TWI820816B - 頂針蓋與元件承載組件間之真空維持方法與裝置 - Google Patents

Abstract

一種頂針蓋與元件承載組件間之真空維持方法與裝置，該方法包含：將具有可撓性之撓性模組連接於元件承載組件，元件承載組件底面平行於第一基準面；於元件承載組件下方設置頂針座，頂針座頂部具有頂針蓋，頂針蓋頂面平行於第二基準面，頂針座透過頂針蓋提供負壓吸力；驅動頂針座向上移動之過程中，頂針蓋頂面與元件承載組件底面接觸，且藉由撓性模組之撓性變形使元件承載組件產生擺動，使元件承載組件底面平行於第二基準面並與頂針蓋之頂面相互貼合；驅動頂針座提供負壓吸力，使頂針蓋之頂面與元件承載組件之底面之間形成真空。

Description

頂針蓋與元件承載組件間之真空維持方法與裝置

本發明是有關於一種頂針蓋與元件承載組件間之真空維持方法與裝置，尤指一種可使元件承載組件之底面順應頂針蓋之頂面而與頂針蓋之頂面貼合，確保頂針蓋與元件承載組件間真空之方法與裝置。

現有的電子元件或晶圓製程中，包含許多必須將電子元件或晶粒與薄膜分離以進行不同製程的取放動作。

請參閱圖1至圖1B所示，其顯示一種具有矩形框體3之元件承載組件10。圖1所示矩形框體3具有複數陣列的容置區31垂直貫穿矩形框體3，使矩形框體3呈網格狀。薄膜2設置於該矩形框體3之底部，薄膜2之頂面21顯露於容置區31，每一容置區31設有一晶粒1，晶粒1之底部附著於薄膜2之頂面21。

將薄膜2黏設有晶粒1的矩形框體3送入對稱之軌道4中就定位，由軌道4夾持於矩形框體3的相對兩側。元件承載組件10之底面11平行於一第一基準面H1。

於矩形框體3下方具有一頂針座5。頂針座5之頂部具有一頂針蓋51，頂針蓋51之頂面52平行於一第二基準面H2，頂針座5連接與負壓裝置(圖中未示出)，可透過頂針蓋51提供負壓吸力。

首先控制頂針座5移動至與分離的晶粒1下方，而後控制頂針座5向上移動，使頂針蓋51之頂面52與矩形框體3之底面32之薄膜2接觸。而後驅動頂針座5透過頂針蓋51之頂面52提供負壓吸力，而後控制頂針53由頂針蓋51之頂面52伸出，將薄膜2連同晶粒1向上頂，由吸取裝置6下降吸取晶粒1而後上升，即可將晶粒1與薄膜2分離。

請參閱圖1A及圖1B所示，於理想情況下，第一基準面H1應與第二基準面H2相互平行，當頂針蓋51之頂面52與矩形框體3底面之薄膜2接觸時，頂針蓋51之頂面52可與矩形框體3之底面32平貼。必須說明的是，頂針蓋51之頂面52是與薄膜2接觸，但由於薄膜2是附著於框體3之底面32，因此頂針蓋51之頂面52與矩形框體3之底面32二者是否平貼是主要的考量因素。

如此，當頂針座5透過頂針蓋51之頂面52提供負壓吸力時，方可使頂針蓋51之頂面52與矩形框體3之底面32之間(亦即頂針蓋51與薄膜2之間)確實形成真空。而後，當頂針53伸出將薄膜2連同晶粒1向上頂，頂針53周圍的薄膜2受到真空吸引，薄膜2形成有如小山丘之態樣，使晶粒1底部週緣與薄膜2部分分離，而後由吸取裝置6下降吸取晶粒1後上升，使晶粒1與薄膜2完全分離。

然而，基於許多因素，常導致第一基準面H1應與第二基準面H2無法相互平行。例如，兩側軌道4的水平高度不一；或者，矩形框體3 兩側厚度不同；或者，頂針蓋51之頂面52非水平。頂針蓋51之頂面52若無法與矩形框體3之底面32平貼，當頂針座5透過頂針蓋51之頂面52提供負壓吸力時會因為有空隙而無法使頂針蓋51之頂面52與矩形框體3之底面32之間確實形成真空，晶粒1無法順利與薄膜2分離，妨礙吸取裝置6吸取晶粒1的順暢度。甚或造成矩形框體3遭受頂針座5撞擊而變形。

此外，通常軌道4設置於一平台或支架41上，為避免平台或支架41與頂針座5產生干涉，容置區31的位置不能過於靠近平台或支架41的側邊，或者，平台或支架41的位置必須經過設計以讓出足夠的空間供頂針座5移動，否則會發生平台或支架41與頂針座5相互碰撞的情況。

