TWI768321B - 晶片頂出器及包含晶片頂出器之用於拾取晶片的裝置 - Google Patents

晶片頂出器及包含晶片頂出器之用於拾取晶片的裝置 Download PDF

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Abstract

本案揭示一種晶片拾取裝置。該晶片拾取裝置包括：晶圓台架，其用於支承晶圓，該晶圓包括多個晶片及該晶片附於其上的切割帶；晶片頂出器，其設置在被支承於該晶圓台架上的該晶圓之下方，並且被配置為將該晶片自該切割帶分離；以及拾取模組，其用於拾取由該晶片頂出器分離的該晶片。該晶片頂出器包括：罩，其具有用於真空吸附該切割帶的下表面之真空孔；頂出構件，其設置在該罩中且配置為穿過該罩在垂直方向上可移動，以將該晶片自該切割帶分離；頂出器主體，其為管狀且耦接於該罩的下部；以及真空控制部，其用於根據該晶片的厚度調節該罩內的真空度。

Description

晶片頂出器及包含晶片頂出器之用於拾取晶片的裝置
本發明是關於一種晶片頂出器及包含晶片頂出器之用於拾取晶片的裝置。更具體地說，本發明是關於一種在晶片接合程序中用於將晶片自切割帶分離的晶片頂出器以及包括該晶片頂出器之用於拾取晶片的裝置。
通常，藉由重複執行一系列之製造程序，半導體設備可以在用作半導體基板的矽晶圓上形成。如上述所形成的半導體設備可以藉由切割程序被個體化並且可以藉由晶片接合程序被接合到基板。
用於執行晶片接合程序的裝置可以包括：晶圓台架，其用於支承晶圓，該晶圓包括切割帶及於附於該切割帶上的晶片；晶片頂出器，其用於將晶片自切割帶分離；晶片拾取模組，其用於拾取藉由晶片頂出器而自切割帶分離的晶片；以及晶片接合模組，用於將由晶片拾取模組拾取的晶片接合到如導線框架及印刷電路板之基板上。具體地，可以將所拾取的晶片轉移到晶片台架上，並且晶片接合模組可以從晶片台架上拾取晶片並將晶片接合到基板上。
晶片頂出器可以包括：罩，其具有用於真空吸附切割帶的下表面之真空孔；頂出構件，其設置在該罩中且配置為穿過該罩在垂直方向上可移動，以將附於該切割帶上的晶片自該切割帶分離；頂出器主體，其為管狀且耦接於該罩的下部；以及真空源，其與該罩連接以於該罩內部提供真空壓力。
該罩可以與該切割帶的下表面緊密接觸，並且該切割帶可以藉由經真空孔施加的真空壓力而被真空吸附在該罩上。然而，藉由真空孔施加的真空壓力可能會損壞厚度相對較薄的晶片。例如，當晶片具有約30  ㎛或更小的厚度時，可能經由真空壓力而產生裂紋。
本發明提供了一種能夠防止於從切割帶上拾取晶片時損壞晶片的晶片頂出器以及包括該晶片頂出器的晶片拾取裝置。
根據本發明的一個方面，一種晶片頂出器，可以包括：罩，其具有用於真空吸附切割帶的下表面之真空孔；頂出構件，其設置在該罩中且配置為穿過該罩在垂直方向上可移動，以將附於該切割帶上的晶片自該切割帶分離；頂出器主體，其為管狀且耦接於該罩的下部；以及真空控制部，其用於根據該晶片的厚度調節該罩內的真空度。
根據本發明的一些實施例，該真空控制部可以包括：真空源，其連接於該罩，以於該罩內部提供真空壓力；真空調節單元，其連接於該罩及該真空源之間，以控制該罩內部的真空壓力；真空控制單元，其用於根據該晶片的厚度控制該真空調節單元的作業；以及真空感測器，其用於測量該罩內部的真空壓力。
根據本發明的一些實施例，該真空控制部可以包括：多個真空源，分別連接於該罩以於該罩內提供不同的真空壓力；閥單元，其連接在該罩及該真空源之間，並根據該晶片的厚度選擇性地將該真空源之一與該罩連接；真空控制單元，其用於根據該晶片的厚度控制該閥單元的作業；以及真空感測器，其用於測量該罩內部的真空壓力。
