[发明专利]一种适用于芯片转移的倒装键合控制方法

摘要

本发明属于芯片贴装工艺相关领域，并公开了一种适用于芯片转移的倒装键合控制方法，主要包括基于大转盘仰视相机和晶元盘斜视相机的观测和配合，对芯片从晶元盘至大转盘单元的吸附转移执行角度及位置控制；基于大转盘俯视相机和小转盘侧视相机的观测和配合，对芯片从大转盘单元至小转盘单元的拾取转移执行角度及位置控制；以及基于小转盘仰视相机和小转盘俯视相机的观测和配合，对芯片至基板的贴合过程执行相应控制。通过本发明，不仅能够实现芯片高效倒装键合整个过程中芯片在位置及角度方面的全面、精确控制，同时还能进一步确保最终芯片的键合高质量和高效率的目标。

主权项

一种适用于芯片转移的倒装键合控制方法，其特征在于，该倒装键合过程所采用的设备包括晶元移动单元(100)、顶针单元(200)、大转盘单元(300)、小转盘单元(400)、基板进给单元(600)以及贴装运动单元(500)，其中，该晶元移动单元(100)包括以倒置悬挂方式进行结构布置的晶元盘(106)，并配备有XX向平动模块(101)、Y向平动模块(102)和Z向旋转模块(103)，由此分别用于执行所述晶元盘在X轴和Y轴方向的直线移动以及Z轴方向上的旋转；该顶针单元(200)用于将承载在所述晶元盘上的芯片向下戳出；该大转盘单元(300)相对设置在所述晶元移动单元的下方，并包括大转盘(304)和整体装载其上的大转盘吸嘴组件(305)，所述大转盘(304)具备沿着Z轴方向的旋转运动自由度，所述大转盘吸嘴组件(305)由沿着所述大转盘周向方向间隔设置的多个吸嘴共同组成，这些吸嘴通过与之相连的第一气路旋转接头获得气路传输与分配，进而将从所述晶元盘(106)戳出的芯片予以吸附转移，所述大转盘吸嘴组件(305)还分别联接有大转盘吸嘴压杆(307)和第一旋转电机(308)，由此独立实现其相对于所述晶元移动单元的上下运动自由度、以及沿着Z轴方向的旋转自由度；该小转盘单元(400)相对设置在所述大转盘单元的上方，并包括小转盘(404)和整体装载其上的小转盘吸嘴组件(405)，所述小转盘(404)的直径小于所述大转盘且具备沿着Z轴方向的旋转运动自由度，所述小转盘吸嘴组件(405)同样由沿着所述小转盘周向方向间隔设置的多个吸嘴共同组成，这些吸嘴通过与之相连的第二气路旋转接头获得气路传输与分配，进而将从所述大转盘吸嘴组件(305)上已吸附转移的各个芯片逐一拾取转移，所述小转盘吸嘴组件(405)还联接有小转盘吸嘴压杆，由此独立实现其相对于所述大转盘单元的上下运动自由度；该基板进给单元(600)用于将待贴装基板相对于所述小转盘单元(400)执行进给操作；该贴装运动单元(500)包括用于固定安装整个所述小转盘单元(400)的安装板，并配备有X向直线电机和Y向直线电机，由此驱动该安装板及固定其上的小转盘单元运动至基板贴装位置，进而实现芯片的贴装操作；此外，上述倒装键合过程所采用的设备还分别配备有晶圆盘斜视相机(701)、大转盘仰视相机(702)、小转盘侧视相机(703)、大转盘俯视相机(704)、小转盘仰视相机(705)和小转盘俯视相机(706)；上述倒装键合控制方法包括下列步骤：(a)对于所述大转盘(304)与所述大转盘仰视相机(702)之间的位置调整过程：(a1)首先对所述大转盘(304)的位置进行粗调，直至该大转盘的中央通孔出现在所述大转盘仰视相机(702)的视野之中；(a2)对通孔轮廓继续进行识别，并计算求出该通孔轮廓的中心点位置；将计算求出的通孔轮廓中心点位置与所述大转盘仰视相机已标定的相机视觉中心位置进行比较，将比较偏差转化为极坐标形式，并得出所述通孔的角度偏差信号和径向偏差信号；(a3)将所述角度偏差作为所述大转盘(304)绕着Z轴方向的旋转角度闭环补偿信号，经由角度控制器处理后对应执行角度调节；(b)对于将芯片从所述晶元盘吸附转移至所述大转盘单元的操作：(b1)首先利用所述大转盘仰视相机(702)变焦后对所述晶元盘上即将被戳出的芯片的位置及角度进行观测定位，并将相应的位置及角度信息返回给所述晶元移动单元(100)的X向平动模块(101)、Y向平动模块(102)和Z向旋转模块(103)；(b2)所述晶元移动单元基于步骤(b1)所获得的位置及角度信息，相应将被观测定位的芯片运动至所述大转盘单元(300)上即将工作的吸嘴上方；(b3)对于上述被观测定位的芯片与所述大转盘单元上即将工作的吸嘴，利用所述晶元盘斜视相机(701)继续对两者之间的对中精度进行观测，获取所述大转盘(304)沿着Z轴方向的旋转角度偏差；接着，将此旋转角度偏差作为所述大转盘沿着Z轴方向的旋转角度闭环补偿信号，经由角度控制器处理后对应执行角度调节；与此同时，还将此旋转角度偏差经过通过三角变化作为所述大转盘沿着X轴和Y轴方向的平移闭环补偿信号；(b4)将步骤(b3)所获得的平移闭环补偿信号，以及步骤(a2)中所述通孔的径向偏差信号共同作为所述大转盘的位置闭环补偿信号，并经由位置控制器处理后执行位置调节。