KR20040047628A - Method for picking semiconductor chips from a foil - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 청구항 제 1 항의 전제부에 기재된 유형의 호일로부터 반도체칩을 파지하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for holding a semiconductor chip from a foil of the type described in the preamble of claim 1.
기판상으로 반도체칩을 마운팅함에 있어서, 상기 기판은 접착제가 적용되는 디스펜싱 스테이션으로, 그리고 나서 그 다음 반도체칩이 위치되는 본딩 스테이션으로 전달하는 전달장치에 의해 공급된다. 상기 반도체칩은 프레임에 클램핑된 호일에 접착되고 소위 와퍼 테이블 상에 제공된다, 거기서 그것들은 픽앤플레이스(Pick and Place)로 알려진 장치에 의해 차례로 파지된다. 상기 픽앤플레이스 장치는 상기 반도체칩을 파지하기 위한 칩그립퍼를 갖는 본드헤드를 포함하며 이에 의해 상기 칩그립퍼는 상기 호일로부터 피킹할때의 소위 파지력(pick force) 또는 상기 기판상으로 위치시킬때의 결합력과 같은 힘에 대항하여 상기 본드헤드에 관해서 수직 방향으로 편향될 수 있다. 상기 호일로부터 반도체칩의 파지 및 분리(detaching) 뿐만 아니라 상기 반도체칩을 상기 기판상으로 위치시키는 것은 정밀한 공정이다. 상기 반도체칩을 파지할때 그것의 표면이 항상 동일한 높이가 되는 것은 아니라는 문제점이 발생하고 그에 따라 그 높이에서 상기 칩그립퍼가 멈추게 되는 것으로 항상 알려지는 것은 아니다. 한편, 상기 칩그립퍼는 사이클타임이 가능한한 짧게 유지되도록 가능한 가장 높은 속도에서 하강되어야 한다. 다른 한편으로는, 상기 칩그립퍼는 상기 반도체칩이 손상되지 않도록 가능한한 적은 충격 및 그에 따라 더 낮은 속도로 상기 반도체칩에 충돌해야한다.In mounting the semiconductor chip onto a substrate, the substrate is supplied by a delivery device which transfers to the dispensing station to which the adhesive is applied and then to the bonding station where the semiconductor chip is located. The semiconductor chip is bonded to a foil clamped to the frame and provided on a so-called wafer table, where they are held in turn by a device known as Pick and Place. The pick and place device includes a bond head having a chip gripper for holding the semiconductor chip, whereby the chip gripper is a so-called pick force when picked from the foil or a bonding force when placed onto the substrate. Can be deflected in a vertical direction with respect to the bond head against a force such as Positioning the semiconductor chip onto the substrate as well as gripping and detaching the semiconductor chip from the foil is a precise process. It is not always known that when holding the semiconductor chip its surface is not always at the same height and hence the chip gripper stops at that height. On the other hand, the chip gripper should be lowered at the highest possible speed so that the cycle time is kept as short as possible. On the other hand, the chip gripper must impinge on the semiconductor chip with as little impact and hence lower speed as possible so as not to damage the semiconductor chip.
현재, 상기 반도체칩이 상기 호일상에 위치될 때의 상기 반도체칩 표면의, z 높이라고 지칭되는, 높이 또는 상기 기판 표면의 높이를 결정하기 위한 2가지 방법이 공지되어 있다. 제 1 방법에 있어서, 상기 칩그립퍼 대신에 계측헤드가 상기 본드헤드 상에 위치되는데 이것을 가지고 상기 계측헤드가 상기 반도체칩 또는 상기 기판에 충돌하는 z 높이가 측정될 수 있다. 제 2 방법에 있어서는, 상기 본드헤드의 하강 드라이브를 통하여 흐르는 전류가 감지되는데, 이러한 전류의 갑작스런 증가는 상기 반도체칩 또는 상기 기판상에 상기 칩그립퍼가 충돌하는 것으로 해석된다.Currently, two methods are known for determining the height, or z height, of the surface of the semiconductor chip when the semiconductor chip is placed on the foil, or the height of the substrate surface. In the first method, instead of the chip gripper, a measurement head is located on the bond head, with which the z height at which the measurement head impinges on the semiconductor chip or the substrate can be measured. In the second method, a current flowing through the descending drive of the bond head is sensed, and this sudden increase in current is interpreted as the chip gripper colliding on the semiconductor chip or the substrate.
본 발명의 목적은 상기 호일로부터 상기 반도체칩을 파지하는 공정을 더욱더 개선시키는 것이다. 상기 과제는 청구항 1 항의 특징부에 의한 본 발명에 따라 해결된다.It is an object of the present invention to further improve the process of gripping the semiconductor chip from the foil. The problem is solved according to the invention by the features of claim 1.
도 1 은 터치다운 센서가 통합된 다이본더의 본드헤드의 제 1 실시예,1 shows a first embodiment of a bondhead of a die bonder incorporating a touchdown sensor;
도 2 는 상기 터치다운 센서의 특성 곡선,2 is a characteristic curve of the touchdown sensor,
도 3 은 다이어그램,3 is a diagram,
도 4A 내지 4C 는 상기 본드헤드의 스냅샷,4A-4C are snapshots of the bondhead,
도 5 는 다이어그램,5 is a diagram,
도 6 은 다이본더의 본더헤드의 제 2 실시예, 그리고6 shows a second embodiment of the bonder head of the die bonder, and
도 7 은 다이어그램을 각각 도시한다.7 shows a diagram, respectively.
호일로부터의 반도체칩의 파지는 칩그립퍼에 의해 수행되고, 상기 칩그립퍼는 z 방향으로 지정된 미리 결정된 방향으로, 그리고 니들의 도움으로 본드헤드상에서 편향될 수 있다. 상기 칩그립퍼는 본드헤드 상에 공압적으로(pneumatically) 지지되며, 이에 따라, 상기 반도체칩 상의 칩그립퍼에 의해 발휘되는 파지력은 상기 칩그립퍼의 편향 정도에 무관하다. 또한, 상기 칩그립퍼의 z 방향에서의 편향, 즉 상기 칩그립퍼의 z 높이의 정확한 측정을 위해 상기 본드헤드에 유도센서가 통합된다. 상기 유도센서는 또한 터치다운 센서(touchdown sensor)로서 작용한다.Holding of the semiconductor chip from the foil is performed by the chip gripper, which can be deflected on the bond head in a predetermined direction designated in the z direction and with the aid of the needle. The chip gripper is pneumatically supported on the bond head, so that the gripping force exerted by the chip gripper on the semiconductor chip is independent of the degree of deflection of the chip gripper. An inductive sensor is also incorporated in the bond head for accurate measurement of the deflection in the z direction of the chip gripper, ie the z height of the chip gripper. The inductive sensor also acts as a touchdown sensor.
본 발명에 따른 상기 파지 공정은 다음 단계에 의해 특징된다:The gripping process according to the invention is characterized by the following steps:
a) 상기 칩그립퍼가 상기 반도체칩를 아직 접촉하지 않도록 상기 칩그립퍼를 상기 반도체칩 표면의 평균높이보다 더 큰 높이 z0로 하강시키는 단계;a) lowering the chip gripper to a height z 0 that is greater than an average height of the surface of the semiconductor chip such that the chip gripper does not yet contact the semiconductor chip;
b) 상기 니들을 미리결정된 높이 z1으로 상승시키고, 이에 따라, 상기 반도체칩을 상기 칩그립퍼와 접촉시키고 그 다음 상기 칩그립퍼의 z 위치를 증가시키기 위해 상기 니들이 상기 반도체칩을 상승시키는 단계, 및b) raising the needle to a predetermined height z 1 , thereby raising the semiconductor chip to contact the semiconductor chip with the chip gripper and then to increase the z position of the chip gripper, and
c) 상기 칩그립퍼를 상승시켜 상기 반도체칩을 상기 니들로부터 분리시키는 단계.c) lifting the chip gripper to separate the semiconductor chip from the needle.
