DE102018127123A1 - Transferwerkzeug und Verfahren zum Transferieren von Halbleiterchips - Google Patents

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Abstract

Es wird ein Transferwerkzeug (1) zum Transfer eines Halbleiterchips (2) angegeben mit- einem Haftstempel (3), der eine Anhaftfläche (4) zur Aufnahme des Halbleiterchips (2) aufweist, und- Vorrichtung (15) zur Einstellung eines Flächeninhalts der Anhaftfläche (4), wobei- der Haftstempel (3) verformbar ausgebildet ist,- die Anhaftfläche (4) durch einen Teil der Außenfläche des Haftstempels (3) gebildet ist, und- der Flächeninhalt der Anhaftfläche (4) durch Verformung des Haftstempels (3) einstellbar ist.Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Transferieren von Halbleiterchips (2) angegeben.

Description

  • Es wird ein Transferwerkzeug angegeben. Darüber hinaus wird ein Verfahren zum Transferieren von Halbleiterchips angegeben.
  • Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein verbessertes Transferwerkzeug zum Transferieren von Halbleiterchips anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem Halbleiterchips mit Hilfe eines Transferwerkzeugs besonders effizient transferiert werden können.
  • Es wird ein Transferwerkzeug zum Transfer eines Halbleiterchips angegeben. Das Transferwerkzeug ist dazu vorgesehen, einen insbesondere selektiven und/oder parallelen Transfer zumindest eines, insbesondere einer Vielzahl von Halbleiterchips von einem Quellträger zu einem Zielträger zu ermöglichen und durchzuführen.
  • Bei den Halbleiterchips handelt es sich zum Beispiel um elektronische, insbesondere optoelektronische Halbleiterchips. Der optoelektronische Halbleiterchip, wie beispielsweise ein Leuchtdiodenchip, ein Fotodiodenchip oder ein Laserdiodenchip, weist eine epitaktisch gewachsene Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone auf, die dazu geeignet ist, elektromagnetische Strahlung zu detektieren oder zu erzeugen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Transferwerkzeug zum Transfer von Halbleiterchips einen Haftstempel. Das Transferwerkzeug kann einen oder mehrere Haftstempel umfassen. Der Haftstempel ist die Komponente des Transferwerkzeugs, an der der zu transferierende Halbleiterchip aufgenommen und während des Transfers gehalten wird. Er ist derart ausgebildet, dass er an einen Halbleiterchip angedrückt werden kann, ohne den Halbleiterchip zu beschädigen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Haftstempel eine Anhaftfläche zur Aufnahme des Halbleiterchips auf. Beispielsweise umfasst der Haftstempel eine Vielzahl an Anhaftflächen, die lateral beabstandet und parallel zueinander verlaufend angeordnet sein können. Die Anhaftfläche ist die Fläche, an der sich der Haftstempel während des Transfers in direktem Kontakt mit dem Halbleiterchip befindet. Die Anhaftfläche ist dem Halbleiterchip zugewandt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Transferwerkzeug eine Vorrichtung zur Einstellung eines Flächeninhalts der Anhaftfläche auf. Die Vorrichtung zur Einstellung des Flächeninhalts der Anhaftfläche weist beispielsweise zumindest eine Pumpe, einen Kondensator, einen Elektromagneten und/oder ein strahlungsemittierendes Bauteil wie eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode auf, um damit den Flächeninhalt der Anhaftfläche zu verändern und um somit den Flächeninhalt einzustellen. Zum Beispiel kann mittels der Vorrichtung eine Kraft auf den Haftstempel ausgeübt werden, welche zur Veränderung des Flächeninhalts der Anhaftfläche führt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Haftstempel verformbar ausgebildet. Das heißt, zum Beispiel durch Einwirken der Kraft wird die Form des Haftstempels zumindest stellenweise verändert. Bevorzugt ist der Haftstempel zumindest stellenweise mit einem elastischen Material wie einem Elastomer gebildet. Besonders bevorzugt kehrt der Haftstempel nach einer Deformation, möglichst vollständig in eine Ausgangsform zurück.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Anhaftfläche des Haftstempels durch einen Teil der Außenfläche des Haftstempels gebildet. Die Außenfläche des Haftstempels ist die Fläche, die den Haftstempel nach außen hin begrenzt. Die Außenfläche begrenzt also den dreidimensionalen Körper des Haftstempels nach außen. Der Haftstempel weist zumindest einen Bereich der Außenfläche auf, der sich beim Transfer des Halbleiterchips in direktem Kontakt mit dem Haftstempel befindet. Dieser Bereich der Außenfläche bildet die Anhaftfläche. Sie kann zum Beispiel mit einem Elastomer gebildet sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist der Flächeninhalt der Anhaftfläche durch Verformung des Haftstempels einstellbar. Insbesondere kann durch den verformbaren Haftstempel der Flächeninhalt der Anhaftfläche eingestellt werden. Das heißt, durch eine Verformung des Haftstempels kann die Form der Außenfläche des Haftstempels verändert werden. Eine Veränderung der Form der Außenfläche bewirkt eine Änderung des Flächeninhalts der Anhaftfläche. Der Flächeninhalt des Bereichs des Haftstempels, der bei dem Transfer des Halbleiterchips direkt an diesen grenzt, wird durch Verformung des Haftstempels also verkleinert oder vergrößert.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Transferwerkzeug zum Transferieren eines Halbleiterchips einen Haftstempel, der eine Anhaftfläche zur Aufnahme des Halbleiterchips aufweist, und eine Vorrichtung zur Einstellung eines Flächeninhalts der Anhaftfläche, wobei der Haftstempel verformbar ausgebildet ist und die Anhaftfläche durch einen Teil der Außenfläche des Haftstempels gebildet ist. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche ist durch Verformung des Haftstempels einstellbar.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst der Haftstempel einen verformbaren Volumenbereich und die Anhaftfläche ist durch einen Teil der Außenfläche des Volumenbereichs gebildet. Der Volumenbereich ist bevorzugt Teil des Haftstempels und ist zum Beispiel durch Erhebungen beziehungsweise Ausbuchtungen im Körper des Haftstempels gebildet. Bevorzugt ist der Volumenbereich mit einem elastischen Material wie einem Elastomer gebildet. Mit Vorteil kann im Betrieb der Volumenbereich des Haftstempels besonders nah an die Halbleiterchips geführt werden, um somit einen Transfer von Halbleiterchips von einem Quellträger zu einem Zielträger zu erleichtern. Der Haftstempel umfasst zum Beispiel eine Vielzahl an Volumenbereichen, die lateral beabstandet angeordnet sein können. Beispielsweise weist der Haftstempel bevorzugt zwischen 800 und 10000 Volumenbereiche auf.
