專(zhuān)利名稱(chēng)：拾取放置機(jī)器的制作方法
拾取放置機(jī)器本發(fā)明涉及一種在三維集成電路的生產(chǎn)中有特定應(yīng)用的拾取放置機(jī)器。眾所周知，拾取放置機(jī)器用于將很寬范圍內(nèi)的電子部件放置到基底如印刷電路板上。在傳統(tǒng)的后端生產(chǎn)設(shè)置中，顆粒污染幾乎不是問(wèn)題。僅在污染顆粒堵塞在接合焊盤(pán)周?chē)臉O端情況下，接合線的焊接或倒裝芯片互連的焊接才會(huì)被損壞。隨著三維集成電路的出現(xiàn)，用于拾取放置機(jī)器的性能標(biāo)準(zhǔn)已被顯著提高。在芯片對(duì)晶圓和芯片對(duì)芯片的變體的三維集成電路的生產(chǎn)中，需要產(chǎn)生被足夠精確地定位的芯片堆疊，以通過(guò)硅通孔(TSV)而容許在堆疊中的芯片之間實(shí)現(xiàn)電互連。此TSV通過(guò)尺寸為1-2 微米的凸起而連接。因此，要求芯片之間的隙距為1微米左右。如果芯片表面被大于該隙距的顆粒所污染，芯片就無(wú)法定位成使得TSV可形成電接觸，并且會(huì)產(chǎn)生無(wú)功能性的堆疊。 由于堆疊中任何一個(gè)芯片的污染都會(huì)導(dǎo)致無(wú)功能性的堆疊，因此這種污染對(duì)功能性堆疊的產(chǎn)率來(lái)說(shuō)具有不成比例的影響。本發(fā)明的一個(gè)目的是，提供一種可解決污染以便能夠在商業(yè)上可行地高產(chǎn)率地生產(chǎn)三維集成電路的拾取放置機(jī)器?；谶@種思想，根據(jù)第一方面，本發(fā)明可提供一種拾取放置機(jī)器，包括拾取站；放置站；拾取/放置頭，其用于沿傳送路徑將芯片從拾取站傳送到放置站；其中該機(jī)器還包括芯片面處理機(jī)構(gòu)，其包括檢測(cè)單元和/或清潔單元，并且可被操作以對(duì)傳送路徑上的芯片的面進(jìn)行處理。通過(guò)對(duì)傳送軌道上的處于拾取芯片后和放置芯片前的芯片的面提供檢測(cè)和/或清潔，本發(fā)明提高了成功地放置單個(gè)芯片的幾率，因此提高了功能性層疊的產(chǎn)率。在一個(gè)實(shí)施例中，芯片面處理機(jī)構(gòu)僅包括檢測(cè)單元。在另一實(shí)施例中，芯片面處理機(jī)構(gòu)僅包括清潔單元。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，芯片面處理機(jī)構(gòu)有利地既包括檢測(cè)單元又包括清潔單元。在該優(yōu)選實(shí)施例中，芯片由清潔單元清潔，接著由檢測(cè)單元檢測(cè)殘存的污染。 如果有殘存的污染，則可丟棄該芯片，或者重新清潔和檢測(cè)。根據(jù)第二方面，本發(fā)明可包括一種用于在三維集成電路的生產(chǎn)中使用拾取放置機(jī)器來(lái)形成芯片堆疊的方法，包括從拾取站拾取芯片，這開(kāi)始了拾取放置循環(huán)；將第一個(gè)芯片傳送到放置站以放置到目標(biāo)堆疊上，這終止了拾取放置循環(huán)；在拾取放置循環(huán)的期間檢測(cè)和/或清潔芯片的面。優(yōu)選地，在拾取操作的期間或在拾取放置循環(huán)的期間，檢測(cè)和/或清潔目標(biāo)堆疊中的最上方的另一芯片的面。在堆疊前檢測(cè)和/或清潔所述芯片和所述另一芯片的相關(guān)面有助于保證成功的放置。本發(fā)明的其它方面和其它優(yōu)選特征在下文中進(jìn)行介紹，并在從屬權(quán)利要求中進(jìn)行限定。
下面將參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，其中

