CN106981444A - 热压键合装置 - Google Patents

热压键合装置 Download PDF

Info

Publication number
CN106981444A
CN106981444A CN201611000668.1A CN201611000668A CN106981444A CN 106981444 A CN106981444 A CN 106981444A CN 201611000668 A CN201611000668 A CN 201611000668A CN 106981444 A CN106981444 A CN 106981444A
Authority
CN
China
Prior art keywords
suction nozzle
film
chip
vision
semiconductor chip
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201611000668.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106981444B (zh
Inventor
奇泳植
尹雄焕
金荣荷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HANMISEMICONDUCTOR CO Ltd
Hanmi Semiconductor Co Ltd
Original Assignee
HANMISEMICONDUCTOR CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from KR1020160098627A external-priority patent/KR101788021B1/ko
Application filed by HANMISEMICONDUCTOR CO Ltd filed Critical HANMISEMICONDUCTOR CO Ltd
Publication of CN106981444A publication Critical patent/CN106981444A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106981444B publication Critical patent/CN106981444B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/34—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies not provided for in groups H01L21/0405, H01L21/0445, H01L21/06, H01L21/16 and H01L21/18 with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/44—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/38 - H01L21/428
    • H01L21/447—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/38 - H01L21/428 involving the application of pressure, e.g. thermo-compression bonding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67144—Apparatus for mounting on conductive members, e.g. leadframes or conductors on insulating substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations
    • H01L21/67703—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations
    • H01L21/67712—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations between different workstations the substrate being handled substantially vertically
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6838—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping with gripping and holding devices using a vacuum; Bernoulli devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/74—Apparatus for manufacturing arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and for methods related thereto
    • H01L2224/75—Apparatus for connecting with bump connectors or layer connectors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Wire Bonding (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用热压将芯片键合至基板上的热压键合装置，基于本发明实施例的热压键合装置，其特征在于，包括：基板上键合单个单元半导体芯片且吸附半导体芯片的吸头、向吸头底部供给薄膜的薄膜供给装置以及穿孔薄膜的打孔装置。打孔装置包括：基座；安装在基座上用于薄膜穿孔的打孔销；支撑薄膜底部且形成有贯通销容纳孔的保持块，保持块可上下移动，当保持块向下移动时，所述打孔销对所述薄膜进行穿孔。

Description

热压键合装置
技术领域
本发明涉及一种热压键合装置，更详细地，涉及一种利用热压将芯片键合于基板上的热压键合装置。
背景技术
将半导体芯片附着于电路板上的工艺，一般需要非常精确地执行，基板上具有固定半导体芯片的多个安装区域。另一方面，半导体芯片与电路板的安装区域需要进行准确地电连接，为了减少不合格率，半导体芯片需要安装在所述安装区域的正确位置(图案)。
所述半导体芯片的安装工艺可以称为键合工艺。基于要求精确的作业的工艺特殊性，对电路板整体位置和电路板半导体芯片的固定部位置(安装区域)进行检查，然后将半导体芯片安装于电路板上。
热压键合装置是指从晶圆分离出单独的半导体芯片，用键合拾取器以芯片底部(凸块形成面)朝下的方式拾取芯片的状态下，将芯片键合于对象基板上的装置。
芯片键合方法有：向凸块涂布助焊剂，并将其附着于基板的接线端子的方法和在基板上涂布助焊剂并将接线端子附着于基板的方法。此时，半导体芯片以加热的状态被挤压，这种方法称为热压方式。
但是，这种热压方式中，因键合拾取器挤压芯片时的压力，使粘合件从侧面向上流动并粘到键合拾取器底部，或者因加热粘合件期间产生的气体，会出现键合拾取器被污染的问题。
另一方面，对于现有的热压键合装置来说精度比较重要，但通过龙门架移动键合拾取器时，因基于X轴和Y轴的移动发生振动而无法确保精度，并且，当一个键合拾取器作业期间另一个键合拾取器同时作业的情况下，无法验证其精度，因而，在热压键合装置中，一个晶圆只能用一个键合拾取器进行热压键合。因此，现有的热压键合装置只能是低产量(UHP)的装置。
另一方面，韩国公开专利第10-2000-0035067中公开了一种翻转半导体芯片并直接键合在基板上的热压键合装置。
现有技术文献
专利文献
韩国公开专利第10-2000-0035067号(2000.06.26.公开)
发明内容
(一)要解决的技术问题
为解决上述问题，本发明的目的在于，提供一种提高精度和UPH的热压键合装置。
