專利名稱：：含多個部件傳送器件的半導(dǎo)體裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種在半導(dǎo)體工藝中用于傳送部件(components)或材料，如半導(dǎo)體芯片(semiconductordice)或環(huán)氧樹脂(epoxy)到襯底上的裝置，其更具體地涉及一種含有多個傳送器件(deliverydevices)以執(zhí)行上述操作的裝置。
背景技術(shù)：
：拾取與放置(pick-and-place)機(jī)器一般被用于自動半導(dǎo)體設(shè)備中以精確傳送部件或材料到如引線框(1eadframe)等半導(dǎo)體襯底上面。其中一個實例是芯片接合(diebonding)機(jī)，其在“拾取與放置”操作中將切割過的晶圓片(waferdice)或芯片(chips)從晶圓臺傳送到襯底上。為了操作的簡單性，通常使用單接合頭(singlebondhead)系統(tǒng)來實現(xiàn)拾取與放置操作。但是，這將會限制單頭系統(tǒng)可能達(dá)到的產(chǎn)能(通常量化為單位每小時或UPHUnitsPerHour)?，F(xiàn)在的單接合頭系統(tǒng)已經(jīng)不能夠完全滿足日益增加的高產(chǎn)能需求，因此需要開發(fā)一種含有多接合頭的系統(tǒng)，以便能夠同時進(jìn)行芯片接合操作。在美國專利5,397,423“多頭芯片接合系統(tǒng)“中，多接合頭(multiplebondheads)被隔離放置并且裝配在一個單個傳送裝置(conveyormechanism)上面。該接合頭從晶圓臺拾取半導(dǎo)體芯片并在一個分離的地方(separatestation)將該芯片結(jié)合到襯底上面。雖然該多頭系統(tǒng)的產(chǎn)能比單頭系統(tǒng)的高，但是在此設(shè)計中接合頭的排列被襯底的配置所限制。因此該系統(tǒng)不夠靈活。如何找到容納多接合頭和傳送系統(tǒng)的空間是其中的另一個問題?，F(xiàn)有技術(shù)中主要還有兩種類型的多接合頭系統(tǒng)，即圖1所示的層疊線(cascadeline)系統(tǒng)和圖2所示的多接合臂(multiplebond-arm)系統(tǒng)。下面將描述這些系統(tǒng)的接合方法及其裝置。如圖1所示，層疊線系統(tǒng)通過連接兩個單獨(dú)的接合機(jī)101，102而構(gòu)成，該接合機(jī)用于在一對接合位置104，105將芯片接合到襯底103上面。上述系統(tǒng)的最小組成部分至少應(yīng)該包括兩個芯片傳送器件(diedeliverydevices)106，107，兩個芯片供給器件(diesupplyingdevices)108，109，兩個拾取光學(xué)系統(tǒng)和兩個接合光學(xué)系統(tǒng)(圖中未標(biāo)出)。芯片傳送器件106，107從相應(yīng)的晶圓臺108，109拾取芯片并傳送到位于放置芯片的襯底103上面的接合位置104，105。襯底傳送器件110用于連接兩個接合機(jī)101，102，以便將襯底從一臺機(jī)器101的卸載區(qū)傳送到另一臺機(jī)器102的裝載區(qū)。對于圖1所示的層疊線系統(tǒng)，兩臺機(jī)器101，102中的一臺出現(xiàn)故障將會影響整個機(jī)器的運(yùn)行。不僅如此，由于機(jī)器含有更多的器件而變得更加復(fù)雜，所以出現(xiàn)故障的可能性更大。如圖2a和2b所示，多接合臂系統(tǒng)包含襯底傳送器件201，兩個芯片供給器件202，兩個拾取光學(xué)系統(tǒng)(未示)，一個接合光學(xué)系統(tǒng)(未示)，一個芯片傳送器件203和兩個接合臂204。