专利名称：用于在工件上生成图案的设备的制作方法
技术领域：
示例实施例涉及用于对于芯片(die)执行图案对准的方法和设备、以及用于在工件(workpiece)上生成图案(pattern)的方法和设备。
背景技术：
在封装与组装行业，层叠结构变得更为常见。然而，通常地，相对而言难以将随后层上的结构与先前层上的结构准确地进行匹配。需要结构的相对准确匹配的处理的一个示例是在彼此之上层叠芯片，其中必须将第二芯片与第一芯片相对准确地对准，以在两个芯片之间产生充分的接触。另一示例是扇出(fan-out)或嵌入式芯片处理，其中第一结构由安装的芯片组成，而第二结构是导线图案或者通孔图案(例如，利用光刻术形成图案的堆焊(build up)金属或激光钻孔的通孔)，其必须与第一结构(例如，芯片上的焊盘)准确地对准。传统的拾取和放置机器能够确定芯片在工件上的局部对准，并然后使用该局部对准、连同芯片上的(多个)对准基准点或其他可测量的特征，以在工件上的正确位置中对准该芯片。在其中将两个或更多芯片层叠在彼此之上的传统处理中，利用相对慢速的拾取和放置机器来准确地放置一个或多个芯片的第一层，并且还利用相对慢速的拾取和放置机器来放置一个或多个芯片的第二层。传统上，必须在工件上相对准确地放置每个芯片，这是因为传统的图案形成仪器(例如，对准仪、步进仪等)具有稍微受限的能力来单独地对准每个芯片，而不会牺牲(例如，显著地牺牲)吞吐量(throughout)(例如，ΤΑΚΤ)。因而，传统上，图案形成仪器牺牲速度来实现拾取和放置机器的必需的准确性。
发明内容
至少一个示例实施例提供了一种用于拾取和放置工具的安装头，该拾取和放置工具被配置为拾取和在工件上放置至少一个芯片。该安装头包括:芯片位置确定单元，被配置为在将至少一个芯片放置在该工件上与拾起用于放置在该工件上的随后芯片之间的时间期间，对所述至少一个芯片的实际位置进行测量和检测中的一者。根据至少一些示例实施例，该芯片位置确定单元可以被配置为在该安装头仍然处于用于将该至少一个芯片放置在该工件上的位置中的时候，对该至少一个芯片的实际位置进行测量和检测中的一者。该拾取和放置工具可以被配置为与至少一个测量标记相对地测量该至少一个芯片在该工件上的实际位置。
根据至少一些示例实施例，该至少一个测量标记可以是局部对准标记或另一唯一特征，其与该工件上的位置相关联或相联系。该拾取和放置工具可以被配置为输出指示出该至少一个芯片的实际位置的位置信息，并且该位置信息可以包括相对于该局部对准标记或一些其他参考点的、该至少一个芯片的位置测量，该局部对准标记与所述一些其他参考点之间具有明确定义的距离。该拾取和放置工具可以被进一步配置为直接地或者经由存储器间接地，向外部单元输出指示出测量的实际位置的位置信息，并且该位置信息可以能够在调整与要在该工件上生成的图案相关联的原始图案数据中使用。该至少一个芯片或组件可以被放置在第一层上，并且图案生成器可以使用该位置信息来调整要在第二层上写入的原始图案数据，该第二层不同于该第一层。可以在将一个或多个芯片放置在该工件上之后，对于若干层修改图案。该第一层和该第二层两者都可以是与相同组的所放置芯片或组件相关联的层。例如，可以基于该第一层的一个或多个芯片的位置来修改随后的第二层(例如，通孔层)，并然后，可以对随后的第三层(例如，电路图案层)进行修改，以适合第二层(例如，通孔层)，其形成在一个或多个芯片上。在此情况下，该电路图案层和该通孔层都与相同组的芯片相关联。根据至少一些示例实施例，通用的变换可以与工件上的芯片组(或子集)相关联。例如，这在以下情况下是有用的，在该情况下，要将若干芯片连接到相同的印刷电路板(PCB)或一些其他连接器板。在此示例中，其中放置了芯片组的整个区段与相同的变换相关联，这提供了例如相对于连接器卡或一些其他组件的全部区段的相对良好适合，所述一些其他组件对于通用边界条件提出了要求。该第一层可以是与第一组的所放置芯片或组件相关联的层，而该第二层可以是与第二组的所放置芯片或组件相关联的层，该第二组的所放置芯片或组件不同于该第一组的芯片或组件。例如，当将不同路由层用于图案的不同部分时，例如当将第一层用作用于第一组芯片的路由层、而将第三层用作用于第二组芯片的路由层等时，可以使用此示例实施例。根据至少一些示例实施例，该芯片位置确定单元可以包括相机，被配置为获得该工件的图像。该相机可以进一步被配置为获得仅仅覆盖该工件表面子区域的图像，其中，该子区域的图像用于与至少一个测量标记相对地测量在该工件上放置的至少一个芯片的实际位置，该至少一个测量标记与在该工件上放置的至少一个芯片相关联，其中，该至少一个测量标记是局部对准标记或另一唯一特征，其与该工件上的位置相关联或相联系。该相机所获得的图像可以仅仅覆盖该工件表面区域中的子区域，并且可以进一步包括用于仅在该工件上放置的多个芯片的子集的实际位置信息。在一个实施例中，该芯片的子集包括或等于在该安装头所执行的最后拾取和放置动作中放置的至少一个芯片。该相机可以是电荷耦合器件相机。根据至少一些示例实施例，该芯片位置确定单元可以包括传感器，被配置为检测该至少一个芯片在该工件上的位置。该传感器可以是激光传感器，被配置为使用反射光和三角法中的至少一个来检测该至少一个芯片在该工件上的位置。
根据附图的以下描述，示例实施例将变得更加明显，在附图中:
