CH698334A1 - Picking up semiconductor chips provided in wafer table useful for pick-and-place system, comprises detecting position of semiconductor chip using camera, and picking up semiconductor chip using chip gripper held on bonding head - Google Patents

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CH698334A1
CH698334A1 CH01136/08A CH11362008A CH698334A1 CH 698334 A1 CH698334 A1 CH 698334A1 CH 01136/08 A CH01136/08 A CH 01136/08A CH 11362008 A CH11362008 A CH 11362008A CH 698334 A1 CH698334 A1 CH 698334A1
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Abstract

Picking up semiconductor chips provided in wafer table, comprises detecting position of semiconductor chip using camera, and picking up semiconductor chip using chip gripper held on bonding head (8). The bonding head with chip gripper is movable using a pick system based on system of coordinates immanent to pick system. In a setup phase, adjustment of setpoint position of bonding head is performed. Movement of bonding head to setpoint position during adjustment and coordinates of setpoint position relating to system of coordinates of camera, is determined and stored. Picking up semiconductor chips provided in wafer table, comprises detecting position of semiconductor chip using camera, and picking up semiconductor chip using chip gripper held on bonding head (8). The bonding head with chip gripper is movable using a pick system based on system of coordinates immanent to pick system. In a setup phase, adjustment of setpoint position of bonding head is performed, where setpoint position is located in visual field of camera. Movement of bonding head to setpoint position during adjustment and coordinates of setpoint position relating to system of coordinates of camera, is determined and stored. In a production phase, readjustment of setpoint position is performed at the occurrence of predetermined event. An independent claim is included for method of mounting semiconductor chips on substrate.

Description

       

  [0001]    Die Erfindung betrifft ein Verfahren der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art für die Entnahme von Halbleiterchips, die auf einem Wafertisch bereitgestellt werden. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren für die Montage der entnommenen Halbleiterchips auf einem Substrat.

  

[0002]    Solche Automaten für die Montage von Halbleiterchips sind in der Fachwelt als Die Bonder bekannt. Der Montageautomat dient dazu, die zahlreichen, gleichartigen Chips eines Wafers, die sich nebeneinander auf einem Chipträger befinden, nacheinander auf einem Substrat, z.B. einem metallischen Leadframe, zu montieren. Der Die Bonder umfasst einen Wafertisch, auf dem sich der Chipträger befindet, ein Transportsystem für die Zuführung der Substrate und ein Pick and Place System, um die Halbleiterchips vom Chipträger zu entnehmen und auf dem Substrat zu platzieren. Das Pick and Place System umfasst einen Bondkopf mit einem Chipgreifer, der von einem Antriebssystem hin und her bewegt wird. Der Chipgreifer ist um eine vertikale Achse drehbar, damit die Drehlage der Halbleiterchips bei Bedarf geändert werden kann.

   Der Chipgreifer enthält ein auswechselbares Greiforgan, das ist ein mit Vakuum beaufschlagbares Saugorgan, das in der Fachwelt als "pick up tool" oder "die collet" bekannt ist.

  

[0003]    An Montageautomaten dieser Art werden extrem hohe Anforderungen gestellt. Für die Weiterverarbeitung der montierten Chips müssen diese lagegenau auf dem Substrat positioniert werden. Damit die Halbleiterchips mit einer im Mikrometerbereich liegenden Genauigkeit auf dem Substrat platziert werden können, sind auf dem Die Bonder zwei Kameras vorgesehen. Die erste Kamera vermisst die Position des vom Chipgreifer aufzunehmenden Halbleiterchips und liefert Positionsdaten, die auf ein erstes Koordinatensystem bezogen sind. Die zweite Kamera vermisst die Lage des Substratplatzes, auf dem der Halbleiterchip zu platzieren ist, und liefert Positionsdaten, die auf ein zweites Koordinatensystem bezogen sind.

   Das Pick und Place System steuert aufgrund der von den Kameras gelieferten Informationen den Bondkopf so, dass der Chipgreifer den Halbleiterchip vom Wafertisch entnehmen und lagegenau am richtigen Ort auf dem Substratplatz absetzen kann. Die Position des Pick und Place Systems bezieht sich auf ein drittes, von den Koordinatensystemen der Kameras unabhängiges Koordinatensystem.

  

[0004]    Im Betrieb des Die Bonders stellt sich das Problem, dass die relative Lage der drei Koordinatensysteme aufgrund verschiedener Gegebenheiten ändern kann. So ändert sich oft - gewollt oder ungewollt - die Temperatur an verschiedenen Orten des Die Bonders. Dies führt meistens dazu, dass die Umrechnung von Zielkoordinaten, die im Koordinatensystem der ersten Kamera oder im Koordinatensystem der zweiten Kamera ermittelt wurden, in Bewegungskoordinaten für das Pick und Place System nicht mehr so genau wie erforderlich ist.

  

[0005]    Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für die Entnahme und Montage von Halbleiterchips zu entwickeln, das unabhängig von äusseren Umständen und Veränderungen eine hohe Platzierungsgenauigkeit gewährleistet.

  

[0006]    Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäss gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.

  

[0007]    Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Entnahme und fakultativ die Montage von Halbleiterchips auf einem Substrat, bei dem
die Halbleiterchips auf einem Wafertisch bereitgestellt werden,
ein Substrat nach dem andern auf einem Substratstisch bereitgestellt wird,
eine erste Kamera die Lage und Orientierung des auf dem Wafertisch bereitgestellten, als nächster zu montierenden Halbleiterchips erfasst,
eine zweite Kamera die Lage und Orientierung des Substratplatzes erfasst, auf dem der Halbleiterchip zu montieren ist, und
ein Chipgreifer den auf dem Wafertisch bereitgestellten Halbleiterchip entnimmt und auf dem Substrat montiert, wobei der Chipgreifer an einem Bondkopf gelagert ist und ein Pick und Place System mit vorzugsweise zwei linearen Antrieben den Bondkopf mit dem Chipgreifer zwischen dem Wafertisch und dem Substrat hin und her transportiert.

  

[0008]    Erfindungsgemäss wird die mit der ersten Kamera erfasste Position des als nächster zu montierenden Halbleiterchips in der Form von auf ein erstes Koordinatensystem KS1 bezogenen Positionsdaten zur Verfügung gestellt, die mit der zweiten Kamera erfasste Position des Substratplatzes, auf dem der Halbleiterchip zu montieren ist, in der Form von auf ein zweites Koordinatensystem KS2 bezogenen Positionsdaten zur Verfügung gestellt, und die Position des Bondkopfs auf ein drittes Koordinatensystem KS3 bezogen.

  

[0009]    Die Erfindung schlägt vor, am Bondkopf eine Markierung anzubringen, deren Position die Kameras ausmessen können. Weil die Markierung aus konstruktiven Gründen nicht in der Schärfenebene der Kameras angeordnet werden kann, schlägt die Erfindung zudem vor, bei einer bevorzugten Ausführung oberhalb der Markierung eine Linse anzubringen, die dafür sorgt, dass die Markierung ebenfalls scharf abgebildet wird.

  

[0010]    Die Erfindung schlägt weiter vor, für die Umrechnung von Koordinaten des ersten Koordinatensystems KS1 auf das dritte Koordinatensystem KS3 des Pick und Place Systems eine erste, fixe Abbildungsfunktion F und einen ersten, veränderbaren Korrekturvektor K1 zu benützen, und für die Umrechnung von Koordinaten des zweiten Koordinatensystems KS2 auf das dritte Koordinatensystem KS3des Pick und Place Systems eine zweite, fixe Abbildungsfunktion G und einen zweiten, veränderbaren Korrekturvektor K2 zu benützen. Bei der erstmaligen Einrichtung des Die Bonders oder auch bei einer generellen Neueinstellung des Die Bonders werden einerseits die Abbildungsfunktionen F und G und ihre Umkehrfunktionen ermittelt und andererseits die beiden Korrekturvektoren K1 und K2auf Null gesetzt.

   Während die Abbildungsfunktionen F und G bis zur nächsten generellen Neueinstellung des Die Bonders nicht geändert werden, werden die Korrekturvektoren K1 und K2 beim Eintreffen eines vorbestimmten Ereignisses nachjustiert. Unter einem vorbestimmten Ereignis ist ein Ereignis zu verstehen, bei dem mit einer grossen Wahrscheinlichkeit erwartet werden kann, dass sich die relative Lage der drei Koordinatensysteme KS1, KS2 und KS3 zueinander in einem Ausmass geändert hat, das die Platzierungsgenauigkeit vermindert.

  

[0011]    Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. Die Figuren sind schematisch und nicht massstabsgetreu dargestellt.