  • Dabei ist die Anhaftfläche insbesondere durch einen Teil der Außenfläche des Volumenbereichs gebildet. Bevorzugt umfasst jeder Volumenbereich genau eine Anhaftfläche, die durch einen Teil der Außenfläche des Volumenbereichs gebildet ist. Dieser Bereich der Außenfläche des Volumenbereichs ist beim Transfer dem Halbleiterchip zugewandt und wird hier als „Chipaufnahme-Fläche“ bezeichnet. Die Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs entspricht im Betriebszustand des Volumenbereichs, während dem der Transfer stattfindet, zum Beispiel der Anhaftfläche. In diesem Fall ist die Chipaufnahme-Fläche in vollflächigem Kontakt mit dem zugeordneten Halbleiterchip. Die Chipaufnahme-Fläche ist dann insbesondere plan ausgebildet. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche ist maximal. Sobald der Flächeninhalt der Anhaftfläche durch Verformung des Volumenbereichs reduziert wird, ist die Anhaftfläche kleiner als die Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs. Die Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs ist dann stellenweise konvex und/oder konkav gekrümmt. Hierbei können die konvexen Bereiche durch konkave Bereiche voneinander getrennt sein. Da heißt, die konkaven und die konvexen Bereiche können zum Beispiel abwechselnd angeordnet sein. Dadurch ist es insbesondere möglich, dass die Chipaufnahme-Fläche Erhebungen und Senken aufweist und damit - etwa in der Art eines Wellblechs - konkav und konvex gekrümmt ist.
  • Im planen Zustand ist die Chipaufnahme-Fläche beispielsweise rechteckig ausgebildet und weist eine Kantenlänge von einschließlich 5 µm bis einschließlich 200 µm auf. Besonders bevorzugt weist die Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs im planen Zustand eine Kantenlänge von wenigstens 10 µm. Bevorzugt weist jeder Haftstempel eine Vielzahl an Chipaufnahme-Flächen auf. Bevorzugt können beispielsweise zwischen einschließlich 800 Halbleiterchips und einschließlich 10000 Halbleiterchips pro Transferwerkzeug transferiert werden. Das heißt, das Transferwerkzeug weist beispielsweise zwischen einschließlich 800 und einschließlich 10000 Chipaufnahme-Anhaftflächen auf.
  • Die Kantenlänge der Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs des Haftstempels im planen Zustand ist mit Vorteil kleiner als die Kantenlänge des Halbleiterchips. Dadurch wird im Betrieb mit Vorteil weniger Kraft zum Ablösen des Halbleiterchips von der Anhaftfläche des Volumenbereichs benötigt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Haftstempel ein elastisches Polymer auf oder ist aus einem elastischen Polymer gebildet. Bevorzugt weist der Haftstempel ein Elastomer auf oder ist aus einem Elastomer gebildet. Besonders bevorzugt weist der Haftstempel ein Silikon auf oder ist aus einem Silikon gebildet. Beispielsweise weist der Haftstempel Polydimethylsiloxan (PDMS) auf oder ist aus PDMS gebildet. PDMS ist in der Regel transparent, chemisch inert und weist eine hohe Elastizität auf. Insbesondere kann der Volumenbereich eines der genannten Materialien umfassen oder daraus bestehen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Haftstempel eine Öffnung auf. Die Öffnung ist bevorzugt quer oder senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Haftstempels angeordnet. Die Öffnung ist zumindest teilweise von dem Material des Haftstempels umgeben und weist eine offene Stelle auf, die der Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs gegenüberliegt. Die Öffnung befindet sich beispielsweise in dem Volumenbereich, oberhalb der Chipaufnahme-Fläche.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Einstellung des Flächeninhalts der Anhaftfläche dazu eingerichtet, ein Volumen der Öffnung einzustellen. Das Volumen der Öffnung kann beispielsweise durch äußere Kräfte eingestellt werden. Durch die offene Stelle der Öffnung kann mit Hilfe der Vorrichtung des Transferwerkzeugs, wie beispielsweise einer Pumpe, ein Druck innerhalb des Haftstempels verändert werden. Dadurch verformt sich der Haftstempel, wodurch wiederum der Flächeninhalt der Anhaftfläche einstellbar ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Einstellung des Flächeninhalts der Anhaftfläche dazu eingerichtet, eine Menge eines Füllmaterials in der Öffnung einzustellen. Das Füllmaterial ist bevorzugt eine Flüssigkeit oder ein Gas. Beispielsweise kann das Füllmaterial ein Öl, Wasser oder Luft sein. Bevorzugt wird durch die Vorrichtung, beispielsweise eine Pumpe des Transferwerkzeugs, der Druck des Füllmaterials in der Öffnung verändert. Der Druck wird bevorzugt auf den Haftstempel übertragen, wodurch sich dieser verformt. Dadurch ändert sich die Form der Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs, was zu einer Änderung der Anhaftfläche führt.
  • Im Betrieb bläht sich beispielsweise der Volumenbereich durch Anlegen von äußerem Druck auf und verformt die Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs, also die Fläche, die dem Halbleiterchip zugewandt ist. Die Verformung der Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs stellt den Flächeninhalt der Anhaftfläche ein.
  • Zum Ablegen von transferierten Halbleiterchips wird der Flächeninhalt der Anhaftfläche reduziert. Dies wird durch Verformung der Chipaufnahme-Fläche erreicht. Zum Beispiel ändert sich die Form der Chipaufnahme-Fläche von plan zu konvex gekrümmt. Da die Halbleiterchips steif sind, können die Halbleiterchips der Verformung der Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs im Betrieb nicht folgen und lösen sich ab.
  • Der Druck kann mit Vorteil variiert werden, zum einen kann der Druck auf das Füllmaterial in der Öffnung erhöht beziehungsweise erniedrigt werden. Dadurch kann eine konvexe beziehungsweise konkave Form der Chipaufnahme-Fläche eingestellt werden. Beide Formen führen zur Verringerung der Anhaftfläche.
  • Wie stark die Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs verformt werden muss, um den Halbleiterchip von der Anhaftfläche zu lösen, ist abhängig von einer Dicke der Halbleiterchips, von dem Material der Anhaftfläche des Haftstempels sowie von dem Halbleiterchipmaterial, der Wechselwirkungsenergie von dem Halbleiterchip zu der Anhaftfläche und von der Geschwindigkeit des Einstellens des Flächeninhalts der Anhaftfläche des Haftstempels.
