JP2008135455A - チップ移載装置 - Google Patents

Abstract

【課題】チップに傷を付けず、移載先を汚すことがなく、コレットが吸着不良を生じさせることがない、チップ移載装置を提供すること。
【解決手段】複数のチップに分割されたウェハを載置して、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能なステージと、そのステージに載置されたウェハからチップ毎にピックアップする、Ｚ方向に移動可能なコレットと、そのコレットを８つ配設し、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能であり且つ回転可能なヘッドと、コレットを画像を通じて監視するモニタと、を具備するチップ移載装置１０の提供による。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体素子、圧電素子等のチップを、傷付けることなく、ステージから他の場所へ載せ換えることが可能なチップ移載装置に関する。

半導体デバイスは、所謂前工程において、シリコン等からなるウェハに多数の半導体素子を形成した後、所謂後工程において、半導体素子を形成したウェハをダイシングテープに貼り付けて、ダイサによって個々のチップに切断し、ダイシングテープからチップをピックアップして、所定のトレーやエンボステープ等に載せ換え、ボンディングへ移行するという過程を経て、製造される。

切断されたチップを、ダイシングテープに貼付された状態から、所定のトレーやエンボステープ等へ、載せ換えるに際しては、チップ移載装置が使用される。このチップ移載装置については、高速化を図った装置や、より薄くなっていくウェハへの対応を改善した装置、あるいは、単に移載するだけではなく、良品、不良品の峻別を行う装置等、従来、種々の提案がなされている。

例えば、特許文献１には、高速化を図った装置が提案されている。特許文献１に開示された装置は、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能なウェハ積載台と、回転可能な複数のコレットと、を有する装置である（他に、例えば、特許文献２，３を参照）。
特許第２９９５４３５号公報 特開２００５−３０３２０３号公報 特開２００４−１９３４９３号公報

ところが、チップを移載するための従来の装置においては、装置を稼動すると、コレットにチップが挟まり、チップが破壊するという問題が起きる場合があった。又、チップのみならず、コレットの破損にまで至り、その破損したコレットによって、次回以降、移載されるチップの表面に、連続的に傷を発生させるという問題も生じる場合があった。更には、チップの裏面に、ダイシング加工によるカスや、ダイシングテープの接着成分が付着して、移載先であるトレー等を汚染させたり、あるいは、カスがコレット内に蓄積して、コレットが良好にチップを吸着出来なくなる（チップが落下する）という問題も報告されていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、その課題とするところは、従来技術の欠点を除くところにあり、具体的には、チップに傷を付けず、移載先を汚すことがなく、コレットが吸着不良を生じさせることがない、チップ移載装置を提供することである。研究が重ねられた結果、以下の手段によって、上記課題を解決し得ることが見出された。

即ち、本発明によれば、複数のチップに分割されたウェハを載置して、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能なステージと、そのステージに載置されたウェハからチップ毎にピックアップする、Ｚ方向に移動可能なコレットと、そのコレットを３以上配設した回転可能なヘッドと、コレットを画像を通じて監視するモニタと、を具備するチップ移載装置が提供される。

本発明に係るチップ移載装置において、ステージをＸ方向及びＹ方向に移動可能とする手段として、例えば直線運動案内機器（ＬＭガイド）等を採用出来る。又、本発明に係るチップ移載装置において、コレットを３以上配設した回転可能な上記ヘッドも、例えば直線運動案内機器（ＬＭガイド）等によってＸ方向及びＹ方向に移動可能なものであってもよい。ヘッドの自由な移動によって、複数のチップのうちの所定のチップに、吸着しようとするコレットを正確に位置決めすることが可能になる。

本発明に係るチップ移載装置において、ヘッドを回転可能にする手段として、ステッピングモータ、ＡＣモータ、ＤＣモータ等を採用することが出来る。モータは、用途により選択すればよい。回転位置を検出するための機能を有するモータを好適に使用することが出来る。このようなモータに制御信号を与えることで、ヘッドを、一定の間隔毎（角度毎）に間欠して（移動及び停止して）回転させることが可能となる。そして、ヘッドにはコレットが配設されているから、コレットでチップをピックアップし、ヘッドを回転させることによって、チップを、ステージから他の場所（他のステージ）へ移載することが出来る。

