用于集成电路切割装置卡盘的供应机构的制作方法

专利名称：用于集成电路切割装置卡盘的供应机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种切割和分选系统。该系统与切割机相互作用或者包括 切割机，该切割机切割("划片")在其上形成许多集成电路的衬底以形成 单个集成电路。本发明还涉及该切割和分选系统中使用的装置。
背景技术：
通常在半导体衬底上同时形成多个集成电路，然后切割衬底形成单个 集成电路。已知用于将衬底送入这样的切割机以及用于分选所切割的集成 电路的装置。
一种日益流行的集成电路为在其一个主面上的阵列中具有多个电接 触点的集成电路(典型地为焊球，即球栅阵列封装，和无引脚封装中的焊
点，即方形扁平无引脚(QFN)封装)。典型地，以具有焊球的衬底表面 朝上的状态切割一个表面上具有球栅阵列的衬底。已知在分离集成电路单 元上执行有限次数的分选操作以检测异常(故障)单元。采用照相机执行 这一点，分离单元在照相机下面经过。目前此种技术的改进水平有限。特 别是，它趋向于在由相同衬底所产生的单元批的基础上操作，如果检测到 故障则整体丢弃该批单元(例如因为发现衬底与切割机切割线的对准不太
、 在该过程中，使用其上表面边沿接触集成电路的装置，在球栅阵列所 覆盖的上表面区域外部的边缘处控制所述单元。接触那里的电路降低了对 焊球阵列产生破坏的危险。然而，该控制操作难于实现，并且随着集成电 路尺寸降低和球栅阵列四周边缘收縮变得更加困难。
发明概述
本发明旨在提供一种向切割机供应衬底的新颖且有用的系统。 本发明还提供一种新颖且有用的切割系统，其包括用于向切割机供应集成电路的机构。
第一方面，本发明提供一种与切割机协作的衬底输送和卡盘系统，该
系统包括具有两个卡盘部分的卡盘台；用于在第一位置和第二位置之间移 动卡盘部分的驱动机构；和大致同时进行以下操作的提升组件(i)当 第一卡盘部分处在第一位置时将第一衬底放置到所述第一卡盘部分上，和 (ii)当第二卡盘部分处在第二位置时从第二卡盘部分提起先前所切割的 衬底的分离单元；所述卡盘台和驱动机构可操作以完成以下操作(i) 与切割机协作以切割置于第一位置处的所述卡盘部分中的衬底，和(ii) 将该卡盘部分移至第二位置。
第二方面，本发明提供一种用于切割集成电路以形成分离单元的系 统，该系统包括切割机；具有两个卡盘部分的卡盘台；用于在第一位置和 第二位置之间移动卡盘部分的驱动机构；和大致同时进行以下操作的提升 组件(i)当第一卡盘部分处在第一位置时将第一衬底放置到所述第一 卡盘部分上，和(ii)当第二卡盘部分处在第二位置时从第二卡盘部分提 起先前所切割的衬底的分离单元；所述卡盘台、驱动机构和切割机可操作 以切割置于第一位置处的所述卡盘部分中的衬底，并将该卡盘部分移至第 二位置。
第三方面，本发明提供一种分离形成在衬底内部的集成电路单元的方 法，该方法包括将第一衬底放置在处于第一位置的卡盘台上；运行切割 机以切割第一衬底，以及运行驱动机构以移动卡盘台从而将所切割的第一 衬底移至第二位置；以及大致同时进行(i)从处于第二位置的卡盘台提 起所切割的第一衬底；和(ii)将第二衬底放置在处于第一位置的卡盘台 上。
采用术语"大致同时"意指比提升组件执行提起和放下衬底的操作所 需要的时间小得多的时间标度。术语"大致同时"的一种可能为在提起所分 离的单元的2秒时间(或者更优选为l秒)内释放一个衬底。可选的，在 通过抽吸将衬底和分离单元保持在提取单元上的情形中，术语"大致同时" 暗示施加到分离单元上的抽吸力增大的时间与施加到分离单元上的抽吸 力减小的时间重叠。
典型地，卡盘台可包括两个部分接收待分离衬底的第一部分，和可
5从其去除分离单元的第二部分。卡盘台优选可旋转以将第一部分引至第二 部分的位置。
优选地，提升组件包括具有接收衬底的表面的框架提升部件，和具有 接收分离单元的表面的网状提升部件。框架提升部件和网状提升部件在卡 盘台平面的至少一个方向上一起移动，但优选在朝向卡盘台表面和离开卡 盘台表面的方向上独立移动。提升组件可操作以在框架提升部分中运载衬 底的同时下降到卡盘台上，并且大致同时地将衬底放置在卡盘台的第一部 分中以及从卡盘台的第二部分去除分离单元。
提升组件可包括与设置在卡盘台上的引导元件协作的引导元件，以随 着提升组件靠近卡盘台而定位框架提升部件和网状提升部件。在一种形式 中，这些引导元件中的至少一个呈突起形式，以及这些引导元件中的至少 一个呈凹槽形式，以接收该突起。
提升组件包括至少一个真空源和一个或多个在框架提升部件和网状 提升部件中的开口，这些开口可与真空源连通，以产生促使衬底和/或分 离单元移向框架提升部件和网状提升部件相应表面的负压。
提升组件可配置成用于包括多个面板的衬底，每个面板由多个待分离 的集成电路组成。集成电路优选为具有电接触点阵列的类型，例如球栅阵 列或者焊点阵列。优选地，当电接触点阵列朝向卡盘台时切割衬底。
提升组件优选沿包括以下位置的环运动其提升第一衬底的第一位 置、其放置第一衬底和从先前切割的第二单元提起分离单元的卡盘台、以 及其放置分离单元的放置位置。
优选地，提升组件在卡盘台和放置位置之间移动经过一个阶段或多个 阶段，在所述阶段中分离单元被处理(例如清洗)。这些阶段包括分离单 元受到刷光作用的阶段，和使用液体清洗分离单元的清洗阶段。优选地， 在清洗阶段将网状提升部件插入清洗位置，在该位置使用液体清洗位于网 状提升部件上的分离单元。在该阶段框架提升部件优选不暴露在液体中。
