一种面向晶圆三维集成的高精度微组装设备的制作方法

1.本发明属于芯片组装领域，尤其涉及一种面向晶圆三维集成的高精度微组装设备。


背景技术：

2.随着半导体集成电路的集成度越来越高，芯片中晶体管的集成度逐渐达到上限，因此出现了3d集成电路(integrated circuit，ic)技术，3d集成电路(integrated circuit，ic)被定义为一种系统级集成结构，3d集成电路通过键合工艺实现多个芯片之间的垂直互连，增加了芯片的空间，提高了晶体管的集成度，同时还能提高集成电路的工作速度，降低集成电路的功耗。
3.芯片组装时需要将焊头上的芯片与晶圆载台上的基片进行键合，但是现有的芯片组装机中，不能快速、精准的校正焊头上芯片的位置，影响芯片与基片的键合质量，影响加工效率。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：提供一种面向晶圆三维集成的高精度微组装设备，快速、精准的校正焊头上芯片的位置，提高芯片与基片的键合质量，提高加工效率。
5.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种面向晶圆三维集成的高精度微组装设备，包括：工作台、视觉检测机构、焊合机构和校正机构，工作台上设置有晶圆台、基片晶圆载台和两个翻转头，两组焊合机构对称布置在工作台两侧，一组焊合机构前侧的工作台上设置有一个校正机构，校正机构包括沿直线排布的第一基准柱和第二基准柱，第一基准柱一侧设置有第一上视视觉，第一基准柱顶部设置有第一基准点，第二基准柱顶部设置有第二基准点，第二基准柱一侧设置有第二上视视觉，视觉检测机构包括晶圆台视觉和两个翻转视觉，一个翻转头上方位置对应设置有一个翻转视觉。
6.作为上述技术方案的进一步描述：
7.焊合机构包括焊头、第二安装座和第二驱动单元，焊头设置在第二安装座上，焊头两侧的第二安装座上分别设置有第一焊头视觉和第二焊头视觉。
8.作为上述技术方案的进一步描述：
9.第二驱动单元包括第二x轴移动器、第二y轴移动器和第二z轴移动器。
10.作为上述技术方案的进一步描述：
11.第二安装座下方设置有θ轴驱动单元，θ轴驱动单元下方设置有微驱动单元。
12.作为上述技术方案的进一步描述：
13.第二安装座一侧还设置有overlay测量镜头。
14.作为上述技术方案的进一步描述：
15.工作台一侧还设置有风机滤器单元。
16.作为上述技术方案的进一步描述：
17.基片晶圆载台包括支撑板和真空吸板，真空吸板设置在支撑板上，基片吸附在真空吸板上。
18.作为上述技术方案的进一步描述：
19.基片晶圆载台下方设置有第三驱动单元，第三驱动单元包括由下至上依次设置的xy运动台和θ轴旋转运动台，xy运动台下方设置有水平调节装置。
20.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
21.1、本发明中，焊合机构中焊头从翻转头上吸取芯片之后，移动至校正机构上方，通过第一上视视觉和第二上视视觉识别芯片上的参考点的位置，检测芯片上参考点相对于第一基准点、第二基准点的位置，并使得焊头在第二驱动单元的带动下，将芯片校正到设置位置，具体为将第一基准点、第二基准点的位置坐标转化为第一焊头视觉和第二焊头视觉的坐标，快速、精准的校正焊头上芯片的位置，提高芯片与基片的键合质量，提高加工效率。
22.2、本发明中，工作台一侧还设置有风机滤器单元，风机滤器单元(ffu)送出的清洁空气，保证环境清洁，有效保证芯片与基片的键合质量。
23.3、本发明中，工作台上两侧的焊合机构进行芯片与基片的键合，共用一个晶圆台，提高加工效率。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
25.图1为一种面向晶圆三维集成的高精度微组装设备的俯视角度结构示意图。
26.图2为一种面向晶圆三维集成的高精度微组装设备中焊合机构和校正机构的配合校正示意图。
27.图3为一种面向晶圆三维集成的高精度微组装设备中基片晶圆载台的结构示意图。
28.图例说明：
