CN105900225A - 半导体晶粒的拾取装置以及拾取方法 - Google Patents

半导体晶粒的拾取装置以及拾取方法 Download PDF

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Abstract

包括：载台(20)，包含吸附切割片(12)的吸附面(22)；抽吸开口(40)，设置于载台(20)的吸附面(22)；盖(23)，沿着吸附面(22)滑动而开闭抽吸开口(40)；及开口压力切换机构(80)，将抽吸开口(40)的压力在接近于真空的第一压力P1与接近于大气压的第二压力P2之间切换，当拾取半导体晶粒(15)时，每当将抽吸开口(40)的压力自第一压力P1切换为第二压力P2时，使盖(23)仅向打开方向滑动规定距离。由此，抑制半导体晶粒产生损伤而有效果地拾取半导体晶粒。

Description

半导体晶粒的拾取装置以及拾取方法
技术领域
本发明涉及一种用于接合装置(bonding device)的半导体晶粒(die)的拾取(pick up)装置的构造以及拾取方法。
背景技术
半导体晶粒是将6英寸(inch)或8英寸大小的晶片(wafer)切断为规定大小而制造。在切断时，以不使切断的半导体晶粒变得散乱的方式在背面贴附切割片(dicing sheet)，并利用切割锯(dicing saw)等从正面侧将晶片切断。此时，贴附于背面的切割片虽略微被切入但并未被切断而成为保持着各半导体晶粒的状态。然后，切断的各半导体晶粒逐一地自切割片被拾取，并输送至晶粒接合等下一步骤。
作为自切割片拾取半导体晶粒的方法而提出有如下方法：在使切割片吸附于圆板状的吸附件(suction piece)的表面，且使半导体晶粒吸附于夹头(collet)的状态下，利用配置于吸附件中央部的上顶块(block)将半导体晶粒上顶，并且使夹头上升，从而自切割片拾取半导体晶粒(例如参照专利文献1的图9至图23)。当使半导体晶粒自切割片剥离时，有效果的是首先使半导体晶粒的周边部剥离，其次使半导体晶粒的中央部剥离，因此在专利文献1所记载的现有技术中采用如下方法，即，将上顶块分为如下三个块体：上顶半导体晶粒周围的部分的块体、上顶半导体晶粒中央的块体、及上顶半导体晶粒的中间的块体，首先使三个块体上升至规定高度为止，其后使中间与中央的块体上升得高于周边的块体，最后使中央的块体上升得高于中间的块体。
另外，还提出有如下方法，即，在使切割片吸附于圆板状的顶帽(ejector cap)的表面，且使半导体晶粒吸附于夹头的状态下，使夹头及周边、中间、中央的各上顶块上升至较顶帽的表面高的规定高度为止，其后将夹头的高度保持为此种高度，并按照周围的上顶块、中间的上顶块的顺序使上顶块下降至较顶帽的表面更下方的位置，从而自半导体晶粒剥离切割片(例如参照专利文献2)。
在利用专利文献1、专利文献2所记载的方法使切割片自半导体晶粒剥离的情形时，如专利文献1的图40、图42、图44、专利文献2的图4A至图4D、图5A至图5D所记载般存在如下情况，即在半导体晶粒剥离之前，半导体晶粒维持贴附于切割片的状态而与切割片一同弯曲变形。若在半导体晶粒弯曲变形的状态下继续进行切割片的剥离动作，则有半导体晶粒破损的情况，因此提出有如下方法，即如专利文献1的图31所记载般，根据来自夹头的抽吸空气的流量的变化而检测半导体晶粒的弯曲，且如专利文献1的图43所记载般，在检测出吸气流量的情形时判断为半导体晶粒变形，使上顶块暂时下降之后再次使上顶块上升。
另外，还提出有如下方法，即当拾取半导体晶粒时，在利用夹头吸附着所拾取的半导体晶粒的状态下，使关闭抽吸开口的侧的盖的前端自密接面进入，一面上推切割片及半导体晶粒一面使盖滑动(slide)而在抽吸开口与盖的前端之间隔开间隙后，以盖的表面与密接面成为大致平行的方式使盖打开的侧的端即后端侧自密接面进入，一面利用盖的表面上推切割片及半导体晶粒一面使盖滑动而依次打开抽吸开口，使打开的抽吸开口依次抽吸切割片而将切割片依次自拾取的半导体晶粒剥离(例如参照专利文献3)。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本专利第4945339号公报
专利文献2：美国专利第8092645号说明书
专利文献3：日本专利第4397429号公报
发明内容
[发明欲解决的课题]
此外，近年来，半导体晶粒变得非常薄，例如也有20μm左右者。另一方面，由于切割片的厚度为100μm左右，故而切割片的厚度便成为半导体晶粒的厚度的四倍。若欲使此种薄的半导体晶粒自切割片剥离，则容易更明显地产生追随于切割片的变形的半导体晶粒的变形，在专利文献1-3所记载的现有技术中，存在自切割片拾取半导体晶粒时半导体晶粒损伤的情况增多的问题。
因此，本发明的目的在于抑制半导体晶粒产生损伤而有效果地拾取半导体晶粒。
[解决课题的技术手段]
本发明的半导体晶粒的拾取装置的特征在于包括：载台(stage)，包含吸附面，所述吸附面吸附切割片的背面，所述切割片在正面贴附有要拾取的半导体晶粒；抽吸开口，设置于载台的吸附面；盖，沿着吸附面滑动而开闭抽吸开口；及开口压力切换机构，将抽吸开口的压力在接近于真空的第一压力与接近于大气压的第二压力之间切换，当拾取半导体晶粒时，每当将抽吸开口的压力自第一压力切换为第二压力时，使盖仅向打开方向滑动规定距离。
在本发明的半导体晶粒的拾取装置中，还优选为，当拾取半导体晶粒时，将吸附面的吸附压力保持为真空，且在将抽吸开口的压力自第二压力切换为第一压力后，每当将抽吸开口的压力自第一压力切换为第二压力时，使盖仅向打开方向滑动规定距离。
在本发明的半导体晶粒的拾取装置中，还优选为，盖以其表面自吸附面进入自如的方式设置于载台，当拾取半导体晶粒时，使盖略微滑动而使抽吸开口略微打开，并且使盖的表面进入至较吸附面高的规定高度后，使吸附压力为真空，且在经过规定时间后将抽吸开口的压力自第二压力切换为第一压力，而使位于略微打开的吸附开口的上方的切割片自半导体晶粒剥离。
在本发明的半导体晶粒的拾取装置中，还优选为，开口压力切换机构在最初使盖仅向打开方向滑动规定距离之前，在第一压力与第二压力之间多次切换抽吸开口压力。
在本发明的半导体晶粒的拾取装置中，还优选为，盖以其表面自吸附面进入自如的方式设置于载台，且当拾取半导体晶粒时，以使盖表面进入至较吸附面高的规定高度的状态使盖滑动。
在本发明的半导体晶粒的拾取装置中，还优选为包括剥离检测单元，所述剥离检测单元对位于使盖滑动而打开的抽吸开口的正上方的半导体晶粒的一部分是否自切割片的正面剥离进行检测，在由剥离检测单元检测出半导体晶粒的一部分未自切割片剥离的情形时不使盖滑动，而在将抽吸开口的压力自第一压力切换为第二压力后将抽吸开口的压力再次自第二压力切换为第一压力。
在本发明的半导体晶粒的拾取装置中，还优选为包括：夹头，吸附半导体晶粒；抽吸机构，连接于夹头，且自夹头的表面抽吸空气；及流量传感器(sensor)，对抽吸机构的抽吸空气流量进行检测，剥离检测单元在将利用流量传感器检测出的抽吸空气流量信号微分而得的微分信号超过规定阈值范围的次数成为偶数的情形时判断为已剥离，且在成为奇数的情形时判断为未剥离。
在本发明的半导体晶粒的拾取装置中，还优选为包括片材移位检测传感器，所述片材移位检测传感器设置于关闭抽吸开口时盖的前端所抵接的抽吸开口的端面附近，当使盖略微滑动而将抽吸开口略微打开时，对位于略微打开的吸附开口的上方的切割片相对于吸附面的相接分离方向的移位进行检测，当在使吸附压力为真空后经过规定时间后将抽吸开口的压力自第二压力切换为第一压力时，在由片材移位检测传感器检测出的片材移位为规定阈值以下的情形时，使吸附压力为大气开放并且将抽吸开口的压力自第一压力切换为第二压力后，当在再次使吸附压力为真空后经过规定时间后，将抽吸开口的压力自第二压力切换为第一压力，从而使位于略微打开的吸附开口的上方的切割片自半导体芯片剥离。另外，片材移位检测传感器还优选为使用相对于切割片的光透过率为0％至30％的区域的波长的光作为光源，且还优选为使用以0nm至300nm的短波长的发光二极管(Light Emitting Diode，LED)作为光源的反射型光纤(optical fiber)。
本发明的半导体晶粒的拾取方法的特征在于具有：准备半导体晶粒的拾取装置的步骤，所述半导体晶粒的拾取装置包括：载台，包含吸附面，所述吸附面吸附切割片的背面，所述切割片在正面贴附有要拾取的半导体晶粒；抽吸开口，设置于载台的吸附面；盖，以其表面自吸附面进入自如的方式设置于载台，且沿着吸附面滑动而开闭抽吸开口；及开口压力切换机构，将抽吸开口的压力在接近于真空的第一压力与接近于大气压的第二压力之间切换；位置对准步骤，以关闭的状态的盖的前端与要拾取的半导体晶粒的一端一致，且盖的宽度方向位置与半导体晶粒的宽度方向位置一致的方式，使载台在沿着吸附面的方向移动；第一剥离步骤，使盖略微滑动而将抽吸开口略微打开，并且使盖的表面进入至较吸附面高的规定高度后，使吸附压力为真空，且在经过规定时间后将抽吸开口的压力自第二压力切换为第一压力，而使位于略微打开的吸附开口的上方的切割片自半导体芯片剥离；以及第二剥离步骤，将吸附面的吸附压力保持为真空，在将抽吸开口的压力自第二压力切换为第一压力后，每当将抽吸开口的压力自第一压力切换为第二压力时，以使盖的表面进入至较吸附面高的规定高度的状态使盖仅向打开方向滑动规定距离，而使位于通过滑动而打开的抽吸开口的正上方的半导体晶粒的一部分自切割片的正面剥离。
