晶粒拾取工具的凸緣式夾體的制作方法

專利名稱：晶粒拾取工具的凸緣式夾體的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于電子器件的拾取放置工具，更具體是涉及包含有拾取夾體的晶粒 鍵合機(die bonders)，該拾取夾體用于從電子器件所裝配的表面拾取電子器件并將其在 其他位置鍵合。
背景技術：
通常，電子器件陣列如半導體晶粒被牢固地固定定位在粘性表面，例如在它們 已從晶圓片上被切割之后。存在很多類型的適用于商業的粘性表面，普遍是以粘性膜 (adhesive films)的形式。然而，同樣也存在以gel形式的粘性表面，Gel-Pak .提供了 一種晶粒容器的實例，其具有由薄的、柔軟的和粘性的gel膜(gel membrane)組成的粘性 表面。粘性的gel膜通過非粘性面和網狀物接觸而被支撐在該網狀物上。gel膜的粘性面 牢固地固定晶粒。為了從該gel膜分離晶粒，真空吸附被施加在gel膜的非粘性面上以致 于gel膜形變且和網狀物的形狀一致。由于gel膜上的真空吸力，晶粒從gel膜處被部分 地分離。因此，gel膜和晶粒之間的接觸區域得以減少。其后，通常使用拾取工具如晶粒鍵 合機的夾體，通過夾體在部分分離的晶粒上施加真空吸力，晶粒能夠從gel膜處得以完全 地移離。而且，當晶粒的尺寸小至300iimx400iim的情形下，晶粒為夾體的真空吸附以起 作用和從粘性薄膜處拾取晶粒提供了有限的區域。如果作用于晶粒上的向下的粘著力大于 來自夾體的作用于晶粒上的向上的真空吸力，那么當晶粒被放置在非常粘著的表面，例如 Gel-Pak 所提供的表面時，問題變得更糟。不同于基于薄膜(film-based)的粘著表面，推抵針(ejector pins)不能通過在 晶粒的特定位置向上推抵晶粒而應用在固定有晶粒的薄膜的底部，這有助于從粘著表面部 分剝離晶粒。當晶粒裝配在類似Gel-Pak 的粘著材料上時，由于晶粒下方的空間被用于 gel的容器所妨礙，所以這種方法不能被使用。所以，移除牢固粘著的晶粒的唯一方法可能 是通過使用工具如一對鑷子(tweezers)，手動地從粘著表面處剝離晶粒。當有大量的晶粒 需要移離時，這種移除晶粒的手動方法是單調而且費時的。因此，設計一種用于甚至是在初 始粘著力大于真空吸附所產生的拾取力的場合從粘著表面分離晶粒的自動方法，是令人期 望的。

發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種用于從粘著表面有效地分離非常小的電子器件 的夾體，甚至是在夾體的真空吸力不是足夠大地作用在電子器件上以克服來自粘著表面 的、作用于電子器件上的初始粘著力的時候。于是，本發明第一方面提供一種用于拾取裝配在粘性表面上的晶粒的夾體，該夾 體包含有位于夾體端部的平整的平臺，其被配置來在晶粒拾取過程中固定晶粒的平整表 面；以及凸緣，其從該平臺的一側凸伸，該凸緣用于在晶粒拾取過程中推抵晶粒的側邊，該側邊大體垂直于晶粒的平整表面。本發明第二方面提供一種用于拾取裝配在粘性表面上的晶粒的方法，該方法包含 有以下步驟提供本發明前面第一方面所述的夾體；在待拾取的晶粒上方定位該夾體；使 用該凸緣沿著第一方向推動該晶粒的側邊，以便于該晶粒被該凸緣偏置而在第一方向上移 動；抵靠于該平臺固定該晶粒的平整表面；然后使用該夾體沿著第二方向拾取該晶粒，該 第二方向大體垂直于第一方向。參閱后附的描述本發明實施例的附圖，隨后來詳細描述本發明是很方便的。附圖 和相關的描述不能理解成是對本發明的限制，本發明的特點限定在權利要求書中。


