专利名称：拾取放置机器的制作方法
拾取放置机器本发明涉及一种在三维集成电路的生产中有特定应用的拾取放置机器。众所周知，拾取放置机器用于将很宽范围内的电子部件放置到基底如印刷电路板上。在传统的后端生产设置中，颗粒污染几乎不是问题。仅在污染颗粒堵塞在接合焊盘周围的极端情况下，接合线的焊接或倒装芯片互连的焊接才会被损坏。随着三维集成电路的出现，用于拾取放置机器的性能标准已被显著提高。在芯片对晶圆和芯片对芯片的变体的三维集成电路的生产中，需要产生被足够精确地定位的芯片堆叠，以通过硅通孔(TSV)而容许在堆叠中的芯片之间实现电互连。此TSV通过尺寸为1-2 微米的凸起而连接。因此，要求芯片之间的隙距为1微米左右。如果芯片表面被大于该隙距的颗粒所污染，芯片就无法定位成使得TSV可形成电接触，并且会产生无功能性的堆叠。 由于堆叠中任何一个芯片的污染都会导致无功能性的堆叠，因此这种污染对功能性堆叠的产率来说具有不成比例的影响。本发明的一个目的是，提供一种可解决污染以便能够在商业上可行地高产率地生产三维集成电路的拾取放置机器。基于这种思想，根据第一方面，本发明可提供一种拾取放置机器，包括拾取站；放置站；拾取/放置头，其用于沿传送路径将芯片从拾取站传送到放置站；其中该机器还包括芯片面处理机构，其包括检测单元和/或清洁单元，并且可被操作以对传送路径上的芯片的面进行处理。通过对传送轨道上的处于拾取芯片后和放置芯片前的芯片的面提供检测和/或清洁，本发明提高了成功地放置单个芯片的几率，因此提高了功能性层叠的产率。在一个实施例中，芯片面处理机构仅包括检测单元。在另一实施例中，芯片面处理机构仅包括清洁单元。在一个优选实施例中，芯片面处理机构有利地既包括检测单元又包括清洁单元。在该优选实施例中，芯片由清洁单元清洁，接着由检测单元检测残存的污染。 如果有残存的污染，则可丢弃该芯片，或者重新清洁和检测。根据第二方面，本发明可包括一种用于在三维集成电路的生产中使用拾取放置机器来形成芯片堆叠的方法，包括从拾取站拾取芯片，这开始了拾取放置循环；将第一个芯片传送到放置站以放置到目标堆叠上，这终止了拾取放置循环；在拾取放置循环的期间检测和/或清洁芯片的面。优选地，在拾取操作的期间或在拾取放置循环的期间，检测和/或清洁目标堆叠中的最上方的另一芯片的面。在堆叠前检测和/或清洁所述芯片和所述另一芯片的相关面有助于保证成功的放置。本发明的其它方面和其它优选特征在下文中进行介绍，并在从属权利要求中进行限定。
下面将参照附图来描述本发明的示例性实施例，其中
图1显示了第一拾取放置机器的布置；图2显示了第二拾取放置机器的布置；图3(a)、3(b)、3(c)、3(d)显示了在进程的不同阶段处的操作中的第二拾取放置机器；和图4显示了第三拾取放置机器的布置。在图1中显示了整体上标识为10的第一拾取放置机器。机器10包括拾取站12，其包括形式为拾取晶圆14的基底。拾取晶圆14包括用于三维集成电路生产的芯片5的阵列。拾取站12夹持了拾取晶圆14，以便于使芯片5处于水平方位以待拾取。机器10还包括放置站20，其包括形式为目标圆晶22的基底。放置站 20将目标晶圆22保持在水平方位。随着芯片的堆叠7的产生，目标晶圆22容纳了芯片的堆叠7。机器10还包括具有激光器的第一清洁单元30和具有照相单元的第一检测单元 32，单元30，32均定位成与拾取站12相邻并处在拾取站12和放置站14中间。机器10还包括具有激光器的第二清洁单元34和具有照相单元的第二检测单元36，单元34、36均定位成位于目标圆晶22的上方。机器10还包括可在拾取站12和放置站14之间移动的传送机器人40。