根據本發明的另一個方面，一種用於拾取晶片的裝置可以包括：晶圓台架，其用於支承晶圓，該晶圓包括多個晶片及該晶片附於其上的切割帶；晶片頂出器，其設置在被支承於該晶圓台架上的該晶圓之下方，並且被配置為將該晶片自該切割帶分離；以及拾取模組，其用於拾取由該晶片頂出器分離的該晶片。該晶片頂出器可以包括：罩，其具有用於真空吸附該切割帶的下表面之真空孔；頂出構件，其設置在該罩中且配置為穿過該罩在垂直方向上可移動，以將該晶片自該切割帶分離；頂出器主體，其為管狀且耦接於該罩的下部；以及真空控制部，其用於根據該晶片的厚度調節該罩內的真空度。
根據本發明的一些實施例，該拾取模組可以包括：拾取器，其配置為可在垂直方向上移動以拾取由該晶片頂出器分離的該晶片；以及拾取器控制部，其用於控制該拾取器的作業。
根據本發明的一些實施例，該拾取器控制部可以控制該拾取器的作業，從而該拾取器與該切割帶的上表面接觸並與該晶片之一接觸，並且可以自該拾取器與該切割帶的上表面接觸之第一高度及該拾取器與該晶片之一接觸的第二高度計算該晶片的厚度。
根據本發明的一些實施例，該拾取器與該切割帶的上表面接觸時，該晶片頂出器可以設置在該拾取器下方並支承該切割帶，且該拾取器與該晶片之一接觸時，該晶片頂出器可以被設置在該拾取器下方並支承該晶片之一。
根據本發明的一些實施例，當該切割帶及該晶片之一由該晶片頂出器支承時，該罩的內部可以保持為大氣壓力。
根據本發明的一些實施例，該真空控制部可以包括：真空源，其連接於該罩，以於該罩內部提供真空壓力；真空調節單元，其連接於該罩及該真空源之間，以控制該罩內部的真空壓力；真空控制單元，其用於根據該晶片的厚度控制該真空調節單元的作業；以及真空感測器，其用於測量該罩內部的真空壓力。
根據本發明的一些實施例，該真空控制部可以包括：多個真空源，分別連接於該罩以於該罩內提供不同的真空壓力；閥單元，其連接在該罩及該真空源之間，並根據該晶片的厚度選擇性地將該真空源之一與該罩連接；真空控制單元，其用於根據該晶片的厚度控制該閥單元的作業；以及真空感測器，其用於測量該罩內部的真空壓力。
上面對本發明的概述並非旨在描述本發明的每個所闡明的實施例或每個實施方式。下面的具體實施方式和申請專利範圍更特別地例示了這些實施例。
在下文中，參考圖式更詳細地描述本發明的實施例。然而，本發明不限於下面描述的實施例且以各種其他形式來進行實施。下面的實施例並非完全用於完成本發明，而是用於將本發明的範圍完全傳達給本領域的技術人員。
在說明書中，當一個元件被稱為在......上或被連接至另一個元件或層時，能夠直接位於或被直接連接至另一個元件或層上，或者還可以存在中間元件或層。與此不同的是，是當一個元件被稱為直接在或被直接連接至另一個元件或層上時，理解為表示不存在中間元件。此外，儘管像第一、第二和第三的用語用於在本發明的各種實施例中描述各種區域和層，但區域和層並不限於這些用語。
以下使用的用語僅用於描述具體實施例，而非用於限制本發明。額外地，除非在此另有限定外，包括技術或科學用語的所有用語可以具有與本領域的技術人員通常所理解者相同的意義。
參考理想實施例的示意圖來描述本發明的實施例。相應地，可以根據圖式的形式來預期製造方法中的變化及／或容許誤差。相應地，本發明的實施例不被描述為限於圖式中的具體形式或區域且包括形式的偏差。該區域可以完全是示意性的，且其形式可以不描述或描繪在任何給定區域中的準確形式或結構，且非旨在限制本發明的範圍。
圖1為示出根據本發明的一個實施例的晶片頂出器及包含該晶片頂出器之用於拾取晶片的裝置之示意性視圖。