本発明に係るチップ移載装置においては、コレットに付着した異物を除去するクリーナＡを具備することが好ましい。

クリーナＡ（掃除手段）として、エアブロー（装置）、ブラシ、プラズマ洗浄（装置）、イオナイザ（静電気除去器）を挙げることが出来る。

本発明に係るチップ移載装置においては、チップに付着した異物を除去するクリーナＢを具備することが好ましい。

クリーナＢ（掃除手段）として、エアブロー（装置）、ブラシ、プラズマ洗浄（装置）、イオナイザ（静電気除去器）を挙げることが出来る。

本発明に係るチップ移載装置は、チップが、膜状の圧電体、及びその圧電体を挟んだ下部電極及び上部電極、を含む積層構造を有する圧電素子である場合に、好適に使用することが出来る。

本発明に係るチップ移載装置は、チップが、薄肉ダイヤフラム部、及びその薄肉ダイヤフラム部の周縁に一体的に架設された厚肉部、を有し、それら薄肉ダイヤフラム部及び厚肉部によって、外部に連通した空洞が形成されたセラミック基体と、そのセラミック基体の位置の面に形成された、膜状の圧電体、及びその圧電体を挟んだ下部電極及び上部電極、を含む積層構造を有する圧電素子と、からなる圧電デバイスである場合に、好適に使用することが出来る。

本発明に係るチップ移載装置は、コレットを画像を通じて監視するモニタを備えているので、コレットの検査を画像によって行うことが出来る。そして、コレットを３つ（又は３つ以上）配設した、回転可能なヘッドを備えているので、チップをウェハからピックアップ（例えば吸着）しているコレット、チップをステージとは別の場所（トレー等）へプレース（載置）しているコレット、チップを外した（空の）コレット、という状態が同時に作り出され、且つ、３以上のコレットのそれぞれを、ＸＹ平面上で回転させながら、それぞれに、ピックアップ、プレース、チップなし、という状態を、順次、繰り返し与え得る。よって、２つのコレットがピックアップ又はプレースをしている間に、同時に、チップがない残りのコレットを画像によりモニタリングして検査をすることが可能であり、無駄な時間は生じず、生産性を維持した状態で、コレット自体の傷やコレットに付着した異物によって発生し得る製品（チップ）の傷や破損等を、事前に防止することが可能となる。尚、ピックアップ、プレース、チップなし、という状態は、それぞれ複数、同時に作り出されてもよく、その方が生産性向上に寄与する場合があることから、コレットは、ヘッドに３つ以上配設されることが望ましいことは、明らかである。

本発明に係るチップ移載装置は、コレットに付着した異物を除去するクリーナＡを具備するので、生産性を維持した状態で、製品（チップ）傷や破損等を、事前に防止することが可能となる。例えば、回転可能なヘッドにコレットを４つ（又は４つ以上）配設することによって、チップをウェハからピックアップ（あるいは吸着）しているコレット、チップをステージとは別の場所（トレー等）へプレースしているコレット、チップを外した（空の）コレットが２つ、という状態が同時に作り出され、且つ、４つのコレットのそれぞれを、ＸＹ平面上で回転させながら、それぞれに、ピックアップ、プレース、チップなし、チップなし（チップなしは２つ）、という状態を、順次、繰り返し与え得る。よって、３つのコレットがピックアップ又はプレースをし、あるいは、チップがないコレットのうちの１つが画像によりモニタリングされ検査を受けている間に、同時に、チップがないコレットのうちの残りをクリーナＡで掃除し、コレットに付着した異物（カス、接着剤等）を除去することが可能であり、無駄な時間は生じず、生産性を維持した状態で、コレットに付着する異物によって発生し得る製品（チップ）傷や破損等を、事前に防止することが可能となる。このような効果を奏する本発明に係るチップ移載装置の本機能は、上記した膜状の圧電体、及びその圧電体を挟んだ下部電極及び上部電極、を含む積層構造を有する圧電素子、薄肉ダイヤフラム部、及びその薄肉ダイヤフラム部の周縁に一体的に架設された厚肉部、を有し、それら薄肉ダイヤフラム部及び厚肉部によって、外部に連通した空洞が形成されたセラミック基体と、そのセラミック基体の位置の面に形成された、膜状の圧電体、及びその圧電体を挟んだ下部電極及び上部電極、を含む積層構造を有する圧電素子のような、損傷され易いものには、非常に好適である。

