TWI611512B - 氣動晶圓擴展技術 - Google Patents

Abstract

披露了一種晶粒擴展工具以及用於擴展連接到支架的箔載體的箔的方法。在其實施方式中，晶粒擴展工具具有內部主體，位於由外部主體形成的腔體內。箔載體的支架可以位於外部主體之內，附著到箔載體的箔上的晶圓可位於內部主體之上。同樣位於外部主體的腔體之內的受壓流體系統被放置，從而受壓流體系統可以使支架圍繞內部主體而軸向地移動，並擴展箔。

Description

氣動晶圓擴展技術

本發明的各實施方式的方面涉及晶圓的擴展。

現代的元件，例如積體電路(IC)或者分立電晶體，是通過在一個矽片上製造多個元件來大規模製造的。其工藝使用薄的矽片，典型的直徑為150、200或300mm。應用各種工藝，以在矽片上製造出所需的電子電路。最終結果是，在單個晶圓上製造出非常緻密的數千個元件的集群。一旦該元件被製造出來，每個元件(通常稱為“晶粒”)必須被從晶圓上的集群中分開，以進行封裝或進一步工藝。由於集群非常密集，從晶圓上取下一個晶粒會經常損傷相鄰的晶粒。為降低損傷相鄰晶粒的可能性，晶圓可以被擴展，以在晶粒之間引入間隔。

在一種晶粒擴展技術中，矽片被置於載帶或托箔上，隨後載帶或托箔被貼裝到支架上，將晶圓保持在適當的位置。晶圓隨後被置於晶粒擴展工具中，其拉伸載帶或托箔，以在晶粒之間引入間隔。通常地，晶粒擴展工具使用可移動砧來沿晶圓的軸向推動，以將載帶或托箔展開，在晶粒之間引入間隔。典型地，在晶粒擴展工具中，砧台 通常是由大而重的馬達來驅動(如沿晶圓的軸向)。此外，由於砧台移動，當其收回時，在晶粒擴展工具內部也需要空間來容納砧台，在晶粒擴展工具上方也需要空間，以使砧台可以擴展。由於馬達的尺寸與重量，以及容納砧台所需的空間，晶粒擴展工具通常大而且重。

在一種實施方式中，披露了一種用於擴展連接到支架的箔載體的箔的晶粒擴展工具。在其實施方式中，晶粒擴展工具具有內部主體，位於由外部主體形成的腔體內。箔載體的支架可以位於外部主體之內，附著到箔載體的箔上的晶圓可位於內部主體之上。同樣位於外部主體的腔體之內的受壓流體系統被放置，從而受壓流體系統可以使支架圍繞內部主體而軸向地移動，並擴展箔。

在第二實施方式中，披露了一種使用晶粒擴展工具來擴展箔載體上的晶圓的方法。在該實施方式中，該方法涉及：將箔載體置於晶粒擴展工具的主體之上，其中箔載體包括耦合到支架的箔；以及壓入流體，以將支架圍繞主體而軸向地移動。

在第三實施方式中，披露了一種擴展附著晶圓的箔載體的箔的晶粒擴展工具。在該實施方式中，晶粒擴展工具具有外部主體，外部主體形成腔體，箔載體的支架可以置於腔體中；以及在外部主體的腔體中的不動砧，附著在箔上的晶圓可置於不動砧之上；以及在外部主體的腔體中的氣動導管，從而當由受壓流體膨脹時，氣動導管將支 架圍繞不動砧而軸向地移動，以擴展箔。

