用于在工件上生成圖案的設備的制作方法

專利名稱：用于在工件上生成圖案的設備的制作方法
技術領域：
示例實施例涉及用于對于芯片(die)執行圖案對準的方法和設備、以及用于在工件(workpiece)上生成圖案(pattern)的方法和設備。
背景技術：
在封裝與組裝行業，層疊結構變得更為常見。然而，通常地，相對而言難以將隨后層上的結構與先前層上的結構準確地進行匹配。需要結構的相對準確匹配的處理的一個示例是在彼此之上層疊芯片，其中必須將第二芯片與第一芯片相對準確地對準，以在兩個芯片之間產生充分的接觸。另一示例是扇出(fan-out)或嵌入式芯片處理，其中第一結構由安裝的芯片組成，而第二結構是導線圖案或者通孔圖案(例如，利用光刻術形成圖案的堆焊(build up)金屬或激光鉆孔的通孔)，其必須與第一結構(例如，芯片上的焊盤)準確地對準。傳統的拾取和放置機器能夠確定芯片在工件上的局部對準，并然后使用該局部對準、連同芯片上的(多個)對準基準點或其他可測量的特征，以在工件上的正確位置中對準該芯片。在其中將兩個或更多芯片層疊在彼此之上的傳統處理中，利用相對慢速的拾取和放置機器來準確地放置一個或多個芯片的第一層，并且還利用相對慢速的拾取和放置機器來放置一個或多個芯片的第二層。傳統上，必須在工件上相對準確地放置每個芯片，這是因為傳統的圖案形成儀器(例如，對準儀、步進儀等)具有稍微受限的能力來單獨地對準每個芯片，而不會犧牲(例如，顯著地犧牲)吞吐量(throughout)(例如，ΤΑΚΤ)。因而，傳統上，圖案形成儀器犧牲速度來實現拾取和放置機器的必需的準確性。

發明內容
至少一個示例實施例提供了一種用于拾取和放置工具的安裝頭，該拾取和放置工具被配置為拾取和在工件上放置至少一個芯片。該安裝頭包括:芯片位置確定單元，被配置為在將至少一個芯片放置在該工件上與拾起用于放置在該工件上的隨后芯片之間的時間期間，對所述至少一個芯片的實際位置進行測量和檢測中的一者。根據至少一些示例實施例，該芯片位置確定單元可以被配置為在該安裝頭仍然處于用于將該至少一個芯片放置在該工件上的位置中的時候，對該至少一個芯片的實際位置進行測量和檢測中的一者。該拾取和放置工具可以被配置為與至少一個測量標記相對地測量該至少一個芯片在該工件上的實際位置。
根據至少一些示例實施例，該至少一個測量標記可以是局部對準標記或另一唯一特征，其與該工件上的位置相關聯或相聯系。該拾取和放置工具可以被配置為輸出指示出該至少一個芯片的實際位置的位置信息，并且該位置信息可以包括相對于該局部對準標記或一些其他參考點的、該至少一個芯片的位置測量，該局部對準標記與所述一些其他參考點之間具有明確定義的距離。該拾取和放置工具可以被進一步配置為直接地或者經由存儲器間接地，向外部單元輸出指示出測量的實際位置的位置信息，并且該位置信息可以能夠在調整與要在該工件上生成的圖案相關聯的原始圖案數據中使用。該至少一個芯片或組件可以被放置在第一層上，并且圖案生成器可以使用該位置信息來調整要在第二層上寫入的原始圖案數據，該第二層不同于該第一層。可以在將一個或多個芯片放置在該工件上之后，對于若干層修改圖案。該第一層和該第二層兩者都可以是與相同組的所放置芯片或組件相關聯的層。例如，可以基于該第一層的一個或多個芯片的位置來修改隨后的第二層(例如，通孔層)，并然后，可以對隨后的第三層(例如，電路圖案層)進行修改，以適合第二層(例如，通孔層)，其形成在一個或多個芯片上。在此情況下，該電路圖案層和該通孔層都與相同組的芯片相關聯。根據至少一些示例實施例，通用的變換可以與工件上的芯片組(或子集)相關聯。例如，這在以下情況下是有用的，在該情況下，要將若干芯片連接到相同的印刷電路板(PCB)或一些其他連接器板。在此示例中，其中放置了芯片組的整個區段與相同的變換相關聯，這提供了例如相對于連接器卡或一些其他組件的全部區段的相對良好適合，所述一些其他組件對于通用邊界條件提出了要求。該第一層可以是與第一組的所放置芯片或組件相關聯的層，而該第二層可以是與第二組的所放置芯片或組件相關聯的層，該第二組的所放置芯片或組件不同于該第一組的芯片或組件。例如，當將不同路由層用于圖案的不同部分時，例如當將第一層用作用于第一組芯片的路由層、而將第三層用作用于第二組芯片的路由層等時，可以使用此示例實施例。根據至少一些示例實施例，該芯片位置確定單元可以包括相機，被配置為獲得該工件的圖像。該相機可以進一步被配置為獲得僅僅覆蓋該工件表面子區域的圖像，其中，該子區域的圖像用于與至少一個測量標記相對地測量在該工件上放置的至少一個芯片的實際位置，該至少一個測量標記與在該工件上放置的至少一個芯片相關聯，其中，該至少一個測量標記是局部對準標記或另一唯一特征，其與該工件上的位置相關聯或相聯系。該相機所獲得的圖像可以僅僅覆蓋該工件表面區域中的子區域，并且可以進一步包括用于僅在該工件上放置的多個芯片的子集的實際位置信息。在一個實施例中，該芯片的子集包括或等于在該安裝頭所執行的最后拾取和放置動作中放置的至少一個芯片。該相機可以是電荷耦合器件相機。根據至少一些示例實施例，該芯片位置確定單元可以包括傳感器，被配置為檢測該至少一個芯片在該工件上的位置。該傳感器可以是激光傳感器，被配置為使用反射光和三角法中的至少一個來檢測該至少一個芯片在該工件上的位置。


