TW202222667A

TW202222667A - 用於脆弱微電子組件之實體傳送之設備及方法

Info

Publication number: TW202222667A
Application number: TW110114356A
Authority: TW
Inventors: 傑瑞米Ｍ明尼克; 布蘭登 P 沃茲; 宋宰奎
Original assignee: 美商美光科技公司
Priority date: 2020-12-01
Filing date: 2021-04-21
Publication date: 2022-06-16
Also published as: CN114582774A

Abstract

一種用於自一支撐結構拾取經單粒化微電子組件之設備包括一拾取器，該拾取器具有至少兩個真空通道，該等真空通道通往該拾取器之一拾取面之不同部分並與至少一個真空源進行選擇性連通。該設備進一步包括一控制器，該控制器被程式化為分開地在一時間起始該至少一個真空源與該至少兩個真空通道中之至少一者之間的連通，並且在一後續時間起始該至少一個真空源與該至少兩個真空通道中之至少另一者之間的連通。亦揭示了操作方法。

Description

用於脆弱微電子組件之實體傳送之設備及方法

本文中所揭示之實施例係關於用於脆弱微電子組件之實體傳送之設備及方法。更特定言之，本文中所揭示之實施例係關於用於自支撐結構拾取經單粒化脆弱微電子組件之設備及方法。

隨著電子裝置及系統效能之提高，在維持或甚至縮小微電子組件總成之外觀尺寸(例如，長度、寬度及高度)的同時，存在對此種裝置及系統之微電子組件之改良效能的相關需求。此種需求通常(但不僅限於)與行動裝置及高效能系統相關聯。為了維持或減小微電子組件(例如，半導體晶粒)之總成之佔據面積及高度，藉由減小組件厚度，以及在接合線(例如，堆疊組件之間的空間)中使用預成型及原位形成之介電材料來減小接合線厚度，同時增加接合線均勻性，配備有所謂的矽通孔(TSV)之堆疊組件之三維(3D)總成已變得更常見，該等總成用於堆疊組件之間的垂直電(例如，信號、功率、接地/偏壓)連通。此種預成型之介電材料包括例如所謂的非導電膜(NCF)及晶圓級底部填充物(WLUF)，此等術語通常可互換使用。原位形成之介電材料可包括氧化矽以及非常薄的聚合物。雖然有效地降低了3D微電子組件總成之高度，但將微電子組件(例如半導體晶粒)之厚度降低至約50 μm或更小增加了裝置脆性及對微破裂及應力下之破裂的敏感性，該應力例如來自與處理設備接觸之壓縮(例如，衝擊)應力，以及例如在拾取及置放操作中使用真空自具有拾取頭或「拾取器」之支撐結構拾取微電子組件期間所經受的拉伸應力及彎曲應力。包括可能遭受應力引起之破裂的多個堆疊之薄微電子組件之微電子組件總成之非限制性實例包括分開或與其他晶粒功能(例如邏輯)組合的半導體記憶體晶粒之總成，包括所謂的高頻寬記憶體(HBMx)、混合記憶體立方體(HMC)及晶片至晶圓(C2W)總成。

本發明之實施例包括一種用於自支撐結構拾取經單粒化微電子組件之設備，該設備包含承載於拾取器臂之遠端處之拾取器，該拾取器包含通往拾取面之不同部分之至少兩個真空通道。至少一個真空源與該至少兩個真空通道進行選擇性連通，並且控制器被程式化為分開地在一時間起始該至少一個真空源與該至少兩個真空通道中之至少一者之間的連通，並且在後續時間起始該至少一個真空源與該至少兩個真空通道中之至少另一者之間的連通。

本發明之實施例包括一種用於自支撐件移除經單粒化微電子組件之方法，該方法包含：當前相互橫向分離之經單粒化微電子組件黏附至支撐結構之上表面；將拾取頭定位在目標經單粒化微電子組件上方並緊密近接於該目標經單粒化微電子組件；通過在該目標經單粒化微電子組件之一部分上方的通往該拾取頭之拾取面之一組真空通道啟動真空；以及隨後通過在該目標經單粒化微電子組件之一或多個其他部分上方的通往該拾取頭之該拾取面之一或多個其他組真空通道啟動真空。

優先權主張

本申請案主張2020年12月1日申請之序號為63/119,935之美國臨時專利申請案「用於脆弱微電子組件之實體傳送之設備及方法」的優先權。

揭示了組態有多個不同真空通道之拾取器之實施例形式的設備。通道可連接至可在不同時間及以不同序列操作之不同真空源，以將微電子組件(例如，半導體晶粒)自黏附有微電子組件之支撐結構釋放，同時減小半導體晶粒之不同部分上之應力差。

以下描述提供特定細節，諸如大小、形狀及定向，以便提供對本發明之實施例之全面描述。然而，熟習此項技術者將瞭解並理解，可在無需採用此等特定細節的情況下實踐本發明之實施例，此係因為本發明之實施例可結合工業中所採用之習知製造技術來實踐。另外，以下提供之描述可能不形成用於微電子組件之實體傳送或用於實現此類實體傳送之設備的完整製程流程。以下僅詳細描述理解本發明之實施例所必需的彼等過程動作及結構。傳送微電子組件或製造如本文中所描述之完整設備之額外動作可藉由習知製造過程來執行。

