CN1499602A - 准直装置 - Google Patents

Abstract

一种准直装置10，它包括一个工作台11，它设置为可在一个平面内转动，以及配备一个装载平面12A，能够吸取一个晶片W，一个偏移机构30，它在X－和Y－轴方向上移动工作台11，以及一个传感器50，它探测晶片W的周边边缘的位置。装载平面12A设置为进入晶片W的周边的内部。另一方面，在工作台11外面设置一个接收元件15，定位在基本上与装载平面相同的平面上，以及接收元件15具有一个平面形状比晶片W大。

Description

准直装置

技术领域

本发明涉及一和准直装置，以及更具体地说，涉及一种准直装置，它可以防止由于工件与吸附它的工作台的周边接触而导致的工件被损伤，以及能以高的精度探测工件的外边缘的位置。

背景技术

通常，工件(半导体晶片，以下称晶片)的加工包括，例如，一个切割过程，其中当一个电路表面在一个晶片的一个侧面上形成之后，晶片通过不同的过程切割成为一个适当的芯片尺寸，从而使它们的后表面与包覆一层薄膜和类似材料的电路表面一起被抛光。在许多如以上所述的过程中，一种装置称为晶片准直装置(晶片定位装置)其目的是偏移晶片的中心至一个预定的位置以及将芯片的准直方向与一个预定的方向对准它，经常合并入过程中的各种机器中。在称为对准器的这种装置中，它是一种非接触的类型，它不会进入与最易破碎的晶片边缘的机械的接触，已变成主要的倾向。对准器提供这样的功能，使晶片的中心位置和取向是借助根据晶片形状特点的计算获得的，以及位置信息是借助光学传感器以及转动和水平晶片偏移器件获得的，以及它是这样排列的，使晶片借助偏移器件偏移至一个预定的位置。

更具体地说，当一个晶片借助一个转移器件，比如一个机器人放置到在工作台上设置的一个基本上平坦的晶片装载平面时，对准器使装载平面和晶片与工作台一起在一个水平面内转动而同时用设置在晶片装载平面内部的一个晶片吸取器件吸取晶片；一个传感器头探测晶片相对于工作台转动位置的周边位置以及一个取向标记的位置，它指示对于芯片准直的方向基准；以及晶片中心位置和取向标记是与一个预定的位置对准，它是根据传感器的数据输出在一个水平面内的X-和Y-方向上转动和偏移工作台，传感器输出数据用于将其对准至预定的位置；因此晶片准备好转移至下一个过程。

对准器使用于各种机器，比如一个试验器，一个晶片安装器，它使用一个粘接薄膜将一个环形框架和一个晶片相互连接到一起，以及一个切割装置。

至于传感器头的类型，在光学单元的情况下，其传感器头包括一个光发射侧面和一个光接收侧面，一个透射传感器系统经常被使用，其中一个工件放置为以其周边部分在光学上夹在光发射侧面和光接收侧面之间，以及晶片的周边位置是根据透射光的变换数量的信息探测的。

在上述的系统中，通常，它是这样排列的，使晶片的周边部分定位在工作台之外，伸出到空气中，以及传感器头探测伸出部分的位置。这种类型的对准器，可以没有问题地使用于切割前厚度至约200μm的晶片。

然而，在现在这些日子，要求晶片极薄，至厚度50μm-200μm。这样一来，由于抛光的晶片不能保持它的平面形状，在一些情况下，伸出于工作台外面的晶片周边部分由于其自身的重量而下垂。因此，在普通类型的准直装置内，当工作台转动时，晶片的周边区易于移动向上/向下，引起由于转动时风压导致的触发。与此同时，大的载荷强烈地施加在晶片的周边区与工作台的周边边缘的接触位置，这是由于在接触位置具有转轴的杠杆作用原理的作用，以及引起这样的问题，使晶片的表面受损伤。这样的问题更频繁地出现，当触发较大时，即工作台的转速较快时，或者当晶片伸出的宽度较大时，导致这样的问题，使工作台的转速和晶片的尺寸的调节受到限制。再者，由于晶片的下垂和触发，产生另一个问题，这就是晶片周边位置的探测变得困难，它降低了使用传感器的探测精度。

