TW202329297A - 半導體裝置的製造裝置 - Google Patents

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清水孝寛
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Abstract

製造半導體裝置的製造裝置（10）包括：晶片保持裝置（12）、具有非接觸地保持物件晶片（100）的PU頭（40）的PU裝置（14）、從切割帶（130）的背面側朝所述物件晶片（100）照射能量而使所述切割帶（130）的粘著力降低的能量照射裝置（16）、以及控制器（22），所述切割帶（130）的粘著層是伴隨所述能量的照射而粘著力下降並且使所述物件晶片（100）上浮微小距離的自剝離粘著層，所述控制器（22）在摘離準備期間，對所述PU頭（40）的位置進行控制，以使得即便所述物件晶片（100）上浮而所述物件晶片（100）與所述PU頭（40）也不會接觸。

Description

半導體裝置的製造裝置
本說明書公開一種將晶片接合至基板來製造半導體裝置的製造裝置。
在倒裝晶片安裝中，通過將晶片的接合面按壓至作為基板或其他晶片的接合物件，將所述晶片接合至接合物件。在所述情況下，晶片向接合物件的接合品質大幅度依賴於接合面的品質。特別是在進行利用原子鍵合或分子鍵合將晶片在常溫下接合至接合物件的常溫接合的情況下，對晶片的接合面要求保持高的品質。 [現有技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2008-130742號公報
[發明所要解決的問題] 然而，以前在晶片的拾取過程中，接合面的品質有時會下降。即，通常接合前的晶片是以使所述晶片的接合面朝上的姿勢而粘著保持在切割帶上。以前的拾取裝置為了從切割帶拾取晶片，對晶片進行抽吸保持，在拾取的過程中，以機械方式與晶片的接合面接觸。由於此種機械接觸，晶片的接合面有時會發生機械變化或化學變化，從而導致與接合物件的接合品質下降。
此外，在專利文獻1中公開一種方法，其包括：切割工序，將通過施加刺激而粘著力下降的切割帶貼附至晶片後，將所述晶片切割成各個晶片；粘著力下降工序，對切割帶施加刺激而使粘著力下降；以及拾取工序，利用抽吸嘴對晶片進行抽吸並拾取。根據所述技術，在拾取前，由於切割帶的粘著力下降，因此可以小的力拾取晶片。
但是，在專利文獻1的技術中，在拾取時，抽吸嘴也以機械方式與晶片的接合面接觸，因此無法防止接合面的變質，從而無法防止晶片向物件物的接合品質的下降。
因此，本說明書中公開一種可進一步提高晶片向物件物的接合品質的半導體裝置的製造裝置。 [解決問題的技術手段]
本說明書中公開的半導體裝置的製造裝置是將具有接合面和與所述接合面相向的保持面的晶片接合至接合物件來製造半導體裝置的製造裝置，所述半導體裝置的製造裝置的特徵在於包括：晶片保持裝置，將所述保持面被粘著保持在切割帶的表面上的一個以上的所述晶片與所述切割帶一同予以保持；拾取裝置，具有非接觸地保持所述一個以上的晶片中的作為拾取物件的晶片即物件晶片的拾取頭，從所述切割帶拾取所述物件晶片；能量照射裝置，從所述切割帶的背面側朝向所述物件晶片，區域選擇性地照射作為光或熱的能量，使所述切割帶的粘著力降低；以及控制器，對所述拾取裝置及能量照射裝置的動作進行控制，所述切割帶的粘著層是伴隨所述能量的照射而粘著力下降並且使所述物件晶片上浮微小距離的自剝離粘著層，所述控制器在為了所述拾取而使所述拾取頭接近所述物件晶片後到使所述物件晶片從所述切割帶摘離的摘離準備期間，對所述拾取頭的位置進行控制，以使得即便所述物件晶片上浮而所述物件晶片與所述拾取頭也不會接觸。
在所述情況下，也可為，所述控制器在所述摘離準備期間，使所述拾取頭上升以抵消所述物件晶片的上浮，由此將所述拾取頭的吸附面與所述物件晶片的所述接合面的距離即面間距離保持為一定。
另外，也可為，所述拾取頭在所述面間距離小於最大有效距離且大於中立距離的情況下，將所述物件晶片拉靠到所述吸附面，在所述面間距離小於所述中立距離的情況下，將所述物件晶片朝離開所述吸附面的方向按壓，所述控制器在所述摘離準備期間，以較中立距離小的距離將所述面間距離保持為一定。
另外，也可為，所述控制器在所述摘離準備期間，對所述拾取頭進行位置-負荷控制，以使得將作用於所述拾取裝置的負荷保持為一定。
另外，也可為，所述控制器存儲有表示用於在所述摘離準備期間將所述面間距離保持為一定的所述拾取頭的目標位置的時間變化的目標曲線，在所述摘離準備期間中，根據所述目標曲線對所述拾取頭的位置進行控制。
另外，也可為，所述控制器在所述摘離準備期間，使所述拾取頭在待機高度待機，所述待機高度是在所述物件晶片完全上浮時所述拾取頭不與所述物件晶片接觸而可保持所述物件晶片的高度。
在所述情況下，也可為，所述拾取頭在所述拾取頭的吸附面與所述物件晶片的所述接合面的距離即面間距離小於最大有效距離且大於中立距離的情況下，將所述物件晶片拉靠到所述吸附面，在所述面間距離小於所述中立距離的情況下，將所述物件晶片朝離開所述吸附面的方向按壓，所述待機高度是在所述物件晶片開始上浮之前的時機，所述面間距離小於最大有效距離且大於中立距離的高度。
