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  • 专利说明
  • 权利要求
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  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    Eine Halbleiter-Montageeinrichtung enthält eine Bondstation, wobei die Bondstation einen Wafertisch (5) für die Bereitstellung der Halbleiterchips (6), einen Substrattisch (2) und eine Pick and Place Einrichtung (1) mit einem Bondkopf (20) mit einem Chipgreifer (21) umfasst. Der Wafertisch (5) findet teilweise unterhalb des Substrattisches (2) Platz. Die Pick and Place Einrichtung (1) weist einen ersten Linearmotor (9), der einen ortsfest angeordneten Stator (11) und einen in der ersten Richtung beweglichen, durch erste Führungselemente (16) geführten Schlitten (12) umfasst, und einen zweiten Linearmotor (10), der einen ortsfest angeordneten Stator (13) und einen in einer zweiten Richtung beweglichen Schlitten (14) umfasst. Der Schlitten (12) des ersten Linearmotors (9) weist zweite Führungselemente (17) auf, die den Schlitten (14) des zweiten Linearmotors (9) führen. Der Bondkopf (20) mit dem Chipgreifer (21) ist am Schlitten (14) des zweiten Linearmotors (9) angeordnet.
    公开号:DE102004026534A1
    申请号:DE200410026534
    申请日:2004-05-29
    公开日:2005-02-17
    发明作者:Dieter Vischer
    申请人:Esec Trading AG；
    IPC主号:H01L21-68
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft eine Halbleiter-Montageeinrichting der im Oberbegriffdes Anspruchs 1 genannten Art.
    [0002] Einederartige Halbleiter-Montageeinrichting wird generell als "Pick-and-Place" Einrichtung bezeichnetund wird als Bestandteil eines "DieBonder" genanntenMontageautomaten bei der Halbleitermontage verwendet. Sie dientdazu, die zahlreichen, gleichartigen Chips eines Wafers, die sichnebeneinander auf einem Trägerbefinden, nacheinander auf einem Substrat, z.B. einem metallischenLeadframe, zu montieren. Mit jeder Pick-and-Place-Bewegung koordiniertstellt jeweils der Wafertisch, auf dem sich der Chipträger befindet,einen nächstenChip bereit, und ebenso wird das Substrat verschoben, um am zweitenOrt einen neuen Substratplatz bereitzustellen. Zum Abheben und nachfolgendenAblegen der Chips ist der Chipgreifer heb- und senkbar, entweder zusammenmit der ganzen Einrichtung oder für sich allein relativ zur Einrichtung.
    [0003] AnMontageeinrichtungen dieser Art werden extrem hohe Anforderungengestellt. Fürdie Weiterverarbeitung der montierten Chips müssen diese lagegenau auf demSubstrat positioniert werden, was ein entsprechend genaues Erreichendes zweiten Ortes durch den Chipgreifer verlangt und auch bereits dasgenaue Anfahren des ersten Ortes für das Abheben der Chips voraussetzt.Anderseits werden auch hohe Geschwindigkeiten bzw. kurze Taktzeitenverlangt, wodurch entsprechend hohe Beschleunigungen und Massenkräfte an denbewegten Teilen auftreten.
    [0004] ZurErzeugung der alternierenden Bewegungen des Chipgreifers werdenbisher verschiedene Hebelmechanismen angewendet, die teilweise Kulissenführungenenthalten. Derartige Führungensind wegen der an ihnen auftretenden, erheblichen Querkräfte für einenpräzisenBewegungsablauf nachteilig und müssenentsprechend gewartet werden. Bei einem anderen bekannten Mechanismussitzt der Chipgreifer am Ende eines hin und her schwenkenden Hebels,d.h. er erfährtentsprechend den Schwenkausschlägendes Hebels eine bogenförmige Bewegung,die jeweils in den Endlagen gestoppt werden muss, wobei eine starkeNeigung zu Schwingungen besteht. Ein Nachteil solcher Hebelantriebeliegt darin, dass sie nur einen Transport des Chips um eine feste,vorbestimmte Strecke von einem Ort A zu einem Ort B erlauben. Pickand Place Einrichtungen mit Hebelmechanismen sind beispielsweiseaus den Patentschriften EP 877544 , EP 923111 und WO 97/32460bekannt.