반도체칩을 갖는 새로운 호일이 공정에 제공될 때 마다, 상기 높이 z0는 상기 유도센서에 의해 조절단계(adjustment phase)에서 재결정된다. 상기 높이는 z 위치로 또한 지칭된다.Each time a new foil with a semiconductor chip is provided to the process, the height z 0 is recrystallized in the adjustment phase by the induction sensor. This height is also referred to as the z position.
또한, 어떤 적용에 있어서, 단계 c 에서 상기 반도체칩의 선회(turning) 및/또는 이동(shifting)을 막기위해, 상기 칩그립퍼는 가능한 최고 속도로 상기 니들로부터 멀리 이동된다.Also, in some applications, the chip gripper is moved away from the needle at the highest possible speed to prevent turning and / or shifting of the semiconductor chip in step c.
또한, 단계 b 이후에, 상기 본드헤드에 대한 상기 칩그립퍼의 편향을 측정하는 것이 가능하고 이로부터 상기 높이 z0를 연속적으로 또는 주기적으로 갱신하도록 상기 파지된 반도체칩 표면의 실제 높이를 결정하는 것이 가능하다.In addition, after step b, it is possible to measure the deflection of the chip gripper with respect to the bond head from which to determine the actual height of the gripped semiconductor chip surface to continuously or periodically update the height z 0 . It is possible.
상기 본드헤드 내로 상기 유도센서가 통합되기 때문에, 상기 높이 z0는 매우 높은 정확도를 가지고 결정될 수 있다. 이러한 이유로, 단계 a 에서는, 상기 반도체칩 표면의 평균 높이 zM보다 더 작은 높이 z0로 상기 본드헤드를 하강시키는 것이 또한 가능하며, 이에 따라, 상기 칩그립퍼는 상기 반도체칩에 충돌할 때 상기 본드헤드에 대해 편향된다. 그러나 적당한 조건은 상기 칩그립퍼가 상기 본드헤드상에 공압적으로 지지되는 것이다. 이 경우에 상기 높이 z0가 상기 높이 zM보다 더 작음에 의한 차이, 즉, 오버트래블 간격(overtravel distance)으로서 지칭되는 이러한 차이는 종래 기술의 표준 보다 더욱 더 낮게 유지될 수 있는데, 이는, 한편으로, 상기 높이 zM의 정확한 인식 때문이며, 다른 한편으로는, 편향의 정도에 무관하게 힘을 전달하는 상기 칩그립퍼의 공압적 지지 때문이다. 이러한 방법으로, 상기 칩그립퍼가 상기 반도체칩에 충돌할 때, 상기 본드헤드는 이미 즉시 제동단계(braking phase)의 종결 직전에 있게된다. 결과적으로, 상기 칩그립퍼의 충돌속도 및 그에 따른 상기 반도체칩상의 충격은 종래기술에서 보다 더 작다.Since the induction sensor is integrated into the bond head, the height z 0 can be determined with very high accuracy. For this reason, in step a, it is also possible to lower the bond head to a height z 0 which is smaller than the average height z M of the surface of the semiconductor chip, whereby the chip gripper causes the bond to collide with the semiconductor chip. Deflected relative to the head. However, a suitable condition is that the chip gripper is pneumatically supported on the bond head. In this case the difference due to the height z 0 being smaller than the height z M , ie this difference, referred to as overtravel distance, can be kept even lower than the standard of the prior art, while This is due to the accurate recognition of the height z M , and on the other hand due to the pneumatic support of the chip gripper, which transmits the force regardless of the degree of deflection. In this way, when the chip gripper impinges on the semiconductor chip, the bond head is already immediately before the end of the braking phase. As a result, the impact speed of the chip gripper and thus the impact on the semiconductor chip is smaller than in the prior art.
이하, 본 발명의 실시예들이 도면을 기초로 더욱 상세하게 설명된다. 상기 도면은 개략적으로 도시되었으며, 일정한 축척에 따라 도시된 것은 아니다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail based on the drawings. The figures are schematically illustrated and are not drawn to scale.
도 1 은 다이본더의 본드헤드(1)의 제 1 실시예를 도시하는데, 여기에는 단지 본 발명의 이해에 필수적인 상기 본드헤드(1)의 구성요소들만이 현시되고 묘사된다. 상기 본드헤드(1)는 픽앤플레이스 시스템에 속하는데, 상기 픽앤플레이스 시스템은 와퍼 테이블상에 제공된 반도체칩을 파지하고 그것들을 기판상으로 위치시키는 기능을 수행한다. 본 실시예에 있어서, 상기 본드헤드(1)는 상기 반도체칩을 파지하기 위해 z 방향으로 표시된 방향으로 하강되고, 다시 상승되며, 상기 기판으로 전달되고, 상기 반도체칩을 상기 기판상으로 위치시키기 위해 다시 하강된다. 상기 본드헤드(1)의 z 방향으로의 정확한 이동을 위해, 상기 본드헤드의 z 위치를 측정하기 위한 도시되지 않은 드라이브 및 계측 시스템이 제공된다. 상기 드라이브는 상기 픽앤플레이스 시스템에 대하여 z 방향으로 상기 본드헤드(1)를 하강 및 상승시킬 수 있으며 또는 상기 본드헤드와 함께 상기 전체 픽엔플레이스 시스템을 z방향으로 하강 및 상승시킬 수 있다. 이러한 픽앤플레이스 시스템은, 예를 들면, 유럽 특허공보 EP 923 111 호에 공지된다. 상기 본드헤드(1)는 상기 본드헤드에 대하여 z 방향으로 편향될 수 있는 칩그립퍼(2)를 포함한다. 상기 칩그립퍼(2)는 금속축(3)으로 구성되며 이것의 하부 단부에는 진공이 적용될 수 있는 흡입기관(4)이 부착된다. 상기 칩그립퍼(2)는 상기 본드헤드(1)에서 가능한한 마찰없이 공압적으로 지지된다. 상기 본드헤드(1)는 z 방향으로 이동가능한 축(5)을 가지며 이것의 하부 단부에는 자석(6)이 부착되어, 상기 칩그립퍼(2)는 자기력에 의해 상기 본드헤드(1)에 고정되고 간단한 방법으로 교환될 수 있다. 상기 축(5)의 상부 단부는 피스톤(7)에 고정되고, 이것은 원통형 압력챔버(8) 내에서 안내된다. 미리 결정된 압력 p 및 과잉압력/진공은 컨넥터(9)를 통하여 상기 압력챔버(8)에 적용될 수 있다. 상기 본드헤드(1) 상의 상기 칩그립퍼(2)의 공압적 지지는 상기 칩그립퍼(2)의 편향 정도에 무관한 파지력을 형성한다. 과잉압력이 상기 압력챔버(8)에 적용되면, 상기 피스톤(7)은 스톱퍼로서 작용하는 벽(10)에 압축된다. 상기 피스톤(7)의 한계 스톱 및 그에 따른 또한 상기 칩그립퍼(2)의 한계 스톱은 상기 칩그립퍼(2)의 휴지위치로서 표시되며 여기서 상기 칩그립퍼(2)는 상기 본드헤드(1)에 대하여 편향되지 않는다.1 shows a first embodiment of a bondhead 1 of a die bonder, in which only the components of the bondhead 1 which are essential to the understanding of the invention are shown and depicted. The bond head 1 belongs to a pick and place system, which picks up a semiconductor chip provided on a wafer table and positions them on a substrate. In this embodiment, the bond head 1 is lowered in the direction indicated in the z direction, raised again, transferred to the substrate, and positioned to position the semiconductor chip on the substrate to hold the semiconductor chip. It descends again. For accurate movement of the bond head 1 in the z direction, an unshown drive and metrology system is provided for measuring the z position of the bond head. The drive can lower and raise the bond head 1 in the z direction with respect to the pick and place system, or lower and raise the entire pick and place system in z direction with the bond head. Such pick and place systems are known, for example, from EP 923 111. The bond head 1 comprises a chip gripper 2 which can be deflected in the z direction with respect to the bond head. The chip gripper 2 is composed of a metal shaft 3, and a lower end thereof is attached with a suction pipe 4 to which a vacuum can be applied. The chip gripper 2 is supported as pneumatically as possible in the bond head 1 without friction. The bond head 1 has a shaft 5 movable in the z direction and a magnet 6 is attached to the lower end thereof so that the chip gripper 2 is fixed to the bond head 1 by magnetic force. It can be exchanged in a simple way. The upper end of the shaft 5 is fixed to the piston 7, which is guided in the cylindrical pressure chamber 8. A predetermined pressure p and excess pressure / vacuum can be applied to the pressure chamber 8 via the connector 9. Pneumatic support of the chip gripper 2 on the bond head 1 forms a gripping force independent of the degree of deflection of the chip gripper 2. When excess pressure is applied to the pressure chamber 8, the piston 7 is compressed against the wall 10 which acts as a stopper. The limit stop of the piston 7 and thus also the limit stop of the chip gripper 2 is indicated as the resting position of the chip gripper 2, wherein the chip gripper 2 is with respect to the bond head 1. It is not biased.
