专利名称：粘结设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种粘结设备的改进，更具体地，涉及一种包括粘结头的粘结设备，该 粘结头具有用于半导体芯片的抗氧化装置。
背景技术：
传统上，对于用于将半导体芯片热粘结到基片上的粘结设备，已知的是由于待粘 结在半导体芯片中的一部分的氧化而可能出现粘结缺陷。为了防止粘结缺陷，已采用了防 护装置用于利用惰性气体(包括氮气等)来防护待粘结部分。在这种具有防护装置的粘结设备中，为了抑制当将半导体芯片热粘结到基片上时 待粘结在半导体芯片中的部分的氧化，如显示了其背景技术的日本专利No. 3455838的图5 中所示，将护罩设置到基片支撑台并吹送氮气。然而，为了通过将氮气吹遍整个基片支撑台 来降低氧浓度，可能需要大量的氮气。因此，实际上，难以将氧浓度降低到抑制待粘结在半 导体芯片中的部分的氧化所必需的程度。因此，如日本专利No. 3455838的图1到图4中所示，将用于供应惰性气体的多个 孔设置到粘结头的底面，并提供防护装置，该防护装置通过穿过供应孔供应惰性气体来防 护待粘结在半导体芯片中的部分避免氧气。在此防护装置中，由于在粘结操作期间，基片和 基片支撑台恰好存在于防护装置之下，所以此防护装置在粘结操作期间是有效的。然而，在 此防护装置中，在使用粘结头传送半导体芯片和在此传送操作期间准备保持半导体芯片以 及准备保持该半导体芯片期间，不能利用惰性气体来防护待粘结在半导体芯片中的部分。 因此，当传送半导体芯片并准备保持半导体芯片时，待粘结在半导体芯片中的部分的氧化 仍可能发生。
发明内容
本发明的目的是提供一种粘结设备，该粘结设备不仅在将半导体芯片粘结到基片 支撑台上的基片上期间、而且在使用粘结头保持和传送半导体芯片以及准备保持半导体芯 片期间，利用惰性气体可靠地防护待粘结在半导体芯片中的部分，从而抑制待粘结在半导 体芯片中的所述部分的氧化，并且该粘结设备在粘结操作之后迅速地将被粘结的部分和粘 结头冷却下来。根据本发明的第一方面，提供一种粘结设备，包括粘结头，其构造为保持和传送 半导体芯片；以及台，其构造为支撑基片，其中该粘结设备使用粘结头来保持半导体芯片并 将该半导体芯片粘结到基片上，其中该粘结头包括保持部件，其构造为将半导体芯片保持 在其底面处；排气装置，其构造为环绕该保持部件并朝着该保持部件排出气体；以及升降机装置，其构造为相对于保持部件降低/提升排气装置，其中该升降机装置降低/提升排 气装置以使排气装置到达降低状态和提升状态，其中在该降低状态中，排气装置的至少一 部分从保持部件的底面向下突出，并且其中在该提升状态中，排气装置的任何部分都不从 保持部件的底面向下突出，以及其中当粘结设备通过使用粘结头来保持和传送半导体芯片 时，粘结设备使排气装置到达降低状态并朝着由保持部件保持的半导体芯片排出气体。根据本发明的第二方面，在该粘结设备中，其中排气装置具有环的形状，以便环绕 该保持部件，其中该粘结设备进一步包括位于排气装置之上的封闭构件，其中该封闭构件 固定到保持部件，以便封闭保持部件与排气装置之间的间隙，以及其中当使排气装置到达 提升状态时，该封闭构件封闭间隙保持部件与排气装置。根据本发明的第三方面，在该粘结设备中，其中该台具有由排气装置环绕的形状， 以及其中该粘结设备使排气装置到达降低状态并在粘结期间或粘结之后朝着半导体芯片 排出气体。根据本发明的第一方面，当粘结设备使用粘结头保持和传送半导体芯片时，该粘 结设备使排气装置到达降低状态并朝着由保持部件保持的半导体芯片排出惰性气体。这 样，惰性气体刚好在半导体芯片从芯片供应台输送到粘结头之后直接朝着该半导体芯片供 应。因此，在使用粘结头保持和传送半导体芯片以及准备保持半导体芯片期间，可以抑制待 粘结在半导体芯片中的部分的氧化。此外，由于惰性气体直接朝着半导体芯片排出，所以可 节省惰性气体的消耗。