TWI747225B - 搬送裝置 - Google Patents

Abstract

本發明穩定地拾取對象物。搬送裝置1包括：吸盤2，以使半導體晶片103面向保持面2B的方式非接觸地保持所述半導體晶片103；以及導件3，具有可抵接於半導體晶片103的晶片側面103s的導引探針9，針對保持於吸盤2的半導體晶片103，導引探針9限制半導體晶片103沿與保持面2B的法線N的方向交叉的橫向的移動。導引探針9可進行探針前端9a相對於保持面2B接近及分離的往返移動。

Description

搬送裝置

本發明是有關於一種搬送裝置。

將半導體晶圓單片化而成的半導體晶片為電子元件的構成零件。半導體晶片的製造步驟中，進行使半導體晶圓移動的作業。另外，電子元件的製造步驟中，進行拾取半導體晶片並配置於電路基板的作業。對於半導體晶圓及半導體晶片而言，維持清潔狀態的必要性高。因此，半導體晶圓及半導體晶片理想的是於該些移動作業中並未直接接觸。例如，專利文獻1~專利文獻3揭示非接觸地保持半導體晶圓等的技術。

[現有技術文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2014-003238號公報

[專利文獻2]日本專利特開2014-165470號公報

[專利文獻3]日本專利特開平01-127538號公報

作為非接觸地保持對象物的技術，已知有所謂伯努利吸盤(Bernoulli chuck)。伯努利吸盤利用藉由使流體於吸盤與對象物之間流通從而產生的力。該力將對象物向吸盤吸引。將該吸引 力稱為保持力。然而，伯努利吸盤於與所述保持力的方向交叉的橫向，並未向對象物給予任何限制力。其結果，若於對象物保持於吸盤的狀態下，橫向的外力作用於對象物，則對象物容易移動。其結果為，難以穩定地拾取對象物。

本發明提供一種可穩定地拾取對象物的搬送裝置。

本發明的一形態的搬送裝置包括：吸盤部，以使對象物面向保持面的方式非接觸地保持所述對象物，所述對象物為半導體晶片或半導體晶圓；導引部，具有可抵接於對象物的側面的導引探針，針對保持於吸盤部的對象物，導引探針限制對象物沿與保持面的法線的方向交叉的橫向的移動，導引探針可進行導引探針的前端相對於保持面接近及分離的往返移動。

所述搬送裝置中，導引部的導引探針限制保持於吸盤的對象物沿橫向的移動。所述導引探針可進行相對於吸盤的保持面接近及分離的移動。若如此，則於使對象物靠近吸盤時，導引探針能夠以接近保持面的方式移動。因此，可與對象物的周圍狀況無關而使吸盤容易地靠近對象物。而且，於將保持有對象物的吸盤提起時，導引探針能夠以自保持面分離的方式移動。其結果為，於對象物的側面上存在導引探針，故而限制對象物沿橫向的移動。即，可限制對象物沿橫向的移動，並且提起對象物。因此，可穩定地拾取對象物。

所述搬送裝置的導引探針亦可相互切換自導引探針的 前端至保持面為止的距離為第一距離的第一形態、與自導引探針的前端至保持面為止的距離為第二距離的第二形態，第二距離短於第一距離。根據所述構成，能夠可靠地進行導引探針的前端相對於保持面接近及分離的往返移動。

所述搬送裝置的導引探針亦可沿法線的方向延伸。根據所述構成，可使導引部的構成簡易。

所述搬送裝置的導引部亦可具有施加力產生部，所述施加力產生部向導引探針提供朝向法線的方向的施加力。根據所述構成，能夠可靠地產生導引探針的前端相對於保持面分離的動作。

所述搬送裝置亦可為至少兩個導引部沿著保持面的第一緣部配置，至少兩個其他導引部沿著保持面的第二緣部配置。根據所述構成，成為兩個導引部可抵接於對象物的側面的狀態。其結果為，較佳地限制對象物的旋轉移動。因此，可進一步穩定地拾取對象物。