상기 본드헤드(1)는 터치다운 센서로 표시되는 통합센서를 가지며, 이것은 예를 들면, 알루미늄과 같은 금속으로 구성된 플레이트(11), 그리고 전기코일(12)로 구성된다. 상기 코일(12), 바람직하게는 나선형의 프린트된 도체로부터 형성되는 인쇄회로기판 상의 납작한 코일은 상기 본드헤드(1)에 고정된다. 상기플레이트(11)는 상기 축(5)에 고정된다. 상기 유도센서의 출력신호는 상기 플레이트(11) 및 상기 코일(12) 사이의 간격에 비례한다. 상기 칩그립퍼(2)가 상기 본드헤드(1)에 대해 편향되는 경우, 상기 플레이트(11)는 상기 칩그립퍼(2)와 함께 이동되는 반면 상기 코일(12)의 위치는 변하지 않는다. 따라서, 상기 플레이트(11) 및 코일(12) 사이의 간격은 편향 정도에 상응하게 감소한다. 상기 축(5)은 그 종축상에서 선택적으로 회전가능하며, 따라서 상기 반도체칩의 어떠한 회전도 상기 기판상에 위치되기 전에 보정될 수 있다.The bond head 1 has an integrated sensor, represented by a touchdown sensor, which consists of a plate 11 made of metal, for example aluminum, and an electric coil 12. The coil 12, preferably a flat coil on a printed circuit board formed from a spiral printed conductor, is secured to the bond head 1. The plate 11 is fixed to the shaft 5. The output signal of the induction sensor is proportional to the distance between the plate 11 and the coil 12. When the chip gripper 2 is deflected with respect to the bond head 1, the plate 11 moves with the chip gripper 2 while the position of the coil 12 does not change. Thus, the spacing between the plate 11 and the coil 12 decreases correspondingly to the degree of deflection. The axis 5 is selectively rotatable on its longitudinal axis, so that any rotation of the semiconductor chip can be corrected before being placed on the substrate.
상기 본드헤드 상의 칩그립퍼의 공압적 지지와 공동으로 상기 본드헤드 상의 터치다운 센서의 통합은 상기 호일로부터의 반도체칩의 파지 및 상기 기판으로 반도체칩을 위치시키는데 영향을 주는 장점들을 제공한다. 이하, 상기 호일로부터 반도체칩을 파지하는 것에 관한 상이한 방법들이 더욱 상세히 기술된다.The integration of the touchdown sensor on the bondhead in conjunction with the pneumatic support of the chip gripper on the bondhead provides advantages that affect the holding of the semiconductor chip from the foil and positioning the semiconductor chip onto the substrate. Hereinafter, different methods for gripping a semiconductor chip from the foil are described in more detail.
이러한 방법들에 있어서, 대체로 조절단계 및 작동단계가 예측된다. 공정을 위한 반도체칩을 갖는 새로운 호일이 상기 와퍼 테이블 상에 제공될때 마다, 상기 작동단계는 중단되고 상기 반도체칩 표면의 z 높이는 조절단계에서 결정된다. 따라서, 먼저, 상기 반도체칩 표면의 z 높이에 상응하는 높이 zM을 결정하기 위해 조절단계가 수행된다. 상기 높이 zM으로부터 높이 zo가 얻어지고, 이것은 상기 작동단계에서 상기 본드헤드의 하강을 위한 파라미터로서 작용하며 상기 본드헤드의 최적의 z 이동을 가능케한다. 이러한 조절단계는 다음 단계들을 포함한다:In these methods, the adjustment step and the operation step are generally predicted. Each time a new foil with semiconductor chips for the process is provided on the wafer table, the operation step is stopped and the z height of the surface of the semiconductor chip is determined in the adjustment step. Therefore, first, an adjusting step is performed to determine the height z M corresponding to the z height of the surface of the semiconductor chip. The height z o is obtained from the height z M , which acts as a parameter for the lowering of the bond head in the actuating step and enables optimal z movement of the bond head. This adjustment step includes the following steps:
a) 상기 호일상의 반도체칩이 선택되고, 상기 선택된 반도체칩은 상기 칩그립퍼(2) 하부에 위치되는 위치로 상기 와퍼 테이블이 이동된다.a) The semiconductor chip on the foil is selected, and the wafer table is moved to a position where the selected semiconductor chip is located under the chip gripper 2.
b) 상기 본드헤드(1)는 상기 그립퍼(2)가 상기 반도체칩을 아직 접촉하지 않는 미리 결정된 z 높이로 하강된다. 상기 피스톤(7)이 상기 압력챔버(8)의 벽(10) 상에 정지되도록 상기 압력챔버(8)에 과잉압력이 적용된다. 따라서, 상기 칩그립퍼(2)는 휴지 위치에 있다. 상기 과잉압력은, 예를 들면, 다음 제조단계에서 요구되는 파지력에 상응한다. 상기 유도센서의 출력신호 U 는 일정하다.b) The bond head 1 is lowered to a predetermined z height at which the gripper 2 does not yet contact the semiconductor chip. Excess pressure is applied to the pressure chamber 8 such that the piston 7 stops on the wall 10 of the pressure chamber 8. Thus, the chip gripper 2 is in the rest position. The excess pressure corresponds, for example, to the gripping force required in the next manufacturing step. The output signal U of the inductive sensor is constant.
c) 상기 본드헤드(1)는 이제 일정한 속도로 하강된다. 상기 칩그립퍼(2)가 상기 반도체칩에 충돌하자마자, 상기 칩그립퍼(2)는 정지하는 반면 상기 본드헤드(1)는 더욱 하강된다. 따라서, 상기 칩그립퍼(2)는 상기 본드헤드(1)에 대해 편향되고 이에 따라 상기 플레이트(11) 및 상기 유도센서의 코일(12)간의 간격은 감소한다. 본 단계 c 동안에, 상기 본드헤드(1)의 z 높이 및 상기 유도센서의 출력신호 U 는 연속적으로 감지되고 쌍을 이룬 값(zi, Ui)으로서 저장되고, 여기서 첨자 i 는 정수(whole number)를 표시한다.c) The bond head 1 is now lowered at a constant speed. As soon as the chip gripper 2 collides with the semiconductor chip, the chip gripper 2 stops while the bond head 1 is lowered further. Thus, the chip gripper 2 is deflected with respect to the bond head 1, so that the distance between the plate 11 and the coil 12 of the induction sensor is reduced. During this step c, the z height of the bond head 1 and the output signal U of the induction sensor are stored as continuously detected and paired values z i , U i , where the subscript i is a whole number ) Is displayed.
d) 상기 유도센서의 출력신호가 미리 결정된 값에 도달하자마자, 상기 본드헤드(1)의 하강은 정지되고 상기 본드헤드(1)는 다시 상승된다.d) As soon as the output signal of the induction sensor reaches a predetermined value, the lowering of the bond head 1 is stopped and the bond head 1 is raised again.
e) 상기 짝을 이룬 값(zi, Ui)은 도 2 에 도시된 경로를 전형적으로 보여주는 특성곡선(13)을 형성한다. 상기 짝을 이룬 값(zi, Ui)으로부터 상기 높이 zM이 이제 통상적인 수학적 방법으로 결정된다.e) The paired values z i , U i form a characteristic curve 13 which typically shows the path shown in FIG. 2. From the paired values z i , U i , the height z M is now determined by conventional mathematical methods.
