CN110137100A - 键合设备及键合方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种键合设备及键合方法，所述键合设备包括：供给运动台、传输系统、键合运动台及对准测量系统。通过所述供给运动台、传输系统、键合运动台及对准测量系统连续实现了第一芯片的交接，传输和测量功能，减少单个芯片的流转时间，能够高效的完成第一芯片与基底上对应的第二芯片的键合，提高产率。进一步的，所述键合设备的尺寸紧凑，结构更加简单，对准测量系统布局在框架及键合运动台上，电气布线更方便；使用所述键合方法，预先标定对准测量系统位置，实现所述供给运动台上第一芯片与所述键合运动台上对应的第二芯片的键合。

Description

键合设备及键合方法

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其是涉及一种键合设备及键合方法。

背景技术

芯片键合是半导体器件封装过程中的关键工艺步骤，芯片键合的过程就是将粘附在蓝膜片上的经过划切的裸芯片进行键合、塑封等一系列处理，以形成可用的半导体器件。随着半导体器件的广泛应用，芯片键合设备必须高效、精准、稳定、可靠地完成芯片键合操作。

现有一种键合设备包含1个换位机构，可以使2个拾取机构分别在拾片位置和交片位置之间循环旋转运动，保证拾片和交片连续进行，提高生产效率。其缺点是由于镜头安装在旋转运动的翻转机构上，安装空间小，拾取机构数量很难扩展，导致效率降低以及视觉系统的电气布线不方便，同时结构较复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种键合设备及键合方法,以解决现有工艺中现有设备产率低、结构较复杂以及视觉系统电气布线不方便的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种键合设备,所述键合设备包括：供给运动台、传输系统、键合运动台及对准测量系统；所述传输系统包括旋转单元和多个均匀围设在所述旋转单元上的芯片键合单元，所述旋转单元旋转带动芯片键合单元依次往返于芯片拾取工位、芯片位置测量工位及芯片键合工位之间；

所述供给运动台上承载有若干第一芯片，所述键合运动台上承载有若干第二芯片；所述芯片键合单元用于从供给运动台上拾取第一芯片，将第一芯片传输并交接在对应的第二芯片上；以及

所述对准测量系统包括第一对准测量单元、第二对准测量单元及第三对准测量单元，所述第一对准测量单元用于在芯片位置测量工位识别第一芯片的位置，所述第二对准测量单元用于识别第二芯片的位置，所述第三对准测量单元设置在所述键合运动台上，至少用于获得所述第一对准测量单元和第二对准测量单元的位置关系，使得第一芯片与第二芯片实现对准。

可选的，所述键合设备还包括有框架，所述框架包括立柱，设置在所述立柱两端且相面对的上支架和下支架，设置在所述立柱上所述上支架和所述下支架之间的第一支架、第二支架和第三支架，所述供给运动台和键合运动台分别安装在上支架和下支架上或相反设置，所述第一对准测量单元安装在所述第一支架上，所述旋转单元安装在所述第三支架上，使得芯片键合单元在旋转单元的带动下可分别运动至与供给运动台、键合运动台及第一对准测量单元对应的位置，所述第二对准测量单元安装在所述第二支架上，键合运动台可在上支架/下支架上运动至所述第一对准测量单元的测量范围内。

可选的，所述第一芯片上设有芯片识别标记，所述第二芯片上设有芯片对准标记，通过建立芯片识别标记和芯片对准标记的位置关系，使第一芯片与第二芯片对准键合。

可选的，所述第二芯片位于一基底上，所述基底上设有基底对准标记，通过所述第二对准测量单元建立基底对准标记和第二芯片上芯片对准标记的位置关系，以获得第二芯片的位置。

可选的，所述旋转单元包括旋转盘、旋转电机和旋转测量单元，所述旋转盘安装在所述旋转电机外侧，绕所述旋转电机旋转，所述旋转测量单元安装在旋转电机上，用于测量旋转盘旋转位置。

可选的，所述芯片键合单元包括吸头、直线驱动电机及导向机构，其中导向机构包括滑块和导轨，滑块可以沿导轨直线运动，所述吸头安装在所述导向机构的滑块上，用于取放所述第一芯片，所述直线驱动电机安装在所述导向机构的导轨上，用于驱动滑块沿导轨直线运动，从而实现吸头沿导轨直线运动。

可选的，所述键合设备还包括第一位置测量单元和第二位置测量单元，所述第一位置测量单元用于测量所述供给运动台在X向、Y向及Rz向的位置，所述第二位置测量单元用于测量所述键合运动台在X向、Y向及Rz向的位置。

可选的，所述第一位置测量单元包括第一X向光栅尺测量机构和第一Y向光栅尺测量机构，所述第一X向光栅尺测量机构至少为两套或第一Y向光栅尺测量机构至少为两套，其中两套第一Y向光栅尺测量机构或两套第一X向光栅尺测量机构组合可实现测量供给运动台的Rz向的位置。

可选的，所述第二位置测量单元包括第二X向光栅尺测量机构和第二Y向光栅尺测量机构，所述第二X向光栅尺测量机构至少为两套或第二Y向光栅尺测量机构至少为两套，其中两套第二Y向光栅尺测量机构或两套第二X向光栅尺测量机构组合可实现测量键合运动台的Rz向的位置。

可选的，所述芯片识别标记位于第一芯片上面向供给运动台的一面上，所述芯片对准标记位于第二芯片上背向键合运动台的一面上。

可选的，所述芯片识别标记位于第一芯片上背向供给运动台的一面上，所述芯片对准标记位于第二芯片上背向键合运动台的一面上，所述第一对准测量单元和所述第三对准测量单元为背面对准测量系统。

