TW202032692A - 用於半導體晶片之雷射接合裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明是有關於一種用於半導體晶片之雷射接合裝置，更詳細而言是有關於一種在拾取藉由晶片搬運體供給的半導體晶片後，對基板等加壓後對晶片照射雷射光進行接合的用於半導體晶片之雷射接合裝置。根據本發明的用於半導體晶片之雷射接合裝置由於在半導體晶片的接合過程中不使半導體晶片本身的溫度大幅上升，因此具有解決因半導體晶片的損傷或熱膨脹而可能產生的問題的效果。另外，具有如下效果：利用雷射光會迅速地達到接合所需的溫度，極大地減少了降低半導體晶片本身的溫度的時間而使整體製程時間縮短。

Description

用於半導體晶片之雷射接合裝置
本發明是有關於一種用於半導體晶片之雷射接合裝置，更詳細而言是有關於一種在拾取藉由晶片搬運體供給的半導體晶片後，對基板等加壓後對晶片照射雷射光進行接合的用於半導體晶片之雷射接合裝置。
半導體晶片接合裝置為如下裝置：拾取形成於晶圓上的半導體晶片、或在晶圓上切斷並附著於被稱為藍片（blue sheet）的黏著性膜的半導體晶片，並將其運送至用於下一製程的引線框架（lead frame）或基板等的靶並使其附著。
如上所述的半導體晶片接合裝置中的熱壓縮接合裝置（Thermal Compression Bonder）通常藉由如下方法進行接合：在將半導體晶片加壓至靶的狀態下對半導體晶片進行加熱而使半導體晶片的焊料球熔接至靶。如上所述的先前的熱壓縮接合器（TC bonder）具有在對半導體晶片進行加熱的過程中會損傷半導體晶片的問題。另外，先前的熱壓縮方式的半導體晶片接合器在吸附半導體晶片對針對靶進行加壓的加熱塊進行加熱或冷卻的方面需要時間，從而存在使整體製程效率下降的問題。
為了解決如上所述的問題，需要一種不使半導體晶片本身的溫度大幅上升並且可迅速地使半導體晶片的焊料凸塊或焊料球的溫度上升而將半導體晶片接合至靶的半導體晶片接合裝置。
本發明是為了解決如上所述的必要性而提出的，其目的在於提供一種不使半導體晶片本身的溫度大幅上升並且可迅速地對半導體晶片的焊料凸塊或焊料球進行加熱而將半導體晶片接合至靶的用於半導體晶片之雷射接合裝置。
為了達成所述目的的本發明的用於半導體晶片之雷射接合裝置，其特徵在於包括：頭單元，自晶片搬運體傳遞半導體晶片，夾緊所述半導體晶片以可對靶進行預接合；第一移送單元，沿水平方向與上下方向移送所述頭單元，以能夠使所述頭單元所夾緊的半導體晶片相對於所述靶對準並加壓；靶移送單元，沿水平方向移送藉由所述頭單元而預接合有半導體晶片的靶；雷射頭，對所述半導體晶片照射雷射光，以對預接合至所述靶的半導體晶片的焊料凸塊施加熱而可將所述靶與半導體晶片彼此接著；以及控制部，對所述頭單元、所述第一移送單元、所述靶移送單元及所述雷射頭的運作進行控制。
根據本發明的用於半導體晶片之雷射接合裝置由於在半導體晶片接合過程中不使半導體晶片本身的溫度大幅上升，因此具有如下效果：解決因半導體晶片的損傷或熱膨脹而會產生的問題。
以下，參照隨附圖式，對根據本發明的一實施例的用於半導體晶片之雷射接合裝置進行說明。
圖1是根據本發明的一實施例的用於半導體晶片之雷射接合裝置的構成圖。
本發明的用於半導體晶片之雷射接合裝置是拾取半導體晶片並將其接合至靶的裝置。本實施例的靶可為接合有半導體晶片的基板，且可為處於接合至基板上的狀態的其他半導體晶片。此處，在其他半導體晶片為靶的情況下，可將藉由如矽穿孔（Through Silicon Via，TSV）等技術製造的半導體晶片積層至基板上的情況列舉為例。參照圖1，根據本實施例的用於半導體晶片之雷射接合裝置大致包括頭單元（1000）以及雷射頭（2000），所述頭單元（1000）拾取半導體晶片並將其預接合至靶，所述雷射頭（2000）將預接合至靶的半導體晶片接合至靶。此處預接合是指在將形成於半導體晶片的如焊料凸塊等連接部與靶的連接部完全接合之前，利用黏著性物質而將半導體晶片與靶的位置固定的接合過程。
首先，參照圖3至圖5，對頭單元（1000）與移送頭單元（1000）的第一移送單元（520）詳細地進行說明。圖3是針對圖2所示的用於半導體晶片之雷射接合裝置的一部分的立體圖，圖4及圖5是2所示的用於半導體晶片之雷射接合裝置的III-III線的剖面圖。
參照圖3至圖4，根據本實施例的用於半導體晶片之雷射接合裝置的頭單元（1000）包括殼體（100）、伸縮部件（200）及夾緊部件（300）構成。
殼體（100）包括第一收容空間（110）與第二收容空間（120）。第一收容空間（110）與第二收容空間（120）分別形成為沿上下延長的空腔形態。第一收容空間（110）配置於殼體（100）的上部，且第二收容空間（120）配置於殼體（100）的下部。
伸縮部件（200）配置於殼體（100）的第一收容空間（110）內。伸縮部件（200）在內部包括填充有空氣的空壓腔室（210）。根據空壓腔室（210）的壓力與外力，伸縮部件（200）進行彈性變形而使其長度伸長或減小。在本實施例的情況下，伸縮部件（200）構成為金屬波紋管（metal bellows）形態。即，伸縮部件（200）形成為金屬材質的皺紋管形態。
在空壓腔室（210）連接有空壓調節器（600）以調節空壓腔室（210）的壓力。控制部（700）對空壓調節器（600）的運作進行控制。若藉由空壓調節器（600）增加空壓腔室（210）內部的壓力，則伸縮部件（200）的長度伸長，若減小空壓腔室（210）內部的壓力，則伸縮部件（200）的長度減小。若在空壓腔室（210）內部的壓力為固定的狀態下，沿上下方向對伸縮部件（200）施加外力，則使伸縮部件（200）的長度減小。
在殼體（100）的第一收容空間（110）形成阻擋件（121）。阻擋件（121）起到限制伸縮部件（200）的長度以使伸縮部件（200）的長度不會伸長至預定的長度以上的作用。即，如圖4所示，若藉由空壓調節器（600）增加空壓腔室（210）的內部壓力而使伸縮部件（200）的長度變長，則使伸縮部件（200）被阻擋件（121）阻擋。阻擋件（121）起到使伸縮部件（200）不會伸長至預定的長度以上的作用。
夾緊部件（300）為夾緊半導體晶片的構成。在本實施例的情況下，夾緊部件（300）藉由真空吸附的方法夾緊半導體晶片。如圖4所示，夾緊部件（300）以在殼體（100）的第二收容空間（120）內可升降的方式設置，並與伸縮部件（200）的下部結合。若伸縮部件（200）的長度伸長或減小，則夾緊部件（300）會隨著伸縮部件（200）下降或上升。
參照圖4，旋轉部件（510）設置於殼體（100）。旋轉部件（510）使夾緊部件（300）相對於殼體（100）旋轉，並調節夾緊部件（300）所夾緊的半導體晶片的方向。在本實施例的情況下，旋轉部件（510）與伸縮部件（200）結合。旋轉部件（510）藉由使伸縮部件（200）旋轉，從而使與伸縮部件（200）結合的夾緊部件（300）旋轉。如上所述，伸縮部件（200）構成為金屬波紋管形態，因此伸縮部件（200）沿長度方向進行彈性變形，但不進行以垂直方向中心軸為中心的扭轉變形。因此，若旋轉部件（510）使伸縮部件（200）旋轉，則使夾緊部件（300）亦與伸縮部件（200）一同以相同的角位移進行旋轉。
在殼體（100）的第一收容空間（110）設置有位移感測器（400）。位移感測器（400）測定夾緊部件（300）相對於殼體（100）的上下方向位移並傳遞至控制部（700）。在本實施例的情況下，位移感測器（400）藉由測定伸縮部件（200）的下端部的位移的方法間接地測定夾緊部件（300）的上下方向位移。本實施例的位移感測器（400）如圖4所示包括編碼器刻度（encoder scale）（410）與讀取頭（read head）（420）。編碼器刻度（410）設置於伸縮部件（200）的下端部。根據伸縮部件（200）的長度變化而使編碼器刻度（410）沿上下移動。讀取頭（420）設置於殼體（100）的第一收容空間（110）的內壁。讀取頭（420）感知編碼器刻度（410）的上下方向位移變化並傳遞至控制部（700）。
參照圖2，第一移送單元（520）與頭單元（1000）的殼體（100）結合。第一移送單元（520）沿水平方向移送頭單元（1000）並使其上下升降。在藉由第一移送單元（520）決定的位置處，第一移送單元（520）使頭單元（1000）的殼體（100）下降並拾取半導體晶片。若第一移送單元（520）將頭單元（1000）移送至靶上，則第一移送單元（520）使頭單元（1000）的殼體（100）下降而對半導體晶片進行加壓並將其預接合至靶。
接下來，參照圖6及圖7，對雷射頭（2000）與其餘構成詳細地進行說明。圖6是圖2所示的用於半導體晶片之雷射接合裝置的雷射頭（2000）的立體圖，圖7是圖6所示的雷射頭（2000）的剖面圖。
雷射頭（2000）藉由所述的頭單元（1000）使預接合至靶的半導體晶片接著至靶。雷射頭（2000）包括生成雷射光的光源。雷射頭（2000）包括加壓單元（2100）與第二移送單元（2200）。
如圖6及圖7所示，加壓單元（2100）配置於雷射頭（2000）的下側。加壓單元（2100）包括透過部（2140）、加壓部件（2110）、支撐部件（2120）、以及傾斜部件（2130）。透過部（2140）使自雷射頭（2000）的光源生成的雷射光透過。透過部（2140）被製造為石英（Quartz）而透過度高。參照圖6，透過部（2140）與加壓部件（2110）結合。加壓部件（2110）以位於預接合至靶的半導體晶片的上側的方式進行配置。支撐部件（2120）配置於加壓部件（2110）的上側。
參照圖6及圖7，傾斜部件（2130）設置於支撐部件（2120）與加壓部件（2110）之間並將加壓部件（2110）與支撐部件（2120）連接。傾斜部件（2130）調節加壓部件（2110）相對於支撐部件（2120）的角度。傾斜部件（2130）又包括三個傾斜桿（2131）與三個力度感測器（force sensor）（2132）。傾斜桿（2131）在三個點處將支撐部件（2120）與加壓部件（2110）連接。即，支撐部件（2120）與加壓部件（2110）藉由三個傾斜桿（2131）彼此連接。在本實施例的情況下，傾斜桿（2131）包括壓電致動器。壓電致動器包括藉由施加電壓而使長度改變的壓電元件。包括壓電致動器的傾斜桿（2131）藉由施加的電壓而使長度可變。根據控制部（700）施加的電壓，藉由改變三個傾斜桿（2131）的長度，從而調節加壓部件（2110）的傾斜角度。
力度感測器（2132）設置於加壓部件（2110）以測定對加壓部件（2110）施加的力。在本實施例的情況下，力度感測器（2132）包括壓電元件。壓電元件根據對壓電元件施加的外力的變化而產生電壓。力度感測器（2132）藉由對加壓部件（2110）施加的力的變化而產生電壓，並感知其力的變化量以將該結果傳遞至控制部（700）。
第二移送單元（2200）沿上下方向移送加壓單元（2100）。若第二移送單元（2200）使加壓單元（2100）下降，則加壓單元（2100）的透過部（2140）可對預接合至靶的半導體晶片進行加壓。
接下來，對靶移送單元（3000）與控制部（700）進行說明。
靶移送單元（3000）藉由所述的頭單元（1000）沿水平方向移送預接合有半導體晶片的靶。靶移送單元（3000）自頭單元（1000）沿水平方向移送完成預接合製程的靶，並將靶移送至雷射頭（2000）的作業空間。
控制部（700）對頭單元、第二移送單元（2200）、靶移送單元（3000）以及雷射頭（2000）的運作均進行控制。在根據本實施例的用於半導體晶片之雷射接合裝置的運作的說明中進行關於控制部（700）的控制的詳細說明。
以下，對如上所述般構成的頭單元（1000）的運作進行說明。
首先，對藉由頭單元（1000）的運作而將半導體晶片預接合至靶的運作進行說明。
為了將半導體晶片預接合至靶，在預接合半導體晶片的靶預先附著黏著物質。為了進行半導體晶片的預接合，可使用各種黏著物質，但在本實施例的情況下，使用非導電性膜（Non Conductive Film，NCF）。非導電性膜為具有黏著性的絕緣膜。在本實施例的情況下，供給處於在基板上附著有非導電性膜或在接合至基板上的半導體晶片上附著非導電性膜的狀態的靶以接合半導體晶片。若將半導體晶片加壓至靶的非導電性膜，則可藉由非導電性膜的黏著性而將半導體晶片預接合至靶。
控制部（700）使空壓調節器（600）運作以在伸縮部件（200）的空壓腔室（210）內保持固定的空氣壓力。若空壓腔室（210）內部的壓力增加，則伸縮部件（200）如圖4所示般伸長至接觸阻擋件（121）的長度為止。
在如上所述的狀態下，控制部（700）使頭單元（1000）與第一移送單元（520）運作以使頭單元（1000）拾取半導體晶片。如前文所說明般，若第一移送單元（520）將本實施例的頭單元（1000）水平移送至欲拾取半導體晶片的位置，則控制部（700）使第一移送單元（520）運作。若第一移送單元（520）使殼體（100）下降而使夾緊部件（300）接觸半導體晶片，則夾緊部件（300）吸附半導體晶片並夾緊。在如上所述的狀態下，若第一移送單元（520）使殼體（100）上升，則夾緊部件（300）將半導體晶片自晶片搬運體分離並抬升。
根據控制部（700）的命令，第一移送單元（520）將本實施例的頭單元（1000）移送至靶上。在如上所述的狀態下，控制部藉由使旋轉部件（510）運作而使伸縮部件（200）旋轉，從而調節夾緊部件（300）所夾緊的半導體晶片的方向。為此，預先使用攝像頭對半導體晶片與靶進行拍攝。以藉由攝像頭拍攝的影像為基礎，控制部（700）將靶與半導體晶片之間的位置與方向對準。
接下來，控制部（700）使第一移送單元（520）運作以使夾緊部件（300）下降。若夾緊部件（300）下降而使半導體晶片接觸靶，則伸縮部件（200）開始收縮。在藉由空壓調節器（600）以在空壓腔室（210）保持固定壓力的狀態下，藉由伸縮部件（200）的收縮位移決定對半導體晶片加壓的力。通常，相對於靶對半導體晶片加壓的壓力預先由製程設計結構確定。控制部（700）藉由調節伸縮部件（200）的收縮位移值（即，藉由第一移送單元（520）使殼體（100）下降的位移）的方法來調節半導體晶片相對於靶的加壓力。控制部（700）利用位移感測器（400）實時接收伸縮部件（200）收縮的程度的反饋。控制部（700）實時感知位移感測器（400）的測定值，並藉由第一移送單元（520）使殼體（100）下降至確定的位移為止。
如上所述，由於在半導體晶片或靶上覆有作為接著物質的非導電性膜，因此若將半導體晶片加壓至靶，則半導體晶片被預接合至靶。
控制部（700）解除夾緊部件（300）的真空並將半導體晶片放置於靶上，並藉由第一移送單元（520）使殼體（100）上升。若藉由第一移送單元（520）的運作而使夾緊部件（300）上升，則完成半導體晶片的預接合製程。
如上所述，本實施例的頭單元（1000）實時感知伸縮部件（200）的長度的變化並調節第一移送單元（520）的運作，因此具有可準確並精製地調節半導體晶片相對於靶的加壓力的優點。
特別是具有如下優點：在將非常薄的半導體晶片預接合至靶的情況下，藉由夾緊部件（300）的加壓力而可有效防止半導體晶片破損的不良。
半導體晶片的厚度越薄，則對半導體晶片加壓的加壓力被決定為微小荷重，本實施例的頭單元（1000）可對如上所述的微小荷重準確並精製地調節加壓力。
藉由空壓調節器（600）產生的壓力與伸縮部件（200）的彈性係數可根據溫度與周圍環境條件而不同，在如上所述的情況下在考慮到對加壓力帶來影響的變數後亦可藉由第一移送單元（520）的下降位移（即，伸縮部件（200）的收縮位移）的變化對如上所述的影響因子的變化進行補償或校準，因此可大幅提高預接合製程的品質。
如上所述，若頭單元（1000）將半導體晶片預接合至靶，則控制部（700）使靶移送單元（3000）運作。靶移送單元（3000）沿水平方向移送預接合有半導體晶片的靶而將靶運送至雷射頭（2000）的作業區域。
如上所述，若將靶運送至雷射頭（2000）的作業區域，則成為如圖7所示的狀態。如圖7所示，半導體晶片為藉由非導電性膜而被黏著至靶上的狀態。控制部（700）使第二移送單元（2200）運作。根據本實施例的用於半導體晶片之雷射接合裝置的情況，將進行預接合的半導體晶片接合至上覆有非導電性膜的靶。為了半導體晶片的接合，半導體晶片的如焊料凸塊等連接部應藉由非導電性膜而與靶的連接部接觸。因此需要相對於靶以比較大的力對半導體晶片進行加壓。藉由第二移送單元（2200）的運作而使雷射頭（2000）的加壓單元（2100）朝向靶下降。藉由加壓單元（2100）的下降，結合至加壓部件（2110）的透過部（2140）與預接合至靶的半導體晶片開始接觸。
視情況，半導體晶片與靶可能會以彼此並不並排的狀態進行預接合。在如上所述的狀態下，若使加壓部件（2110）對半導體晶片加壓，則可產生連接不良的問題。此種連接不良是由於在以相對弱的力進行加壓的部分處半導體晶片的連接部與靶的連接部未接觸而產生的問題。視情況，亦可能產生半導體晶片與靶的對準不良（對偏（misalign））問題。根據本實施例的用於半導體晶片之雷射接合裝置在半導體晶片的加壓過程中調節加壓部件（2110）的角度，以使傾斜部件（2130）保持半導體晶片與靶彼此平行。另外，傾斜部件（2130）使加壓部件（2110）對半導體晶片施加的力變得固定。
如上所述，根據本實施例的用於半導體晶片之雷射接合裝置包括設置於支撐部件（2120）與加壓部件（2110）之間的傾斜部件（2130）。若結合至加壓部件（2110）的透過部（2140）與半導體晶片開始接觸，則傾斜部件（2130）的力度感測器（2132）測定半導體晶片與加壓部件（2110）的接觸力變化。如上所述，力度感測器（2132）包括三個，三個力度感測器（2132）測定接觸力變化。控制部（700）以力度感測器（2132）測定的接觸力為基礎對傾斜部件（2130）的傾斜桿（2131）施加電壓。即，控制部（700）以使力度感測器（2132）測定的接觸力彼此相同的方式對傾斜桿（2131）施加電壓。
例如，若三個力度感測器（2132）中的一個力度感測器（2132）測定的接觸力大於其餘兩個力度感測器（2132）測定的接觸力，則表示現在半導體晶片與靶為彼此傾斜的狀態、或加壓部件（2110）正以不均衡的力對半導體晶片加壓。控制部（700）對配置於定位有接觸力的大小為小的兩個力度感測器（2132）的部分處的傾斜桿（2131）施加電壓。施加電壓的傾斜桿（2131）的長度增加。藉由長度增加的傾斜桿（2131）而使加壓部件（2110）相對於支撐部件（2120）的角度變更。另外，在設置有長度增加的傾斜桿（2131）的部分，加壓部件（2110）以比以往強的力對半導體晶片加壓。因此，加壓部件（2110）可在傾斜的狀態下對半導體晶片加壓以使半導體晶片與靶為平行的狀態。另外，加壓部件（2110）對半導體晶片施加的力在所有部位處變得固定。藉由如上所述的方法，控制部（700）以使力度感測器（2132）測定的值均相同的方式對傾斜桿（2131）施加電壓。因此，透過部（2140）保持為與半導體晶片平行的狀態，且加壓部件（2110）可相對於靶以均勻的力對半導體晶片進行加壓。因此，可完全解決所述的半導體晶片與靶的連接不良問題。
另一方面，力度感測器（2132）包括壓電元件。壓電元件較可感知接觸力變化的通常的測力計而言反應速度非常快，因此可迅速地感知加壓部件（2110）變傾斜的狀態。另外，藉由力度感測器（2132）的測定值並根據控制部（700）的施加電壓來校準加壓部件（2110）的傾斜的傾斜桿（2131）包括壓電致動器。壓電致動器的響應速度非常快並產生強的力。如前文說明所示，欲利用非導電性膜將半導體晶片與靶接合，則需要相對於靶以比較強的力對半導體晶片進行加壓。壓電致動器由於產生強的力而適合用於使用如非導電性膜等接著物質對半導體晶片進行接合。因此，傾斜桿（2131）可非常迅速並準確地校準加壓部件（2110）的角度，從而減少對準不良的問題。即，根據本實施例的用於半導體晶片之雷射接合裝置使用壓電元件及壓電致動器而可迅速地測定加壓部件（2110）的傾斜，藉由迅速地校準該情況，從而具有在源頭上阻斷對準不良的問題。
傾斜部件（2130）的加壓部件（2110）的對準可在每次對半導體晶片進行加壓時單獨地執行，亦可在最初半導體晶片的加壓過程中以固定對準的加壓部件（2110）的形式實現對其餘半導體晶片的加壓。預接合至靶的半導體晶片與加壓部件（2110）構成的角度通常相同。一旦加壓部件（2110）與半導體晶片對準為平行，則其餘半導體晶片與加壓部件（2110）亦構成平行。在此情況下，無需單獨執行傾斜部件（2130）的對準，因此可更進一步縮短製程時間。
如上所述，在與加壓部件（2110）結合的透過部（2140）對半導體晶片進行加壓的狀態下，雷射頭（2000）的光源照射雷射光。透過透過部（2140）的雷射光傳遞至半導體晶片而使連接部的溫度瞬間迅速增加。因此，半導體晶片的連接部瞬間熔解並將半導體晶片與靶接合。將該過程稱為雷射接合。與通常廣泛使用的熱壓接合（Thermo Compression Bonding，TC Bonding）製程不同地，雷射接合可無需加熱塊而使半導體晶片的溫度迅速上升，並明顯減少因半導體晶片的熱膨脹引起的半導體晶片與靶的對準不良問題。另外，雷射接合與熱壓接合製程不同，可省略降低加熱塊的溫度的過程，因此可更迅速地執行接合。即，根據本實施例的用於半導體晶片之雷射接合裝置藉由雷射接合而具有減少半導體晶片與靶的對準不良問題並縮短製程時間的效果。如上所述，在執行雷射接合的過程中，非導電性膜亦固化。經固化的非導電性膜填充半導體晶片與靶之間的空的空間而增加半導體封裝的物理、化學穩定性。
另一方面，亦可調節透過部（2140）的尺寸而一次對多個半導體晶片進行加壓以執行雷射接合。若尺寸大的透過部（2140）一次對多個半導體晶片進行加壓並在此狀態下執行雷射接合，則多個半導體晶片被一次接合至靶。藉此，可縮短將半導體晶片與靶接合的製程時間。
若藉由雷射接合將半導體晶片完全接合至靶，則控制部（700）再次使第二移送單元（2200）運作。第二移送單元（2200）使加壓單元（2100）上升。接下來，控制部（700）使靶移送單元（3000）運作，而靶移送單元（3000）將接合有半導體晶片的靶移送至下一製程。
以上，列舉關於本發明的較佳的實例進行說明，但本發明的範圍並不限定於前文說明並圖示的形態。
例如，前文將包括伸縮部件（200）的頭單元（1000）列舉為例進行說明，但可使用可將半導體晶片預接合至靶的各種頭單元。即，可由單純地撿取半導體晶片運送至靶並將其預接合至靶的簡單的結構的頭單元構成用於半導體晶片之雷射接合裝置。
另外，前文將包括旋轉部件（510）的頭單元（1000）列舉為例進行說明，但視情況，亦可構成不包括旋轉部件（510）的用於半導體晶片之雷射接合裝置。
另外，前文說明瞭伸縮部件（200）包括金屬波紋管，但除金屬波紋管以外，亦可構成具有其他構成的伸縮部件。可使用藉由空壓腔室的壓力使長度伸縮的其他各種構成作為伸縮部件。例如，亦可使用花鍵軸與凸台（boss）彼此結合而在其等之間構成空壓腔室的結構以構成伸縮部件。
另外，亦可使用夾緊部件（300）可藉由除真空吸附方法以外的其他方法夾緊半導體晶片的結構。
另外，除前文說明的包括編碼器刻度（410）及讀取頭（420）的位移感測器（400）以外，位移感測器（400）亦可使用雷射感測器等其他各種結構的位移感測器。
另外，前文對傾斜部件（2130）包括三個傾斜桿（2131）與三個力度感測器（2132）的情況進行了說明，但傾斜桿與力度感測器的個數可進行各種變更。
另外，前文對傾斜桿（2131）包括壓電致動器且力度感測器（2132）包括壓電元件的情況進行了說明，但傾斜桿可包括長度可進行變形的各種致動器且力度感測器亦可包括可計算接觸力的各種感測器。
另外，前文對力度感測器（2132）設置於加壓部件（2110）的情況進行了說明，但力度感測器的設置位置可進行各種變更。力度感測器可設置於可測定對加壓部件施加的力的位置。例如，力度感測器可設置於傾斜桿與加壓部件之間。
另外，前文所說明的雷射頭（2000）被說明為包括傾斜部件（2130），但亦可由省略傾斜部件（2130）的雷射頭構成本發明的用於半導體晶片之雷射接合裝置。
本發明的用於半導體晶片之雷射接合裝置可製造為可用於晶粒（die）接合裝置的零件的形態以實施生產、流通等，且亦可以設置有本發明的用於半導體晶片之雷射接合裝置的晶粒接合裝置的形態實施。
100:殼體 110:第一收容空間 120:第二收容空間 121:阻擋件 200:伸縮部件 210:空壓腔室 300:夾緊部件 400:位移感測器 410:編碼器刻度 420:讀取頭 510:旋轉部件 520:第一移送單元 600:空壓調節器 700:控制部 1000:頭單元 2000:雷射頭 2100:加壓單元 2110:加壓部件 2120:支撐部件 2130:傾斜部件 2131:傾斜桿 2132:力度感測器 2140:透過部 2200:第二移送單元 3000:靶移送單元 X、Y、Z:方向
圖1是根據本發明的一實施例的用於半導體晶片之雷射接合裝置的構成圖。 圖2是圖1所示的用於半導體晶片之雷射接合裝置的頭單元的立體圖。 圖3是針對圖2所示的頭單元的一部分的立體圖。 圖4及圖5是圖3所示的頭單元的III-III線的剖面圖。 圖6是圖2所示的用於半導體晶片之雷射接合裝置的雷射頭的立體圖。 圖7是圖6所示的雷射頭與藉由雷射頭接合的半導體晶片以及靶的主視圖。
520:第一移送單元
700:控制部
1000:頭單元
2000:雷射頭
2200:第二移送單元
3000:靶移送單元

Claims (15)

  1. 一種用於半導體晶片之雷射接合裝置，包括： 頭單元，自晶片搬運體傳遞所述半導體晶片，夾緊所述半導體晶片以能夠對靶進行預接合； 第一移送單元，沿水平方向與上下方向移送所述頭單元，以能夠使所述頭單元所夾緊的所述半導體晶片相對於所述靶對準並加壓； 靶移送單元，沿所述水平方向移送藉由所述頭單元而預接合有所述半導體晶片的所述靶； 雷射頭，對所述半導體晶片照射雷射光，以對預接合至所述靶的所述半導體晶片的焊料凸塊施加熱而能夠將所述靶與所述半導體晶片彼此接著；以及 控制部，對所述頭單元、所述第一移送單元、所述靶移送單元及所述雷射頭的運作進行控制。
  2. 如請求項1所述的用於半導體晶片之雷射接合裝置，更包括： 加壓單元，包括能夠使自所述雷射頭照射的所述雷射光透過的透過部，且所述加壓單元配置於所述雷射頭的下側；以及 第二移送單元，沿所述上下方向移送所述加壓單元，以能夠藉由所述加壓單元的所述透過部而對預接合至所述靶的所述半導體晶片進行加壓， 所述控制部對所述加壓單元與所述第二移送單元的運作進行控制。
  3. 如請求項2所述的用於半導體晶片之雷射接合裝置，其中所述加壓單元更包括：加壓部件，結合有所述透過部；支撐部件，配置於所述加壓部件的上側；以及傾斜部件，設置於所述支撐部件與所述加壓部件之間並調整所述加壓部件相對於所述支撐部件的角度。
