JPS5842619B2 - 摘取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は一般的には半導体グイチップの如きこわれやす
い素子の取り扱いに関し、更に詳細には、低い接触質量
と制御された減速度を有するピックアップ（摘取）・ペ
ンシル・アセンブリに関する。

半導体チップの選択及び分類の為の装置は周知である。

米国特許第３７２０３０９号はその様な装置について述
べている。

上記米国特許は、半導体ウェハの材料が接着性テープの
上に装着された個々のチップに分割され、そして延長可
能な針を含む針収容部の上に置かれる事を述べている。

針収容部は選択されるべきチップの周囲のチップを押え
付ける為に真空環管で囲まれている。

針が針収容部からのびると、針はテープを貫通し、選択
されたチップをテープから剥離し、針収容部の上方に一
定の距離をおいてしっかりと保持された探査針に押しつ
ける。

チップは、針の先端の上で針収容部から探査針までのこ
の一定距離を横切らなければならないので、チップのす
べり現象若しくはねじれ若しくは傾きが容易に生じ、そ
の結果チップの表面上の接点のよごれの様なチップに対
する悪影響若しくはチップの破損すらも生ずる。

またテープの不均等な突き上げにより、探査針に対する
チップの一定な力がかなり変化され、やはり、チップの
破損を生ずる。

更に、チップがテープから剥離する場合、針によって形
成されたテープの穴が、真空環管の真空効果を減少し、
チップが更に移動し又はねじれるのを可能にする。

本発明は、この様な欠点を総て回避し選択されたチップ
のねじれ若しくはすべり若しくは傾きの問題を除去する
。

本発明のピックアップ・アセンブリはピックアップ・ペ
ンシルを有する保持シリンダを含む接触要素を設け、そ
の減速度を制御することにより、上記の問題点を解決し
た。

本発明は最初ペンシルが、ピックアップされるべきチッ
プと接触し、そして収容部内の上下方向に伸長可能な針
が選択されたチップと接触する以前に、保持シリンダが
一定の位置で周囲のチップを上記針の収容部に対して押
え付ける様に設計されている。

針が付勢される以前にペンシルがチップと接触するので
、針はチップが装着されている接着性の裏打ちからチッ
プ及び低接触質量のペンシルを押し上げる。

ペンシルは最少の質量を有する様に特に設計されている
ので、従って針によってペンシル及びチップを押し上げ
るには最少の力しか必要でない。

更に、接触要素はピックアップされるチップに対する衝
撃が最少になる様に減速度が制御されるように設計され
ている。

従って、本発明の目的はピックアップされるチップに対
する衝撃が最少になる様に減速度が制御される接触要素
を有するピックアップ・ペンシル・アセンブリを提供す
るにある。

本発明の他の目的は、装置上のペンシルの衝撃が最少で
接触質量が低いピックアップ・ペンシルを提供するにあ
る。

本発明の更に他の目的は、ウェハからピックアップされ
るべきチップを囲んでいる他のチップが、そのピックア
ップされるべきチップが動く前に確実に押えつけられる
様な接触要素を提供するにある０ 第１図を参照するに、ペンシル・アセンブリ１４を配置
されたスパイダ１３を回転駆動するためのステッピング
・モータ１２を支持するモータ支持体１１がベース１０
上に取付けられている。

ペンシル・アセンブリ１４の下方でベース１０に針アセ
ンブリ１５が配置され、針状容部１６がそこから延びて
いる。

ウエノ・担体部１７がピックアップ・ペンシル・アセン
ブリ１４及び針状容部１６の間に設置される。

このウエノ・担体部１７は、テフロン製のテープ１８を
張られたアルミニウム製の中空リングから成っている。

ウエノ・１９がテープ１８の上に装着される。

ピックアップ・ペンシル・アセンブリ１４と針状容部１
６の間にウェハ担体部１７を配置する前に、ウエノ・は
本分野で周知の技法により複数個の個々のダイスに割れ
目を付けられ分割されている。