在本发明的半导体晶粒的拾取方法中，还优选为，开口压力切换机构在最初使盖仅向打开方向滑动规定距离之前，在第一压力与第二压力之间多次切换抽吸开口压力。
在本发明的半导体晶粒的拾取方法中，还优选为，半导体晶粒的拾取装置包括片材移位检测传感器，所述片材移位检测传感器设置于关闭抽吸开口时盖的前端所抵接的抽吸开口的端面附近，且当使盖略微滑动而将抽吸开口略微打开时，对位于略微打开的吸附开口的上方的切割片相对于吸附面的相接分离方向的移位进行检测，且第一剥离步骤包含：第一剥离判断步骤，当在使吸附压力为真空后经过规定时间后将抽吸开口的压力自第二压力切换为第一压力时，在由片材移位检测传感器检测出的片材移位超过规定阈值的情形时，判断为位于略微打开的吸附开口的上方的切割片自半导体芯片剥离，且在由片材移位检测传感器检测出的片材移位为规定阈值以下的情形时，判断为位于略微打开的吸附开口的上方的切割片未自半导体芯片剥离；及第一重试(retry)步骤，当通过第一剥离判断步骤而判断为位于略微打开的吸附开口的上方的切割片未自半导体芯片剥离的情形时，使吸附压力为大气开放并且将抽吸开口的压力自第一压力切换为第二压力后，在再次使吸附压力为真空后经过规定时间后，将抽吸开口的压力自第二压力切换为第一压力，从而使位于略微打开的吸附开口的上方的切割片自半导体芯片剥离。另外，片材移位检测传感器还优选为使用相对于切割片的光透过率为0％至30％的区域的波长的光作为光源，且也优选为使用以0nm至300nm的短波长的发光二极管作为光源的反射型光纤。
在本发明的半导体晶粒的拾取方法中，还优选为，半导体晶粒的拾取装置包括：夹头，吸附半导体晶粒；抽吸机构，连接于夹头，且自夹头的表面抽吸空气；及流量传感器，对抽吸机构的抽吸空气流量进行检测，第二剥离步骤包含：第二剥离判断步骤，在将利用流量传感器检测出的抽吸空气流量信号微分而得的微分信号超过规定阈值范围的次数成为偶数的情形时，判断为位于使盖滑动而打开的抽吸开口的正上方的半导体晶粒的一部分自切割片正面剥离，且在成为奇数的情形时，判断为位于使盖滑动而打开的抽吸开口的正上方的半导体晶粒的一部分未自切割片正面剥离；及第二重试步骤，在通过第二剥离判断步骤判断为半导体晶粒的一部分未自切割片正面剥离的情形时，不使盖滑动，而在将抽吸开口的压力自第一压力切换为第二压力后将抽吸开口的压力再次自第二压力切换为第一压力，从而使半导体晶粒的一部分自切割片正面剥离。
[发明的效果]
本发明发挥如下效果，即，可抑制半导体晶粒产生损伤而有效果地拾取半导体晶粒。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的***构成的说明图。
图2是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的载台的立体图。
图3是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的载台的平面图。
图4A是本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的载台的详细图。
图4B是图4A的A部详细图。
图5A是本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的盖的平面图。
图5B是本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的盖的立面图。
图5C是图5B的B部详细图。
图6是本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的载台与盖的剖面图。
图7是表示贴附于切割片的晶片的说明图。
图8是表示贴附于切割片的半导体晶粒的说明图。
图9A是表示晶片保持器(holder)的构成的平面图。
图9B是表示晶片保持器的构成的立面图。
图10A是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的动作的立面图。
图10B是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的动作的平面图。
图11是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的动作的说明图。
图12A是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的动作的立面图。
图12B是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的动作的平面图。
图13是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的动作的说明图。
图14是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的动作的说明图。
图15是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的动作的说明图。
图16是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的动作的说明图。
图17是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的动作的说明图。
图18是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的动作的说明图。
图19是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的动作的说明图。
图20是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的动作的说明图。
图21是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的动作的说明图。
图22A是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的动作的立面图。
图22B是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置的动作的平面图。
图23A是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置动作时的夹头高度的时间变化的曲线图。
图23B是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置动作时的开口宽度的时间变化的曲线图。
图23C是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置动作时的吸附压力的时间变化的曲线图。
图23D是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置动作时的抽吸开口的压力的时间变化的曲线图。
图23E是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置动作时的夹头的空气泄漏(leak)量的时间变化的曲线图。
图24A是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置进行剥离判断步骤的动作时的剥离成功时的夹头空气泄漏量的时间变化的曲线图。
图24B是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置进行剥离判断步骤的动作时的剥离成功时的夹头空气泄漏量的微分值的时间变化的曲线图。
图24C是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置进行剥离判断步骤的动作时的剥离不成功时的夹头空气泄漏量的时间变化的曲线图。
图24D是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置进行剥离判断步骤的动作时的剥离不成功时的夹头空气泄漏量的微分值的时间变化的曲线图。