优选地，可将提升组件设置为沿包括下面位置的环移动其收集第一 衬底的第一位置、其放置第一衬底和从先前切割的第二单元提起分离单元 的紧接卡盘台的位置、以及其放置分离单元的放置位置。
优选实施例中，该系统可包括一个或多个处理分离单元的处理单元。更优选的实施例中，其中一个所述处理单元可以是刷光单元。
更优选的实施例中，其中一种所述处理单元是液体清洗单元，当支承
分离单元的提升组件的一部分位于清洗位置时该单元清洗分离单元。
优选实施例中，集成电路单元可包括在切割操作期间避开卡盘台的电
接触点阵列。
第四方面，本发明提供一种与切割机协作的衬底运送和卡盘系统，该 系统包括
具有两个卡盘部分的卡盘台；用于在第一位置和第二位置之间移动卡 盘部分的驱动机构；和大致同时进行以下操作的提升组件(i)当第一 卡盘部分处在第一位置时将第一衬底放置到所述第一卡盘部分上，和(ii) 当第二卡盘部分处在第二位置时从第二卡盘部分提起先前所切割的衬底 的分离单元；卡盘台和驱动机构可操作以完成以下操作(i)与切割机 协作以切割置于第一位置处的第一卡盘部分上的第一衬底，和(ii)将第 一卡盘部分移至第二位置。
第五方面，本发明提供一种支承一组集成电路单元的支承装置，该装 置包括支承框架，所述框架具有凹槽阵列；适合于安装在支承框架内部的 软材料嵌件，所述嵌件具有设置成当所述嵌件安装在所述框架内部时与框 架凹槽对应的开口阵列；与每个所述凹槽和开口连通的真空装置；其中所 述组中的每个单元对应嵌件开口并由真空保持在合适位置。
优选实施例中，衬底可包括一个或多个离散的面板，从而每个面板包 括多个准备由该系统切割和分离的所述单元。这样，根据本发明的系统适 合用于具有多个面板的衬底或者用于本身是单个面板的衬底。该系统可包 括批处理或者近似连续处理，借助批处理衬底可具有多个面板，每个面板 含有多个单元，借助连续处理该系统处理单个面板并因此减少衬底在系统
中的停留时间。
该系统可适用于多种封装尺寸，从最小的QFN封装设计lxl到最大 的可用封装15x15。这一点不应当限制本发明的范围，因为未来可得到的 封装可能同样适合本发明的系统，但尚有待市场开发。
优选实施例中，该系统还可包括卡盘台上游的分离装置。所述分离装 置适合于接收具有许多面板的衬底，并且基于待进入卡盘台用于切割的预定面板数量，将预定数量的面板与初始衬底分离。
更优选的实施例中，分离装置可具有光学识别系统，借此该系统识别 何时预定数量的面板经过分离装置的切割部分，从而控制该系统以从识别 系统接收信息并引导切割装置切割初始衬底，从而生成具有预定数量面板 的新衬底。所述预定数量可以是1以上的任何数并且可以是卡盘台尺寸或 者其它物理参数的函数。可选择的，该数量可受到所要求的每小时单元数 的经济性的影响。
在衬底是单个面板或者至少是小数量面板的优选实施例中，存在操作 较少数量面板的独特优势。例如，对给定的真空配置，面板数越少，在切 割作用期间特别有用的可用负压就越大。在任何情况下，较小数量的面板 更稳定并因此提高切割作用的质量，特别是与封装大小相关或者如果要求 偏移切割的情况。
对于适用于较少数量面板例如单个面板的系统，降低了转换现存设置 的成本，因此转换工具可变得经济可行以维持该系统。
对于连续处理或者系统通过一次处理较少数量面板而模拟连续处理 的情形，如果出现切割错误可尽量减少浪费。例如，如果因为一次性事件 出现切割错误，那么涉及一个面板的损失将比涉及多个面板衬底时更小。
第六方面，本发明提供一种切割衬底以产生分选分离单元的方法，包 括以下步骤将所述衬底安装到导轨系统；经导轨系统将所述衬底运送到 卡盘台装置以切割所述衬底；切割所述衬底以产生保持在预定空间配置中 的分离单元；翻转所述衬底，同时维持预定的空间配置；运送分离单元到 网块(net block)组件以分开和控制单个单元；以及分选和分类单个单元 以将其有效分离。
因此，本发明提供完整的系统以在其前端接收集成电路条，并运送准 备使用、再加工和废弃的分选分离单元。该系统可包含在整体装置内部， 或者可选的包含在模块化结构中，而通过运送装置连接每个步骤。
一个优选实施例中，切割步骤还包括将衬底装入位于轨道上的多个卡 盘台、沿着所述轨道移动卡盘台并经过各切割装置、使用切割装置从衬底 分离单元、以及对应分离前各分离单元在衬底中的位置维持分离单元在预 定空间配置中的相对位置。由于该系统的商业成功受每小时单元数(UPH)比率的重大影响，有 助于提高UPH的实施例相对现有技术具有明显优点。因此，对于该实施 例的系统，切割台可包括多个卡盘台并因此能够接受多个条带。
更优选的实施例中，该系统可具有多个轨道，每个轨道至少支承一个 卡盘台。
更优选实施例中，每个轨道可支承多个卡盘台。
另一个实施例中，单个卡盘台可以按照交错顺序经历装入、移动、分 离和维持步骤以最小化这些步骤之间的延迟时间。
该实施例提供交错过程而进一步提高UPH。
优选实施例中，将运送到网块组件的分离单元放在至少一个网块上。 可选的，有许多网块。
更优选的实施例中，每个网块位于单独的轨道上。可选的，每个轨道 可支承和运送多个网块。
另一个实施例中，分选和分类步骤包括确定每个分离单元是否落入有 效范围、无效范围或者确定分离单元是否需要再加工。
