JP2009158625A - 吸着搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
半導体装置の裏面を洗浄する洗浄液が半導体装置の表面に吸い込まれるのを防止する。
【解決手段】
本発明の吸着搬送装置は、複数の半導体装置２０を一括吸着して搬送する吸着搬送装置であって、空気を吸引する真空室８と、真空室８につながった吸引通路１９を備え、吸引通路１９の空気が真空室８に吸引されることにより、半導体装置２０の第１の主面を吸着する吸着パッドリング１と、半導体装置２０の第１の主面とは反対側の第２の主面に向けて洗浄液を噴射する洗浄手段２５と、空気を放出する空気室１２と、空気室１２から放出された空気を半導体装置２０の第１の主面から第２の主面に向かう方向に放出するため、吸着パッドリング１の周囲に設けられ空気室１２につながった空気通路１４とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の半導体装置（ワーク）を一括吸着して搬送する吸着搬送装置に係り、特に、半導体装置の裏面を洗浄する洗浄手段を備えた吸着搬送装置に関する。

半導体装置の製造には、半導体ウエハや樹脂基板のような多数個取り用のワークが用いられる。ワークは、ダイシングなどにより個片に分離されるが、このとき、ワークに削り粉や汚れが付着することがある。このため、ワークを個片に分離した後、ワーク個片を洗浄して汚れなどを除去することが行われている。

特開２００３−１６３１８０号公報（特許文献１）には、ダイシングされたワークを一括して吸着保持し、吸着保持したまま洗浄を行って後工程へ搬送可能なワーク搬送装置及びダイシング装置が開示されている。

また、特開２００２−２８５８３号公報（特許文献２）には、洗浄ローラを用いてワーク個片を洗浄する洗浄装置が開示されている。
特開２００３−１６３１８０号公報 特開２００２−２８５８３号公報

しかしながら、従来技術では、洗浄ノズルを用いて半導体装置（ワーク）の裏面から洗浄液をかけると、洗浄液は半導体装置を吸着している吸着部に吸い込まれていた。このため、半導体装置の収納時に吸着破壊エアでゴム製の吸着パッドから半導体装置を分離する際、半導体装置の表面に向けて、吸い込んだ洗浄液を噴出してしまうおそれがあった。半導体装置の表面に噴出される洗浄液には切削物などの汚染物質が混入していることが多く、半導体装置の表面を汚染する原因となっていた。

上記問題を解決するため、本発明は、半導体装置裏面からの洗浄液による半導体装置表面の汚染を効果的に防止する吸着搬送装置を提供する。

本発明の吸着搬送装置のうち代表的な一つは、複数の半導体装置を一括吸着して搬送する吸着搬送装置であって、空気を吸引する真空室と、前記真空室につながった吸引通路を備え、該吸引通路の空気が該真空室に吸引されることにより、前記半導体装置の第１の主面を吸着する吸着パッドリングと、前記半導体装置の前記第１の主面とは反対側の第２の主面に向けて洗浄液を噴射する洗浄手段と、空気を放出する空気室と、前記空気室から放出された空気を前記半導体装置の前記第１の主面から前記第２の主面に向かう方向に放出するため、前記吸着パッドリングの周囲に設けられ該空気室につながった空気通路とを有する。

好ましくは、前記空気通路は、前記吸着パッドリングの外側に配置されている。また、前記空気通路は、前記吸着パッドリングの周囲に複数設けられている。また、前記洗浄液は水、又は、水と空気との混合体である。

好ましくは、前記吸着搬送装置は、前記洗浄手段により前記洗浄液が噴射されている期間にのみ前記空気通路から空気が放出されるように制御する制御手段を有する。

本発明のその他の目的及び効果は以下の実施例において説明される。

本発明の吸着搬送装置によれば、一括吸着で半導体装置を吸着したまま半導体装置の裏面に洗浄液をかけても、洗浄液が半導体装置の表面に吸い込まれることはない。このため、半導体装置の表面の汚染を効果的に防ぐことができる。