本発明に係るチップ移載装置は、チップに付着した異物を除去するクリーナＢを具備するので、生産性を維持した状態で、製品（チップ）傷や破損等を、事前に防止することが可能となる。例えば、回転可能なヘッドにコレットを４つ（又は４つ以上）配設することによって、チップをウェハからピックアップ（あるいは吸着）しているコレット、ウェハからピックアップしたチップをキープ（持ち続ける）しているコレット、チップをステージとは別の場所（トレー等）へプレースしているコレット、チップを外した（空の）コレット、という状態が同時に作り出され、且つ、４つのコレットのそれぞれを、ＸＹ平面上で回転させながら、それぞれに、ピックアップ、キープ、プレース、チップなし、という状態を、順次、繰り返し与え得る。よって、３つのコレットがピックアップ、プレース、チップなし（検査又はコレット掃除、コレットが５つ以上であれば検査及びコレット掃除）、の状態である間に、同時に、コレットにキープされたチップをクリーナＢで掃除し、チップ自体に付着した異物（カス、接着剤等）を除去することが可能であり、無駄な時間は生じず、生産性を維持した状態で、製品（チップ）傷や破損等を、事前に防止することが可能となる。更に、キープしている際、製品の外観検査を実施したり、特性検査を行うことも可能である。

圧電素子は、半導体素子と同様に、多個取りで作製されるのが通常である。又、駆動部である圧電素子に所望のセラミック振動板等を付した圧電デバイスも、多個取りで作製される。即ち、圧電素子や圧電デバイスは、大きなセラミックシートを用いて多数の圧電素子（又は圧電デバイス）を形成した後、圧電素子（又は圧電デバイス）を形成したシートをダイシングテープに貼り付けて、ダイサ等によって個々のチップ（圧電素子又は圧電デバイス）に切断し、ダイシングテープからチップをピックアップして、所定のトレーやエンボステープ等に載せ換える（プレース）という過程を経て、製造される。本発明に係るチップ移載装置は、このように多個取りで作製された、破損し易い圧電素子や圧電デバイス（チップ）を、その品質を損なうことなく、移載することが可能である。

以下、本発明について、適宜、図面を参酌しながら、実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されて解釈されるべきものではない。本発明の要旨を損なわない範囲で、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良、置換を加え得るものである。例えば、図面は、好適な本発明の実施の形態を表すものであるが、本発明は図面に表される態様や図面に示される情報により制限されない。本発明を実施し又は検証する上では、本明細書中に記述されたものと同様の手段若しくは均等な手段が適用され得るが、好適な手段は、以下に記述される手段である。

図１は、本発明に係るチップ移載装置の一の実施形態を示す斜視図である。図１に示されるチップ移載装置１０は、ステージ１、８つのコレット２、その８つのコレット２を配設したヘッド３、モニタであるカメラ４（例えばＣＣＤカメラ）で構成される。図１には、その他に、チップ６の移載先である、ステージ１とは別のステージ７（トレーやボンディング装置等であってもよい）が表されている。

ステージ１及びステージ７は、例えば２つの直線運動案内機器（ＬＭガイド）等によってＸ方向及びＹ方向に移動可能なステージである。ステージ１の上には、複数のチップ６に分割されたウェハ５が載置されている。これは、予め行われたダイシング工程においてダイシングテープに貼り付けたウェハ５を切断した後の状態である。複数のチップ６のうちの所定のチップは、ステージ１の自由な移動によって、ＸＹ平面上の所定の場所に正確に（μｍオーダーの精度で）位置決めされる。

