TWI765578B

TWI765578B - 黏合半導體晶粒的裝置及其方法

Info

Publication number: TWI765578B
Application number: TW110106044A
Authority: TW
Inventors: 萬泉鄭
Original assignee: 馬來西亞商正齊科技有限公司
Priority date: 2020-05-20
Filing date: 2021-02-22
Publication date: 2022-05-21
Also published as: TWM626077U; MY205054A; TW202145409A; PH12021050082A1; KR102518344B1; KR20210143647A

Abstract

本發明涉及黏合半導體晶粒的裝置及其方法，尤其是與傳統黏合製程相比，在基於旋轉台的半導體晶粒黏合中，借助操控至少一個第一索引器和至少一個第二索引器反覆依序地沿單軌進給系統在X軸方向和Y軸方向上移動的優點，能夠提高生產量並減少黏合過程的空轉時間。

Description

黏合半導體晶粒的裝置及其方法

本發明涉及一種黏合半導體晶粒的裝置，該裝置包括旋轉台，旋轉台具有多個附著在該旋轉台的周緣上的拾取頭，其中，該些拾取頭相對於該旋轉台的中心點具有相似的距離；一半導體晶粒拾取站包括至少一個可定位在該旋轉台的周緣上的第一推動器，其中該第一推動器包括面向該拾取頭的第一推動頭，並且該第一推動頭與該拾取頭成一直線；一半導體晶粒黏合站包括至少一個可定位在該旋轉轉檯的周緣上的第二推動器，其中該第二推動器包括面向該拾取頭的第二推動頭，並且該第二推動頭與該拾取頭成一直線；該第一和第二推動器沿該旋轉台的縱軸平行地間隔開。至少一個第一索引器(indexer，裝卸機)和至少一個第二索引器佈置成使得該第一索引器和該第二索引器可操作地反覆依序沿單軌進給系統在X軸方向和Y軸方向上移動，該半導體晶粒黏合站可位於該單軌進給系統上方。

眾所周知，對於現有的基於旋轉台的晶粒黏合或晶粒附著應用，需要導線架XY索引器來移動(index)一間距(pitch)並補償XY偏移量。在從索引器上卸下當前完成的導線架之後，單個索引器平台只能裝載新的導線架或基板架以用於後續生產。在卸載當前框架和載入新框架之間有很長的等待時間或閒置時間。因此，這導致了低速黏合製程並降低了生產量。

為了解決上述缺點，已做了各種嘗試。例如，Beatson等人，在WO2005/124830A2公開了一種具有顯著增加生產量且用於移動和接合電子部件的裝置和方法。該裝置包括索引器，該索引器具有與至少一個彈匣分類機耦合的部件。索引器包括第一輸送器部件、與第一輸送器部件相鄰的第二輸送器部件、設置在第一輸送器部件和第二輸送器部件下方的至少一個加熱器以及佈置在第一輸送器部件和第二輸送器部件下方且使工件保持抵靠輸送器部分的上表面的至少一個真空裝置。第一輸送器部件和第二輸送器部件構造成從至少一個彈匣分類機接收工件。該裝置被配置為在第一工件被該至少一個加熱器加熱或由該打線機接合的同時，將第二工件裝載到該第二輸送器部件上。但是，該現有技術與本發明相比具有不同的佈置和構造，因此不能顯著減少基於旋轉台的晶粒黏合製程的空轉時間，特別是在裝載新框架和卸載完成框架之間的空轉時間。

因此，透過具有黏合半導體晶粒的裝置和方法來減輕該缺點將是有利的，其中，該裝置包括至少一個第一索引器和至少一個第二索引器，該至少一個第一索引器和該至少一個第二索引器被佈置成可操控地、不斷地反覆依序沿著單軌進給系統在X軸方向和Y軸方向上移動，並且該半導體晶粒黏合站可位於該單軌進給系統上方。透過具有該裝置的佈置，裝載新框架和卸載完成的框架的過程實質上並行且同時進行，因此與常規的黏合製程相比，加快了整個黏合製程並實現了更高的每小時單位產量(UPH)。