更详细地，提供一种热压键合装置，通过减少以龙门架方式移动的键合拾取器的X轴移动次数，并随时检查作业过程中用于同时检查吸头和安装半导体芯片的基板的狭缝视觉的热变形引起的误差，确保并验证精度，从而能够由多个键合拾取器对一个晶圆进行热压键合作业，以提高UPH。
并且，根据本发明的一个实施例，提供一种在热压方式中可防止键合拾取器污染的热压键合装置。
(二)技术方案
根据本发明的一个方面，可提供一种热压键合装置，所述热压键合装置将单个半导体芯片热压键合于基板的安装位置上，其包括：材料供给部，供给切割成单个单元的半导体芯片的材料；翻转拾取器，从所述材料供给部拾取所述半导体芯片并翻转上下面；单元拾取器，从所述翻转拾取器接收单个半导体芯片，并放置于装载芯片的片状块上；吸头，形成有用于支撑吸附所述片状块上的半导体芯片的吸附孔，下端设置有薄膜，以通过薄膜吸附所述半导体芯片；薄膜供给装置，向所述吸头下端供给薄膜；打孔装置，具备支撑所述薄膜底面且内部形成有贯穿打孔销的销容纳孔，以在所述薄膜的与所述吸头上形成的吸附孔相对的位置形成孔；以及加热台，放置有用于对所述吸头吸附的半导体芯片进行热压键合的基板。
其特征在于，所述打孔装置包括：基座；打孔销，设置在所述基座上，对所述薄膜进行穿孔；保持块，支撑所述薄膜的底面，并形成有贯穿所述打孔销的容纳孔；以及第一弹性部件，设置在所述基座与所述保持块之间，所述保持块上下可移动地设置，当所述保持块向下移动时，所述打孔销对所述薄膜进行穿孔。
其特征在于，所述打孔装置还可包括：设置在所述打孔销与所述销固定部件之间的第二弹性部件，所述第二弹性部件在受到大于所述打孔销对所述薄膜进行穿孔时的施加于所述打孔销的压力时变形。
其特征在于，所述材料供给部和所述加热台具有部分重叠的空间的多层形态，所述翻转拾取器以吸附所述材料供给部上的半导体芯片并翻转的状态传递至上下可运动的单元拾取器，在所述单元拾取器将所述半导体芯片装载至片状块上后，吸头拾取所述片状块上的半导体芯片，并键合至所述基板上。
其特征在于，所述打孔装置还包括导向部件，所述导向部件引导所述保持块的上下移动，且具有覆盖从所述保持块外周面凸出的法兰部上部的卡止件，以防止所述保持块脱离。
其特征在于，所述打孔装置还包括固定于所述基座底部并支撑所述打孔销的销固定部件，所述打孔销从所述基座的底部贯穿并凸出至所述基座的上部，所述打孔销外周面突出的法兰部被所述基座的下面支撑。
其特征在于，还包括：上视视觉，检查位于所述单元拾取器拾取的半导体芯片底面的凸块、异物或裂纹状态；狭缝视觉，设置在所述基板的安装位置和所述键合拾取器吸附的半导体芯片之间，并检查所述基板的安装位置和半导体芯片的对齐状态。
其特征在于，所述键合拾取器具有能够移动至X轴和Y轴平面上任意位置的龙门架结构，并且在X轴方向上以所述加热台为中心对称设置在两侧，所述芯片搬运器具有与所述吸头数量对应的数量。
其特征在于，还包括轮圈单元，用于校正设置在所述狭缝视觉上部的视觉芯片和设置在所述狭缝视觉下部的视觉基板的偏移，所述轮圈单元具有以“C”形状，上部设置有形成基准点标记的上部玻璃，下部设置有形成基准点标记的下部玻璃，所述上部玻璃的中心部和所述下部玻璃的中心部对齐并设置在同一轴线上。
其特征在于，所述狭缝视觉是可移动的同轴视觉，将根据所述轮圈单元的上部玻璃和所述下部玻璃的检查结果获取的位置设定为基准位置，在将所述吸头吸附的半导体芯片热压键合在所述加热台上放置的基板上之前，利用所述狭缝视觉检查并比较所获取的位置值以补偿吸头的移动量。
其特征在于，所述狭缝视觉在所述吸头吸附的半导体芯片与键合所述半导体芯片的基板之间检查所述半导体芯片的对齐状态后，移动至轮圈单元，并检查所述狭缝视觉的视觉芯片和视觉基板的误差值，在存在偏移的情况下，检查下一个半导体芯片和键合所述半导体芯片的基板的对齐状态，并在补偿所述吸头的移动量时反映所述误差值。
其特征在于，利用所述打孔装置对所述吸头吸附的薄膜进行打孔期间，利用所述狭缝视觉检查已完成热压键合的半导体芯片的键合状态。
其特征在于，所述片状块和所述打孔装置沿Y轴方向并排在芯片搬运器上，所述芯片搬运器能够通过搬运机器人沿Y轴方向移动。
其特征在于，还包括薄膜隔离装置，在热压键合后将粘附在所述吸头上的薄膜隔离开，所述薄膜隔离装置包括：薄膜隔离滚轮，推离薄膜；以及滚轮输送装置，与所述薄膜隔离滚轮相连接，且上下可移动地配置。
其特征在于，用于对齐所述吸头与所述打孔装置之间的相对位置的基准点形成在所述芯片搬运器的底面，以使打孔装置的打孔销在吸附所述薄膜的所述吸头上所形成的吸附孔的准确位置，对所述薄膜进行穿孔。
其特征在于，所述基准点是形成在所述片状块下部的孔或标记，所述片状块和所述吸头按预定距离移动至上视视觉的上部时，所述上视视觉分别检测所述基准点的中心位置和吸头的中心位置，并求出它们的偏移值；将所述片状块向Y轴移动相当于从所述片状块隔开设定距离的打孔装置的位置值上反应所述偏移值的距离，以对齐所述吸头的中心位置和所述打孔装置的中心位置。
其特征在于，所述吸头在具有多个行和列的基板的同一行上，执行热压键合的情况下，所述吸头只沿X轴的方向移动，将芯片搬运器向与所述吸头X轴方向的交叉点沿Y轴方向移动，为在所述吸头固定的状态下，对所述吸头吸附的薄膜进行穿孔，薄膜单元移动至所述吸头的下部，在对吸头吸附的薄膜进行穿孔后，移动至装载半导体芯片的片状块。
(三)有益效果
根据本发明的一个实施例，热压键合装置中键合拾取器和芯片之间放置薄膜，从而能够防止凸块被键合拾取器向芯片施压时的压力熔化而形成的粘合件沿着芯片侧面方向上移动或被热压方式中发生的气体所污染。
并且，在薄膜上穿透形成有吸附孔，从而能够隔着薄膜吸附芯片。
并且，吸附芯片的吸附块支撑薄膜的上部，从而在对薄膜进行穿孔的过程中能够防止薄膜拉长。
并且，打孔装置的保持块在薄膜底面支撑穿孔周边，从而能够防止穿孔过程中产生的毛刺(burr)向下翻。因此，吸头吸附芯片时能够将芯片水平配置。
并且，当吸头不重合时，使打孔销向下缩进，从而能够防止吸头或打孔销破损。
并且，将键合区域和芯片供给区域设成2层结构，从而能够提高空间效率。
并且，本发明具有两个吸头，相比具有一个吸头的情况，在处理一个晶圆工艺中能够将生产量提高至两倍，此时，通过进一步加强龙门架结构和材质，能够减小驱动时的摇晃和振动。
并且，为了输送吸头，采用龙门架结构设置机器人头，此时，吸头在X轴方向移动的同时，沿X轴方向的同一行依次对半导体芯片进行键合的期间，搬运机器人可沿Y轴方向移动芯片搬运器。即，由于吸头操纵半导体芯片时，可在同一行作业，无需向Y轴方向移动，因此可将吸头发生的振动最小化。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的热压键合装置的平面图。
图2是本发明的一个实施例的热压键合装置的侧视图。
图3是本发明的一个实施例的芯片搬运器的平面图。
图4是图3的另一个实施例的芯片搬运器的平面图。
图5是表示本发明的一个实施例的键合拾取器的侧视图。
图6是放大表示吸头在打孔装置上对薄膜进行穿孔之前的状态的侧视图。
图7是图6中的A区域的放大图。
图8是表示吸头在打孔装置上对薄膜进行穿孔后的状态的A区域放大图。
图9是表示打孔销下降状态时的毛刺形状的放大图。
图10是表示吸头在本发明的另一个实施例的打孔装置上对薄膜进行穿孔后的状态的侧视图。
图11是图10中的B区域的放大图。
图12是表示吸头不重合时的B区域放大图。
图13是表示本发明的一个实施例的薄膜隔离装置的图。
图14是表示本发明的另一个实施例的薄膜隔离装置的图。
图15是表示本发明的一个实施例的轮圈单元的分解立体图。
图16是表示轮圈单元检查狭缝视觉的状态的放大图。
图17是表示第一键合拾取器在第一芯片搬运器上进行作业的期间，第二芯片搬运器等候从单元拾取器接收半导体芯片的状态的图。
图18是表示第二芯片搬运器从单元拾取器接收半导体芯片并移动至第二键合拾取器的作业区域，第一芯片搬运器等候从单元拾取器接收新的半导体芯片的状态的图。
图19是表示吸头为了对薄膜进行穿孔而位于打孔装置上部的状态的图。
图20是表示吸头对薄膜进行穿孔后，位于片状块上部的图。
图21是表示上视视觉检测吸头中心位置的状态的图。
图22是表示上视视觉检测形成于片状块上的基准孔的状态的图。
图23是表示反映打孔装置的偏移值，并对打孔装置和薄膜头的中心位置进行校准的状态的图。
图24是表示上视视觉检查吸附在单元拾取器上的半导体芯片的状态的图。
图25是表示半导体芯片的球形面上附有异物并产生裂纹的状态的图。
附图说明标记
100:热压键合装置 110:晶圆供给部
111:晶圆台 112:第一方向轨道
113:第二方向轨道 114:推出器
