TWI612604B - 倒裝晶片鍵合裝置及鍵合方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供了一種倒裝晶片鍵合裝置及鍵合方法，鍵合裝置包括供應單元，從載片中分離倒裝晶片及提供倒裝晶片，其包括翻轉裝置；轉接單元，從翻轉裝置接合倒裝晶片；位置調整單元，調整轉接單元上倒裝晶片的位置；鍵合單元，將轉接單元上的倒裝晶片鍵合到基底上；傳輸單元，傳輸轉接單元；控制單元，控制上述各單元的運動；轉接單元能夠接合多個倒裝晶片，由此一次能夠完成多個倒裝晶片的鍵合，節省了鍵合時間，提高了鍵合產率；並且在轉接單元傳輸的過程中經過位置調整單元，由位置調整單元對轉接單元上的倒裝晶片的位置進行調整，從而保證後續鍵合過程中倒裝晶片位置的精度，從而實現高精度的鍵合。

Description

倒裝晶片鍵合裝置及鍵合方法
本發明涉及半導體技術領域，具體涉及一種倒裝晶片鍵合裝置及鍵合方法。
倒裝芯片鍵合製程是將芯片與載片連接形成的一種互連形式。由於電子產品朝著輕、薄和小型化的方向發展，使得芯片鍵合技術的應用日益增多，將芯片鍵合製程與晶圓級封裝製程相結合，能夠製作出封裝尺寸更小、性能更高的封裝形式。另外，由於能夠事先知道芯片的KGD(known good die，已知合格芯片)，如果將芯片鍵合製程與硅通孔（TSV）製程相結合，能夠製作出成本和性能更有競爭力的三維立體結構。
習知的芯片倒裝鍵合設備，是藉由與芯片尺寸大小匹配的吸頭將單個芯片從源端拾取後，再藉由機器對準系統將芯片與載片的對準標記對準後，直接將芯片壓合在基底上形成互連。由於整個製程流程都是串行完成，對於下壓鍵合時間長的製程，產率非常低，難以滿足量產需求，同時鍵合精度較差。
第1圖是倒裝芯片鍵合製程流程示意圖，​​如第1圖所示，預鍵合芯片2以元件面3向上的方式放置在承載台1上，採用機械手抓取和翻轉的方式將鍵合芯片2接合到基底4上，鍵合芯片的間距L可根據不同製程需求調整。習知的倒裝芯片鍵合方案示意圖如第2圖所示，首先藉由翻轉機械手5拾取一顆承載台1上的芯片並進行翻轉，再將芯片交接給機械手6，機械手6運動到基底4上方後，藉由CCD7將芯片正面的對準標記和基底4上的對準標記進行對準後將芯片下壓完成鍵合。該方案的缺點是：整個製程流程都是串行完成，對於下壓鍵合時間長的製程（例如30秒），由於一次只能鍵合一顆芯片，使得產率非常低，難以滿足量產需求。
本發明的目的在於提供一種倒裝晶片鍵合裝置及鍵合方法，每次能夠完成多個倒裝晶片的鍵合，節省鍵合時間，提高鍵合產率，並且實現高精度的鍵合。
為實現上述目的及其他相關目的，本發明提供一種倒裝晶片鍵合裝置，包括供應單元，被配置為從載片中分離倒裝晶片及提供所述倒裝晶片；所述供應單元包括翻轉裝置，用於拾取並翻轉從載片中分離的所述倒裝晶片，以使所述倒裝晶片的上表面和下表面顛倒；轉接單元，被配置為從所述翻轉裝置接合所述倒裝晶片，所述轉接單元能夠接合多個倒裝晶片；位置調整單元，被配置為調整所述轉接單元上倒裝晶片的位置；鍵合單元，被配置為將所述轉接單元上的倒裝晶片鍵合到基底上；傳輸單元，被配置為在水平X方向上傳輸所述轉接單元；以及控制單元，被配置為控制上述各單元的運動，其中，所述供應單元、位置調整單元與鍵合單元按順序在水平X方向上排列。
較佳地，所述供應單元更包括彈出裝置，所述彈出裝置被配置為從所述載片中彈出所述倒裝晶片，以使所述倒裝晶片從所述載片中分離並突起，以及所述翻轉裝置提取突起的所述倒裝晶片。
較佳地，所述彈出裝置包括在豎直Z方向上依次連接的彈出機構、第一吸附機構與第一移動機構；所述彈出機構被配置為彈出倒裝晶片；所述第一吸附機構被配置為向與所述倒裝晶片彈出方向相反的方向吸附放置倒裝晶片的載片；所述第一移動機構被配置為移動所述彈出機構與第一吸附機構。
較佳地，所述翻轉裝置包括電機、第二移動機構、連接所述電機與第二移動機構的連接件以及與所述第二移動機構在豎直Z方向上相連接的第二吸附機構；所述第二吸附機構被配置為吸附倒裝晶片；所述第二移動機構被配置為在豎直Z方向上移動所述第二吸附機構；所述電機被配置為翻轉所述第二吸附機構與第二移動機構。
較佳地，所述位置調整單元包括第一測量系統與位置調整裝置；所述第一測量系統被配置為測量所述轉接單元上倒裝晶片的位置；所述位置調整裝置被配置為調整所述倒裝晶片在所述轉接單元上的位置。