根據附圖的以下描述，示例實施例將變得更加明顯，在附圖中:
圖1A是圖示了根據示例實施例的用于在工件上生成圖案的方法的流程圖；圖1B是圖示了根據另一示例實施例的用于在工件上生成圖案的方法的流程圖；圖1C是圖示了根據又一示例實施例的用于在工件上生成圖案的方法的流程圖；圖2是用于解釋圖1A所示的流程圖所圖示的示例實施例的部分流圖；圖3A圖示了根據示例實施例的圖案生成系統；圖3B圖示了根據另一示例實施例的圖案生成系統；圖3C圖示了根據又一示例實施例的圖案生成系統；圖4是圖示了圖1A中的SlOO的示例實施例的流程圖；以及圖5是圖示了根據示例實施例的嵌入式多層處理的流程圖。
具體實施例方式現在，將參考其中示出了一些示例實施例的附圖來更全面地描述示例實施例。在附圖中，為了清楚而夸大了層的厚度和區段。附圖中類似的附圖標記表示類似的元素。在這里公開了詳細的說明性實施例。然而，在這里公開的特定結構和功能細節僅僅是代表性的，以用于描述示例實施例的目的。可以在許多替換形式中實施示例實施例，并且不應該將它們詮釋為僅僅限于在這里闡明的示例實施例。示例實施例要覆蓋落入到適當范圍內的所有修改、等效物、和替換物。盡管可以在這里使用術語第一、第二等來描述各個元素，但是這些元素不應該受到這些術語的限制。這些術語僅僅用于區分一個元素與另一元素。例如，可以將第一元素叫做第二元素，并且相似地，可以將第二元素叫做第一元素，而不會脫離示例實施例的范圍。如在這里所使用的，術語“和/或”包括相關聯的列出項目中的一個或多個的任何和所有組
口 ο將理解，當將元素稱為“連接”或“耦接”到另一元素時，它可以直接地連接或耦接到該另一元素，或者可以存在居間元素。相反地，當將元素稱為“直接相連”或“直接耦接”到另一元素時，不存在居間元素。應該按照類似的方式來解釋用于描述元素之間關系的其他詞(例如，“之間”相對于“直接之間”、“相鄰”相對于“直接相鄰”等)。在這里使用的專業術語用于描述具體示例實施例的目的，而不意欲是限制性的。如在這里使用的，單數形式“一”、“一個”、和“該”也意欲包括復數形式，除非上下文明確地進行相反指示之外。當在這里使用時，術語“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”和/或“包含(including)”指明所陳述的特征、整數、步驟、操作、元素、和/或組件的存在，但不排除一個或多個其他特征、整數、步驟、操作、元素、組件、和/或其組的存在或添加。在一些替換實現中，所表示的功能/動作可以不按照在附圖中表示的順序發生。例如，事實上，取決于所涉及的功能/動作，連續地示出的兩個圖形可以實際上并發地執行，或者所述圖形有時可以按照相反的順序來執行。盡管流程圖可以將操作描述為依次的處理，但是操作中的至少一些操作可以并行地、并發地或同時地執行。另外，可以重新安排操作的順序。當處理的操作完成時，該處理可以終止，但是該處理同樣可以具有未包括在附圖中的附加步驟。處理可以對應于方法、函數、過程、子例程、子程序等。當處理對應于函數時，其終止可以對應于該函數返回到調用函數或主函數。在以下描述中提供了特定細節，以提供示例實施例的透徹理解。然而，本領域普通技術人員將理解，可以在沒有這些特定細節的情況下實踐示例實施例。例如，可以在框圖中示出系統，從而不會在不必要的細節中使得示例實施例模糊。在其他實例中，可以在沒有不必要細節的情況下示出公知的處理、結構和技術，以便避免使得示例實施例模糊。在以下描述中，(例如，按照流程圖、流圖、數據流圖、處理流圖、部分處理流圖、結構圖、框圖等的形式)參考操作的動作和符號表征來描述至少一些示例實施例，所述操作中的至少一些可以被實現為用于執行具體任務或實現具體抽象數據類型的程序模塊或函數處理，其包括例程、程序、對象、組件、數據結構等。可以在現有的圖案生成器、圖案生成設備、拾取和放置機器、芯片放置系統、這些系統/設備的組合等中，使用現有的硬件來實現這些程序模塊和/或函數處理。除了圖案生成儀器(諸如，激光直接成像(LDI)寫入器(writer)和/或其他圖案生成儀器)之外，這種現有的硬件可以包括一個或多個中央處理單元(CPU)、數字信號處理器(DSP)、特定用途集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)計算機等。下面，將更加詳細地討論根據示例實施例的圖案生成系統。如在這里公開的，術語“存儲介質”或“計算機可讀存儲介質”可以代表用于存儲數據的一個或多個裝置，包括只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、磁RAM、內核存儲器、磁盤存儲介質、光學記錄介質、閃存裝置和/或用于存儲信息的其他有形機器可讀介質。術語“計算機可讀介質”可以包括但不限于:便攜式或固定存儲裝置、光學存儲裝置、和能夠存儲、包含或攜帶(多個)指令和/或數據的各種其他介質。此外，可以通過硬件、軟件、固件、中間件、微代碼、硬件描述語言、或其任何組合來實現一個或多個示例實施例。當在軟件、固件、中間件或微代碼中實現時，可以在諸如計算機可讀存儲介質之類的機器或計算機可讀介質中存儲用于執行必要任務的程序代碼或代碼段。當在軟件中實現時，一個處理器或多個處理器將執行必要的任務。