本文中所提供之圖式僅用於說明目的，並不意謂係任何特定材料、組件、結構、裝置或系統之實際視圖。作為例如製造技術及/或公差之結果，圖式中描繪之形狀之變化係期望的。因此，本文中所描述之實施例不應解釋為限於所說明之特定形狀或區域，而是包括例如由製造導致之形狀偏差。例如，繪示或描述為箱形之區域可具有粗糙及/或非線性特徵，而繪示或描述為圓形之區域可包括一些粗糙及/或線性特徵。此外，所示表面之間的銳角可係圓形的，反之亦然。因此，圖中繪示之區域本質上係示意性的，並且其形狀不意欲繪示區域之精確形狀，並且不限制本申請專利範圍之範疇。圖式未必按比例繪製。

可根據被描繪為流程圖、流程圖表、結構圖或方塊圖之過程來描述實施例。儘管流程圖可將操作動作描述為順序過程，但此等動作中之許多者可以另一序列、並行或實質上同時執行。另外，可重新配置動作之順序。過程可對應於方法、執行緒、函式、程序、副常式、子程式、其他結構或其組合。此外，本文中所揭示之方法可以硬體、軟體或兩者來實施。若以軟體來實施，則功能可作為電腦可讀媒體上之一或多個指令或程式碼來儲存或傳輸。電腦可讀媒體包括電腦儲存媒體及通信媒體，通信媒體包括便於將電腦程式自一個地方傳送至另一地方之任何媒體。

在說明書中，為了方便起見，在一些情況下，相同或相似的附圖標記可用於識別各個附圖之間共同的特徵及元件。

本文中所使用之諸如「第一」、「第二」等名稱對元件之任何引用並不限制此等元件之數量或順序，除非明確說明此種限制。相反，此等名稱在本文中可用作區分兩個或兩個以上元件或元件實例之方便方法。因此，對第一元件及第二元件之引用並不意謂在彼處可僅採用兩個元件，或者第一元件必須以某種方式在第二元件之前。另外，除非另有說明，否則一組元件可包含一或多個元件。

現在參考圖式中之圖1及圖2，作為特定於本發明之實施例之背景，並且如上所述，隨著封裝大小要求(即，外觀尺寸)變得更小，不僅佔據面積，而且堆疊組件之總成中之每一微電子組件(例如，半導體晶粒)之厚度必須減小。薄至約50 μm之半導體晶粒已經商業化，並且薄至約30 μm或更小(例如，約20 μm)之半導體晶粒正在研發中。特別係當記憶體裝置包括與邏輯晶粒結合之大量(例如，8、12、16或更多個)堆疊記憶體晶粒以及堆疊晶粒之其他組合時，隨著例如在行動裝置中需要維持或甚至減小堆疊高度，當前趨向於半導體晶粒形式之更薄微電子組件。此種超薄晶粒可與相鄰堆疊晶粒之間的近零接合線(NZB)間隔之實施方案結合使用。NZB研發之一個實例涉及使用來自晶粒之電漿活化氧化矽或超薄聚合物作為接合線介電質在相鄰堆疊晶粒之間進行混合接合，並藉由相鄰疊加晶粒之電路之間的接合線維持金屬與金屬接觸界面。在處理期間減小此種超薄晶粒上之應力對於防止在晶片至晶圓(C2W)或多晶粒堆疊處理(例如，熱壓接合)期間處理超薄晶粒導致之產量損失(即，自給定晶圓或其他基板，或一批晶圓或基板產生之有缺陷晶粒之百分比)變得更加顯著。

儘管處理引起的微破裂及微電子組件之破裂之許多來源係已知的，但當此等元件之厚度減小至約60至65 μm以下時，一種特定損傷引起機制變得明顯，並且當元件厚度進一步減小時，該機制已經發展成重大問題。如一般熟習相關技術者所熟知，可在半導體(例如矽)晶圓上製造大量的半導體晶粒形式之微電子組件。在將相互橫向間隔開之晶粒位置處之積體電路連同自積體電路向晶圓背面延伸之選用的導電矽通孔(TSV)一起形成在所謂的主動表面之中及之上之後，將晶圓自通常在600 μm至700 μm範圍內之初始厚度減薄至現在為約50 μm之最終顯著減小之厚度，從而曝露TSV (若存在)之端部。隨後，使用例如塗覆金剛石之晶圓鋸、電漿切割製程或所謂的「隱身(stealth)」切割製程，將黏附地固定至支撐結構之減薄的晶圓分離或「單粒化」為離散半導體晶粒，該支撐結構以聚合物安裝膜(有時被稱為「安裝帶」)之形式周邊地支撐在膜框架上。在單粒化之後，在框架上橫向拉伸安裝膜以分離經單粒化晶粒，然後藉由拾取器自安裝膜逐一拾取經單粒化晶粒，該拾取器具有連接至真空源並通往緊密近接於每一目標晶粒之拾取面的真空通道。在許多情況下，當在真空通道中起始真空時，與拾取器之向上移動一起，採用向上推動待自安裝膜下方拾取之晶粒之彈出器，以便於晶粒自膜之黏合劑釋放。

通常，當使用包括多個真空通道之習知拾取器自安裝膜上之黏合劑拾取半導體晶粒時，通過所有真空通道將實質上均勻之真空量值施加至晶粒上並跨過晶粒佔據面積，其中該等真空通道通往移動至直接位於半導體晶粒之上的面向下之拾取面。然而，已經判定被拾取之半導體晶粒之中心區域比半導體晶粒之周邊區域更容易自安裝膜黏合劑釋放。在拾取薄的例如約50 μm厚之半導體晶粒的情況下，可能導致晶粒之損壞、甚至破裂。圖1繪示自黏合膜之不均勻之晶粒剝離DP，同時圖2繪示來自不成功之晶粒拾取之安裝膜上之斷裂晶粒BD。此種現象回應於當拾取器之拾取面將晶粒自安裝膜向上拉時，晶粒之隨著拾取頭向上移動之中心區域與晶粒之仍然黏附至安裝膜之黏合劑之一或多個周邊區域之間的晶粒之半導體材料上之應力。換言之，固定至拾取面並自膜黏合劑釋放之半導體晶粒之中心區域與維持黏附至安裝膜之周邊區域之間的拉伸及彎曲應力可能會導致半導體晶粒之微破裂或甚至破裂。