ピックアップ・ペンシル・アセンブリ１４が第２図に更
に詳しく示される。

この第２図は針状容部１６の上位部分及びテープ１８の
１部分及び分割されたウェハ１９を示している。

ピックアップ・ペンシル・アセンブリ１４は、中空の保
持シリンダ２１を囲んでいる収容部２０を含む。

中空の保持シリンダ２１には、略同心の円筒型ピストン
２２が含まれている。

収容部２０の下端部は下側軸受け２３により密閉され、
上端部は上側軸受け２４により密閉されている。

軸受は収容部２５は上側軸受け２４の上に支持され、マ
ニホールド２６によりその頭部を覆われている。

このマニホールド２６はその内部へ至るポート２７を備
えている。

ピストン２２はアル□ニウムの如き軽量の材料で作られ
るのが好ましく、ピストン２２の内部から延在している
管２８を備えている。

この管２８は細長い孔２９内に配置され、且つ中空の保
持シリンダ２１の上端部にあたっている。

更に、収容部２０は上側ポート３０及ｑ下側ポート３１
を備えている。

第３図、４図、５図及び第６図は第２図で示されたピッ
クアップ・ペンシル・アセンブリ１４及び針状容部１６
の上位部分の部分的詳細図であり、ペンシルと針の夫々
異なった動作位置を示しているＯ 第３図、４図、５図及び第６図を参照するに、針状容部
１６は中央オリフィス３２を有し、該中央オリフィス３
２は該オリフィス内を滑動可能な針３３を含む。

更に針状容部１６には選択されるチップに隣接するチッ
プを保持し、第７図に示される様な四角形基部を有する
頭部を切り取られたピラミッド型のヘッド３４が設けら
れている。

針３３が、後に述べられる如く針状容部１６の外へ延長
される様にモータ（図示せず）により駆動されるカム（
図示せず）に対してはね装着されている。

第３図に於て更に完全に示されている様に、ピストン２
２は中央オリフィス３５を設けている。

この中央オリフィス３５は管２Ｂにつながり、且つピス
トン２２の下端部に設けられたゴム・クッション３６を
貫通している。

軸受は収容部２５内に設けられた空胴３８内に嵌合され
る滑動可能な軸受け３７により、ピストン２２が保持シ
リンダ２１の中心に保たれる。

マニホールド２６を通って延びているポート２７が上記
空胴３８とマニホールド外部とを相互に連絡している。

ピストン２２は、軸受け２３及び２４内で滑動するよう
に配置された中空の保持シリンダ２１の中心に配置され
る。

上記シリンダ２１は中央密封軸受け４１により２分され
且つ針状容部のヘッド３４と相補的に係合する様な輪郭
を有するゴム面のマット４２で終っている。

下側軸受け２３及び上側軸受け２４は両方とも複数個の
ネジ（図示せず）により、収容部２０に固定されている
。

上側軸受け２４を収容部２０に保持するネジは、軸受は
収容部２５をも収容部２０に固定している。

一方、マニホールド２６は軸受は収容部２５に押圧され
ている。

下側軸受け２３及び上側軸受け、２４並びに中央密閉軸
受け４１は、中空の保持シリンダ２１が上記の軸受けの
内部で容易に滑動しうる様にフルオロカーボンの如き摩
擦の少ない材料により形成されるのが好ましい。

これらの軸受け２３及び２４の夫々にはリング及び保持
シリンダ２１に隣接した凹部４３及び４４が設けられて
いる。

これら凹部４３及び４４の夫々には、軸受けの直径上に
対向するポー）４５ａ及び４５ｂ並びに４６ａ及び４６
ｂが設けられている。

これらの向かい合ったポートは収容部２０の内壁に設け
られた夫々のリング溝４７及び４８と連通している。

ポート３０及び３１がリング溝４７及び４８の夫々に接
続されている。

装置の動作は、第３図乃至第６図に示された段階的工程
により良好に示される。

最初、圧縮空気が滑動可能な軸受け３７及びピストン２
２に対して一定の力を与える為にシリンタ：孔２７を通
り空胴３８に導入される。

同時に０．４９ ｋｇ／ｃｎｔの圧縮空気流がポート２
８に接続され、ピストン２２の真下に置かれたチップ１
９ａの面を横切ってピストン２２内のオリフィス３５か
ら空気が流出される。

この空気の流れはチップ１９ａの表面に存在するごみを
吹き飛ばす。

この空気がオリフィス３５から流れている間、２．１
ｋｇ／ｃｒｔｔの圧縮空気が第４図の矢印５０により示
される様にポート３０に導かれる。

この空気はリング溝４８及びシリンダ孔４６ａ及び４ｂ
を通り凹み４４へ流れ、その結果中空の保持シリンダ２
１が、針状容部１６のヘッド３４上に置かれている割れ
目を付けられたウェハ１９に向って駆動される。

