JP4637861B2 - 電子素子を検査・回転させる装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子素子、特にフリップチップを検査し回転させるための装置および方法に関し、請求項１および７の前文によって、回動部が、電子素子を回転させる回動点に取り付けられ、単一の電子素子を支持体からピックアップして回動部の回転動作中保持し続けるための第１のピックアップ要素が、回動部の外側に固定される。

フリップチップの原理に基づく方法について、伸長させ得るキャリヤシート上に置かれるウエハに配列された半導体チップなどの、相互に切り離されたサンドイッチ構造の個々の電子素子部品が、このキャリヤシートからピックアップされ、回転させられ、すなわち裏返されて、次のダイボンドまたはダイ選別のために被回転場所に載せられることが知られている。この目的のために、まず、針部、いわゆるダイイジェクタでキャリヤシートの裏側から単一のチップを外し、前方または上方から前進させる真空ピペットなどのピックアップ要素により搬送する。このために、通常、真空ピペットをフリップツールとして、回動点周りを回動する部分のフリップヘッドに配置し、回動部を１８０°回転させている間、選択されたチップを保持し続ける。１８０°回転させた後、ピックアップおよび配置要素により、このように回転させたチップを裏側でピックアップして、この回転状態のチップを所望の位置、例えば、スマートカードモジュール内に搬送する。

ピックアップ前に、支持体上になお配置されている個々のチップの表面の傷の有無を検査するために、同時にピックアップ前に適正位置にあるかを検査し得るように、第１の光学装置、例えばカメラを、ウエハの検査のために回動部の上方に配置する。光学的な接続ラインがウエハ表面に垂直に立ち上がり、第１の光学装置とウエハ表面との間にチップがあることは、最適化された検査のために重要であるので、カメラを直接、ピックアップするチップの上方に配置する。この理由のために、いわゆるウエハ検査を行い得るように、チップをピックアップする前に必ず、垂直に延びる光学的な接続ラインから外へ回動部を回転させる必要がある。

これによって、各フリップチップのために方法シーケンス連続して行うことになる。まず、カメラを使用して、ピックアップされるチップの表面を検査する必要がある。次に、光学的な接続ラインへフリップヘッドを回転させて、フリップヘッドに取り付けられた真空ピペットを使用してチップを上面でピックアップする。ここで、光学的な接続ラインの範囲外に回転軸が配置された回動部によって、チップを１８０°回転させて、フリップヘッドが光学的な接続ラインの範囲外に回転した位置になるようにする。カメラの形態の第２の光学装置によりチップの位置をさらに検査することにより、裏返されたチップの裏返しの位置ずれのデータを供給する。次に、裏返したまたは回転させたチップを、配置ヘッドの形態の配置装置へ搬送し、転送された補正値に基づいて裏返しの位置ずれの補正を行う。

このような連続したステップのシーケンスによって、チップを検査し回転させるプロセス全体にかかる時間が長くなり、よって、デバイスのスループットが減少する。よって、作動コストが上がる結果にもなる。

よって、本発明は、電子素子部品、特にフリップチップを回転させる回動部を使用して、電子素子を検査し回転させる装置および方法を提供する目的に基づいており、本装置および方法によって、時間およびコストが削減される。請求項１の特徴に係る装置に関連して、また請求項７に係る方法に関連して、この目的が達成される。

本発明の必須の事項は、フリップチップなどの電子素子を検査し回転させる装置であって、電子素子を回転させる回動点に取り付けられた回動部を有する装置において、その部分の外側には、回転動作中に支持体から単一の素子を取り上げ保持するための第１のピックアップ要素が固定され、また、回動点に対して第１のピックアップ要素と反対側の外側には、第２のピックアップ要素が配置され、各場合において、１つのピックアップ要素は、その部分が１８０°回転する度に支持体に対向するように配置される。その部分は、回動部が９０°から２７０°回転すると貫通開口部が支持体に対向するような、貫通開口部をピックアップ要素同士の間にさらに有する。このように、垂直に配列された貫通開口部に基づいて、支持体上に配置されている別のチップの表面を検査するように、回動部の上方に配置された第１の光学装置と、支持体上に配置されている別のチップの適正位置との間の光学的な接続ラインをまず９０°回転させた後、回動部が１８０°回転している間に、第１のチップは、例えば、真空ピペットとして形成された第１のピックアップ要素により支持体からピックアップされ、そのチップは、回動部の上方を移動し得るように配置された配置装置に載せることができ、チップは、１８０°回転した後そのときまで回転されている。同時に、同様に真空ピペットとして形成し得る第２のピックアップ要素がウエハの面の上方に配置されているので、第２のピックアップ要素により、支持体から別の素子をピックアップする。続いて、回動部を逆方向に１８０°回転させると、上述のプロセスがさらに行われる。