代碼段可以代表過程、函數、子程序、程序、例程、子例程、模塊、軟件包、類、或者指令、數據結構或程序語句的組合。可以通過傳遞和/或接收信息、數據、自變量、參數或存儲器內容，來將代碼段耦接到另一代碼段或硬件電路。可以經由任何合適的手段(包括存儲器共享、消息傳遞、令牌傳遞、網絡傳送等)來傳遞、轉發或傳送信息、自變量、參數、數據等。示例實施例涉及用于對于芯片執行圖案對準的方法和設備、以及用于在工件上寫入圖像的方法和設備。可以使用激光直接成像(LDI)裝置來在工件上寫入圖像，以形成工件表面的圖案。通過在工件的表面上投射、寫入或印制圖案的圖案形成可以包括:曝光光阻劑或其他光敏材料、通過光加熱的退火、燒蝕、通過光束對于表面產生任何其他改變等。至少一個示例實施例涉及，在諸如印刷電路板(PCB )、基板、柔性輥基板、柔性顯示器、晶圓級別封裝(WLP)、柔性電子設備、太陽能電池板、顯示器等產品的制造期間，對工件進行激光圖案成像。晶圓級別封裝(WLP)是其中在晶圓級別中對集成電路進行封裝的技術。WLP實質上是真正的晶片尺寸封裝(CSP)技術，這是因為所得到的封裝在實踐中具有與芯片相同的尺寸。WLP具有以下能力，使得能夠在晶圓級別中進行晶圓構造、封裝、測試、和燒入的真正集成，以便使得用于裝置的制造處理從硅開始到顧客出貨流水線化。晶圓級別封裝基本上包括對晶圓構造處理進行擴展，以包括裝置互聯和裝置保護處理。在大多數其他類型的封裝中，首先執行晶圓劃片，并然后將各個芯片置于塑料封裝中，并且附接焊接凸點。晶圓級別封裝涉及，在將封裝的頂外層和底外層以及焊接凸點附接到集成電路之后(當仍然在晶圓中時)，執行晶圓劃片，對于太陽能電池板的制造，可以使用與在此公開中描述的拾取和放置工具及方法相似的拾取和放置工具及方法。可以將在太陽能電池板制造中使用的拾取和放置工具配置為首先在第一層上放置諸如光學元件之類的組件，并且在與第一層不同的第二層上放置諸如太陽能電池之類的其他組件。在示例實施例中，該方法包括:在從安排于用于執行組件的放置的拾取和放置工具的安裝頭上的相機或傳感器接收到放置位置信息之后，利用修改的圖案或者寫入數據，來對層表面(例如，與所放置的芯片/組件相關聯的層表面)形成圖案或燒蝕。如在這里討論的，術語工件用于表示利用激光直接(或其他)成像(或圖案生成)系統來在其上印制圖案的表面層的任何載體。例如，工件可以是用于印刷電路板、有機基板等的硅基板或硅晶圓。工件可以具有任何形狀(例如，圓形、矩形、多邊形等)，并且例如可以在一件或一卷中具有任何尺寸。術語芯片用于表示無源組件、有源組件、或與電子設備相關聯的任何其他組件。例如，芯片可以是半導體材料的小塊，其上可以構造有給定的功能電路。術語局部對準用于表示，相對于單個芯片上或一組芯片上的對準特征的對準。對準特征可以是測量標記，諸如局部對準標記、邊緣、拐角、凸塊、焊盤、接觸點、文字或芯片的其他可測量特征，其用于以相對顯著的準確性來提供配準測量。如在這里討論的，術語全局對準表示，相對于工件上的對準特征的對準。在此情況下，對準特征可以是測量標記，諸如全局對準標記、邊緣、拐角、凸塊、焊盤、接觸點、文字或工件的其他可測量特征，其用于以相對顯著的準確性來提供配準測量。根據示例實施例，要廣義地理解讀取和寫入。例如，讀取操作可以包括例如相對小或相對大工件的顯微、檢查、度量、光譜分析、干涉測量、散射測量等。如上所述，寫入可以包括曝光光阻劑或其他光敏材料、通過光加熱的退火、燒蝕、通過光束對于表面產生任何其他改變等。在嵌入式芯片和/或扇出處理中，相對重要的是，準確地對準電子圖案，以便在以一定準確性放置于工件上的芯片上寫入圖案。在行業中的現有技術方法的傳統狀態在于，使用相當慢速、但是準確的拾取和放置工具，其影響了處理速度。另一方式在于，使用快速的拾取和放置工具，并且測量所放置組件的位置。在已經放置了所有芯片之后，可以在離線測量系統中進行這種測量，并且該測量經常包括測量芯片和工件上的一個或多個參考特征，或者可以在在已經放置了所有芯片之后，立即進行這種測量。根據至少一些示例實施例，拾取和放置單元中的安裝頭通過在安裝頭的一個或多個拾取和放置管嘴所執行的每次放置動作之后立即地獲得圖像(例如，拍攝照片)、或檢測，來測量芯片的實際位置。故此，拾取和放置單元的安裝頭可以包括相機和/或檢測單元(例如，傳感器)的測量頭，該檢測單元不使用圖像來檢測位置。該相機可以是電荷耦合器件(CXD)相機或適于獲得工件圖像的其他成像裝置。該傳感器可以是使用反射光和/或三角法來檢測芯片在工件上的位置的激光傳感器。如在這里討論的，可以將測量頭和檢測單元統一地稱為芯片位置確定單元。
