TWI257651B - Peeling device for chip detachment - Google Patents

Description

.1257651 五、發明說明（1) — 【發明所屬之技術領域】 本發明涉及從裝配有半導體晶片的粘性膜或帶體 (adhesive film or tape)上分離半導體晶片（chip) 進行處理的過程，尤其是涉及一種用於從該粘性膜或帶體 部分剝離（pee 1 i ng )晶片以從此處完全移除的裝置和方 法0 【先前技術】 在處理半導體或積體電路晶片或晶粒（d i ce )以生產 4半導體封裝件的過程中，晶片通常首先被製作成包含有晶 片陣列的晶圓片（wafer si ice )的形式。其後，這些晶 片常常在切割工序中被分離以將晶片相互之間進行物理隔 離。當晶圓裝配在由晶圓環固定的粘性帶體（如聚g旨薄膜 (Mylar fi im))之上時，普遍完成切割。切割之後，在晶 片鍵合或倒裝晶片（f 1 i p ch i p )處理中需要分別從晶圓 • 上刀離母個晶片和將其裝配在載體（carrier)，如引線 框、印製線路板（printed wiring board :nPWBn )襯底 或另一個晶片上。 因此’该半導體晶片为離工序是電子封裝的關鍵工序 之’其中’分離後的晶圓上每個晶片從切割的粘性帶體 上被拾取和分離，以進行後續的封裝。進行拾取處理存在 各種各樣的使用不同機械裝置的方法。 一種很普遍的方法是使用真空夾體（vacuuin collet 作為拾取放置設備’以從粘性帶體上移除每個晶片和將

1257651 五、發明說明（2) 其放置於鍵合位置處。但是，由於晶片和粘性帶體之間的 介面枯性’在完成實際的晶片移除以前，晶片和粘性帶體 之間發生某種程度的分離（a degree of delamination) 是令人期望的。這歸因於如果存在實質上的介面粘性，該 真空夾體可靠地拾取晶片可能失敗，或者晶片爆裂可能發 生。 一種包括使用推出器裝置（eject〇r assembly )和真 二夾體的方法用於開始前述的分層可能是最著名的。在該 方法中’首先將單個離後的晶片和真空部件（vacuum enclosure)的支撐平臺的中心對齊，該平臺中安裝有推 出器裝置以相對於支撐平臺移動，同時該推出器裝置用來 1晶片推離該粘性帶體。當推出器裝置反方向推動晶片 寸通過平$上的真空孔洞施加真空吸力，以固定定位該 晶片和將該粘性帶體牵制抵靠於真空平臺的表面。 屮裴^:t ί工擴散晶片和粘性帶體之間的分層，該推 /有推抵銷（ejeCt〇rpin)，如美國專利 號5 ’ 7 5 5，3 7 3所述的一德曰輪μ > 一鍤ι*拖μ， u的種日日拉上推故備。該專利公開了 種上推針（push〜 sheet )由直* 口刀六门 田曰曰®片（wafer )由異工及力固定定位時該上推針上推曰κ α # I於實施該晶片自晶圓Η认、她山古1 片 便 孔洞所接供的t咖囫真空部件通過平臺上的 機械力，在晶片上引扣料儿a & , u /用於阳片月口p的 晶片與塑性粘性帶辦沾1曲力（bendlng moment)和在 stress)。兮入面^的；丨面之間引起剝離應變（PeelinS ^ "面處的剝離應變將會引起晶片和粘性帶體

.1257651 五、發明說明（3) 的分層，從而晶片從該粘性帶體 銷，如所述的上推針所產生的 ^疋，使用推抵 的表面區域很小，從而該針的銷用針和晶片相接觸 …叫报強。雖然該方法； = (p:— 祕墙厚度大於0.2mm)的半導體曰片，A # 車乂/專勺或者較大的晶粒將要被:口 可能導致晶片爆裂失敗。 曰曰片上的弯曲力矩