現在參考圖3、圖3A及圖3B，繪示了解決前述問題的本發明之設備及方法之第一實施例。在圖3中，展示了拾取及置放設備100之一部分的示意圖。在相關部分中，拾取及置放設備100經組態為支撐安裝膜102，該安裝膜102亦可特性化為安裝帶且其上具有黏合劑材料104，該黏合劑材料104周邊地安裝至膜框架106。如圖所示，具有黏附至其上之經單粒化半導體晶粒SD之安裝膜102已經被橫向拉伸以增加橫向相鄰之半導體晶粒SD之間的間距S，以便於拾取器110移除單一半導體晶粒SD。在拾取器110與之對準的半導體晶粒SD下方之位置描繪了多級彈出器120。

圖3A及圖3B示意性地描繪拾取器110，其包括第一中心組真空通道112及圍繞第一組真空通道112之第二周邊組真空通道114。每組真空通道可位於分開形成之材料區塊中，如圖3及圖3A中之界面I所示，隨後與另一區塊組裝，並分別連接至特定於該區塊之真空通道之歧管。參考圖3可理解，拾取器110之拾取面116之長度及寬度尺寸略小於待拾取之目標半導體晶粒SD之類似尺寸(即佔據面積)，第一組真空通道112及第二組真空通道114分別通往拾取面116。第一組真空通道112及第二組真空通道通過真空管線及控制閥與一或多個真空源進行選擇性分開連通，控制閥可由驅動馬達操作，驅動馬達可回應於控制器操作，控制器包括一或多個處理器及相關聯之記憶體，該記憶體儲存用於拾取及置放設備100之操作程式，參考圖式之圖6及圖7更詳細地描述前述實施例及下面描述之實施例之結構及操作。經設想，代替第二周邊組真空通道114，通往拾取器110之拾取面116之周邊狹槽通道可用於施加真空。因此，術語真空通道之「組」係指並包括單一通道，或較少數目之通道(例如，多個狹槽)，用於在與多個較小通道通向其之表面區域實質上相等的表面區域上施加真空。

另外，在另一實施方案中，周邊真空通道可各自經組態為「L」形通道，每一通道跨越拐角及鄰近部分以用於抵靠待拾取之半導體晶粒之四個拐角中之每一者而各別安置。

現在參考圖4A至圖4F，將描述根據本發明之實施例之晶粒拾取操作。在圖4A中，通過在晶粒佔據面積外部的多級晶粒彈出器120之周邊真空狹槽122施加真空，以固定安裝膜102及藉由黏合劑104黏附至其上之半導體晶粒SD。在圖4B中，拾取器110由拾取及置放設備100之拾取器臂(未展示，見圖6)降低。在圖4C中，由拾取器110之拾取面116施加真空，如由第二周邊組真空通道114之周邊箭頭所示。在圖4D中，多級彈出器120之外部級彈出器部件124自安裝膜102之下方掉落，接著如圖4E所示，拾取器110與多級彈出器120之外部級彈出器部件124之延伸相一致地輕微提昇(例如，如所程式化，約50 μm或更少)，以有助於在通過周邊真空通道114自安裝膜102上之黏合劑104施加之真空力的作用下剝離半導體晶粒SD鄰近其橫向邊緣之周邊部分。如圖4F所示，在通過第二組之真空通道114維持真空的同時，通過第一組之真空通道112施加真空，如三個中心箭頭所示，並且拾取器110與多級彈出器120之中間級彈出器部件126及內部級彈出器部件128之延伸同時升高，以減小黏合劑104與半導體晶粒SD之下側的接觸面積。因此，在自安裝膜102移除半導體晶粒SD之過程期間，通過拾取器110之拾取面116上之第一組真空通道112及第二組真空通道114施加之真空實質上均勻地將半導體晶粒SD之表面固定至拾取面116，從而減少或消除了由習知技術引起之應力，該等習知技術易於拉動分別固定至拾取面及安裝膜之黏合劑的不同(即，橫向間隔的)表面部分。

在前述方法之其他實施方案中，經設想，多級彈出器120之各級彈出器部件124、126、128可在拾取器110施加真空之前延伸，或者可在啟動多級彈出器之前通過一組或兩組真空通道112、114施加真空。

在本發明之實施例之一些實施方案中，進一步經設想，通過真空通道112及114施加之真空可被快速地及間歇地脈動開啟及關閉一段短暫的時間，以藉由隨後施加真空進一步促進目標半導體晶粒SD自黏合劑104釋放。另外，真空通道112、114可用真空及正氣壓間歇地脈動，以在隨後施加真空之前鬆開目標半導體晶粒SD。因此，如本文中所使用之術語「真空源」係指且包括不僅經組態為供應真空之設備，而且亦視情況經組態為向各組真空通道112、114供應正空氣壓力之設備。進一步經設想，當通過周邊真空狹槽122施加之真空將安裝膜102維持在多級彈出器120上時，多級彈出器120之彈出器部件124、126及128可類似地循序地向上及向下脈動，以便於釋放目標半導體晶粒SD。