一种键合方法，采用上述键合设备，其特征在于，包括：

步骤S1：提供一具有若干第一芯片的蓝膜片至供给运动台上，提供一具有若干第二芯片的基底至键合运动台上，多个芯片键合单元交替分布在芯片拾取工位、芯片位置测量工位及芯片键合工位上；

步骤S2：一个芯片键合单元运动至芯片拾取工位，同时供给运动台上的第一芯片对准芯片键合单元，键合运动台承载第三对准测量单元运动至第二对准测量单元处；

步骤S3：所述芯片键合单元拾取第一芯片使其与蓝膜片分离，同时第二对准测量单元与第三对准测量单元进行对准测量；

步骤S4：所述芯片键合单元传递第一芯片至所述芯片位置测量工位，第一对准测量单元在芯片位置测量工位识别第一芯片的位置，同时根据步骤S2、S3中键合运动台的运动位置控制键合运动台运动，使得第二对准测量单元识别第二芯片的位置；

步骤S5：所述芯片键合单元继续传递第一芯片至所述芯片键合工位，同时，根据第一对准测量单元下第一芯片的位置、第二对准测量单元下第二芯片的位置以及第二对准测量单元与第一对准测量单元的位置关系控制键合运动台运动，使第二芯片对准第一芯片；

步骤S6：芯片键合单元将第一芯片交接在对应的第二芯片上，并在键合运动台上对第一芯片与第二芯片进行键合；

对于供应运动台上的每个第一芯片及键合运动台上对应的第二芯片均重复上述步骤S2至步骤S6。

可选的，步骤S4中根据步骤S2、S3中键合运动台的运动位置控制键合运动台运动，使得第二对准测量单元识别第二芯片的位置，具体包括：

所述第二芯片上设有芯片对准标记，根据步骤S2、S3中键合运动台的运动位置控制键合运动台运动，使得芯片对准标记对准第二对准测量单元，所述第二对准测量单元识别所述芯片对准标记的位置，得到第二对准测量单元下第二芯片的位置。

可选的，步骤S4中根据步骤S2、S3中键合运动台的运动位置控制键合运动台运动，使得第二对准测量单元识别第二芯片的位置，具体包括：

所述第二芯片位于一基底上，所述第二芯片上设有芯片对准标记，所述基底上设有基底对准标记，根据步骤S2、S3中键合运动台的运动位置控制键合运动台运动，使得基底对准标记对准第二对准测量单元，所述第二对准测量单元识别所述基底对准标记的位置，根据基底对准标记与芯片对准标记之间的位置关系，计算得到第二对准测量单元下第二芯片的位置。

可选的，在步骤S2之前还包括标定所述基底对准标记与芯片对准标记之间的位置关系，具体包括：

步骤S11：将基底上载至键合运动台上，使基底对准标记与芯片对准标记均位于基底背离键合运动台的一面上；

步骤S12：通过第二位置测量单元测量并控制键合运动台使基底对准标记运动至第二对准测量单元处，第二对准测量单元测量基底对准标记的位置；

步骤S13：通过第二位置测量单元测量并控制键合运动台使芯片对准标记运动至第二对准测量单元处，第二对准测量单元测量芯片对准标记的位置；

步骤S14：根据第二对准测量单元下基底对准标记的位置、第二对准测量单元下芯片对准标记的位置以及第二位置测量单元的测量值，标定基底对准标记与芯片对准标记的位置关系；

步骤S15：对部分或所有芯片对准标记重复执行步骤S13、S14，完成基底对准标记与所有芯片对准标记之间的位置关系的标定。

可选的，在步骤S1之前还包括标定第二对准测量单元与第一对准测量单元的位置关系，具体包括：

步骤S21：使吸附有一具有标记的测试芯片的芯片键合单元运动至第一对准测量单元处，第一对准测量单元对准并识别测试芯片的位置；

步骤S22：芯片键合单元传递测试芯片至所述芯片键合工位，第二位置测量单元测量并控制键合运动台运动，使第三对准测量单元对准并识别所述测试芯片；

步骤S23：接着第二位置测量单元测量并控制键合运动台，使第三对准测量单元运动至第二对准测量单元处，第二对准测量单元与第三对准测量单元进行对准测量；

步骤S24：根据第一对准测量单元下测试芯片的位置、第三对准测量单元下测试芯片的位置以及第二对准测量单元下第三测量单元的位置，建立第一对准测量单元与第二对准测量单元的位置关系。

可选的，在进行步骤S1前还包括测量并校正旋转单元的转动偏差，具体包括：

步骤S31：选择任意所述芯片键合单元吸附一具有标记的测试芯片，旋转单元带动所述芯片键合单元运动至第一对准测量单元处，第一对准测量单元第一次对准识别测试芯片的位置，同时通过旋转测量单元第一次测量并计算的测试芯片的位置；

步骤S32：所述旋转单元带动芯片键合单元旋转，使其旋转360度后再次回到第一对准测量单元处，第一对准测量单元第二次对准并识别测试芯片的位置，同时通过旋转测量单元第二次测量并计算测试芯片的位置；