所述搬送裝置亦可為導引部具有沿相對於法線的方向傾斜的方向延伸的第一導引探針，其他導引部具有沿相對於法線的方向傾斜的方向延伸的第二導引探針，第一導引探針的前端與第二導引探針的前端的分離寬度大於第一導引探針的基端與第二導引探針的基端的分離寬度。根據所述構成，即便於吸盤的位置相對於對象物偏離的情形時，亦可拾取對象物。

所述搬送裝置的吸盤部亦可為伯努利吸盤。根據所述構成，可非接觸地可靠地保持對象物。

根據本發明的一形態的搬送裝置，可穩定地拾取對象物。

1、1A、1B、300:搬送裝置

2、302:吸盤(吸盤部)

2B、302B:保持面

2Ba:第一緣部

2Bb:第二緣部

2h:空氣孔

2s:吸盤側面

2t:吸盤主面

3、3A、3B、3C、3D、303:導件(導引部)

4:控制板

7、307:導件本體

7b:導件下表面

8:彈簧

9、9A、9B、9C、9D、309:導引探針

9a、309a:探針前端

9b:探針基端

9s:探針側面

100:半導體晶圓

101、103、104:半導體晶片

103s:晶片側面

101t、103t、104t:晶片主面

201:切割帶

202:拾取銷

SA:保持力作用區域

FU:反作用力

FK:保持力

FS:施加力

H1、H2:分離寬度

N:法線

圖1為表示實施形態的搬送裝置拾取半導體晶片的狀況的立體圖。

圖2為表示搬送裝置的構成的立體圖。

圖3為表示搬送裝置的端面的圖。

圖4為表示使用圖2的搬送裝置拾取半導體晶片的動作的圖。

圖5為表示繼圖4之後，使用搬送裝置拾取半導體晶片的動作的圖。

圖6為表示變形例1的搬送裝置的圖。

圖7為表示變形例2的搬送裝置的圖。

圖8為表示使用比較例的搬送裝置拾取半導體晶片的動作的圖。

以下，一面參照附圖一面對本發明的實施形態加以詳細說明。於圖式的說明中對相同的要素標註相同的符號，省略重複的說明。

如圖1所示，經切割的半導體晶圓100具有多個半導體晶片101。半導體晶片101的間隔至少與切割器(dicing cutter) 的厚度同等。作為一例，半導體晶片101的間隔為100微米左右。半導體晶片101理想的是為了保持其清潔度而避免與晶片主面101t的接觸。因此，實施形態的搬送裝置1以半導體晶片101作為對象物，不接觸半導體晶片101的晶片主面101t而逐個拾取。搬送裝置1亦可適用於在成為拾取對象的半導體晶片101的周圍的全部配置有其他半導體晶片101的情形。另外，搬送裝置1亦可適用於在如半導體晶圓100的周邊部般成為拾取對象的半導體晶片101的周圍的一部分配置有其他半導體晶片101的情形。

搬送半導體晶片101的搬送裝置1例如可用於固晶(die bond)裝置、拾取裝置。

如圖2所示，搬送裝置1具有吸盤2(吸盤部)及導件3(導引部)。吸盤2使保持面2B產生保持半導體晶片101的保持力FK。該保持力FK例如基於伯努利效應。即，吸盤2為所謂的伯努利吸盤。吸盤2具有空氣孔2h。於空氣孔2h提供用以產生保持力FK的壓縮空氣。空氣孔2h具有形成於吸盤主面2t的開口、及形成於吸盤2的保持面2B的開口。亦可於保持面2B側的開口附近，設置控制空氣的流動的控制板4。自吸盤主面2t提供的壓縮空氣自作為吸盤下表面的保持面2B的開口噴出，由控制板4控制方向，於沿著保持面2B的方向流動。另外，壓縮空氣自吸盤側面2s側向周圍流出。

