用于测量高度差的方法和装置制造方法及图纸

第一参考点（Ｈ）与第二参考点（Ｓ）之间的高度差的确定，其中，两个参考点（Ｈ、Ｓ）的至少一个处于装配在衬底（７）上的半导体芯片（８）上，所述确定过程包括：步骤Ａ）从第一方向（２）拍摄第一图像，该第一方向（２）以预先确定的角度α↓［２］倾斜于衬底的表面地延伸，其中，从第二方向（３）对衬底和半导体芯片进行照明，该第二方向（３）以预先确定的角度α↓［３］倾斜于衬底的表面地延伸，Ｂ）从第二方向拍摄第二图像，其中，从第一方向（２）对衬底和半导体芯片进行照明，Ｃ）测定第一图像中参考点Ｓ与参考点Ｈ之间的第一间距，Ｄ）测定第二图像中参考点Ｓ与参考点Ｈ之间的第二间距，以及Ｅ）由第一间距与第二间距计算出高度差。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于测量第一参考点与第二参考点之间高度差的 方法和装置，其中，两个参考点的至少一个处于装配在衬底上的半导 体芯片上。
技术介绍
在装配半导体芯片时，对于许多工艺而言，重要的是，半导体芯 片与衬底之间形成的粘接剂层的厚度处于很窄的公差极限内。此外重 要的是，装配在衬底上的半导体芯片没有倾斜位置(专业术语中公知 为"tilt")。为检验粘接剂层的厚度和半导体芯片的倾斜位置是否超 过预先确定的极限值，必须从工艺中对装备的衬底进行抽样并借助检 测显微镜测定厚度和倾斜位置。这种检验费力并只能延迟地提供结果。另一个问题通常是在厚度为150 pm以下的薄半导体芯片的情形 下。这种薄的半导体芯片在装配之后有时发生拱起，也就是说，不再 是平坦的。由DE 10 2004 043084公知一种用于对装配在衬底上的半导体芯 片倾斜位置进行测量的方法，其中，将光栅投影到半导体芯片和衬底 上。光栅的线在半导体芯片的边沿上发生偏移。在至少三个部位上对 偏移进行测量并从中计算出半导体芯片的倾斜位置。如果已知半导体 芯片的厚度，那么也可以计算在半导体芯片与衬底之间形成的粘接剂 层的平均厚度。这种方法不能应用于所有半导体芯片，这是因为半导 体芯片通常含有使射中的光弯曲的结构。在半导体芯片紧随装配后与衬底借助引线键合机布线时，具有优点的是，半导体芯片每个连接区域(Pad)的实时Z高度是已知的，以 便可以使用于引线的毛细管以尽可能高的速度下沉到连接区域上，而 不在冲击时损坏连接区域。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，研发装配半导体芯片的装置以及方法，凭借 该方法能够以简单的方式确定半导体芯片可能的倾斜位置以及确定半 导体芯片与衬底之间粘接剂层的厚度。该任务依据本专利技术通过权利要求1和3的特征来解决。依据本专利技术的方法实现了对第一参考点与第二参考点之间的高度 差进行测量，其中，两个参考点的至少一个处于装配在衬底上的半导体芯片上。该方法的特征在于如下步骤A) 从第一方向拍摄第一图像，该方向以预先确定的角度(X2倾斜于衬底的表面地延伸，其中，从第二方向对衬底和半导体芯片进行照明，该第二方向以预先确定的角度013倾斜于衬底的表面地延伸，其中， 远心光学器件位于光路中，B) 从第二方向拍摄第二图像，其中，从第一方向对衬底和半导体 芯片进行照明，其中，要么是所述的远心光学器件处于光路中，要么 是另一远心光学器件处于光路中，C) 测定第一图像中第一参考点位置的第一坐标和第二参考点位 置的第一坐标，并确定这两个坐标之间的第一差值(该第一差值相应 于第一参考点与第二参考点之间的第一间距。两个参考点的第二坐标 不起作用)，D) 测定第二图像中第一参考点位置的第一坐标和第二参考点位 置的第一坐标，并确定这两个坐标之间的差值(该第二差值相应于第 一参考点与第二参考点之间的第二间距。两个参考点的第二坐标不起作用)，以及E) 由从第一差值与第二差值计算出高度差。角度(X2与角度ot3之间的差值I a2 - a3 I具有优点地最高为1°。为确定半导体芯片的位置，在至少三个部位上对所装配的半导体 芯片远离衬底的表面关于衬底的高度进行测量，并从中计算出半导体 芯片的位置。步骤A和B对于每个半导体芯片仅需实施一次，而步骤 C至E则对于要测量其距衬底的高度差的半导体芯片的每个部位都要 实施。半导体芯片的位置例如通过处于半导体芯片表面上的参考点与衬 底的间距以及描述半导体芯片的表面在空间上如何定向的两个角度cp 和e来限定。如果两个角度cp和e的至少一个不等于零，那么说明了 半导体芯片的倾斜位置(tilt)。然后，利用关于半导体芯片的尺寸和厚度的信息，可以对半导体 芯片之下的任意位置处的粘接剂层的局部厚度进行计算。特别是可以 计算出粘接剂层的最小厚度和最大厚度以及平均厚度的数值。为确定半导体芯片的平坦度，而例如测量半导体芯片中心的一点 与半导体芯片角点之间的高度差。