步骤S33：根据所述旋转测量单元第二次测量并计算测试芯片的位置与所述旋转测量单元第一次测量并计算的测试芯片的位置之间的差值，对旋转单元的转动偏差进行补偿。

综上所述，在本发明提供的一种键合设备及键合方法中，所述键合设备包括：供给运动台、传输系统、键合运动台及对准测量系统；所述传输系统包括旋转单元和多个均匀围设在所述旋转单元上的芯片键合单元，所述旋转单元旋转带动芯片键合单元依次往返于芯片拾取工位、芯片位置测量工位及芯片键合工位之间；所述供给运动台上承载有若干第一芯片，所述键合运动台上承载有若干第二芯片；所述芯片键合单元用于从供给运动台上拾取第一芯片，将第一芯片传输并交接在对应的第二芯片上；以及所述对准测量系统包括第一对准测量单元、第二对准测量单元及第三对准测量单元，所述第一对准测量单元用于在芯片位置测量工位识别第一芯片的位置，所述第二对准测量单元用于识别第二芯片的位置，所述第三对准测量单元设置在所述键合运动台上，至少用于获得所述第一对准测量单元和第二对准测量单元的位置关系，使得第一芯片与第二芯片实现对准。本发明提供的键合设备及键合方法，通过所述供给运动台、传输系统、键合运动台及对准测量系统连续实现了第一芯片的交接，传输和测量功能，减少单个芯片的流转时间，能够高效的完成第一芯片与基底上对应的第二芯片的键合，提高产率。

进一步的，所述键合设备的尺寸紧凑，结构更加简单，对准测量系统布局在框架及键合运动台上，电气布线更方便；使用所述键合方法，预先标定对准测量系统位置，实现所述供给运动台上第一芯片与所述键合运动台上对应的第二芯片的键合。

附图说明

图1为本发明实施1中键合设备的结构示意图；

图2为本发明实施1中一芯片键合单元的结构示意图；

图3为本发明实施1中旋转单元的结构示意图；

图4为本发明实施1中基底及其上第二芯片对准标记布局图；

图5为本发明实施1中键合方法的流程图；

图6为本发明实施1中基底对准标记与其上第二芯片对准标记的位置标定示意图；

图7为发明实施1中旋转单元精度标定示意图；

图8为本发明实施1中芯片键合步骤S1一对准测量系统位置标定示意图；

图9为本发明实施1中芯片键合步骤S1又一对准测量系统位置标定示意图；

图10为本发明实施1中芯片键合步骤S4中键合设备的结构示意图；

图11为本发明实施1中芯片键合步骤S5中键合设备的结构示意图；

图12为本发明实施1中芯片键合步骤S7中键合设备的结构示意图；

图13为本发明实施1中芯片键合步骤S8中键合设备的结构示意图；

图14为本发明实施2中键合设备的结构示意图；

其中，1-框架，101-上支架，102-立柱，103-第一支架，104-第二支架，105-下支架，2-供给运动台，3-第一X向光栅尺测量机构，4-第一Y向光栅尺测量机构，5-蓝膜片，6-第一芯片键合单元，601-吸头，602-直线驱动电机，603-导向机构，7-旋转单元，701-旋转盘，702-旋转电机，8-第二芯片键合单元，9-第三芯片键合单元，10-第四芯片键合单元，11-第一对准测量单元，12-第二对准测量单元，13-第三对准测量单元，14-第二Y向光栅尺测量机构，15-第二X向光栅尺测量机构，16-键合运动台，17-基底对准标记，18-芯片对准标记，19-基底，20-第一芯片。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

正如背景技术中所述的，现有键合设备由于镜头安装在旋转运动的翻转机构上，安装空间小，拾取机构数量很难扩展，导致效率降低以及视觉系统的电气布线不方便，同时结构较复杂。

因此，在半导体制程工艺中，为了解决上述问题，本发明提供了一种键合设备。

实施例1

参阅图1，其为本发明实施例1中键合设备的结构示意图，所述键合设备包括供给运动台2、传输系统、键合运动台16及对准测量系统；所述传输系统包括旋转单元7和多个均匀围设在所述旋转单元7上的芯片键合单元，所述旋转单元7旋转带动芯片键合单元依次往返于芯片拾取工位、芯片位置测量工位及芯片键合工位之间；所述供给运动台2上承载有若干第一芯片，所述键合运动台16上承载有若干第二芯片；所述芯片键合单元用于从供给运动台2上拾取第一芯片，将第一芯片传输并交接在对应的第二芯片上；以及所述对准测量系统包括第一对准测量单元11、第二对准测量单元12及第三对准测量单元13，所述第一对准测量单元11用于在芯片位置测量工位识别第一芯片的位置，所述第二对准测量单元12用于识别第二芯片的位置，所述第三对准测量单元13设置在所述键合运动台16上，至少用于获得所述第一对准测量单元11和第二对准测量单元12的位置关系，使得第一芯片与第二芯片实现对准。

进一步的，所述键合设备还包括有框架1，所述框架包括立柱102，设置在所述立柱102两端且相面对的上支架101和下支架105，设置在所述立柱102上所述上支架101和所述下支架105之间的第一支架103、第二支架104和第三支架(图中未显出)，所述供给运动台2和键合运动台16分别安装在上支架101和下支架105上或相反设置，所述第一对准测量单元11安装在所述第一支架103上，所述旋转单元7安装在所述第三支架上，使得芯片键合单元在旋转单元7的带动下可分别运动至与供给运动台2、键合运动台16及第一对准测量单元11对应的位置，所述第二对准测量单元12安装在所述第二支架104上，键合运动台16可在上支架101/下支架105上运动至所述第一对准测量单元11的测量范围内。