大和/:Λ，的上推推抵方法中，當晶片的尺寸變得較 曰片爆Λ V拾取過程中發生晶片爆裂的機會报高。 :在變區域（high strain fieid)開始，其 枯性；=離3上晶片上的局部銷頂作用而從該 晶片的彎曲力矩和增加沿著介面的剝離應 =小 是：減小上推銷和晶片端緣之間的距離。夂的解决方案 圖1是現有的晶片推出器裝置的側視剖面圖，該裝 包括夕個可使用來減小推抵銷2 〇和被分離的晶片丨〇端 間=距離的推抵銷2〇。其包括具有真空通道16的夹體“之 真空部件25和具有多個推抵銷2〇的推抵塊體18 (e jec^， chuck )。現有的真空部件25的上表面通常平直保持依1 _於固定有晶片1 〇的粘性帶體丨2的底面。除了圍繞真空 <部罪 25周圍的真空密封環27之外，在真空部件25上形成^ 的真空通道24 ’其和真空腔（vacuUni chamber) 22之間里 行液體流通（fluid communication)，以產生真空吸力來 固定定位該晶片1 0和粘性帶體1 2。在固定定位該晶片1 〇之

第7頁 •1257651 五、發明說明（4) 後，安排推抵銷2 0向上移動抬起該粘性帶體丨2和晶 以從該粘性帶體1 2分離該晶片i 〇。在晶片j 〇基本上 帶體12分離的一個預定高度處，夾體14可能通過直*吸 拾取該晶片10。通過使用多個推抵銷2〇，該上推銷二曰 1 〇端緣之間的距離被減小以降低前述的彎曲力矩。但了 抵銷20不能離晶片1 0的端緣太近，因為銷頂作用將^ =曰 片端緣產生極微小的破裂（micr〇 — cracks)(其典二地= 切割晶圓所引起）。另外，和將推抵銷更靠近於晶片 區域設置相比，將推抵銷設置於晶片週邊可能抑制分離擴 散進入較大晶片的中央。 κ 為了減少使用推抵銷和大晶粒時晶片爆裂失敗的風 險，美國專利號4, 850, 780，，一種預剝離晶粒推抵裝置π描 $ :雙階段的工序以進行晶片分離。其提供了 一種晶粒田推 抵塊體，帶有中央框架（central h〇using)和外殼 (outer housing)，被提供的該中央框架帶有一 ^伸穿 越外殼中孔穴的中部晶粒推頂管（central die eject co 1 1 ar )。該中部晶粒推頂管可向預選的用於分離的晶片 移動=離開外殼，以便於延展柔軟的支撐有該預選晶片的 粘性▼體。此後，該晶片由推抵銷更進一步從粘性帶體分 ，乂允斗使用真空夾體（vacuum collet)拾取該晶片。 k種雙階段的工序使得晶片推抵裝置的構造和應用複雜 1 匕、，並引起周期時間延長。提供一種包含有能減少處理大 晶，時晶片爆裂風險的結構更簡單的晶片推抵器將會是 處的。

