用于平行度测量的光学组件和包括该光学组件的光学装置的制作方法

示例实施例涉及用于测量平行度的光学组件、包括该光学组件的光学装置、管芯接合系统和使用该管芯接合系统的管芯接合方法。更具体地，示例实施例涉及用于管芯和晶片之间的对准检查的光学组件、包括该光学组件的光学装置、管芯接合系统以及使用该管芯接合系统将管芯接合在晶片上的方法。

背景技术：

1、在用于制造电子产品(例如，ddr(双倍数据速率)存储器、hbm(高带宽存储器)、cis(cmos图像传感器)等)的管芯到晶片接合中，确保管芯和晶片之间的接合精确度非常重要。为此，需要一种能够测量形状以保持管芯和晶片之间的平行度并控制管芯变形的测量装置。根据相关的测量装置，存在由于测量装置本身的倾斜而在管芯和晶片之间的平行度测量值中出现误差的问题。此外，可能需要能够与平行度平衡一起测量管芯变形的测量装置。

技术实现思路

1、示例实施例提供了一种用于测量晶片和管芯之间的平行度的光学组件，以提高管芯到晶片接合中的接合精确度。

2、示例实施例提供了一种包括光学组件的光学装置。

3、示例实施例提供了一种包括光学装置的管芯接合系统。

4、示例实施例提供了一种使用管芯接合系统将管芯接合在晶片上的方法。

5、根据示例实施例，光学装置包括：第一偏振分束器，被配置为将入射光分为参考光和测量光；参考镜，设置在第一偏振分束器的第一表面的一侧上，并且被配置为将从第一偏光分束器反射的参考光再次反射到第一偏振分束器；第一四分之一波片，设置在第一偏振分束器和参考镜之间，并且被配置为改变参考光的偏振状态；第二偏振分束器，设置在与第一偏振分束器的第一表面相邻的第二表面的一侧上，并且被配置为反射穿过第一偏振分束器的测量光；第二四分之一波片，设置在第二偏振分束器的第一表面的一侧上，并且被配置为改变从第二偏振分束器反射的测量光的偏振状态；第三四分之一波片，设置在与第二偏振分束器的第一表面相对的第三表面的一侧上，并且被配置为改变穿过第二偏振分束器的测量光的偏振状态；反射镜，设置在与第二偏振分束器的第一表面相邻的第二表面的一侧上，并且被配置为将从第二偏振分束器反射的测量光再次反射到第二偏振分束器；以及第四四分之一波片，设置在第二偏振分束器和反射镜之间，并且被配置为改变从第二偏振分束器反射的测量光的偏振状态。

6、根据示例实施例，平行度测量光学装置包括：第一照明器，被配置为照射线性偏振的第一光；光学组件，被配置为偏振调制第一光以将其分为具有第一偏振分量的参考光和具有第二偏振分量的测量光，其中测量光顺序地入射到沿竖直方向间隔开以彼此面对的第一测量表面和第二测量表面上并从第一测量表面和第二测量表面反射，并且出射以具有关于第一测量表面和第二测量表面之间的平行度的信息；第一偏振器，被配置为使从光学组件出射的参考光和测量光彼此干涉；以及第一光检测器，被配置为检测从第一偏振器出射的光的干涉信号。

7、根据示例实施例，管芯接合系统包括：第一台，具有第一表面，第一台被配置为将晶片保持在第一表面上；第二台，具有第二表面，第二台被配置为将管芯保持在第二表面上，第一表面和第二表面沿竖直方向间隔开以彼此面对；第一驱动器，被配置为使第一台和第二台中的至少一个相对于彼此移动；以及光学装置，被配置为测量晶片表面和管芯表面之间的平行度。光学装置包括：光学组件，光学组件被安装为能够在第一台和第二台之间沿垂直于竖直方向的水平方向移动，光学组件被配置为将入射的第一光分为具有第一偏振分量的参考光和具有第二偏振分量的测量光，测量光依次入射在晶片表面和管芯表面上并从晶片表面和管芯表面反射，然后出射；第一偏振器，被配置为使从光学组件出射的参考光和测量光彼此干涉；以及第一光检测器被配置为检测从第一偏振器出射的光的干涉信号。

8、根据示例实施例，平行度测量光学装置的光学组件可以包括第一偏振分束器和第二偏振分束器、四个四分之一波片和两个反射镜。入射到光学组件上的第一光可以被分为第一测量光和第一参考光，并且第一测量光可以在晶片表面和管芯表面上顺序地反射，然后可以从光学组件出射。

9、因此，从光学组件出射的第一测量光可以具有关于管芯表面相对于晶片表面的倾斜度的信息，可以分析第一参考光和第一测量光之间的干涉条纹，以确定管芯表面相对晶片表面的倾斜度。此外，当晶片表面平坦时，平行度测量光学装置可以通过干涉条纹测量管芯表面的变形。

10、平行度测量光学装置可以测量管芯和晶片之间的平行度而不受光学组件倾斜的影响，并且可以引导具有一定面积的准直光入射到晶片表面和管芯表面上，并且可以检测从其反射的光，以测量管芯的变形程度。

11、此外，入射到光学组件上的第二光可以被分为第二测量光和第二参考光，并且第二测量光可以在从晶片表面反射后出射。因此，从光学组件出射的第二测量光可以具有关于晶片表面的信息，可以分析第二参考光和第二测量光之间的干涉条纹，以确定光学组件相对于晶片表面的倾斜程度。

