圆胶带的管芯映射714。如前所述，管芯映射可以描述晶圆胶带上每个管芯的相对位置及其质量，以便提供对特定管芯位置的预先组织的描述。此外，数据存储装置704还可以包括包含电路CAD文件716的存储器。电路CAD文件716可以包含关于所加载的支撑衬底上的特定电路迹线图案的数据。
项目管理器710可以接收来自数据存储装置704的管芯映射714和电路CAD文件716，并且可以将相应信息分别中继到第一小区管理器706和第二小区管理器708。
在一个实施方案中，第一小区管理器706可以经由管芯管理器718来使用来自数据存储装置704的管芯映射714。更具体地，管芯管理器718可以将管芯映射714与传感器管理器720接收的信息进行比较，并且可以基于这些信息向运动管理器722提供关于特定管芯的位置的指令。传感器管理器720可以从管芯检测器724接收关于管芯在晶圆胶带上的实际位置的数据。传感器管理器720还可以指示管芯检测器724根据管芯映射714在特定位置寻找特定管芯。管芯检测器724可以包括传感器，诸如图2A和图2B中的第二传感器244。基于所接收的管芯在晶圆胶带上的实际位置的数据(关于位置偏移的确认或更新)，运动管理器722可以指示第一机器人726(示出为“机器人1”)将晶圆胶带传送到与转移机构的顶针对准的位置。
在到达指示位置时，第一机器人726可以将其运动的完成传达到顶针控制板管理器728。另外，顶针控制板管理器728可以直接与PC 702通信以协调转移操作的执行。在执行转移操作时，PC 702可以指示顶针控制板管理器728激活顶针致动器/顶针730，从而使得顶针根据顶针轮廓定义器712中所加载的顶针轮廓执行行程。顶针控制板管理器728还可以激活激光器控件/激光器732，从而使得当顶针经由晶圆胶带下压管芯以执行转移操作时激光器朝支撑衬底发射光束。如上所述，激光器控件/激光器732的激活可以发生于顶针行程的激活甚至完全致动之前、同时、期间或之后。
因此，第一小区管理器706可能经历多个状态，包括确定要告诉第一机器人726要去的位置、告诉第一机器人726去所确定的位置、打开顶针、激活固定设备以及重置。
在执行转移操作之前，项目管理器710可以将电路CAD文件716的数据中继到第二小区管理器708。第二小区管理器708可以包括传感器管理器734和运动管理器736。传感器管理器734可以使用电路CAD文件716指示衬底对准传感器738在支撑衬底上找到基准点，从而根据支撑衬底上的电路迹线的位置来检测并定向支撑衬底。传感器管理器734可以接收在支撑衬底上的电路迹线图案的确认或更新位置信息。传感器管理器734可以与运动管理器736配合以向第二机器人740(示出为“机器人2”)提供指令，以将支撑衬底传送到对准位置(即，转移固定位置)来执行转移操作。因此，电路CAD文件716可以有助于项目管理器710将支撑衬底相对于晶圆胶带对准，使得管芯可以准确地转移到支撑衬底上的电路迹线。
因此，第二小区管理器708可能经历多个状态，包括确定要告诉第二机器人740要去的位置、告诉第二机器人740去所确定的位置以及重置。
应当理解，上述转移系统700的各个部件中的全部或少于全部部件之间的附加和另选通信路径是可能的。
示例性直接转移方法
在图8中示出了执行直接转移过程的方法800，该方法中一个或多个管芯从晶圆胶带直接转移到支撑衬底。本文描述的方法800的步骤可以不按任何特定顺序执行，因此可以按任何令人满意的顺序执行以实现期望的产品状态。方法800可以包括将转移过程数据加载到PC和/或数据存储装置中的步骤802。转移过程数据可以包括数据诸如管芯映射、电路CAD文件数据和顶针轮廓数据。
方法800中还可以包括将晶圆胶带加载到晶圆胶带传送机机构中的步骤804。将晶圆胶带加载到晶圆胶带传送机机构中可以包括控制晶圆胶带传送机机构移动到加载位置，该加载位置也称为取出位置。晶圆胶带可以在该加载位置处固定在晶圆胶带传送机机构中。可以加载晶圆胶带，使得半导体管芯面向下朝向支撑衬底传送机机构。
方法800还可以包括准备支撑衬底以加载到支撑衬底传送机机构中的步骤806。准备支撑衬底的步骤可以包括根据正在加载到PC或数据存储装置中的CAD文件的图案在支撑衬底上丝网印刷电路迹线的步骤。另外，可以将基准点印刷到电路衬底上，以便有助于转移过程。可以控制支撑衬底传送机机构移动到加载位置，该加载位置也称为取出位置，在该位置可以将支撑衬底加载到支撑衬底传送机机构中。可以加载支撑衬底，使得电路迹线面向晶圆上的管芯。例如，在一个实施方案中，可以通过传送机(未示出)或其他自动化机构(诸如以装配线的形式)将支撑衬底递送并放置在加载位置。另选地，可以由操作员手动加载支撑衬底。
一旦将支撑衬底正确地加载到晶圆胶带中的支撑衬底传送机机构中，就可经由PC执行控制将管芯从晶圆胶带直接转移到支撑衬底的电路迹线的程序，以开始直接转移操作808。下文描述直接转移操作的细节。
示例性直接转移操作方法
图9示出了直接转移操作的方法900，该方法使得管芯从晶圆胶带(或其他保持管芯的衬底，图9的简化描述也称其为“管芯衬底”)直接转移到支撑衬底。本文描述的方法900的步骤可以不按任何特定顺序执行，因此可以按任何令人满意的顺序执行以实现期望的产品状态。
为了确定要将哪个管芯放置在支撑衬底上以及要将管芯放置在支撑衬底上的哪个位置，PC可以接收关于支撑衬底的标识以及包含要转移的管芯的管芯衬底的标识的输入902。该输入可以由用户手动输入，或者PC可以将请求发送到分别控制支撑衬底对准传感器和管芯检测器的小区管理器。该请求可以指示传感器扫描所加载的衬底上的标识标记，诸如条形码或QR码，并且/或者该请求可以指示检测器扫描所加载的管芯衬底上的标识标记，诸如条形码或QR码。
PC可以使用支撑衬底标识输入查询数据存储装置或其他存储器以将支撑衬底和管芯衬底的相应标识标记匹配并检索相关联的数据文件904。具体地，PC可以检索与支撑衬底相关联的电路CAD文件，该电路CAD文件描述了支撑衬底上的电路迹线的图案。电路CAD文件还可以包含数据诸如要转移到电路迹线的管芯的数量、相对位置和相应质量要求。同样，PC可以检索与管芯衬底相关联的管芯映射数据文件，该管芯映射数据文件提供特定管芯在管芯衬底上的相对位置的映射。
在执行将管芯转移到支撑衬底的过程中，PC可以确定支撑衬底和管芯衬底相对于转移机构和固定机构的初始取向。在步骤906内，PC可以指示衬底对准传感器在支撑衬底上定位基准点。如上所述，基准点可用作确定在支撑衬底上的电路迹线的相对位置和取向的参考标记。此外，PC可以指示管芯检测器在管芯衬底上定位一个或多个参考点以确定管芯的布置。
一旦确定了支撑衬底和管芯衬底的初始取向，PC就可以指示相应支撑衬底和管芯衬底传送机构将支撑衬底和管芯衬底取向成分别与转移机构和固定机构对准的位置。
对准步骤908可以包括确定电路迹线的要向其转移管芯的部分的位置910以及该部分相对于转移固定位置所处的位置912。可以将转移固定位置视为转移机构和固定机构之间的对准点。基于在步骤910和912中确定的数据，PC可以指示支撑衬底传送机构传送支撑衬底，以使电路迹线的要向其转移管芯的部分与转移固定位置对准914。
对准步骤908还可以包括确定在管芯衬底上的哪个管芯将被转移916以及该管芯相对于转移固定位置位于何处918。基于在步骤916和918中确定的数据，PC可以指示晶圆胶带传送机构传送管芯衬底，以便将要传送的管芯与转移固定位置对准920。
一旦将要从管芯衬底上转移的管芯和电路迹线的要向其转移管芯的部分与转移机构和固定机构对准，就可以致动顶针和固定设备(例如，激光器)922以实现将管芯从管芯衬底转移到支撑衬底。
