TWI684223B - 吸附平台 - Google Patents

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TWI684223B
TWI684223B TW107133701A TW107133701A TWI684223B TW I684223 B TWI684223 B TW I684223B TW 107133701 A TW107133701 A TW 107133701A TW 107133701 A TW107133701 A TW 107133701A TW I684223 B TWI684223 B TW I684223B
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小林泰人
馬詰邦彦
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日商新川股份有限公司
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Abstract

吸附平台(20)包括：上板(21)，設置有多個吸附孔(22)；第1真空流路~第3真空流路(41~43)，將設置於上板(21)中的多個吸附孔(22)以對應於半導體晶粒的尺寸的多個群組(A1~A3)的形式分別與真空裝置(45)連接；以及第1止回閥、第2止回閥(61、62)，設置於第2真空流路、第3真空流路(42、43)中；且於吸附孔(22)朝大氣敞開的情況下，第1止回閥、第2止回閥(61、62)變成關閉，若吸附孔(22)由半導體晶粒阻塞，則第1止回閥、第2止回閥(61、62)變成打開。

Description

吸附平台
本發明是有關於一種吸附保持半導體晶粒的吸附平台的結構。
將自晶圓上拾取的半導體晶粒接合於基板上的晶粒接合裝置得到廣泛使用。於晶粒接合裝置中，將自晶圓上拾取的半導體晶粒暫時載置於中間平台上，利用相機進行半導體晶粒的位置檢測後，利用接合頭自中間平台上拾取半導體晶粒並於基板的規定的位置上進行接合(例如，參照專利文獻1)。
[現有技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2013-65711號公報
當利用相機於中間平台上進行半導體晶粒的位置檢測時，必須將半導體晶粒平穩地載置於中間平台的表面上。半導體晶粒薄，向上翹曲的情況多，因此為了將半導體晶粒平穩地載置於中間平台的表面上，利用吸附平台構成中間平台，並藉由真空來將半導體晶粒吸附保持於中間平台的表面上。
此時，為了使半導體晶粒平穩地吸附於吸附平台的表面上，必須平衡性良好地吸附半導體晶粒的整體。另外，若於半導體晶粒的周圍存在不吸附半導體晶粒的吸附孔，則空氣自該吸附孔進入而導致吸附力下降，因此存在無法檢測半導體晶粒的吸附保持的情況。因此，必須先對照載置於吸附平台的表面上的半導體晶粒的尺寸而準備吸附孔的配置不同的幾種吸附平台，並對照半導體晶粒的尺寸來更換吸附平台。因此，存在接合的節拍時間(takt time)變長這一問題。
因此，本發明的目的在於提供一種可適宜地吸附保持多種尺寸的半導體晶粒的吸附平台。
本發明的吸附平台是吸附保持尺寸不同的半導體晶粒的吸附平台，其特徵在於包括：上板，設置有多個吸附孔；多個真空流路，將設置於上板中的多個吸附孔以對應於半導體晶粒的尺寸的多個群組的形式分別與真空裝置連接；以及止回閥，設置於多個真空流路中的至少一個真空流路中；且於吸附孔朝大氣敞開的情況下，止回閥變成關閉，於吸附孔由半導體晶粒阻塞時，則止回閥變成打開。