更进一步的，参阅图3，图3为本发明实施例1中旋转单元的结构示意图，所述旋转单元7包括旋转盘701、旋转电机702和旋转测量单元(图中未示出)，所述旋转盘701安装在所述旋转电机702外侧，绕所述旋转电机702旋转，所述旋转测量单元安装在旋转电机702上，用于测量旋转盘旋转位置。本实施例中芯片键合单元设有四组，均匀分布在所述旋转盘701上。具体的，参阅图2，图2为本发明一具体实施例提供的第一芯片传输单元6的结构示意图，所述芯片键合单元包括吸头601、直线驱动电机602及导向机构603，其中导向机构603包括滑块和导轨，滑块可以沿导轨直线运动，所述吸头601安装在所述导向机构603的滑块上，用于取放所述第一芯片，所述直线驱动电机602安装在所述导向机构603的导轨上，用于驱动滑块沿导轨直线运动，从而实现吸头沿导轨直线运动。

所述键合设备还包括第一位置测量单元和第二位置测量单元，所述第一位置测量单元用于测量所述供给运动台在X向、Y向及Rz向的位置，所述第二位置测量单元用于测量所述键合运动台在X向、Y向及Rz向的位置。

进一步的，所述第一位置测量单元包括第一X向光栅尺测量机构3和第一Y向光栅尺测量机构4，所述第一X向光栅尺测量机构3和所述第一Y向光栅尺测量机构4安装在所述供给运动台上，通过所述第一X向光栅尺测量机构和所述第一Y向光栅尺测量机构测量所述运动台在X向和Y向的位置，具体的，所述X向和所述Y向垂直，所述第一X向光栅尺测量机构3至少为两套或第一Y向光栅尺测量机构4至少为两套，其中两套第一Y向光栅尺测量机构4或两套第一X向光栅尺测量机构3组合可实现测量供给运动台的Rz向的位置。所述第二位置测量单元包括第二X向光栅尺测量机构14和第二Y向光栅尺测量机构15，所述第二X向光栅尺测量机构15和第二Y向光栅尺测量机构14安装在所述键合运动台16上，通过所述第二X向光栅尺测量机构15和第二Y向光栅尺测量机构16测量所述键合台在X向和Y向的位置，具体的，所述第二X向光栅尺测量机构15至少为两套或第二Y向光栅尺测量机构14至少为两套，其中两套第二Y向光栅尺测量机构14或两套第二X向光栅尺测量机构15组合可实现测量键合运动台的Rz向的位置。

优选的，所述第一芯片上设有芯片识别标记，所述第二芯片上设有芯片对准标记，通过建立芯片识别标记和芯片对准标记的位置关系，使第一芯片与第二芯片对准键合。

进一步的，所述第二芯片位于一基底上，所述基底上设有基底对准标记，，通过所述第二对准测量单元建立基底对准标记和第二芯片上芯片对准标记的位置关系，以获得第二芯片的位置。

参阅图4，图4为本发明一具体实施例提供的基底19上的基底对准标记17和第二芯片上的芯片对准标记18布局图。本实施例中基底对准标记17包括有两个十字型标记，两个十字型标记的位置在基底19内相距尽量远，从而保证基底对准标记17的精度；第二芯片的芯片对准标记18包括两个十字型标记，其位置在单个第二芯片内相距尽量远，从而保证第二芯片的芯片对准标记18的精度。

请参照图5，本发明还提供一种键合方法，采用如上所述键合设备，包括如下步骤：

步骤S1：测量并校正旋转单元的转动偏差，标定第二对准测量单元与第一对准测量单元的位置关系；

步骤S2：提供一具有若干第二芯片的基底至键合运动台上，所述基底上还设有基底对准标记，多个芯片键合单元交替分布在芯片拾取工位、芯片位置测量工位及芯片键合工位上，所述第二对准测量单元进行基底对准标记与其上第二芯片的芯片对准标记的位置标定；

步骤S3：提供一承载有第一芯片的蓝膜片至供给运动台上，一个芯片键合单元运动至芯片拾取工位，同时供给运动台上的第一芯片对准芯片键合单元，键合运动台承载第三对准测量单元运动至第二对准测量单元处；

步骤S4：所述芯片键合单元拾取第一芯片使其与蓝膜片分离，同时第二对准测量单元与第三对准测量单元对准测量；

步骤S5：所述芯片键合单元传递第一芯片至所述芯片位置测量工位，同时根据步骤S2中键合运动台的运动位置控制键合运动台运动，使得基底对准标记对准第二对准测量单元；

步骤S6：所述芯片键合单元与第一对准测量单元进行所述第一芯片的对准标记测量，所述第二对准测量单元对基底对准标记测量，同时根据基底对准标记与其上第二芯片的芯片对准标记的位置关系，确定第二对准测量单元下第二芯片的芯片对准标记的位置；

步骤S7：所述芯片键合单元继续传递第一芯片至所述芯片键合工位，同时，根据第一对准测量单元下第一芯片的位置、第二对准测量单元下基底的芯片键合位置以及第二对准测量单元与第一对准测量单元的位置关系控制键合运动台运动，使第二芯片对准第一芯片；

步骤S8：芯片键合单元将第一芯片交接在对应的第二芯片上，并在键合运动台上对第一芯片与第二芯片进行键合。

在一具体实施例中，所述键合设备包括4个芯片键合单元和工位1，工位2，工位3，工位4；所述4个芯片键合单元分别为第一芯片键合单元，第二芯片键合单元，第三芯片键合单元和第四芯片键合单元，其中工位1为芯片拾取工位，工位2为芯片位置测量工位，工位3为芯片键合工位。

