半导体装置定位系统和用于半导体装置定位的方法与流程

诸如集成电路(ic)或分立式晶体管等的新型元件通过在衬底上制造若干元件而被大规模生产。例如，实施各种ic制造工艺以在硅晶片上制造电子电路。典型地，数百或数千个元件或ic晶粒被制造在单个晶片上。

在ic制造工艺的期间，使用半导体装置定位系统来定位或放置半导体装置，使得可以在半导体装置上执行各种操作。例如，半导体装置定位系统可以包括将半导体装置保持在特定位置的半导体装置保持平台，和/或包括移动半导体装置来进行半导体处理操作(例如，沉积处理或蚀刻处理)的半导体装置驱动器平台。然而，增加半导体装置驱动器平台的加速度通常导致更高的加速力，并且因此在半导体装置驱动器平台的支撑结构上有更高的反作用力。支撑结构上的较高反作用力可以对支撑结构、对半导体装置驱动器平台以及对安装于支撑结构上的其它模块造成动态干扰。

技术实现要素：

公开了一种用于定位半导体装置的定位系统及方法。在实施例中，用于定位半导体装置的定位系统包括：长行程平台，其被配置为可相对于支撑结构在平面内线性地移动，以及短行程平台，其附接至所述长行程平台并且被配置为承载半导体装置并且可在所述平面内线性地移动。所述长行程平台用作所述短行程平台和所述支撑结构之间的平衡质量。

在实施例中，所述长行程平台具有相对于所述支撑结构的第一活动范围。所述短行程平台由所述长行程平台支撑并且具有相对于所述长行程平台的第二活动范围。所述第二活动范围小于所述第一活动范围。

在实施例中，所述短行程平台还被配置为可在所述平面内转动。

在实施例中，所述长行程平台还被配置为可在第一方向和第二方向上移动。

在实施例中，所述长行程平台包括第一长行程本体，所述第一长行程本体被配置为可在所述第一方向上线性地移动；以及第二长行程本体，所述第二长行程本体被配置为可在所述第二方向上线性地移动。

在实施例中，所述定位系统还包括第一组线性引导件，其附接至所述支撑结构和所述第一长行程本体；以及第二组线性引导件，其附接至所述第一长行程本体和所述第二长行程本体。

在实施例中，所述定位系统还包括第一长行程驱动器装置，其被配置为沿着所述第一方向驱动在所述第一组线性引导件上的所述第一长行程本体；以及第二长行程驱动器装置，其被配置为沿着所述第二方向驱动在所述第二组线性引导件上的所述第二长行程本体。

在实施例中，所述定位系统还包括多个传感器装置，其被配置为在所述第一长行程平台移动期间，测量所述第一长行程本体和所述第二长行程本体的位置。

在实施例中，所述短行程平台包括短行程本体，其通过一组线性引导件附接至所述第二长行程本体。

在实施例中，所述定位系统还包括多个短行程驱动器装置，其被配置为线性地移动所述短行程平台。

在实施例中，所述短行程驱动器装置还被配置为使所述短行程平台顺时针或逆时针转动。

在实施例中，用于定位晶片的定位系统包括长行程平台，其被配置为可在第一方向和第二方向上以相对于支撑结构的第一活动范围移动，以及短行程平台，其附接至所述长行程平台并且被配置为承载晶片并且可以以相对于所述长行程平台的第二活动范围线性地移动。所述第一方向垂直于所述第二方向。所述第二活动范围小于所述第一活动范围。所述长行程平台用作所述短行程平台和所述支撑结构之间的平衡质量。

在实施例中，所述长行程平台包括第一长行程本体，其被配置为可在所述第一方向上移动；以及第二长行程本体，其被配置为可在所述第二方向上移动。

在实施例中，所述定位系统还包括第一组线性引导件，其附接至所述支撑结构和所述第一长行程本体；第二组线性引导件，其附接至所述第一长行程本体和第二长行程本体；第一长行程驱动器装置，其被配置为沿着所述第一方向驱动在所述第一组线性引导件上的所述第一长行程本体；以及第二长行程驱动器装置，其被配置为沿着所述第二方向驱动在所述第二组线性引导件上的所述第二长行程本体。