コレット２は、図示しない（ヘッド３に取り付けられた）例えばＡＣサーボモータによってＺ方向に移動可能となっている。そして、コレット２は、回転可能なヘッド３に配設されている。ヘッド３に配設された８つのコレット２は、円筒形を呈するヘッド３の回転軸を中心とした円周上に４５°間隔で配列されている。コレット２は、例えば図示しないチューブによって図示しない真空装置に接続されており、その真空装置を制御することによってチップ６を吸着し、あるいは吸着したチップを放すことが出来る。チップ６は、このようなコレット２の機能、及び回転するヘッド３によって、ステージ１に載置されたウェハ５からピックアップされステージ７へプレースされる（移載される）。

ヘッド３は、例えばステッピングモータを取り付けた簡単な構成のものである。そのステッピングモータによって、ヘッド３は、図１中の矢印で示されるθ方向に、例えば４５°毎に間欠して（移動及び停止して）回転可能となっており、この回転によって、チップ６を、ステージ１からステージ７へ移載する。

カメラ４は、チップ６をプレースした後の、チップなしのコレット２を、撮像するものである。カメラ４によって撮られた画像は、例えば画像処理装置に送られ自動で分析され、異物が付着しているか否か瞬時に判断することが可能である。又、判定が自動で出来ない微妙な異物等については、画像を人等が判定することも可能である。

上記した図１に示されるチップ移載装置１０は、以下のように動作する。

先ず、ステージ１のＸＹ平面上の移動により、これからチップをピックアップしようとするコレット２を、そのコレット２にピックアップされるチップ６の上方に位置決めする。次いで、ＡＣサーボモータを駆動してコレット２を下降させ、ピックアップすべきチップ６の近傍に位置させる。そして、真空装置によってそのチップ６をコレット２に吸着する。

一方、ステージ７のＸＹ平面上の移動によって、チップ６をピックアップしたコレット２が、のちにヘッド３の回転でステージ７上へ移動してきたときの、そのコレット２の下方に、チップ６を載置しようとするステージ７の所定の場所を、予め位置決めする。

そして、ＡＣサーボモータを逆に駆動して、コレット２を上昇させ、チップ６を、ステージ１上のウェハ５からピックアップする。次に、ステッピングモータを駆動させて、ヘッド３をθ方向へ間欠に回転させ、チップ６をキープしたコレット２を、ステージ７上へ移動させる。図１に示されるチップ移載装置１０では、４５°毎の４回の間欠の移動によって、コレット２はステージ１上からステージ７上へ移動する。

ピックアップしたチップ６をキープしたコレット２がステージ７上へ移動したら、上記の通り、その移動してきたコレット２の下方に予め位置決めされていたステージ７において、ＡＣサーボモータを駆動してコレット２を下降させ、載置すべきステージ７の所定位置の直近真上にコレット２を位置させる。そして、真空装置によって（真空を開放し）そのチップ６をコレット２から放す（プレースする）。

チップ６をプレースしたら、ＡＣサーボモータを逆に駆動して、コレット２を上昇させる。次に、ステッピングモータを駆動させて、ヘッド３をθ方向へ間欠に回転させ、チップ６のないフリーなコレット２を、カメラ４のレンズ近傍に移動させ、コレット２を、特にチップを吸着する下面を中心として、カメラ４で撮影し、画像として映し出されるようにする。図１に示されるチップ移載装置１０では、４５°毎の２回の間欠の移動によって、コレット２はステージ７上からカメラ４のレンズ近傍へ移動する。

カメラ４による撮像によって異物が付着していないことが確認されたコレット２は、更に、ステッピングモータの駆動によるヘッド３のθ方向への間欠の回転によって、ステージ１上に戻る。図１に示されるチップ移載装置１０では、４５°毎の２回の間欠の移動によって、コレット２はカメラ４のレンズ近傍からステージ１上へ移動する（戻る）。