    [0005] Bekanntsind auch Pick and Place Einrichtungen, bei denen der Chipgreifermittels eines Zahnriemens angetrieben wird. Nachteilig ist hierdie grosse Ungenauigkeit der Plazierung des Chips auf dein Substrat.
    [0006] Ausder EP 991110 ist einePick and Place Einrichtung mit einem Linearmotor bekannt, bei der dieHalbleiterchips an verschiedenen Stellen vom Wafertisch entnommenwerden können.Der Linearmotor ist in der Höheergiebig gebaut, damit der Chipgreifer für die Entnahme und für das Platziereneines Halbleiterchips abgesenkt werden kann.
    [0007] Umdie Halbleiterchips schnell und präzise montieren zu können, solleinerseits die Entfernung zwischen dem Entnahmeort und dem Montageort kurzsein und soll andererseits die mechanische Konstruktion einfachsein. Die Pick and Place Einrichtung der EP 923111 ist zwar eine einfache undrobuste Konstruktion, die eine präzise Platzierung der Halbleiterchipsauf dem Substrat ermöglicht,hat aber den Nachteil, dass der Platzbedarf laufend grösser wird, dader Durchmesser der Wafer immer grösser wird. Die ebenfalls bekannteLösung,bei der der Substrattisch und der Wafertisch übereinander angeordnet sind,hat den Nachteil, dass vom Entnahmeort zum Montageort ein grosserHöhenunterschiedbewältigt werdenmuss.
    [0008] Dieaus der WO 97/32460 bekannte Pick and Place Einrichtung, bei derder Wafertisch orthogonal zum Substrattisch angeordnet ist, hatden Nachteil, dass ab und zu auf der Folie haftende Halbleiterchips herunterfallenund dass sich die Folie infolge der auf die Halbleiterchips einwirkendenSchwerkraft verzieht, so dass sich die Lage des zu entnehmenden Halbleiterchipsungewollt verändert.
    [0009] DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Die Bonder zu entwickeln,bei dem die Entfernung zwischen dem Entnahmeort und dem Montageortder Halbleiterchips kurz ist, ohne dass die obengenannten Nachteilebestehen.
    [0010] DieErfindung besteht in den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. VorteilhafteAusgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
    [0011] EineHalbleiter-Montageeinrichting enthält eine Bondstation, wobeidie Bondstation einen Wafertisch für die Bereitstellung der Halbleiterchips,einen Substrattisch und eine Pick and Place Einrichtung mit einemBondkopf mit einem Chipgreifer umfasst. Der Wafertisch findet teilweiseunterhalb des Substrattisches Platz. Die Pick and Place Einrichtung entnimmtdie Halbleiterchips einen nach dem andern vom Wafertisch und platziertsie auf dem Substrat. Die Substrate werden von einer Transporteinrichtung taktweisein einer Transportrichtung transportiert. Die Pick and Place Einrichtungweist einen ersten Linearmotor, der einen ortsfest angeordnetenStator und einen in einer ersten Richtung beweglichen, durch ersteFührungselementegeführtenSchlitten umfasst, und einen zweiten Linearmotor, der einen ortsfestangeordneten Stator und einen in einer zweiten Richtung beweglichenSchlitten umfasst. Der Schlitten des ersten Linearmotors weist zweiteFührungselementeauf, die den Schlitten des zweiten Linearmotors führen. DerBondkopf mit dem Chipgreifer ist am zweiten Schlitten angeordnet.
    [0012] Bevorzugtsind die ersten Führungselemente inden Stator des zweiten Linearmotors integriert. Die Pick and PlaceEinrichtung ist ferner bevorzugt symmetrisch ausgebildet in Bezugauf eine quer zur Transportrichtung der Substrate verlaufende Symmetrieebene.Insbesondere besteht der Stator des zweiten Linearmotors aus zweiStatorteilen, die beidseits des Bondpunkts bzw. der Bondpunkte angeordnetsind. Diese symmetrische Konstruktion hat den Vorteil, dass derBondkopf durch zwei Führungselementegeführtist, die beidseitig des Bondpunkts bzw. der Bondpunkte angeordnetsind, so dass der Bondkopf weder beim Aufnehmen des Halbleiterchipsvom Wafertisch noch beim Platzieren des Halbleiterchips auf demSubstrat ein Drehmoment auf die Führungselemente ausübt.