較佳地，所述位置調整裝置包括支撐機構、第三移動機構與第三吸附機構；所述支撐機構被配置為支撐所述第三移動機構；所述第三移動機構被配置為移動所述第三吸附機構至所述轉接單元上的倒裝晶片位置處；所述第三吸附機構被配置為吸附所述轉接單元上的倒裝晶片。
較佳地，所述鍵合單元包括第二測量系統與第三測量系統；所述第二測量系統被配置為測量所述轉接單元的位置；所述第三測量系統被配置為測量所述基底的位置。
較佳地，所述第一測量系統、第二測量系統與第三測量系統均藉由測量標記的位置來獲得設置有該標記的物件的位置，其均包括第一測量支路與第二測量支路，所述第一測量支路包括第一照明單元與第一探測單元，所述第一照明單元用於向標記提供照明光源，所述第一探測單元相應地對標記成像並測量其位置，所述第二測量支路包括第二照明單元與第二探測單元，所述第二照明單元與所述第一照明單元具有完全相同的結構，所述第二探測單元與所述第一探測單元具有完全相同的結構；其中，所述標記包括相互正交的X向標記與Y向標記，所述第一測量支路測量X向標記的位置，所述第二測量支路測量Y向標記的位置。
較佳地，所述第一測量支路的光軸在所述標記上的投影與所述Y向標記平行，所述第二測量支路的光軸在所述標記上的投影與所述X向標記平行。
較佳地，所述第一照明單元包括寬頻光源、照明鏡組與成像前組，所述第一探測單元包括成像後組與圖像感測器；所述寬頻光源提供的寬頻光，傾斜入射藉由所述照明鏡組與成像前組後照射到X向或Y向標記上，經X向或Y向標記反射後，再經過所述成像後組，將標記成像到圖像感測器上，圖像感測器輸出的圖像經過影像處理之後，獲得所述標記的位置資訊。
較佳地，所述供應單元還包括第一運動台，所述鍵合單元還包括第二運動台；所述第一運動台被配置為放置載片，所述載片用於向轉接單元提供倒裝晶片；所述第二運動台被配置為放置基底，所述基底用於與轉接單元提供的倒裝晶片進行鍵合。
較佳地，所述倒裝晶片鍵合裝置還包括載片承載單元、基底承載單元、第一傳輸裝置與第二傳輸裝置；所述載片承載單元被配置為承載多個待提供倒裝晶片的載片；所述基底承載單元被配置為承載多個完成晶片鍵合之後的基底；所述第一傳輸裝置被配置為從所述載片承載單元抓取載片並傳輸至所述第一運動台；所述第二傳輸裝置被配置為從所述第二運動台抓取基底並傳輸至所述基底承載單元。
相應的，本發明還提供一種倒裝晶片鍵合方法，包括以下步驟：步驟S01：供應單元將倒裝晶片從載片中分離，翻轉裝置將所述倒裝晶片拾取並翻轉；步驟S02：轉接單元從所述翻轉裝置接合所述倒裝晶片；步驟S03：重複步驟S01與步驟S02，直至完成所述轉接單元上所有的倒裝晶片的接合；步驟S04：傳輸單元將所述轉接單元傳輸至位置調整單元的測量區域，所述位置調整單元測量並調整所述轉接單元上倒裝晶片的位置；步驟S05：所述傳輸單元將所述轉接單元傳輸至鍵合單元的測量區域，所述鍵合單元將所述轉接單元上所有的倒裝晶片鍵合到基底上。
較佳地，在步驟S01中：第一傳輸裝置從載片承載單元中抓取載片並傳輸至第一運動台，第一運動台將載片上的倒裝晶片移動到預定拾取的位置，彈出裝置從所述載片中彈出倒裝晶片，翻轉裝置提取由所述彈出裝置彈出的倒裝晶片，並將所述倒裝晶片進行翻轉。
較佳地，在步驟S04中，所述位置調整單元中的第一測量系統測量所述轉接單元上倒裝晶片的位置，所述位置調整單元中的位置調整裝置根據第一測量系統的測量結果調整所述倒裝晶片在所述轉接單元上的位置。
較佳地，在步驟S04中，所述第一測量系統測量所述轉接單元上倒裝晶片的位置，所述傳輸單元根據測量結果將所述轉接單元傳輸至位置調整單元的精確測量區域，所述第一測量系統再次測量所述轉接單元上倒裝晶片的位置，然後再由所述位置調整裝置根據測量資料調整所述倒裝晶片在所述轉接單元上的位置。
較佳地，在步驟S05中，所述鍵合單元中的第二測量系統測量所述轉接單元的位置；第三測量系統測量所述基底的位置，根據測量結果，傳輸單元攜帶轉接單元至鍵合單元的鍵合位置，第二運動台攜帶基底至鍵合單元的鍵合位置，完成倒裝晶片的鍵合。
較佳地，在步驟S05之後還包括所述轉接單元與倒裝晶片分離，所述傳輸單元將所述轉接單元傳輸至初始位置。
較佳地，完成整片基底的鍵合之後還包括第三傳輸單元抓取基底並傳輸至基底承載單元。
