專利名稱：用于拾取貼裝機(jī)器的貼裝平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于拾取貼裝機(jī)器的貼裝平臺，所述拾取貼裝機(jī)器尤其但不排他地應(yīng)用于三維集成電路(3D IC)的制造。眾所周知，拾取貼裝機(jī)器用于將各種電子器件放置在諸如印刷電路板的基板上。 在傳統(tǒng)的后端制造裝置中，例如，由于拾取貼裝機(jī)器的移動機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的顆粒污染不認(rèn)為是問題。僅在污染顆粒阻塞在接合焊盤周圍的極端情形中，可能會損壞接合線的焊接或者倒裝芯片互連件的焊接。在制造晶粒-晶片(die-to-wafer)和晶粒-晶粒(die-to-die)類型的3D IC時， 必須形成晶粒的疊層，該疊層足夠精確地定位以允許通過穿透硅通孔(TSV)技術(shù)在疊層中的晶粒之間相互電連接。TSV通過具有1-2微米的尺寸的凸塊連接。因此，要求在晶粒之間具有大約1微米的間隔距離。如果晶粒表面被大于間隔距離的顆粒污染，那么晶粒不能定位成使得TSV進(jìn)行電連接并造成非功能性疊層。這種污染對功能性疊層的產(chǎn)量具有不相稱的影響，因?yàn)榀B層中的任一個晶粒的污染都可能導(dǎo)致非功能性層。本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠滿足制造3D IC時提高清潔等級要求的拾取貼裝機(jī)器。根據(jù)第一方面，本發(fā)明可提供一種用于拾取貼裝機(jī)器的貼裝平臺，該貼裝平臺包括貼裝工作臺組件，包括用于支撐基板的貼裝工作臺；用于在基板處提供清潔環(huán)境的覆蓋件，該覆蓋件在覆蓋件的第一面中包括第一開口，通過該第一開口可對基板的限定區(qū)域執(zhí)行貼裝操作；其中，貼裝工作臺和覆蓋件安裝成相對移動，以允許開口實(shí)現(xiàn)基板上方的選定相對位置。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，覆蓋件允許執(zhí)行貼裝操作，同時將基板與尤其由于拾取/ 貼裝頭的移動機(jī)構(gòu)而產(chǎn)生的污染物隔離。優(yōu)選地，貼裝平臺還包括可操作成維持通過第一開口向外流動的第一氣流的清潔氣體源裝置。第一氣流阻止尤其由于拾取/貼裝頭的移動機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的污染物通過基板上的第一開口的侵入。優(yōu)選地，清潔氣體源裝置可操作成維持橫掃基板的表面的第二氣流。第二氣流使得存在于基板上或基板上的器件(例如，集成電路承載晶粒或晶片)上的污染物橫掃過基板的邊緣。在一個實(shí)施方式中，覆蓋件包括板。在一個優(yōu)選的實(shí)施方式中，覆蓋件包括外殼。優(yōu)選地，外殼的第一面為頂面，并且外殼還包括位于外殼的下部第二面中的第二開口，清潔氣體源裝置可操作為維持越過基板的外周且朝向第二開口的第三氣流。第三氣流使得來自基板或器件的污染物被朝向第二開口引導(dǎo)，污染物從第二開口處離開外殼。第三氣流阻止由于貼裝工作臺組件和/或外殼的移動機(jī)構(gòu)產(chǎn)生污染物侵入到外殼中。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明可提供一種利用拾取貼裝機(jī)器制造三維集成電路的方法， 包括用具有小開口的保護(hù)覆蓋件覆蓋目標(biāo)晶片；以及通過相對地移動目標(biāo)晶片和覆蓋件以便實(shí)現(xiàn)小開口位于下一目標(biāo)疊層上方的相對位置而在目標(biāo)晶片上執(zhí)行晶粒堆疊操作；將下一晶粒貼裝在下一目標(biāo)疊層上。根據(jù)第一方面和第二方面，本發(fā)明還具有在目標(biāo)晶片處需要充分清潔環(huán)境以制造其他微型組件的應(yīng)用，包括倒裝芯片以及諸如透鏡探測器組件和MEMS封頂?shù)臋C(jī)械組件。本發(fā)明的其他方面和優(yōu)選特征在下面的描述中進(jìn)行闡述并且限定在所附權(quán)利要求中。在下文中參照附圖描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方式，附圖中