根據本發明較佳實施例的詳細描述結合附圖很容易理解本發明，其中圖1所示為根據本發明較佳實施例所述的包含有夾體的晶粒鍵合機的立體示意 圖。圖2所示為根據本發明較佳實施例所述的夾體的側視示意圖。圖3到圖9表明了使用圖2所示的夾體用于從粘著表面分離和拾取晶粒的拾取流 程示意圖。
具體實施例方式本發明較佳實施例在此結合附圖加以描述如下圖1所示為根據本發明較佳實施例所述的包含有夾體12的晶粒鍵合機10的立體 示意圖。夾體12設置在容置有電子器件如半導體晶粒18的晶圓盤17(wafer tray)的上 方，且可相對于晶圓盤17移動。夾體12裝配于晶粒拾取臂平臺14上，該晶粒拾取臂平臺 14可在χ軸和y軸上移動以分別在水平方向上和垂直方向上定位夾體12。晶圓盤17裝配 于晶圓平臺16上，該晶圓平臺16可通過X-Y平臺在水平的χ軸和y軸上定位。晶圓盤17 固定在環形固定器20 (ring holder)上。使用通過夾體12施加的真空吸力，在晶圓盤17 上方夾體12被固定于晶粒拾取臂平臺14，握住晶粒18，并從晶圓盤17分離晶粒18。圖2所示為根據本發明較佳實施例所述的夾體12的側視示意圖。夾體12包含有 貫穿夾體12全長延伸的真空通道24。夾體12用于拾取晶粒18的端部被部分切割以形成 平整的平臺26，該平臺26具有和真空通道24相連的開口 25，用于在晶粒18上施加真空吸 力，以便于在拾取過程中由此固定晶粒18的平整表面。凸緣27從平臺26的一側垂直凸伸， 并可能和接收晶粒18的平臺26形成直角。而且，較合適地，凸緣27與平臺26成直角處的 定位端緣28按照晶粒18的期望平面方位(desiredplanar orientation)延伸，以便于當 晶粒18的側邊和定位端緣28對齊定位時晶粒18處于期望的平面方位。因此，夾體12的 定位端緣28和平臺26 —起使得晶粒18實現定位和扭離(sheared)，這正如準備進行由夾 體12拾取所需。圖3到圖9表明了使用圖2所示的夾體12用于分離和拾取裝配在粘著表面22處 的晶粒18的拾取流程示意圖。晶圓盤17包含有至少裝配有一個晶粒18的粘性表面22， 并且其被固定定位在環形固定器20上。圖3A所示為設置在待拾取晶粒18上方的夾體12 的俯視示意圖。在夾體12的定位端緣28和晶粒18的端緣之間可能存在偏離角32。晶粒18具有平整表面19，其在晶粒拾取過程中抵靠于夾體12的平臺26固定。圖3B所示為在固定于粘性表面22上的晶粒18上方設置的夾體12的側視示意圖。粘性表面22可包含有粘性gel膜和相鄰于該gel膜設置的網狀物30，以支撐晶圓盤17上 的晶粒18。夾體12朝向晶粒18的上表面下探(search down)，以便于平臺26和晶粒18 的平整表面19形成垂直方向上的間距34。這個下探工序分為兩個步驟(即首先使用平 臺26接觸晶粒18的平整表面，其次通過提升夾體12 —小段距離將平臺26自晶粒18分離 以形成垂直方向上的間距34)以避免移動粘性表面22上固定的晶粒18。同時，通過朝向晶 粒18移動夾體12的凸緣，晶粒18的側邊和夾體12的定位端緣28形成有水平方向上的間 距36。圖4A所示為當晶粒18的方位被修正時偏離角32可能得以減小。夾體12被進一 步降低以縮小垂直方向上的間距34直到夾體12的平臺26和晶粒18的平整表面相接觸， 如圖4B所示。當夾體12的凸緣推抵晶粒18的大體垂直于晶粒18的平整表面19的側邊 以便于晶粒18被夾體12的定位端緣28偏置而在第一方向上水平移動時，水平方向上的間 距36得以減小。