CN102403196A - 薄片粘贴装置及粘贴方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种薄片粘贴装置及粘贴方法，薄片粘贴装置(10)包括：支承机构(11)，具有能够对半导体晶片(W)进行支承的支承面(21)；导出机构(12)，将粘合片(S)以面对支承面(21)的方式导出；凹部检测机构(13)，对形成在粘合片(S)上的凹部(C)的位置进行检测；多关节机械手(15)和搬运臂(82)，用于将半导体晶片(W)放置到支承面(21)上；以及按压机构(18)，将粘合片(S)按压并粘贴到被支承机构(11)支承的半导体晶片(W)上。多关节机械手根据凹部检测机构的检测结果进行工作，从而以使凹部的中心位置与半导体晶片的中心位置保持一致的方式将半导体晶片放置到支承面上。

Description

薄片粘贴装置及粘贴方法
技术领域
本发明涉及一种薄片粘贴装置及粘贴方法，更详细地说，涉及一种能够将在粘合剂层上形成有凹部的粘合片粘贴到被粘物上的薄片粘贴装置及粘贴方法。
背景技术
作为半导体晶片(以下有时简称为“晶片”)，一般有在其电路面侧形成有用于确保电导通的焊锡凸块之类的晶片。另外，晶片在其电路面侧粘贴有保护用粘合片并施以背面研磨等处理。作为涉及的粘合片，例如，在专利文献1中公开了一种在基材片的一面侧具有比晶片的外形更小口径的、并未形成粘合剂层的开口部(凹部)的粘合片。这样的粘合片被粘贴到晶片的电路面侧之后，沿该晶片的外缘进行切断，仅将晶片的外缘密封，以防止背面研磨时清洗水的浸入。
另外，作为将粘合片粘贴到晶片上、并沿晶片的外缘将该粘合片进行切断的粘贴装置，例如，已被专利文献2所公开。
专利文献1：日本发明专利特开2005-123382号公报
专利文献2：日本发明专利特开2007-62004号公报
专利文献3：日本发明专利特开2006-352054号公报
然而，在专利文献2的薄片粘贴装置中，当采用了专利文献1的粘合片时，会产生不能将该凹部与晶片进行对位、存在无法对应的问题。
在此，在专利文献3中，预先将粘合片按晶片的外形进行切断，在将该粘合片进行导出的过程中，通过检测机构对粘合片的位置偏移进行检测，将该偏移量进行补正而使晶片与粘合片的外形大致一致以后进行粘贴。但是，即使在这样的专利文献3中，由于为了补正偏移量而使支承晶片的工作台移动，所以也将会导致工作台周围的移动机构等的结构变得复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种薄片粘贴装置及粘贴方法，能够在简化构造的同时，将具有凹部的粘合片的该凹部正确地配置到被粘物的预定位置上，且将该粘合片粘贴到被粘物上。
为了达到上述目的，本发明提供一种薄片粘贴装置，将粘合片粘贴到被粘物的一面上，该粘合片在基材片的一面上设有粘合剂层，在该粘合剂层上每隔预定间隔形成有凹部，所述薄片粘贴装置包括：
支承机构，具有能够从所述被粘物的另一面侧对该被粘物进行支承的支承面；导出机构，将所述粘合片以面对所述支承面的方式导出；凹部检测机构，对以面对所述支承面的方式导出的粘合片上的所述凹部的位置进行检测；搬运机构，能够将被粘物放置到所述支承面上；以及按压机构，从基材片侧对所述粘合片进行按压，将所述粘合片粘贴到所述被粘物上，
所述搬运机构根据所述凹部检测机构的检测结果，以使所述凹部配置于所述被粘物的预定位置上的状态下粘贴所述粘合片的方式将该被粘物放置到所述支承面上。
在本发明中，也可以采用这样的结构，所述薄片粘贴装置还包括切断机构，能够将粘贴于所述被粘物上的粘合片切断。
另外，所述薄片粘贴装置优选地采用如下的结构，所述薄片粘贴装置包含对所述被粘物的位置进行检测的被粘物检测机构；
所述搬运机构根据所述被粘物检测机构的检测结果，以使所述凹部被粘贴到所述被粘物的预定位置上的方式将该被粘物放置到所述支承面上。
而且，可以采用这样的结构，所述切断机构设置为能够将所述粘合片切断成与所述凹部检测机构或者被粘物检测机构的检测结果对应的形状。