通過在放置之后立即地測量一個或多個芯片的實際放置，測量(或檢測)頭總是處于用于測量一個或多個芯片放置的正確位置。根據至少一些示例實施例，從拾取和放置單元(例如，經由存儲器)向圖案生成器(例如，LDI工具)傳送所測量的芯片第一層在工件上的實際位置數據、或者至少部分基于所測量的芯片實際位置的圖案調整數據。圖案生成器使用所傳送的數據作為輸入調整。例如，圖案生成器可以對圖案生成器要使用的圖案數據進行重新采樣，以用于對工件上的隨后層形成圖案。根據至少一個示例實施例，通過拾取和放置單元來測量在工件上放置的芯片的實際位置，并且從拾取和放置單元向存儲器輸出指示出所測量實際位置的測量位置數據。圖案生成器從存儲器獲得測量位置數據，以準備隨后的圖案形成步驟，其中基于從拾取和放置單元接收到的數據來在工件的表面上寫入圖案。在這里，還可以將測量位置數據稱為測量位置信息、實際位置數據、實際位置信息、測量實際位置數據等。在一個示例中，圖案生成器基于從存儲器獲得的測量位置數據來生成圖案調整數據，并然后基于該圖案調整數據來修改和/或調整圖案數據。在一個示例中，圖案調整數據可以是重新計算的或變換的芯片在工件上的位置。在此示例中，重新計算的或變換的芯片位置是在激光圖案生成器的全局坐標系統中、而非局部坐標系統中芯片的實際測量位置。圖案生成器使用圖案調整數據來放寬諸如表面安裝技術(SMT)機器之類的拾取和放置機器的位置準確性。如已知的，SMT是用于構成電子電路的方法，其中將組件(例如，表面安裝組件(SMC))直接地安裝在印刷電路板(PCB)的表面上。將如此制成的電子裝置稱作表面安裝裝置(SMD)。傳統的現有技術SMT機器的一個主要示例包括:具有安裝頭的拾取和放置單元、機架、組件饋送裝置、和附接到機架的板臺(board)輸送系統，該組件饋送裝置包括多個組件饋送器，并且被安排在機架的組件饋送器區域中，該組件饋送裝置例如是吊架系統，該吊架系統具有附接到機架的第一梁(beam)(或X梁)和第二垂直梁(或Y梁)，其中可以將該安裝頭可移動地附接到X梁。將組件饋送裝置配置為向安裝頭遞送電子組件。吊架系統可以用于在組件饋送裝置與工件之間移動安裝頭。板臺輸送系統在SMT機器的輸送線與工作區域之間輸送工件。根據至少一個示例實施例，SMT機器可以是如在PCT公布第W02011/079956 (Al)號中描述的組件安裝機器。安裝頭在垂直方向中可以是可移動的，并且還可以被配置為圍繞垂直軸進行旋轉。安裝頭還可以包含至少一個管嘴形式的吸引裝置。吸引裝置或至少一個管嘴使得可能通過啟動該吸引裝置來從組件饋送裝置拾取電子組件(或芯片)，將它們輸送到基板，并且在工件上的精確位置處釋放它們。根據至少一個示例實施例，該安裝頭可以是如在PCT公布第W02011/079956 (Al)號中描述的安裝頭,但是進一步適于具有至少一個相機或傳感器，該至少一個相機或傳感器被安排在安裝頭上，并且被配置為測量或檢測在工件上放置的至少一個芯片的實際位置。根據至少一些示例實施例，通過安裝頭的多個管嘴中的一個或多個來執行一個或多個芯片的拾取和放置動作，即通過多個管嘴中的一個或多個來執行至少一個芯片的放置。為了加速該處理，可以在至少一個管嘴將至少一個芯片放置在工件上之后，并且在通過安裝頭發起隨后的拾取和放置動作之前，立即執行至少一個芯片實際位置的測量或檢測。因為在將芯片放置在工件上之后(例如，之后立即)通過拾取和放置單元來測量芯片在該工件上的實際位置，所以不需要用于執行該測量的單獨度量工具。可以直接地或者經由存儲器間接地，從拾取和放置機器向圖案生成器發送測量的芯片實際位置或基于芯片實際位置所生成的圖案調整數據，以用于調整與要在工件上生成的圖案相關聯的原始圖案數據。圖3A是圖示了根據示例實施例的圖案生成系統的平面圖。參考圖3A，圖案生成系統PGSl包括芯片放置系統14和圖案生成器10。還可以將芯片放置系統14稱作拾取和放置工具。芯片放置系統14包括拾取和放置單元2，用于拾取和在工件W的表面上放置一個或多個芯片。盡管圖3A僅僅示出了單一的拾取和放置單元2，但是示例實施例可以包括在方向Pl中并排安排的任何合適數目的拾取和放置單元2。而且，盡管可以相關于在工件上放置單一芯片來討論一些示例實施例，但是將理解，可以按照相同或相似的方式在任何數目的工件上放置任何數目的芯片。仍然參考圖3A，輸送系統3在方向Pl中通過芯片放置系統14來輸送要被提供芯片的工件W。因為諸如輸送系統3之類的輸送系統一般是已知的，所以省略了詳細討論。仍然參考圖3A，拾取和放置單元2包括相機5。將相機5配置為獲得工件W的圖像，在該工件W上通過拾取和放置單元2來放置一個芯片或多個芯片。相機5可以是電荷耦合器件(CXD)相機或能夠在工件W上獲得一個芯片或多個芯片的圖像的其他成像裝置。在圖3A所示的示例實施例中，在拾取和放置單元2內執行測量或檢測。在拾取和放置單元2的安裝頭上安排測量或檢測系統(例如，相機5或傳感器)。相應地，將每個芯片實際位置的測量(或檢測)完全地集成在芯片的拾取和放置中，并且可以在將芯片放置在工件上之后立即地執行該測量(或檢測)，而不是在已經放置了所有芯片之后執行。除了相機和/或傳感器之外，安裝頭可以包括圖像處理和/或檢測硬件(例如，位置測量控制器4)。下面，將更加詳細地討論位置測量控制器4。在一個示例中，可以在將至少一個芯片放置在工件上與拾起用于放置在工件上的隨后芯片之間的時間期間，確定至少一個芯片在工件上的實際位置。例如，可以在安裝頭仍然處于用于將至少一個芯片放置在工件上的位置中的時候，確定至少一個芯片的實際位置。根據至少一些示例實施例，安裝頭可以包括一個或多個管嘴，用于在工件上放置一個或多個芯片；但是僅僅包括單一的相機或檢測單元，用于測量在工件(例如，工件的第一層)上放置的一個或多個芯片的實際位置。如稍后更加詳細討論的，向圖案生成器發送測量的位置數據，該圖案生成器通過重新采樣，基于所測量的芯片實際位置，來調整用于隨后第二層的圖案數據。