與習知技術相比，本發明所提供的倒裝晶片鍵合裝置及鍵合方法的有益效果如下： 1、本發明藉由在倒裝晶片鍵合裝置中設置轉接單元，能夠接合多個倒裝晶片，使用傳輸單元將轉接單元傳輸至鍵合單元進行鍵合，一次能夠完成多個倒裝晶片的鍵合，節省了鍵合時間，提高了鍵合產率；並且在所述轉接單元傳輸的過程中經過位置調整單元，由位置調整單元對轉接單元上的倒裝晶片的位置進行調整，從而保證後續鍵合過程中倒裝晶片位置的精度，從而實現高精度的鍵合； 2、在供應單元中設置彈出裝置，包括彈出機構與第一吸附機構，第一吸附機構吸附載片，彈出機構從載片中將倒裝晶片彈出，以使倒裝晶片很容易從載片中分離，從而防止翻轉裝置直接從載片中提取倒裝晶片時的延時，從而提高了工作效率； 3、在測量系統中設置兩個照明單元與兩個探測單元，第一照明單元與第一探測單元匹配探測X向標記的位置，第二照明單元與第二探測單元匹配探測Y向標記的位置，藉由對X向和Y向標記的分開測量，消除了垂向測量訊號對水平向測量訊號的串擾，提高了測量的精度。
為使本發明的內容更加清楚易懂，以下結合說明書圖式，對本發明的內容做進一步說明。當然本發明並不侷限於該具體實施例，本領域的技術人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發明的保護範圍內。
其次，本發明利用示意圖進行了詳細的表述，在詳述本發明實例時，為了便於說明，示意圖不依照一般比例局部放大，不應對此作為本發明的限定。
本發明的核心思想是：藉由在倒裝晶片鍵合裝置中設置轉接單元，能夠接合多個倒裝晶片，使用傳輸單元將轉接單元傳輸至鍵合單元進行鍵合，一次能夠完成多個倒裝晶片的鍵合，節省了鍵合時間，提高了鍵合產率；並且在轉接單元傳輸的過程中經過位置調整單元，由位置調整單元對轉接單元上的倒裝晶片的位置進行調整，從而保證後續鍵合過程中倒裝晶片位置的精度，從而實現高精度的鍵合。
實施例一
請參考第3圖，其為本發明實施例一所提供的倒裝晶片鍵合裝置的結構示意圖。如第3圖所示，倒裝晶片鍵合裝置包括供應單元10，被配置為從載片100中分離倒裝晶片200及提供倒裝晶片200；供應單元10包括翻轉裝置11，用於拾取並翻轉倒裝晶片200，以使倒裝晶片200的上表面和下表面顛倒；轉接單元20，被配置為從翻轉裝置11接合倒裝晶片200，轉接單元20能夠接合多個倒裝晶片200；位置調整單元30，被配置為調整轉接單元20上倒裝晶片200的位置；鍵合單元40，被配置為將轉接單元20上的倒裝晶片200鍵合到基底400上； 傳輸單元50，被配置為在X方向上傳輸轉接單元20；供應單元10、位置調整單元30與鍵合單元40按順序在X方向上排列；以及控制單元60，被配置為控制上述各單元的運動。載片100上設置有一組倒裝晶片200，在倒裝晶片200上都設置有晶片標記201，在第3圖中僅對一個倒裝晶片200及其晶片標記201進行了標號。
本發明所提供的倒裝晶片鍵合裝置，設置能夠從供應單元接合多個倒裝晶片200的轉接單元20，使用傳輸單元50將轉接單元20傳輸至鍵合單元40進行鍵合，一次能夠完成多個倒裝晶片200的鍵合，節省了鍵合時間，提高了鍵合產率；並且在轉接單元20傳輸的過程中經過位置調整單元30，由位置調整單元30對轉接單元20上的倒裝晶片200的位置進行調整，從而保證後續鍵合過程中倒裝晶片200位置的精度，從而實現高精度的鍵合。
供應單元10包括彈出裝置12，彈出裝置12被配置為從載片100中彈出倒裝晶片200，以使倒裝晶片200從載片100突起。請參考第4圖，其為本發明實施例一所提供的彈出裝置12的結構示意圖。如第4圖所示，彈出裝置12包括在Z方向上依次連接的彈出機構121、第一吸附機構122與第一移動機構123；彈出機構121被配置為彈出倒裝晶片200；第一吸附機構122被配置為向與倒裝晶片200彈出方向相反的方向吸附放置倒裝晶片200的載片100；第一移動機構123被配置為在Y方向上移動彈出機構121與第一吸附機構122，以將彈出裝置12移動至下一倒裝晶片200的位置。
翻轉裝置11提取由彈出裝置12彈出的倒裝晶片200。請參考第5圖，其為本發明實施例一所提供的翻轉裝置11的結構示意圖，如第5圖所示，翻轉裝置11包括電機111、第二移動機構112、連接電機111與第二移動機構112的連接件113以及與第二移動機構112在Z方向上相連接的第二吸附機構114；第二吸附機構114被配置為吸附倒裝晶片200；第二移動機構112被配置為在Z方向上移動第二吸附機構114；電機111被配置為翻轉第二吸附機構114與第二移動機構112。第二吸附機構114可以是橡膠吸盤、陶瓷吸盤等任何可以吸附倒裝晶片200的吸盤。