第七方面，本发明提供用于切割衬底而产生分选分离单元的系统，包
括将所述衬底装入导轨系统的盒子(cassette)，该导轨系统与卡盘台装置 连通；所述卡盘台装置适合于将衬底切割成保持在预定空间配置中的分离 单元；翻转所述衬底同时保持预定空间配置的翻转装置；分离并控制单个 单元的网块组件；以及有效分离分离单元的分选和分类装置。
优选实施例中，卡盘台装置可包括上面安装有衬底的多个卡盘台、从 衬底分离单元的切割装置、和用于对应分离前的各分离单元在衬底中的位 置维持分离单元在预定空间配置中的相对位置的保持装置。
另一个优选实施例中，每个卡盘台可处于单独轨道上以独立于其它卡 盘台移动该卡盘台并因此移动衬底。
更优选的实施例中，卡盘台装置适于作为独立于切割另一个卡盘台上 的衬底的功能，允许将衬底装在一个卡盘台上。
优选实施例中，将至少两个卡盘台设置在单独轨道上，以独立于其它 卡盘台移动卡盘台并因此移动衬底。
更优选的实施例中，卡盘台装置适于作为独立于切割另外的卡盘台上的衬底的功能，允许将衬底装在至少两个卡盘台上。
更优选的实施例中，切割装置可包括激光切割、水喷射切割或叶片切 割的任何一种或者其组合。
另一个优选实施例中，叶片切割可包括采用至少一个位于单个轴上的 叶片组。
另一个实施例中，切割装置可包括多个轴，每一个轴具有多叶片的叶 片组以提高切割衬底的速率。
另一个优选实施例中，至少一个轴可与单独轨道相关。可选的，每个 轨道具有与其相关的多个轴，每个轴具有至少一个叶片，或者其可能具有 叶片组配置中的多个叶片。


现在将参照附图仅仅为解释目的而描述本发明的优选特征，其中
图l(a)是根据本发明第一实施例集成电路切割和分选系统的俯视图； 图l(b)是沿图1中方向Y看去的图1实施例的一部分的侧视图； 图2，由图2(a)到2(c)组成，示出图1实施例的装载设备组件； 图3，由图3(a)到3(c)组成，示出图1实施例的入口导轨组件； 图4，由图4(a)和4(b)组成，示出包括双卡盘台的图1实施例的截面； 图5是图1实施例清洁器单元的第一视图； 图6是图1实施例清洁器单元的第二视图； 图7，由图7(a)到7(c)组成，示出图1实施例的加热块组件； 图8，由图8(a)到8(c)组成，示出图1实施例的翻转装置单元； 图9，由图9(a)到9(c)组成，示出图1实施例的备用单元组件； 图10，由图10(a)到10(i)组成，示出图1实施例的网块组件； 图ll，由图ll(a)到ll(c)组成，示出图1实施例的提升组件； 图12，由图12(a)到12(c)组成，示出图1实施例的托盘提升组件； 图13是图12托盘提升组件、正常托盘堆积组件、异常托盘堆积组件
和空托盘堆积组件的俯视图14，由图14(a)和14(b)组成，示出图13的正常托盘堆积组件和异
常托盘堆积组件；和
10图15示出图13的空托盘堆积组件；
图16(a)是分离单元面板的平面图16(b)是根据本发明另一个实施例的支承装置的截面正视图16(C)是图16(b)支承装置的详细视图17是根据本发明另一个实施例分离装置的示意图18是根据本发明另一个实施例的集成电路切割和分选系统的俯视
图19是根据图18实施例的处理的流程图20根据本发明另一个实施例的处理的流程图21是根据本发明另一个实施例的卡盘的详细视具体实施例方式
图l(a)示出作为本发明一个实施例的集成电路切割和分选系统的总 体结构。图l(a)中从上面观察该系统。其由两个部分组成，切割部分和分 选部分。两个水平方向标记为X和Y。
切割和分选系统用于切割和分选包括多个集成电路的衬底。该系统特 别适合于这样的集成电路，其每一个都具有位于初始朝上的衬底侧面上的 触点阵列(然而可如下所述将该系统改造为用于其它类型的集成电路)。 使用装载设备组件1将衬底从盒子插入系统。将衬底从装载设备组件1运 送到入口导轨组件2。在此阶段使用第一照相机3检验衬底，主要为了查 验衬底属于适合在切割和分选系统中使用的类型。
如下面的详细描述，衬底转移到双卡盘台4，从这里将其装入总体以 Z表示的切割机。可以按照已知的设计构成该切割机Z，因此这里不再详 细描述。
被切割的衬底通过刷光分离单元的刷光单元5和清洗装置单元6到达 加热块组件7。从那里，各单元被转移到翻转装置单元8，在这里，如下 所详述，翻转各单元从而每个球栅阵列朝下。然后由包括第二照相机的备 用单元(idle unit)组件9接收分离单元。随后，分离单元转到网块组件 10。
图l(b)示出由图l(a)中标记为Y的方向看去的部分2到10。表示为具有部分Ay和Ax的框架提升组件示出为处于其在使用该系统过程中连 续采用的两个不同位置处。
由提升组件IIA从网块组件IO提起分离单元。然后用从下面检查分 离单元的球面视觉校验照相机组件11B校验这些分离单元。计算机系统 使用在该步骤获得的数据确定该单元的质量，并因此控制提升组件11A 将其放入两个托盘12d、 12e的其中一个中。将空托盘保持在位置12c。 一 旦填充，则分别将托盘12d、 12e移进正常单元托盘堆积组件13和异常单 元托盘堆积组件14。托盘提升组件12从位置12c移动空托盘以替代已经 移走的任一个托盘12d、 12e。将新的空托盘从空托盘堆积组件15移至位 置12c。
现在详细讨论该实施例的各个部分。