图25A是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置进行其他动作时的夹头高度的时间变化的曲线图。
图25B是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置进行其他动作时的开口宽度的时间变化的曲线图。
图25C是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置进行其他动作时的吸附压力的时间变化的曲线图。
图25D是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置进行其他动作时的抽吸开口的压力的时间变化的曲线图。
图25E是表示本发明的实施方式中的半导体晶粒的拾取装置进行其他动作时的夹头的空气泄漏量的时间变化的曲线图。
具体实施方式
以下，一面参照图式一面对本发明的实施方式的半导体晶粒的拾取装置进行说明。如图1所示，本实施方式的半导体晶粒的拾取装置500具备：晶片保持器10，保持正面12a贴附有半导体晶粒15的切割片12，且在水平方向移动；载台20，配置于晶片保持器10的下表面，且包含对切割片12的背面12b进行吸附的吸附面22；抽吸开口40，如图2所示般设置于载台20的吸附面22；盖23，开闭抽吸开口40；滑块驱动机构300，使如图1所示般旋转自如地安装有盖23的滑块(slider)332滑动；夹头18，拾取半导体晶粒15；开口压力切换机构80，切换载台20的抽吸开口40的压力；吸附压力切换机构90，切换载台20的吸附面22的吸附压力；抽吸机构100，自夹头18的表面18a抽吸空气；真空装置140；晶片保持器水平方向驱动部110，沿水平方向驱动晶片保持器10；载台上下方向驱动部120，沿上下方向驱动载台20；夹头驱动部130，沿上下左右方向驱动夹头18；及控制部150，进行半导体晶粒的拾取装置500的驱动控制。
如图1所示，设置于载台20内部的滑块驱动机构300包括：第一连杆(link)326，由安装于载台20的基体部24的驱动部25向相对于吸附面22进退的方向驱动；活塞(piston)370，滑动自如地安装于载台20的框体21，且相对于吸附面22进退；限位块(stopper)321a，设置于框体21的内部，且卡合于活塞370的凸缘(flange)371而限制活塞370相对于吸附面22的进退方向的动作；弹簧373，将第一连杆326与活塞370在相对于吸附面22进退的方向连接；导轨(guide rail)331，安装于活塞370，与吸附面22大致平行且在槽22a延伸的方向延伸；滑块332，滑动自如地安装于导轨331；及第二连杆329，通过销(pin)328而旋转自如地安装于活塞370，将滑块332与第一连杆326连接，且当活塞370抵接于限位块321a时，将第一连杆326相对于吸附面22的进退方向的动作转换为沿着滑块332的导轨331的方向的动作。在滑块332安装有沿槽22a的宽度方向延伸的圆筒形状的销330，在销330如图5A、图5B所示般旋转自如地卡合有倒U字型的缺口，所述倒U字型缺口设置于自盖23的前端23a向端面22e侧悬垂(overhang)的臂(arm)23f。另外，设置于第二连杆329的一端的销327进入第一连杆326的卡合槽326a，且设置于另一端的卡合槽329a夹入滑块332的销330a，由此将滑块332与第一连杆326连接。在驱动部25的内部安装有马达(motor)381，所述马达381用以使滑块驱动机构300动作，在马达381的旋转轴安装有凸轮(cam)383，所述凸轮383与设置于第一连杆326的轴(shaft)326b的前端的辊(roller)326c接触。当马达381向图1所示的箭头a的方向旋转时，滑块驱动机构300通过图1中箭头b所示的第一连杆326的上升动作与图1中箭头d所示的第二连杆329的旋转动作，而使滑块332在吸附面22朝右方向滑动。
对载台20的抽吸开口40(参照图2)的压力或与抽吸开口40连通的框体21的内部压力进行切换的开口压力切换机构80，如图1所示般具备：三向阀81；及驱动部82，进行三向阀81的开闭驱动。三向阀81具有三个埠(port)，第一埠利用配管83而与连通于载台20的抽吸开口40的框体21连接，第二埠利用配管84而与真空装置140连接，第三埠与大气开放的配管85连接。驱动部82通过如下方式而将抽吸开口40的压力在第一压力P1与第二压力P2之间切换，即，使第一埠与第二埠连通且阻断第三埠，而使抽吸开口40的压力成为接近于真空的第一压力P1，或者使第一埠与第三埠连通且阻断第二埠，而使抽吸开口40的压力成为接近于大气压的第二压力P2。
对载台20的吸附面22的吸附压力进行切换的吸附压力切换机构90，与开口压力切换机构80同样地具备：三向阀91，具有三个埠；及驱动部92，进行三向阀91的开闭驱动，且第一埠利用配管93而与连通于载台20的吸附槽26的吸附孔27连接，第二埠利用配管94而与真空装置140连接，第三埠与大气开放的配管95连接。驱动部92通过如下方式而将吸附槽26或吸附面22的压力在第三压力P3与第四压力P4之间切换，即，使第一埠与第二埠连通且阻断第三埠，而使吸附槽26或吸附面22的压力成为接近于真空的第三压力P3，或者使第一埠与第三埠连通且阻断第二埠，而使吸附槽26或吸附面22的压力成为接近于大气压的第四压力P4。
自夹头18的表面18a抽吸空气的抽吸机构100，与开口压力切换机构80同样地具备：三向阀101，具有三个埠；及驱动部102，进行三向阀101的开闭驱动，且通过夹头18的抽吸孔19自表面18a吸入空气而使夹头18的表面18a成为真空。在将夹头18的抽吸孔19与三向阀101之间连接的配管103安装有流量传感器106，所述流量传感器106对自夹头18的表面18a抽吸至真空装置140的空气流量进行检测。
晶片保持器水平方向驱动部110、载台上下方向驱动部120、夹头驱动部130，例如利用设置于内部的马达及齿轮(gear)而沿水平方向或上下方向等驱动晶片保持器10、载台20、夹头18。另外，如图1所示，在当关闭抽吸开口40时盖23的前端23a所抵接的抽吸开口40的端面22e的附近安装有片材移位检测传感器107，所述片材移位检测传感器107对切割片12相对于吸附面22的相接分离方向的移位进行检测。自片材移位检测传感器107的光源照射的照射光，优选为不会对切割片、存在于切割片与晶粒之间的晶粒粘着膜(die attach film)、及晶粒粘着膜的接着剂层的品质造成影响的反射率高的光、例如切割片的光透过率成为0％至30％的短波长的0nm至300nm的光，进而优选为100nm至300nm的光，最优选为使用以200nm至300nm的发光二极管或蓝色发光二极管作为光源的反射型光纤者。另外，在本实施方式中例示了使用反射型光纤者，但只要可输出相对于切割片的反射率高的光，则可使用其他形式的传感器。
控制部150包含进行运算处理的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)151、存储部152、及机器/传感器界面153，中央处理器151、存储部152及机器/传感器界面153是利用数据总线(data bus)154连接的计算机(computer)。在存储部152中存储有控制程序(program)155、控制数据156、位置对准程序157、第一剥离程序158、第二剥离程序159。
开口压力切换机构80、吸附压力切换机构90、抽吸机构100的各三向阀81、三向阀91、三向阀101的各驱动部82、驱动部92、驱动部102、及滑块驱动机构300的马达381、晶片保持器水平方向驱动部110、载台上下方向驱动部120、夹头驱动部130、真空装置140，分别连接于机器/传感器界面153，且根据控制部150的指令而被驱动。另外，流量传感器106、片材移位检测传感器107分别连接于机器/传感器界面153，检测信号被控制部150撷取并进行处理。此外，在图1中，一点划线表示将控制部150的机器/传感器界面153与开口压力切换机构80、吸附压力切换机构90、抽吸机构100的各三向阀81、三向阀91、三向阀101的各驱动部82、驱动部92、驱动部102及滑块驱动机构300的马达381、晶片保持器水平方向驱动部110、载台上下方向驱动部120、夹头驱动部130、真空装置140、流量传感器106、片材移位检测传感器107连接的信号线。