ウエハを検査し、チップをピックアップし載せること、およびチップを回転させ別のチップをピックアップすることも、本発明により形成された回動部を１８０°一回転させる間に行われるので、これにより、かなり時間が節約される。これにより、全体としてかなり装置のスループットが増し、よって、装置の作動コストが低減する。

好ましい実施形態によれば、第１のピックアップ要素が、回動部の第１の突出部に、第２のピックアップ要素が第２の突出部に固定される。貫通開口部が、それらの突出部同士の間に長い側面の１つが開口した貫通チャネルとして形成され得る。この結果、真空ピペットを回動部に最適に固定するだけでなく、フライス加工プロセスにより貫通チャネルを簡単に製造することもでき、よって、経済的に製造し得る。さらに、回動部をこのような設計にすると、貫通チャネルの方向に垂直に延びる回転軸線が、貫通チャネル内の第１の光学装置への視野を遮らない配置になる。

第２の光学装置は、すでに回転し載せられたチップの適正位置を検査するためのカメラの形態で配置されることが好ましく、その目的は、裏返しの位置ずれを測定し、チップの位置を補正するための補正データを配置装置に送ることである。

第１の光学装置は、第１の光学装置と、支持体上に配置されており検査されるチップとの間の光学的な接続ライン内へ貫通開口部を回転または旋回させた後、所定の時間遅延して作動する。回動部とともに突出部が回転することにより画像が部分的に不鮮明になることを、確実に回避できる。

別の好ましい実施形態は、サブクレームから明らかになるだろう。

利点および好都合なことは、図面に関連して以下の説明から分かる。

図１の概略正面図から分かるように、これまでの先行技術によれば、回動部３は、ダイイジェクタ２により、ここに示していないが個々の半導体チップをウエハまたは支持体１から切り離すために使用する。この回動部３は、回転軸が図面の面内に突出してこの部分の左手端部において回動点４を形成するように設計することにより、第１の光学装置７とウエハ面との間の光学的な接続ラインを外れて、ピックアップ要素６に配置されたフリップヘッド５を内外へ回動させ得る。フリップヘッドの実線は、ピックアップされるチップのピックアップまたはピック位置を示し、またフリップヘッド５の点線は、ピックアッププロセスの後、配置装置８上へ載せるまたは配置する位置を示す。配置装置８は、同様に、例えば真空ピペットの形態のピックアップ要素９を有し、このピックアップ要素９は、例えば配置装置８を移動させることにより、回転させたチップをスマートカードモジュール内に配置することを目的とする。

この種の回動部には、１つの物に対してピックアップ要素が１つしかなく、別の物に対しては、既述の連続した方法を順番に行う必要があり、これは、時間の浪費となる。

図２に、本発明の実施形態に係る、半導体チップを検査および回転させるための装置を概略正面図で示す。この図において分かることは、ウエハ面１１ａから各半導体チップがダイイジェクタ１２により下から上へ放出される、ウエハおよび関連の支持体１１の上方において、回動部１４が、回動点１７の周りにおける回転１５、１６を行うように配置され、この回動点１７は、ピックアップされるチップの上方にあることである。両方向矢印１３により示すように、ウエハは、支持体１１とともに、ＸまたはＹ方向に移動させ得る。

回動部１４は、側面突出部１８ａおよび１８ｂに、例えば、真空ピペットの形態の逆向きのピックアップ要素１９、２０を２つ有しており、これらのピックアップ要素によって、同時に半導体チップを２つピックアップし載せることができる。第２の真空ピペット２０が別の半導体チップを配置装置２１に載せている間に、第１の真空ピペット１９が、支持体１１から半導体チップをピックアップし、この配置装置２１には、例えば、別の真空ピペット２２を備え付け得る。配置装置２１は、次に、両方向矢印２４により示すように、横に移動される。

ほぼ同時に、回動部１４は、今回は前の回転とは逆方向に、回動軸１７の周りを回転し、９０°回転した後、回動部１４に配置されているがここには図示していない貫通開口部が、視覚チャネル２３ａを作り出し、この視覚チャネル２３ａは、回動部１４を通ってウエハで覆われた支持体１１の面１１ａに垂直に、別の半導体チップまで延びる。

