CN1195320C - 小片接合设备的载片台 - Google Patents

Abstract

本发明提供的小片接合设备，为了使目标小片移动到拾取位置，通过转动和沿一直线轴移动来运动载片台，这样，与沿二正交直线轴运动来实现这一运动的现有技术设备相比，减少了设备占的运动空间在本发明的一个实施例中，还可提供沿第二根正交轴线移动，从而用户可选择将目标小片移动到拾取位置的方法。

Description

小片接合设备的载片台

技术领域

本发明涉及小片接合设备，具体地说，设计的这种设备包括新颖的载片台并且采用新颖的转移装置，将小片从载片台转移到位于引线框架上的接合片。

背景技术

在小片接合设备中，设有用于装载硅片的载片台。硅片通常是圆形的且由大量称之为小片的集成电路元件组成，这些小片按矩形阵列排列。在小片接合设备中，拾放装置从载片台上拾取小片并且将小片一个个地从园片转移到形成轧于引线框架上的各个接合片。接合片上有胶粘物，小片被按到接合片上。这一过程示意性地示于图1中，图中示出小片1从圆片2转移到引线框架3，其上有许多接合片4，每点均有胶粘剂5。

一般，小片由处在固定位置的拾放装置从园片上拾取，圆片支承在可移动的载片台上，载片台可使园片这样定位，用拾放装置拾取的小片可移动到拾取位置，拾放装置适合从此位置拾取小片。如图2所示，载片台可沿互相正交的X方向和Y方向移动圆片，为了快速起见，载片台可同时沿X方向和Y方向运动。这样，圆片上任何一个小片都能方便地移动到拾取位置。这种传统的结构业已证明在过去很受欢迎，但就本领域中正在变得很普遍的大尺寸圆片而言，它有不利的一面。

圆片通常是园形且以往普通园片直径是6英寸和8英寸二种。6英寸直径的园片意味着为了使园片上任何小片可移动到拾取位置，载片台沿X方向和Y方向必须移动走大约6英寸，而对8英寸直径的园片而言，在X方向和Y方向的移动距离增加到8英寸(事实上还要略大些，因为还必须有可容纳其它部件，如园片扩展器的空间)。为了给此移动提供足够的空间，8英寸园片的载片台必须具有600×600mm²的可利用空间。

近来尺寸较大的园片正在获得应用。大尺寸园片的优点是它能降低位于园片边缘的小片占园片上小片总数的比例。这些边缘上的小片多半是不合格的，因此，大尺寸园片中功能正常的小片所占比例较大。12英寸直径的园片目前正在生产。

可惜这种大园片很难使用那种小片定位在拾取位置靠沿XY轴移动的普通载片台。这种载片台可能必须在X和Y方向具有约12英寸的移动范围，且需要有约800×800mm²可供利用的总面积，它使小片接合设备的外形和总尺寸的增大令人不能接受。

发明内容

根据本发明所提供的小片接合设备包括载片台，拾取装置和运动装置，其中载片台用了支承由许多小片组成的园片，拾取装置用于从拾取位置拾取的小片并将此小片运送到接合位置，其中所述载片台的运动装置包括转动载片台的装置和沿一根轴线移动载片台的装置，以便只需通过所述载片台沿着所述一轴线的移动以及转动，就将所述晶圆中的任何选定小片移动到所述拾取位置。

使目标小片移动到拾取位置的这种方法尽力缩小载片台所需的线性移动，因而使设备的尺寸，特别是设备的运动空间尽量缩小。这对尺寸相对大的圆片特别有利，但也可同样用于小尺寸圆片。

上述方法将小片移动到拾取位置，然后在拾取之前或许需要在拾取位置上对小片的位置作进一步精调。因此提供一装置，在小片移动到拾取位置后对小片位置进行精调。这样的精调装置可包括图像系统。

虽然可用转动和沿一轴线的移动实现目标小片向拾取位置的基本运动，但最好还提供可沿与第一根轴线正交的另一根轴线作小量移动，以便于精调，这样，精调装置包括沿一根轴线移动和沿与第一根轴线垂直的一轴线移动的装置。

在本发明的第二实施例中，除了对载片台提供沿第一轴线的移动和旋转外，最好还提供使载片台沿与所述轴线垂直的第二轴线移动的装置。在此实施例中，至少对于尺寸较小的圆片，用户能在旋转运动和沿一根轴线的移动，或沿二根轴线的直线移动之间作出选择，作为将目标小片移到拾取位置的手段。

采用旋转运动将目标小片转移动到拾取位置可能使小片在到达拾取位置时处于各种不同的定位。因此最好提供图象系统来感测将被拾取的小片相对于第一轴的定位，并还提供装置使小片在接合前定位在所要求的方位，还有一种可能性，尤其对于有高深宽比和需要多个推杆的小片，根据小片在拾取位置上的定位提供转动推杆组件的装置。

