CN115799146A - 一种光学对位系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种光学对位系统。该光学对位系统用于将对置的两个晶片进行对准，包括对准检测光路；对准检测光路包括第一通道、第二通道和第一成像光路，第一通道和第二通道共用第一成像光路，第一通道和第二通道的出光光路相互背离。本发明实施例针对倒装芯片键合技术，提供了一种新型的、高分辨的光学布局，可以有效减少光学对位过程中的累积误差和重复定位误差，提升了键合前的对位精度，此外，改变光源的出光方向和光学元件的应用位置，还缩小了光学对位系统的设备体积，提高了光学对位系统的集成度。

Description

一种光学对位系统

技术领域

本发明实施例涉及光学技术领域，尤其涉及一种光学对位系统。

背景技术

键合作为半导体封装技术的关键步骤，随着芯片单位面积内接点数量的增加，键合精度很大程度决定了芯片生产的良率及效能。在现有的芯片键合前的对位过程中，芯片发生移动会造成定位误差。此外，现有的光学对位系统，设备的体积较大，在对位过程中会导致累积误差和重复定位误差的产生，进而影响键合的对位精度。

发明内容

本发明实施例提供一种光学对位系统，针对倒装芯片键合技术，以降低对准检测误差，有效提升键合前的对位精度，还提高了光学对位系统的集成度。

本发明实施例提供了一种光学对位系统，用于将对置的两个晶片进行对准，包括对准检测光路；

所述对准检测光路包括第一通道、第二通道和第一成像光路，所述第一通道和所述第二通道共用所述第一成像光路，所述第一通道和所述第二通道的出光光路相互背离。

可选地，还包括平行度检测光路；

所述平行度检测光路包括第三通道、第四通道和第二成像光路，所述第三通道和所述第四通道共用所述第二成像光路，且所述第一成像光路复用为所述第二成像光路。

可选地，所述对准检测光路还包括第一照明光路，所述第一通道和所述第二通道共用所述第一照明光路，所述第一照明光路出射平行光；

所述平行度检测光路还包括第二照明光路，所述第三通道和所述第四通道共用所述第二照明光路，所述第二照明光路出射十字平行激光。

可选地，所述第一照明光路包括平行光照明光源、汇聚透镜、第一半透半反棱镜和第二半透半反棱镜；所述汇聚透镜、所述第一半透半反棱镜和所述第二半透半反棱镜依次位于所述平行光照明光源的出光路径上；

所述第二照明光路包括十字平行光照明光源、所述第一半透半反棱镜和所述第二半透半反棱镜；所述第一半透半反棱镜和所述第二半透半反棱镜依次位于所述十字平行光照明光源的出光路径上；

所述平行光照明光源和所述十字平行光照明光源分别位于所述第一半透半反棱镜相邻的两侧，所述平行光照明光源的出射光经所述第一半透半反棱镜反射，所述十字平行光照明光源的出射光经所述第一半透半反棱镜透射。

可选地，所述第一通道包括五角棱镜和第一显微物镜，所述五角棱镜和所述第一显微物镜依次位于所述第一照明光路的出光路径上，且位于所述第二半透半反棱镜的反射光路径上；所述汇聚透镜的物方焦点与所述第一显微物镜的像方焦点重合；

所述第二通道包括第三反射棱镜、第四反射棱镜和第二显微物镜，所述第三反射棱镜、所述第四反射棱镜和所述第二显微物镜依次位于所述第一照明光路的出光路径上，且位于所述第二半透半反棱镜的透射光路径上；所述汇聚透镜的物方焦点与所述第二显微物镜的像方焦点重合。

可选地，所述第一照明光路还包括第一反射棱镜和第二反射棱镜，所述第一反射棱镜和所述第二反射棱镜分别位于所述平行光照明光源的出光路径上，且在所述平行光照明光源的出光路径上，所述第一反射棱镜位于所述平行光照明光源和所述第一半透半反棱镜之间，所述第二反射棱镜位于所述第一半透半反棱镜和所述第二半透半反棱镜之间；