装载设备组件1在图2(a)中以俯视图表示，在图2(b)中以从图l(a)中 方向Y看去的侧视图表示，而在图2(c)中以从图l(a)中方向X看去的侧 视图表示。装载设备组件1包括位于装载组件1的上段lc的区域Id中的 多个盒式箱la。这些盒式箱每个都含有多个堆积的衬底，每个衬底包括 多个面板lb (典型地每个面板相同，并且考虑到分离集成电路的应用进 行设计；单个衬底中有2、 3、 4或5个面板)。每次至少将一个盒式箱送 入装载组件1。 一旦每个箱la己经装载，用由滚轮lf和电动机lg驱动的 宽橡皮带le将其朝箱夹lh、 li运送(沿着朝向图2(c)右侧的方向)。箱 夹lh、 li由下夹li和上夹lh组成。将箱夹lh、 li经夹块1L安装在上/ 下线性导轨lj上。
一旦将盒式箱la传送到箱夹lh、 li，汽缸lk就启动下夹li而将箱 向上推动。这将盒式箱la稳定地定位在下夹li和上夹lh之间。
然后沿着上/下线性导轨lj降低箱夹lh、 li，直到一个衬底与衬底槽 lm重叠。由推杆ln将衬底推进衬底槽lm。然后移动箱夹lh、 li以使盒 式箱la中的另一个衬底与衬底槽lm重叠。这样，将盒式箱la中的所有 衬底顺序地转移到槽lm。
一旦完成衬底装载，则使空箱la向下移动，并且箱夹lh、 li从上/ 下线性导轨lj将其释放。将空箱放在装载设备组件1区域ld的下段lo 上。入口导轨组件2在图3(a)中以俯视图表示，在图3(b)中以从图l(a)中 方向Y看去的侧视图表示，而在图3(c)中以与图l(a)中方向X相反方向 看去的侧视图表示。由推杆ln推动衬底直到其定位在滚轮2a处。在该位 置，由第一照相机3校验衬底lb。由计算机系统分析第一照相机3拍摄 的图像以确定衬底是正确的封装类型从而查验它的对准和定向。例如如果 检测到衬底为错误类型，则自动停止进程，然后从系统去除衬底(例如手 动进行)。
第一照相机3进行视觉检查后，旋转滚轮2a以将衬底移到导轨支架 2f直到其到达制动器2b。导轨支架具有大致为矩形的上表面，且此时上 表面的长轴处于图13(a)的水平方向。
该过程中，采用伺服电机2d和带2e对准入口导轨2c的间隔。 一旦 衬底(在图3 (a)中将其表示为包括四个面板lb)位于导轨支架2f上方， 则用与上/下空气汽缸2g连接的导轨支架2f从入口导轨的水平面向上提起 衬底lb。然后伺服电机2h和带2i旋转导轨支架2f，从而旋转衬底lb。 该旋转在水平面上经过90°或270°，以使衬底正确对准下面讨论的双卡盘 台。该旋转意味着衬底开始可具有X方向上的长轴，但旋转使得其长轴 在Y方向延伸，在该方向切割机Z被布置以接收衬底。
一旦由框架支架2f旋转衬底，则由框架提升组件从框架支架2f提起 衬底。框架提升组件具有两个分别以Ay和Ax标记(图l (b)中)的部 分，伺服电机Af使这两个部分在垂直方向可独立移动和在水平方向上可 一起移动(如图1 (b)中所观察的左右方向)。部分Ay包括用于提起支 承在框架支架2f上的衬底的框架提升部件Ab，部分Ax包括将在下文讨 论的网状提升部件Aa。框架提升部件Ab经导管Ai连到产生保持衬底接 触框架提升组件Ab的力的真空源。典型地，框架提升部件Ab包括在其 表面上的与导管Ai连通的多个开口。开关机构决定启动真空源(即对开 口施加负压)或者停用真空源(例如其不再与开口连通)。
在框架提升部件Ab从框架支架2f提起第一衬底之后，框架支架2f 复原到其先前的方位和高度，从而其可接收新的衬底。然后对新的衬底进 行提起和旋转操作。
框架提升组件将衬底转移到双卡盘台4的框架装载位置。双卡盘台4在图4 (a)中以俯视图表示，在图4 (b)中以沿图1 (a)的方向Y看去 的方向表示。将双卡盘台4设置为能够绕垂直轴旋转，并且其包括通过旋 转相互交换的两个相同部分4a、 4b。框架提升组件的框架提升部件Ab将 衬底一次放进如图4所示左侧上的部分4a中。在那里釆用卡盘台中可与 真空源连通的开口通过负压保持该衬底。部件Aa、 Ab每一个都在其端部 具有突起Am、 An，这些突起进入卡盘台4上的相应开口 4m、 4n，从而 确保正确的定位。将双卡盘台4设置为与巳知设计的切割盒子的切割机协 作。在切割期间，将每个衬底lb切割成分离单元7a。切割后卡盘台绕其 中心垂直轴旋转180。以将分离单元7a带到图4所示右侧的位置(即部分 4b先前所在的位置)。部分4b同时移到部分4a先前所在的位置。
和框架提升部件Ab将新衬底放置到部分4a中的操作同时，将网状 提升部件Aa降低以接触先前所切割的衬底lb的分离单元7a。网状提升 部件Aa包括经过导管Ah与真空源连通的位于其下表面中的开口，从而 网状提升部件Aa保持分离单元7a。关闭来自卡盘台中开口的分离单元上 的负压。框架提升组件然后离开双卡盘台4，从而双卡盘台4可以与切割 机协作以切割刚刚放置的衬底lb。这样，有效地利用了双卡盘台与框架 提升组件协作的时间，同时用于放置新衬底和移除己经切割的衬底。这样， 使得切割机的生产量最优，而在装载和卸载卡盘台中所浪费的时间尽可能 降低。
网状提升部件Aa将分离单元7a提升到通过摩擦运动清洗分离单元的 刷光单元5。网状提升部件Aa然后将分离单元7a移到清洗装置单元6， 单元6在图5中以方向Y看去的视图表示，在图6中以和X相反方向看 去的视图表示。降低网状提升部件Aa直到各单元进入清洗区6a。突起4n 进入清洗单元6顶部的各个开口中。
