脆化装置，拾取系统和拾取芯片的方法 |
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| 申请号 | CN201610022826.7 | 申请日 | 2016-01-14 | 公开(公告)号 | CN105789127A | 公开(公告)日 | 2016-07-20 |
| 申请人 | 英飞凌科技奥地利有限公司; | 发明人 | 吴祖华; M.海因里奇; J.希尔施勒; I.米勒; M.勒斯纳; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及脆化装置，拾取系统和拾取芯片的方法。各种 实施例 提供一种从载体系统拾取芯片的方法，其中该方法包括提供包括多个芯片的载体系统，该多个芯片包括边缘部分并且通过粘合层附着到载体系统的一个表面；在多个芯片的边缘部分处选择性地脆化粘合层；以及拾取多个芯片的至少一个芯片。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种从载体系统拾取芯片的方法，所述方法包括： |
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| 说明书全文 | 脆化装置，拾取系统和拾取芯片的方法技术领域[0001] 各种实施例涉及脆化装置、拾取系统和拾取芯片的方法。 背景技术[0002] 通常，将半导体芯片呈现在行业内也被称为胶带的在框架中支撑的箔上，用于以安装设备来处理。半导体芯片粘附到箔。具有箔的框架由可移动的晶片工作台容纳。晶片工作台周期性地移动，使得一个半导体芯片接着另一个被呈现在第一位置A处，并且然后所呈现的半导体芯片由芯片夹持器拾取并被放置在衬底上的第二位置B处。所呈现的半导体芯片从箔的去除由布置在箔下面的芯片排出器（在行业内被称为管芯排出器）支持。这样做时，通常布置在芯片排出器中的至少一个针支持半导体芯片从箔的分离。发明内容 [0003] 各种实施例提供了一种从载体系统拾取芯片的方法，其中，该方法包括提供包括多个芯片的载体系统，该多个芯片包括边缘部分并且通过粘合层附着到载体系统的一个表面；在多个芯片的边缘部分处选择性地脆化粘合层；以及拾取多个芯片中的至少一个芯片。 [0004] 此外，各种实施例提供了一种用于从载体系统拾取芯片的拾取系统的脆化装置，其中脆化装置被配置成在通过粘合层附着到载体系统的芯片的边缘部分处选择性地脆化粘合层。 [0006] 在附图中，同样的参考字符遍及不同视图大体上指代相同的部分。附图不一定是成比例的。而是重点大体上放在图示本发明的原理上。在下面的描述中，参照下面的附图描述各种实施例，在附图中：图1A和1B示意性地图示了根据示范性实施例的载体系统； 图2示意性地图示了根据示范性实施例的脆化装置； 图3示意性地图示了根据另一个示范性实施例的另一个脆化装置； 图4示意性地图示了根据示范性实施例的脆化装置的细节； 图5示意性地图示了根据示范性实施例的拾取系统；以及 图6示出了根据示范性实施例的拾取方法的流程图。 具体实施方式[0007] 在下文中，将解释脆化装置、拾取系统和从载体系统拾取芯片的方法的进一步示范性实施例。应该指出的是，在一个特定示范性实施例的上下文中描述的特定特征的描述也可以与其他示范性实施例相结合。 [0008] 词语“示范性”在本文中用来意指“用作示例、实例或举例说明”。在本文中被描述为“示范性”的任何实施例或设计不一定被解释为相比其他实施例或设计是优选或有利的。 [0009] 各种示范性实施例提供了一种选择性地脆化芯片的载体系统的粘合层的部分的方法，其中，各个选择的部分对应于附着到载体系统的芯片的边缘部分。可以通过选择性地施加能量（例如，冷却能量或光能量）到各个边缘部分执行脆化。