現在參考圖5及圖5A，繪示了解決前述問題的本發明之設備200及方法之第二實施例。在圖5中，展示了拾取及置放設備200之一部分的示意圖。在相關部分中，拾取及置放設備200經組態為支撐安裝膜102，該安裝膜102亦可特性化為安裝帶且其上具有黏合劑材料104，該黏合劑材料104周邊地安裝至膜框架106。如圖所示，具有黏附至其上之經單粒化半導體晶粒SD之安裝膜102已經被拉伸以增加橫向相鄰之半導體晶粒SD之間的間距S，以便於拾取器210移除單一半導體晶粒SD。在拾取器210與之對準的半導體晶粒SD下方之位置描繪了多級晶粒彈出器120。

圖5A示意性地描繪拾取器210，其包括多組(例如，五組)相互平行之線性配置之真空通道212、214、216、218及220，每組與自拾取面222之一側延伸至另一側之一或多個其他組相鄰，橫向於該等組之線性定向。如圖5A中之界面I所示，每組真空通道212、214、216、218及220可形成在分開的材料區塊中，以隨後與其他區塊組裝，並分別連接至特定於該組真空通道之歧管。藉由參考圖5將理解，拾取器210之拾取面222之長度及寬度略小於待拾取之半導體晶粒SD之類似尺寸(即佔據面積)，第一至第五組真空通道212、214、216、218及220通往拾取面222。各組真空通道212、214、216、218、220分別通過真空管線及控制閥與一或多個真空源進行選擇性分開連通，控制閥可由驅動馬達操作，該等驅動馬達可回應於控制器操作，該控制器包括一或多個處理器及相關聯之記憶體，該記憶體儲存用於拾取及置放設備200之操作程式，參考圖式之圖6及圖7更詳細地描述了本實施例及上述實施例之結構及操作。

現在參考圖式之圖5及圖5A，將描述根據本發明之實施例之晶粒拾取操作。與圖3、圖3A及圖3B之實施例不同，在經由多級彈出器120之周邊真空狹槽122將真空施加至安裝膜102之下側之後，拾取器210之拾取面222降低至緊密近接於(例如，約50 μm或更小)半導體晶粒SD，最初通過線性組真空通道212施加真空以提昇半導體晶粒SD之對準部分，並且當通過真空通道212維持真空時，通過線性組真空通道214施加真空，隨後通過各組真空通道216、218及220分別循序地施加真空，同時維持先前通過先前組真空通道施加之真空。利用此種真空通道配置及通過各組真空通道212、214、216、218及220順序施加真空，半導體晶粒SD可自半導體晶粒SD之一側至相對側自安裝膜102「剝離」。通過各組真空通道212、214、216、218及220順序施加之真空力的緊密近接於可用於使半導體晶粒SD之相鄰部分之間的應力最小化，並且因此使破裂或微破裂之可能性最小化。經設想，代替線性配置之多組多個真空通道，可在拾取面222中採用線性狹槽真空通道，以將真空施加至半導體晶粒之目標部分。因此，術語真空通道之「組」係指並包括單一通道，或較少數目之通道(例如，多個狹槽)，用於在與多個較小通道通向其之表面區域實質上相等的表面區域上施加真空。

在一種實施方案中，經設想，可利用如先前關於圖3所描述之多級彈出器120來增強安裝膜102之多個部分朝向拾取器210之拾取面222的移動。然而，進一步經設想，代替採用外部彈出器部件、中間彈出器部件及中心彈出器部件之多級彈出器120，並且參考圖5及圖5B，多級彈出器130可經組態為具有數目與真空通道組212、214、216、218及220相同並且具有對應橫向尺寸之線性彈出器刀片部件132、134、136、138、140。每一刀片部件132、134、136、138、140平行於且可與通往拾取面222之線性組真空通道212、214、216、218及220垂直且橫向對準，以用於拾取目標半導體晶粒SD。利用此種配置，拾取及置放設備200之控制器可被程式化為：在啟動其對準之各組真空通道212、214、216、218及220的同時，使得每一刀片部件132、134、136、138、140藉由分開的驅動器D向上延伸抵靠安裝膜102，以便於自安裝膜102之相鄰部分釋放及剝離半導體晶粒SD。換言之，當真空通道212被啟動時，刀片部件132向上延伸以便於半導體晶粒SD之第一線性部分與真空通道212位於其中的拾取器210之拾取面222之一部分接觸。隨後，當真空通道214被啟動時，刀片部件134向上延伸，同時真空通道212繼續被啟動並且刀片部件132被縮回。替代地，每一連續刀片部件132、134、136、138、140可在拾取器210具有相等的垂直提昇距離的同時比前一刀片部件稍微延伸得更多，以促進目標半導體晶粒SD之剝離。連續進行真空通道及刀片部件之此種序列的同時啟動，直至半導體晶粒SD完全自安裝膜102剝離。

在前述方法之其他實施方案中，經設想，多級彈出器130之不同級之刀片部件132、134、136、138、140可在拾取器210之拾取面222施加真空之前循序地延伸，或者可在多級彈出器130被啟動之前通過一些或全部組之真空通道212、214、216、218、220循序地施加真空。

在本發明之實施例之一些實施方案中，進一步經設想，通過真空通道212、214、216、218、220施加之真空可快速地、循序地及間歇地脈動開啟及關閉一段短暫的時間，以藉由隨後施加真空進一步促進目標半導體晶粒SD自黏合劑104之釋放。另外，真空通道212、214、216、218、220可由控制器以真空及正氣壓之指示間歇地脈動，以在隨後施加真空之前鬆開目標半導體晶粒SD。因此，如本文中所使用之術語「真空源」係指且包括不僅經組態為供應真空之設備，而且亦視情況經組態為向各組真空通道212、214、216、218、220供應正空氣壓力之設備。進一步經設想，當通過周邊真空狹槽122施加之真空將安裝膜102維持在多級彈出器120上時，多級彈出器130之彈出器刀片部件132、134、136、138、140可類似地循序地向上及向下脈動，以便於釋放目標半導體晶粒SD。