120:翻转拾取器 121:翻转头
122:第三方向轨道 130:单元拾取器
131:第一方向轨道 132:第三方向轨道
140:键合拾取器 141:吸头
142:马达 143:动力传递部件
144:头部主体 145:头部机器人
146:第二方向轨道 147:第三方向轨道
148:薄膜 149:薄膜卷轴
150:上层台 151:狭缝视觉
152:第一方向轨道
153:第二方向轨道 154:加热台
155:上视视觉 156:第一纠正标记
158:温度传感器 159:测压元件
160:芯片搬运器 161:搬运机器人
162:片状块 163:吸附孔
164:基准孔 165:搬运器输送部件
166:搬运器输送马达 167:载体输送轨道
170:打孔装置 171:打孔销
171a:法兰部 172:保持块
172a:销容纳孔 172b:法兰部
173:导向部件 173a:卡止件
173b:固定螺栓 174:吸附块
174a:吸附孔 175:销固定部件
175a:固定螺栓 176:第一弹性部件
176a:第一弹性部件容纳槽 177:第二弹性部件
180:轮圈单元 181:玻璃支架
182:玻璃保持器 183:上部玻璃
184:下部玻璃 185:上部玻璃保持器
186:下部玻璃保持器 187:第一调整块
188:第二调整快
190:薄膜隔离装置 191:薄膜隔离滚轮
192:滚轮输送装置 193:导轮
194:满滚子 195:空卷轴
196：薄膜驱动轮
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施例进行详细说明。下面说明的实施例只是为了向本发明所属领域的技术人员充分地说明本发明的技术思想而示例的。本发明并不限定于下面说明的实施例，能够以其它不同形式具体化。为了清楚地说明本发明，可省略附图中的与说明无关的部分，而且为了便于说明，可放大表示组成构件的大小等。
热压键合工艺是在利用锯床(sawing)切割成多个半导体芯片的晶圆中，分别吸附芯片并将各芯片安装在基板的键合位置(或者安装区域)的工艺。根据本发明的一个实施例的热压键合装置100是通过对吸头141和加热台154中的一个以上的部件施加的热，将凸块热压于基板上的接线端子，从而将芯片安装于基板上。
参照图1和图2对本发明的一个实时例的热压键合装置100进行说明。图1是本发明的一个实施例的热压键合装置100的平面图，图2是本发明的一个实施例的热压键合装置100的侧视图。
热压键合工艺可包括以下步骤：翻转拾取器120吸附从晶圆切割的芯片；将所述翻转拾取器120以上下方向旋转180度，以使所述芯片的上面和下面翻转；将吸附于所述翻转拾取器120的芯片传递至单元拾取器130；检查被所述单元拾取器130拾取的芯片底部；将芯片放置于片状块162上；键合拾取器140移动至打孔装置170并对薄膜148进行穿孔；所述键合拾取器140移动至所述片状块162并吸附芯片；所述键合拾取器140移动至键合位置；检查吸附至所述键合拾取器140的芯片和基板的接线端子间的对齐状态；向所述键合拾取器140加压并将芯片热压键合至接线端子上。
为此，本发明的一个实施例的热压键合装置100，可包括：晶圆供给部110，供给被切割成单个芯片单元的晶圆；翻转拾取器120，从所述晶圆供给部110拾取芯片；单元拾取器130，从所述翻转拾取器120拾取芯片；片状块162，放置所述单元拾取器130拾取的芯片；打孔装置170，对位于吸头141底部的薄膜148进行打孔；上视视觉155，检查被所述单元拾取器130拾取的芯片底部(附着有凸块的凸块面)；狭缝视觉151，检查所述吸头141拾取的芯片与基板键合位置的对齐状态；加热台154，支撑基板。
此外，本发明的一个实施例的热压键合装置100可包括以下层和上层方式设置的双层结构。下层可设置晶圆供给部110和翻转拾取器120，上层台150可设置单元拾取器130、上视视觉155、吸头141、狭缝视觉151、加热台154等。
并且，上层台150的部分开口，以便将芯片从设置在下层的翻转拾取器120传递至设置在上层的单元拾取器130。
晶圆供给部100包括放置晶圆的晶圆台111，晶圆台111可沿着第一方向轨道112向X轴方向移动，沿着第二方向轨道113向Y轴方向移动。晶圆台111可向X轴、Y轴方向移动，以便将作为拾取对象的芯片置于翻转拾取器120能够拾取的位置。
翻转拾取器120可从晶圆吸附芯片并传递至单元拾取器130。翻转拾取器120包括在上下方向旋转180度并将芯片上下面进行翻转的翻转头121，翻转头121可沿着第三方向轨道122向Z轴方向移动。
此时，当晶圆供给部110以形成在热压键合面上的凸块朝上的方式供给晶圆时，芯片被翻转拾取器120拾取后，通过旋转将上下位置进行翻转，从而使形成凸块的键合面朝下，通过吸头141吸附的吸附面朝上。
下面将详细说明翻转拾取器120的吸附过程，可通过位于晶圆下方的推出器114的击打，使单个芯片从晶圆中分离，翻转拾取器120可通过吸附等方式拾取芯片。并且，可在Z方向上同步控制推出器114和翻转拾取器120，以将芯片从晶圆中分离。即，随着推出器114的上升，翻转拾取器120也一起上升，从而能够执行芯片分离作业。另一方面，翻转拾取器120的拾取方法，不仅有吸附方式还包括粘合方式，也可采用夹持(gripping)方式。
单元拾取器130可从翻转拾取器120接收芯片，上视视觉155可检查被单元拾取器130拾取的芯片的键合面。
单元拾取器130可沿着第一方向轨道131向X轴方向移动，沿着第三方向轨道132向Z轴方向移动。另一方面，单元拾取器130的拾取方法，不仅有吸附方式还包括粘合方式，也可采用夹持(gripping)方式。
上视视觉155可检查形成在芯片底部的凸块的对齐状态、凸块的粘附状态或凸块的污染状态等。此类检查可依靠相机成像技术，其位于单元拾取器130的输送路径下部，以能够朝上视方向(up-looking)成像的方式配置。
下面参照图3，对芯片搬运器160进行说明。图3是本发明的一个实施例的芯片搬运器160的平面图。
参照图3，芯片搬运器160可包括：片状块162，放置通过上视视觉155完成检查的芯片；打孔装置170，对供给至键合拾取器140的薄膜148进行打孔。并且，芯片搬运器160可依靠搬运机器人161沿Y轴方向移动，依靠汽缸沿X轴方向移动。
并且，芯片搬运器160可拆装地设置。因此，当片状块162被污染或者打孔装置170出现故障时可更换芯片搬运器160，从而能够将工艺中断最小化。
在片状块162上可以以凸块朝下的方式放置芯片。并且，片状块162可形成有吸附芯片的吸附孔163。
打孔装置170可对薄膜148进行穿孔，以便能够将键合拾取器140 的真空压力传递至芯片。下面将对打孔装置170进行详细说明。
图4是图3的另一个实施例的芯片搬运器160-1的平面图。
参照图4，芯片搬运器160-1中的片状块162和打孔装置170可沿Y轴方向或沿垂直于键合拾取器140移动方向排列设置。图3所示的实施例的情况是，片状块162和打孔装置170并非设置于同一轴线上，因此当吸头141对薄膜148进行穿孔后，芯片搬运器160或键合拾取器140沿X轴方向移动，并拾取放置在片状块162上的芯片，此时，存在向X轴方向的移动使设备整体震动加剧的问题。
因此，如图4所示，芯片搬运器160-1上的片状块162和打孔装置170设置在Y轴的同一轴线上，从而键合拾取器140在芯片搬运器160-1与打孔装置180之间移动时，在Y轴方向移动即可，无需向X轴方向移动。根据上述结构，能够使通过龙门架而移动的键合拾取器的X轴移动最小化，从而减少设备的振动，更优选地，使用图4中示出的芯片搬运器160-1。
重新参照图1和图2，在上层台150上可设置一对芯片搬运器160。因此，一个单元拾取器130可依次将芯片放置于两个芯片搬运器160上，从而能够缩短工艺时间。此外，键合拾取器140和狭缝视觉151可与芯片搬运器160的数量对应地在上层台150上设置一对。因此，当单元拾取器130从翻转拾取器120接收芯片期间，两个键合拾取器140连续执行将芯片键合于基板上的工艺，从而能够连续地进行工艺，而不中断。
下面对单元拾取器130的操作过程进行详细说明，在单元拾取器130沿Z轴方向移动的同时，翻转拾取器120拾取旋转至凸块朝下的芯片。并且，单元拾取器130沿X轴方向移动至上视视觉的成像区域。
当判断上视视觉155的成像结果良好时，将芯片放置于芯片搬运器160的片状块162上。此时，搬运机器人161沿Y轴方向移动，使芯片搬运器160的片状块162位于单元拾取器130的下部。