然后，將重新采樣的圖案數據用于在工件的隨后層上寫入圖案。仍然參考圖3A，芯片放置系統14包括位置測量控制器4，被配置為與相機5進行通信。位置測量控制器4可以是計算機或者其他合適的處理系統或控制器。在一個示例中，位置測量控制器4還可以包括圖像識別軟件，被配置為識別諸如芯片之類的對象、或者諸如芯片上的對準標記(例如，局部對準標記)和/或工件W上的對準標記(例如，全局對準標記)的特征。在圖3A所示的示例實施例中，將位置測量控制器4耦接到存儲器20和圖案生成器10。存儲器20可以是任何非易失性存儲器，能夠存儲與拾取和放置機器2在工件W上放置的芯片相關聯的圖像數據和/或位置信息。還將圖案生成器10耦接到存儲器20和位置測量控制器4。將圖案生成器10配置為直接地或者經由存儲器20間接地，從位置測量控制器4接收指示出一個或多個芯片在工件W上的實際位置的測量位置數據。圖案生成器10包括圖像寫入器22和圖像寫入控制器24。將圖像寫入器22和圖像寫入控制器24配置為彼此交換數據，并且將圖像寫入控制器24配置為控制圖像寫入器22。圖像寫入器22可以是任何傳統的圖案生成器或能夠在工件上生成圖案的其他寫入工具。在一個示例中，圖像寫入器22可以是光電繪圖儀。光電繪圖儀是電機械光學機器，用于在計算機控制之下使用光源在諸如高對比度單色(黑白)感光底片之類的介質上曝光潛像。一旦曝光步驟完成，就連同定影、沖洗和烘干一起，使用顯影液在底片沖洗機(filmprocessor)中處理該介質。光電繪圖儀可以用于形成幾乎任何可設想的圖像，但是光電繪圖儀一般用于生成印刷電路板(PCB)和集成電路(IC)封裝。其他應用領域包括化學蝕銑和專業的圖形藝術。光電繪圖是制作用于PCB的光刻掩模(mask)的第一個步驟。在PCB行業中，將這些掩模叫做光電繪圖，并且一般限于大約20 μ m或更多的特征。利用具有次微米特征尺寸的光掩模，以相似的方式來制作IC ;習慣上通過使光電繪圖儀輸出光致還原(photoreduce)來制作光掩模。一般地，更加現代的光電繪圖儀是光柵掃描裝置，其使用聚焦到一個或多個點、且以多兆赫速率調制的激光束來形成圖像。初始地，使用了綠色氬離子激光器和藍色氦鎘激光器。較新的模型利用紅色氦氖激光器、紅色激光二極管、或乃至紅色發光二極管(LED)。光電繪圖儀與圖像編排機(setter)緊密相關，但是區別在于用于產生圖像的控制器的類型、以及圖像的分辨率和絕對準確性。一般地，光電繪圖儀比圖像編排機滿足更加嚴格的規范。與光電繪圖相關的最近發展是激光直接成像(LDI)，諸如工件的直接寫入(無掩模)或圖案形成。LDI利用高功率激光器來直接在涂覆的基板上曝光光阻劑，而不是曝光感光底片，這消除了照相底片的處置。在美國專利申請公布第2003/0086600號中描述了 LDI機器或激光直接寫入器的示例。在這種激光直接寫入器中，在工件的光敏表面層上掃描激光束，以利用根據圖案圖像數據的圖案來曝光該層。可以從諸如計算機或其他圖像圖案生成裝置之類的外部源提供圖案圖像數據。根據至少一個示例實施例，圖像寫入器22可以是如在美國專利申請公布第2003/0086600號中描述的LDI機器或激光直接寫入器。更一般地，根據至少一些示例實施例，圖像寫入器22可以包括圖案形成儀器，用于通過在表面上投射、寫入或印刷圖案來形成圖案，其可以包括曝光光阻劑或其他光敏材料、通過光加熱的退火、燒蝕、通過光束對于表面產生任何其他改變等。仍然參考圖3A，圖像寫入控制器24可以是計算機或其他處理裝置，其被配置為基于存儲器20中用于一個或多個芯片的圖案圖像數據和實際位置信息，來控制圖像寫入器22的圖案形成(例如，激光束掃描)。在一個示例中，圖像寫入控制器24通過基于在存儲器20中存儲的實際位置信息、調整與要在工件W上寫入的圖案相關聯的原始圖案圖像數據，來生成調整的圖案圖像數據。圖像寫入器22然后根據調整的圖案圖像數據來在工件W上寫入圖案。圖3B圖示了根據另一示例實施例的圖案生成系統。圖3B所示的示例實施例與圖3A所示的示例實施例相似，除了存儲器20包括在圖案生成器10內之外。圖3B所示的系統的其他組件與圖3A中的那些相同。圖3C圖示了根據又一示例實施例的圖案生成系統。圖3C所示的示例實施例與圖3A所示的示例實施例相似，除了存儲器20包括在芯片放置系統14內之外。圖3C所示的系統的其他組件與圖3A中的那些相同。在圖3A至3C所示的系統的示例操作中，拾取和放置單元2將芯片放置在工件W上，輸送系統3將工件W傳遞到圖像寫入器22，并且圖像寫入器22在工件W上生成圖案。下面，相關于圖1A至2、4和5來更加詳細地討論圖3A所示的圖案生成系統的示例操作。盡管未詳細地討論，但是圖3B和3C所示的每個系統將被理解為按照相同或實質上相同的方式來進行操作。圖1A至IC是圖示了用于在工件上生成圖案的方法的示例實施例的流程圖。更加詳細地，圖1A是圖示了根據示例實施例的用于在工件上生成圖案的方法的流程圖。圖2是用于解釋圖1A所示的流程圖所圖示的示例實施例的部分處理流圖。 參考圖1A和2，在SlOO中，在拾取和放置機器2將芯片D放置在工件W上之后，芯片放置系統14測量芯片D在工件W上的實際局部對準位置。在此情況下，芯片放置系統14與至少一個測量標記相對地測量芯片D在工件W上的實際位置。