另外說明的是，圖1所示矩形框體3俗稱「網格形框體」，除此之外，習知一種俗稱「日字型框體」的矩形框體，其外型也呈矩形，但是分隔為兩個較大的容置區供置晶粒，該類「日字型框體」同樣存在與「網格形框體」相同的缺失，在此不重複說明。

其次，請參閱圖2至圖2B所示，其顯示一種具有圓環形框體7之元件承載組件10A。圓環形框體7具有一個容置區71垂直貫穿圓環形框體7。薄膜2設置於圓環形框體7之底部，薄膜2之頂面21顯露於容置區71。晶粒1設置於容置區71內，且各晶粒1之底部附著於薄膜2之頂面21。

將薄膜2黏設有晶粒1的圓環形框體7送入擴張器8，擴張器8上方的壓制環81向下壓制於圓環形框體7，使位於薄膜2下方的擴張圈82將薄膜2向上撐起，如此可以將晶粒1之間的距離拉開(稱之為擴膜)，以利於吸取裝置6吸取晶粒1。薄膜2之底面22平行於一第一基準面H1。

於薄膜2下方具有一頂針座5。頂針座5之頂部具有一頂針蓋51，頂針蓋51之頂面52平行於一第二基準面H2，頂針座5連接與負壓裝置(圖中未示出)，可透過頂針蓋51提供負壓吸力。

請參閱圖2A及圖2B所示，於理想情況下，第一基準面H1應與第二基準面H2相互平行，當頂針蓋51之頂面52與薄膜2接觸時，頂針蓋51之頂面52可與薄膜2之底面22平貼，如此，當頂針座5透過頂針蓋51之頂面52提供負壓吸力時，方可使頂針蓋51之頂面52與薄膜2之底面22之間確實形成真空。而後，當頂針53伸出將薄膜2連同晶粒1向上頂，頂針53周圍的薄膜2受到真空吸引，薄膜2形成有如小山丘之態樣，使晶粒1底部週緣與薄膜2部分分離，而後由吸取裝置6下降吸取晶粒1後上升，使晶粒1與薄膜2完全分離。

然而，通常擴張器8設置於一平台或支架83上，為避免平台或支架83與頂針座5產生干涉，晶粒1的邊緣不可過於靠近圓環形框體7，必須與壓制環81、擴張圈82或者平台或支架83保持是當距離，或者，平台或支架83的位置必須經過設計以讓出足夠的空間供頂針座5移動，否則會發生平台或支架83與頂針座5相互碰撞的情況。

就圖1至圖2B所示習知以矩形框體3或圓環形框體7承載黏設有晶粒1的薄膜2的習知結構而言，其共同存在的問題包括：(1)由於承載元件(例如圖1至圖2B所示晶粒)的框體(無論矩形框體3或圓環形框體7)是由剛性結構(例如圖1的軌道4或圖2的擴張器8)夾持/支撐，而框體與頂針蓋各自存在一基準面，當框體受到頂針蓋的向上推力時，無法順應頂針蓋的表面擺動，導致頂針蓋與框體無法服貼； (2)「網格形框體」或「日字型框體」會遭受頂針座碰撞而變形；(3)頂針座與支撐框體之平台或支架會產生碰撞。

唯有解決前述問題，才能夠使頂針蓋與元件承載組件間保持真空，完美地將晶粒與薄膜分離，使吸取單元順利地吸取晶粒。

據此，如何發展出一種「頂針蓋與元件承載組件間之真空維持方法與裝置」，可使元件承載組件之底面順應頂針蓋之頂面而與頂針蓋之頂面貼合，是相關技術領域人士亟待解決之課題。

於一實施例中，本發明提出一種頂針蓋與元件承載組件間之真空維持方法，其包含下列步驟：將一具有可撓性之撓性模組連接於一元件承載組件，元件承載組件之底面平行於一第一基準面；於元件承載組件之下方設置一頂針座，頂針座之頂部具有一頂針蓋，頂針蓋之頂面平行於一第二基準面，頂針座可透過頂針蓋提供負壓吸力；驅動頂針座向上移動，於頂針座持續向上移動之過程中，頂針蓋之頂面與元件承載組件之底面接觸，且藉由撓性模組之撓性變形使元件承載組件產生擺動，使元件承載組件底面平行於第二基準面並與頂針蓋之頂面相互貼合；以及驅動頂針座提供負壓吸力，使頂針蓋之頂面與元件承載組件之底面之間形成真空。