所述第二照明光路复用所述第二反射棱镜。

可选地，所述第三通道包括第三半透半反棱镜，所述第三半透半反棱镜位于所述第二照明光路的出光路径上，且位于所述第二半透半反棱镜的反射光路径上；

所述第四通道包括第四半透半反棱镜，所述第四半透半反棱镜位于所述第二照明光路的出光路径上，且位于所述第二半透半反棱镜的透射光路径上。

可选地，所述第三通道还包括调整基座，所述第三半透半反棱镜设置在所述调整基座上。

可选地，所述第一成像光路包括筒镜和相机，所述筒镜和相机依次位于所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道和所述第四通道的反射光光路上。

可选地，还包括压头和治具，所述压头用于吸附固定所述治具，所述治具用于夹持所述晶片并裸露所述晶片相对的两表面。

本发明实施例提供了一种光学对位系统，用于将对置的两个晶片进行对准，包括对准检测光路；对准检测光路包括第一通道、第二通道和第一成像光路，第一通道和第二通道共用第一成像光路，第一通道和第二通道的出光光路相互背离。本发明实施例针对倒装芯片键合技术，提供了一种新型的、高分辨的光学布局，可以有效减少光学对位过程中的累积误差和重复定位误差，提升了键合前的对位精度，此外，改变光源的出光方向和光学元件的应用位置，还缩小了光学对位系统的设备体积，提高了光学对位系统的集成度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有的一种光学对位系统的结构示意图；

图2-图3是现有的一种光学对位系统的对位流程示意图；

图4是本发明实施例提供的一种光学对位系统的结构示意图；

图5-图6是图4所示的光学对位系统在两个使用阶段的光路示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”。

需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对相应内容进行区分，并非用于限定顺序或者相互依存关系。

需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

图1是现有的一种光学对位系统的结构示意图，图2-图3是现有的一种光学对位系统的对位流程示意图，如图1、图2和图3所示，现有的光学对位系统由上下对称的两部分组成。在对位过程中，首先位移平台108携带第一样品109移动至物镜103的光轴位置，由光源105出射的光束经分光镜104透射至物镜103，再经第一样品109的表面反射至分光镜104，之后分光镜104将光束反射至成像镜106，最终在相机107中显示第一样品107的带有mark（符号标记）的图像，示例性地，mark可以为十字形状，也可以为方形形状，并对该图像进行保存。之后，位移平台108携带第一样品109移动回到原来的位置，位移平台101携带第二样品102移动至物镜110的光轴位置，由光源112出射的光束经分光镜111透射至物镜110，再经第二样品102的表面反射至分光镜111，之后分光镜111将光束反射至成像镜113，最终在相机114中显示第二样品102的带有mark的图像，并对该图像进行保存。然后，位移平台101携带第二样品102移动回到原来的位置。将相机107保存的带有mark的图像与相机114保存的带有mark的图像重叠，通过图像处理方法计算出两个图像的中心位置偏差。根据两个图像的中心位置偏差，对位移平台101和位移平台108中的一个的位置进行微调，补正第一样品109和第二样品102之间的中心位置偏差，完成对位过程。但是，利用上述光学对位系统，样品对位的精度极大地受到移动平台101和移动平台108的移动定位精度，位移平台携带样品移动的过程中会产生累计误差和重复定位误差，并且通过图像处理方法计算出两个图像的中心位置偏差，理论上位移平台的移动位移量和实际的位移平台的移动位移量之间的误差，也会影响对位系统的对位精度。此外，上述光学对位系统中，设备的整体体积较大，集成度较低。

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种光学对位系统，用于将对置的两个晶片进行对准。图4是本发明实施例提供的一种光学对位系统的结构示意图，如图4所示，光学对位系统包括对准检测光路；对准检测光路包括第一通道31、第二通道32和第一成像光路33，第一通道31和第二通道32共用第一成像光路33，第一通道31和第二通道32的出光光路相互背离。

