專利名稱：拾取放置機器的制作方法
拾取放置機器本發明涉及一種在三維集成電路的生產中有特定應用的拾取放置機器。眾所周知，拾取放置機器用于將很寬范圍內的電子部件放置到基底如印刷電路板上。在傳統的后端生產設置中，顆粒污染幾乎不是問題。僅在污染顆粒堵塞在接合焊盤周圍的極端情況下，接合線的焊接或倒裝芯片互連的焊接才會被損壞。隨著三維集成電路的出現，用于拾取放置機器的性能標準已被顯著提高。在芯片對晶圓和芯片對芯片的變體的三維集成電路的生產中，需要產生被足夠精確地定位的芯片堆疊，以通過硅通孔(TSV)而容許在堆疊中的芯片之間實現電互連。此TSV通過尺寸為1-2 微米的凸起而連接。因此，要求芯片之間的隙距為1微米左右。如果芯片表面被大于該隙距的顆粒所污染，芯片就無法定位成使得TSV可形成電接觸，并且會產生無功能性的堆疊。 由于堆疊中任何一個芯片的污染都會導致無功能性的堆疊，因此這種污染對功能性堆疊的產率來說具有不成比例的影響。本發明的一個目的是，提供一種可解決污染以便能夠在商業上可行地高產率地生產三維集成電路的拾取放置機器。基于這種思想，根據第一方面，本發明可提供一種拾取放置機器，包括拾取站；放置站；拾取/放置頭，其用于沿傳送路徑將芯片從拾取站傳送到放置站；其中該機器還包括芯片面處理機構，其包括檢測單元和/或清潔單元，并且可被操作以對傳送路徑上的芯片的面進行處理。通過對傳送軌道上的處于拾取芯片后和放置芯片前的芯片的面提供檢測和/或清潔，本發明提高了成功地放置單個芯片的幾率，因此提高了功能性層疊的產率。在一個實施例中，芯片面處理機構僅包括檢測單元。在另一實施例中，芯片面處理機構僅包括清潔單元。在一個優選實施例中，芯片面處理機構有利地既包括檢測單元又包括清潔單元。在該優選實施例中，芯片由清潔單元清潔，接著由檢測單元檢測殘存的污染。 如果有殘存的污染，則可丟棄該芯片，或者重新清潔和檢測。根據第二方面，本發明可包括一種用于在三維集成電路的生產中使用拾取放置機器來形成芯片堆疊的方法，包括從拾取站拾取芯片，這開始了拾取放置循環；將第一個芯片傳送到放置站以放置到目標堆疊上，這終止了拾取放置循環；在拾取放置循環的期間檢測和/或清潔芯片的面。優選地，在拾取操作的期間或在拾取放置循環的期間，檢測和/或清潔目標堆疊中的最上方的另一芯片的面。在堆疊前檢測和/或清潔所述芯片和所述另一芯片的相關面有助于保證成功的放置。本發明的其它方面和其它優選特征在下文中進行介紹，并在從屬權利要求中進行限定。
下面將參照附圖來描述本發明的示例性實施例，其中
圖1顯示了第一拾取放置機器的布置；圖2顯示了第二拾取放置機器的布置；圖3(a)、3(b)、3(c)、3(d)顯示了在進程的不同階段處的操作中的第二拾取放置機器；和圖4顯示了第三拾取放置機器的布置。在圖1中顯示了整體上標識為10的第一拾取放置機器。機器10包括拾取站12，其包括形式為拾取晶圓14的基底。拾取晶圓14包括用于三維集成電路生產的芯片5的陣列。拾取站12夾持了拾取晶圓14，以便于使芯片5處于水平方位以待拾取。機器10還包括放置站20，其包括形式為目標圓晶22的基底。放置站 20將目標晶圓22保持在水平方位。隨著芯片的堆疊7的產生，目標晶圓22容納了芯片的堆疊7。機器10還包括具有激光器的第一清潔單元30和具有照相單元的第一檢測單元 32，單元30，32均定位成與拾取站12相鄰并處在拾取站12和放置站14中間。機器10還包括具有激光器的第二清潔單元34和具有照相單元的第二檢測單元36，單元34、36均定位成位于目標圓晶22的上方。