另外，也可為，所述拾取頭通過從吸附面噴出空氣、或對所述吸附面賦予超聲波振動，在與吸附物件物之間形成空氣層的同時，非接觸地保持所述吸附對象物，所述控制器在與所述能量照射裝置所進行的所述能量的照射的開始同時地、或者在照射的開始之前，開始所述空氣的噴出或所述超聲波振動的賦予。
本說明書中公開的另一半導體裝置的製造裝置是將具有接合面和與所述接合面相向的保持面的晶片接合至接合物件來製造半導體裝置的製造裝置，所述半導體裝置的製造裝置的特徵在於包括：晶片保持裝置，將所述保持面被粘著保持在切割帶的表面上的一個以上的晶片與所述切割帶一同予以保持；拾取裝置，與所述晶片的所述接合面相向地配置，非接觸地保持並拾取所述一個以上的晶片中的作為拾取物件的晶片即物件晶片；能量照射裝置，從所述切割帶的背面側朝向所述物件晶片，區域選擇性地照射作為光或熱的能量，使所述切割帶的粘著力降低；以及控制器，對所述拾取裝置及能量照射裝置的動作進行控制。
在所述情況下，也可為，所述切割帶的粘著層是伴隨紫外線的照射而粘著力下降並且產生氣體的紫外線（Ultraviolet，UV）自剝離粘著層，所述能量照射裝置照射紫外線來作為所述能量，所述拾取裝置具有空氣噴出式的非接觸吸盤，所述空氣噴出式的非接觸吸盤從其吸附面的中央噴出空氣，在使所述中央產生真空抽吸力的同時與所述吸附物件物之間形成空氣層，由此非接觸地保持所述吸附對象物。
在所述情況下，也可為，所述控制器在所述拾取裝置所進行的所述空氣的噴出開始後或同時，開始所述能量照射裝置所進行的所述紫外線的照射。
另外，也可為，所述控制器對所述能量照射裝置進行控制，以使所述能量的照射區域成為擴展至較所述物件晶片的外形更靠外側的區域。
另外，也可為，所述拾取裝置還包括檢測部，所述檢測部對從所述物件晶片受到的反作用力進行檢測，所述控制器基於所述檢測部所檢測到的檢測負荷的變化，來判斷所述物件晶片從所述切割帶剝離的時機。
另外，也可為，所述控制器構成為執行：預照射處理，在所述拾取裝置所進行的所述物件晶片的抽吸開始前，使所述能量照射裝置照射所述粘著力殘存的量的所述能量；以及正式照射處理，在所述預照射處理之後，使所述能量照射裝置照射殘存的所述粘著力消失的量的所述能量。
另外，也可為，所述切割帶的粘著層伴隨熱的照射而粘著力下降，所述能量照射裝置照射熱來作為所述能量，所述拾取裝置具有空氣噴出式的非接觸吸盤，所述空氣噴出式的非接觸吸盤從其吸附面的中央朝徑方向外側噴出空氣，在使所述中央產生真空抽吸力的同時與所述吸附物件物之間形成空氣層，由此非接觸地保持所述吸附對象物，所述控制器在使所述能量照射裝置照射所述粘著力消失的量的所述能量之後，開始所述拾取裝置所進行的所述空氣的噴出。 [發明的效果]
在本說明書中公開的半導體裝置的製造裝置中，使切割帶的粘著力局部消失。因此，即便是抽吸力小的非接觸的拾取裝置，也可拾取物件晶片。而且，由此可有效果地防止物件晶片的接合面的品質下降，從而可進一步提高晶片向物件物的接合品質。
以下，參照附圖對半導體裝置的製造裝置10的結構進行說明。圖1是表示製造裝置10的結構的圖。製造裝置10從切割帶130拾取晶片100，將所述晶片100接合至作為基板110或其他晶片100的接合物件來製造半導體裝置。晶片100在其一面設有接合材，通過將所述一面按壓至接合物件而接合至接合物件。此外，以下將晶片100中的形成有接合材的面稱作“接合面102”，將其相反側的面稱作“保持面”。另外，在以下的附圖中，以粗線來圖示出接合面102。
在將晶片100接合至接合物件時，也可對晶片100進行加熱以使接合材熔融，但在本例中，不對晶片100進行加熱，而是在常溫下接合至接合對象。此種常溫接合是利用原子鍵合或分子鍵合的接合。為了進行常溫接合，要求本例的晶片100的接合面102維持高的品質。
為了將晶片100接合至接合物件，製造裝置10具有安裝頭18與載台20。載台20是載置基板110的台。安裝頭18與載台20相向配置，在其末端抽吸保持晶片100的保持面。換言之，安裝頭18以晶片100的接合面102朝向載台20的方式來保持晶片100。通過所述安裝頭18相對於載台20而相對移動，從而將晶片100按壓至接合物件。
為了向安裝頭18供給晶片100，在製造裝置10中，進而設有晶片保持裝置12、拾取裝置（以下稱作“拾取（pick up，PU）裝置”）14、以及能量照射裝置16。晶片保持裝置12是與切割帶130一同保持晶片。晶片預先貼附切割帶130後受到切割，而被分割為各個晶片100。因此，在切割帶130的表面，排列有多個晶片100。如後文詳述那樣，切割帶130具有基材132與粘著層134，利用粘著層134的粘著力來保持各個晶片100。在切割帶130，以包圍晶片的方式而安裝有晶片環（wafer ring）136。多個晶片100以保持面與粘著層134接觸且接合面102朝向上側的姿勢（所謂的面朝上（face up）的姿勢）而被保持在切割帶130。
晶片保持裝置12是以對切割帶130賦予有面方向外側的張力的狀態進行保持的裝置，具有擴張環（expand ring）30與壓環件32。擴張環30是形成有沿軸方向貫穿的貫穿孔的大致筒狀構件，在其下端設有朝徑方向外側延伸的凸緣。所述擴張環30的內徑大於晶片的直徑且小於晶片環136的內徑。