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１及び図２は、本発明の実施例における吸着搬送装置の要部を示している。図１は、吸着搬送装置の吸着部周辺の断面拡大図である。図２は、吸着搬送装置の吸着部の平面図である。

本実施例の吸着搬送装置は、例えばダイシング装置のような製造装置に設けられて、複数の半導体装置（ワーク）を一括吸着して搬送する吸着搬送装置である。後述のように、本実施例の吸着搬送装置は、複数の半導体装置の裏面を一括して洗浄する。図１及び図２は、本実施例の吸着搬送装置において、１つの半導体装置を洗浄する部分の構造を拡大した図である。後述のとおり、実際には、吸着搬送装置は複数の半導体装置を吸着して洗浄するように構成されている。

１は吸着パッドリングである。本実施例の吸着パッドリング１は金属からなり、その中央部においてザグリ２を有する。図１において、吸着パッドリング１の下面周囲には、ゴム製の吸着パッド３が貼り付けられている。吸着パッド３は、図２に示すように、円状のリング形状となっている。ただし、これに代えて、例えば四角形状にすることもできる。吸着パッドリング１は、半導体装置２０を吸着するための吸着手段であるから、この機能を備える部位であれば、他の形態を採用してもよい。

図１に示すように、ザグリ２の内部及び吸着パッド３で囲まれた部分は空洞となっており、空洞部１０が形成されている。空洞部１０の上方には吸引通路１９が形成され、空洞部１０は吸引通路１９につながっている。また、吸引通路１９は真空室８につながっている。このため、空洞部１０及び吸引通路１９に存在する空気は、図示しない真空ポンプを用いて真空室８に吸引され、排気される。このような構成により、図１における吸着パッドリング１の下面には、吸着パッド３を介して、半導体装置２０の表面（第１の主面）が吸着される。吸着パッド３に吸着された半導体装置２０は、例えば、図２の二点鎖線で囲まれた領域を占める。

半導体装置２０（ワーク）は、その表面（第１の主面）が吸着パッド３に吸着保持され、裏面（第１の主面とは反対側の第２の主面）が洗浄液で洗浄される。半導体装置２０の第１の主面が吸着パッド３に吸着されると、半導体装置２０は、その裏面である第２の主面が図１の下方向を向くように吸着保持される。このような状態で、洗浄ノズルなどの洗浄手段２５は、図１の下側から半導体装置２０の裏面（第２の主面）に向けて洗浄液を噴射する。

洗浄手段２５は、複数の半導体装置２０の全体を洗浄するように、半導体装置２０の主面に対して平行に移動しながら洗浄液を噴射する。このとき、洗浄手段２５は、図示しない制御手段により移動の速度や方向が制御される。また、制御手段からの信号に従い、図示しない駆動手段が洗浄手段２５を移動させる。ただし、これに代えて、一度に複数の半導体装置２０の全面を洗浄可能な洗浄手段を用いることもできる。このような洗浄手段によれば、洗浄手段を移動させるための制御手段及び駆動手段は不要となる。

洗浄手段２５から噴射される洗浄液としては、通常、水と空気の混合体が用いられる。水と空気の混合体を用いる洗浄方法は、二流体洗浄と呼ばれる。ただし、洗浄液はこれに限定されるものではなく、他の洗浄液を用いることもできる。例えば、洗浄液として水だけを用いて洗浄することも可能である。

本実施例の吸着搬送装置を用いて洗浄される半導体装置２０は、主に、基板上に半導体チップを搭載して樹脂封止し、個片に切断された半導体パッケージである。代表的には、ＣＳＰ（チップ・サイズ・パッケージ）やＢＧＡ（ボール・グリッド・アレイ）などの樹脂封止された半導体装置である。