29.1、工作台；11、晶圆台；12、晶圆台；2、视觉检测机构；21、晶圆台视觉；22、翻转视觉；3、焊合机构；31、焊头；32、第二安装座；321、θ轴驱动单元；xy微驱动单元322、；33、第二驱动单元；331、第二x轴移动器；332、第二y轴移动器；333、第二z轴移动器；34、第一焊头视觉；35、第二焊头视觉；4、第一上视视觉；5、第二上视视觉；6、风机滤器单元；7、overlay测量镜头；8、校正机构；81、第一基准柱；9、三驱动单元；91、xy运动台；92、θ轴旋转运动台。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
31.请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种面向晶圆三维集成的高精度微组装
设备，包括：工作台1、视觉检测机构2、焊合机构3和校正机构8，工作台1上设置有晶圆台11、基片晶圆载台12和两个翻转头，两组焊合机构3对称布置在工作台1两侧，一组焊合机构3前侧的工作台1上设置有一个校正机构8，校正机构8包括沿直线排布的第一基准柱81和第二基准柱，第一基准柱81一侧设置有第一上视视觉4，第一基准柱81顶部设置有第一基准点，第二基准柱顶部设置有第二基准点，第二基准柱一侧设置有第二上视视觉5，视觉检测机构2包括晶圆台视觉21和两个翻转视觉22，一个翻转头上方位置对应设置有一个翻转视觉22。基片晶圆载台12包括支撑板121和真空吸板122，真空吸板122设置在支撑板121上，基片吸附在真空吸板122上。
32.焊合机构3包括焊头31、第二安装座32和第二驱动单元33，焊头31设置在第二安装座32上，焊头31两侧的第二安装座32上分别设置有第一焊头视觉34和第二焊头视觉35。第二驱动单元33包括第二x轴移动器331、第二y轴移动器332和第二z轴移动器333。第二驱动单元33可以实现第二安装座32的x轴、y轴、z轴方向的移动，第二安装座32下方设置有θ轴驱动单元321，θ轴驱动单元321下方设置有xy微驱动单元322(焊头31安装于其上)。焊头31可以通过θ轴驱动单元321实现转动，从而实现焊头31的xyzθ方向的调整，xy微驱动单元322实现焊头31的精密位置调整。
33.第二安装座32一侧还设置有overlay测量镜头7。overlay测量镜头7用于检测芯片与基片的键合质量(偏移误差)。
34.工作台1一侧还设置有风机滤器单元6。风机滤器单元(ffu)送出的清洁空气，有效保证芯片与基片的键合质量。
35.基片晶圆载台12下方设置有第三驱动单元9，第三驱动单元9包括由下至上依次设置的xy运动台91和θ轴旋转运动台92，xy运动台91下方设置有水平调节装置，实现基片晶圆载台12的位置精确调整，使得芯片与基片的键合质量佳。
36.工作原理：焊合机构中焊头从翻转头上吸取芯片之后，移动至校正机构上方，通过第一上视视觉和第二上视视觉识别芯片上的参考点的位置，检测芯片上参考点相对于第一基准点、第二基准点的位置，并使得焊头在第二驱动单元的带动下，将芯片校正到设置位置，具体为将第一基准点、第二基准点的位置坐标转化为第一焊头视觉和第二焊头视觉的坐标，快速、精准的校正焊头上芯片的位置，提高芯片与基片的键合质量，提高加工效率。工作台一侧还设置有风机滤器单元，风机滤器单元(ffu)送出的清洁空气，保证环境清洁，有效保证芯片与基片的键合质量。工作台上两侧的焊合机构进行芯片与基片的键合，共用一个晶圆台，提高加工效率。
37.芯片键合过程如下：
38.s1、晶圆台视觉21识别晶圆台11上的芯片位置；
39.s2、翻转头吸取晶圆台11上的芯片，并将芯片翻转180
°
；
40.s3、翻转视觉22识别翻转头上的芯片位置，然后焊头31运动至翻转头上方，吸取芯片；
41.s4、焊头31移动至校正机构8上方，识别校正芯片位置，通过第一上视视觉4和第二上视视觉5识别芯片上的参考点的位置，检测芯片上参考点相对于第一基准点、第二基准点的位置，焊头31在xy微驱动单元322的作用下校正xy方向上的位置，并且焊头31在θ轴驱动单元321的作用下校正θ轴方向的位置，实现xyθ方向的微运动，校正精度高，将芯片校正到
设置位置；
42.s5、焊头31移动至基片晶圆载台12上方，使用第一焊头视觉34和第二焊头视觉35识别基片参考点的位置，确认偏移量；
43.s6、基片晶圆载台12通过下方的第三驱动单元进行移动，校正基片位置；
44.s7、将焊头31芯片放置到基片上，键合；
45.s8、用overlay测量镜头7对焊后精度进行检测。
46.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。