用于在键合之前检查芯片的方法和设备技术

一种用于在键合之前检查芯片的方法和设备。本发明专利技术属于自动化技术领域并涉及用于处理芯片尤其是半导体管芯的设备和方法。芯片处理工具被配置为在接管位置处接收芯片，尤其是半导体管芯，并将芯片移交至交付位置，并且包括工作表面，工作表面被配置为与芯片的第一侧上的第一表面连接。芯片处理工具还包括照射装置，用于当芯片的所述第一侧与工作表面连接时从芯片的第一侧照射芯片。还呈现了一种芯片处理方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于自动化
根据独立权利要求的前序部分，本专利技术涉及用于处理芯片尤其是半导体管芯的设备和方法。
技术介绍
半导体封装中最大的挑战之一是极薄半导体芯片的拾取、处理和加工。半导体芯片通常放置在输送带上，输送带通常包含已经被切成小芯片的完整半导体晶片，该过程常被称为切割。因此半导体芯片通常被称为管芯。输送带通常是在切割期间支撑晶片的同一个输送带，其常被称为切割带。现如今，管芯厚度一般低至25 μ m，并且厚度还有进一步减小的趋势。管芯键合机从输送带拾取单个管芯并将所拾取管芯放置且基本附接至基板或另一个管芯上。在大多数情形下，管芯都是永久附接的，但也存在管芯仅临时附接的情况。常常，临时附接通过额外的加热和/或按压过程而随后转为永久附接。通常，薄管芯与晶片背面层压结构(WBL)或者膜或引线上流体(FOW)层压结构(即施加至晶片或管芯的无结构侧的粘附膜)一起提供。薄化晶片、将粘附膜施加至晶片、将晶片安放至输送带和框架、将它们切割成单个芯片的过程通常被称为晶片制备。允许管芯因其粘附性质而被附接的层压结构可设置在输送带与晶片之间，或设置在晶片远离输送带的表面上。拾取和放置可通过管芯键合机中的单个芯片处理单元进行。然而，在现代的管芯键合机中，可以存在多个芯片处理单元:通常，拾取从所谓的晶片台开始，并且由第一芯片处理单元辅助，第一芯片处理单元又称为管芯发出器。管芯发出器有助于从输送带上移除管芯，例如，通过抵靠第二芯片处理单元从输送带下方推动管芯，第二芯片处理单元又称为拾取单元。拾取单元随后在拾取过程中从输送带上拾取管芯并将其交付给第三芯片处理单元，第三芯片处理单元又称为放置单元。放置单元将管芯放置在被附接的目标位置上。在某些情况下，至少一个第四芯片处理单元(又称为转移单元)被设置为将管芯从拾取单元转交至放置单元。WO 07118511 Al中给出了一个示例，该专利申请的全部内容通过引用并入本文。通过这种方法，管芯可附接至基板，例如导线框架、印刷电路板、多层电路板等，或连接至自身可能已经通过相同方式附接的另一个管芯。相比于不具有层压结构的标准厚度的晶片，极薄晶片和相应管芯的制造非常昂贵。极薄管芯的切割、拾取以及处理具有显著的产量损失。大多数产量损失于晶片制备、管芯拾取、或后续处理期间，导致因例如破碎管芯、破裂管芯、切损管芯等典型缺陷而产生损坏的管芯。相比之下，放置和附接过程更加可靠，仅带来微不足道的损失。在管芯键合机上检测破碎、破裂或切损管芯的已知检查方法在拾取过程之前进行，其自身具有有限的产量，并且通常基于在表面照明下对管芯表面进行成像并随后进行图像处理。这些检查技术具有有限的可靠性，这是由于低裂缝对比度和裂缝宽度、管芯翘曲(又称为土豆片效应)，还由于在管芯表面上具有其它类似可见图案的裂缝特征的干扰。特别是对于将两个或更多个管芯附接至彼此之上的堆叠管芯键合加工，破碎管芯的附接可具有戏剧性结果:如果损坏的管芯被附接至堆上，先前在该堆(又称为封装)中所附接的所有管芯均损失。在极限情形下，例如，由15个堆叠管芯组成的封装会因为在其顶部附接破裂的第16个管芯而损失。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是允许在拾取管芯之后而不是在拾取管芯前进行检查，或者除了在拾取管芯前还允许在拾取管芯之后进行检查，例如在管芯发出器上，从而保证仅未损坏的管芯通过管芯键合机被附接至基板或先前附接的管芯。此外，本专利技术应允许在附接之前识别已损坏的管芯，从而允许省略将该已损坏的管芯放置于基板或先前附接的管芯的堆之上的步骤。理想地，管芯的检查应在其被放置并随后附接至基板或已经附接的管芯之前立即进行。本专利技术的另一个目的是使信噪比和碎裂检测的成功率最大化。