雖然已經結合若干多級彈出器之使用描述了本發明之實施例，但其不限於此。例如，可採用具有單一彈出器部件之單級彈出器，或者具有多個彈出器部件之單級彈出器，該等彈出器部件位於目標半導體晶粒SD之四個角附近。另外，如下面將進一步所描述，可不需要或不希望使用任何類型之彈出器。

現在參考圖式之圖6，以示意形式繪示根據本發明之實施例之拾取及置放設備300。如圖所示，設備300包括承載於拾取器臂304遠端處之拾取器302，拾取器臂可操作以藉由驅動馬達306沿X、Y及Z平移方向移動並繞X、Y及Z軸旋轉。拾取器302包括延伸至拾取面310之多個真空通道308，真空通道之數目及配置係如先前關於圖3、圖3A及圖3B或圖5及圖5A之實施例所繪示及描述。真空通道308由真空管線314中之控制閥312選擇性地啟動，真空管線314通向一或多個真空源316。控制閥312及驅動馬達306由控制器318啟動及撤銷啟動，控制器318包括一或多個微處理器320，微處理器320具有儲存用設備300之操作配方程式化之軟體之相關記憶體322。

設備300進一步包括用於將安裝膜332支撐在膜框架334上之載物台330，安裝膜332具有黏附至其上之經單粒化、相互橫向間隔開之半導體晶粒SD之陣列，該等半導體晶粒SD被提供用於用拾取器302拾取並隨後傳送至另一位置，例如用於堆疊在晶圓上或一或多個其他半導體晶粒SD上之熱壓接合設備接合頭。載物台330亦可支撐彈出器336，彈出器336可定位而與拾取器302對準，並可由控制器318結合拾取器302操作，以便於自安裝膜332移除半導體晶粒SD，如前所述。如一般熟習此項技術者所知，拾取器302及彈出器336可安置成用於在膜框架334在載物台330上橫向移動(即，在X-Y平面中)時在適當位置相互對準之每次拾取，以呈現要拾取之各個半導體晶粒SD。替代地，膜框架334可在載物台330上維持靜止，並且拾取器302及彈出器336可一致地橫向移動(即，在X-Y平面中)，用於拾取各種半導體晶粒SD。如上所述，可採用任何類型之彈出器作為彈出器336，或者在一些實施方案中可省略彈出器336。

在另一實施方案中，代替在用於拾取之安裝膜上呈現半導體晶粒，經設想，半導體晶粒可呈現在載體晶圓或電磁能透射材料(例如，玻璃)之其他實質上剛性基板上，晶粒用UV敏感或熱敏黏合劑黏附至其上。在此種實施方案中，當拾取器懸掛在目標半導體晶粒上方並向下延伸至緊密近接於目標半導體晶粒時，啟動能量源(例如具有適當波長及足夠功率之雷射)，以自載體晶圓之下側引導能量射束(例如雷射射束)並使其穿過載體晶圓，從而減小黏合劑對目標半導體晶粒之黏附。在黏合劑釋放的同時，通往拾取器之拾取面之一或多組真空通道以對應於程式化配方之序列被啟動，並且如以上在不同實施例中所述，以獲得目標晶粒自載體晶圓之相對無應力之移除。

現在參考圖7，描述了根據本發明實施例之拾取及置放設備之操作序列400。在動作402中，將拾取器定位在支撐結構上之目標半導體晶粒上方。在動作404中，將拾取器降低至緊密近接於目標半導體晶粒，並且啟動通往拾取器之拾取面之第一組真空通道以起始真空並將目標半導體晶粒之第一表面部分拉向拾取面。在動作406中，啟動至少另一組真空通道以起始真空並將目標半導體晶粒之第二部分拉向拾取面，同時維持第一組真空通道之真空。在選用的動作408中，啟動一或多個其他組真空通道以起始真空並將目標半導體晶粒之其他部分拉向拾取面，同時維持先前組真空通道之真空。在選用的動作410中，啟動具有一或多個彈出器部件之彈出器以向上移動來接觸目標半導體晶粒下方之安裝膜形式之支撐結構，從而便於拾取器將目標半導體晶粒自安裝膜移除。在選用的動作412中，彈出器包括一或多個彈出器部件，當拾取器之拾取面施加真空時，彈出器部件循序地向上移動抵靠安裝膜。在選用的動作414中，彈出器部件經組態及定位而與每一各別組真空通道對準，並且在啟動相關聯之真空通道組的同時抵靠安裝膜向上延伸。

本發明之實施例包括一種用於自支撐件移除經單粒化微電子組件之方法，該方法包含：當前相互橫向分離之經單粒化微電子組件黏附至支撐結構之上表面；將拾取頭定位在目標經單粒化微電子組件上方並緊密近接於該目標經單粒化微電子組件；通過在該目標經單粒化微電子元件之一部分上方的通往該拾取頭之拾取面之一組真空通道啟動真空；以及隨後通過在該目標經單粒化微電子組件之一或多個其他部分上方的通往該拾取頭之該拾取面之一或多個其他組真空通道啟動真空。