接下来，一面参照图2至图6一面对载台20与盖23的详情进行说明。如图2所示，载台20具备：圆筒形的框体21，在其上表面具备吸附切割片12的吸附面22；基体部24，设置于框体21的吸附面22的相反侧；及驱动部25，安装于基体部24，且对安装于框体21的内部的滑块驱动机构300进行驱动。载台20的基体部24安装于未图示的载台固定部。在吸附面22具备：槽22a，自吸附面22朝向载台20的内部凹陷；及凸部22b，设置于槽22a的载台20的外周侧，且较槽22a的底面更突出。槽22a的侧面22f与位于凸部22b的两侧的导引面(guide surface)22g为同一平面，且自载台的内周侧朝向外周侧呈直线状延伸。凸部22b位于导引面22g之间，且是平坦地具有表面的阶差，其高度小于槽22a的深度。槽22a的底面与凸部22b的表面利用自槽22a的底面朝向凸部22b的表面延伸的倾斜面22c连接。在槽22a的底面设置有连通于载台20内部的两个孔41，在孔41的中央与孔41的载台外表面侧设置有肋(rib)22d。
在槽22a安装有盖23，所述盖23为与槽22a和导引面22g的面间的宽度大致相同的宽度，且自槽22a沿着凸部22b的方向滑动。盖23的沿着滑动方向朝向槽22a的端面22e的侧为前端23a，且打开盖23的侧的端为后端23c。盖23具备：平坦部23h，为平板状，且半导体晶粒15隔着切割片12而载置于其上；及倾斜面23g，连接于平坦部23h且自吸附面朝向下方向倾斜。盖23的滑动方向的长度短于槽22a的滑动方向的长度，盖23的平坦部23h的厚度与槽22a的深度相同，因此，当以盖23的前端23a与槽22a的端面22e接触的方式盖23嵌入于槽22a时，盖23的表面的平坦部23h与吸附面22成为同一平面。盖23的侧面23b与槽22a的侧面22f构成滑动面。另外，在盖23的前端23a所接触的侧的槽22a的两角部设置有纵槽364，所述纵槽364自槽22a的侧面22f朝向槽22a的宽度方向突出，且自吸附面22朝向载台20的内表面在上下方向延伸而对切割片12进行抽吸。
由于以如上方式构成，故而在吸附面22形成有コ字形的抽吸开口40，所述抽吸开口40由槽22a的侧面22f、端面22e、及导引面22g包围。抽吸开口40与框体21的内部连通。另外，如图2所示，以三层地包围コ字形的抽吸开口40的方式设置有三个大致U字型的吸附槽26。在吸附槽26的各边开设有两个或三个吸附孔27。吸附孔27如图1所示般以配管93连接于吸附压力切换机构90。
如图3、图4A、图4B所示，在盖23的前端23a抵压于槽22a的载台20内周侧的端面22e的情形时，抽吸开口40关闭，当盖23自载台20的内周侧朝向外周侧沿着槽22a的侧面22f及导引面22g滑动而使盖23的前端23a自槽22a的端面22e离开时，抽吸开口40打开。因此，端面22e是关闭抽吸开口40时盖23的前端23a所抵接的抽吸开口40的端面。
如图4A、图4B所示，在关闭盖23的情形时，盖23的前端23a与端面22e接触，因此在盖23关闭的状态下，在盖23、槽22a的两角部，具有约180度扇型的圆筒面的纵槽364连通吸附面22与框体21的内部。
如图5B、图5C所示，盖23的前端23a侧为平板状，且隔着切割片12而载置半导体晶粒15的平坦部23h的厚度大致固定，在盖23的后端23c侧的背面设置有曲面23d，所述曲面23d使背面与后端23c侧的面的角带有弧度，且在正面侧设置有倾斜面23g，所述倾斜面23g随着自平坦部23h朝向后端23c而自正面侧朝向背面侧倾斜。倾斜面23g设置于未在其上载置半导体晶粒15的区域，平坦部23h的长度长于半导体晶粒15的长度。盖23的背面侧成为平面。另外，在盖23的两侧面23b设置有倒角23e。在盖23的前端23a的侧的背面，设置有向前端23a的方向突出的两根臂23f。各臂23f以贯通设置于图2所示的载台20的各孔41的方式安装。臂23f具有U字形的卡合槽，如图1所示，使所述卡合槽卡合于滑块332的销330而旋转自如地安装于滑块332。
如图6所示，在以盖23的前端23a与槽22a的端面22e接触的方式利用盖23关闭抽吸开口40的情形时，盖23的平坦部23h的表面与吸附面22成为同一平面。另外，当盖23的前端23a与槽22a的端面22e接触而关闭抽吸开口40时，在吸附面22与盖23之间形成小的V字形的槽。另外，槽22a的宽度、即抽吸开口40的宽度、盖23的宽度、半导体晶粒15的宽度分别大致相同，且槽22a的各侧面22f与盖23的各侧面23b以滑动的方式接触。
一面参照图7至图23A～图23E，一面对如以上说明般构成的半导体晶粒的拾取装置500的动作进行说明。此处，在对半导体晶粒15的拾取动作进行说明之前，对将贴附有半导体晶粒15的切割片12设置于晶片保持器10的步骤进行说明。
如图7所示，晶片11在背面贴附有粘着性的切割片12，切割片12安装于金属制的环(ring)13。晶片11在如此般隔着切割片12而安装于金属制的环13的状态下被进行操作。而且，如图8所示，晶片11在切断步骤中利用切割锯等自表面侧切断而成为各半导体晶粒15。在各半导体晶粒15之间形成有切割时形成的切口间隙14。切口间隙14的深度自半导体晶粒15到达切割片12的一部分为止，但切割片12未被切断，各半导体晶粒15由切割片12予以保持。
如此，如图9A、图9B所示，安装有切割片12及环13的半导体晶粒15安装于晶片保持器10。晶片保持器10具备：圆环状的延展环(expand ring)16，具有凸缘部；及压环17，将环13固定于延展环16的凸缘上。压环17由未图示的压环驱动部而沿朝向延展环16的凸缘进退的方向驱动。延展环16的内径大于配置有半导体晶粒15的晶片的直径，延展环16具有规定厚度，凸缘位于延展环16的外侧，且以向外侧突出的方式安装于自切割片12离开的方向的端面侧。另外，延展环16的切割片12侧的外周成为曲面构成，以当将切割片12安装于延展环16时能顺利地拉伸切割片12。如图9B所示，贴附有半导体晶粒15的切割片12在设置于延展环16之前成为大致平面状态。
如图1所示，切割片12当设置于延展环16时，沿延展环上部的曲面被拉伸有延展环16的上表面与凸缘面的阶差的量，因此在固定于延展环16上的切割片12作用有自切割片12的中心朝向周围的拉伸力。另外，切割片12因所述拉伸力而延伸，因此贴附于切割片12上的各半导体晶粒15间的间隙14扩大。
接下来，对半导体晶粒15的拾取动作进行说明。控制部150首先执行图1所示的位置对准程序157。如图10A、图10B所示，控制部150在盖23关闭的状态下开始进行盖23与半导体晶粒15的位置对准。盖23位于关闭抽吸开口40的位置，因此盖23的前端23a成为与槽22a的端面22e接触的位置，盖23的后端23c侧的下表面载置于槽22a的表面，由槽22a予以支持。另外，盖23的表面的平坦部23h与吸附面22成为大致同一平面。控制部150利用图1所示的晶片保持器水平方向驱动部110而使晶片保持器10沿水平方向移动至载台20的待机位置上方。继而，控制部150在晶片保持器10移动至载台20的待机位置上方的规定位置之后，使晶片保持器10的水平方向的移动暂时停止，且利用图1所示的载台上下方向驱动部120而使载台20上升至载台20的吸附面22及盖23的表面的平坦部23h密接于切割片12的下表面为止。在载台20的吸附面22及盖23的表面的平坦部23h密接于切割片12的下表面之后，控制部150使载台20的上升停止。继而，控制部150再次利用晶片保持器水平方向驱动部110而以如下方式进行调整，即，使要拾取的半导体晶粒15的一端15a与关闭状态的盖23的前端23a对准，使盖23的宽度方向位置与半导体晶粒15的宽度方向位置对准，且使半导体晶粒15的侧面与盖23的侧面23b对准。盖23的宽度为与所欲拾取的半导体晶粒15大致相同的宽度，因此若使其中一侧面23b与半导体晶粒15的侧面对准，则可进行半导体晶粒15的各侧面与盖23的各侧面23b的位置对准。此时，切割片12因晶片保持器10的延展环16而受到拉伸力。
图10B是载台20的吸附面22与盖23的表面的平面图，且是将载置于其上的切割片12与半导体晶粒15以一点划线表示而明确其位置关系的图，在图10B中，为了区分大致相同宽度的半导体晶粒15与盖23，而将盖23图示为略微大于半导体晶粒15。图12B、图22B也同样。如图10B所示，当盖23与半导体晶粒15的位置对准时，半导体晶粒15位于盖23的平坦部23h上。
在载台20向切割片12的下表面的进入、密接及半导体晶粒15的位置对准结束后，控制部150利用图1所示的夹头驱动部130使夹头18下降至半导体晶粒15上而使夹头18的表面18a着落于半导体晶粒15。在夹头18着落于半导体晶粒15上之后，控制部150利用抽吸机构100的驱动部102而向使夹头18的抽吸孔19与真空装置140连通的方向切换三向阀101。由此，抽吸孔19的空气如图11所示的箭头301所示般被抽吸至真空装置140，从而抽吸孔19成为真空，夹头18将半导体晶粒15吸附固定于表面18a。此时，夹头18的表面18a的高度成为吸附面22的高度加上切割片12的厚度及半导体晶粒15的厚度而得的初始高度。另外，在结束执行位置对准程序157的状态下，抽吸开口40、吸附槽26或吸附面22的压力成为大气压(位置对准程序157结束)。