同时，由气压缸6c和引导柱6d升高清洗装置单元6中的框架支架 6b，直到其接触分离单元7a的下表面。将真空源经导管与框架支架6b的 上表面中的开口连通以将分离单元7a保持在框架支架6b上，所述开口分 别和分离单元7a重叠。关闭网状提升部件Aa的气动功能。
框架支架6b然后向下移动，开启水和空气喷口 6f以从分离单元7a 朝上的表面去除灰尘和碎片(注意这是具有球接触点的表面)。在己经清洗具有球的分离单元7a的表面之后，停用水和/或空气喷口 6f。框架支架6b再次向上移动，直到分离单元7a再次接触网状提升部件 Aa。采用导管Ah再次开启真空源，并且断开框架支架6b的真空源。这 时再次将分离单元7a保持在网状提升部件Aa的下表面上。再次开启水和 空气喷口6f，并且清洗分离单元7a的另一个表面(即远离球栅阵列的侧 面)。
清洗之后，网状提升部件Aa提起分离单元7a并将其移至加热块组件 7的加热块7c的上表面。加热块组件7在图7 (a)中以俯视图表示，在 图7 (b)中以从方向A看去的截面图表示，并且在图7 (c)中以从方向 B看的截面图表示。这时，由突起An进入开口 7d来对准网状提升部件 Aa和加热块7c，从而将分离单元7a适当定位在加热块7c上的预定位置。
一旦分离单元7a与加热块7c接触，则停止导管Ah的负压，并且经 与上表面7c中的开口连通的导管7b施加负压以将分离单元7a保持在加 热块7c上，所述开口与分离单元7a重叠。
这时，框架提升组件不运送衬底或者分离单元，并且框架提升组件返 回到其在入口导轨组件2上方的位置/切割机切割衬底lb所用的时间优 选至少和框架提升组件执行下面一组动作所用的时间一样多(i)从双 卡盘台4移到加热块组件7， (ii)返回到入口导轨组件，和(iii)提起新 衬底lb (即，除了其与台4相互作用外提升组件操作的所有部分)。假 设如此，那么切割机的操作速度不会因头提升组件与其它单元相互作用所 消耗的时间而降低。
加热块组件7的盒式加热器7a所产生的热蒸发分离单元7a上的任何 水滴。该系统还包括由伺服电机Ag往复移动(图1 (b)中左一右)的备 用提升组件(以图1 (b)中的Az表示)。该备用提升组件包括喷嘴Ad。 移动备用提升组件Az以使喷嘴Ad指向分离单元7a，并且喷嘴Ad吹动 分离单元7a处的空气以干燥该单元，特别是顶部的单元。
备用提升组件Az包括可升高和降低的备用提升装置Ac，该备用提升 装置Ac包括在其下表面上的经导管AL与真空源连通的开口 。将备用提 升装置Ac降低到分离单元7a上方，并且启动真空源以使分离单元保持在 备用提升装置Ac的下表面上。然后将备用提升装置Ac提高、水平移动
15(至图l (b)中右侧)、然后降低到翻转单元8的翻转块8a的水平表面 上。翻转单元8在图8 (a)中以俯视图表示，在图8 (b)中以向方向X 看去的视图表示。 一部分翻转单元在图8 (c)中以向方向Y看去的视图 表示。翻转块8a是具有两个相对的平坦表面的实体，每个表面包括经导 管8b与真空源连通的开口 。 一旦将分离单元7a放在翻转块8a的上表面 上，则停用备用提升装置Ac的真空源，并且启动翻转单元8的真空源以 使分离单元7a连接到翻转块8a的上表面上。
当该连接继续时，翻转块8a绕通过其中心(进入图l (b)和8 (c) 页)的水平轴8e旋转从而使先前朝上的翻转块8a的表面现在朝下。由通 过橡皮带8d连到翻转块的伺服电机8c执行翻转块8a的旋转。注意直到 此时之前朝上的球栅阵列现在朝下。
系统的下一部分为图9所示的备用块组件9。图9(a)是俯视图，图 9 (b)是沿和方向X相反的方向看去的视图，并且图9 (c)是沿方向Y 看去的视图。备用块组件9包括位于翻转块8a下面的备用块9a。在旋转 翻转块8a从而分离单元7a朝下之后，升高备用块9a直到分离单元7a接 触其水平上表面。通过包括上/下汽缸9d和上/下引导柱9e的备用块提升 机构执行此操作。然后施加与备用块9a上表面中的开口连通的真空源以 将分离单元7a保持在备用块上。然后停用翻转单元8的真空源。然后再 次降低备用块9a。
还可由前-后汽缸9b沿水平导轨9c水平移动(图l (b)中的左一右 方向)备用块9a。 一直进行此操作直到备用块9a不再在翻转块8a下面。 备用块9a在第二照相机Ae下面经过。计算机系统采用由照相机Ae收集 的数据来分析分离单元7a的标记状态和状况(注意其看到分离单元7a正 对球栅阵列的表面)，并识别任何具有异常标记状态或状况的单元。该数 据由计算机系统存储以备以后使用(如下所述)。
然后升高备用块9a直到其上表面几乎与翻转装置8a的上表面高度相 同，从而(如下所述)可由备用提升组件Az方便地再次提起分离单元7a。 在分离单元上方降低备用提升装置Ac，并且再次启动真空源AL以保持 分离单元7a。然后停用备用块9a的真空源。然后使用备用提升装置Ac 将分离单元7a移到网块组件10网块10a的上表面上。图10 (a)示出沿和方向X相反方向看去的网块组件10，图10 (b) 示出沿方向Y看去的网块组件，图10 (c)是网块组件10的网块10a的 俯视图，图10 (d)示出如果去除网块10a后网块组件10的外观。
图10 (e)是图10 (c) —部分的放大俯视图。图10 (f)是图10 (e) 一部分的放大视图。图10 (g)和10 (h)示出在各个相互横切的垂直平 面中通过网块10a的两个横截面。图10 (i)对应图10 (g),并且描述 网块10a的操作。