ＣＳＰやＢＧＡは、パッケージの裏面に複数のはんだバンプが形成される。これらのはんだバンプが半導体装置２０の電極となり、半導体装置２０を搭載する外部の基板における配線に電気的に接続される。半導体装置２０がＣＳＰやＢＧＡである場合、ＣＳＰやＢＧＡの裏面（第２の主面）が、はんだバンプが形成される電極形成面である。このため、洗浄手段２５により電極形成面が洗浄されることになる。なお、洗浄対象となる半導体装置２０は、ＣＳＰなど、半導体パッケージの裏面に電極構造を備えた半導体装置に限定されず、他の形態を備えた半導体装置であってもよい。例えば、ＱＦＰ（クワッド・フラット・パッケージ）などリードが半導体パッケージの側面から取り出される形態の半導体装置にも適用される。本実施例の吸着搬送装置は、半導体装置２０の種類を問わず、少なくとも半導体チップを含む一般的な半導体装置の全てに適用可能である。

図１において、５は上プレート、６は仕切りプレート、７は下プレートである。上プレート５、仕切りプレート６、及び、下プレート７はいずれもステンレスなどの金属から構成される。吸着パッドリング１は、ボルト４を用いて上プレート５に固定される。ボルト４の頭部と吸着パッドリング１におけるザグリ２の底面との間には、緩衝材としてのゴムパッキン１６が設けられている。

真空室８は、上プレート５と仕切りプレート６の間に形成される。仕切りプレート６には孔が設けられ、吸着パッドリング１はその孔の中を貫通するように配置される。また、吸着パッドリング１は、パッドスペーサ１７を介して仕切りプレート６に固定される。

真空室８は、上述の真空ポンプにより真空引きされており、真空室８の内部は真空状態又は真空に近い状態となっている。このため、真空室８につながった空間に存在する空気は、真空室８に吸引される。真空室８に吸引されて真空室８を通過した空気は、上プレート５に形成された排気通路９を介して排気される。真空室８が吸着パッドリング１の吸引通路１９を介して空洞部１０につながっているため、空洞部１０及び吸引通路１９に存在する空気は真空ポンプによって真空室８及び排気通路９を通って排気される。

空気室１２は、仕切りプレート６と下プレート７の間に形成される。仕切りプレート６と下プレート７の間にはシール用のＯリング１８及び間隔調整用のカラー２８が配置されている。このため、仕切りプレート６と下プレート７との間の接続を確実なものとなり、空気室１２からの空気の漏出が防止される。

空気室１２には、空気供給手段２６（図９参照）が接続されている。空気供給手段２６は、空気室１２の内部に空気を供給する。このような構成により、空気室１２は、空気室１２につながった空間に向けて空気を放出する。本実施例において、空気室１２は、洗浄対象の半導体装置２０に向けて吹き付ける空気の通路となる。

下プレート７には孔が形成されており、吸着パッドリング１はこの孔の中を貫通するように配置される。吸着パッドリング１は、下プレート７との間にわずかな隙間を確保しつつ、下プレート７の孔の中に配置される。

吸着パッドリング１は、図１の下プレート７の下において、リング状のシム１１を介して固定されている。このシム１１の厚みを調整することにより、下プレート７と吸着パッドリング１の間の距離を調整することができる。また、シム１１が下プレート７と吸着パッドリング１の間に介在することにより、空気室１２から下プレート７の空気孔１５を介して放出された空気はシム１１の方向には流れず、半導体装置２０の方向に向けて確実に放出される。吸着パッドリング１は、ボルト４を用いて上プレート５に固定することにより、下プレート７にも確実に固定される。

下プレート７の下側には、図１及び図２に示すように、吸着パッドリング１の拡径部の外形よりも大きな矩形状の孔部が形成されたゴムシート１３が取り付けられている。ゴムシート１３は、その下面が吸着パッド３の下面よりも高い位置となって、相対的に吸着パッド３が下方向に突出するような厚みに形成されている。吸着パッドリング１の外周面とゴムシート１３の孔部の内面との間には、空気が通るための空気通路１４が形成されている。この空気通路１４は、ゴムシート１３において下プレート７の空気孔１５につながる位置に孔を設けて吸着パッドリング１とは独立するように形成することもできる。空気通路１４は、空気孔１５を介して空気室１２につながっている。このため、空気通路１４は、空気室１２から放出された空気を半導体装置２０の表面（第１の主面）に放出することにより、隣り合って吸着された半導体装置２０同士の間（図８参照）を通ってその裏面（第２の主面）に放出される。