第8頁 •1257651 五、發明說明（5) 【發明内容】 因此，本 上有效剝離半 薄晶粒的晶片 尋找提供一種 簡單結構以有 本發明一 剝離裝置，該 一平臺，包含 設置的抬高的 的寬度以在晶 設備，其凸起 動，以提升該 本發明另 的方法，該粘 驟：在該晶片 性帶體接觸， 表面一預定高 的免度，從抬 升設備抬起該 通過參考 明的細節作描 般性及其如申 【實施方式】 發明的目 導體晶片 爆裂失敗 這樣的裝 效地分離 方面公開 粘性帶體 的是在於 的裝置和 風險。另 置和方法 大或薄的 一種用於 上裝配有 有第一表面和相對 ，該抬高 處和粘性 的接觸表 接觸表面 片的位置 於該抬高 晶片離開該枯性帶 一方面公開一種用 性帶體上 的位置使 其中該抬 度上設置 高的接觸 晶片。 說明本發 述。圖示 請專利範 裝配有該 平臺的抬 高的接觸 ，該枱高 表面凸出 尋找提供 方法，同 外，本發 ，和現有 晶片。 從粘性帶體上分離晶片的 該晶片，該裝置包含有： 於第一表面一預定高度上 面寬度小於晶片 一種從粘性帶體 時減少針對大或 明的目的還在於 技術相比其具有 的接觸表 帶體相接 面，並可 體。 於從粘性 晶片，該 南的接觸 表面相對 的接觸表 提升設備 觸；以及一提升 相對該平臺移 帶體上分離晶片 方法包含以下步 表面抵靠於該粘 於該平臺的第一 面寬度小於晶片 ;以及利用該提 :的實施例的附圖將有助於對本發 任何獨特之處不妨礙本發明 圍中所定義的廣泛類似裝置。 1257651 五、發明說明（6) 圖2 ( a )所不為根據本發明較佳實施例的以晶片推出器 裝置（chip ejector assembly)形式存在的剝離設備的 ，視剖視圖。其包含有一可能以真空部件26形式存在的平 堂，其封裝有提升設備，例如推抵塊體丨8和真空室2 2。一 具有真空通道（vacuum path ) 16以產生真空力的真空夾 體1 4被提供以拾取裝配在粘性帶體丨2上的晶另丨〇。推抵塊 體18較適宜地具有多個推抵銷2〇。特別地，所述的真空部 件26在其第-表面或平臺上部3()的中央區域包含有抬高的 接觸表面其以仏梯凸起（stepped extrusion) 28的形 式。 P白梯凸起28位於第一表面或平臺上部3〇上的相對固定 =，，並和平臺上部3〇 一起移動。階梯凸起28的幾何形狀 :ί供一種真空剝離結帛，以幫助半導體晶片1 0從柔軟的 i性（Plastic )粘性帶體12分離。 1 0和周圍的 support ) 分離將會從 始。最適宜 I度。真空通 上，以便於 吸力相對於 階梯凸起巾 定該粘性帶 起28和平臺上部30分別向被拾取的半導體晶片 晶片提供幾何學上的支撐（geometrical \階梯凸起28的寬度小於晶片1 〇的寬度，這樣 枯性帶體不與階梯凸起28相接觸的部位之間開 地’階梯凸起28的兩個寬度都小於晶片1 〇的寬 逼24’圍繞階梯凸起28而構造於平臺上部3〇 枯性帶體和在此黏著的半導體晶片丨〇通過真空 该階梯凸起28和平臺上部30固定定位。而且， 形成有真空通道24以倚靠於該階梯凸起28而固 體1 2。當真空吸力施加於該真空室2 2時，點性

第10頁 -1257651 五、發明說明（7) "一"' ------ 二Γ 2 T㊁被真工吸力所牵制以便於其順從於該階梯凸起 /至上一 3 〇的幾何形狀。這樣將會提供剝離作用，以 :^性V體和晶片1 G的各個端緣之間的未被階梯凸起2 8 所支撐的介面的分離。 圖2(b)所示為位於半導體晶片1〇和枯性帶體12之間的 丄丨面，的剝離作用’其是由來自吸力設備的真空吸力所引 ^ A吸力设備包含有和真空源相連的真空通道24，，其 形成於平臺上部30上和該階梯凸起28相鄰處。在通過真空 通道24產生的真空吸力存在的情況下，當階梯凸起⑼周 你圍的粘性帶體被牵向真空部件26的平臺上部3〇時，這種介 面分離開始了。更進一步地或者可選擇地講，該階梯凸起 28能在額外的向上衝擊下向上移動，以提升該晶片ι〇，並 在或者沒有在通過真空通道24,應用真空吸力的情形下導 致粘性帶體1 2從晶片1 〇上分離。 密封環27佈置於真空部件26上，並最好沿著該真空部 件26的週邊設置。設置該密封環27的最高點低於該階梯凸 起28的高度設置，並可能和平臺上部3〇平齊。當真空源開 啟時，和周圍大氣相比，該密封環2 7内附近存在壓差 (pressure differential )。該壓差使得粘性帶體12變 _形’以致该洽、封ί衣2 7將被拉向真空部件2 6的枯性帶體1 2的 部分區域包圍。當該粘性帶體1 2被緊緊地牵制抵靠於密封 環2 7時真空力被進一步加強。 ' 當钻性帶體1 2被剝離該晶片1 0的時候，所述的分離將 會從晶片1 0的端緣和角落開始，同時階梯凸起2 8保持該枯