於本發明的吸附平台中，亦可將止回閥設為閥座面為粗面，於關閉狀態下自閥體與閥座面之間產生空氣的微小洩漏的閥。
於本發明的吸附平台中，閥座面是設置有空氣進行流通的孔的圓弧面狀的面，閥體是安裝於閥座面的一端的包含彈性體 的帶狀體，亦可將止回閥設為以閥體對孔進行開閉的閥。另外，於本發明的吸附平台中，吸附孔亦可設為均等地配置。
本發明可提供一種可適宜地吸附保持多種尺寸的半導體晶粒的吸附平台。
10‧‧‧拾取部
11‧‧‧晶圓固定器
12‧‧‧晶圓
13、13a、13b、13c‧‧‧半導體晶粒
14‧‧‧拾取頭
15‧‧‧夾頭
16‧‧‧上推機構
17‧‧‧基板
18‧‧‧中間定位部
20‧‧‧吸附平台
21‧‧‧上板
21a‧‧‧表面
21b‧‧‧下表面
22‧‧‧吸附孔
23‧‧‧凹部
23a‧‧‧底面
24、25‧‧‧凸部
26‧‧‧第1空腔
27‧‧‧第2空腔
28‧‧‧第3空腔
29、30‧‧‧段部
29a‧‧‧上襯墊
30a‧‧‧間隔件
31a‧‧‧下襯墊
32~40、52、53a、53b‧‧‧貫穿孔
41‧‧‧第1真空流路
42‧‧‧第2真空流路
43‧‧‧第3真空流路
45‧‧‧真空裝置
46‧‧‧壓力感測器
48‧‧‧相機
50‧‧‧閥部
51‧‧‧底座
54‧‧‧配管
55a‧‧‧閥收容凹部/第1閥收容凹部
55b‧‧‧閥收容凹部/第2閥收容凹部
61‧‧‧第1止回閥
62‧‧‧第2止回閥
63‧‧‧本體
64‧‧‧閥座面
65‧‧‧閥體
66、69‧‧‧孔
67、68‧‧‧流路
70‧‧‧接合部
71‧‧‧接合平台
72‧‧‧接合頭
73‧‧‧接合工具
91、92、95‧‧‧箭頭
100‧‧‧晶粒接合裝置
A1‧‧‧群組/第1群組
A2‧‧‧群組/第2群組
A3‧‧‧群組/第3群組
D‧‧‧間隙
圖1是表示組裝有實施方式的吸附平台的晶粒接合裝置的構成的說明圖。
圖2是實施方式的吸附平台的立體圖。
圖3是實施方式的吸附平台的剖面圖。
圖4是表示實施方式的吸附平台表面的吸附孔的配置與真空流路的構成的系統圖。
圖5是實施方式的吸附平台的閥部的分解立體圖。
圖6是組裝入實施方式的吸附平台中的止回閥的立體圖。
圖7是表示將半導體晶粒載置於實施方式的吸附平台上之前的狀態的說明圖。
圖8是表示將阻塞第1群組中所包含的吸附孔的小尺寸的半導體晶粒載置於實施方式的吸附平台上時的吸附保持動作的說明圖。
圖9是表示將阻塞第1群組、第2群組中所包含的吸附孔的中尺寸的半導體晶粒載置於實施方式的吸附平台上時的吸附保持 動作的說明圖。
圖10是表示將阻塞第1群組、第2群組、第3群組中所包含的吸附孔的大尺寸的半導體晶粒載置於實施方式的吸附平台上時的吸附保持動作的說明圖。
以下，一面參照圖式，一面對本實施方式的吸附平台20進行說明。首先，一面參照圖1，一面對組裝有本實施方式的吸附平台20的晶粒接合裝置100進行說明。
如圖1所示，晶粒接合裝置100包括拾取部10、中間定位部18、及接合部70。
拾取部10是自晶圓12的表面上拾取半導體晶粒13並搬送至中間定位部18中的部分。如圖1所示，拾取部10包括：晶圓固定器11，保持晶圓12；上推機構16，將半導體晶粒13自下方推起；以及拾取頭14，包含拾取上推機構16推起的半導體晶粒13的夾頭15。若已將半導體晶粒13吸附於夾頭15上，則拾取頭14將半導體晶粒13自拾取部10移送至中間定位部18中，並載置於吸附平台20的表面21a上。