機器10還包括可在拾取站12和放置站14之間移動的傳送機器人40。機器人40 包括具有用于拾取和放置芯片5的夾頭44的拾取/放置頭42。在操作中，機器人40定位在拾取晶圓14的上方。為了開始當前的拾取放置循環， 特定芯片8經由其頂面由拾取/放置頭42來拾取。接著，機器人40開始沿著傳送路徑將芯片8移動到目標圓晶22處的目標堆疊9上。圖1示出了典型的傳送路徑100。在傳送路徑的中部，機器人40會停下來，并且芯片8的底面準備好通過下述工藝步驟來進行放置，其中該底面用來在放置芯片時與目標堆疊9中的最上方芯片的頂面相鄰接。首先，第一清潔單元30通過來自激光器的光束(未示出)來對芯片8的底面進行直接的清潔操作。該清潔操作意在實現除去至少500nm和更大的顆粒、優選IOOnm和更大的顆粒。接下來，第一檢測單元32使用明暗場成像技術對芯片8的底面進行光學檢測，以確定芯片8的底面上沒有程度至少達到會影響如上所述的功能性堆疊形成的表面污染，并且還識別其它會損壞質量的制造物，比如碎屑、遺珠和裂縫。如果檢測顯示出殘存的污染， 可以重復進行清潔。如果在一些情況下檢測失敗，可丟棄該芯片8并從拾取晶圓14處拾取替代件。在通過檢測后，芯片8傳送到放置站20。在拾取放置循環的期間，在芯片8到達放置站20之前的一段時間處，目標堆疊9中的最上方芯片的頂面就通過由第二清潔單元34 和第二檢測單元36進行的處理步驟而準備好以接收芯片8。由第二清潔單元34和第二檢測單元36進行的處理步驟可與由第一清潔單元30和第一檢測單元32進行的處理步驟相同。通過以所述方式對所傳送芯片8的底面和目標堆疊9中的最上方芯片的頂面進行預處理，成功放置芯片8的幾率會較高。由于堆疊中每個芯片均以相同的方式放置，那么功能性堆疊的產率也有望較高。在下文中，與圖1所示的第一拾取放置機器相關的那些零件相似的零件用相同的附圖標記標出。
圖2顯示了第二拾取放置機器10。第二拾取放置機器不同于第一拾取放置機器之處在于，可調光學組件50使得第一清潔單元30和第一檢測單元32能夠處理所傳送芯片的底面和目標堆疊中的最上方芯片的頂面，由此可免除第二清潔單元34和第二檢測單元36。 光學組件50包括多個可調鏡子50a、50b、50c。現在參照圖3 (a) ,3(b) ,3(c) ,3(d)來說明第二拾取放置機器10的操作。在圖3 (a) 中，拾取/放置頭42拾取芯片8。在拾取操作進行的同時，調整光學組件50以使來自第一清潔單元30的激光束30a指向目標堆疊9中的最上方芯片。在清潔完目標堆疊9中的最上方芯片的頂面之后，調整光學組件50以便于第一檢測單元32可對所述面進行光學檢測， 如圖3(b)所示。接著如圖3(c)所示，機器人40沿著傳送路徑100將芯片8移動到其中對芯片8的底面進行清潔的位置。接著如圖3(d)所示，使用第一檢測單元32通過目測來檢測清潔操作的結果。然后進行芯片8到堆疊9上的放置。在第二拾取放置機器10的一種變體中，第一清潔單元30和第一檢測單元32使用不同的光路。在此情況下，每個單元30、32可具有單獨的光學組件。圖4顯示了第三拾取放置機器10。第三拾取放置機器10不同于第二拾取放置機器之處在于，清潔單元30構造為通過沖擊波清潔來進行清潔操作。在其它實施例中，清潔單元30、34可通過納米噴霧/大范圍噴霧，兆頻超聲波清潔、高壓清潔、濕激光清潔/蒸汽激光清潔、液體射流清潔進行清潔，通過超聲噴嘴、擦拭、 激光燒蝕、洗滌(PVA+UPM)、干冰、空氣刀/空氣射流或其結合來進行清潔。如果使用濕清潔技術，芯片8在放置前必須被干燥。適用的干燥技術包括光(可見的或紅外的)，激光(可見的或紅外的)、微波技術、空氣刀、熱空氣或其結合。在其它實施例中，作為明暗場成像的替代，檢測單元32、36可使用其它的光學檢測和計量技術。在其它實施例中，作為機器人40的替代，拾取/放置頭42可通過旋轉臺來移動。