从另一主要方面看，本发明提供的小片接合装置包括一载片台，用于支承由许多小片组成的圆片，一拾取装置，用于从拾取位置上拾取小片并将此小片运送到接合位置，和移动载片台的运动装置，从而使所选定的小片能移动到拾取位置，所述运动装置可使该载片台旋转并沿二根正交的轴线移动，其中所述载片台包括用于夹持不同尺寸的圆片而可互换的夹持装置，且其中所述载片台可以按用户的选择运动，或通过转动和沿所述轴线之一移动，或通过沿二根正交的轴线的移动将小片移动到拾取位置。

这样的实施例使用户有最大的灵活性，因为一台机器可以为不同尺寸的圆片工作，然而本发明对于大圆片有尺寸最小型化的优点。对较小圆片而言，用户可对载片台的驱动装置作出片自己的选择。

小片接合设备包括一个用于支承由许多小片组成的圆片的载片台，用于在拾取位置上拾取小片并将其运送到接合位置的拾取装置，和使载片台移动从而使所选定的小片移动到拾取位置的运动装置，所述运动装置可使载片台转动并沿二根正交的轴线移动，其中所述载片台可按用户的选择通过转动及沿一根轴线的移动，或通过沿二根正交轴线的移动使小片移动到拾取位置。

从另一主要方面看，本发明所提供的在小片接合过程中将圆片中的目标小片移动到拾取位置的方法，包括如下步骤：使圆片转动直到目标小片处在所选的轴线上，和使该圆片沿所述轴线作直线运动直到目标小片处于拾取位置。

附图说明

现在通过参看附图以举例方式来说明本发明的几个实施例，其中：

图1示意地示出小片接合过程，

图2示意地示出传统的小片接合过程，包括可沿X方向和Y方向移动的XY工作台，

图3示意地示出根据本发明一个实施例所述的小片接合方法和设备，

图4示意地示出在本发明的一个实施例中小片从载片台传送到引线框架，

图5示意地示出使用推杆将小片从园片中取出，

图6是本发明一个实施例的载片台透视图，及

图7示出本发明的第二实施例并示出在不同尺寸园片条件下本发明的应用。

具体实施方式

图3示意地示出本发明的基本构思。具体地说，为了使小片定位在拾取位置，不是使载片台沿X轴和Y轴移动，而是使载片台沿一根纵轴线(如Y轴线)移动并绕载片台的中心转动。这样的载片台可称作Yθ载片台。该载片台可绕园片2的中心至少旋转±180度(即沿二个方向)，拾取点即位于该点。此外，载片台还可沿Y方向移动相当于园片2直径一半的距离，如下面所说明的那样，这足以使园片上的任何小片带到拾取位置，这种布置意味着小片接合设备对空间的要求减少了。

在应用本发明的优选实施例时，当希望将小片带到拾取位置时，载片台首先绕θ轴旋转，直到小片位于Y轴上，然后载片台沿Y轴移动，直到小片处于拾取位置，如上所述，这与对应于园片中心。但应注意，为了说明简单起见，这描述为旋转θ角，接着沿Y轴移动，实际上转动和移动可同时进行以节省时间。

Yθ运动足以将小片带到拾取位置。但在小片被拾取装置拾取前通常需要对小片位置作精调。在用图像系统对小片精确位置和方位作检查后进行精调。图像系统能探测小片的精确方位并向控制器提供信息，控制器随后计算出需要对小片位置作多少进一步的调整。这种图象系统在XY工作台的小片接合设备的技术上是已知的，因此在此不作详述。小片位置的精调可由进一步Yθ运动完成，但最好沿X方向作一定移动，使精调由XY移动来完成。

参看图4要说的另一问题是：因为小片转动带到Y轴上，而不是如同传统设计中沿X轴运动，所以小片相对于Y轴和拾取位置的角位置可以改变。这样在小片接到引线框架上的接合片之前需要重新定位小片的位置。优选是用具有一旋转套爪组件7的拾取装置6完成，该旋转套爪组件7使小片在被拾取后并在被运送到接合片的过程中可以转动。结果示于图4，图4可以看出，小片在拾取位置上被拾取后由旋转套夹组件旋转直到小片处于与接合片接合的正确方位。这种旋转套夹拾取装置在本领域也是已知的，故在此不作详述。

在拾取位置上，小片被一个或多个从载片台底下向上推的推杆8与园片分离。然后拾取装置装有吸入装置9，将小片从园片上提起。有时需要一个以上的推杆，在有高深宽比的细长小片的情况下，这些一个或多个推杆(无论在什么位置)都必须在小片从园片上拾取之前设置在小片下面。如果小片可以多种不同方位到达拾取位置，若推杆未在小片下处于正确位置则便会出现困难。为了解决这种可能出现的问题，推杆系统应能转动，以便当有多个推杆时它们能转动。以便处于细长小片下面的正确位置上。有关小片在拾取位置上的方位的数据可从图象系统传送给推杆组件，以控制推杆组件的转动。图5示出用二个推杆8将小片10从园片平面向上推的基本顺序。拾取装置设有吸气通道9，因此小片被带到接合位置过程中靠吸力吸到拾取位置上，到达接合位置小片被向下的压力靠砧块接合到接合片。