图1A是图示了根据示例实施例的用于在工件上生成图案的方法的流程图；图1B是图示了根据另一示例实施例的用于在工件上生成图案的方法的流程图；图1C是图示了根据又一示例实施例的用于在工件上生成图案的方法的流程图；图2是用于解释图1A所示的流程图所图示的示例实施例的部分流图；图3A图示了根据示例实施例的图案生成系统；图3B图示了根据另一示例实施例的图案生成系统；图3C图示了根据又一示例实施例的图案生成系统；图4是图示了图1A中的SlOO的示例实施例的流程图；以及图5是图示了根据示例实施例的嵌入式多层处理的流程图。
具体实施例方式现在，将参考其中示出了一些示例实施例的附图来更全面地描述示例实施例。在附图中，为了清楚而夸大了层的厚度和区段。附图中类似的附图标记表示类似的元素。在这里公开了详细的说明性实施例。然而，在这里公开的特定结构和功能细节仅仅是代表性的，以用于描述示例实施例的目的。可以在许多替换形式中实施示例实施例，并且不应该将它们诠释为仅仅限于在这里阐明的示例实施例。示例实施例要覆盖落入到适当范围内的所有修改、等效物、和替换物。尽管可以在这里使用术语第一、第二等来描述各个元素，但是这些元素不应该受到这些术语的限制。这些术语仅仅用于区分一个元素与另一元素。例如，可以将第一元素叫做第二元素，并且相似地，可以将第二元素叫做第一元素，而不会脱离示例实施例的范围。如在这里所使用的，术语“和/或”包括相关联的列出项目中的一个或多个的任何和所有组
口 ο将理解，当将元素称为“连接”或“耦接”到另一元素时，它可以直接地连接或耦接到该另一元素，或者可以存在居间元素。相反地，当将元素称为“直接相连”或“直接耦接”到另一元素时，不存在居间元素。应该按照类似的方式来解释用于描述元素之间关系的其他词(例如，“之间”相对于“直接之间”、“相邻”相对于“直接相邻”等)。在这里使用的专业术语用于描述具体示例实施例的目的，而不意欲是限制性的。如在这里使用的，单数形式“一”、“一个”、和“该”也意欲包括复数形式，除非上下文明确地进行相反指示之外。当在这里使用时，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(includes)”和/或“包含(including)”指明所陈述的特征、整数、步骤、操作、元素、和/或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元素、组件、和/或其组的存在或添加。在一些替换实现中，所表示的功能/动作可以不按照在附图中表示的顺序发生。例如，事实上，取决于所涉及的功能/动作，连续地示出的两个图形可以实际上并发地执行，或者所述图形有时可以按照相反的顺序来执行。尽管流程图可以将操作描述为依次的处理，但是操作中的至少一些操作可以并行地、并发地或同时地执行。另外，可以重新安排操作的顺序。当处理的操作完成时，该处理可以终止，但是该处理同样可以具有未包括在附图中的附加步骤。处理可以对应于方法、函数、过程、子例程、子程序等。当处理对应于函数时，其终止可以对应于该函数返回到调用函数或主函数。在以下描述中提供了特定细节，以提供示例实施例的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将理解，可以在没有这些特定细节的情况下实践示例实施例。例如，可以在框图中示出系统，从而不会在不必要的细节中使得示例实施例模糊。在其他实例中，可以在没有不必要细节的情况下示出公知的处理、结构和技术，以便避免使得示例实施例模糊。在以下描述中，(例如，按照流程图、流图、数据流图、处理流图、部分处理流图、结构图、框图等的形式)参考操作的动作和符号表征来描述至少一些示例实施例，所述操作中的至少一些可以被实现为用于执行具体任务或实现具体抽象数据类型的程序模块或函数处理，其包括例程、程序、对象、组件、数据结构等。可以在现有的图案生成器、图案生成设备、拾取和放置机器、芯片放置系统、这些系统/设备的组合等中，使用现有的硬件来实现这些程序模块和/或函数处理。除了图案生成仪器(诸如，激光直接成像(LDI)写入器(writer)和/或其他图案生成仪器)之外，这种现有的硬件可以包括一个或多个中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、特定用途集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)计算机等。下面，将更加详细地讨论根据示例实施例的图案生成系统。如在这里公开的，术语“存储介质”或“计算机可读存储介质”可以代表用于存储数据的一个或多个装置，包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、磁RAM、内核存储器、磁盘存储介质、光学记录介质、闪存装置和/或用于存储信息的其他有形机器可读介质。术语“计算机可读介质”可以包括但不限于:便携式或固定存储装置、光学存储装置、和能够存储、包含或携带(多个)指令和/或数据的各种其他介质。此外，可以通过硬件、软件、固件、中间件、微代码、硬件描述语言、或其任何组合来实现一个或多个示例实施例。当在软件、固件、中间件或微代码中实现时，可以在诸如计算机可读存储介质之类的机器或计算机可读介质中存储用于执行必要任务的程序代码或代码段。