圖1示意性示出了第一拾取貼裝機(jī)器的布局；圖2示出了圖1中所示的貼裝平臺的視圖；圖3示出了圖2中所示的貼裝平臺的一部分的視圖，其示出了清潔空氣在微型環(huán)境外殼內(nèi)的流動；圖4示意性示出了第二拾取貼裝機(jī)器的布局；圖5(a)、5(b)、5(c)示出了用于第二拾取貼裝機(jī)器的處理順序；圖6示意性示出了第三拾取貼裝機(jī)器的布局；以及圖7(a)、7(b)、7(c)示出了用于第三拾取貼裝機(jī)器的處理順序；以及圖8示意性示出了第四拾取貼裝機(jī)器的布局。圖1中示出了總體上以10表示的第一拾取貼裝機(jī)器或微型裝配機(jī)。機(jī)器10包括拾取平臺12，該拾取平臺包括拾取晶片14形式的基板。拾取晶片14 包含晶粒5的陣列以便用于3D IC的制造中。拾取平臺12保持拾取晶片14，使得晶粒5出現(xiàn)在水平方位中以準(zhǔn)備拾取。機(jī)器10還包括貼裝平臺20。貼裝平臺20包括貼裝工作臺組件22，該貼裝工作臺組件包括貼裝工作臺24，其支撐處于水平方位的目標(biāo)晶片25形式的基板；以及移動機(jī)構(gòu) (未示出)，用于使貼裝工作臺M沿著所指出的X軸線和Z軸線并且沿著未標(biāo)示的Y軸線(垂直于紙面)移動。當(dāng)形成疊層時，目標(biāo)晶片25容納晶粒的疊層7。貼裝平臺20還包括外殼沈，該外殼環(huán)繞貼裝工作臺24、目標(biāo)晶片25和正在形成的疊層7，并且形成局部的微型環(huán)境，在該微型環(huán)境內(nèi)保持比拾取貼裝機(jī)器的其它地方更高等級的清潔度。微型環(huán)境外殼沈包括形成在頂面^b中的頂部開口 ^a，通過該頂部開口可執(zhí)行如下所述的在目標(biāo)晶片25上的貼裝操作，以及底部開口 ^c，通過該底部開口，貼裝工作臺組件22的未示出的移動機(jī)構(gòu)聯(lián)接到貼裝工作臺M。微型環(huán)境外殼沈保持在固定位置，并且貼裝工作臺組件22的移動機(jī)構(gòu)允許沿X平面和Y平面調(diào)整貼裝工作臺M的位置，使得能夠在目標(biāo)晶片25上方的任何位置對準(zhǔn)開口 ^a。此外，貼裝工作臺組件22的移動機(jī)構(gòu)允許沿Z方向調(diào)整貼裝平臺M的位置，從而允許將全部堆疊的晶片25從微型環(huán)境外殼沈移除并且取代。在其他實(shí)施方式中，不需要固定微型環(huán)境外殼沈，并且其可以安裝成相對于貼裝工作臺M移動。
參照圖2，貼裝平臺20還包括清潔空氣源觀，該清潔空氣源將極其清潔的干燥空氣通過形成在其頂面^b中的噴嘴^a的陣列噴射到微型環(huán)境外殼沈中。參照圖3，清潔空氣源28形成從外殼沈的內(nèi)部通過開口沈向外流動的第一空氣流31。清潔空氣源28還形成橫掃目標(biāo)晶片25的表面的第二空氣流32。清潔空氣源還形成越過目標(biāo)晶片25和貼裝工作臺M的外周邊緣向下朝向底部開口 26c流動的第三空氣流33。參照圖1，機(jī)器10還包括可在拾取平臺12與貼裝平臺14之間移動的傳送機(jī)械手 40。機(jī)械手40承載具有噴嘴44的拾取/貼裝頭42，以便拾取并貼裝晶粒5。在操作中，機(jī)械手40位于拾取晶片14上方。為了開始當(dāng)前的拾取和貼裝循環(huán)，通過拾取/貼裝頭42經(jīng)由晶粒頂面而拾取以8表示的特定晶粒。