以上の説明は、１つのコレット２に着目した１周分の動作についてのものであるが、この動作は、８つのコレット２で、同時に行われる。図１において、コレット２ａはチップ６をピックアップしようとするコレット２、コレット２ｂはピックアップしたチップ６をキープして移動しているコレット２、コレット２ｃはチップ６をプレースしようとするコレット２、コレット２ｄはカメラ４に撮られているものを含めてチップがないコレット２、をそれぞれ表している。

図２は、本発明に係るチップ移載装置の他の実施形態を示す斜視図である。図２に示されるチップ移載装置２０は、チップ移載装置１０と同様に、ステージ１、８つのコレット２、その８つのコレット２を配設したヘッド３、モニタであるカメラ４を具備し、更にコレット２の静電気を除去するイオナイザ８（クリーナＢに相当する）を含めて構成される。

チップ移載装置２０は、イオナイザ８によって、チップ６をキープして移動しているコレット２（２ｂ）の、静電気を除去することが出来る。即ち、チップ移載装置２０においては、この静電気除去によって、ステージ７へ載置する前に、コレット２及びチップ６に付着した塵、埃等の異物を除去することが可能である。

図３は、本発明に係るチップ移載装置の更に他の実施形態を示す斜視図である。図３に示されるチップ移載装置３０は、チップ移載装置１０，２０と同様に、ステージ１、８つのコレット２、その８つのコレット２を配設したヘッド３、モニタであるカメラ４を具備し、更にチップ移載装置２０と同様のイオナイザ８と、新たにクリーナＡとしてのブラシ９を含めて構成される。

チップ移載装置３０では、ブラシ９によって、チップがないフリーな状態で移動しているコレット２（２ｄ）の異物を除去することが出来る。即ち、チップ移載装置３０においては、これからチップ６をピックアップしようとするステージ１への移動の前に、コレット２を異物の付着していないきれいな状態にすることが可能である。

本発明に係るチップ移載装置は、半導体素子や圧電素子等のチップを、それに傷を付けることなく、ダイシングテープからピックアップして、所定のトレーやエンボステープ等に載せ換えるための装置として、好適に利用することが出来る。

本発明に係るチップ移載装置の一の実施形態を示す斜視図である。 本発明に係るチップ移載装置の他の実施形態を示す斜視図である。 本発明に係るチップ移載装置の更に他の実施形態を示す斜視図である。

符号の説明

１ ステージ
２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ コレット
３ ヘッド
４ カメラ
５ ウェハ
６ チップ
７ ステージ
８ イオナイザ
９ ブラシ

Claims (5)

1. 複数のチップに分割されたウェハを載置する、Ｘ方向及びＹ方向に移動可能なステージと、そのステージに載置されたウェハからチップ毎にピックアップする、Ｚ方向に移動可能なコレットと、そのコレットを３以上配設した回転可能なヘッドと、前記コレットを画像を通じて監視するモニタと、を具備するチップ移載装置。
2. 前記コレットに付着した異物を除去するクリーナＡを具備する請求項１に記載のチップ移載装置。
3. 前記チップに付着した異物を除去するクリーナＢを具備する請求項１又は２に記載のチップ移載装置。
4. 前記チップが、
   膜状の圧電体、及びその圧電体を挟んだ下部電極及び上部電極、を含む積層構造を有する圧電素子である請求項１〜３の何れか一項に記載のチップ移載装置。
5. 前記チップが、
   薄肉ダイヤフラム部、及びその薄肉ダイヤフラム部の周縁に一体的に架設された厚肉部、を有し、それら薄肉ダイヤフラム部及び厚肉部によって、外部に連通した空洞が形成されたセラミック基体と、
   そのセラミック基体の位置の面に形成された、膜状の圧電体、及びその圧電体を挟んだ下部電極及び上部電極、を含む積層構造を有する圧電素子と、
   からなる圧電デバイスである請求項１〜４の何れか一項に記載のチップ移載装置。

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