在实施例中，所述定位系统还包括传感器装置，其被配置为在所述长行程平台移动期间，检查所述第一长行程本体和第二长行程本体的位置。

在实施例中，所述短行程平台包括短行程本体，所述短行程本体通过一组线性引导件附接至所述第二长行程本体。

在实施例中，所述定位系统还包括短行程驱动器装置，其被配置为使所述短行程平台线性地移动。

在实施例中，一种用于定位半导体装置的方法涉及：相对于支撑结构在平面内线性地移动长行程平台以及在所述平面内线性地移动承载半导体装置的短行程平台。所述短行程平台由所述长行程平台支撑。

在实施例中，线性地移动所述长行程平台涉及以相对于所述支撑结构的第一活动范围移动所述长行程平台。线性地移动所述短行程平台涉及以相对于所述长行程平台的第二活动范围移动所述短行程平台。所述第二活动范围小于所述第一活动范围。

在实施例中，所述方法还涉及在所述平面内转动所述短行程平台。线性地移动所述长行程平台涉及在第一方向和第二方向上移动所述长行程平台。

通过以下结合附图的详细描述，本发明的实施例的其它方面和优点将变得显而易见。

附图说明

图1描绘了根据本发明的实施例的定位系统。

图2描绘了图1中描绘的半导体装置定位系统的定位平台的实施例。

图3描绘了根据本发明的实施例的定位系统的示意图。

图4是图3中描绘的定位系统的立体图。

图5是图4中描绘的定位系统的载台的立体图。

图6是根据本发明的实施例的用于定位半导体装置的方法的处理流程图。

在整个说明书中，类似的附图标记可以用于标识类似的元件。

具体实施方式

将容易理解的是，如本文中一般描述的并且在附图中示出的实施例的元件可以以各种各样的不同配置来布置和设计。因此，如附图中所表示的各种实施例的以下更详细的描述并不旨在限制本公开的范围，而仅仅是各种实施例的代表。虽然在附图中呈现了实施例的各个方面，但是除非特别指出，附图不一定按比例绘制。

在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，可以以其他具体形式实施本发明。所描述的实施例在所有方面都应被认为仅是说明性的而非限制性的。因此，本发明的范围由所附权利要求书而非该具体实施方式来指示。落入权利要求书的等效方案的含义和范围内的所有改变应被权利要求书的范围所涵盖。

贯穿本说明书对特征、优点或类似语言的引用并不意味着可以通过本发明实现的所有特征和优点应该在(或在)本发明的任何单个实施例中。相反，涉及特征和优点的语言应理解为意味着结合实施例描述的具体特征、优点或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。

因此，贯穿本说明书对特征和优点以及类似语言的讨论可以但不一定指的是相同的实施例。

此外，可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合所描述的本发明的特征、优点和特性。根据本文的描述，相关领域的技术人员将认识到，可以在没有特定实施例的一个或多个具体特征或优点的情况下实践本发明。在其他情况下，在某些实施例中可以认识到可能不存在于本发明的所有实施例中的附加特征和优点。

贯穿本说明书的提及“一个实施例”、“实施例”或类似语言意味着结合所指示的实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”、“在实施例中”和类似语言在整个说明书中可以但不一定都指相同的实施例。

图1描绘了根据本发明的实施例的用于定位半导体装置104的定位系统100。该定位系统配置为定位半导体装置104用于处理。在图1描绘的实施例中，定位系统包括定位平台102、驱动器系统106以及传感器系统108。定位系统可以被用于各种半导体装置处理装置。在一些实施例中，定位系统被用在晶片处理系统中，例如，晶粒键合设备。虽然所示出的定位系统在本文中被示出为具有某些元件并且被描述为具有某些功能，但是定位系统的其他实施例可以包括更少或更多的元件以实现相同、更少或更多的功能。在一些实施例中，定位系统可以包括ic芯片转移机制。

定位系统100的定位平台102被配置为将半导体装置104承载到特定的位置/地点，以进行半导体装置处理操作(例如，半导体装置沉积操作、半导体装置蚀刻操作、半导体装置转移操作或者半导体装置扩展操作)。定位平台可以将半导体装置保持在特定的位置或者将半导体装置驱动/移动到特定的位置，以用于半导体装置处理操作。