其次，控制部150执行图1所示的第一剥离程序158。首先，控制部150在图23A～图23E所示的时刻t0输出如下指令，即利用滑块驱动机构300使盖23的正面的平坦部23h自吸附面22进入规定高度H1，并且使盖23朝向载台20的外周侧略微滑动而将抽吸开口40略微打开。如图12A所示，当滑块驱动机构300的驱动部25的马达381根据控制部150的指令而旋转时，安装于马达381的轴上的凸轮383旋转。凸轮383为椭圆形状，且凸轮面与安装于第一连杆326的轴326b前端的辊326c接触，当向图12A的箭头a的方向旋转时，凸轮383的凸轮面将辊326c朝向吸附面22的方向上推。通过所述动作，如图12A的箭头b般轴326b上升，第一连杆326整体朝向吸附面22上升。当第一连杆326整体上升时，利用弹簧373连接于吸附面22侧的活塞370，通过第一连杆326而被上推，如图12A的箭头c般活塞370整体朝向吸附面22上升。当活塞370整体朝向吸附面22上升时，安装于吸附面22侧的导轨331也与活塞370一同朝向吸附面22上升。当导轨331上升时，以沿着导轨331的上表面滑动的方式安装的滑块332也朝向吸附面22上升。继而，经由臂23f而旋转自如地卡合于滑块332的盖23的前端23a，与滑块332的上升一同自吸附面22朝向上方进入。
如图13的箭头201所示，若盖23的前端23a自吸附面22朝向上方进入，则盖23的前端23a将切割片12及半导体晶粒15的一端15a上推。如此一来，前端23a自切割片12受到向下的力，因此盖23以销330为中心而向顺时针方向旋转。盖23的后端23c侧的下表面支持于槽22a的底面，盖23的上推切割片12的表面的平坦部23h，自盖23的前端23a侧朝向后端23c侧向下倾斜。控制部150利用夹头驱动部130而如图13所示的箭头302般使夹头18配合于盖23的自吸附面22向上方向的进入而上升，但切割片12仿照盖23的表面的平坦部23h的倾斜而倾斜，因此贴附于切割片12的半导体晶粒15也相对于吸附面22倾斜。因此，半导体晶粒15的一端15a侧维持吸附于夹头18的状态而上升，但半导体晶粒15的另一端15b侧贴附于切割片12，自夹头18的表面18a离开。在所述状态下，半导体晶粒15在一端15a侧与另一端15b侧之间产生微小的弯曲变形。另外，由于半导体晶粒15的另一端15b侧自夹头18的表面18a离开，故而如图13所示的箭头303般空气自半导体晶粒15的另一端15b与表面18a之间的间隙流入至抽吸孔19。
如图12A所示，当滑块驱动机构300的凸轮383根据控制部150的指令进而旋转，从而第一连杆326被朝向吸附面22上推时，无法朝向吸附面22移动的活塞370与第一连杆326之间的弹簧373，通过马达381及凸轮383而向相对于吸附面22进退的方向开始被压缩。当弹簧373被压缩时，活塞370不相对于吸附面22进入，仅第一连杆326相对于吸附面22进入。因此，活塞370的销328不相对于吸附面22上升，仅进入至第一连杆326的卡合槽326a的第二连杆329的销327向吸附面22的方向上升。如此一来，第二连杆329以销328为中心开始旋转。通过所述旋转动作，第二连杆329的另一端的卡合槽329a朝向载台20的外周侧移动，固定有进入至卡合槽329a的销330a的滑块332、与经由臂23f而旋转自如地卡合于滑块332的销330的盖23，朝向载台20的外周侧开始滑动。
如图14所示，当盖23朝向载台20的外周侧开始滑动时，设置于盖23背面的后端23c的曲面23d，与连接凸部22b和槽22a的底面的倾斜面22c接触。而且，当盖23进一步滑动时，如图14的箭头203所示般，盖23的曲面23d沿着倾斜面22c上升。由此，盖23的平坦部23h的后端23c侧的表面自吸附面22开始进入。而且，当盖23进一步滑动时，盖23的曲面23d越过倾斜面22c，盖23的背面与凸部22b的表面接触。由于凸部22b自槽22a底面的突出高度与盖23表面自吸附面22的进入高度H1大致相等，故而若盖23的背面与凸部22b的表面接触，则盖23的表面的平坦部23h成为与吸附面22大致平行。由于盖23的下表面支持于图14所示的凸部22b的表面，故而盖23的下表面远离槽22a的底面。此后，盖23以盖23表面的平坦部23h成为与吸附面22大致平行的状态滑动。
当盖23表面的平坦部23h成为与吸附面22大致平行时，平坦部23h的表面也成为与夹头18的表面18a大致平行，因此盖23的平坦部23h倾斜时自夹头18离开的部分的半导体晶粒15的另一端15b侧再次吸附于夹头18的表面18a。如图14所示，当以盖23成为与吸附面22大致平行的方式使载置有半导体晶粒15的平坦部23h整体自吸附面22进入高度H1时，在盖23的前端23a与端面22e之间隔开宽度D1的间隙。所述间隙为微小开口42，宽度D1为微小开口42的开口宽度D1。另外，如图14所示，夹头18的表面18a的高度成为盖23的平坦部23h的进入高度H1加上切割片12的厚度及半导体晶粒15的厚度而得的高度Hc。
其次，控制部150在图23C的时刻t1输出使吸附压力为接近于真空的第三压力P3的指令。根据所述指令，图1所示的吸附压力切换机构90的驱动部92向使吸附孔27与真空装置140连通的方向切换三向阀91。如此一来，如图14的箭头202所示，吸附槽26的空气通过吸附孔27而被抽出至真空装置140，如图23D所示，在时刻t2吸附压力成为接近于真空的第三压力P3。而且，如图14所示，抽吸开口40的周缘的切割片12的背面12b被真空吸附于吸附面22。盖23的平坦部23h整体自吸附面22进入高度H1，因此当切割片12被真空吸附于吸附面22时，如图14所示对切割片12施加有斜向下的拉伸力F1。所述拉伸力F1可分解为将切割片12向横方向拉伸的拉伸力F2、及将切割片12向下方向拉伸的拉伸力F3。横方向的拉伸力F2使半导体晶粒15与切割片12的正面12a之间产生剪切应力τ。通过所述剪切应力τ而在半导体晶粒15的一端15a的附近区域与切割片12的正面12a之间产生偏移。所述偏移成为切割片12与半导体晶粒15的一端15a的附近区域剥离的契机。如图23C所示，控制部150当在时刻t2使吸附压力为接近于真空的第三压力P3之后，将吸附压力保持为接近于真空的第三压力P3。
如图23D所示，控制部150在自时刻t2经过规定时间后的时刻t3输出如下指令，即，将抽吸开口40的压力自接近于大气压的第二压力P2切换为接近于真空的第一压力P1。根据所述指令，开口压力切换机构80的驱动部82向使抽吸开口40或框体21的内部与真空装置140连通的方向切换三向阀81。如此，如图15的箭头204所示，抽吸开口40及微小开口42的空气被抽吸至真空装置140，如图23D所示，在时刻t4，抽吸开口40的压力成为接近于真空的第一压力P1。由此，如图15的箭头205所示，位于微小开口42的正上方的切割片12被向下侧拉伸。此外，还可输出如下指令，即如图23D的虚线所示，使开口压力切换机构80的驱动部82在时刻t3与t6之间的期间将抽吸开口的压力在接近于大气压的第二压力P2与接近于真空的第一压力P1之间多次切换。由此，可更确实地使切割片12的正面12a与半导体晶粒15剥离。另外，位于微小开口42的正上方的半导体晶粒15的一端15a的附近区域，被切割片12拉伸而如箭头206所示般向下方弯曲变形。由此，半导体晶粒15的一端15a的附近区域自夹头18的表面18a离开。因当在时刻t2吸附压力成为接近于真空的第三压力P3时，在半导体晶粒15的一端15a的附近区域与切割片12的正面12a之间产生的偏移，而使得在半导体晶粒15的一端15a的附近区域形成自切割片12的正面12a剥离的契机，因此半导体晶粒15的一端15a的附近区域一面如图15的箭头206所示般弯曲变形，一面自切割片12的正面12a开始剥离。
如图15所示，当半导体晶粒15的一端15a的附近区域自夹头18的表面18a离开时，如图15的箭头207所示，空气流入至成为真空的夹头18的抽吸孔19中。所流入的空气流量(空气泄漏量)由流量传感器106进行检测。如图23D所示，随着自时刻t3向时刻t4而抽吸开口40的压力自接近于大气压的第二压力P2降低至接近于真空的第一压力P1，半导体晶粒15的一端15a的附近区域与切割片12一同被向下方向拉伸而弯曲变形，因此如图23E所示，流入至夹头18的抽吸孔19的空气泄漏量自时刻t3向时刻t4逐渐增加。