例如，可以通过脆化装置执行脆化，该脆化装置被配置成在通过粘合层附着到载体系统的芯片的边缘部分处选择性地脆化粘合层。任选地，也可以脆化未连接到边缘或边缘部分的芯片背面的附加部分。 [0010] 应该指出的是，术语“选择性地”可以特别表示，在可以在整个载体系统内或跨整个载体系统执行基本脆化时，对选择性地脆化的各个部分执行附加脆化。这可以通过提供附加量的能量（例如光或冷却）到各个部分来执行。应该指出的是，当然在（多个芯片的）个体芯片的边缘部分下面的粘合层的脆化可以随后或以一种分批工艺来执行，即以单一的脆化步骤一起来执行。 [0011] 特别地，应该指出的是，特别地在芯片的边缘部分处执行脆化。因此，它必须区别于整个粘合层的总体脆化。通过特别脆化附着或固定到载体系统的芯片的边缘或边界部分或区域，可以可能的是使拾取动作变得容易和简化拾取动作。特别地，芯片的边缘部分可能难以卸下载体系统（例如箔），因为在薄芯片的情况下，芯片可能相当弯曲或挠曲，并且仍然粘住箔。 [0012] 特别地，可能不再必要确保载体系统和/或芯片可能不弯曲。因此，可能不再必要在薄晶片的情况下附加的铜层附着到晶片，仅用于确保必要的刚性。因为芯片的粘附可能在边缘部分处被特别地削弱，所以甚至对于薄的晶片或芯片而言，弯曲的危险可能被基本上降低并且可能不再必要使用这样的附加刚性层，使得可以避免芯片和附加刚性层之间的温度膨胀系数（CTE）的失配，从而提高薄芯片的持久性。特别地，通常在管芯附着的回流工艺期间导致显著的芯片弯曲（从而引起焊料空隙和芯片倾斜以及导致差的管芯结合质量）的CTE失配在执行根据示范性实施例的选择性脆化步骤时可能是可避免的。此外，可以可能使用例如用在所谓的胡椒罐（pepper-pot）中的共同的针，以例如通过共同抽吸夹头促进拾取具有远低于500微米的芯片厚度的甚至薄的芯片。例如，可以容易地处理低于100微米，优选地为在5微米和75微米之间，例如在10微米和50微米之间，例如大约35微米或者甚至低于15微米的总芯片厚度。 [0013] 因此，通过执行特别地脆化对应于附着的芯片的边缘部分的粘合层的部分的方法，可以可能提供一种不太复杂的工艺，因为脆化装置或系统的支架（例如，针、胡椒罐和夹头）可以不必适配于薄芯片和/或不同的芯片（例如，大小和/或厚度的变化）。特别地，通过在芯片边缘或者其外围周围和下面执行粘合或粘结层的局部（附加）脆化，可能能够实现超薄芯片（例如，具有低于35微米的厚度）的无压痕拾取。由于局部的脆化，经常用在已知的技术中的金属毛刺由于局部的脆化可能不再充当倒刺（barb）。 [0014] 在下文中，描述了拾取方法的示范性实施例。然而，关于这些实施例描述的特征和元件可以与脆化装置和拾取系统的示范性实施例相结合。 [0015] 根据拾取方法的示范性实施例，脆化是通过紫外光执行的。 [0016] 特别地，紫外光可以由紫外激光器或紫外灯供应。 [0017] 根据拾取方法的示范性实施例，该紫外光具有被配置成穿过载体系统的波长。 [0018] 特别地，激光可以从下面被引导到载体系统例如箔或玻璃（例如，有机玻璃或丙烯酸玻璃）载体上。即，激光可以被引导到与（芯片被附着到的）一个表面相反的载体系统的进一步表面上。载体系统对其是透明的这样的波长的使用可以提供下述优势：载体系统的总体稳定性可以由于所使用的光而不被降低。因此，可以可能的是特别地粘合层的材料可以被脆化并且芯片对载体系统的粘附因此可以被有效地降低。 [0019] 根据拾取方法的示范性实施例，脆化是通过施加冷能执行的。 [0020] 术语“施加冷能”可以特别表示能够提供冷却作用的（冷却）介质的施加。特别地，冷能可以由低温流体例如氮或空气提供。例如，冷能可以通过引导冷却空气或甚至液态空气到载体系统的背面（芯片未附着到的侧面）来提供。