切割帶130被載置在所述擴張環30上。另外，安裝在切割帶130的晶片環136被壓環件32按壓至擴張環30的凸緣而得到固定。此時，切割帶130為覆蓋擴張環30的貫穿孔的上端的狀態，可經由貫穿孔而從下側進接（access）至切割帶130。
PU裝置14從切割帶130以面朝上狀態拾取晶片100後，變更為面朝下（face down）姿勢，並直接或間接地交接給安裝頭18。所述PU裝置14如圖1所示，與晶片100的接合面102相向地配置，具有對作為拾取物件的晶片100（以下稱作“物件晶片100”）的接合面102進行保持的PU頭40。PU頭40在拾取了物件晶片100後，旋轉180度而將物件晶片100變更為面朝下姿勢。PU裝置14將所述面朝下姿勢的物件晶片100交給安裝頭18。此外，圖1中是將物件晶片100從PU裝置14直接交付給安裝頭18，但也可經由其他裝置來交付。
能量照射裝置16設置在切割帶130的背面側，即，夾著切割帶130而設置在PU裝置14的相反側。所述能量照射裝置16朝向物件晶片100而區域選擇性地照射能量，以使切割帶130的粘著力局部地降低。能量是根據切割帶130的粘著層的特性而選擇。本例中，照射光，更具體而言，照射紫外線來作為能量。為了區域選擇性地照射能量，能量照射裝置16既可變更能量產生源（例如UV燈）的位置和/或姿勢，也可在能量產生源與切割帶130之間設置用於限定照射區域的遮蔽構件。無論如何，能量照射裝置16根據物件晶片100的位置來變更能量的照射位置。關於設置此種能量照射裝置16的理由將後述。
控制器22對所述的安裝頭18或PU裝置14、能量照射裝置16的驅動進行控制。控制器22是在物理上具有處理器50與記憶體52的電腦。
且說，如所述那樣，PU頭40保持物件晶片100的接合面102來進行拾取，但此時，若PU頭40的一部分以機械方式與接合面102接觸，則接合面102有時會發生機械或化學變化而導致接合面102的品質下降。這成為晶片100與接合物件的接合品質下降的原因。特別是，如所述那樣，在進行常溫接合時，必須將接合面102的品質保持為高，因此要求防止PU頭40與接合面102的機械接觸。
因此，本例中，在PU頭40設有非接觸吸盤60，所述非接觸吸盤60非接觸地保持物件晶片100的接合面102。另外，設有能量照射裝置16，所述能量照射裝置16通過對於物件晶片100照射能量來使切割帶130的粘著力降低。以下，關於所述非接觸吸盤60及能量照射裝置16將詳述。
圖2是表示PU頭40的結構的概略圖。如所述那樣，本例的PU頭40具有非接觸地保持物件晶片100的接合面102的非接觸吸盤60。在所述非接觸吸盤60，形成有多個從其底面（即吸附面62）的大致中央朝向面方向外側噴出壓縮空氣（compressed air）CA的噴出孔（未圖示）。壓縮空氣CA從所述噴出孔呈放射狀或旋風（cyclone）狀地沿著吸附面62流動，由此在吸附面62的大致中央形成真空64。在形成有所述真空64的狀態下，吸附面62向接合面102接近至與接合面102的距離成為規定的抽吸距離以下為止，由此物件晶片100被拉靠到吸附面62。另一方面，在接合面102與吸附面62之間，形成有由朝面方向外側流動的壓縮空氣CA所形成的空氣層。通過所述空氣層，排斥接合面102接觸吸附面62。即，在吸附面62的下側，同時產生因真空64的形成而產生的抽吸力與因空氣層而產生的排斥力，由此非接觸吸盤60可經由空氣層來非接觸地保持物件晶片100。
通過如此那樣利用非接觸吸盤60來保持物件晶片100，可切實地防止接合面102的損傷。然而，非接觸吸盤60的抽吸力非常小。因此，非接觸吸盤60中，難以克服切割帶130的粘著力來從切割帶130剝下物件晶片100。
因此，本例中，為了使切割帶130的粘著力局部地降低，設有能量照射裝置16。此處，對在本例中處理的切割帶130進行說明。圖3至圖5是表示PU頭40進行拾取的情況的映象圖。
如圖3～圖5所示，切割帶130是將基材132與粘著層134予以層疊而構成。粘著層134是通過照射能量，更具體而言，通過照射紫外線而失去粘著力，並且物件晶片100自動剝離的UV自剝離粘著層。所述UV自剝離粘著層例如可包含特殊丙烯酸系聚合物與UV官能型氣體產生劑。當對UV自剝離粘著層照射紫外線時，在粘著劑中產生氮氣，所述氣體被釋放至粘著劑的外部、粘著面介面，通過氣體積存在接著介面，接著物件物自然剝落。基材132只要可使紫外線透過即可，例如也可包含含有聚丙烯酸、聚烯烴、聚碳酸酯、氯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（acrylonitrile butadiene styrene，ABS）、聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate，PET）、尼龍、聚氨基甲酸酯、聚醯亞胺等透明樹脂的片材。另外，作為其他形態，基材132也可包含具有網眼狀結構的片材、開設有孔的片材等。
當通過能量照射裝置16來對此種切割帶130中的與物件晶片100對應的區域照射紫外線70時，如圖4所示，所述區域的粘著力得以降低，並且從所述區域中的粘著層134產生氣體，物件晶片100自動剝離。而且，通過物件晶片100從切割帶130剝離，即便以非接觸吸盤60的小的抽吸力也能拾取物件晶片100。最終，非接觸吸盤60如圖5所示，在與物件晶片100之間介隔有空氣層的狀態下，非接觸地保持並提起物件晶片100。