中空の保持シリンダ２１が空気を下方に移動するにつれ
、矢印５１により示される如く、空気は下部ポート３１
から押し出される。

中空の保持シリンダ２１の中心のまわりに設けられた中
央密封軸受け４１のために、上部ポート３０を通って与
えられた圧縮空気は下部ポート３１には到達しない。

中空の保持シリンダ２１の表面５２が下位軸受け２３に
接近するにつれて、空気は凹み４３内で圧縮され、シリ
ンダ孔４５ａ及び４５ｂ並びにリング溝４７を通リポー
ト３１に押し出される。

シリンダ子Ｌ４５ａ及び４５ｂが凹み４３からの空気の
流れを圧縮するので、中空の保持シリンダ２１がウェハ
１９と将に接触しようとした時に、中空の保持シリンダ
２１のウェハ１９方向への運動が十分に減少される様に
、制御された減速力が保持シリンダ２１に与えられる。

ポート２７を通して与えられる一定の圧力により、ピス
トン２２は中空の保持シリンダ２１の上端部にしっかり
とささえられているので、ピストン２２も降下しピスト
ンの真下に置かれたチップ１９ａと接触する。

割れ目を付けられたウェハ１９に向って中空の保持シリ
ンダ２１を押しつけるように空気パルスが上部ポート３
０を通って与えられた後約２ミリ秒の後に、オリフィス
３５を通る空気流は終了され、ピストン２２の底部に設
けられたパッドにチップ１９ａを引きつけるように吸引
力が加えられる。

約５０□り秒後針３３がテープ１８を突き抜はチップ１
９の底部に向って押し上げられる。

中空の保持シリンダ２１の動作はチップ１９ａの周囲の
総てのチップを確実に保持し、針３３がテープを突き抜
けて、空胴３８に保たれている一定の圧力に逆らってチ
ップ１９ａ及びピストン２２を強制的に押し上げる際に
それらチップが動くのを防止する。

中空の５保持シリンダ２１による確実な保持動作は隣接
するチップの重なり合い、位置のずれ又はねじれの可能
性を回避し、且つこれらのチップの配置のゆがみを防止
する０また、テープ１８を突き抜けてピストン２２の底
部に対してチップ１９ａを押し付ける針３３の動作によ
り隣接するチップがヘッド３４上に打ちつけられること
によって生じるチップ端部の損傷を防止する０針３３が
テープ１８を突き抜け、ピストン２２の底部に対してチ
ップ１９ａを押し付ける場合、針３３は空胴３８の圧力
に逆らってチップ１９ａ及びピストン２２を押し上げ、
且つチップ１９ａ及びピストン２２を第５図に示される
如く、中空の保持シリンダ２１の中心部に向い上向きに
駆動する。

マニホールド・ポート２７を通してピストン２２に圧縮
空気により与えられた一定の力によって、ピストンの力
はポート２８を通して与えられた吸引力と協働して針３
３の先端上でチップ１９ａを平らに保ち、チップ１９ａ
の回転若しくはねじれ運動を防止する。

従って、チップの表面上の小さな軟かいはんだボール電
極部が他の面にこすられて変形する事が防止される。

ピストン２２が中空の保持シリンダ２１の中心部へ向っ
て押し上げられた後、中空の保持シリンダ２１を割れ目
を付けられたウェハ１９に押しつける為に上部ポート３
０を通って与えられた圧力が除去される。

その後、２．１ ｋｇ／ｃｒｒｔの圧縮された空気が第
６図の矢印５３に示されている如く、下部ポート３１に
与えられる。

この空気は、シリンダ孔４５ａ及び４５ｂを通過し凹み
４３に送られ、中空の保持シリンダ２１をその最初の位
置へ上昇させる。

中空の保持シリンダ２１の表面５４が上部軸受け２４に
接近するに応じて、空気は上部軸受け２４の凹み４４内
で圧縮され、シリンダ孔４６ａ及び４６ｂを通過し上部
ポート３０に接続されたリング溝４８へ押し出される。

シリンダ孔４６ａ及び４６ｂが凹み４４からの空気流を
圧縮する為、装置の衝撃若しくは急激な動きを防止する
様に制御された減速が、中空の保持シリンダ２１に再び
与えられる。