当在软件中实现时，一个处理器或多个处理器将执行必要的任务。代码段可以代表过程、函数、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类、或者指令、数据结构或程序语句的组合。可以通过传递和/或接收信息、数据、自变量、参数或存储器内容，来将代码段耦接到另一代码段或硬件电路。可以经由任何合适的手段(包括存储器共享、消息传递、令牌传递、网络传送等)来传递、转发或传送信息、自变量、参数、数据等。示例实施例涉及用于对于芯片执行图案对准的方法和设备、以及用于在工件上写入图像的方法和设备。可以使用激光直接成像(LDI)装置来在工件上写入图像，以形成工件表面的图案。通过在工件的表面上投射、写入或印制图案的图案形成可以包括:曝光光阻剂或其他光敏材料、通过光加热的退火、烧蚀、通过光束对于表面产生任何其他改变等。至少一个示例实施例涉及，在诸如印刷电路板(PCB )、基板、柔性辊基板、柔性显示器、晶圆级别封装(WLP)、柔性电子设备、太阳能电池板、显示器等产品的制造期间，对工件进行激光图案成像。晶圆级别封装(WLP)是其中在晶圆级别中对集成电路进行封装的技术。WLP实质上是真正的晶片尺寸封装(CSP)技术，这是因为所得到的封装在实践中具有与芯片相同的尺寸。WLP具有以下能力，使得能够在晶圆级别中进行晶圆构造、封装、测试、和烧入的真正集成，以便使得用于装置的制造处理从硅开始到顾客出货流水线化。晶圆级别封装基本上包括对晶圆构造处理进行扩展，以包括装置互联和装置保护处理。在大多数其他类型的封装中，首先执行晶圆划片，并然后将各个芯片置于塑料封装中，并且附接焊接凸点。晶圆级别封装涉及，在将封装的顶外层和底外层以及焊接凸点附接到集成电路之后(当仍然在晶圆中时)，执行晶圆划片，对于太阳能电池板的制造，可以使用与在此公开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。可以将在太阳能电池板制造中使用的拾取和放置工具配置为首先在第一层上放置诸如光学元件之类的组件，并且在与第一层不同的第二层上放置诸如太阳能电池之类的其他组件。在示例实施例中，该方法包括:在从安排于用于执行组件的放置的拾取和放置工具的安装头上的相机或传感器接收到放置位置信息之后，利用修改的图案或者写入数据，来对层表面(例如，与所放置的芯片/组件相关联的层表面)形成图案或烧蚀。如在这里讨论的，术语工件用于表示利用激光直接(或其他)成像(或图案生成)系统来在其上印制图案的表面层的任何载体。例如，工件可以是用于印刷电路板、有机基板等的硅基板或硅晶圆。工件可以具有任何形状(例如，圆形、矩形、多边形等)，并且例如可以在一件或一卷中具有任何尺寸。术语芯片用于表示无源组件、有源组件、或与电子设备相关联的任何其他组件。例如，芯片可以是半导体材料的小块，其上可以构造有给定的功能电路。术语局部对准用于表示，相对于单个芯片上或一组芯片上的对准特征的对准。对准特征可以是测量标记，诸如局部对准标记、边缘、拐角、凸块、焊盘、接触点、文字或芯片的其他可测量特征，其用于以相对显著的准确性来提供配准测量。如在这里讨论的，术语全局对准表示，相对于工件上的对准特征的对准。在此情况下，对准特征可以是测量标记，诸如全局对准标记、边缘、拐角、凸块、焊盘、接触点、文字或工件的其他可测量特征，其用于以相对显著的准确性来提供配准测量。根据示例实施例，要广义地理解读取和写入。例如，读取操作可以包括例如相对小或相对大工件的显微、检查、度量、光谱分析、干涉测量、散射测量等。如上所述，写入可以包括曝光光阻剂或其他光敏材料、通过光加热的退火、烧蚀、通过光束对于表面产生任何其他改变等。在嵌入式芯片和/或扇出处理中，相对重要的是，准确地对准电子图案，以便在以一定准确性放置于工件上的芯片上写入图案。在行业中的现有技术方法的传统状态在于，使用相当慢速、但是准确的拾取和放置工具，其影响了处理速度。另一方式在于，使用快速的拾取和放置工具，并且测量所放置组件的位置。在已经放置了所有芯片之后，可以在离线测量系统中进行这种测量，并且该测量经常包括测量芯片和工件上的一个或多个参考特征，或者可以在在已经放置了所有芯片之后，立即进行这种测量。根据至少一些示例实施例，拾取和放置单元中的安装头通过在安装头的一个或多个拾取和放置管嘴所执行的每次放置动作之后立即地获得图像(例如，拍摄照片)、或检测，来测量芯片的实际位置。故此，拾取和放置单元的安装头可以包括相机和/或检测单元(例如，传感器)的测量头，该检测单元不使用图像来检测位置。该相机可以是电荷耦合器件(CXD)相机或适于获得工件图像的其他成像装置。该传感器可以是使用反射光和/或三角法来检测芯片在工件上的位置的激光传感器。如在这里讨论的，可以将测量头和检测单元统一地称为芯片位置确定单元。