•1257651 五、發明說明（8) 性帶體1 2和晶片丨〇的中央相應的部分相對平坦。真空通道 24’明確地緊密設置於平臺上部3〇上階梯凸起28的'直^•立端^ 緣附近’以提供真空吸力進行有效剝離。 推出Is裝置充分利用了機械部件動作和直空吸力的鈇 在拾取周期開始時，真空夾體14降低和著陸在半導^ 晶片1 0的上表面。在推抵銷向上凸出穿越該階梯凸起28 前，通過真空部件26上的真空通道24,施加真空吸力。這 種真空吸力和該階梯凸起28的直立端緣在被拾取的半導體 晶片10的端緣和角落處開始了粘性帶體12和晶片1〇之間介 面的分離。在狀的延遲之位於晶片1()和枯性帶體12 下方的推抵塊體18的推抵銷2〇從真空部件26 ,更具體 從該階梯凸起28的表面凸出。然|，考慮到該階梯凸起28 的垂直端的多個推抵銷2 〇的位置通過從粘性帶體丨2上提 晶片1 0使得晶片1 〇從粘性帶體i 2上更進一步地分離。 為了通過真空吸力獲得滿意的剝離效果，晶片推出哭 裝置的階梯凸起28的尺寸最好按照下面展示的； rL::3晋所Λ為佈置於枯性帶體上的多個晶片的平面 ΐ二/、把°又圖4曰待曰刀離晶片下方的圖2中的晶片推出器裝 和=屮片推出器裝置的側視剖面圖，其中表 面尺寸。1_“‘==尺寸。階梯凸起28的平 寸。晶片的端緣和階梯:二：：半導體晶片10的平面尺 二⑴被設計在；；之間的距離(圖3中的 Α2)依賴於該晶片。所述的距離（A1和 的厚度和粘性膠帶1 2的黏著力度。階 • 1257651 五、發明說明（9) 梯凸起28的階梯高度E也被保持在特定值之内（對於具有 0·05_-0·5_的厚度和寬度小於1〇隱的晶片在〇·卜〇 66麵 的祀圍内）以便於具有最佳的剝離角度和最大的能量可用 而對該柔軟的塑性粘性帶體進行剝離。這也有助於提供能 幹咼效的真空吸力的形成。保持階梯高度E在所述的範圍 之内更有助於保持形變應力或張力（def〇rmati〇n 〇r stress)在給定的塵力負載下低於晶片的臨界值。該 階梯凸起28的端緣應該以大約〇lmm的半徑環形圍繞，以 便於減少曰曰曰片10在這些位置處的額外的應力/張力集中。 蒼考圖3所不，對於具有平面尺寸C1 X C2的半導體晶 片ίο而言’階梯凸起的平面尺寸D1 x D2被如此選定： 0· 3mm <Ai < 2mm 和 1mm <Di < 10mm (其中 土 =1 ， 2)。參考圖4所示，階梯凸起28的高度E滿足〇 i〈 e〈 〇^66ra^^，M^^B^(1/2B_1/2Cm)*<1〇m 内，其中Cm =max (Cl ， C2 ) ，兩从士 * 丄 性帶體12之間具有有效的真空密封。；八二部件26和粘 圖5所示為圖3中多個晶片的平面圖，其包 配在晶片推出器裝置中的推抵銷2〇的多個位置^用: 部件26上：的階梯凸起28作為剝離機μ，當通過平臺工； 後，推抵銷20將會從階梯凸起28的上表刀離。然 26的階梯凸起28上方的預定高度：：二真空部件 所支樓的唯-的接觸區域將從晶片完由 第13頁 • 1257651