於另一實施例中，本發明提出一種頂針蓋與元件承載組件間之真空維持裝置，其包含：一元件承載組件，用以承載至少一元件，元件承載組件之底面平行於一第一基準面；一撓性模組，具有可撓性，連接於元件承載組件；一頂針座，設置於元件承載組件之下方，頂針座之頂部具有一頂針蓋，頂針蓋之頂面平行於一第二基準面，頂針座透過頂針蓋提供負壓吸力；驅動頂針座向上移動，於頂針座持續向上移動之過程中，頂針蓋之頂面與元件承載組件之底面接觸，藉由撓性模組之撓性變形使元件承載組件產生擺動，使元件承載組件底面平行於第二基準面並與頂針蓋之頂面相互貼合，再驅動頂針座提供負壓吸力，使頂針蓋之頂面與元件承載組件之底面之間形成真空。

1:晶粒

2:薄膜

21:頂面

3:矩形框體

31:容置區

4:軌道

41:平台或支架

5:頂針座

51:頂針蓋

52:頂面

53:頂針

6:吸取裝置

7:圓環形框體

71:容置區

8:擴張器

81:壓制環

82:擴張圈

83:平台或支架

10、10A:元件承載組件

11:底面

9,9A,9B,9C,9D:撓性模組

91,91D:連接件

92,92A,92B,92C:支撐臂

921A,921B:主臂

922A,922B:支臂

300:頂針蓋與元件承載組件間之真空維持方法之流程

302~308:頂針蓋與元件承載組件間之真空維持方法之流程之步驟

F1:彈力

H1:第一基準面

H2:第二基準面

θ1:夾角

圖1為習知具有矩形框體之晶粒承載組件與軌道配合之立體結構示意圖。

圖1A及1B為圖1之A-A剖面配合吸取裝置之結構示意圖。

圖2為習知具有圓環形框體之晶粒承載組件與壓制環配合之立體結構示意圖。

圖2A及2B為圖2之B-B剖面配合吸取裝置之結構示意圖。

圖3為本發明之方法之步驟流程圖。

圖4為本發明之裝置之一實施例之剖面結構示意圖。

圖5為圖4實施例之撓性模組產生形變之剖面結構示意圖。

圖6、圖7A、7B說明本發明之工作原理。

圖8A、8B、9A、9B為本發明之之撓性模組之不同實施例結構示意圖。

圖10A、10B說明本發明藉由撓性模組提供元件承載組件移動及定位功能之示意圖。

請參閱圖3至圖5所示，配合本發明所提供之頂針蓋與元件承載組件間之真空維持裝置之實施例，說明本發明所提供之頂針蓋與元件承載組件間之真空維持方法之流程300，其包含下列步驟：

步驟302：將一具有可撓性之撓性模組9連接於一元件承載組件10，元件承載組件10之底面11平行於一第一基準面H1。

圖4及圖5所顯示的元件承載組件10的立體形態可參閱圖1所示，是一種具有矩形框體3之元件承載組件10。圖1所示矩形框體3具有複數陣列的容置區31垂直貫穿矩形框體3，使矩形框體3呈網格狀。薄膜2設置於該形框體3之底部，薄膜2之頂面21顯露於容置區31，每一容置區31設有一晶粒1，晶粒1之底部附著於薄膜2之頂面21。

於本實施例中，撓性模組9主要由一連接件91與一支撐臂92組成，於元件承載組件10相對兩側分別設有一撓性模組9。連接件91為具有可撓性材質(例如，橡膠材質)之碗狀體，碗狀體(亦即連接件91)之開 口端朝下連接於元件承載組件10，碗狀體(亦即連接件91)之頂部連接支撐臂92。藉由連接件91使支撐臂92與元件承載組件10之間形成撓性連接。

步驟304：於元件承載組件10之下方設置一頂針座5，頂針座5之頂部具有一頂針蓋51，頂針蓋51之頂面52平行於一第二基準面H2，頂針座5可透過頂針蓋51提供負壓吸力。

頂針座5內具有一頂針53，於頂針蓋51設有一貫穿部供頂針53由頂針蓋51的頂面52伸出。此外，頂針蓋51之頂面52設有許多小孔，頂針座5連接與負壓裝置，可透過頂針蓋51的小孔提供負壓吸力。

步驟306：驅動頂針座5向上移動，於頂針座5持續向上移動之過程中，頂針蓋51之頂面52與元件承載組件10之底面11接觸，且藉由撓性模組9之撓性變形使元件承載組件10產生擺動，使元件承載組件10底面11平行於第二基準面H2並與頂針蓋51之頂面52相互貼合。

