裸片接合装置、裸片拾取装置及裸片拾取方法

摘要

本发明提供裸片的破损少的裸片拾取方法、能够可靠地进行裸片接合且可靠性高的裸片接合装置及裸片拾取装置。晶圆供给部具有从切割带的下方顶出裸片以从切割带剥离裸片的顶出单元，上述顶出单元具有真空吸附上述切割带的吸附孔部、由封入流体或粉体的弹性体构成且顶出上述切割带的顶出部、对上述顶出部施加压力的汽缸、以及供给用于通过控制上述控制部而变更上述汽缸内的压力的空气的空气供给机构。

说明书

技术领域

本发明涉及用于将裸片（半导体芯片）搭载于基板上的裸片接合装置，尤 其涉及拾取裸片的裸片拾取装置及裸片拾取方法。

背景技术

一般而言，在将被称作裸片的半导体芯片搭载于例如配线基板或引线框等 （以下，统称为基板）的表面的裸片接合装置中，一般反复进行如下动作（操 作），即，使用筒夹等的吸附喷嘴将裸片搬运到基板上，通过施加按压力，并 且加热接合材料，从而进行接合。

在利用裸片接合装置的裸片接合工序中，存在剥离从晶圆分割的裸片的剥 离工序。在剥离工序中，利用顶出单元从切割带背面顶出裸片，从保持在裸片 拾取装置上的切割带一个一个地剥离，并使用筒夹等的吸附喷嘴（吸附夹具） 搬运到基板上。

例如，根据专利文献1，在将粘贴于切割带上的多个裸片之中剥离对象的 裸片顶出并从切割带剥离时，将裸片的周边部之中的预定部的切割带顶出而形 成剥离起点，之后，顶出预定部以外的部分的切割带并从切割带剥离。

现有技术文献

专利文献1：日本特开2012-4393号公报

但是，近年来，以推进半导体装置的高密度安装为目的，开展着箱体的薄 型化。尤其，在存储卡的配线基板上三维地安装多张裸片的层叠箱体被实用化。 在组装这种层叠箱体时，为了防止箱体厚度的增加，要求使裸片的厚度变薄至 10μm左右。

但是，以往，顶出单元为金属等固体。例如，在初期的顶出单元中，为了 冲破切割带而顶出裸片，顶出单元的与裸片接触的前端部分多为使用金属等固 体且前端尖锐的针。而且，为了减少裸片的破损，前端部分设置多个针，近年 来，前端部分成为多个陀螺状的部件，并且阶段性地上推裸片，减少裸片的破 损。

例如专利文献1所述，在顶出切割带并从切割带剥离裸片的情况下，由于 利用固体顶出，因此，在将粘贴于切割带上的多个裸片之中剥离对象的裸片顶 出并从切割带剥离时，将裸片的周边部之中的预定部的切割带顶出而形成剥离 起点，之后，顶出预定部以外的部分的切割带并从切割带剥离裸片。

在上述的顶出单元中，由于利用固体的结构物顶出裸片，因此根据裸片的 厚度、大小（芯片大小：裸片的大小）、切割带与裸片的粘接强度等的条件， 存在对裸片过度地施加力的可能性。其结果，通过顶出，发生裸片的破损（缺 口、裂纹等）。

发明内容

本发明鉴于如上所述的问题，其目的在于提供裸片的破损少的裸片拾取方 法以及能够可靠地进行裸片接合且可靠性高的裸片接合装置。

为了达到上述目的，本发明的裸片接合装置的第一特征为，包括：搬运基 板的工件供给搬运部；在搬运来的上述基板上接合裸片的接合部；供给具有上 述裸片的晶圆的晶圆供给部；以及控制各设备的控制部，上述晶圆供给部具有 顶出单元，该顶出单元从切割带的下方顶出上述裸片以从切割带剥离上述裸片， 上述顶出单元具有：真空吸附上述切割带的吸附孔部；由封入流体或粉体的弹 性体构成且顶出上述切割带的顶出部；对上述顶出部施加压力的汽缸；以及供 给用于通过控制上述控制部而变更上述汽缸内的压力的空气的空气供给机构。

在上述本发明的第一特征的裸片接合装置中，本发明的第二特征为，上述 顶出部设置于上述汽缸的内部，上述弹性体根据上述汽缸的压力而变形，从而 从上述切割带剥离上述裸片。

为了达到上述目的，本发明的第三特征为，本发明的裸片拾取装置具有： 预定的真空度的真空室；具有与上述真空室连接的多个吸附孔以真空吸附切割 带的吸附孔部；由封入流体或粉体的弹性体构成，并从下方顶出上述切割带的 顶出部；对上述顶出部施加压力的汽缸；以及供给用于变更上述汽缸内的压力 的空气的空气供给机构。