  • Insbesondere kann im Betrieb durch die Vorrichtung des Transferwerkzeugs gezielt der Flächeninhalt der Anhaftfläche eingestellt werden. Die Halbleiterchips werden zum Beispiel vor dem Transfer beispielsweise im Hinblick auf deren Qualität oder andere vorgebbare Eigenschaften untersucht. Mit dem hier beschriebenen Verfahren ist es dann möglich, dass die Chipaufnahme-Flächen individuell in ihrer Form eingestellt werden. Dadurch ist ein selektiver Transfer von Halbleiterchips möglich. Es können also Halbleiterchips bestimmter Qualität oder mit bestimmten Eigenschaften transferiert werden. So können zum Beispiel defekte Halbleiterchips aussortiert werden und nur intakte Halbleiterchips transferiert werden oder umgekehrt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Haftstempel lateral neben dem Volumenbereich einen Verformungsbereich auf. Der Verformungsbereich ist Teil des Haftstempels und mit dem Volumenbereich des Haftstempels mechanisch verbunden. Der Verformungsbereich befindet sich zum Beispiel zwischen zwei benachbarten Volumenbereichen. Der Verformungsbereich kann beispielsweise ein weiteres Material aufweisen, das zu dem Material des Volumenbereichs verschieden ist. Beispielsweise weist der Verformungsbereich ein Material mit einem höheren Elastizitätskoeffizienten auf im Vergleich zu dem Material des Volumenbereichs. Alternativ ist es möglich, dass der Volumenbereich und der Verformungsbereich mit dem gleichen Material gebildet sind.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist eine Dicke des Haftstempels im Verformungsbereich im Vergleich zu einer Dicke des Haftstempels im Volumenbereich kleiner. Die Dicke des Haftstempels wird quer oder senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Haftstempels bestimmt. Die Dicke des Verformungsbereichs ist abhängig von dem Abstand benachbarter Volumenbereiche. Beispielsweise ist die Dicke des Verformungsbereichs ähnlich groß wie der Abstand benachbarter Volumenbereiche zueinander. Bevorzugt ist der Abstand benachbarter Volumenbereiche zueinander mindestens dreimal so groß wie die Chipaufnahme-Fläche. Der Vorteil, der sich durch die unterschiedliche Dicke ergibt, ist, dass im Betrieb der Volumenbereich des Haftstempels besonders nah an die Halbleiterchips geführt werden kann, um somit einen Transfer von Halbleiterchips von einem Quellträger zu einem Zielträger zu erleichtern. Ferner ist der Verformungsbereich aufgrund der reduzierten Dicke mit geringerem Kraftaufwand verformbar als ein Verformungsbereich größerer Dicke.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Haftstempel im Verformungsbereich eine Kavität auf. Die Kavität ist vollständig von dem Material des Verformungsbereichs umgeben und weist bevorzugt keine offene Stelle auf. Der Verformungsbereich des Haftstempels ist aufgrund der Kavität mit weniger Kraft verformbar als im Vergleich zu einem Verformungsbereich ohne Kavität.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Einstellung des Flächeninhalts der Anhaftfläche dazu eingerichtet, im Verformungsbereich eine Kraft auf den Haftstempel auszuüben, die quer oder senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Haftstempels gerichtet ist. Die Haupterstreckungsebene ist parallel zur Anhaftfläche und somit verläuft die Anhaftfläche quer oder senkrecht zu der Kraft, die auf den Verformungsbereich des Haftstempels wirkt.
  • Im Betrieb wird der Verformungsbereich durch die äußere Kraft der Vorrichtung des Transferwerkzeugs verformt. Die Verformung des Verformungsbereichs überträgt sich auf den lateral benachbarten Volumenbereich. Dadurch wird wiederum die Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs verformt und somit der Flächeninhalt der Anhaftfläche des Haftstempels eingestellt. Die anzuwendende Kraft, die für die Verformung der Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs benötigt wird, ist im Verformungsbereich bevorzugt besonders klein. Zum Beispiel ist der Kraftaufwand, der für die Verformung der Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs benötigt wird, im Verformungsbereich insbesondere kleiner, als der Kraftaufwand bei einer direkten Verformung des Volumenbereichs wäre.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Kraft eine magnetische oder eine elektrostatische Kraft. Die Vorrichtung zur Ausübung der Kraft umfasst beispielsweise einen Elektromagneten oder einen Kondensator. Wird im Betrieb auf den Verformungsbereich elektrostatische oder magnetische Kraft durch die Vorrichtung des Transferwerkzeugs ausgeübt, so überträgt sich diese Verformung des Verformungsbereichs auf den Volumenbereich des Haftstempels, der die Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs verformt und somit den Flächeninhalt der Anhaftfläche des Haftstempels reduziert.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Haftstempel an seiner Außenfläche eine Metallschicht auf. Die Metallschicht kann die folgenden, leitenden Materialien wie beispielsweise Graphen, Kobalt, Silber, Kupfer, Aluminium, Wolfram, Eisen, Stahl, Graphit umfassen. Als ferromagnetische Materialien für die Metallschicht können unter anderem Materialien mit einer Curie-Temperatur unterhalb der Zimmertemperatur, beispielsweise Eisen, Nickel, Kobalt, Gadolinium und Dysprosium, eingesetzt werden. Außerdem können Weichferrite auf Basis von Ferriten mit Metallen, beispielsweise Mangan, Kobalt, Nickel, Kupfer, Zink oder Cadmium und Hartferrite, beispielsweise Nickel, Zink, Kobalt, Manganzink, Barium oder Strontium, und weitere magnetische Materialien Verwendung finden. Die Metallschicht ist bevorzugt im Feld des Elektromagneten oder des Kondensators angeordnet. Die Metallschicht dient dazu, magnetische oder elektrostatische Kräfte von außen mit Hilfe der Vorrichtung des Transferwerkzeugs zu übertragen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Metallschicht im Verformungsbereich angeordnet. Die Metallschicht befindet sich zum Beispiel auf der Außenfläche des Verformungsbereichs des Haftstempels. Die Außenfläche des Verformungsbereichs verläuft insbesondere parallel zu der Haupterstreckungsebene des Haftstempels.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Einstellung des Flächeninhalts der Anhaftfläche dazu eingerichtet, eine Dichte eines Materials des Volumenbereichs zu verändern. Das Material weist in dem Betriebszustand während der Aufnahme des Halbleiterchips eine geringere Dichte auf als beim Ablösen des Halbleiterchips von der Anhaftfläche. Durch die höhere Dichte verformt sich der Volumenbereich, wodurch sich wiederum der Flächeninhalt der Anhaftfläche verändert und das Ablösen des Halbleiterchips von der Anhaftfläche begünstigt ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Volumenbereich ein photoisomerisierbares Material auf oder besteht aus einem photoisomerisierbaren Material. Hierbei können einerseits der komplette Volumenbereich und die Chipaufnahme-Fläche das photoisomerisierbare Material aufweisen oder andererseits kann lediglich ein Teilbereich des Volumenbereichs das photoisomerisierbare Material aufweisen. Beispielsweise kann die Chipaufnahme-Fläche ein anderes Material aufweisen als das Material des Teilbereichs des Volumenbereichs, der mit dem photoisomerisierbaren Material gebildet ist. Bevorzugt weist die Chipaufnahme-Fläche ein Material auf, welches zur Aufnahme des Halbleiterchips eine gute Adhäsion aufweist und das bei dem Ablösen des Halbleiterchips durch Verformung der Chipaufnahme-Fläche ein leichtes Ablösen ermöglicht. Ein geeignetes Material hierfür kann beispielsweise Polydimethylsiloxan sein.