根据本发明的第二方面，通过将排气装置构造为具有环形状以便环绕保持部件， 可实现惰性气体朝着保持部件的径向排放。而且，通过在排气装置上方设置封闭构件并将 该封闭构件固定到保持部件以便封闭该保持部件与排气装置之间的间隙，在使排气装置到 达提升状态时该封闭构件可封闭保持部件与排气装置之间的间隙。这样，可控制惰性气体 的流动以便指向保持部件，从而利用惰性气体可靠地防护待粘结在半导体芯片中的部分， 并因而可更有效地抑制待粘结在半导体芯片中的部分的氧化。此外，由于惰性气体可局部 排放，所以可节省惰性气体的消耗。根据本发明的第三方面，通过将支撑基片的台构造为具有由排气装置环绕的形 状，该粘结设备使排气装置到达降低状态并在粘结期间或粘结之后朝着半导体芯片排出气 体。这样，该设备利用惰性气体可靠地防护待粘结在半导体芯片中的部分并因而更有效地 抑制待粘结在半导体芯片中的部分的氧化。同时，可节省惰性气体的消耗。此外，在粘结之 后，排出的气体从惰性气体切换为冷却空气以便在外部将被粘结的部分和粘结头迅速地冷 却下来。
图1是局部横剖视图，示出当半导体芯片从芯片供应台输送到粘结头时排气环的 位置；图2是局部横剖视图，示出当使用粘结头传送半导体芯片时排气环的位置；图3是局部横剖视图，示出当半导体芯片粘结到基片上时排气环的位置；图4是排气环的平面图；图5是排气环的侧视图6是排气环的上方构件的底视图；图7是在图4的线A-A处截取的排气环的横剖视图；图8是在图4的线B-B处截取的排气环的横剖视图；以及图9是示出一个实例的局部横剖视图，在该实例中，排气环的排气孔具有倾斜形 状以便向上排出气体。
具体实施例方式以下将参照附图对本发明的示例性实施例进行描述。如图1到图3中所示，附图 标记1指半导体芯片，而附图标记3指基片。如图2和图3中所示的粘结设备包括保持和 传送半导体芯片1的粘结头2以及支撑基片3的基片支撑台4。该粘结设备利用粘结头2 保持半导体芯片1，然后将半导体芯片1粘结到基片3上。附带地，在此示例性实施例中，基 片支撑台4容纳在排气环10(将在下文进行描述)的内部空间中并且具有被排气环10环 绕的形状和尺寸。粘结头2包括芯片保持部件5和加热部件6，该芯片保持部件5用于将半导体芯片 1吸附和保持在其底面处，该加热部件6用于执行热压缩。粘结头2包括负责粘结头2的水 平移动的X轴驱动单元(未示出)以及负责粘结头2的上升和下降以及粘结头2的旋转的 Z轴和θ轴驱动单元8。该X轴驱动单元以及Z轴和θ轴驱动单元8用作传送单元，用于 从芯片供应台7(仅在图1中显示)吸附和保持半导体芯片1、传送该半导体芯片1以及将 半导体芯片1粘结到利用基片支撑台4支撑的基片3上。附带地，在此示例性实施例中，芯 片供应台7的尺寸大于排气环10(将在下文进行描述)的内部空间的尺寸。排气环10 (排气装置的一个实例)通过环升降机单元9 (升降机装置的一个实例) 安装到粘结头2上。附带地，图1到图3中的附图标记11指用于将环升降机单元9和排气 环10安装到粘结头2上的附接部件。如图4中所示，排气环10具有环形状，以便环绕粘结头2的芯片保持部件5。附带 地，图4中的附图标记14指进气孔。如图5中所示，排气环10包括上环构件12和下环构 件13。图6是上环构件12的底视图。用于形成进气通道15、环形气体通道16和排气孔 17的凹槽形成在上环构件12上。排气环10通过使上环构件12与下环构件13处于紧密接 触而形成。用于从进气孔14引入气体的进气通道15、环形气体通道16和排气孔17与进气 孔14连通。在此示例性实施例中，排气孔17置于如图6中所示的六个位置处。此外，在此 示例性实施例中，排气孔17具有这样的形状，即通过上环构件12和下环构件13的锥形表 面18、19在水平方向上排出气体。可替代地，如图9中所示，排气孔17具有倾斜形状，以便 向上排出气体。图7是在图4的线A-A处截取的排气环10的横剖视图，同时是在图6的线a_a处 截取的排气环10的横剖视图。