另外，本发明的粘贴方法采用这样的方法，将粘合片粘贴到被粘物的一面上，该粘合片在基材片的一面上设有粘合剂层，在该粘合剂层上每隔预定间隔形成有凹部，包括如下工序：
导出工序，将所述粘合片以面对支承面的方式导出；
凹部位置检测工序，对以面对所述支承面的方式导出的粘合片上的所述凹部的位置进行检测；
放置工序，根据所述凹部的检测结果，以使所述凹部配置于所述被粘物的预定位置上的状态下粘贴所述粘合片的方式将被粘物放置到所述支承面上；以及
粘贴工序，从基材片侧对所述粘合片进行按压，将所述粘合片粘贴到所述被粘物上。
发明效果
根据本发明，因为可以通过凹部检测机构来检测出凹部的位置，根据该检测结果，通过搬运机构将被粘物放置到支承面上，所以无需移动支承机构就能够进行上述对位，所以可以简化支承机构及其周边的构造，实现小型化。
另外，由于可以将粘合片切断成与凹部检测机构或者被粘物检测机构的检测结果对应的形状，所以能够与具有各种各样形状的粘合片或被粘物相对应地进行粘合片的粘贴。
附图说明
图1是涉及本实施方式的薄片粘贴装置的概略主视图；
图2(A)是示出图1的主要部分的部分剖面的主视图；(B)是从下侧看到的粘合片的概略立体图。
附图标记说明
10  薄片粘贴装置
11  支承机构
12  导出机构
13  凹部检测机构
15  多关节机械手
18  按压机构
78  切割刀
82  搬运臂
90  被粘物检测机构
AD  粘合剂层
BS  基材片
C   凹部
S   粘合片
W   半导体晶片(被粘物)
具体实施方式
以下，参照附图就本发明的实施方式进行说明。
此外，在本说明书中，如果没有特别说明，“上”、“下”是以图1为基准。
在图1及图2中，薄片粘贴装置10包括：支承机构11，其被设置成能够对作为被粘物的半导体晶片W进行支承；导出机构12，将在带状剥离片RL的一面上暂时粘有带状粘合片S的原料片R进行导出；凹部检测机构13，用于对形成在粘合片S上的凹部C的位置进行检测；作为驱动机器的多关节机械手15，构成后述的搬运机构和切断机构；按压机构18，将粘合片S按压并粘贴到被支承机构11支承的半导体晶片W上；定位装置19，对被支承机构11支承前的晶片W进行定位；以及控制机构20，对本薄片粘贴装置10的整体动作进行控制。
所述晶片W在其一个面(上表面)上形成有多个凸块B，这些凸块B是半导体芯片的电极，具有预定的高度。
所述粘合片S包括基材片BS和层叠于该基材片BS的一个面(图2(B)中的上表面)上的粘合剂层AD。在粘合剂层AD上沿粘合片S的伸出方向每隔预定间隔形成有凹部C(本例中在凹部的底面上没有粘合剂，但也可以有)。各凹部C收敛于晶片W面内，并且形成为能够将晶片W上的凸块B全部容纳的形状及尺寸。在相邻的凹部C之间设有基准标记BM。粘合片S的短尺寸宽度方向(Y轴方向)上的各基准标记BM的位置与各凹部中心位置DC在该Y轴方向上没有偏差而相同。各基准标记BM与在粘合片S的导出方向(X轴方向)上相邻的凹部中心位置DC在该X轴方向上的距离D设定为完全相同。也就是说，各凹部中心位置DC和与之对应的基准标记BM的相对位置关系为恒定，能够由基准标记BM的位置决定凹部中心位置DC。
所述支承机构11包括内侧工作台22、外侧工作台25及直动式马达27。其中，内侧工作台22具有支承面21，该支承面21具有与晶片W的外周边缘形状大致相同的外周边缘，能够从另一面(图1中的下表面)侧将晶片W吸附并对其进行支承；外侧工作台25设置成其与内侧工作台22之间形成间隙，截面呈凹状；直动式马达27作为驱动机器使内侧工作台22升降。内侧工作台22设置成能够根据粘合片S的厚度或晶片W的厚度进行升降。