  • Photoisomerisierbare Materialien, sind Materialien bei denen Bereiche durch elektromagnetische Strahlung orientiert werden können um somit eine Dichte des Materials einzustellen. Das photoisomerisierbare Material kann beispielsweise ein azofunktionalisiertes Flüssigkeitskristallelastomer sein. Hierbei kann beispielsweise die cis-trans-Isomerie von Azobenzolen oder Stilben ausgenutzt werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Volumenbereich eine zweite Schicht auf, die mit dem photoisomerisierbaren Material gebildet ist, wobei auf dieser Schicht an der der Anhaftfläche zugewandten Seite eine erste Schicht aufgebracht ist, die frei von dem photoisomerisierbaren Material ist. Die erste Schicht weist bevorzugt ein elastisches Polymer auf oder ist aus einem elastischen Polymer gebildet. Beispielsweise ist die erste Schicht aus Polydimethylsiloxan gebildet und umfasst die Anhaftfläche beziehungsweise die Chipaufnahme-Fläche. Die zweite Schicht hingegen weist ein photoisomerisierbares Material auf oder besteht aus einem photoisomerisierbaren Material. Im Betrieb kann die zweite Schicht verformt werden, wobei sich die Verformung auf die erste Schicht überträgt und somit wird der Flächeninhalt der Anhaftfläche eingestellt. Die verformte Chipaufnahme-Fläche weist dann eine Vielzahl von konkaven und konvexen Verformungen auf. Beispielsweise ist die Chipaufnahme-Fläche wellblechförmig oder runzelig ausgebildet.
  • Zusätzlich kann der Volumenbereich eine dritte Schicht und einen Sockel aufweisen. Die dritte Schicht und der Sockel können mit anderen Materialen wie die erste und/oder die zweite Schicht gebildet sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die Vorrichtung zur Einstellung des Flächeninhalts der Anhaftfläche dazu ausgebildet, elektromagnetische Strahlung zum photoisomerisierbaren Material des Volumenbereichs zu leiten. Die Vorrichtung kann zumindest eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode umfassen, die im Betrieb elektromagnetische Strahlung aus dem Spektralbereich von Infrarotstrahlung bis UV-Strahlung erzeugt. Ferner kann die Vorrichtung einen Lichtleiter umfassen, der Teile der elektromagnetischen Strahlung zum Volumenbereich führt. Zum Beispiel kann sich der Lichtleiter durch eine Öffnung im Volumenbereich erstrecken. Die elektromagnetische Strahlung wirkt im Betrieb auf das photoisomerisierbare Material des Volumenbereichs und führt zu der Volumenkontraktion des Haftstempels. Die Verformung des Volumenbereichs verändert somit den Flächeninhalt der Anhaftfläche des Haftstempels, welcher reduziert wird.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird durch die Verformung des Volumenbereichs der Flächeninhalt der Anhaftfläche eingestellt. Durch die Verformung des Volumenbereichs wird die Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs so verformt, dass bevorzugt eine konkave und/oder konvexe Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs ausgebildet wird. Dadurch wird der Flächeninhalt der Anhaftfläche eingestellt und mit Vorteil reduziert. Hierdurch ist das Ablösen der Halbleiterchips bevorzugt. Die Öffnung im Volumenbereich und/oder die Kavität im Verformungsbereich haben zur Folge, dass der verformbare Volumenbereich, insbesondere die Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs, eine konkave und/oder eine konvexe Verformung aufweist. Mit Vorteil können die Halbleiterchips auf diese Weise ohne Scherbewegungen auf den Zielträger aufgebracht werden und das Material für die Oberfläche des Zielträgers kann freier gewählt werden.
  • Es wird ferner ein Verfahren zum Transferieren von Halbleiterchips angegeben. Das heißt, sämtliche Merkmale, die für das Transferwerkzeug offenbart sind, sind auch für das Verfahren zum Transferieren von Halbleiterchips offenbart und umgekehrt.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Transferieren von Halbleiterchips wird ein Transferwerkzeug bereitgestellt. Bei dem Transferwerkzeug handelt es sich insbesondere um ein hier beschriebenes Transferwerkzeug.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Vielzahl von Halbleiterchips, insbesondere in einer regelmäßigen Anordnung, auf einem Quellträger bereitgestellt. Bei dem Quellträger handelt es sich beispielsweise um einen Wafer mit Halbleiterchips auf einem Aufwachssubstrat oder auf einem Hilfsträger oder um einen Kunstwafer mit bereits vorsortierten Halbleiterchips.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Transferwerkzeug an den Quellträger angenähert, wobei eine Anhaftfläche des Volumenbereichs mit einem Halbleiterchip in Kontakt gerät.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens haftet der Halbleiterchip an die Anhaftfläche des Volumenbereichs über Van-der-Waals-Kräfte. Die Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs ist bei der Anhaftung bevorzugt plan, da der Halbleiterchip ebenso eine plane, starre Oberfläche aufweist. Dies führt mit Vorteil zu einer begünstigten Haftung. Der Halbleiterchip ist vollflächig an der Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs gebunden.
  • Insbesondere können ausgewählte Chipaufnahme-Flächen des Volumenbereichs durch die Vorrichtung des Transferwerkzeugs gezielt eingestellt werden, um eine Aufnahme von defekten Halbleiterchips zu verhindern. Hierbei wird der Flächeninhalt der Anhaftfläche durch die Vorrichtung des Transferwerkzeugs gezielt eingestellt. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche des Volumenbereichs wird reduziert und die Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs wird konkav und/oder konvex verformt. Die Aufnahme von ausgewählten, bevorzugt defekten Halbleiterchips ist somit nicht mehr möglich.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt ein Abheben des Transferwerkzeugs von dem Quellträger. Eine Vielzahl der Halbleiterchips haftet an den Anhaftflächen der Volumenbereiche des Haftstempels.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Transferwerkzeug an den Zielträger angenähert, wobei die an dem Transferwerkzeug angeordneten Halbleiterchips in Kontakt mit dem Zielträger geraten.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens erfolgt ein Ablösen der Halbleiterchips von der Anhaftfläche durch Reduzierung des Flächeninhalts der Anhaftfläche des Volumenbereichs des Haftstempels. Durch die Vorrichtung des Transferwerkzeugs wird zum Beispiel eine Kraft senkrecht beziehungsweise quer zur Haupterstreckungsebene auf den Verformungsbereich beziehungsweise Volumenbereich des Haftstempels ausgeübt. Dadurch verformt sich die Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs konkav und/oder konvex, der Flächeninhalt der Anhaftfläche wird reduziert und der Halbleiterchip ist zumindest teilweise mit der Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs in Kontakt. Somit kann der starre Halbleiterchip bevorzugt abgelöst werden. Der Halbleiterchip verweilt anschließend auf dem Zielträger.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Transferieren von Halbleiterchips wird zunächst ein Transferwerkzeug bereitgestellt. Anschließend wird eine Vielzahl von Halbleiterchips an einer regelmäßigen Anordnung auf einem Quellträger bereitgestellt und das Transferwerkzeug wird an den Quellträger angenähert, wobei eine Anhaftfläche des Volumenbereichs mit einem Halbleiterchip in Kontakt gerät. In einem nächsten Schritt haftet der Halbleiterchip an die Anhaftfläche des Volumenbereichs über Van-der-Waals-Kräfte und anschließend hebt das Transferwerkzeug von dem Quellträger ab. In einem letzten Schritt wird das Transferwerkzeug an den Zielträger angenähert, wobei an dem Transferwerkzeug die angeordneten Halbleiterchips in Kontakt mit dem Zielträger geraten und das Ablösen der Halbleiterchips durch Reduzierung des Flächeninhalts der Anhaftfläche des Volumenbereichs erfolgt.