  

[0012]    Es zeigen:
<tb>Fig. 1<sep>in Aufsicht einen Montageautomaten für die Montage von Halbleiterchips,


  <tb>Fig. 2<sep>in seitlicher Ansicht eine Kamera, einen Bondkopf und einen Wafertisch, und


  <tb>Fig. 3<sep>in Aufsicht den Bondkopf und drei verschiedene Koordinatensysteme.

  

[0013]    Die Fig. 1 zeigt schematisch und in Aufsicht einen Montageautomaten für die Montage von Halbleiterchips, einen sogenannten Die Bonder, soweit es für das Verständnis der Erfindung erforderlich ist. Die Fig. 2 zeigt Teile des Montageautomaten in seitlicher Ansicht. Der Die Bonder umfasst einen Wafertisch 1, auf dem die zu montierenden Halbleiterchips 2 bereitgestellt werden, einen Substrattisch 3, auf dem das zu bestückende Substrat 4 von einer nicht dargestellten Transportvorrichtung bereitgestellt wird, ein Pick und Place System 5, das die Halbleiterchips 2 vom Wafertisch 1 entnimmt und auf dem Substrat 4 platziert, und zwei Kameras 6 und 7.

   Das Pick und Place System 5 umfasst einen Bondkopf 8 mit einem auswechselbaren Chipgreifer 9 (Fig. 2) und zwei lineare, positionsgeregelte Antriebe für die Bewegung des Bondkopfs 8 in zwei orthogonalen Richtungen, die als x und y-Richtung bezeichnet sind. Ein dritter, nicht dargestellter Antrieb dient zum Anheben und Absenken des Bondkopfs 8 oder des Chipgreifers 9 in der senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden z-Richtung. Die erste Kamera 6 dient dazu, jeweils die Lage des nächsten aufzunehmenden Halbleiterchips 2 zu bestimmen. Die zweite Kamera 7 dient dazu, die Lage des Substratplatzes auf dem Substrat 4, auf dem der Halbleiterchip 2 zu platzieren ist, zu bestimmen. Die erste Kamera 6 ist in der Regel ortsfest angeordnet.

   Die zweite Kamera 7 ist auch ortsfest angeordnet oder mit separaten Antrieben in mindestens einer oder in zwei parallel zur Oberfläche des Substrats 4 verlaufenden Richtungen bewegbar. Solche Pick und Place Systeme 5 sind beispielsweise bekannt aus EP 923 111, EP 1 480 507, DE 10 2004 026 534 und EP 1 612 843.

  

[0014]    Seitlich am Bondkopf 8 ist eine Markierung 10 (Fig. 2) so angebracht, dass sie in dem von der ersten Kamera 6 gelieferten Bild sichtbar ist, wenn sich der Bondkopf 8 im Blickfeld der ersten Kamera 6 befindet, und in dem von der zweiten Kamera 7 gelieferten Bild sichtbar ist, wenn sich der Bondkopf 8 im Blickfeld der zweiten Kamera 7 befindet.

  

[0015]    Die Fig. 2 zeigt in seitlicher Ansicht die erste Kamera 6, den Bondkopf 8 und den Wafertisch 1. Ihr in der Zeichnung durch Linien 6a begrenztes Blickfeld ist dem Wafertisch 1 zugewandt, so dass in dem von ihr gelieferten Bild jeweils der nächste aufzunehmende Halbleiterchip 2 scharf abgebildet ist. Die Schärfenebene der ersten Kamera 6 liegt in der durch die Oberfläche der aufzunehmenden Halbleiterchips 2 definierten Ebene. Die Schärfenebene der zweiten Kamera 7 (Fig. 1) liegt in der durch die Oberfläche des zu bestückenden Substrats 4 definierten Ebene. Es ist nicht möglich, die Marke 10 so am Bondkopf 8 anzubringen, dass sie von den beiden Kameras 6 und 7 ohne Verstellung der Schärfenebene scharf abgebildet wird.

   Um dennoch zu erreichen, dass die Markierung 10 scharf abgebildet wird, ist mit Vorteil oberhalb der Markierung 10 eine Linse 11 am Bondkopf 8 angebracht. Die Linse 11 befindet sich jeweils zwischen der Markierung 10 und der entsprechenden Kamera 6 bzw. 7 und sorgt dafür, dass die Markierung 10 im Bild der jeweiligen Kamera 6 bzw. 7 ausreichend scharf abgebildet ist. Um zu erreichen, dass die Markierung 10 scharf abgebildet wird, könnte anstelle der Linse 11 auch vorgesehen sein, bei Bedarf jeweils die Schärfenebenen der Kameras zu verstellen. Die Lösung mit der Linse 11 ist jedoch einfacher, schneller und kostengünstiger, da dank der Linse 11 ein geringerer Verstellbereich der Optik der Kameras 6 und 7 erforderlich ist.

  

[0016]    Die erste Kamera 6 liefert ihre Bilddaten an eine erste Bildverarbeitungseinheit, die aus den Bilddaten die Lage und Orientierung des als nächster zu montierenden Halbleiterchips 2 ermittelt und in der Form von auf ein erstes Koordinatensystem KS1 bezogenen Positionsdaten zur Verfügung stellt. Diese Positionsdaten bestehen aus drei Zahlen (p, q, [phi]), wobei die beiden Zahlen p und q die Lage eines Referenzpunktes des Halbleiterchips 2 und die Zahl [phi] den Winkel bezeichnet, um den der Halbleiterchip 2 gegenüber seiner Soll-Position verdreht ist.

  

[0017]    Die zweite Kamera 7 liefert ihre Bilddaten an eine zweite Bildverarbeitungseinheit, die aus den Bilddaten die Lage und Orientierung des Substratplatzes ermittelt, auf dem der Halbleiterchip 2 zu montieren ist, und in der Form von auf ein zweites Koordinatensystem KS2 bezogenen Positionsdaten zur Verfügung stellt. Diese Positionsdaten bestehen aus drei Zahlen (u, v, [Psi])wobei die beiden Zahlen u und v die Lage eines Referenzpunktes des Substratplatzes und die Zahl [Psi] den Winkel bezeichnet, um den der Substratplatz gegenüber seiner Soll-Position verdreht ist.

  

[0018]    Der erste lineare Antrieb des Pick und Place Systems liefert eine Zahl xM und der zweite lineare Antrieb des Pick und Place Systems liefert eine Zahl yM, die zusammen Positionsdaten bilden, die die Position (xM, yM) der Markierung 10 in Bezug auf ein drittes Koordinatensystem KS3 darstellen.

  

[0019]    Der Chipgreifer 9 ist um eine Drehachse 12 (Fig. 2) drehbar. Die Säugöffnung des Chipgreifers 9 definiert die Lage der Greifachse 13 (Fig. 2) des Chipgreifers 9. Die Position (xG, xG) der Greifachse 13 im dritten Koordinatensystem KS3 ist gegeben durch 
(xG, yG) = (xM, yM) + D + E
wobei der Vektor D die Position der Drehachse 12 relativ zur Position (xM, yM) der Markierung 10 und der Vektor E die Position der Greifachse 13 relativ zur Position der Drehachse 12 beschreibt. Der Vektor D ist ein fester Vektor, der einmal zu bestimmen ist, der Vektor E ist ein Vektor, der mit dem Chipgreifer 9 mit dreht: Seine Länge ist eine feste Grösse, aber seine Richtung ändert, wenn der Chipgreifer 9 um die Drehachse 12 gedreht wird. Im Idealfall fallen die Drehachse 12 und die Greifachse 13 immer zusammen, d.h. es ist E = 0, unabhängig von der Drehlage des Chipgreifers 9.

  

[0020]    Die Fig. 3 illustriert den Zusammenhang zwischen den drei Koordinatensystemen KS1, KS2 und KS3. Damit die Halbleiterchips 2 lagegenau auf dem Substrat 4 platziert werden können, muss die aktuelle Position der Greifachse 13 des Chipgreifers 9 sowohl im ersten Koordinatensystem KS1als auch im zweiten Koordinatensystem KS2 berechnet werden können. Es wird deshalb bei der erstmaligen Einrichtung oder bei einer generellen Neueinstellung des Montageautomaten eine erste Abbildungsfunktion F bestimmt, die das erste Koordinatensystem KS1 auf das dritte Koordinatensystem KS3 abbildet.

