键合设备及键合方法技术

本发明专利技术提供一种键合设备及键合方法，所述键合设备包括：供给运动台、传输系统、键合运动台及对准测量系统。通过所述供给运动台、传输系统、键合运动台及对准测量系统连续实现了第一芯片的交接，传输和测量功能，减少单个芯片的流转时间，能够高效的完成第一芯片与基底上对应的第二芯片的键合，提高产率。进一步的，所述键合设备的尺寸紧凑，结构更加简单，对准测量系统布局在框架及键合运动台上，电气布线更方便；使用所述键合方法，预先标定对准测量系统位置，实现所述供给运动台上第一芯片与所述键合运动台上对应的第二芯片的键合。

Bonding equipment and bonding method

【技术实现步骤摘要】
键合设备及键合方法
本专利技术涉及半导体制造领域，尤其是涉及一种键合设备及键合方法。
技术介绍
芯片键合是半导体器件封装过程中的关键工艺步骤，芯片键合的过程就是将粘附在蓝膜片上的经过划切的裸芯片进行键合、塑封等一系列处理，以形成可用的半导体器件。随着半导体器件的广泛应用，芯片键合设备必须高效、精准、稳定、可靠地完成芯片键合操作。现有一种键合设备包含1个换位机构，可以使2个拾取机构分别在拾片位置和交片位置之间循环旋转运动，保证拾片和交片连续进行，提高生产效率。其缺点是由于镜头安装在旋转运动的翻转机构上，安装空间小，拾取机构数量很难扩展，导致效率降低以及视觉系统的电气布线不方便，同时结构较复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种键合设备及键合方法,以解决现有工艺中现有设备产率低、结构较复杂以及视觉系统电气布线不方便的问题。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种键合设备,所述键合设备包括：供给运动台、传输系统、键合运动台及对准测量系统；所述传输系统包括旋转单元和多个均匀围设在所述旋转单元上的芯片键合单元，所述旋转单元旋转带动芯片键合单元依次往返于芯片拾取工位、芯片位置测量工位及芯片键合工位之间；所述供给运动台上承载有若干第一芯片，所述键合运动台上承载有若干第二芯片；所述芯片键合单元用于从供给运动台上拾取第一芯片，将第一芯片传输并交接在对应的第二芯片上；以及所述对准测量系统包括第一对准测量单元、第二对准测量单元及第三对准测量单元，所述第一对准测量单元用于在芯片位置测量工位识别第一芯片的位置，所述第二对准测量单元用于识别第二芯片的位置，所述第三对准测量单元设置在所述键合运动台上，至少用于获得所述第一对准测量单元和第二对准测量单元的位置关系，使得第一芯片与第二芯片实现对准。可选的，所述键合设备还包括有框架，所述框架包括立柱，设置在所述立柱两端且相面对的上支架和下支架，设置在所述立柱上所述上支架和所述下支架之间的第一支架、第二支架和第三支架，所述供给运动台和键合运动台分别安装在上支架和下支架上或相反设置，所述第一对准测量单元安装在所述第一支架上，所述旋转单元安装在所述第三支架上，使得芯片键合单元在旋转单元的带动下可分别运动至与供给运动台、键合运动台及第一对准测量单元对应的位置，所述第二对准测量单元安装在所述第二支架上，键合运动台可在上支架/下支架上运动至所述第一对准测量单元的测量范围内。可选的，所述第一芯片上设有芯片识别标记，所述第二芯片上设有芯片对准标记，通过建立芯片识别标记和芯片对准标记的位置关系，使第一芯片与第二芯片对准键合。可选的，所述第二芯片位于一基底上，所述基底上设有基底对准标记，通过所述第二对准测量单元建立基底对准标记和第二芯片上芯片对准标记的位置关系，以获得第二芯片的位置。可选的，所述旋转单元包括旋转盘、旋转电机和旋转测量单元，所述旋转盘安装在所述旋转电机外侧，绕所述旋转电机旋转，所述旋转测量单元安装在旋转电机上，用于测量旋转盘旋转位置。可选的，所述芯片键合单元包括吸头、直线驱动电机及导向机构，其中导向机构包括滑块和导轨，滑块可以沿导轨直线运动，所述吸头安装在所述导向机构的滑块上，用于取放所述第一芯片，所述直线驱动电机安装在所述导向机构的导轨上，用于驱动滑块沿导轨直线运动，从而实现吸头沿导轨直线运动。可选的，所述键合设备还包括第一位置测量单元和第二位置测量单元，所述第一位置测量单元用于测量所述供给运动台在X向、Y向及Rz向的位置，所述第二位置测量单元用于测量所述键合运动台在X向、Y向及Rz向的位置。可选的，所述第一位置测量单元包括第一X向光栅尺测量机构和第一Y向光栅尺测量机构，所述第一X向光栅尺测量机构至少为两套或第一Y向光栅尺测量机构至少为两套，其中两套第一Y向光栅尺测量机构或两套第一X向光栅尺测量机构组合可实现测量供给运动台的Rz向的位置。