再者，吸盤2的構成不限定於所述構成，可採用可非接觸地保持半導體晶片101的構成。

吸盤2的保持力FK沿著保持面2B的法線N的方向。保持力FK的朝向與法線N的方向為相反方向。即，保持力FK的朝向是朝向保持面2B。於半導體晶片101由保持力FK保持時，半導體晶片101於作為與法線N交叉的橫向的X方向及Y方向不受任何限制。因此，若X方向及Y方向的力作用於半導體晶片101，則半導體晶片101容易於X方向及Y方向活動。

因此，導件3控制所述橫向(X方向及Y方向)的活動。搬送裝置1具有八個導件3。於自法線N的方向觀察而吸盤2的平面形狀為矩形時，於各個吸盤側面2s各配置有兩個導件3。換言之，兩個導件3沿著保持面2B的第一緣部2Ba配置。進而，兩個其他導件3沿著保持面2B的第二緣部2Bb配置。多個導件3僅配置的位置不同，各自的構成相同。以下，以導件3A為例對其詳細的構成進行說明，關於其他導件3，省略說明。

如圖3的(a)部分所示，導件3A具有導件本體7、彈簧8及導引探針9。再者，圖3~圖5僅圖示一對導件3A、3B，省略其他導件3的圖示。導件本體7固定於吸盤側面2s。導件本體7收容彈簧8及探針基端9b。導件本體7的導件下表面7b位於較吸盤2的保持面2B更靠上方。換言之，導件下表面7b未自保持面2B突出。再者，導件下表面7b亦可與保持面2B為同一平面(同一面)。另外，導件下表面7b至少不自保持力作用區域SA突出。

導引探針9可相對於導件本體7於其軸線方向往返移 動。即，導引探針9可相對於吸盤2，沿著保持面2B的法線N往返移動。彈簧8收容於導件本體7，對導引探針9賦予沿著法線N的施加力FS。彈簧8為壓縮彈簧。彈簧8的上端固定於導件本體7。彈簧8的下端固定於導引探針9。於初始狀態下，彈簧8亦可稍短於自然長。根據該狀態，於初始狀態下，彈簧8對導引探針9賦予將導引探針9向下方按壓的施加力FS。因此，可使導引探針9可靠地突出。該狀態下的自保持面2B至探針前端9a為止的距離為第一距離。

如圖3的(b)部分所示，若探針前端9a接觸晶片主面104t，則導引探針9受到向上的反作用力FU。若向上的反作用力FU作用於導引探針9，則彈簧8被壓縮而變短。即，容許導引探針9向上方移動。而且，如圖3的(a)部分所示，若探針前端9a自晶片主面104t分離，對導引探針9作用的向上的反作用力FU消失，則導引探針9由彈簧8的施加力FS向下方按壓。

再者，導件3亦可採用可發揮施加力FS的構成作為施加力產生部。例如，導件3亦可利用氣缸(air cylinder)作為施加力產生部。進而，導件3視需要亦可省略施加力產生部。

基於所述動作，導引探針9可採取兩個形態。所謂第一形態，為可控制所保持的半導體晶片101沿橫向的移動的狀態(參照圖3的(a)部分)。於為第一形態時，導引探針9的探針前端9a至少較保持力作用區域SA更向下方突出。再者，只要實現所保持的半導體晶片101的沿橫向的控制即可。只要至少探針前端 9a位於較處於保持狀態的半導體晶片101的晶片主面103t更靠下方即可。即，導引探針9與半導體晶片103的晶片側面103s重合。該形態可於靠近半導體晶片101的步驟(例如圖4的(c)部分)及保持半導體晶片101後自半導體晶圓100移動至上方的步驟(例如圖5的(a)部分)等中採取。換言之，由吸盤2不使保持力FK作用於半導體晶片103的狀態切換至作用的狀態的瞬間(例如參照圖3的(b)部分)不包含於第一形態。該期間中，導引探針9採取下述將說明的第二形態。

第二形態為導引探針9收縮地最大的狀態。換言之，亦可謂探針前端9a與保持面2B的距離最短的狀態。該狀態下的保持面2B至探針前端9a的距離為第二距離。該狀態下，探針前端9a與保持力作用區域SA重合。即，於導引探針9收縮地最大的狀態下，探針前端9a位於較保持力作用區域SA的下端更靠保持面2B側。