   Dies erfolgt mithilfe der Markierung 10: Die beiden linearen Antriebe des Pick und Place Systems 5 bewegen den Bondkopf 8 mit der Markierung 10 an eine Anzahl k von verschiedenen Positionen (xn, yn) mit n = 1 bis k innerhalb des Blickfelds der ersten Kamera 6 und die erste Bildverarbeitungseinheit ermittelt aus dem von der ersten Kamera 6 gelieferten Bild die zugehörige Position (pn, qn) der Markierung 10. Aus den gewonnenen Datensätzen wird die erste Abbildungsfunktion F berechnet. Es gilt dann
(x, y) = F (p, q)
Es wird dann noch die Umkehrfunktion F<1>der Abbildungsfunktion F berechnet, so dass
(p, q) = F<1>(x, y)
Zudem wird ein erster Korrekturvektor K1 auf den Wert K1 = 0 gesetzt.
Analog wird eine zweite Abbildungsfunktion G, die das zweite Koordinatensystem KS2 auf das dritte Koordinatensystem KS3 abbildet, und ihre Umkehrfunktion G<-1>bestimmt.

   Es gilt dann
(x, y) = G (u, v)
und umgekehrt
(u, v) = G<-1> (x,y)
Zudem wird ein zweiter Korrekturvektor K2 auf den Wert K2= 0 gesetzt.

  

[0021]    Die erste Kamera 6 und das erste Koordinatensystem KS1werden benutzt, um die auf das erste Koordinatensystem KS1 bezogenen Zielkoordinaten zu ermitteln, an die das Pick und Place System 5 den Bondkopf 8 bewegen muss, damit der Chipgreifer 9 den auf dem Wafertisch 1 bereitgestellten Halbleiterchip 2 aufnehmen kann. Die zweite Kamera 7 und das zweite Koordinatensystem KS2 werden benutzt, um die auf das zweite Koordinatensystem KS2 bezogenen Zielkoordinaten zu ermitteln, an die das Pick und Place System 5 den Bondkopf 8 bewegen muss, damit der Chipgreifer 9 den Halbleiterchip 2 lagegenau auf dem Substratplatz absetzen kann.

   Alle Berechnungen werden in diesen beiden Koordinatensystemen KS1 und KS2 durchgeführt und erst nach Abschluss aller Berechnungen werden die ermittelten Zielkoordinaten mittels der entsprechenden Abbildungsfunktion F oder G umgerechnet in Bewegungskoordinaten des dritten Koordinatensystems KS3. Die Vektoren D und E werden deshalb sowohl als auf das erste Koordinatensystem KS1 bezogene Vektoren D1 und E1, ermittelt als auch auf das zweite Koordinatensystem KS2bezogene Vektoren D2 und E2ermittelt. Das dritte Koordinatensystem KS3 wird also nur benutzt, um den Bondkopf 8 zu bewegen, ohne dass in diesem Koordinatensystem KS3 Berechnungen ausgeführt werden.

   Das dritte Koordinatensystem KS3ist gegeben durch die Mechanik des Pick und Place Systems 5, d.h. die Koordinaten x und y sind die von den Encodern der beiden linearen Antriebe gelieferten Positionswerte, und ist daher kein exaktes orthogonales Koordinatensystem.

  

[0022]    Sobald die Abbildungsfunktionen F und G, ihre Umkehrfunktionen F<-1> und G<-1>, und die Vektoren D1, E1, D2 und E2 ermittelt sind, kann in der Produktionsphase ein Halbleiterchip 2 nach dem andern montiert werden, indem
mit der ersten Kamera 6 ein Bild des als nächster zu montierenden Halbleiterchips 2 aufgenommen und aus dem Bild die auf das erste Koordinatensystem KS1 bezogenen Positionsdaten (pw, qw, [phi]w) des Halbleiterchips 2 berechnet werden, wobei [phi]w <=>0, wenn der Halbleiterchip 2 gegenüber seiner Soll-Lage nicht verdreht ist,
die auf das dritte Koordinatensystem KS3 bezogene Position (xw, yw), die die Markierung 10 einnehmen muss, damit die Greifachse 13 des Chipgreifers 9 den Referenzpunkt des Halbleiterchips 2 durchstösst, berechnet wird zu 
(xw, yw) = F [(pw, qw) -D, -E, + K1]
die berechnete Position (xw, yw)

   angefahren und der Halbleiterchip 2 vom Chipgreifer 9 aufgenommen wird,
mit der zweiten Kamera 7 ein Bild des Substratplatzes aufgenommen wird, auf dem der Halbleiterchip 2 zu montieren ist, und aus dem Bild die auf das zweite Koordinatensystem KS2bezogenen Positionsdaten (us, vs, [Psi]s) des Substratplatzes berechnet werden, wobei [Psi]s = 0, wenn der Substratplatz gegenüber seiner Soll-Lage nicht verdreht ist,
die auf das dritte Koordinatensystem KS3 bezogene Position (xs, ys), die die Markierung 10 einnehmen muss, damit die Greifachse 13 des Chipgreifers 9 den Referenzpunkt des Substratplatzes durchstösst, berechnet wird zu
(xs, ys) = G [(us, vs) -D2 -E2 + K2]
die berechnete Position (xs, ys) angefahren, fakultativ der Chipgreifer 9 um den Winkel [Psi]s- [phi]s gedreht, und der Halbleiterchip 2 auf dem Substratplatz platziert wird.

  

[0023]    Um die hohe Platzierungsgenauigkeit des Die Bonders während der ganzen Produktion auf dem gleich bleibend hohen Niveau zu halten, wird beim Auftreten eines vorbestimmten Ereignisses eine Nachjustierung des ersten Korrekturvektors K1und des zweiten Korrekturvektors K2 durchgeführt. Dabei wird die am Bondkopf 8 angebrachte Markierung 10 benützt, die für die Nachjustierung des ersten Korrekturvektors K, ins Blickfeld der ersten Kamera 6 und für die Nachjustierung des zweiten Korrekturvektors K2 ins Blickfeld der zweiten Kamera 7 gebracht wird.

  

[0024]    Die Nachjustierung des ersten Korrekturvektors K1erfolgt durch
Bewegen des Bondkopfs 8 an eine Soll-Position R = (xR, yR), in der sich die Markierung 10 im Blickfeld der ersten Kamera 6 befindet, wobei sich die Koordinaten (xR, yR) auf das dritte Koordinatensystem KS3 beziehen,
Berechnen der Soll-Position (pR, qR) der Markierung 10 in Bezug auf das erste Koordinatensystem
KS1, zu (pR, qR) = F<1>(xR, yR),
Aufnehmen eines Bildes der Markierung 10 mit der ersten Kamera 6, aus dem Bild der ersten Kamera 6 Ermitteln der Ist-Position (pM, qM) der Markierung 10 in Bezug auf das erste Koordinatensystem KS1, und
Berechnen des ersten Korrekturvektors K1 als Differenz zwischen der angefahrenen Soll-Position und der gemessenen Ist-Position:
K1 = (pR, qR) - (pM, qM).

  

[0025]    Wie man sieht, bezieht sich der erste Korrekturvektor K1auf das erste Koordinatensystem KS1. Die Nachjustierung des zweiten Korrekturvektors K2 erfolgt analog durch
Bewegen des Bondkopfs 8 an eine Soll-Position T = (xT, yT), in der sich die Markierung 10 im Blickfeld der zweiten Kamera 7 befindet, wobei sich die Koordinaten (xT, yT) auf das dritte Koordinatensystem KS3 beziehen,
Berechnen der Soll-Position (uT, vT) der Markierung 10 in Bezug auf das zweite Koordinatensystem KS2zu (uT, vT) = G<-1>(xT, yT),
Aufnehmen eines Bildes der Markierung 10 mit der zweiten Kamera 7, aus dem Bild der zweiten Kamera 7 Ermitteln der Ist-Position (uM, vM) der Markierung 10 in Bezug auf das zweite Koordinatensystem KS2, und
Berechnen des zweiten Korrekturvektors K2 als Differenz zwischen der angefahrenen Soll-Position und der gemessenen Ist-Position: K2 = (uT, vT) - (uM, vM),

  

[0026]    Wie man sieht, bezieht sich der zweite Korrekturvektor K2auf das zweite Koordinatensystem KS2.

  

[0027]    Es sind verschiedene Ereignisse, die eine Nachjustierung der Korrekturvektoren K1 und K2 auslösen können, insbesondere die folgenden vier Ereignisse:
seit der letzten Kalibration ist eine vorbestimmte Anzahl von Halbleiterchips 2 montiert worden,
seit der letzten Kalibration hat sich eine an einer vorbestimmten Stelle des Pick und Place Systems 5 gemessene Temperatur um mehr als einen vorbestimmten Wert verändert,
die Produktion wurde gestoppt,
die Ist-Lage des montierten Halbleiterchips, die mit der zweiten Kamera 7 nach dem Montieren erfasst und berechnet wurde, weicht von der Soll-Lage um mehr als ein vorbestimmtes Mass ab.