如图10 (a)和10 (b)所示，网块组件10的网块10a支承在安装于 垂直轴10m顶部的矩形板10j上。可由伺服电机10b往复移动轴10m(图 10b中左一右方向)。可由伺服电机IOL经橡皮带10k旋转轴10m。
如图IO (e)所示，网块10a的顶面具有与分离单元数量对应的多个 小块(pocket) 10d。小块10d排列在组10c中，组10c对应于由单个衬底 lb获得的分离单元7a的数量和布置。将所有的来自一个衬底lb的分离 单元7a置于这些组10c之一的相应小块10d中。
由这里称为"石占(anvil)"的脊10e、 10f限定小块10d。通过研磨网块 10a的上表面形成砧10e，并且所有的砧平行延伸(沿如图10 (f)所示的 水平方向)。如图IO (h)所示，由通过网块10a中的层状槽10j延伸的 层状元件10g的上弯曲部分形成砧10f。这样形成小块的优点(即不是提 供在网块10a表面上沿两个横向延伸的整体脊10e)在于，它意味着可通 过研磨形成上网块10a。
每个小块10d可以和相应的与真空源连通的导管10i重叠或对准，从 而可将一个分离元件7a保持在小块10d中。导管10i和真空源之间经由 轴10j中的通道和导管10n连接。在将一个单元7a置于小块10d之后， 小块10d中的负压将单元7a向小块10a的底部抽吸，对砧10e、 10f成形 意味着单元7a与网块10a适当对准。即，存在可降低后面的提起失败风 险的"自对准"。注意，即使实施例中没有翻转(即如果省略翻转单元8) 和/或如果分离单元没有球栅阵列，该自对准特性也有用。
一旦适当地处于小块中，则由驱动网块10a的伺服电机10b沿着朝向 系统后部(即图l (a)的顶部)的提升组件11A的方向Y移动分离单元 7a。在这期间，采用电机IOL来旋转轴10m。提升组件在图ll (a)中以俯视图表示，在图ll (b)中以朝和X相 反方向看去的视图表示，并在图ll (c)以朝方向Y看去的视图表示。提 升组件11A包括多个(例如至少3个)单元提升组件lla,由相应的线性 串联致动器llc水平移动(图1 (a)中左一右)每个单元提升组件。每个 单元提升组件lla包括多组(例如至少4组)单独的独立单元提升装置 llb。由相应的单独线性电机lld上下驱动每个单独的单元提升装置llb。 一旦伺服电机10b将网块10a移到系统后部，则网块10a的旋转使每个提 升组件11a与一行分离单元7a重叠(在方向Y上)。每个单独的单元提 升装置11b提升相应的一个分离单元7a，并在以箭头llf表示的方向上将 被提升的单元移至球视觉校验照相机lie上方。
可以有任何数量的照相机lle，并且和网块10a—样，可在Y方向上 移动每个照相机lle。在图11 (a)中只有一个照相机lle，将其表示为在 Y方向上分离的三个可能位置，并且可在这些位置之间如箭头llg所示移 动。
这样，可以相对于其中一个照相机lle在任何3维位置从下面拍摄每 个单元7a。注意球栅阵列朝下。将由照相机lie捕获的2维图象输入计算 机系统以校验球的状态、状况、特征和图案。例如，如果任何球脱离集成 电路，则可以直接确定这一点。可选地，这可包括确定单元的精细参数， 例如其相对优选位置的偏移、其共面性和其弯曲。
基于这种确定(以及在照相机Ae输出的基础上早先质量确定的结 果)，可以对每个单元单独地确定是正常移动还是异常移动。根据该结果， 计算机系统控制单个单元提升装置lib以将相应单元置于正常单元托盘 12d上或者异常单元托盘12e上。
当填满正常单元托盘12d或者异常单元托盘12e时，将其从系统去除， 并且将空托盘从位置12c插进被移走的托盘的位置处。由托盘提升组件 12执行这一操作。图12 (a)是托盘提升组件12的俯视图，图12 (b) 是朝方向X看去的托盘组件12的视图，并且图12 (c)是朝方向Y看去 的托盘组件12的视图。
当正在填充正常单元托盘12d或者异常单元托盘12e时，这些托盘位 于沿线性传送机12b的各个位置上。该线性传送机12b还在空单元托盘12c所处的位置上方延伸。传送机12b运送托盘提升单元12a，托盘提升 单元12a反过来能够提升托盘。
用于去除满的正常托盘的机构的结构在图13中以俯视图表示，在图 14 (a)以朝方向X看去的视图表示。
正常单元托盘12d或者异常单元托盘12e分别位于正常托盘板12i和 异常托盘板12j上。当填充正常托盘12d时，由传送机13d沿轨道13c朝 与Y相反的方向将安置正常托盘的正常托盘板12i传送到正常托盘堆积组 件13。在正常托盘堆积组件13处，采用位于部分13b中的驱动系统从托 盘板12i去除填充有正常单元的托盘，并将托盘堆积在部分13a中。通常， 可将至少30个托盘堆积在组件13中。
相似地，当填充异常托盘12e时，由传送机14d沿轨道14c朝与Y相 反的方向将安置异常托盘的异常托盘板12j传送到异常托盘堆积单元14。 在异常托盘堆积组件14处，采用位于部分14b中的驱动系统将填充有异 常单元的托盘从板12j去除，并且将托盘堆积在部分14a中。通常，可将 至少30个托盘堆积在该位置。去除充满异常单元的托盘的机构的结构表 示在图14 (b)中，并与图14 (a)相同，只是附图标记12d、 12i、 13、 13a、 13b、 13c、 13d分别以单元12e、 12j、 14、 14a、 14b、 14c、 14d代 替。