发明内容

本发明的建议考虑到上述的各个问题。因此，本发明的一个目的是提供一种准直装置，它能够，甚至当工件不能保持其平面形状时，可靠地探测工件的外边缘位置，有效地防止工件的损伤，它是借助降低工件的周边区内的向上/向下触发，以及使工件的中心位置和一个取向标记与一个预定的位置对准。

为了达到上述的目的，本发明使用这样的结构，一个准直装置用于使一个基本上平板形的工件的中心位置和一个取向标记与一个预定的位置对准，它包括：

一个工作台，它设置为可在一个平面内转动和配备一个装载平面，具有吸取孔用于吸取上述的工件，一个偏移机构，用于偏移工作台，以及一个传感器，它设置为邻接至上述的工件的外边缘部分，用于探测外边缘的位置以及输出探测的位置数据用于偏移上述的工作台至一个预定的位置，其中上述的装载平面成形为一个尺寸，从而使定位在上述的工件的周边的内部；一个接收元件设置在上述的工作台的外面，以及定位在基本上与上述的装载平面相同的平面上；以及接收元件的周边具有一个平面形状，从而进入工件的周边外面更远的一个位置。按照上述的结构，它有可能放置工件在工作台和接收元件上，这样使其不会伸出于接收元件的周边。因此，它有可能不象普通的情况，能够防止在工件的周边区内的下垂。按照这种排列，它有可能当工作台转动时防止晶片的周边区内的触发，因此它有可能防止在工作台的周边边缘处工件的损伤。以及再者，由于在工作台的转速和工件尺寸方面的限制的解除，获得这样的效果，这就是在设计准直装置中的自由度。此外，由于防止了工件的下垂和触发，它有可能使用传感器可靠地探测工件的外边缘；因此，它有可能以高精度对准工件的中心位置和取向标记。

本发明使用这种结构，这就是传感器包括一个光接收元件和一个光发射元件，是这样设置的，从而使工件的周边部分在光学上夹在其间，以及上述的接收元件是使用具有半透明性的材料制成的。按照上述的结构，在探测工件的外边缘位置时，由于来自光发射元件的光前进通过光接收元件和被光接收元件捕获，它有可能确定光接收元件和光发射元件的位置，尽管存在光接收元件。

再者，可以采用这样的结构，这就是光发射元件包括一个玻璃状的散射器，以及成形为这样，使能反射和投射光线从而允许光线横向地进入接收元件。按照这种结构，由于它有可能使用光接收元件形成光发射元件，它能够达到传感器结构的空间节约和简化。

再者，最好采用这样的结构，这就是接收元件是与上述的结构一起围绕工作台的周边可拆卸地连接的。按照这种结构，它有可能容易地连接接收元件至现有的准直装置。还有，借助准备几种尺寸的接收元件，即使当工件的尺寸改变时，它有可能按照它们更换接收元件，导致准直装置增加的通用性。

另一方面，本发明可以采用这样的结构，一个准直装置用于使一个基本上平板形的工件的中心位置和一个取向标记与一个预定的位置对准，它包括：

一个工作台，它设置为可在一个平面内转动和配备一个装载平面，具有吸取孔用于上述的工件，一个偏移机构，用于偏移工作台，以及一个传感器，它设置邻接至上述的工件的外边缘部分，用于探测外边缘的位置以及输出探测的位置数据用于偏移上述的工作台至一个预定的位置，其中上述的工作台是由具有半透明性的材料制成的，以及成形为一个尺寸，从而使它的周边进入上述的工件的周边外面更远的一个位置。按照上述的结构，它有可能使工作台更简单。