圖1顯示了第一拾取放置機(jī)器的布置；圖2顯示了第二拾取放置機(jī)器的布置；圖3(a)、3(b)、3(c)、3(d)顯示了在進(jìn)程的不同階段處的操作中的第二拾取放置機(jī)器；和圖4顯示了第三拾取放置機(jī)器的布置。在圖1中顯示了整體上標(biāo)識(shí)為10的第一拾取放置機(jī)器。機(jī)器10包括拾取站12，其包括形式為拾取晶圓14的基底。拾取晶圓14包括用于三維集成電路生產(chǎn)的芯片5的陣列。拾取站12夾持了拾取晶圓14，以便于使芯片5處于水平方位以待拾取。機(jī)器10還包括放置站20，其包括形式為目標(biāo)圓晶22的基底。放置站 20將目標(biāo)晶圓22保持在水平方位。隨著芯片的堆疊7的產(chǎn)生，目標(biāo)晶圓22容納了芯片的堆疊7。機(jī)器10還包括具有激光器的第一清潔單元30和具有照相單元的第一檢測(cè)單元 32，單元30，32均定位成與拾取站12相鄰并處在拾取站12和放置站14中間。機(jī)器10還包括具有激光器的第二清潔單元34和具有照相單元的第二檢測(cè)單元36，單元34、36均定位成位于目標(biāo)圓晶22的上方。機(jī)器10還包括可在拾取站12和放置站14之間移動(dòng)的傳送機(jī)器人40。機(jī)器人40 包括具有用于拾取和放置芯片5的夾頭44的拾取/放置頭42。在操作中，機(jī)器人40定位在拾取晶圓14的上方。為了開(kāi)始當(dāng)前的拾取放置循環(huán)， 特定芯片8經(jīng)由其頂面由拾取/放置頭42來(lái)拾取。接著，機(jī)器人40開(kāi)始沿著傳送路徑將芯片8移動(dòng)到目標(biāo)圓晶22處的目標(biāo)堆疊9上。圖1示出了典型的傳送路徑100。在傳送路徑的中部，機(jī)器人40會(huì)停下來(lái)，并且芯片8的底面準(zhǔn)備好通過(guò)下述工藝步驟來(lái)進(jìn)行放置，其中該底面用來(lái)在放置芯片時(shí)與目標(biāo)堆疊9中的最上方芯片的頂面相鄰接。首先，第一清潔單元30通過(guò)來(lái)自激光器的光束(未示出)來(lái)對(duì)芯片8的底面進(jìn)行直接的清潔操作。該清潔操作意在實(shí)現(xiàn)除去至少500nm和更大的顆粒、優(yōu)選IOOnm和更大的顆粒。接下來(lái)，第一檢測(cè)單元32使用明暗場(chǎng)成像技術(shù)對(duì)芯片8的底面進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)，以確定芯片8的底面上沒(méi)有程度至少達(dá)到會(huì)影響如上所述的功能性堆疊形成的表面污染，并且還識(shí)別其它會(huì)損壞質(zhì)量的制造物，比如碎屑、遺珠和裂縫。如果檢測(cè)顯示出殘存的污染， 可以重復(fù)進(jìn)行清潔。如果在一些情況下檢測(cè)失敗，可丟棄該芯片8并從拾取晶圓14處拾取替代件。在通過(guò)檢測(cè)后，芯片8傳送到放置站20。在拾取放置循環(huán)的期間，在芯片8到達(dá)放置站20之前的一段時(shí)間處，目標(biāo)堆疊9中的最上方芯片的頂面就通過(guò)由第二清潔單元34 和第二檢測(cè)單元36進(jìn)行的處理步驟而準(zhǔn)備好以接收芯片8。由第二清潔單元34和第二檢測(cè)單元36進(jìn)行的處理步驟可與由第一清潔單元30和第一檢測(cè)單元32進(jìn)行的處理步驟相同。通過(guò)以所述方式對(duì)所傳送芯片8的底面和目標(biāo)堆疊9中的最上方芯片的頂面進(jìn)行預(yù)處理，成功放置芯片8的幾率會(huì)較高。由于堆疊中每個(gè)芯片均以相同的方式放置，那么功能性堆疊的產(chǎn)率也有望較高。在下文中，與圖1所示的第一拾取放置機(jī)器相關(guān)的那些零件相似的零件用相同的附圖標(biāo)記標(biāo)出。