  • Eine Idee des vorliegenden Transferwerkzeugs ist es, einen verformbaren Haftstempel anzugeben, der durch die Vorrichtung des Transferwerkzeugs verformt werden kann. Dadurch wird der Flächeninhalt der Anhaftfläche des verformbaren Haftstempels eingestellt und somit wird das Abnehmen der Halbleiterchips von der Chipaufnahme-Fläche des Volumenbereichs ermöglicht.
  • Die Idee ist, eine gute Haftung zwischen dem Haftstempel und dem Halbleiterchip beim Abnehmen von dem Quellträger zu erzielen und bei dem Absetzen der Halbleiterchips auf den Zielträger muss die Haftung zwischen der Anhaftfläche des Haftstempels und dem Halbleiterchip gering sein. Mit Vorteil kann auf Scherbewegungen bei dem Absetzen der Halbleiterchips verzichtet werden und das Material für die Oberfläche des Zielträgers kann somit freier gewählt werden.
  • Ein besonderer Vorteil dieses Verfahrens zum Transferieren von Halbleiterchips besteht darin, dass das Verfahren einen selektiven Transfer ausgewählter Halbleiterchips ermöglicht. Dies bedeutet, dass mittels des Verfahrens nicht alle auf dem Quellträger bereitgestellten Halbleiterchips übertragen werden müssen. Stattdessen ermöglicht es das Verfahren, nur einen ausgewählten Teil der auf dem Quellträger angeordneten Halbleiterchips zu übertragen. Dies ermöglicht, beispielsweise lediglich als funktionsfähig bekannte Halbleiterchips zu übertragen und als defekt bekannte Halbleiterchips auf dem Quellträger zu belassen. Der ausgewählte Teil der Halbleiterchips, beispielsweise als funktionsfähige Halbleiterchips, kann dann gleichzeitig von dem Quellträger auf den Zielträger transferiert werden.
  • Vorteilhafterweise ermöglicht dieses Verfahren ein Übertragen mehrerer Halbleiterchips gleichzeitig, also im gleichen Transferschritt. Dadurch lassen sich mit diesem Verfahren viele Halbleiterchips kostengünstig und in kurzer Zeit von einem Quellträger auf einen Zielträger übertragen.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Transferwerkzeugs und des Verfahrens zum Transferieren von Halbleiterchips ergeben sich aus den folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigen:
    • 1, 2 jeweils eine schematische Schnittdarstellung eines Transferwerkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Transferwerkzeugs in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen,
    • 3, 4 jeweils eine schematische Schnittdarstellung eines Transferwerkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Transferwerkzeugs in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen,
    • 5, 6 jeweils eine schematische Schnittdarstellung eines Transferwerkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Transferwerkzeugs in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen,
    • 7, 8 jeweils eine schematische Schnittdarstellung eines Transferwerkzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Transferwerkzeugs in zwei unterschiedlichen Betriebszuständen,
    • 9, 10, 11 und 12 schematische Schnittdarstellungen verschiedener Verfahrensstadien eines Verfahrens zum Transferieren von Halbleiterchips gemäß einem Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens.
  • Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
  • Das Transferwerkzeug 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 1 weist eine Vorrichtung 15 zum Einstellen des Flächeninhalts der Anhaftfläche 4 und einen verformbaren Haftstempel 3 auf.
  • Der Haftstempel 3 weist ein elastisches Polymer auf oder ist aus einem elastischen Polymer gebildet. Der Haftstempel 3 weist einen Volumenbereich 5 auf, der eine Öffnung 6 umfasst. Die Öffnung 6 ist quer oder senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Haftstempels 3 angeordnet. Die Öffnung 6 ist zumindest teilweise von dem Material des Haftstempels 3 umgeben und weist eine offene Stelle auf, die einer Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 gegenüberliegt. Die Öffnung 6 befindet sich in dem Volumenbereich 5, oberhalb der Chipaufnahme-Fläche 14.
  • Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist einem Halbleiterchip 2 zugewandt. Der Halbleiterchip 2 weist eine größere Kantenlänge als die Kantenlänge der Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 auf. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist im Ausführungsbeispiel der 1 in vollflächigem Kontakt mit dem Halbleiterchip 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist in dem in 1 dargestellten Betriebszustand des Transferwerkzeugs plan ausgebildet. Dies entspricht dem Betriebszustand der Chipaufnahme-Fläche 14 während eines Transfers des Halbleiterchips 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 entspricht in diesem Betriebszustand einer Anhaftfläche 4. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche 4 ist in diesem Betriebszustand maximal.
  • Im Unterschied zu 1 befindet sich beim in der 2 dargestellten Betriebszustand des Transferwerkzeugs ein Füllmaterial 12 in der Öffnung 6 des Volumenbereichs 5. Das Füllmaterial 12 umfasst beispielsweise Öle, Wasser oder andere Flüssigkeiten oder Gase. Durch die Vorrichtung 15, beispielsweise zumindest eine Pumpe, des Transferwerkzeugs 1 wird mittels der Vorrichtung 15 eine Kraft auf das Füllmaterial 12 ausgeübt. Die Kraft wird auf den Haftstempel 3 übertragen, wodurch sich der Volumenbereich 5 des Haftstempels verformt. Dadurch ändert sich die Form der Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5, was zu einer Änderung des Flächeninhalts der Anhaftfläche 4 führt. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche 4 ist in diesem Betriebszustand durch die Verformung des Volumenbereichs 5 gegenüber dem in der 1 gezeigten Betriebszustand reduziert.
  • Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist im Betriebszustand des Ausführungsbeispiels der 2 nicht vollflächig im Kontakt mit dem Halbleiterchip 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist, aufgrund der Verformung des Haftstempels 3, konvex ausgebildet. Dies entspricht dem Zustand der Chipaufnahme-Fläche 14 während eines Ablösens des Halbleiterchips 2 von der Anhaftfläche 4. Die Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 ist in diesem Betriebszustand größer als die Anhaftfläche 4.