如图23D所示，控制部150在将吸附压力保持为接近于真空的第三压力P3的状态下，在自时刻t4至时刻t5的期间将载台20的抽吸开口40或微小开口42保持为接近于真空的第一压力P1。在此期间，如图16的箭头208所示，半导体晶粒15的一端15a的附近区域由于夹头18的抽吸孔19的真空、及半导体晶粒15的弹性而返回至夹头18的表面18a。随着半导体晶粒15的一端15a的附近区域移向夹头18的表面18a，而如图23E的时刻t4至时刻t5所示，流入至夹头18的抽吸孔19的空气泄漏量减少，在时刻t5，当如图16所示半导体晶粒15被真空吸附于夹头18的表面18a时，空气泄漏量成为零。此时，半导体晶粒15的一端15a的附近区域自位于微小开口42的正上方的切割片12的正面12a剥离(初始剥离)。在半导体晶粒15的一端15a的附近区域自切割片12的正面12a初始剥离时，如图15、图16所示，位于微小开口42的正上方的切割片12向下方向移位。控制部150利用片材移位检测传感器107检测切割片12向下方向的移位(相对于吸附面22的相接分离方向的移位)，并在检测出的移位超过规定阈值的情形时，判断为半导体晶粒15的一端15a的附近区域自位于微小开口42正上方的切割片12的正面12a初始剥离。另外，在检测出的移位为规定阈值以下的情形时，判断为半导体晶粒15的一端15a的附近区域未自位于微小开口42正上方的切割片12的正面12a初始剥离(第一剥离判断步骤)。控制部150在判断为半导体晶粒15的一端15a的附近区域初始剥离的情形时，进入下一剥离步骤。另外，控制部150在判断为半导体晶粒15的一端15a的附近区域未初始剥离的情形时，执行第一重试步骤。
在第一重试步骤中，控制部150对开口压力切换机构80、吸附压力切换机构90的各三向阀81、三向阀91以大气与抽吸开口40或微小开口42、吸附槽26连通的方式进行切换，而使抽吸开口40的压力及吸附压力成为接近于大气压的第二压力P2、第四压力P4后，再次对开口压力切换机构80、吸附压力切换机构90的各三向阀81、三向阀91以真空装置140与抽吸开口40或微小开口42、吸附槽26连通的方式进行切换，而将抽吸开口40的压力与吸附压力分别自接近于大气压的第二压力P2、第四压力P4切换为接近于真空的第一压力P1、第三压力P3，并判断由片材移位检测传感器107检测出的移位是否超过规定阈值。而且，在检测出的移位超过规定移位的情形时，结束第一重试步骤而进入下一剥离步骤(第一剥离程序结束)。
其次，控制部150执行图1所示的第二剥离程序159。控制部150如图23C、图23D所示，在将吸附压力保持为接近于真空的第三压力P3的状态下，将抽吸开口40的压力保持为接近于真空的第一压力P1规定时间之后，在时刻t5输出如下指令，即，将抽吸开口40的压力自接近于真空的第一压力P1切换为接近于大气压的第二压力P2。根据所述指令，开口压力切换机构80的驱动部82对三向阀81以大气开放的配管85与抽吸开口40连通的方式进行切换。由此，如图17所示的箭头210般，空气流入至抽吸开口40，因此如图23D所示，自时刻t5向时刻t6，抽吸开口40的压力自接近于真空的第一压力P1上升至接近于大气压的第二压力P2。当抽吸开口40的压力上升至接近于大气压的第二压力P2时，在真空中被向下方向拉伸的位于微小开口42正上方的切割片12，如图17的箭头209所示般向上方向返回。
控制部150在如图23D所示在时刻t6抽吸开口40的压力成为接近于大气压的第二压力P2之后输出如下指令，即如图23B所示，使盖23滑动而将抽吸开口40的开口宽度自微小开口42的开口宽度D1扩大至开口宽度D2。根据所述指令，图1所示的滑块驱动机构300的马达381向图1所示的箭头a的方向旋转，通过图1中箭头b所示的第一连杆326的上升动作及图1中箭头d所示的第二连杆329的旋转动作，而滑块332沿着吸附面22向右方向滑动，盖23如图17的箭头211所示般以盖23表面的平坦部23h成为与吸附面22大致平行的状态滑动。而且，在开口宽度成为D2后，控制部150使马达381停止从而停止盖23的滑动。如图17所示，通过所述动作，抽吸开口40打开，盖23的前端23a与端面22e之间成为开口宽度D2的开口打开部43。
控制部150如图23D所示，在时刻t7输出如下指令，即，将抽吸开口40的压力自接近于大气压的第二压力P2切换为接近于真空的第一压力P1。根据所述指令，开口压力切换机构80的驱动部82对三向阀81以抽吸开口40与真空装置140连通的方式进行切换。由此，如图18的箭头212所示，抽吸开口40或开口打开部43中的空气被抽吸至真空装置140，在时刻t8，如图23D所示，抽吸开口40或开口打开部43的压力成为接近于真空的第一压力P1。当抽吸开口40或开口打开部43的压力自接近于大气压的第二压力降低至接近于真空的第一压力P1时，位于开口打开部43正上方的切割片12如图18的箭头213所示般被拉入至开口打开部43中。由此，如图18的箭头214所示般，半导体晶粒15的一端15a的附近区域向下方向弯曲变形而自夹头18的表面18a离开，如图18的箭头215所示，空气流入至夹头18的抽吸孔19中。流入至抽吸孔19的空气泄漏量利用图1所示的流量传感器106进行检测。如图23E所示，空气泄漏量在抽吸开口40或开口打开部43的压力降低的自时刻t7至时刻t8的期间增加。
控制部150在成为时刻t8时输出如下指令，即如图23D所示，使抽吸开口40的压力自接近于真空的第一压力P1上升至接近于大气压的第二压力P2。根据所述指令，开口压力切换机构80的驱动部82对三向阀81以将抽吸开口40与大气开放的配管85连通的方式进行切换。由此，如图19中箭头216所示，空气流入至抽吸开口40或开口打开部43，如图23D所示，抽吸开口40的压力或开口打开部43的压力上升至接近于大气压的第二压力P2。由此，如图19的箭头217所示，开口打开部43的正上方的切割片12向上方向移位。另外，位于开口打开部43正上方的区域的半导体晶粒15的一端15a的附近区域向切割片12的上方向移位，并且如图19所示的箭头218般向夹头18的表面18a返回。当半导体晶粒15接近于夹头18的表面18a时，如图23E的自时刻t8至时刻t9的期间般，流入至夹头18的抽吸孔19的空气泄漏量开始降低，在图23E的时刻t9空气泄漏量成为零。此时，半导体晶粒15的一端15a的附近区域被真空吸附于夹头18的表面18a，位于开口打开部43正上方的半导体晶粒15的一端15a的附近区域自切割片12的正面12a剥离(第一次的第二剥离步骤结束)。
在时刻t9，控制部150执行第二次的第二剥离步骤。如图23B所示输出如下指令，即使盖23滑动而将抽吸开口40的开口宽度自开口宽度D2扩大至开口宽度D3。根据所述指令，图1所示的滑块驱动机构300被驱动，盖23如图20的箭头219所示般以盖23表面的平坦部23h与吸附面22大致平行的状态滑动。控制部150在开口宽度成为D3时使马达381停止，从而停止盖23的滑动。如图17所示，通过所述动作，抽吸开口40进而打开，盖23的前端23a与端面22e之间成为开口宽度D3的开口打开部44。
另外，控制部150如图23D所示，在时刻t10输出如下指令，即，将抽吸开口40的压力自接近于大气压的第二压力P2切换为接近于真空的第一压力P1。根据所述指令，开口压力切换机构80的驱动部82对三向阀81以使抽吸开口40与真空装置140连通的方式进行切换。由此，如图17的虚线箭头220所示，抽吸开口40或开口打开部44的空气被抽吸至真空装置140，抽吸开口40的压力或开口打开部44的压力在时刻t11成为接近于真空的第一压力P1。如此一来，如图20所示的虚线箭头221般，切割片12被拉入至开口打开部44中。此时，半导体晶粒15的所有区域的一半左右自切割片12剥离，因此变得易于自切割片12剥离。因此，即便切割片12向下方向移动，也不与切割片12一同向下方向移位而是保持真空吸附于夹头18的状态，且位于开口打开部44正上方的半导体晶粒15的一部分自切割片12的正面12a剥离。因此，空气不会流入至夹头18的抽吸孔19，在图20(e)的自时刻t10至t11的期间，空气泄漏量成为零。
控制部150在成为时刻t11时，如图23D所示输出如下指令，即，使抽吸开口40的压力自接近于真空的第一压力P1上升至接近于大气压的第二压力P2。根据所述指令，开口压力切换机构80的驱动部82对三向阀81以将抽吸开口40与大气开放的配管85连通的方式进行切换。由此，如图20中箭头222所示，空气流入至抽吸开口40或开口打开部44，如图23D所示，抽吸开口40的压力或开口打开部44的压力上升至接近于大气压的第二压力P2。由此，如图20的箭头223所示，开口打开部44正上方的切割片12向上方向移位。然后，当在时刻t12抽吸开口40的压力或开口打开部44的压力成为接近于大气压的第二压力P2时，结束第二次的第二剥离步骤。