在转移管芯之后，PC可以确定是否要转移附加管芯924。在要转移另一个管芯的情况下，PC可以返回到步骤908并相应地重新对准产品和管芯衬底以进行后续转移操作。在不存在另一管芯要转移的情况下，转移过程结束926。
示例性直接转移传送机/装配线系统
在关于图10描述的实施方案中，可以在传送机/装配线系统1000(以下称为“传送机系统”)中实现上述直接转移装置的多个部件。具体地，图2A和图2B描绘了正由支撑衬底传送机框架214保持并由支撑衬底保持器框架216张紧的支撑衬底210。作为经由相对于装置200所述的马达、导轨和齿轮组成的系统将支撑衬底传送机框架214固定在狭窄区域中的另选方案，图10示出了正在通过传送机系统1000传送的支撑衬底传送机框架214，其中支撑衬底经过装配线式过程。作为在要传送的支撑衬底上执行的操作之间的实际传送方式，传送机系统1000可以包括一系列轨道、辊和皮带1002和/或其他处理设备以循序传送多个支撑衬底传送机框架214，每个支撑衬底传送机框架均保持支撑衬底。
在一实施方案中，传送机系统1000的操作站可包括一个或多个印刷站1004。当将空白支撑衬底传送到印刷站1004时，可以在其上印刷电路迹线。在存在多个印刷站1004的情况下，该多个印刷站1004可以串行地布置，并且可以被配置为各自执行一个或多个印刷操作，以便形成完整的电路迹线。
另外，在传送机系统1000中，可将支撑衬底传送机框架214传送到一个或多个管芯转移站1006。在存在多个管芯转移站1006的情况下，该多个管芯转移站1006可以串行地布置，并且可以被配置为各自执行一个或多个管芯转移。在该一个或多个转移站处，经由使用本文所述的直接转移装置实施方案中的一者或多者进行的转移操作，支撑衬底可以具有被转移且固定到其的一个或多个管芯。例如，每个转移站1006可以包括晶圆胶带传送机构、转移机构和固定机构。在一个实施方案中，可能已经在支撑衬底上预先准备了电路迹线，并且因此可将支撑衬底直接传送到该一个或多个转移站1006。
在转移站1006中，晶圆胶带传送机构、转移机构和固定机构可以在入站时相对于所传送的支撑衬底传送机框架214对准。在这种情况下，当通过传送机系统1000传送该多个支撑衬底时，转移站1006的部件可以在每个支撑衬底上的同一相对位置上重复执行相同的转移操作。
此外，传送机系统1000还可以包括一个或多个精加工站1008，可以将支撑衬底传送到该一个或多个精加工站以执行最终处理。最终处理的类型、量和持续时间可能取决于产品的特征和用于制造该产品的材料的特性。例如，支撑衬底可以在精加工站1008处获得附加固化时间、保护涂层、附加部件等。
直接转移装置的第二示例性实施方案
参照图11A和11B，在直接转移装置的另一个实施方案中，可以形成“轻线”。虽然装置1100的许多特征可以与图2A和图2B的装置200的特征保持基本相似，但支撑衬底传送机构1102可以被构造成传送不同于支撑衬底210的支撑衬底1104，如图11A和11B所描绘。具体地，在图2A和图2B中，支撑衬底传送机构202包括支撑衬底传送机框架214和张紧器框架216，该张紧器框架在张力下固定片状支撑衬底218。然而，在图11A和图11B的实施方案中，支撑衬底传送机构1102可以包括支撑衬底卷盘系统。
该支撑衬底卷盘系统可以包括缠绕有“线电路”的一个或两个电路迹线卷盘1106，其可以包括一对相邻缠绕的导电线或线材作为支撑衬底1104。在只有一个卷盘的情况下，卷盘1106可以定位在转移位置的第一侧，并且该对导电线(1104)可以缠绕在单个卷盘1106上。另选地，可以存在两个电路迹线卷盘1106定位在转移位置的第一侧，其中每个卷盘1106包含单串线电路，然后将这些线电路串聚集在一起经过传送位置。
无论是实施一个卷盘1106还是两个卷盘1106，在每种情况下形成线电路的管芯转移过程都可以基本相似。具体地，支撑衬底1104的导电线可以从卷盘1106跨转移位置穿过，并且可以馈送到精加工设备1108中。在一个实施方案中，精加工设备1108可以是：用于接收例如半透明或透明塑料的保护涂层的涂层设备；或固化装置，其可以完成固化线电路，作为产品最终处理的一部分。附加地或另选地，可以将电路串馈送到另一个卷盘上，该另一个卷盘可以在最终处理线电路之前将卷盘上的线电路缠绕起来。当拉动支撑衬底1104的导电线通过转移位置时，可以致动转移机构206以执行顶针行程(如上所述)来将管芯220转移到支撑衬底1104的导电线，从而使得管芯220的电接触端子分别放置在相邻的线上，并且可以致动固定机构208以将管芯220固定在适当的位置。
此外，装置1100可以包括张紧辊1110，在张紧辊上可以对支撑衬底1104的导电线进行支撑和进一步张紧。因此，张紧辊1110可以有助于维持所形成的线电路中的张力，以便提高管芯转移精度。
在图11B中，管芯220被描绘为已经转移到支撑衬底1104的导电线上，从而(在某种程度上)结合支撑衬底1104的导电线并形成线电路。
直接转移装置的第三示例性实施方案
在直接转移装置的附加实施方案中，参照图12，装置1200可以包括晶圆胶带传送机构1202。具体地，代替图2A和图2B中所示的晶圆胶带传送机框架222和晶圆胶带保持器框架224，晶圆胶带传送机构1202可以包括一个或多个卷盘1204组成的系统，以将管芯220传送通过装置1200的转移位置从而将管芯转移到单个衬底。具体地，每个卷盘1204可以包括形成为狭窄、连续且细长的条带的管芯衬底1206，管芯220沿着该条带的长度连续地附接到管芯衬底。
在使用单个卷盘1204的情况下，转移操作可以包括基本上如上所述地经由支撑衬底传送机构202使用马达、导轨和齿轮来传送支撑衬底210。然而，晶圆胶带传送机构1202可以包括基本静态的机构，因为虽然可以通过从卷盘1204上展开管芯衬底1206来将管芯220连续地馈送通过转移位置，但是卷盘1204本身主要保持在固定位置。在一个实施方案中，出于稳定性目的，可以通过张紧辊1208和/或张紧卷盘1210来保持管芯衬底1206的张力，所述张紧辊和/或张紧卷盘可以设置在装置1200的与卷盘1204相对的一侧上。在管芯已经转移之后，张紧卷盘1210可以使管芯衬底1206卷起来。另选地，可以通过任何其他合适的装置来保持张力以固定管芯衬底1206，从而有助于在每次转移操作之后拉动管芯衬底通过转移位置以使管芯220循环通过。
在使用多个卷盘1204的实施方案中，每个卷盘1204可以设置成在横向上邻近其他卷盘1204。每个卷盘1204可以与特定转移机构206和特定固定机构208配对。在这种情况下，可以相对于支撑衬底210布置每组各自的转移机构和固定机构，使得可以同时将多个管芯放置在同一支撑衬底210上的多个位置。例如，在一个实施方案中，各个转移位置(即，转移机构和对应固定机构之间的对准)可以成一直线、偏移或交错，以适应各种电路迹线图案。
无论是实施一个卷盘1204还是多个卷盘1204，管芯转移操作都可以与上述相对于装置200的第一示例性实施方案所述的转移操作相对类似。例如，可以经由支撑衬底传送机构202以与上述相同的方式将支撑衬底210传送到转移位置(管芯固定位置)，转移机构206可以执行顶针行程以将管芯220从管芯衬底1206转移到支撑衬底210，并且可以致动固定机构208以有助于将管芯220固定到支撑衬底210。
注意，在具有多个卷盘1204的实施方案中，电路迹线图案可以使得并非每个转移机构都需要同时被致动。因此，当将支撑衬底传送到各个位置以进行转移时，可以间歇地致动多个转移机构。
直接转移装置的第四示例性实施方案
图13描绘了直接转移装置1300的实施方案。如图2A和图2B，支撑衬底传送机构202可以设置成与晶圆胶带传送机构204相邻。然而，在传送机构202、204之间存在空间，在该空间中可以设置转移机构1302以实现将管芯220从晶圆胶带218转移到支撑衬底210。