如本文中所使用，術語「包含」、「包括」、「含有」、「特徵在於」及其語法等同物係包括性或開放式術語，其不排除額外的、未列舉之要素或方法動作，而且亦包括更限制性之術語「由……組成」及「基本上由……組成」及其語法等同物。如本文中所使用，關於材料、結構、特徵或方法動作之術語「可」指示此類術語預期用於實施本發明之實施例，並且此類術語較佳於更具限制性之術語「係」使用，以便避免應排除或必須排除可與其組合使用之其他相容材料、結構、特徵及方法之任何暗示。

如本文中所使用，術語「縱向」、「垂直」、「橫向」及「水平」係指基板之主平面(例如，基礎材料、基礎結構、基礎構造等)，在該主平面內或主平面上形成之一或多個結構及/或特徵未必由地球之重力場來定義。「橫向」或「水平」方向係實質上平行於基板主平面之方向，而「縱向」或「垂直」方向係實質上垂直於基板主平面之方向。基板之主平面由與基板之其他表面相比具有相對較大面積之基板表面界定。

如本文中所使用，為了便於描述，空間上相對術語，例如「下方」、「之下」、「下部」、「底部」、「之上」、「上方」、「上部」、「頂部」、「前」、「後」、「左」、「右」等，可用於描述如圖所示之一個元件或特徵與另一元件或特徵之關係。除非另外指明，否則空間相對術語意欲涵蓋除圖式中描繪之定向之外的材料之不同定向。例如，若圖式中之材料係倒置的，則描述為在其他元件或特徵「上方」或「之上」或「上」或「頂部上」之元件將被定向在其他元件或特徵「之下」或「下方」或「下面」或「底部上」。因此，術語「上方」可涵蓋之上及之下的方向，此取決於使用該術語之上下文，此對於一般熟習此項技術者而言係顯而易見的。材料可以其他方式定向(例如，旋轉90度、倒置、翻轉)，並且本文中所使用之空間相對描述符被相應地解譯。

如本文中所使用，單數形式「一個」、「一種」及「該」亦意欲包括複數形式，除非上下文另外明確指出。

如本文中所使用，術語「經組態」及「組態」係指有助於以預定方式操作一或多個結構及設備之至少一個結構及至少一個設備中之一或多者之大小、形狀、材料組成、定向及配置。

如本文中所使用，關於給定參數、性質或條件之術語「實質上」係指並且包括達到一般熟習此項技術者將理解的以一定程度之變化(諸如在可接受之製造公差內)滿足給定參數、性質或條件之程度。舉例而言，取決於實質上滿足之特定參數、性質或條件，參數、性質或條件可被滿足至少90.0%，滿足至少95.0%，滿足至少99.0%或甚至滿足至少99.9%。

如本文中所使用，關於特定參數之數值之「約」或「大約」包含一般熟習此項技術者將理解的該數值及該數值之方差度在該特定參數之可接受公差內。例如，關於數值之「約」或「大約」可包括在數值之90.0%至110.0%範圍內之另外數值，例如在數值之95.0%至105.0%範圍內，在數值之97.5%至102.5%範圍內，在數值之99.0%至101.0%範圍內，在數值之99.5%至100.5%範圍內，或在數值之99.9%至100.1%範圍內。

如本文中所使用，術語「層」及「膜」係指並包括存在於結構上之材料之層級、片或塗層，該層級或塗層在材料之部分之間可係連續的或不連續的，並且可係保形的或非保形的，除非另外指明。

如本文中所使用，「基板」係指並包括其上形成有額外材料之基礎材料或構造。基板可係半導體基板、支撐結構上之基礎半導體層、金屬電極或其上形成有一或多種材料、層、結構或區域之半導體基板。半導體基板上之材料可包括但不限於半導體材料、絕緣材料、導電材料等。基板可係習知的矽基板或包含半導體材料層之其他塊體基板。如本文中所使用，術語「塊體基板」係指並包括不僅矽晶圓，而且包括絕緣體上矽(「SOI」)基板(諸如藍寶石上矽(「SOS」)基板及玻璃上矽(「SOG」)基板)、基礎半導體基座上之矽磊晶層，以及其他半導體或光電子材料，諸如矽鍺-鍺、鍺、砷化鎵、氮化鎵及磷化銦。基板可係摻雜的或未摻雜的。

如本文中所使用，關於材料、結構、特徵或方法動作之術語「可」指示此類術語預期用於實施本發明之實施例，並且此類術語較佳於更具限制性之術語「係」使用，以便避免應排除或必須排除可與其組合使用之其他相容材料、結構、特徵及方法之任何暗示。

如本文中所使用，術語「微電子組件」係指並包括作為非限制性實例之半導體晶粒、藉由除半導體活動之外的其他活動表現出功能性之晶粒、微機電系統(MEM)裝置、包含包括習知晶圓之多個晶粒之基板以及如上所述之其他塊體基板，以及包含多於一個晶粒位置之部分晶圓及基板。

儘管已經結合圖式描述了某些說明性實施例，但熟習此項技術者將認識並瞭解，本發明所涵蓋之實施例不限於本文中明確展示及描述之彼等實施例。相反，在不脫離本發明所涵蓋之實施例之範疇的情況下，可對本文中所述之實施例進行許多添加、刪除及修改，例如下文主張之彼等者，包括法定等同物。另外，來自一個所揭示實施例之特徵可與另一所揭示實施例之特徵組合，同時仍然涵蓋在本發明之範疇內。