以下，一面參照圖4及圖5，一面對使用搬送裝置1拾取半導體晶片103的動作進行說明。

首先，如圖4的(a)部分所示，使搬送裝置1移動至作為拾取對象的半導體晶片103的正上方。此時，導引探針9位於較半導體晶片103的晶片側面103s更靠外側。

繼而，如圖4的(b)部分所示，使搬送裝置1靠近半導體晶片103。其結果為，探針前端9a分別接觸鄰接於半導體晶片103的其他半導體晶片104的晶片主面104t。於該狀態下，吸 盤2的保持力作用區域SA與半導體晶片103並未重合。因此，吸盤2無法保持半導體晶片103。

繼而，如圖4的(c)部分所示，進一步使搬送裝置1靠近半導體晶片103。更詳細而言，使保持面2B靠近晶片主面103t。若如此，則探針前端9a自半導體晶片104受到反作用力FU。因此，隨著吸盤2靠近半導體晶片103，彈簧8收縮，探針基端9b逐漸收容於導件本體7的內部。換言之，導引探針9不移動，但相對於靜止的導引探針9，吸盤2及導件本體7逐漸向下方移動。於該狀態下，吸盤2的保持力作用區域SA亦不與半導體晶片103重合。因此，吸盤2無法保持半導體晶片103。

繼而，如圖4的(d)部分所示，進一步使搬送裝置1靠近半導體晶片103。更詳細而言，使保持面2B靠近晶片主面103t。其結果為，保持力作用區域SA與晶片主面103t重合。於該狀態下，可使吸盤2的保持力FK作用於半導體晶片103。而且，對吸盤2提供壓縮空氣，產生保持力FK。其結果，半導體晶片103保持於吸盤2。

接下來，如圖5的(a)部分所示，使搬送裝置1自切割帶201分離。換言之，使搬送裝置1的吸盤2向上方(Z方向)移動。伴隨該移動，半導體晶片103向上方移動。而且，導引探針9保持由彈簧8的施加力FS按壓於半導體晶片104的狀態。即，雖然吸盤2及導件本體7向上方移動，但導引探針9保持其位置。若如此，則隨著吸盤2上升，可見收容於導件本體7的導引探針9 伸長。因此，該期間中，伴隨半導體晶片103的上升，逐漸形成該半導體晶片103的晶片側面103s與導引探針9的重合部分。即，伴隨半導體晶片103的上升，發揮抑制半導體晶片103沿橫向偏離的功能。尤其於半導體晶片103的晶片背面103b自切割帶201剝離的期間，不規則地產生局部的剝離，故而意外的外力容易作用於半導體晶片103。然而，已於半導體晶片103的側方存在導引探針9，故而為可抑制半導體晶片103沿橫向偏離的狀態。

再者，亦可藉由配置於切割帶201的背面側的拾取銷202將半導體晶片103上推。另外，亦可設為藉由拾取銷202的上推使半導體晶片103的晶片主面103t到達保持力作用區域SA的動作。

繼而，如圖5的(b)部分所示，使搬送裝置1的吸盤2向上方移動。伴隨該移動，半導體晶片103進一步向上方移動。於半導體晶片103移動的期間中，如上文所述，晶片側面103s與導引探針9的重合區域逐漸增加。而且，吸盤2與導引探針9的位置關係回到第一形態。於該狀態下，導引探針9的長度最大。

繼而，如圖5的(c)部分所示，使搬送裝置1的吸盤2進一步向上方移動。伴隨該移動，半導體晶片103進一步向上方移動。另外，導引探針9的長度達到最大。即，吸盤2與導引探針9的相對位置不變化。因此，導引探針9伴隨吸盤2的移動而向上方移動。其結果，探針前端9a自半導體晶片104的晶片主面104t分離。