因此，本發明的主要目的是提供黏合半導體晶粒的裝置和方法，其目的是減少當前導線架的卸載與新導線架的載入之間的空轉時間。

本發明的又一個目的是提供一種黏合半導體晶粒的裝置和方法，其中該方法顯著提高了黏合製程的速度。

本發明的又一個目的是提供一種黏合半導體晶粒的裝置和方法，與常規黏合製程相比，該方法能夠提高生產能力。

本發明的又一個目的是提供一種黏合半導體晶粒的裝置和方法，與常規黏合製程相比，該方法能夠實現更高的每小時單位產量(UPH)。

本發明的又一個目的是提供一種黏合半導體晶粒的裝置和方法，其中該方法使得兩個索引器能夠輪流交替轉動並透過XY軸運動彼此迴避。

透過理解以下本發明的詳細描述或在實踐中採用本發明，本發明的其他目的將變得顯而易見。

根據本發明的較佳實施例，提供了以下內容：一種黏合半導體晶粒的裝置，包括：一旋轉台，具有多個拾取頭附接到該旋轉台的周緣，其中該些拾取頭相對於該旋轉台的中心點具有相似的距離；一半導體晶粒拾取站，包括至少一個可定位在該旋轉台的周緣上的第一推動器，其中該第一推動器包括面向該拾取頭的第一推動頭，並且該第一推動頭與該拾取頭成一直線；一半導體晶粒黏合站，包括至少一個可定位在該旋轉台的周緣上的第二推動器，其中該第二推動器包括面向該拾取頭的第二推動頭，並且該第二推動頭與該拾取頭成一直線；以及該第一和第二推動器沿該旋轉台的縱軸平行地間隔開；其特徵在於：該裝置還包括至少一個第一索引器和至少一個第二索引器，該至少一個索引器和該第二索引器被配置成可操作地反覆依序沿單軌進給系統在X軸方向和Y軸方向上移動，並且該半導體晶粒黏合站可定位在該單軌進給系統上方。

在本發明的另一個實施例中，提供：一種黏合半導體晶粒的方法，包括以下步驟：(i)在半導體晶粒拾取站透過多個拾取頭從至少一個輸入晶圓拾取至少一個半導體晶粒；以及(ii)將該半導體晶粒轉移到半導體晶粒黏合站；以及(iii)隨後將該半導體晶粒結合到至少一個第一索引器或至少一個第二索引器的至少一個導線架；其特徵在於：該第一索引器和第二索引器可操作地反覆依序沿著單軌進給系統在X軸方向和Y軸方向上移動。

1:裝置

101:旋轉台

103:拾取頭

105:第一推動器

106:第一推動頭

107:第二推動器

108:第二推動頭

109:第一索引器

111:第二索引器

113:預黏合視覺檢查系統

115:第一成像單元

117:第二成像單元

119:輸入晶圓

DBS:半導體晶粒黏合站

DPS:半導體晶粒拾取站

在結合附圖並研究了詳細說明之後，將能瞭解到本發明的其他方面及其優點，其中：圖1為本發明的示例圖；圖2為本發明的示例性方法流程；以及圖3為本發明的另一示例性方法流程。

在下面的詳細描述中，闡述了許多具體細節以便提供對本發明的透徹理解。然而，本領域普通技術人員將理解，可以在沒有這些具體細節的情況下實踐本發明。在其他情況下，沒有詳細描述眾所周知的方法，過程和/或元件，以免使本發明不清楚。

從僅以示例方式參考附圖的實施例的以下描述中，將更清楚地理解本發明，該附圖未按比例繪製。

如本公開內容和本文所附申請專利範圍中所使用的，單數形式“一個”，“一種”和“該”包括複數指示物，除非上下文清楚地指示或另外指出。

在本說明書的整個公開和申請專利範圍中，單詞“包括”及其變體，例如“包括”和“包含”，是指“包括但不限於”，並且不意圖排除例如其他元件，整數或步驟。“示例性”是指“的示例”，並且不意圖傳達較佳或理想實施例的指示，“諸如”不是限制性的，而是用於說明目的。

參考圖1，其為黏合半導體晶粒的裝置(1)的示例圖，特別是在基於旋轉台的半導體晶粒黏合。如圖所示，黏合半導體晶粒的裝置(1)包括：旋轉台(101)，該旋轉台(101)具有多個附接到該旋轉台(101)的周緣的拾取頭(103)，其中，該些拾取頭(103)相對於該旋轉台(101) 的中心點具有相似的距離；半導體晶粒拾取站(DPS)，包括至少一個可定位在該旋轉台(101)周緣的第一推動器(105)，其中該第一推動器(105)包括面向該拾取頭(103)的第一推動頭(106)，且該第一推動頭(106)與該拾取頭(103)成一直線，以將拾取頭(103)推向至少一個輸入晶圓(119)，從而從該輸入晶圓(119)拾取至少一個半導體晶粒，並且該半導體晶粒將被轉移到一半導體晶粒黏合站(DBS)。該半導體晶粒黏合站(DBS)包括至少一個第二推動器(107)，其可定位在該旋轉台(101)的周緣，其中，該第二推動器(107)包括面向該拾取頭(103)的第二推動頭(108)且該第二推動頭(108)與該拾取頭(103)成一直線，以使該拾取頭(103)能夠將該半導體晶粒附著或黏合到至少一個導線架上。