然后機(jī)械手40開始沿著傳送路徑將晶粒8移動到目標(biāo)晶片25處的以9表示的目標(biāo)疊層。當(dāng)機(jī)械手40沿著傳送路徑前進(jìn)時，貼裝工作臺M被操縱，使得目標(biāo)疊層9與開口 26a對準(zhǔn)。當(dāng)?shù)竭_(dá)貼裝平臺20時， 拾取/貼裝頭42通過開口 26a執(zhí)行貼裝操作，將晶粒8堆疊在目標(biāo)疊層9上。第一空氣流 31提供防止尤其是由于機(jī)械手40的移動機(jī)構(gòu)而產(chǎn)生的顆粒污染物經(jīng)由開口 26a進(jìn)入微型環(huán)境外殼沈中的簾幕或障礙。第二氣流32使得設(shè)法找到進(jìn)入微型環(huán)境外殼沈的通路的顆粒污染物被從疊層7的暴露表面清掃開，從而允許執(zhí)行精確的堆疊操作并且在疊層中的晶粒之間進(jìn)行相互電連接。第三空氣流33將第二空氣流32中夾帶的任何顆粒污染物朝向底部開口 26c運(yùn)送并運(yùn)送到微型環(huán)境外部。第三空氣流33也提供防止尤其是由于貼裝工作臺組件22的移動機(jī)構(gòu)而產(chǎn)生的顆粒污染物經(jīng)由底部開口 26c進(jìn)入微型環(huán)境外殼沈的簾幕或障礙。應(yīng)該理解的是，在貼裝平臺20處提供外殼沈使得能夠在晶粒疊層的暴露表面周圍局部地建立高度清潔的微型環(huán)境，從而允許實(shí)現(xiàn)精確地堆疊操作，并且使晶粒疊層與由于拾取/貼裝頭42的移動機(jī)構(gòu)、拾取/貼裝頭42的噴嘴、清潔空氣源觀或拾取貼裝機(jī)器 10的其他各種移動機(jī)構(gòu)而產(chǎn)生的顆粒污染物隔離。當(dāng)后續(xù)涉及與圖1至圖3中所示的第一拾取貼裝機(jī)器相關(guān)而描述的部件類似的部件時，使用相同的參考標(biāo)記。圖4中示出了第二拾取貼裝機(jī)器10。第二拾取貼裝機(jī)器與第一拾取貼裝機(jī)器的不同之處在于還設(shè)有被構(gòu)造成執(zhí)行直接清潔的激光器形式的清潔單元45以及包括多個可調(diào)節(jié)鏡50a、50b的光學(xué)組件50?，F(xiàn)在參照圖5 (a)、圖5 (b)和圖5 (c)來闡述第二拾取貼裝機(jī)器的操作。拾取/貼裝頭42拾取晶粒8并且開始沿著傳送路徑朝向貼裝平臺20移動。沿著傳送路徑的中途， 如圖5(a)所示，由清潔單元45的激光直接清潔晶粒8的底面。接著，如圖5(b)所示，機(jī)械手40將晶粒沿著傳送路徑移動到目標(biāo)疊層9和開口 26a上方的位置。同時，清潔單元45 對下一拾取貼裝循環(huán)中計劃待拾取的晶粒的頂面執(zhí)行直接激光清潔。最后，拾取貼裝頭42 通過開口 26a執(zhí)行貼裝操作將晶粒8堆疊在目標(biāo)疊層9上并且沿著傳送路徑返回到拾取平臺12。沿著傳送路徑的中途，如圖5(c)中所示，清潔單元45執(zhí)行對噴嘴44的直接激光清潔。應(yīng)該理解的是，在每個拾取貼裝循環(huán)中，在貼裝操作之前，對噴嘴44進(jìn)行預(yù)清潔 (圖5(c))，并且對傳送的晶粒8的頂面(圖5(b))和底面(圖5(a))進(jìn)行清潔，以確保晶粒處于清潔狀態(tài)，便于進(jìn)入微型環(huán)境外殼26并且貼裝。