通過以上的說明明確，根據本例，通過對粘著層134照射能量而使粘著力局部地降低，可使用非接觸吸盤60來拾取物件晶片100。而且，由此可有效果地防止接合面102的品質劣化，從而可進一步提高物件晶片100與接合物件的接合品質。
此外，能量照射裝置16所進行的紫外線70的照射是與非接觸吸盤60在物件晶片100的接近位置處開始壓縮空氣CA的噴出的同時或者開始噴出後開始。這是為了防止從UV自剝離粘著層產生的氣體所造成的物件晶片100的彈跳。即，如所述那樣，本例的切割帶130的粘著層134為UV自剝離粘著層，但所述UV自剝離粘著層通過紫外線70的照射來產生氣體。由於所述氣體的噴出力，物件晶片100有時會從切割帶130彈跳。本例中，在紫外線70的照射之前，換言之，在氣體的產生前，開始非接觸吸盤60的噴氣，由此可利用壓縮空氣CA的力來抑制物件晶片100的彈跳。結果，能以適當的姿勢來拾取物件晶片100。
另外，紫外線70（即能量）的照射區域Ea設為擴展至較物件晶片100的外形稍稍靠外側的區域，以使得可完全覆蓋物件晶片100。通過使照射區域Ea大於物件晶片100，即便照射區域Ea的定位存在少許誤差，也可切實地照射物件晶片100的整個面。而且，通過物件晶片100的整個面的粘著力切實地降低，即便以抽吸力小的非接觸吸盤60也可切實地抽吸物件晶片100。此外，在以前的接觸式吸盤的情況下，為了避免誤抽吸鄰接的其他晶片100，照射區域Ea必須稍小於物件晶片100的外形。但是，如重複敘述那樣，本例中使用的非接觸吸盤60由於抽吸力小，因此即便其他晶片100的一部分的粘著力降低，也不會誤抽吸所述其他晶片100。因此，即便將照射區域Ea設定為大於物件晶片100也無問題。
若通過紫外線70的照射而將物件晶片100從切割帶130剝離，則PU裝置14使PU頭40上升。將物件晶片100剝離的時機，甚而，使PU頭40上升的時機既可根據從紫外線70的照射開始起的經過時間來判斷，也可根據作用於PU頭40的負荷的變化來判斷。例如，也可預先通過實驗獲取從紫外線70的照射開始直至剝離為止所需的時間來作為剝離時間，在實際的拾取處理時，在從紫外線70的照射開始經過了剝離時間的時機判斷為物件晶片100已剝離。
另外，作為其他形態，也可在PU頭40設置對作用於所述PU頭40的負荷進行探測的檢測部44，基於由所述檢測部44所探測的探測負荷的變化來判斷剝離的時機。即，在噴出壓縮空氣CA的狀態下使非接觸吸盤60靠近物件晶片100的情況下，對於物件晶片100產生垂直向上的抽吸的力Fa（參照圖3、圖4）。在物件晶片100被粘著層134粘著保持的情況下，克服所述抽吸力Fa的垂直向下的反作用力Fb作用於PU頭40。所述反作用力Fb在物件晶片100從粘著層134剝離的時機急劇下降。因此，也可利用檢測部44來探測所述反作用力Fb，甚而作用於PU頭40的向下的力，將探測負荷急劇下降的時機判斷為剝離的時機。此外，檢測部44也可具有對作用於PU頭40的負荷進行探測的負荷感測器。另外，作為其他形態，檢測部44也可為如下機構：通過對驅動PU頭40的能夠進行扭矩回饋的馬達的輸出進行監測，從而對作用於PU頭40的向下的力進行探測。
接下來，對拾取物件晶片100的處理的流程進行說明。圖6是表示拾取處理的流程的流程圖。在拾取物件晶片100時，控制器22首先進行PU頭40的定位（S10）。即，使PU頭40水準移動至物件晶片100的正上方，並且使PU頭40下降，以使PU頭40向物件晶片100接近至抽吸力作用於物件晶片100的距離、即抽吸距離為止。
若PU頭40接近物件晶片100，則控制器22對PU頭40的非接觸吸盤60供給壓縮空氣CA，使壓縮空氣CA從吸附面62噴出（S12）。由此，在非接觸吸盤60的下側形成真空64，抽吸力作用於物件晶片100。
若開始壓縮空氣CA的噴出，則控制器22開始能量照射裝置16所進行的紫外線70的照射（S14）。能量照射裝置16僅對與物件晶片100對應的區域照射紫外線70。控制器22從所述紫外線70的照射開始，持續紫外線70的照射直至經過規定的剝離時間為止。而且，若經過剝離時間（S16中為是），則控制器22判斷為物件晶片100已從切割帶130剝離。此外，如所述那樣，也可取代經過時間而通過作用於PU頭40的負荷來掌握剝離的時機。無論如何，若物件晶片100可剝離，則控制器22停止紫外線70的照射（S18），然後使PU頭40上升（S20）。由此，一個物件晶片100的拾取完成。拾取後，PU裝置14根據需要將所拾取的物件晶片100交給安裝頭18。另外，若需要拾取新的晶片100，則再次重複步驟S10～步驟S20。
通過以上的說明明確，根據本例，PU裝置14無須與接合面102接觸便可拾取物件晶片100，因此可防止接合面102的品質下降，從而可進一步提高物件晶片100與接合物件的接合品質。此外，至此為止所說明的結構為一例，只要包括非接觸地保持並拾取物件晶片100的PU裝置14、以及朝向物件晶片100而區域選擇性地照射能量以使切割帶130的粘著力局部地降低的能量照射裝置16，則其他結構也可適宜變更。