このように、空気通路１４から空気の放出される方向は、洗浄手段２５から洗浄液の噴射される方向とは反対の方向である。空気の放出される勢いが洗浄液の勢いより十分に強ければ、空気が放出される周辺領域において、洗浄液の進入は妨げられる。このため、本実施例の構成によれば、洗浄手段２５から半導体装置２０の裏面に噴射された洗浄液が、半導体装置２０の端部間を介して、半導体装置２０の表面に入り込むのを防止することができる。

空気通路１４の始端部側に設けられた空気孔１５は、吸着された半導体装置２０の端部又はそれに近い周辺部に配置されている。このため、空気孔１５から放出された空気が半導体装置２０に与える影響を小さくして、洗浄液の噴射方向とは反対の方向に、空気を勢いよく放出させることができる。この結果、洗浄液が半導体装置２０の表面に入り込むことを効果的に防止することができる。

図２に示されるように、本実施例では、空気孔１５は４箇所設けられている。ただし、これに限られず、３箇所以下又は５箇所以上の空気孔１５を設けてもよい。また、空気孔１５が複数設けられているものだけでなく、単数であってもよい。

次に、吸着パッドリング１の構造について詳細に説明する。

図３は、吸着パッドリング１の断面図である。図４（ａ）は、本実施例の円状の吸着パッドリング１の平面図であり、図４（ｂ）は、四角状の吸着パッドリング１の平面図である。

上述のとおり、吸着パッドリング１は金属からなり、ザグリ２を備えている。ザグリ２の内部は空洞部１０となっている。また、吸着パッドリング１の内部には、吸引通路１９が形成されている。吸着パッドリング１は、ザグリ２の内部等によって形成された空洞部１０及び吸引通路１９に存在する空気を真空室８へ排出することにより、半導体装置２０を吸着する。

また、図１に示すように、吸着パッドリング１の中央部には、ボルト孔２１が形成されている。ボルト孔２１にはザグリ２側（図３の下側）からボルト４が挿入され、上プレート５に固定される。図３、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示されるように、吸着パッドリング１には、その上端面と空洞部１０との間を連通する２つの吸引通路１９が形成されている。２つの吸引通路１９は、ボルト孔２１を間に挟んで互いに反対側に設けられている。吸着パッドリング１における吸引通路１９は、１つ又は３つ以上形成されているものであってもよい。また、吸引通路１９は、ボルト孔２１を取り囲む円弧状の長孔に形成してもよい。

なお、本実施例の吸着パッドリング１は、図４（ａ）に示されるように円状の形態を備えているが、図４（ｂ）のように四角状の吸着パッドリング１を採用することもできる。

次に、パッドスペーサ１７の構造について詳細に説明する。

図５は、パッドスペーサ１７の断面図である。図６は、パッドスペーサ１７を上プレート５の側から見たときの平面図である。

パッドスペーサ１７は、例えばゴムなどの弾力性のある材質で構成されている。パッドスペーサ１７の内部には丸孔２２が形成されている。この丸孔２２の内部には、図１に示すように、吸着パッドリング１の上部が上プレート５とは離間した状態に挿入される。パッドスペーサ１７は、ボルト４によって上プレート５に固定された吸着パッドリング１の拡径部によって下プレート７及びシム１１を介して上プレート５に押圧されて固定される。このとき、下プレート７、カラー２８及びＯリング１８によってパッドスペーサ１７において外径が大きくなった上側の拡径部に仕切りプレート６が密着するように押圧されることにより、上プレート５と仕切りプレート６の間に真空室８が構成される。