  

[0028]    Nach Abschluss der Nachjustierung der Korrekturvektoren K1und K2 kann die Montage der Halbleiterchips 2 gemäss den oben beschriebenen Schritten fortgeführt werden, wobei nun aber die aktualisierten Korrekturvektoren K1und K2 verschieden von Null sein können.

  

[0029]    Die Erfindung lässt sich bei den bekannten Pick and Place Systemen, bei denen der Wafertisch 1 und die Plattform 3 für die Substrate 4 in parallelen Ebenen angeordnet sind, als auch bei dem in der EP 1 480 507 beschriebenen Pick and Place System anwenden, bei dem der Wafertisch 1 und die Plattform 3 für die Substrate 4 schräg zueinander angeordnet sind und bei dem der Bondkopf 8 zusätzlich zur Bewegung in x- und y-Richtung noch eine Schwenkbewegung um eine horizontale Achse durchführt.

  

[0030]    Das oben beschriebene Ausführungsbeispiel ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel, bei dem der Bondkopf für die Justierung und die Nachjustierung an die erste Soll-Position R bzw. die zweite Soll-Position T bewegt wird und die auf das dritte Koordinatensystem KS3 bezogenen Koordinaten der ersten Soll-Position R und der zweiten Soll-Position T gespeichert und für die Nachjustierung der beiden Korrekturvektoren K1 und K2 benützt werden. Bei diesem Beispiel wird die entsprechende Soll-Position der Markierung 10 mittels der Umkehrfunktionen F<-1> bzw. G<-1>berechnet.

   Im Folgenden wird ein weiteres Ausführungsbeispiel erläutert, bei dem zusätzlich die auf das erste Koordinatensystem KS1 bezogenen Koordinaten der Markierung 10 (oder eines anderen beliebigen Referenzpunktes am Bondkopf 8) bzw. die auf das zweite Koordinatensystem KS2bezogenen Koordinaten der Markierung 10 (oder eines anderen beliebigen Referenzpunktes am Bondkopf 8) gespeichert werden, wenn sich der Bondkopf 8 in der ersten bzw. zweiten Soll-Position befindet, und dann benützt werden für die Nachjustierung der beiden Korrekturvektoren K1und K2.

  

[0031]    Das Pick und Place System umfasst als Teil ein Pick-System für die Entnahme der Halbleiterchips vom Wafertisch. Das dritte Koordinatensystem KS3 ist ein dem Pick-System bzw. dem Pick und Place System immanentes Koordinatensystem und wird deshalb im Folgenden als Koordinatensystem KS bezeichnet. Damit die Nachjustierung durchgeführt werden kann, wird zunächst in einer Einrichtungsphase eine Justierung durchgeführt, bei der der Bondkopf 8 an eine erste Soll-Position bewegt wird, die sich im Blickfeld der ersten Kamera 6 befindet, und die auf das Koordinatensystem KS bezogenen Koordinaten (xsp1, ysp1) der ersten Soll-Position sowie die auf das Koordinatensystem KS1 der ersten Kamera 6 bezogenen Koordinaten (pSP1, qSP1) der ersten Soll-Position ermittelt und gespeichert werden.

   Die Nachjustierung in der Produktionsphase erfolgt, indem der Bondkopf 8 an die Koordinaten (pSP1, ySP1) der ersten Soll-Position bewegt wird und die auf das Koordinatensystem KS1 der ersten Kamera 6 bezogenen Koordinaten (pSP1, qSP1) der ersten Soll-Position wiederum ermittelt werden. Der Differenzvektor (pSP1, qSP1) - (pSP1, qSP1) enthält die Information über die Verschiebung des ersten Koordinatensystems KS1 in Bezug auf das Koordinatensystem KS, die seit der Einrichtung in der Einrichtungsphase aufgetreten ist. Für die Definition der ersten Soll-Position des Bondkopfs 8 in Bezug auf das erste Koordinatensystem KS1 kann an sich ein beliebiger Referenzpunkt am Bondkopf 8 verwendet werden. Bevorzugt wird für die Definition des Referenzpunktes die oben erwähnte Markierung 10 verwendet.

  

[0032]    In analoger Weise werden bevorzugt auch Verschiebungen des zweiten Koordinatensystems KS2 der zweiten Kamera 7 in Bezug auf das Koordinatensystem KS des Bondkopfs 8 erfasst und auskorrigiert, indem in der Einrichtungsphase eine weitere Justierung durchgeführt wird, bei der der Bondkopf 8 an eine zweite Soll-Position bewegt wird, die sich im Blickfeld der zweiten Kamera 7 befindet, und die auf das Koordinatensystem KS bezogenen Koordinaten (xSP2, ySP2) der zweiten Soll-Position sowie die auf das Koordinatensystem KS2 der zweiten Kamera 7 bezogenen Koordinaten (uSP2, VSP2) der zweiten Soll-Position ermittelt und gespeichert werden.

   Die Nachjustierung in der Produktionsphase erfolgt, indem der Bondkopf 8 an die Koordinaten (xSP2, ySP2) der zweiten Soll-Position bewegt wird und die auf das Koordinatensystem KS2der zweiten Kamera 7 bezogenen Koordinaten (uSp2, Vsp2) der zweiten Soll-Position wiederum ermittelt werden. Der Differenzvektor (uSP2, vSP2) - (uSP2, vSP2) enthält die Information über die Verschiebung des zweiten Koordinatensystems KS2in Bezug auf das Koordinatensystem KS, die seit der Einrichtung in der Einrichtungsphase aufgetreten ist. Auch hier kann für die Definition der zweiten Soll-Position des Bondkopfs 8 in Bezug auf das zweite Koordinatensystem KS2an sich ein beliebiger Referenzpunkt am Bondkopf 8 verwendet werden. Bevorzugt wird für die Definition des Referenzpunktes die oben erwähnte Markierung 10 verwendet.

  

[0033]    Die Ermittlung der auf das erste Koordinatensystem KS1bzw. zweite Koordinatensystem KS2 bezogenen Koordinaten des Referenzpunktes umfasst das Aufnehmen eines Bildes mit der entsprechenden Kamera 6 bzw. 7 und die Bestimmung der Koordinaten des Referenzpunktes mittels herkömmlicher Bildauswertung.

  

[0034]    Die Montage der Halbleiterchips erfolgt dann vorzugsweise indem
die mit der ersten Kamera 6 erfasste Position des als nächster zu montierenden Halbleiterchips 2 in Form von auf das erste Koordinatensystem KS1, bezogenen Positionsdaten zur Verfügung gestellt wird,
die mit der zweiten Kamera 7 erfasste Position des Substratplatzes, auf dem der Halbleiterchip 2 zu montieren ist, in Form von auf das zweite Koordinatensystem KS2 bezogenen Positionsdaten zur Verfügung gestellt wird,
in der Einrichtungsphase eine erste Abbildungsfunktion, die das erste Koordinatensystem KS1 auf das Koordinatensystem KS abbildet, und ihre Umkehrfunktion bestimmt wird, ein erster Korrekturvektor auf den Wert Null gesetzt wird, eine zweite Abbildungsfunktion, die das zweite Koordinatensystem KS2 auf das Koordinatensystem KS abbildet,

   und ihre Umkehrfunktion bestimmt wird und ein zweiter Korrekturvektor auf den Wert Null gesetzt wird,
in der Produktionsphase ein Halbleiterchip 2 nach dem andern montiert wird, indem
mit der ersten Kamera 6 ein Bild des als nächster zu montierenden Halbleiterchips 2 aufgenommen und die Position des Halbleiterchips 2 in Bezug auf das erste Koordinatensystem KS1ermittelt und daraus mittels der ersten Abbildungsfunktion unter Berücksichtigung des ersten Korrekturvektors die auf das Koordinatensystem KS bezogene Position berechnet wird, an die das Pick und Place System 5 den Bondkopf 8 bewegen muss, um den Halbleiterchip 2 aufzunehmen,
mit der zweiten Kamera 7 ein Bild des Substratplatzes aufgenommen wird, auf dem der Halbleiterchip 2 zu montieren ist,

   und die Position des Substratplatzes in Bezug auf das zweite Koordinatensystem KS2 ermittelt und daraus mittels der zweiten Abbildungsfunktion unter Berücksichtigung des zweiten Korrekturvektors die auf das Koordinatensystem KS bezogene Position berechnet wird, an die das Pick und Place System 5 den Bondkopf 8 bewegen muss, um den Halbleiterchip 2 auf dem Substratplatz zu montieren,
und dass die Nachjustierung in der Produktionsphase eine Nachjustierung des ersten Korrekturvektors und des zweiten Korrekturvektors mit folgenden Schritten umfasst:

  
Bewegen des Bondkopfs 8 an die erste Soll-Position,
Aufnehmen eines Bildes der Markierung 10 mit der ersten Kamera 6, aus dem Bild der ersten Kamera 6 Ermitteln der Ist-Position der Markierung 10 in Bezug auf das erste Koordinatensystem KS1 und
Berechnen des ersten Korrekturvektors K1 als Differenz zwischen der gespeicherten Soll-Position und der ermittelten Ist-Position,
Bewegen des Bondkopfs 8 an die zweite Soll-Position,
Aufnehmen eines Bildes der Markierung 10 mit der zweiten Kamera 7, aus dem Bild der zweiten Kamera 7 Ermitteln der Ist-Position der Markierung 10 in Bezug auf das zweite Koordinatensystem KS2, und
Berechnen des zweiten Korrekturvektors K2 als Differenz zwischen der gespeicherten Soll-Position und der ermittelten Ist-Position.