使用这样的冷能（即，冷却或冻结）可能是选择性地脆化用来将芯片附着到载体系统（例如，箔或玻璃载体）的粘合层的合适方式。 [0021] 根据拾取方法的示范性实施例，通过将冷却流体选择性地引导到边缘部分来施加冷能。 [0022] 根据拾取方法的示范性实施例，该载体系统是箔并且该方法还包括在拾取至少一个芯片期间矫直该箔。 [0024] 根据拾取方法的示范性实施例，该载体系统是箔并且该方法还包括从箔的第二表面施加附加力在该箔上，其中第二表面与该一个表面相反。 [0025] 即，该力可以从下面或换句话说从该箔的与该一个表面（即，在其上布置多个芯片的表面）相反的侧面或表面被运用或施加到箔。除了通过拾取工具例如抽吸针或（真空）拾取夹头施加的力以外的力的施加可能能够降低损坏、破裂或挠曲的可能性。例如，附加的力可以通过针从下面压到载体系统（箔）上来施加。 [0026] 根据拾取方法的示范性实施例，通过压缩气体的脉冲施加力。 [0027] 特别地，压缩气体的脉冲可以是短脉冲，例如可以具有在1毫秒和几秒（比如5秒）之间的范围内的持续时间，例如特别是约20毫秒。这样的短脉冲可以用来通过从上面使用共同（真空）的夹头使芯片的分离变得容易，或者甚至避免用于分离的真空夹头的必要性。特别地，在气体脉冲足以从载体系统分离芯片的情况下，真空夹头可能仅对拾取芯片而不是分离芯片是必要的，从而导致下述事实：通过夹头施加的负压（或力）可能可降低，从而可能降低弯曲或挠曲的可能性。针对压缩气体的脉冲的可能气体可以是空气或N2。 [0028] 在下文中，描述了脆化装置的示范性实施例。然而，关于这些实施例描述的特征和元件可以与从载体系统拾取芯片的方法和拾取系统的示范性实施例相结合。 [0029] 根据示范性实施例，脆化装置包括被配置成选择性地脆化粘合层的冷却源。 [0030] 特别地，冷却或冷却介质的（选择性）使用可能是用于选择性地脆化粘合层的合适方法。 [0032] 特别地，光源可以是激光光源。优选地，该光可以具有紫外区域（例如，在150 nm和400 nm之间）的波长。 [0033] 根据示范性实施例，脆化装置还包括配置成选择性地暴露边缘部分的掩模。 [0034] 例如，该掩模可以包括对光源的光透明的透明或空隙部分，而其他部分可能对光是不透明的。特别地，透明部分可以匹配芯片的边缘部分。替代地，该掩模可以包括具有相对高的热导率的部分，而其他部分可以展示相对低的热导率。这样的掩模在通过冷却而不是光执行脆化的情况下可以被有利地使用。然而，也可能通过提供针对光和/或冷却的引导系统（例如，在光的情况下通过（一个或多个）（柔性）光导纤维，或在施加冷能（冷却流体）情况下通过（一个或多个）（薄）流体线）能够实现脆化的选择性。 [0035] 根据脆化装置的示范性实施例，紫外光源还包括被配置成引导紫外光源的光的光导系统。 [0036] 特别地，该光导系统可以包括光导纤维或可以由光导纤维构成。例如，光导纤维可以是柔性的。因此，可以可能提供柔性光导机制，该柔性光导机制可以针对不同种类的芯片（即，具有不同的形状、形式或大小的芯片）以有效方式被使用。 [0037] 根据示范性实施例，该脆化装置还包括至少一个透镜，该至少一个透镜是光导系统的部分。 [0038] 特别地，至少一个透镜可以在光导纤维的端处形成。在光导系统包括多个光导纤维的情况下，每个光导纤维可以包括在其端处的透镜。例如，透镜可以被配置成修改通过光导纤维输出的光束，例如聚焦、整形、准直。因此，可以可能提供高柔性的光导系统。 [0039] 通过提供一个透镜或多个透镜，可以可能的是，可以提供柔性的光导系统。因此，可以可能的是，通过光导系统或光学系统的简单更改或修改，可以修改光（激光）束的几何形状和/或大小。因此，可以可能的是，针对不同的芯片技术使用不同的设备（例如，所谓的胡椒罐或针）不是必要的。