参阅图6，图6本发明发明实施例1中基底对准标记与芯片对准标记的位置标定示意图，在所述步骤S1中，所述第二对准测量单元进行基底对准标记与第二芯片的芯片对准标记的位置标定，具体包括如下步骤：

(1)、将基底上载至键合运动台16上，其基底对准标记17与第二芯片的芯片对准标记18均位于基底背离键合台16的一面上；

(2)、通过第二位置测量单元测量并控制键合运动台16使基底对准标记17运动至第二对准测量单元处，具体的，键合运动台16上基底在第二X向光栅尺测量机构15及第二Y向光栅尺测量机构14测量及控制下使基底对准标记17运动到工位4上；

(3)、在工位4上第二对准测量单元12测量基底对准标记17的位置；

(4)、通过第二位置测量单元测量并控制键合运动台使芯片对准标记18运动至第二对准测量单元处，具体的，键合运动台16上在第二X向光栅尺测量机构15及第二Y向光栅尺测量机构14测量及控制下使基底上第二芯片的芯片对准标记18运动到工位4上；

(5)、在工位4上第二对准测量单元12测量第二芯片的芯片对准标记18的位置；

(6)、根据第二对准测量单元12下基底对准标记17的位置、第二对准测量单元12下芯片对准标记18的位置以及第二位置测量单元的测量值，标定基底对准标记17与芯片对准标记18的位置关系；

(7)、对部分或所有芯片对准标记重复以上步骤(4)～(6)，标定基底对准标记17与基底上全部的第二芯片的芯片对准标记18之间的位置关系。

参阅图7，图,7为本发明一具体实施方式的旋转单元精度标定示意图，在所述步骤S1中，测量并校正旋转单元的转动偏差，具体包括如下步骤：

(1)、选择任意所述芯片键合单元吸附一具有标记的测试芯片，具体的，将一具有标记的测试芯片吸附在所述第一芯片键合单元6的吸头601上，旋转单元7的旋转盘701在旋转电机702的驱动下绕y轴旋转带动所述第一芯片键合单元6运动至第一对准测量单元11处，使第一芯片键合单元6在工位2上；

(2)、第一对准测量单元11在工位2上第一次对准识别测试芯片的位置，同时通过旋转测量单元第一次测量并计算的测试芯片的位置；

(3)、旋转单元7的旋转盘701在旋转电机702的驱动下旋转带动芯片键合单元绕y轴旋转360度后，再次回到第一对准测量单元处，即工位2上，第一对准测量单元11第二次对准并识别测试芯片的位置，同时通过旋转测量单元第二次测量并计算测试芯片的位置；

(4)、根据所述旋转测量单元第二次测量并计算测试芯片的位置与所述旋转测量单元第一次测量并计算的测试芯片的位置之间的差值，对旋转单元的转动偏差进行补偿，提高旋转单元7的精度。

参阅图8和图9，图8和图9为本发明一具体实施方式的对准测量系统位置标定示意图，在所述步骤S1中，标定第二对准测量单元与第一对准测量单元的位置关系具体包括如下步骤：

(1)、使吸附有一具有标记的测试芯片的芯片键合单元运动至第一对准测量单元11处，第一对准测量单元11对准并识别测试芯片的位置，具体的，使吸附有一具有标记的测试芯片的第一芯片键合单元6在工位2与第一对准测量单元11进行测试芯片的对准测量；

(2)、芯片键合单元传递测试芯片至所述芯片键合工位，第二位置测量单元测量并控制键合运动台16运动，使第三对准测量单元13对准并识别所述测试芯片；具体的，所述旋转单元7的旋转盘701在旋转电机702的驱动下绕y轴旋转90度，使第一芯片键合单元6在工位3，所述键合运动台16在第二X向光栅尺测量机构15及第二Y向光栅尺测量机构14测量及控制下使第三对准测量单元13运动到工位3上，所述第三对准测量单元13在工位3上对第一芯片键合单元6上的测试芯片进行对准测量；

(3)、接着第二位置测量单元测量并控制键合运动台16，使第三对准测量单元13运动至第二对准测量单元12处，第二对准测量单元12与第三对准测量单元13进行对准测量；具体的，所述键合台16上在第二X向光栅尺15及第二Y向光栅尺14测量及控制下使第三对准测量单元13运动到工位4上，所述第二对准测量单元12在工位4与第三对准测量单元13进行对准测量；

(4)、根据第一对准测量单元11下测试芯片的位置、第三对准测量单元13下测试芯片的位置以及第二对准测量单元12下第三测量单元的位置，建立第一对准测量单元11与第二对准测量单元13的位置关系。

参阅图10～图13，本发明实施例1中芯片键合方法包括以下步骤:

(1)、提供一承载有第一芯片的蓝膜片5至供给运动台2上，将蓝膜片5吸附至所述供给运动台2朝向所述传输系统的一侧，第一芯片上的芯片识别标记位于第一芯片上面向供给运动台的一面上，将具有若干第二芯片的基底上载至键合运动台16上，其基底对准标记与其上第二芯片的芯片对准标记位于基底背离键合运动台16的一面上；