中間定位部18包括：吸附平台20，將半導體晶粒13暫時吸附保持於表面21a上；以及相機48，配置於吸附平台20的表面21a的上部，對吸附保持於表面21a上的半導體晶粒13進行攝像。吸附平台20包含上板21與閥部50。
接合部70包括：接合平台71，將基板17真空吸附於表 面上；以及接合頭72，包含自吸附平台20的表面21a上拾取半導體晶粒13並接合於基板17上的接合工具73。
繼而，一面參照圖2~圖6，一面對吸附平台20的構成進行說明。如圖2所示，吸附平台20具有於表面21a上均等設置有多個吸附孔22的上板21，及於內部收容圖3、圖5中所示的第1止回閥61、第2止回閥62的閥部50。如圖2所示，吸附孔22被劃分成如下的三個群組：包含中央部的吸附孔22的第1群組A1、包含最外周的吸附孔22的第3群組A3、及包含位於第1群組A1與第3群組A3的中間的吸附孔22的第2群組A2。關於吸附孔22的分組，其後進行詳細說明。
如圖3所示，於上板21的表面21a的相反側的面即下表面21b側，設置有凹部23、鄰接於凹部23的段部29、段部31。如圖2中由虛線所示般，凹部23為包圍吸附孔22的排列的外側的大小。兩個環狀的凸部24、25自凹部23的底面23a突出。環狀的凸部24構成由凹部23的側面與底面23a所包圍的環狀的第3空腔28。另外，凸部24、凸部25構成由環狀的凸部24的內周面與凸部25的外周面所包圍的環狀的第2空腔27。另外，凸部25的內周面構成第1空腔26。
如圖2~圖4所示，第1群組A1中所包含的吸附孔22與第1空腔26連通，第2群組A2中所包含的吸附孔22與第2空腔27連通，第3群組A3中所包含的吸附孔22與第3空腔28連通。因此，凸部24、凸部25亦為將吸附孔22隔成第1群組A1、 第2群組A2、第3群組A3的壁。
於鄰接於凹部23的段部29中嵌入有上襯墊29a，於鄰接於段部29的段部30中嵌入有間隔件30a與下襯墊31a。上襯墊29a的上表面構成第1空腔26、第2空腔27、第3空腔28的下表面。另外，於上襯墊29a、間隔件30a、下襯墊31a中，在第1位置上設置有貫穿孔33、貫穿孔36、貫穿孔39，在第2位置上設置有貫穿孔34、貫穿孔37、貫穿孔40，在第3位置上設置有貫穿孔32、貫穿孔35、貫穿孔38。設置於第1位置上的貫穿孔33、貫穿孔36、貫穿孔39構成與第1空腔26連通的第1真空流路41，設置於第2位置上的貫穿孔34、貫穿孔37、貫穿孔40構成與第2空腔27連通的第2真空流路42，設置於第3位置上的貫穿孔32、貫穿孔35、貫穿孔38構成與第3空腔28連通的第3真空流路43。
如圖3所示，第1真空流路41與設置於閥部50的底座51中的貫穿孔52連接。另外，第2真空流路42、第3真空流路43與底座51的第1閥收容凹部55a、第2閥收容凹部55b連通。如圖5所示，於第1閥收容凹部55a、第2閥收容凹部55b的底面上分別設置有貫穿孔53a、貫穿孔53b。貫穿孔52、貫穿孔53a、貫穿孔53b經由配管54而與真空裝置45連接。於配管54中設置有檢測配管的壓力的壓力感測器46。
如圖3~圖5所示，在與第2真空流路42及貫穿孔53a連通的第1閥收容凹部55a中收容有第1止回閥61，在與第3真空流路43及貫穿孔53b連通的第2閥收容凹部55b中收容有第2 止回閥62。如圖4所示，第1止回閥61配置於阻斷自第2群組A2中所包含的吸附孔22朝向真空裝置45的空氣的流動的方向上，第2止回閥62配置於阻斷自第3群組A3中所包含的吸附孔22朝向真空裝置45的空氣的流動的方向上。