转移机构1302可以包括夹头1304，该夹头一次从晶圆胶带218拾取一个或多个管芯220，并且绕延伸通过臂1306的轴线A旋转。例如，图13描绘了面向支撑衬底210的晶圆胶带218，使得夹头1304可以绕枢轴点1308(见方向性枢转箭头)在晶圆胶带218的管芯承载表面与支撑衬底210的转移表面之间枢转180度。也就是说，夹头1304的延伸方向在与晶圆胶带218和支撑衬底210两者的转移表面或转移平面正交的平面中枢转。另选地，在一些实施方案中，夹头的臂结构可以布置成在两个平行表面之间枢转，并且夹头的臂可以沿着平行平面枢转。因此，当面向晶圆胶带218时，夹头1304可以拾取管芯220，然后立即枢转到支撑衬底210的表面以与固定机构208成一直线。然后，夹头1304释放管芯220，从而转移管芯220以将其固定在支撑衬底210上的电路迹线212上。
在一个实施方案中，转移机构1302可包括两个或更多个夹头(未示出)，这些夹头从臂沿不同方向延伸。在此类实施方案中，每当夹头经过晶圆胶带218时，夹头可旋转转位360度经过夹头停止位置并拾取和转移管芯。
另选地，该一个或多个夹头1304可以使用通过夹头1304的正负真空压力从晶圆胶带拾取和释放管芯220。
具有微调节组件的直接转移装置的第一示例性实施方案
图14示出了直接转移装置1400的实施方案。在所描绘的实施方案中，微调节机构1402附接到晶圆胶带传送机构1404，其可以有助于将半导体器件管芯220从晶圆胶带218直接转移到支撑衬底210。虽然转移装置1400的许多特征可以与图2A和图2B的装置200的特征保持基本相似，但在下文中将参考图14至图18讨论一些区别，包括微调节机构1402的实现，该微调节机构在管芯转移过程期间对晶圆胶带218和管芯220的取向和/或位置进行微调节(例如，5微米至50微米、或1微米至1000微米或0.5微米至5000微米等)。
作为概述，转移装置1400可以包括支撑衬底传送机构202(也参考图2A和图2B描绘)以及晶圆胶带传送机构1404。因为晶圆胶带传送机构1404包括晶圆胶带传送机框架1406和晶圆胶带保持器框架1408，所以该晶圆胶带传送机构在功能上大致类似于晶圆胶带传送机构204。通常，支撑衬底传送机构202和晶圆胶带传送机构1404在本文中可以被视为提供“粗移动”的机构，因为它们通常在连续管芯转移位置之间移动较大的移动量(相对于微移动)。但是，如上所述，图14的实施方案中的晶圆胶带传送机构1404包括下面将详细讨论的微调节机构1402。尽管提供粗移动的机构也可以根据需要在转移位置之间进行较小尺度(包括微距)的调节，但是普遍认为，粗移动机构更适于较大的宏移动(例如，约1mm至2mm或更大)。因此，在多种情况下，结合粗移动传送机构来实施微调节机构可能是有利的。例如，当粗移动传送机构由于从粗移动中停止而超过传送位置、未达到传送位置或在传送位置附近摆动时，除了进行粗移动以外，还可以进行微调节使得转移对准略微偏离，例如，在微小尺度上偏离。
微调节机构1402结合小区管理器706(图7)可以执行实时微调节，该实时微调节在管芯转移过程期间将支撑衬底210和管芯220对准和/或更接近地对准。在一个实施方案中，转移装置1400可以出于不同的目的，包括补偿使运动部件停止之后的振动运动和/或出于加快整体的管芯转移操作的目的而执行微调节，在管芯转移操作中传送机构202、1404的运动速度在后续管芯转移之前变慢(而不是在每次转移操作后完全停止)。
例如，在一方面，微调节机构1402校正由晶圆胶带传送机框架1406的开始和/或停止传送带来的振动而引起的位置误差。管芯转移速率可以在每秒放置大约6个至450个管芯或更多个管芯的范围内。通常，随着转移速率的增加，传送装置的机械复杂度和重量也可能随之增加。当移动质量块快速加速然后突然停止时，这些质量块速度的增加和转移速率的增加可能共同增加系统部件的振动。振动消散所需的稳定时间可能会导致管芯转移的与时间相关的效率低下。在一个实施方案中，晶圆胶带保持器框架1408的微调节可以通过抵消影响管芯相对位置的振动来减少或消除晶圆胶带传送机构1404的稳定时间，从而提高系统效率。
在一个实施方案中，可以进行微调节以通过允许晶圆胶带传送机构1404在晶圆胶带保持器框架1408仍在运动的同时保持连续运动并且将管芯220转移到支撑衬底210，而无需晶圆胶带传送机构1404在从一个转移位置行进到下一个转移位置时重复地开始和停止，从而提高系统效率。
考虑到装置的结构，图15A描绘了根据一个实施方案的微调节机构1500(下文称为“微调节机构1500”)的等距视图。微调节机构1500可以包括：致动器1502；致动器凸缘1504，该致动器凸缘具有支撑臂1504A，致动器1502可抵靠该支撑臂固定；晶圆支撑块1506，晶圆保持器框架1408固定在该晶圆支撑块上以保持晶圆胶带218；以及一个或多个弹簧构件1508，该一个或多个弹簧构件将晶圆支撑块1506连接到致动器凸缘1504。在未示出的实施方案中，致动器凸缘1504可以与晶圆胶带保持器框架1408直接或间接连接。可以将微调节机构1500牢固地紧固到晶圆胶带传送机框架1406(如图14所描绘)，使得微调节机构1500随晶圆胶带传送机框架1406移动并对晶圆胶带218的位置进行小的独立调整。
根据一个实施方案，致动器1502可以包括细长杆，该细长杆可通过致动器支架组件1510安装在致动器凸缘1504上。致动器支架组件1510可以包括一种或多种紧固方式，诸如内六角螺钉、闩锁、夹子、焊接等。微调节机构1500可以包括位于致动器凸缘1504中的多个通孔1512以用于通过适当的紧固件(未示出)将微调节机构1500附接到晶圆胶带传送机框架1406。
致动器1502设置在致动器凸缘1504上，使得在组装时致动器1502的主体能够沿着致动器凸缘1504相对于表面在单个方向上滑动。但是，致动器1502相对于距致动器凸缘1504的距离和沿致动器凸缘延伸的方向保持固定取向。应当理解，尽管被描绘为通过内六角螺钉经由致动器托架组件1510螺栓连接到致动器凸缘1504的圆柱形主体，但是致动器1502可以采用除图15A所示的圆柱形之外的许多形状，并且可以任何方式紧固到致动器凸缘1504，使得致动器凸缘1504和致动器1502相对于彼此作为单个单元操作。
致动器1502可以是压电致动器。压电致动器(也称为压电换能器、转换器等)将电能转换为线性运动。另选地，致动器1502可以包括除压电致动器之外的运动控制致动器，其可以被配置为进行快速和精确的移动。示例性另选致动器包括线性马达、伺服马达或具有滚珠丝杠、音圈等的步进马达。当经由设置在致动器1502的第二端部处的电连接器1514施加信号刺激时，致动器1502可以例如使用压电致动器在致动器1502与晶圆支撑块1506接触的第一端部处施加相对较大的推力(例如，1000+N)。
致动器1502可以经由电连接器1514连接到一个或多个系统控制器。如先前参考图7所讨论的，若干个系统控制机构可以被配置为控制致动器1502。系统控制器可以基于信号刺激来控制致动器1502的操作方面，包括致动器1502的第一端部的行程距离。如参考图7所示，示例性控制器系统可以是例如传感器管理器720、运动管理器722、传感器管理器734和/或运动管理器736。