經過以上的動作，搬送裝置1拾取半導體晶片103。

搬送裝置1具有吸盤2及導件3。吸盤2以使半導體晶片103面向保持面2B的方式非接觸地保持所述半導體晶片103。導件3具有可抵接於半導體晶片103的晶片側面103s的導引探針9。導引探針9針對保持於吸盤2的半導體晶片103，限制半導體晶片103沿與保持面2B的法線N的方向交叉的橫向的移動。導引探針9可進行探針前端9a相對於保持面2B接近及分離的往返移動。

搬送裝置1中，導件3的導引探針9限制保持於吸盤2的半導體晶片103沿橫向的移動。所述導引探針9可進行相對於吸盤2的保持面2B接近及分離的移動。若如此，則於使吸盤2靠近半導體晶片103時，導引探針9能夠以接近保持面2B的方式移動。因此，即便於半導體晶片103的周圍存在其他半導體晶片104，亦可使吸盤2容易地靠近半導體晶片103。而且，於將保持有半導體晶片103的吸盤2提起時，導引探針9能夠以自保持面2B分離的方式移動。其結果為，於半導體晶片103的晶片側面103s上存在導引探針9。因此，限制半導體晶片103沿橫向的移動。即，搬送裝置1可限制半導體晶片103沿橫向的移動，並且提起半導體晶片103。因此，可穩定地拾取半導體晶片103。

例如，圖8的(a)部分所示的比較例的搬送裝置300與搬送裝置1不同，導件303的導引探針309固定於導件本體307。根據所述構成，若使吸盤302的保持面302B靠近半導體晶 片103，則探針前端309a被按壓於與所述半導體晶片103鄰接的其他半導體晶片104的晶片主面104t。比較例的搬送裝置300中，導引探針309不伸縮，故而若進一步使吸盤302靠近半導體晶片103，則如圖8的(b)部分所示，探針前端309a按壓晶片主面104t的力進一步提高。其結果為，有導致半導體晶片104破損之虞。

另一方面，搬送裝置1中，若使吸盤2靠近半導體晶片103，則探針前端9a能夠以接近保持面2B的方式移動。因此，如比較例的搬送裝置300般伴隨吸盤2的接近而對晶片主面104t的按壓力提高的情況得到抑制。因此，搬送裝置1不使半導體晶片104破損。

搬送裝置1的導引探針9相互切換自探針前端9a至保持面2B為止的距離為第一距離的第一形態、與自探針前端9a至保持面2B為止的距離為第二距離的第二形態。第二距離短於第一距離。根據所述構成，能夠可靠地進行探針前端9a相對於保持面2B接近及分離的往返移動。

搬送裝置1的導引探針9沿法線N的方向延伸。根據所述構成，可使導件3的構成簡易。

搬送裝置1的導件3具有彈簧8。彈簧8向導引探針9提供朝向法線N的方向的施加力FS。根據所述構成，能夠可靠地產生導引探針9的前端相對於保持面2B分離的動作。

搬送裝置1的兩個導件3沿著保持面2B的第一緣部2Ba配置。搬送裝置1的至少兩個其他導件3沿著保持面2B的第二緣 部2Bb配置。根據所述構成，成為兩個導件3可抵接於半導體晶片103的晶片側面103s的狀態。其結果為，較佳地限制半導體晶片103的旋轉移動。因此，可更穩定地拾取半導體晶片103。

以上，對本揭示的搬送裝置1進行了說明。然而，本揭示的搬送裝置1不限定於所述實施形態，亦可以各種形態實施。

例如，圖6所示的搬送裝置1A具有導件3A、導件3B。導件3A、導件3B的導引探針9A、導引探針9B(第一導引探針、第二導引探針)亦可相對於保持面2B的法線N而傾斜。所述導引探針9A、導引探針9B於相對於法線N傾斜的方向，相對於導件本體7而伸縮。再者，導引探針9A、導引探針9B亦可沿著法線N的方向移動。即，只要探針前端9a與吸盤2的相對位置關係可變即可。再者，圖6中，省略彈簧8的圖示，但導件3A、導件3B可具有彈簧8，亦可不具有彈簧8。