(2)、供给运动台2在第一X向光栅尺测量机构3及第一Y向光栅尺测量机构4测量及控制下运动使蓝膜片5上的第一片第一芯片至工位1，所述旋转单元7旋转，使第一芯片键合单元6运动至工位1，第二芯片键合单元8运动至工位2，第三芯片键合单元9运动至工位3，同时键合运动台台16上在第二X向光栅尺测量机构15及第二Y向光栅尺测量机构14测量及控制下使第三对准测量单元13运动至工位4；

(3)、第一芯片键合单元6在工位1通过吸头601与蓝膜片5上的第一片第一芯片交接，所述第一芯片键合单元6拾取第一芯片使其与蓝膜片5分离，同时，第二对准测量单元12在工位4与第三对准测量单元13进行对准测量；

(4)、所述供给运动台2在第一X向光栅尺测量机构3及第一Y向光栅尺测量机构4测量及控制下运动使蓝膜片5上的第二片第一片位于工位1上。旋转单元7的旋转盘701在旋转电机702的驱动下绕y轴旋转90度，使第四芯片键合单元10在工位1，第一芯片键合单元6在工位2，第二芯片键合单元8在工位3。键合台16上在第二X向光栅尺测量机构15及第二Y向光栅尺测量机构14测量及控制下使基底对准标记17运动到工位4上；

(5)、第四芯片键合单元10在工位1通过吸头601与蓝膜片5上的第二片第一芯片交接。第一芯片键合单元6传递第一片第一芯片至工位2，第一对准测量单元11在工位2识别第一片第一芯片的位置。同时根据步骤(1)～(4)中键合运动台的运动位置控制键合运动台16运动，使得第二对准测量单元12在工位4识别第二芯片的位置，所述第二对准测量单元12识别第二芯片的位置，具体包括：所述第二芯片上设有芯片对准标记18，根据步骤(1)～(4)中键合运动台的运动位置控制键合运动台运动，使得芯片对准标记18对准第二对准测量单元12，所述第二对准测量单元12识别所述芯片对准标记18的位置，得到第二对准测量单元下第二芯片的位置。所述第二芯片位于基底19上，所述第二芯片上设有芯片对准标记18，所述基底19上设有基底对准标记17，根据步骤(1)～(4)中键

合运动台16的运动位置控制键合运动台16运动，使得基底对准标记17对准第二对准测量单元12，所述第二对准测量单元12识别所述基底对准标记17的位置，根据基底对准标记17与芯片对准标记18之间的位置关系，计算得到第二对准测量单元12下第二芯片的位置。

(6)、所述供给运动台2在第一X向光栅尺测量机构3及第一Y向光栅尺测量机构4测量及控制下运动使蓝膜片5上的第三片第一芯片位于工位1上。所述旋转单元7的旋转盘701在旋转电机702的驱动下绕y轴旋转90度，使第三芯片键合单元9在工位1，第四芯片键合单元10在工位2，第一芯片键合单元6在工位3。键合运动台16上在第二X向光栅尺测量机构15及第二Y向光栅尺测量机构14测量及控制下使第二芯片运动到工位3上；

(7)、第三芯片键合单元9在工位1通过吸头601与蓝膜片5上的第三片第一芯片交接。第四芯片键合单元10在工位2与第一对准测量单元11进行第二片芯片的对准标记测量。同时，根据第一对准测量单元11下第一芯片的位置、第二对准测量单元12下第二芯片的位置以及第二对准测量单元12与第一对准测量单元11的位置关系控制键合运动台16运动，使第二芯片对准第一芯片；第一芯片键合单元6在工位3通过吸头601将第一片第一芯片交接在键合台16的基底上对应的第二芯片上。

重复步骤(1)～(7)，通过4个芯片键合单元运动连续实现芯片的交接，以及在工位1～工位3之间的芯片传输、测量等功能，高效完成所有芯片与基底上对应第二芯片的键合。

实施例2

所述芯片对准标记18位于第二芯片上背向键合运动台16的一面上，所述芯片识别标记可位于第一芯片上面向供给运动台的一面上，还可位于第一芯片上背向供给运动台的一面上，当所述芯片识别标记位于第一芯片上背向供给运动台的一面上时，所述第一对准测量单元11和所述第三对准测量单元13为背面对准测量系统。具体的，参阅14，图14为本发明实施2中键合设备的结构示意图，与实施例1相比，所述键合设备的结构组成不同在于：第一对准测量单元11为一种背面对准测量系统，其光源可以采用红外光源，所述红外光源可以穿透芯片，检测到芯片背面的芯片标记，此外，也可采用其他能够实现背面对准测量的光源，能实现背面对准标记的测量。第三对准测量单元13为一种背面对准测量系统，其光源可以采用红外光源，所述红外光源可以穿透芯片，检测到芯片背面的芯片标记，此外，也可采用其他能够实现背面对准测量的光源，能实现背面对准标记的测量。

综上所述，在本发明提供的一种键合设备及键合方法中，所述键合设备包括：供给运动台、传输系统、键合运动台及对准测量系统；所述传输系统包括旋转单元和多个均匀围设在所述旋转单元上的芯片键合单元，所述旋转单元旋转带动芯片键合单元依次往返于芯片拾取工位、芯片位置测量工位及芯片键合工位之间；所述供给运动台上承载有若干第一芯片，所述键合运动台上承载有若干第二芯片；所述芯片键合单元用于从供给运动台上拾取第一芯片，将第一芯片传输并交接在对应的第二芯片上；以及所述对准测量系统包括第一对准测量单元、第二对准测量单元及第三对准测量单元，所述第一对准测量单元用于在芯片位置测量工位识别第一芯片的位置，所述第二对准测量单元用于识别第二芯片的位置，所述第三对准测量单元设置在所述键合运动台上，至少用于获得所述第一对准测量单元和第二对准测量单元的位置关系，使得第一芯片与第二芯片实现对准。本发明提供的键合设备及键合方法，通过所述供给运动台、传输系统、键合运动台及对准测量系统连续实现了第一芯片的交接，传输和测量功能，减少单个芯片的流转时间，能够高效的完成第一芯片与基底上对应的第二芯片的键合，提高产率。