也可以可能完全避免从背面使用针（胡椒罐），因此在芯片表面中在拾取过程期间没有或至少减少的压痕可以形成。 [0040] 在下文中，描述了拾取系统的示范性实施例。然而，关于这些实施例描述的特征和元件可以与从载体系统拾取芯片的方法和脆化装置的示范性实施例相结合。 [0041] 根据示范性实施例，拾取系统还包括被配置成拾取芯片的拾取夹头。 [0042] 特别地，拾取夹头可以是被配置成吸取要从载体系统分离或拾取的芯片的真空拾取夹头。 [0043] 根据示范性实施例，该拾取系统还包括被配置成在载体系统的背面上引导气体脉冲的气体引导系统。 [0044] 特别地，气体引导系统可以包括气体泵和/或（微）阀和/或（一个或多个）流体线。这样的气体引导系统可以适配于将短的气体脉冲引导到载体系统的背面。因此，可以可能仅通过气体脉冲分离或至少降低芯片对载体系统的粘附，使得没有附加的针可能对分离芯片是必要的。因此，可以可能的是，没有压痕在拾取过程期间在芯片的表面上形成。应该指出的是，气体引导系统当然可以在下述情况下与针系统一起使用：在该情况下，通过针施加的机械力可以至少被降低，因此也降低了压痕的形成的概率。 [0045] 在下文中，将更详细地关于附图描述脆化装置、拾取系统和从载体系统拾取芯片的方法的特定实施例。 [0046] 图1A和1B示意性地图示了根据示范性实施例的载体系统。特别地，图1示出了通过箔或玻璃层101形成的载体系统100，通过粘合或粘结层103将多个芯片102固定或粘结在该箔或玻璃层101上。例如，可能的粘合剂可以包括聚酰亚胺或可以由聚酰亚胺构成。载体系统100由（金属）框架104支持或支撑。优选地，在通过紫外光脆化粘合层的情况下，箔或玻璃层101具有对紫外光透明的材料。然而，在粘合层然后由冷却流体脆化的情况下，箔或玻璃层101可以通过不透明材料形成。 [0047] 优选地，在第一步骤中，整个粘合层103可以被暴露到脆化步骤，其由箭头110示意性指示。然而，根据示范性实施例，然后粘合或粘结层103另外被选择性地暴露到脆化步骤，从而仅脆化与附着的芯片的边缘部分对应的部分中的粘合层，这将参考下面附图进行更详细地解释。 [0048] 图2示意性地图示了根据示范性实施例的脆化装置200。特别地，脆化装置200包括紫外光源201，例如激光器或紫外灯。紫外光源放出通过在图2中被示意性地图示为203的掩模形成、修改或图案化的光束202。图案化的光束然后穿过载体系统205的箔或玻璃层204，并且照射用于附着多个芯片207的粘合层206。 [0049] 由于紫外光束的图案化，仅粘结层206的特定部分208被暴露到紫外光。因此，仅对应于芯片的边缘部分或区域的粘合层的暴露区域被紫外光脆化。此外，在图2中也示意性地指示框架209。根据图2的实施例，光源直接布置在载体系统下面或在载体系统的背面处。应该指出的是，载体系统的“背面”由没有芯片附着到的侧面形成。 [0050] 图3示意性地图示根据另一示范性实施例的另一脆化装置300。特别地，脆化系统300包括紫外光源301，例如激光器或紫外灯。紫外光源放出光束302。然而，与在图2中示出的实施例不同的是，光源耦合到光学或光导纤维310。因此，通过光纤（例如，柔性玻璃纤维电缆）传输紫外光，该光纤可以附着到例如所谓的胡椒罐。因此，没有掩模是必要的，因为光纤已经确保暴露的图案。然而，也可以提供附加的掩模。优选地，也将光纤与形成或修改紫外光图案的透镜和/或准直仪系统相结合。图案化的光束然后穿过载体系统305的箔或玻璃层304，并且照射用于附着多个芯片307的粘合层306。 [0051] 由于紫外光束的图案化，仅粘结层306的特定部分308被暴露到紫外光。因此，仅对应于芯片的边缘区域的暴露区域被紫外光脆化。此外，在图3中也示意性地指示框架309。