この視覚チャネルは、支持体１１上のこれからピックアップする別の半導体チップを、第１の光学装置２３により短時間記録するために使用され、この第１の光学装置２３は、別の半導体チップの表面および適正位置を検査するためのカメラとして形成されている。

回動部１４が１８０°の回転を終えると、さらに９０°回転して、別の半導体チップのピックアップが、第２の真空ピペット２２により行われる。

すでに回転したチップの裏返しの位置ずれを検査するための第２の光学装置２５が、吊りカメラ上のダイの形態で配置される。裏返しの位置ずれがあった場合、この装置が、対応の補正データを計算し、これを自己調整型の配置要素２１に送る。配置要素２１は、次にチップをインデクサ２６内に載せ、その位置が、別のカメラ２７により検査される。

図３の斜視図に、電子素子を検査および回転させるための、本発明に係る装置の構成としてあり得る回動部１４の実施形態を示す。図から分かるように、回動部には、ここには示していない回転軸を収めるための孔が回動点１７に設けられており、回転軸の周りを回動部１４が回転する。

側面として形成された突出部１８ａおよび１８ｂは、ここには示していないピックアップ要素を収容し取り付けるために使用され、これらのピックアップ要素は、例えば、真空ピペットとして形成し得る。

貫通開口部２８は、この場合貫通チャネルとして形成され、この貫通チャネルは、１つの長い側面が開口し回動部に簡単にフライス加工される。

図４の回動部の側面図から分かるように、回動部１４は、穿孔２９内に配置された回転軸の周りを回転中に、突出部１８ａと突出部１８ｂとの間の間隔を、最大の検査用窓にし得る。この間隔は、例えば、約２０ｍｍであり得る。回動部１４が９０°の設定を超えてさらに回転すると、検査用窓は、再度狭まり、回動部１４の１８０°の設定で完全になくなる。

本発明に係る装置の機能を簡略化した概略正面図を図５に示す。カメラ２３と支持体１１との間に配置され、ここに詳細には図示していない回動部の他の特徴には、貫通開口部２８が含まれ、この貫通開口部は、回路１５ａを動く。

貫通開口部２８の位置が垂直になると、これは、ここには図示していないピックアップ要素が水平方向に並ぶことを意味し、カメラ２３から、支持体１１から外される半導体チップまでの、光学的な接続ライン２３ａが定められ得る。貫通開口部２８が光学的な接続ライン２３ａ内へこのように少し回転する範囲内において、外される半導体チップの面および位置が、短時間記録される。矢印１５により示すように、反時計回りの方向にこの部分をさらに回転させると、ここには図示していないピックアップ要素が、外されるチップに曲線を描いて動いてそのチップをピックアップし得る。その部分は、次に、逆方向に、すなわち矢印１６により示すように時計回りに１８０°回転する。

図６には、貫通開口部２８を伴って形成された回動部１４の回転中におけるカメラ２３の有効測定または検査領域の概略図がある。矢印３３および３４により示すように、回動部および貫通開口部を、反時計回り（参照符号３１）に、また時計回り（参照符号３２）に合計３６０°回転させるためには、その回動部を約９０°の設定にして、有効検査領域３５および３６が形成される。

貫通孔を、カメラとウエハとの間の光学的な接続ライン内へ回転させる際に、不鮮明な画像を生じさせないために、カメラは、角度部３７および３８により示すように、約１０ｍｓｅｃ遅延して作動する。

本明細書に開示した全ての特徴は、先行技術の観点から別個にまたは組み合わされて新規である限り、本発明の本質的特徴としてクレームする。本明細書に開示する全ての特徴は、別個にまたは組み合わされて、本発明の本質的特徴とみなされる。これらの変形が、当業者には分かる。

先行技術に係る、半導体チップを検査および回転させる装置の概略正面図である。 本発明の一実施形態に係る、半導体チップを検査および回転させる装置の概略正面図である。 本発明の一実施形態に係る、半導体チップを検査および回転させる装置のための回動部の斜視図である。 図３に示す回動部の概略側面図である。 本発明に係る方法の原理を示す概略正面図である。 左右に回転する回動部の貫通孔のための領域を検査する様子を示す概略図である。