机电控制系统领域的技术人员应当理解，能够经由单通道或多通道控制器系统结合一个或多个信号放大器对致动器响应进行常规控制。根据一个实施方案，能够控制致动器1502使得致动器1502的第一端部在被致动时移动晶圆胶带保持器框架1408的位置，从而移动晶圆胶带218。晶圆胶带保持器框架1408可能够经由该一个或多个弹簧构件1508(在具有弹簧构件的实施方案中)相对于致动器凸缘1504移动。另选地，利用可以在多于一个方向上输出力的其他运动控制致动器，晶圆胶带保持器框架1408可能够在没有弹簧构件的情况下移动，因为致动器本身能够引发沿返回方向的运动。另外，致动器1502可以设置在系统结构中所描绘的不同位置处。也就是说，可以设想，致动器1502相对于正在被粗调节的粗移动传送机构和衬底或转移机构的位置可以不同。例如，致动器1502可以与微调节构件处于同一平面内(即，无论调节了粗传送机构或转移机构中的哪个部件，或它们的组合的位置)，可以堆叠在粗移动传送机构和微调结构件之间等。一旦将晶圆胶带保持器框架1408、晶圆胶带218和管芯220共同位移到预期位置(即，达到对准位置)，则转移机构206(图14)可以精确的定时和位置精度将管芯220转移到支撑衬底210。当管芯定位在预先确定的预期位置时对准位置是精确的，在该预期位置中实际位置在预先确定的误差范围内(即，该位置在预先确定的公差内是精确的)。预先确定的公差范围的示例可以在例如10微米至50微米之间。可以设想其他公差。
如上所述，在一个实施方案中，弹簧构件1508连接晶圆支撑块1506和致动器凸缘1504，使得致动器1502的第一端部可以施加致动力(图示箭头1502A指示力的方向)。致动力1502A使晶圆支撑块1506位移，这转化成晶圆胶带保持器框架1408从第一(静止)位置沿致动轴线(在图15A中描绘为X轴)位移到第二位置。该位移是从相对于致动器凸缘1504的第一位置起的预先确定的距离。可以通过沿致动力1502A的轴线移动晶圆支撑块1506来使弹簧构件1508稍微变形以允许晶圆胶带保持器框架1408位移。通过举例，如本文所用，晶圆胶带的位移可以在约5微米至约200微米的范围内。在施加致动力1502A之后，可以通过弹簧构件1508的恢复力来施加返回力(图示箭头1508A表示力的方向)，使得致动器1502的第一端部(如果尚未通过其他方式返回到静止位置)被迫返回到相对于致动器凸缘1504的静止位置。因此，弹簧构件可以用作返回构件。
致动器凸缘1504(特别是弹簧构件1508)可以由具有令人满意的弹性机械特性的合适材料构造，这可以取决于特定的弹簧设计。例如，在例示的实施方案中，材料诸如合金钢、碳钢、钴镍、铜基合金、镍基合金、钛合金、铝等可以是令人满意的。附加地和/或另选地，可以设想塑料和其他复合材料。应当理解，微调节机构1500的几何形状及其构造材料可以不同，并且不限于本文所述的那些。
根据一个实施方案，致动器凸缘1504和弹簧构件1508(或其部分)可以是一体的，这种情况下它们由单件材料制成。在其他方面，它们可以被制造为单独的部件并且被紧固在一起(例如，经由焊接或其他紧固技术)以形成一体的(单件)微调节机构1500。例如，当由单件料制造时，可以通过去除(例如，经由机械加工、电火花加工(EDM)等)致动器凸缘1504的一部分(其中去除的部分如图15A中的旋涡状空腔所示)来形成该多个弹簧构件1508。尽管在图15A至图17中描绘为弓形的弹簧臂，但是弹簧构件1508可以是另一种合适的形式或形状，诸如线圈弹簧，用于在移除致动力1502A之后将晶圆胶带保持器框架1408返回到第一(静止)位置。
压电致动器的可能有益效果之一是致动器1502的可变可控致动和可用推力。致动的强度与致动的速度和精度相结合可以提供定位调节的精度，使得可以定位要转移的管芯。另一个有益效果是致动的速度和精度可提供抵消振动的微调节。例如，关于抵消振动力，微调节机构1500可以被构造成如图所示具有单个致动器1502，以有助于系统抵消由与支撑衬底传送机框架214相关联的质量块的快速加速以及之后的突然减速(即，停止)而引起的振动，与停止之前的行进方向无关。换句话说，当使致动器致动以抵消由连接有微调节机构1500的晶圆胶带传送机构1404的快速停止而引起的振动时，在考虑致动器1502的致动方向时，停止之前的微调节机构1500和晶圆胶带传送机构1404的行进方向可能无关紧要。由停止引起的任何所得振动中的至少一些振动可以由单个致动器抵消。
压电致动器可以通过推动(例如，通过在一个方向上施加线性力)来提供微调节，但是可能不具有相等的拉力(例如，在相反的方向上施加线性力)。例如，在系统在两个方向(例如，沿X轴的正方向和沿X轴的负方向)上具有移动能力的情况下，单向致动在用于精确致动(例如，位置调节)时可能会受到物理限制。因此，当将压电致动器用于致动器1502时，提供被构造成在多于一个方向上致动的微调节机构可能是有利的(在本文中参考图16至图17进一步讨论)。
图15B示出了根据本申请的实施方案的大致沿着图15A中所示的线XVB-XVB截取的晶圆胶带传送机构1404的示意性截面图，包括微调节机构1500。示出了用于晶圆胶带传送机机构1404的取向的顶针226和顶针回缩支撑件230。为了清楚起见，图15A描绘了处于与图15B所示颠倒的取向的微调节组件1500。如图15B所描绘，晶圆胶带保持器框架1408被构造成固定晶圆胶带218，并且微调节组件1500可以对晶圆胶带218的位置进行微调节。晶圆胶带传送机框架1406与致动器凸缘1504机械地联接。另外，图15B描绘了致动器凸缘1504中的间隙1516。间隙1516表示从中去除材料的部分(即，如以上在一个实施方案中所讨论的，在该实施方案中，致动器凸缘1504和晶圆支撑块1506由单个料件制成)以形成弹簧构件1508的空腔空间。通常，间隙1516代表可以对管芯220的位置进行微调节的最大空间量。在另选实施方案(未示出)中，除本文明确描述和描绘的部件之外，致动器凸缘和晶圆支撑块可以是两个单独的部件，它们已经通过紧固件和弹簧机械地联接，在这种情况下，间隙1516仍可以表示在交替联接的致动器凸缘和晶圆支撑块之间可以进行位置调节的空间。
图15C示出了根据一个实施方案的大致沿着图15A中所示的线XVC-XVC截取的微调节组件1500的另一截面图。为了清楚起见，在该视图中省略了顶针和回缩支撑件。注意，尽管晶圆胶带传送机框架1406被描绘为与致动器凸缘1504略微间隔开以便清楚地描绘部件的区分，但是本领域技术人员应当理解，在使用中，晶圆胶带传送机框架1406经由附接到致动器凸缘1504而与晶圆胶带保持器框架1408机械地联接。如图15C所描绘，致动器1502可以通过致动器支架组件1510安装在致动器凸缘1504上或紧紧保持在该致动器凸缘上，该致动器支架组件可以包括衬套、垫片、垫圈、托架等。在一个实施方案中，例如，维持致动器1502和致动器凸缘1504之间的偏移可以使移动期间的摩擦最小化。
具有微调节组件的直接转移装置的第二示例性实施方案
图16示出了根据本申请的另一实施方案的微调节机构1600(下文称为“微调节机构1600”)的仰视图，该微调节机构具有第一致动器1602和第二致动器1604，用于对装置的一个或多个部件进行微调节。虽然微调节机构1600的许多特征可以与图15A中的微调节机构1500的特征保持基本相似，但在下文中将相对于第二致动器1604讨论一些区别。
微调节机构1600包括第一致动器1602，该第一致动器具有被定位成接触晶圆支撑块1606的第一侧面的远侧端部，该晶圆支撑块被构造成固定用于保持晶圆胶带的晶圆胶带保持框架(图16中未示出)。另外，微调节机构1600包括第二致动器1604，该第二致动器具有被定位成在与第一致动器1602的远侧端部180度相对的位置处接触晶圆支撑块1606的远侧端部。第一致动器1602和第二致动器1604的相应远侧端部与晶圆支撑块1606的接近可以包括直接接触、间接接触、邻接、相邻等。微调节机构1600可以包括致动器凸缘1608，支撑块1606固定到该致动器凸缘。此外，致动器凸缘1608可包括支撑臂1608A和1608B，第一致动器1602和第二致动器1604抵靠支撑臂1608A和1608B固定。在可以进一步实现基于弹簧的返回系统的实施方案中，如图16所示，微调节机构1600还可以包括将晶圆支撑块1606连接到致动器凸缘1608的多个可变形弹簧构件1610。可以经由孔1612将微调节机构1600牢固地紧固到晶圆胶带传送机框架1406(以与图15B中所描绘的微调节机构1500类似的方式)，使得微调节机构1600(在附接到晶圆胶带传送机框架时)随晶圆胶带传送机框架移动，并对晶圆胶带的位置进行微调节。