由于柔性光纤310的提供，紫外光源可以被任意地布置，并且可以特别地从框架和载体系统被机械地解耦。紫外光源也可以从拾取系统或工具的进一步元件被机械地解耦。 [0052] 图4示意性地图示了根据示范性实施例的脆化装置的细节。特别地，图4示意性地图示在光纤421的发射或输出端处提供的透镜420。例如，输出端本身可以形成透镜或附加（单独）的透镜可以布置在光路中。取决于透镜的几何形状，可以形成光图案。例如，圆柱形透镜可以用来提供光纤的椭圆输出图案。因此，可以可能通过四个光纤暴露矩形芯片的芯片（或芯片下面的粘合层）的所有边缘部分。 [0053] 图5示意性地图示了根据示范性实施例的拾取系统。特别地，拾取系统500包括气体引导系统530，该气体引导系统530包括提供冲击箔504的背面的气体脉冲（由箭头532示意性指示）的（压力）部分531，而气体引导系统的另一（抽吸）部分533通过提供真空或负压给箔（由箭头534指示）而起着抽吸单元的作用。在压力部分531的气体脉冲可以促进芯片的容易提起或拾取时，（抽吸）部分533提供箔504的矫直。 [0054] 此外，图5图示了包括箔504、在其上布置或固定多个芯片507的粘合层506的载体系统。载体系统由（金属）框架509支持。此外，拾取系统500包括用于提起或拾取芯片的（抽吸）夹头535。在芯片被夹头拾取之前，粘合层506已经在对应于芯片的边缘部分的区域508中被选择性地脆化。 [0055] 图6示出了根据示范性实施例的拾取方法的流程图。特别地，方法600包括提供包括多个芯片的载体系统（步骤601），该多个芯片包括边缘部分并且通过粘合层附着到载体系统的一个表面。然后，在多个芯片的边缘部分处选择性地脆化粘合层（步骤602）。为了执行选择性脆化步骤，紫外光源或冷能的源可以被放置和对齐在载体系统之下。为了提供选择性脆化图案，掩模可以被定位在能量源（紫外光或冷能）之间。然后，例如通过抽吸针或抽吸夹头拾取多个芯片中的至少一个芯片（步骤603）。 [0056] 总结，仅选择性地脆化粘合层的特定区域特别是与附着的芯片的边缘部分对应的区域的脆化步骤可以提供一些优势。例如，可以可能在不提供例如由铜制成的附加刚性层的情况下处理非常薄的芯片（例如，低于35微米）。由于有可能省略这样的附加刚性层，可以可能避免刚性层和芯片本身之间的CTE失配。因此，在管芯附着的回流工艺期间的芯片弯曲可以被避免，使得导致差的管芯结合质量的所产生的焊料空隙和芯片倾斜也可以被避免。特别地，由于芯片边缘下面和接近芯片边缘的粘合层的局部脆化，可能能够实现甚至针对超薄芯片的无压痕工艺（或具有较小/较少压痕的至少一个工艺）。 [0057] 这样的脆化可以通过经过载体系统（例如，切割箔或玻璃载体）到粘合层中的局部能量剂量沉积来实现。在过程中使用金属毛刺的情况下，该金属毛刺可能不再起像倒刺那样的作用，因为沿倒刺的粘合层或粘结层被脆化。这可以允许在没有机械弯曲芯片的情况下从粘合层释放超薄芯片边缘，并且可以通过使用常规拾取夹头真空抽吸芯片或通过例如来自被定位在下面的微阀的附加气压脉冲能够实现随后拾取。优选地，在芯片下面的箔可以在拾取期间通过真空抽吸被矫直。 [0058] 还应该指出的是，术语“包括”不排除其他元件或特征，并且“一”或“一个”不排除多个。而且，可以组合与不同实施例联合描述的元件。还应该指出的是，参考标记不应被解释为限制权利要求的范围。虽然已经参考特定实施例特别地示出和描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以在其中做出形式和细节上的各种改变。因此，本发明的范围由所附权利要求指示，并且因此意图涵盖落入权利要求的等价物的含义和范围内的所有改变。 |
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