圖6中示出了第三拾取貼裝機(jī)器10。第三拾取貼裝機(jī)器與第一拾取貼裝機(jī)器的不同之處在于還設(shè)有被構(gòu)造成執(zhí)行沖擊波(Shockwave)清潔的激光器形式的清潔單元45以及包括多個可調(diào)節(jié)鏡50a和透鏡50c的光學(xué)組件?，F(xiàn)在參照圖7 (a)、圖7 (b)和圖7 (c)來闡述第二拾取貼裝機(jī)器的操作。拾取/貼裝頭42拾取晶粒8并且開始沿著傳送路徑朝向貼裝平臺20移動。沿著傳送路徑的中途， 如圖7(a)所示，由清潔單元45的激光對晶粒8的底面進(jìn)行沖擊波清潔。接著，如圖7(b) 所示，機(jī)械手40將晶粒沿著傳送路徑移動到目標(biāo)疊層9和開口 26a上方的位置。同時，清潔單元45對下一拾取貼裝循環(huán)中計劃待拾取的晶粒的頂面執(zhí)行沖擊波激光清潔。最后，拾取貼裝頭42通過開口 26a執(zhí)行貼裝操作將晶粒8堆疊在目標(biāo)疊層9上并且沿著傳送路徑返回到拾取平臺12。沿著傳送路徑的中途，如圖7(c)中所示，清潔單元45執(zhí)行對噴嘴44 的沖擊波激光清潔。應(yīng)該理解的是，在每個拾取貼裝循環(huán)中，在貼裝操作之前，對噴嘴44進(jìn)行預(yù)清潔 (圖7(c))，并且對傳送的晶粒8的頂面(圖7(b))和底面(圖7(a))進(jìn)行清潔，以確保晶粒處于清潔狀態(tài)，便于進(jìn)入微型環(huán)境外殼26并且貼裝。圖8中示出了第四拾取貼裝機(jī)器。第四拾取貼裝機(jī)器與第一拾取貼裝機(jī)器的不同之處在于，取代外殼形式的覆蓋件，該覆蓋件包括保護(hù)蓋板27，并且不同之處還在于其不包括清潔空氣源。第四拾取貼裝機(jī)器進(jìn)行必要的變更而工作，如同具有板27的第一拾取貼裝機(jī)器，允許執(zhí)行貼裝操作，同時將目標(biāo)晶片25與尤其由于拾取/貼裝頭42的移動機(jī)構(gòu)而產(chǎn)生的污染物隔離。在第四拾取貼裝機(jī)器的變型中，可以設(shè)置清潔空氣源，以產(chǎn)生第一和/或第二空氣流31、32。類似地，還可以設(shè)置清潔單元45。在其他實(shí)施方式中，可以使用多個清潔空氣源28，以形成第一、第二和第三空氣流 31、32、33ο在其他實(shí)施方式中，清潔單元45可通過納米噴霧/海洋噴霧、超音波清潔、高壓清潔、濕式激光清潔/蒸汽式激光清潔、液體射流、通過超音波噴嘴的清潔、刷洗、激光消融、 擦洗(PVA+UPW)、C02雪、風(fēng)刀/空氣射流或者其組合來清潔。如果使用濕式清潔技術(shù)，則在貼裝之前必須先干燥晶粒8。適當(dāng)?shù)母稍锛夹g(shù)包括光(可見頂光)、激光(可見頂光)、微波技術(shù)、風(fēng)刀、熱空氣或者其組合。
權(quán)利要求
1.一種用于拾取貼裝機(jī)器的貼裝平臺，所述貼裝平臺包括貼裝工作臺組件，所述貼裝工作臺組件包括用于支撐基板的貼裝工作臺；覆蓋件，所述覆蓋件布置為保護(hù)所述基板處的清潔環(huán)境不受來自所述貼裝平臺的其他部件的污染，所述覆蓋件包括位于所述覆蓋件的第一面中的第一開口，通過所述第一開口能夠?qū)λ龌宓南薅▍^(qū)域處執(zhí)行貼裝操作；其中，所述貼裝工作臺和所述覆蓋件安裝成相對移動，以允許所述開口實(shí)現(xiàn)所述基板上方的選定相對位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貼裝平臺，其中，所述覆蓋件包括板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的貼裝平臺，其中，所述覆蓋件包括外殼。
4.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的貼裝平臺，還包括可操作為維持通過所述第一開口向外流動的第一氣流的清潔氣體源裝置。
5.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的貼裝平臺，其中，所述清潔氣體源裝置可操作為維持橫掃所述基板的表面的第二氣流。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的貼裝平臺，當(dāng)引用權(quán)利要求3時，其中，所述外殼的第一面為頂面，并且所述外殼還包括位于所述外殼的下部第二面中的第二開口，所述清潔氣體源裝置可操作為維持越過所述基板的外周且朝向所述第二開口的第三氣流。