以下，同样地，控制部150在图23B所示的时刻t12执行第三次的第二剥离步骤，如图21的箭头224般使盖23滑动而使抽吸开口40为开口宽度D4(盖23的前端23a与端面22e之间的宽度)的开口打开部45之后，在图23D所示的时刻t13，如图21的箭头225般将开口打开部45的压力自接近于大气压的第二压力P2切换为接近于真空的第一压力P1，如图21的箭头226般使位于开口打开部45正上方的半导体晶粒15的一部分自切割片12的正面12a剥离，在图23D所示的t14将开口打开部45的压力自接近于真空的第一压力P1切换为接近于大气压的第二压力P2，当在时刻t15，抽吸开口40的压力或开口打开部45的压力成为接近于大气压的第二压力P2时，结束第三次的第二剥离步骤。同样地，控制部150在图23A～图23E所示的自时刻t15至时刻t18的期间进行第四次的第二剥离步骤，使盖23打开至开口宽度D5为止，而使位于所述开口打开部正上方的半导体晶粒15的一部分自切割片12的正面12a剥离。
在使盖23滑动而成为开口宽度D5后，半导体晶粒15的大部分自切割片12剥离，因此控制部150如图23B所示般在时刻t18使盖23滑动而将开口宽度自D5扩大至D7，如图22A所示般使夹头18上升而拾拾取半导体晶粒15。在拾取半导体晶粒15后，控制部150在时刻t20使盖23返回至初始位置，使抽吸开口40的压力、吸附压力恢复至大气压而结束拾取动作。
以上所说明的实施方式的半导体晶粒的拾取装置500发挥如下效果，即，在拾取半导体晶粒15时，每当将抽吸开口40的压力自接近于真空的第一压力P1切换为接近于大气压的第二压力P2时，重复进行使盖23滑动而阶段性地打开抽吸开口40的第二剥离步骤，且使切割片12阶段性地自半导体晶粒15剥离，因此可抑制拾取时半导体晶粒的损伤。
控制部150在此前说明的第二剥离步骤中，执行如下第二剥离判断步骤，即判断位于开口打开部43正上方的半导体晶粒15的区域是否自切割片12的正面12a剥离，且当在第二剥离判断步骤中判断为位于开口打开部43正上方的半导体晶粒15的区域未自切割片12的正面12a剥离的情形时，实施第二重试步骤。以下，对第二剥离判断步骤及第二重试步骤进行说明。此外，以下说明中参照的表示拾取动作的图25A～图25E中，仅表示第二重试步骤的动作的自时刻t8至时刻t11的期间与图23A～图23E不同，自时刻t0至时刻t8的期间的动作与图23A～图23E相同，自时刻t11至时刻t23的动作与图23A～图23E的自时刻t8至t20的动作相同。
首先，如参照图18所说明般，如图23E所示，当在时刻t7抽吸开口40的压力自接近于大气压力的第二压力P2向接近于真空的第一压力P1开始降低时，半导体晶粒15弯曲变形而自夹头18的表面18a离开，空气流入至抽吸孔19，因此由图1所示的流量传感器106检测的空气泄漏量增加。而且，如图23D所示，当在时刻t8使抽吸开口40的压力自接近于真空的第一压力P1开始上升至接近于大气压的第二压力P2时，由图1所示的流量传感器106检测的空气泄漏量开始降低，如图19所示，当在时刻t9半导体晶粒15被吸附于夹头18的表面18a时，空气泄漏量成为零，位于开口打开部43正上方的区域的半导体晶粒15自切割片12的正面12a剥离。另一方面，在半导体晶粒15未自切割片12的正面12a顺利地剥离的情形时，如图23A～图23E所示，即便使抽吸开口40的压力自接近于真空的第一压力P1上升至接近于大气压的第二压力P2，半导体晶粒15也保持着贴附于切割片12的状态而不会被真空吸附于夹头18的表面，因此空气泄漏量即便在成为时刻t9时也不为零。
如此，在半导体晶粒15自切割片12顺利地剥离的情形时，如图24A所示，空气泄漏量自零上升后降低至零，在半导体晶粒15未自切割片12顺利地剥离的情形时，如图24C所示，空气泄漏量自零上升后，保持着某流量而不降低至零。由于所述空气泄漏量为模拟(analog)量，故而为了准确地进行剥离检测，而在第二剥离判断步骤中，将图24A、图24C所示的空气泄漏量的信号微分而计算如图24B、图24D所示的空气泄漏量微分值。
如图24B所示，当半导体晶粒15顺利地剥离时，空气泄漏量自零上升后下降至零，因此空气泄漏量的微分值在暂时成为正(plus)值后成为负(minus)值。另一方面，如图24D所示，当半导体晶粒15未顺利地剥离时，空气泄漏量自零上升后保持着此时的值，因此空气泄漏量的微分值在暂时成为正值后成为零附近。因此，当将空气泄漏量的微分值的阈值范围如图24B、图24D所示般设定为+S与-S之间时，如图24B所示，在半导体晶粒15顺利地剥离时，空气泄漏量的微分值超过阈值范围两次(正方向一次，负方向一次而合计两次)。另一方面，在半导体晶粒15未顺利地剥离的情形时，如图24D所示，空气泄漏量的微分值仅在正侧超过阈值一次。因此，在第二剥离判断步骤中，当图23E的自时刻t7至时刻t9的期间的空气泄漏量的微分值超过规定阈值范围的次数成为2(偶数)时，判断为半导体晶粒15已剥离，进入下一剥离步骤，在空气泄漏量的微分值超过规定阈值范围的次数成为1(奇数)的情形时，判断为半导体晶粒15未剥离而进入以下说明的第二重试步骤。
在第二重试步骤中，控制部150如图25B所示般不使盖23滑动，如图25D所示般在时刻t10使抽吸开口40的压力自接近于大气压的第二压力P2降低至接近于真空的第一压力P1。然后，如图25D所示，在时刻t11使抽吸开口40的压力自接近于真空的第一压力P1上升至接近于大气压的第二压力P2(第二重试步骤)。当通过第二重试步骤而在图25E的自时刻t11至时刻t12的期间空气泄漏量降低为零时，此时的空气泄漏量的微分值超过规定阈值范围一次(超过负侧的阈值范围)。由此，图25E所示的自时刻t7至时刻t12的期间的空气泄漏量的微分值超过规定阈值范围的次数成为2(偶数)，因此控制部150判断为位于开口打开部43正上方的区域的半导体晶粒15已自切割片12的正面12a剥离，从而结束第二重试步骤，且在下一第二剥离步骤之前预先将次数设为0(预先将计数器清零)。
另外，当在图24B的空气泄漏量的微分值成为负的区域，空气泄漏量的微分值达到-S1时(图24A、图24B的时刻t1)，如图24A所示，实际的夹头空气泄漏量偏离最大泄漏量而开始减少。因此，在图24A、图24B的时刻t1后，可预测半导体晶粒15朝向正立(半导体晶粒15朝向夹头18的表面18a)，因此阈值-S1也可称为剥离转向收敛的转换点。因此，也可在空气泄漏量的微分值达到阈值-S1的时间点转移到下一剥离过程(process)，从而可缩短剥离时间及减少对半导体晶粒15的损伤(damage)。
此外，控制部150在进行多次第二剥离步骤的情形时，也可累计计数(count)空气泄漏量的微分值超过规定阈值范围的次数，在所述计数的数成为偶数的情形时进入下一第二剥离步骤，且在计数的数成为奇数的情形时进入第二重试步骤。例如，当在第一次的第二剥离步骤中完成半导体晶粒15的规定部分的剥离的情形时，微分值的计数成为2(偶数)，因此进入第二次的第二剥离步骤。当在第二次的第二剥离步骤中未完成半导体晶粒15的规定部分的剥离，且空气泄漏量的微分值超过规定阈值范围的次数为一次的情形时，累计计数的数成为3(奇数)，因此不进入第三次的第二剥离步骤，而进入第二重试步骤。当在第二重试步骤中完成半导体晶粒15的规定部分的剥离的情形时，将空气泄漏量的微分值超过规定阈值范围的次数计数一次，因此累计计数的数成为4(偶数)，因此进入第三次的第二剥离步骤。如此，通过以累计计数的数成为偶数或是奇数来判断是否进入下一第二剥离步骤，而仅利用计数的数即可判断在第几次的第二剥离步骤中未完成半导体晶粒的剥离。
如上所述，本实施方式的半导体晶粒的拾取装置500是在确认半导体晶粒15是否自切割片12剥离后进入下一剥离步骤，因此可抑制在剥离动作时使半导体晶粒15损伤。
本发明并不限定于以上说明的实施方式，包含不脱离由权利要求书规定的本发明的技术性范围或本质的所有变更及修正。
[符号的说明]
10：晶片保持器
11：晶片
12：切割片
12a：正面
12b：背面
13：环
14：间隙
15：半导体晶粒
15a：一端
15b：另一端
16：延展环
18：夹头
18a：表面
19：抽吸孔
20：载台
21：框体
22：吸附面
22a：槽
22b：凸部
22c：倾斜面
22d：肋
22e：端面
22f：侧面
22g：导引面
23：盖
23a：前端
23b：侧面
23c：后端
23d：曲面
23e：倒角
23f：臂
23g：倾斜面
23h：平坦部
24：基体部
25：驱动部
26：吸附槽
27：吸附孔
40：抽吸开口
41：孔
42：微小开口
43～45：开口打开部
80：开口压力切换机构
81、91、101：三向阀
82、92、102：驱动部
83～85、93～95、103～105：配管
90：吸附压力切换机构
100：抽吸机构
106：流量传感器
107：片材移位检测传感器
110：晶片保持器水平方向驱动部
120：载台上下方向驱动部
130：夹头驱动部
140：真空装置
150：控制部
151：CPU
152：存储部