此處，導引探針9A的探針前端9a與導引探針9B的探針前端9a的分離寬度H1大於導引探針9A的探針基端9b與導引探針9B的探針基端9b的分離寬度H2。換言之，隨著自保持面2B分離，導引探針9A、導引探針9B間的分離寬度不斷擴大。

總而言之，搬送裝置1A的導件3A、導件3B具有沿相對於法線N的方向傾斜的方向延伸的導引探針9A、導引探針9B。導引探針9A的探針前端9a與導引探針9B的探針前端9a的分離寬度H1大於導引探針9A的探針基端9b與導引探針9B的探針基端9b的分離寬度H2。根據所述構成，即便於吸盤2的位置相對 於半導體晶片103偏離的情形時，亦可拾取半導體晶片103。

即，即便搬送裝置1A與作為拾取對象的半導體晶片103的位置稍許偏離，搬送裝置1A亦可將半導體晶片103導引至既定的保持位置。因此，可放寬可保持半導體晶片103的位置條件。其結果，搬送裝置1A可進一步穩定地保持半導體晶片103。

容許搬送裝置與半導體晶片的水平方向的偏離的機構亦可利用與圖6所示的機構不同的機構來實現。例如，如圖7所示，導件3C、導件3D的導引探針9C、導引探針9D的探針側面9s傾斜。換言之，導引探針9C、導引探針9D的形狀為前端變細。即便為此種構成，即便搬送裝置1B與作為拾取對象的半導體晶片103的位置稍偏離，亦可將半導體晶片103導引至既定的保持位置。

實施形態的搬送裝置1適用於半導體晶片103的搬送。搬送裝置亦可適用於半導體晶圓的搬送。

1:搬送裝置

2:吸盤(吸盤部)

2B:保持面

2Ba:第一緣部

2Bb:第二緣部

2h:空氣孔

2s:吸盤側面

2t:吸盤主面

3、3A、3B:導件(導引部)

4:控制板

7:導件本體

8:彈簧

9:導引探針

FK:保持力

N:法線

Claims (7)

1. 一種搬送裝置，包括：吸盤部，以使對象物面向保持面的方式非接觸地保持所述對象物，所述對象物為半導體晶片或半導體晶圓；以及導引部，具有能夠抵接於所述對象物的側面的導引探針，針對保持於所述吸盤部的所述對象物，所述導引探針限制所述對象物沿與所述保持面的法線的方向交叉的橫向的移動，所述導引探針能夠進行所述導引探針的前端相對於所述保持面接近及分離的往返移動，於將保持有所述對象物的所述吸盤部提起時，所述導引探針能夠以自所述保持面分離的方式移動。
2. 如請求項1所述的搬送裝置，其中所述導引探針相互切換自所述導引探針的前端至所述保持面為止的距離為第一距離的第一形態、與自所述導引探針的前端至所述保持面為止的距離為第二距離的第二形態，所述第二距離短於所述第一距離。
3. 如請求項1所述的搬送裝置，其中所述導引探針沿所述法線的方向延伸。
4. 如請求項1至請求項3中任一項所述的搬送裝置，其中所述導引部具有：施加力產生部，向所述導引探針提供朝向所述法線的方向的施加力。
5. 如請求項1至請求項3中任一項所述的搬送裝置，其中至少兩個所述導引部沿著所述保持面的第一緣部配置， 至少兩個其他所述導引部沿著所述保持面的第二緣部配置。
6. 如請求項1或請求項2所述的搬送裝置，其中所述導引部具有沿相對於所述法線的方向傾斜的方向延伸的第一導引探針，其他所述導引部具有沿相對於所述法線的方向傾斜的方向延伸的第二導引探針，所述第一導引探針的前端與所述第二導引探針的前端的分離寬度大於所述第一導引探針的基端與所述第二導引探針的基端的分離寬度。
7. 如請求項1至請求項3中任一項所述的搬送裝置，其中所述吸盤部為伯努利吸盤。

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