至少一個測量標記可以是局部對準標記或另一唯一特征，其與工件W上的位置相關聯或相聯系。在更加具體的示例中，至少一個測量標記例如可以是磨版(graining)、微粒或其他參照物的關聯性或者對于磨版、微粒或其他參照物的參照。如上所述，至少一個測量標記可以是一個或多個局部對準標記、邊緣、拐角、凸塊、焊盤、接觸點、文字或其他可測量特征，其用于以相對顯著的準確性來提供配準測量。在一個示例中，芯片放置系統14在將至少一個芯片D放置在工件W上與拾起用于放置在工件W上的隨后芯片D之間的時間期間，測量(或檢測)該至少一個芯片D的實際位置。在另一示例中，芯片放置系統14在安裝頭仍然處于用于將至少一個芯片D放置在工件W上的位置中的時候，確定至少一個芯片的實際位置。圖4是圖示了在圖1A中的SlOO中用于測量芯片D在工件W上的實際位置的方法的示例實施例的流程圖。參考圖4，在S402中，相機5在芯片D被放置在工件W上之后，直接地或立即地獲得芯片D的圖像。在S404中，相機5向位置測量控制器4輸出所獲得的圖像。在S406中，位置測量控制器4執行圖像處理，以實時地確定芯片D在工件W上的實際位置。如上所述，位置測量控制器4所確定的實際位置是相對于載體的芯片D在工件W上的局部對準位置。根據至少一些示例實施例，位置管理控制器4所執行的圖像處理一般基于:尋找芯片的邊緣、并然后基于邊緣的位置和關于芯片形狀的知識來計算用于芯片的位置。其他技術使用關聯性，并且使用關聯性來在圖像中搜索模板，以尋找位置、旋轉等。另外的技術使用基于形狀匹配的模型，其在圖像中搜索某些特征。還可以使用上述技術的組合。例如，可以首先使用關聯性來粗略地尋找對象，并然后可以使用閾值確定技術來在圖像中的有限區域上生成邊緣。還可以使用其他公知的圖像處理技術。仍然參考圖4，在替換示例實施例中，在404中，相機5向外部計算機系統(未示出)導出圖像。在此示例中，在S406中，外部計算機系統然后執行上述的圖像處理，以確定芯片D在工件W上的實際位置。在又一示例中，在S404中，位置測量控制器4基于芯片D的測量、在被放置在工件W上之前的至少一個測量標記、和已知偏移的估計，來估計芯片D在工件W上的實際位置。例如，如果系統與放置之后的理想位置具有確定性偏移，則可以將該確定性偏移添加到測量位置，該放置之后的理想位置取決于放置之前的測量位置。還可以在區域中跟蹤該偏移。例如，如果SMT機器放置一個芯片，并然后測量偏移，則該SMT機器可以將相同或實質上相同的偏移用于下一個芯片。該偏移可以基于多次測量的平均值。因而，如果SMT機器是相當確定性的，則在放置之后僅僅需要測量幾個芯片，以使用已知的偏移來獲得所有芯片的充分準確的估計位置。盡管上述替換實施例中的每一個都是可能的，但是將相關于在位置測量控制器4處確定芯片的實際位置來描述示例實施例。返回圖1A，在S102中，位置測量控制器4向其中存儲位置數據的存儲器20輸出與芯片D相關聯的位置數據。在一個示例中，從芯片放置機器14輸出的位置信息包括:相對于(多個)局部對準標記或所述(多個)局部對準標記與之具有明確定義距離的一些其他參考點的、芯片的位置測量。盡管在這里討論為向存儲器20輸出，但是位置測量控制器4可以直接地向圖像寫入控制器24輸出該位置信息。在S104中，圖像寫入控制器24從存儲器20獲得(讀取)實際位置數據，并且基于所獲得的實際位置數據來生成圖案調整數據。在一個示例中，圖像寫入控制器24將芯片D的實際位置轉換/變換到圖案生成器10的坐標系。在此情況下，圖案生成器10的坐標系是全局坐標系，并且變換后的芯片D的位置是相對于工件W全局對準標記的全局對準位置，而不是相對于局部對準標記的局部對準位置。通常，在諸如LDI機器之類的圖案生成器中，在工件上測量幾個全局對準標記。通過這樣做，可以在圖案生成器的全局坐標系中確定工件的位置。然后，可以通過使用工件上全局對準標記相對于局部對準標記的位置之間的良好定義的關系，來將局部測量的芯片的位置/方位變換為圖案生成器的全局坐標系中的位置。返回到圖1A，在S106中，圖像寫入控制器24基于圖案調整數據來生成修改的圖案數據。例如，圖像寫入控制器24可以通過基于圖案調整數據、對用于要寫入的圖案的圖案數據進行重新采樣，以適合測量的芯片D在工件W上的位置，來生成修改的圖案數據。例如，在全部于2011年2月28日提交的美國專利申請第12/929,973號、第12/929，975號、第12/929，976號、第12/929，977號、和第12/929，981號的一個或多個中描述了用于對圖