另一方面，本发明可以采用这样的结构，使工件包括一个超薄的半导体晶片。按照这种结构，由于合并本发明的装置到一个半导体晶片的生产线而防止了晶片的损伤，可以期望芯片的产量和其它将会增加。

在本说明书中，术语“超薄的”用于表示厚度约30μm-150μm的半导体晶片。

附图说明

图1是按照第一实施例示出的一个准直装置的一个前视图；

图2是按照上述的实施例的一个工作台的顶视图，以及

图3是按照本发明的第二实施例示出的一个准直装置的一个前视图。

具体实施方式

本发明的各实施例在下文将结合附图予以说明。

第一实施例

图1是按照第一实施例的一个准直装置的前视图。参见图1，一个准直装置10包括一个工作台11，用于支承一个晶片W，这时工件具有一个基本上平板形，一个偏移机构30，它在X-和Y-轴方向上偏移工作台11，一个转动单元40，它在一个基本上水平面内转动工作台11，以及一个传感器50设置为邻接晶片W的周边部分。此处，晶片W制造为厚度极薄的，以及设置一个V形缺口W1，它指示结晶取向，使用于将其定位于晶片的周边上(图2的右边缘)。

工作台11如图2所示，包括一个工作台主体12，并且带有一个装载平面12A，由顶上观察时它具有平板形状，以及一个腔室13，设置在工作台主体12的下侧面。装载平面12A的直径或尺寸成形为比晶片W小，从而使装载平面12A的周边边缘定位在晶片W的外周边边缘的内部。因此，如图2所示，晶片W的周边部分伸出至装载平面12A的周边之外一个预定的量。在装载平面12A的表面上有大量的吸取孔12a，它们在向上和向下方向穿过装载平面，成形为吸取晶片W，晶片W是借助一个真空泵或减压泵(图中未示出)由腔室13排出空气而转移和放置到装载平面12A上。此处，连接在工作台主体12的周边侧面的是一个接收元件15，定位在基本上与装载平面12A相同的平面上。

按照本实施例，接收元件15是使用具有半透明性的材料，比如石英玻璃制造的，但不应局限于此。接收元件15成形为一个基本上圆环形状，以及在它的中心，一个圆孔15A，它具有沿工作台主体12的周边的一个内周边表面。接收元件15成形为一个平板形状，它具有一个直径比晶片W的大。再者，接收元件15放置在一组凸块12B上，它们设置在工作台主体12的周边侧面上以及使用螺钉由工作台11的顶部可拆卸地固定。

偏移机构30包括一个X-轴偏移单元31，可移动地设置在图1内的向右-向左方向上(X-轴方向)，以及一个Y-轴偏移单元32，它位于X-轴偏移单元31的上面，可移动地设置在垂直于图1的方向上(Y-轴方向)。X-和Y-轴偏移单元31，32配备已知的供给螺纹偏移机构，以及分别地借助驱动电机M1和M2使用于沿X-和Y-轴以高精度移动。再者，一个工作台支承元件35设置在Y-轴偏移单元32的上面侧面。工作台支承元件35包括一个基板36，一组支柱37，由基板36延伸向上，一个上轴承板38设置在这些支柱37的上端，以及一个下轴承板39，设置在支柱37的下端，从而使支承轴43(详见下述)和被它支承的工作台主体12可以借助上和下轴承板38和39转动。

转动单元40包括一个电机M3，支承在上轴承板38的一个区域的下面侧面，它在图1内伸出向右。一个第一滑轮42固定在电机M3的一个输出轴41上，一个第二滑轮44定位在支承轴43的周边处，它设置在腔室13的下面的侧面上以及一个皮带45围绕上述的第一和第二滑轮42和44缠绕；以及它使用于使支承轴43和工作台11能够借助电机M3的转动在一个水平面内转动。