參考圖1，根據本發明的一個實施例，晶片頂出器200及包含晶片頂出器200之用於拾取晶片20的裝置100可被使用於在晶片接合程序中將晶片20自切割帶12分離並拾取自切割帶12分離之晶片20。所拾取的晶片20可以接合至如導線框架和印刷電路板之基板上。
根據本發明的實施例，晶片拾取裝置100可以包括用於支承晶圓10的晶圓台架110。晶圓10可以包括藉由切割程序而個體化的多個晶片20、晶片20附於其上之切割帶12、以及具有圓環形狀的安裝框架14。切割帶12可以安裝在安裝框架14的下表面上，且晶圓台架110可以包括擴張環112，該擴張環112用於支承切割帶12的與安裝框架14相鄰的邊緣部分。進而，晶片拾取裝置100可以包括用於降低安裝框架14以使切割帶12擴張的夾具114、以及用於在垂直方向上移動夾具114的夾具驅動部分（未示出）。
用於將晶片20自切割帶12分離的晶片頂出器200可以設置在由晶圓台架110支承的切割帶12下方，且用於拾取由晶片頂出器200分離的晶片20之拾取模組120可以設置在晶圓台架110上方。
拾取模組120可以包括：拾取器122，其用於真空吸附由晶片頂出器200分離的晶片20；拾取器驅動部124，其用於在垂直方向上移動拾取器122以拾取晶片20；以及拾取器控制部126，其用於控制拾取器122的作業。此外，拾取器驅動部124可以沿水平方向移動拾取器122，以將晶片20移動到預定之位置，例如晶片台架。
儘管未在圖式中示出，但是晶圓台架110可以被配置為藉由台架驅動部（未示出）在水平方向上可移動，並且晶圓台架110和台架驅動部的作業可以由台架控制部（未示出）控制。例如，台架驅動部可以調節晶圓台架110的位置，以選擇性地拾取晶片20。也就是說，台架驅動部可以調節晶圓台架110的位置，從而要拾取的晶片20位於晶片頂出器200上。
圖2為示出如在圖1中所示的晶片頂出器200的示意性截面圖。
參考圖2，晶片頂出器200可以包括：罩210，其具有用於真空吸附切割帶12的下表面之真空孔212；頂出構件220，其設置在罩210中且配置為穿過罩210在垂直方向上可移動，以將附於晶片20自切割帶12分離；頂出器主體230，其為管狀且耦接於罩210的下部；以及真空控制部260，其用於根據晶片20的厚度調節罩210內的真空度。
罩210可為圓帽形並包括上面板214，該上面板形成有貫穿其之真空孔212。特別地，上面板214可以具有用於在垂直方向上移動頂出構件220的開口。頂出構件220可具有帶有開口頂部的腔室222。頂出器主體230可為帶有封閉的下部之圓柱形，並且可以耦接至罩210的下部，以形成封閉的內部空間。
晶片頂出器200可以包括用於在垂直方向上移動頂出構件220的垂直驅動部240。例如，垂直驅動部240可包括：頭部242，其耦接至頂出構件220；驅動軸244，其從頭部242向下延伸穿過頂出器主體230的下部；輥式凸輪從動件246，其安裝在驅動軸244的下部；凸輪板248，其設置在凸輪從動件246下方；以及馬達250，其用於旋轉凸輪板248。
根據本發明的實施例，真空控制部260可以包括：真空源262，其與罩210連接以在罩210內部提供真空壓力；及真空調節單元264，其連接於罩210及真空源262之間，以控制罩210內部的真空壓力；真空控制單元266，其用於根據晶片20的厚度控制真空調節單元264的作業；以及真空感測器268，其用於測量罩210內部的真空壓力。
例如，真空抽氣器或真空泵可以用作真空源262，並且電動氣動調節器可以用作真空調節單元264。真空源262可以藉由真空管270連接至頂出器主體230，並且可以經由頂出器主體230及罩210將真空壓力提供至真空孔212。真空調節單元264可以安裝在真空管270中，並且真空感測器268可以連接至真空調節單元264及頂出器主體230之間的真空管270。