  • Das Transferwerkzeug 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 3 weist eine Vorrichtung 15 zum Einstellen des Flächeninhalts der Anhaftfläche 4 und einen verformbaren Haftstempel 3 auf. Der Haftstempel 3 umfasst einen Verformungsbereich 7. Der Verformungsbereich 7 ist Teil des Haftstempels 3 und befindet sich zwischen jeweils zwei benachbarten Volumenbereichen 5. Der Verformungsbereich 7 kann beispielsweise ein weiteres Material aufweisen, das zu dem Material des Volumenbereichs verschieden ist oder aus dem gleichen Material wie der Volumenbereich bestehen. Der Verformungsbereich 7 des Haftstempels 3 weist eine geringere Dicke D gegenüber einer Dicke D des Haftstempels 3 im Volumenbereich 5 auf. Der Haftstempel 3 in 3 weist im Verformungsbereich 7 eine Kavität 8 auf. Die Kavität 8 ist vollständig von dem Material des Verformungsbereichs 7 umgeben und weist keine offene Stelle auf. An der Außenfläche des Haftstempels 3, insbesondere an der Außenfläche des Verformungsbereichs 7, ist eine Metallschicht 9 angeordnet. Die Metallschicht 9 dient dazu, magnetische oder elektrostatische Kräfte von außen mit Hilfe der Vorrichtung 15 des Transferwerkzeugs 1 auf den Verformungsbereich 7 zu übertragen. Die Vorrichtung 15 zur Ausübung der Kraft umfasst beispielsweise einen Elektromagneten oder einen Kondensator.
  • Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist dem Halbleiterchip 2 zugewandt. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist im Ausführungsbeispiel der 3 in vollflächigem Kontakt mit dem Halbleiterchip 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist plan ausgebildet. Dies entspricht dem Zustand der Chipaufnahme-Fläche 14 während eines Transfers des Halbleiterchips 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 entspricht in diesem Betriebszustand einer Anhaftfläche 4. Der Halbleiterchip 2 weist eine größere Kantenlänge als die Kantenlänge der Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 auf. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche 4 ist in diesem Betriebszustand maximal.
  • Das in der 4 dargestellte Ausführungsbeispiel weist das Transferwerkzeug 1 in einem Betriebszustand auf, der sich von dem Betriebszustand des Transferwerkzeugs 1 in der 3 dadurch unterscheidet, dass auf den Verformungsbereich 7 eine magnetische oder elektrostatische Kraft der Vorrichtung 15 ausgeübt wird. Die Kraft ist quer oder senkrecht zu der Haupterstreckungsebene des Haftstempels 3 gerichtet. Durch diese Kraft auf den Verformungsbereich 7 des Haftstempels 3 wird der Verformungsbereich 7 verformt. Diese Verformung überträgt sich auf den Volumenbereich. Dadurch wird schließlich der Flächeninhalt der Anhaftfläche 4 eingestellt.
  • Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist im Ausführungsbeispiel der 4 nicht vollflächig im Kontakt mit dem Halbleiterchip 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist, aufgrund der Verformung des Haftstempels 3, konvex ausgebildet. Dies entspricht dem Zustand der Chipaufnahme-Fläche 14 während eines Ablösens des Halbleiterchips 2 von der Anhaftfläche 4. Die Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 ist in diesem Betriebszustand größer als die Anhaftfläche 4. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche 4 ist in diesem Betriebszustand durch die Verformung des Verformungsbereichs 7 reduziert.
  • Das Transferwerkzeug 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 5 weist eine Vorrichtung 15 zum Einstellen des Flächeninhalts der Anhaftfläche 4 und einen verformbaren Haftstempel 3 auf. Der Haftstempel 3 weist einen Volumenbereich 5 auf. Der Volumenbereich 5 weist ein photoisomerisierbares Material auf oder besteht aus einem photoisomerisierbaren Material. Das photoisomerisierbare Material ist beispielsweise ein azofunktionalisiertes Flüssigkeitskristallelastomer. Hierbei kann beispielsweise die cis-trans-Isomerie von Azobenzolen und Stilben eingesetzt werden. Der Volumenbereich 5 kann vollständig aus dem photoisomerisierbaren Material bestehen. Alternativ ist es möglich, dass lediglich eine Zwischenschicht des Volumenbereichs 5 mit dem photoisomerisierbaren Material gebildet ist. An einer Chipaufnahme-Fläche 14 kann der Volumenbereich 5 dann mit einem anderen Material wie zum Beispiel einem Polydimethylsiloxan gebildet sein.
  • Die Vorrichtung 15 zur Ausübung der Verformung des Volumenbereichs 5 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode, die im Betrieb elektromagnetische Strahlung aus dem Spektralbereich von Infrarotstrahlung bis UV-Strahlung erzeugt. Ferner kann die Vorrichtung einen Lichtleiter 16 umfassen, der Teile der elektromagnetischen Strahlung zum Volumenbereich 5 führt. Beispielsweise kann sich der Lichtleiter durch eine Öffnung 6 im Volumenbereich 5 erstrecken.
  • Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist einem Halbleiterchip 2 zugewandt. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist im Ausführungsbeispiel der 5 im vollflächigen Kontakt mit dem Halbleiterchip 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist plan ausgebildet. Dies entspricht dem Zustand der Chipaufnahme-Fläche 14 während eines Transfers des Halbleiterchips 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 entspricht in diesem Betriebszustand einer Anhaftfläche 4. Der Halbleiterchip 2 weist eine größere Kantenlänge als die Kantenlänge der Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 auf. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche 4 ist in diesem Betriebszustand maximal.
  • Das in der 6 dargestellte Ausführungsbeispiel weist das Transferwerkzeug 1 in einem Betriebszustand auf, der sich von dem Betriebszustand des Transferwerkzeugs 1 in der 5 dadurch unterscheidet, dass elektromagnetische Strahlung auf den Volumenbereich 5 geleitet wird. Durch die elektromagnetische Strahlung auf das photoisomerisierbare Material des Volumenbereichs 5 findet eine Volumenkontraktion statt. Das heißt, die Dichte des photoisomerisierbaren Materials wird erhöht. Durch die Veränderung der Dichte und somit des Volumens wird die Anhaftfläche 4 verformt. Die Chipaufnahme-Fläche 14 weist eine Vielzahl von konkaven und konvexen Verformungen auf. Beispielsweise ist die Chipaufnahme-Fläche 14 wellblechförmig ausgebildet.
  • Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist im Ausführungsbeispiel der 6 nicht vollflächig in Kontakt mit dem Halbleiterchip 2. Dies entspricht dem Zustand der Chipaufnahme-Fläche 14 während eines Ablösens des Halbleiterchips 2 von der Anhaftfläche 4. Die Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 ist in diesem Betriebszustand größer als die Anhaftfläche 4. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche 4 ist in diesem Betriebszustand durch die Verformung des Volumenbereichs 5 reduziert.