權利要求
1.一種拾取放置機器，包括拾取站；放置站；拾取/放置頭，其用于沿傳送路徑將芯片從所述拾取站傳送到所述放置站；其中，所述機器還包括芯片面處理機構，其包括檢測單元和/或清潔單元，并能被操作以對所述傳送路徑上的芯片的面進行處理。
2.根據權利要求1所述的機器，其特征在于，所述芯片面處理機構僅包括檢測單元。
3.根據權利要求1所述的機器，其特征在于，所述芯片面處理機構僅包括清潔單元。
4.根據權利要求1所述的機器，其特征在于，所述芯片面處理機構包括檢測單元和清潔單元。
5.根據上述權利要求中任一項所述的機器，其特征在于，所述芯片面處理機構還能被操作以對所述放置站處的另一芯片的面進行處理。
6.根據權利要求5所述的機器，其特征在于，還包括可調光學組件，所述芯片面處理機構通過所述光學組件來對所述另一芯片的面進行處理。
7.根據權利要求1到4中任一項所述的機器，其特征在于，還包括另一芯片面處理機構，其包括檢測單元和/或清潔單元，并能被操作以在所述拾取/放置頭處于所述傳送路徑上或在進行拾取操作時對所述放置站處的另一芯片的面進行處理。
8.根據權利要求5到7中任一項所述的機器，其特征在于，所述機器設置為使得所述芯片的經處理的面放置在所述另一芯片的經處理的面上。
9.根據上述權利要求中任一項所述的機器，其特征在于，還包括用于沿著傳送路徑移動所述拾取/放置頭的機器人。
10.根據權利要求1到8中任一項所述的機器，其特征在于，還包括安裝有所述拾取/ 放置頭以沿著所述傳送路徑移動所述拾取/放置頭的旋轉臺。
11.根據權利要求3到10中任一項所述的機器，其特征在于，所述清潔單元包括能被操作以進行直接激光清潔或激光沖擊波清潔的激光器。
12.根據權利要求3到10中任一項所述的機器，其特征在于，所述清潔單元包括用于進行光學式或非光學式濕清潔操作的機構。
13.根據權利要求12所述的機器，其特征在于，所述機器還包括用于在放置前干燥已清潔的芯片的干燥機構。
14.一種用于在三維集成電路的生產中使用拾取放置機器產生芯片堆疊的方法，包括從拾取站中拾取芯片，這開始了拾取放置循環；將第一個芯片傳送到放置站以放置到目標堆疊上，這終止了拾取放置循環；在所述拾取放置循環的期間檢測和/或清潔芯片的面。
15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，還包括在拾取操作的期間或在拾取放置循環的期間檢測和/或清潔目標堆疊中的最上方的另一芯片的面。
全文摘要
本發明涉及一種拾取放置機器，其包括拾取站；放置站；拾取/放置頭，其用于沿傳送路徑將芯片從拾取站傳送到放置站；其中該機器還包括芯片面處理機構，其包括檢測單元和/或清潔單元，用于對傳送路徑上的芯片的面進行處理。
文檔編號H01L21/00GK102204427SQ200980143634
公開日2011年9月28日 申請日期2009年9月1日 優先權日2008年9月1日
發明者克萊蒙斯·瑪利亞·伯納德斯·凡·德·索恩, 彼得·威廉·赫爾曼·德·耶格爾, 杰克斯·科·約翰·凡·德·多克, 歐文·約翰·凡·茲維特, 羅伯特·思奈爾, 阿德里亞努斯·喬納斯·柏圖斯·瑪利亞·弗米爾 申請人:荷蘭應用自然科學研究組織Tno