パッドスペーサ１７には、凹部２３と凸部２４が交互に形成されている。凸部２４は、ボルト４で固定されたとき、上プレート５に密着する。一方、凹部２３は、凸部２４が上プレート５に密着したとき、丸孔２２内の空間とパッドスペーサ１７の外側の空間とを接続する。このため、凹部２３は、丸孔２２に挿入された吸着パッドリング１の吸引通路１９の空気が真空室８に吸引される際の通路となる。このように、パッドスペーサ１７は凹部２３及び凸部２４を備えることにより、上プレート５との密着性を確保しながら、空気を吸引通路１９から真空室８に吸引するように構成されている。この結果、空洞部１０に存在する空気を真空吸引することが可能になる。

次に、本実施例の吸着搬送装置の吸着部位の全体構成について説明する。

図７は、本実施例の吸着搬送装置における吸着部全体の断面図である。図８は、本実施例の吸着搬送装置における吸着部全体の平面図である。

上述のとおり、本実施例の吸着搬送装置は、複数の半導体装置２０（ワーク）を一括吸着して洗浄及び搬送する吸着搬送装置である。本実施例の吸着搬送装置は、図８に示されるように、縦４個、横４個で計１６個の単位吸着部を有する。このため、本実施例の吸着搬送装置によれば、一度に１６個の半導体装置２０を吸着して洗浄することができる。なお、同図において上側の６つだけ図示しているが１６個の吸着パッドリング１及びその周辺構造は全て同一である。

図７及び図８に示されるように、１６個の単位吸着部にはそれぞれ、半導体装置２０が１個ずつ吸着される。それぞれの吸着パッドリング１の外側には、空気通路１４が形成されている。空気孔１５は、空気室１２から送られてきた空気を導入して、この空気を空気通路１４から外部に放出する。空気通路１４から放出された空気は、隣り合う半導体装置２０の隙間を通って、半導体装置２０の表面から裏面の方向へ放出される。

本実施例の空気孔１５は、単位吸着部に４箇所ずつ設けられている。４箇所の空気孔１５は、それぞれ半導体装置２０の四隅に配置されている。このように、空気孔１５を半導体装置２０の四隅に配置することにより、空気孔１５から放出された空気は、隣り合う半導体装置２０の隙間から効率よく抜けていく。このため、洗浄手段から噴射される洗浄液が、隣り合う半導体装置２０の隙間を抜けて半導体装置２０の表面（第１の主面）に浸入するのを防止することができる。

なお、本実施例の空気孔１５は単位吸着部の四隅に配置されているが、これに限定されるものではない。洗浄液が半導体装置２０の表面へ浸入するのを効果的に防止できる構造であれば、空気孔１５が四隅以外の端部に配置されていてもよい。例えば、空気孔１５は単位吸着部の各辺の中央部に配置することもできる。また、空気孔１５は、丸孔には限られず、長孔など他の形状を有する孔を採用することもできる。

本実施例の吸着搬送装置において、空気通路１４は吸着パッドリング１の外側に形成されている。このような構成により、隣り合う半導体装置２０の間の隙間を通して半導体装置２０の下部に空気を放出させることが容易になる。すなわち、吸着パッドリング１は半導体装置２０の中央部に位置するため、吸着パッドリング１の外側に空気通路１４を設ければ、半導体装置２０の端部や周囲に効果的に空気を送ることができる。

また、吸着パッドリング１以外の構成要素を変更するだけで空気通路１４を形成することができるため、従来装置の吸着パッドリングをそのまま利用することが可能になる。従来装置の吸着パッドリングを用いれば、簡易に低コストで本実施例を実施することが可能になる。

本実施例において、半導体装置２０がＣＳＰやＢＧＡの場合には、洗浄手段２５による洗浄が完了した後、半導体装置２０の裏面である電極形成面に、はんだボールが搭載される。

なお、本実施例の吸着搬送装置は、樹脂封止された状態で切断されたＣＳＰなどの半導体装置を主な対象とする。しかし、これに限られず、ベアチップなど樹脂封止されていない半導体装置を吸着して洗浄することも可能である。

図９は、空気室１２、洗浄手段２５、空気供給手段２６、及び、制御手段２７の接続関係を示す概略図である。制御手段２７は、洗浄手段２５による洗浄液の噴射タイミングに従い、空気供給手段２６が空気室１２に対して空気を放出するタイミングを制御する。