或者，芯片搬运器160不移动，单元拾取器130沿Y轴方向移动，使芯片放置于芯片搬运器160的片状块162上。此时，单元拾取器130可通过第二方向轨道(未图示)引导至Y轴方向。
图5是表示键合拾取器140的侧视图。
参照图5，键合拾取器140可包括吸附放置于片状块162上的芯片的上表面的吸头141。
吸头141可移动至XYZ轴坐标系空间的任意位置。例如，与吸头141连接的头部主体144可沿着设置在头部机器145上的第三方向轨道147向Z轴方向移动。此外，头部主体144可沿着设置在头部机器145上的第一方向轨道向X轴方向移动。此外，头部机器145可沿着设置在上层台150上的第二方向轨道146向Y轴方向移动。
吸头141可以以沿Z轴方向升降的方式设置。为此，可包括传递动力的马达142和将马达142的回转力以直线往复运动方式传递的动力传递部件143。例如，动力传递部件143可包括蜗杆与蜗轮或者齿条和小齿轮等。
并且，吸头141可相对于头部主体144以Z轴为中心自转的方式设置。因此，当芯片在歪曲状态下被吸附时，也能够通过吸头141的旋转，将芯片的凸块与基板的接线端子位置对齐。
并且，键合拾取器140可以以向芯片施加热和压力的方式设置。由设置在键合拾取器140上的发热部产生的热传递至芯片的凸块。并且，在吸头141下降的同时向芯片加压。具体地，将芯片移动至基板的安装位置，并向芯片施加热和压力时，凸块变形，以将芯片和基板进行键合。此过程称为热压键合。
狭缝视觉151位于吸头141与基板之间，可判断吸头141拾取的芯片的凸块与基板的接线端子的对齐状态是否良好。并且，当狭缝视觉151的对齐信息上出现误差时，为弥补该误差，可移动或旋转吸头141。
并且，狭缝视觉151可移动至XY平面上的任意位置。例如，狭缝视觉151可沿着设置在上层台150上的第一方向轨道152向X轴方向移动，沿着第二方向轨道153向Y轴方向移动。
下面对键合拾取器140的操作过程进行详细说明，键合拾取器140移动至打孔装置170的位置对薄膜148进行穿孔，并移动至片状块162的位置，使吸头141隔着薄膜148吸附芯片的吸附面，然后移动至安装位置。并且，狭缝视觉151位于基板与吸头141之间，检查芯片的对齐状态。假如，芯片在XY平面上错位的情况下，可移动吸头141来弥补误差，芯片的配置方向以Z轴为中心偏离的情况下，可旋转吸头141来弥补误差。
当芯片对齐完成后，狭缝视觉151移动至不干扰吸头141下降的位置，吸头141沿X轴方向下降，并将芯片安装于基板上。此时，为键合芯片，可采用热压的方式。即，对芯片加热的同时进行加压，使凸块熔化并在基板上键合。完成键合后，还可进行利用狭缝视觉151检查在基板上完成键合的半导体芯片的键合后检查(PBI，Post Bonding Inspection)。狭缝视觉151完全不受键合拾取器140、龙门架结构及芯片搬运器160结构的影响，因此吸头141即使在对薄膜进行打孔作业期间全面地进行PBI，UPH完全不受影响。
另一方面，加热台154可支撑基板。并且，加热台154可向基板加热。基板可通过加热台154产生的热而维持规定的温度范围。
未说明的附图标记有第一纠正标记156、第二纠正标记(未图示)、温度传感器158以及测压元件159。
热压键合装置100在反复进行键合工艺的过程中，在对吸头141和狭缝视觉151的位置进行对齐时会产生误差。尤其，基于热压方式而产生的高热和向吸头141施加的压力，会加快这种误差的产生。因此，为了使芯片准确地键合在基板的安装位置上，重要的是将吸头141和狭缝视觉151初始化到预先设定的位置。
为了纠正键合过程中产生的吸头141和狭缝视觉151的误差并对齐成初始状态，吸头141能够以第一纠正标记156的信息为基础进行初始化，狭缝视觉151能够以第二纠正标记(未图示)的信息为基础进行初始化。并且，利用所述第一纠正标记156和第二纠正标记(未图示)进行转换或更换时，还可用于设置吸头141和狭缝视觉151。
并且，温度传感器158可测定传递至吸头141的温度。这是因为吸头141的温度高于或低于基准温度时，会降低键合准确度和品质。
并且，测压元件159可测定吸头141施加的压力。这是因为吸头141加压于芯片上的压力高于或低于基准压力时，会降低键合准确度和品质。
另一方面，在芯片通过热压方式键合于基板上的过程中，会产生如下问题，即，凸块通过键合拾取器140施加于芯片的压力熔化而形成的粘合件沿着芯片侧面向上流动并粘附到键合拾取器140的底面，或对粘合件加热期间产生的气体污染键合拾取器140。
为此，本发明的一个实施例的热压键合装置100可在吸头141与芯片之间设置薄膜148。此时，为了使吸头141的真空压力施加于芯片上，需要对薄膜148穿孔来形成孔。因此，本发明的一个实施例的热压键合装置100还可包括对薄膜148穿孔的打孔装置170。
薄膜148以卷绕在满滚子(full roller)194上的状态设置，还可以通过设置在吸头141两侧的一对导轮193引导，从而卷绕在位于满滚子194的相反侧的空卷轴195上来进行保管。
并且，满滚子194、空卷轴195、导轮193以及薄膜卷轴149中的任意一个或多个，可以是通过薄膜驱动轮196而操作并输送薄膜148的驱动轮。
接着，参照图6至图8，对本发明的一个实施例的打孔装置170进行说明。
图6是表示吸头141在本发明的一个实施例的打孔装置170上对薄膜148进行穿孔前的状态的侧视图，图7是图6的A区域的放大图。此外，图8是表示吸头141在打孔装置170上对薄膜148进行穿孔后的状态的A区域的放大图。
吸附孔174a的底面可设置有吸附芯片的吸附块174。并且，吸附块174可形成有向芯片施加真空压力的吸附孔174a。并且，吸附块174与吸头141可拆装地设置，从而便于更换。
薄膜148可以以包覆吸附块174的底部的方式设置。并且，薄膜148两侧具有一对薄膜卷轴149，从而可将薄膜148沿一个方向移动。因此，在键合过程中，在薄膜148损坏的情况下，可将损坏的薄膜148移动至一旁，并使新的薄膜148包覆吸附块174的底部。
本发明的一个实施例的打孔装置170可包括：打孔销171，设置在芯片搬运器160上，并对薄膜148进行穿孔；保持块172，在对薄膜148进行穿孔期间，支撑薄膜148底部。另一方面，如图所示，设置有打孔销171的基座与芯片搬运器160一体形成。但是，基座与芯片搬运器160也可单独形成。
打孔销171可设置多个。并且，打孔销171可设置在与吸附块174的吸附孔174a位置对应的位置。并且，打孔销171的前端部在穿孔过程中被容纳于吸附孔174a的内部，此时可具有与吸附孔174a互不干扰的形状。例如，打孔销171的前端部可以是越往上走直径越小的圆锥形状。
并且，打孔销171与芯片搬运器160可分离地结合。例如，打孔销171从芯片搬运器160下方向上插入，此时，可设置成打孔销171下部凸出的法兰部171a卡止在芯片搬运器160的底部。并且，可通过销固定部件175与芯片搬运器160底部的结合来固定打孔销171。销固定部件175可与芯片搬运器160可拆装地设置，例如，可通过固定螺栓175a进行连接。
保持块172可支撑薄膜148的底面。尤其，可支撑由吸附块174加压的加压区域。此外，保持块172可形成有贯穿打孔销171的销容纳孔172a。即，打孔销171在保持块172内部贯穿销容纳孔172a，对薄膜148进行穿孔。
保持块172可上下移动。在初始位置上，保持块172的上表面可高于或等于打孔销171尖部。并且，保持块172通过键合拾取器140的加压而下降时，相对地，打孔销171上升的同时，对薄膜148进行穿孔。
并且，保持块172可被第一弹性部件176所支撑。第一弹性部件176可设置在保持块172与芯片搬运器160之间。当无外力施加在保持块172时，第一弹性部件176向保持块172施加向上推动的力。并且，键合拾取器140向保持块172加压时，第一弹性部件176变形，并容许保持块172向下移动。例如，第一弹性部件176可以是螺旋弹簧，第一弹性部件176下端可容纳于在芯片搬运器160上表面凹入的第一弹性部件容纳槽176a。
并且，芯片搬运器160上可设置有引导保持块172上下移动的导向部件173。并且，导向部件173可形成有卡止件173a，所述卡止件覆盖凸出于保持部件的外径上的法兰部172b上部。因此，保持块172不会脱离导向部件173。
并且，导向部件173与芯片搬运器160可分离地结合。例如，导向部件173可通过贯穿芯片搬运器160的固定螺栓173b结合。