圖2顯示了第二拾取放置機(jī)器10。第二拾取放置機(jī)器不同于第一拾取放置機(jī)器之處在于，可調(diào)光學(xué)組件50使得第一清潔單元30和第一檢測(cè)單元32能夠處理所傳送芯片的底面和目標(biāo)堆疊中的最上方芯片的頂面，由此可免除第二清潔單元34和第二檢測(cè)單元36。 光學(xué)組件50包括多個(gè)可調(diào)鏡子50a、50b、50c。現(xiàn)在參照?qǐng)D3 (a) ,3(b) ,3(c) ,3(d)來(lái)說(shuō)明第二拾取放置機(jī)器10的操作。在圖3 (a) 中，拾取/放置頭42拾取芯片8。在拾取操作進(jìn)行的同時(shí)，調(diào)整光學(xué)組件50以使來(lái)自第一清潔單元30的激光束30a指向目標(biāo)堆疊9中的最上方芯片。在清潔完目標(biāo)堆疊9中的最上方芯片的頂面之后，調(diào)整光學(xué)組件50以便于第一檢測(cè)單元32可對(duì)所述面進(jìn)行光學(xué)檢測(cè)， 如圖3(b)所示。接著如圖3(c)所示，機(jī)器人40沿著傳送路徑100將芯片8移動(dòng)到其中對(duì)芯片8的底面進(jìn)行清潔的位置。接著如圖3(d)所示，使用第一檢測(cè)單元32通過(guò)目測(cè)來(lái)檢測(cè)清潔操作的結(jié)果。然后進(jìn)行芯片8到堆疊9上的放置。在第二拾取放置機(jī)器10的一種變體中，第一清潔單元30和第一檢測(cè)單元32使用不同的光路。在此情況下，每個(gè)單元30、32可具有單獨(dú)的光學(xué)組件。圖4顯示了第三拾取放置機(jī)器10。第三拾取放置機(jī)器10不同于第二拾取放置機(jī)器之處在于，清潔單元30構(gòu)造為通過(guò)沖擊波清潔來(lái)進(jìn)行清潔操作。在其它實(shí)施例中，清潔單元30、34可通過(guò)納米噴霧/大范圍噴霧，兆頻超聲波清潔、高壓清潔、濕激光清潔/蒸汽激光清潔、液體射流清潔進(jìn)行清潔，通過(guò)超聲噴嘴、擦拭、 激光燒蝕、洗滌(PVA+UPM)、干冰、空氣刀/空氣射流或其結(jié)合來(lái)進(jìn)行清潔。如果使用濕清潔技術(shù)，芯片8在放置前必須被干燥。適用的干燥技術(shù)包括光(可見(jiàn)的或紅外的)，激光(可見(jiàn)的或紅外的)、微波技術(shù)、空氣刀、熱空氣或其結(jié)合。在其它實(shí)施例中，作為明暗場(chǎng)成像的替代，檢測(cè)單元32、36可使用其它的光學(xué)檢測(cè)和計(jì)量技術(shù)。在其它實(shí)施例中，作為機(jī)器人40的替代，拾取/放置頭42可通過(guò)旋轉(zhuǎn)臺(tái)來(lái)移動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種拾取放置機(jī)器，包括拾取站；放置站；拾取/放置頭，其用于沿傳送路徑將芯片從所述拾取站傳送到所述放置站；其中，所述機(jī)器還包括芯片面處理機(jī)構(gòu)，其包括檢測(cè)單元和/或清潔單元，并能被操作以對(duì)所述傳送路徑上的芯片的面進(jìn)行處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其特征在于，所述芯片面處理機(jī)構(gòu)僅包括檢測(cè)單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其特征在于，所述芯片面處理機(jī)構(gòu)僅包括清潔單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)器，其特征在于，所述芯片面處理機(jī)構(gòu)包括檢測(cè)單元和清潔單元。