例如，在至此為止的說明中，在壓縮空氣CA的噴出後，開始紫外線70的照射。但是，也可執行預照射處理，所述預照射處理是在壓縮空氣CA的噴出前，換言之，在PU裝置14所進行的物件晶片100的抽吸開始前，照射粘著力殘存的量的能量。而且，也可執行正式照射處理，所述正式照射處理是在所述預照射處理之後照射殘存的粘著力消失的量的能量。
在所述情況下，也可對切割帶130上的所有的多個晶片100預先統一執行預照射處理。另外，作為其他形態，PU裝置14也可進行晶片100的抽吸以外的處理，例如，在進行將晶片100搬送至安裝頭18的處理等的期間中，對接下來要拾取的預定的單個晶片100進行預照射處理。通過如此那樣預先進行預照射處理，可縮短正式照射處理中的能量照射時間，從而可縮短拾取所需的時間。
另外，在至此為止的說明中，照射光，更具體而言，照射紫外線，來作為用於使粘著力消失的能量，但也可照射其他種類的能量、例如熱。即，根據切割帶130的種類，有通過熱而非紫外線來使粘著力消失者。例如，已知有使用熱硬化型粘著劑或熱發泡型粘著劑來作為構成粘著層134的粘著劑的切割帶130，所述熱硬化型粘著劑通過加熱而交聯，從而彈性係數提高，甚而粘著性下降，所述熱發泡型粘著劑含有通過加熱而發泡的發泡劑。在利用所述切割帶130來保持晶片100的情況下，能量照射裝置16也可照射熱來作為能量。
且說，在從非接觸吸盤60噴出壓縮空氣CA的情況下，會在物件晶片100的周邊產生風，因此物件晶片100及其周邊的切割帶130的溫度容易下降。因此，若與熱的照射並行地進行壓縮空氣CA的噴出，則存在剝離層的溫度未充分上升，而物件晶片100的剝離變得不充分之虞。因此，在照射熱來作為能量的情況下，從非接觸吸盤60的壓縮空氣CA的噴出也可在物件晶片100的剝離完成後，換言之，在熱的照射完成後進行。
圖7是表示照射熱時的拾取處理的流程的流程圖。如圖7所示，在使用熱自剝離型的切割帶130的情況下，在對PU頭40進行了定位後（S30），在壓縮空氣CA的噴出（S38）之前，開始熱照射（S32）。然後，若經過規定的剝離時間（S34中為是），而判斷為物件晶片100的剝離已完成，則開始壓縮空氣CA的噴出（S38），從而利用PU頭40來非接觸地保持物件晶片100。
另外，在至此為止的說明中，使用通過噴出壓縮空氣CA來非接觸保持吸附對象的空氣噴出式的非接觸吸盤60，但也可使用其他形態的非接觸吸盤60。例如，也可使用利用高頻振動來非接觸保持吸附物件的超聲波式的非接觸吸盤60。圖8是表示超聲波式的非接觸吸盤60的結構的圖。所述非接觸吸盤60具有通過施加電壓來高頻地微振動的超聲波發生器（sonotrode）66。通過所述微振動，在非接觸吸盤60的下表面，形成經壓縮的薄的空氣的膜、所謂的擠壓膜（squeeze film）68。所述擠壓膜68排斥物件晶片100向吸附面62的接觸。非接觸吸盤60也與此種擠壓膜68的形成並行地進行空氣抽吸。結果，物件晶片100被抽吸至吸附面62，另一方面，通過擠壓膜68，向吸附面62的接觸受到阻礙，因此非接觸吸盤60可非接觸地保持物件晶片100。
且說，在空氣噴出式及超聲波式的任一情況下，非接觸吸盤60均在其軸方向上約束吸附物件物（物件晶片100），但在吸附面62方向上不約束吸附物件物。因此，由非接觸吸盤60所抽吸的物件晶片100容易朝吸附面62的面方向較容易地移動。
因此，為了抑制此種物件晶片100的面方向移動，也可在PU頭40設置限制物件晶片100的面方向移動的限制機構。圖9是表示限制機構的一例的圖。圖9中，在PU頭40的周面上，設有能夠沿軸方向進退的限制銷80。限制銷80通過彈簧82而朝下方向受到施力。在非接觸吸盤60接近切割帶130上的物件晶片100的情況下，限制銷80與和物件晶片100鄰接的其他晶片100的接合面102接觸。此時，限制銷80通過從其他晶片100受到的反作用力，克服彈簧82的所施加的力而退避至上方。另一方面，若PU頭40提起物件晶片100，則限制銷80通過彈簧的所施加的力而朝下方伸出。此時，限制銷80的下端低於物件晶片100的上表面（接合面102），限制銷80接近物件晶片100的周面。因此，即便物件晶片100欲朝面方向移動，物件晶片100抵接於限制銷80，物件晶片100在面方向上的移動也受到限制。
此外，根據所述說明明確，限制銷80與其他物件晶片100的接合面102接觸。通過所述接觸來決定限制銷80的位置，以免晶片100向接合物件的接合品質下降。即，在接合面102中，接合至接合對象的接合材（例如電極部）等也要求保持高的品質，但無所述接合材的區域即便其品質稍許變化，也不會對接合品質造成不良影響。因此，在設置限制銷80的情況下，只要以與不會對其接合品質造成影響的部位接觸的方式，來決定其位置或尺寸即可。
接下來，對其他實施方式進行說明。本實施方式的製造裝置10的結構與圖1所示的裝置10大致相同。本實施方式的製造裝置10將為了拾取物件晶片100而使PU頭40接近物件晶片100到摘離為止的期間（以下稱作“摘離準備期間”）中的控制設為特殊的控制。
另外，本實施方式中使用的切割帶130伴隨能量（例如紫外線或熱等）的照射，使物件晶片100上浮。對此參照圖10進行說明。如所述那樣，另外，如圖10所示那樣，切割帶130具有基材132與粘著層134。圖10的狀態S1表示對所述切割帶130照射能量之前的初始狀態。在初始狀態S1下，粘著層134粘著保持物件晶片100。