具体地，对准检测光路可以对对置的两个晶片进行对准检测，对准检测光路包括第一通道31、第二通道32和第一成像光路33，第一通道31和第二通道32共用第一成像光路33，保证了成像的一致性，可以避免因两个晶片的成像光路的不同而影响后续对位精度的情况。此外，第一通道31和第二通道32的出光光路相互背离，将光学对位系统作为一个整体移动，直至一个晶片位于第一通道31的出光光路上，另一个晶片位于第二通道32的出光光路上。第一通道31出射的光束经晶片表面反射，第一成像光路33位于此反射光的光路上，在第一成像光路33中可以得到第一图像，第一图像为带有对应晶片的标记点的图像。第二通道32出射的光束经晶片表面反射，第一成像光路33也位于此反射光的光路上，在第一成像光路33中可以得到第二图像，第二图像为带有对应晶片的标记点的图像。根据第一图像和第二图像中晶片上标记点的位置，可以确定两个晶片的错位情况，并在两个晶片的对位过程中进行错位补偿，示例性地，错位情况包括两个晶片之间的错位方位和错位距离，错位补偿可以为在第一平面上沿错位方位并按照错位距离移动两个晶片中的至少一个晶片，其中，第一平面为第一方向Z垂直的平面，直至对置的两个晶片在第一成像光路33中形成的第一图像中晶片上标记点的位置和第二图像中晶片上标记点的位置重合，此时两个晶片之间的错位情况已补偿，两个晶片在第一方向Z上的投影重合，之后将两个晶片沿第一方向Z进行对位，提高了键合前的对位精度，也可以有效提升后续的键合精度。

进一步地，由于光学元件的加工误差和组装误差，第一通道31和第二通道32出射的两束平行光可能不是共轴且方向相反的，此时，采用上述光学对位系统来进行两晶片的错位检测以实现对准键合时，会因此在错位结果中引入光学元件的加工误差和组装误差，导致对位键合不够精确。因此，在检测晶片的错位情况之前，还需要调节第一通道31和第二通道32出射的两束激光是共轴且方向相反的，以两束激光是共轴且方向相反为基准，检测对置的两个晶片的错位情况，由此可极大地降低检测误差，提高后续的键合精度。具体地，可以将光学对位系统作为一个整体，通过调节整个光学对位系统的倾角来调节第一通道31和第二通道32出射的两束平行光均与同一个晶片是垂直的，可以分别围绕第二方向X和第三方向Y旋转光学对位系统，其中，第二方向X和第三方向Y相交，且分别与第一方向Z相交，示例性地，第二方向X和第三方向Y垂直，且分别与第一方向Z垂直，并且将光学对位系统围绕第二方向X旋转的角度记为θ，和将光学对位系统围绕第三方向Y旋转的角度记为γ。

下面对采用该光学对位系统进行两晶片的错位检测进行具体介绍：首先，将第一通道31的出光方向上的晶片通过第一通道31和第一成像光路33进行成像，形成第一图像。之后，将上述晶片沿第一方向Z移动至第二通道32的出光光路中，其中，第一方向Z与上述晶片是垂直的。然后调节光学对位系统的倾角，直至上述晶片通过第二通道32和第一成像光路33进行成像，形成的第二图像中晶片上标记点的位置，与第一图像中晶片上标记点的位置重合，此时调节倾角之前的光学对位系统中的第一通道31与调节倾角之后的光学对位系统中的第二通道32出射的两束激光是共轴且方向相反的，尽管并非同时出射。保持光学对位系统的倾角，将另一晶片移动至调节倾角之后的光学对位系统中的第二通道32上，以其出射的激光束进行成像，在两个晶片不存在错位时，理论上第一晶片13在调节倾角之前的光学对位系统中的第一通道31中所成的像，与第二晶片9调节倾角之后的光学对位系统中的第二通道32中所成的像重合，而当所成像不重合时，其成像的错位情况即表示两个晶片实际的错位情况。由此，采用此光学对位系统继续判断对置的两个晶片的错位情况，可以减少定位误差和累计误差。

本发明实施例提供了一种光学对位系统，用于将对置的两个晶片进行对准，包括对准检测光路；对准检测光路包括第一通道、第二通道和第一成像光路，第一通道和第二通道共用第一成像光路，第一通道和第二通道的出光光路相互背离。本发明实施例针对倒装芯片键合技术，提供了一种新型的、高分辨的光学布局，可以有效减少光学对位过程中的累积误差和重复定位误差，提升了键合前的对位精度，此外，改变光源的出光方向和光学元件的应用位置，还缩小了光学对位系统的设备体积，提高了光学对位系统的集成度。