如前面的一段所述， 一旦去除了正常托盘12d或异常托盘12e，托盘 提升单元12a将空托盘12c送到其位置。
由空托盘供应组件以新的空托盘填充空托盘12c先前占据的位置。空 托盘供应组件由空托盘堆积单元15组成，在空托盘堆积单元15 (优选该 单元能够储存至少30个空托盘)中，空托盘在位于部分15b中的驱动单 元和线性传送机15d的控制下堆积在区域15a中，线性传送机15d沿轨道 15c将空托盘从空托盘堆积单元15传送到位置12c。该机构的结构在图13 中以俯视图表示，在图15中以沿方向X看去的视图表示。
注意在其它配置中，可改变这些托盘的数量。例如，在实施例的一些 变体中，可进一步根据其异常类型划分异常单元7a。然后可根据所识别 的异常类型将异常单元置于多个异常单元托盘的其中一个中。
一般地，衬底包括单元面板，每个单元代表一个集成电路，或者可能为这些电路的封装，例如2x2 (lxl) 、 4x4封装等等。根据操作要求，衬底可包括一个或多个这样的面板。例如，如果处理的经济性需求要求批处理，则衬底可包括多个面板。可选地，如果经济性表明需要更加"连续"的处理，即较小的单元数量和/或衬底在系统中的停留时间，那么衬底可包括很少或甚至一个面板。
图16 (a)是具有分离的集成电路单元18的面板16的平面图。单元18保持在支承装置17上的适当位置，支承装置17用于在切割面板16期间将面板16固定在适当位置，以及随后将单个单元18保持在适当位置以准备传送到下一站点。
图16 (b)是面板16的侧面正视图，示出了将单元18维持在适当位置的真空装置。
真空系统包括真空凹槽或者汇流管20，其维持在适当的负压下。汇流管20经凹槽21通过保持架19连通。典型地由软材料制成的支承装置17还具有对应支承架凹槽21的开口 23，软材料例如是任何合适的弹性材料，包括但不限于硅橡胶或聚氨脂。支承装置17中的开口 23对应每个单独的单元18。因此，真空汇流管20通过支承架的凹槽和支承装置的开口与单元18直接连通。
这一点在作为支承装置详图的图16 (c)中更详细地表示。这里其可以表示为单元18覆盖支承装置17中的开口 23。通过开口施加的真空压力22将单元保持在适当位置直到准备在下一站点释放。
图17示出本发明一个实施例的上游过程，其中，衬底24用于系统中可能不理想，因此在传送到卡盘台之前选择性地减小衬底24的尺寸。因此，将初始衬底24移至25分离装置。在操作员的控制下指示该分离装置关于将要一次处理的面板的预定数量。在本例中，预定的数量为一个面板26，该面板26从初始衬底24的剩余部分分离。然后旋转作为单个面板26的单个衬底并将其移到适合的方位以传送到卡盘台。随后，切割单个面板26以产生分离单元阵列16，以备传送到处理的下个阶段。
图18和19示出本发明优选实施例中集成电路切割和分选系统的总体构造和该系统所进行的基本处理。图18中从上面观察该系统。其由两个部分构成，切割部分和分选部分。两个水平方向标记为X和Y。切割和分选系统用于切割和分选包括多个集成电路的衬底。该系统特别适合于这样的集成电路，其每个具有位于初始朝上的衬底侧面上的接触点阵列(然而如下所述，可将系统改造为用于其它类型的集成电路)。采用装载组件201将衬底从盒子插入系统。将衬底从装载组件201运送到入
口导轨组件202。在该阶段使用第一照相机203检验衬底，主要检査衬底属于适合在切割和分选系统中使用的类型。
如下面更详细的描述，衬底转到双卡盘台204，从这里将衬底送入以Z表示的切割机中，并在图20中更详细地表示。该切割机Z可根据已知的设计形成，因此不再详细说明。
被切割的衬底经过刷光分离单元的刷光单元205、清洗单元206转到加热块组件207。将分离单元从这里转到翻转单元208，在翻转单元208处，如下面详细说明，各分离单元被翻转从而每个球栅阵列朝下。然后由包括第二照相机的备用单元组件209接收分离单元。随后，分离单元转到网块组件210。
另一个实施例中，图19示出使用盒式箱将一个条带220传送到切割机。经过系统每个站点的导轨通过系统传送，并且盒子将条带传送到导轨。在传送条带之前，其经历230第一校验(或显示)并随后传送到导轨。
随后将条带(单个或者多个)置于位于图17的切割机Z中的可用卡盘台240a和240b上。为加速该流动，顺序交错卡盘台240a和240b，从而将一个条带传送到下一个可用卡盘台，并经过切割机。这一点有模拟连续处理而非批处理的优势，而通过批处理，条带积压可造成等待切割每个条带的处理中的瓶颈。因此，尽管现有技术在等待安装下个条带时可能需要30秒的延迟，而顺序交错的卡盘台240a和240b在该实施例中将此时间减少到大约12秒。另一个实施例中，可能有多个卡盘台，从而任何延迟可能由新条带的传送时间造成而不是作为切割处理的结果。该实施例中，处理延迟可能接近但绝对达不到具有零秒延迟的纯粹连续处理。因此本发明旨在和现有技术相比提高每小时单元(UPH)处理速率。
然后刷光并清洗245切割处理产生的分离单元，并加热250切割处理产生的分离单元以除去湿气。
翻转255保持在由多个条带限定的空间配置中的分离单元，以优选地在传送到网块组件之前进一步校验265处于新方位的分离单元，从而可在可用网块270a和270b之间划分分离单元，每个网块位于单独轨道上，以备拣选机分选所述分离单元。因此，最后一次校验275分离单元以确定其效能，即其执行要求功能的能力。基本上为视觉的该校验然后确定是否将每个单独的单元划分为"良好"280、"再加工"285、或"废品"290。
图20示出先前在图18所示的切割机Z的一个实施例。这里切割机包括两个轨道305a和305b，每个轨道支承一对卡盘台300a和300b。
轨道305a和305b以线性方向运行，以通过切割站310a和310b。这些切割站310a和310b也设计为线性运行，但与轨道方向成直角。因此，切割站310a和310b和轨道305a和305b的两个动作的组合产生一个作用，借此可能进行驻留在卡盘台300a和300b上的条带的两维切割。
图3所示实施例的不同在于采用轨道上的一对卡盘台300a和300b。因此，借此提高先前所述的采用顺序交错处理的UPH，通过使切割机容量加倍来进一步大大提高UPH。
同样促进UPH提高的任何甚至进一步的特征在于，在切割站采用叶片组310a和310b。具有额外的叶片再次使条带切割速率加倍，从而直接促进UPH的增加。
图21示出根据第三实施例的更详细的处理，借此更精密地限定每个站点中的活动。
权利要求
1. 一种切割衬底以形成分选分离单元的系统，包括将所述衬底装入导轨系统的盒子，该导轨系统与卡盘台装置连通；所述卡盘台装置适合于将衬底切割成保持在预定空间配置中的分离单元，所述卡盘台装置包括多个卡盘台，其中所述衬底被装到所述多个卡盘台上，至少一个卡盘台定位在单独的轨道上并可在其上移动；切割装置，用于从衬底分离所述单元；和保持装置，用于对应分离前的各分离单元在衬底中的位置保持各分离单元在所述预定空间配置中的相对位置；所述切割装置包括具有与每个轨道相关的至少一个轴的切刃，至少一个刃具位于所述轴上，翻转所述衬底同时保持预定空间配置的翻转装置；分离并控制单个单元的网块组件；以及有效分离分离单元的分选和分类装置。
2. 如权利要求1所述的系统，其中每个卡盘台处于单独轨道上以独立于其它卡盘台移动每个卡盘台并因此移动衬底。
3. 如权利要求2所述的系统，其中卡盘台装置适于作为独立于切割另一个卡盘台上的衬底的功能，允许将衬底装在一个卡盘台上。
4. 如权利要求1所述的系统，其中将至少两个卡盘台设置在单独轨道上，以独立于其它卡盘台移动卡盘台并因此移动衬底。
5. 如权利要求4所述的系统，其中卡盘台装置适于作为独立于切割另外的卡盘台上衬底的功能，允许将衬底装在所述至少两个卡盘台上。
6. 如权利要求1到5中任一个所述的系统，其中切割装置进一步包括激光切割或水喷射切割的任何一种或者其组合。
7. 如权利要求1所述的系统，其中两个或更多个轴与每个单独轨道相关。
8. 如权利要求1到5任一个或权利要求7所述的系统，其中每个轴采用叶片组。
9. 如权利要求1到5任一个或权利要求7所述的系统，其中网块组件包括设置在至少一个轨道上的至少一个网块，用于移动分离单元。
10. 如权利要求9所述的系统，其中网块组件包括设置在所述至少一个轨道上的多个网块。
11. 如权利要求10所述的系统，其中具有多个轨道。
12. 如权利要求ll所述的系统，其中位于所述多个轨道上的网块相对于位于其它轨道上的网块的位置顺序地交错。
13. —种切割衬底以形成分选分离单元的方法，包括下面步骤将所述衬底安装到导轨系统；经导轨系统将所述衬底运送到卡盘台装置以切割所述衬底；将所述衬底安装到多个卡盘台上，至少一个卡盘台位于单独轨道上；沿轨道移动卡盘台，并经过各个切割装置；使用切割装置从衬底分离单元，和对应分离之前各分离单元在衬底中的位置，维持各分离单元在预定空间配置中的相对位置；翻转所述衬底，同时维持预定的空间配置；运送分离单元到网块组件以分离和控制单个单元；和分选和分类单个单元以将其有效分离。
14. 如权利要求13所述的方法，其中单个卡盘台按照交错顺序沿各个轨道经历装载、通过、分离和维持步骤以最小化这些步骤间的延迟时间。
15. 如权利要求13所述的方法，其中分选和分类步骤包括确定每个分离单元是否落入有效范围、无效范围或者确定分离单元是否需要再加工。
16. —种支承一组集成电路单元的支承装置，该装置包括支承框架，所述框架具有凹槽阵列；适合于安装在支承框架内部的软材料嵌件，所述嵌件具有设置成当所述嵌件安装在所述框架内部时与框架凹槽对应的开口阵列；与每个所述凹槽和开口连通的真空装置；其中所述组中的每个单元对应嵌件开口并由真空保持在合适位置。
全文摘要
本发明涉及用于集成电路切割装置卡盘的供应机构。切割衬底以形成分选分离单元的系统，包括将所述衬底装入导轨系统的盒子，该导轨系统与卡盘台装置连通；所述卡盘台装置适合于将衬底切割成保持在预定空间配置中的分离单元，所述卡盘台装置包括多个卡盘台，其中所述衬底被装到所述多个卡盘台上，至少一个卡盘台定位在单独的轨道上并可在其上移动；切割装置，用于从衬底分离所述单元；和保持装置，用于对应分离前的各分离单元在衬底中的位置保持各分离单元在所述预定空间配置中的相对位置；所述切割装置包括具有与每个轨道相关的至少一个轴的切刃，至少一个刃具位于所述轴上，翻转所述衬底同时保持预定空间配置的翻转装置；分离并控制单个单元的网块组件；以及有效分离分离单元的分选和分类装置。
文档编号H01L21/00GK101459056SQ200810189698
公开日2009年6月17日 申请日期2005年8月23日 优先权日2004年8月23日
发明者杨海春 申请人:洛克系统有限公司