所述粘著層134伴隨能量的照射，產生氣體或發生膨脹。通過此種氣體的產生及膨脹，物件晶片100從粘著層134自然剝落。另外，通過氣體的產生及膨脹，如圖10的狀態S2所示，物件晶片100向上方上浮。因此，若將PU頭40的高度位置固定在初始狀態S1下過度接近物件晶片100的高度位置（例如圖10中的高度ha），則伴隨能量照射而上浮的物件晶片100與PU頭40有可能接觸。另一方面，若將PU頭40固定在初始狀態S1下大大遠離物件晶片100的位置，則無法利用非接觸吸盤60保持物件晶片100。因此，由於氣體的噴出力，如圖10的狀態S3所示，物件晶片100有時會從切割帶130跳起並飛散。
因此，在本實施方式中，考慮到伴隨能量照射而引起的物件晶片100的上浮的行為，對PU頭40進行位置控制。在所述PU頭40的位置控制的說明之前，對吸附面62與接合面102的距離（以下稱作“面間距離Df”）、和非接觸吸盤60對於物件晶片100作用的力的關係進行說明。
如所述那樣，在非接觸吸盤60為空氣噴出式的情況下，在吸附面62的下側形成真空64（參照圖2）的層，在超聲波式的情況下，在吸附面62的下側形成擠壓膜68（參照圖8）。所述真空64的層及擠壓膜68均為具有吸附力與斥力的空氣層72。若面間距離Df小於規定的最大有效距離Dv，則空氣層72的力作用於物件晶片100。
若更具體地說明，則如圖11的（a）所示，在面間距離Df小於最大有效距離Dv且大於規定的中立距離Dn的情況下，空氣層72欲在吸引物件晶片100的狀態下縮小，以接近Df=Dn。即，在所述情況下，在物件晶片100作用有朝向吸附面62的拉靠的力Fa。
另一方面，如圖11的（c）所示，在面間距離Df小於中立距離Dn的情況下，空氣層72欲發生膨脹，以接近Df=Dn。此時，在物件晶片100被切割帶130支撐的情況下，物件晶片100被空氣層72按壓，對PU頭40作用有與所述按壓的力Fb相應的反作用力。
接下來，對本實施方式的PU頭40的位置控制進行說明。如所述那樣，在本實施方式中，考慮到伴隨能量照射而引起的物件晶片100的上浮的行為，對PU頭40進行位置控制。
若具體地說明，則在拾取處理時，使PU頭40接近物件晶片100，並且對於物件晶片100照射能量。然後，若物件晶片100與切割帶130分離，則使PU頭40上升，以使物件晶片100從切割帶130摘離。
在本實施方式中，在摘離準備期間中，為了防止物件晶片100與PU頭40的接觸，使PU頭40上升，以抵消物件晶片100的上浮。另外，此時以小於中立距離Dn的值將面間距離Df保持為一定，以使按壓的力作用於物件晶片100。圖12是表示所述位置控制的情況的映象圖。如圖12所示，在本實施方式中，在初始狀態S1與狀態S2之間，物件晶片100上浮距離Δh的情況下，PU頭40也上升距離Δh，從而將面間距離Df保持為一定。
此處，在本實施方式中，為了將面間距離Df保持為一定，對作用於PU頭40的負荷進行探測，並對PU頭40進行負荷-位置控制，以使所述負荷一定。通過將負荷保持為一定，空氣層72的厚度、甚而面間距離Df被保持為一定。根據對使PU頭40沿Z方向移動的馬達施加的電流（以下稱作“驅動電流”）來推斷作用於PU頭40的負荷。另外，作為另一形態，可在PU頭40上搭載專用的負荷感測器。在任一情況下，在摘離準備期間中，若作用於PU頭40的負荷大於目標值，則控制器22均使PU頭40上升，若負荷小於目標值，則控制器22均使PU頭40下降。
圖13是拾取處理中的時序圖的一例。在圖13中，第一段表示面間距離Df，在所述面間距離Df小於中立距離Dn的情況下，按壓的力作用於物件晶片100，在大於中立距離Dn的情況下，拉伸的力作用於物件晶片100。另外，圖13中的第二段表示PU頭40的Z方向位置，第三段表示物件晶片100的Z方向位置。進而，圖13的第四段表示施加至對PU頭40進行驅動的馬達的驅動電流。所述驅動電流與作用於PU頭40上的負荷成比例。另外，在圖13中，PU頭40具有空氣噴出式的非接觸吸盤60，能量照射裝置16照射紫外線70來作為能量。
在拾取物件晶片100的情況下，控制器22使PU頭40下降到規定的目標高度h1。所述情況下的目標高度h1是面間距離Df大於零且小於中立距離Dn的值。通過預先進行實驗或模擬來確定所述目標高度h1。在圖12中，在時刻t1，PU頭40到達目標高度h1。
在PU頭40到達目標高度h1後的時刻t2，控制器22開始非接觸吸盤60的空氣噴射。由此，在吸附面62的下側形成空氣層72，由於所述空氣層72的力，在晶片100上產生規定的大小的按壓的力。另外，在PU頭40中產生與所述按壓的力相應的反作用力。由此，作用於PU頭40的負荷、甚而驅動電流急劇上升。控制器22對PU頭40進行負荷-位置控制，以使驅動電流維持規定的目標電流A1。此處，目標電流A1是與按壓力相應的值。預先通過實驗或模擬來求出所述目標電流A1。
繼而，在時刻t3，控制器22對能量照射裝置16進行驅動，以開始向物件晶片100的紫外線70的照射。由此，從粘著保持物件晶片100的粘著層134產生氣體，或者粘著層134發生膨脹。結果，在時刻t4以後，物件晶片100逐漸上浮。