在对置的两个晶片的键合过程中，两个晶片的来料误差等会导致两个晶片的错位情况，进而影响键合精度。此外，两个晶片的平行关系也会影响键合精度，因两个晶片之间存在的倾斜角度会导致在加压键合过程中发生错位移动的情况。因此，将对置的两个晶片进行对准检测之前，还需要调节第三通道和第四通道出射的激光光束是共轴且方向相反的，当出射的激光光束与晶片之间存在倾斜角度，通过成像光路所形成的图像位置并不精确，以不精确的图像位置判断晶片的平行度会影响对位精度，因此将两个晶片校准为相互平行，避免因晶片之间存在相互倾斜使得成像发生偏移，继而防止以此偏移量误判为晶体本身的错位。可选地，继续参考图4，光学对位系统还包括平行度检测光路；平行度检测光路包括第三通道34、第四通道35和第二成像光路36，第三通道34和第四通道35共用第二成像光路36，且第一成像光路33复用为第二成像光路36。

具体地，平行度检测光路可以对对置的两个晶片进行平行度检测，平行度检测光路包括第三通道34、第四通道35和第二成像光路36，第三通道34和第四通道35共用第二成像光路36，且第一成像光路33复用为第二成像光路36，保证了成像的一致性，可以避免因两个晶片的成像光路的不同而影响后续对位精度的情况，也可以减少光学元件的使用数量，缩小了光学对位系统的设备体积，提高了系统的集成度。进一步地，将光学对位系统作为一个整体移动，直至一个晶片位于第三通道34的出光光路上，另一个晶片位于第四通道35的出光光路上。利用第三通道34和第四通道35出射的光轴且方向相反的两束平行光，经晶片表面反射后，并且沿第一方向Z移动晶片，如果在第二成像光路36中两个晶片的成像位置均是不发生变化的，则表示两个晶片是平行的，如果在第二成像光路36中两个晶片的成像位置是发生变化的，则表示两个晶片不是平行的，需要对两个晶片的平行度进行调节，应调节两个晶片中的至少一个晶片的倾角，并再次沿第一方向Z移动对应的晶片，同时判断在第二成像光路36中晶片的成像位置是否发生变化，直至在第二成像光路36中两个晶片的成像位置均是不发生变化的。将对置的两个晶片进行对准检测之前，还需要调节两个晶片的平行关系，两个晶片的平行关系也会影响键合精度，避免因两个晶片之间存在的倾斜角度而导致在加压键合过程中发生错位移动的情况，调节两个晶片相互平行可以有效提升后续的键合精度。

可选地，图5-图6是图4所示的光学对位系统在两个使用阶段的光路示意图，如图5和图6所示，对准检测光路还包括第一照明光路41，第一通道31和第二通道32共用第一照明光路41，第一照明光路41出射平行光；平行度检测光路还包括第二照明光路42，第三通道34和第四通道35共用第二照明光路42，第二照明光路42出射十字平行激光。

具体地，对准检测光路还包括第一照明光路41，第一通道31和第二通道32共用第一照明光路41，保证了照明的一致性，可以避免因光源位置不同而造成的视差，有效提升了测量精度，缩小了光学对位系统的体积，第一照明光路41出射平行光，可以避免更复杂的光路调制，简化光路结构，通过第一照明光路41可以获得大小一致的高分辨图像，清晰地观察第一图像和第二图像的成像效果，进而判断第一图像中对应晶片上标记点的位置和第二图像中对应晶片上标记点的位置之间的错位情况，从而进行两个晶片之间的错位补偿。

平行度检测光路还包括第二照明光路42，第三通道34和第四通道35共用第二照明光路42，保证了照明的一致性，可以避免因光源位置不同而造成的视差，有效提升了测量精度，缩小了光学对位系统的体积，第二照明光路42出射十字平行激光，可以避免更复杂的光路调制，简化光路结构，通过第二照明光路42可以获得大小一致的高分辨十字激光图像，准确地观察第一图像和第二图像的成像效果，进而判断第一图像和第二图像中大小一致的十字激光图像的错位情况，从而调节两个晶片之间的平行度。

需要说明的是，第一照明光路41用于均匀照明晶片上的标记点，第一成像光路33和第二成像光路36用于将晶片上标记点的位置进行成像。第二照明光路42用于清晰判断晶片的平行度，第一成像光路33和第二成像光路36用于将晶片反射的十字平行激光进行成像。第一通道31、第二通道32、第三通道34和第四通道35均用于对其出光光路上的晶片上标记点进行照明和成像。

可选地，继续参考图5和图6，第一照明光路41包括平行光照明光源1、汇聚透镜3、第一半透半反棱镜4和第二半透半反棱镜6；汇聚透镜3、第一半透半反棱镜4和第二半透半反棱镜6依次位于平行光照明光源1的出光路径上；第二照明光路42包括十字平行光照明光源16、第一半透半反棱镜4和第二半透半反棱镜6；第一半透半反棱镜4和第二半透半反棱镜6依次位于十字平行光照明光源16的出光路径上；平行光照明光源1和十字平行光照明光源16分别位于第一半透半反棱镜4相邻的两侧，平行光照明光源1的出射光经第一半透半反棱镜4反射，十字平行光照明光源16的出射光经第一半透半反棱镜4透射。

具体地，第一照明光路41包括平行光照明光源1、汇聚透镜3、第一半透半反棱镜4和第二半透半反棱镜6，汇聚透镜3、第一半透半反棱镜4和第二半透半反棱镜6依次位于平行光照明光源1的出光路径上，平行光照明光源1可以出射用于照明的平行光，经汇聚透镜3汇聚后，再经第一半透半反棱镜4反射，反射光由第二半透半反棱镜6分光，分别入射至第一通道31和第二通道32。

第二照明光路42包括十字平行光照明光源16、第一半透半反棱镜4和第二半透半反棱镜6，第一半透半反棱镜4和第二半透半反棱镜6依次位于十字平行光照明光源16的出光路径上，十字平行光照明光源16可以出射用于照明的十字平行激光，经第一半透半反棱镜4透射后，透射光由第二半透半反棱镜6分光，分别入射至第三通道34和第四通道35。

平行光照明光源1和十字平行光照明光源16分别位于第一半透半反棱镜4相邻的两侧，可以避免因光源的设置位置而导致光线混杂影响第一半透半反棱镜4的正常反射和透射的现象，也可以有效缩小光学对位系统的设备体积，提高系统的集成度。并且，第一半透半反棱镜4可以将平行光照明光源1的出射光反射，将十字平行光照明光源16的出射光透射，合理使用半透半反棱镜的分光作用，使得光学对位系统的光路传播更加紧凑，有利于提高系统的集成度。

可选地，继续参考图5，第一通道31包括五角棱镜7和第一显微物镜8，五角棱镜7和第一显微物镜8依次位于第一照明光路41的出光路径上，且位于第二半透半反棱镜6的反射光路径上；汇聚透镜3的物方焦点与第一显微物镜8的像方焦点重合；第二通道32包括第三反射棱镜10、第四反射棱镜11和第二显微物镜12，第三反射棱镜10、第四反射棱镜11和第二显微物镜12依次位于第一照明光路41的出光路径上，且位于第二半透半反棱镜6的透射光路径上；汇聚透镜3的物方焦点与第二显微物镜12的像方焦点重合。

具体地，平行光照明光源1可以出射平行光，经汇聚透镜3汇聚后，再经第一半透半反棱镜4反射，反射光由第二半透半反棱镜6分光，可以反射至第一通道31。第一通道31包括五角棱镜7和第一显微物镜8，五角棱镜7和第一显微物镜8依次位于第一照明光路41的出光路径上，且位于第二半透半反棱镜6的反射光路径上。其中，汇聚透镜3的物方焦点与第一显微物镜8的像方焦点重合，汇聚透镜3将平行光汇聚至第一显微物镜8的后焦面上，第一显微物镜8将汇聚的光束再聚焦成平行光，第一通道31出射的平行光经晶片表面反射后，反射光沿光路传播方向，依次经第一显微物镜8、五角棱镜7和第二半透半反棱镜6，入射至第一成像光路33，可以在第一成像光路33中成像。此外，经第二半透半反棱镜6反射的光束，五角棱镜7可以将光束反射至第一显微物镜8，经晶片表面反射的光束，通过五角棱镜7可以形成既无旋转也无镜面反射的像，采用五角棱镜7还可以用于调节第一通道31和第二通道32严格等光程，保证第一通道31和第二通道32的成像尺度和畸变的一致性，可以有效降低对准检测的误差。

平行光照明光源1可以出射平行光，经汇聚透镜3汇聚后，再经第一半透半反棱镜4反射，反射光由第二半透半反棱镜6分光，可以透射至第二通道32。第二通道32包括第三反射棱镜10、第四反射棱镜11和第二显微物镜12，第三反射棱镜10、第四反射棱镜11和第二显微物镜12依次位于第一照明光路41的出光路径上，且位于第二半透半反棱镜6的透射光路径上。其中，汇聚透镜3的物方焦点与第二显微物镜12的像方焦点重合，汇聚透镜3将平行光汇聚至第二显微物镜12的后焦面上，第二显微物镜12将汇聚的光束再聚焦成平行光，第二通道32出射的平行光经晶片表面反射后，反射光沿光路传播方向，依次经第二显微物镜12、第四反射棱镜11、第三反射棱镜10和第二半透半反棱镜6，入射至第一成像光路33，可以在第一成像光路33中成像。

可选地，继续参考图5和图6，第一照明光路41还包括第一反射棱镜2和第二反射棱镜5，第一反射棱镜2和第二反射棱镜5分别位于平行光照明光源1的出光路径上，且在平行光照明光源1的出光路径上，第一反射棱镜2位于平行光照明光源1和第一半透半反棱镜4之间，第二反射棱镜5位于第一半透半反棱镜4和第二半透半反棱镜6之间；第二照明光路42复用第二反射棱镜5。

具体地，第一照明光路41还包括第一反射棱镜2和第二反射棱镜5，第一反射棱镜2和第二反射棱镜5分别位于平行光照明光源1的出光路径上，且在平行光照明光源1的出光路径上。示例性地，第一反射棱镜2位于平行光照明光源1和第一半透半反棱镜4之间，可以调节平行光照明光源1的出光方向，第二反射棱镜5位于第一半透半反棱镜4和第二半透半反棱镜6之间，可以改变第一半透半反棱镜4和第二半透半反棱镜6之间的光路传播方向。第一反射棱镜2和第二反射棱镜5的使用，可以改变光路的传播方向，缩小光学对位系统的设备体积，有效提高系统的集成度。此外，第一照明光路41还可以包括多个反射棱镜，依光路的传播需要而定，图5和图6中反射棱镜的位置设置只是举例，在此不作限定。

第二照明光路42复用第二反射棱镜5，第二反射棱镜5位于第一半透半反棱镜4和第二半透半反棱镜6之间，可以改变第一半透半反棱镜4和第二半透半反棱镜6之间的光路传播方向。第一照明光路41和第二照明光路42采用同一个第二反射棱镜5设置于第一半透半反棱镜4和第二半透半反棱镜6之间，可以减少光学元件的使用数量，也可以保证第一照明光路41和第二照明光路42的出射光束均可以入射至第二半透半反棱镜6。

可选地，继续参考图6，第三通道34包括第三半透半反棱镜17，第三半透半反棱镜17位于第二照明光路42的出光路径上，且位于第二半透半反棱镜6的反射光路径上；第四通道35包括第四半透半反棱镜19，第四半透半反棱镜19位于第二照明光路42的出光路径上，且位于第二半透半反棱镜6的透射光路径上。

具体地，十字平行光照明光源16可以出射十字平行激光，经第一半透半反棱镜4透射后，透射光由第二半透半反棱镜6分光，可以反射至第三通道34。第三通道34包括第三半透半反棱镜17，第三半透半反棱镜17位于第二照明光路42的出光路径上，且位于第二半透半反棱镜6的反射光路径上。第二半透半反棱镜6反射至第三半透半反棱镜17的光束，经第三半透半反棱镜17反射至晶片表面，再经晶片表面反射后，反射光沿光路传播方向，依次经第三半透半反棱镜17和第二半透半反棱镜6，入射至第二成像光路36，可以在第二成像光路36中成像。