    [0013] Nachfolgendwerden Ausführungsbeispiele derErfindung anhand der Zeichnung nähererläutert.
    [0014] Eszeigen: 1 in perspektivischerAnsicht eine Bondstation eines Die Bonders,
    [0015] 2 eine Schnittzeichnung durcheine in der 1 mit E bezeichneteEbene, 3 eine Schnittzeichnungentlang der Linie I-I in der 2, und
    [0016] 4 zwei gegeneinander verschiebbare Schlitten.
    [0017] Die 1 zeigt in perspektivischerAnsicht und schematisch eine Bondstation eines Die Bonders, dieeine Pick and Place Einrichtung 1, einen Substrattisch 2 miteiner Auflagefläche 3 für Substrate 4 undeinen Wafertisch 5 fürdie Bereitstellung von Halbleiterchips 6 (es sind nur dreiHalbleiterchips dargestellt) und zwei Kameras 7 und 8,deren optische Achsen durch Pfeile dargestellt sind, umfasst. Die Achseneines kartesischen Koordinatensystems sind mit x, y und z bezeichnet.Zum besseren Verständnis derErfindung sind einige der in dieser perspektivischen Ansicht verdecktenKanten der Pick and Place Einrichtung 1 mit Phantomliniendargestellt. Aus Gründender zeichnerischen Klarheit sind aber nicht alle verdeckten Kantendargestellt. Eine nicht dargestellte Transportvorrichtung transportiertdie Substrate 4 taktweise in der x-Richtung. Die Substrate 4 enthalteneine Anzahl n von in y-Richtung nebeneinander auf dem Substrat 4 angeordnetenSubstratplätzenfür dieAufnahme je eines Halbleiterchips 6. Die Pick and PlaceEinrichtung 1 entnimmt den am Ort A bereitgestellten Halbleiterchip 6 vomWafertisch 5, hebt den aufgenommenen Halbleiterchip 6 inz-Richtung überdas Niveau der Auflagefläche 3 desSubstrattisches 2 an, transportiert den Halbleiterchip 6 in dery-Richtung zu einem Ort Bk, wobei der Indexk eine Ganzzahl im Bereich von 1 bis n bedeutet, und platziertden Halbleiterchip 6 auf dem Substrat 4. Die Transportbewegungenin z-Richtung und in y-Richtung werden einander so weit möglich überlagert.Die beiden Kameras 7 und 8 dienen dazu, die Lageund Orientierung des am Ort A bereitgestellten Halbleiterchips 6 bzw.die Lage und Orientierung des Substratplatzes am Ort Bk zubestimmen, damit der Halbleiterchip 6 lagegenau auf demSubstrat 4 platziert werden kann. Der Wafertisch 5 befindetsich teilweise unterhalb des Substrattisches 2, wobei derEntnahmeort A in der Nähedes Randes des Substrattisches 2 liegt, so dass der Transportwegin y-Richtung möglichst kurzist.