本發明的各實施方式的其他方面和優點將通過以下詳細描述結合所附的附圖進一步闡明。

1‧‧‧箔載體

2‧‧‧箔

3‧‧‧支架

4‧‧‧矽片/晶圓

51₁-51n‧‧‧晶粒

200‧‧‧晶粒擴展工具

202‧‧‧外部主體

204‧‧‧內部主體

206‧‧‧馬達

208‧‧‧收容部

210‧‧‧致動器

212‧‧‧尺寸

300‧‧‧晶粒擴展工具

302‧‧‧外部主體

304‧‧‧固定砧

306‧‧‧開口

402‧‧‧氣動導管

406‧‧‧介面

408‧‧‧壓力管路

410‧‧‧箭頭

502-506‧‧‧模塊

圖1為一種箔載體的立體視圖，矽片附著其上。

圖2A所示的是一種已知的晶粒擴展工具的透視圖，其在收容位置具有砧。

圖2B是圖2A中的已知的晶粒擴展工具的剖面視圖，其中砧位於軸向擴展的位置。

圖3A為一種晶粒擴展工具的視圖，根據本發明一種實施方式，其使用受壓流體系統來擴展矽片。

圖3B是圖3A中的晶粒擴展工具在箔載體被通過該開口插入到外部主體之後的視圖。

圖4A是圖3B中的晶粒擴展工具的側剖視圖。

圖4B是圖4A中的晶粒擴展工具的側剖視圖，根據本發明的一種實施方式，其中受壓流體系統已經受壓。

圖5是根據本發明一種實施方式的擴展晶圓的方法的流程圖。

在本描述中，相似的標號能夠用於標識相似的元件。

應當理解的是，本發明各實施方式中所提及的並在後附的圖形中展示的各元件可以在更廣範圍內以不同的設置方式進行佈置和設計。從而，以下關於各實施方式所 描述的以及附圖中所表示的本發明的細節，僅表示各實施方式的代表，但並不表示對本發明範圍的限制。同時，本發明實施方式的各部分在附圖中有所展示，但除非特別說明，附圖並不繪製為限制比例。

本發明可以呈現為其他特定的形式，而並不脫離本發明的實質精神或基本特徵。以下所述的各實施方式在任何情況下都應當僅理解為示例性地而非限制性地。因此，本發明的範圍應當由後述的申請專利範圍而不是本實施方式說明來標示。任何在申請專利範圍的意述和等同範圍內的變化，都應當認為是包含於本發明的申請專利範圍之內。

本說明書中，對於特徵、優點或相似語言的指代並不意味著本發明所可能實現的所有的特徵或優點都應當在本發明的單個實施方式中出現。相反，對於特徵和優點的指代性語言應當理解為表明至少一個本發明的實施方式中包括了通過本發明某一實施方式所描述了的特定的特徵、優點或特性。因此，本說明書中對於特徵、優點或類似語言的描述可能但不必然地指向相同的實施方式。

進一步地，所描述的本發明的各特徵、優點和特點在一個或多個實施方式中可以以任意合適的方式進行組合。所屬技術領域的技術人員可以意識到，通過以下描述，本發明可以實現為不具備某個特定實施方式中的一個或多個特定的特徵或優點。在其他例子中，也可以意識到其具有未被各實施方式所描述的其他特徵或優點。

在本說明書中，對於“實施方式”或相似表述的指代，意味著與所指的實施方式相關描述的特定的特徵、結構或優點是包括在本發明的至少一個實施方式中。因此，本說明書中對於“在一個實施方式中”或類似語言的描述可能但不必然地指向相同的實施方式。

圖1為一種箔載體1的立體視圖，矽片4附著其上。箔載體包括黏性膠帶或箔2，其連接到環形的支架3，支架3沿著箔的外緣。在一種實施方式中，矽片被附著在箔載體上，晶圓隨後被刻劃，以幫助定義多個晶粒51₁-51_n。在圖1的實施方式中，所述刻劃在部分矽片上被放大顯示，以更好地展示該多個晶粒。箔載體及所附著的矽片隨後可以被旋轉到晶粒擴展工具中。

圖2A所示的是一種已知的晶粒擴展工具200的透視圖，其在收容位置具有砧。圖2A中的晶粒擴展工具包括外部主體202和在外部主體內收容部208中的收容位置的內部主體204。此外，致動器(圖未示)和用於驅動致動器的馬達206也收容在外部主體之內。開始時，如圖2A所示，可移動砧(如內部主體)被折疊在收容部中，圖1中的矽片和箔載體被安置從而箔載體的支架被外部主體支撐，在箔2中央的晶圓4位於收容部之上。

圖2B是圖2A中的已知的晶粒擴展工具200的剖面視圖，其中砧位於軸向擴展的位置。一旦箔載體如圖2A中所描述的那樣放置到位，致動器210將砧向上擴展到伸出收容部208，並軸向地穿過箔載體的支架3。為使得致動器 可以擴展可移動砧，在外部主體上需要如圖中尺寸212所示的足夠的空間，從而可移動砧可以擴展。當可移動砧擴展並軸向穿過支架時，在箔2上的壓力增大，從而，引起箔被拉伸。該拉伸導致晶圓4上單獨的晶粒51₁-51_n被徑向牽拉分開來，並在晶粒之間引入間隔，這將會降低將晶粒從晶圓上撿出時損傷相鄰晶粒的機率。