定位系统100的驱动器系统106被配置为驱动(例如，线性地移动或转动)定位平台。该驱动器系统可包括至少一个电机和/或至少一组线性引导件/轨道。

定位系统100的传感器系统108被配置为测量或者检查半导体装置104的位置。传感器系统106可以是投影系统。

图2描绘了图1中描绘的定位系统100的定位平台102的实施例。在图2描绘的实施例中，定位平台202包括长行程平台222和短行程平台224。定位系统被配置为通过控制半导体装置相对于支撑结构226的位置来定位半导体装置204。支撑结构可以是任何合适的支撑装置/系统。在一个实施例中，支撑结构是支架。在一些实施例中，定位平台被用在高分度(indexing)速度与高精度结合的晶粒键合设备中。图2中描绘的定位平台202是图1中描绘的定位系统102的一个可能的实施例。然而，图1中描绘的定位平台102不限于图2中示出的具体实施例。

在图2描绘的实施例中，长行程平台222被配置为可相对于支撑结构226移动。短行程平台224(例如，通过至少一个附接装置228(例如，板弹簧或任何其它合适的装置))被附接至长行程平台并且被配置为承载半导体装置204。在一些实施例中，长行程平台被配置为相对于支撑结构可线性地移动，并且短行程平台被配置为承载半导体装置并且可线性地移动和/或转动。在一些实施例中，长行程平台具有相对于支撑结构的第一活动范围。短行程平台具有相对于长行程平台的第二活动范围，第二活动范围小于第一活动范围。在一些实施例中，长行程平台被配置为可线性地移动，同时短行程平台被配置为可线性的移动和转动。长行程平台用作短行程平台和支撑结构之间的平衡质量(balancemass)。因此，长行程平台可以作为用于短行程平台的加速力的平衡质量并且减少在支撑结构上的反作用力，如此能够在高速度下实现高定位精度。

使用长行程平台222和短行程平台224，定位平台202可以减少支撑结构226上的加速力。因为长行程平台不具有高定位精度需求，所以长行程的加速力可以较低，并且因此较低的力可以传递给支撑结构。因此，由短行程平台产生的高加速力被长行程平台的惯性吸收，并且不传递给支撑结构。长行程平台集成了平衡质量和测量系统功能两者，并且可以用低性能致动器驱动，因为长行程平台的定位精度要求低于短行程平台的定位精度要求。与其中单独移动的平衡质量与短行程平台和长行程平台一起使用的半导体装置定位平台相比，图2中描绘的定位平台202使用长行程平台作为短行程平台和半导体装置之间的平衡质量。因此，图2中描绘的定位系统202可以不需要单独移动的平衡质量而被实现。

在图2描绘的定位平台202中，短行程平台224相对于支撑结构226的位置是短行程平台相对于长行程平台222的位置与长行程平台相对于支撑结构的位置的和。例如，短行程平台相对于支撑结构的的y轴位置可表示为：

yss2bf＝yss2ls+yls2bf(1)

其中，yss2bf表示短行程平台相对于支撑结构的y轴位置，yss2ls表示短行程平台相对于长行程平台的y轴位置，并且yls2bf表示长行程平台相对于支撑结构的y轴位置。长行程平台、短行程平台和支撑结构之间的相对位置可以通过传感器系统108的传感器测量。此外，短行程平台的力仅作用在长行程上。短行程平台的力(表示为fss)由长行程平台补偿，并且只有长行程平台的力(表示为fls)影响支撑结构。

长行程平台222可以用各种技术来控制。在一些实施例中，长行程平台的设定点轮廓(setpointprofile)被计算为短行程平台224的高速分度轮廓的总和。可以使用所计算的设定点轮廓，以低活动范围来控制长行程平台，导致低控制器力以及因此对支撑结构226的低反作用力。对支撑结构的低反作用力可以有效地使得长行程平台作为与短行程平台一起移动的被动平衡质量。可替代地，可以使用所计算的设定点轮廓，以高活动范围来控制长行程平台，抵消短行程平台的大部分高反作用力，并且使长行程平台用作针对短行程平台的主动平衡质量。在一些实施例中，没有直接控制长行程平台相对于支撑结构的位置。相反，以低控制器带宽来控制长行程平台和短行程平台之间的位置差(例如，设置为常量)，以确保在支撑结构的方向上的低反作用力。对支撑结构的低反作用力可以有效地使长行程平台用作针对短行程平台的被动平衡质量。