在供應單元10中，第一吸附機構122吸附載片100，彈出機構121從載片100中將倒裝晶片200彈出，以使倒裝晶片200很容易從載片100中突起，第二吸附機構114從彈出機構121上提取倒裝晶片200，從而避免了翻轉裝置11直接從載片100中提取倒裝晶片200，從而防止提取倒裝晶片200延時，從而提高了工作效率。
位置調整單元30包括第一測量系統31與位置調整裝置32；第一測量系統31被配置為測量轉接單元20上倒裝晶片200的位置；位置調整裝置32被配置為調整倒裝晶片200在轉接單元20上的位置。鍵合單元40包括第二測量系統41與第三測量系統42；第二測量系統41被配置為測量轉接單元20的位置；第三測量系統42被配置為測量基底400的位置。基底400可以是金屬材料、半導體材料或有機材料，也可以是本發明所屬技術領域中具有通常知識者已知的其他材料。
請參考第6圖，其為本發明實施例一所提供的位置調整裝置32的結構示意圖，如第6圖所示，位置調整裝置32包括支撐機構321、第三移動機構322與第三吸附機構323；支撐機構321被配置為支撐第三移動機構322；第三移動機構322被配置為移動第三吸附機構323至轉接單元20上的倒裝晶片200位置處；第三吸附機構323被配置為吸附轉接單元20上的倒裝晶片200。
第一測量系統31、第二測量系統41與第三測量系統42的結構相同，均藉由測量標記的位置資訊來獲得設置有該標記的物件的位置資訊。第一測量系統31藉由測量倒裝晶片200上晶片標記201的位置來獲得倒裝晶片200的位置，第二測量系統41藉由測量晶片標記201的位置來獲得轉接單元20的位置（此時倒裝晶片200接合於轉接單元20上），第三測量系統42藉由測量基底400標記的位置來獲得基底400的位置。第一測量系統31的位置安裝使得第一測量系統31的焦面與倒裝晶片200的晶片標記201重合。本實施例中第一測量系統31位於轉接單元20下方，第二測量系統41位於轉接單元20下方，第三測量系統42位於基底400上方。第一測量系統31與第二測量系統41測量上方區域的標記位置，第三測量系統42測量下方區域的標記位置。由於三個測量系統的結構相同，因此以下僅對第一測量系統31的結構進行分析。
請參考第7圖，其為本發明實施例一所提供的第一測量系統31的結構示意圖。如第7圖所示，第一測量系統31包括第一測量支路與第二測量支路，第一測量支路包括第一照明單元311與第一探測單元312，第一照明單元311用於向標記提供照明光源，第一探測單元312相應地將標記成像並測量其位置，第二測量支路包括第二照明單元313與第二探測單元314，第二照明單元313與第一照明單元311完全相同，第二探測單元314與第一探測單元312完全相同；標記均包括相互正交的X向標記與Y向標記，第一測量支路測量X向標記的位置，第二測量支路測量Y向標記的位置，即第一照明單元311與第一探測單元312協作探測X向標記的位置，第二照明單元313與第二探測單元314協作探測Y向標記的位置。第一照明單元311用於提供X向標記的照明光源，第二照明單元313用於提供Y向標記的照明光源，第一探測單元312用於對X向標記成像並測量其位置，第二探測單元314用於對Y向標記成像並測量其位置。
第一照明單元311與第一探測單元312對稱分佈於X向標記的兩側，第二照明單元313與第二探測單元314對稱分佈於Y向標記的兩側。藉由對X向和Y向標記的分開測量，消除了垂向測量訊號對水平向測量訊號的串擾，提高了測量的精度；第一測量支路的光軸在標記上的投影與Y向標記平行，第二測量支路的光軸在標記上的投影與X向標記平行，藉由兩個正交支路，達到兩個方向對準探測的目的。
請參考第8圖，其為本發明實施例一所提供的第一照明單元311與第一探測單元312的結構示意圖。如第8圖所示，第一照明單元311包括寬頻光源301、照明鏡組302與成像前組303，第一探測單元312包括成像後組304與圖像感測器305；寬頻光源301提供的寬頻光，傾斜入射藉由照明鏡組302與成像前組303後照射到X向標記上，經X向標記反射後，再經過成像後組304，將標記成像到圖像感測器305上，圖像感測器305輸出的圖像經過影像處理之後，即可獲得標記的對準位置。由於第一照明單元311與第二照明單元313的結構相同，第一探測單元312與第二探測單元314的結構相同，不再對第二照明單元313與第二探測單元314進行描述。