當晶粒拾取臂平臺14沿著X軸線朝向相對靜止的晶圓平臺16驅動夾體 12以接觸和推抵于晶粒18的側邊時，或者當晶圓平臺16沿著X軸線相對于相對靜止的晶 粒拾取臂平臺14移動晶粒18時，這能夠被實現。結果，在x_y平面上靠著夾體12的定位端 緣28旋轉晶粒18經過一個角度33。晶粒18隨著夾體12的定位端緣28的這種相對側向 推動動作對抗來自粘性表面22的粘著力導致了晶粒18的扭離(shearing)或者剝離。在 這個階段，沒有真空吸力施加在粘性表面22上，所以粘性表面22沒有形變。圖5A所示表明夾體12的定位端緣28和晶粒18之間的間距32很大程度上依然 和圖4A相同。圖5B表明真空吸力施加在粘性表面22上以致于gel膜下沉以及粘性表面 22和網狀物30的上表面相吻合。粘性表面22和晶粒18之間的接觸區域得以減小，導致晶 粒18上較弱的粘著力。由于gel膜的下沉，晶粒18同樣也可能向下移動。因此，夾體12 可能向下輕微移動以保持和晶粒18接觸。圖6A表明在下一個處理步驟中偏離角32仍然可能保持和圖5A所示相同。在圖 6B中，夾體12向上移動離開晶粒18，在夾體12的平臺26和晶粒18的平整表面之間再一 次形成垂直方向上的間距34。然后，通過沿著χ軸相對于靜止的晶圓平臺16移動晶粒拾取 臂平臺14，夾體12在朝晶粒18的方向上移動，以致于引起夾體12的定位端緣28更為接近 晶粒18，這縮小了水平間距36。可以替換的是，晶圓平臺16可以沿著χ軸相對于靜止的晶 粒拾取臂平臺14移動晶粒18，以縮小水平間距36。在晶粒18上的這種扭離的動作有助于 晶粒18從粘著表面22進一步分離。通過夾體12的吸附通道24施加真空吸力，由于存在垂直間距34，夾體輕輕地吸住 晶粒18，如圖6C所述。當夾體12的定位端緣28推動晶粒18的側邊時，作用在晶粒18的 平整表面上的真空吸力固定晶粒18定位，藉此防止晶粒18翻轉。一旦在χ軸上進行更多的相對移動，晶粒18在x-y平面上被充分地轉動以致于晶 粒18的側邊和夾體12的定位端緣28對齊定位，如圖7A所示，以達到晶粒的期望平面方位。 現在晶粒18被部分地或完全地從粘著表面22處扭離(shear off)。垂直間距34仍然保持 在晶粒18的平整表面和夾體12的平臺26之間，如圖7B和圖7C所示，以便于晶粒18被來 自夾體12的真空吸力微弱地固定。
圖8A表示了和夾體12的定位端緣28相對齊定位的晶粒18。在圖8B和圖8C中， 晶粒18幾乎完全地從粘著表面22處分離，其位置被夾體12通過來自夾體12的吸附通道 24的真空吸力所固定。圖8C所示為垂直間距34被相當大地縮小，且晶粒18幾乎完全和夾 體12的平臺26相接觸。圖9A所示為在晶粒18的拾取期間，晶粒18仍然保持和夾體12的定位端緣28對 齊定位。圖9B所示為晶粒18的平整表面抵靠于平臺26固定。晶粒18正被夾體12在大體 垂直于第一方向或者水平方向的第二方向上垂直地被拾取，并從粘著表面22處完全分離。 憑借通過夾體12所施加的真空吸力，夾體12在固定晶粒18的同時緩慢地向上移動，以從 粘著表面22處分離晶粒18。在拾取晶粒18時的緩慢的向上移動可包括在晶粒18仍然 保持和夾體12的定位端緣28相對齊定位的同時，在垂直方向上逐步地(st印wise)提升夾 體12，在提升距離(lifting steps)之間存在一個時滯，以使得晶粒18實現從粘性表面22 處被柔和地剝離。值得欣賞的是，上述的本發明較佳實施例提供了一種在不需要手動工具如鑷子的 情形下，從粘性表面處分離半導體晶粒18的方法。夾體12的定位端緣28提供了用于推抵 于晶粒18側邊的凸緣表面，以使用扭離力將晶粒18從粘性表面22處預剝離。這種分離晶 粒18的扭離方法節約時間，且比不進行預剝離僅僅在晶粒18上施加真空吸力的分離晶粒 18的傳統方法更為有效。另外，由于不需要晶粒18的手動處理，所以損壞晶粒18的風險也 降低了。此處描述的本發明在所具體描述的內容基礎上很容易產生變化、修正和/或補充，可以理解的是所有這些變化、修正和/或補充都包括在本發明的上述描述的精神和范 圍內。