可选的，所述第二位置测量单元包括第二X向光栅尺测量机构和第二Y向光栅尺测量机构，所述第二X向光栅尺测量机构至少为两套或第二Y向光栅尺测量机构至少为两套，其中两套第二Y向光栅尺测量机构或两套第二X向光栅尺测量机构组合可实现测量键合运动台的Rz向的位置。可选的，所述芯片识别标记位于第一芯片上面向供给运动台的一面上，所述芯片对准标记位于第二芯片上背向键合运动台的一面上。可选的，所述芯片识别标记位于第一芯片上背向供给运动台的一面上，所述芯片对准标记位于第二芯片上背向键合运动台的一面上，所述第一对准测量单元和所述第三对准测量单元为背面对准测量系统。一种键合方法，采用上述键合设备，其特征在于，包括：步骤S1：提供一具有若干第一芯片的蓝膜片至供给运动台上，提供一具有若干第二芯片的基底至键合运动台上，多个芯片键合单元交替分布在芯片拾取工位、芯片位置测量工位及芯片键合工位上；步骤S2：一个芯片键合单元运动至芯片拾取工位，同时供给运动台上的第一芯片对准芯片键合单元，键合运动台承载第三对准测量单元运动至第二对准测量单元处；步骤S3：所述芯片键合单元拾取第一芯片使其与蓝膜片分离，同时第二对准测量单元与第三对准测量单元进行对准测量；步骤S4：所述芯片键合单元传递第一芯片至所述芯片位置测量工位，第一对准测量单元在芯片位置测量工位识别第一芯片的位置，同时根据步骤S2、S3中键合运动台的运动位置控制键合运动台运动，使得第二对准测量单元识别第二芯片的位置；步骤S5：所述芯片键合单元继续传递第一芯片至所述芯片键合工位，同时，根据第一对准测量单元下第一芯片的位置、第二对准测量单元下第二芯片的位置以及第二对准测量单元与第一对准测量单元的位置关系控制键合运动台运动，使第二芯片对准第一芯片；步骤S6：芯片键合单元将第一芯片交接在对应的第二芯片上，并在键合运动台上对第一芯片与第二芯片进行键合；对于供应运动台上的每个第一芯片及键合运动台上对应的第二芯片均重复上述步骤S2至步骤S6。可选的，步骤S4中根据步骤S2、S3中键合运动台的运动位置控制键合运动台运动，使得第二对准测量单元识别第二芯片的位置，具体包括：所述第二芯片上设有芯片对准标记，根据步骤S2、S3中键合运动台的运动位置控制键合运动台运动，使得芯片对准标记对准第二对准测量单元，所述第二对准测量单元识别所述芯片对准标记的位置，得到第二对准测量单元下第二芯片的位置。可选的，步骤S4中根据步骤S2、S3中键合运动台的运动位置控制键合运动台运动，使得第二对准测量单元识别第二芯片的位置，具体包括：所述第二芯片位于一基底上，所述第二芯片上设有芯片对准标记，所述基底上设有基底对准标记，根据步骤S2、S3中键合运动台的运动位置控制键合运动台运动，使得基底对准标记对准第二对准测量单元，所述第二对准测量单元识别所述基底对准标记的位置，根据基底对准标记与芯片对准标记之间的位置关系，计算得到第二对准测量单元下第二芯片的位置。可选的，在步骤S2之前还包括标定所述基底对准标记与芯片对准标记之间的位置关系，具体包括：步骤S11：将基底上载至键合运动台上，使基底对准标记与芯片对准标记均位于基底背离键合运动台的一面上；步骤S12：通过第二位置测量单元测量并控制键合运动台使基底对准标记运动至第二对准测量单元处，第二对准测量单元测量基底对准标记的位置；步骤S13：通过第二位置测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种键合设备，其特征在于，所述键合设备包括供给运动台、传输系统、键合运动台及对准测量系统；所述传输系统包括旋转单元和多个均匀围设在所述旋转单元上的芯片键合单元，所述旋转单元旋转带动芯片键合单元依次往返于芯片拾取工位、芯片位置测量工位及芯片键合工位之间；所述供给运动台上承载有若干第一芯片，所述键合运动台上承载有若干第二芯片；所述芯片键合单元用于从供给运动台上拾取第一芯片，将第一芯片传输并交接在对应的第二芯片上；以及所述对准测量系统包括第一对准测量单元、第二对准测量单元及第三对准测量单元，所述第一对准测量单元用于在芯片位置测量工位识别第一芯片的位置，所述第二对准测量单元用于识别第二芯片的位置，所述第三对准测量单元设置在所述键合运动台上，至少用于获得所述第一对准测量单元和第二对准测量单元的位置关系，使得第一芯片与第二芯片实现对准。

【技术特征摘要】