本実施例の吸着搬送装置では、洗浄手段２５から噴射される洗浄液が、吸着パッド３を介して半導体装置２０の表面に吸い込まれるのを防ぐ必要がある。このため、空気供給手段２６、空気通路１４、及び、空気孔１５から空気を放出する期間は、少なくとも半導体装置２０の裏面の洗浄中、すなわち洗浄手段２５が洗浄液を噴射している期間を全て含むように制御することが望ましい。図９に示すように、上記のような制御を行う制御手段２７を設ければ、洗浄の開始から終了まで、吸着部である半導体装置２０の表面に洗浄液が浸入するのを確実に防止することができる。

制御手段２７は、洗浄液の噴射期間と空気の放出期間とを略同一にして、洗浄手段２５による洗浄液の噴射と空気通路１４（空気供給手段２６）からの空気の放出とを同期させるように制御することができる。このような制御手段２７を設ければ、洗浄手段２５により洗浄液が噴射している期間にのみ空気通路１４から空気が放出される。

また、制御手段２７は、空気の放出期間を洗浄液の放出期間より長くするように制御してもよい。このとき、空気の放出状態が安定してから洗浄液が放出し始め、洗浄液の放出が終了して半導体装置２０への新たな洗浄液の付着がなくなってから空気の放出が終了する。このように制御すれば、洗浄開始時及び洗浄終了時に、洗浄液が半導体装置２０の表面に侵入するのをより確実に防止することができる。

本実施例の吸着搬送装置によれば、半導体装置２０の表面（第１の主面）から裏面（第２の主面）に向けて空気を吹き出すため、半導体装置２０の裏面からの水が半導体装置２０の表面に吸い込まれるのを防止することができる。このため、半導体装置２０の表面の汚染を効果的に防止することが可能となる。

以上、本発明の実施例を具体的に説明した。ただし、本発明は、上記実施例にて説明した事項に限定されるものではない。本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更可能である。

本発明の実施例における吸着部周辺の断面拡大図である。 本発明の実施例における吸着部の平面図である。 本発明の実施例における吸着パッドリングの断面図である。 （ａ）本発明の実施例における円状の吸着パッドリングの平面図である。（ｂ）四角状の吸着パッドリングの平面図である。 本発明の実施例におけるパッドスペーサの断面図である。 本発明の実施例におけるパッドスペーサの平面図である。 本発明の実施例における吸着部全体の断面図である。 本発明の実施例における吸着部全体の平面図である。 本発明の実施例における洗浄手段、空気供給手段、及び、制御手段の接続関係を示す概略図である。

符号の説明

１…吸着パッドリング
２…ザグリ
３…吸着パッド
４…ボルト
５…上プレート
６…仕切りプレート
７…下プレート
８…真空室
９…排気通路
１０…空洞部
１１…シム
１２…空気室
１３…ゴムシート
１４…空気通路
１５…空気孔
１６…ゴムパッキン
１７…パッドスペーサ
１８…Ｏリング
１９…吸引通路
２０…半導体装置
２１…ボルト孔
２２…丸孔
２３…凹部
２４…凸部
２５…洗浄手段
２６…空気供給手段
２７…制御手段
２８…カラー

Claims (1)

1. 複数の半導体装置を一括吸着して搬送する吸着搬送装置であって、
   空気を吸引する真空室と、
   前記真空室につながった吸引通路を備え、該吸引通路の空気が該真空室に吸引されることにより、前記半導体装置の第１の主面を吸着する吸着パッドリングと、
   前記半導体装置の前記第１の主面とは反対側の第２の主面に向けて洗浄液を噴射する洗浄手段と、
   空気を放出する空気室と、
   前記空気室から放出された空気を前記半導体装置の前記第１の主面から前記第２の主面に向かう方向に放出するため、前記吸着パッドリングの周囲に設けられ該空気室につながった空気通路と、を有することを特徴とする吸着搬送装置。