100:拾取及置放設備 102:安裝膜 104:黏合劑 106:膜框架 110:拾取器 112:真空通道 114:真空通道 116:拾取面 120:彈出器 122:周邊真空狹槽 124:彈出器部件 126:彈出器部件 128:內部級彈出器部件 130:多級彈出器 132:刀片部件 134:刀片部件 136:刀片部件 138:刀片部件 140:刀片部件 200:拾取及置放設備 210:拾取器 212:真空通道 214:真空通道 216:真空通道 218:真空通道 220:真空通道 222:拾取面 300:設備 302:拾取器 304:拾取器臂 306:驅動馬達 308:真空通道 310:拾取面 312:控制閥 314:真空管線 316:真空源 318:控制器 320:微處理器 322:記憶體 330:載物台 332:安裝膜 334:膜框架 336:彈出器 400:序列 402:動作 404:動作 406:動作 408:選用的動作 410:選用的動作 412:選用的動作 414:選用的動作 BD:斷裂晶粒 D:驅動器 DP:晶粒剝離 I:界面 S:間距 SD:半導體晶粒

圖1係半導體晶粒自安裝帶上不均勻剝離之顯微照片的線圖示；圖2係在晶粒拾取彈出過程期間由施加至晶粒之不均勻應力導致的損壞之半導體晶粒之顯微照片；圖3係根據本發明之實施例之拾取及置放設備之一部分的示意性局部截面側視圖；圖3A係圖3之設備之拾取器之拾取面的示意圖，並且圖3B係拾取器之側截面示意圖；圖4A至圖4F示意性地描繪根據本發明的使用圖3、圖3A及圖3B之拾取及置放設備自安裝膜移除微電子組件之方法序列之實施例；圖5、圖5A及圖5B示意性地描繪根據本發明的使用不同組態之拾取及置放設備自安裝膜移除微電子組件之方法序列之另一實施例；圖6係根據本發明之實施例之拾取及置放設備的示意圖；以及圖7係根據本發明之實施例之拾取半導體晶粒之方法的流程圖。