真空控制部260可以根據晶片20的厚度，在罩210內部提供適當水平的真空壓力，從而防止晶片20因真空壓力損壞。關於晶片20的厚度之資訊可以預先由程序管理速伺服器或程序控制部提供。根據本發明的另一實施例，晶片拾取裝置100可以藉由使用拾取模組120來測量晶片20的厚度，並且可以根據所測量的晶片20的厚度來調節罩210內部的真空壓力。
圖3及圖4為示出使用如在圖1中所示的拾取模組120測量晶片20的厚度之方法的示意性視圖。
參考圖3及圖4，拾取器控制部126可以控制拾取器122的作業，從而拾取器122與切割帶12的上表面接觸並且與晶片20之一接觸。進而，拾取器控制部126可自拾取器122與切割帶12的上表面接觸的第一高度及拾取器122與晶片20之一接觸的第二高度計算晶片20的厚度。
具體地，拾取器模組120可以包括高度感測器128，例如線性編碼器，其用於測量拾取器122的高度。拾取器122的第一和第二高度可以由線性編碼器128測量，且拾取器控制部126可自第一高度與第二高度之間的差來計算晶片20的厚度。由拾取器控制部126計算的晶片20的厚度資訊可被提供至真空控制部260。
此外，當拾取器122與切割帶12的上表面接觸時，晶片頂出器200可以設置在拾取器122的下方並支承切割帶12，並且當拾取器122接觸晶片20之一時，晶片頂出器200設置在拾取器122的下方並支承晶片20之一。具體地，台架驅動部可以移動晶圓台架110以測量拾取器122的第一高度，從而未附有晶片20的切割帶12的邊緣部分位於晶片頂出器200上。在測量第一高度之後，台架驅動部可以移動晶圓台架110，以測量拾取器122的第二高度，從而使任一晶片20位於晶片頂出器200上。
測量拾取器122的第一和第二高度的步驟可以在將晶圓10裝載在晶圓台架110上之後執行。特別地，測量第一和第二高度的步驟較佳以在真空壓力未被施加到切割帶12的下表面之狀態下執行。即，較佳將罩210的內部保持在大氣壓下，以防止在執行測量第一及第二高度的步驟時損壞晶片20。
在測量晶片20的厚度之後，真空控制部260可以根據晶片20的厚度來決定用於真空吸附切割帶12的真空壓力之適當水平。進而，真空控制單元266可以控制真空調節單元264的作業，從而當晶片20被拾取模組120拾取時，於罩210及頂出器主體230中提供經決定的真空壓力。此外，罩210及頂出器主體230中的真空壓力可以藉由真空感測器268測量，並且可藉由真空控制單元266執行使用由真空感測器268測量的真空壓力的反饋控制。
參考圖1及圖2，台架驅動部可以移動晶圓台架110，從而要拾取的晶片20位於晶片頂出器200上。然後，晶片頂出器200可以利用真空壓力真空吸附切割帶12的下表面。
頂出構件220可與真空源262連接。此外，頂出構件220可與用於將空氣供應至頂出構件220中的空氣源280連接。具體地，驅動軸244可以具有可以具有與空氣源280連接的中空部，並且頭部242可以具有用於將中空部與頂出構件220的腔室222連接的通孔。真空源262和空氣源280可以經由驅動軸244的中空部和頭部242的通孔，將真空壓力和空氣提供至頂出構件220的腔室222中。此外，驅動軸244可藉由空氣管282與空氣源280連接，且真空管270和空氣管282可藉由第二真空管272彼此連接。