进一步的，所述键合设备的尺寸紧凑，结构更加简单，对准测量系统布局在框架及键合运动台上，电气布线更方便；使用所述键合方法，预先标定对准测量系统位置，实现所述供给运动台上第一芯片与所述键合运动台上对应的第二芯片的键合。

上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种键合设备，其特征在于，所述键合设备包括供给运动台、传输系统、键合运动台及对准测量系统；所述传输系统包括旋转单元和多个均匀围设在所述旋转单元上的芯片键合单元，所述旋转单元旋转带动芯片键合单元依次往返于芯片拾取工位、芯片位置测量工位及芯片键合工位之间；

所述供给运动台上承载有若干第一芯片，所述键合运动台上承载有若干第二芯片；所述芯片键合单元用于从供给运动台上拾取第一芯片，将第一芯片传输并交接在对应的第二芯片上；以及

所述对准测量系统包括第一对准测量单元、第二对准测量单元及第三对准测量单元，所述第一对准测量单元用于在芯片位置测量工位识别第一芯片的位置，所述第二对准测量单元用于识别第二芯片的位置，所述第三对准测量单元设置在所述键合运动台上，至少用于获得所述第一对准测量单元和第二对准测量单元的位置关系，使得第一芯片与第二芯片实现对准。

2.如权利要求1所述的键合设备，其特征在于，所述键合设备还包括有框架，所述框架包括立柱，设置在所述立柱两端且相面对的上支架和下支架，设置在所述立柱上所述上支架和所述下支架之间的第一支架、第二支架和第三支架，所述供给运动台和键合运动台分别安装在上支架和下支架上或相反设置，所述第一对准测量单元安装在所述第一支架上，所述旋转单元安装在所述第三支架上，使得芯片键合单元在旋转单元的带动下可分别运动至与供给运动台、键合运动台及第一对准测量单元对应的位置，所述第二对准测量单元安装在所述第二支架上，键合运动台可在上支架/下支架上运动至所述第一对准测量单元的测量范围内。

3.如权利要求1所述的键合设备，其特征在于，所述第一芯片上设有芯片识别标记，所述第二芯片上设有芯片对准标记，通过建立芯片识别标记和芯片对准标记的位置关系，使第一芯片与第二芯片对准键合。

4.如权利要求3所述的键合设备，其特征在于，所述第二芯片位于一基底上，所述基底上设有基底对准标记，通过所述第二对准测量单元建立基底对准标记和第二芯片上芯片对准标记的位置关系，以获得第二芯片的位置。

5.如权利要求1所述的键合设备，其特征在于，所述旋转单元包括旋转盘、旋转电机和旋转测量单元，所述旋转盘安装在所述旋转电机外侧，绕所述旋转电机旋转，所述旋转测量单元安装在旋转电机上，用于测量旋转盘旋转位置。

6.如权利要求1或5所述的键合设备，其特征在于，所述芯片键合单元包括吸头、直线驱动电机及导向机构，其中导向机构包括滑块和导轨，滑块可以沿导轨直线运动，所述吸头安装在所述导向机构的滑块上，用于取放所述第一芯片，所述直线驱动电机安装在所述导向机构的导轨上，用于驱动滑块沿导轨直线运动，从而实现吸头沿导轨直线运动。

7.如权利要求1所述的键合设备，其特征在于，所述键合设备还包括第一位置测量单元和第二位置测量单元，所述第一位置测量单元用于测量所述供给运动台在X向、Y向及Rz向的位置，所述第二位置测量单元用于测量所述键合运动台在X向、Y向及Rz向的位置。

8.如权利要求7所述的键合设备，其特征在于，所述第一位置测量单元包括第一X向光栅尺测量机构和第一Y向光栅尺测量机构，所述第一X向光栅尺测量机构至少为两套或第一Y向光栅尺测量机构至少为两套，其中两套第一Y向光栅尺测量机构或两套第一X向光栅尺测量机构组合可实现测量供给运动台的Rz向的位置。

9.如权利要求7所述的键合设备，其特征在于，所述第二位置测量单元包括第二X向光栅尺测量机构和第二Y向光栅尺测量机构，所述第二X向光栅尺测量机构至少为两套或第二Y向光栅尺测量机构至少为两套，其中两套第二Y向光栅尺测量机构或两套第二X向光栅尺测量机构组合可实现测量键合运动台的Rz向的位置。

10.如权利要求3所述的键合设备，其特征在于，所述芯片识别标记位于第一芯片上面向供给运动台的一面上，所述芯片对准标记位于第二芯片上背向键合运动台的一面上。

11.如权利要求3所述的键合设备，其特征在于，所述芯片识别标记位于第一芯片上背向供给运动台的一面上，所述芯片对准标记位于第二芯片上背向键合运动台的一面上，所述第一对准测量单元和所述第三对准测量单元为背面对准测量系统。