传感器50包括一种类型，它具有这样的功能，使影象处理可以借助一个摄象机进行。特殊的是，传感器50包括一个光发射元件51，设置在接收元件15的下面，以及一个光接收元件52，设置在它的上面。这两个元件51，52设置在这样一个位置，其中光发射面51A和光接收面52A与晶片W的外周边部分搭接，以及它这样排列，使V形缺口W1被探测以进行晶片W的定位。

之后，第一实施例的整个操作如下所述。

首先，晶片W借助转移装置(图中未示出)转移和放置到工作台11上，随后腔室13减压，以便通过吸取孔12a吸气，以及因此晶片W被吸取和保持在装载平面12A上。其中，晶片W的中心区被装载平面12A吸取，以及晶片W的周边区放置在接收元件15的上表面上，而没有伸出于接收元件15的周边。

随后，转动单元40的电机M3被驱动，以转动工作台11。由于这个转动，V形缺口W1的位置被由光发射元件51至光接收元件52的光线探测。根据探测的数据，在晶片W的中心部分和X-和Y-轴原点之间的偏移量被测定。根据这个测定，X-轴偏移单元31和Y-轴偏移单元32被驱动，以便偏移一个预定的量，分别使晶片W的中心部分和取向标记与一个预定的位置对准。在完成定位之后，晶片W被上述的转移装置或其它独立的转移器支臂(图中未示出)吸取，晶片W以一种预定的状态被转移和放置到后继过程内的一个装置的工作台上，例如，一个安装器或切割装置。

因此，按照上述的第一实施例，由于晶片W是放置在接收元件15上，而没有允许它的周边伸出于接收元件15的周边，它有可能防止在晶片W的周边区内的下垂或触发，即使处理的对象是超薄型的晶片W。由于这种排列，当传感器50探测外边缘的位置时，它有可能防止定位探测的误差，比如，定位未对准或未聚焦；此外，它有可能防止晶片W的下表面被工作台主体12的周边边缘损伤。

第二实施例

图3示出按照本发明的第二实施例的一个准直装置。第二实施例的特征在于，工作台主体12和第一实施例中的接收元件15整体制造为一个单元。特殊的是，按照第二实施例的工作台60是用具有完全半透明性的材料制造的，比如石英玻璃，它制造成这样的尺寸，使它的周边边缘进入晶片W的周边外面的一个位置。此外，工作台60是借助螺钉或其它(图中未示出)固定至一个周边凸缘13A，它形成一个腔室13。在对应于腔室13的区内，吸取孔60a按照第一实施例制成。其它的一些结构实质上与第一实施例的相同。

因此，在图3中与第一实施例中相同的项目给予相同的图号，以及其说明省略。

按照第二实施例，如上所述，除了按第一实施例获得的作用外，工作台60的结构变得更简单，导至元件数目的减少，以及达到这样的效果，装置的制造费用进一步降低。

在上述的实施例中，晶片W是被处理的对象。本发明不应局限于此。其它要求定中心或定位的板形对象也可以被处理。再者，晶片W也不局限于此种类型，它是在其下侧面吸取的，也可以处理这种类型，它是在其上侧面吸取的。

再者，传感器50不应局限于上述的结构，例如，可以使用这样的结构，它是借助对比用光接收元件52接收的光线量与一个准备接收的光线量来探测晶片W的位置偏移。代替的方案是，可以使用一个面积传感器，一个直线传感器或其它。再者，如果要获得上述的相同的特点，传感器50可以是一个差动反射型或透射型。此外，按照第一实施例的接收元件15和按照第二实施例的工作台60的周边侧面的上表面和/或下表面可以是光学上粗糙的，成为一个玻璃散射器或毛玻璃；来自照明体比如一个灯的光线，或者来自一个纤维光导的光输出口的光线可以允许横向地进入；以及接收元件15或工作台60本身给予一个反射功能，从而使它能起到传感器50的一个光发射元件的功能。也由于这种排列，晶片W的周边部分在光学上夹在接收元件15或工作台60之间，它们作为光发射元件和光接收元件52。