第一、第二及第三閥274、276與284可以分別安裝在真空管270、第二真空管272及空氣管282中，並且真空壓力和空氣可以經由第一、第二及第三閥274、276和284被提供至罩210及頂出構件220的腔室222中。例如，真空壓力可以藉由打開第一和第二閥274、276並關閉第三閥284被提供至罩210及頂出構件220的腔室222中，如此切割帶12可被真空吸附於罩210及頂出構件220上。然後，彈出構件220可以藉由垂直驅動部240升高，並且空氣可藉由關閉第二閥276並打開第三閥284被供應至頂出構件220的腔室222中。切割帶12可藉由供應至頂出構件220的腔室222中之空氣向上拱起，因此晶片20可自切割帶12充分地分離。
圖5為示出如在圖2中所示的真空控制部260之另一例的示意性截面圖。
參考圖5，晶片頂出器200可以包括用於調節罩210內部的真空度的真空控制部290。真空控制部290可包括：多個真空源292，其分別與罩210連接以在罩210內部提供不同的真空壓力；閥單元294，其連接在罩210與真空源292之間，並根據晶片20的厚度選擇性地將真空源292之一與罩210連接；真空控制單元296，其用於根據晶片20的厚度控制閥單元294的作業；以及真空感測器298，其用於測量罩210內部的真空壓力。
多個真空抽氣器或多個真空泵可以用作真空源292，且閥單元294可以根據由拾取器控制部126計算出的晶片20之厚度，選擇性地連接真空源292之一與罩210。 例如，閥單元294可以包括分別與真空源292連接之多個閥，並且閥可與罩210連接。真空控制單元296可以監控由真空感測器298測量的真空壓力。當由真空感測器298測量的真空壓力超過允許範圍時，真空控制單元296可以操作閥單元294，從而罩210和真空源292之一的連接狀態被阻斷以防止對於晶片20之損壞。
根據本發明的實施例，提供至罩210中的真空壓力可根據晶片20的厚度被調節置適當水平。因此，即使在晶片20具有相對較薄的厚度之情況下 ，仍可充分地解決晶片20因真空壓力而損壞的問題。特別地，由於可基於藉由使用拾取模組120測量的晶片20的厚度資訊來調節罩210內部的真空壓力，因此即使由程序管理伺服器或程序控制部所提供的晶片20的厚度資訊中存在錯誤，仍可以充分防止晶片20的損壞。
儘管已參考特定實施例描述了晶片拾取裝置100及晶片頂出器200，但其不限於此。因此，本領域的技術人員將容易理解的是，在不脫離由所附申請專利範圍限定的本發明的精神和範圍的情況下，能夠對其進行各種修改和變化。
10:晶圓 12:切割帶 14:安裝框架 20:晶片 100:裝置 110:晶圓台架 112:擴張環 114:夾具 120:拾取模組 122:拾取器 124:拾取器驅動部 126:拾取器控制部 128:高度感測器 200:晶片頂出器 210:罩 212:真空孔 214:上面板 220:頂出構件 222:腔室 230:頂出器主體 240:垂直驅動部 242:頭部 244:驅動軸 246:輥式凸輪從動件 248:旋轉凸輪板 250:馬達 260:真空控制部 262:真空源 264:真空調節單元 266:真空控制單元 268:真空感測器 270:真空管 272:第二真空管 274:第一閥 276:第二閥 280:空氣源 282:空氣管 284:第三閥 290:真空控制部 296:真空控制單元 292:真空源 294:閥單元 298:真空感測器
根據以下結合圖式的描述，能夠更加詳細地理解本發明的實施例，其中：
圖1為示出根據本發明的一個實施例的晶片頂出器及包含該晶片頂出器之用於拾取晶片的裝置之示意性視圖。
圖2為示出如在圖1中所示的晶片頂出器的示意性截面圖。
圖3及圖4為示出使用如在圖1中所示的拾取模組測量晶片厚度之方法的示意性視圖。
圖5為示出如在圖2中所示的真空控制部之另一例的示意性截面圖。