接合臂204可以如圖2a所示成對的裝配在線性支架(linearcarriage)上，或者如圖2b所示以V形布局裝配在旋轉(zhuǎn)平臺上面。在兩種系統(tǒng)配置中，兩個芯片供給器件202被裝配在襯底傳送器件201的相對的側(cè)邊上。接合臂204的相對位置的這種安排使得拾取與放置動作由于使用一個公共的芯片傳送器件203而能夠同時進(jìn)行。在多接合臂的系統(tǒng)中，每個接合臂通過如圖2a所示的線性臂或者如圖2b所示的旋轉(zhuǎn)V形臂承載著一個裝配在單個芯片傳送器件上的接合頭。對于該類系統(tǒng)，接合頭都耦合在一起，以使它們的位置能夠相互相關(guān)。只有當(dāng)兩個接合頭與拾取和結(jié)合點(diǎn)精確對齊時，同步的拾取與放置運(yùn)動才是可能的。如果機(jī)器運(yùn)行中任何一個接合頭的位置對齊或者水平調(diào)節(jié)出現(xiàn)誤差，芯片傳送器件203將不能夠?qū)γ恳粋€接合頭的位置誤差以及芯片與襯底的尺寸偏差進(jìn)行任何補(bǔ)償。另外，層疊線系統(tǒng)和多臂系統(tǒng)均需要更大的裝置面積(footprints)，因為需要更多的空間來容納以晶圓臺和光學(xué)臺出現(xiàn)的重復(fù)器件。因此層疊線系統(tǒng)和多頭系統(tǒng)需要更高的裝置成本。
發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的裝置，該裝置通過使用多個傳送器件傳送材料到襯底上以增加產(chǎn)能，同時沒有前文所述的一些缺點(diǎn)。相應(yīng)地，本發(fā)明提供一種部件傳送裝置，該裝置用于在半導(dǎo)體工藝中從部件(components)供給的拾取位置(pick-upposition)傳送部件到接收器(receptor)上的放置位置(placementposition)，其包含有第一傳送器件以及與該第一傳送器件相對于該拾取位置和放置位置之間連線對應(yīng)布置的第二傳送器件，其中該第一和第二傳送器件從拾取位置交替?zhèn)魉筒考椒胖梦恢?。參閱后附的描述本發(fā)明實施例的附圖，隨后來詳細(xì)描述本發(fā)明是很方便的。附圖和相關(guān)的描述不能理解成是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明的特點(diǎn)限定在權(quán)利要求書中。根據(jù)本發(fā)明所述的裝置的實施例將參考附圖加以描述，其中圖1所示為采用雙接合頭的芯片接合系統(tǒng)中傳統(tǒng)的層疊線系統(tǒng)的俯視圖；圖2a和2b所示分別為帶線性臂和旋轉(zhuǎn)V形臂配置的多接合臂系統(tǒng)的俯視圖；圖3所示為根據(jù)本發(fā)明較佳實施例以多接合頭接合系統(tǒng)形式出現(xiàn)的裝置的透視圖；圖4a和4b所示分別為圖3中接合系統(tǒng)的俯視圖和正視圖，其中芯片傳送器件均為其初始位置(homepositions)；圖5a和5b所示分別為圖3中接合系統(tǒng)的俯視圖和正視圖，其中芯片傳送器件均為其待命位置(standbypositions)；圖6a和6b所示分別為圖3中結(jié)合系統(tǒng)的俯視圖和正視圖，其中給出了芯片傳送器件中的芯片握持工具(dieholdingtools)的供應(yīng)路徑；圖7a和7b所示分別為圖3中接合系統(tǒng)的俯視圖和正視圖，其中給出了芯片傳送器件中的芯片握持工具的返回路徑。具體實施例方式現(xiàn)在參考圖3-7介紹本發(fā)明的較佳實施例。圖3所示為根據(jù)本發(fā)明較佳實施例以多接合頭(multiplebondhead)接合系統(tǒng)形式出現(xiàn)的裝置的透視圖。該裝置包含襯底傳送器件1，該器件為裝置的主要部件，用于單向(uni-directionally)傳送襯底2到放置位置或接合區(qū)3，在該位置接收器平面(receptorsurface)18被用來接合襯底2。