值得再次說明的是，元件承載組件10之底面11雖為薄膜2的底面，但由於薄膜2是附著於框體3之底面32，因此頂針蓋51之頂面52與矩形框體3之底面32二者是否平貼是主要的考量因素。

步驟308：驅動頂針座5提供負壓吸力，使頂針蓋51之頂面52與元件承載組件10之底面11之間形成真空。

而後控制頂針53由頂針蓋51之頂面52伸出，當頂針53伸出將薄膜2連同晶粒1向上頂，頂針53周圍的薄膜2受到真空吸引，薄膜2形成有如小山丘之態樣，使晶粒1底部週緣與薄膜2部分分離，而後由吸取裝置6下降吸取晶粒1後上升，即可使晶粒1與薄膜2完全分離。

請參閱圖6至圖7A、7B所示，更進一步地說明本案利用撓性模組9使元件承載組件10順應頂針蓋51之頂面52之工作原理。

圖6顯示元件承載組件10之底面11之第一基準面H1與頂針蓋51之頂面52平行於一第二基準面H2之間具有一夾角θ1，亦即第一基準面H1與第二基準面H2不平行。

圖7A及圖7B顯示當驅動頂針座5向上移動，於頂針座5持續向上移動之過程中，頂針蓋51之頂面52與元件承載組件10之底面11接觸，且藉由撓性模組9之撓性變形使元件承載組件10產生擺動，圖7顯示撓性模組9因為頂針座5的推力而開始產生形變。頂針座5持續向上移動，使元件承載組件10之底面11平行於第二基準面H2而與頂針蓋51之頂面52相互貼合，最終會形成如圖5所示狀態。

就本發明可採行的撓性模組而言，其態樣不限，圖4的撓性模組9僅為其中一種實施態樣。

請參閱圖8A所示，撓性模組9A由一支撐臂92A連接四連接件91，四連接件91對稱設置於具有矩形框體3的元件承載組件10相對四側。支撐臂92A由一主臂921A及四支臂922A構成，每一支臂922A連接一連接件91，四支臂922A均連接於主臂921A。主臂921A及支臂922A的材質不限，例如可為具有剛性的金屬材質。

請參閱圖8B所示，撓性模組9B由一支撐臂92B連接三連接件91，三連接件91等距設置於具有圓環形框體7之元件承載組件10A之週緣。支撐臂92B由一主臂921B及三支臂922B構成，每一支臂922連接一連接件91，三支臂922B均連接於主臂921B。

圖8A及圖8B實施例說明，本發明的撓性連接件的數量不限，可為兩個或兩個以上，對稱或等距設置於元件承載組件之週緣即可。

請參閱圖9A所示，其顯示撓性模組9C由一支撐臂92C連接二連接件91，二連接件91對稱設置於元件承載組件10相對兩側。

請參閱圖9B所示，其顯示撓性模組9D主要由一連接件91D與一支撐臂92組成，於元件承載組件10相對兩側分別設有一撓性模組9D。連接件91D為彈簧，用以提供一垂直於第一基準面H1或第二基準面H2之彈力F1。彈簧可以具有相同作用的簧片或彈片取代。

圖9A、9B之撓性模組9C、9D同樣可應用於圖2所示具有圓環形框體7之元件承載組件10A。

請參閱圖10A、10B所示，說明關於本發明所提供的撓性模組9連接於元件承載組件10的結構特徵所具有的其他特點。藉由撓性模組9提供元件承載組件10移動及定位功能。如圖10所示，可藉由吸取、抓取，或藉由卡鉤、螺栓等方式，將撓性模組9與位於一平面S上之元件承載組件10相互連接，而後藉由撓性模組9將元件承載組件10移至頂針座5之上方就定位，如圖4所示。

請參閱圖4所示，元件承載組件10藉由撓性模組9懸吊於頂針座5上方，無須設置圖1A所示之軌道4、平台或支架41，也無須設置圖2A所示平台或支架83。不僅可避免頂針座5與平台或支架41產生碰撞，也可節省設置軌道4、平台或支架41的成本。

綜上所述，本發明所提供之頂針蓋與元件承載組件間之真空維持方法與裝置，利用具有撓性之撓性模組連接元件承載組件，當頂針座 之頂針蓋與元件承載組件之底面相接觸時，藉由撓性模組的撓性，使元件承載組件之底面順應頂針蓋之頂面擺動而與頂針蓋之頂面貼合，確保頂針蓋與元件承載組件間之真空，有利於吸取裝置吸取元件(例如晶粒)的順暢度，避免元件承載組件的框體遭受頂針座撞擊而變形，以及，可省下支撐元件承載組件之平台或支架的成本，並且避免平台或支架妨礙頂針座的行進。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