在上述本发明的第三特征的裸片拾取装置中，本发明的第四特征为，上述 顶出部设置于上述汽缸的内部，下表面和上表面根据上述汽缸的压力而向上方 向变形，从而从上述切割带剥离晶圆的裸片。

为了达到上述目的，本发明的第五特征为，本发明的裸片拾取方法具有顶 出单元，该顶出单元具有：预定的真空度的真空室；具有与上述真空室连接的 多个吸附孔以真空吸附切割带的吸附孔部；由封入流体或粉体的弹性体构成， 并从下方顶出上述切割带的顶出部；对上述顶出部施加压力的汽缸；以及供给 用于变更上述汽缸内的压力的空气的空气供给机构，使上述顶出部及吸附喷嘴 的中心与粘贴于上述切割带上的拾取的晶圆上的裸片的中心对位，使上述顶出 单元上升，通过上述多个吸附孔使上述吸附孔部的上表面部与上述切割带紧贴， 通过提高上述汽缸内的空气的压力，将上述汽缸内的上述顶出部的上表面向上 方顶出，从而将上述切割带及上述裸片向上方顶出，降低上述汽缸内的空气的 压力，使上述顶出部的上表面凹下，剥离上述裸片与上述切割带。

本发明具有以下有益效果。

根据本发明，能够实现裸片的破损少的裸片拾取装置及裸片拾取方法，并 能够实现可靠地进行裸片接合且可靠性高的裸片接合装置。另外，由于裸片的 破损少，因此能够实现生产成本的降低。

附图说明

图1是将作为本发明的一个实施方式的裸片接合装置从上方观察的概念 图。

图2是表示作为本发明的一个实施方式的裸片拾取装置的外观立体图的 图。

图3是表示作为本发明的一个实施方式的裸片拾取装置的主要部分的概 概略剖视图。

图4A是用于说明裸片拾取装置中的以往的顶出单元的概略剖视图。

图4B是用于说明裸片拾取装置中的以往的顶出单元的概略剖视图。

图4C是用于说明裸片拾取装置中的以往的顶出单元的概略剖视图。

图4D是放大表示图4B的一部分的图。

图5A是用于说明本发明的裸片接合装置的裸片拾取装置中的顶出单元的 一个实施例的概略剖视图。

图5B是用于说明本发明的裸片接合装置的裸片拾取装置中的顶出单元的 一个实施例的概略剖视图。

图5C是用于说明本发明的裸片接合装置的裸片拾取装置中的顶出单元的 一个实施例的概略剖视图。

图中：

1-晶圆供给部，2-工件供给搬运部，3-裸片接合部，4-裸片（芯片）， 10-裸片接合装置，11-晶圆盒升降机，12-裸片拾取装置，14-晶圆环，15 -扩张环，16-切割带，17-支撑环，21-堆料装料机，22-框架输送器，23 -卸载机，31-预制部，32-接合头部，41-1、41-2、41-3-针，42-顶 出块主体，43-真空室，44-驱动轴，45-驱动部，46-吸附孔部，48-吸附 喷嘴，50-顶出单元，52-顶出部，53-汽缸，54-管，56-吸附孔部，57、 58-隔膜，80-控制部，450-顶出单元，440-虚线圆。

具体实施方式

以下，对本发明的一个实施方式用附图等进行说明。

此外，以下的说明用于说明本发明的一个实施方式，并不限制本申请发明 的范围。从而，若为本领域技术人员，则能够采用将这些各要素或全部要素置 换成与这些均等的要素的实施方式，这些实施方式也包含于本申请发明的范围 内。

另外，在本说明书中，在各图的说明中，对具有共通功能的结构要素上注 上同一参照号码，省略说明。

图1是将作为本发明的一个实施方式的裸片接合装置10从上方观察的概 念图。裸片接合装置10大致具有晶圆供给部1、工件供给搬运部2、以及裸片 接合部3。

工件供给搬运部2具有堆料装料机21、框架输送器22以及卸载机23。利 用堆料装料机21供给到框架输送器22上的工件，经由框架输送器22上的两 个部位的处理位置而搬运到卸载机23。此外，一般工件由多个基板构成，在 生产的最终工序附近分离成各个基板。