因此，弹簧构件1610将晶圆支撑块1606和致动器凸缘1608连接，使得第一致动器1602的远侧端部可以施加致动力1602A，该致动力将晶圆支撑块1606沿致动轴线(在图16中描绘为X轴)从第一(静止)位置位移到第二位置。该位移可以是从相对于致动器凸缘1608的第一位置起的可变的、预先确定的距离。可以通过沿致动力1602A的轴线移动晶圆支撑块1606使弹簧构件1610暂时地稍微变形以允许晶圆支撑块1606移位。在施加致动力1602A之后，弹簧构件1610可以施加返回弹簧力1610A，使得第一致动器1602的远侧端部(如果尚未返回到第一位置)被迫返回到相对于致动器凸缘1608的第一位置。
附加地和/或另选地，第二致动器1604可以施加致动力1604A以有助于使晶圆支撑块1606返回到第一位置。在实施方案包括基于弹簧的返回系统的情况下，返回弹簧力1610A可以作用在晶圆支撑块1606上以使晶圆支撑块1606返回到第一位置。此外，致动力1604A可以大于返回弹簧力1610B，并且可以提供关于相对于致动器凸缘1608的传送速度、传送加速度的附加控制以及指示晶圆支撑块1606精确返回到相对于致动器凸缘1608的第一位置的其他可控制因素。当第二致动器1604如上所述正在执行微调节操作时，返回力1610B还可以使晶圆支撑块1606返回到第一位置。也就是说，第一位置是共同的静止位置，并且当第二致动器1604将晶圆支撑块1606推向第一致动器1602时，可以到达第三位置。
根据一个实施方案，在转移管芯时，用于晶圆支撑块1606的微调节的精确致动控制在沿着单个轴的两个方向上可以为微调节移动提供更好的优化能力。第一致动器1602和第二致动器1604中的每一者可以分别经由连接器1614和1616中的对应一者分别连接到控制系统(未示出)。因此，实施方案(诸如参考图16所述的实施方案)提供沿单个轴的两个行进方向上的对准时间。
具有微调节组件的直接转移装置的第三示例性实施方案
附加地和/或另选地，图17示出了具有四个微致动器(第一致动器1702、第二致动器1704、第三致动器1706和第四致动器1708)的微调节机构1700的实施方案的仰视图。微调节机构1700的许多特征可以分别与图15和图16中的微调节机构1500和1600的特征保持基本相似。例如，如相对于第一致动器1602和第二致动器1604所述，在微调节机构1700中第一致动器1702和第二致动器1704可分别设置在支撑臂1710A和1710B上，抵靠致动器凸缘1710。然而，致动器凸缘1710可具有另外的支撑臂1710C和1710D，第三致动器1706和第四致动器1708可分别支撑在支撑臂1710C和1710D上。如所描绘的，可以设想，第三致动器1706和第四致动器1708可以彼此相对地共线对准，定位成在分别从第一致动器1702和第二致动器1704旋转90度的位置处接触晶圆支撑块1712。也就是说，第三致动器1706和第四致动器1708可以相对于第一致动器1702和第二致动器1704的共线对准垂直地取向，以在垂直于第一致动器1702和第二致动器1704能够进行调节的方向线的方向上调节管芯的位置。注意，相对的致动器可以用作返回构件，以将经调节后的特征部复位为中间状态。
用于使用具有微调节组件的直接转移装置执行直接转移的方法的第一说明性示例
在一个实施方案中，随着将保持晶圆胶带的框架从一个位置传送到另一个位置，保持晶圆框架的传送机构可以移动到转移位置，并且在突然停止或即使显著变慢之后可以执行微调节以微调转移位置和/或消除系统振动。一旦进行了调节，系统就将转移管芯。图18描绘了具有微调节机构的直接转移装置的实施方案的直接转移操作的方法1800，在该方法中传送机构可以在每个转移对准处停止或者可以在每个转移对准处不完全停止而是可以只是减速。
本文描述的方法1800的步骤可以不按任何特定顺序执行，因此可以按任何令人满意的顺序执行以实现期望的产品状态。为了便于说明，将方法1800描述为至少部分地由具有微调节机构的直接转移装置执行，例如图14至图17所示的那些。注意，为了方便起见，将方法1800的步骤描述为如同微调节机构与晶圆衬底传送机构一起设置。然而，可以设想，微调节机构的原理可以适于在如上所述的其他粗移动机构上实施。因此，还可以设想，方法1800的步骤也可能够适用于除图14至图17所示装置之外的其中微调节机构设置在粗移动机构上的装置。
直接转移操作(以及本文描述的每个过程)的示例性方法1800被图示为逻辑流程图，该流程图中每个相应操作可以表示可以由硬件、软件、它们的组合来实现的操作序列。在某些情况下，这些操作中的一个或多个操作可以由一个或多个人类用户实施。
在软件的上下文中，这些操作可以表示存储在一个或多个计算机可读介质上的计算机可执行指令，这些计算机可执行指令在由一个或多个处理器执行时执行所述操作。通常，计算机可执行指令可以包括执行特定功能或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、部件、数据结构等。
所述计算机可读介质可以包括非暂态计算机可读存储介质，其可以包括硬盘驱动器、软盘、光盘、CD-ROM、DVD、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、EPROM、EEPROM、闪存、磁卡或光卡、固态存储设备或可适用于存储电子指令的其他类型的存储介质。另外，在一个实施方案中，计算机可读介质可以包括暂态计算机可读信号(压缩或未压缩形式)。计算机可读信号的示例(无论是否使用载波进行调制)包括但不限于托管或运行计算机程序的计算机系统可以被配置为访问的信号，包括通过互联网或其他网络下载的信号。最后，除非另有说明，否则描述操作的顺序并不旨在理解为限制，并且可以按照任何顺序和/或并行地组合任意数量的所述操作以实现该过程。
现在参考图18更详细地描述，在1802处，PC(在上文中参考图7所述)可以指示系统将第一衬底(例如，管芯承载衬底，诸如管芯固定在其上的晶圆胶带)、第二衬底(晶圆将转移到其上的转移衬底，诸如电路板或其他管芯等)以及转移机构对准到对准位置(本文中进一步讨论)。也就是说，在一个实施方案中，PC可以指示第一衬底传送机构、第二衬底传送机构或转移机构中的任何一者或全部移动到转移对准位置中，在该转移对准位置中，管芯要从第一衬底转移到第二衬底上的转移位置。注意，可以设想，第一衬底传送机构、第二衬底传送机构或转移机构中的至少一者已经实现了具有微调节机构，以使由转移过程中的粗移动和/或其他因素引起的未对准最小化。
如本文所用，对准位置可以是在移动部件之间的对准距离的范围内的位置。例如，当所有三个部件(例如，转移机构、承载要转移的管芯的第一衬底和具有管芯的目标转移位置的第二衬底)对准时，可能会出现对准位置使得这三个部件之间的对准的任何偏差(即未对准)在10微米至75微米的范围内。在一个实施方案中，对准位置可以包括较小范围的可容许对准误差，诸如10微米至20微米。可以设想其他未对准公差范围，并且因此这些未对准公差范围不限于本文明确讨论的范围。