雖然各種實施例適合於各種修改和替代形式，但其具體細節已藉由示例的方式在圖式中示出且將更詳細地進行描述。然而，應理解的是其意圖並非將所要求保護的本發明限定於記載的特定實施例。相反地，其意圖是涵蓋落入藉由申請專利範圍所限定的主題的精神和範圍內的所有修改、等同物和替代物。
200:晶片頂出器
210:罩
212:真空孔
214:上面板
220:頂出構件
222:腔室
230:頂出器主體
240:垂直驅動部
242:頭部
246:輥式凸輪從動件
248:旋轉凸輪板
250:馬達
260:真空控制部
262:真空源
264:真空調節單元
266:真空控制單元
268:真空感測器
270:真空管
272:第二真空管
274:第一閥
276:第二閥
280:空氣源
282:空氣管
284:第三閥

Claims (6)

  1. 一種晶片頂出器，其特徵在於，包括：罩，其具有用於真空吸附切割帶的下表面之真空孔；頂出構件，其設置在該罩中且配置為穿過該罩在垂直方向上可移動，以將附於該切割帶上的晶片自該切割帶分離；頂出器主體，其為管狀且耦接於該罩的下部；以及真空控制部，其用於根據該晶片的厚度調節該罩內的真空度，其中該真空控制部包括：多個真空源，分別連接於該罩以於該罩內提供不同的真空壓力；閥單元，其連接在該罩及該真空源之間，並根據該晶片的厚度選擇性地將該真空源之一與該罩連接；真空控制單元，其用於根據該晶片的厚度控制該閥單元的作業；以及真空感測器，其用於測量該罩內部的真空壓力。
  2. 一種裝置，用於拾取晶片，其特徵在於，包括：晶圓台架，其用於支承晶圓，該晶圓包括多個晶片及該晶片附於其上的切割帶；晶片頂出器，其設置在被支承於該晶圓台架上的該晶圓之下方，並且被配置為將該晶片自該切割帶分離；以及拾取模組，其用於拾取由該晶片頂出器分離的該晶片，其中，該晶片頂出器包括：罩，其具有用於真空吸附該切割帶的下表面之真空孔； 頂出構件，其設置在該罩中且配置為穿過該罩在垂直方向上可移動，以將該晶片自該切割帶分離；頂出器主體，其為管狀且耦接於該罩的下部；以及真空控制部，其用於根據該晶片的厚度調節該罩內的真空度，且其中該拾取模組包括：拾取器，其配置為可在垂直方向上移動以拾取由該晶片頂出器分離的該晶片；以及拾取器控制部，其用於控制該拾取器的作業，從而該拾取器與該切割帶的上表面接觸並與該晶片之一接觸，並自該拾取器與該切割帶的上表面接觸之第一高度及該拾取器與該晶片之一接觸的第二高度計算該晶片的厚度。
  3. 如請求項2記載的裝置，其中該拾取器與該切割帶的上表面接觸，該晶片頂出器設置在該拾取器下方並支承該切割帶，且該拾取器與該晶片之一接觸時，該晶片頂出器被設置在該拾取器下方並支承該晶片之一。
  4. 如請求項3記載的裝置，其中當該切割帶及該晶片之一由該晶片頂出器支承時，該罩的內部保持為大氣壓力。
  5. 如請求項2記載的裝置，其中，該真空控制部包括：真空源，其連接於該罩，以於該罩內部提供真空壓力；真空調節單元，其連接於該罩及該真空源之間，以控制該罩內部的真空壓力；真空控制單元，其用於根據該晶片的厚度控制該真空調節單元的作業；以及真空感測器，其用於測量該罩內部的真空壓力。
  6. 如請求項2記載的裝置，其中，該真空控制部包括：多個真空源，分別連接於該罩以於該罩內提供不同的真空壓力；閥單元，其連接在該罩及該真空源之間，並根據該晶片的厚度選擇性地將該真空源之一與該罩連接；真空控制單元，其用於根據該晶片的厚度控制該閥單元的作業；以及真空感測器，其用於測量該罩內部的真空壓力。
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