  The invention relates to a method referred to in the preamble of claim 1 for the extraction of semiconductor chips, which are provided on a wafer table. The invention further relates to a method for mounting the removed semiconductor chips on a substrate.

  

Such machines for the assembly of semiconductor chips are known in the art as Die Bonder. The assembly machine serves to sequentially place the numerous, similar chips of a wafer, which are located next to each other on a chip carrier, on a substrate, e.g. a metallic leadframe to assemble. The die bonder comprises a wafer table on which the chip carrier is located, a transport system for feeding the substrates and a pick and place system for removing the semiconductor chips from the chip carrier and placing them on the substrate. The pick and place system includes a bonding head with a chip gripper that is moved back and forth by a drive system. The chip gripper is rotatable about a vertical axis, so that the rotational position of the semiconductor chips can be changed if necessary.

   The chip gripper contains a replaceable gripping member, which is a suction device that can be acted upon by vacuum, which is known in the professional world as a "pick up tool" or "the collet".

  

At assembly machines of this type extremely high demands are made. For further processing of the assembled chips, they must be positioned precisely on the substrate. So that the semiconductor chips can be placed on the substrate with an accuracy in the micrometer range, two cameras are provided on the Die Bonder. The first camera measures the position of the semiconductor chip to be picked up by the chip gripper and supplies position data related to a first coordinate system. The second camera measures the position of the substrate slot on which the semiconductor chip is to be placed and provides position data related to a second coordinate system.

   Due to the information supplied by the cameras, the pick and place system controls the bonding head in such a way that the chip gripper can remove the semiconductor chip from the wafer table and place it in the correct position on the substrate space. The position of the pick and place system refers to a third coordinate system independent of the coordinate systems of the cameras.

  

In the operation of Die Bonders, the problem arises that the relative position of the three coordinate systems can change due to various circumstances. So often changes - intentionally or unintentionally - the temperature in different places of the Die Bonders. This usually means that the conversion of target coordinates, which were determined in the coordinate system of the first camera or in the coordinate system of the second camera, in motion coordinates for the pick and place system is no longer as accurate as required.

  

The invention has for its object to develop a method for the removal and assembly of semiconductor chips, which ensures a high placement accuracy regardless of external circumstances and changes.

  

The stated object is achieved according to the invention by the features of claim 1.

  

The invention relates to a method for the removal and optionally the mounting of semiconductor chips on a substrate, in which
the semiconductor chips are provided on a wafer table,
one substrate after the other is provided on a substrate table,
a first camera detects the position and orientation of the semiconductor chip provided on the wafer table and to be mounted next,
a second camera detects the position and orientation of the substrate space on which the semiconductor chip is to be mounted, and
a chip gripper removes the semiconductor chip provided on the wafer table and mounts it on the substrate, the chip gripper being mounted on a bondhead and a pick and place system with preferably two linear drives transporting the bondhead with the chip gripper between the wafer table and the substrate.

  

According to the invention, the detected with the first camera position of the next to be mounted semiconductor chip in the form of related to a first coordinate system KS1 position data is provided, the detected with the second camera position of the substrate space on which the semiconductor chip is to be mounted in the form of position data related to a second coordinate system KS2, and the position of the bonding head is related to a third coordinate system KS3.

  

The invention proposes to attach a mark on the bond head whose position the cameras can measure. Because the mark can not be arranged in the focal plane of the cameras for design reasons, the invention also proposes, in a preferred embodiment above the mark, to attach a lens which ensures that the mark is also sharply imaged.

  

The invention further proposes to use for the conversion of coordinates of the first coordinate system KS1 to the third coordinate system KS3 of the pick and place system, a first, fixed mapping function F and a first, variable correction vector K1, and for the conversion of coordinates of the second coordinate system KS2 to the third coordinate system KS3 of the pick and place system to use a second, fixed mapping function G and a second, variable correction vector K2. When the die bonder is set up for the first time or when the die bonder is generally reset, the mapping functions F and G and their inverse functions are determined on the one hand and the two correction vectors K1 and K2 are set to zero on the other hand.

   While the mapping functions F and G are not changed until the next general readjustment of the die bonder, the correction vectors K1 and K2 are readjusted upon the arrival of a predetermined event. By a predetermined event is meant an event in which it can be expected with a great probability that the relative position of the three coordinate systems KS1, KS2 and KS3 has changed to one another to an extent which reduces the placement accuracy.

  

The invention will be explained in more detail with reference to embodiments and with reference to the drawing. The figures are shown schematically and not true to scale.

  

[0012] FIG.
<Tb> FIG. 1 <sep> in supervision an automatic assembly machine for the mounting of semiconductor chips,


  <Tb> FIG. 2 <sep> in lateral view a camera, a bonding head and a wafer table, and


  <Tb> FIG. 3 <sep> in supervision the bondhead and three different coordinate systems.

  

Fig. 1 shows schematically and in plan an automatic assembly machine for the mounting of semiconductor chips, a so-called Die Bonder, as far as it is necessary for the understanding of the invention. Fig. 2 shows parts of the assembly machine in a side view. The die bonder comprises a wafer table 1, on which the semiconductor chips 2 to be mounted are provided, a substrate table 3, on which the substrate 4 to be loaded is provided by a transport device (not shown), a pick and place system 5, which stores the semiconductor chips 2 from the wafer table 1 and placed on the substrate 4, and two cameras 6 and 7.

   The pick and place system 5 comprises a bonding head 8 with a replaceable chip gripper 9 (FIG. 2) and two linear, position-controlled drives for moving the bonding head 8 in two orthogonal directions, referred to as the x and y directions. A third, not shown drive is used to raise and lower the bonding head 8 or the chip gripper 9 in the direction perpendicular to the plane z-direction. The first camera 6 serves to determine in each case the position of the next semiconductor chip 2 to be recorded. The second camera 7 serves to determine the position of the substrate space on the substrate 4, on which the semiconductor chip 2 is to be placed. The first camera 6 is usually arranged stationary.

   The second camera 7 is also arranged stationary or movable with separate drives in at least one or in two parallel to the surface of the substrate 4 extending directions. Such pick and place systems 5 are known, for example, from EP 923 111, EP 1 480 507, DE 10 2004 026 534 and EP 1 612 843.

  

A marking 10 (FIG. 2) is mounted laterally on the bonding head 8 in such a way that it is visible in the image delivered by the first camera 6 when the bonding head 8 is in the field of vision of the first camera 6, and in FIG the second camera 7 supplied image is visible when the bonding head 8 is in the field of view of the second camera 7.

  

Fig. 2 shows a side view of the first camera 6, the bonding head 8 and the wafer table 1. Her in the drawing by lines 6a limited field of view facing the wafer table 1, so that in the image supplied by each of the next male semiconductor chip 2 is sharply displayed. The focal plane of the first camera 6 lies in the plane defined by the surface of the semiconductor chips 2 to be accommodated. The sharpness plane of the second camera 7 (FIG. 1) lies in the plane defined by the surface of the substrate 4 to be loaded. It is not possible to attach the mark 10 to the bonding head 8 in such a way that it is sharply imaged by the two cameras 6 and 7 without adjustment of the focus plane.

   In order nevertheless to achieve that the marking 10 is sharply imaged, a lens 11 is advantageously attached to the bonding head 8 above the marking 10. The lens 11 is located in each case between the marking 10 and the corresponding camera 6 or 7 and ensures that the marking 10 is sufficiently sharply imaged in the image of the respective camera 6 or 7. In order to achieve that the marker 10 is sharply imaged, instead of the lens 11, it would also be possible to adjust the sharpening planes of the cameras if necessary. However, the solution with the lens 11 is simpler, faster and less expensive, since thanks to the lens 11, a smaller adjustment range of the optics of the cameras 6 and 7 is required.

