用于在鍵合之前檢查芯片的方法和設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于自動化技術(shù)領(lǐng)域。根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分，本發(fā)明涉及用于處理芯片尤其是半導(dǎo)體管芯的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體封裝中最大的挑戰(zhàn)之一是極薄半導(dǎo)體芯片的拾取、處理和加工。半導(dǎo)體芯片通常放置在輸送帶上，輸送帶通常包含已經(jīng)被切成小芯片的完整半導(dǎo)體晶片，該過程常被稱為切割。因此半導(dǎo)體芯片通常被稱為管芯。輸送帶通常是在切割期間支撐晶片的同一個輸送帶，其常被稱為切割帶。現(xiàn)如今，管芯厚度一般低至25 μ m，并且厚度還有進(jìn)一步減小的趨勢。
[0003]管芯鍵合機(jī)從輸送帶拾取單個管芯并將所拾取管芯放置且基本附接至基板或另一個管芯上。在大多數(shù)情形下，管芯都是永久附接的，但也存在管芯僅臨時附接的情況。常常，臨時附接通過額外的加熱和/或按壓過程而隨后轉(zhuǎn)為永久附接。通常，薄管芯與晶片背面層壓結(jié)構(gòu)(WBL)或者膜或引線上流體(FOW)層壓結(jié)構(gòu)(即施加至晶片或管芯的無結(jié)構(gòu)側(cè)的粘附膜)一起提供。薄化晶片、將粘附膜施加至晶片、將晶片安放至輸送帶和框架、將它們切割成單個芯片的過程通常被稱為晶片制備。允許管芯因其粘附性質(zhì)而被附接的層壓結(jié)構(gòu)可設(shè)置在輸送帶與晶片之間，或設(shè)置在晶片遠(yuǎn)離輸送帶的表面上。
[0004]拾取和放置可通過管芯鍵合機(jī)中的單個芯片處理單元進(jìn)行。然而，在現(xiàn)代的管芯鍵合機(jī)中，可以存在多個芯片處理單元:通常，拾取從所謂的晶片臺開始，并且由第一芯片處理單元輔助，第一芯片處理單元又稱為管芯發(fā)出器。管芯發(fā)出器有助于從輸送帶上移除管芯，例如，通過抵靠第二芯片處理單元從輸送帶下方推動管芯，第二芯片處理單元又稱為拾取單元。拾取單元隨后在拾取過程中從輸送帶上拾取管芯并將其交付給第三芯片處理單元，第三芯片處理單元又稱為放置單元。放置單元將管芯放置在被附接的目標(biāo)位置上。在某些情況下，至少一個第四芯片處理單元(又稱為轉(zhuǎn)移單元)被設(shè)置為將管芯從拾取單元轉(zhuǎn)交至放置單元。WO 07118511 Al中給出了一個示例，該專利申請的全部內(nèi)容通過引用并入本文。通過這種方法，管芯可附接至基板，例如導(dǎo)線框架、印刷電路板、多層電路板等，或連接至自身可能已經(jīng)通過相同方式附接的另一個管芯。
[0005]相比于不具有層壓結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)厚度的晶片，極薄晶片和相應(yīng)管芯的制造非常昂貴。極薄管芯的切割、拾取以及處理具有顯著的產(chǎn)量損失。大多數(shù)產(chǎn)量損失于晶片制備、管芯拾取、或后續(xù)處理期間，導(dǎo)致因例如破碎管芯、破裂管芯、切損管芯等典型缺陷而產(chǎn)生損壞的管芯。相比之下，放置和附接過程更加可靠，僅帶來微不足道的損失。
[0006]在管芯鍵合機(jī)上檢測破碎、破裂或切損管芯的已知檢查方法在拾取過程之前進(jìn)行，其自身具有有限的產(chǎn)量，并且通常基于在表面照明下對管芯表面進(jìn)行成像并隨后進(jìn)行圖像處理。這些檢查技術(shù)具有有限的可靠性，這是由于低裂縫對比度和裂縫寬度、管芯翹曲(又稱為土豆片效應(yīng))，還由于在管芯表面上具有其它類似可見圖案的裂縫特征的干擾。
[0007]特別是對于將兩個或更多個管芯附接至彼此之上的堆疊管芯鍵合加工，破碎管芯的附接可具有戲劇性結(jié)果:如果損壞的管芯被附接至堆上，先前在該堆(又稱為封裝)中所附接的所有管芯均損失。在極限情形下，例如，由15個堆疊管芯組成的封裝會因為在其頂部附接破裂的第16個管芯而損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，本發(fā)明的目的是允許在拾取管芯之后而不是在拾取管芯前進(jìn)行檢查，或者除了在拾取管芯前還允許在拾取管芯之后進(jìn)行檢查，例如在管芯發(fā)出器上，從而保證僅未損壞的管芯通過管芯鍵合機(jī)被附接至基板或先前附接的管芯。
[0009]此外，本發(fā)明應(yīng)允許在附接之前識別已損壞的管芯，從而允許省略將該已損壞的管芯放置于基板或先前附接的管芯的堆之上的步驟。理想地，管芯的檢查應(yīng)在其被放置并隨后附接至基板或已經(jīng)附接的管芯之前立即進(jìn)行。
[0010]本發(fā)明的另一個目的是使信噪比和碎裂檢測的成功率最大化。