十字平行光照明光源16可以出射十字平行激光，经第一半透半反棱镜4透射后，透射光由第二半透半反棱镜6分光，可以透射至第四通道35。第四通道35包括第四半透半反棱镜19，第四半透半反棱镜19位于第二照明光路42的出光路径上，且位于第二半透半反棱镜6的透射光路径上。第二半透半反棱镜6透射至第四半透半反棱镜19的光束，经第四半透半反棱镜19反射至晶片表面，再经晶片表面反射后，反射光沿光路传播方向，依次经第四半透半反棱镜19和第二半透半反棱镜6，入射至第二成像光路36，可以在第二成像光路36中成像。

可选地，继续参考图6，第三通道34还包括调整基座18，第三半透半反棱镜17设置在调整基座18上。

具体地，由于光学元件的加工误差和组装误差，第三通道34和第四通道35出射的两束平行光可能不是共轴且方向相反的，采用上述光学对位系统来调节对置的两个晶片的平行度会导致检测误差，因晶片之间存在的倾角也会导致在加压键合过程中发生错位移动。第三通道34还包括调整基座18，第三半透半反棱镜17设置在调整基座18上，通过旋转调整基座18以带动第三半透半反棱镜17的转动，从而调节第三通道34的出光光路的方向，使第二照明光路42在晶片表面上的反射光经第三通道34和第二成像光路36的成像，与第二照明光路42在晶片表面上的反射光经第四通道35和第二成像光路36的成像重合，此时第三通道34和第四通道35出射的两束平行光是共轴且方向相反的。以两束平行光是共轴且方向相反为基准，检测对置的两个晶片的平行度，极大地降低了检测误差，提高了后续的键合精度。

可选地，第一成像光路33包括筒镜14和相机15，筒镜14和相机15依次位于第一通道31、第二通道32、第三通道34和第四通道35的反射光光路上。

具体地，第一成像光路33包括筒镜14和相机15，且第一成像光路33复用为第二成像光路36。筒镜14和相机15依次位于第一通道31的反射光光路上时，筒镜14和第一显微物镜8共同作用时，可以将晶片上的标记点的位置汇聚为光学信号成像，相机15可以将成像的光学信号转变为电信号，形成电子图像，从而在相机15中形成第一通道31的出光方向上对应晶片的第一图像，第一图像为带有对应晶片的标记点的图像。筒镜14和相机15依次位于第二通道32的反射光光路上时，筒镜14和第二显微物镜12共同作用，可以将晶片上的标记点的位置汇聚为光学信号成像，相机15可以将成像的光学信号转变为电信号，形成电子图像，从而在相机15中形成第二通道32的出光方向上对应晶片的图像，第二图像为带有对应晶片的标记点的图像。筒镜14和相机15依次位于第三通道34和第四通道35的反射光光路上时，在相机15中可以形成清晰地十字激光图像。

可选地，继续参考图4，光学对位系统还包括压头20和治具21，压头20用于吸附固定治具21，治具21用于夹持晶片并裸露晶片相对的两表面。

具体地，光学对位系统还包括压头20和治具21，压头20可以吸附固定治具21，治具21可以夹持晶片并裸露晶片相对的两表面。在调节晶片的倾角的过程中，通过调节压头20的倾角来调节晶片的倾角，可以分别围绕第二方向X和第三方向Y旋转压头20，其中，第二方向X和第三方向Y相交，且分别与第一方向Z相交，示例性地，第二方向X和第三方向Y垂直，且分别与第一方向Z垂直，并且将压头20围绕第二方向X旋转的角度记为θ，和将压头20围绕第三方向Y旋转的角度记为γ。示例性地，根据第四通道35出射的光束经出光方向上的晶片表面的反射后形成的反射光，经第四通道35和第二成像光路36的成像，调节压头20的倾角来调节对应晶片的倾角，直至沿第一方向Z移动压头20并带动对应的晶片移动时，第四通道35出射的光束经出光方向上的晶片表面的反射后，形成的反射光经第四通道35和第二成像光路36的成像位置是不发生变化的，此时第四通道35与其出光方向上的晶片是垂直的。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种光学对位系统，其特征在于，用于将对置的两个晶片进行对准，包括对准检测光路；