상기 칩그립퍼(2)가 상기 반도체칩과 물리적으로 접촉하는 높이 z 는 높이zA로서 표시된다. 도 2 로부터, 상기 출력신호 U 는 상기 높이 zA로부터 즉시 감소하지 않고 단지 조금 뒤에 감소하는데, 이는 상기 흡입기관(4) 자체가 약간 수축되고 상기 본드헤드(1)에 대한 상기 칩그립퍼(2)의 편향은 단지 그 후에 시작되기 때문이다. 터치다운 영역에서의 상기 특성곡선(13)의 곡률은 사용된 유형의 흡입기관(4)에 대해 특징적이다. 따라서, 각 유형의 흡입기관에 대한 보정값 zk를 결정하고 이것을 상기 다이본더에 저장하는 것이 바람직하게 예측되며, 이에 따라, 상기 쌍을 이룬 값(zi, Ui)으로부터 높이 zM을 결정할 때, 상기 반도체칩 상부표면의 실제적인 물리적 높이 zA가 상기 보정값 zk의 정보의 도움으로 계산될 수 있다.The height z at which the chip gripper 2 is in physical contact with the semiconductor chip is denoted as height z A. From FIG. 2, the output signal U does not immediately decrease from the height z A but only slightly later, which causes the suction engine 4 itself to contract slightly and the chip gripper 2 to the bond head 1. Because the bias begins only after that. The curvature of the characteristic curve 13 in the touchdown region is characteristic for the intake pipe 4 of the type used. Therefore, it is desirable to determine the correction value z k for each type of intake engine and store it in the die bonder, thus determining the height z M from the paired values z i , U i . At this time, the actual physical height z A of the upper surface of the semiconductor chip can be calculated with the help of the information of the correction value z k .
상기 호일상의 반도체칩 표면의 상기 감지된 높이의 보다 특징적인 높이 zM으로서 여기서 또한 표시되는 높이를 그 다음 결정하기 위해 상기 조절 공정을 수개의 상이한 반도체칩에 대해 수행하는 것이 바람직하다.It is preferable to perform the adjustment process on several different semiconductor chips to subsequently determine the height, which is also indicated here as the more characteristic height z M of the sensed height of the surface of the semiconductor chip on the foil.
이하, 상기 반도체칩 표면의 평균 z 높이를 결정하기 위해 단순화된 조절 방법이 설명된다:A simplified adjustment method is described below to determine the average z height of the surface of the semiconductor chip:
a) 상기 호일상의 반도체칩이 선택되고, 상기 선택된 반도체칩이 상기 칩그립퍼(2) 하부에 위치되는 위치로 상기 와퍼 테이블이 이동된다.a) The semiconductor chip on the foil is selected, and the wiper table is moved to a position where the selected semiconductor chip is located below the chip gripper 2.
b) 상기 본드헤드(1)은 상기 칩그립퍼(2)가 상기 반도체칩에 아직 접촉하지 않는 미리 결정된 z 높이로 하강된다. 상기 칩그립퍼(2)가 상기 피스톤(7)이 상기 압력챔버(8)의 벽(10)상에 정지하는 그것의 휴지 위치에 있도록 과잉압력이 상기압력챔버(8)에 적용된다. 상기 과잉압력은 예를 들면 다음의 제조 단계 동안에 요구되는 파지력에 상응한다. 상기 유도 센서의 출력 신호 U 는 값 U0로서 저장된다.b) The bond head 1 is lowered to a predetermined z height at which the chip gripper 2 is not yet in contact with the semiconductor chip. Excess pressure is applied to the pressure chamber 8 such that the chip gripper 2 is in its resting position where the piston 7 stops on the wall 10 of the pressure chamber 8. The excess pressure corresponds, for example, to the gripping force required during the next manufacturing step. The output signal U of the inductive sensor is stored as the value U 0 .
c) 상기 본드헤드(1)는 이제 일정한 속도로 하강된다. 상기 칩그립퍼(2)가 상기 반도체칩에 충돌하자마자, 상기 칩그립퍼(2)는 정지하는 반면 상기 본드헤드(1)는 더욱 하강된다. 따라서, 상기 유도 센서의 출력 신호 U 는 연속적으로 감소한다. 상기 출력 신호 U 가 값 U1= U0- △U 에 도달하는 경우, 상기 본드헤드(1)의 z 높이는 높이 zJ로서 판독되고, 상기 본드헤드(1)의 하강은 정지되며 상기 본드헤드(1)은 다시 상승된다.c) The bond head 1 is now lowered at a constant speed. As soon as the chip gripper 2 collides with the semiconductor chip, the chip gripper 2 stops while the bond head 1 is lowered further. Thus, the output signal U of the inductive sensor decreases continuously. When the output signal U reaches the value U 1 = U 0 -ΔU, the z height of the bond head 1 is read as the height z J , the falling of the bond head 1 is stopped and the bond head ( 1) is raised again.
d) 상기 반도체칩 표면의 z 높이는 상기 센서의 특성곡선(13)을 고려하여 상기 높이 zJ및 △U 값으로부터 결정된다.d) The z height of the surface of the semiconductor chip is determined from the height z J and ΔU values in consideration of the characteristic curve 13 of the sensor.
상기 단순화된 조절방법은 수개의 반도체칩에 대해 수행되고, 그 다음 상기 반도체칩 표면의 평균높이 zM이 결정되는 것이 바람직하다.The simplified adjustment method is preferably carried out on several semiconductor chips, and then the average height z M of the surface of the semiconductor chips is determined.
이어서, 높이 z0가 상기 평균높이 zM으로부터 얻어진다. 상기 높이 zM으로부터 얻어진 상기 높이 z0는 상기 와퍼의 뒤따르는 공정을 위해 하강되는 동안 상기 본드헤드의 속도를 연속적으로 최적화하기 위해 이용되고, 이에 따라, 한편으로는, 상기 본드헤드를 휴지상태까지 하강시키는 시간의 지속은 가능한한 짧고, 다른 한편으로는, 상기 충격 임펄스, 즉, 상기 칩그립퍼가 상기 반도체칩에 충격을 가하는 임펄스는 상기 반도체칩, 칩그립퍼 및/또는 니들 홀더에의 손상을 방지할 만큼충분하게 작다. 상기 반도체칩의 공정은 다양한 방법으로 수행될 수 있으며, 여기서 상기 조절공정에 의해 감지된 높이 z0가 이제 더욱 상세히 설명되는 역할을 수행한다.Then, the height z 0 is obtained from the average height z M. The height z 0 obtained from the height z M is used to continuously optimize the speed of the bond head while descending for the subsequent process of the wiper and, on the other hand, the bond head is brought to rest The duration of the down time is as short as possible, on the other hand, the impact impulse, ie the impulse in which the chip gripper impinges on the semiconductor chip, prevents damage to the semiconductor chip, chip gripper and / or needle holder. Small enough to do. The process of the semiconductor chip can be performed in a variety of ways, where the height z 0 sensed by the adjusting process now serves to be described in more detail.