[0011]本發(fā)明的又一個目的是允許附加的檢查(尤其是對管芯圖案或結(jié)構(gòu)完整性的檢查、對芯片ID的檢測、在轉(zhuǎn)移之前的準(zhǔn)確對準(zhǔn)等)被有效地執(zhí)行。
[0012]上述目的通過根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的芯片處理工具和處理芯片的方法實現(xiàn)。
[0013]上述目的具體可通過生成管芯的背部照射圖像(又稱為吸收圖像)來實現(xiàn)，在該圖像中，裂縫、缺失部分、圖案等被識別為穿過管芯傳播的光強(qiáng)度基本變化的區(qū)域。例如，如果可見光源被用來進(jìn)行照射，則裂縫在實際沒有光透射的全暗背景上表現(xiàn)為亮線，而沒有固有的管芯表面圖案可見或干擾后續(xù)信號處理。因此當(dāng)與基于表面照射的已知檢查方法相比時，能夠獲得更好的?目噪比。
[0014]在本發(fā)明的示例性實施方式中，呈現(xiàn)了一種芯片處理工具，尤其用于半導(dǎo)體管芯鍵合機(jī)。芯片處理工具被配置為在接管位置處接收芯片(尤其是半導(dǎo)體管芯)，并將芯片移交至交付位置，并且芯片處理工具包括工作表面，該工作表面被配置為與位于芯片的第一側(cè)上的第一表面連接。芯片處理工具還包括照射裝置，用于當(dāng)芯片的所述第一側(cè)與工作表面連接時(優(yōu)選地通過工作表面)從芯片的第一側(cè)照射芯片。
[0015]在本發(fā)明的另一個示例性實施方式中，呈現(xiàn)了一種芯片處理方法，尤其管芯鍵合方法，其中芯片處理工具在接管位置處接收芯片，尤其是半導(dǎo)體管芯，并通過芯片處理工具轉(zhuǎn)交至交付位置。在接管位置處，芯片處理工具的工作表面與芯片的第一側(cè)上的第一表面連接。隨后當(dāng)芯片與芯片處理工具的工作表面連接時優(yōu)選穿過共工作表面從第一側(cè)照射芯片，并且檢測并分析已穿過芯片的光，以確定芯片的損壞。
[0016]前述目的和進(jìn)一步的目的、優(yōu)點(diǎn)和特征本發(fā)明的將在下面結(jié)合附圖在優(yōu)選實施方式的描述中詳細(xì)說明。
【附圖說明】
[0017]當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時，本發(fā)明通過下面的詳細(xì)描述最佳地理解。應(yīng)強(qiáng)調(diào)，根據(jù)一般實踐，附圖的各種特征沒有按比例繪制。相反地，為了清楚起見，各種特征的尺寸被任意擴(kuò)展或縮小。在附圖中:
[0018]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施方式的芯片處理工具；
[0019]圖2示出根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施方式的芯片處理工具；
[0020]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的管芯鍵合機(jī)；
[0021]圖4示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的管芯發(fā)出器；
[0022]圖5示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的示出芯片處理方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0023]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施方式的芯片處理工具10。在由剛性材料(優(yōu)選金屬)制成的工具本體101上設(shè)置有至少部分透明層2，其包括表面子層201，表面子層201包括彈性材料(例如，硅橡膠)并具有工作表面21，工作表面21可與位于芯片(尤其是待由芯片處理工具10處理的管芯5)的第一側(cè)的第一表面接觸；反之亦然。管芯5可設(shè)置有WBL或FOW層壓結(jié)構(gòu)，也可以不設(shè)置WBL或FOW層壓結(jié)構(gòu)。工具本體101包括充當(dāng)集成光源的多個發(fā)光二極管31。可替換地，一個或多個光源可設(shè)置在工具本體101的表面中或表面上。層2包括基層202，基層202也由對來自發(fā)光二極管31的照射至少部分透明的材料組成。優(yōu)選地，子層201和/或基層202展現(xiàn)出一些散射，以向由芯片處理工具10處理的管芯5提供更加均勻的照射。因此，在管芯5的第一表面與層2的工作表面21緊密接觸時，可穿過所述工作表面21對管芯5的第一表面進(jìn)行照射。芯片處理工具10中的薄真空通道102允許施加真空，以將管芯5臨時固定至工作表面21，從而在通過芯片處理工具10將管芯從第一位置運(yùn)輸至不同于第一位置的第二位置時保持住管芯?？梢栽O(shè)置用于將管芯5臨時固定至工作表面21的其他裝置。具體地，例如可以采用靜電裝置或粘性工作表面21