的端緣一特定距離F設 五、發明說明（10) 示’該推抵銷2 0距離該階梯凸起2 8 置，如該F < 1 mm。 的示範性拾取流程現描 和本發明的上述實施例中使用 述如下： 步驟p在拾取周期的開始處，將真空部件 帶體12的下面接觸放置，該枯性帶體上裝配有待拾取的晶 片1 0。該晶片1 0被如此設置以致該晶片J 〇的中央和該直空 部件26的中央相對齊，其也和階梯凸起28的中央相配二。 步驟2 :降低拾取夾體14，並停靠在待拾取晶片1〇口的 ^上表面。該夾體14的下表面可能和晶片1〇相接觸，或者可 能距該晶片1 0的表面保持很小的間隙。通過真空通道丨6應 用真空吸力於该夾體1 4。然後通過夾體丨4夾持該晶片1 〇， 同時其水平位置得以固定。 步驟3 :其次，通過包含有階梯凸起28和平臺上部 的真空部件26的真空通道24’應用真空吸力。真空吸力產 生的效果和階梯凸起28的直立端緣使得粘性帶體12和晶片 10之間的介面分離開始在晶片1〇的端緣和角落處開始Μ優 化真空吸力的大小以得到晶片i 〇自粘性帶體丨2的有效剝 離，而不需在晶片1 0上引入可能導致晶片爆裂失敗的額外 _應變。 步驟4 :在經過約50ms或者更多的預定延時之後，粘 性帶體12下面的推抵銷20將從該階梯凸起28的上表面升 起，以便於提升該粘性帶體12和晶片1〇。該粘性帶體12位 於該階梯凸起2 8内的局部提升高於位於階梯凸起2 8外部的 1257651 五、發明說明（11) 局部\結果’由於晶粒10和粘性帶體12之間主要由推抵銷 2 0支撐的唯一接觸，被拾取的晶粒1 〇得以從枯性帶體1 2上 基本分離。 步驟5 :最後，通過真空吸力失持有晶片1〇的夾體14 將向上移動，並從粘性帶體12上移除該晶片1〇到指定位 置，以進行後續的鍵合工序。 令人注意的是，階梯凸起28的直立端緣和直空吸力提 供給剝離裝置，以開始枯性帶體12和半導體晶片、1〇之間介 =分離。在開始剝離期間，這種真空援助的剝離裝置和 間早推抵晶片相比較減少了晶片的變形，因此 導體晶片上引起的應變’從而避免了晶片爆裂失敗。加之 推抵銷特定的佈置，和現有技術相比，一古 離裝置被提供來進行從粘性帶體上分離半導體:二、刀 考慮到根據本發明較佳實施例所 ：。 點’該元件較理想地使用在針對 件的則述杈 2一但是小於咖“ 體晶片的拾取工序中，該晶片安裝於 .mm的半導 的粘性帶體12上。 、#者力度小於30 J/m2 在此所介紹的發明在所狖 變化、修改和/戋者六* …、特性之外還报容易進耔 入上述說明書的精神和範圍之内的此類變月化包括所有的落 添加。 幻此頬變化、修改和/或 1257651 圖式簡單說明 根據本發明垂 圖進行說明，其中·貫施例的裝置和方法的示例現參見附 圖】是現有的θ p 1 圖2(a)所八曰曰片推出器裝置的側視剖視圖； 置的側視剖视圖Γ根據本發明較佳實施例的晶片推出器裝 圖2(b)所示為合 該晶片推出器事ί ^過真工及力所引起的剝離發生時， _ °衣置的侧視剖視圖； 圖3所ν為佈置於枯性帶體 其和設置在待分日日月的千面圖， 在一起。刀離日日片下方的圖2(a)中的晶片推出器裝置 圖4是晶片推出器裝置的側視剖視圖，A _ 片和晶片推出器裝置的相對尺寸。 ^表不了晶 圖5所示為圖3中多個晶片的平面圖，盆 配在晶片推出器裝置中的推抵銷的多個位置。不了裝 【主要元件符號說明】 1 0晶片 1 2粘性帶體 1 4真空夾體 + 1 6真空通道 1 8推抵塊體 2 0推抵銷 22真空腔 24真空通道