12.一种键合方法，采用如权利要求1-11任一所述的键合设备，其特征在于，包括：

步骤S1：提供一具有若干第一芯片的蓝膜片至供给运动台上，提供一具有若干第二芯片的基底至键合运动台上，多个芯片键合单元交替分布在芯片拾取工位、芯片位置测量工位及芯片键合工位上；

步骤S2：一个芯片键合单元运动至芯片拾取工位，同时供给运动台上的第一芯片对准芯片键合单元，键合运动台承载第三对准测量单元运动至第二对准测量单元处；

步骤S3：所述芯片键合单元拾取第一芯片使其与蓝膜片分离，同时第二对准测量单元与第三对准测量单元进行对准测量；

步骤S4：所述芯片键合单元传递第一芯片至所述芯片位置测量工位，第一对准测量单元在芯片位置测量工位识别第一芯片的位置，同时根据步骤S2、S3中键合运动台的运动位置控制键合运动台运动，使得第二对准测量单元识别第二芯片的位置；

步骤S5：所述芯片键合单元继续传递第一芯片至所述芯片键合工位，同时，根据第一对准测量单元下第一芯片的位置、第二对准测量单元下第二芯片的位置以及第二对准测量单元与第一对准测量单元的位置关系控制键合运动台运动，使第二芯片对准第一芯片；

步骤S6：芯片键合单元将第一芯片交接在对应的第二芯片上，并在键合运动台上对第一芯片与第二芯片进行键合；

对于供应运动台上的每个第一芯片及键合运动台上对应的第二芯片均重复上述步骤S2至步骤S6。

13.如权利要求12所述的键合方法，其特征在于，步骤S4中根据步骤S2、S3中键合运动台的运动位置控制键合运动台运动，使得第二对准测量单元识别第二芯片的位置，具体包括：

所述第二芯片上设有芯片对准标记，根据步骤S2、S3中键合运动台的运动位置控制键合运动台运动，使得芯片对准标记对准第二对准测量单元，所述第二对准测量单元识别所述芯片对准标记的位置，得到第二对准测量单元下第二芯片的位置。

14.如权利要求12所述的键合方法，其特征在于，步骤S4中根据步骤S2、S3中键合运动台的运动位置控制键合运动台运动，使得第二对准测量单元识别第二芯片的位置，具体包括：

所述第二芯片位于一基底上，所述第二芯片上设有芯片对准标记，所述基底上设有基底对准标记，根据步骤S2、S3中键合运动台的运动位置控制键合运动台运动，使得基底对准标记对准第二对准测量单元，所述第二对准测量单元识别所述基底对准标记的位置，根据基底对准标记与芯片对准标记之间的位置关系，计算得到第二对准测量单元下第二芯片的位置。

15.如权利要求14所述的键合方法，其特征在于，在步骤S2之前还包括标定所述基底对准标记与芯片对准标记之间的位置关系，具体包括：

步骤S11：将基底上载至键合运动台上，使基底对准标记与芯片对准标记均位于基底背离键合运动台的一面上；

步骤S12：通过第二位置测量单元测量并控制键合运动台使基底对准标记运动至第二对准测量单元处，第二对准测量单元测量基底对准标记的位置；

步骤S13：通过第二位置测量单元测量并控制键合运动台使芯片对准标记运动至第二对准测量单元处，第二对准测量单元测量芯片对准标记的位置；

步骤S14：根据第二对准测量单元下基底对准标记的位置、第二对准测量单元下芯片对准标记的位置以及第二位置测量单元的测量值，标定基底对准标记与芯片对准标记的位置关系；

步骤S15：对部分或所有芯片对准标记重复执行步骤S13、S14，完成基底对准标记与所有芯片对准标记之间的位置关系的标定。

16.如权利要求12-15任一所述的键合方法，其特征在于，在步骤S1之前还包括标定第二对准测量单元与第一对准测量单元的位置关系，具体包括：

步骤S21：使吸附有一具有标记的测试芯片的芯片键合单元运动至第一对准测量单元处，第一对准测量单元对准并识别测试芯片的位置；

步骤S22：芯片键合单元传递测试芯片至所述芯片键合工位，第二位置测量单元测量并控制键合运动台运动，使第三对准测量单元对准并识别所述测试芯片；

步骤S23：接着第二位置测量单元测量并控制键合运动台，使第三对准测量单元运动至第二对准测量单元处，第二对准测量单元与第三对准测量单元进行对准测量；

步骤S24：根据第一对准测量单元下测试芯片的位置、第三对准测量单元下测试芯片的位置以及第二对准测量单元下第三测量单元的位置，建立第一对准测量单元与第二对准测量单元的位置关系。

17.如权利要求12-15任一所述的键合方法，其特征在于，在进行步骤S1前还包括测量并校正旋转单元的转动偏差，具体包括：

步骤S31：选择任意所述芯片键合单元吸附一具有标记的测试芯片，旋转单元带动所述芯片键合单元运动至第一对准测量单元处，第一对准测量单元第一次对准识别测试芯片的位置，同时通过旋转测量单元第一次测量并计算的测试芯片的位置；

步骤S32：所述旋转单元带动芯片键合单元旋转，使其旋转360度后再次回到第一对准测量单元处，第一对准测量单元第二次对准并识别测试芯片的位置，同时通过旋转测量单元第二次测量并计算测试芯片的位置；

步骤S33：根据所述旋转测量单元第二次测量并计算测试芯片的位置与所述旋转测量单元第一次测量并计算的测试芯片的位置之间的差值，对旋转单元的转动偏差进行补偿。