    [0018] DiePick and Place Einrichtung 1 umfasst zwei Linearmotoren 9 und 10.Der erste Linearmotor 9 besteht aus einem ortsfest angeordnetenStator 11 und einem in y-Richtung beweglichen Schlitten 12. Derzweite Linearmotor 10 besteht aus einem ortsfest angeordnetenStator 13 und einem in z-Richtung beweglichen Schlitten 14.Der Schlitten 12 des ersten Stators 11 weist einenersten Spulenkörper 15 auf, dermit Magneten des ersten Stators 11 zusammenwirkt. Der ersteLinearmotor 9 ist vorzugsweise ein in herkömmlicherTechnologie gebauter elektromagnetischer Dreiphasenmotor. Die Bewegungdes ersten Schlittens 12 in y-Richtung wird durch ersteFührungselemente 16 (2) geführt, die vorzugsweise in denStator 13 des zweiten Linearmotors 10 integriertsind. Der Schlitten 12 des ersten Stators 11 weistzweite Führungselemente 17 (2) auf, die den zweiten Schlitten 14 deszweiten Linearmotors 10 führen. Wenn der erste Linearmotor 9 denersten Schlitten 12 in y-Richtung hin und her bewegt, dann nimmtder erste Schlitten 12 den zweiten Schlitten 14 mit.Der zweite Schlitten 14 weist einen zweiten Spulenkörper 18 auf,der mit Magneten 19 (2)des zweiten Stators 13 zusammenwirkt. Der zweite Linearmotor 10 bewegtden zweiten Schlitten 14 in z-Richtung auf und ab. Am zweitenSchlitten 14 ist ein Bondkopf 20 mit einem Chipgreifer 21 angeordnet.Der Chipgreifer 21 ist gegenüber dem Bondkopf 20 inz-Richtung bewegbar, wobei die Bewegung des Chipgreifers 2l inbekannter Weise, beispielsweise pneumatisch erfolgt. Zudem ist derChipgreifer 21 um eine in z-Richtung verlaufende Achsedrehbar, damit die Drehlage des aufgenommenen Halbleiterchips vordem Absetzen auf dem Substrat 4 auf Grund der von den beidenKameras 7 und 8 gelieferten Bilder auskorrigiertwerden kann. Bei diesem Ausführungsbeispielist die Pick and Place Einrichtung 1 bezüglich derx-Richtung symmetrisch ausgebildet, damit beim Platzieren des Halbleiterchipsauf dem Substrat 4 kein Drehmoment auf den Bondkopf 20 ausgeübt wird.
    [0019] Dererste Schlitten 12 umfasst einen rechteckförmigen Rahmen 22 mitzwei in y-Richtung verlaufenden Wänden 23 und 24,die durch Querwände 25 und 26 verbundensind. Am Bondkopf 20 (oder am Chipgreifer 21)sowie an der Querwand 25 sind zugeordnete Teile eines Positionsmesssystemsangeordnet fürdie Messung der z-Lage des Bondkopfs 20 bzw. Chipgreifers 21.Ein solches Positionsmesssystem besteht vorzugsweise aus einem Metall-oder Glasmassstab und einem Lesekopf. Die Führungselemente 16 (2) verlaufen parallel zuden Wänden 23 und 24 desSchlittens 12 entlang dem zweiten Stator 13.
    [0020] Die 2 zeigt die Pick and PlaceEinrichtung in einer Schnittzeichnung durch eine in der 1 mit E bezeichnete Ebene.Der zweite Stator 13 besteht aus zwei separaten Statorteilen 27 und 28, diesich in y-Richtung erstrecken, d.h. in y-Richtung ergiebig ausgebildetsind, damit der zweite Schlitten 14 unabhängig vonseiner y-Lage in z-Richtung auf und ab bewegbar ist. Die Wände 23 und 24 desersten Schlittens 12 (1)sind in y-Richtung geführt durchdie in die Statorteile 27 und 28 integriertenoder auf einer Basis 29 montierten Führungselemente 16. Diezweiten Führungselemente 17 für die Führung deszweiten Schlittens 14 bezüglich der z-Richtung sind anden Wänden 23 und 24 befestigt,so dass der erste Schlitten 12 den zweiten Schlitten 14 iny-Richtung mitnimmt.Die Statorteile 27 und 28 weisen in y-Richtungsich erstreckende Magnete 19 auf, zwischen denen ein Luftspaltgebildet ist. Die zweiten Spulenkörper 18 des zweitenSchlittens 14 ragen in diesen Luftspalt hinein. Im Beispielist der zweite Linearmotor 10 ein dreiphasiger elektromagnetischer Antrieb:Die Spulenkörper 18 weisenjeweils drei Spulen 30 auf, wobei jeder der drei elektrischenPhasen eine Spule zugeordnet ist.