第16頁 1257651 圖式簡單說明 24’真空通道 2 5真空部件 2 6真空部件 2 7密封環 28階梯凸起 30平臺上部 3 2周圍的晶片 41 m 1^1 第17頁

Claims (1)

1257651 六、申請專利範圍 相連:、14道’其形成在該抬高的接觸表面中，和真空源 含有：★申明專利範圍第1項所述的剝離裝置，該裝置包 片的^二其設置在該晶片的上$，以在該粘性帶體自晶 9刀、離過程中夾持該晶片。 高的接總如^申請專利範圍第1項所述的剝離裝置，其中該抬 =接觸表面的高度位於〇1随66_之間，該晶片的 見度小於10mm。 弘古1j、如申請專利範圍第1項所述的剝離裝置，其中該 口阿、接觸表面的端緣以約0. 1 mm的半徑環形設置。 11、如申請專利範圍第1項所述的剝離裝置，其中該 才口兩的接觸表面的寬度為lmm到1〇 _之間，該抬高的接觸 又面的ί而緣到該晶片的未被支撐的端緣之間的距離為〇 · 3 mm到2 _之間。 ^ 1 2、如申請專利範圍第丨項所述的剝離裝置，其中， 邊抬高的接觸表面的寬度和該平臺的寬度之間的差值小於 1 Omm 〇 13、 如申請專利範圍第1項所述的剝離裝置，其中， 《除該提升設備包括一個或多個上推銷。 14、 如申請專利範圍第1 3項所述的剝離裝置，其中， 该多個上推銷中至少一個被如此設置，即該提升設備的上 推銷距該抬高的接觸表面的端緣的距離小於1 mm。 1 5、一種用於從粘性帶體上分離晶片的方法，該粘性

第19頁 1257651 六、申請專利範圍 帶體上裝配有該晶片，該方法包含以下步驟： 在該晶片的位置使平臺的抬高的接觸表面抵靠於該粘 性帶體接觸，其中該抬高的接觸表面相對於該平臺的第一 表面一預定南度上設置，該抬高的接觸表面寬度小於晶片 的寬度； 從抬南的接觸表面凸出提升設備；以及 利用該提升設備抬起該晶片。 1 6、如申請專利範圍第丨5項所述的方法，該方法包括 下面的步驟： 在利用S亥提升設備抬起該晶片之前，牵拉該粘性帶體 的、在該抬高的接觸表面周圍的、不被該抬高的接觸表面 相接觸的局部離開該晶片。 1 7、如申請專利範圍第1 6項所述的方法，該方法包 括： 利用設置於該平臺上的密封環封閉該粘性帶體的被牵 拉離開該晶片的區域。 1 8、如申請專利範圍第丨6項所述的方法，其中··使用 真空吸力將該粘性帶體從該晶片牽離和分離。 1 9、如申請專利範圍第丨8項所述的方法，該方法包括 •F面的步驟： 在與該抬高的接觸表面相鄰處的第一表面形成有真空 通道，並連接該真空通道至直空氣源，以在該真窣通道申 創造真空吸力。 〃 2 0、如申請專利範圍第丨5項所述的方法，該方法包括

第20頁 -1257651 六、申請專利範圍 下面的步驟： 在晶片上方設置有夾體，以在該粘性帶體從晶片的分 離過程中爽持該晶片。 第21頁 11^