  

The first camera 6 delivers its image data to a first image processing unit which determines from the image data the position and orientation of the next to be mounted semiconductor chip 2 and in the form of related to a first coordinate system KS1 position data available. These position data consist of three numbers (p, q, [phi]), where the two numbers p and q denote the position of a reference point of the semiconductor chip 2 and the number [phi] the angle by which the semiconductor chip 2 with respect to its desired position is twisted.

  

The second camera 7 delivers its image data to a second image processing unit, which determines from the image data, the position and orientation of the substrate space on which the semiconductor chip 2 is to be mounted, and in the form of related to a second coordinate system KS2 position data available provides. These position data consist of three numbers (u, v, [Psi]) where the two numbers u and v denote the position of a reference point of the substrate space and the number [Psi] the angle by which the substrate space is rotated relative to its desired position.

  

The first linear drive of the pick and place system provides a number xM and the second linear drive of the pick and place system provides a number yM, which together form position data that the position (xM, yM) of the marker 10 with respect to represent a third coordinate system KS3.

  

The chip gripper 9 is rotatable about a rotation axis 12 (FIG. 2). The mammalian opening of the chip gripper 9 defines the position of the gripping axis 13 (FIG. 2) of the chip gripper 9. The position (xG, xG) of the gripping axis 13 in the third coordinate system KS3 is given by
(xG, yG) = (xM, yM) + D + E
wherein the vector D describes the position of the rotation axis 12 relative to the position (xM, yM) of the marker 10 and the vector E describes the position of the grip axis 13 relative to the position of the rotation axis 12. The vector D is a fixed vector to be determined once, the vector E is a vector that rotates with the chip gripper 9 with: Its length is a fixed size, but its direction changes when the chip gripper 9 is rotated about the rotation axis 12 becomes. Ideally, the axis of rotation 12 and the gripping axis 13 always coincide, i. it is E = 0, regardless of the rotational position of the chip gripper. 9

  

Fig. 3 illustrates the relationship between the three coordinate systems KS1, KS2 and KS3. So that the semiconductor chips 2 can be placed accurately positioned on the substrate 4, the current position of the gripping axis 13 of the chip gripper 9 must be calculated both in the first coordinate system KS1 and in the second coordinate system KS2. Therefore, a first mapping function F, which maps the first coordinate system KS1 to the third coordinate system KS3, is determined during the first-time setup or during a general readjustment of the automatic assembly machine.

   This is done by means of the marking 10: The two linear drives of the pick and place system 5 move the bonding head 8 with the marking 10 to a number k of different positions (xn, yn) with n = 1 to k within the field of view of the first camera 6 and the first image processing unit determines the associated position (pn, qn) of the marker 10 from the image supplied by the first camera 6. The first mapping function F is calculated from the acquired data sets. It then applies
(x, y) = F (p, q)
Then the inverse function F <1> of the mapping function F is calculated, so that
(p, q) = F <1> (x, y)
In addition, a first correction vector K1 is set to the value K1 = 0.
Analogously, a second mapping function G, which maps the second coordinate system KS2 onto the third coordinate system KS3, and its inverse function G <-1> are determined.

   It then applies
(x, y) = G (u, v)
and vice versa
(u, v) = G <-1> (x, y)
In addition, a second correction vector K2 is set to the value K2 = 0.

  

The first camera 6 and the first coordinate system KS1 are used to determine the related to the first coordinate system KS1 target coordinates to which the pick and place system 5 must move the bondhead 8, so that the chip gripper 9 provided on the wafer table 1 Semiconductor chip 2 can record. The second camera 7 and the second coordinate system KS2 are used to determine the target coordinates related to the second coordinate system KS2, to which the pick and place system 5 has to move the bondhead 8, so that the chip gripper 9 can deposit the semiconductor chip 2 in an exact position on the substrate space can.

   All calculations are performed in these two coordinate systems KS1 and KS2 and only after completion of all calculations, the determined target coordinates by means of the corresponding mapping function F or G converted into motion coordinates of the third coordinate system KS3. The vectors D and E are therefore determined both as vectors D1 and E1 related to the first coordinate system KS1, and also as vectors KS2 and E2 related to the second coordinate system KS2. The third coordinate system KS3 is thus used only to move the bondhead 8 without calculations being performed in this coordinate system KS3.

   The third coordinate system KS3 is given by the mechanics of the pick and place system 5, i. the coordinates x and y are the position values supplied by the encoders of the two linear drives, and is therefore not an exact orthogonal coordinate system.

  

Once the mapping functions F and G, their inverse functions F <-1> and G <-1>, and the vectors D1, E1, D2 and E2 are determined, a semiconductor chip 2 can be mounted after the other in the production phase, by doing
an image of the semiconductor chip 2 to be mounted next is taken with the first camera 6 and the position data (pw, qw, [phi] w) relating to the first coordinate system KS1 of the semiconductor chip 2 are calculated from the image, where [phi] w <= > 0, if the semiconductor chip 2 is not rotated with respect to its desired position,
the position (xw, yw) related to the third coordinate system KS3, which the marker 10 must occupy so that the gripping axis 13 of the chip gripper 9 pierces the reference point of the semiconductor chip 2, is calculated
(xw, yw) = F [(pw, qw) -D, -E, + K1]
the calculated position (xw, yw)

   approached and the semiconductor chip 2 is picked up by the chip gripper 9,
with the second camera 7, an image of the substrate space is taken, on which the semiconductor chip 2 is to be mounted, and from the image on the second coordinate system KS2 related position data (us, vs, [Psi] s) of the substrate space are calculated, where [Psi ] s = 0, if the substrate space is not rotated with respect to its desired position,
the position (xs, ys) related to the third coordinate system KS3, which must occupy the marking 10, so that the gripping axis 13 of the chip gripper 9 pierces the reference point of the substrate space, is calculated
(xs, ys) = G [(us, vs) -D2 -E2 + K2]
the calculated position (xs, ys) approached, optionally the chip gripper 9 is rotated by the angle [Psi] s- [phi] s, and the semiconductor chip 2 is placed on the substrate space.

  

In order to keep the high placement accuracy of the Die Bonders throughout the production at the consistently high level, a readjustment of the first correction vector K1 and the second correction vector K2 is performed when a predetermined event occurs. In this case, the marking 10 attached to the bonding head 8 is used, which is brought into the field of view of the second camera 7 for the readjustment of the first correction vector K, into the field of view of the first camera 6 and for the readjustment of the second correction vector K2.

  

The readjustment of the first correction vector K1 is carried out
Moving the bonding head 8 to a desired position R = (xR, yR), in which the marker 10 is in the field of view of the first camera 6, wherein the coordinates (xR, yR) refer to the third coordinate system KS3,
Calculating the desired position (pR, qR) of the marker 10 with respect to the first coordinate system
KS1, to (pR, qR) = F <1> (xR, yR),
Taking an image of the marker 10 with the first camera 6, from the image of the first camera 6, determining the actual position (pM, qM) of the marker 10 with respect to the first coordinate system KS1, and
Calculating the first correction vector K1 as the difference between the approached desired position and the measured actual position:
K1 = (pR, qR) - (pM, qM).

  

As can be seen, the first correction vector K1 relates to the first coordinate system KS1. The readjustment of the second correction vector K2 is carried out analogously
Moving the bonding head 8 to a desired position T = (xT, yT), in which the marker 10 is in the field of view of the second camera 7, wherein the coordinates (xT, yT) refer to the third coordinate system KS3,
Calculating the target position (uT, vT) of the marker 10 with respect to the second coordinate system KS2zu (uT, vT) = G <-1> (xT, yT),
Taking an image of the marker 10 with the second camera 7, from the image of the second camera 7 determining the actual position (uM, vM) of the marker 10 with respect to the second coordinate system KS2, and
Calculating the second correction vector K2 as the difference between the approached desired position and the measured actual position: K2 = (uT, vT) - (uM, vM),

  

As can be seen, the second correction vector K2 refers to the second coordinate system KS2.

  

There are various events that can trigger a readjustment of the correction vectors K1 and K2, in particular the following four events:
since the last calibration, a predetermined number of semiconductor chips 2 have been mounted,
since the last calibration, a temperature measured at a predetermined location of the pick and place system 5 has changed by more than a predetermined value,
the production was stopped
the actual position of the mounted semiconductor chip, which was detected and calculated with the second camera 7 after mounting, deviates from the desired position by more than a predetermined amount.

  

After completion of the readjustment of the correction vectors K1 and K2, the mounting of the semiconductor chips 2 can be continued according to the steps described above, but now the updated correction vectors K1 and K2 can be different from zero.