裸片接合部3具有预制部31以及接合头部32。预制部31在利用框架输 送器22搬运来的工件上涂敷裸片粘接剂（接合材料）。

接合头部32从裸片拾取装置12拾取裸片并上升，使裸片平行移动而移动 至框架输送器22上的接合点。之后，接合头部32使裸片下降并接合于涂敷有 裸片粘接剂的工件上。

晶圆供给部1具有晶圆盒升降机11以及裸片拾取装置12。晶圆盒升降机 11具有填充了晶圆环的晶圆盒（未图示），并将晶圆环依次供给到裸片拾取装 置12。

此外，控制部80与构成裸片接合装置10的各设备相互存取，从而控制裸 片接合装置10。

以下，用图2及图3说明裸片拾取装置12的结构。图2是表示裸片拾取 装置12的外观立体图的图。另外，图3是表示裸片拾取装置12的主要部分的 概略剖视图。如图2及图3所示，裸片拾取装置12具有：保持晶圆环14的扩 张环15；将保持于晶圆环14上并粘接有多个裸片（芯片）4的切割带16水平 地定位的支撑环17；以及配置于支撑环17的内侧并用于向上方顶出裸片4的 顶出单元50。顶出单元50利用未图示的驱动机构在上下方向移动，在水平方 向上裸片拾取装置12能够移动。

裸片拾取装置12在顶出裸片4时使保持晶圆环14的扩张环15下降。其 结果，保持在晶圆环14上的切割带16被拉长而裸片4的间隔扩大，利用顶出 单元50从裸片下方顶出裸片4，使裸片4的拾取性提高。此外，随着薄型化， 粘接剂从液态成为薄膜状，在晶圆与切割带16之间粘贴被称作裸片附着薄膜 18的薄膜状的粘接材料。在具有裸片附着薄膜18的晶圆中，切割相对于晶圆 与裸片附着薄膜18进行。从而，在剥离工序中，从切割带16剥离晶圆与裸片 附着薄膜18。此外，在以下说明中，忽视裸片附着薄膜18的存在而说明剥离 工序。

首先，根据图4A～图4D，对以往的剥离工序进行说明。图4A～图4C是 用于说明裸片拾取装置中的以往的顶出单元的概略剖视图。另外，图4D是放 大表示图4B的一部分的图。此外，图4A～图4C还表示固定于扩张环上的晶 圆的一部分。并且，在图4A～图4D中，纸面上方为上方向，纸面下方为下方 向。

就以往的剥离工序而言，首先，从如图4A所示的状态开始。即，使顶出 单元450及吸附喷嘴（参照图4B的吸附喷嘴48）的中心，与粘贴于切割带 16上的晶圆上的拾取的裸片4的中心对位。在该情况下，在XY（平面）方向 上移动的部件可以是裸片4、顶出单元450或吸附喷嘴中至少任何一种。

在图4A的对位之后，顶出单元450上升，从预定真空度的真空室43经 由设置于吸附孔部46上的多个吸附孔，使顶出单元450的吸附孔部46的上表 面部与切割带16紧贴。

然后，如图4B所示，根据驱动轴44利用驱动部45而上升，顶出块主体 42上升。通过顶出块主体42上升，设置于顶出块主体42上的针41-1～41-3 经过吸附孔部46的吸附孔而上升，从而上推切割带16与其上的裸片4。

此时，在裸片4的上侧存在吸附喷嘴48，将裸片4向上方向吸附。另外， 切割带16从吸附孔部46的吸附孔向下方向被吸附。

其结果，从针41-1～41-3顶出的部分，切割带16与裸片4剥离下去。

图4D是放大图4B的一部分（虚线圆440）的图。如图4D所示，裸片4 从与切割带16接触的针41-3的前端附近（箭头P所示）逐渐剥离下去。

然后，在图4C中，切割带16与裸片4完全剥离，裸片4吸附于吸附喷 嘴48上并向预定的接合部位移动，然后进行接合。另外，顶出单元450的顶 出块主体42及针41-1～41-3利用驱动部45及驱动轴44而下降。

如上述的图4A～图4D所示，在以往的剥离工序中，直接顶出切割带16 及裸片4的顶出单元由于是金属等的固体，因此存在破损裸片4的担忧。

于是，在本发明中，进行了如图5A～图5C所示的改良。

根据图5A～图5C，说明本发明的裸片拾取方法及裸片接合装置的一个实 施例。图5A～图5C是用于说明裸片拾取装置中的本发明的顶出单元的概略剖 视图。另外，图5A～图5C还表示固定于扩张环上的晶圆的一部分。并且，在 图5A～图5C中，纸面上方为上方向，纸面下方为下方向。

就本发明的剥离工序而言，首先，从如图5A所示的状态开始。即，使顶 出单元50（顶出部52）及吸附喷嘴（参照图5B的吸附喷嘴48）的中心，与 粘贴于切割带16上的拾取的晶圆上的裸片4的中心对位。在该情况下，在XY （平面）方向上移动的部件可以是裸片4、顶出单元50或者吸附喷嘴48中至 少任何一种。