晶粒擴展器，例如參考圖2A和圖2B所述的晶粒擴展器，通常具有較大的尺寸，以在可移動砧收回時收容可移動砧，並提供可移動砧伸展的空間。除了較大的尺寸以外，由於驅動延伸可移動砧的致動器的馬達，晶粒擴展器通常還較重。因為每個馬達必須產生足夠的力來克服箔的抗漲強度，所以馬達通常大而重。從而，除了可移動砧的尺寸和重量之外，馬達的尺寸和重量也導致晶粒擴展工具典型地大且重。

積體電路器件的製造和封裝通常需要晶粒擴展工具的使用。從而，由於可用的晶粒擴展工具有限，在晶粒的製造和封裝中可能出現瓶頸。增加晶粒擴展工具的可用性的一種方法是，通過減小集成額外的晶粒擴展工具所需要的重量和空間，來增加可以集成到製造和封裝工藝中的晶粒擴展工具的數量。此外，對晶粒擴展工具使用更加輕量級和剛性的構造，通過晶粒擴展工具的快速且精確的性能，同時限制晶粒擴展工具工作時的力對於容納該晶粒擴展工具的機器框架的影響，可以進一步緩解所述瓶頸。

根據本發明的一種實施方式，晶粒擴展工具可以 配置為使用受壓流體來使支架圍繞著砧而軸向地移動。例如，可以用受壓流體來膨脹扁平的氣動導管，以推動圍繞固定砧的箔載體的支架向下，從而拉伸箔並擴展晶圓；而不是如圖2A和圖2B所示的那樣使用馬達驅動的致動器來將砧從外部主體內延伸出來。從而，在外部主體上的額外空間得以減小，並且不需要內部的馬達來抬升砧。因此，與既有的晶粒擴展工具，例如參考圖2A和圖2B描述的那種相比，空間和重量都可以減小。

圖3A是一種晶粒擴展工具300的視圖，根據本發明的一種實施方式，其使用受壓流體系統來擴展矽片。該晶粒擴展工具包括外部主體302和固定砧304(比如，內部主體)，在箔被擴展時，固定砧304在外部主體內保持不動。外部主體具有開口306，通過將箔載體穿過該開口306插入，箔載體可以被置於砧上方。圖3B是圖3A中的晶粒擴展工具在箔載體1和矽片4(如圖1中所示的箔載體和矽片)被通過該開口306而在外部主體302內被置位之後的視圖。如圖3B所示，箔載體的支架3在外部主體內被支撐，而由箔載體的箔2所懸構的晶圓4位於砧304(由虛線顯示，不可見)上方的中央。

圖4A是圖3B中的晶粒擴展工具300的側剖視圖。該晶粒擴展工具包括外部主體302和固定砧304。外部主體形成腔體，並具有受壓流體介面406，介面406可以接到壓力管路408。固定砧被固定在腔體內，示例地，腔體可以由盒或膛(例如外部主體)形成。在一種實施方式中，砧的 固定意為，在晶粒擴展工具運行時，砧不會移動。在圖4A的實施方式中，由於砧與外部主體形成一個單一的“C”形體(例如形成“C”形的整片金屬)，因而砧不會移動。在另一實施方式中，砧和形成為“C”形的外部主體為兩片分開的金屬，但二者配置為在箔被拉伸時互相保持在一個固定的位置。位於腔體的頂壁與砧的頂面之間的“C”形中的間隙，與外部主體上的開口相對齊，以容納箔載體。放氣的氣動導管402經過空腔連續延伸，沿著空腔頂壁佈置。在一種實施方式中，氣動導管是圓形導管，其形成一個單獨的膛，與內管的結構相似，並圍繞腔體的內壁佈置。箔載體1(例如圖1中所示的箔載體)位於放氣的氣動導管之下，從而箔載體的支架3垂直地對準氣動導管，並水平地對準“C”形的開口。當氣動導管膨脹時，氣動導管向上對腔體的上壁施加壓力，向下對箔載體的支架施加壓力，導致支架圍繞砧而軸向下沉，並如下所述地拉伸箔2。在其他實施方式中，連續的氣動導管可以由其他氣動系統(如多個單獨的氣動導管，均勻地圍繞外部主體的內表面間隔分佈)或者配置來替代，以使向下的壓力可以均勻地通過受壓流體系統施加到箔載體的支架上，從而引起箔的均勻的徑向擴展。