  

The invention can be applied in the known pick and place systems, in which the wafer table 1 and the platform 3 are arranged for the substrates 4 in parallel planes, as well as in the described in EP 1 480 507 pick and place system in which the wafer table 1 and the platform 3 for the substrates 4 are arranged obliquely to each other and in which the bonding head 8 in addition to the movement in the x- and y-direction still performs a pivoting movement about a horizontal axis.

  

The embodiment described above is a preferred embodiment in which the bonding head for the adjustment and the readjustment to the first target position R and the second target position T is moved and the third coordinate system KS3 related coordinates of the first Target position R and the second target position T are stored and used for the readjustment of the two correction vectors K1 and K2. In this example, the corresponding desired position of the marker 10 is calculated by means of the inverse functions F <-1> and G <-1>.

   In the following, a further exemplary embodiment is explained, in which additionally the coordinates of the marking 10 (or of another arbitrary reference point on the bondhead 8) or of the second coordinate system KS2 related to the coordinates of the marker 10 (or of another arbitrary reference point) are referred to the first coordinate system KS1 at the bonding head 8) are stored when the bonding head 8 is in the first or second desired position, and then used for the readjustment of the two correction vectors K1 and K2.

  

The pick and place system includes as part of a picking system for the removal of the semiconductor chips from the wafer table. The third coordinate system KS3 is a coordinate system inherent in the pick system or the pick and place system and is therefore referred to below as the coordinate system KS. In order for the readjustment to be carried out, an adjustment is first carried out in a set-up phase in which the bondhead 8 is moved to a first desired position, which is in the field of vision of the first camera 6, and the coordinates (xsp1) related to the coordinate system KS , ysp1) of the first nominal position and the coordinates (pSP1, qSP1) of the first nominal position related to the coordinate system KS1 of the first camera 6 are determined and stored.

   The readjustment in the production phase takes place by the bonding head 8 being moved to the coordinates (pSP1, ySP1) of the first nominal position and the coordinates (pSP1, qSP1) of the first nominal position related to the coordinate system KS1 of the first camera 6 being determined again become. The difference vector (pSP1, qSP1) - (pSP1, qSP1) contains the information about the displacement of the first coordinate system KS1 with respect to the coordinate system KS that has occurred since the setup phase. For the definition of the first desired position of the bondhead 8 with respect to the first coordinate system KS1, an arbitrary reference point on the bondhead 8 can be used per se. Preferably, the above-mentioned mark 10 is used for the definition of the reference point.

  

In an analogous manner, displacements of the second coordinate system KS2 of the second camera 7 with respect to the coordinate system KS of the bonding head 8 are preferably detected and corrected by a further adjustment is performed in the setup phase, in which the bonding head 8 to a second target Position, which is in the field of view of the second camera 7, and the coordinate system KS related coordinates (xSP2, ySP2) of the second target position and the coordinate system KS2 of the second camera 7 related coordinates (uSP2, VSP2) the second target position can be determined and stored.

   The readjustment in the production phase takes place by the bonding head 8 being moved to the coordinates (xSP2, ySP2) of the second set position and the coordinates (uSp2, Vsp2) of the second set position related to the coordinate system KS2 of the second camera 7 again being determined , The difference vector (uSP2, vSP2) - (uSP2, vSP2) contains the information about the displacement of the second coordinate system KS2 with respect to the coordinate system KS that has occurred in the setup phase since the setup. Here as well, an arbitrary reference point on the bondhead 8 can be used for the definition of the second desired position of the bondhead 8 with respect to the second coordinate system KS 2. Preferably, the above-mentioned mark 10 is used for the definition of the reference point.

  

The determination of the first coordinate system KS1bzw. second coordinate system KS2 related coordinates of the reference point includes taking a picture with the corresponding camera 6 or 7 and the determination of the coordinates of the reference point by means of conventional image analysis.

  

The assembly of the semiconductor chips is then preferably by
the position of the semiconductor chip 2 to be mounted next to be detected with the first camera 6 is provided in the form of position data related to the first coordinate system KS1,
the position of the substrate space detected by the second camera 7, on which the semiconductor chip 2 is to be mounted, is made available in the form of position data related to the second coordinate system KS2,
in the setup phase, a first mapping function, which maps the first coordinate system KS1 to the coordinate system KS and determines its inverse function, sets a first correction vector to the value zero, a second mapping function, which maps the second coordinate system KS2 onto the coordinate system KS,

   and its inverse function is determined and a second correction vector is set to zero,
in the production phase, a semiconductor chip 2 is mounted after the other by
taken with the first camera 6 an image of the next to be mounted semiconductor chip 2 and determines the position of the semiconductor chip 2 with respect to the first coordinate system KS1 and from there by means of the first mapping function taking into account the first correction vector, the reference to the coordinate system KS position is calculated the pick and place system 5 has to move the bondhead 8 to pick up the semiconductor chip 2,
with the second camera 7, an image of the substrate space is taken, on which the semiconductor chip 2 is to be mounted,

   and the position of the substrate location is determined with respect to the second coordinate system KS2 and from this the second mapping function, taking into account the second correction vector, calculates the position relative to the coordinate system KS to which the pick and place system 5 must move the bondhead 8 in order to move the bondhead To mount semiconductor chip 2 on the substrate space,
and in that the readjustment in the production phase comprises a readjustment of the first correction vector and of the second correction vector with the following steps:

  
Moving the bonding head 8 to the first desired position,
Taking an image of the marker 10 with the first camera 6, from the image of the first camera 6 determining the actual position of the marker 10 with respect to the first coordinate system KS1 and
Calculating the first correction vector K1 as the difference between the stored desired position and the determined actual position,
Moving the bonding head 8 to the second desired position,
Taking an image of the marker 10 with the second camera 7, from the image of the second camera 7 determining the actual position of the marker 10 with respect to the second coordinate system KS2, and
Calculating the second correction vector K2 as the difference between the stored desired position and the determined actual position.


    

Claims (8)