    [0021] Die 3 zeigt den Statorteil 27 undden Substrattisch 2 gemässeinem Schnitt entlang der Linie I-I der 2. Bevorzugt erstrecken sich die Magnete 19 imStatorteil 27 in y-Richtung nur soweit, wie sie für die Bewegungdes zweiten Schlittens 14 (2)in z-Richtung erforderlich sind. Der Bewegungsbereich des zweitenSchlittens 14 ist in zwei Bereiche Z1 undZ2 unterteilt. Im Bereich Z1 erstreckensich die Magnete 19 nur über einen vergleichsweise kurzen,mit Y1 bezeichneten Bereich. Im BereichZ2 erstrecken sich die Magnete 19 hingegen über dieganze LängeL des Statorteils 27. Der Bereich Y1 kennzeichnetden Bereich neben dem Substrattisch 2, d.h. den Bereich,in dem der Bondkopf 20 (2)bzw. Chipgreifer 21 (2)unter das Niveau der Auflagefläche 3 desSubstrattisches 2 auf das Niveau des Wafertisches 5 abgesenktwerden muss.
    [0022] Die 4 zeigt die Wand 23 desersten Schlittens 12, gesehen von einer Symmetrieebene 31 (2) her. Die zweiten Führungselemente 17 für die Führung deszweiten Schlittens 14 sind auf der Wand 23 befestigtund ermöglichendie Bewegung des zweiten Schlittens 14 in z-Richtung.
    [0023] Dasanhand der 1 bis 3 beschriebene Ausführungsbeispielist im wesentlichen symmetrisch ausgebildet in Bezug auf eine iny-Richtung verlaufende Symmetrieebene 31 (2). Diese symmetrische Konstruktion hatden Vorteil, dass der Bondkopf 20 durch zwei Führungselemente 17 geführt ist, diebeidseitig des Bondpunkts bzw. der Bondpunkte angeordnet sind, sodass der Bondkopf 20 weder beim Aufnehmen des Halbleiterchipsvom Wafertisch noch beim Platzieren des Halbleiterchips auf dem Substratein Drehmoment auf die Führungselemente 17 ausübt. Es istaber auch möglich,eine Pick and Place Einrichtung ohne diese genannte Symmetrie zukonstruieren. Eine solche Lösungbesteht beispielweise darin, dass der Schlitten 12 anstelledes Rahmens 22 (1)nur eine einzige Wand 23 enthält und dass der zweite Linearmotor 10 nurein einziges Statorteil, nämlichdas Statorteil 27 enthält,wobei auch die Anzahl der Führungselemente 16 und 17 dementsprechendreduziert ist.
    [0024] Beieinem weiteren Ausführungsbeispielsind die ersten Führungselemente 16 für die Führung des Schlittens 12 nichtstationärangeordnet, sondern sie sind fürkleine Korrekturbewegungen mittels eines Antriebs in der x-Richtung,d.h. in der Transportrichtung der Substrate 4 innerhalbeines Bereichs von typischerweise ± 0.5 mm bewegbar. Die Statoren 11 und 13 sindtrotzdem ortsfest angeordnet. Der zwischen den Magneten des Stators 11 gebildete Luftspaltist in x-Richtung derart breit bemessen, dass der am Schlitten 12 angeordneteSpurenkörper 15 dieMagnete des Stators 11 während der Korrekturbewegungenunter keinen Umständenberührt. Oderder in der 1 gezeigteLinearmotor 9 wird bezüglichseiner Antriebsachse um 90° gedrehtmontiert, so dass der Spurenkörper 15 horizontalausgerichtet ist, und die Spulen des Spulenkörpers 15 werden soausgebildet, dass die erzeugte Antriebskraft unabhängig vonder x-Lage der Führungselemente 16 ist.Die zwischen den Magneten 19 des Stators 13 deszweiten Linearmotors 10 gebildeten Luftspalte sind so breitbemessen, dass die am Schlitten 14 angeordneten Spulenkörper 18 dieMagnete 19 des Stators 13 während der Korrekturbewegungenebenfalls nicht berühren.Da der Wirkungsgrad des zweiten Linearmotors 10 mit zunehmenderBreite des Luftspalts abnimmt, wird der Bewegungsbereich der Führungselemente 16 inx-Richtung so klein wie möglich,aber so gross wie nötiggehalten.