销容纳孔172a可以以穿孔过程中与上升的打孔销171互不干扰的方式设置。例如，销容纳孔172a可具有与打孔销171端部相对应的形状，销容纳孔172a的内径大于打孔销171的外径。
另一方面，打孔销171在对薄膜148进行穿孔的过程中，薄膜148的穿孔周边形成有朝上的毛刺(burr)。假如，在没有支撑薄膜148底面的保持块172，或销容纳孔172a的大小比打孔销171的外径大很多的情况下，在打孔销171下降的过程中毛刺会沿着打孔销171向下移动并朝下。如上所述，薄膜148的毛刺朝下时，即使向吸头141施加真空压力，芯片也不会与薄膜148紧贴，且不会水平配置。这会在基板上键合芯片的过程中引起误差。
但是，参照图9可知，本发明的实施例的打孔装置170中的薄膜148的毛刺会向薄膜148的穿孔上方突出。图9是表示打孔销171下降的状态下的毛刺形状的放大图。
形成于保持块172上表面的销容纳孔172a的内径，相比打孔销171上升至最高位置时与保持块172的上表面位于同一平面时的打孔销171的外径大一点。
并且，形成在保持块172上表面的销容纳孔172a的内径可小于或等于形成在吸附块174下表面的吸附孔174a的内径。形成毛刺的区域的最大尺寸不应超过吸附孔174a的内径。因此，销容纳孔172a内径小于或等于毛刺形成区域的最大尺寸时，可防止打孔销171下降时薄膜148的毛刺沿着打孔销171进入到销容纳孔172a内部。
接着，参照图10和图11，对本发明的另一个实施例的打孔装置170-1进行说明。
图10是表示吸头141在本发明的另一个实施例的打孔装置170-1上对薄膜148进行穿孔后的状态的侧视图，图11是图10的B区域的放大图。
本发明的另一个实施例的打孔装置170-1中的打孔销171可上下移动。此时，打孔销171以只有在规定压力下才会向下移动的方式设置，从而在打孔销171对薄膜148进行穿孔的过程中，打孔销171不会向下移动。
并且，打孔销171可由第二弹性部件177支撑。第二弹性部件177可设置在打孔销171与销固定部件175之间。在没有向打孔销施加规定大小以上的压力时，第二弹性部件177对打孔销171施加向上推动的力。并且，在施加规定大小以上的压力时，第二弹性部件177变形，并容许打孔销171向下移动。例如，第二弹性部件177可以是螺旋弹簧，第二弹性部件177的上端被打孔销171下部的法兰部171a支撑，第二弹性部件177的下端被销固定部件175支撑。
图12是表示吸头141不重合(misalign)时的B区域的放大图。
参照图12，打孔销171以吸头141不重合时向下移动的方式设置，从而能够防止吸头141或打孔销171破损。
为此，第二弹性部件177的弹性系数可选为，穿孔过程中，在薄膜148对打孔销171施加的压力下不产生弹性变形，但在比其大的压力下开始变形。
即，第二弹性部件177在保持块172受到吸头141的加压而下降的同时在薄膜148向打孔销171施加的压力范围内不变形，因此，打孔销171不会向下移动，从而能够对薄膜148进行穿孔。但是，当受到比上述压力更大压力的情况下，例如，不重合的吸头141向打孔销171加压时，第二弹性部件177变形，打孔销171向下移动。
在图4的描述中已说明了芯片搬运器160的片状块162的一侧，可并排布置有打孔装置170，所述打孔装置用于对被吸附在吸头141的薄膜148打孔。并且，芯片搬运器160可通过搬运机器人161沿Y轴方向移动。
并且，在图12的描述中已说明了为了防止不重合的情况，吸头141需要在打孔装置170上形成的销容纳孔172a的位置与吸附孔174a的位置对齐的状态下对薄膜进行穿孔。这是因为，如果吸头141在与打孔装置170的销容纳孔172a偏离布置的状态下，利用打孔销171对薄膜148进行穿孔，则会产生如图12所示的打孔销171或吸附块174破损的问题。
因此，为了使打孔装置170对吸附于吸头141的薄膜148的正确位置进行穿孔，需进行对齐吸头141与打孔装置170的相对位置的校准作业。
为了进行吸头141与打孔装置170的校准作业，本发明的一个实施例中，并没有分别设置检测吸头141位置的视觉相机和检测打孔装置170位置的视觉相机，而是利用一个上视视觉155，进行纠正吸头141和打孔装置170的相对位置以使其对齐的作业。只是，本发明中仅利用了一个上视视觉，因此在芯片搬运器160下面设置了作为检测打孔装置170位置的基准的纠正部。例如，纠正部作为基准点(fiducials)，可包括形成于片状块下部的孔或纠正标记。
值得注意的是，纠正并对齐相对位置的作业可通过以下步骤进行，即，所述片状块和所述吸头以预先设定的距离移动并位于上视视觉的上部时，所述上视视觉分别检测所述基准点的中心位置和吸头的中心位置，并求出其偏移值后，在与所述片状块隔开设定值的距离的打孔装置的位置值上反映所述偏移值的大小，并将所述片状块向Y轴方向移动相当于上述反映值的距离，以使所述吸头的中心位置和所述打孔装置的中心位置对齐。
虽在图中未示出，本发明的另一个实施例中，芯片搬运器160的打孔装置170和片状块162的位置可互换。即，可以以上视视觉为中心，在邻近上视视觉的内侧可设置打孔装置，在离上视视觉较远的一侧设置片状块。此类情况下，也可按同样的顺序向片状块装载半导体芯片，且吸头对薄膜进行穿孔后，拾取片状块上的半导体芯片。即，芯片搬运器向单元拾取器方向的Y轴方向输送时，单元拾取器将半导体芯片放置于片状块上，然后，芯片搬运器沿Y轴方向输送后，将打孔装置设置在吸头的下部并对薄膜进行穿孔后，芯片搬运器重新沿Y轴方向输送规定距离并输送至吸头的下部，吸附片状块上装载的半导体芯片后，进行热压键合。
但是，本发明中，执行同一行上的键合作业期间，吸头只沿X轴方向移动，芯片搬运器负责Y轴方向的移动，从而能够减少移动较大的龙门架的X轴方向的移动，因此对设备内的振动也几乎没有影响。
图13是表示本发明的一个实施例的薄膜隔离装置190的图。
打孔装置170经过对薄膜148进行打孔的一系列工艺，并实现半导体芯片热压键合在基板上后，为下一个半导体芯片的作业，会重复此前进行的相同作业。为此，完成打孔的薄膜148通过薄膜卷轴149卷绕回收，并将新的薄膜148设置在吸头141下部以待位。
然而，在热压时会发生薄膜148因热而熔化，并粘附于吸头141上的问题。为了解决这种问题，本发明的一个实施例中的键合拾取器140可利用薄膜隔离装置190将薄膜148推离，以隔离贴在吸头141上的薄膜148。
薄膜隔离装置190可包括推离薄膜148的薄膜隔离滚轮191和与薄膜隔离滚轮191相连并且上下可移动的滚轮输送装置192。
薄膜隔离滚轮191设置为可旋转的滚轮形状，从而在推离薄膜148的过程中，可将对薄膜148的损坏最小化。并且，与薄膜隔离滚轮191相连接的滚轮输送装置192可将薄膜隔离滚轮191沿上下方向移动，例如可以是缸体。
薄膜隔离装置190可位于吸头141的一侧，可设置在吸头141两侧的薄膜卷轴149中任意一个与吸头141之间。
图14是表示本发明的另一个实施例的薄膜隔离装置190-1的图。
参照图14，薄膜隔离装置190-1可位于吸头141的两侧，可分别设置在吸头141两侧的薄膜卷轴149与吸头141之间。
此时，一对薄膜隔离装置190-1可同时驱动或相对地驱动。例如，当仅靠某一个薄膜隔离装置190-1的操作，薄膜148不易从吸头141隔离时，可操作另一个薄膜隔离装置190-1。
接着，参照图15和图16，对本发明的一个实施例的轮圈单元180进行说明。
图15是本发明的一个实施例的轮圈单元180的分解立体图，图16是轮圈单元180检查狭缝视觉151的状态的放大图。
如上所述，狭缝视觉151位于吸头141与基板之间，并检查被吸头141拾取的半导体芯片的凸块和基板的接线端子的对齐状态是否良好。
本发明的实施例可包括作为校正部的轮圈单元180，用于校正设置在狭缝视觉151上部的视觉芯片和下部的视觉基板的偏移。
上层台150上可设置有轮圈单元180。轮圈单元180可包括校正狭缝视觉151偏移的玻璃保持器182和设置在上层台150上并支撑玻璃保持器182的玻璃支架181。
例如，玻璃保持器182可利用多个螺栓等来安装在玻璃支架181上。并且，贯穿螺栓的玻璃保持器182的结合孔182b可设置成向上下方向延伸的长孔形状。因此，玻璃保持器182可以以沿上下方向可细微调节位置的方式安装在支架181上。
玻璃保持器182可设置为“C”形状，狭缝视觉151位于上部保持器与下部保持器之间的空间。