同样地，可以直接在对半导体芯片布线之前确定半导体芯片每个 连接区域的实时z高度。不同的装置可以用于依据本专利技术的方法。该装置例如可以包括两 个照相机和两个远心光学器件，它们从不同的方向指向衬底和半导体 芯片。但一种特别具有优点的装置仅包括唯一的照相机和设置在照相 机之前的远心光学器件，以及三个彼此平行设置的半透镜和两个光源。 所述三个半透镜和两个光源这样设置，使照相机可以从第一方向和第 二方向拍摄衬底和半导体芯片的图像，其中，在从第一方向拍摄图像时，第二光源从第二方向对衬底和半导体芯片进行照明，并且其中在 从第二方向拍摄图像时，第一光源从第一方向对衬底和半导体芯片进 行照明。此外，该装置具有优点地还包括遮光板，该遮光板可以占据 中断第一方向的第一位置，以及可以占据中断第二方向的第二位置， 以避免虚影。附图说明下面借助实施例和附图对本专利技术进行详细说明。其中 图1、 2图解示出了测量原理；图3示意地并以侧向视图示出适用的装置，用以从两个不同方向 拍摄图像；以及图4示出两张真实的图像。具体实施例方式图1和2图解示出测量原理。图1示出物体平面1，照相机由该平 面从两个不同方向2和3拍摄图像。物体平面1利用轴x和y展开一 个笛卡儿坐标系。方向2与物体平面1围成角度a2。方向3与物体平 面1围成角度a3并与y轴围成角度Y。衬底7处于物体平面l上(图2)， 衬底7带有装配于其上的半导体芯片8 (图2)。图2在左侧示出由y轴和方向2所展开的平面4及在右侧示出由 轴5和方向3所展开的平面6。粘接剂层9处于半导体芯片8与衬底7 之间。图3以侧向视图示意地示出适用的装置，以便从方向2拍摄图像 和从方向3拍摄图像。该装置包括照相机IO、远心光学器件ll、三个 彼此平行设置的半透镜12、 13和14、两个光源15和16以及具有优点 地包括可以占据两个位置的、由电机17驱动的遮光板18。此外，该装 置包括图像处理模块19，图像处理模块19对由照相机IO提供的图像 进行分析处理并测定在衬底7及半导体芯片8上预先确定的结构的位置。三个半透镜12-14为分束器如果从第一方向2拍摄图像，在衬底7上的物体平面1内被散射和反射的光通过第一分光束21到达照相机 10，如果从第二方向3拍摄图像，则通过第二分光束22到达照相机10。 第一半透镜12在高度上相对于另外两个半透镜13和14错开地设置并 负责将两条分光束21和22汇成一条光束20。另外两个半透镜13和 14反射相应的分光束21或22并还用于对由光源15和16发射的光进 行耦合，以便从方向2或3对物体平面1进行照明。衬底7和半导体 芯片8包括对射中光进行反射的金属结构，而衬底7或者其周围和半 导体芯片8非金属的区域一般情况下对射中的光进行漫散射。角度a2和Cl3在不计装配公差的情况下具有优点地大小相等，从而金属结构在图像中与其周围反差很大地凸显出来。遮光板18要么占据图3中采用 实线示出的位置Pp要么占据采用虚线示出的位置P2。远心光学器件 11用于避免由于物体平面1倾斜于方向2或3延伸而造成的图像失真。 远心光学器件11仅对平行于轴延伸的光束进行成像，从而放大与物体间距无关。远心光学器件的该特性例如可以参阅互联网百科全书 "Wikipedia"。为从方向2拍摄图像，遮光板18进入位本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于测量第一参考点（Ｈ）与第二参考点（Ｓ）之间高度差的方法，其中，两个所述参考点（Ｈ、Ｓ）的至少一个处于装配在衬底（７）上的半导体芯片（８）上，其特征在于　从第一方向（２）拍摄第一图像，所述第一方向（２）以预先确定的角度α↓［２］倾斜 于所述衬底（７）的表面地延伸，其中，从第二方向对所述衬底（７）和所述半导体芯片（８）进行照明，所述第二方向以预先确定的角度α↓［３］倾斜于所述衬底（７）的表面地延伸，其中，远心光学器件（１１）处于光路中，　从所述第二方向（３）拍摄第二 图像，其中，从所述第一方向对所述衬底（７）和所述半导体芯片（８）进行照明，其中，要么是所述的远心光学器件（１１）处于光路中，要么是另一远心光学器件处于光路中，　测定所述第一图像中所述第一参考点（Ｈ）位置的第一坐标和所述第二参考点（Ｓ） 位置的第一坐标并确定这两个所述坐标之间的第一差值，　测定所述第二图像中所述第一参考点（Ｈ）位置的第一坐标和所述第二参考点（Ｓ）位置的第一坐标并确定这两个所述坐标之间的第二差值，以及　由所述第一差值与所述第二差值计算出所述高度差。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗兰德斯塔尔德，斯特凡贝勒，帕特里克布莱辛，斯蒂芬朔尔策，马丁文阿克斯，
申请(专利权)人：ESEC公司，
类型：发明
国别省市：CH[瑞士]