所述导出机构12由支承辊33、回收辊34、多根导辊36～39、驱动辊41、夹送辊42、剥离板43、测力仪(load cell)44、张力测量辊46、驱动机构47、缸体53、54、框架F1以及卷绕机构56构成。其中，支承辊33设在框架F上并对卷绕成圆筒卷状的原料片R进行支承；回收辊34对剥离片RL进行回收；多根导辊36～39配置在支承辊33与回收辊34之间；驱动辊41能够通过作为驱动机器的马达M1进行旋转；夹送辊42将剥离片RL夹在其与该驱动辊41之间；剥离板43在原料片R的导出过程中将剥离片RL翻折并从该剥离片RL上把粘合片S剥离；测力仪44对通过按压机构18将粘合片S粘贴到晶片W上时所赋予粘合片S的张力进行检测；张力测量辊46与该测力仪44相连接；驱动机构47让剥离板43移动，以使测力仪44的检测值达到预定值；缸体53、54作为驱动机器，通过制动蹄(brake shoe)50、51将粘合片S夹入而对粘合片S的导出进行控制；框架F1对剥离板43、导辊37～39、测力仪44、张力测量辊46以及缸体53、54进行支承；卷绕机构56对晶片W外侧的不要的粘合片S1进行卷绕。导出机构12能够将用剥离板43从剥离片RL上剥离下来的粘合片S以面对支承面21上方的方式导出。
所述驱动机构47包含作为驱动机器的单轴机械手58，该单轴机械手58的未予图示的滑块安装在框架F1上，所述驱动机构47对框架F1进行支承，并能够根据由测力仪44检测出的粘合片S的张力，通过控制机构20使框架F1在上下方向上进行升降。
所述卷绕机构56包括辊60、驱动辊61和卷绕辊63。其中，辊60被支承在框架F2上；驱动辊61通过作为驱动机器的马达M2来驱动；卷绕辊63把不要的薄片S1夹在其与驱动辊61之间且随着该驱动辊61的旋转而旋转。此外，框架F2被支承在作为驱动机器的线性马达65的滑块65A上，并设置成能够在X轴方向上移动。
所述凹部检测机构13由图1所示的设于剥离板43上方的照相机等摄像机构构成，设置成对被导出的粘合片S上的基准标记BM进行摄像，以对该基准标记BM的X轴方向及Y轴方向的位置进行检测，能够将该检测数据输出给控制机构20。
所述多关节机械手15是所谓6轴机械手，包括底座部70、配置于该底座部70上表面侧的第一臂71～第六臂76、和安装在第六臂76的自由端侧的保持夹77，所述多关节机械手15能够在其作业区域内使保持夹77向任何位置、任何方向移动。保持夹77可卡合/脱离地与支承切割刀78的切割刀保持器79连接，又可以换成图1中用双点划线围上的圆内以俯视图显示的搬运臂保持器81。搬运臂保持器81对搬运臂82进行支承，在该搬运臂82中设有未予图示的多个吸引口，通过与保持夹77连接从而连接于未予图示的减压机构上，能够吸附保持晶片W。在此，切断机构由切割刀78、切割刀保持器79以及多关节机械手15构成；搬运机构由搬运臂保持器81、搬运臂82以及多关节机械手15构成。
所述按压机构18包括框架84、缸体85和按压辊86。其中，框架84通过线性马达65的未予图示的滑块可以在X轴方向移动；缸体85作为驱动机器设在该框架84的上表面侧；按压辊86可旋转地支承在该缸体85的输出轴上，被设置成能够通过缸体85的工作而进行上下移动。
所述定位装置19包括旋转台89和被粘物检测机构90。其中，旋转台89从底座88的上表面突出设置；被粘物检测机构90由对晶片W外周边缘、及在该外周边缘上形成的V形凹口(notch)、定向平面等方位标记进行检测的传感器构成。旋转台89设置成能够在其上表面支承晶片W的状态下使该晶片W在圆周方向上旋转。被粘物检测机构90通过对晶片W的外周边缘进行摄像来检测出晶片W外周边缘的位置及方位标记等，能够将其检测结果输出给控制机构20。
所述控制机构20可以用程序及个人计算机等来构成。在控制机构20中连接有由操作面板等构成的未予图示的输入单元，通过该输入单元可以将各机构的工作条件及数据等进行输入。另外，控制机构20具有将凹部检测机构13、测力仪44及被粘物检测机构90的检测结果进行输入的功能；和根据该检测结果和来自输入单元的输入来决定各驱动机器的动作方向、动作量、动作速度等条件，且对这些条件进行控制的功能。另外，还具有：根据从凹部检测机构13输入的数据来决定凹部中心位置DC的功能；和将粘合片S粘贴到晶片W上的时候，决定凹部中心位置DC所在的粘贴后中心位置H的功能；根据从被粘物检测机构90输入的数据来决定晶片中心位置WC和方位标志的位置的功能。此外，控制机构20通过未予图示的电缆及无线结构等与进行控制的各装置连接。