图3描绘了根据本发明的实施例的定位系统300的示意图。在图3中描绘的实施例中，定位系统包括长行程平台320，该长行程平台具有相应的驱动器/电机mot_ls_x、mot_ls_y和传感器/编码器enc_ls_xt、enc_ls_xb、enc_ls_yr、enc_lsy2m、enc_ls_yl；以及短行程平台324，该短行程平台具有相应的驱动器/电机mot_ss_tl、mot_ss_bl、mot_ss_br、mot_ss_tr和传感器/编码器enc_ss2ls_tl、enc_ss2ls_bl、enc_ss2ls_br、enc_ss2ls_tr。定位系统具有用于硅晶片304的三个自由度(即，可以沿三个方向x_wafer、y_wafer和rz移动)，包括用于长行程平台的两个平面内平移和用于短行程平台的两个平面内平移和一个平面内转动。图3中描绘的定位系统300也可以用于其他半导体装置。定位系统可以具有各种活动范围并且可以定位各种尺寸的晶片。在一个实施例中，长行程平台可以具有在x和y方向上约350毫米(mm)的活动范围，并且短行程平台具有在x和y方向上约6mm的活动范围。短行程平台可以具有约0.5度的转动范围，并且同时晶片尺寸可以是200mm或300mm。图3中描绘的定位系统300是图1中描绘的定位系统100的一个可能的实施例。然而，图1中描绘的定位系统100不限于图3中示出的实施例。

在图3描绘的实施例中，长行程平台320被配置为相对于支撑结构(未示出)在平面340内可线性地移动。短行程平台324附接至长行程平台并且被配置为承载硅晶片304并且可在平面340内线性地移动以及围绕垂直于平面的轴342转动。长行程平台用作短行程平台和支撑结构之间的平衡质量。长行程平台具有相对于支撑结构的第一活动范围，同时短行程平台具有相对于长行程平台的第二活动范围，该第二活动范围小于第一活动范围。

长行程平台320可以使硅晶片304沿x方向x_wafer以及沿与x方向x_wafer垂直的y方向y_wafer移动。在图3描绘的实施例中，长行程平台包括：长行程x本体360，其被配置为可沿附接至支撑结构的x方向线性引导件/轨道350-1、350-2、350-3、350-4移动；以及长行程y本体362，其附接至长行程x本体并且被配置为可沿附接至长行程平台的y方向线性引导件/轨道352-1、352-2、352-3、352-4移动。具体地，电机mot_ls_x被配置为通过将电机mot_ls_x的转动转换为长行程x主体的线性移动的皮带或心轴，沿x方向线性引导件/轨道在x方向x_wafer上驱动长行程x本体。顶部传感器enc_ls_xt和底部传感器enc_ls_xb被配置为在长行程平台移动期间，测量或检查长行程x本体在x方向x_wafer上的位置。电机mot_ls_y被配置为通过将电机mot_ls_y的转动转换为长行程y本体的线性移动的皮带或心轴，沿y方向线性引导件/轨道在y方向y_wafer上驱动长行程y本体。左传感器enc_ls_yl、中间传感器enc_lsy2m和右传感器enc_ls_yr被配置为在长行程平台移动期间，测量或检查长行程y本体在y方向y_wafer上的位置。

短行程平台324被配置为可沿x方向x_wafer移动、可沿y方向y_wafer移动，并且可顺时针或逆时针转动。在图3描绘的实施例中，短行程平台附接至长行程平台。因此，电机mot_ls_x可沿x方向线性引导件/轨道350-1、350-2、350-3、350-4在x方向x_wafer上驱动短行程平台，并且电机mot_ls_y可沿y方向线性引导件/轨道351-1、351-2、351-3、351-4在y方向y_wafer上驱动短行程平台。此外，在