玻璃保持器182可包括：上部玻璃183，具备设置在狭缝视觉151上部的视觉芯片能够成像的基准点标记；下部玻璃184，具备设置在狭缝视觉151下部的视觉基板能够成像的基准点标记。上部玻璃183可用作形成有基准点标记的芯片校正夹具，下部玻璃184用作形成有基准点标记的基板校正夹具。
并且，上部玻璃183的中心部和下部玻璃184的中心部以相互对齐的方式同轴设置。能够同时检查位于同轴的上部和下部的狭缝视觉151，可检测出上部玻璃183和下部玻璃184的基准点标记，从而能够确定狭缝视觉151偏移。
并且，上部玻璃183可在固定于上部玻璃保持器185上的状态下设置在玻璃保持器182的上部保持器上。并且，下部玻璃184可在固定于下部玻璃保持器186上的状态下，设置在玻璃保持器182的下部保持器上。
并且，上部玻璃保持器185，可沿设在玻璃保持器182的上部保持器上的导轨182a，在上部保持器上进行上下方向上的细微的位置调整。同理，下部玻璃保持器186，可沿设在玻璃保持器182的下部保持器上的导轨182a，在下部保持器上进行上下方向上的细微的位置调整。
并且，轮圈单元180包括能够纠正上部玻璃183和下部玻璃184位置的调整装置。
例如，轮圈单元180可包括第一调整块187，以便精确调整玻璃保持器182设置在玻璃支架181上的位置。第一调整块187可在固定于玻璃支架181上的状态下，微调玻璃保持器182的上下方向位置。
并且，轮圈单元180可包括第二调整块188，以便精确调整上部玻璃保持器185设置在玻璃保持器182上部保持器上的位置。第二调整块188可在固定于玻璃保持器182上部保持器上的状态下，微调上部玻璃保持器185的上下方向位置。
参照图16，狭缝视觉151可在“C”形状的玻璃保持器182的内部空间移动，设置在狭缝视觉151上部的视觉芯片检查形成有基准点标记的上部玻璃183，位于狭缝视觉151下部的视觉基板检查形成有基准点标记的下部玻璃184，从而可检查狭缝视觉151的偏移。
并且，轮圈单元180可用几乎无热变形的刚性钢铁或玻璃材料制作，上部玻璃和下部玻璃可使用几乎无热变形的玻璃材料。
狭缝视觉151是可移动的同轴视觉，可将根据用作芯片校正夹具的上部玻璃183和用作基板校正夹具的下部玻璃184的检查结果获得的位置设为基准位置。
并且，在半导体芯片键合在基板上之前，狭缝视觉151可通过轮圈单元180确认视觉芯片和视觉基板的误差并进行补偿。并且，在轮圈单元180区域狭缝视觉151周期性检查上部玻璃183和下部玻璃184的基准点标记，从而可检测出基于热变形的误差。并且，支撑狭缝视觉151的上层台150可通过加热器或加热台150受热，狭缝视觉151发生变形，因此，可利用轮圈单元180定期确认是否变形并进行补偿，以保证准确性。这种狭缝视觉的误差检查，不影响吸头141的驱动，因此，在作业过程中可定期地或随时确认并进行补偿。
更详细地，所述狭缝视觉在所述吸头吸附的半导体芯片与键合所述半导体芯片的基板之间检查所述半导体芯片的对齐状态后，移动至轮圈单元检查所述狭缝视觉的视觉芯片和视觉基板的误差值，在有偏移的情况下，检查下一个半导体芯片和键合所述半导体芯片的基板的对齐状态，并在补偿所述吸头的移动量时，能反映误差值。每搬运一个半导体芯片时，均可反映误差值，从而能够确保精度，并在设备内不会与其他组成部分重叠或相互影响，因此，即使随时检查视觉狭缝视觉的误差，也完全不会降低设备内的UPH。
并且，在吸头141吸附的半导体芯片热压键合在置于加热台154上的基板上之前，可使用狭缝视觉进行151检查，并比较获取的值，来补偿吸头141的移动量。
图17表示第一键合拾取器140-1在第一芯片搬运器160-2上作业期间，第二芯片搬运器160-3等候从单元拾取器130接收半导体芯片的状态的图。
图18表示第二芯片搬运器160-2从单元拾取器130接收半导体芯片并移动至第二键合拾取器140-2的作业区域，第一芯片搬运器160-2等候从单元拾取器130接收新的半导体芯片的状态的图。
此时，键合拾取器从芯片搬运器接收半导体芯片时，可沿X轴和Y轴方向移动的键合拾取器，只沿着X方向移动，芯片搬运器可沿Y轴方向移动，从而能够与键合拾取器的作业区域并排在同一行，因此，能够使通过龙门架移动的键合拾取器的Y轴移动最小化，以减少振动的发生。
更详细地，键合拾取器在X轴对同一行执行键合作业期间，键合拾取器仅在X轴移动，而没有向Y轴移动，并将芯片搬运器沿Y轴移动至与键合拾取器X轴线相同的行列，从而使芯片搬运器的打孔部位于吸头的下部。随后，用打孔装置对吸头吸附的薄膜穿孔后，芯片搬运器重新沿Y轴方向移动，使片状块位于吸头的下部。因此，键合拾取器无需沿Y轴移动，即可从芯片搬运器接收薄膜穿孔后的半导体芯片。并且，只需在基板的行列切换时最初将键合拾取器沿Y轴方向输送一次，因此，可将键合拾取器的Y轴移动最小化。
另一方面，本发明中键合拾取器和芯片搬运器分别设有多个，键合拾取器可通过在X-Y平面上能够移动至任意位置的龙门架来输送，并在X轴方向上相互对称。芯片搬运器的数量与键合拾取器数量对应。并且，这些第一键合拾取器、第二键合拾取器、第一芯片搬运器、第二芯片搬运器可通过下述动作驱动。
第一芯片搬运器160-1将半导体芯片传递至第一键合拾取器，半导体芯片置于芯片搬运器后，在键合拾取器的吸头用第一打孔装置对薄膜进行穿孔后吸附片状块上的半导体芯片期间，第二芯片搬运器160-2从单元拾取器130接收新的半导体芯片之后，为将半导体芯片传递至第二键合拾取器一侧而将第二芯片搬运器160-2沿Y轴方向移动的期间，完成作业的第一芯片搬运器160-1沿Y轴移动，以便从单元拾取器130接收新的半导体芯片，并相互依次反复进行这种操作。
另一方面，在对齐打孔装置170和吸头141的位置的状态下，对吸头141吸附的薄膜148进行穿孔后，键合拾取器向一个方向移动，并拾取片状块162上装载的半导体芯片，移动至加热台154，以向半导体芯片施加热和压力，并键合半导体芯片和基板。
上述图11和图12中说明了，为了利用一个上视视觉155对本发明中吸头141吸附的薄膜148的准确位置进行穿孔，需要进行校正吸头141和打孔装置170的相对位置的作业的内容，对此，下面将参照图19至图23进行更详细的说明。
上视视觉位于芯片搬运器160的Y轴方向上。芯片搬运器160可通过搬运机器人161向Y轴方向移动，并移动至上视视觉155所处的位置，上视视觉155可确认芯片搬运器160上的基准点信息。
为了使上视视觉155能够确认芯片搬运器160的位置，在芯片搬运器160的下面形成用于检测芯片搬运器160位置的基准点标记尤为重要。
为此，包含基准点的校正部可以以粘附到芯片搬运器160的下面或形成于片状块162下部面的基准孔164的形态设置。将校正部粘附与片状块162上的过程中，会发生位置值偏离的情况，因此，可通过设置与片状块162一体形成的基准孔194来排除这种变数，因此，优选在片状块162的下部面设置基准孔164。
此时，基准孔164还可以以上下贯穿片状块162的方式形成。
上视视觉155可检查形成于芯片搬运器160下面的基准孔164，并通过有关基准孔164和打孔装置170间距的信息检测打孔装置170的位置。
图19是表示吸头141为了对薄膜148进行穿孔而位于打孔装置170上部的状态的图。
具备打孔装置170的芯片搬运器160通过搬运机器人161沿Y轴方向移动至键合拾取器140的吸头141所处的区域，键合拾取器140沿X轴方向移动至芯片搬运器140的打孔装置170所处的区域。
更详细地，与芯片搬运器160相连接并支撑芯片搬运器160的搬运机器人161，可连接于搬运器输送部件165，且搬运器输送部件165可通过搬运器输送马达166而运作。
例如，搬运器输送部件165可以是螺丝钉，可通过传送带与搬运器输送马达166连接。并且，搬运机器人161包括与搬运器输送部件165结合的螺纹部件，可通过搬运器输送部件165的旋转运动进行直线往复运动。
即，搬运器输送马达166的驱动力传递至搬运器输送部件165以旋转搬运器输送部件，当搬运器输送部件165向一个方向旋转时，将与搬运器输送部件螺纹结合的搬运机器人161向Y轴上的一个方向移动。相反，搬运器输送部件165反方向旋转时，搬运机器人161向Y轴上的反方向移动。
并且，搬运机器人161可沿向Y轴方向设置的载体输送轨道167移动。
图20是表示吸头141对薄膜148进行穿孔后位于片状块162上部的状态的图。
芯片搬运器160可沿Y轴方向移动，以使吸头141位于片状块162 的上部。此时，芯片搬运器160可向Y轴方向移动预先储存的、相当于片状块162和打孔装置170之间的距离。因此，无需移动键合拾取器140，也能够对齐吸头141和片状块162.