再者，接收元件15和工作台60用的材料不应局限于石英玻璃。例如，也可以使用塑料板，比如丙烯酸或聚氯乙烯板。换句话说，它具有的半透明度水平可以使光接收元件52捕获由光发射元件51发射的光线，它就是足够的。

如上所述，按照本发明，由于接收元件定位在基本上与装载平面相同的平面上，它设置在工作台的外面以及接收元件具有一个平面形状比工件大，工件的周边区可以放置在接收元件上面。借助这种排列，由于工件的周边区防止了下垂和触发，工件的表面有效地防止了被损伤；因此，使用传感器的工件的定位探测和取向探测能够保持在一个高的精度。

再者，由于接收元件是用具有半透明性的材料制造的，即使当接收元件进入传感器的光接收元件和光发射元件之间的一个位置时，光接收元件能够捕获光发射元件的光线。因此，尽管存在接收元件，它有可能测定每个元件的位置。此处，在一种情况下，其中光发射元件是由玻璃散射器的接收元件形成时，以及它是这样排列，使接收元件能够反射和投射光线，使它横向地进入接收元件，借助使用接收元件，传感器的这种结构能够简化。

再者，当接收元件是可拆卸地设置在工作台的周边上时，它不仅有可能容易地将接收元件连接至现有的准直装置，而且还可以借助准备几种尺寸的接收元件按照工件的平面尺寸更换接收元件，以及因此准直装置的通用性增加和有利地达到。

再者，当整个工作台是由具有半透明性的材料制造，以及它制成这样一个尺寸，使它的周边边缘进入工件的周边的外面的一个位置，它有可能形成准直装置的工作台，具有一个较简单的结构。

此外，在这样的情况下，其中工件是一个超薄的半导体晶片，它有可能防止要求严格的平面的精度的晶片损伤，导致提高的芯片获取率。

Claims (6)

1.一种准直装置，用于将一个基本上平板形工件的中心位置和一个取向标记与一个预定的位置对准，该准直装置包括：

一个工作台，设置为可在一个平面内转动和配备一个装载平面，该平面具有吸取孔，用于吸取上述的工件，一个偏移机构，用于偏移工作台，以及一个传感器，设置为邻接上述工件的外边缘部分，用于探测外边缘的位置以及输出探测的位置数据，用于偏移上述工作台至一个预定的位置，

其中，上述装载平面成形为一个尺寸，可使其被定位在上述工件周边的内部；一个接收元件，设置在上述工作台的外面，以及定位在基本上与上述装载平面相同的平面上；以及，接收元件的周边具有一个平面形状，可进入工件的周边外面一个更远的位置。

2.按照权利要求1的准直装置，其特征在于，上述传感器包括一个光接收元件和一个光发射元件，设置成可使工件的周边部分在光学上夹在其间，以及，

上述接收元件是使用具有半透明性的材料制成的。

3.按照权利要求2的准直装置，其特征在于，上述的光发射元件包括一个玻璃类散射器的接收元件，以及成形为允许光线横向地进入接收元件，从而能反射和投射光线。

4.按照权利要求1，2或3的准直装置，其特征在于，上述的接收元件是围绕工作台的周边可拆卸地连接的。

5.一种准直装置，用于将一个基本上平板形工件的中心部分和一个取向标记与一个预定的位置对准，它包括：

一个工作台，它设置为可在一个平面内转动和配备一个装载平面，具有吸取孔用于吸取上述的工件，一个偏移机构，用于偏移工作台，以及一个传感器，它设置为邻接上述的工件的外边缘部分，用于探测外边缘的位置以及输出探测的位置数据用于偏移上述的工作台至一个预定的位置，其特征在于，上述的工作台是用具有半透明性的材料制造的，以及成形为一个尺寸，从而使它的周边边缘进入上述的工件的周边外面一个更远的位置。

6.按照权利要求1-5的任何一项的准直装置，其特征在于，上述的工件包括一个极薄的半导体晶片。

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