當物件晶片100上浮，面間距離Df變小時，按壓力、甚而驅動電流上升。若驅動電流上升，則控制器22使PU頭40上升，直到所述驅動電流成為目標電流A1為止。通過持續進行此種處理，PU頭40追隨物件晶片100的上浮而上升，面間距離Df大致保持為一定。而且，由此即便物件晶片100上浮，也可切實地防止物件晶片100與PU頭40的接觸。
在將物件晶片100從切割帶130完全剝離的時刻t6，控制器22使PU頭40上升，從而使物件晶片100摘離。此外，關於物件晶片100的剝離完成後的時機，換言之，關於執行摘離的時機，可根據物件晶片100（甚而PU頭40）的上浮量來判斷，也可通過從開始能量照射起的經過時間來判斷。
根據以上的說明明確，通過對PU頭40進行驅動控制以使負荷一定，即便物件晶片100上浮，也可將面間距離Df保持為一定，從而可防止PU頭40與物件晶片100的接觸。另外，在本實施方式中，將面間距離Df保持為未滿中立距離Dn，因此可在即將開始摘離之前利用空氣層72按壓物件晶片100，從而可有效果地防止因氣體的噴出引起的物件晶片100的飛散。
接下來，對其他實施方式進行說明。在所述例子中，為了將面間距離Df保持為一定，對PU頭40進行位置控制以使負荷一定。在本實施方式中，預先存儲有表示用於在摘離準備期間將面間距離Df保持為一定的PU頭40的目標位置的時間變化的目標曲線。而且，在摘離準備期間中，根據所述目標曲線對PU頭40進行位置控制。
即，預先進行實驗或模擬，求出能量照射後的物件晶片100的Z方向位置的時間變化。基於所述物件晶片100的Z方向位置的時間變化，求出可將面間距離Df保持為一定的PU頭40的目標位置的時間變化來作為目標曲線，並存儲在記憶體52中。即，將如圖13的第二段所示那樣的PU頭40的時間-位置曲線預先存儲在記憶體52中。
若開始能量的照射，則控制器22根據存儲在記憶體52中的目標曲線來對PU頭40的位置進行控制。即，在每次控制的採樣時機，對PU頭40的實際位置與目標位置進行比較，使PU頭40升降，以使實際位置接近目標位置。通過設為所述結構，即便物件晶片100上浮，也可將面間距離Df保持為一定，從而可防止PU頭40與物件晶片100的接觸。
接下來，對其他實施方式進行說明。圖14是表示其他實施方式的情況的映象圖。如圖14所示，在本實施方式中，在摘離準備期間中，使PU頭40在規定的待機高度hw待機。待機高度hw是指在物件晶片100完全上浮時，PU頭40不與物件晶片100接觸而可保持物件晶片100的高度。
另外，在本實施方式中，將待機高度hw設為在物件晶片100開始上浮之前的時機，面間距離Df小於最大有效距離Dv的高度。通過設為所述結構，在摘離準備期間中，可使空氣層72的力作用於物件晶片100，因此可有效果地防止物件晶片100的飛散。
進而，在本實施方式中，將待機高度hw設為在物件晶片100開始上浮之前的時機，面間距離Df大於中立距離Dn的高度。通過設為所述結構，由於在上浮開始前的階段可將面間距離Df確保得較大，因此即便物件晶片100上浮，也可更切實地防止PU頭40與物件晶片100的接觸。預先進行實驗或模擬來確定此種待機高度hw。
圖15是本實施方式中的拾取處理中的時序圖的一例。在圖15中，第一段表示面間距離Df。另外，圖15中的第二段表示非接觸吸盤60的Z方向位置，第三段表示物件晶片100的Z方向位置。
在拾取物件晶片100的情況下，控制器22使PU頭40下降到規定的待機高度hw。在圖15中，在時刻t1，PU頭40到達待機高度hw。由此，面間距離Df未滿最大有效距離Dv且超過中立距離Dn。
繼而，在時刻t2，控制器22開始非接觸吸盤60的空氣噴射。由此，在吸附面62的下側形成空氣層72。在所述時間點，由於Dn＜Df＜Dv，因此在物件晶片100產生規定的大小的拉伸的力。其中，在所述時間點，由於物件晶片100粘貼在切割帶130上，因此即便受到拉伸的力，物件晶片100的Z方向位置也不會變化。
之後，在時刻t3，控制器22對能量照射裝置16進行驅動，以開始向物件晶片100的紫外線70的照射。由此，從粘著保持物件晶片100的粘著層134產生氣體，或者粘著層134發生膨脹。結果，在時刻t4以後，物件晶片100逐漸上浮。
面間距離Df伴隨物件晶片100的上浮而急劇下降。然後，在物件晶片100完全剝離的時刻t5的時間點，在物件晶片100上，面間距離Df未滿中立距離Dn，在物件晶片100作用有按壓的力。若物件晶片100可完全剝離，則在時刻t6，控制器22使PU頭40上升，以使物件晶片100摘離。
根據以上的說明明確，根據本實施方式，在摘離準備期間中，PU頭40在待機高度hw待機。因此，即便在物件晶片100上浮的情況下，也可防止PU頭40與物件晶片100接觸。另外，待機高度hw設為在物件晶片100開始上浮之前的階段，面間距離Df小於最大有效距離Dv的值。因此，在摘離準備期間中，可使空氣層72的力作用於物件晶片100。由此，物件晶片100始終由非接觸吸盤60保持，因此即便氣體從粘著層134急劇地噴出，也可防止物件晶片100的飛散。
此外，至此說明的結構為一例，只要在摘離準備期間中，對PU頭40的位置進行控制，以使得即便物件晶片100上浮，物件晶片100與PU頭40也不接觸，則其他結構也可進行變更。例如，在圖13、圖15的實施方式中，採用空氣噴射式的非接觸吸盤60，採用通過紫外線70的照射而自剝離的切割帶130。但是，非接觸吸盤60也可為超聲波式，切割帶130也可為通過熱的照射而自剝離的帶。