繼而，一面參照圖6，一面對第1止回閥61、第2止回閥62的構成進行說明。第1止回閥61與第2止回閥62為相同的結構。如圖6所示，第1止回閥61、第2止回閥62包括：具有設置有空氣進行流通的孔66的圓弧面狀的閥座面64的大致長方體狀的本體63、及安裝於閥座面64的一端的包含彈性體的帶狀體的閥體65。閥座面64變成粗面，例如算術平均粗糙度Ra亦可為1.6左右。閥體65是表面平滑的金屬板。孔66藉由設置於本體內部的流路67、流路68而與設置於本體63的側面上的孔69連通。如圖5所示，若將第1止回閥61、第2止回閥62裝配於第1閥收容凹部55a、第2閥收容凹部55b中，則設置於本體63的側面上的孔69自貫穿孔53a、貫穿孔53b而與真空裝置45連通。另外，閥體65的孔66側的前端與第1閥收容凹部55a、第2閥收容凹部55b的壁面之間的間隙D與第2真空流路42、第3真空流路43連通。
若孔69藉由與孔69連接的真空裝置45而變成真空，則如圖6的箭頭95所示，閥體65吸附於具有孔66的閥座面64上而對孔66進行密封。藉此，第1止回閥61、第2止回閥62變成關閉。另外，若孔69變成大氣壓，則閥體65藉由本身的彈力自 閥座面64上離開而使孔66敞開，第1止回閥61、第2止回閥62變成打開。但是，因閥座面64成粗面，故即便第1止回閥61、第2止回閥62變成關閉，在閥座面64與閥體65之間亦產生空氣的微小洩漏。
繼而，一面參照圖7~圖10，一面對將半導體晶粒13吸附於吸附平台20上時的各部的動作進行說明。
首先，一面參照圖7，一面對在吸附半導體晶粒13之前，真空裝置45已啟動的狀態進行說明。於該狀態下，吸附平台20的上板21的表面21a為大氣壓，因此若真空裝置45起動，則連通於已與真空裝置45連通的第1止回閥61的孔69及第2止回閥62的孔69的流路67、流路68變成真空，閥體65吸附於閥座面64上而將閥座面64的孔66密封。因此，第1止回閥61、第2止回閥62變成關閉狀態，第2真空流路42、第3真空流路43亦變成封閉狀態。另一方面，已與第1群組A1中所包含的吸附孔22連通的第1真空流路41變成朝大氣敞開，因此空氣被自第1真空流路41吸入真空裝置45中。此時，真空裝置45的入口的壓力感測器46變成比半導體晶粒13吸附於表面21a上時的極限壓力(ultimate pressure)的-60Pa~-70Pa高的壓力，例如-10Pa左右。
繼而，如圖8所示，對將小尺寸的半導體晶粒13a載置於表面21a上的情況進行說明。小尺寸的半導體晶粒13a為與圖4中所示的表示第1群組A1的外周的虛線相同的大小，且為覆蓋第1群組A1中所包含的吸附孔22的表面，不罩在第2群組A2、第 3群組A3中所包含的吸附孔22上的大小。
如圖8所示，若將小尺寸的半導體晶粒13a載置於表面21a上，則覆蓋第1群組A1中所包含的吸附孔22的表面。藉此，第1真空流路41變成真空，半導體晶粒13a吸附於表面21a上。因均等地配置吸附孔22，故半導體晶粒13a的整體平衡性良好地真空保持於表面21a上。第2真空流路42、第3真空流路43由第1止回閥61、第2止回閥62封閉，因此若已進入第1真空流路41中的空氣由真空裝置45抽吸，則第1真空流路41的壓力達到半導體晶粒13吸附於表面21a上時的極限壓力的-60Pa~-70Pa。藉此，設置於真空裝置45的入口的壓力感測器46亦檢測到-60Pa~-70Pa的壓力，未圖示的控制裝置對半導體晶粒13a被吸附保持的情況進行檢測。而且，控制裝置藉由相機48來取得半導體晶粒13a的圖像後進行位置檢測。