權利要求
一種用于拾取裝配在粘性表面上的晶粒的夾體，該夾體包含有位于夾體端部的平整的平臺，其被配置來在晶粒拾取過程中固定晶粒的平整表面；以及凸緣，其從該平臺的一側凸伸，該凸緣用于在晶粒拾取過程中推抵晶粒的側邊，該側邊大體垂直于晶粒的平整表面。
2.如權利要求1所述的夾體，其中該夾體被裝配在拾取臂平臺上，該拾取臂平臺被用 來驅動該凸緣以接觸和推抵晶粒的側邊。
3.如權利要求1所述的夾體，其中該凸緣從該平整的平臺垂直凸伸，且和該平臺形成 直角，晶粒在該平臺處被接收。
4.如權利要求1所述的夾體，其中凸緣的端緣按照晶粒的期望平面方位延伸，以便于 當晶粒的側邊和凸緣的端緣對齊定位時晶粒處于期望平面方位。
5.如權利要求1所述的夾體，該夾體還包含有真空通道，其在該平臺處具有開口，以在晶粒上施加真空吸力。
6.一種用于拾取裝配在粘性表面上的晶粒的方法，該方法包含有以下步驟 提供如權利要求1所述的夾體；在待拾取的晶粒上方定位該夾體；使用該凸緣沿著第一方向推動該晶粒的側邊，以便于該晶粒被該凸緣偏置而在第一方 向上移動；抵靠于該平臺固定該晶粒的平整表面；然后使用該夾體沿著第二方向拾取該晶粒，該第二方向大體垂直于第一方向。
7.如權利要求6所述的方法，其中當該凸緣推抵該晶粒的側邊時，該平臺和該晶粒的 平整表面形成有間距。
8.如權利要求7所述的方法，其中該平臺和該晶粒的平整表面之間形成間距的步驟包 含有以下步驟首先，使用該平臺接觸該晶粒的平整表面； 其次，將該平臺和該平整表面分開以形成間距。
9.如權利要求6所述的方法，其中使用該凸緣推動該晶粒的側邊的步驟包含有以下步 驟朝向和背離該凸緣移動該晶粒。
10.如權利要求6所述的方法，其中使用該凸緣推動該晶粒的側邊的步驟被用來形成 晶粒自粘性表面處的扭離或剝離。
11.如權利要求6所述的方法，該方法還包含有以下步驟當使用該凸緣推動該晶粒的側邊時，在晶粒的平整表面上產生真空吸力以防止晶粒翻轉。
12.如權利要求6所述的方法，其中該凸緣的端緣對齊定位于晶粒的期望平面方位，當 晶粒被推動時該晶粒的側邊被旋轉直到晶粒的側邊和該凸緣的端緣對齊定位。
13.如權利要求6所述的方法，其中沿著第二方向拾取該晶粒的步驟還包括在第二方向上逐步地提升夾體，在提升步驟之間設置時滯，以使得晶粒實現從粘性表 面處被柔和地剝離。
14.如權利要求6所述的方法，其中該晶粒被裝配在粘性表面上，該粘性表面包含有粘性gel膜。
15.如權利要求14所述的方法，其中該粘性表面還包括相鄰于該gel膜設置的網狀物， 以用于支撐該晶粒。
全文摘要
本發明公開了一種用于拾取裝配在粘性表面上的晶粒的夾體，該夾體包含有位于夾體端部的平整的平臺，其被配置來在晶粒拾取過程中固定晶粒的平整表面；以及凸緣，其從該平臺的一側凸伸，該凸緣用于在晶粒拾取過程中推抵晶粒的側邊，該側邊大體垂直于晶粒的平整表面。
文檔編號H01L21/687GK101826480SQ201010001120
公開日2010年9月8日 申請日期2010年1月12日 優先權日2009年1月14日
發明者何偉聲, 余嘉安, 楊綺芬, 范幼新, 謝曉亮 申請人:先進自動器材有限公司