进一步参考上文的步骤1802，在一个实施方案中，一旦达到对准位置，系统就可以通过系统部件的粗移动完全停止来将衬底与转移机构对准以准备进行管芯转移。在停止时，可能会发生结构振动。例如，由于移动质量块的减速，振动可能会导致大到30微米至50微米的对准偏移。
附加地和/或另选地，在一个实施方案中，系统可以在三个部件中的一个或多个部件处于运动中时将衬底与转移机构对准以准备进行管芯转移。例如，传送第一衬底的传送机构可以具有指令而维持谨慎、缓慢、连续的运动；或者在粗移动之间移动可能更快，然后当移动部件接近期望转移位置时，系统可以降低移动部件的速度。因此，在精确、可确定的时刻，系统可以在行进轴上例如在与处于粗移动中的部件的行进方向成180度的方向上，将微调节机构调节为使得正在转移的管芯相对于支撑件上的目标位置静止的速度。也就是说，被微调节的部件的相对速度变为零。在管芯与目标转移位置最紧密对准的时刻，致动转移机构以将管芯转移出第一衬底。实施连续移动的实施方案的可能优点可以包括从相比起在每个转移位置处等待系统振动稳定而节省的时间中获得制造效率。
在任一实施方案中，为了确定致动的时间并确定要用来致动致动器的控制参数，小区管理器(参考图7所讨论的)可以确定实时操作因素，包括速度、加速度、位置、移动部件之间的对准、时间和其他因素。因此，在每次致动之前，传感器管理器、运动管理器和管芯管理器确定致动的定时和速率以用于操作致动器。
在1804处，转移装置根据需要对部件中的一个或多个部件的位置进行一个或多个微调节以改善对准位置。可以通过经由至少一个微调节致动器的致动使部件位移来执行该一个或多个微调节，从而解决任何微尺寸的未对准。位移可以包括例如利用微调节致动器将第一衬底从相对于致动器凸缘的第一位置位移到相对于致动器凸缘的第二位置。位移可以被可变地控制，并且因此可以是预先确定的距离，该预先确定的距离以更精确地将要从第一衬底转移的管芯对准第二衬底上的转移位置，以确保有效的放置。也就是说，尽管由于振动移动或连续移动而产生微小尺度的活动，但是在转移过程期间通过减少和/或消除任何管芯未对准，可以实时地改善参考1802所述的对准位置。
在1806处，装置经由致动转移机构(例如，使顶针/冲针/线材循环、使夹头枢转等)将半导体器件管芯从第一衬底转移到第二衬底。
在步骤1808处，可以受到微调节的部件返回到中间位置(静止)。例如，在使用弹簧构件的实施方案中，由于微调节机构的弹簧构件的性质，可以自动发生返回力；或在不同的实施方案中，可以由第二致动器、第三致动器和/或第四致动器中的一者或多者产生返回力。
在1810处，转移装置确定是否要转移其他半导体器件管芯。如果没有其他管芯要转移，则该过程在1812处结束。但是，如果确定要转移更多管芯，则该过程可以再次从1802处开始。
具有微调节组件的直接转移装置的第四示例性实施方案
图19A示出了根据本申请的实施方案的两轴导轨微调节组件1900(下文称为导轨组件1900)的等距视图。此处同样，微调节机构由例如晶圆胶带传送机构实现。但是，如上所述，可以设想类似的微调节机构可以适于与产品衬底传送机构一起实现。然而，为了方便起见，图19A至图19C涉及导轨组件1900，其适用于调节承载要转移的管芯的晶圆胶带的相对位置。
在一个实施方案中，导轨组件1900可以包括亚阶构件1902(例如，板、框架、刚性支撑结构等)，多个导轨引导的滑板(例如，第一轴线滑板1904和第二轴线滑板1906)能够串联地滑动附接到该亚阶构件。导轨引导的滑板1904、1906可以用作支撑件，以分别响应于微调节致动器1908、1910的一个或多个致动而沿着相应轴线传送承载半导体器件管芯的晶圆胶带。此外，导轨组件1900可以包括附接到亚阶构件1902的第一组导轨1912。第一组导轨1912被定位成与滑动机构1914接合，该滑动机构附接到第一轴线滑板1904的面向亚阶构件1902的一侧。当由微调节致动器1908致动时，第一轴线滑板1904可以被构造成沿着单个轴线在与第一组导轨1912的延伸方向平行的方向上滑动。尽管第一组导轨1912被描绘为包括两个导轨，但是可以设想可以存在多于或少于两个导轨的其他构型。
第二组导轨1916可以附接到第一轴线滑板1904的与其上附接滑动机构1914的一侧相背对的一侧。第二组导轨1916可接合第二组滑动机构1918，该第二组滑动机构附接到第二轴线滑板1906的面向第一滑板1904的一侧。当由微调节致动器1910致动时，第二轴线滑板1906可以沿着平行于第二组导轨1916的轴线传送承载半导体器件管芯的晶圆胶带。尽管图19A至图19C将第一组导轨1912和第二组导轨1916描绘为彼此垂直，但是可以设想，第一组导轨1912和第二组导轨1916可以相对于彼此取向成与图示不同的取向。
导轨组件1900可以包括第一止动块1920和第二止动块1922，以分别为第一轴线滑板1904和第二轴线滑板1906的边缘提供止动点。此外，第一止动块1920和第二止动块1922可在相应腔体内分别固定压缩缓冲器1922、1924，该多个导轨引导的滑板在由微调节致动器1908、1910位移时可抵靠压缩缓冲器1922、1924邻接而不会受到损坏。压缩缓冲器1922、1924可以由可变形的弹性材料形成，诸如橡胶化的聚合物、聚合物、橡胶或其他合适的材料(例如，软硅树脂、海绵、泡沫、橡胶、塑料等)。因此，压缩缓冲器1922、1924可以用作返回构件，以将晶圆保持器或衬底保持器复位到中间位置。
图19B示出了两轴导轨微调节组件1900的侧视图，并且图19C示出了其仰视图。
用于使用具有微调节组件的直接转移装置执行直接转移的方法的第二说明性示例
图20示出了用于使用微调节机构来转移半导体器件管芯的方法2000的实施方案。如上所述，虽然用于转移管芯的装置可以为某些管芯转移实现跨越较大距离(例如，可能为1mm、2mm等)的粗调节，但对于可能出现未对准的情况时，微调节机构可能是有利的。此外，在一些情况下，要转移一系列管芯，并且尽管可以使用粗略的位置调节，但是由于相邻管芯的相对接近，粗调节可能不实用。在这种情况下，微调节机构同样可能是有利的。
根据方法2000，管芯转移顺序可以如下。在步骤2002中，系统可以将微调节机构设置在中间位置。在步骤2004中，系统可以通过例如致动一个或多个系统部件诸如传送机构来执行粗调节，以将这些部件放置在转移对准位置。假设粗调节将部件令人满意地放置在转移对准位置，方法2000进行步骤2006转移管芯。在步骤2008中，系统确定是否还有其他管芯要转移到可以通过使用微调节来实现的对准位置中。机构致动微调节机构，以将部件中的一个或多个部件转移到下一个转移对准位置。如果步骤2008中的确定是肯定的，则系统进行到步骤2010以致动微调节机构以将部件放置在下一个对准位置。如果步骤2008中的确定是否定的，则系统进行到步骤2012以确定是否还有其他管芯要转移到可以通过使用粗调节来实现的对准位置中。如果步骤2012中的确定是肯定的，则该方法返回到步骤2004。如果步骤2012中的确定是否定的，则该方法在步骤2014处结束。
注意，在步骤2006处，可以要求系统同时和/或循序转移多于一个管芯。在对准位置超过转移机构的一个或多个顶针可用的行程长度的情况下，可以致动微调节致动器，以便允许该一次或多次转移在可能的情况下同时或非常迅速地循序发生，从而避免粗调节。此外，因为管芯转移头可以包括被构造成阵列的多个冲针，该多个冲针与未转移的管芯之间的节距大致匹配，所以可以通过同时致动管芯转移头上的冲针中的两个或多个冲针来同时转移多个管芯(例如，参见图21)。