通过在放置之后立即地测量一个或多个芯片的实际放置，测量(或检测)头总是处于用于测量一个或多个芯片放置的正确位置。根据至少一些示例实施例，从拾取和放置单元(例如，经由存储器)向图案生成器(例如，LDI工具)传送所测量的芯片第一层在工件上的实际位置数据、或者至少部分基于所测量的芯片实际位置的图案调整数据。图案生成器使用所传送的数据作为输入调整。例如，图案生成器可以对图案生成器要使用的图案数据进行重新采样，以用于对工件上的随后层形成图案。根据至少一个示例实施例，通过拾取和放置单元来测量在工件上放置的芯片的实际位置，并且从拾取和放置单元向存储器输出指示出所测量实际位置的测量位置数据。图案生成器从存储器获得测量位置数据，以准备随后的图案形成步骤，其中基于从拾取和放置单元接收到的数据来在工件的表面上写入图案。在这里，还可以将测量位置数据称为测量位置信息、实际位置数据、实际位置信息、测量实际位置数据等。在一个示例中，图案生成器基于从存储器获得的测量位置数据来生成图案调整数据，并然后基于该图案调整数据来修改和/或调整图案数据。在一个示例中，图案调整数据可以是重新计算的或变换的芯片在工件上的位置。在此示例中，重新计算的或变换的芯片位置是在激光图案生成器的全局坐标系统中、而非局部坐标系统中芯片的实际测量位置。图案生成器使用图案调整数据来放宽诸如表面安装技术(SMT)机器之类的拾取和放置机器的位置准确性。如已知的，SMT是用于构成电子电路的方法，其中将组件(例如，表面安装组件(SMC))直接地安装在印刷电路板(PCB)的表面上。将如此制成的电子装置称作表面安装装置(SMD)。传统的现有技术SMT机器的一个主要示例包括:具有安装头的拾取和放置单元、机架、组件馈送装置、和附接到机架的板台(board)输送系统，该组件馈送装置包括多个组件馈送器，并且被安排在机架的组件馈送器区域中，该组件馈送装置例如是吊架系统，该吊架系统具有附接到机架的第一梁(beam)(或X梁)和第二垂直梁(或Y梁)，其中可以将该安装头可移动地附接到X梁。将组件馈送装置配置为向安装头递送电子组件。吊架系统可以用于在组件馈送装置与工件之间移动安装头。板台输送系统在SMT机器的输送线与工作区域之间输送工件。根据至少一个示例实施例，SMT机器可以是如在PCT公布第W02011/079956 (Al)号中描述的组件安装机器。安装头在垂直方向中可以是可移动的，并且还可以被配置为围绕垂直轴进行旋转。安装头还可以包含至少一个管嘴形式的吸引装置。吸引装置或至少一个管嘴使得可能通过启动该吸引装置来从组件馈送装置拾取电子组件(或芯片)，将它们输送到基板，并且在工件上的精确位置处释放它们。根据至少一个示例实施例，该安装头可以是如在PCT公布第W02011/079956 (Al)号中描述的安装头,但是进一步适于具有至少一个相机或传感器，该至少一个相机或传感器被安排在安装头上，并且被配置为测量或检测在工件上放置的至少一个芯片的实际位置。根据至少一些示例实施例，通过安装头的多个管嘴中的一个或多个来执行一个或多个芯片的拾取和放置动作，即通过多个管嘴中的一个或多个来执行至少一个芯片的放置。为了加速该处理，可以在至少一个管嘴将至少一个芯片放置在工件上之后，并且在通过安装头发起随后的拾取和放置动作之前，立即执行至少一个芯片实际位置的测量或检测。因为在将芯片放置在工件上之后(例如，之后立即)通过拾取和放置单元来测量芯片在该工件上的实际位置，所以不需要用于执行该测量的单独度量工具。可以直接地或者经由存储器间接地，从拾取和放置机器向图案生成器发送测量的芯片实际位置或基于芯片实际位置所生成的图案调整数据，以用于调整与要在工件上生成的图案相关联的原始图案数据。图3A是图示了根据示例实施例的图案生成系统的平面图。参考图3A，图案生成系统PGSl包括芯片放置系统14和图案生成器10。还可以将芯片放置系统14称作拾取和放置工具。芯片放置系统14包括拾取和放置单元2，用于拾取和在工件W的表面上放置一个或多个芯片。尽管图3A仅仅示出了单一的拾取和放置单元2，但是示例实施例可以包括在方向Pl中并排安排的任何合适数目的拾取和放置单元2。而且，尽管可以相关于在工件上放置单一芯片来讨论一些示例实施例，但是将理解，可以按照相同或相似的方式在任何数目的工件上放置任何数目的芯片。仍然参考图3A，输送系统3在方向Pl中通过芯片放置系统14来输送要被提供芯片的工件W。因为诸如输送系统3之类的输送系统一般是已知的，所以省略了详细讨论。仍然参考图3A，拾取和放置单元2包括相机5。将相机5配置为获得工件W的图像，在该工件W上通过拾取和放置单元2来放置一个芯片或多个芯片。相机5可以是电荷耦合器件(CXD)相机或能够在工件W上获得一个芯片或多个芯片的图像的其他成像装置。在图3A所示的示例实施例中，在拾取和放置单元2内执行测量或检测。在拾取和放置单元2的安装头上安排测量或检测系统(例如，相机5或传感器)。相应地，将每个芯片实际位置的测量(或检测)完全地集成在芯片的拾取和放置中，并且可以在将芯片放置在工件上之后立即地执行该测量(或检测)，而不是在已经放置了所有芯片之后执行。除了相机和/或传感器之外，安装头可以包括图像处理和/或检测硬件(例如，位置测量控制器4)。下面，将更加详细地讨论位置测量控制器4。在一个示例中，可以在将至少一个芯片放置在工件上与拾起用于放置在工件上的随后芯片之间的时间期间，确定至少一个芯片在工件上的实际位置。例如，可以在安装头仍然处于用于将至少一个芯片放置在工件上的位置中的时候，确定至少一个芯片的实际位置。根据至少一些示例实施例，安装头可以包括一个或多个管嘴，用于在工件上放置一个或多个芯片；但是仅仅包括单一的相机或检测单元，用于测量在工件(例如，工件的第一层)上放置的一个或多个芯片的实际位置。如稍后更加详细讨论的，向图案生成器发送测量的位置数据，该图案生成器通过重新采样，基于所测量的芯片实际位置，来调整用于随后第二层的图案数据。然后，将重新采样的图案数据用于在工件的随后层上写入图案。仍然参考图3A，芯片放置系统14包括位置测量控制器4，被配置为与相机5进行通信。位置测量控制器4可以是计算机或者其他合适的处理系统或控制器。在一个示例中，位置测量控制器4还可以包括图像识别软件，被配置为识别诸如芯片之类的对象、或者诸如芯片上的对准标记(例如，局部对准标记)和/或工件W上的对准标记(例如，全局对准标记)的特征。在图3A所示的示例实施例中，将位置测量控制器4耦接到存储器20和图案生成器10。存储器20可以是任何非易失性存储器，能够存储与拾取和放置机器2在工件W上放置的芯片相关联的图像数据和/或位置信息。还将图案生成器10耦接到存储器20和位置测量控制器4。将图案生成器10配置为直接地或者经由存储器20间接地，从位置测量控制器4接收指示出一个或多个芯片在工件W上的实际位置的测量位置数据。图案生成器10包括图像写入器22和图像写入控制器24。将图像写入器22和图像写入控制器24配置为彼此交换数据，并且将图像写入控制器24配置为控制图像写入器22。图像写入器22可以是任何传统的图案生成器或能够在工件上生成图案的其他写入工具。在一个示例中，图像写入器22可以是光电绘图仪。光电绘图仪是电机械光学机器，用于在计算机控制之下使用光源在诸如高对比度单色(黑白)感光底片之类的介质上曝光潜像。一旦曝光步骤完成，就连同定影、冲洗和烘干一起，使用显影液在底片冲洗机(filmprocessor)中处理该介质。光电绘图仪可以用于形成几乎任何可设想的图像，但是光电绘图仪一般用于生成印刷电路板(PCB)和集成电路(IC)封装。其他应用领域包括化学蚀铣和专业的图形艺术。光电绘图是制作用于PCB的光刻掩模(mask)的第一个步骤。在PCB行业中，将这些掩模叫做光电绘图，并且一般限于大约20 μ m或更多的特征。利用具有次微米特征尺寸的光掩模，以相似的方式来制作IC ;习惯上通过使光电绘图仪输出光致还原(photoreduce)来制作光掩模。一般地，更加现代的光电绘图仪是光栅扫描装置，其使用聚焦到一个或多个点、且以多兆赫速率调制的激光束来形成图像。初始地，使用了绿色氩离子激光器和蓝色氦镉激光器。较新的模型利用红色氦氖激光器、红色激光二极管、或乃至红色发光二极管(LED)。光电绘图仪与图像编排机(setter)紧密相关，但是区别在于用于产生图像的控制器的类型、以及图像的分辨率和绝对准确性。一般地，光电绘图仪比图像编排机满足更加严格的规范。与光电绘图相关的最近发展是激光直接成像(LDI)，诸如工件的直接写入(无掩模)或图案形成。LDI利用高功率激光器来直接在涂覆的基板上曝光光阻剂，而不是曝光感光底片，这消除了照相底片的处置。在美国专利申请公布第2003/0086600号中描述了 LDI机器或激光直接写入器的示例。在这种激光直接写入器中，在工件的光敏表面层上扫描激光束，以利用根据图案图像数据的图案来曝光该层。可以从诸如计算机或其他图像图案生成装置之类的外部源提供图案图像数据。根据至少一个示例实施例，图像写入器22可以是如在美国专利申请公布第2003/0086600号中描述的LDI机器或激光直接写入器。更一般地，根据至少一些示例实施例，图像写入器22可以包括图案形成仪器，用于通过在表面上投射、写入或印刷图案来形成图案，其可以包括曝光光阻剂或其他光敏材料、通过光加热的退火、烧蚀、通过光束对于表面产生任何其他改变等。仍然参考图3A，图像写入控制器24可以是计算机或其他处理装置，其被配置为基于存储器20中用于一个或多个芯片的图案图像数据和实际位置信息，来控制图像写入器22的图案形成(例如，激光束扫描)。在一个示例中，图像写入控制器24通过基于在存储器20中存储的实际位置信息、调整与要在工件W上写入的图案相关联的原始图案图像数据，来生成调整的图案图像数据。图像写入器22然后根据调整的图案图像数据来在工件W上写入图案。图3B图示了根据另一示例实施例的图案生成系统。图3B所示的示例实施例与图3A所示的示例实施例相似，除了存储器20包括在图案生成器10内之外。图3B所示的系统的其他组件与图3A中的那些相同。图3C图示了根据又一示例实施例的图案生成系统。图3C所示的示例实施例与图3A所示的示例实施例相似，除了存储器20包括在芯片放置系统14内之外。图3C所示的系统的其他组件与图3A中的那些相同。在图3A至3C所示的系统的示例操作中，拾取和放置单元2将芯片放置在工件W上，输送系统3将工件W传递到图像写入器22，并且图像写入器22在工件W上生成图案。下面，相关于图1A至2、4和5来更加详细地讨论图3A所示的图案生成系统的示例操作。尽管未详细地讨论，但是图3B和3C所示的每个系统将被理解为按照相同或实质上相同的方式来进行操作。图1A至IC是图示了用于在工件上生成图案的方法的示例实施例的流程图。更加详细地，图1A是图示了根据示例实施例的用于在工件上生成图案的方法的流程图。图2是用于解释图1A所示的流程图所图示的示例实施例的部分处理流图。 参考图1A和2，在SlOO中，在拾取和放置机器2将芯片D放置在工件W上之后，芯片放置系统14测量芯片D在工件W上的实际局部对准位置。在此情况下，芯片放置系统14与至少一个测量标记相对地测量芯片D在工件W上的实际位置。至少一个测量标记可以是局部对准标记或另一唯一特征，其与工件W上的位置相关联或相联系。在更加具体的示例中，至少一个测量标记例如可以是磨版(graining)、微粒或其他参照物的关联性或者对于磨版、微粒或其他参照物的参照。如上所述，至少一个测量标记可以是一个或多个局部对准标记、边缘、拐角、凸块、焊盘、接触点、文字或其他可测量特征，其用于以相对显著的准确性来提供配准测量。在一个示例中，芯片放置系统14在将至少一个芯片D放置在工件W上与拾起用于放置在工件W上的随后芯片D之间的时间期间，测量(或检测)该至少一个芯片D的实际位置。在另一示例中，芯片放置系统14在安装头仍然处于用于将至少一个芯片D放置在工件W上的位置中的时候，确定至少一个芯片的实际位置。图4是图示了在图1A中的SlOO中用于测量芯片D在工件W上的实际位置的方法的示例实施例的流程图。参考图4，在S402中，相机5在芯片D被放置在工件W上之后，直接地或立即地获得芯片D的图像。在S404中，相机5向位置测量控制器4输出所获得的图像。在S406中，位置测量控制器4执行图像处理，以实时地确定芯片D在工件W上的实际位置。如上所述，位置测量控制器4所确定的实际位置是相对于载体的芯片D在工件W上的局部对准位置。根据至少一些示例实施例，位置管理控制器4所执行的图像处理一般基于:寻找芯片的边缘、并然后基于边缘的位置和关于芯片形状的知识来计算用于芯片的位置。其他技术使用关联性，并且使用关联性来在图像中搜索模板，以寻找位置、旋转等。另外的技术使用基于形状匹配的模型，其在图像中搜索某些特征。还可以使用上述技术的组合。例如，可以首先使用关联性来粗略地寻找对象，并然后可以使用阈值确定技术来在图像中的有限区域上生成边缘。还可以使用其他公知的图像处理技术。仍然参考图4，在替换示例实施例中，在404中，相机5向外部计算机系统(未示出)导出图像。在此示例中，在S406中，外部计算机系统然后执行上述的图像处理，以确定芯片D在工件W上的实际位置。在又一示例中，在S404中，位置测量控制器4基于芯片D的测量、在被放置在工件W上之前的至少一个测量标记、和已知偏移的估计，来估计芯片D在工件W上的实际位置。例如，如果系统与放置之后的理想位置具有确定性偏移，则可以将该确定性偏移添加到测量位置，该放置之后的理想位置取决于放置之前的测量位置。还可以在区域中跟踪该偏移。例如，如果SMT机器放置一个芯片，并然后测量偏移，则该SMT机器可以将相同或实质上相同的偏移用于下一个芯片。该偏移可以基于多次测量的平均值。因而，如果SMT机器是相当确定性的，则在放置之后仅仅需要测量几个芯片，以使用已知的偏移来获得所有芯片的充分准确的估计位置。尽管上述替换实施例中的每一个都是可能的，但是将相关于在位置测量控制器4处确定芯片的实际位置来描述示例实施例。返回图1A，在S102中，位置测量控制器4向其中存储位置数据的存储器20输出与芯片D相关联的位置数据。在一个示例中，从芯片放置机器14输出的位置信息包括:相对于(多个)局部对准标记或所述(多个)局部对准标记与之具有明确定义距离的一些其他参考点的、芯片的位置测量。尽管在这里讨论为向存储器20输出，但是位置测量控制器4可以直接地向图像写入控制器24输出该位置信息。在S104中，图像写入控制器24从存储器20获得(读取)实际位置数据，并且基于所获得的实际位置数据来生成图案调整数据。在一个示例中，图像写入控制器24将芯片D的实际位置转换/变换到图案生成器10的坐标系。在此情况下，图案生成器10的坐标系是全局坐标系，并且变换后的芯片D的位置是相对于工件W全局对准标记的全局对准位置，而不是相对于局部对准标记的局部对准位置。通常，在诸如LDI机器之类的图案生成器中，在工件上测量几个全局对准标记。通过这样做，可以在图案生成器的全局坐标系中确定工件的位置。然后，可以通过使用工件上全局对准标记相对于局部对准标记的位置之间的良好定义的关系，来将局部测量的芯片的位置/方位变换为图案生成器的全局坐标系中的位置。返回到图1A，在S106中，图像写入控制器24基于图案调整数据来生成修改的图案数据。例如，图像写入控制器24可以通过基于图案调整数据、对用于要写入的图案的图案数据进行重新采样，以适合测量的芯片D在工件W上的位置，来生成修改的图案数据。例如，在全部于2011年2月28日提交的美国专利申请第12/929,973号、第12/929，975号、第12/929，976号、第12/929，977号、和第12/929，981号的一个或多个中描述了用于对图