1.一种键合设备，其特征在于，所述键合设备包括供给运动台、传输系统、键合运动台及对准测量系统；所述传输系统包括旋转单元和多个均匀围设在所述旋转单元上的芯片键合单元，所述旋转单元旋转带动芯片键合单元依次往返于芯片拾取工位、芯片位置测量工位及芯片键合工位之间；所述供给运动台上承载有若干第一芯片，所述键合运动台上承载有若干第二芯片；所述芯片键合单元用于从供给运动台上拾取第一芯片，将第一芯片传输并交接在对应的第二芯片上；以及所述对准测量系统包括第一对准测量单元、第二对准测量单元及第三对准测量单元，所述第一对准测量单元用于在芯片位置测量工位识别第一芯片的位置，所述第二对准测量单元用于识别第二芯片的位置，所述第三对准测量单元设置在所述键合运动台上，至少用于获得所述第一对准测量单元和第二对准测量单元的位置关系，使得第一芯片与第二芯片实现对准。2.如权利要求1所述的键合设备，其特征在于，所述键合设备还包括有框架，所述框架包括立柱，设置在所述立柱两端且相面对的上支架和下支架，设置在所述立柱上所述上支架和所述下支架之间的第一支架、第二支架和第三支架，所述供给运动台和键合运动台分别安装在上支架和下支架上或相反设置，所述第一对准测量单元安装在所述第一支架上，所述旋转单元安装在所述第三支架上，使得芯片键合单元在旋转单元的带动下可分别运动至与供给运动台、键合运动台及第一对准测量单元对应的位置，所述第二对准测量单元安装在所述第二支架上，键合运动台可在上支架/下支架上运动至所述第一对准测量单元的测量范围内。3.如权利要求1所述的键合设备，其特征在于，所述第一芯片上设有芯片识别标记，所述第二芯片上设有芯片对准标记，通过建立芯片识别标记和芯片对准标记的位置关系，使第一芯片与第二芯片对准键合。4.如权利要求3所述的键合设备，其特征在于，所述第二芯片位于一基底上，所述基底上设有基底对准标记，通过所述第二对准测量单元建立基底对准标记和第二芯片上芯片对准标记的位置关系，以获得第二芯片的位置。5.如权利要求1所述的键合设备，其特征在于，所述旋转单元包括旋转盘、旋转电机和旋转测量单元，所述旋转盘安装在所述旋转电机外侧，绕所述旋转电机旋转，所述旋转测量单元安装在旋转电机上，用于测量旋转盘旋转位置。6.如权利要求1或5所述的键合设备，其特征在于，所述芯片键合单元包括吸头、直线驱动电机及导向机构，其中导向机构包括滑块和导轨，滑块可以沿导轨直线运动，所述吸头安装在所述导向机构的滑块上，用于取放所述第一芯片，所述直线驱动电机安装在所述导向机构的导轨上，用于驱动滑块沿导轨直线运动，从而实现吸头沿导轨直线运动。7.如权利要求1所述的键合设备，其特征在于，所述键合设备还包括第一位置测量单元和第二位置测量单元，所述第一位置测量单元用于测量所述供给运动台在X向、Y向及Rz向的位置，所述第二位置测量单元用于测量所述键合运动台在X向、Y向及Rz向的位置。8.如权利要求7所述的键合设备，其特征在于，所述第一位置测量单元包括第一X向光栅尺测量机构和第一Y向光栅尺测量机构，所述第一X向光栅尺测量机构至少为两套或第一Y向光栅尺测量机构至少为两套，其中两套第一Y向光栅尺测量机构或两套第一X向光栅尺测量机构组合可实现测量供给运动台的Rz向的位置。9.如权利要求7所述的键合设备，其特征在于，所述第二位置测量单元包括第二X向光栅尺测量机构和第二Y向光栅尺测量机构，所述第二X向光栅尺测量机构至少为两套或第二Y向光栅尺测量机构至少为两套，其中两套第二Y向光栅尺测量机构或两套第二X向光栅尺测量机构组合可实现测量键合运动台的Rz向的位置。10.如权利要求3所述的键合设备，其特征在于，所述芯片识别标记位于第一芯片上面向供给运动台的一面上，所述芯片对准标记位于第二芯片上背向键合运动台的一面上。11.如权利要求3所述的键合设备，其特征在于，所述芯片识别标记位于第一芯片上背向供给运动台的一面上，所述芯片对准标记位于第二芯片上背向键合运动台的一面上，所述第一对准测量单元和所述第三对准测量单元为背面对准测量系统。12.一种键合方法，采用如权利要求1-11任一所述的键合设备，其特征在于，包括：步骤S1：提供一具有若干第一芯片的蓝膜片至供给运动台上，提供一具有若干第二芯片的基底至键合运动台上，多个芯片键合单元交替分布在芯片拾取工位、芯片位置测量工位及芯片键合工位上；步骤S2：一个芯片键合单元运动至芯片拾取工位，同时供给运动台上的第一芯片对准芯片键合单元，键合运动台承载第三对准测量单元运动至第二对准测量单元处；步骤S3：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘育，
申请(专利权)人：上海微电子装备集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31