图21至图23是表示为了使打孔装置170在吸头141的准确位置上对薄膜148进行穿孔的校正方法。下面将通过附图对对齐吸头141和打孔装置170的中心位置的过程进行说明。
图21表示上视视觉155检测吸头141的中心位置的状态的图。
键合拾取器140沿Y轴方向移动，以使吸头141位于上视视觉155的上部。并且，上视视觉155通过对吸头141进行成像来检测吸头141的中心位置，并检测各吸头141的吸附孔174a的位置。
图22是表示上视视觉155检测形成在片状块162上的基准孔164的状态的图。
芯片搬运器160沿Y轴方向移动，以使片状块162位于上视视觉155的上部。此时，可预先储存芯片搬运器160沿Y轴方向移动的距离。
并且，上视视觉155可通过对形成在片状块下部的基准孔进行成像，来获取吸头141中心位置和基准孔164中心位置之间的偏移距离D1。此时，形成在芯片搬运器160上的基准孔164的中心位置和打孔装置170的中心位置之间的距离D2为设定值，是预先存储的值。
即，上视视觉155检测基准孔164的中心位置，从而可获得打孔装置170的位置信息。
并且，通过上述信息，可知吸头141的中心位置与打孔装置170的中心位置之间的距离。即，吸头141的中心位置与打孔装置170的中心位置之间的距离为：在基准孔164的中心位置与打孔装置170的中心位置之间的距离D2上，反应此前获取的吸头141的中心位置与基准孔164中心位置间的偏移距离D1的距离。
因此，将片状块162向Y轴方向移动相当于反应至此间距反应偏移距离D1并求得的距离，即吸头141的中心位置与打孔装置170的中心位置之间的距离，以便使吸头141的中心位置与打孔装置170的中心位置一致。
通过上述校正过程，将吸头141的销容纳孔172a和打孔装置170的打孔销171的位置设置一致，从而能够对齐将吸头141和打孔装置170的位置。
图24是表示上视视觉155检查单元拾取器130吸附的半导体芯片P的状态的图，图25是表示半导体芯片P的焊锡球面上附着有异物D和发生裂纹C的状态的图。
本发明实施例的热压键合装置100，执行如下过程：翻转拾取器120对以乱序的方式从晶圆中切割的半导体芯片P的上下面进行翻转，单元拾取器130拾取上下翻转的半导体芯片P并移动至上视视觉155所处的位置，上视视觉155检查半导体芯片P的焊锡球面(或凸块面)后，将半导体芯片P放置于芯片搬运器160的片状块162上。
此时，若上视视觉155预先检查焊锡球面，筛选出不良半导体芯片P，则判断为不良的半导体芯片不会进入键合过程，而进行废弃处理。即，可利用上视视觉155预先检查半导体芯片上的异物，由此防止不良半导体芯片键合于基板上。
参照图25，上视视觉155可检查半导体芯片P的焊锡球面存在裂纹C或粘附异物D的状态。

Claims (17)

1.一种热压键合装置，所述热压键合装置将单个半导体芯片热压键合于基板的安装位置上，其包括：
材料供给部，供给切割成单个单元的半导体芯片的材料；
翻转拾取器，从所述材料供给部拾取所述半导体芯片并翻转上下面；
单元拾取器，从所述翻转拾取器接收单个半导体芯片，并放置于装载芯片的片状块上；
吸头，形成有用于支撑吸附所述片状块上的半导体芯片的吸附孔，下端设置有薄膜，以通过薄膜吸附所述半导体芯片；
薄膜供给装置，向所述吸头下端供给薄膜；
打孔装置，具备支撑所述薄膜底面且内部形成有贯穿打孔销的销容纳孔，以在所述薄膜的与所述吸头上形成的吸附孔相对的位置形成孔；以及
加热台，放置有用于对所述吸头吸附的半导体芯片进行热压键合的基板。
2.根据权利要求1所述的热压键合装置，其特征在于，
所述打孔装置包括：
基座；
打孔销，设置在所述基座上，对所述薄膜进行穿孔；
保持块，支撑所述薄膜的底面，并形成有贯穿所述打孔销的容纳孔；以及
第一弹性部件，设置在所述基座与所述保持块之间，
所述保持块上下可移动地设置，当所述保持块向下移动时，所述打孔销对所述薄膜进行穿孔。
3.根据权利要求2所述的热压键合装置，所述打孔装置还包括：设置在所述打孔销与所述销固定部件之间的第二弹性部件，
所述第二弹性部件在受到大于所述打孔销对所述薄膜进行穿孔时的施加于所述打孔销的压力时变形。
4.根据权利要求1所述的热压键合装置，其特征在于，所述材料供给部和所述加热台具有部分重叠的空间的多层形态，所述翻转拾取器以吸附所述材料供给部上的半导体芯片并翻转的状态传递至上下可运动的单元拾取器，在所述单元拾取器将所述半导体芯片装载至片状块上后，吸头拾取所述片状块上的半导体芯片，并键合至所述基板上。
5.根据权利要求1所述的热压键合装置，其特征在于，所述打孔装置还包括导向部件，所述导向部件引导所述保持块的上下移动，且具有覆盖从所述保持块外周面凸出的法兰部上部的卡止件，以防止所述保持块脱离。
6.根据权利要求5所述的热压键合装置，其特征在于，所述打孔装置还包括固定于所述基座底部并支撑所述打孔销的销固定部件，
所述打孔销从所述基座的底部贯穿并凸出至所述基座的上部，所述打孔销外周面突出的法兰部被所述基座的下面支撑。
7.根据权利要求2所述的热压键合装置，其特征在于，还包括：
上视视觉，检查位于所述单元拾取器拾取的半导体芯片底面的凸块、异物或裂纹状态；
狭缝视觉，设置在所述基板的安装位置和所述键合拾取器吸附的半导体芯片之间，并检查所述基板的安装位置和半导体芯片的对齐状态。
8.根据权利要求1所述的热压键合装置，其特征在于，所述键合拾取器具有能够移动至X轴和Y轴平面上任意位置的龙门架结构，并且在X轴方向上以所述加热台为中心对称设置在两侧，
所述芯片搬运器具有与所述吸头数量对应的数量。
9.根据权利要求7所述的热压键合装置，其特征在于，还包括轮圈单元，用于校正设置在所述狭缝视觉上部的视觉芯片和设置在所述狭缝视觉下部的视觉基板的偏移，
所述轮圈单元具有以“C”形状，上部设置有形成基准点标记的上部玻璃，下部设置有形成基准点标记的下部玻璃，所述上部玻璃的中心部和所述下部玻璃的中心部对齐并设置在同一轴线上。
10.根据权利要求9所述的热压键合装置，其特征在于，所述狭缝视觉是可移动的同轴视觉，
将根据所述轮圈单元的上部玻璃和所述下部玻璃的检查结果获取的位置设定为基准位置，在将所述吸头吸附的半导体芯片热压键合在所述加热台上放置的基板上之前，利用所述狭缝视觉检查并比较所获取的位置值以补偿吸头的移动量。
11.根据权利要求10所述的热压键合装置，其特征在于，所述狭缝视觉在所述吸头吸附的半导体芯片与键合所述半导体芯片的基板之间检查所述半导体芯片的对齐状态后，移动至轮圈单元，并检查所述狭缝视觉的视觉芯片和视觉基板的误差值，在存在偏移的情况下，检查下一个半导体芯片和键合所述半导体芯片的基板的对齐状态，并在补偿所述吸头的移动量时反映所述误差值。
12.根据权利要求10所述的热压键合装置，其特征在于，利用所述打孔装置对所述吸头吸附的薄膜进行打孔期间，利用所述狭缝视觉检查已完成热压键合的半导体芯片的键合状态。
13.根据权利要求1所述的热压键合装置，其特征在于，所述片状块和所述打孔装置沿Y轴方向并排在芯片搬运器上，所述芯片搬运器能够通过搬运机器人沿Y轴方向移动。
14.根据权利要求1所述的热压键合装置，其特征在于，还包括薄膜隔离装置，在热压键合后将粘附在所述吸头上的薄膜隔离开，
所述薄膜隔离装置包括：薄膜隔离滚轮，推离薄膜；以及
滚轮输送装置，与所述薄膜隔离滚轮相连接，且上下可移动地配置。
15.根据权利要求2所述的热压键合装置，其特征在于，用于对齐所述吸头与所述打孔装置之间的相对位置的基准点形成在所述芯片搬运器的底面，以使打孔装置的打孔销在吸附所述薄膜的所述吸头上所形成的吸附孔的准确位置，对所述薄膜进行穿孔。
16.根据权利要求15所述的热压键合装置，其特征在于，所述基准点是形成在所述片状块下部的孔或标记，
所述片状块和所述吸头按预定距离移动至上视视觉的上部时，所述上视视觉分别检测所述基准点的中心位置和吸头的中心位置，并求出它们的偏移值；
将所述片状块向Y轴移动相当于从所述片状块隔开设定距离的打孔装置的位置值上反应所述偏移值的距离，以对齐所述吸头的中心位置和所述打孔装置的中心位置。
17.根据权利要求13所述的热压键合装置，其特征在于，所述吸头在具有多个行和列的基板的同一行上，执行热压键合的情况下，所述吸头只沿X轴的方向移动，将芯片搬运器向与所述吸头X轴方向的交叉点沿Y轴方向移动，为在所述吸头固定的状态下，对所述吸头吸附的薄膜进行穿孔，薄膜单元移动至所述吸头的下部，在对吸头吸附的薄膜进行穿孔后，移动至装载半导体芯片的片状块。
CN201611000668.1A 2015-11-12 2016-11-14 热压键合装置 Active CN106981444B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20150158930 2015-11-12