圖4B是圖4A中的晶粒擴展工具300的側剖視圖，其中受壓流體系統已經受壓。如圖4B所示，氣動導管402已經通過受壓流體(如壓縮空氣)得以膨脹，受壓流體通過接到受壓流體介面406的壓力管路408輸送，並壓入氣動導管。當氣動導管膨脹時，導管推動支架圍繞砧304而徑向 向下(如向下箭頭410所示)，從而將箔沿著砧的側面向下拉伸，並將晶圓(圖未示)擴展。因此，在晶粒之間出現間隔。在一種實施方式中，壓縮空氣是由位於晶粒擴展工具之外的壓縮機通過連接到外部主體中受壓流體介面406的壓力管路提供的。

圖5是根據本發明一種實施方式的擴展晶圓的方法的流程圖。模塊502，將箔載體置於晶粒擴展工具的主體(例如固定砧)之上。在一種實施方式中，箔載體置於晶粒擴展工具的外部主體之內，以使得黏在箔載體的箔上的晶圓位於固定砧之上。模塊504，壓入流體，以使支架圍繞主體而軸向地移動。在一種實施方式中，使用受壓流體來使收容於晶粒擴展工具的外部主體內的氣動導管得以膨脹，其在膨脹時軸向地下壓箔載體的支架，從而箔圍繞著內部主體而被軸向地向下拉伸。該拉伸導致晶圓上的各晶粒被徑向地拉開來，在晶粒之間出現間隙。模塊506，將擴展的晶粒從晶粒擴展工具上移除。在一種實施方式中，在被擴展的晶圓被移除之前，氣動導管被放氣。在一種實施方式中，一旦晶圓已經被擴展，晶圓即被重構(晶圓所黏附的箔被附著到與箔載體相似的第二環形支架上)，隨後在氣動導管放氣之前被從箔載體上割下，以防止擴展的箔回縮到原來的尺寸。

擴展晶圓是積體電路器件製造和封裝的組成部分，減小用來擴展晶圓的晶粒擴展工具的尺寸和重量，可以改善製程。通過使用固定砧和受壓流體系統來替代可動 砧、致動器和馬達，晶粒擴展工具的重量和尺寸可以得以減小。重量和尺寸的減小可以示例地在製造和封裝過程中引入更多的晶粒擴展工具。此外，使用受壓流體系統將不太需要對製造和封裝工藝進行改動，因為在製造和封裝工藝的其他部分通常已經需要使用壓縮流體(如壓縮空氣)，因此受壓流體系統可以無需額外的設備而輕易獲得。從而，通過在晶粒擴展工具中使用受壓流體系統，晶粒的製造和封裝工藝可以得到改善。

儘管此處的方法的運行以特定的順序進行顯示和表述，每個方法的運行順序可以調整，以便特定的操作可以以相反的順序運行，或者特定的操作可以至少部分地與其他操作同時運行。在其他實施方式中，指令或不同運算的子運算可以間歇性地和/或交互地運行。

還應當說明的是，此處描述的方法中的至少部分操作可以由存儲在電腦可用存儲介質中的用於電腦執行的軟體指令來實現。作為一種示例，電腦程式產品的實施方式包括電腦可用存儲介質，用於存儲電腦可讀程式，當在電腦上執行時，導致電腦進行所述的操作。

電腦可用或電腦可讀存儲介質可以為電子、磁、光、電磁、紅外、或者半導體系統(或裝置或設備)，或者傳播媒質。電腦可讀存儲介質的例子包括：半導體或固態記憶體、磁帶、可移動電腦碟盤、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、硬磁碟、以及光學碟片。當前的光學碟片的示例包括具有唯讀存儲的光碟(CD-ROM)、具有讀/ 寫功能的光碟(CD-R/W)、數位視訊光碟(DVD)、以及藍光光碟。

在以上描述中，提供了不同實施方式的特定的詳情。然而，部分實施方式可以少於這些全部的詳情而實現。在其他情況下，為簡明和清楚起見，特定的方法、流程、元件、結構和/或功能以不多於可實現本發明各實施方式的細節進行描述。