图8是在图4的线B-B处截取的排气环10的横剖视图，同 时是在图6的线b-b处截取的排气环10的横剖视图。负责排气环10的上升和下降的环升降机单元9包括基部20，其附接到粘结头2 的附接部件11 ；滑动导引件21，其安装到基部20中；环升降机缸22，其负责滑动导引件21 的上下移动；以及连接构件23，用于将滑动导引件21连接到位于滑动导引件21之下的排气环10。利用环升降机缸22的运行，环升降机单元9提升和降低排气环10。环升降机单 元9降低排气环10以使排气环10到达降低状态，在该降低状态中，排气环10的至少一部 分从芯片保持部件5的底面向下突出。环升降机单元9提升排气环10以使排气环10到达 提升状态，在该提升状态中，排气环10的任何部分都不从芯片保持部件5的底面向下突出。图2和图3中的排气环10的位置对应于降低状态。在此状态中，来自排气环10 的排气孔17的气体(用于抗氧化的惰性气体，诸如氮气、氩气、氦气等；或冷却空气)直接 朝着半导体芯片1排出。图1中的排气环10的位置对应于提升状态。在此状态中，排气环 10的任何部分都不从芯片保持部件5的底面向下突出，使得当粘结头2的芯片保持部件5 吸附和保持半导体芯片1时，排气环10不成为障碍。附带地，在基片支撑台4的尺寸大于 排气环10的内部空间的尺寸的情形中，即使当将半导体芯片1粘结到基片3上时也将排气 环10的位置控制为对应于提升状态。封闭板M设置到粘结头2的芯片保持部件5。当排气环10的位置对应于提升状 态时，封闭板M封闭排气环10与粘结头2的芯片保持部件5之间的间隙。利用封闭板24， 在提升状态中，从排气环10排出的气体(惰性气体)的流动方向向下改变并因而可在防止 气体向上泄漏的同时将气体(惰性气体)供应到半导体芯片1。柔性气体导管观在其一端处连接到排气环10的进气孔14，如图1中所示。气体 导管28在其另一端处通过切换装置25与空气供应源26和惰性气体供应源27连通。在下文中，将描述根据该示例性实施例的排气环10的操作。图1是局部横剖视图， 示出了当半导体芯片1从芯片供应台7输送到粘结头2时排气环10的位置。粘结头2通 过X轴驱动单元朝着将吸附和保持在芯片供应台7上的半导体芯片1上方移动。然后，粘 结头2通过Z轴和θ轴驱动单元8朝着半导体芯片1下降并通过使用芯片保持部件5来 保持和吸附半导体芯片1。此时，除非排气环10位于比粘结头2的芯片保持部件5的底面(芯片吸附面)更 高的位置处，否则不能通过使用芯片保持部件5来吸附和保持半导体芯片1。这是因为芯片 供应台7的尺寸大于排气环10的内部空间的尺寸。为此，利用环升降机缸22的操作，排气 环10上升变为提升状态。当使用芯片保持部件5以吸附方式保持半导体芯片1时，切换装置25操作为使得 来自惰性气体供应源27的惰性气体通过气体导管观流向排气环10的进气孔14。然后惰 性气体通过进气通道15流向环形气体通道16。将若干个排气孔17 (在此实施例中六个排 气孔)安装到环形气体通道16中，因而来自排气孔17的惰性气体朝着排气环10的内部空 间排出。附带地，尽管在此示例性实施例中采用氮气作为惰性气体，但是本发明不限于此。 例如，可采用其它用于抗氧化的惰性气体，诸如氩气或氦气。此时，排气环10的位置对应于提升状态，并且来自排气孔17的惰性气体不直接朝 着半导体芯片1排出。然而，排气环10与粘结头2的芯片保持部件5之间的间隙通过排气 环10的上部处的封闭板M封闭。因此，从排气环10排出的气体(惰性气体)的流动方向 向下改变并因而气体(惰性气体)可供应到半导体芯片1，从而防护半导体芯片1避免氧 气。附带地，如图9中所示，当排气口 17具有倾斜形状以便向上排出惰性气体时，气体的流 动方向通过封闭板M的改变相当有效。当半导体芯片1已通过使用芯片保持部件5被吸附和保持时，粘结头2利用Z轴和θ轴驱动单元8上升，然后利用X轴驱动单元朝着用基片支撑台4支撑的基片3上方移 动并进一步利用Z轴和θ轴驱动单元8下降到粘结位置。