其次，就本实施方式中的粘合片S的粘贴方法进行说明。
如图1所示，在初始设定中，由支承辊33将原料片R导出预定的长度，用处于上升位置的剥离板43将剥离片RL剥离，将粘合片S固定在卷绕辊63上；另一方面，将剥离片RL固定在回收辊34上。
一接通电源，马达M1、M2就工作，以预定长度卷绕粘合片S的同时，用回收辊34将剥离片RL卷绕，从而将用剥离板43从剥离片RL上剥离的粘合片S以面对支承面21上方的方式导出。随后，让各马达M1、M2停止工作，使制动蹄50、51分别与导辊37、39抵接并对粘合片S的导出进行控制。在控制了该粘合片S的导出之后，通过凹部检测机构13对位于剥离板43上的粘合片S的基准标记BM进行检测，将检测数据输出到控制机构20。控制机构20根据来自凹部检测机构13的输入数据，既能决定凹部中心位置DC的位置，还能够求得粘贴后中心位置H。
随后，使多关节机械手15工作，将搬运臂保持器81保持在保持夹77上以后，用搬运臂82将晶片W吸附保持住。并且，通过把晶片W放置到定位装置19的旋转台89上并将晶片W进行旋转，由被粘物检测机构90对晶片中心位置WC及方位标记的位置进行检测，并将其位置数据输出给控制机构20。控制机构20根据来自被粘物检测机构90的输入数据，就能决定晶片中心位置WC及方位标记的位置。
接着，使多关节机械手15工作，用搬运臂82将旋转台89上的晶片W吸附保持并搬运到内侧工作台22上，将晶片W放置到支承面21上。在此搬运过程中，控制机构20以使晶片W的晶片中心位置WC与之前求得的粘贴后中心位置H一致的方式对多关节机械手15的动作进行控制。也就是说，搬运机构根据凹部检测机构13的检测结果，以使凹部C配置于晶片W的预定位置上的状态下粘贴粘合片S的方式将晶片W放置到支承面21上。
将晶片W放置到支承面21上之后，使按压机构18的缸体85工作，如图2中双点划线所示，一边通过按压辊86从基材片BS侧按压粘合片S，一边通过线性马达65的工作使按压机构18向图1中左侧移动。随着该按压辊86的移动，在粘合片S上施加张力，对张力测量辊46赋予拉伸力。然后，通过一边由测力仪44检测其张力变化，一边利用单轴机械手58使框架F1下降以便控制机构20维持预定张力，如图2(A)中实线所示，粘合片S被粘贴到了外侧工作台25的上表面和晶片W的上表面。其结果，粘合片S在赋予了预定张力的状态下，被按压辊86按压并粘贴到晶片W上。在此粘贴过程中，如前所述，由于将晶片中心位置WC放置成与粘贴后中心位置H一致，所以支承面21上的晶片中心位置WC与凹部中心位置DC在X轴及Y轴方向上将是一致的。
若粘合片S的粘贴结束，则在多关节机械手15中，保持夹77就从夹持搬运臂保持器81换成夹持切割刀保持器79。并且，使多关节机械手15工作，通过切割刀78沿晶片W的外周边缘将粘合片S切断。在此切断过程中，多关节机械手15被控制机构20控制成，使切割刀78在以粘贴后中心位置H、凹部中心位置DC或者晶片中心位置WC为旋转中心的、与晶片W的直径尺寸相对应的圆形轨迹上移动并进行切断。
粘合片S切断后，在多关节机械手15中，保持夹77再次换成夹持搬运臂保持器81。并且，通过多关节机械手15的动作，用搬运臂82将粘贴有粘合片S的晶片W吸附保持，将晶片W从内侧工作台22移去并搬运至后道工序等。其后，通过将框架F2移动到图中左侧，不要的粘合片S1从外侧工作台25的上表面被剥离并被卷绕辊63卷绕。随后，制动蹄50、51脱离导辊37、39，框架F1上升。与此同时，通过缸体85的工作而使按压辊86上升，且与框架F2一起回归图1所示的位置，从而进行新的粘合片S的导出，以后进行与上述同样的动作。