このようにして、ピストン２２の底部にあるチップ１９
ａに対する急激なショック若しくは衝撃が除去される。

下部ポート３１に２．１１＜ｇ／ｃｒ！の圧縮空気を加
えるのと同時に、例えば空胴３８に負圧を加えてピスト
ン２２を保持すると共に、針３３は後退され、針状容部
１６の内部で且つ接着性のテープ１８の表面より下方で
元の位置に戻る。

第６図に示されている様に中空の保持シリンダ２１は、
チップ１９ａを保持しているピストン２２の端部が露出
する様にその限界まで後退される。

この様な状態で、スパイダ１３はピックアップ・ペンシ
ル・アセンブリ１４を排出段（図示せず）に持ってくる
ように歩進される。

ポート２８に空気が加えられ、その結果ピストン２２の
下端部でチップを保持している吸引力が断たれることに
よリチップが外されると、ペンシル・アセンブリ１４は
ヘッド３４の上を戻され、ピストン２２の下に新しい別
のチップが置かれるように割れ目を付けられたウェハが
歩進され、そしてこのシーケンスが繰返される。

実際の装置では、ピストン２２の底面及び中空の保持円
筒２１に設けられた緩和手段３６及び４２の夫々は３０
−４０デユロメータの硬度のゴムで形成された。

針３３は２．５４Ｘ１０−３ｃｍと１２．７Ｘ１０−３
ｃｒｆＬの間の点半径を有し、炭化タングステンにより
形成され、９０ｇから１００ｇの間の力でチップに押し
付けられた。

第７図に示される様に針状容部１６のヘッド３４は上部
面３４ａに対して成る角度をなしている夫々の側面３４
ｂを有している。

この角度はダイスの大きさにより変化する。

例えば、ダイスが０．４１ｃｒｆＬ平方の場合、この角
度は上部平行面に対して９°であるが、ダイスが０．５
８ｃ７７１平方の場合、この角度は４．５°になる。

かくて、流体で作動されるこわれやすいデバイスに対す
る高感度の低接触質量ピック・アップ・ペンシルが提供
された。

このピック・アップ・ペンシルは低い衝撃質量を有し、
デバイスと接触する時に移動中の接触要素の速度を略零
にするように移動中の接触要素に対して制御された減速
を与える。

本発明は特定のパルス、力、及び時刻シーケンスと関連
して説明されてきたが、他の力及び時刻シーケンスも本
発明から逸脱する事なく用いられてもよいことは明らか
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のピック・アップ・ペンシル・アセンブ
リと針状容部の全体図を示す図、第２図はピック・アッ
プ・ペンシル・アセンブリと針状容部の拡大図、第３図
は第２図に示された装置の断面図を示す図、第４図は第
３図と同一の断面図で、接触要素がチップと接触してい
る状態の図、第５図は第２図の装置の断面図でチップは
テープから針によってはくりされている状態の図、第６
図は第２図の装置の部分的な断面図で、チップが接触要
素によって保持されている状態の図、第７図は針状容部
の頭部の斜面を示す図である。 １４・・・・・・ピック・アップ・ペンシル・アセンブ
リ、１６・・・・・・針状容部、１８・・・・・・テー
プ、１９・・・・・・ウェハ １９ａ・・・・・・チッ
プ、２１・・・・・・中空の保持シリンダ、 ２２・・・・・・ピストン、 ２８・・・・・・管、 ３３・・・・・・針、 ３４・・・・・ヘッド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 配列された複数の素子における選択された所定の゛
   素子に隣接する素子を所定の位置に保持した状態で上記
   所定の素子を摘取するための下記構成を有する摘取装置
   。 □（イ）上記複数の素子を所定の位置に支持
   するための手段。 □・（ロ）上記隣接する素子に接触
   して該素子を上記所定位置に保持するための端部を有す
   る中空の保持シリンダ。 □（ハ）上記保持シリンダの中空部内に滑動しうる様に
   設けた筆記所定の素子を摘取するための手段。 □に）上記中空の保持シリンダを上記隣接する素子杖向
   って減速移動させること゛により上記端部を上記隣接す
   る素子に接触させるための流体制御手段。 （ホ）上記保持シリンダの中空部内に於いて上記所定の
   素子を摘取する手段を上記所定の素子に向って移動させ
   る手段。