图3描绘的实施例中，相应的电机mot_ss_tl、mot_ss_bl、mot_ss_br、mot_ss_tr被配置为使硅晶片304沿x方向x_wafer或y方向y_wafer线性地移动或使短行程平台和硅晶片304顺时针或逆时针转动。具体地，左上方电机mot_ss_tl、左下方电机mot_ss_bl、右下方电机mot_ss_br、右上方电机mot_ss_tr被配置为：通过x方向线性引导件/轨道356-1、356-2，使硅晶片304沿x方向x_wafer线性地移动；或者通过y方向线性引导件/轨道358-1、358-2，使硅晶片304沿y方向y_wafer线性地移动；或者使短行程平台和硅晶片顺时针或逆时针转动。左上方传感器enc_ss2ls_tl、左下方传感器enc_ss2ls_bl、右下方传感器enc_ss2ls_br、右上方传感器enc_ss2ls_tr被配置为测量或检查短行程平台在移动期间的位置。

图4是图4中描绘的晶片定位系统300的立体图。在图4描绘的立体图中，晶片定位系统300的长行程平台320包括被配置为可在x方向上移动的长行程x本体360以及被附接至长行程x本体并且配置为可在y方向上移动的长行程y本体362。长行程x本体由长行程x电机mot_ls_x沿x方向线性引导件468-1、468-2驱动。长行程y本体由长行程y电机mot_ls_y在一组y方向线性引导件470-1、470-2上沿y方向驱动。y方向线性引导件和长行程y电机固定在支撑结构326(例如，支撑板)上，而长行程y本体置于y方向线性引导件上的可移动结构(例如，轮子或滚轴)上。x方向线性引导件固定至长行程y本体，而长行程x本体置于在x方向线性引导件上的可移动结构(例如，轮子或滚轴)上。长行程x电机附接至长行程y本体或x方向线性引导件。在图1中描绘的实施例中，晶片定位系统300的短行程平台324包括短行程本体472，其附接至长行程x本体。短行程本体和长行程x本体形成晶片载台476。

图5是图4中描绘的定位系统300的载台476的立体图。在图5示出的立体图中，四个短行程致动器和编码器580-1、580-2、580-3、580-4用于线性地移动或转动短行程本体472并且用于测量或感测短行程本体在移动期间的位置。

图6是根据本发明的实施例的用于定位半导体装置的方法的处理流程图。在框602处，长行程平台相对于支撑结构在平面内线性地移动。在框604处，承载晶片的短行程平台在所述平面内线性移动，其中所述短行程平台由所述长行程平台支撑。

虽然本文中的方法的操作以特定的顺序示出和描述，但是可以改变每个方法的操作的顺序，使得某些操作可以以相反的顺序执行，或者使得某些操作可以至少部分地与其他操作同时执行。在另一个实施例中，可以以间歇和/或交替的方式实现不同操作的指令或子操作。

还应当注意，可以使用存储在计算机可用存储介质上的由计算机执行的软件指令来实现方法的至少一些操作。作为示例，计算机程序产品的实施例包括用于存储计算机可读程序的计算机可用存储介质，当在计算机上执行该计算机可读程序时，使得计算机执行如本文所述的操作。

计算机可用或计算机可读介质可以是电、磁、光、电磁、红外或半导体系统(或设备或装置)或传播介质。计算机可读介质的示例包括半导体存储器或固态存储器、磁带、可移动计算机磁盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、硬磁盘和光盘。光盘的当前示例包括具有只读存储器(cd-rom)的光盘、具有读/写的压缩盘(cd-r/w)、数字视频盘(dvd)和蓝光盘。

在以上描述中，提供了各种实施例的具体细节。然而，可以用少于全部这些具体细节来实施一些实施例。在其他情况下，为了简洁和清楚起见，与实现本发明的各种实施例的描述相比，没有更详细地描述某些方法、过程、元件、结构和/或功能。

尽管已经描述和示出了本发明的具体实施例，但是本发明不限于如此描述和示出的具体形式或布置的部件。本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。