  4. 請求項3所述的用於半導體晶片之雷射接合裝置，其中所述加壓單元的所述傾斜部件包括以如下方式構成的三個傾斜桿：設置於使所述加壓部件與所述支撐部件彼此連接的三個點，且根據所述控制部的命令而使長度伸長或減小。
  5. 如請求項4所述的用於半導體晶片之雷射接合裝置，其中所述加壓單元的所述傾斜部件更包括力度感測器，所述力度感測器分別設置於所述三個傾斜桿與所述加壓部件中的任一者，以能夠測定藉由所述三個傾斜桿對所述加壓部件施加的力， 所述控制部利用所述力度感測器的測定值以對所述傾斜桿的運作進行控制。
  6. 如請求項5所述的用於半導體晶片之雷射接合裝置，其中所述傾斜部件的所述三個傾斜桿分別包括藉由施加電壓而使長度改變的壓電致動器， 所述傾斜部件的三個所述力度感測器包括根據外力的變化而產生電壓的壓電元件， 所述控制部控制所述傾斜部件的運作，以減小所述力度感測器測定的測定值之間的偏差。
  7. 如請求項1所述的用於半導體晶片之雷射接合裝置，其中所述頭單元包括： 殼體，包括以沿上下延長的方式形成的第一收容空間、及配置於所述第一收容空間的下側並以沿上下延長的方式形成的第二收容空間； 伸縮部件，包括填充空氣的空壓腔室並由能夠沿所述上下方向進行彈性變形的材質形成，並以能夠藉由所述空壓腔室的壓力與外力沿所述上下方向進行彈性變形的方式配置於所述殼體的所述第一收容空間內； 夾緊部件，以與所述伸縮部件結合並能夠根據所述伸縮部件的移動而沿上下滑動的方式設置於所述殼體的所述第二收容空間內，並夾緊所述半導體晶片；以及 空壓調節器，與所述伸縮部件連接，並調節所述伸縮部件的所述空壓腔室的壓力， 所述控制部對所述夾緊部件、所述空壓調節器及所述第一移送單元的運作進行控制。
  8. 如請求項7所述的用於半導體晶片之雷射接合裝置，其中所述頭單元更包括旋轉部件，所述旋轉部件設置於所述殼體並使所述夾緊部件旋轉，以調節所述夾緊部件所夾緊的所述半導體晶片的方向。
  9. 如請求項8所述的用於半導體晶片之雷射接合裝置，其中所述頭單元的所述伸縮部件形成為金屬波紋管形態， 所述頭單元的所述旋轉部件藉由使所述伸縮部件旋轉而調節所述夾緊部件的角度。
  10. 如請求項7至9中任一項所述的用於半導體晶片之雷射接合裝置，其中所述頭單元的所述殼體更包括阻擋件，所述阻擋件形成於所述第一收容空間並對所述伸縮部件的長度進行限制以使所述伸縮部件不會伸長至預定的長度以上。
  11. 如請求項10所述的用於半導體晶片之雷射接合裝置，其中所述頭單元更包括位移感測器，所述位移感測器設置於所述殼體以測定所述夾緊部件相對於所述殼體的上下方向位移， 所述控制部利用所述位移感測器的測定值而對所述夾緊部件、所述空壓調節器及所述第一移送單元的運作進行控制。
  12. 如請求項11所述的用於半導體晶片之雷射接合裝置，其中所述頭單元的所述位移感測器包括結合至所述伸縮部件的下部的編碼器刻度、以及感知所述編碼器刻度的上下位移變化的讀取頭。
  13. 如請求項12所述的用於半導體晶片之雷射接合裝置，其中所述控制部利用在所述頭單元的所述位移感測器中感知的所述夾緊部件相對於所述殼體的位移，從而決定藉由所述第一移送單元使所述殼體進行升降的上下位移範圍。
  14. 如請求項12所述的用於半導體晶片之雷射接合裝置，其中所述控制部以如下方式使所述第一移送單元運作：將在所述伸縮部件與所述殼體的所述阻擋件接觸時的所述夾緊部件的位移設為基準位移，使所述殼體進一步按照所述伸縮部件的下端與所述殼體的所述阻擋件之間的位移差下降，從而相對於所述靶對所述半導體晶片進行加壓。
  15. 如請求項10所述的用於半導體晶片之雷射接合裝置，其中所述控制部在使所述伸縮部件與所述殼體的所述阻擋件接觸的狀態下，利用藉由所述空壓調節器對所述空壓腔室施加的壓力決定相對於所述靶對所述半導體晶片加壓的加壓力。
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