請繼續參照第3圖，供應單元10更包括第一運動台13，鍵合單元40更包括第二運動台43；第一運動台13被配置為放置載片100，載片100用於向轉接單元20提供倒裝晶片200；第二運動台43被配置為放置基底400，基底400用於與轉接單元20提供的倒裝晶片200進行鍵合。
倒裝晶片鍵合裝置更包括載片承載單元70、基底承載單元80、第一傳輸裝置71與第二傳輸裝置81；載片承載單元70被配置為承載多個待提供倒裝晶片200的載片100；基底承載單元80被配置為承載多個完成晶片鍵合之後的基底400；第一傳輸裝置71被配置為從載片承載單元70抓取載片100並傳輸至第一運動台13；第二傳輸裝置81被配置為從第二運動台43抓取基底400並傳輸至基底承載單元80。
控制系統60被配置為控制上述各單元的運動，具體的，第一傳輸裝置71藉由控制系統60實現對載片100的抓取與傳輸。第一運動台13藉由控制系統60實現多自由度運動，翻轉裝置11藉由控制系統60實現Z向運動和翻轉運動。傳輸單元50藉由控制系統60實現X向運動。第一測量系統31藉由控制系統60實現倒裝晶片200的位置測量，位置調整裝置32藉由控制系統60實現多自由度運動，以對倒裝晶片200的位置進行調整。第二測量系統41藉由控制系統60實現轉接單元20的位置測量，第三測量系統42藉由控制系統60實現基底400的位置測量，第二運動台43藉由控制系統60實現多自由度的運動，第二傳輸裝置81藉由控制系統60實現對基底400的抓取與傳輸。本發明的第一運動台13、傳輸單元50和第二運動台43可以根據實際需要配備不同的自由度。
本發明所提供的倒裝晶片鍵合裝置中，採用小於基底400尺寸的轉接單元20進行臨時接合製程，以提高製程適應性，轉接單元20尺寸可根據實際倒裝晶片200尺寸需求調整。可以根據製程要求提供的倒裝晶片200尺寸、間隔距離、倒裝晶片200數量和轉接單元20邊距對倒裝晶片200在轉接單元20上的佈局進行規劃。本發明也可以包括多個相同的位置調整單元30同步對轉接單元20上的多個倒裝晶片200進行位置測量，也可以配備多個位置調整裝置32進行位置精調，需要根據產率要求、成本要求綜合進行優化和配置。
實施例二
請參考第9圖所示，其為本發明實施例二所提供的一種倒裝晶片鍵合方法的流程圖，如第9圖所示，本發明提供的倒裝晶片鍵合方法包括以下步驟：
步驟S01：供應單元10將倒裝晶片200從載片100中分離，翻轉裝置11將倒裝晶片200拾取並翻轉。
步驟S02：轉接單元20從翻轉裝置11接合倒裝晶片200。
步驟S03：重複步驟S01與步驟S02，直至完成轉接單元20上所有的倒裝晶片200的接合。
步驟S04：傳輸單元50將轉接單元20傳輸至位置調整單元30的測量區域，位置調整單元30測量並調整轉接單元20上倒裝晶片200的位置。
步驟S05：傳輸單元50將轉接單元20傳輸至鍵合單元40的測量區域，鍵合單元40將轉接單元20上所有的倒裝晶片200鍵合到基底400上。
具體的，在步驟S01中，第一傳輸裝置71從載片承載單元70中抓取載片100並傳輸至第一運動台13，第一運動台13將載片100上倒裝晶片200移動到預定拾取的位置，彈出裝置12從載片100中彈出倒裝晶片200，翻轉裝置11提取由彈出裝置12彈出的倒裝晶片200，並將倒裝晶片200進行翻轉。
在步驟S02中，轉接單元20從翻轉裝置11接合倒裝晶片200。
在步驟S03中，重複步驟S01與步驟S02，直至完成轉接單元20上所有的倒裝晶片200的接合。
在步驟S04中，傳輸單元50將轉接單元20傳輸至位置調整單元30的測量區域，位置調整單元30測量並調整轉接單元20上倒裝晶片200的位置。步驟S04進一步包括第一步驟，傳輸單元50將轉接單元20傳輸至位置調整單元30的測量區域；第二步驟，位置調整單元30中的第一測量系統31測量轉接單元20上倒裝晶片200的位置；第三步驟，位置調整單元30中的位置調整裝置32根據測量資料調整倒裝晶片200在轉接單元20上的位置。可選的，在第二步驟之後傳輸單元50根據第一測量系統31的測量結果將轉接單元20傳輸至位置調整單元30的精確測量區域，再重複進行第二步驟後進入第三步驟。步驟S04至少重複一次，優選的，可進行兩次，以便可以更好的調整倒裝晶片200在轉接單元20中的位置。
在步驟S05中，傳輸單元50將轉接單元20傳輸至鍵合單元40的測量區域，鍵合單元40將轉接單元20上所有的倒裝晶片200鍵合到基底400上。步驟S05進一步包括鍵合單元40中的第二測量系統41測量轉接單元20的位置；第三測量系統42測量基底400的位置，根據測量結果，傳輸單元50攜帶轉接單元20至鍵合單元40的鍵合位置，第二運動台43攜帶基底400至鍵合單元40的鍵合位置，完成倒裝晶片200的鍵合。
本發明所提供的倒裝晶片的鍵合方法，更包括步驟S06：轉接單元20與倒裝晶片200分離後，傳輸單元50將轉接單元20傳輸至初始位置，本實施例中初始位置為供應單元10上方。然後重複步驟S01至步驟S06，完成整片基底400的鍵合之後，第三傳輸單元81抓取基底400並傳輸至基底承載單元80。
本發明提供的倒裝晶片的鍵合方法，藉由使用傳輸裝置使轉接裝置在供應單元、位置調整單元30與鍵合單元40之間傳輸，轉接裝置從供應單元接合倒裝晶片200，在位置調整單元30對倒裝晶片200進行位置調節，然後在鍵合單元40完成鍵合，由於轉接裝置能夠接合多個倒裝晶片200，節省了鍵合時間，提高了鍵合產率，並且位置調整保證了後續鍵合過程中倒裝晶片200位置的精度，從而實現了高精度的鍵合。
綜上，本發明提供的倒裝晶片鍵合裝置及鍵合方法，藉由在倒裝晶片鍵合裝置中設置轉接單元20，能夠接合多個倒裝晶片200，使用傳輸單元50將轉接單元20傳輸至鍵合單元40進行鍵合，一次能夠完成多個倒裝晶片200的鍵合，節省了鍵合時間，提高了鍵合產率；並且在轉接單元20傳輸的過程中經過位置調整單元30，由位置調整單元30對轉接單元20上的倒裝晶片200的位置進行調整，從而保證後續鍵合過程中倒裝晶片200位置的精度，從而實現高精度的鍵合；在供應單元中設置彈出裝置12，包括彈出機構121與第一吸附機構122，第一吸附機構122吸附載片100，彈出機構121從載片100中將倒裝晶片200彈出，以使倒裝晶片200很容易從載片100中分離，從而防止翻轉裝置11直接從載片100中提取倒裝晶片200時的延時，從而提高了工作效率；在測量系統中設置兩個照明單元與兩個探測單元，第一照明單元311與第一探測單元312匹配探測X向標記的位置，第二照明單元313與第二探測單元314匹配探測Y向標記的位置，藉由對X向和Y向標記的分開測量，消除了垂向測量訊號對水平向測量訊號的串擾，提高了測量的精度。
上述描述僅是對本發明較佳實施例的描述，並非對本發明範圍的任何限定，本發明領域的普通技術人員根據上述揭示內容做的任何變更、修飾，均屬於權利要求書的保護範圍。
1‧‧‧承載台
2‧‧‧鍵合芯片
3‧‧‧元件面
4‧‧‧基底
5‧‧‧機械手
6‧‧‧機械手
7‧‧‧CCD
10‧‧‧供應單元
11‧‧‧翻轉裝置
111‧‧‧電機
112‧‧‧第二移動機構
113‧‧‧連接件
114‧‧‧第二吸附機構
12‧‧‧彈出裝置
121‧‧‧彈出機構
122‧‧‧第一吸附機構
123‧‧‧第一移動機構
13‧‧‧第一運動台
20‧‧‧轉接單元
200‧‧‧倒裝晶片
201‧‧‧晶片標記
30‧‧‧位置調整單元
301‧‧‧寬頻光源
302‧‧‧照明鏡組
303‧‧‧成像前組
304‧‧‧成像後組
305‧‧‧圖像感測器
31‧‧‧第一測量系統
311‧‧‧第一照明單元
312‧‧‧第一探測單元
313‧‧‧第二照明單元
314‧‧‧第二探測單元
32‧‧‧位置調整裝置
321‧‧‧支撐機構
322‧‧‧第三移動機構
323‧‧‧第三吸附機構
400‧‧‧基底
40‧‧‧鍵合單元
41‧‧‧第二測量系統
42‧‧‧第三測量系統
43‧‧‧第二運動台
50‧‧‧傳輸單元
70‧‧‧載片承載單元
71‧‧‧第一傳輸裝置
80‧‧‧基底承載單元
81‧‧‧第三傳輸單元
100‧‧‧載片
S01~S05‧‧‧步驟
第1圖為習知的倒裝晶片鍵合製程流程示意圖。
第2圖為習知的倒裝晶片鍵合方案示意圖。
第3圖為本發明實施例一所提供的倒裝晶片鍵合裝置的結構示意圖。
第4圖為本發明實施例一所提供的彈出裝置的結構示意圖。
第5圖為本發明實施例一所提供的翻轉裝置的結構示意圖。
第6圖為本發明實施例一所提供的位置調整裝置的結構示意圖。
