JP2008098410A - 半導体チップ実装機及び実装システム - Google Patents

Abstract

【課題】ウェハを半導体チップ実装機に装着した時のずれや実装中のチップのずれ等が発生した場合でも、不良基板の発生を防止する。
【解決手段】ウェハＷ上に形成されたチップの評価データを有するマッピングデータに基づき、前記評価データに応じた所定のチップＴを、平面方向に移動する吸着ノズル１４により吸着して基板Ｓ上に実装する半導体チップ実装機１０において、前記ウェハが前記実装機上の所定の位置に装着された場合におけるチップの機械座標を前記ウェハ上でのチップの相対位置に関するデータにより算出する手段と、該算出された機械座標と、これに対応する前記吸着ノズルによる吸着位置の機械座標とを照合（Ｓ５）し、所定の許容範囲内にあるか否かを判定する手段（Ｓ６）と、を備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体チップ実装機及び実装システムに関する。特に、ウェハを半導体チップ実装機に装着した時のずれや実装中のチップのずれ等が発生した場合でも、不良基板の発生を防止できる半導体チップ実装機及び実装システムに関する。

一般に、半導体装置の製造工程において、ウェハ処理工程によって半導体ウェハ（以下、ウェハと称する）に形成された個々の半導体チップ（以下、チップと称する）は、その動作特性等やウェハ表面の異物又は欠陥が検査され、良品／不良品のチップが判別されている。

このウェハ上のチップを検査し取り出す方式に、マーキング方式とマッピングデータ方式とがある。

マーキング方式は、ウェハ上に形成された１個１個のチップの特性等をウェハ検査装置によって検査し、要求される特性ランクに基づき、良品／不良品を判定し、不良品のチップにはインク等によって印（ＢＡＤマーク）を付け、後の工程において、画像処理手段によってＢＡＤマークを認識し、良品のチップのみを取り出す方式である。

一方、マッピングデータ方式は、ウェハ上に形成された１個１個のチップの特性等をウェハ検査装置によって検査し、図１に示される如く、吸着番号毎に、チップＴの良品又は不良品の評価結果を保存し、後の工程において、このマッピングデータに基づき良品のチップＴのみを取り出す方式である。

このマッピングデータ方式を用いたウェハの実装機、即ち、部品であるチップを実装ヘッドの吸着ノズルで吸着し、このチップをプリント基板（以下、基板と称する）上に実装する半導体チップ実装機は、ＢＡＤマーク認識を行わずに、マッピングデータを用いて、良品チップの吸着位置へ吸着ノズルを移動させることが可能となる。

この生産方式を用いると、生産時間の短縮や良品／不良品等の評価結果を幾つかの等級に分類することで、チップのランク指定生産等が可能となる。

なお、特許文献１には、ウェハ上に発生した異物又は欠陥を検査して位置及びカテゴリ等を表す第１の情報と、各チップの電気特性を検査して、チップの位置及び良否を表す第２の情報に基づき、発生原因を表す第１の情報と製品不良を表す第２の情報とを比較照合して、両情報の組み合わせに関して因果関係の有無を判定し、この判定情報に従って、製造工程に対策を施す半導体装置の製造方法が開示されている。

特許３３７０３７９号公報

しかしながら、マッピングデータ方式を用いたチップの実装生産を行う場合、ウェハを半導体チップ実装機へ装着する毎に装着位置が多少異なるため、マッピングデータと半導体ウェハの位置合わせを行う必要が生じる。

又、オペレータの誤操作や半導体チップの制御ソフトのトラブルが発生した場合や、生産中にウェハ吸着位置の認識エラーが発生した場合には、マッピングデータと合わせた位置とがずれないように認識位置を調整する必要が生じる。

例えば、図２に示される如く、ウェハ上のチップＴを順次吸着していくと、残りのチップＴの位置がずれていき、認識カメラの視野Ｖから外れ、チップＴの中心位置を算出することができず、ウェハ吸着位置の認識エラーとなり、認識位置の調整を行う必要が生じる。

このような場合、例えば、図３（Ｂ）に示される如く、位置合わせ操作を誤るとマッピングデータと半導体ウェハとの位置関係がずれた状態で生産を開始してしまい、良品のチップＴのみ吸着するはずが、実際は、不良のチップＴ（図３の白色のチップ）も吸着して実装してしまう。具体的には、図３（Ａ）に示される如く、ウェハＷが所定の位置に理想的に装着されている場合から、図３（Ｂ）に示される如く、図中上方にウェハＷがずれている場合は、吸着番号「１」の位置（Ｒ１、Ｃ５）には不良品のチップＴがあるため、これを吸着して実装してしまう。

この場合、ウェハＷ上の不良チップＴにＢＡＤマークの印が付いていないため、気が付かずに生産を続行してしまい、多くの不良基板を製造してしまうという問題があった。

又、特許文献１に記載の方法は、主に、発生原因を表す第１の情報と製品不良を表す第２の情報とを比較照合して、両情報の組み合わせに関して因果関係の有無を判定するもので、ウェハのずれそのものを検出するものではない。

本発明は、前記従来の問題点を解消すべくなされたもので、ウェハを半導体チップ実装機に装着した時のずれや実装中のチップのずれ等が発生した場合でも、不良基板の発生を防止できるようにすることを課題とする。

本発明は、ウェハ上に形成されたチップの評価データを有するマッピングデータに基づき、前記評価データに応じた所定のチップを、平面方向に移動する吸着ノズルにより吸着して基板上に実装する半導体チップ実装機において、前記ウェハが前記実装機上の所定の位置に装着された場合におけるチップの機械座標を前記ウェハ上でのチップの相対位置に関するデータにより算出する手段と、該算出された機械座標と、これに対応する前記吸着ノズルによる吸着位置の機械座標とを照合し、所定の許容範囲内にあるか否かを判定する手段と、を備えることで、前記課題を解決したものである。

特に、前記半導体チップ実装機は、前記算出された機械座標と、これに対応する前記吸着ノズルによる吸着位置の機械座標とを表示する表示部を備えてもよい。

又、前記半導体チップ実装機は、前記吸着ノズルによる吸着位置の機械座標を保持する記憶部を備えてもよい。

本発明は、又、ウェハ上に形成されたチップの評価データを有するマッピングデータに基づき、前記評価データに応じた所定のチップを、平面方向に移動する吸着ノズルにより吸着して基板上に実装する複数の半導体チップ実装機を有し、これらを制御する半導体チップ実装システムにおいて、前記ウェハが前記各実装機上の所定の位置に装着された場合におけるチップの機械座標を前記ウェハ上でのチップの相対位置に関するデータにより算出する手段と、該算出された機械座標と、これに対応する前記吸着ノズルによる吸着位置の機械座標とを照合し、所定の許容範囲内にあるか否かを判定する手段と、前記算出された機械座標及び吸着位置の機械座標を表示する表示部と、を備えることで、前記課題を解決したものである。

本発明によれば、算出された機械座標と、これに対応する吸着ノズルによる吸着位置の機械座標とを照合するようにしたので、ウェハを半導体チップ実装機に装着した時のずれや実装中のチップのずれ等が発生した場合でも、即時に生産を停止させて不良基板の発生を防止することができる。

特に、前記半導体チップ実装機又は前記半導体チップ実装システムが、前記算出された機械座標と、これに対応する吸着ノズルによる吸着位置の機械座標とを表示する表示部を備えた場合には、オペレータがリアルタイムに目視により半導体チップ実装機における吸着位置を監視することができる。更に、半導体チップ実装システムにおいては複数の半導体チップ実装機の吸着位置を一括監視することができる。

又、前記半導体チップ実装機又は前記半導体チップ実装システムが、吸着ノズルによる吸着位置の機械座標を保持する記憶部を備えた場合には、後に、不良基板を発見した場合に、この記憶部に保持されている吸着位置の機械座標や算出された機械座標に関するデータとマッピングデータ等とから、指定したランク部品以外を誤って吸着したか否かを確認することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。

（第１実施形態）
図４は、本発明に係る第１実施形態の半導体チップ実装機の概要を示す平面図である。半導体チップ実装機１０は、該実装機１０上の所定の位置にウェハＷを供給するウェハ供給装置１２と、ウェハＷ上に形成されたチップＴを吸着する吸着ノズル１４と、該吸着ノズル１４を有し、上下方向及び回転方向の位置決めをする実装ヘッド部１６と、該実装ヘッド部１６に配設され、基板Ｓ上のマークＭやチップＴ等の部品を認識する認識カメラ１８と、前記実装ヘッド部１６を平面（Ｘ−Ｙ）方向に位置決めする実装ヘッド位置決め部２０と、基板Ｓを所定の位置に搬送する基板搬送装置２２と、吸着ノズル１４に吸着されたチップＴの部品認識を行う画像認識装置部２４と、前記半導体チップ実装機１０を制御する制御装置２６と、を備えている。

前記認識カメラ１８は、ウェハＷ上のチップＴを吸着する際、チップＴの中心位置を認識したり、吸着位置の認識エラーを検出したり、又、基板Ｓ上にチップＴを実装する際、基板Ｓ上のマークＭを認識したりするようになっている。なお、吸着位置の認識エラーの検出は、図２に示される如く、ウェハＷ上のチップＴから認識される直交する４辺ａｂｃｄの交点からコーナ位置を算出してチップＴの部品中心を求める工程において、認識カメラ１８の視野Ｖから外れると、コーナ位置が算出できなくなることにより行う。

前記制御装置２６は、ＣＰＵ等を有する制御部２８と、マッピングデータ等を保持する記憶部３０と、半導体チップ実装機１０の状態等を表示する表示部３２とを備えている。

前記マッピングデータは、図１に示される如く、従来のウェハＷ上に形成されたチップＴに関する良品／不良品等の評価データの他に、ウェハＷ上でのチップＴの相対位置に関するデータを有している。

前記制御部２８は、マッピングデータに基づき、評価データに応じた所定のチップＴ、例えば、良品のチップＴのみを基板Ｓ上に実装するようになっている。そして、制御部２８は、検査モジュールとして、ウェハＷが半導体チップ実装機１０上の所定の位置に装着された場合におけるチップＴの機械座標をマッピングデータにより算出する手段と、この算出された機械座標とこれに対応する吸着ノズル１４による吸着位置の機械座標とを照合し、所定の許容範囲内にあるか否かを判定する手段と、を有している。

次に、図５に基づき、半導体チップ実装機１０の実装手順について説明する。

まず、生産中に部品切れ等が発生した後、実装生産を再スタートさせる場合、ステップＳ１でウェハＷを交換し、新しいウェハＷをウェハ供給装置１２から供給し、半導体チップ実装機１０の所定の位置に装着する。そして、このウェハＷに対応したマッピングデータを取得する。なお、前述したように、必ずしもウェハＷは所定の位置に理想的に装着されるとは限らない。

このマッピングデータに基づき、ステップＳ２で、ウェハＷにおける吸着先頭の位置決め等のティーチングを行う。即ち、良品のチップＴの吸着先頭位置や次の良品のチップＴの位置等を制御装置２６により決める。

実装に必要なデータのティーチングが終了したら、ステップＳ３で、基板ＳへのチップＴの実装生産を開始する。

実装生産は、まず、ステップＳ４で、ウェハＷ上のチップＴの吸着位置へ、実装ヘッド部１６を移動させる。即ち、実装ヘッド部１６の吸着ノズル１４が指令されたチップＴの吸着位置へ移動する。

実装ヘッド部１６が移動したら、ステップＳ５で、事前に算出された機械座標（以下、算出機械座標と称する）と、これに対応する吸着ノズル１４による吸着位置の機械座標（以下、吸着移動座標と称する）とを照合する。

なお、算出機械座標は、制御部２８の検査モジュールによりウェハＷが半導体チップ実装機１０上の、所定の位置に理想的に装着された場合におけるチップＴの機械座標であり、マッピングデータの相対位置に関するデータに基づき事前に算出される。又、吸着移動座標は、実装ヘッド部１６の停止時における実装ヘッド位置決め部２０のエンコーダにより求める。

ステップＳ６で、これら機械座標の誤差が所定の許容範囲内、例えば、チップＴのサイズの１／２以内にあるか否かを制御部２８の検査モジュールにより判定する。即ち、制御装置２６の制御部２８により、吸着移動座標が正しいか否かを常時検査する。

なお、この判定結果や算出機械座標及び吸着移動座標やマッピングデータは、表示部３２において表示され、リアルタイムに吸着状態を目視して確認できるようになっている。又、ウェハＷ毎におけるこれらのデータは、記憶部３０に保存され、後に、不良基板が発覚した場合に、吸着チップＴの中に誤ったランク部品がなかったか否か、又、ウェハＷから吸着した順番に問題がなかったか否か等のトレースができるようになっている。

ステップＳ６における判定の結果、許容範囲内である場合は、ステップＳ７で、ウェハＷ上のチップＴを吸着ノズル１４により吸着し、基板Ｓ上の所定位置に移動した後、ステップＳ８で、基板Ｓ上にチップＴを実装する。

判定結果が、許容範囲外である場合、ステップＳ９で、エラー処理を行う。例えば、不良基板が発生しないように、実装動作を停止させ、ウェハＷの位置を調整してからチップＴを吸着させる。エラー処理が終了したら、ステップＳ８で、チップＴを基板Ｓに実装する。

ウェハＷにチップＴを実装したら、ステップＳ１０で、基板Ｓ上の全ての実装点に対して実装が完了したか否かを判定し、完了したら実装を終了する。完了していないなら、ステップＳ４に戻り、全点実装が完了するまで繰り返す。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態の半導体チップ実装システムについて図６に基づき説明する。

半導体チップ実装システム４０は、システム全体を制御する外部制御装置４２と、これにより制御される複数の実装生産ライン５０と、を備えている。該各実装生産ライン５０は、半導体チップ実装機５２と、実装機Ａ（５４）と、実装機Ｂ（５６）と、実装機Ｃ（５８）とを備えている。

ウェハ供給装置１２を備えた半導体チップ実装機５２の前工程に、実装機Ａ（５４）と、後工程に、実装機Ｂ（５６）と、実装機Ｃ（５８）とが直列に連結され、実装基板を生産するようになっていて、各実装生産ライン５０は、外部制御装置４２とネットワーク接続されている。

前記外部制御装置４２は、制御部（図示せず）と、記憶部４４と、表示部４６とを備えている。又、第１実施形態における制御装置２６の機能の他に、システム全体を制御する機能を備えている。

前記実装機Ａ（５４）は、例えば、ペースト状の半田を基板Ｓに塗布する機械であり、実装機Ｂ（５６）は、半導体チップ実装機５２により実装されたチップＴを基板Ｓに加熱によってボンディングさせる機械であり、実装機Ｃ（５８）は、基板Ｓを洗浄する機械である。

次に、図７に基づき、本実施形態の手順について説明する。

各半導体チップ実装機５２における基本動作は、第１実施形態と同じであるが、実装動作が外部制御装置４２により制御されるため、データの送受信がネットワークにより行われる点が異なる。

まず、ステップ２０で、外部制御装置４２は、吸着位置へ実装ヘッド部１６が移動した後、吸着ノズル１４の吸着移動座標と、吸着しようとするチップＴに関するマッピングデータの吸着番号や相対位置等に関するデータを各半導体チップ実装機５２から受信する。

これらのデータを外部制御装置４２が受信したならば、ステップＳ２１で、マッピングデータと受信した吸着番号から、吸着位置の機械座標、即ち、算出機械座標を算出する。

次に、ステップＳ２２で、受信した吸着移動座標のデータと算出機械座標の誤差が許容範囲内にあるか否かを判定し、許容範囲内ならば、判定等の処理を終了し、許容範囲外ならば、ステップＳ２３で、該当する半導体チップ実装機５２へエラーを送信し、例えば、停止命令を送信し、吸着動作を停止させる。

又、これら機械座標等のデータを、表示部４６にリアルタイムに表示させ、ウェハＷ毎に外部制御装置４２の記憶部４４に保存する。

なお、第１実施形態及び第２実施形態において、吸着移動座標は、実装ヘッド位置決め部２０へのモータ指令座標から求めてもよい。

半導体ウェハ上のチップの吸着番号及び良品／不良品の様子及びこれに対応するマッピングデータを示す模式図 前記チップの吸着位置認識エラーを検出する様子を示す模式図 前記ウェハが、（Ａ）所定の位置に装着された場合、及び、（Ｂ）所定の位置に装着されなかった場合の一例を示す平面図 本発明に係る第１実施形態の半導体チップ実装機の概要を示す平面図 前記実施形態における半導体チップ実装の手順を示すフローチャート 本発明に係る第２実施形態の半導体チップ実装システムの概要を示す構成図 前記実施形態のウェハ吸着位置検査時における手順を示すフローチャート

符号の説明

１０、５２…半導体チップ実装機
１４…吸着ノズル
２６…制御装置
３０、４４…記憶部
３２、４６…表示部
４０…半導体チップ実装システム
４２…外部制御装置
Ｗ…ウェハ
Ｔ…チップ
Ｓ…基板

Claims (4)

1. ウェハ上に形成されたチップの評価データを有するマッピングデータに基づき、前記評価データに応じた所定のチップを、平面方向に移動する吸着ノズルにより吸着して基板上に実装する半導体チップ実装機において、
   前記ウェハが前記実装機上の所定の位置に装着された場合におけるチップの機械座標を前記ウェハ上でのチップの相対位置に関するデータにより算出する手段と、
   該算出された機械座標と、これに対応する前記吸着ノズルによる吸着位置の機械座標とを照合し、所定の許容範囲内にあるか否かを判定する手段と、
   を備えたことを特徴とする半導体チップ実装機。
2. 前記算出された機械座標と、これに対応する前記吸着ノズルによる吸着位置の機械座標とを表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の半導体チップ実装機。
3. 前記吸着ノズルによる吸着位置の機械座標を保持する記憶部を備えたことを特徴とする請求項１又２に記載の半導体チップ実装機。
4. ウェハ上に形成されたチップの評価データを有するマッピングデータに基づき、前記評価データに応じた所定のチップを、平面方向に移動する吸着ノズルにより吸着して基板上に実装する複数の半導体チップ実装機を有し、これらを制御する半導体チップ実装システムにおいて、
   前記ウェハが前記各実装機上の所定の位置に装着された場合におけるチップの機械座標を前記ウェハ上でのチップの相対位置に関するデータにより算出する手段と、
   該算出された機械座標と、これに対応する前記吸着ノズルによる吸着位置の機械座標とを照合し、所定の許容範囲内にあるか否かを判定する手段と、
   前記算出された機械座標及び吸着位置の機械座標を表示する表示部と、
   を備えたことを特徴とする半導体チップ実装システム。

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