10：製造裝置 12：晶片保持裝置 14：PU裝置 16：能量照射裝置 18：安裝頭 20：載台 22：控制器 30：擴張環 32：壓環件 40：PU頭 44：檢測部 50：處理器 52：記憶體 60：非接觸吸盤 62：吸附面 64：真空 66：超聲波發生器 68：擠壓膜 70：紫外線 80：限制銷 82：彈簧 100：晶片 102：接合面 110：基板 130：切割帶 132：基材 134：粘著層 136：晶片環 A1：目標電流 CA：壓縮空氣 Df：面間距離 Dn：中立距離 Dv：最大有效距離 Ea：照射區域 Fa：抽吸力 Fb：反作用力 h1：目標高度 ha：高度 hw：待機高度 S1、S2、S3：狀態 Δh：距離
圖1是表示製造裝置的結構的圖。 圖2是表示PU頭的結構的概略圖。 圖3是表示PU頭進行拾取的情況的映象圖。 圖4是表示PU頭進行拾取的情況的映象圖。 圖5是表示PU頭進行拾取的情況的映象圖。 圖6是表示拾取處理的流程的流程圖。 圖7是表示拾取處理的另一流程的流程圖。 圖8是表示超聲波式非接觸吸盤的結構的圖。 圖9是表示限制機構的一例的圖。 圖10是表示伴隨能量照射的物件晶片的行為的映象圖。 圖11是對空氣層對於物件晶片作用的力與面間距離的關係進行說明的圖。 圖12是表示摘離準備期間中的PU頭的位置控制的情況的映象圖。 圖13是拾取處理中的時序圖的一例。 圖14是表示在摘離準備期間中的PU頭的位置控制的另一例的情況的映象圖。 圖15是拾取處理中的時序圖的另一例。
40:PU頭
60:非接觸吸盤
62:吸附面
100:晶片
102:接合面
130:切割帶
132:基材
134:粘著層
S1、S2:狀態
△h:距離

Claims (8)

  1. 一種半導體裝置的製造裝置，是將具有接合面和與所述接合面相向的保持面的晶片接合至接合物件來製造半導體裝置的製造裝置，所述半導體裝置的製造裝置的特徵在於包括： 晶片保持裝置，將所述保持面被粘著保持在切割帶的表面上的一個以上的所述晶片與所述切割帶一同予以保持； 拾取裝置，具有非接觸地保持所述一個以上的晶片中的作為拾取物件的晶片即物件晶片的拾取頭，從所述切割帶拾取所述物件晶片； 能量照射裝置，從所述切割帶的背面側朝向所述物件晶片，區域選擇性地照射作為光或熱的能量，使所述切割帶的粘著力降低；以及 控制器，對所述拾取裝置及能量照射裝置的動作進行控制， 所述切割帶的粘著層是伴隨所述能量的照射而粘著力下降並且使所述物件晶片上浮微小距離的自剝離粘著層， 所述控制器在為了所述拾取而使所述拾取頭接近所述物件晶片後到使所述物件晶片從所述切割帶摘離的摘離準備期間，對所述拾取頭的位置進行控制，以使得即便所述物件晶片上浮而所述物件晶片與所述拾取頭也不會接觸。
  2. 如請求項1所述的半導體裝置的製造裝置，其特徵在於： 所述控制器在所述摘離準備期間，使所述拾取頭上升以抵消所述物件晶片的上浮，由此將所述拾取頭的吸附面與所述物件晶片的所述接合面的距離即面間距離保持為一定。
  3. 如請求項2所述的半導體裝置的製造裝置，其特徵在於： 所述拾取頭在所述面間距離小於最大有效距離且大於中立距離的情況下，將所述物件晶片拉靠到所述吸附面，在所述面間距離小於所述中立距離的情況下，將所述物件晶片朝離開所述吸附面的方向按壓， 所述控制器在所述摘離準備期間，以較中立距離小的距離將所述面間距離保持為一定。
  4. 如請求項2或3所述的半導體裝置的製造裝置，其特徵在於： 所述控制器在所述摘離準備期間，對所述拾取頭進行位置-負荷控制，以使得將作用於所述拾取裝置的負荷保持為一定。
  5. 如請求項2或3所述的半導體裝置的製造裝置，其特徵在於： 所述控制器存儲有表示用於在所述摘離準備期間將所述面間距離保持為一定的所述拾取頭的目標位置的時間變化的目標曲線，在所述摘離準備期間中，根據所述目標曲線對所述拾取頭的位置進行控制。
  6. 如請求項1所述的半導體裝置的製造裝置，其特徵在於： 所述控制器在所述摘離準備期間，使所述拾取頭在待機高度待機， 所述待機高度是在所述物件晶片完全上浮時所述拾取頭不會與所述物件晶片接觸而能夠保持所述物件晶片的高度。
  7. 如請求項6所述的半導體裝置的製造裝置，其特徵在於： 所述拾取頭在所述拾取頭的吸附面與所述物件晶片的所述接合面的距離即面間距離小於最大有效距離且大於中立距離的情況下，將所述物件晶片拉靠到所述吸附面，在所述面間距離小於所述中立距離的情況下，將所述物件晶片朝離開所述吸附面的方向按壓， 所述待機高度是在所述物件晶片開始上浮之前的時機，所述面間距離小於最大有效距離且大於中立距離的高度。
  8. 如請求項1至3中任一項所述的半導體裝置的製造裝置，其特徵在於： 所述拾取頭通過從吸附面噴出空氣、或對所述吸附面賦予超聲波振動，在與吸附物件物之間形成空氣層的同時，非接觸地保持所述吸附對象物， 所述控制器在與所述能量照射裝置所進行的所述能量的照射的開始同時地、或者在照射的開始之前，開始所述空氣的噴出或所述超聲波振動的賦予。
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