第7圖為本發明實施例一所提供的第一測量系統的結構示意圖。
第8圖為本發明實施例一所提供的第一照明單元與第一探測單元的結構示意圖。
第9圖為本發明實施例二所提供的倒裝晶片鍵合方法的流程圖。
10‧‧‧供應單元
11‧‧‧翻轉裝置
12‧‧‧彈出裝置
13‧‧‧第一運動台
100‧‧‧載片
20‧‧‧轉接單元
200‧‧‧倒裝晶片
201‧‧‧晶片標記
30‧‧‧位置調整單元
31‧‧‧第一測量系統
32‧‧‧位置調整裝置
400‧‧‧基底
40‧‧‧鍵合單元
41‧‧‧第二測量系統
42‧‧‧第三測量系統
43‧‧‧第二運動台
50‧‧‧傳輸單元
70‧‧‧載片承載單元
71‧‧‧第一傳輸裝置
80‧‧‧基底承載單元
81‧‧‧第三傳輸單元

Claims (17)

  1. 一種倒裝晶片鍵合裝置，其包括：一供應單元，被配置為從一載片中分離一倒裝晶片及提供該倒裝晶片；該供應單元包括一翻轉裝置，用於拾取並翻轉從該載片中分離的該倒裝晶片，以使該倒裝晶片的上表面和下表面顛倒；一轉接單元，被配置為從該翻轉裝置接合該倒裝晶片，該轉接單元能夠接合多個該倒裝晶片；一位置調整單元，被配置為調整該轉接單元上該倒裝晶片的位置，該位置調整單元包括一第一測量系統與一位置調整裝置，該第一測量系統被配置為測量該轉接單元上該倒裝晶片的位置，該位置調整裝置被配置為調整該倒裝晶片在該轉接單元上的位置；一鍵合單元，被配置為將該轉接單元上的該倒裝晶片鍵合到一基底上；一傳輸單元，被配置為在水平X方向上傳輸該轉接單元；以及一控制單元，被配置為控制上述各單元的運動，其中，該供應單元、該位置調整單元與該鍵合單元按順序在水平X方向上排列。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之倒裝晶片鍵合裝置，其中該供應單元更包括一彈出裝置，該彈出裝置被配置為從該載片中彈出該倒裝晶片，以使該倒裝晶片從該載片中分離並突起，以及該 翻轉裝置提取突起的該倒裝晶片。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之倒裝晶片鍵合裝置，其中該彈出裝置包括在豎直Z方向上依次連接的一彈出機構、一第一吸附機構與一第一移動機構，該彈出機構被配置為彈出該倒裝晶片，該第一吸附機構被配置為向與該倒裝晶片彈出方向相反的方向吸附放置該倒裝晶片的該載片，該第一移動機構被配置為移動該彈出機構與該第一吸附機構。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之倒裝晶片鍵合裝置，其中該翻轉裝置包括一電機、一第二移動機構、連接該電機與該第二移動機構的一連接件以及與該第二移動機構在豎直Z方向上相連接的一第二吸附機構，該第二吸附機構被配置為吸附該倒裝晶片，該第二移動機構被配置為在豎直Z方向上移動該第二吸附機構，該電機被配置為翻轉該第二吸附機構與該第二移動機構。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之倒裝晶片鍵合裝置，其中該位置調整裝置包括一支撐機構、一第三移動機構與一第三吸附機構，該支撐機構被配置為支撐該第三移動機構，該第三移動機構被配置為移動該第三吸附機構至該轉接單元上的該倒裝晶片位置處，該第三吸附機構被配置為吸附該轉接單元上的該倒裝晶片。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之倒裝晶片鍵合裝置，其中該鍵合單元包括一第二測量系統與一第三測量系統，該第二測量系統被配置為測量該轉接單元的位置，該第三測量系統被配置為測量該基底的位置。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之倒裝晶片鍵合裝置，其中該第一測量系統、該第二測量系統與該第三測量系統均藉由測量標記的位置來獲得設置有該標記的物件的位置，其均包括一第一測量支路與一第二測量支路，該第一測量支路包括一第一照明單元與一第一探測單元，該第一照明單元用於向標記提供照明光源，該第一探測單元相應地對標記成像並測量其位置，該第二測量支路包括一第二照明單元與一第二探測單元，該第二照明單元與該第一照明單元具有完全相同的結構，該第二探測單元與該第一探測單元具有完全相同的結構，其中，該標記包括相互正交的X向標記與Y向標記，該第一測量支路測量X向標記的位置，該第二測量支路測量Y向標記的位置。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之倒裝晶片鍵合裝置，其中該第一測量支路的光軸在該標記上的投影與該Y向標記平行，該第二測量支路的光軸在該標記上的投影與該X向標記平行。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之倒裝晶片鍵合裝置，其中該第一照明單元包括一寬頻光源、一照明鏡組與一成像前組，該第一探測單元包括一成像後組與一圖像感測器，該寬頻光源提供的寬頻光，傾斜入射藉由該照明鏡組與成像前組後照射到X向或Y向標記上，經X向或Y向標記反射後，再經過該成像後組，將標記成像到圖像感測器上，圖像感測器輸出的圖像經過影像處理之後，獲得該標記的位置資訊。
  10. 如申請專利範圍第1至3項、第5至9項中任一項所述之倒裝晶片鍵合裝置，其中該供應單元更包括一第一運動台，該鍵合單元更包括一第二運動台，該第一運動台被配置為放置該載片， 該載片用於向該轉接單元提供該倒裝晶片，該第二運動台被配置為放置一基底，該基底用於與該轉接單元提供的該倒裝晶片進行鍵合。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之倒裝晶片鍵合裝置，其中該倒裝晶片鍵合裝置更包括一載片承載單元、一基底承載單元、第一傳輸裝置與第二傳輸裝置，該載片承載單元被配置為承載多個待提供該倒裝晶片的該載片，該基底承載單元被配置為承載多個完成晶片鍵合之後的該基底，該第一傳輸裝置被配置為從該載片承載單元抓取該載片並傳輸至該第一運動台，該第二傳輸裝置被配置為從該第二運動台抓取該基底並傳輸至該基底承載單元。
  12. 一種倒裝晶片鍵合方法，其包括以下步驟：步驟S01：一供應單元將一倒裝晶片從一載片中分離，一翻轉裝置將該倒裝晶片拾取並翻轉；步驟S02：一轉接單元從該翻轉裝置接合該倒裝晶片；步驟S03：重複步驟S01與步驟S02，直至完成該轉接單元上所有的該倒裝晶片的接合；步驟S04：一傳輸單元將該轉接單元傳輸至位置調整單元的測量區域，該位置調整單元中的第一測量系統測量該轉接單元上該倒裝晶片的位置，該位置調整單元中的位置調整裝置根據第一測量系統的測量結果調整該倒裝晶片在該轉接單元上的位置；以及步驟S05：該傳輸單元將該轉接單元傳輸至鍵合單元的測量區 域，該鍵合單元將該轉接單元上所有的該倒裝晶片鍵合到基底上。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之倒裝晶片鍵合方法，其中在步驟S01中，第一傳輸裝置從一載片承載單元中抓取該載片並傳輸至第一運動台，第一運動台將該載片上的該倒裝晶片移動到預定拾取的位置，彈出裝置從該載片中彈出該倒裝晶片，該翻轉裝置提取由該彈出裝置彈出的該倒裝晶片，並將該倒裝晶片進行翻轉。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之倒裝晶片鍵合方法，其中在步驟S04中，該第一測量系統測量該轉接單元上該倒裝晶片的位置，該傳輸單元根據測量結果將該轉接單元傳輸至該位置調整單元的精確測量區域，該第一測量系統再次測量該轉接單元上該倒裝晶片的位置，然後再由該位置調整裝置根據測量資料調整該倒裝晶片在該轉接單元上的位置。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之倒裝晶片鍵合方法，其中在步驟S05中，該鍵合單元中的一第二測量系統測量該轉接單元的位置，一第三測量系統測量該基底的位置，根據測量結果，該傳輸單元攜帶該轉接單元至該鍵合單元的鍵合位置，一第二運動台攜帶該基底至該鍵合單元的鍵合位置，完成該倒裝晶片的鍵合。
  16. 如申請專利範圍第12項所述之倒裝晶片鍵合方法，其中在步驟S05之後更包括該轉接單元與該倒裝晶片分離，該傳輸單元將該轉接單元傳輸至初始位置。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之倒裝晶片鍵合方法，其中完成 整片該基底的鍵合之後更包括一第三傳輸單元抓取該基底並傳輸至基底承載單元。
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