案圖像數據進行重新采樣的更加詳細示例。在S108中，圖像寫入器22然后根據修改的圖案數據來在工件W上寫入/生成圖案。例如，在美國專利申請第12/929,973號、第12/929,975號、第12/929, 976號、第12/929，977號、和第12/929，981號的一個或多個中描述了用于在工件W上生成圖案的方法的示例。通過利用圖1A所示的示例實施例，拾取和放置單元2可以將在隨后圖案形成步驟中提供的特征與在工件W上放置的一個或多個芯片更加準確地對準。如上所述，圖1B是圖示了根據另一示例實施例的用于在工件上生成圖案的方法的流程圖。如下面更加詳細討論的，圖1B所示的示例實施例與圖1A所示的示例實施例相似，除了以下情況之外，即芯片放置系統14還測量全局對準標記在工件上的位置，并然后圖像寫入控制器24基于圖案調整數據和測量的全局對準標記的位置，來生成修改的圖案數據。更加詳細地，相關于圖1B，S100、S102和S104中的每一個與上面相關于圖1A所討論的相同。在S105中，芯片放置系統14測量工件W的全局對準。在一個不例中，芯片放置系統14測量至少兩個全局對準標記在工件W上的實際位置。芯片放置系統14可以按照與在SlOO中測量芯片的實際位置相同或實質上相同的方式，來測量全局對準標記的實際位置。在S106B中，圖像寫入控制器24基于(在S104中生成的)圖案調整數據和所測量的全局對準標記在工件W上的位置，來生成修改的圖案數據。例如，圖像寫入控制器24可以通過基于圖案調整數據和所測量的全局對準標記在工件W上的位置、對圖案數據進行重新采樣、以適合測量的芯片D在工件W上的位置，來生成修改的圖案數據。在S106B中執行的重新采樣與上面相關于圖1A中的S106所討論的重新采樣相同或實質上相同。在S108中，圖像寫入器22按照上面相關于圖1A中的S108所討論的相同方式，根據修改的圖案數據來在工件W上寫入/生成圖案。正如圖1A —樣，圖1B所示的示例實施例使得拾取和放置單元2能夠將在隨后圖案形成步驟中提供的特征與在工件W上放置的一個或多個芯片更加準確地對準。同樣如上所述，圖1C是圖示了根據又一示例實施例的用于在工件上生成圖案的方法的流程圖。相關于以下情形來描述圖1C所示的示例實施例，即拾取和放置單元2在工件W上放置多個芯片D。參考圖1C，在拾取和放置單元2在工件W上放置多個芯片D之后，在100C中，芯片放置系統14測量多個芯片D的子集(例如，簇，諸如2X2或4X4)在工件W上的實際局部對準位置。在此示例中，芯片放置系統14測量僅僅一部分芯片D在工件W上的實際局部對準位置。在SlOl中，芯片放置系統14然后基于所測量的多個芯片D中的子集在工件W上的實際局部對準位置，來估計所述多個芯片D中的所有芯片在工件W上的位置。在一個示例中，使用最后的(或最近的)測量偏移來估計芯片D在工件W上的位置。在另一示例中，將最后的測量偏移與趨勢值組合(例如，求和)，該趨勢值取決于時間和/或與最后的測量偏移的距離。在又一示例中，測量所有芯片D在載體W上的偏移，并且使用測量的信息，按照時間和/或載體W上的放置，來構建關于放置誤差如何變化的模型/地圖。在又一示例中，可以在時間和空間中對一些點進行采樣，并然后可以使用內插來添加所計算和估計的用于其間組件的測量值。仍然參考圖1C，與上面相關于圖1A討論的相同或實質上相同地執行操作S104、S105、S106和S108中的每一個，除了以下情況之外，即圖像寫入控制器24在S104中基于所估計的芯片位置(而不是芯片在工件W上的實際測量位置)來生成圖案調整數據。正如圖1A和IB—樣，圖1C所示的示例實施例使得能夠將在隨后圖案形成步驟中提供的特征與拾取和放置單元2在工件W上放置的芯片更加準確地對準。根據至少一些示例實施例，芯片放置系統14可以使用重新計算的芯片D在工件W上的位置，以對芯片的隨后層與第一層的芯片進行匹配。通過使用重新計算的芯片在工件W上的位置，可以與芯片先前層更加準確匹配地放置芯片的隨后層。至少一些示例實施例不需要工件在單獨機器中或在LDI機器中的外部測量。根據至少一些示例實施例，可以基于來自芯片的局部對準位置(例如，轉化、旋轉等)和(多個)局部或全局對準標記的位置的輸入，來計算芯片在工件上的期望位置。然后，可以在將芯片放置在工件上之后立即地、在將所有芯片放置在工件上之后、或者在將芯片放置在工件上期間，測量芯片在工件上的實際位置。還可以在與拾取和放置機器有關的單獨模塊中(例如，在其間安排有單元的機器中，其還可以用于膠的硬化)執行該測量。然后，該位置數據可以用于將第二層匹配到第一層(例如通過將數據饋送到LDI工具、另一拾取和放置工件中、或者經由具有局部對準能力的創建工具)。圖5是圖示了扇出或嵌入式芯片處理的示例實施例的流程圖。如上所述，在扇出或嵌入式芯片處理中，在工件上形成多層結構。在這么做的時候，必須將第二 (或隨后)結構(例如，導線圖案或者通孔圖案)與第一(或先前)結構(例如，拾取和放置單元所放置的芯片的層)準確地對準。圖5所示的示例實施例可以使得能夠進行工件上第二結構與第一結構的更加準確的對準。參考圖3和5，在拾取和放置單元2將一個或多個芯片D放置在工件W上之后，芯片放置系統14在S500中測量一個或多個芯片D在工件W上的實際位置。在此示例中，在工件W上放置的一個或多個芯片D構成了要在工件W上形成的多層結構中的第一層。在S502中，位置測量控制器4按照與上面相關于圖1A中的S102所討論的相同或實質上相同的方式，向存儲器20輸出與一個或多個芯片D相關聯的位置數據。在S504中，圖像寫入控制器24如上面相關于圖1A中的S104所討論地，從存儲器20獲得(讀取)實際位置數據，并且基于從存儲器20獲得的實際位置數據來生成圖案調整數據。在S506中，圖像寫入控制器24基于圖案調整數據來生成修改的圖案數據。在此示例中，圖像寫入控制器24對于要在工件W上形成的多層結構的第二或隨后層(例如，導線圖案或者通孔圖案)生成修改的圖案數據。在此示例中，多層結構的第一層不同于多層結構的第二層。按照與上面相關于圖1A中的S106所討論的相同或實質上相同的方式，生成修改的圖案數據。