繼而，一面參照圖9，一面對將中尺寸的半導體晶粒13b載置於表面21a上的情況進行說明。中尺寸的半導體晶粒13b為與圖4中所示的表示第2群組A2的外周的虛線相同的大小，且為覆蓋第1群組A1、第2群組A2中所包含的吸附孔22的表面的大小。但是，中尺寸的半導體晶粒13b為不罩在第3群組A3的區域中所包含的吸附孔22上的大小。
如先前參照圖7進行說明般，於在吸附半導體晶粒13之前，真空裝置45已啟動的狀態下，第1止回閥61、第2止回閥62變成關閉，第2真空流路42、第3真空流路43被封閉，第1真空 流路41朝大氣敞開，空氣自第1真空流路41朝真空裝置45中流動。此時，真空裝置45的入口壓力例如變成-10Pa左右。
繼而，如圖9所示，若將中尺寸的半導體晶粒13b載置於表面21a上，則半導體晶粒13b覆蓋第1群組A1、第2群組A2中所包含的吸附孔22的表面。藉此，首先第1真空流路41變成真空，半導體晶粒13b的中央部吸附於表面21a上。第1止回閥61於關閉狀態下，存在空氣的微小洩漏，因此若第2真空流路42由半導體晶粒13b所覆蓋，則已進入第2真空流路42中的空氣，如圖9的箭頭92所示，穿過第1止回閥61而流向真空裝置45中。因此，第2真空流路42中的壓力逐漸地下降而趨向真空。而且，若第2真空流路42中的壓力與本體63的內部的流路67、流路68的壓力之間的差壓變小，則閥體65的欲自閥座面64上離開的彈力變得比將閥體65按壓於閥座面64上的力大，因此如圖9中所示的箭頭91般，閥體65朝上方向移動，第1止回閥61變成打開狀態。
藉此，第2真空流路42變成與第1真空流路41相同的真空狀態，半導體晶粒13b的周邊部吸附於表面21a上。因均等地配置吸附孔22，故半導體晶粒13b的整體藉由第1群組A1中所包含的吸附孔22與第2群組A2中所包含的吸附孔22而平衡性良好地真空保持於表面21a上。
與先前參照圖8進行說明同樣地，第3真空流路43由第2止回閥62封閉，因此若已進入第1真空流路41、第2真空流路 42中的空氣由真空裝置45抽吸，則第1真空流路41、第2真空流路42的壓力達到半導體晶粒13b吸附於表面21a上時的極限壓力的-60Pa~-70Pa。藉此，設置於真空裝置45的入口的壓力感測器46亦檢測到-60Pa~-70Pa的壓力，未圖示的控制裝置對半導體晶粒13b被吸附保持的情況進行檢測。而且，控制裝置藉由相機48來取得半導體晶粒13b的圖像後進行位置檢測。
繼而，一面參照圖10，一面對將大尺寸的半導體晶粒13c載置於表面21a上的情況進行說明。大尺寸的半導體晶粒13c為覆蓋圖4中所示的所有吸附孔22的大小。
如圖10所示，若將大尺寸的半導體晶粒13c載置於表面21a上，則半導體晶粒13c覆蓋所有吸附孔22的表面。藉此，首先第1真空流路41變成真空，半導體晶粒13c吸附於表面21a上。第1止回閥61、第2止回閥62於關閉狀態下，存在空氣的微小洩漏，因此與先前說明同樣地，若第2真空流路42、第3真空流路43由半導體晶粒13c所覆蓋，則第1止回閥61、第2止回閥62變成打開狀態。
藉此，第2真空流路42、第3真空流路43變成與第1真空流路41相同的真空狀態，半導體晶粒13c的周邊部吸附於表面21a上。因均等地配置吸附孔22，故半導體晶粒13c的整體藉由第1群組A1~第3群組A3中所包含的吸附孔22而平衡性良好地真空保持於表面21a上。
若已進入第1真空流路41、第2真空流路42、第3真空 流路43中的空氣由真空裝置45抽吸，則第1真空流路41、第2真空流路42、第3真空流路43的壓力達到半導體晶粒13c吸附於表面21a上時的極限壓力的-60Pa~-70Pa。藉此，設置於真空裝置45的入口的壓力感測器46亦檢測到-60Pa~-70Pa的壓力，未圖示的控制裝置對半導體晶粒13c被吸附固定的情況進行檢測。而且，控制裝置藉由相機48來取得半導體晶粒13c的圖像後進行位置檢測。