상기 호일로부터의 상기 반도체칩의 파지는 본드헤드(1), 칩그립퍼(2) 및 니들 또는 다음에 일반적으로 니들(14)로서 표시되는 수개의 니들들을 갖는 니들블럭의 제어된 조합에 의해 수행된다. 도 3 은 상기 파지 공정동안 시간 t 의 경과시 상기 본드헤드(1)의 z 높이(실선 15), 상기 칩그립퍼(2)의 z 높이(파선 16), 및 상기 니들(14)의 z 높이(실선 17)를 도시한다. 상기 본드헤드(1)에 관한 상기 칩그립퍼(2)의 편향은 상기 실선(15) 및 파선(16) 사이의 차이와 같다. 도 4A 내지 도 4C 는 상기 파지 공정 동안의 상이한 스냅샷을 도시한다. 이 도면들은 차례로 파지되고 기판상으로 위치되는 호일(18)에 부착된 반도체칩(19), 본드헤드(1), 칩그립퍼(2) 및 니들(14)를 도시한다. 상기 니들(14)은 도시되지 않은 칩배출기(다이 이젝터로서 거래상 알려져있음)의 일부이다. 상기 칩배출기는 상기 파지 공정 동안에 진공에 의해 상기 호일(18)의 하부를 견고하게 지지한다. 본 실시예에 있어서, 상기 높이 z0는 다음과 같이 주어지며,The holding of the semiconductor chip from the foil is performed by a controlled combination of a bond head 1, a chip gripper 2 and a needle block having needles or several needles, which are then generally represented as needles 14. . 3 shows the z height of the bond head 1 (solid line 15), the z height of the chip gripper 2 (dashed line 16), and the z height of the needle 14 when time t elapses during the gripping process. Solid line 17) is shown. The deflection of the chip gripper 2 with respect to the bond head 1 is equal to the difference between the solid line 15 and the broken line 16. 4A-4C show different snapshots during the gripping process. These figures show a semiconductor chip 19, a bond head 1, a chip gripper 2 and a needle 14 attached to a foil 18, which are in turn gripped and positioned on a substrate. The needle 14 is part of a chip ejector (known commercially as a die ejector) that is not shown. The chip ejector firmly supports the bottom of the foil 18 by vacuum during the gripping process. In the present embodiment, the height z 0 is given by
z0= zM+ △z, (1)z 0 = z M + Δz, (1)
여기서 상기 파라미터 △z 는 양의 값을 갖는다.Wherein the parameter Δz has a positive value.
시간 t1지점까지 지속되는 제 1 단계에서, 상기 본드헤드(1)는 최대속도로 하강되고, 가능한한 늦게 제동되며, 그리고 상기 반도체칩(19)에 접촉하지 않고,높이 z0에서 휴지상태로 이동된다. 미리 결정된 과잉압력은 상기 압력챔버(8)에 적용된다. 상기 압력챔버(8) 내에 우세한 과잉압력이 상기 벽(10)으로 상기 피스톤(7)을 압축시킴에 따라 상기 칩그립퍼(2)는 휴지위치에 놓인다. 상기 칩그립퍼(2)는 상기 반도체칩(19)과 접촉되지 않는다. 상기 니들(14)은 상기 호일(18)의 하부에 단지 접촉하도록 더욱 상승된다. 상기 호일(18)의 z 높이는 zf로서 표시된다. 이러한 조건은 도 4A 에 도시된다.In the first step, which continues up to the time point t 1 , the bond head 1 is lowered at the maximum speed, braked as late as possible, and does not contact the semiconductor chip 19, at rest at a height z 0 at rest. Is moved. A predetermined excess pressure is applied to the pressure chamber 8. The chip gripper 2 is placed in the resting position as excess pressure prevails in the pressure chamber 8 compresses the piston 7 to the wall 10. The chip gripper 2 is not in contact with the semiconductor chip 19. The needle 14 is further raised to only contact the bottom of the foil 18. The z height of the foil 18 is denoted as z f . This condition is shown in Figure 4A.
시간 t1지점으로부터 시간 t2지점까지 지속되는 제 2 단계에서는, 상기 본드헤드(1)가 상기 높이 z0로 유지된다. 상기 니들(14)는 이것이 미리 결정된 높이 z1에 도달할때 까지 제어된 속도로 상승된다. 이렇게 함으로써, 상기 니들(14)은 상기 호일(18)을 뚫고 지나가며 상기 반도체칩(19)을 상승시킨다. 상기 반도체칩(19)은 먼저 상기 칩그립퍼(2)와 접촉하고 그 다음 상기 본드헤드(1)에 대해 상기 칩그립퍼(2)를 편향시킨다: 상기 반도체칩(19)은 이제 상기 칩그립퍼(2)와 니들(14) 사이에 클램핑된다. 이러한 조건은 도 4B 에 도시된다. 상기 칩그립퍼(2)에 의해 상기 반도체칩(19) 상에 작용하는 상기 파지력은 상기 본드헤드(1)에 대한 상기 칩그립퍼(2)의 편향 정도에 무관하며 단지 상기 압력챔버(8) 내에 우세한 상기 압력에 의존한다. 이러한 방법으로, 상기 칩그립퍼(2)의 편향이 비교적 낮게 유지될 수 있다. 한편으로는, 하강될때, 상기 본드헤드(1)가 상기 반도체칩(19)에 접촉하지 않거나, 또는 오버스윙(overswing)의 결과로 상기 본드헤드(1)가 상기 반도체칩(19)에 순간적으로 접촉하는 경우, 어떠한 경우에도 상기 반도체칩(19) 상에 작용하는 상기 힘이 상기 파지력 보다 작게 유지되도록 상기 파라미터 △z 값은 커야한다. 다른 한편으로는, 상기 반도체칩(19)이 상기 니들(14)에 의해 상기 호일(18)로부터 분리될때 틸트되지 않도록 상기 파라미터 △z 값이 작아야한다.In the second stage, which lasts from the time t 1 point to the time t 2 point, the bond head 1 is maintained at the height z 0 . The needle 14 is raised at a controlled speed until it reaches a predetermined height z 1 . In this way, the needle 14 passes through the foil 18 and raises the semiconductor chip 19. The semiconductor chip 19 first contacts the chip gripper 2 and then deflects the chip gripper 2 with respect to the bond head 1: the semiconductor chip 19 now has the chip gripper 2 ) And the needle 14 is clamped. This condition is shown in Figure 4B. The gripping force acting on the semiconductor chip 19 by the chip gripper 2 is independent of the degree of deflection of the chip gripper 2 with respect to the bond head 1 and only prevails in the pressure chamber 8. Depends on the pressure. In this way, the deflection of the chip gripper 2 can be kept relatively low. On the other hand, when lowered, the bond head 1 does not come into contact with the semiconductor chip 19, or as a result of overswing, the bond head 1 is momentarily in contact with the semiconductor chip 19. In any case, the parameter? Z must be large so that in any case the force acting on the semiconductor chip 19 is kept smaller than the gripping force. On the other hand, the value of the parameter? Z should be small so that the semiconductor chip 19 is not tilted when separated from the foil 18 by the needle 14.
시간 t2지점에서 시작하는 제 3 단계에서는, 상기 본드헤드(1)가 다시 상승되고 그 다음 상기 반도체칩(19)을 상기 기판상에 위치시키기 위해 수평방향으로 멀리 이동된다. 이렇게 하면, 상기 칩그립퍼(2)의 편향이 연속적으로 감소된다. 상기 편향이 도 4C 에 도시된 바와 같이 0(zero)값에 도달하자 마자, 상기 본드헤드(1)는 상기 칩그립퍼(2) 및 반도체칩(19)과 함께 상방으로 이동된다.In a third step starting at time t 2 , the bond head 1 is raised again and then moved away horizontally to position the semiconductor chip 19 on the substrate. In this way, the deflection of the chip gripper 2 is continuously reduced. As soon as the deflection reaches a zero value as shown in Fig. 4C, the bond head 1 is moved upward with the chip gripper 2 and the semiconductor chip 19.
도 3 에 도시된 실시예에 있어서, 상기 제 3 단계는 상기 니들(14)이 최대 높이 z1에 도달한 후에만 시작된다. 그러나, 제 3 단계는 좀더 일찍, 즉, 상기 칩그립퍼(2)의 편향이 미리 결정된 최소값에 도달하자마자, 그리고 상기 니들(14)이 최대 높이 z1에 도달하기 전에 시작될 수 있다. 상기 칩그립퍼(2)는 상기 니들(14)이 그 최대 높이 z1에 도달할때 까지 상기 본드헤드(1)에 대해서 편향되게 유지되도록 보장되어야 한다. 상기 본드헤드(1)가 다시 상승되는 시간 t2지점은 고정된 시간으로서 프로그램될 수 있거나 또는 상기 제 2 단계 동안에 상기 터치다운 센서에 의해 전달된 신호로부터 얻어질 수 있다. 이것은, 그 다음 상기 터치다운 센서는 상기 본드헤드(1)가 다시 상승되는 시간 t2지점에서 시동(triggers)된다는 것을의미한다.In the embodiment shown in FIG. 3, the third step begins only after the needle 14 has reached the maximum height z 1 . However, the third step can be started earlier, ie as soon as the deflection of the chip gripper 2 reaches a predetermined minimum value and before the needle 14 reaches the maximum height z 1 . The chip gripper 2 should be ensured to remain biased with respect to the bond head 1 until the needle 14 reaches its maximum height z 1 . The point in time t 2 at which the bondhead 1 is raised again can be programmed as a fixed time or can be obtained from the signal transmitted by the touchdown sensor during the second step. This means that the touchdown sensor is then triggered at the time t 2 at which the bond head 1 is raised again.
도 5 를 기초로 설명되는, 더욱 개선된 이러한 방법에 있어서는, 상기 니들(14)이 그 최대 높이 z1에 도달한 후 그리고 상기 본드헤드(1)에 대한 상기 칩그립퍼(2)의 편향이 값 0(zero)에 도달하기 전에 수행되는 추가적인 공정 단계가 예측된다. 이러한 공정 단계는 상기 호일(18)로부터 상기 반도체칩(19)이 충분히 분리되자마자 상기 압력챔버(8)에 진공을 적용하는 것을 포함한다. 도 5 에서, 이것은 상기 니들(14)이 이미 그 설정된 높이 z1에 도달하는 시간 t3지점에서 발생하는데, 그러나 상기 본드헤드(1)가 다시 상승되는 시간 t2지점 전에 발생한다. 이는 도 3 에 따른 실시예와 비교할 때 상당히 더 큰 속도로 상기 피스톤(7) 및 그에 따라 또한 상기 칩그립퍼(2)를 상기 니들(14)로부터 멀리 이동시키고, 이에 따라 상기 피스톤(7)은 상기 본드헤드(1)의 상부 스톱퍼에서 정지한다. 이렇게 하면, 상기 니들(14)로부터의 상기 반도체칩의 분리가 제어되고 빠르다. 이는 상기 니들(14)로부터 분리될 때 이동하거나 또는 선회하는 반도체칩(19)의 위험을 줄인다.In this further improved method, which is explained on the basis of FIG. 5, after the needle 14 has reached its maximum height z 1 and the deflection of the chip gripper 2 with respect to the bond head 1 is a value. An additional process step to be carried out before reaching zero is foreseen. This process step involves applying a vacuum to the pressure chamber 8 as soon as the semiconductor chip 19 is sufficiently separated from the foil 18. In FIG. 5 this occurs at the time t 3 at which the needle 14 has already reached its set height z 1 , but before the time t 2 at which the bondhead 1 is raised again. This moves the piston 7 and thus also the chip gripper 2 away from the needle 14 at a significantly higher speed as compared to the embodiment according to FIG. 3, whereby the piston 7 It stops at the upper stopper of the bond head 1. In this way, the separation of the semiconductor chip from the needle 14 is controlled and fast. This reduces the risk of the semiconductor chip 19 moving or pivoting when separated from the needle 14.
상기 터치다운 센서가 상기 본드헤드(1)에 통합되기 때문에, 반도체칩(19)이 파지될때 마다 적당한 시간 지점에서 상기 본드헤드에 대한 상기 칩그립퍼(2)의 편향을 측정하는 것이 가능하며, 이것으로부터, 파지되기 전에 그것이 가지는 상기 파지된 반도체칩 표면의 실제 높이 zist의 계산이 가능하다. 적당한 시간 지점은, 한편으로는, 상기 본드헤드가 높이 z0에서 정지되는 지점이며, 다른 한편으로는,상기 본드헤드가 높이 z0에서 정지하는 때, 다른 한편으로는, 상기 니들(14)이 그것의 설정된 높이 z1에 도달하는 때인 시간 t1지점 이후이다. 상기 칩그립퍼(2)의 편향 정도는 상기 본드헤드(1)에 의해 점유되는 실제 높이 z0에 의존한다. 상기 높이 z0는 이제 새로운 값 z0' 가 상기 설정된 높이에 대해 계산됨으로써 특정한 시간 지점에서 갱신될 수 있다:Since the touchdown sensor is integrated in the bond head 1, it is possible to measure the deflection of the chip gripper 2 with respect to the bond head at a suitable time point each time the semiconductor chip 19 is held. From this, it is possible to calculate the actual height z ist of the surface of the held semiconductor chip before it is held. A suitable time point is, on the one hand, the point at which the bond head stops at height z 0 , and on the other hand, when the bond head stops at height z 0 , on the other hand, the needle 14 It is after the time t 1 point, when it reaches its set height z 1 . The degree of deflection of the chip gripper 2 depends on the actual height z 0 occupied by the bond head 1. The height z 0 can now be updated at a specific time point by the new value z 0 ′ being calculated for the set height:
z0' = zist+ △z.z 0 '= z ist + Δz.
상기 z0' 값을 기초로 한 상기 높이 z0의 갱신은, 가능한 개별적인 불완전한 측정이 상기 파지 공정을 악화시키지 않도록 통계학에서 일반적인 방법으로 수행되는 것이 바람직하다.The update of the height z 0 based on the z 0 'value is preferably carried out in a general manner in statistics so that possible individual incomplete measurements do not worsen the gripping process.
오버트래블로서 표시되는 또 다른 방법에 있어서, 상기 높이 z0는 상기 반도체칩 표면의 평균 높이 zM보다 미리 결정된 오버트래블 간격 △z1만큼 더 작게결정된다: z0= zM- △z1. 상기 오버트래블 간격 △z1은 상기 높이 z0가 상기 반도체칩(19) 표면의 가장 적게 기대되는 높이보다 더 낮게 선택된다. 상기 본드헤드(1)는 최대 속도로 하강되고 높이 z0에서 정지된다. 상기 반도체칩(19) 상의 충돌의 시간 지점으로부터 상기 칩그립퍼(2)는 상기 본드헤드(1)에 대하여 급격하게 편향되고 상기 압력챔버(8)내에 적용되는 압력에 의해 한정되는 파지력을 상기 반도체칩(19) 상에 작용시킨다. 상기 반도체칩(19) 표면의 z 높이 및 상기 칩그립퍼(2)의공압적 지지로 인한 파지력에 무관한 위치의 개선된 정보는 상기 오버트래블 간격 △z1을 종래기술 보다 매우 더 작게 유지시키는 것을 가능케한다. 더 작은 오버트래블 간격 △z1은 상기 칩그립퍼(2)가 상기 본드헤드(1)가 이미 강하게 제동되고 충격시 그것의 속도가 매우 낮은 상기 반도체칩(19) 상으로 하강하는 바로 그 마지막 단계에서 단지 충돌한다는 것을 의미한다.In another method, denoted as overtravel, the height z 0 is determined to be smaller by a predetermined overtravel interval Δz 1 than the average height z M of the semiconductor chip surface: z 0 = z M − Δz 1 . The overtravel interval Δz 1 is selected such that the height z 0 is lower than the least expected height of the surface of the semiconductor chip 19. The bond head 1 is lowered at maximum speed and stopped at height z 0 . From the time point of the collision on the semiconductor chip 19, the chip gripper 2 is deflected sharply with respect to the bond head 1 and the holding force defined by the pressure applied in the pressure chamber 8 is applied to the semiconductor chip. Act on (19). The improved information of the z height of the surface of the semiconductor chip 19 and the position independent of the gripping force due to the pneumatic support of the chip gripper 2 is such that keeping the overtravel interval Δz 1 much smaller than in the prior art. Make it possible. The smaller overtravel interval Δz 1 is at the very last stage where the chip gripper 2 descends onto the semiconductor chip 19 where the bond head 1 is already strongly braked and its speed is very low upon impact. It just means crash.
지금까지 설명된 상기 실시예들에 있어서, 상기 공정 단계 a 동안에, 상기 본드헤드(1)에 대해 상기 칩그립퍼(2)가 한계 위치, 즉 이것의 휴지위치로 이동되고 상기 본드헤드(1) 및 또는 상기 본드헤드(1)를 갖는 전체 픽앤플레이스 시스템이 하강됨으로써, 상기 칩그립퍼(2)의 하강은, 간접적으로 수행된다. 그러나, 다음 실시예에 있어서, 상기 본드헤드(1)는 상기 z 방향으로 이동가능하지 않다. 이를 위해, 상기 칩그립퍼(2)의 z 위치를 직접적으로 제어하는 드라이브가 제공된다.In the embodiments described so far, during the process step a, the chip gripper 2 with respect to the bond head 1 is moved to a limit position, ie its rest position and the bond head 1 and Alternatively, as the whole pick-and-place system having the bond head 1 is lowered, the lowering of the chip gripper 2 is performed indirectly. However, in the following embodiment, the bond head 1 is not movable in the z direction. To this end, a drive for directly controlling the z position of the chip gripper 2 is provided.
도 6 은 상기 칩그립퍼(2)를 위한 공압 드라이브를 갖는 본드헤드(1)를 도시한다. 본 실시예에 있어서, 상기 코일(12)은 상기 금속 플레이트(11) 하부에 위치된다. 상기 공압 드라이브는 압축공기가 공급되는 밸브시스템(22)에 파이프들을 통하여 연결되는 2개의 압력챔버(20 및 21)를 포함한다. 상기 밸브시스템(22)은 조절기(23)에 의해 제어된다. 상기 금속 플레이트(11) 및 코일(12)을 포함하는 상기 유도센서는 터치다운 센서 뿐만 아니라 정적으로 배열된 본드헤드(1)에 대한 z 방향으로의 상기 칩그립퍼(2)의 편향의 측정을 위한 변위센서로서 작용한다. 제 1 압력센서(24)는 제 1 압력챔버(20) 내에 우세한 압력 p1의 측정을 수행하고, 제 2 압력센서(25)는 제 2 압력챔버(21) 내에 우세한 압력 p2의 측정을 수행한다. 상기 유도센서의 출력신호 또는 상기 2개의 압력센서(24 및 25)는 입력값으로서 상기 조절기(23)에 공급된다. 상기 조절기(23)는 상기 밸브시스템(22)의 제어를 위한 제어 신호를 전달한다. 상기 조절기(23)는 2개의 작동 모드로 작동한다. 제 1 작동 모드에서는, 상기 칩그립퍼(2)의 편향, 즉, z 위치, 또는 이것으로부터 얻어진 값이 제어된다. 상기 유도센서는 시간 t 의 함수로서의 상기 편향 zist(t)에 비례하는 신호를 전달하고 상기 조절기(23)는 주어진 특성 zsoll(t)에 따라 상기 밸브시스템(22)의 값들을 제어한다. 제 2 작동 모드에서는, 상기 칩그립퍼(2)에 의해 적용되는 결합력을 형성하는 상기 압력 차 p1- p2가 제어된다. 이러한 본드헤드에 관한 추가적인 정보가 유럽 특허공보 제 01204781.7 호로부터 제공될 수 있으며 이것에 명시된 참고자료는 여기서도 참고된다.6 shows a bond head 1 with a pneumatic drive for the chip gripper 2. In this embodiment, the coil 12 is located below the metal plate 11. The pneumatic drive comprises two pressure chambers 20 and 21 which are connected via pipes to a valve system 22 to which compressed air is supplied. The valve system 22 is controlled by the regulator 23. The induction sensor comprising the metal plate 11 and the coil 12 is used for measuring the deflection of the chip gripper 2 in the z direction with respect to the statically arranged bond head 1 as well as the touchdown sensor. It acts as a displacement sensor. The first pressure sensor 24 measures the prevailing pressure p 1 in the first pressure chamber 20, and the second pressure sensor 25 measures the prevailing pressure p 2 in the second pressure chamber 21. do. The output signal of the induction sensor or the two pressure sensors 24 and 25 are supplied to the regulator 23 as an input value. The regulator 23 transmits a control signal for controlling the valve system 22. The regulator 23 operates in two modes of operation. In the first mode of operation, the deflection of the chip gripper 2, ie the z position, or the value obtained therefrom, is controlled. The inductive sensor transmits a signal proportional to the deflection z ist (t) as a function of time t and the regulator 23 controls the values of the valve system 22 according to the given characteristic z soll (t). In the second mode of operation, the pressure difference p 1 -p 2 which forms the bonding force applied by the chip gripper 2 is controlled. Further information on such bondheads may be provided from European Patent Publication No. 01204781.7 and the references specified therein are also referred to here.
이하, 상기 파지 공정이 이러한 본드헤드(1)를 가지고 어떻게 수행되는지 도 7 을 기초로 이제 설명된다. 상기 높이 z0는 다시 상기 식(1)에 의해 주어진다. 상기 파선(16)은 상기 칩그립퍼(2)의 z 높이의 시간 경로를 도시한다. 상기 실선(17)은 상기 니들(14)의 z 높이의 시간 경로를 도시한다.Hereinafter, how the gripping process is performed with this bond head 1 will now be described based on FIG. 7. The height z 0 is again given by equation (1). The dashed line 16 shows the z height time path of the chip gripper 2. The solid line 17 shows the z height time path of the needle 14.
시간 t1지점까지 지속되는 제 1 단계에서, 상기 칩그립퍼(2)는 최대 속도로 하강되고, 가능한한 늦게 제동되며, 상기 반도체칩(19)과 접촉하지 않고 높이 z0에서 정지상태로 이동된다. 이렇게 하면, 상기 조절기(23)는 상기 칩그립퍼(2)의 편향, 즉, 상기 z 위치 또는 이것으로부터 얻어지는 값을 제어하는 제 1 작동 모드로 작동된다. 상기 니들(14;도 4A)은 이것이 상기 호일(18)의 하부에 단지 접촉하도록 더욱 상승된다.In the first stage, which continues up to the time point t 1 , the chip gripper 2 is lowered at the maximum speed, braked as late as possible, and moved to a stationary state at a height z 0 without contacting the semiconductor chip 19. . In this way, the regulator 23 is operated in a first operating mode which controls the deflection of the chip gripper 2, ie the z position or a value resulting therefrom. The needle 14 (FIG. 4A) is raised further such that it only contacts the bottom of the foil 18.
시간 t1지점으로부터 시간 t4지점 까지 지속되는 제 2 단계에서는, 먼저 상기 칩그립퍼(2)가 높이 z0로 유지된다. 상기 니들(14)은 미리 결정된 높이 z1에 도달할 때 까지 제어된 속도로 상승된다. 이렇게 하면, 상기 니들(14)은 상기 호일(18)을 뚫고 지나가며 상기 반도체칩(19)를 상승시킨다. 시간 t4지점에서, 먼저 상기 반도체칩(19)은 상기 칩그립퍼(2)와 접촉하고 그 다음 상기 칩그립퍼(2)를 상기 본드헤드(1)에 대해 편향시킨다: 이제 상기 반도체칩(19)는 상기 칩그립퍼(2)와 상기 니들(14) 사이에 클램핑된다. 상기 칩그립퍼(2)가 상기 본드헤드(1)에 대해 편향되자마자, 상기 유도센서의 출력 신호는 변화되고, 이에 따라, 상기 칩그립퍼(2)의 z 높이를 상기 높이 z0에서 일정하게 계속 유지시키기 위해, 상기 조절기(23)는 제 1 압력 챔버(20) 내에 우세한 상기 압력 p1을 증가시켜야 한다. 반면 그러나, 다른 한편으로 상기 니들(14)은 상기 높이 z1에 도달해야 하고, 상기 칩그립퍼(2)의 z 높이의 변화가 가능하고 허용되어야 한다. 이는 상이한 방법으로 가능해질 수 있다.In the second stage, which lasts from the time t 1 point to the time t 4 point, the chip gripper 2 is first maintained at a height z 0 . The needle 14 is raised at a controlled speed until it reaches a predetermined height z 1 . In this way, the needle 14 passes through the foil 18 and raises the semiconductor chip 19. At time t 4 , the semiconductor chip 19 first contacts the chip gripper 2 and then deflects the chip gripper 2 with respect to the bond head 1: now the semiconductor chip 19 Is clamped between the chip gripper 2 and the needle 14. As soon as the chip gripper 2 is deflected with respect to the bond head 1, the output signal of the induction sensor is changed, thus continuing to maintain the z height of the chip gripper 2 constant at the height z 0 . To maintain, the regulator 23 must increase the prevailing pressure p 1 in the first pressure chamber 20. On the other hand, however, the needle 14 must reach the height z 1 and a change in the z height of the chip gripper 2 should be possible and acceptable. This can be done in different ways.
첫번째 가능성은 상기 최대 허용 압력차 p1- p2를 제한하고, 실제적으로 적용되는 상기 파지력에 상응하는 값으로 제한하는데 있다. 따라서 상기 조절기(23)는 상기 제 1 작동 모드로 계속 작동하며, 이에 따라, 상기 허용 압력차 p1- p2는 상기 칩그립퍼(2)가 상기 높이 z0에 도달하는 시간 t1지점으로부터 또는 상기 니들(14)이 상승되는 시간 지점으로부터 제한된다.(상기 칩그립퍼의 하강 동안에 상기 압력차 p1- p2는 제한될 필요가 없다.) 상기 조절기(23)는 상기 높이 z0에서 상기 칩그립퍼(2)을 지지하려한다. 그러나, 상기 압력차 p1- p2가 상기 파지력으로 제한되기 때문에, 상기 니들(14)의 힘을 견딜 수 없다. 상기 칩그립퍼(2)는 따라서 상승된다.The first possibility is to limit the maximum allowable pressure difference p 1 -p 2 and to a value corresponding to the gripping force actually applied. Thus, the regulator 23 continues to operate in the first mode of operation, whereby the allowable pressure difference p 1 -p 2 is from the time t 1 point at which the chip gripper 2 reaches the height z 0 or (The pressure difference p 1 -p 2 need not be limited during the lowering of the chip gripper.) The regulator 23 has the chip at the height z 0 . Try to support the gripper (2). However, since the pressure difference p 1 -p 2 is limited to the gripping force, the force of the needle 14 cannot be tolerated. The chip gripper 2 is thus raised.
두번째 가능성은, 상기 니들(14)의 상승이 시작된 후, 상기 유도센서의 출력신호가 상기 칩그립퍼(2)의 편향의 시작으로 해석될 수 있는 미리 결정된 값 보다 더 많이 변화되자 마자 상기 조절기(23)를 제 1 작동 모드로부터 제 2 작동모드로 변환시키는데 있다. 제 2 작동 모드에서, 상기 압력차 p1- p2는 적용되는 상기 파지력에 상응하게 제어된다.The second possibility is that as soon as the needle 14 begins to rise, the regulator 23 as soon as the output signal of the inductive sensor changes more than a predetermined value which can be interpreted as the start of the deflection of the chip gripper 2. ) From the first mode of operation to the second mode of operation. In the second mode of operation, the pressure differences p 1 -p 2 are controlled corresponding to the gripping force applied.
시간 t3지점에서 시작되는 제 3 단계에서는, 진공이 압력챔버(20)에 적용되고 상기 칩그립퍼(2)를 급격히 상승시키기 위해 상기 피스톤(7)이 상부 위치에서 제어되거나 또는 상부 한계 스톱퍼에서 정지될 때 까지 과잉압력이 압력챔버(21)에 제공되는데. 이에 따라, 상기 반도체칩(19)이 상기 니들(14)로부터 분리되고 그 다음 상기 반도체칩(19)을 기판상으로 위치시키기 위해 상기 본드헤드(1)가 수평방향으로 멀리 이동된다. 이렇게 하면, 상기 조절기(23)는 상기 칩그립퍼(2)의 z 위치를 제어하는 제 1 작동 모드로 작동하거나 또는 상기 압력차 p1- p2가 제어되는 제 2 작동 모드로 작동되어 상기 칩그립퍼(2)는 상기 피스톤(7)이 상부 한계 스톱에서 정지할때 까지 상방으로 이동된다.In a third stage beginning at time t 3 , a vacuum is applied to the pressure chamber 20 and the piston 7 is controlled in the upper position or stopped at the upper limit stopper to sharply raise the chip gripper 2. Excess pressure is provided to the pressure chamber 21 until Accordingly, the bond head 1 is moved away in the horizontal direction to separate the semiconductor chip 19 from the needle 14 and then position the semiconductor chip 19 on the substrate. In this way, the regulator 23 is operated in a first operation mode for controlling the z position of the chip gripper 2 or in a second operation mode in which the pressure difference p 1 -p 2 is controlled so that the chip gripper is operated. (2) is moved upwards until the piston (7) stops at the upper limit stop.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 반도체칩을 파지할때 그것의 표면이 항상 동일한 높이가 되게하고, 그 높이에서 상기 칩그립퍼가 멈추게하며, 상기 칩그립퍼는 사이클타임이 가능한한 짧게 유지되도록 가능한 가장 높은 속도에서 하강되고, 상기 칩그립퍼는 상기 반도체칩이 손상되지 않도록 가능한한 적은 충격으로 반도체칩에 충돌하게 되는 등, 상기 호일로부터 상기 반도체칩을 파지하는 공정을 더욱더 개선시키는 탁월한 효과를 갖는다.As described above, according to the present invention, when holding a semiconductor chip, its surface is always at the same height, and at that height, the chip gripper stops, and the chip gripper is kept as short as possible to keep the cycle time as short as possible. Lowered at high speed, the chip gripper has an excellent effect of further improving the process of gripping the semiconductor chip from the foil, such as to impinge on the semiconductor chip with as little impact as possible so as not to damage the semiconductor chip.
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