图21示出了具有多个冲针2104的管芯转移头2102。在所示的示例中，管芯转移头2102包括24个冲针2104，这些冲针以0.275mm的间距布置成两排，每排12个冲针。如上所述，根据本申请的一个或多个实施方案，冲针2104可以被构造用于转移管芯。如图21所示，可以按照预先确定的节距(例如，2.23mm)在电路衬底上配置电路焊盘2106。已知节距的构型可允许使用具有与预先确定的管芯节距相同(或相似)的冲针节距的头来进行多冲针管芯转移。例如，单个多冲针器件管芯转移头可以仅使用微调节使转移头从位置A位移到位置B来转移两个或多个器件管芯(分别为转移组合#1和#2)，而无需进行粗调节。
示例性条款
A：一种用于执行将设置在第一衬底上的半导体器件管芯直接转移到第二衬底上的装置，所述装置包括：衬底传送机构，所述衬底传送机构能够在两个轴上移动以对所述第一衬底进行主要位置调节；微调节机构，所述微调节机构与所述衬底传送机构联接，所述微调节机构被构造成保持所述第一衬底并进行次要位置调节，所述次要位置调节的尺度小于由所述衬底传送机构引起的所述主要位置调节，并且所述微调节机构包括：具有可移动远侧端部的微调节致动器以及被构造成固定所述第一衬底的衬底保持器框架，并且所述衬底保持器框架能够经由所述微调节致动器的所述远侧端部的致动而移动；衬底框架，所述衬底框架被构造成固定所述第二衬底，使得所述第二衬底的转移表面被设置成面向设置在所述第一衬底上的所述半导体器件管芯；以及转移机构，所述转移机构被构造成压在所述第一衬底上并将所述半导体器件管芯转移到所述第二衬底。
B：根据段落A所述的装置，其中所述微调节机构还包括：晶圆支撑件，所述晶圆支撑件用于固定所述衬底保持器框架；以及返回构件，所述返回构件用于将所述衬底保持器框架复位到中间位置，并且其中所述微调节致动器的所述远侧端部被设置成邻近所述晶圆支撑件。
C：根据段落A至B中任一项所述的装置，其中所述微调节致动器是第一微调节致动器，其中所述微调节机构还包括第二微调节致动器，所述第二微调节致动器具有被定位成调节所述衬底保持器框架的位置的远侧端部，并且其中所述第一微调节致动器的所述远侧端部被定位成在相对于所述第二微调节致动器的所述远侧端部位移约90度的位置处调节所述衬底保持器框架的所述位置。
D：根据段落A至C中任一项所述的装置，其中所述微调节机构是两轴导轨传送机构。
E：根据段落A至D中任一项所述的装置，其中所述微调节机构还包括附接到所述衬底传送机构的亚阶板。
F：根据段落A至E中任一项所述的装置，其中所述微调节机构还包括：第一对平行导轨，所述第一对平行导轨附接到所述亚阶板，所述第一对平行导轨在第一方向上延伸；第一轴线滑板，所述第一轴线滑板具有与其第二侧面相背对的第一侧面，所述第一轴线滑板经由位于所述第一轴线滑板的所述第一侧面上的所述第一对平行导轨间接地连接到所述亚阶；第二对平行导轨，所述第二对平行导轨附接到所述第一轴线滑板的所述第二侧面，所述第二对平行导轨在横切于所述第一方向的第二方向上延伸；以及第二轴线滑板，所述第二轴线滑板经由所述第二对平行导轨间接地连接到所述第一轴线滑板，所述第二轴线滑板支撑所述衬底保持器框架。
G：根据段落A至F中任一项所述的装置，其中所述微调节致动器的所述可移动远侧端部被设置成接触所述第一轴线滑板的边缘。
H：一种用于执行将设置在第一衬底上的半导体器件管芯直接转移到第二衬底上的装置，所述装置包括：衬底传送机构，所述衬底传送机构用于对所述第一衬底进行宏位置调节；以及微调节机构，所述微调节机构与所述衬底传送机构联接，所述微调节机构被构造成保持所述第一衬底并对所述第一衬底进行微位置调节，并且所述微调节机构包括：具有可移动远侧端部的微调节致动器以及被构造成固定所述第一衬底的衬底保持器框架，并且所述衬底保持器框架固定到滑板，所述滑板能够经由与所述微调节致动器的所述远侧端部接触而移动；衬底框架，所述衬底框架被构造成固定所述第二衬底，使得所述第二衬底的转移表面被设置成面向设置在所述第一衬底上的所述半导体器件管芯；以及转移机构，所述转移机构被构造成压在所述第一衬底上并将所述半导体器件管芯转移到所述第二衬底。
I：根据段落H所述的装置，其中所述微调节致动器是第一微调节致动器，其中所述滑板是所述微调节机构的第一滑板，并且能够在第一方向上调节位置，并且其中所述微调节机构还包括：第二滑板，所述第二滑板能够在横切于所述第一方向的第二方向上调节位置，以及第二微调节致动器，所述第二微调节致动器具有可移动远侧端部，所述可移动远侧端部被设置成接触所述第二滑板并调节所述第二滑板的位置。
J：根据段落H至I中任一项所述的装置，其中所述第一滑板和所述第二滑板通过一对平行导轨互连，使得所述第二滑板能够相对于所述第一滑板在线性方向上移动。
K：根据段落H至J中任一项所述的装置，其中所述微调节机构还包括：第一压缩缓冲器，所述第一压缩缓冲器设置在所述第一滑板的与所述第一微调节致动器相对的一侧上，以在致动所述第一微调节致动器之后使所述第一滑板停止，以及第二压缩缓冲器，所述第二压缩缓冲器设置在所述第二滑板的与所述第二微调节致动器相对的一侧上，以在致动所述第二微调节致动器之后使所述第二滑板停止。
L：根据段落H至K中任一项所述的装置，其中所述衬底传送机构能够在至少两个方向上移动。
M：根据段落H至L中任一项所述的装置，其中所述微调节致动器被构造成进行范围介于0.5微米至5000微米之间的位置调节。
N：根据段落H至M中任一项所述的装置，其中所述微调节致动器被构造成进行范围介于1微米至1000微米之间的位置调节。
O：根据段落H至N中任一项所述的装置，其中所述微调节致动器被构造成进行范围介于5微米至50微米之间的位置调节。
P：一种用于执行将设置在第一衬底上的半导体器件管芯直接转移到第二衬底上的装置，所述装置包括：衬底传送机构，所述衬底传送机构被构造成在一个或多个方向上移动以在宏位置调节中传送所述第一衬底；微调节机构，所述微调节机构与所述衬底传送机构联接，所述微调节机构被构造成相对于所述衬底传送机构在微位置调节中进一步传送所述第一衬底，并且所述微调节机构包括：具有可移动远侧端部的一个或多个微调节致动器以及被构造成固定所述第一衬底以能够经由所述一个或多个微调节致动器的致动而移动的衬底保持器框架；衬底框架，所述衬底框架被构造成固定所述第二衬底，使得所述第二衬底的转移表面被设置成面向设置在所述第一衬底上的所述半导体器件管芯；以及转移构件，所述转移构件能够致动以压在所述第一衬底上并将所述半导体器件管芯转移到所述第二衬底。
Q：根据段落P所述的装置，其中控制所述一个或多个微调节致动器来抵消所述宏位置调节的位置误差。
R：根据段落P至Q中任一项所述的装置，其中所述微调节机构被构造成在所述衬底传送机构运动的同时调节所述第一衬底相对于所述衬底传送机构的位置。
S：根据段落P至R中任一项所述的装置，其中所述衬底传送机构的所述运动是在宏位置调节之后所述衬底传送机构停止时产生的振动运动。
T：根据段落P至S中任一项所述的装置，其中所述衬底传送机构的所述运动是在所述宏位置调节期间所述衬底传送机构连续地向内移动时产生的运动。
结论
尽管已经用语言描述了特定于结构特征和/或方法动作的若干个实施方案，但是应当理解，权利要求书不一定限于所描述的特定特征或动作。相反，特定特征和动作是作为实现所要求保护的主题的说明性形式而公开。此外，在本文中使用术语“可”来指示在一个或多个各种实施方案中使用某些特征的可能性，但不一定在所有实施方案中使用。

Claims (20)

1.一种方法，包括：
确定将设置在第一衬底上的半导体器件管芯转移到第二衬底的转移位置；
至少部分地基于所述转移位置确定第一衬底和第二衬底的对准位置；
至少部分地基于所述对准位置，将第一衬底或第二衬底中的至少一个经由第一传送机构移动一主要距离，所述第一传送机构配置为实施主要移动；
确定与在所述对准位置对准第一衬底和第二衬底相关联的一个或多个微位置调节；
至少部分地基于所述一个或多个微位置调节，将第一衬底或第二衬底中的至少一个经由第二传送机构移动到所述对准位置，所述第二传送机构配置为实施次要移动；以及