符号の説明

１、１１： 支持体
２、１２： ダイイジェクタ
３： 回動部
４、１７： 回動点
５： フリップヘッド
６： ピックアップ要素
７、２３： ウエハ光学カメラ
８： 配置装置
９： ピックアップ要素
１１ａ： 支持体面
１３： 支持体の移動方向
１４： 回動部
１５、１５ａ、１６： 回転動作
１８ａ、１８ｂ： 第１および第２の突出部
１９： 第１のピックアップ要素
２０： 第２のピックアップ要素
２１： 配置装置
２２： 真空ピペット
２３： カメラ
２３ａ： 光学的な接続ライン
２４： 配置装置の移動方向
２５： 吊りカメラ上のダイ
２６： インデクサ
２７： 配置用光学カメラ
２８： 貫通チャネル
２９： 穿孔
３０： 検査窓の最大の大きさ
３１、３２： 回動部の全回転
３３、３４： 回転方向
３５、３６： 検査領域
３７、３８： 角度部

Claims (10)

1. 電子素子、特にフリップチップを検査し回転させるための装置であって、前記電子素子を回転させるための回動部が、回動点に取り付けられ、前記回動部の外側には、単一の電子素子を支持体から取り上げ前記回動部の回転動作中に保持するための第１のピックアップ要素が、固定され、
   第２のピックアップ要素が、前記回動点に対して前記第１のピックアップ要素と反対側の前記回動部の外側に配置され、この配置は、前記回動部が１８０°回転するごとに、１つのピックアップ要素が、支持体に対向するように行われ、
   前記回動部において、貫通開口部が、前記ピックアップ要素同士の間に配置され、この配置は、前記回動部が９０°または２７０°回転して、前記貫通開口部が前記支持体に対向するように行われ、
   前記支持体と反対側の前記回動部の１つの側には、前記支持体上に配置されている前記電子素子の面および適正位置を、ピックアップ前に、光学的に検査するための第１の光学装置が、配置されている装置。
2. 前記第１のピックアップ要素が、第１の突出部に取り付けられ、前記第２のピックアップ要素が、前記回動部の第２の突出部に取り付けられることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記貫通開口部は、前記突出部同士の間に、１つの長い側面が開口した貫通チャネルとして形成されることを特徴とする請求項２に記載の装置。
4. 前記回動部は、反時計回り方向への１８０°回転に続いて、時計回り方向への１８０°回転を行うように配置されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 前記貫通開口部は、前記回動部の回転動作中において、前記第１の光学装置と前記支持体上に配置されている電子素子との間の光学的な接続が可能になるように形成されることを特徴とする請求項４に記載の装置。
6. 回転し載せられる電子素子の適正位置を検査するための第２の光学装置を特徴とする請求項１に記載の装置。
7. 電子素子、特にフリップチップを検査および回転させる方法であって、
   前記電子素子は、回動部に配置された第１のピックアップ要素により、支持体上においてサンドイッチ構造にされている前記複数の電子素子から、別々にピックアップされ、回転位置に置かれ、前記回動部は、前記回動部を９０°または２７０°回転して前記支持体に対向する貫通開口部を備え、前記支持体上に配置されている単一の素子の前記面および適正位置を検査するための第１の光学装置と、前記支持体との間に配置されるステップと、
   前記回動部を１８０°回転中に、前記支持体上に配置されている単一の電子素子を、前記第１のピックアップ要素によりピックアップするステップと、
   前記回動部が９０°または２７０°の位置を回転している間に、前記光学装置と前記回動部に配置された前記貫通開口部とにより、前記支持体上に配置されている別の電子素子の面および適正位置を検査するステップと、
   前記回動部を１８０°回転させた後、前記第１のピックアップ要素により保持された前記電子素子を配置装置に載せるステップと、
   同時に、前記回動部の前記第１のピックアップ要素と反対の外側に配置された第２のピックアップ要素により、前記支持体上に配置されているさらに別個の電子素子をさらにピックアップするステップと、
   を行う方法。
8. １８０°の回転を行った後、反対方向への１８０°の回転が行われることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 第２の光学装置により、回転し載せられた素子の適正位置が、搬送中にまたは搬送後に、検査され、調節されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
10. 前記第１の光学装置は、前記第１の光学装置となお前記支持体上に配置されている前記電子素子との間の光学的な接続ライン内へ前記貫通開口部を回転させた後、所定の時間の遅延を伴って、作動することを特徴とする請求項７に記載の方法。

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