KR10-2015-0158930 2015-11-12
KR10-2016-0098627 2016-08-02
KR1020160098627A KR101788021B1 (ko) 2015-11-12 2016-08-02 열압착 본딩장치

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106981444A true CN106981444A (zh) 2017-07-25
CN106981444B CN106981444B (zh) 2021-12-14

Family

ID=58771783

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611000668.1A Active CN106981444B (zh) 2015-11-12 2016-11-14 热压键合装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6673794B2 (zh)
CN (1) CN106981444B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107180767A (zh) * 2017-06-16 2017-09-19 深圳市骄冠科技实业有限公司 一种射频芯片链带及其制取工艺
CN110085540A (zh) * 2019-04-29 2019-08-02 深圳市安思科电子科技有限公司 一种定位精准的吸附力强的芯片拾取设备
CN111418050A (zh) * 2017-12-01 2020-07-14 三星电子株式会社 电子组件的传送设备

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI685905B (zh) * 2017-07-12 2020-02-21 日商新川股份有限公司 接合裝置和接合方法
TWI703662B (zh) * 2017-12-15 2020-09-01 日商新川股份有限公司 封裝裝置以及穿孔針
CN112018017B (zh) * 2020-08-11 2023-04-25 四川旭茂微科技有限公司 一种跳线框架上的芯片放置装置及方法
WO2022139520A2 (ko) * 2020-12-23 2022-06-30 주식회사 엘지에너지솔루션 단위셀, 단위셀의 제조방법과 제조장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003007771A (ja) * 2001-06-19 2003-01-10 Sony Corp 実装装置
JP2010192615A (ja) * 2009-02-17 2010-09-02 Nec Saitama Ltd 圧着ツール保持機構および圧着装置
JP2012028594A (ja) * 2010-07-26 2012-02-09 Shinko Electric Ind Co Ltd 電子部品実装装置及び電子部品の実装方法
JP2012094634A (ja) * 2010-10-26 2012-05-17 Panasonic Corp 部品実装装置および部品実装方法
US20120210554A1 (en) * 2011-02-23 2012-08-23 Samsung Techwin Co., Ltd. Apparatus and method for picking up and mounting bare dies

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003007771A (ja) * 2001-06-19 2003-01-10 Sony Corp 実装装置
JP2010192615A (ja) * 2009-02-17 2010-09-02 Nec Saitama Ltd 圧着ツール保持機構および圧着装置
JP2012028594A (ja) * 2010-07-26 2012-02-09 Shinko Electric Ind Co Ltd 電子部品実装装置及び電子部品の実装方法
JP2012094634A (ja) * 2010-10-26 2012-05-17 Panasonic Corp 部品実装装置および部品実装方法
US20120210554A1 (en) * 2011-02-23 2012-08-23 Samsung Techwin Co., Ltd. Apparatus and method for picking up and mounting bare dies

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107180767A (zh) * 2017-06-16 2017-09-19 深圳市骄冠科技实业有限公司 一种射频芯片链带及其制取工艺
CN107180767B (zh) * 2017-06-16 2023-11-03 深圳市骄冠科技实业有限公司 一种射频芯片链带及其制取工艺
CN111418050A (zh) * 2017-12-01 2020-07-14 三星电子株式会社 电子组件的传送设备
CN110085540A (zh) * 2019-04-29 2019-08-02 深圳市安思科电子科技有限公司 一种定位精准的吸附力强的芯片拾取设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN106981444B (zh) 2021-12-14
JP6673794B2 (ja) 2020-03-25
JP2017092458A (ja) 2017-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106981444A (zh) 热压键合装置
KR101788021B1 (ko) 열압착 본딩장치
KR100632378B1 (ko) 인라인 자동 ｆｏｇ 본딩장치
KR20160032594A (ko) 반도체 칩 본딩 장치
TW201739332A (zh) 用於自動調整點膠機之點膠單元的方法與裝置
JP5392303B2 (ja) 電子部品実装システムおよび電子部品実装システムにおける実装基板の製造方法
CN103369947B (zh) 安装头部单元、安装装置、制造基板方法和旋转驱动机构
KR102012692B1 (ko) 마이크로 소자 전사장치 및 마이크로 소자 전사방법
CN102347262B (zh) 电子元件搬送装置以及安装机
KR102379168B1 (ko) 반도체 칩 본딩 장치
CN104770075B (zh) 元件供给装置
JP5392304B2 (ja) 電子部品実装システムにおけるスクリーン印刷装置およびスクリーン印刷方法
US20090057372A1 (en) Conductive ball mounting apparatus
JP2017092342A (ja) 導電性ボールを搭載するシステム
KR20130117256A (ko) 플립칩 본딩장치 및 플립칩 본딩방법
CN101346635A (zh) Tcp处理装置以及tcp处理装置中的连接端子的对位方法
US6684494B2 (en) Parts replacing method and parts replacing apparatus
KR102418893B1 (ko) 플랜지 단부면 수정 장치, 절단 장치, 플랜지 단부면 수정 방법 및 절단품의 제조 방법
DE10121578C2 (de) Verfahren und Bestückungssystem zum Bestücken eines Substrats mit elektronischen Bauteilen
KR101566927B1 (ko) 부품실장기의 컨베이어장치
JP2007266334A (ja) 電子部品装着方法及び装置
KR20220035085A (ko) 반도체 칩 본딩 장치
US7218097B2 (en) Wafer test equipment and method of aligning test equipment
KR20180015983A (ko) 인쇄 회로 기판의 검사 및 불량 교정 장치와 그 방법
JP3645795B2 (ja) 半導体装置の製造方法および半導体製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant