CN103794541A - 用于晶圆级植球机的搭载平台 - Google Patents

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Abstract

一种用于晶圆级植球机的搭载平台，包括底部X轴运动***、底部Y轴运动***、底部Z轴运动***、外圈z轴运动机构、内圈Z轴运动机构、晶圆支撑柱、搭载平台外圈和搭载平台内圈，在搭载平台外圈、搭载平台内圈和晶圆支撑柱上分别设有真空吸附孔。本发明采用高精密丝杠传动，具有高精度高稳定性，晶圆级植球机最小植球球径可达到φ0.1mm。本发明采用内外圈搭载平台结构及晶圆支撑柱结构，可用机械手进行晶圆的自动上下料，最大限度的提高了设备的自动化程度，提高了生产效率，并提高了产品的稳定性。通过更换治具，能够对应6英寸、8英寸和12英寸晶圆，具有高度的适用性。

Description

用于晶圆级植球机的搭载平台
技术领域
本发明涉及一种半导体生产设备，尤其涉及一种用于晶圆级植球机的搭载平台。
背景技术
随着半导体行业的飞速发展，半导体工业也在高速的成长。半导体后道工序中，WLP(wafer level package晶圆级封装)封装方式已成为市场主流，WLP封装以其高密度、体积小、散热好、电性能优异等优点正在大量应用在大规模集成电路方面。WLP封装技术的一个核心工艺就是植球。未来市场上植球主流是晶圆级植球，而晶圆级植球设备中的晶圆搭载平台的搭载方式直接关系到植球的成功率；目前晶圆级植球机的搭载平台搭载方式主要以手动方式放置晶圆在搭载平台上，机构多采用XYZ三轴机构，为追求精度，有些设备XY轴采用直线电机驱动。这些搭载平台台主要存在以下一些缺陷：
1、虽然X、Y轴采用直线电机进行驱动，但搭载平台的整体定位精度并没有太大提高，造成成本的极大浪费。
2、Z轴采用单丝杠加导向柱方式驱动，导致机构不稳定，精度较低。现有搭载平台定位精度较低，无法应用在φ0.3mm球径以下植球设备中，植球效果差，不符合目前半导体行业植球日趋小径锡球的发展趋势。
3、现有搭载平台大部分采用人工放置晶圆至搭载平台，自动化程度低，生产效率低下。
发明内容
本发明的目的，就是为了解决上述实际生产中的问题，提供一种用于晶圆级植球机的搭载平台。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种用于晶圆级植球机的搭载平台，包括底部X轴运动***、底部Y轴运动***和底部Z轴运动***；还包括外圈Z轴运动机构、内圈Z轴运动机构、晶圆支撑柱、搭载平台外圈和搭载平台内圈，外圈Z轴运动机构、内圈Z轴运动机构和晶圆支撑柱分别安装在Z轴运动***上，搭载平台外圈安装在外圈Z轴运动机构上，搭载平台内圈安装在内圈Z轴运动机构上，晶圆支撑柱设置在搭载平台内圈下方并可穿过搭载平台内圈向上伸出；所述底部X轴运动***、底部Y轴运动***、底部Z轴运动***、外圈Z轴运动机构和内圈Z轴运动机构分别采用伺服电机驱动和精密丝杠传动，在搭载平台外圈、搭载平台内圈和晶圆支撑柱上分别设有真空吸附孔。
所述底部Z轴运动***包括底部Z轴伺服电机和四个底部Z轴传动丝杠，四个底部Z轴传动丝杠分别设置在底部Y轴运动***的四角上方，四个底部Z轴传动丝杠通过底部同步齿形带与底部Z轴伺服电机同步传动相连。
所述外圈Z轴运动机构包括外圈Z轴伺服电机和四个外圈Z轴丝杠，四个外圈Z轴丝杠分别设置在搭载平台外圈的四角下方，四个外圈Z轴丝杠通过外圈同步齿形带与外圈Z轴伺服电机同步传动相连。
所述内圈Z轴运动机构包括内圈Z轴伺服电机和四个内圈Z轴丝杠，四个内圈Z轴丝杠分别设置在搭载平台内圈的下方，四个内圈Z轴丝杠通过内圈同步齿形带与内圈Z轴伺服电机同步传动相连。
所述搭载平台内圈呈圆形，搭载平台外圈呈外方内圆形，其内圆与搭载平台内圈相适配，搭载平台内圈与搭载平台外圈之间可作相对穿插运动。
还包括DD马达和θ旋转平台，DD马达安装在底部Z轴运动***上，θ旋转平台和DD马达传动相连并与搭载平台内圈相连，可带动搭载平台内圈作θ旋转。
所述精密丝杠的移动精度为1微米，所述搭载平台的定位精度为10微米。
所述晶圆支撑柱为三个，三个晶圆支撑柱等分在φ60分度圆周上。
与现有技术相比，本发明具有以下的优点和特点：
1、本发明高精密搭载平台的XY轴采用高精密丝杠传动，相对于采用直线电机驱动，即达到了搭载平台的高精度，也有效地降低了成本。
2、本发明高精密搭载平台具有高精度高稳定性，应用该高精密搭载平台，晶圆级植球设备最小植球球径可达到φ0.1mm。
3、本发明高精密搭载平台采用搭载平台内外圈双Z轴及晶圆支撑柱结构，可用机械手进行晶圆的自动上下料，最大限度的提高了设备的自动化程度，提高了生产效率，并提高了产品的稳定性。
4、本发明高精密搭载平台通过更换治具，能够对应6英寸、8英寸和12英寸晶圆，具有高度的适用性。
附图说明
图1是本发明用于晶圆级植球机的搭载平台的立体结构示意图；
图2是本发明用于晶圆级植球机的搭载平台的正视结构示意图；
图3是本发明用于晶圆级植球机的搭载平台的侧视结构示意图。
具体实施方式
参见图1、图2、图3，本发明的用于晶圆级植球机的搭载平台，包括底部X轴运动***、底部Y轴运动***、底部Z轴运动***、外圈Z轴运动机构、内圈Z轴运动机构、晶圆支撑柱、搭载平台外圈和搭载平台内圈。上述底部X轴运动***、底部Y轴运动***、底部Z轴运动***、外圈Z轴运动机构和内圈Z轴运动机构分别采用伺服电机驱动和精密丝杠传动，在搭载平台外圈11、搭载平台内圈16和晶圆支撑柱18上分别设有真空吸附孔。图中12所示为设置在搭载平台外圈11上的真空吸附孔。
底部X轴运动***包括X轴驱动电机1和X轴传动丝杠2；底部Y轴运动***架设在底部X轴运动***上，包括Y轴驱动电机3和Y轴传动丝杠4；底部Z轴运动***架设在底部Y轴运动***上，包括底部Z轴伺服电机5和四个底部Z轴传动丝杠7，四个底部Z轴传动丝杠7分别设置在底部Y轴运动***的四角上方，四个底部Z轴传动丝杠通过底部同步齿形带6与底部Z轴伺服电机同步传动相连。
外圈Z轴运动机构、内圈Z轴运动机构和晶圆支撑柱分别安装在Z轴运动***上，其中外圈Z轴运动机构包括外圈Z轴伺服电机8和四个外圈Z轴丝杠10，四个外圈Z轴丝杠10分别设置在搭载平台外圈的四角下方，四个外圈Z轴丝杠通过外圈同步齿形带9与外圈Z轴伺服电机同步传动相连。内圈Z轴运动机构包括内圈Z轴伺服电机13和四个内圈Z轴丝杠15，四个内圈Z轴丝杠分别设置在搭载平台内圈的下方，四个内圈Z轴丝杠通过内圈同步齿形带14与内圈Z轴伺服电机同步传动相连。晶圆支撑柱18为三个，该晶圆支撑柱设置在搭载平台内圈下方并可穿过搭载平台内圈向上伸出，三个晶圆支撑柱等分设置在φ60分度圆周上。
搭载平台外圈11安装在外圈Z轴运动机构上，搭载平台内圈16安装在内圈Z轴运动机构上，搭载平台内圈16呈圆形，搭载平台外圈11呈外方内圆形，其内圆与搭载平台内圈相适配，搭载平台内圈与搭载平台外圈之间可作相对穿插运动。
还包括DD马达17和θ旋转平台(未标示出来)，DD马达安装在底部Z轴运动***上，θ旋转平台和DD马达传动相连并与搭载平台内圈相连，可带动搭载平台内圈作θ旋转。
本发明中的精密丝杠的移动精度为1微米，搭载平台的定位精度为10微米。
本发明的工作原理可结合附图说明如下：
本发明高精密搭载平台通过底部X轴运动***和底部Y轴运动***的驱动，实现在各个工位的位置切换和搭载平台在X、Y方向的定位；通过底部Z轴运动***驱动搭载平台进行Z轴的大行程运动，以实现Z轴工作面定位和必要的位置规避；搭载平台外圈在外圈Z轴运动机构的作用下能够实现小行程的Z轴升降，并有真空吸附功能，来实现对网版的支撑和吸附；搭载平台内圈在θ旋转平台和内圈Z轴运动机构的作用下能够实现θ旋转和小行程的Z轴升降，在搭载平台内圈下方有3个晶圆支撑柱，当搭载平台内圈下降到规避位置时，可以使3个晶圆支撑柱突出在搭载平台内圈工作面之上，这时可通过晶圆机械手把晶圆放置在3个晶圆支撑柱上，晶圆支撑柱真空开启吸住晶圆，然后搭载平台内圈工作面上升，3个晶圆支撑柱关闭真空，工作平台吸附住晶圆；然后通过底部X轴运动***、底部Y轴运动***、底部Z轴运动***及θ旋转平台进行晶圆在各个工位的对位以及各个工位的切换。
运用于晶圆级植球机时的动作实例如下：首先在底部X轴运动***、底部Y轴运动***的驱动下，搭载平台运动到上料位；搭载平台外圈11在外圈Z轴伺服电机8、外圈同步齿形带9及外圈Z轴丝杠10的作用下，下降处于规避位置；搭载平台内圈16在内圈Z轴伺服电机13、内圈同步齿形带14及内圈Z轴丝杠15的带动下，也下降到规避位置，使三个晶圆支撑柱18露出搭载平台的搭载面；此时搭载平台处于晶圆上料准备位置，机械手把晶圆盒内的晶圆取出，放置在3个晶圆支撑柱18上，晶圆支撑柱18的真空***开启，吸附住晶圆；然后搭载平台内圈在内圈Z轴伺服电机13、内圈同步齿形带14及内圈Z轴丝杠15的作用下上升托住晶圆，同时晶圆支撑柱18的真空关闭，搭载平台内圈的真空***开启，吸附住晶圆；同时搭载平台外圈也上升到工作位置。
搭载平台上料准备完毕后，通过CCD(charge coupled device，电荷耦合元件，一种图像处理元器件)定位，在X轴驱动电机1及Y轴驱动电机3的驱动下，运动到印刷位置；搭载平台外圈11在外圈Z轴伺服电机8、外圈同步齿形带9及外圈Z轴丝杠10的作用下，上升至网版支撑位置支撑网版，同时搭载平台外圈11的真空***开启，通过网版真空吸附孔12吸附住网版；搭载平台内圈16在内圈Z轴伺服电机13、内圈同步齿形带14及内圈Z轴丝杠15的作用下上升到印刷位置，准备印刷。
印刷完毕后，搭载平台外圈11和搭载平台内圈16下降到规避位置之后，通过CCD(charge coupled device，电荷耦合元件，一种图像处理元器件)定位后，在X轴驱动电机1及Y轴驱动电机3的驱动下，运动到植球位置；搭载平台外圈11在外圈Z轴伺服电机8、外圈同步齿形带9及外圈Z轴丝杠10的作用下，上升至网版支撑位置支撑网版，同时搭载平台外圈11的真空***开启，通过网版真空吸附孔12吸附住网版；搭载平台内圈16在内圈Z轴伺服电机13、内圈同步齿形带1 4及内圈Z轴丝杠15的作用下上升到植球位置，开始植球。
植球完毕后，搭载平台在X轴驱动电机1及Y轴驱动电机3的驱动下，运动到晶圆下料位置；搭载平台外圈11和内圈16下降到规避位置；晶圆支撑柱18开启真空***，支撑并吸附住植完球的晶圆，等待机械手进行晶圆的下料。

Claims (8)

1.一种用于晶圆级植球机的搭载平台，包括底部X轴运动***、底部Y轴运动***和底部Z轴运动***；其特征在于，还包括外圈Z轴运动机构、内圈Z轴运动机构、晶圆支撑柱、搭载平台外圈和搭载平台内圈，外圈Z轴运动机构、内圈Z轴运动机构和晶圆支撑柱分别安装在Z轴运动***上，搭载平台外圈安装在外圈Z轴运动机构上，搭载平台内圈安装在内圈Z轴运动机构上，晶圆支撑柱设置在搭载平台内圈下方并可穿过搭载平台内圈向上伸出；所述底部X轴运动***、底部Y轴运动***、底部Z轴运动***、外圈Z轴运动机构和内圈Z轴运动机构分别采用伺服电机驱动和精密丝杠传动，在搭载平台外圈、搭载平台内圈和晶圆支撑柱上分别设有真空吸附孔。
2.如权利要求1所述的用于晶圆级植球机的搭载平台，其特征在于：所述底部Z轴运动***包括底部Z轴伺服电机和四个底部Z轴传动丝杠，四个底部Z轴传动丝杠分别设置在底部Y轴运动***的四角上方，四个底部Z轴传动丝杠通过底部同步齿形带与底部Z轴伺服电机同步传动相连。
3.如权利要求1所述的用于晶圆级植球机的搭载平台，其特征在于：所述外圈Z轴运动机构包括外圈Z轴伺服电机和四个外圈Z轴丝杠，四个外圈Z轴丝杠分别设置在搭载平台外圈的四角下方，四个外圈Z轴丝杠通过外圈同步齿形带与外圈Z轴伺服电机同步传动相连。
4.如权利要求1所述的用于晶圆级植球机的搭载平台，其特征在于：所述内圈Z轴运动机构包括内圈Z轴伺服电机和四个内圈Z轴丝杠，四个内圈Z轴丝杠分别设置在搭载平台内圈的下方，四个内圈Z轴丝杠通过内圈同步齿形带与内圈Z轴伺服电机同步传动相连。
5.如权利要求1所述的用于晶圆级植球机的搭载平台，其特征在于：所述搭载平台内圈呈圆形，搭载平台外圈呈外方内圆形，其内圆与搭载平台内圈相适配，搭载平台内圈与搭载平台外圈之间可作相对穿插运动。
6.如权利要求1所述的用于晶圆级植球机的搭载平台，其特征在于：还包括DD马达和θ旋转平台，DD马达安装在底部Z轴运动***上，θ旋转平台和DD马达传动相连并与搭载平台内圈相连，可带动搭载平台内圈作θ旋转。
7.如权利要求1所述的用于晶圆级植球机的搭载平台，其特征在于：所述精密丝杠的移动精度为1微米，所述搭载平台的定位精度为10微米。
8.如权利要求1所述的用于晶圆级植球机的搭载平台，其特征在于：所述晶圆支撑柱为三个，三个晶圆支撑柱等分在φ60分度圆周上。
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Application publication date: 20140514

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