案图像数据进行重新采样的更加详细示例。在S108中，图像写入器22然后根据修改的图案数据来在工件W上写入/生成图案。例如，在美国专利申请第12/929,973号、第12/929,975号、第12/929, 976号、第12/929，977号、和第12/929，981号的一个或多个中描述了用于在工件W上生成图案的方法的示例。通过利用图1A所示的示例实施例，拾取和放置单元2可以将在随后图案形成步骤中提供的特征与在工件W上放置的一个或多个芯片更加准确地对准。如上所述，图1B是图示了根据另一示例实施例的用于在工件上生成图案的方法的流程图。如下面更加详细讨论的，图1B所示的示例实施例与图1A所示的示例实施例相似，除了以下情况之外，即芯片放置系统14还测量全局对准标记在工件上的位置，并然后图像写入控制器24基于图案调整数据和测量的全局对准标记的位置，来生成修改的图案数据。更加详细地，相关于图1B，S100、S102和S104中的每一个与上面相关于图1A所讨论的相同。在S105中，芯片放置系统14测量工件W的全局对准。在一个不例中，芯片放置系统14测量至少两个全局对准标记在工件W上的实际位置。芯片放置系统14可以按照与在SlOO中测量芯片的实际位置相同或实质上相同的方式，来测量全局对准标记的实际位置。在S106B中，图像写入控制器24基于(在S104中生成的)图案调整数据和所测量的全局对准标记在工件W上的位置，来生成修改的图案数据。例如，图像写入控制器24可以通过基于图案调整数据和所测量的全局对准标记在工件W上的位置、对图案数据进行重新采样、以适合测量的芯片D在工件W上的位置，来生成修改的图案数据。在S106B中执行的重新采样与上面相关于图1A中的S106所讨论的重新采样相同或实质上相同。在S108中，图像写入器22按照上面相关于图1A中的S108所讨论的相同方式，根据修改的图案数据来在工件W上写入/生成图案。正如图1A —样，图1B所示的示例实施例使得拾取和放置单元2能够将在随后图案形成步骤中提供的特征与在工件W上放置的一个或多个芯片更加准确地对准。同样如上所述，图1C是图示了根据又一示例实施例的用于在工件上生成图案的方法的流程图。相关于以下情形来描述图1C所示的示例实施例，即拾取和放置单元2在工件W上放置多个芯片D。参考图1C，在拾取和放置单元2在工件W上放置多个芯片D之后，在100C中，芯片放置系统14测量多个芯片D的子集(例如，簇，诸如2X2或4X4)在工件W上的实际局部对准位置。在此示例中，芯片放置系统14测量仅仅一部分芯片D在工件W上的实际局部对准位置。在SlOl中，芯片放置系统14然后基于所测量的多个芯片D中的子集在工件W上的实际局部对准位置，来估计所述多个芯片D中的所有芯片在工件W上的位置。在一个示例中，使用最后的(或最近的)测量偏移来估计芯片D在工件W上的位置。在另一示例中，将最后的测量偏移与趋势值组合(例如，求和)，该趋势值取决于时间和/或与最后的测量偏移的距离。在又一示例中，测量所有芯片D在载体W上的偏移，并且使用测量的信息，按照时间和/或载体W上的放置，来构建关于放置误差如何变化的模型/地图。在又一示例中，可以在时间和空间中对一些点进行采样，并然后可以使用内插来添加所计算和估计的用于其间组件的测量值。仍然参考图1C，与上面相关于图1A讨论的相同或实质上相同地执行操作S104、S105、S106和S108中的每一个，除了以下情况之外，即图像写入控制器24在S104中基于所估计的芯片位置(而不是芯片在工件W上的实际测量位置)来生成图案调整数据。正如图1A和IB—样，图1C所示的示例实施例使得能够将在随后图案形成步骤中提供的特征与拾取和放置单元2在工件W上放置的芯片更加准确地对准。根据至少一些示例实施例，芯片放置系统14可以使用重新计算的芯片D在工件W上的位置，以对芯片的随后层与第一层的芯片进行匹配。通过使用重新计算的芯片在工件W上的位置，可以与芯片先前层更加准确匹配地放置芯片的随后层。至少一些示例实施例不需要工件在单独机器中或在LDI机器中的外部测量。根据至少一些示例实施例，可以基于来自芯片的局部对准位置(例如，转化、旋转等)和(多个)局部或全局对准标记的位置的输入，来计算芯片在工件上的期望位置。然后，可以在将芯片放置在工件上之后立即地、在将所有芯片放置在工件上之后、或者在将芯片放置在工件上期间，测量芯片在工件上的实际位置。还可以在与拾取和放置机器有关的单独模块中(例如，在其间安排有单元的机器中，其还可以用于胶的硬化)执行该测量。然后，该位置数据可以用于将第二层匹配到第一层(例如通过将数据馈送到LDI工具、另一拾取和放置工件中、或者经由具有局部对准能力的创建工具)。图5是图示了扇出或嵌入式芯片处理的示例实施例的流程图。如上所述，在扇出或嵌入式芯片处理中，在工件上形成多层结构。在这么做的时候，必须将第二 (或随后)结构(例如，导线图案或者通孔图案)与第一(或先前)结构(例如，拾取和放置单元所放置的芯片的层)准确地对准。图5所示的示例实施例可以使得能够进行工件上第二结构与第一结构的更加准确的对准。参考图3和5，在拾取和放置单元2将一个或多个芯片D放置在工件W上之后，芯片放置系统14在S500中测量一个或多个芯片D在工件W上的实际位置。在此示例中，在工件W上放置的一个或多个芯片D构成了要在工件W上形成的多层结构中的第一层。在S502中，位置测量控制器4按照与上面相关于图1A中的S102所讨论的相同或实质上相同的方式，向存储器20输出与一个或多个芯片D相关联的位置数据。在S504中，图像写入控制器24如上面相关于图1A中的S104所讨论地，从存储器20获得(读取)实际位置数据，并且基于从存储器20获得的实际位置数据来生成图案调整数据。在S506中，图像写入控制器24基于图案调整数据来生成修改的图案数据。在此示例中，图像写入控制器24对于要在工件W上形成的多层结构的第二或随后层(例如，导线图案或者通孔图案)生成修改的图案数据。在此示例中，多层结构的第一层不同于多层结构的第二层。按照与上面相关于图1A中的S106所讨论的相同或实质上相同的方式，生成修改的图案数据。