在S508中，圖像寫入器22通過根據修改的圖案數據、在工件W上對圖案進行寫入/生成/圖案形成，來形成多層結構的第二層。按照與上面相關于圖1A中的S108所討論的相同或實質上相同的方式，寫入圖案。可以在以下處理中利用示例實施例，在該處理中，將兩個或更多芯片層疊在彼此之上，并且在該處理中，以相對高的對準準確性來將第一芯片的頂側連接到第二芯片的底偵U。如果在這種處理中層疊更多芯片，則將第(η-l)芯片的頂部連接到第η芯片的底部，其中η是大于2的整數。根據至少一些示例實施例，可以在第一芯片級別中測量每個芯片的位置，并然后可以將測量的信息饋送到正執行第二芯片級別放置的拾取和放置機器，由此放寬對于第一拾取和放置機器上精度的需求，這繼而允許第一拾取和放置機器以顯著更高的速度進行操作。如上所述，在這里描述的示例實施例不需要包括外部測量工具。根據至少一些示例實施例，可以基于來自芯片的局部對準位置(例如，轉化、旋轉等)和(多個)局部或全局對準標記的位置的輸入，來計算芯片在工件上的期望位置。然后，可以在將芯片放置在工件上之后直接地、在將所有芯片放置在工件上之后、或者在將芯片放置在工件上期間，測量芯片在工件上的實際位置。還可以在與拾取和放置機器有關的單獨模塊中(例如，在其間安排有單元的機器中，其還可以用于膠的硬化)執行該測量。已經為了說明和描述的目的而提供了示例實施例的前述描述。它不意欲是窮盡性的或者限制本公開。一般地，具體實施例的各個元素或特征不限于那個具體示例實施例，但是當適當時，所述元素或特征是可互換的，并且可以用于選擇的示例實施例，即使沒有被具體示出或描述。相同內容還可以按照許多方式變化。不要將這種變化視為脫離了本公開，并且所有的這種修改意欲包括在本公開的范圍之內。
權利要求
1.一種拾取和放置工具中的安裝頭，該拾取和放置工具被配置為拾取和在工件上放置至少一個芯片，該安裝頭包括: 芯片位置確定單元，被配置為在將至少一個芯片放置在該工件上與拾起用于放置在該工件上的隨后芯片之間的時間期間，對該至少一個芯片的實際位置進行測量和檢測中的一者。
2.根據權利要求1的安裝頭，其中，該芯片位置確定單元被配置為在該安裝頭仍然處于用于將該至少一個芯片放置在該工件上的位置中的時候，對該至少一個芯片的實際位置進行測量和檢測中的一者。
3.根據權利要求1的安裝頭，其中，該拾取和放置工具被配置為與至少一個測量標記相對地測量該至少一個芯片在該工件上的實際位置。
4.根據權利要求3的安裝頭，其中，該至少一個測量標記是局部對準標記或另一唯一特征，其與該工件上的位置相關聯或相聯系。
5.根據權利要求4 的安裝頭，其中，該拾取和放置工具被配置為輸出指示出該至少一個芯片的實際位置的位置信息，并且其中，該位置信息包括相對于該局部對準標記或一些其他參考點的、該至少一個芯片的位置測量，該局部對準標記與所述一些其他參考點具有明確定義的距離。
6.根據權利要求3的安裝頭，其中，該拾取和放置工具被進一步配置為直接地或者經由存儲器間接地，向外部單元輸出指示出測量的實際位置的位置信息，并且其中，該位置信息能夠使用在調整與要在該工件上生成的圖案相關聯的原始圖案數據中。
7.根據權利要求5的安裝頭，其中，該至少一個芯片或組件被放置在第一層上，并且圖案生成器使用該位置信息來調整要在第二層上寫入的原始圖案數據，該第二層不同于該第一層。
8.根據權利要求7的安裝頭，其中，該第一層和該第二層兩者都是與相同組的所放置芯片或組件相關聯的層。
9.根據權利要求7的安裝頭，其中，該第一層是與第一組的所放置芯片或組件相關聯的層，而該第二層是與第二組的所放置芯片或組件相關聯的層，該第二組的所放置芯片或組件不同于該第一組的芯片或組件。
10.根據權利要求1的安裝頭，其中，該芯片位置確定單元包括相機，被配置為獲得該工件的圖像。
11.根據權利要求10的安裝頭，其中，該相機是電荷耦合器件相機。
12.根據權利要求1的安裝頭，其中，該芯片位置確定單元包括傳感器，被配置為檢測該至少一個芯片在該工件上的位置。
13.根據權利要求12的安裝頭，其中，該傳感器是激光傳感器，被配置為使用反射光和三角法中的至少一個來檢測該至少一個芯片在該工件上的位置。
14.根據權利要求10的安裝頭，其中，該相機被配置為獲得僅僅覆蓋該工件表面區域中的子區域的圖像，以便與至少一個測量標記相對地測量在該工件上放置的至少一個芯片的實際位置。
15.根據權利要求14的安裝頭，其中，該相機所獲得的圖像包括用于僅在該工件上放置的多個芯片的子集的實際位置信息。
16.根據權利要求15的安裝頭，其中，該芯片的子集等于在該安裝頭所執行的最后拾取和放置動作中 置的至少一個芯片。
全文摘要
一種被配置為拾取和在工件上放置至少一個芯片的拾取和放置工具包括安裝頭。該安裝頭包括芯片位置確定單元，被配置為在將至少一個芯片放置在該工件上與拾起用于放置在該工件上的隨后芯片之間的時間期間，對該至少一個芯片的實際位置進行測量和檢測中的一者。
文檔編號H01L21/683GK103210483SQ201180054889
公開日2013年7月17日 申請日期2011年9月15日 優先權日2010年9月15日
發明者M.瓦爾斯坦, P-E．古斯塔夫森 申請人:麥克羅尼克邁達塔有限責任公司