图2是局部横剖视图，示出了当通过使用粘结头2传送半导体芯片1时排气环10 的位置。此时，即使当排气环10的至少一部分从芯片保持部件5的底面向下突出时，排气 环10也不成为传送过程中的障碍。因此，利用环升降机缸22控制排气环10的位置以对应 于降低状态。在此状态中，来自排气孔17的惰性气体直接朝着半导体芯片1排出，从而防 护半导体芯片1避免氧气。当粘结头2利用Z轴和θ轴驱动单元8下降，并且通过使用芯片保持部件5吸附 和保持的半导体芯片1接触基片3时，开始使用热压缩来执行粘结操作。在此粘结操作处， 即使排气环10的位置对应于降低状态，排气环10也不成为障碍。这是因为基片支撑台4 的尺寸小于排气环10的内部空间的尺寸。为此，在粘结操作期间，当排气环10的位置对应 于降低状态时，来自排气孔17的惰性气体直接朝着半导体芯片1排出，如图3中所示。图 3是局部横剖视图，示出了当半导体芯片1粘结到基片3上时排气环10的位置。当完成粘结操作时，切换装置25运行，而排气环10的位置对应于降低状态，使得 来自冷却空气供应源沈的冷却空气通过气体导管28流向排气环10的进气孔14。然后该 冷却空气通过进气通道15流向环形气体通道16。接下来，来自排气孔17的冷却空气朝着 半导体芯片1排出以将半导体芯片冷却下来。附带地，尽管在此示例性实施例中采用空气 作为冷却气体，但是本发明不限于此。例如，可使用用于抗氧化的惰性气体来将半导体芯片 1冷却下来。
权利要求
1.一种粘结设备，包括粘结头，该粘结头构造为保持和传送半导体芯片；以及 台，该台构造为支撑基片，其中，所述粘结设备使用所述粘结头来保持所述半导体芯片，并且将所述半导体芯片 粘结到所述基片上，其中，所述粘结头包括保持部件，该保持部件构造为将所述半导体芯片保持在其底面处；排气装置，该排气装置构造为环绕所述保持部件，并且朝着所述保持部件排出气体；以及升降机装置，该升降机装置构造为相对于所述保持部件降低/提升所述排气装置， 其中，所述升降机装置降低/提升所述排气装置，以使所述排气装置到达降低状态和 提升状态，其中，在所述降低状态中，所述排气装置的至少一部分从所述保持部件的所述底面向 下突出，并且其中，在所述提升状态中，所述排气装置的任何部分都不从所述保持部件的所述底面 向下突出，并且其中，当所述粘结设备通过使用所述粘结头来保持和传送所述半导体芯片时，所述粘 结设备使所述排气装置到达所述降低状态，并且朝着由所述保持部件保持的所述半导体芯 片排出所述气体。
2.根据权利要求1所述的粘结设备，其中，所述排气装置具有环的形状，以便环绕所述保持部件，其中，所述粘结设备进一步包括位于所述排气装置之上的封闭构件，其中所述封闭构 件固定到所述保持部件，以便封闭所述保持部件与所述排气装置之间的间隙，并且其中，当使所述排气装置到达所述提升状态时，所述封闭构件封闭间隙保持部件与排气装置。
3.根据权利要求1所述的粘结设备，其中，所述台具有由所述排气装置环绕的形状，并且其中，所述粘结设备使所述排气装置到达所述降低状态，并且在粘结期间或在粘结之 后朝着所述半导体芯片排出所述气体。
全文摘要
提供一种粘结设备，用于通过使用粘结头来保持半导体芯片并将该半导体芯片粘结到基片上。该粘结头包括保持部件，用于保持半导体芯片；排气装置，用于环绕该保持部件并朝着该保持部件排出气体；以及升降机装置，用于将排气装置降低/提升到降低状态和提升状态，在该降低状态中，排气装置的至少一部分从保持部件的底面向下突出，而在该提升状态中，排气装置的任何部分都不从保持部件的底面向下突出。当粘结设备通过使用粘结头来保持和传送半导体芯片时，粘结设备使排气装置到达降低状态并朝着半导体芯片排出气体。
文档编号H01L21/00GK102103982SQ20101055891
公开日2011年6月22日 申请日期2010年11月22日 优先权日2009年11月20日
发明者梶井良久 申请人:涩谷工业株式会社