    [0025] Dabeide Linearmotoren 9 und 10 (1) einen vergleichsweise grossen Bewegungsbereichermöglichenmüssen,sind sie bevorzugt elektrische Dreiphasenmotoren. Allerdings können auchandere Typen von elektrischen Linearmotoren zur Anwendung gelangen,soweit sie die nötigenBewegungsbereiche abdecken können.
    [0026] Für die Entnahmedes Halbleiterchips vom Wafertisch 5 und für das Platzierendes aufgenommenen Halbleiterchips auf dem Substrat 4 sindviele verschiedene Prozesse bekannt und auch viele Ausführungsformenvon Bondkopf 20 und Chipgreifer 21. Als ausgewähltes Beispielsei hier das als Overtravel bekannte Verfahren erwähnt, beidem der Bondkopf 20 soweit abgesenkt wird, dass der Chipgreifer 21 gegenüber demBondkopf 20 ausgelenkt wird, wobei sowohl bei der Entnahmedes Halbleiterchips als auch beim Platzieren des Halbleiterchipseine vorbestimmte Pick- bzw. Bondkraft erzeugt wird. Aus der europäischen PatentanmeldungNr. 01204781.7 ist ein Bondkopf 20 bekannt, bei dem dieAuslenkung des Chipgreifers 21 gegenüber dem Bondkopf 20 pneumatischgeregelt wird. Fürdie Regelung der Auslenkung des Chipgreifers 21 stehenzwei Betriebsarten zur Verfügung.In der ersten Betriebsart wird die Auslenkung des Chipgreifers 21 odereine davon abgeleitete Grössegeregelt. In der zweiten Betriebsart wird eine Druckdifferenz geregelt,die die vom Chipgreifer 21 aufzubringende Pick- bzw. Bondkrafterzeugt. Die erfindungsgemässePick and Place Einrichtung 1 kann für die Zusammenarbeit mit all diesenunterschiedlichen, bekannten Bondköpfen konzipiert werden.
    权利要求:
    Claims (3)
    [1] Halbleiter-Montageeinrichting, mit einer Bondstationfür dieMontage von Halbleiterchips (6) auf einem Substrat (4),wobei die Bondstation einen Wafertisch (5) für die Bereitstellungder Halbleiterchips (6), einen Substrattisch (2)und eine Pick and Place Einrichtung (1) mit einem Bondkopf(20) mit einem Chipgreifer (21) umfasst, wobeidie Pick and Place Einrichtung (1) die Halbleiterchips(6) vom Wafertisch (5) entnimmt und auf dem Substrat(4) platziert, dadurch gekennzeichnet, dass derWafertisch (5) teilweise unterhalb des Substrattisches(2) Platz findet, dass die Pick and Place Einrichtung (1)einen ersten Linearmotor (9), der einen ortsfest angeordneten Stator(11) und einen in einer ersten Richtung beweglichen, durcherste Führungselemente(16) geführten Schlitten(12) umfasst, und einen zweiten Linearmotor (10),der einen ortsfest angeordneten Stator (13) und einen ineiner zweiten Richtung beweglichen Schlitten (14) umfasst,aufweist, dass der Schlitten (12) des ersten Linearmotors(9) zweite Führungselemente(17) aufweist, die den Schlitten (14) des zweitenLinearmotors (10) führen,und dass der Bondkopf (20) mit dem Chipgreifer (21)am zweiten Schlitten (14) angeordnet ist.
    [2] Halbleiter-Montageeinrichtung nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass die ersten Führungselemente (16)in den Stator (13) des zweiten Linearmotors (10)integriert sind.
    [3] Halbleiter-Montageeinrichtung nach Anspruch 1 oder2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (13) des zweitenLinearmotors (10) zwei mit Magneten (19) verseheneStatorteile (27, 28) aufweist, die den Antriebdes zweiten Schlittens (14) bewirken.
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    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2005-02-17| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2008-03-27| 8364| No opposition during term of opposition|
    2011-03-24| 8339| Ceased/non-payment of the annual fee|
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    申请号 | 申请日 | 专利标题
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