  • Das Transferwerkzeug 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 7 weist eine Vorrichtung 15 zum Einstellen des Flächeninhalts der Anhaftfläche 4 und einen verformbaren Haftstempel 3 auf. Der Haftstempel 3 weist einen Volumenbereich 5 auf. Der Volumenbereich 5 weist mehrere Schichten auf, eine erste Schicht 17, eine zweite Schicht 18, eine dritte Schicht 19 und einen Sockel 20. Die erste Schicht 17 weist die Chipaufnahme-Fläche 14 auf und ist im direkten Kontakt mit der die zweiten Schicht 18. Die zweite Schicht 18 ist im direkten Kontakt mit der dritten Schicht 19 und die dritte Schicht 19 ist direkt an den Sockel 20 gebunden. Die erste Schicht 17 weist ein elastisches Polymer auf oder ist aus einem elastischen Polymer gebildet. Die zweite Schicht 18 weist ein photoisomerisierbares Material auf oder besteht aus einem photoisomerisierbaren Material. Zusätzlich können die dritte Schicht 19 und der Sockel 20 jeweils mit anderen Materialen wie die erste und/oder die zweite Schicht gebildet sein.
  • Die Vorrichtung 15 zur Ausübung der Verformung des Volumenbereichs 5 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode, die im Betrieb elektromagnetische Strahlung aus dem Spektralbereich von Infrarotstrahlung bis UV-Strahlung erzeugt. Ferner kann die Vorrichtung einen Lichtleiter 16 umfassen, der Teile der elektromagnetischen Strahlung zu der photoisomerisierbaren zweiten Schicht 18 führt. Beispielsweise kann sich der Lichtleiter durch eine Öffnung 6 im Volumenbereich 5 erstrecken.
  • Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist einem Halbleiterchip 2 zugewandt. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist im Ausführungsbeispiel der 7 im vollflächigen Kontakt mit dem Halbleiterchip 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist plan ausgebildet. Dies entspricht dem Zustand der Chipaufnahme-Fläche 14 während eines Transfers des Halbleiterchips 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 entspricht in diesem Betriebszustand einer Anhaftfläche 4. Der Halbleiterchip 2 weist eine größere Kantenlänge als die Kantenlänge der Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 auf. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche 4 ist in diesem Betriebszustand maximal.
  • Das in der 8 dargestellte Ausführungsbeispiel weist das Transferwerkzeug 1 in einem Betriebszustand auf, der sich von dem Betriebszustand des Transferwerkzeugs 1 in der 7 dadurch unterscheidet, dass elektromagnetische Strahlung auf den Volumenbereich 5 geleitet wird. Durch die elektromagnetische Strahlung auf das photoisomerisierbare Material der zweiten Schicht 18 des Volumenbereichs 5 findet eine Volumenkontraktion statt. Das heißt, die Dichte des photoisomerisierbaren Materials der zweiten Schicht 18 wird erhöht. Durch die Veränderung der Dichte und somit des Volumens wird die Anhaftfläche 4 verformt. Die Chipaufnahme-Fläche 14 weist eine Vielzahl von konkaven und konvexen Bereichen auf. Beispielsweise ist die Chipaufnahme-Fläche 14 wellblechförmig oder runzelig ausgebildet.
  • Die Chipaufnahme-Fläche 14, ist im Ausführungsbeispiel der 8 nicht vollflächig in Kontakt mit dem Halbleiterchip 2. Dies entspricht dem Zustand der Chipaufnahme-Fläche 14 während eines Ablösens des Halbleiterchips 2 von der Anhaftfläche 4. Die Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 ist in diesem Betriebszustand größer als die Anhaftfläche 4. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche 4 ist in diesem Betriebszustand durch die Verformung des Volumenbereichs 5 reduziert.
  • Die 9, 10, 11 und 12 zeigen anhand schematischer Schnittdarstellungen verschiedene Verfahrensstadien eines Verfahrens zum Transferieren von Halbleiterchips gemäß einem Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens. Die Vorrichtung 15 sowie die Öffnungen 6 und Kavitäten 8 sind zur Verbesserung der Übersichtlichkeit in den 9 bis 12 nicht dargestellt.
  • Bei dem Verfahren zum Transferieren von Halbleiterchips 2 gemäß dem Ausführungsbeispiel der 9 bis 12 wird in einem ersten Schritt das Transferwerkzeug 1 derart an die Halbleiterchips 2 angenähert, dass die Volumenbereiche 5 mit deren Anhaftfläche 4 in direktem Kontakt mit den Halbleiterchips 2, die auf einem Quellträger 10 angeordnet sind, stehen, 9. Die Halbleiterchips 2 sind in einer regelmäßigen Anordnung, zum Beispiel entlang von Zeilen und Spalten, auf dem Quellträger 10 angeordnet. Das Transferwerkzeug 1 wird an einer Oberseite des Quellträgers 10 so angenähert, dass jeder Volumenbereich 5 des Haftstempels 3 über dem jeweilig zugeordneten Halbleiterchip 2 an der Oberseite des Quellträgers 10 angeordnet ist. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist im vollflächigen Kontakt mit dem Halbleiterchip 2. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist plan ausgebildet. Die Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 entspricht der Anhaftfläche 4. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche 4 ist in diesem Betriebszustand maximal.
  • Das Transferwerkzeug 1 bewegt sich von dem Quellträger 10 weg, 10. Die Halbleiterchips 2 haften an der Anhaftfläche 4 des Volumenbereichs 5 über Van-der-Waals-Kräfte. Ist ein defekter Halbleiterchip 13 auf dem Quellträger 10 vorhanden, so kann gezielt dieser nicht an der Anhaftfläche 4 des Haftstempels 3 haften. Das Transferwerkzeug 1 kann mit Hilfe der Vorrichtung 15 so eingestellt werden, dass die Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 des Haftstempels 3 gezielt verformt werden kann und eine Haftung der Halbleiterchips 2 gezielt eingestellt werden kann.
  • In einem nächsten Schritt wird das Transferwerkzeug 1 mit den Halbleiterchips 2 an einen Zielträger 11 angenähert, 11. Die angeordneten Halbleiterchips 2 an dem Transferwerkzeug 1 stehen in direktem Kontakt mit dem Zielträger 11. Dabei sind die Unterseiten der Halbleiterchips 2 einer Oberseite des Zielträgers 11 zugewandt. Die Halbleiterchips 2 werden durch Reduzierung des Flächeninhalts der Anhaftfläche 4 des Volumenbereichs 5 abgelöst. Der Flächeninhalt der Anhaftfläche 4 des Volumenbereichs 5 wird durch die Vorrichtung 15 des Transferwerkzeugs 1 reduziert. Die Chipaufnahme-Fläche 14 ist konvex ausgebildet. Die starren Halbleiterchips 2 lösen sich von der konvexen Chipaufnahme-Fläche 14 des Volumenbereichs 5 ab und verbleiben am Zielträger 11.
  • Das Transferwerkzeug 1 wird von dem Zielträger 11 abgehoben, 12. Die zuvor an der Anhaftfläche 4 des Volumenbereichs 5 des Haftstempels 3 befestigten Halbleiterchips 2 verbleiben an der Oberseite des Zielträgers 11. Der Transfer der Halbleiterchips 2 von dem Quellträger 10 auf den Zielträger 11 ist somit abgeschlossen.
  • Mit dem hier beschrieben Verfahren ist es auf besonders einfache Weise möglich, Halbleiterchips gezielt und selektiv zu übertragen.
  • Die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Merkmale und Ausführungsbeispiele können gemäß weiteren Ausführungsbeispielen miteinander kombiniert werden, auch wenn nicht alle Kombinationen explizit beschrieben sind. Weiterhin können die in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispiele alternativ oder zusätzlich weitere Merkmale gemäß der Beschreibung im allgemeinen Teil aufweisen.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Transferwerkzeug
    2
    Halbleiterchip
    3
    Haftstempel
    4
    Anhaftfläche
    5
    Volumenbereich
    6
    Öffnung
    7
    Verformungsbereich
    8
    Kavität
    9
    Metallschicht
    10
    Quellträger
    11
    Zielträger
    12
    Füllmaterial
    13
    defekter Halbleiterchip
    14
    Chipaufnahme-Fläche
    15
    Vorrichtung
    16
    Lichtleiter
    17
    erste Schicht
    18
    zweite Schicht
    19
    dritte Schicht
    20
    Sockel
    D
    Dicke

Claims (18)

  1. Transferwerkzeug (1) zum Transfer eines Halbleiterchips (2) mit - einem Haftstempel (3), der eine Anhaftfläche (4) zur Aufnahme des Halbleiterchips (2) aufweist, und - einer Vorrichtung (15) zur Einstellung eines Flächeninhalts der Anhaftfläche (4), wobei - der Haftstempel (3) verformbar ausgebildet ist, - die Anhaftfläche (4) durch einen Teil der Außenfläche des Haftstempels (3) gebildet ist, und - der Flächeninhalt der Anhaftfläche (4) durch Verformung des Haftstempels (3) einstellbar ist.
  2. Transferwerkzeug (1) nach dem vorherigen Anspruch, bei dem der Haftstempel (3) einen verformbaren Volumenbereich (5) umfasst und die Anhaftfläche (4) durch einen Teil der Außenfläche des Volumenbereichs (5) gebildet ist.
  3. Transferwerkzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Haftstempel (3) ein elastisches Polymer aufweist oder aus einem elastischen Polymer gebildet ist.
  4. Transferwerkzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Haftstempel (3) eine Öffnung (6) aufweist und die Vorrichtung (15) zur Einstellung des Flächeninhalts der Anhaftfläche (4) dazu eingerichtet ist, ein Volumen der Öffnung (6) einzustellen.
  5. Transferwerkzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Vorrichtung (15) zur Einstellung des Flächeninhalts der Anhaftfläche (4) dazu eingerichtet ist, eine Menge eines Füllmaterials (12) in der Öffnung (6) einzustellen.
  6. Transferwerkzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Haftstempel (3) lateral neben dem Volumenbereich (5) einen Verformungsbereich (7) aufweist.
  7. Transferwerkzeug (1) nach dem vorherigen Anspruch, bei dem eine Dicke (D) des Haftstempels (3) im Verformungsbereich (7) gegenüber einer Dicke (D) des Haftstempels (3) im Volumenbereich (5) reduziert ist.
  8. Transferwerkzeug (1) nach einem der beiden vorherigen Ansprüche, bei dem der Haftstempel (3) im Verformungsbereich (7) eine Kavität (8) aufweist.
  9. Transferwerkzeug (1) nach einem der drei vorherigen Ansprüche, bei dem die Vorrichtung (15) zur Einstellung des Flächeninhalts der Anhaftfläche (4) dazu eingerichtet ist, im Verformungsbereich (7) eine Kraft auf den Haftstempel (3) auszuüben, die quer oder senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene des Haftstempels (3) gerichtet ist.
  10. Transferwerkzeug (1) nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Kraft eine magnetische oder eine elektrostatische Kraft ist.
  11. Transferwerkzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Haftstempel (3) an seiner Außenfläche eine Metallschicht (9) aufweist.
  12. Transferwerkzeug (1) nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Metallschicht (9) im Verformungsbereich (7) angeordnet ist.
  13. Transferwerkzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Vorrichtung (15) zur Einstellung des Flächeninhalts der Anhaftfläche (4) dazu eingerichtet ist, eine Dichte eines Materials des Volumenbereichs (5) zu verändern.
  14. Transferwerkzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem der Volumenbereich (5) ein photoisomerisierbares Material aufweist oder aus einem photoisomerisierbaren Material besteht.
  15. Transferwerkzeug (1) nach dem vorherigen Anspruch, bei dem der Volumenbereich (5) eine zweite Schicht aufweist, die mit dem photoisomerisierbaren Material gebildet ist, wobei auf der zweiten Schicht an der der Anhaftfläche (4) zugewandten Seite eine erste Schicht aufgebracht ist, die frei von dem photoisomerisierbaren Material ist.
  16. Transferwerkzeug (1) nach dem vorherigen Anspruch, bei dem die Vorrichtung (15) zur Einstellung des Flächeninhalts der Anhaftfläche (4) dazu ausgebildet ist, elektromagnetische Strahlung zum Volumenbereich zu leiten.
  17. Transferwerkzeug (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem durch Verformung des Volumenbereichs (5) der Flächeninhalt der Anhaftfläche (4) einstellbar ist.
  18. Verfahren zum Transferieren von Halbleiterchips (2) mit den folgenden Schritten: - Bereitstellen eines Transferwerkzeugs (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, - Bereitstellen einer Vielzahl von Halbleiterchips (2) in einer regelmäßigen Anordnung auf einem Quellträger (10), - Annähern des Transferwerkzeugs (1) an den Quellträger (10), wobei eine Anhaftfläche (4) des Volumenbereichs (5) mit einem Halbleiterchip (2) in Kontakt gerät, - Anhaften eines Halbleiterchips (2) an die Anhaftfläche (4) des Volumenbereichs (5) über Van-der-Waals-Kräfte, - Abheben des Transferwerkzeugs (1) von dem Quellträger (10), - Annähern des Transferwerkzeugs (1) an einen Zielträger (11), wobei die an dem Transferwerkzeug (1) angeordneten Halbleiterchips (2) in Kontakt mit dem Zielträger (11) geraten, - Ablösen der Halbleiterchips (2) durch Reduzierung des Flächeninhalts der Anhaftfläche (4) des Volumenbereichs (5).
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