因此，根据这样的实施方式，因为通过凹部检测机构13对凹部中心位置DC进行检测，根据其位置信息对多关节机械手15的动作进行控制并将晶片W进行搬运，所以能够使晶片W与凹部C保持一致并将粘合片S进行粘贴。另外，无需使内侧工作台22移动，就能够将晶片W与凹部C的位置对准，可以简化支承机构11的结构。
如上所述，通过以上记载公开了用于实施本发明的最佳构成、方法等，但是，本发明并不限于此。
也就是说，对于本发明已主要就特定的实施方式，做了特别的图示和说明，但只要不脱离本发明的技术思想和目的范围，对于以上说明的实施方式，本领域技术人员可以根据需要，就其形状、位置或配置等进行各种变更。
因此，由于上述公开的对形状等进行了限定的记载，是为了易于理解本发明所作的示例性的记载，而并不是限定本发明，所以用去掉了其形状等限定的一部分或者全部限定的部件名称的记载也包含在本发明中。
例如，所述切断机构或搬运机构可以在能发挥与上述实施方式同样功能的范围进行各种变更。
另外，上述实施方式中的驱动机器可以采用回转马达、直动式马达、线性马达、单轴机械手、多关节机械手等电动机器、气缸、液缸、无杆缸体及旋转缸体等致动器等，也可以采用将它们直接或间接组合形成的装置(包括与实施方式中举例说明的装置重复的装置)。
而且，作为本发明中的被粘物不限于半导体晶片，也可以把玻璃板、钢板或者树脂板等其他被粘物作为对象；半导体晶片也可以是硅半导体晶片或化合物半导体晶片。
另外，所述基准标记BM只要能通过凹部检测机构13检测出来即可，设在粘合剂层AD和基材片BS的哪个上都可以，且其形状和位置也不限于图示构成例。
而且，在凹部检测机构13中，也可以检测凹部C的形成边缘，通过该形成边缘中的两根不同的弦的垂直平分线的交点来检测凹部中心位置DC。据此，可以省略粘合片S的基准标记BM。
另外，粘合片S是隔着预定间隔暂时粘在剥离片RL的一面上的原料片，在该粘合片S上形成有凹部C的情况下，也可以不用凹部检测机构，而采用能够对凹部C的外周所形成的凸部进行检测的凸部检测机构。

Claims (5)

1.一种薄片粘贴装置，将粘合片粘贴到被粘物的一面上，该粘合片在基材片的一面上设有粘合剂层，在该粘合剂层上每隔预定间隔形成有凹部，其特征在于，所述薄片粘贴装置包括：
支承机构，具有能够从所述被粘物的另一面侧对该被粘物进行支承的支承面；
导出机构，将所述粘合片以面对所述支承面的方式导出；
凹部检测机构，对以面对所述支承面的方式导出的粘合片上的所述凹部的位置进行检测；
搬运机构，能够将被粘物放置到所述支承面上；以及
按压机构，从基材片侧对所述粘合片进行按压，将所述粘合片粘贴到所述被粘物上，
所述搬运机构根据所述凹部检测机构的检测结果，以使所述凹部配置于所述被粘物的预定位置上的状态下粘贴所述粘合片的方式将该被粘物放置到所述支承面上。
2.根据权利要求1所述的薄片粘贴装置，其特征在于，还包括切断机构，能够将粘贴于所述被粘物上的粘合片切断。
3.根据权利要求1或2所述的薄片粘贴装置，其特征在于，
包含对所述被粘物的位置进行检测的被粘物检测机构；
所述搬运机构根据所述被粘物检测机构的检测结果，以使所述凹部被粘贴到所述被粘物的预定位置上的方式将该被粘物放置到所述支承面上。
4.根据权利要求2或3所述的薄片粘贴装置，其特征在于，所述切断机构设置为能够将所述粘合片切断成与所述凹部检测机构或者被粘物检测机构的检测结果对应的形状。
5.一种薄片粘贴方法，将粘合片粘贴到被粘物的一面上，该粘合片在基材片的一面上设有粘合剂层，在该粘合剂层上每隔预定间隔形成有凹部，其特征在于，包括如下工序：
导出工序，将所述粘合片以面对支承面的方式导出；
凹部位置检测工序，对以面对所述支承面的方式导出的粘合片上的所述凹部的位置进行检测；
放置工序，根据所述凹部的检测结果，以使所述凹部配置于所述被粘物的预定位置上的状态下粘贴所述粘合片的方式将被粘物放置到所述支承面上；以及
粘贴工序，从基材片侧对所述粘合片进行按压，将所述粘合片粘贴到所述被粘物上。
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