1. Verfahren für die Entnahme von auf einem Wafertisch (1) bereitgestellten Halbleiterchips (2), bei dem eine erste Kamera (6) die Position eines bereitgestellten Halbleiterchips erfasst und ein an einem Bondkopf (8) gelagerter Chipgreifer (9) den Halbleiterchip (2) entnimmt, wobei der Bondkopf (8) mit dem Chipgreifer (9) mittels eines Pick-Systems entsprechend einem dem Pick-System immanenten Koordinatensystem KS bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Einrichtungsphase eine Justierung einer ersten Sollposition des Bondkopfs (8) durchgeführt wird, die sich im Blickfeld der ersten Kamera (6) befindet, wobei bei der Justierung der Bondkopf (8) an die erste Soll-Position bewegt wird und die auf das Koordinatensystem KS bezogenen Koordinaten der ersten Soll-Position sowie die auf ein Koordinatensystem KSi der ersten Kamera (6) A method for the removal of semiconductor chips (2) provided on a wafer table (1), in which a first camera (6) detects the position of a provided semiconductor chip and a chip gripper (9) mounted on a bondhead (8) removes the semiconductor chip (2 ), wherein the bondhead (8) with the chip gripper (9) by means of a pick system according to a system immanenten the picking system KS is movable, characterized in that in a setup phase carried out an adjustment of a first target position of the bondhead (8) is in the field of view of the first camera (6), wherein in the adjustment of the bonding head (8) is moved to the first target position and related to the coordinate system KS coordinates of the first target position and on a coordinate system KSi the first camera (6) bezogenen Koordinaten der ersten Soll-Position ermittelt und gespeichert werden, und dass in einer Produktionsphase beim Auftreten eines vorbestimmten Ereignisses eine Nachjustierung der ersten Soll-Position durchgeführt wird.  related coordinates of the first target position are determined and stored, and that in a production phase at the occurrence of a predetermined event, a readjustment of the first target position is performed. 2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem am Bondkopf (8) eine Markierung (10) angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die auf das Koordinatensystem KS, der ersten Kamera (6) bezogenen Koordinaten der ersten Soll-Position die Position der Markierung darstellen. 2. The method of claim 1, wherein the bonding head (8) a marker (10) is mounted, characterized in that the coordinate system KS, the first camera (6) related coordinates of the first target position represent the position of the marker , 3. Verfahren zur Montage von Halbleiterchips auf einem Substrat, welches ein Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 umfasst und bei dem eine zweite Kamera (7) die Position eines Substratplatzes erfasst, auf dem der vom Chipgreifer (9) aufgenommene Halbleiterchip (2) zu montieren ist, wobei das Pick-System Teil eines Pick und Place Systems ist, das die Entnahme des Halbleiterchips vom Wafertisch und die Montage des Halbleiterchips auf dem Substrat ermöglicht. 3. A method for mounting semiconductor chips on a substrate, which comprises a method according to claim 1 or 2 and wherein a second camera (7) detects the position of a substrate space on which the chip gripper (9) received semiconductor chip (2) to assemble is, wherein the picking system is part of a pick and place system, which allows the removal of the semiconductor chip from the wafer table and the mounting of the semiconductor chip on the substrate. 4. Verfahren zur Montage von Halbleiterchips nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Einrichtungsphase eine Justierung einer zweiten Sollposition des Bondkopfs (8) durchgeführt wird, die sich im Blickfeld der zweiten Kamera (7) befindet, wobei bei der Justierung der Bondkopf (8) an die zweite Soll-Position bewegt wird und die auf das Koordinatensystem KS bezogenen Koordinaten der zweiten Soll-Position sowie die auf ein Koordinatensystem KS2 der zweiten Kamera (7) bezogenen Koordinaten der zweiten Soll-Position ermittelt und gespeichert werden, und dass in der Produktionsphase beim Auftreten eines vorbestimmten Ereignisses eine Nachjustierung der zweiten Soll-Position durchgeführt wird. 4. A method for mounting semiconductor chips according to claim 3, characterized in that in a setup phase, an adjustment of a second target position of the bonding head (8) is performed, which is in the field of view of the second camera (7), wherein in the adjustment of the bonding head ( 8) is moved to the second target position and the coordinates of the second target position related to the coordinate system KS and the coordinates of the second target position relative to a coordinate system KS2 of the second camera (7) are determined and stored, and in the production phase upon the occurrence of a predetermined event, a readjustment of the second target position is performed. 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die auf das Koordinatensystem KS2 der zweiten Kamera (7) bezogenen Koordinaten der zweiten Soll-Position die Position der Markierung darstellen. 5. The method according to claim 4, characterized in that on the coordinate system KS2 of the second camera (7) related coordinates of the second target position represent the position of the marker. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass 6. The method according to any one of claims 3 to 5, characterized in that - die mit der ersten Kamera (6) erfasste Position des als nächster zu montierenden Halbleiterchips (2) in Form von auf das erste Koordinatensystem KS1 bezogenen Positionsdaten zur Verfügung gestellt wird, the position of the semiconductor chip (2) to be mounted next to the first camera (6) is made available in the form of position data relating to the first coordinate system KS1, - die mit der zweiten Kamera (7) erfasste Position des Substratplatzes, auf dem der Halbleiterchip (2) zu montieren ist, in Form von auf das zweite Koordinatensystem KS2 bezogenen Positionsdaten zur Verfügung gestellt wird, the position of the substrate space detected by the second camera (7) on which the semiconductor chip (2) is to be mounted is made available in the form of position data relating to the second coordinate system KS2, - in der Einrichtungsphase eine erste Abbildungsfunktion, die das erste Koordinatensystem KS1 auf das Koordinatensystem KS abbildet, und ihre Umkehrfunktion bestimmt wird, ein erster Korrekturvektor auf den Wert Null gesetzt wird, eine zweite Abbildungsfunktion, die das zweite Koordinatensystem KS2 auf das Koordinatensystem KS abbildet, und ihre Umkehrfunktion bestimmt wird und ein zweiter Korrekturvektor auf den Wert Null gesetzt wird, in the setup phase, a first mapping function, which maps the first coordinate system KS1 to the coordinate system KS and determines its inverse function, sets a first correction vector to the value zero, a second mapping function, which maps the second coordinate system KS2 onto the coordinate system KS, and its inverse function is determined and a second correction vector is set to zero, in der Produktionsphase ein Halbleiterchip (2) nach dem andern montiert wird, indem in the production phase, one semiconductor chip (2) is mounted after the other by - mit der ersten Kamera (6) ein Bild des als nächster zu montierenden Halbleiterchips (2) aufgenommen und die Position des Halbleiterchips (2) in Bezug auf das erste Koordinatensystem KS1 ermittelt und daraus mittels der ersten Abbildungsfunktion unter Berücksichtigung des ersten Korrekturvektors die auf das Koordinatensystem KS bezogene Position berechnet wird, an die das Pick und Place System (5) den Bondkopf (8) bewegen muss, um den Halbleiterchip (2) aufzunehmen, - With the first camera (6) taken a picture of the next to be mounted semiconductor chip (2) and determines the position of the semiconductor chip (2) with respect to the first coordinate system KS1 and from there by means of the first mapping function taking into account the first correction vector on the Coordinate system KS, to which the pick and place system (5) has to move the bondhead (8) in order to pick up the semiconductor chip (2), - mit der zweiten Kamera (7) ein Bild des Substratplatzes aufgenommen wird, auf dem der Halbleiterchip (2) zu montieren ist, und die Position des Substratplatzes in Bezug auf das zweite Koordinatensystem KS2 ermittelt und daraus mittels der zweiten Abbildungsfunktion unter Berücksichtigung des zweiten Korrekturvektors die auf das Koordinatensystem KS bezogene Position berechnet wird, an die das Pick und Place System (5) den Bondkopf (8) bewegen muss, um den Halbleiterchip (2) auf dem Substratplatz zu montieren, - With the second camera (7) an image of the substrate space is taken, on which the semiconductor chip (2) is to be mounted, and determines the position of the substrate space with respect to the second coordinate system KS2 and therefrom by means of the second mapping function taking into account the second correction vector the position calculated on the coordinate system KS is calculated, to which the pick and place system (5) must move the bondhead (8) in order to mount the semiconductor chip (2) on the substrate space, und dass die Nachjustierung in der Produktionsphase eine Nachjustierung des ersten und des zweiten Korrekturvektors mit folgenden Schritten umfasst: and that the readjustment in the production phase comprises a readjustment of the first and the second correction vector with the following steps: - Bewegen des Bondkopfs (8) an die erste Soll-Position, Moving the bonding head (8) to the first desired position, - Aufnehmen eines Bildes der Markierung (10) mit der ersten Kamera (6), aus dem Bild der ersten Kamera (6) Ermitteln der Ist-Position der Markierung (10) in Bezug auf das erste Koordinatensystem KS2, und - Taking an image of the marker (10) with the first camera (6), from the image of the first camera (6) determining the actual position of the marker (10) with respect to the first coordinate system KS2, and - Berechnen des ersten Korrekturvektors als Differenz zwischen der gespeicherten oder berechneten Soll-Position und der ermittelten Ist-Position, Calculating the first correction vector as the difference between the stored or calculated desired position and the determined actual position, - Bewegen des Bondkopfs (8) an die zweite Soll-Position, Moving the bonding head (8) to the second desired position, - Aufnehmen eines Bildes der Markierung (10) mit der zweiten Kamera (7), aus dem Bild der zweiten Kamera (7) Ermitteln der Ist-Position der Markierung (10) in Bezug auf das zweite Koordinatensystem KS2, und - Taking an image of the marker (10) with the second camera (7), from the image of the second camera (7) determining the actual position of the marker (10) with respect to the second coordinate system KS2, and - Berechnen des zweiten Korrekturvektors als Differenz zwischen der gespeicherten oder berechneten Soll-Position und der ermittelten Ist-Position. - Calculating the second correction vector as the difference between the stored or calculated target position and the determined actual position. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ereignis mindestens eines aus den folgenden Ereignissen ist: A method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the event is at least one of the following events: - seit der letzten Kalibration ist eine vorbestimmte Anzahl von Halbleiterchips (2) montiert worden, since the last calibration, a predetermined number of semiconductor chips (2) have been mounted, - seit der letzten Kalibration hat sich eine an einer vorbestimmten Stelle des Pick und Place Systems (5) gemessene Temperatur um mehr als einen vorbestimmten Wert verändert, since the last calibration, a temperature measured at a predetermined location of the pick and place system (5) has changed by more than a predetermined value, - die Produktion wurde gestoppt, - the production was stopped - die Ist-Lage des montierten Halbleiterchips (2), die mit der zweiten Kamera (7) nach dem Montieren erfasst und berechnet wurde, weicht von der Soll-Lage um mehr als ein vorbestimmtes Mass ab. - The actual position of the mounted semiconductor chip (2), which was detected and calculated with the second camera (7) after mounting, deviates from the desired position by more than a predetermined amount. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die am Bondkopf (8) angebrachte Markierung (10) mittels einer am Bondkopf (8) angebrachten Linse (11) mit ausreichender Schärfe auf die jeweilige Kamera (6 bzw. 7) abgebildet wird. 8. The method according to any one of claims 2 to 7, characterized in that the at the bonding head (8) attached to the marking (10) by means of a bonding head (8) mounted lens (11) with sufficient sharpness to the respective camera (6 bzw. ) is displayed.
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