机器人40 包括具有用于拾取和放置芯片5的夹头44的拾取/放置头42。在操作中，机器人40定位在拾取晶圆14的上方。为了开始当前的拾取放置循环， 特定芯片8经由其顶面由拾取/放置头42来拾取。接着，机器人40开始沿着传送路径将芯片8移动到目标圆晶22处的目标堆叠9上。图1示出了典型的传送路径100。在传送路径的中部，机器人40会停下来，并且芯片8的底面准备好通过下述工艺步骤来进行放置，其中该底面用来在放置芯片时与目标堆叠9中的最上方芯片的顶面相邻接。首先，第一清洁单元30通过来自激光器的光束(未示出)来对芯片8的底面进行直接的清洁操作。该清洁操作意在实现除去至少500nm和更大的颗粒、优选IOOnm和更大的颗粒。接下来，第一检测单元32使用明暗场成像技术对芯片8的底面进行光学检测，以确定芯片8的底面上没有程度至少达到会影响如上所述的功能性堆叠形成的表面污染，并且还识别其它会损坏质量的制造物，比如碎屑、遗珠和裂缝。如果检测显示出残存的污染， 可以重复进行清洁。如果在一些情况下检测失败，可丢弃该芯片8并从拾取晶圆14处拾取替代件。在通过检测后，芯片8传送到放置站20。在拾取放置循环的期间，在芯片8到达放置站20之前的一段时间处，目标堆叠9中的最上方芯片的顶面就通过由第二清洁单元34 和第二检测单元36进行的处理步骤而准备好以接收芯片8。由第二清洁单元34和第二检测单元36进行的处理步骤可与由第一清洁单元30和第一检测单元32进行的处理步骤相同。通过以所述方式对所传送芯片8的底面和目标堆叠9中的最上方芯片的顶面进行预处理，成功放置芯片8的几率会较高。由于堆叠中每个芯片均以相同的方式放置，那么功能性堆叠的产率也有望较高。在下文中，与图1所示的第一拾取放置机器相关的那些零件相似的零件用相同的附图标记标出。
图2显示了第二拾取放置机器10。第二拾取放置机器不同于第一拾取放置机器之处在于，可调光学组件50使得第一清洁单元30和第一检测单元32能够处理所传送芯片的底面和目标堆叠中的最上方芯片的顶面，由此可免除第二清洁单元34和第二检测单元36。 光学组件50包括多个可调镜子50a、50b、50c。现在参照图3 (a) ,3(b) ,3(c) ,3(d)来说明第二拾取放置机器10的操作。在图3 (a) 中，拾取/放置头42拾取芯片8。在拾取操作进行的同时，调整光学组件50以使来自第一清洁单元30的激光束30a指向目标堆叠9中的最上方芯片。在清洁完目标堆叠9中的最上方芯片的顶面之后，调整光学组件50以便于第一检测单元32可对所述面进行光学检测， 如图3(b)所示。接着如图3(c)所示，机器人40沿着传送路径100将芯片8移动到其中对芯片8的底面进行清洁的位置。接着如图3(d)所示，使用第一检测单元32通过目测来检测清洁操作的结果。然后进行芯片8到堆叠9上的放置。在第二拾取放置机器10的一种变体中，第一清洁单元30和第一检测单元32使用不同的光路。在此情况下，每个单元30、32可具有单独的光学组件。图4显示了第三拾取放置机器10。第三拾取放置机器10不同于第二拾取放置机器之处在于，清洁单元30构造为通过冲击波清洁来进行清洁操作。在其它实施例中，清洁单元30、34可通过纳米喷雾/大范围喷雾，兆频超声波清洁、高压清洁、湿激光清洁/蒸汽激光清洁、液体射流清洁进行清洁，通过超声喷嘴、擦拭、 激光烧蚀、洗涤(PVA+UPM)、干冰、空气刀/空气射流或其结合来进行清洁。如果使用湿清洁技术，芯片8在放置前必须被干燥。适用的干燥技术包括光(可见的或红外的)，激光(可见的或红外的)、微波技术、空气刀、热空气或其结合。在其它实施例中，作为明暗场成像的替代，检测单元32、36可使用其它的光学检测和计量技术。在其它实施例中，作为机器人40的替代，拾取/放置头42可通过旋转台来移动。