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于，所述芯片面處理機(jī)構(gòu)還能被操作以對(duì)所述放置站處的另一芯片的面進(jìn)行處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的機(jī)器，其特征在于，還包括可調(diào)光學(xué)組件，所述芯片面處理機(jī)構(gòu)通過(guò)所述光學(xué)組件來(lái)對(duì)所述另一芯片的面進(jìn)行處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于，還包括另一芯片面處理機(jī)構(gòu)，其包括檢測(cè)單元和/或清潔單元，并能被操作以在所述拾取/放置頭處于所述傳送路徑上或在進(jìn)行拾取操作時(shí)對(duì)所述放置站處的另一芯片的面進(jìn)行處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求5到7中任一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于，所述機(jī)器設(shè)置為使得所述芯片的經(jīng)處理的面放置在所述另一芯片的經(jīng)處理的面上。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于，還包括用于沿著傳送路徑移動(dòng)所述拾取/放置頭的機(jī)器人。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于，還包括安裝有所述拾取/ 放置頭以沿著所述傳送路徑移動(dòng)所述拾取/放置頭的旋轉(zhuǎn)臺(tái)。
11.根據(jù)權(quán)利要求3到10中任一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于，所述清潔單元包括能被操作以進(jìn)行直接激光清潔或激光沖擊波清潔的激光器。
12.根據(jù)權(quán)利要求3到10中任一項(xiàng)所述的機(jī)器，其特征在于，所述清潔單元包括用于進(jìn)行光學(xué)式或非光學(xué)式濕清潔操作的機(jī)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的機(jī)器，其特征在于，所述機(jī)器還包括用于在放置前干燥已清潔的芯片的干燥機(jī)構(gòu)。
14.一種用于在三維集成電路的生產(chǎn)中使用拾取放置機(jī)器產(chǎn)生芯片堆疊的方法，包括從拾取站中拾取芯片，這開(kāi)始了拾取放置循環(huán)；將第一個(gè)芯片傳送到放置站以放置到目標(biāo)堆疊上，這終止了拾取放置循環(huán)；在所述拾取放置循環(huán)的期間檢測(cè)和/或清潔芯片的面。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，還包括在拾取操作的期間或在拾取放置循環(huán)的期間檢測(cè)和/或清潔目標(biāo)堆疊中的最上方的另一芯片的面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種拾取放置機(jī)器，其包括拾取站；放置站；拾取/放置頭，其用于沿傳送路徑將芯片從拾取站傳送到放置站；其中該機(jī)器還包括芯片面處理機(jī)構(gòu)，其包括檢測(cè)單元和/或清潔單元，用于對(duì)傳送路徑上的芯片的面進(jìn)行處理。
文檔編號(hào)H01L21/00GK102204427SQ200980143634
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月1日
發(fā)明者克萊蒙斯·瑪利亞·伯納德斯·凡·德·索恩, 彼得·威廉·赫爾曼·德·耶格爾, 杰克斯·科·約翰·凡·德·多克, 歐文·約翰·凡·茲維特, 羅伯特·思奈爾, 阿德里亞努斯·喬納斯·柏圖斯·瑪利亞·弗米爾 申請(qǐng)人:荷蘭應(yīng)用自然科學(xué)研究組織Tno