将半导体器件管芯从第一衬底转移到第二衬底，
其中所述次要移动为比所述主要移动更小尺度的移动。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，在第一情况下，确定所述第二传送机构的中间位置，以及
其中确定所述一个或多个微位置调节至少部分地基于所述中间位置。
3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括，在所述第一情况之后的第二情况下并且至少部分地基于转移所述半导体器件管芯，将所述第二传送机构移动到所述中间位置。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，至少部分地基于根据所述一个或多个微位置调节移动第一衬底或第二衬底中的至少一个，确定第一衬底和第二衬底被对准，且
其中，将半导体器件管芯从第一衬底转移到第二衬底至少部分地基于第一衬底和第二衬底被对准。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，确定一个或多个微位置调节包括：
确定沿第一轴线的第一微位置调节；以及
确定沿第二轴线的第二微位置调节。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述对准位置为第一对准位置；
其中，所述一个或多个微位置调节为一个或多个第一微位置调节；且
其中，所述方法进一步包括：
确定将设置在第一衬底上的第二半导体器件管芯转移到第二衬底的第二转移位置，
至少部分地基于所述第二转移位置确定第一衬底和第二衬底的第二对准位置，
确定所述第二对准位置在第二传送机构的一个或多个第二微位置调节内，
至少部分地基于所述一个或多个第二微位置调节，将第一衬底或第二衬底中的至少一个经由第二传送机构移动到所述第二对准位置；以及
将所述第二半导体器件管芯从第一衬底转移到第二衬底。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，将半导体器件管芯从第一衬底转移到第二衬底包括在第一衬底或第二衬底中的至少一个通过所述第一传送机构的主要移动期间将所述半导体器件管芯从所述第一衬底转移到所述第二衬底。
8.一种方法，包括：
确定与将半导体器件管芯从第一衬底转移到第二衬底相关联的转移位置；
至少部分地基于所述转移位置，确定第一衬底、第二衬底和将半导体器件管芯从第一衬底转移到第二衬底的转移机构的对准位置；
至少部分地基于所述对准位置，经由第一机构移动第一衬底、第二衬底或转移机构中的至少一个，所述第一机构配置为进行主要移动；
确定对第一衬底、第二衬底或转移机构中的至少一个的一个或多个微位置调节，所述一个或多个微位置调节与将第一衬底、第二衬底和转移机构对准至对准位置相关联；
至少部分地基于所述一个或多个微位置调节，经由第二机构移动第一衬底、第二衬底或转移机构中的至少一个，所述第二机构配置为进行小于主要移动的次要移动；以及
将半导体器件管芯从第一衬底转移到第二衬底。
9.根据权利要求8所述的方法，其中：
经由第一机构移动第一衬底、第二衬底或转移机构中的至少一个包括将第一衬底、第二衬底或转移机构中的至少一个移动第一量；以及
经由第二机构移动第一衬底、第二衬底或转移机构中的至少一个包括将第一衬底、第二衬底或转移机构中的至少一个移动小于第一量的第二量。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述一个或多个微位置调节范围在约0.5微米至约5000微米之间。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，将半导体器件管芯从第一衬底转移到第二衬底包括在第一衬底或第二衬底中的至少一个经由第一机构的主要移动期间将所述半导体器件管芯从所述第一衬底转移到所述第二衬底。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述对准位置为第一对准位置；
其中，所述一个或多个微位置调节包括一个或多个第一微位置调节；且
其中，所述方法进一步包括：
确定与将第二半导体器件管芯从第一衬底转移到第二衬底相关联的第二转移位置，
至少部分地基于所述第二转移位置确定第一衬底、第二衬底和转移位置的第二对准位置，
确定利用经由第二机构对第一衬底、第二衬底或转移机构中的至少一个的一个或多个第二微位置调节能够实现第二对准位置，
至少部分地基于所述一个或多个第二微位置调节，经由第二机构移动第一衬底、第二衬底或转移机构中的至少一个；以及
将所述第二半导体器件管芯从第一衬底转移到第二衬底。
13.根据权利要求8所述的方法，其中：
第二机构包括第一致动器和第二致动器，
所述一个或多个微位置调节包括：
沿第一轴线的第一微位置调节；和
沿第二轴线的第二微位置调节，且
经由第二机构移动第一衬底、第二衬底或转移机构中的至少一个包括：
通过第一微位置调节经由第一致动器移动第一衬底、第二衬底或转移机构中的至少一个，以及
通过第二微位置调节经由第二致动器移动第一衬底、第二衬底或转移机构中的至少一个。
14.根据权利要求8所述的方法，其中：
所述对准位置与第一衬底、第二衬底和转移机构之间的一系列对准位置相关联，并且
至少部分地基于所述一个或多个微位置调节移动第一衬底、第二衬底或转移机构中的至少一个包括经由所述第二机构在所述一系列对准位置内移动第一衬底、第二衬底，或转移机构中的至少一个。
15.一种方法，包括：
确定与将半导体器件管芯从第一衬底转移到第二衬底相关联的转移位置；
至少部分地基于所述转移位置确定第一衬底和第二衬底的对准位置；
至少部分地基于所述对准位置，使用一个或多个第一致动器将第一衬底或第二衬底中的至少一个移动第一量；
确定与对准第一衬底和第二衬底相关联的调节；
至少部分地基于所述调节，使用一个或多个第二致动器将第一衬底或第二衬底中的至少一个移动小于第一量的第二量；以及
将半导体器件管芯从第一衬底转移到第二衬底。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，使用一个或多个第二致动器将第一衬底或第二衬底中的至少一个移动第二量至少部分地发生在使用一个或多个第一致动器将第一衬底或第二衬底中的至少一个移动第一量的期间。
17.根据权利要求15所述的方法，进一步包括，将转移机构移动到所述对准位置，所述转移机构将半导体器件管芯从第一衬底转移到第二衬底。
18.根据权利要求15所述的方法，进一步包括，至少部分地基于转移半导体器件管芯，将所述一个或多个第二致动器移动到中间位置。
19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述对准位置为第一对准位置，
其中所述调节为第一调节，且
其中，所述方法进一步包括：
确定与将第二半导体器件管芯从第一衬底转移到第二衬底相关联的第二转移位置，
至少部分地基于所述第二转移位置确定第一衬底和第二衬底的第二对准位置，
确定与对准第一衬底和第二衬底相关联的第二调节；
至少部分地基于所述第二调节，使用一个或多个第二致动器将第一衬底或第二衬底中的至少一个移动小于第一量的第三量；以及
将所述第二半导体器件管芯从第一衬底转移到第二衬底。
20.根据权利要求15所述的方法，其中，使用一个或多个第二致动器将第一衬底或第二衬底中的至少一个移动第二量包括：
沿第一轴线移动第一衬底或第二衬底中的至少一个；以及
沿第二轴线移动第一衬底或第二衬底中的至少一个。
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