权利要求
1.一种拾取放置机器，包括拾取站；放置站；拾取/放置头，其用于沿传送路径将芯片从所述拾取站传送到所述放置站；其中，所述机器还包括芯片面处理机构，其包括检测单元和/或清洁单元，并能被操作以对所述传送路径上的芯片的面进行处理。
2.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述芯片面处理机构仅包括检测单元。
3.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述芯片面处理机构仅包括清洁单元。
4.根据权利要求1所述的机器，其特征在于，所述芯片面处理机构包括检测单元和清洁单元。
5.根据上述权利要求中任一项所述的机器，其特征在于，所述芯片面处理机构还能被操作以对所述放置站处的另一芯片的面进行处理。
6.根据权利要求5所述的机器，其特征在于，还包括可调光学组件，所述芯片面处理机构通过所述光学组件来对所述另一芯片的面进行处理。
7.根据权利要求1到4中任一项所述的机器，其特征在于，还包括另一芯片面处理机构，其包括检测单元和/或清洁单元，并能被操作以在所述拾取/放置头处于所述传送路径上或在进行拾取操作时对所述放置站处的另一芯片的面进行处理。
8.根据权利要求5到7中任一项所述的机器，其特征在于，所述机器设置为使得所述芯片的经处理的面放置在所述另一芯片的经处理的面上。
9.根据上述权利要求中任一项所述的机器，其特征在于，还包括用于沿着传送路径移动所述拾取/放置头的机器人。
10.根据权利要求1到8中任一项所述的机器，其特征在于，还包括安装有所述拾取/ 放置头以沿着所述传送路径移动所述拾取/放置头的旋转台。
11.根据权利要求3到10中任一项所述的机器，其特征在于，所述清洁单元包括能被操作以进行直接激光清洁或激光冲击波清洁的激光器。
12.根据权利要求3到10中任一项所述的机器，其特征在于，所述清洁单元包括用于进行光学式或非光学式湿清洁操作的机构。
13.根据权利要求12所述的机器，其特征在于，所述机器还包括用于在放置前干燥已清洁的芯片的干燥机构。
14.一种用于在三维集成电路的生产中使用拾取放置机器产生芯片堆叠的方法，包括从拾取站中拾取芯片，这开始了拾取放置循环；将第一个芯片传送到放置站以放置到目标堆叠上，这终止了拾取放置循环；在所述拾取放置循环的期间检测和/或清洁芯片的面。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，还包括在拾取操作的期间或在拾取放置循环的期间检测和/或清洁目标堆叠中的最上方的另一芯片的面。
全文摘要
本发明涉及一种拾取放置机器，其包括拾取站；放置站；拾取/放置头，其用于沿传送路径将芯片从拾取站传送到放置站；其中该机器还包括芯片面处理机构，其包括检测单元和/或清洁单元，用于对传送路径上的芯片的面进行处理。
文档编号H01L21/00GK102204427SQ200980143634
公开日2011年9月28日 申请日期2009年9月1日 优先权日2008年9月1日
发明者克莱蒙斯·玛利亚·伯纳德斯·凡·德·索恩, 彼得·威廉·赫尔曼·德·耶格尔, 杰克斯·科·约翰·凡·德·多克, 欧文·约翰·凡·兹维特, 罗伯特·思奈尔, 阿德里亚努斯·乔纳斯·柏图斯·玛利亚·弗米尔 申请人:荷兰应用自然科学研究组织Tno