在S508中，图像写入器22通过根据修改的图案数据、在工件W上对图案进行写入/生成/图案形成，来形成多层结构的第二层。按照与上面相关于图1A中的S108所讨论的相同或实质上相同的方式，写入图案。可以在以下处理中利用示例实施例，在该处理中，将两个或更多芯片层叠在彼此之上，并且在该处理中，以相对高的对准准确性来将第一芯片的顶侧连接到第二芯片的底侦U。如果在这种处理中层叠更多芯片，则将第(η-l)芯片的顶部连接到第η芯片的底部，其中η是大于2的整数。根据至少一些示例实施例，可以在第一芯片级别中测量每个芯片的位置，并然后可以将测量的信息馈送到正执行第二芯片级别放置的拾取和放置机器，由此放宽对于第一拾取和放置机器上精度的需求，这继而允许第一拾取和放置机器以显著更高的速度进行操作。如上所述，在这里描述的示例实施例不需要包括外部测量工具。根据至少一些示例实施例，可以基于来自芯片的局部对准位置(例如，转化、旋转等)和(多个)局部或全局对准标记的位置的输入，来计算芯片在工件上的期望位置。然后，可以在将芯片放置在工件上之后直接地、在将所有芯片放置在工件上之后、或者在将芯片放置在工件上期间，测量芯片在工件上的实际位置。还可以在与拾取和放置机器有关的单独模块中(例如，在其间安排有单元的机器中，其还可以用于胶的硬化)执行该测量。已经为了说明和描述的目的而提供了示例实施例的前述描述。它不意欲是穷尽性的或者限制本公开。一般地，具体实施例的各个元素或特征不限于那个具体示例实施例，但是当适当时，所述元素或特征是可互换的，并且可以用于选择的示例实施例，即使没有被具体示出或描述。相同内容还可以按照许多方式变化。不要将这种变化视为脱离了本公开，并且所有的这种修改意欲包括在本公开的范围之内。
权利要求
1.一种拾取和放置工具中的安装头，该拾取和放置工具被配置为拾取和在工件上放置至少一个芯片，该安装头包括: 芯片位置确定单元，被配置为在将至少一个芯片放置在该工件上与拾起用于放置在该工件上的随后芯片之间的时间期间，对该至少一个芯片的实际位置进行测量和检测中的一者。
2.根据权利要求1的安装头，其中，该芯片位置确定单元被配置为在该安装头仍然处于用于将该至少一个芯片放置在该工件上的位置中的时候，对该至少一个芯片的实际位置进行测量和检测中的一者。
3.根据权利要求1的安装头，其中，该拾取和放置工具被配置为与至少一个测量标记相对地测量该至少一个芯片在该工件上的实际位置。
4.根据权利要求3的安装头，其中，该至少一个测量标记是局部对准标记或另一唯一特征，其与该工件上的位置相关联或相联系。
5.根据权利要求4 的安装头，其中，该拾取和放置工具被配置为输出指示出该至少一个芯片的实际位置的位置信息，并且其中，该位置信息包括相对于该局部对准标记或一些其他参考点的、该至少一个芯片的位置测量，该局部对准标记与所述一些其他参考点具有明确定义的距离。
6.根据权利要求3的安装头，其中，该拾取和放置工具被进一步配置为直接地或者经由存储器间接地，向外部单元输出指示出测量的实际位置的位置信息，并且其中，该位置信息能够使用在调整与要在该工件上生成的图案相关联的原始图案数据中。
7.根据权利要求5的安装头，其中，该至少一个芯片或组件被放置在第一层上，并且图案生成器使用该位置信息来调整要在第二层上写入的原始图案数据，该第二层不同于该第一层。
8.根据权利要求7的安装头，其中，该第一层和该第二层两者都是与相同组的所放置芯片或组件相关联的层。
9.根据权利要求7的安装头，其中，该第一层是与第一组的所放置芯片或组件相关联的层，而该第二层是与第二组的所放置芯片或组件相关联的层，该第二组的所放置芯片或组件不同于该第一组的芯片或组件。
10.根据权利要求1的安装头，其中，该芯片位置确定单元包括相机，被配置为获得该工件的图像。
11.根据权利要求10的安装头，其中，该相机是电荷耦合器件相机。
12.根据权利要求1的安装头，其中，该芯片位置确定单元包括传感器，被配置为检测该至少一个芯片在该工件上的位置。
13.根据权利要求12的安装头，其中，该传感器是激光传感器，被配置为使用反射光和三角法中的至少一个来检测该至少一个芯片在该工件上的位置。
14.根据权利要求10的安装头，其中，该相机被配置为获得仅仅覆盖该工件表面区域中的子区域的图像，以便与至少一个测量标记相对地测量在该工件上放置的至少一个芯片的实际位置。
15.根据权利要求14的安装头，其中，该相机所获得的图像包括用于仅在该工件上放置的多个芯片的子集的实际位置信息。
16.根据权利要求15的安装头，其中，该芯片的子集等于在该安装头所执行的最后拾取和放置动作中 置的至少一个芯片。
全文摘要
一种被配置为拾取和在工件上放置至少一个芯片的拾取和放置工具包括安装头。该安装头包括芯片位置确定单元，被配置为在将至少一个芯片放置在该工件上与拾起用于放置在该工件上的随后芯片之间的时间期间，对该至少一个芯片的实际位置进行测量和检测中的一者。
文档编号H01L21/683GK103210483SQ201180054889
公开日2013年7月17日 申请日期2011年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者M.瓦尔斯坦, P-E．古斯塔夫森 申请人:麦克罗尼克迈达塔有限责任公司