如以上所說明般，實施方式的吸附平台20將多個吸附孔22劃分成對應於半導體晶粒13的尺寸的第1群組A1~第3群組A3，並設置將多個吸附孔22以第1群組A1~第3群組A3的形式分別與真空裝置45連接的第1真空流路41~第3真空流路43，且於第2真空流路42、第3真空流路43中設置第1止回閥61、第2止回閥62，所述第1止回閥61、第2止回閥62於吸附孔22朝大氣敞開的情況下變成關閉，若吸附孔22由半導體晶粒13阻塞，則所述第1止回閥61、第2止回閥62變成打開。另外，吸附孔22均等地配置。藉此，不論半導體晶粒13的尺寸，均可藉由吸附孔22而整體上平衡性良好地平穩地吸附保持半導體晶粒13。而且，可使用相機48適宜地檢測半導體晶粒13的位置。
另外，本實施方式的吸附平台20藉由所述構成，可將對應於半導體晶粒13的尺寸而由半導體晶粒13阻塞的吸附孔22變成真空，以及將其他吸附孔22與真空裝置45阻斷，因此不論半導體晶粒13的大小，均可使真空吸附有半導體晶粒13時的真空 壓力變成可判斷半導體晶粒13的吸附保持的壓力，可藉由控制裝置進行半導體晶粒13的吸附保持的確認。
如此，實施方式的吸附平台20不需對照半導體晶粒的尺寸來更換吸附平台20，可藉由一個吸附平台20而適宜地吸附保持多種尺寸的半導體晶粒13，可縮短接合的節拍時間，而可進行有效率的接合。
再者，於實施方式中，設為於第1真空流路41中不設置止回閥來進行了說明，但並不限定於此，亦可設為設置與第1止回閥61相同的結構的止回閥。另外，止回閥亦可不組裝入吸附平台20中，而設置於外部。於此情況下，例如亦可使用如擺動式止回閥般的其他形式的止回閥。
20‧‧‧吸附平台
21a‧‧‧表面
22‧‧‧吸附孔
23‧‧‧凹部
24、25‧‧‧凸部
26‧‧‧第1空腔
27‧‧‧第2空腔
28‧‧‧第3空腔
32~40、53a、53b‧‧‧貫穿孔
41‧‧‧第1真空流路
42‧‧‧第2真空流路
43‧‧‧第3真空流路
45‧‧‧真空裝置
46‧‧‧壓力感測器
54‧‧‧配管
61‧‧‧第1止回閥
62‧‧‧第2止回閥
A1‧‧‧群組/第1群組
A2‧‧‧群組/第2群組
A3‧‧‧群組/第3群組

Claims (3)

  1. 一種吸附平台，其是吸附保持尺寸不同的半導體晶粒的吸附平台，其特徵在於包括：上板，設置有多個吸附孔；多個真空流路，將設置於所述上板中的多個所述吸附孔以對應於所述半導體晶粒的尺寸的多個群組的形式分別與真空裝置連接；以及止回閥，設置於多個所述真空流路中的至少一個所述真空流路中；且於所述吸附孔朝大氣敞開的情況下，所述止回閥變成關閉，於所述吸附孔由所述半導體晶粒阻塞時，所述止回閥變成打開，所述止回閥是閥座面為粗面，於關閉狀態下自閥體與所述閥座面之間產生空氣的微小洩漏的閥。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的吸附平台，其中所述閥座面是設置有空氣進行流通的孔的圓弧面狀的面，所述閥體是安裝於所述閥座面的一端的包含彈性體的帶狀體，所述止回閥是以所述閥體對所述孔進行開閉的閥。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的吸附平台，其中所述吸附孔均等地配置。
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