該裝置還包含部件供給系統(tǒng)即以晶圓臺形式存在的芯片供給器件4，第一和第二芯片傳送器件5，6，其中每個芯片傳送器件5，6均載有芯片握持工具7，8。該裝置將芯片部件從位于部件供應(yīng)器4中的拾取位置或拾取點(diǎn)11傳送到放置位置或接合區(qū)3。第二芯片傳送器件6被放置在相對于拾取點(diǎn)11和接合區(qū)3之間的連線與第一芯片傳送器件5對應(yīng)的位置上。在使用中，除拾取和放置過程外，兩個傳送器件5，6將通常在上述連線的相對側(cè)移動，而它們各自的芯片握持工具7，8通常將沿著該連線放置。有多種驅(qū)動裝置能夠獨(dú)立操作芯片傳送器件5，6。這些驅(qū)動裝置可能包含X支架(Xcarriages)16，17以在X軸上定位芯片握持工具7，8；Y支架14，15以在Y軸上定位工具7，8以及Z支架12，13以在Z軸上定位工具7，8。所以，芯片傳送器件5，6是可以沿著相互垂直的x，y和z軸被驅(qū)動的。拾取點(diǎn)11最好位于一個固定的位置，使芯片握持工具7，8能夠被安排在拾取點(diǎn)11處從芯片供給器件4拾取芯片。傳送器件5，6被安排用于交替地從拾取點(diǎn)11傳送芯片部件到接合區(qū)3，這點(diǎn)將在后文中更加詳細(xì)的加以描述。另外在拾取位置11和放置位置3的上方分別還設(shè)有拾取光學(xué)器件9和放置光學(xué)器件10。襯底2從襯底供給單元(substrate-supplyingunit)(未示)被傳送到襯底傳送器件1。在芯片接合之前，襯底2通常要進(jìn)行預(yù)處理。在環(huán)氧樹脂芯片接合器(epoxydiebonder)中，這可能涉及到分配粘性材料到接收器(receptors)或襯底2的接合焊盤(bondpads)18上面。而在易溶性(eutectic)芯片接合器中，加熱的封殼則可能將熱能傳送到接合焊盤18。預(yù)處理過的襯底2通過傳送器件1首先被逐步的傳送到被半導(dǎo)體芯片接合在上面的結(jié)合區(qū)3。圖4a和4b所示分別為圖3中接合系統(tǒng)的俯視圖和正視圖，其中芯片傳送器件5，6均處在其初始位置上，這是操作前的第一靜止位置(stationaryposition)。圖4b是圖4從方向A的視圖。芯片傳送器件5，6的X支架16，17處在相互最遠(yuǎn)的位置，Y支架14，15位于靠近芯片供給器件4的最前端位置，而Z支架12，13在其最頂端位置。芯片傳送器件5，6到達(dá)其初始位置的移動次序的一個例子是驅(qū)動兩個X支架16，17首先相互遠(yuǎn)離，然后先后或同時驅(qū)動Y支架14，15和Z支架12，13。除了裝配芯片傳送器件5，6的Z支架12，13被相互面對面放置以外，芯片傳送器件5，6的其他配置是相似的。芯片傳送器件5，6包含混合物臺(compoundtable)，在此臺上X支架16，17，Y支架14，15和Z支架12，13通過關(guān)聯(lián)的激勵器(associatedactuators)驅(qū)動以在X，Y和Z軸上移動芯片傳送器件5，6的芯片握持工具7，8。Y軸和Z軸的驅(qū)動器最好是非耦合的。芯片傳送器件5，6均裝有位置傳感器，以便芯片傳送器件5，6的位置能夠被連續(xù)的監(jiān)測從而避免其相互碰撞。圖5a和5b所示分別為圖3中接合系統(tǒng)的俯視圖和正視圖，其中芯片傳送器件5，6均處于其待命位置，這是操作前的第二靜止位置。圖5b是圖5a從方向A的視圖。這是芯片握持工具7準(zhǔn)備拾取芯片的位置。芯片通過芯片供給器件4被移動到拾取點(diǎn)11。與此同時，襯底傳送器件1上的襯底2通過襯底傳送器件1被傳送到接合地(bondingstation)并停止在接合區(qū)3中。值得注意的是，最少在圖4和圖5所示的兩個靜止位置中，芯片傳送器件5，6應(yīng)該相對于拾取點(diǎn)11和接合區(qū)3之間的連線對稱布置。在這些靜止位置，Z支架12，13也被相互面對面的裝配。圖6a和6b分別為圖3中接合系統(tǒng)的俯視圖和正視圖，其中給出了芯片傳送器件5，6上的芯片握持工具7，8的運(yùn)動路徑，包括供應(yīng)路徑20和21。圖6b是圖6a從方向A的視圖。系統(tǒng)的接合周期從芯片握持工具7移動到圖6中所示的拾取點(diǎn)11上方的某個位置開始。當(dāng)芯片握持工具7在拾取點(diǎn)11的芯片上方降低時，芯片握持工具7被抽真空，然后被升起。因為芯片供給器件4上面的芯片通常被放置在粘膠帶(adhesivetape)上以保持其位置，因此芯片握持工具7的升起動作與芯片供給器件4的彈出器針(ejectorpin)(未示)對芯片的向上運(yùn)動是保持同步的，這樣此同步動作使得芯片升起，直到芯片完全從粘膠帶支持物上脫落為止。隨后彈出器針縮回，同時芯片已經(jīng)被芯片握持工具7所握持。一旦芯片握持工具7握持住芯片，其沿著路徑20從拾取點(diǎn)11到位于接合區(qū)3上方的某個點(diǎn)移動。然后，芯片握持工具7降低到接合區(qū)3的接合焊盤18上，此時芯片握持工具7內(nèi)的真空被撤除，芯片被接合到襯底2上的接收器或接合焊盤18上面。與此同時，另一個芯片握持工具8沿路徑21移動到拾取點(diǎn)11，在這里由芯片供給器件4提供的另一個芯片被拾取并沿圖7所示的運(yùn)動路徑23移動。芯片握持工具7，8上面的供應(yīng)路徑20，21均可由相應(yīng)的芯片傳送器件5，6以X，Y和Z平面內(nèi)運(yùn)動軌跡的任意組合來驅(qū)動。圖7a和7b分別為圖3中接合系統(tǒng)的俯視圖和正視圖，其中給出了包括芯片傳送器件5，6上的芯片握持工具7，8的返回路徑22，23的運(yùn)動路徑。圖7b是圖7a在方向A上的視圖。在芯片握持工具7將芯片接合到襯底2的接合焊盤18上之后，其沿路徑22從接合區(qū)3移動到拾取點(diǎn)11，在該拾取點(diǎn)11處拾取由芯片供給器件4提供的另一個芯片。與此同時，在芯片握持工具8從芯片供給器件4上拾取芯片后，其沿路徑23從拾取點(diǎn)11向接合區(qū)3移動，在該接合區(qū)3處將芯片接合到接合區(qū)3中空閑的接收器或接合焊盤18上。芯片握持工具7，8的路徑22，23均可由芯片傳送器件5，6以X，Y和Z平面內(nèi)運(yùn)動軌跡的任意組合來驅(qū)動。另外，運(yùn)動路徑20，21，22，23不必相同。此接合周期一直重復(fù)，直到襯底2的所有接合焊盤18都被接合。襯底傳送器件將襯底2移動到襯底傳送器件1的卸載區(qū)(未示)。一新的襯底又被送往接合區(qū)3并開始另一個重復(fù)的接合周期。應(yīng)當(dāng)注意在上述的描述中，芯片傳送器件5，6是被同步驅(qū)動的，其在拾取位置11和放置位置3之間沿基本相反的方向移動。不僅如此，第一芯片傳送器件5或者第二芯片傳送器件6從拾取位置11有效拾取芯片是和另一個芯片傳送器件在放置位置3放置芯片是基本(substantially)同時的。通過這種方法，UPH被增加了，因為拾取和放置操作能夠同時進(jìn)行。在上述的實施例中，第一芯片傳送器件5的運(yùn)動路徑20，22和第二芯片傳送器件6的運(yùn)動路徑21，23相對于拾取位置11和放置位置3之間的連線互為鏡像是可取的。在每個芯片被接合之前，接合芯片的襯底2上的接合焊盤位置18由裝配在放置位置或接合區(qū)3上方的放置光學(xué)器件10進(jìn)行檢查。接合區(qū)3是位于接合表面上的一個區(qū)域，此接合表面用于芯片握持工具7，8在此有效接合芯片。接合焊盤18和接合區(qū)3之間任何位置偏差都可通過調(diào)節(jié)在接合周期中準(zhǔn)備執(zhí)行接合操作的芯片傳送器件5，6來補(bǔ)償。根據(jù)位置偏差的反饋值，芯片傳送器件5，6將驅(qū)動芯片握持工具7，8到達(dá)實際的接合焊盤位置。類似地，在每個芯片被拾取之前，其位置由裝配在拾取點(diǎn)11上方的拾取光學(xué)器件9進(jìn)行檢查。芯片位置和拾取點(diǎn)11之間的任何位置偏差都可通過在接合周期中將要拾取芯片的芯片傳送器件5，6來補(bǔ)償。同時，任何旋轉(zhuǎn)偏差都可通過旋轉(zhuǎn)芯片供給器件4來補(bǔ)償。在本實施例中，該裝置被描述成應(yīng)用于芯片接合。然而，通過分別使用環(huán)氧樹脂供給器件(epoxysupplydevice)和沖壓針(stampingpins)取代芯片供給器件4和芯片握持工具7，8以作為被傳送部件和傳送器件，其也能被用于如環(huán)氧樹脂沖壓(stamping)系統(tǒng)之類的應(yīng)用領(lǐng)域。其他處于本發(fā)明權(quán)利要求范圍之內(nèi)的應(yīng)用也是可能的。不僅如此，在上述實施例中，芯片傳送器件5，6交替接合芯片到連續(xù)(successive)的接合焊盤18上。然而，連續(xù)的芯片能夠被結(jié)合到同樣接合焊盤18上的子單元中，只要該子單元在接合區(qū)3中即可。在上述實施例中，每個芯片傳送器件5，6中包含由X支架16，17，Y支架14，15和Z支架12，13組成的混合物臺。這些支架的布置可以是耦合或者是非耦合的。另外，在上述實施例中，每個芯片傳送器件5，6均有其各自的基座支撐體(basesupport)，X支架16，17的導(dǎo)軌即安裝在這些基座支撐體上面。但是，兩個芯片傳送器件5，6能夠被裝配在一個公共的基座支撐體之上。值得注意的是，由于兩個芯片傳送器件5，6交替地從公共的芯片供給臺1或晶圓臺的同一個點(diǎn)11拾取芯片，并且傳送芯片到該芯片被接合的襯底預(yù)定位置的區(qū)域，因此不必包含額外的芯片供給臺，芯片彈出臺和拾取光學(xué)臺。所以設(shè)備重復(fù)問題得到了避免。此新系統(tǒng)的空間占用也被減小，因為本發(fā)明的兩個接合頭從芯片供給器件4上的公共的晶圓上拾取芯片，而不需要附加的晶圓臺和拾取光學(xué)系統(tǒng)。本發(fā)明的上述實施例與層疊線系統(tǒng)和傳統(tǒng)的多接合頭系統(tǒng)相比是結(jié)構(gòu)緊湊且成本低廉的。這是由于在以前的系統(tǒng)中，許多機(jī)械和電氣的硬件部件被重復(fù)或冗余使用了。與傳統(tǒng)的拾取頭和接合頭耦合的多頭系統(tǒng)不同，本發(fā)明系統(tǒng)的產(chǎn)能可以得到大大提高，這歸功于包含芯片傳送器件5，6和芯片握持工具7，8的獨(dú)立接合頭的并行功能。一個接合頭的故障也能夠被忽略，因此新系統(tǒng)在只有一個接合頭的情況下仍然能夠進(jìn)行生產(chǎn)。機(jī)器的停機(jī)時間因此得到了減少。此處描述的本發(fā)明在所具體描述的內(nèi)容基礎(chǔ)上很容易產(chǎn)生變化、修正和/或補(bǔ)充，可以理解的是所有這些變化、修正和/或補(bǔ)充都包括在本發(fā)明的上述描述的精神和范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種部件傳送裝置，該裝置用于在半導(dǎo)體工藝中從部件供給的拾取位置傳送部件到接收器上的放置位置，其包含有第一傳送器件以及與該第一傳送器件相對于該拾取位置和放置位置之間連線對應(yīng)布置的第二傳送器件，其中該第一和第二傳送器件從拾取位置交替?zhèn)魉筒考椒胖梦恢谩?.如權(quán)利要求1所述的裝置，其包含能夠獨(dú)立操作第一和第二傳送器件的驅(qū)動裝置。3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中該傳送器件能夠被同時驅(qū)動，以便其在操作中在拾取位置和放置位置之間以基本相反的方向移動。4.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中該驅(qū)動裝置用于沿相互垂直的x，y和z軸驅(qū)動傳送器件。5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中該驅(qū)動裝置至少沿x和y軸驅(qū)動傳送器件，且是非耦合的。6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中至少在該傳送器件位于靜止位置時，該傳送器件相對于拾取位置和放置位置之間的連線是對稱布置的。7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中每個用于沿Z軸驅(qū)動各自傳送器件的Z支架在所述靜止位置時被相互面對面地配置。8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該第一傳送器件或第二傳送器件從拾取位置拾取部件與另一個傳送器件在放置位置放置部件是基本同時的。9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該裝置的拾取位置是固定的。10.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中各個傳送器件是可各自沿預(yù)定的運(yùn)動路徑移動的，該運(yùn)動路徑相對于拾取位置和放置位置之間的連線互為鏡像。11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其包含位于拾取位置上方的拾取光學(xué)器件和位于放置位置上方的放置光學(xué)器件。12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其包含可連續(xù)監(jiān)測每個傳送器件位置的位置傳感器。13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其包含有用于檢查接收器和放置位置之間的位置偏差的放置光學(xué)器件，以便補(bǔ)償他們之間的任何位置或旋轉(zhuǎn)偏差。14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中可以通過調(diào)節(jié)傳送器件來補(bǔ)償任何位置偏差。15.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中可以通過部件供給器的旋轉(zhuǎn)來補(bǔ)償任何旋轉(zhuǎn)偏差。16.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該半導(dǎo)體部件包含半導(dǎo)體芯片，該傳送器件包含芯片接合頭。17.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中該半導(dǎo)體部件包含環(huán)氧樹脂，該傳送器件包含沖壓針。全文摘要本發(fā)明提供了一種部件傳送裝置，該裝置能夠在半導(dǎo)體工藝中從部件供應(yīng)的拾取位置傳送部件到如芯片焊盤等接收器中的放置位置。其包含第一傳送器件和第二傳送器件以從拾取位置有效交替?zhèn)魉筒考椒胖梦恢谩５诙魉推骷c第一傳送器件相對于拾取位置和放置位置之間的連線對應(yīng)布置。文檔編號H01L21/00GK1574204SQ20041004605公開日2005年2月2日申請日期2004年6月3日優(yōu)先權(quán)日2003年6月3日發(fā)明者林鉅鑒,吳敏聰,鄧諺義,歐鋼申請人:先進(jìn)自動器材有限公司