另外，該第一推動器(105)和第二推動器(107)沿著該旋轉台(101)的縱向軸線平行地間隔開。該裝置(1)還包括至少一個第一索引器(109)和至少一個第二索引器(111)，該第一索引器(109)和該第二索引器(111)被設置成可操作地反覆依序沿單軌進給系統在X軸方向和Y軸方向上移動。並且該半導體晶粒黏合站(DBS)可定位在該單軌進給系統上方。於是，當第一索引器(109)和第二索引器(111)分別在每個特定站同時執行任務時，將大大減少當前導線架的卸載與新導線架的載入之間的空轉時間，從而加快了整個半導體晶粒黏合的製程。

此外，該裝置(1)還包括在該旋轉台(101)的周緣下方的至少一個預黏合視覺檢查系統(113)，其中該預黏合視覺檢查系統(113)能夠檢查和拍攝該半導體晶粒的至少一個圖像，以便在晶粒黏合製程之前透過該第一索引器(109)和在該第二索引器(111)補償該半導體晶粒的位置，其中，該圖像包括(顯示有)半導體晶粒的XYØ偏移。這是為了確保半導體晶粒以精確的方位定位，以避免任何半導體晶粒未對準的情況發生。

該裝置(1)還包括佈置在該第一推動器(105)上方的至少一個第一成像單元(115)和佈置在該第二推動器(107)上方的至少一個第二成像單元(117)。透過該佈置，該第一成像單元(115)能夠拍攝該半導體晶粒的至少一個圖像，以便在晶粒拾取程序之前定位該半導體晶粒，該第二成像單元(117)能夠拍攝至少一個導線架的至少一個圖像，以便在晶粒黏合製程之前定位該導線架，並在晶粒黏合製程之後拍攝該半導體晶粒的位置。

另外，該第一索引器(109)和第二索引器(111)分別由至少一個X軸致動器(未示出)和至少一個Y軸致動器(未示出)致動。

如圖2所示，展示了黏合半導體晶粒(2)的示例性方法流程。在該方法流程中，開始於步驟(i)在半導體晶粒拾取站(DPS)處透過多個拾取頭(103)從至少一個輸入晶圓(119)拾取至少一個半導體晶粒(201)，其中拾取頭(103)安裝在旋轉台(101)的周緣上；接著，步驟(ii)借助於該旋轉台(101)的旋轉運動的手段，透過該拾取頭(103)將該半導體晶粒轉移到半導體晶粒黏合站(DBS)(203)；隨後，步驟(iii)將該半導體晶粒黏合到至少一個第一索引器(109)或至少一個第二索引器(111)的至少一個導線架(205)；藉此，該第一索引器(109)和第二索引器(111)可反覆地依序沿單軌進給系統在X軸方向和Y軸方向上移動。與傳統黏合製程相比，由該第一索引器(109)和第二索引器(111)執行操控實質上平行並同時載入新導線架和卸載完成的導線架的程序，能夠實現更高的單位小時產能(UPH)並提高生產量。

此外，該將該半導體晶粒黏合到至少一個第一索引器(109)或至少一個第二索引器(111)的至少一個導線架(205)的步驟(iii)包括以下子步驟(可以根據需要反復執行以下子步驟)：(a)在完成該第一索引器(109)的黏合製程之後，將該第一索引器(109)初始化為卸載位置，同時將該第二索引器(111)移動至黏合位置(301)；(b)連同該第二索引器(111)的黏合製程，從該第一索引器(109)卸載至少一個導線架(303)；最終，(c)連同該第二索引器(111)的黏合製程，將該第一索引器(109)移動到裝載位置(305)；接著，(d)連同該第二索引器(111)的黏合製程，將至少一組新的導線架裝載到該第一索引器(109)(307)；然後，(e)在將該第二索引器(111)初始化為卸載位置的同時，將該第一索引器(109)重新移動至黏合位置(309)；接下來，(f)連同該第一索引器(109)的黏合製程，從該第二索引器(111)卸載至少一個導線架(311)；(g)連同該第一索引器(109)的黏合製程，將該第二索引器(111)移動到裝載位置(313)；(h)連同該第一索引器(109)的黏合製程，將至少一組新的導線架載入到該第二索引器(111)(315)。

如上所述之方法(2)，在步驟(b)(連同該第二索引器(111)的黏合製程，從該第一索引器(109)卸載至少一個導線架(303))之前，還包括子步驟：檢查該第一索引器(109)的卸載位置，以確保該第一索引器(109)和第二索引器(111)不會同時在黏合位置。