300:拾取及置放設備

302:拾取器

304:拾取器臂

306:驅動馬達

308:真空通道

310:拾取面

312:控制閥

314:真空管線

316:真空源

318:控制器

320:微處理器

322:記憶體

330:載物台

332:安裝膜

334:膜框架

336:彈出器

SD:半導體晶粒

Claims

一種用於自一支撐結構拾取經單粒化微電子組件之設備，其包含：一拾取器，其承載於一拾取器臂之一遠端處；該拾取器包含通往一拾取面之不同部分之至少兩個真空通道；至少一個真空源，其與該至少兩個真空通道進行選擇性連通；以及一控制器，其被程式化為分開地在一時間起始該至少一個真空源與該至少兩個真空通道中之至少一者之間的連通，並且在一後續時間起始該至少一個真空源與該至少兩個真空通道中之至少另一者之間的連通。
如請求項1之設備，其中該控制器被程式化為：在起始與該至少兩個真空通道中之至少另一者之連通的該後續時間之時及之後，維持該至少一個真空源與該至少兩個通道中之該至少一者之間的連通。
如請求項1或請求項2之設備，其中該至少兩個真空通道中之該至少一者包含一第一組真空通道，並且該至少兩個真空通道中之該至少另一者包含一第二組真空通道。
如請求項3之設備，其中在待拾取之該等經單粒化微電子組件之一尺寸佔據面積內，該第一組真空通道位於該拾取面之一中心區域中，並且該第二組真空通道位於該拾取面之一周邊區域中。
如請求項4之設備，其中該控制器被程式化為：在該拾取面位於待拾取之一微電子組件上方並近接於該微電子組件時起始該至少一個真空源與該第二組真空通道之間的連通，並且隨後起始該至少一個真空源與該第一組真空通道之間的連通。
如請求項5之設備，其中該支撐結構包含一安裝膜，該安裝膜安裝至一膜框架並且該等經單粒化微電子組件黏附至該安裝膜，該設備進一步包含支撐該膜框架之一載物台及位於該安裝膜下方之一彈出器，該彈出器可與該拾取器及待自該安裝膜拾取之一目標經單粒化微電子組件對準，該控制器被程式化為：實質上在起始該至少一個真空源與該第二組真空通道之間的連通的同時，起始至少一個彈出器部件抵靠該安裝膜之向上移動。
如請求項6之設備，其中該彈出器經組態為具有多個彈出器部件之一多級彈出器，並且該控制器被程式化為起始該多個彈出器部件抵靠該安裝膜之循序向上移動。
如請求項7之設備，其中該多個彈出器部件同心地配置，該循序向上移動首先由一最外面之彈出器部件起始，並且自該最外面之彈出器部件向內之每一彈出器部件相較於一向外相鄰之彈出器部件可在一較大程度上向上移動。
如請求項6之設備，其中該彈出器進一步包含至少一個真空通道，該至少一個真空通道周邊地圍繞該至少一個彈出器部件並且橫向地在待拾取之該等經單粒化微電子組件之一尺寸佔據面積外部，並且該控制器被程式化為在起始該至少一個真空源與該拾取面之該第二組真空通道之間的連通之前起始該至少一個真空源與該至少一個周邊真空通道之間的連通。
如請求項1之設備，其中該至少兩個真空通道包含三組或三組以上真空通道，每組平行於其他組線性延伸橫越該拾取面，並且該控制器被程式化為起始該至少一個真空源循序地自鄰近該拾取面之一橫向邊緣之一第一組真空通道至鄰近該拾取面之一相對橫向邊緣之至少一第三組之間的連通。
如請求項10之設備，其中該三組或三組以上真空通道包含五組或五組以上真空通道。
如請求項10或請求項11之設備，其中該支撐結構包含一安裝膜，該安裝膜安裝至一膜框架並且該等經單粒化微電子組件黏附至該安裝膜，該設備進一步包含支撐該膜框架之一載物台及位於該安裝膜下方之一彈出器，該彈出器可與該拾取器及待自該安裝膜拾取之一目標經單粒化微電子組件對準，該控制器被程式化為：實質上在起始該至少一個真空源與該第一組真空通道之間的連通的同時，起始至少一個彈出器部件抵靠該安裝膜之向上移動。
如請求項12之設備，其中該彈出器經組態為具有多個彈出器部件之多級彈出器，並且該控制器被程式化為：實質上在該至少一個真空源與各組真空通道之間的連通之各別循序起始的同時，起始該多個彈出器部件抵靠該安裝膜之循序向上移動。
如請求項13之設備，其中該多個彈出器部件經組態為數目與該等真空通道之組之一數目相等的相互平行之刀片部件，並且該控制器被程式化為：在該至少一個真空源與同每一刀片部件對準的該拾取面上之一組真空通道之間的連通之該起始的同時，起始該每一刀片部件之循序向上移動。
如請求項12之設備，其中該彈出器進一步包含至少一個周邊真空通道，該至少一個周邊真空通道圍繞該至少一個彈出器部件並橫向地在待拾取之該等經單粒化微電子組件之一尺寸佔據面積外部，並且該控制器被程式化為在起始該至少一個真空源與該拾取面之任一組真空通道之間的連通之前起始該至少一個真空源與該至少一個周邊真空通道之間的連通。
如請求項1之設備，其中該支撐結構包含一實質上剛性基板，該實質上剛性基板包含一電磁能透射材料，該等經單粒化微電子組件用一UV敏感或熱敏黏合劑黏附至該電磁能透射材料，該設備進一步包含支撐該實質上剛性基板之一載物台，及一能量源，該能量源具有適當波長及足夠功率，以使一能量射束通過在一目標經單粒化微電子組件下方的該實質上剛性基板之一下側撞擊在該黏合劑上，並且實質上在啟動在該目標經單粒化微電子組件上方對準的通往該拾取器之該拾取面之一或多組真空通道的同時，減小該黏合劑對該目標經單粒化微電子組件之黏附。
如請求項16之設備，其中該能量源包含一雷射，並且該射束包含一雷射射束，並且該實質上剛性基板包含一半導體材料或玻璃。
一種用於自一支撐結構移除經單粒化微電子組件之方法，該方法包含：當前相互橫向分離之經單粒化微電子組件黏附至一支撐結構之一上表面；將一拾取頭定位在一目標經單粒化微電子組件上方並緊密近接於該目標經單粒化微電子組件；通過在該目標經單粒化微電子組件之一部分上方的通往該拾取頭之一拾取面之一組真空通道啟動一真空；以及隨後通過在該目標經單粒化微電子組件之一或多個其他部分上方的通往該拾取頭之該拾取面之一或多個其他組真空通道啟動一真空。
如請求項18之方法，其中：通過在該目標經單粒化微電子組件之一部分上方的通往該拾取頭之一拾取面之一組真空通道啟動一真空包含：通過在該目標經單粒化微電子組件之一周邊部分上方的通往該拾取面之一組真空通道啟動一真空；以及隨後通過在該目標經單粒化微電子組件之至少另一部分上方的通往該拾取頭之一拾取面之一或多個其他組真空通道啟動一真空包含：通過在該目標經單粒化微電子組件之一中心部分上方的通往該拾取面之至少另一組真空通道啟動一真空。
如請求項18之方法，其中：通過在該目標經單粒化微電子組件之一部分上方的通往該拾取頭之一拾取面之一組真空通道啟動一真空包含：通過在該目標經單粒化微電子組件之鄰近其一橫向邊緣之一對準部分上方的通往該拾取面之一第一線性組真空通道啟動一真空；以及隨後通過在該目標經單粒化微電子組件之至少另一部分上方的通往該拾取頭之一拾取面之一或多個其他組真空通道啟動一真空包含：循序地通過在該目標經單粒化微電子組件之分別對準部分上方的與該第一線性組平行且通往該拾取面之兩個或兩個以上其他線性的、相互平行之各組平行真空通道啟動一真空。
如請求項18、19或20中任一項之方法，其中該支撐結構係承載於一膜框架上之一安裝膜，並且該方法進一步包含：實質上在通過在該目標經單粒化微電子組件之一部分上方的通往該拾取頭之一拾取面之一組真空通道啟動一真空的同時，使至少一個彈出器部件在該目標經單粒化微電子組件下方向上延伸至與該安裝膜接觸。
如請求項21之方法，其進一步包含：在使該彈出器部件在該目標經單粒化微電子組件下方延伸之前，用施加至該目標經單粒化微電子組件周邊的該安裝膜之下側的一真空將該安裝膜拉向該彈出器部件。
如請求項21之方法，其進一步包含：使一或多個額外彈出器部件在該目標經單粒化微電子組件下方循序地延伸成與該安裝膜接觸，同時通過至少另一組真空通道啟動該真空。
如請求項18、19或20中任一項之方法，其中該支撐結構包含一實質上剛性基板，該實質上剛性基板包含一電磁能透射材料，該等經單粒化微電子組件用一UV敏感或熱敏黏合劑黏附至該電磁能透射材料，該方法進一步包含：實質上在啟動在該目標經單粒化微電子組件上方對準的通往該拾取器之該拾取面之一或多組真空通道的同時，使具有適當波長及足夠功率之一能量射束通過該目標經單粒化微電子組件下方的該實質上剛性基板之一下側撞擊在該黏合劑上，以實質上在啟動通往該拾取器之該拾取面之一或多組真空通道的同時，減小該黏合劑對該目標經單粒化微電子組件之黏附。