7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的貼裝平臺，其中，所述污染來自拾取/貼裝頭的移動機(jī)構(gòu)、所述拾取/貼裝頭的噴嘴、或者清潔空氣源中一個或多個。
8.一種拾取貼裝機(jī)器，包括拾取平臺、根據(jù)任一前述權(quán)利要求所述的貼裝平臺、以及用于將部件從所述拾取平臺沿著傳送路徑傳送到所述貼裝平臺的拾取/貼裝頭。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的機(jī)器，可操作為在制造三維集成電路或其他微型組件時拾取和貼裝晶?；蚱渌⑿徒M件部件。
10.一種利用拾取貼裝機(jī)器制造三維集成電路或其他微型組件的方法，所述方法包括用具有相對于目標(biāo)晶片的面積較小的開口的保護(hù)覆蓋件覆蓋所述目標(biāo)晶片；以及通過相對地移動所述目標(biāo)晶片和所述覆蓋件以便實(shí)現(xiàn)所述開口直接位于下一目標(biāo)上方的相對位置而在所述目標(biāo)晶片上執(zhí)行貼裝操作；將下一晶?；蚱渌⑿徒M件部件貼裝在所述下一目標(biāo)處。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述覆蓋件包括板。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述覆蓋件包括外殼。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，包括形成通過所述開口向外流動的第一氣流。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中任一項所述的方法，還包括形成橫掃晶粒疊層或其他微型組件的頂面的第二氣流。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的方法，當(dāng)引用權(quán)利要求12時，其中，所述開口位于所述外殼的頂面中，并且所述外殼還包括位于所述外殼的下部面中的另一開口，所述方法還包括形成越過所述目標(biāo)晶片的外周朝向所述另一開口的第三氣流。
16.根據(jù)權(quán)利要求11至15中任一項所述的方法，還包括在所述貼裝操作之前清潔晶?；蚱渌⑿徒M件部件的表面。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，在拾取所述晶粒之后且在堆疊所述晶粒之前清潔所述晶粒的第一面。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其中，在拾取所述晶粒之前清潔所述晶粒的第
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于拾取貼裝機(jī)器的貼裝平臺，該貼裝平臺包括貼裝工作臺組件，包括用于支撐基板的貼裝工作臺；用于在基板處提供清潔環(huán)境的覆蓋件，該覆蓋件包括位于覆蓋件的第一面中的第一開口，通過第一開口可對基板的限定區(qū)域執(zhí)行貼裝操作；其中所述貼裝工作臺和所述覆蓋件安裝成相對移動，以允許所述開口到達(dá)基板上方的選定相對位置。
文檔編號H01L21/00GK102598242SQ201080050493
公開日2012年7月18日 申請日期2010年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月28日
發(fā)明者彼得·威廉·赫曼·德亞赫, 雅克·科爾·約翰·范德頓克 申請人:荷蘭應(yīng)用科學(xué)研究會(Tno)