153：机器/传感器界面
154：数据总线
155：控制程序
156：控制数据
157：位置对准程序
158：第一剥离程序
159：第二剥离程序
300：滑块驱动机构
321a：限位块
326：第一连杆
326a、329a：卡合槽
326b：轴
326c：辊
327、328、330、330a：销
329：第二连杆
331：导轨
332：滑块
364：纵槽
370：活塞
371：凸缘
381：马达
383：凸轮
500：拾取装置

Claims (16)

1.一种半导体晶粒的拾取装置，包括：
载台，包含吸附面，所述吸附面吸附切割片的背面，所述切割片在正面贴附有要拾取的半导体晶粒；
抽吸开口，设置于所述载台的所述吸附面；
盖，沿着所述吸附面滑动而开闭所述抽吸开口；及
开口压力切换机构，将所述抽吸开口的压力在接近于真空的第一压力与接近于大气压的第二压力之间切换，
当拾取所述半导体晶粒时，每当将所述抽吸开口的压力自所述第一压力切换为所述第二压力时，使所述盖仅向打开方向滑动规定距离。
2.根据权利要求1所述的半导体晶粒的拾取装置，其中
当拾取所述半导体晶粒时，在将所述吸附面的吸附压力保持为真空，且将所述抽吸开口的压力自所述第二压力切换为所述第一压力后，每当将所述抽吸开口的压力自所述第一压力切换为所述第二压力时，使所述盖仅向打开方向滑动规定距离。
3.根据权利要求1或2所述的半导体晶粒的拾取装置，其中
所述盖以其表面自所述吸附面进入自如的方式设置于所述载台，且
当拾取所述半导体晶粒时，在使所述盖略微滑动而将所述抽吸开口略微打开，并且使所述盖的所述表面进入至高于所述吸附面的规定高度后，使所述吸附压力为真空，且在经过规定时间后将所述抽吸开口的压力自所述第二压力切换为所述第一压力，而使位于略微打开的所述吸附开口的上方的所述切割片自所述半导体晶粒剥离。
4.根据权利要求1或2所述的半导体晶粒的拾取装置，其中
所述开口压力切换机构在最初使所述盖仅向打开方向滑动规定距离之前，在所述第一压力与所述第二压力之间多次切换所述抽吸开口的压力。
5.根据权利要求1或2所述的半导体晶粒的拾取装置，其中
所述盖以其表面自所述吸附面进入自如的方式设置于所述载台，且
当拾取所述半导体晶粒时，以使所述盖的所述表面进入至高于所述吸附面的规定高度的状态使所述盖滑动。
6.根据权利要求1或2所述的半导体晶粒的拾取装置，包括：
剥离检测单元，对位于使所述盖滑动而打开的所述抽吸开口正上方的所述半导体晶粒的一部分是否自所述切割片的所述正面剥离进行检测，
在由所述剥离检测单元检测出所述半导体晶粒的所述一部分未自所述切割片剥离的情形时，不使所述盖滑动，而在将所述抽吸开口的压力自所述第一压力切换为所述第二压力后，将所述抽吸开口的压力再次自所述第二压力切换为所述第一压力。
7.根据权利要求6所述的半导体晶粒的拾取装置，包括：
夹头，吸附半导体晶粒；
抽吸机构，连接于所述夹头，且自所述夹头表面抽吸空气；及
流量传感器，对所述抽吸机构的抽吸空气流量进行检测，
所述剥离检测单元在将利用所述流量传感器检测出的抽吸空气流量信号微分而得的微分信号超过规定阈值范围的次数成为偶数的情形时判断为已剥离，且在成为奇数的情形时判断为未剥离。
8.根据权利要求1或2所述的半导体晶粒的拾取装置，包括：
片材移位检测传感器，设置于关闭所述抽吸开口时所述盖的前端所抵接的所述抽吸开口的端面附近，且当使所述盖略微滑动而将所述抽吸开口略微打开时，对位于略微打开的所述吸附开口的上方的所述切割片相对于所述吸附面的相接分离方向的移位进行检测，
当在使所述吸附压力为真空后经过规定时间后将所述抽吸开口的压力自所述第二压力切换为所述第一压力时，在由所述片材移位检测传感器检测出的片材移位为规定阈值以下的情形时，使所述吸附压力为大气开放并且将所述抽吸开口的压力自所述第一压力切换为所述第二压力后，当在再次使所述吸附压力为真空后经过规定时间后，将所述抽吸开口的压力自所述第二压力切换为所述第一压力，从而使位于略微打开的所述吸附开口的上方的切割片自所述半导体芯片剥离。
9.根据权利要求8所述的半导体晶粒的拾取装置，其中
所述片材移位检测传感器是使用相对于所述切割片的光透过率为0％至30％的区域的波长的光作为光源。
10.根据权利要求9所述的半导体晶粒的拾取装置，其中
所述片材移位检测传感器是使用以0nm至300nm的短波长的发光二极管作为光源的反射型光纤。
11.一种半导体晶粒的拾取方法，包括：
准备半导体晶粒的拾取装置的步骤，所述半导体晶粒的拾取装置包括：载台，包含吸附面，所述吸附面吸附切割片的背面，所述切割片在正面贴附有要拾取的半导体晶粒；抽吸开口，设置于所述载台的所述吸附面；盖，以其表面自所述吸附面进入自如的方式设置于所述载台，且沿着所述吸附面滑动而开闭所述抽吸开口；及开口压力切换机构，将所述抽吸开口的压力在接近于真空的第一压力与接近于大气压的第二压力之间切换；
位置对准步骤，以关闭状态的盖前端与要拾取的半导体晶粒的一端一致，且盖的宽度方向位置与半导体晶粒的宽度方向位置一致的方式，使所述载台在沿着所述吸附面的方向移动；
第一剥离步骤，使所述盖略微滑动而将所述抽吸开口略微打开，并且使所述盖的所述表面进入至高于所述吸附面的规定高度后，使所述吸附压力为真空，且在经过规定时间后将所述抽吸开口的压力自所述第二压力切换为所述第一压力，而使位于略微打开的所述吸附开口的上方的所述切割片自所述半导体芯片剥离；以及
第二剥离步骤，将所述吸附面的吸附压力保持为真空，且将所述抽吸开口的压力自所述第二压力切换为所述第一压力后，每当将所述抽吸开口的压力自所述第一压力切换为所述第二压力时，以使所述盖表面进入至高于所述吸附面的规定高度的状态使所述盖仅向打开方向滑动规定距离，而将位于通过所述滑动而打开的所述抽吸开口正上方的所述半导体晶粒的一部分自所述切割片的所述正面剥离。
12.根据权利要求11所述的半导体晶粒的拾取方法，其中
所述开口压力切换机构在最初使所述盖仅向打开方向滑动规定距离之前，在所述第一压力与所述第二压力之间多次切换所述抽吸开口压力。
13.根据权利要求11所述的半导体晶粒的拾取方法，其中
所述半导体晶粒的拾取装置包括片材移位检测传感器，所述片材移位检测传感器设置于关闭所述抽吸开口时所述盖的前端所抵接的所述抽吸开口的端面附近，且当使所述盖略微滑动而将所述抽吸开口略微打开时，对位于略微打开的所述吸附开口的上方的所述切割片相对于所述吸附面的相接分离方向的移位进行检测，且
所述第一剥离步骤包括：
第一剥离判断步骤，当在使所述吸附压力为真空后经过规定时间后将所述抽吸开口的压力自所述第二压力切换为所述第一压力时，在由所述片材移位检测传感器检测的片材移位超过规定阈值的情形时，判断为位于略微打开的所述吸附开口的上方的切割片自所述半导体芯片剥离，且在由所述片材移位检测传感器检测的片材移位为规定阈值以下的情形时，判断为位于略微打开的所述吸附开口的上方的切割片未自所述半导体芯片剥离；及
第一重试步骤，在通过所述第一剥离判断步骤而判断为位于略微打开的所述吸附开口的上方的切割片未自所述半导体芯片剥离的情形时，使所述吸附压力为大气开放并且将所述抽吸开口的压力自所述第一压力切换为所述第二压力后，当在再次使所述吸附压力为真空后经过规定时间后，将所述抽吸开口的压力自所述第二压力切换为所述第一压力，从而使位于略微打开的所述吸附开口的上方的切割片自所述半导体芯片剥离。
14.根据权利要求11所述的半导体晶粒的拾取方法，其中
所述半导体晶粒的拾取装置包括：夹头，吸附半导体晶粒；抽吸机构，连接于所述夹头，且自所述夹头表面抽吸空气；及流量传感器，对所述抽吸机构的抽吸空气流量进行检测，
所述第二剥离步骤包括：
第二剥离判断步骤，在将利用所述流量传感器检测的抽吸空气流量信号微分而得的微分信号超过规定阈值范围的次数成为偶数的情形时，判断为位于使所述盖滑动而打开的所述抽吸开口正上方的所述半导体晶粒的一部分自所述切割片的所述正面剥离，且在成为奇数的情形时，判断为位于使所述盖滑动而打开的所述抽吸开口正上方的所述半导体晶粒的一部分未自所述切割片的所述正面剥离；及
第二重试步骤，在通过所述第二剥离判断步骤判断为所述半导体晶粒的所述一部分未自所述切割片的所述正面剥离的情形时，不使所述盖滑动，而在将所述抽吸开口的压力自所述第一压力切换为所述第二压力后，将所述抽吸开口的压力再次自所述第二压力切换为所述第一压力，从而使所述半导体晶粒的所述一部分自所述切割片的所述正面剥离。
15.根据权利要求13所述的半导体晶粒的拾取方法，其中
所述片材移位检测传感器是使用相对于所述切割片的光透过率为0％至30％的区域的波长的光作为光源。
16.根据权利要求15所述的半导体晶粒的拾取方法，其中
所述片材移位检测传感器是使用以0nm至300nm的短波长的发光二极管作为光源的反射型光纤。
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