CN116960026A - 一种键合装置及键合方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种键合装置及键合方法。该键合装置包括：机台，包括可移动载物台；光栅组件被配置为确定可移动载物台沿第一方向、第二方向的位移信息；基于沿第一方向、第二方向的位移信息，光栅组件还被配置为确定可移动载物台的坐标信息。由此，可以实现可移动载物台的精确定位，从而提高键合精度。

Description

一种键合装置及键合方法

技术领域

本申请涉及半导体制造领域，尤其是涉及一种键合装置及键合方法。

背景技术

随着半导体技术进入后摩尔时代，为满足高集成度和高性能的需求，芯片结构向着三维方向发展。其中，通过键合技术实现“异质混合”是“超摩尔定律”的重要技术之一，芯片(die)与芯片(或芯片与晶圆)混合键合工艺能够将不同工艺节点制程的芯片进行高密度的互连，实现更小尺寸、更高性能和更低功耗的系统级集成。其中，半导体键合技术是指将两片同质或异质半导体材料经过表面清洗和活化处理后，在一定的条件下直接结合，通过范德华力、分子力甚至原子力使晶圆键合成为一体的技术。目前常用的键合方式包括如下三种：晶圆-晶圆键合技术(wafer-to-wafer，W2W)、芯片-晶圆键合技术(chip-to-wafer，C2W)以及芯片-芯片键合技术(chip-to-chip，C2C)。其中，C2W键合工艺因为不受芯片尺寸匹配限制，而受到全球半导体厂商的青睐。

在C2W键合工艺中，为了保证键合精度，在将芯片转移到晶圆上时，需先与相应的晶圆进行对准再实施键合。为了实现键合对准精度，目前的C2W键合工艺中的对准系统中，通常会设置两组镜头组件以分别识别一个晶圆上的一组对准标记(mark)和一个芯片上的一组对准标记。而在对晶圆和芯片进行对准时，主要有两种方法，一种方法是：两组镜头组件固定，芯片和晶圆以两组镜头组件为基准来对准；另一种方法则是以晶圆为基准，两组镜头组件和芯片运动来对准。而不论是哪种对准方法，设置两组镜头组件的对准系统均需要在同一视场内同时识别两组对准标记，对准标记的位置受镜头组件的视场大小限制，从而导致芯片的对准标记与晶圆对准标记分布受限，且每个芯片需要进行多次对准，耗时较长，导致产率较低。

发明内容

本申请提供一种键合装置和键合方法，以有效缩短耗时，并有利于提高键合效率，提高产率。

为解决上述技术问题，本申请提供的第一个技术方案为：提供一种键合装置，包括：机台，包括可移动载物台；光栅组件被配置为确定所述可移动载物台沿第一方向、第二方向的位移信息；基于所述沿第一方向、第二方向的位移信息，所述光栅组件还被配置为确定所述可移动载物台的坐标信息。

在一些实施例中，所述机台还包括：基座和设于所述基座的门架；所述光栅组件设于所述基座且被配置为测量所述可移动载物台在所述第一方向上和在所述第二方向上的位移变化，以分别确定所述可移动载物台在所述第一方向和在所述第二方向上的位移信息。

在一些实施例中，所述键合装置还包括：第一卡盘，被配置为承载待键合第一元件；第一图像采集件，位于所述可移动载物台背离所述基座的一侧且具有第一视角，并被配置为读取所述第一元件的第一对准标记和第二对准标记；第二图像采集件，位于所述第一卡盘的一侧且具有第二视角，并被配置为读取被所述可移动载物台拾取的第二元件的第三对准标记和第四对准标记。

在一些实施例中，基于所述第一图像采集件的视场范围位于所述待键合的第一元件所在的区域，所述第一图像采集件被配置为读取所述第一元件的第一对准标记和第二对准标记；基于所述可移动载物台拾取的第二元件移动至所述第二图像采集件的视场范围，所述第二图像采集件被配置为读取所述第二元件的第三对准标记和第四对准标记。

在一些实施例中，所述键合装置还包括：参考组件，设于所述机台；所述参考组件设置有参考标记，且所述参考组件位于同一位置时，所述第一图像采集件和所述第二图像采集件被配置为识别所述参考标记获得的不同坐标信息，以确定所述校正坐标系中的固定坐标。

在一些实施例中，所述光栅组件还包括：计算机系统，与所述光栅组件连接；其中，基于读取的第一对准标记和第二对准标记，或基于读取的第三对准标记和第四对准标记，所述计算机系统被配置成定义所述校正坐标系；基于确定的所述固定坐标，所述计算机系统被配置为在所述校正坐标系中产生与所述第一对准标记、所述第二对准标记、所述第三对准标记以及所述第四对准标记沿所述第一方向和所述第二方向的坐标信息；基于产生的沿所述第一方向和所述第二方向的坐标信息，所述计算机系统还被配置为确定所述第一元件的预设表面位置和所述第二元件位置之间的角度偏差，且所述光栅组件配合所述可移动载物台调整所述第二元件的位置，以使所述第二元件键合在所述第一元件的预设表面位置。

在一些实施例中，所述可移动载物台包括：依次层叠设置于所述基座朝向所述门架的顶板的一侧的第一驱动件、第二驱动件、旋转驱动件以及键合头；其中，所述键合头与所述旋转驱动件连接且所述键合头的末端朝向所述顶板；所述第一驱动件包括：第一宏驱动件，位于所述基座朝向所述顶板的一侧，且被配置为在水平面内沿所述第一方向移动所述键合头；第一微驱动件，位于所述基座朝向所述顶板的一侧，且被配置为在水平面内沿第所述一方向微所述移动键合头；所述第二驱动件包括：第二宏驱动件，位于所述基座朝向所述顶板的一侧，且被配置为在水平面内沿所述第二方向移动所述键合头；第二微驱动件，位于所述基座朝向所述顶板的一侧，且被配置为在水平面内沿所述第二方向上微移动所述键合头。

在一些实施例中，所述光栅组件包括：第一光栅单元，包括：第一光栅尺和第一伸缩件，其中，所述第一伸缩件的一端与所述第一光栅尺连接，且其另一端与所述可移动载物台连接，以及所述第一伸缩件被配置为随所述可移动载物台同步在所述第一方向发生位移，并随所述可移动载物台同步在所述第二方向发生伸缩；第二光栅单元，包括：第二光栅尺和第二伸缩件，其中，所述第二伸缩件的一端与所述第二光栅尺连接，且其另一端与所述可移动载物台连接，以及所述第二伸缩件被配置为随所述可移动载物台同步在所述第二方向发生位移，并随所述可移动载物台同步在所述第一方向发生伸缩。

在一些实施例中，所述光栅组件包括：第一光栅尺，平行于所述第一方向设置于所述机台上；和第二光栅尺，平行于所述第二方向设置于所述机台上；其中，所述第一光栅尺被配置为随所述可移动载物台同步在所述第一方向发生位移，和/或所述第二光栅尺被配置为随所述可移动载物台同步在所述第二方向发生位移。

为解决上述技术问题，本申请提供的第二个技术方案为：提供一种键合方法，包括：读取待键合的第一元件的第一对准标记和第二对准标记；读取待键合的第二元件的准标记，或根据所述第三对准标记和所述第四对准标记，确定校正坐标系；确定所述校正坐标系中的固定坐标；根据第一对准标记、第二对准标记、第三对准标记、第四对准标记和固定坐标，确定第一方向坐标信息和第二方向坐标信息；根据所述第一方向坐标信息和所述第二方向坐标信息，确定所述第一元件和所述第二元件的键合对准位置；以及键合头键合第二元件于第一元件的预设表面位置。

在一些实施例中，根据所述第一方向坐标信息和所述第二方向坐标信息确定所述第一元件和所述第二元件的键合对准位置包括：根据所述第一对准标记、所述第二对准标记、所述第三对准标记和所述第四对准标记沿所述第一方向和所述第二方向的坐标信息，确定角度偏差；根据所述第一方向坐标信息，所述第二方向坐标信息以及所述角度偏差确定校正信息；以及根据所述角度偏差，校正所述第一元件和所述第二元件的相对位置；根据校正的相对位置，确定所述第一元件和所述第二元件的键合对准位置。

在一些实施例中，确定所述校正坐标系中的固定坐标包括：通过读取参考组件位于同一位置时，第一图像采集件和与第二图像采集件识别参考标记获得的不同坐标信息，确定所述固定坐标。

在一些实施例中，所述根据第一对准标记、第二对准标记、第三对准标记、第四对准标记和固定坐标，确定第一方向坐标信息和第二方向坐标信息包括：控制所述光栅组件测量第一驱动件在第一方向上和第二方向上的位移，以确定第一对准标记、第二对准标记、第三对准标记和第四对准标记在所述第一方向和所述第二方向上的位移信息，并控制所述计算机系统将所述在第一方向和第二方向上的位移信息分别转换为在所述第一方向上的坐标信息和在所述第二方向上的坐标信息。

区别于相关技术，本申请提供的键合装置的结构设计中，通过设置光栅组件，可以测量可移动载物台沿第一方向和第二方向的位移变化进而分别确定可移动载物台在第一方向和第二方向上的位移信息。进一步地，根据可移动载物台在第一方向、第二方向上的位移信息。由此，可以通过光栅组件与可移动载物台形成高精度的运动闭环，进而可以实现可移动载物台的精确定位从而提高键合精度。

进一步地，本申请提供的键合装置还通过设置参考组件，并配置为根据校正信息校正待键合的第一元件和待键合的第二元件的相对位置，从而仅需对待键合的第一元件识别一次和参考组件识别一次即可确定校正信息并校正待键合的第一元件和待键合的第二元件的相对位置。由此，本申请中的键合装置无需通过两个相机在同一视场内同时识别待键合的第一元件和待键合的第二元件，即可完成第二元件和第一元件的对准并进行键合，同时也无需对每个待键合的第二元件进行多次对准，有效缩短耗时，并有利于提高键合效率，提高产率。

进一步地，本申请中键合装置经过参考组件中的两个图像采集件和参考元件同时识别参考元件的参考标记即可，因此，待键合的第一元件的对准标记和待键合的第二元件的对准标记分布不受限制，进而有效减少了待键合的第一元件的对准标记和待键合的第二元件的对准标记受相机视场大小限制的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本申请提供的键合装置的一实施例的结构示意图；

图2为本申请提供的键合装置确定第一元件的第一对准标记和第二对准标记的作用过程示意图；

图3为本申请提供的键合装置识别参考标记的作用过程示意图；

图4为本申请提供的键合装置定义的校正坐标系示意图；

图5为本申请提供的键合装置确定第二元件的第三对准标记和第四对准标记的作用过程示意图；

图6为本申请提供的键合装置确定的第一方向和第二方向的坐标信息的示意图；

图7为本申请提供的键合装置校正第二元件和第一元件相对位置在校正坐标系中的坐标信息的示意图；

图8为本申请提供的键合装置键合第二元件至第一元件的预设表面位置的作用过程示意图；

图9为图8所示的第二元件键合至第一元件的预设表面位置时在校正坐标系中的坐标信息的示意图；

图10是本申请提供的键合方法的一实施例中流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

下面结合附图和实施例对本申请进行详细的说明。

请参阅图1，图1是本申请提供的键合装置的一实施例的结构示意图。具体地，如图1所示，该键合装置100可以包括：机台10和光栅组件24。其中，机台10可以包括：门架11、基座12、可移动载物台13以及第一卡盘14。具体地，第一卡盘14设于门架11朝向基座12的一侧，且其被配置为承载待键合的第一元件30。门架11设于基座12之上。光栅组件24设于基座12朝向门架11顶板的一侧。可移动载物台13能够在基座12所在的平面内自由移动且被配置为拾取待键合的第二元件40，并将拾取的第二元件40移动至待键合的第一元件30的预设表面位置。进一步地，光栅组件24被配置为确定可移动载物台13沿第一方向Y、第二方向Y的位移信息；基于沿第一方向Y、第二方向X的位移信息，光栅组件24还被配置为确定第二元件40在第一方向Y的坐标信息和在第二方向X的坐标信息。

在一些实施例中，该键合装置100还可以包括：参考组件20设于机台10，且被配置为根据校正信息校正待键合的第一元件30和待键合的第二元件40的相对位置。可选地，参考组件也可以被称之为校正组件。

在一些实施例中，待键合的第一元件30吸附于第一卡盘14朝向基座12的表面上。可以理解的是，待键合的第一元件30可以通过机械手翻面后放置于第一卡盘14的表面上。

可以理解的是，在一些实施例中，第一元件30可以为待键合的晶圆，也可以为待键合的芯片；相应地，第二元件40可以是待键合的晶圆，也可以是待键合的芯片。

在一些实施例中，门架11大致呈门框式结构，具有顶板111和分别与顶板111连接的两个侧板113。其中，两个侧板113相对设置，并且顶板111和两侧板共同形成门架11的门框式结构。基座12大致呈平面结构，且门架11的两个侧板113的端部分别设于基座12上侧板113。

在一些实施例中，机台10还可以包括：第二卡盘15。其中，第二卡盘15设于基座12朝向门架11的顶板111的一侧，并被配置为承载待键合的第二元件40。

在一些实施例中，机台10还可以包括：底座(未示出)，设置基座12远离门架11的一侧。其中，可移动载物台13、门架11以及基座12均可安装于该底座。可选地，底座可以为大理石材质。底座的底部还可以设置有隔振减震装置，以用于消除由于可移动载物台13在将待键合的第二元件40移动并键合在待键合的第一元件30的预设表面位置的工作过程中引起的震动，进而提高键合装置100的稳定性。

本申请中的键合装置将门架11设置于基座12上，可移动载物台13能够在基座12所在的平面内自由移动，在一定程度上提给了键合装置的稳定性，进一步地提高可移动载物台13的运动精度。

请再次参阅图1，在一些实施例中，可移动载物台13可以为具有宏微双级运动机构。具体地，该可移动载物台13可以包括：依次层叠设置于基座12朝向门架11的顶板111的一侧的第一驱动件131、第二驱动件133、旋转驱动件134以及键合头135。其中，键合头135与旋转驱动件134连接且键合头135的末端朝向门架11的顶板111。第一驱动件131被配置为在水平面内沿第一方向Y和/或第二方向X移动第二驱动件133和旋转驱动件134，进而在水平面内沿第一方向Y和/或第二方向X移动键合头135。进一步地，第二驱动件133被配置为在垂直水平面的平面内沿第三方向Z移动旋转驱动件134，进而沿第三方向Z移动键合头135，以及旋转驱动件134被配置为旋转键合头135，以使键合头135拾取待键合的第二元件40并将待键合的第二元件40键合在待键合的第一元件30的预设表面位置。

在一些实施例中，机台10还包括：拾取头50，能够被驱动在机台10内自由移动且被配置为从第二卡盘15拾取待键合的第二元件40，并将拾取的第二元件40转移到键合头135上。

具体地，第一驱动件131可以包括：第一宏驱动件，位于基座12朝向门架11的顶板111的一侧，且被配置为在水平面内沿第一方向Y粗移动第二驱动件133和旋转驱动件134，进而在水平面内沿第一方向Y移动键合头135；第一微驱动件，位于基座12朝向门架11的顶板111的一侧，且被配置为在水平面内沿第一方向Y微移动第二驱动件133和旋转驱动件134，进而在水平面内沿第一方向Y微移动键合头135。其中，第一宏驱动件可以在第一方向Y粗移动键合头135并进行亚微米级粗定位，以及第一微驱动件可以在第一方向Y微移动键合头135并通过误差补偿的方式进行亚微米级精度定位。由此，第一驱动件131通过第一宏驱动件和第一微驱动件在第一方向Y上的联动，实现键合头135在第一方向Y上的亚微米级精度定位。

在一些实施例中，第一驱动件131可以包括：第二宏驱动件，位于基座12朝向门架11的顶板111的一侧，且被配置为在水平面内沿第二方向X粗移动第二驱动件133和旋转驱动件134，进而在水平面内沿第二方向X移动键合头135；和第二微驱动件，基座12朝向门架11的顶板111的一侧，且被配置为在水平面内沿第二方向X微移动第二驱动件133和旋转驱动件134，进而在水平面内沿第二方向X上微移动键合头135。其中，第二宏驱动件可以在第二方向X粗移动键合头135并进行亚微米级粗定位，以及第二微驱动件可以在第二方向X微移动键合头135并通过误差补偿的方式进行亚微米级精度定位。由此，第二驱动件133通过第二宏驱动件和第二微驱动件在第二方向X上的联动，实现键合头135在第二方向X上的亚微米级精度定位。

可以理解的是，第一驱动件131可以包括如上实施例中的第一宏驱动件和第一微驱动件，和/或如上实施例中的第一宏驱动件和第一微驱动件。

相应地，第二驱动件133则通过沿第三方向Z移动旋转驱动件134，进而可以在第三方向Z上实现键合头135的精度定位。其中，旋转驱动件134则可以实现微弧度级定位精度。

需要说明的是，第一驱动件131/第二驱动件133/旋转驱动件134还可以包括：电机，例如，直线电机或旋转电机，以分别为对应的驱动件提供动力。可以理解的是，本申请实施例中的第一宏/微驱动件的结构设计也可以参考相关技术中的具体结构，只要可以实现在水平面内沿第一方向Y移动键合头135，并达到亚微米级精度定位的功能即可，本申请不做具体限制。相应地，第二驱动件133，第二宏/微驱动件以及旋转驱动件134的结构设计也可以参考相关技术中的具体结构，只要可以实现其对应的功能即可。

可选地，第一方向Y、第二方向X以及第三方向Z之间两两相互垂直。具体地，第一方向Y可以为平行于Y轴所在的方向，第二方向X可以为平行于X轴所在的方向，以及第三方向Z为平行于Z轴所在的方向。相应地，第一宏驱动件、第一微驱动件也可以分别被称之为Y轴宏驱动件、Y轴微驱动件。第二宏驱动件、第二微驱动件也可以分别被称之为X轴宏驱动件、X轴微驱动件。第二驱动件133也可以被称之为Z轴驱动件。

可选地，可移动载物台13也可以为单级运动机构或其他类型的运动机构，只要可以在满足特定精度要求的情况下实现将待键合的第二元件40移动至待键合的第一元件30的预设表面位置，并键合在待键合的第一元件30的预设表面位置即可。

请再次参阅图1并结合参考图2至图9，图2至图9示出了本申请实施例中键合装置100的工作过程示意图。如图1所示，该键合装置100还可以包括：第一图像采集件21和第二图像采集件22。

具体地，第一图像采集件21具有第一视角，且被配置为读取待键合的第一元件30的第一对准标记B1和第二对准标记B2。其中，第一图像采集件21可以设置于第一驱动件131背离基座12的一侧第一微驱动件背离第二驱动件133的一侧，从而使得第一图像采集件21能够跟随第一驱动件131精确运动。第一视角也可以被称之为向上视角。可以理解的是，本申请中的第一图像采集件21的设置位置并不限制于设于第一微驱动件1313背离第二驱动件133的一侧。可选地，第一图像采集件21可以根据具体设计需求设于第一微驱动件1313的任意位置，只要满足第一图像采集件21能够跟随第一驱动件131精确移动并能够读取待键合的第一元件30的第一对准标记B1和第二对准标记B2即可。

请参阅图2，图2为本申请提供的键合装置确定第一元件的第一对准标记和第二对准标记的作用过程示意图。如图2所示，在可移动载物台13在移动待键合的第二元件40并将其键合在待键合的第一元件30的预设表面位置的过程中，第一图像采集件21能够跟随第一驱动件131运动。举例而言，第一图像采集件21能够跟随第一驱动件131运动，例如，运动至承载有第一元件30的第一卡盘14的下方(即为第一卡盘14朝向基座12的方向)，此时第一图像采集件21的视场范围可以位于待键合的第一元件30上的第一对准标记B1的下方，从而第一图像采集件21可以读取待键合的第一元件30上的第一对准标记B1。继续驱动第一图像采集件21运动，直至第一图像采集件21的视场范围可以位于待键合的第一元件30上的第二对准标记B2的下方，从而第一图像采集件21可以读取待键合的第一元件30上的第二对准标记B2。即：当第一图像采集件21的视场范围位于待键合的第一元件30所在的区域，第一图像采集件21能够读取第一元件30的第一对准标记B1和第二对准标记B2。第二图像采集件22具有第二视角且能够读取第二元件40的第三对准标记T1和第四对准标记T2。具体地，第二图像采集件22可以设于第一卡盘14的一侧，例如，固定设置于第一卡盘14的一侧面，通过控制可移动载物台13移动键合头135，以将拾取的第二元件40移动至第二图像采集件22的下方，直至第二图像采集件22能够第二元件40的第三对准标记T1和第四对准标记T2。其中，第二视角也可以被称之为向下视角。即：基于可移动载物台13拾取的第二元件40移动至第二图像采集件22的视场范围，第二图像采集件22被配置为读取第二元件40的第三对准标记T1和第四对准标记T2。

可选地，第一图像采集件21和第二图像采集件22可以为相机。在一些实施例中，第一图像采集件21也可以被称之为上视相机，以及第二图像采集件22也可以被称之为下视相机。

一些实施例中，参考组件可以包括参考元件23。其中，参考元件23可以设置在机台10上，且能够被驱动在门架11的顶板111与第二图像采集件22之间自由移动，例如，键合头135与第二图像采集件22之间，或者第一图像采集件21和第二图像采集件22之间。其中，参考元件23的自由移动范围不小于第一图像采集件21和第二图像采集件22的最大视场范围的交集。可选地，可以通过气缸或马达的驱动方式带动参考元件23在在门架11的顶板111与第二图像采集件22之间自由移动。在一些实施例中，参考元件23为透明件，且其上设置有参考标记231。

可以理解是，上述参考元件23可以为校正片，相应地，参考标记231也可以为设置在校正片的校正标记。

请参阅图3至图5，图3为本申请提供的键合装置识别参考标记的作用过程示意图，图4为本申请提供的键合装置定义的校正坐标系示意图，图5为本申请提供的键合装置确定第二元件的第三对准标记和第四对准标记的作用过程示意图。具体地，基于读取的第一对准标记B1和第二对准标记B2，第二图像采集件22可以配合参考元件23和第一图像采集件21定义校正坐标系。进一步地，驱动第一图像采集件21跟随第一驱动件131运动，例如，运动至第二图像采集件22的上方，直至第一图像采集件21的中心点和第二图像采集件22的中心点之间的连线垂直于第一卡盘14所在的平面(即：两个图像采集件的中心点在平行于第三方向Z的方向上对齐)。进一步地，参考元件23被移动至第二图像采集件22的上方，且位于两个图像采集件之间，并且此时第一图像采集件21的中心点、参考元件23的中心点以及第二图像采集件22的中心点之间的连线垂直于基座12所在的平面，进而第一图像采集件21和第二图像采集件22可以同时识别参考标记231，以确定校正坐标系中的固定坐标。即：第一图像采集件21和参考元件23能够被移动至第二图像采集件22的上方且三者的中心点在平行于第三方向Z上的方向上同时对齐，并且第一图像采集件21和第二图像采集件22被配置为同时识别参考标记231，以确定校正坐标系中的固定坐标。可选地，该固定坐标可以为校正坐标系中的原点坐标。

可以理解的是，第一图像采集件21的中心点可以为第一图像采集件21的视场中心。相应地，第二图像采集件22的中心点也可以为第二图像采集件22的视场中心。

具体地，由于第一图像采集件21读取的第一元件30的第一对准标记B1和第二对准标记B2对应的位置信息，与第二图像采集件22读取的第二元件40的第三对准标记T1和第四对准标记T2对应的位置信息，分别对应不同的坐标系，因此，本申请中的键合装置的结构设计中，通过设置参考元件23，将第一图像采集件21和第二图像采集件22同时识别参考标记231，可以使得第一图像采集件21的视场和第二图像采集件22的视场均对准同一物体，即：参考元件23上的参考标记231，此时，视为第一图像采集件21和第二图像采集件22对齐/对准。由此，可以先通过第一图像采集件21确定第二图像采集件22的位置信息，以及通过第一图像采集件21和第二图像采集件22同时识别参考标记231，将两者读取参考标记231对应的位置信息转换在同一坐标系(即：校正坐标系)中，以确定校正坐标系中的固定坐标。.

在另一些实施例中，也可以不设置参考元件23，而是将参考标记231设置在键合装置的某些元件上，即：参考标记231也可以设置在键合装置中的一些元件上，例如，可以在第二图像采集件22上设置参考标记231，并通过第一图像采集件21读取该参考标记231，也可以确定校正坐标系中的固定坐标。

进一步地，第二图像采集件22还被配置为根据校正坐标系，读取被键合头135拾取的第二元件40的第三对准标记T1和第四对准标记T2。具体地，如图5所示，当确定校正坐标系中的固定坐标后，移开参考元件23(例如，将参考元件23移出第一/第二图像采集件的最大视场范围之外)，控制拾取头50移动至第二卡盘15的上方(第二卡盘15朝向门架11的顶板111的方向)并从第二卡盘15拾取待键合的第二元件40，并将拾取的第二元件放置在键合头135上。进一步地，控制可移动载物台13驱动键合头135移动直至将拾取的第二元件40移动至第二图像采集件22的下方(即：第二图像采集件22朝向基座12的方向)，直至第二图像采集件22的视场范围可以位于待键合的第二元件40的第三对准标记T1和第四对准标记T2的下方，从而第二图像采集件22可以读取待键合的第二元件40的第三对准标记T1和第四对准标记T2。由此，通过第二图像采集件22读取被键合头135拾取的第二元件40的第三对准标记T1和第四对准标记T2。

可以理解的是，参考元件23也可以设置在键合装置100中的其他位置，只要可以满足如下条件：当需要确定校正坐标系中的固定坐标时，可以将参考元件23移动至两个图像采集件之间且三者的中心点在平行于第三方向Z上同时对齐；当确定固定坐标之后，将参考元件23移开即可(例如，将参考元件23移出第一/第二图像采集件的最大视场范围之外)。

可选地，参考元件23可以具有合适的厚度和热膨胀系数，以减小第一图像采集件21和第二采集件的光路到达参考元件23的差异。

可选地，校正坐标系也可以被称之为键合坐标系，且其包括：X轴和Y轴。

在另一些实施例中，也可以通过第一图像采集件21和第二图像采集件22确定校正坐标系中的固定坐标。具体地，第二图像采集件22可以固定设于第一卡盘14的一侧，此时，其位置则是固定的，且基于读取的第一对准标记B1和第二对准标记B2，可以定义校正坐标系。进一步地，驱动第一图像采集件21跟随第一驱动件131运动，例如，运动至第二图像采集件22的下方，直至第一图像采集件21的中心点和第二图像采集件22的中心点之间的连线垂直于第一卡盘14所在的平面(即：两个图像采集件的中心点在平行于第三方向Z的方向上对齐)，以确定校正坐标系中的固定坐标。

请再次参阅图1，并结合参考图6至图9。在一些实施例中，光栅组件24设于基座12的朝向门架11的顶板111的一侧且被配置为根据校正坐标系内的第一对准标记B1、第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2的坐标关系，确定待键合的第一元件30和待键合的第二元件40在校正坐标系内的角度偏差，并配合第一驱动件131、第二驱动件133以及旋转驱动件134通过键合头135调整第二元件40位置。

具体地，如图6所示，图6为本申请提供的键合装置确定的第一方向和第二方向的坐标信息的示意图。在校正坐标系中，待键合的第二元件40的第三对准标记T1和第四对准标记T2之间的第一连线设为L1，L1与校正坐标系中的X轴方向之间的第一夹角为α1，待键合的第一元件30的第一对准标记B1、第二对准标记B2之间的第二连线设为L2，L2与校正坐标系中的X轴方向之间的第二夹角为α2，则待键合的第一元件30和待键合的第二元件40在校正坐标系内的角度偏差△α为第一夹角α1和第二夹角α2之间的差值，即：△α为(α2-α1)的绝对值。

在一些实施例中，如图1所示，光栅组件24可以为平面光栅，其定位精度可以达到纳米级精度定位。可以理解的是，光栅组件24的具体结构和工作原理可以参考相关技术，本申请不做具体限制，只要可以实现如下功能即可：提高测量可移动载物台沿第一方向和第二方向的位移变化进而分别确定可移动载物台在第一方向和第二方向上的位移信息，以实现可移动载物台的精确定位；根据校正坐标系内的第一对准标记、第二对准标记、第三对准标记和第四对准标记的坐标关系，确定第一元件和第二元件在校正坐标系内的角度偏差，并配合第一驱动件、第二驱动件以及旋转驱动件通过键合头调整第二元件位置，以确定第一元件和第二元件的键合对准位置。

具体地，光栅组件24可以设于基座12且被配置为测量可移动载物台13在第一方向Y上和在第二方向X上的位移变化，以分别确定可移动载物台13在第一方向Y上和在第二方向X上的位移信息。

在一些实施例中光栅组件24可以包括：第一光栅单元和第二光栅单元。其中，第一光栅单元包括：第一光栅尺和第一伸缩件。第一光栅尺平行于第一方向Y设置于机台上；第一伸缩件的一端与第一光栅尺连接，且其另一端与可移动载物台13连接，且被配置为随可移动载物台13同步在第一方向Y发生位移，并随可移动载物台13同步在第二方向X发生伸缩。第二光栅单元包括：第二光栅尺和第二伸缩件。第二光栅尺平行于第二方向X设置于机台上；第二伸缩件的一端与第一光栅尺连接，且其另一端与可移动载物台13连接，且被配置为随可移动载物台13同步在第二方向X发生位移，并随可移动载物台13同步在第一方向Y发生伸缩。

进一步地，第一光栅单元还可以包括：第一传感器，位于第一光栅尺上，并与第一伸缩件连接，且第一传感器被配置为测量第一方向Y产生的位移。第二光栅单元还可以包括：第二传感器，位于第二光栅尺上，并与第二伸缩件连接，且第二传感器被配置为测量第二方向X产生的位移。

在另一些实施例中，光栅组件24也可以不包括第一伸缩件和第二伸缩件，即包括：第一光栅单元和第二光栅单元。其中，第一光栅单元平行于第一方向Y设置于机台上；第二光栅单元平行于第二方向X设置于机台上。进一步地，第一光栅尺还可以被配置为随可移动载物台13同步在第一方向Y发生位移，和/或第二光栅尺还可以被配置为随可移动载物台13同步在第二方向X发生位移。也就是说，至少一个光栅尺能够随可移动载物台13同步发生位移。相应地，第一光栅单元也可以包括设置在第一光栅尺上的第一传感器，且第一传感器也能够随可移动载物台13同步在第一方向Y发生位移并测量第一方向Y产生的位移。同理，第二光栅单元也可以包括设置在第二光栅尺上的第二传感器，且第二传感器也能够随可移动载物台13同步在第二方向X发生位移并测量第二方向X产生的位移。

进一步地，光栅组件24还可以包括：系统连接线路，被配置为连接计算机系统。其中，计算机系统被配置为基于确定的在第一方向Y上的坐标关系和在第二方向X上的坐标关系，产生与第一对准标记B1、第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2在第一方向Y上的坐标关系相关的第一方向Y坐标信息和在第二方向X上的坐标关系相关的第二方向坐标信息。进一步地，计算机系统还可以被配置为根据第一方向坐标信息和第二方向X坐标信息，确定第一元件30和第二元件40在校正坐标系内的角度偏差。也就是说，通过光栅组件24可以确定第一对准标记B1、第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2在第一方向Y上的坐标关系和第二方向X上的坐标关系。

可选地，光栅组件24还可以包括设于基座12的读数器，例如，平面光栅读数器。其中，可以用于记录将第一传感器测量第一驱动件131在第一方向Y的位移及其位移变化和\或第二传感器测量第一驱动件131在第二方向X的位移及其位移变化，并将记录结果传输至计算机系统。在另一些实施例中，读数器也可以省略，而是将第一光栅单元和第二光栅单元测量的位移信息直接传输至计算机系统。

在一些实施例中，通过光栅组件24中的系统连接线路与计算机系统共同配合，可以产生与第一对准标记B1、第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2在第一方向Y上的坐标关系相关的第一方向Y坐标信息，以及在第二方向X上的坐标关系相关的第二方向X坐标信息，即：可以获取校正信息。其中，校正信息可以包括：第一方向Y坐标信息，第二方向X坐标信息和角度偏差。

在一些实施例中，当第一微驱动件在水平面内沿第一方向Y微移动第二驱动件133和旋转驱动件134而沿第一方向Y发生位移变化时，由于可移动载物台13能够在基座12所在的平面内自由移动，且光栅组件24设于基座12，则光栅组件24中的第一光栅单元可以测量第二驱动件133和旋转驱动件134沿第一方向Y发生的位移变化。进一步地，通过计算机系统将沿第一方向Y发生的位移变化转换为沿第一方向Y的坐标信息，以产生与第一对准标记B1、第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2在第一方向Y上的坐标信息。即：当光栅组件24中的第一光栅单元测量可移动载物台13中的第一驱动件131在第一方向Y方向上的位移时，可以确定第一对准标记B1、第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2在第一方向Y上的坐标关系。进一步地，通过光栅组件24中的系统连接线路与计算机系统共同配合，可以产生与第一对准标记B1、第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2在第一方向Y上的坐标关系相关的第一方向Y坐标信息。

具体地，如图6所示，与第一对准标记B1、第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2在第一方向Y上的坐标关系相关的第一方向Y坐标信息可以表示为：在校正坐标系中，第一对准标记B1第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2分别在Y轴上的纵坐标值，例如，可以分别标记为B1(…，y_B1)，B2(…，y_B2)，T1(…，y_T1)，以及T2(…，y_T2)，即为第一方向Y的坐标信息。

在一些实施例中，当第二微驱动件在水平面内沿第二方向X微移动第二驱动件133和旋转驱动件134而沿第二方向X发生位移变化时，由于可移动载物台13能够在基座12所在的平面内自由移动，且光栅组件24设于基座12，则光栅组件24中的第二光栅单元可以测量第二驱动件133和旋转驱动件134沿第二方向X发生的位移变化。进一步地，通过计算机系统将沿第二方向X发生的位移变化转换为沿第二方向X的坐标信息，以产生与第一对准标记B1、第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2在第二方向X上的坐标信息。即：当光栅组件24中的第二光栅单元测量可移动载物台13中的第一驱动件131在第二方向X方向上的位移时，可以确定第一对准标记B1、第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2在第二方向X上的坐标关系。进一步地，通过光栅组件24中的系统连接线路与计算机系统共同配合，可以产生与第一对准标记B1、第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2在第二方向X上的坐标关系相关的第二方向X坐标信息。

具体地，如图6所示，与第一对准标记B1、第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2在第二方向X上的坐标关系相关的第二方向X坐标信息可以表示为：在校正坐标系中，第一对准标记B1第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2分别在X轴上的横坐标值，例如，可以分别标记为B1(x_B1，…)，B2(x_B2，…)，T1(x_T1，…)，以及T2(x_T2，…)，即为第二方向X的坐标信息。

由此，在确定校正坐标系中的固定坐标之后，并通过光栅组件24中的第一光栅单元、第二光栅单元以及系统连接线路与计算机系统的共同配合，可以确定与第一对准标记B1、第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2在第一方向Y和第二方向X的坐标信息，即：可以分别标记为B1(x_B1，y_B1)，B2(x_B2，y_B2)，T1(x_T1，y_T1)，以及T2(x_T2，y_T2)。基于此，可以通过B1(x_B1，y_B1)，B2(x_B2，y_B2)的坐标信息确定第一夹角α1，以及通过T1(x_T1，y_T1)，以及T2(x_T2，y_T2)的坐标信息确定第二夹角α2，进而确定待键合的第一元件30和待键合的第二元件40在校正坐标系内的角度偏差△α。可选地，计算机系统被配置为根据第一方向Y坐标信息和第二方向X坐标信息，例如，B1(x_B1，y_B1)，B2(x_B2，y_B2)，T1(x_T1，y_T1)，以及T2(x_T2，y_T2)，确定待键合的第一元件30和待键合的第二元件40在校正坐标系内的角度偏差△α为第一夹角α1和第二夹角α2之间的差值。由此，获取校正信息，例如，B1(x_B1，y_B1)，B2(x_B2，y_B2)，T1(x_T1，y_T1)，以及T2(x_T2，y_T2)以及△α。

由此，在本申请中的键合装置的结构设计中，可以基于读取的第一对准标记和第二对准标记，或基于读取的第三对准标记和第四对准标记，通过计算机系统定义校正坐标系。进一步地，通过在参考元件或键合装置的其他元件设置参考标记，且基于参考组件位于同一位置时，通过第一图像采集件与第二图像采集件识别参考标记获得的不同坐标信息，以确定校正坐标系中的固定坐标。

因此，在本申请的键合装置中，通过光栅组件的计算机系统与第一光栅单元、第二光栅单元连接，并基于确定的固定坐标，计算机系统能够在校正坐标系中产生与第一对准标记、第二对准标记、第三对准标记以及第四对准标记沿第一方向和第二方向的坐标信息。也就是说，可以通过控制计算机系统将在第一光栅单元确定的第一方向位移信息转换为在校正坐标系中沿第一方向的坐标信息，例如，B1(…，y_B1)，B2(…，y_B2)，T1(…，y_T1)，以及T2(…，y_T2)；同理，也可以通过控制计算机系统将在第二光栅单元确定的第二方向位移信息转换为在校正坐标系中沿第二方向的坐标信息，例如，B1(x_B1，…)，B2(x_B2，…)，T1(x_T1，…)，以及T2(x_T2，…)。进一步地，基于产生的沿第一方向和第二方向的坐标信息，计算机系统还能够确定第一元件的预设表面位置和第二元件位置之间的角度偏差，且光栅组件配合可移动载物台调整第二元件的位置，以确定第一元件和第二元件的键合对准位置，进而使第二元件键合在第一元件的预设表面位置。

在一些实施例中，当角度偏差△α大于预设阈值时，则光栅组件24配合第一宏/微驱动件、第二宏/微驱动件、第二驱动件133以及旋转驱动件134，分别实现键合头135在第一方向Y、第二方向X及第三方向Z的亚微米级精度定位和微弧度级定位精度。由此，可移动载物台13形成高精度移动平台，以驱动键合头135调整第二元件40位置，直至小于或等于预设阈值。其中，预设阈值为角度偏差可以为0°，0.5°，1°，此处预设阈值的角度偏差的具体数值可以根据具体设计需求进行设定，本申请不做具体限制。可选地，预设阈值的角度偏差△α＝0°，即：α1’＝α2，α1’表示第二元件40调整位置后，第三对准标记T1和第四对准标记T2之间的第三连线L1’与校正坐标系中的X轴方向之间的第三夹角。

具体地，如图7至图9所示，图7为本申请提供的键合装置校正第二元件和第一元件相对位置在校正坐标系中的坐标信息的示意图，图8为本申请提供的键合装置键合第二元件至第一元件的预设表面位置的作用过程示意图，图9为图8所示的第二元件键合至第一元件的预设表面位置时在校正坐标系中的坐标信息的示意图。在一些实施例中，如图7所示，在校正坐标系中，经键合头135调整后的第二元件40位置后的坐标信息可以表示为：与第三对准标记T1和第四对准标记T2在第一方向Y和第二方向X上的坐标关系对应的坐标信息可以表示为：在校正坐标系中，第三对准标记的T1的位置调整为(x^’ _T1，y^’ _T1)，且第三对准标记的T1的位置调整为T2(x^’ _T2，y^’ _T2)。由此，可以通过调整后的坐标信息T1(x^’ _T1，y^’ _T1)和T2(x^’ _T2，y^’ _T2)计算得到α1’。可选地，当α1’调整为满足如下条件：角度偏差△α＝0，即：α1’＝α2，则表示待键合的第二元件和待键合的第一元件之间的相对位置达到预定阈值。与此同时，第三对准标记T1和第四对准标记T2在校正坐标系中的坐标信息如图9所示。进一步地，通过可移动载物台中的第二驱动件将待键合的第二元件移动至第一元件的预设表面位置，并键合在第一元件的预设表面位置，如图8所示。

在一些实施例中，可以通过如下方式获取α1’：通过光栅组件24中的第一光栅单元、第二光栅单元，可以获取与第三对准标记T1和第四对准标记T2在第一方向Y和第二方向X的坐标关系，并通过计算机系统计算角度偏向△α和第三对准标记T1和第四对准标记T2在第一方向Y和第二方向X的坐标信息：T1(x^’ _T1，y^’ _T1)和T2(x^’ _T2，y^’ _T2)。其中，T1(x^’ _T1，y^’ _T1)和T2(x^’ _T2，y^’ _T2)与T1(x_T1，y_T1)和T2(x_T2，y_T2)之间的位移差异也称之为“轴向位移差异△x和△y”。进一步地，α1’可以通过视觉闭环补偿，并且轴向位移差异△x和△y则可以分别通过光栅组件24进行闭环补偿。

本申请中的键合装置的结构设计中，通过设置光栅组件，可以测量可移动载物台沿第一方向和第二方向的位移变化进而分别确定可移动载物台在第一方向和第二方向上的位移信息。进一步地，根据可移动载物台在第一方向、第二方向上的位移信息，光栅组件还可以确定待键合的第二元件在第一方向的坐标信息和在第二方向的坐标信息。由此，可以通过光栅组件与可移动载物台形成高精度的运动闭环，进而可以实现待键合第二元件的精确定位，确定第一元件和第二元件的键合对准位置，从而提高第二元件与第一元件之间的键合精度。

进一步地，本申请中的键合装置还通过设置参考组件20，并配置为根据校正信息校正待键合的第一元件30和待键合的第二元件40的相对位置，从而仅需对待键合的第一元件30的对准标记识别一次和参考组件20中的参考元件23的参考标记识别一次确定校正坐标系和校正坐标系中的固定坐标，进而确定待键合的第二元件40的对准标记在校正坐标系中的坐标关系，即可确定校正信息并校正待键合的第一元件30和待键合的第二元件40的相对位置。由此，本申请中的键合装置无需通过两个相机在同一视场内同时识别待键合的第一元件30的对准标记和待键合的第二元件40的对准标记，即可完成第二元件40和第一元件30的对准并进行键合，同时也无需对每个待键合的第二元件40进行多次对准，有效缩短耗时，并有利于提高键合效率，提高产率。

进一步地，由于本申请中键合装置经过参考组件20中的两个图像采集件和参考元件23同时识别参考元件23的参考标记即可，待键合的第一元件30的对准标记和待键合的第二元件40的对准标记分布不受限制。因此，有效减少了待键合的第一元件30的对准标记和待键合的第二元件40的对准标记受相机视场大小限制的影响。

进一步地，在本申请实施例中的键合装置，通过可移动载物台13中的第一宏/微驱动件、第二宏/微驱动件、第二驱动件133以及旋转驱动件134和参考组件20中的光栅组件24的配合形成运动闭环，以使得可移动载物台13实现亚微米级精度定位，从而有效提高键合精度。

可以理解的是，本申请实施例中的键合装置不仅可以应用于芯片-晶圆键合技术(chip-to-wafer，C2W)，即：在如上实施例中所述的键合装置中，通过机台10中的门架11、基座12、可移动载物台13以及光栅组件24之间的配合，组成高精度移动平台，并形成运动闭环，从而待键合的芯片移动至待键合的晶圆的预设表面位置，并键合在待键合的晶圆的预设表面位置。在一些实施例中，本申请实施例中的键合装置还可以应用于晶圆-晶圆键合技术(wafer-to-wafer，W2W)，即：在如上实施例中所述的键合装置中，通过机台10中的门架11、基座12、可移动载物台13以及光栅组件24之间的配合，组成高精度移动平台，并形成运动闭环，从而待键合的第一晶圆移动至待键合的第二晶圆的预设表面位置，并键合在待键合的第二晶圆的预设表面位置，其作用原理和所要实现的技术效果与应用于芯片-晶圆键合技术(chip-to-wafer，C2W)基本相同，具体内容均可以参阅如上实施例中的相关描述。类似地，本申请实施例中的键合装置还可以应用于芯片-芯片键合技术(chip-to-chip，C2C)，其作用原理和所要实现的技术效果与应用于芯片-晶圆键合技术(chip-to-wafer，C2W)基本相同，具体内容均可以参阅如上实施例中的相关描述。

基于上述的键合装置，以下对使用上述键合装置进行第二元件40第一元件30键合的方法进行描述。图10是本申请提供的键合方法的一实施例中流程示意图。下面结合图10以及图2至图9对本实施例提供的键合方法的各个步骤进行详细说明。

具体地，如图10所示，该键合方法可以应用于如上任意一项实施例中的键合装置100中。该键合方法可以包括如下步骤：

步骤S10：读取待键合的第一元件的第一对准标记和第二对准标记。

具体地，如图2所示，驱动第一图像采集件21跟随第一驱动件131运动至承载有第一元件30的第一卡盘14上方，即：第一图像采集件21的视场范围位于待键合的第一元件30所在的区域。此时第一图像采集件21可以读取待键合的第一元件30上的第一对准标记B1和第二对准标记B2。进一步地，基于读取的第一对准标记B1和第二对准标记B2，通过第二图像采集件22配合参考元件23和第一图像采集件21定义校正坐标系(如图4所示)。

步骤S20：读取待键合的第二元件的第三对准标记和第四对准标记。

具体地，如图5所示，控制可移动载物台13，通过键合头135拾取待键合的第二元件40，并将拾取的第二元件40移动至第二图像采集件22的上方，直至第二图像采集件22的视场范围可以位于待键合的第二元件40的第三对准标记T1和第四对准标记T2的下方，从而第二图像采集件22可以读取待键合的第二元件40的第三对准标记T1和第四对准标记T2。由此，通过第二图像采集件22读取被键合头135拾取的第二元件40的第三对准标记T1和第四对准标记T2。

步骤S30：根据第一对准标记和第二对准标记，或根据第三对准标记和第四对准标记，确定校正坐标系。

步骤S40：确定所述校正坐标系中的固定坐标。

具体地，如图3所示，该步骤S40的具体实施过程可以包括：驱动第一图像采集件21跟随第一驱动件131运动，例如，运动至第二图像采集件22的上方，直至第一图像采集件21的中心点和第二采集件的中心点之间的连线垂直于第一卡盘14所在的平面(即：两个图像采集件的中心点在平行于第三方向Z的方向上对齐)。进一步地，参考元件23被移动至第二图像采集件22的上方，且位于两个图像采集件之间，并且此时第一图像采集件21的中心点、参考元件23的中心点以及第二图像采集件22的中心点之间的连线垂直于第一卡盘14所在的平面，进而第一图像采集件21和第二图像采集件22可以同时识别参考标记231，以确定校正坐标系中的固定坐标。

由此，通过步骤S10至步骤S40可以得到如图4所示的校正坐标系和固定坐标。

步骤S50：根据第一对准标记、第二对准标记、第三对准标记、第四对准标记和固定坐标，确定第一方向坐标信息，第二方向坐标信息。

具体地，该步骤S50可以包括：控制第一光栅组件24在校正坐标系中产生与第一对准标记B1、第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2在第一方向Y上的坐标关系相关的第一方向Y坐标信息；控制第二光栅组件24在校正坐标系中产生与第一对准标记B1、第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2在第二方向X上的坐标关系相关的第二方向X坐标信息。

在一些实施例中，产生与在第一方向Y上的坐标关系相关的第一方向Y坐标信息包括：通过第一光栅单元确定可移动载物台沿第一方向的位移信息；根据沿第一方向的位移信息，在校正坐标系中产生与第一对准标记、第二对准标记、第三对准标记以及第四对准标记在第一方向的坐标信息。具体地，当第一微驱动件在水平面内沿第一方向Y微移动第二驱动件133和旋转驱动件134而沿第一方向Y发生位移变化时，由于可移动载物台13能够在基座12所在的平面内自由移动，且光栅组件24设于基座12，则可以控制光栅组件24中的第一光栅单元测量第二驱动件133和旋转驱动件134沿第一方向Y发生的位移变化。进一步地，通过系统连接线路与光栅组件24连接的计算机系统，将沿第一方向Y发生的位移变化转换为沿第一方向Y的坐标信息，并产生与第一对准标记B1、第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2在第一方向Y上的坐标关系相关的第一方向Y坐标信息。

具体地，如图6所示，与第一对准标记B1、第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2在第一方向Y上的坐标关系相关的第一方向Y坐标信息可以表示为：在校正坐标系中，第一对准标记B1第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2分别在Y轴上的纵坐标值，例如，可以分别标记为B1(…，y_B1)，B2(…，y_B2)，T1(…，y_T1)，以及T2(…，y_T2)，即为第一方向Y的坐标信息。

类似地，产生与在第二方向X上的坐标关系相关的第二方向X坐标信息包括：通过第二光栅单元确定可移动载物台沿第二方向的位移信息；根据沿第二方向的位移信息，在校正坐标系中产生与第一对准标记、第二对准标记、第三对准标记以及第四对准标记在第二方向的坐标信息。具体地，当第二微驱动件在水平面内沿第二方向X微移动第二驱动件133和旋转驱动件134而沿第二方向X发生位移变化时，由于可移动载物台13能够在基座12所在的平面内自由移动，且光栅组件24设于基座12，则可以控制光栅组件24中的第二光栅单元测量第二驱动件133和旋转驱动件134沿第二方向X发生的位移变化。进一步地，通过系统连接线路与光栅组件24连接的计算机系统，将沿第二方向X发生的位移变化转换为沿第二方向X的坐标信息，并产生与第一对准标记B1、第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2在第二方向X上的坐标关系相关的第二方向X坐标信息。

具体地，如图6所示，与第一对准标记B1、第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2在第二方向X上的坐标关系相关的第二方向X坐标信息可以表示为：在校正坐标系中，第一对准标记B1第二对准标记B2、第三对准标记T1和第四对准标记T2分别在X轴上的横坐标值，例如，可以分别标记为B1(x_B1，…)，B2(x_B2，…)，T1(x_T1，…)，以及T2(x_T2，…)，即为第二方向X的坐标信息。

由此，通过步骤S50，可以得到如图6中所示的校正坐标系中坐标信息，例如，在校正坐标系中，可以分别标记为B1(x_B1，y_B1)，B2(x_B2，y_B2)，T1(x_T1，y_T1)，以及T2(x_T2，y_T2)。

可以理解的是，本申请实施例中键合方法的上述操作步骤S20至步骤S50之间并无先后次序之分。例如，也可以通过在步骤S40中确定校正坐标系中的固定坐标后，移开参考元件23(例如，将参考元件23移出第一/第二图像采集件的最大视场范围之外)，并实施步骤S20。只要通过这些步骤可以得到如图6中所示的校正坐标系中坐标信息即可，例如，在校正坐标系中，可以分别标记为B1(x_B1，y_B1)，B2(x_B2，y_B2)，T1(x_T1，y_T1)，以及T2(x_T2，y_T2)。

步骤S60：根据第一方向坐标信息和第二方向坐标信息，确定第一元件和第二元件的键合对准位置。

具体地，该步骤S60可以包括如下步骤：根据第一对准标记、第二对准标记、第三对准标记和第四对准标记沿第一方向和第二方向的坐标信息，确定角度偏差；根据第一方向坐标信息，第二方向坐标信息和角度偏差确定校正信息；根据校正信息，校正第一元件和第二元件的相对位置；以及根据校正的相对位置，确定第一元件和第二元件的键合对准位置。

具体地，基于步骤S50中确定的坐标信息，例如，可以分别标记为B1(x_B1，y_B1)，B2(x_B2，y_B2)，T1(x_T1，y_T1)，以及T2(x_T2，y_T2)，可以通过B1(x_B1，y_B1)，B2(x_B2，y_B2)的坐标信息确定第一夹角α1，以及通过T1(x_T1，y_T1)，以及T2(x_T2，y_T2)的坐标信息确定第二夹角α2，进而确定待键合的第一元件30和待键合的第二元件40在校正坐标系内的角度偏差△α，如图6所示。其中，在校正坐标系中，待键合的第二元件40的第三对准标记T1和第四对准标记T2之间的第一连线设为L1(即：B1和B2之间的连线)，L1与校正坐标系中的X轴方向之间的第一夹角为α1，待键合的第一元件30的第一对准标记B1、第二对准标记B2之间的第二连线设为L2(即：T1和T2之间的连线)，L2与校正坐标系中的X轴方向之间的第二夹角为α2，则待键合的第一元件30和待键合的第二元件40在校正坐标系内的角度偏差△α为第一夹角α1和第二夹角α2之间的差值。

在一些实施例中，步骤“根据校正信息，校正第一元件和第二元件的相对位置”可以包括：基于角度偏差，旋转键合头135进行校正至预设阈值内；读取第二元件40的第一方向Y验证坐标信息和第二方向X验证坐标信息；以及基于读取第二元件40的第一方向Y验证坐标信息和第二方向X验证坐标信息，验证角度偏差的校正结果。具体地，当角度偏差△α大于预设阈值时，则光栅组件24配合第一宏/微驱动件、第二宏/微驱动件、第二驱动件133以及旋转驱动件134，分别实现键合头135在第一方向Y、第二方向X及第三方向Z的亚微米级精度定位和微弧度级定位精度。由此，可移动载物台13形成高精度移动平台，以驱动键合头135调整第二元件40位置，直至小于或等于预设阈值。其中，预设阈值为角度偏差可以为0°，0.5°，1°，此处预设阈值的角度偏差的具体数值可以根据具体设计需求进行设定，本申请不做具体限制。可选地，预设阈值的角度偏差△α＝0，即：α1’＝α2，α1’表示第二元件40调整位置后，第三对准标记T1和第四对准标记T2之间的第三连线L1’与校正坐标系中的X轴方向之间的第三夹角。

具体地，如图7所示，在校正坐标系中，经键合头135调整后的第二元件40位置后的坐标信息可以表示为：与第三对准标记T1和第四对准标记T2在第一方向Y和第二方向X上的坐标关系对应的坐标信息可以表示为：在校正坐标系中，第三对准标记的T1的位置调整为(x^’ _T1，y^’ _T1)，且第三对准标记的T1的位置调整为T2(x^’ _T2，y^’ _T2)。由此，可以通过调整后的坐标信息T1(x^’ _T1，y^’ _T1)和T2(x^’ _T2，y^’ _T2)计算得到α1’。

步骤S70：键合第二元件于第一元件的预设表面位置。也即：键合头键合第二元件于第一元件的预设表面位置。

可选地，当α1’调整为满足如下条件：角度偏差△α＝0，即：α1’＝α2，则表示待键合的第二元件和待键合的第一元件之间的相对位置达到预定阈值。与此同时，第三对准标记T1和第四对准标记T2在校正坐标系中的坐标信息如图9所示。进一步地，通过可移动载物台中的第二驱动件将待键合的第二元件移动至第一元件的预设表面位置，并键合在第一元件的预设表面位置，如图8所示。

本申请中的键合方法应用于上述的键合装置，因此具有相同的有益效果，在此不再赘述。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (13)

1.一种键合装置，其特征在于，包括：

机台，包括可移动载物台；

光栅组件，被配置为确定所述可移动载物台沿第一方向、第二方向的位移信息；

基于所述沿第一方向、第二方向的位移信息，所述光栅组件还被配置为确定所述可移动载物台的坐标信息。

2.根据权利要求1所述的键合装置，其特征在于，所述机台还包括：基座和设于所述基座的门架；

所述光栅组件设于所述基座且被配置为测量所述可移动载物台在所述第一方向上和在所述第二方向上的位移变化，以分别确定所述可移动载物台在所述第一方向和在所述第二方向上的位移信息。

3.根据权利要求2所述的键合装置，其特征在于，还包括：

第一卡盘，被配置为承载待键合第一元件；

第一图像采集件，位于所述可移动载物台背离所述基座的一侧且具有第一视角，并被配置为读取所述第一元件的第一对准标记和第二对准标记；

第二图像采集件，位于所述第一卡盘的一侧且具有第二视角，并被配置为读取被所述可移动载物台拾取的第二元件的第三对准标记和第四对准标记。

4.根据权利要求3所述的键合装置，其特征在于，基于所述第一图像采集件的视场范围位于所述待键合的第一元件所在的区域，所述第一图像采集件被配置为读取所述第一元件的第一对准标记和第二对准标记；

基于所述可移动载物台拾取的第二元件移动至所述第二图像采集件的视场范围，所述第二图像采集件被配置为读取所述第二元件的第三对准标记和第四对准标记。

5.根据权利要求3所述的键合装置，其特征在于，还包括：参考组件，设于所述机台；

所述参考组件设置有参考标记，且所述参考组件位于同一位置时，所述第一图像采集件和所述第二图像采集件被配置为识别所述参考标记获得的不同坐标信息，以确定所述校正坐标系中的固定坐标。

6.根据权利要求5所述的键合装置，其特征在于，所述光栅组件还包括：计算机系统，与所述光栅组件连接；

其中，基于读取的第一对准标记和第二对准标记，或基于读取的第三对准标记和第四对准标记，所述计算机系统被配置成定义所述校正坐标系；

基于确定的所述固定坐标，所述计算机系统被配置为在所述校正坐标系中产生与所述第一对准标记、所述第二对准标记、所述第三对准标记以及所述第四对准标记沿所述第一方向和所述第二方向的坐标信息；

基于产生的沿所述第一方向和所述第二方向的坐标信息，所述计算机系统还被配置为确定所述第一元件的预设表面位置和所述第二元件位置之间的角度偏差，且所述光栅组件配合所述可移动载物台调整所述第二元件的位置，以使所述第二元件键合在所述第一元件的预设表面位置。

7.根据权利要求1的键合装置，其特征在于，所述可移动载物台包括：依次层叠设置于所述基座朝向所述门架的顶板的一侧的第一驱动件、第二驱动件、旋转驱动件以及键合头；

其中，所述键合头与所述旋转驱动件连接且所述键合头的末端朝向所述顶板；

所述第一驱动件包括：

第一宏驱动件，位于所述基座朝向所述顶板的一侧，且被配置为在水平面内沿所述第一方向移动所述键合头；

第一微驱动件，位于所述基座朝向所述顶板的一侧，且被配置为在水平面内沿第所述一方向微所述移动键合头；

所述第二驱动件包括：

第二宏驱动件，位于所述基座朝向所述顶板的一侧，且被配置为在水平面内沿所述第二方向移动所述键合头；

第二微驱动件，位于所述基座朝向所述顶板的一侧，且被配置为在水平面内沿所述第二方向上微移动所述键合头。

8.根据权利要求1所述的键合装置，其特征在于，所述光栅组件包括：

第一光栅单元，包括：第一光栅尺和第一伸缩件，其中，所述第一伸缩件的一端与所述第一光栅尺连接，且其另一端与所述可移动载物台连接，以及所述第一伸缩件被配置为随所述可移动载物台同步在所述第一方向发生位移，并随所述可移动载物台同步在所述第二方向发生伸缩；

第二光栅单元，包括：第二光栅尺和第二伸缩件，其中，所述第二伸缩件的一端与所述第二光栅尺连接，且其另一端与所述可移动载物台连接，以及所述第二伸缩件被配置为随所述可移动载物台同步在所述第二方向发生位移，并随所述可移动载物台同步在所述第一方向发生伸缩。

9.根据权利要求1所述的键合装置，其特征在于，所述光栅组件包括：

第一光栅单元，平行于所述第一方向设置于所述机台上；和

第二光栅单元，平行于所述第二方向设置于所述机台上；

其中，所述第一光栅尺被配置为随所述可移动载物台同步在所述第一方向发生位移，和/或所述第二光栅尺被配置为随所述可移动载物台同步在所述第二方向发生位移。

10.一种键合方法，其特征在于，包括：

读取待键合的第一元件的第一对准标记和第二对准标记；

读取待键合的第二元件的第三对准标记和第四对准标记；

根据所述第一对准标记和所述第二对准标记，或根据所述第三对准标记和所述第四对准标记，确定校正坐标系；

确定所述校正坐标系中的固定坐标；

根据第一对准标记、第二对准标记、第三对准标记、第四对准标记和所述固定坐标，确定第一方向坐标信息和第二方向坐标信息；

根据所述第一方向坐标信息和所述第二方向坐标信息，确定所述第一元件和所述第二元件的键合对准位置；以及

键合头键合第二元件于第一元件的预设表面位置。

11.根据权利要求10所述的键合方法，其特征在于，根据所述第一方向坐标信息和所述第二方向坐标信息确定所述第一元件和所述第二元件的键合对准位置包括：

根据所述第一对准标记、所述第二对准标记、所述第三对准标记和所述第四对准标记沿所述第一方向和所述第二方向的坐标信息，确定角度偏差；

根据所述第一方向坐标信息，所述第二方向坐标信息以及所述角度偏差确定校正信息；以及

根据所述角度偏差，校正所述第一元件和所述第二元件的相对位置；

根据校正的相对位置，确定所述第一元件和所述第二元件的键合对准位置。

12.根据权利要求10的键合方法，其特征在于，确定所述校正坐标系中的固定坐标包括：

通过读取参考组件位于同一位置时，第一图像采集件和与第二图像采集件识别参考标记获得的不同坐标信息，确定所述固定坐标。

13.根据权利要求10的键合方法，其特征在于，所述根据第一对准标记、第二对准标记、第三对准标记、第四对准标记和固定坐标，确定第一方向坐标信息和第二方向坐标信息包括：

控制所述光栅组件测量第一驱动件在第一方向上和第二方向上的位移，以确定第一对准标记、第二对准标记、第三对准标记和第四对准标记在所述第一方向和所述第二方向上的位移信息，并控制所述计算机系统将所述在第一方向和第二方向上的位移信息分别转换为在所述第一方向上的坐标信息和在所述第二方向上的坐标信息。