300:頂針蓋與元件承載組件間之真空維持方法之流程

302~308:頂針蓋與元件承載組件間之真空維持方法之流程之步驟

Claims (14)

1. 一種頂針蓋與元件承載組件間之真空維持方法，其包含下列步驟： 將一具有可撓性之撓性模組連接於一元件承載組件，該元件承載組件之底面平行於一第一基準面； 於該元件承載組件之下方設置一頂針座，該頂針座之頂部具有一頂針蓋，該頂針蓋之頂面平行於一第二基準面，該頂針座可透過該頂針蓋提供負壓吸力； 驅動該頂針座向上移動，於該頂針座持續向上移動之過程中，該頂針蓋之該頂面與該元件承載組件之該底面接觸，且藉由該撓性模組之撓性變形使該元件承載組件產生擺動，使該元件承載組件支該底面平行於該第二基準面並與該頂針蓋之該頂面相互貼合；以及 驅動該頂針座提供負壓吸力，使該頂針蓋之該頂面與該元件承載組件之該底面之間形成真空。
2. 如請求項1之頂針蓋與元件承載組件間之真空維持方法，其中該具有可撓性之撓性模組包含： 複數連接件，設置於該元件承載組件之週緣，各該連接件連接該元件承載組件，各該連接件之材質具有可撓性；以及 至少一支撐臂，連接各該連接件，藉由該複數連接件使該支撐臂與該元件承載組件撓性連接。
3. 如請求項2之頂針蓋與元件承載組件間之真空維持方法，其中該連接件為橡膠材質之碗狀體，該碗狀體之開口端朝下連接於該元件承載組件，該碗狀體之頂部連接該支撐臂。
4. 如請求項2之頂針蓋與元件承載組件間之真空維持方法，其中該連接件為簧片、彈片或彈簧其中之一，該簧片、該彈片或該彈簧提供一垂直於該第一基準面或該第二基準面之彈力。
5. 如請求項2之頂針蓋與元件承載組件間之真空維持方法，其中該複數連接件對稱或等距設置於該元件承載組件之週緣。
6. 如請求項2之頂針蓋與元件承載組件間之真空維持方法，其具有複數支撐臂，每一該支撐臂連接一該連接件。
7. 如請求項2之頂針蓋與元件承載組件間之真空維持方法，其中該支撐臂可移動並藉由該連接件帶動該元件承載組件同步移動。
8. 一種頂針蓋與元件承載組件間之真空維持裝置，其包含： 一元件承載組件，用以承載至少一元件，該元件承載組件之底面平行於一第一基準面； 一撓性模組，具有可撓性，連接於該元件承載組件； 一頂針座，設置於該元件承載組件之下方，該頂針座之頂部具有一頂針蓋，該頂針蓋之頂面平行於一第二基準面，該頂針座透過該頂針蓋提供負壓吸力；驅動該頂針座向上移動，於該頂針座持續向上移動之過程中，該頂針蓋之該頂面與該元件承載組件之該底面接觸，藉由該撓性模組之撓性變形使該元件承載組件產生擺動，使該元件承載組件支該底面平行於該第二基準面並與該頂針蓋之該頂面相互貼合，再驅動該頂針座提供負壓吸力，使該頂針蓋之該頂面與該元件承載組件之該底面之間形成真空。
9. 如請求項8之頂針蓋與元件承載組件間之真空維持裝置，其中該撓性模組包含： 複數連接件，設置於該元件承載組件之週緣，各該連接件連接該元件承載組件，各該連接件之材質具有可撓性；以及 至少一支撐臂，連接各該連接件，藉由該複數連接件使該支撐臂與該元件承載組件撓性連接。
10. 如請求項9之頂針蓋與元件承載組件間之真空維持裝置，其中該連接件為橡膠材質之碗狀體，該碗狀體之開口端朝下連接於該元件承載組件，該碗狀體之頂部連接該支撐臂。
11. 如請求項9之頂針蓋與元件承載組件間之真空維持裝置，其中該連接件為簧片、彈片或彈簧其中之一，該簧片、該彈片或該彈簧提供一垂直於該第一基準面或該第二基準面之彈力。
12. 如請求項9之頂針蓋與元件承載組件間之真空維持裝置，其中該複數連接件對稱或等距設置於該元件承載組件之週緣。
13. 如請求項9之頂針蓋與元件承載組件間之真空維持裝置，其具有複數支撐臂，每一該支撐臂連接一該連接件。
14. 如請求項9之頂針蓋與元件承載組件間之真空維持裝置，其中該支撐臂可移動並藉由該連接件帶動該元件承載組件同步移動。

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