所述对准检测光路包括第一通道、第二通道和第一成像光路，所述第一通道和所述第二通道共用所述第一成像光路，所述第一通道和所述第二通道的出光光路相互背离。

2.根据权利要求1所述的光学对位系统，其特征在于，还包括平行度检测光路；

所述平行度检测光路包括第三通道、第四通道和第二成像光路，所述第三通道和所述第四通道共用所述第二成像光路，且所述第一成像光路复用为所述第二成像光路。

3.根据权利要求2所述的光学对位系统，其特征在于，所述对准检测光路还包括第一照明光路，所述第一通道和所述第二通道共用所述第一照明光路，所述第一照明光路出射平行光；

所述平行度检测光路还包括第二照明光路，所述第三通道和所述第四通道共用所述第二照明光路，所述第二照明光路出射十字平行激光。

4.根据权利要求3所述的光学对位系统，其特征在于，所述第一照明光路包括平行光照明光源、汇聚透镜、第一半透半反棱镜和第二半透半反棱镜；所述汇聚透镜、所述第一半透半反棱镜和所述第二半透半反棱镜依次位于所述平行光照明光源的出光路径上；

所述第二照明光路包括十字平行光照明光源、所述第一半透半反棱镜和所述第二半透半反棱镜；所述第一半透半反棱镜和所述第二半透半反棱镜依次位于所述十字平行光照明光源的出光路径上；

所述平行光照明光源和所述十字平行光照明光源分别位于所述第一半透半反棱镜相邻的两侧，所述平行光照明光源的出射光经所述第一半透半反棱镜反射，所述十字平行光照明光源的出射光经所述第一半透半反棱镜透射。

5.根据权利要求4所述的光学对位系统，其特征在于，所述第一通道包括五角棱镜和第一显微物镜，所述五角棱镜和所述第一显微物镜依次位于所述第一照明光路的出光路径上，且位于所述第二半透半反棱镜的反射光路径上；所述汇聚透镜的物方焦点与所述第一显微物镜的像方焦点重合；

所述第二通道包括第三反射棱镜、第四反射棱镜和第二显微物镜，所述第三反射棱镜、所述第四反射棱镜和所述第二显微物镜依次位于所述第一照明光路的出光路径上，且位于所述第二半透半反棱镜的透射光路径上；所述汇聚透镜的物方焦点与所述第二显微物镜的像方焦点重合。

6.根据权利要求5所述的光学对位系统，其特征在于，所述第一照明光路还包括第一反射棱镜和第二反射棱镜，所述第一反射棱镜和所述第二反射棱镜分别位于所述平行光照明光源1的出光路径上，且在所述平行光照明光源的出光路径上，所述第一反射棱镜位于所述平行光照明光源和所述第一半透半反棱镜之间，所述第二反射棱镜位于所述第一半透半反棱镜和所述第二半透半反棱镜之间；

所述第二照明光路复用所述第二反射棱镜。

7.根据权利要求4所述的光学对位系统，其特征在于，所述第三通道包括第三半透半反棱镜，所述第三半透半反棱镜位于所述第二照明光路的出光路径上，且位于所述第二半透半反棱镜的反射光路径上；

所述第四通道包括第四半透半反棱镜，所述第四半透半反棱镜位于所述第二照明光路的出光路径上，且位于所述第二半透半反棱镜的透射光路径上。

8.根据权利要求7所述的光学对位系统，其特征在于，所述第三通道还包括调整基座，所述第三半透半反棱镜设置在所述调整基座上。

9.根据权利要求4所述的光学对位系统，其特征在于，所述第一成像光路包括筒镜和相机，所述筒镜和相机依次位于所述第一通道、所述第二通道、所述第三通道和所述第四通道的反射光光路上。

10.根据权利要求3所述的光学对位系统，其特征在于，还包括压头和治具，所述压头用于吸附固定所述治具，所述治具用于夹持所述晶片并裸露所述晶片相对的两表面。

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