图6示出支承在载片台上的典型园片2，载片台由皮带传动装置11带动旋转，虽然也可应用任何其它适用形式的旋转驱动机构。Y方向运动由未在该图上示出的滑动工作台提供，滑动工作台将在关于本发明其他实施例的图7中示出和说明。众所周知，载片台包括一个环绕该园片周围的园片扩展器12，用来扩展园片，使单个小片互相分离，以便从园片上一个一个地取出小片。

与原有技术相比本发明的一个主要优点是减少了载片台运动所需空间。沿Y方向运动所需距离至多为园片直径的一半，即12英寸园片只需6英寸，因为所有的其他方向的运动可通过载片台的旋转实现。对12英寸园片而言，总的外形面积约为400×550mm²，只是传统的XY工作台移动12英寸园片所需面积的60％。

虽然在上述实施例中本发明是一有沿θ方向转动和沿Y方向移动在X方向固定的载片台，不是沿X方向提供很少移动来促使小片在拾取位置进行精调，但在本发明的另一种形式中载片台还可具有沿X方向移动的装置，如果需要话。这使小片接合设备的载片台具有能在Yθ和XY方向运动的优点。这样的设备更为可取，因为Yθ运动用于大直径(为12英寸)园片可使设备外形尺寸最小，而同时该设备还可随用户的喜好或以Yθ方式或以XY方式在小园片(为6或8英寸的小园片)情况下使用。

图7示出这种设备的基本结构。该设备用9″×9″的XY工作台20构成，能沿XY方向运动。足以用传统的XY方式应付8英寸园片。在XY工作台20的顶部可固定一安装装置，用于夹持供不同尺寸园片使用的扩展器环和图6方式的旋转传动装置。图7a示出12英寸座架，图7b示出8英寸座架，每个能分别接收-12英寸(图7c)或8英寸(图7d和7e)的扩展器环。的确，借助于合适的适配器21，12英寸座架可放进8英寸扩展器环。

因此在此实施例中，本发明提供的小片接合设备能处理园片尺寸的范围，包括大尺寸园片，同时对最大园片通过采用Yθ运动系统使设备总尺寸最小。较小与中等尺寸的园片可按用户意愿用Yθ或XY运动来移动。

Claims (9)

1.小片接合设备，包括一载片台，拾取装置和载片台运动装置，载片台用于支承由许多小片组成的园片，拾取装置用于从拾取位置上拾取小片并将此小片运送到接合位置，载片台的运动装置包括转动该载片台的装置和使该载片台沿一轴线移动的装置，以便只需通过所述载片台沿着所述一轴线的移动以及转动，就将所述晶圆中的任何选定小片移动到所述拾取位置。

2.权利要求1所述的小片接合设备，其特征在于，设有当小片移动到拾取位置后提供小片位置精调的装置。

3.权利要求2所述的小片接合设备，其特征在于，所述精调装置包括沿所述一轴线移动的装置和沿与所述一轴线垂直的另一轴线移动的装置。

4.权利要求1所述的小片接合设备，其特征在于，所述设备还包括图像系统用于检测被拾取的小片相对于所述一轴线方位，还包括一定位装置，用于所述小片在接合前将所述小片相对于所述一轴线定位在所要求方向。

5.权利要求1所述的小片接合设备，其特征在于，所述载片台运动装置包括用于转动所述载片台的旋转驱动装置。

6.权利要求1所述的小片接合设备，其特征在于，包括一推杆组件和根据在拾取位置的小片的方位转动推杆组件的装置。

7.小片接合设备，包括一用于支承由许多小片组成的园片的载片台，用于从拾取位置拾取小片并将此小片运送到接合位置的拾取装置，和载片台运动装置，以便使所选定的小片移动到拾取位置，所述运动装置适合于转动所述载片台和沿二根正交的轴线移动所述载片台，其中所述载片台可按用户的选择以两种操作模式中的任何一种模式运动，而将小片运动到拾取位置，其中第一种模式包括旋转和只沿所述轴线中的一根轴线移动，第二种模式包括沿所述二根正交轴线的移动。

8.权利要求1所述的小片接合设备，其特征在于，所述载片台沿所述一轴线移动的最大距离大约为所述晶圆直径的一半，以便将任何选定的小片定位于所述拾取位置上。

9.权利要求7所述的小片接合设备，其特征在于，在所述第一操作模式期间，所述载片台沿所述一轴线移动的最大距离大约为所述晶圆直径的一半，以便将任何选定的小片定位于所述拾取位置上。

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