12、因此，可以将第二光改变为具有与第一光的波长不同的波长，以测量光学组件相对于晶片表面的倾斜。此外，包括光学组件的干涉测量光学系统可以附接到光学显微镜以用于测量对准标记并用于校正光学显微镜的倾斜。

13、本文还提供了一种使用管芯接合系统将管芯接合到晶片的方法，该方法包括：使用管芯接合系统的光学装置同时测量管芯和晶片之间的平行度以及管芯的变形，其中，管芯由管芯接合系统的上支撑结构保持，晶片由管芯接合系统中的下支撑结构保持，并且其中，使用由光学装置产生的干涉条纹来检测平行度和变形，校正管芯相对于晶片的倾斜，并且基于所测量的变形使管芯具有改进的形状；以及将管芯接合到晶片。

技术特征：

1.一种平行度测量光学装置，包括：

2.根据权利要求1所述的平行度测量光学装置，其中，第一入射平面垂直于所述第一偏振分束器的第一偏振分光平面并与光传播方向一致，第二入射平面垂直于所述第二偏振分束器的第二偏振分光平面并与光传播方向一致，所述第一入射平面与所述第二入射平面正交。

3.根据权利要求1所述的平行度测量光学装置，其中，所述入射光具有第一波长，并且所述第一四分之一波片至所述第四四分之一波片将光的相位延迟90°。

4.根据权利要求3所述的平行度测量光学装置，其中，由所述第一偏振分束器反射的所述参考光是s偏振光，穿过所述第一偏振分束器的所述测量光是p偏振光。

5.根据权利要求3所述的平行度测量光学装置，其中，从所述参考镜反射并经过所述第一四分之一波片入射在所述第一偏振分束器上的所述参考光，与所述第一偏振分束器的第一偏振分光表面的入射平面平行。

6.根据权利要求3所述的平行度测量光学装置，其中，穿过所述第一偏振分束器的所述测量光分别从分别面对所述第二偏振分束器的所述第一表面和所述第三表面的第一测量表面和第二测量表面反射，并且反射的测量光再次入射到所述第二偏振分束器，并且

7.根据权利要求6所述的平行度测量光学装置，其中，由所述反射镜反射并经过所述第四四分之一波片入射在所述第二偏振分束器上的所述测量光，与所述第二偏振分束器的第二偏振分光表面的入射平面平行。

8.根据权利要求1所述的平行度测量光学装置，还包括：

9.根据权利要求1所述的平行度测量光学装置，其中，所述光具有第二波长，所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片将所述光的相位延迟180°。

10.根据权利要求9所述的平行度测量光学装置，其中，从所述参考镜反射并经过所述第一四分之一波片入射到所述第一偏振分束器上的所述参考光，垂直于所述第一偏振分束器的第一偏振分光表面的入射平面，并且

11.一种平行度测量光学装置，包括：

12.根据权利要求11所述的平行度测量光学装置，其中，所述光学组件包括：

13.根据权利要求12所述的平行度测量光学装置，其中，所述光开关包括：

14.根据权利要求13所述的平行度测量光学装置，其中，所述入射光具有第一波长，所述第一四分之一波片至所述第四四分之一波片将光的相位延迟90°。

15.根据权利要求14所述的平行度测量光学装置，其中，从所述参考镜反射并经过所述第一四分之一波片入射在所述第一偏振分束器上的所述参考光，与所述第一偏振分束器的第一偏振分光表面的入射平面平行。

16.根据权利要求14所述的平行度测量光学装置，其中，穿过所述第一偏振分束器的所述测量光分别从所述第一测量表面和所述第二测量表面反射，并且反射的测量光再次入射到所述第二偏振分束器，并且

17.根据权利要求16所述的平行度测量光学装置，其中，由所述反射镜反射并经过所述第四四分之一波片入射在所述第二偏振分束器上的所述测量光，与所述第二偏振分束器的第二偏振分光表面的入射平面平行。

18.根据权利要求13所述的平行度测量光学装置，还包括：

19.根据权利要求18所述的平行度测量光学装置，其中，所述第二光具有第二波长，所述第一四分之一波片和所述第二四分之一波片将所述第二光的相位延迟180°。

20.根据权利要求11所述的平行度测量光学装置，其中，所述第一偏振器使所述参考光和所述测量光在45°方向上线性偏振。

技术总结
一种使用管芯接合系统将管芯接合到晶片的方法，该方法使用所获得的显示干涉条纹的图像来测量管芯和晶片之间的平行度。在一些实施例中，使用由管芯接合系统的光学装置产生的干涉条纹来检测平行度和管芯变形。平行度测量光学装置包括：光源、被配置为控制参考光和测量光的偏振的光学组件。在一些实施例中，测量光顺序地入射到沿垂直方向间隔开以彼此面对的第一测量表面和第二测量表面上并从第一测量表面和第二测量表面上反射，并且出射以具有关于第一测量表面与第二测量表面之间的平行度的信息。在一些实施例中，第一偏振器被配置为使从光学组件出射的参考光和测量光彼此干涉。光检测器被配置为检测包括干涉条纹的光的干涉信号。

技术研发人员：朱祉映,金亨珍,徐敏焕,朱愿暾,具东胤,裵祥佑,安成敏,李俊圭,洪允杓
受保护的技术使用者：三星电子株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15