在图5A的对位之后，使顶出单元50上升，从预定真空度的真空室43经 由设置于吸附孔部46上的多个吸附孔，使顶出单元50的吸附孔部56的上表 面部与切割带16紧贴。

然后，如图5B所示，高压空气从未图示的泵经由管54供给到汽缸53。 该空气的流量及压力以向上方顶出汽缸53内的顶出部52的方式供给。此外， 也可以不是空气，而是氮气等其他的气体，也可以是油等的液压用的液体。

其结果，顶出单元50的顶出部52的上部膨胀，并将切割带16及裸片4 向上方顶出。

此时，在裸片4的上侧存在吸附喷嘴48，将裸片4向上方向吸附。另外， 切割带16从吸附孔部56的吸附孔向下方向被吸附。

其结果，由于顶出部52膨胀，因此切割带16与裸片4剥离下去。

然后，如图5C所示，未图示的泵从汽缸53经由管54对空气进行减压。 如此，由于汽缸53内的空气减压，因此顶出部52返回到图5A的状态，或者 进一步拉向下方，并向下方凹下。

如此，汽缸53内的空气的压力被减压，顶出部52的膨胀消失，通过拉进 上侧的切割带16，剥离裸片4与切割带16（图5C）。

并且，在图5C中，切割带16与裸片4完全剥离，裸片4吸附于吸附喷 嘴48上并向预定的接合部位移动，然后进行接合。

相对于以往的经由切割带16顶出裸片4的顶出部件（例如，图4A～图4D 的针41-1～41-3）为固体的情况，图5A～图5C的实施例的顶出单元50使用 液体等流体。即，在图5A～图5C的实施例的裸片拾取装置的顶出单元50中， 与切割带16接触且剥离裸片4的顶出部件（顶出部52）是封入流体的弹性体。 顶出部52在切割带16侧与管54侧分别配置隔膜57、58，在两个隔膜57与 58之间封入流体。另外，在汽缸53中封入气体。汽缸部整体经由下面的隔膜 58，隔离为作为流体室的上部的顶出部52和作为气体室的下部的汽缸53。

另外，上推顶出部52的汽缸53根据从管54注入的空气的压力与流量的 变化而动作。例如，若高压空气注入到汽缸53内而汽缸53内的压力上升，则 对汽缸53内的作为活塞的顶出部52施加想要向上方上推的力。顶出部52由 于其内部的流体封入到隔膜57与58之间，因此以中央部作为顶点而从下方被 上推，向上方膨胀。即，根据汽缸53的压力，下面的膜与上面的膜向上方向 变形。该构成顶出部52的上面的膜与上面的膜都为隔膜，根据压力的变化， 像大鼓或鼓膜似地进行伸缩。

该顶出部52的上面的膜（隔膜57）的向上方的膨胀将切割带16向上方 顶出。其结果，粘贴于切割带16上的裸片4从切割带16剥离。

在流体为液体或粉体的情况下，由于液体或粉体的压缩性比气体低，因此 成为缓冲器，能够比较容易地控制上面的隔膜57。

另外，在流体为气体的情况下，还能够省略下面的隔膜58。在该情况下， 为了使应答性良好，需要提高施加的气体的压力并使其比大气压高。该理由是： 由于气体为压缩性流体，因此难以将切割带16侧的隔膜57控制成预定的形状。 换言之，是因为，若配管长度变长，则配管体积与下面的隔膜膨胀的体积比变 大。

在以往的顶出单元的情况下，由于利用针等固体来顶出，因此根据接触状 态，对切割带及裸片施加的压力分布不连续。由此，通过应力集中，容易发生 裸片的破损（缺口、裂纹等）。

但是，根据图5A～图5C的实施例，在顶出时，由于利用液体等流体加压， 因此与粘贴有裸片4的切割带16的接触部的形状自由地变形。其结果，均匀 地保持压力分布，难以对裸片4施加过度的力，因此难以发生裸片4的破损。

并且，以往，需要按照裸片的大小，分别设计及制造精密加工的顶出单元， 但在本发明中，由于利用流体接触，因此不需要按照裸片的大小每次准备顶出 单元。另外，即使裸片的大小发生变化，需要更换顶出单元的需要也减少，因 此能够节省机型变更时的换产调整作业时间。此外，裸片的不同可以通过在时 间上控制供给到汽缸内的空气的流量和压力而对应。

此外，在如上所述的实施例中，顶出部52内的流体例如为水。另外，还 可以不是流体，而是粉体。

并且，在上述的实施例中，顶出部与汽缸分别由一个构成。但是，也可以 具有多个汽缸，在各个内注入同一或多种高压空气。另外，还可以在各个汽缸 内具有多个顶出部。