儘管已經描述和顯示了本發明的特定實施方式，本發明並不限於所描述和展示的該特定的形式或部件安排。本發明的範圍由所附的申請專利範圍及其等同所定義。

2‧‧‧箔

3‧‧‧支架

302‧‧‧外部主體

304‧‧‧固定砧

402‧‧‧氣動導管

406‧‧‧介面

408‧‧‧壓力管路

410‧‧‧箭頭

Claims (20)

1. 一種晶粒擴展工具，用於擴展箔載體的箔，晶圓附於箔載體上，其特徵在於，所述晶粒擴展工具包括：外部主體，所述外部主體形成腔體，箔載體的支架能夠置於腔體中；在外部主體的腔體中的內部主體，附於箔上的晶圓可置於內部主體之上；以及受壓流體系統，位於外部主體的腔體內，並配置為使支架圍繞內部主體軸向地移動，以擴展所述箔。
2. 如請求項1所述的晶粒擴展工具，其特徵在於：所述受壓流體系統組態為向支架施加分配的徑向壓力。
3. 如請求項1所述的晶粒擴展工具，其特徵在於：所述受壓流體系統包括氣動導管，其在受壓時將支架圍繞內部主體而軸向地移動。
4. 如請求項3所述的晶粒擴展工具，其特徵在於：所述氣動導管為圓形導管，其形成單一的膛。
5. 如請求項1所述的晶粒擴展工具，其特徵在於：所述外部主體與所述內部主體形成為單一主體。
6. 如請求項1所述的晶粒擴展工具，其特徵在於：所述內部主體相對外部主體配置，從而當箔被擴展時，內部主體在外部主體的腔體中保持固定。
7. 如請求項1所述的晶粒擴展工具，其特徵在於：所述外部主體進一步包括受壓流體介面，受壓流體通過該受壓 流體介面被提供給受壓流體系統。
8. 如請求項7所述的晶粒擴展工具，其特徵在於：所述受壓流體在所述晶粒擴展工具之外被加壓，並通過所述受壓流體介面提供。
9. 一種使用晶粒擴展工具來擴展箔載體上的晶圓的方法，其特徵在於，所述方法包括：將箔載體置於晶粒擴展工具的主體之上，其中所述箔載體包括耦合到支架的箔；以及壓入流體，以使支架圍繞主體軸向地移動。
10. 如請求項9所述的方法，其特徵在於：流體被加壓，以將支架圍繞主體從較上的位置移動到較下的位置。
11. 如請求項9所述的方法，其特徵在於，所述壓入流體以使支架圍繞主體軸向地移動包括：在氣動導管中裝入加壓流體，從而所述導管擴張並將支架圍繞內部主體而軸向地移動。
12. 如請求項11所述的方法，其特徵在於：流體在晶粒擴展工具之外通過外部壓縮機被加壓。
13. 如請求項9所述的方法，其特徵在於，在流體被壓入、支架圍繞主體而軸向地移動之後，流體被釋壓之前，包括：重構並將晶圓自箔載體上切開。
14. 如請求項9所述的方法，其特徵在於：箔載體置於主體之上，從而在箔上的晶圓位於主體之上的中央。
15. 一種晶粒擴展工具，用於擴展箔載體的箔，晶圓附於箔載體上，其特徵在於，所述晶粒擴展工具包括： 外部主體，所述外部主體形成腔體，箔載體的支架能夠置於腔體中；在外部主體的腔體中的不動砧，附於箔上的晶圓可置於不動砧之上；以及位於外部主體的腔體之中的氣動導管，從而當用受壓流體使其擴展時，氣動導管將支架圍繞不動砧而軸向地移動，以擴展所述箔。
16. 如請求項15所述的晶粒擴展工具，其特徵在於：所述不動砧相對外部主體配置，從而當箔被擴展時，不動砧在外部主體的腔體中保持固定。
17. 如請求項15所述的晶粒擴展工具，其特徵在於：所述氣動導管配置為向支架施加分配的徑向壓力。
18. 如請求項15所述的晶粒擴展工具，其特徵在於：所述氣動導管為圓形導管，其形成單一的膛。
19. 如請求項15所述的晶粒擴展工具，其特徵在於：所述外部主體進一步包括受壓流體介面，受壓流體經過該受壓流體介面被提供給氣動導管。
20. 如請求項19所述的晶粒擴展工具，其特徵在於：所述受壓流體在所述晶粒擴展工具之外被加壓，並通過所述受壓流體介面提供。