本专利技术的又一个目的是允许附加的检查(尤其是对管芯图案或结构完整性的检查、对芯片ID的检测、在转移之前的准确对准等)被有效地执行。上述目的通过根据独立权利要求的芯片处理工具和处理芯片的方法实现。上述目的具体可通过生成管芯的背部照射图像(又称为吸收图像)来实现，在该图像中，裂缝、缺失部分、图案等被识别为穿过管芯传播的光强度基本变化的区域。例如，如果可见光源被用来进行照射，则裂缝在实际没有光透射的全暗背景上表现为亮线，而没有固有的管芯表面图案可见或干扰后续信号处理。因此当与基于表面照射的已知检查方法相比时，能够获得更好的?目噪比。在本专利技术的示例性实施方式中，呈现了一种芯片处理工具，尤其用于半导体管芯键合机。芯片处理工具被配置为在接管位置处接收芯片(尤其是半导体管芯)，并将芯片移交至交付位置，并且芯片处理工具包括工作表面，该工作表面被配置为与位于芯片的第一侧上的第一表面连接。芯片处理工具还包括照射装置，用于当芯片的所述第一侧与工作表面连接时(优选地通过工作表面)从芯片的第一侧照射芯片。在本专利技术的另一个示例性实施方式中，呈现了一种芯片处理方法，尤其管芯键合方法，其中芯片处理工具在接管位置处接收芯片，尤其是半导体管芯，并通过芯片处理工具转交至交付位置。在接管位置处，芯片处理工具的工作表面与芯片的第一侧上的第一表面连接。随后当芯片与芯片处理工具的工作表面连接时优选穿过共工作表面从第一侧照射芯片，并且检测并分析已穿过芯片的光，以确定芯片的损坏。前述目的和进一步的目的、优点和特征本专利技术的将在下面结合附图在优选实施方式的描述中详细说明。【附图说明】当结合附图阅读时，本专利技术通过下面的详细描述最佳地理解。应强调，根据一般实践，附图的各种特征没有按比例绘制。相反地，为了清楚起见，各种特征的尺寸被任意扩展或缩小。在附图中:图1示出根据本专利技术的第一示例性实施方式的芯片处理工具；图2示出根据本专利技术的第二示例性实施方式的芯片处理工具；图3示出根据本专利技术的示例性实施方式的管芯键合机；图4示出根据本专利技术的示例性实施方式的管芯发出器；图5示出根据本专利技术的示例性实施方式的示出芯片处理方法的流程图。【具体实施方式】图1示出根据本专利技术的第一示例性实施方式的芯片处理工具10。在由刚性材料(优选金属)制成的工具本体101上设置有至少部分透明层2，其包括表面子层201，表面子层201包括弹性材料(例如，硅橡胶)并具有工作表面21，工作表面21可与位于芯片(尤其是待由芯片处理工具10处理的管芯5)的第一侧的第一表面接触；反之亦然。管芯5可设置有WBL或FOW层压结构，也可以不设置WBL或FOW层压结构。工具本体101包括充当集成光源的多个发光二极管31。可替换地，一个或多个光源可设置在工具本体101的表面中或表面上。层2包括基层202，基层202也由对来自发光二极管31的照射至少部分透明的材料组成。优选地，子层201和/或基层202展现出一些散射，以向由芯片处理工具10处理的管芯5提供更加均匀的照射。因此，在管芯5的第一表面与层2的工作表面21紧密接触时，可穿过所述工作表面21对管芯5的第一表面进行照射。芯片处理工具10中的薄真空通道102允许施加真空，以将管芯5临时固定至工作表面21，从而在通过芯片处理工具10将管芯从第一位置运输至不同于第一位置的第二位置时保持住管芯。可以设置用于将管芯5临时固定至工作表面21的其他装置。具体地，例如可以采用静电装置或粘性工作表面21当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种芯片处理工具（10），尤其用于半导体管芯键合机中，所述芯片处理工具（10）被配置为在接管位置处接收芯片（5），尤其是半导体管芯，并将所述芯片（5）移交至交付位置，所述芯片处理工具（10）包括：a）工作表面（21），被配置为与位于所述芯片（5）的第一侧上的第一表面连接，其特征在于所述芯片处理工具（10）还包括：b）照射装置（31，104，221，222，223），用于当所述芯片（5）的所述第一侧与所述工作表面（21）连接时从所述芯片（5）的第一侧照射所述芯片（5）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：约翰尼斯·斯库斯特，
申请(专利权)人：KS芯片键合设备有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH