JP2013026501A - 半導体製造装置及び半導体製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】前記半導体製造装置の装置本体に着脱自在なウエハカセットと、前記ウエハカセットに収納可能であり、前記ウエハが搭載され、かつ前記半導体チップの情報を保有するバーコードが貼付されたウエハキャリアと、前記ウエハキャリアを載置可能で回転可能なバッファテーブルとバーコードリーダとを備え、かつ前記バーコードリーダに前記ウエハキャリアのバーコードの読み取り動作後に、前記ウエハキャリアの向きを前記被実装部材への実装動作のための向きに合わせるアライメント動作を行うバッファ装置と、前記バッファ装置と半導体チップのピックアップ位置との間で前記ウエハキャリアを搬送するXYθテーブルと、前記被実装部材に半導体チップを実装する実装機構が備えられていることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
図6のダイボンダ50には、被実装部材であるリードフレームLFを搬送する搬送レール70と、バーコードBCが貼付されたダイシング済のシリコンウエハ(以下、「ウエハ」と称する)Wを収納するウエハカセット52と、ウエハWを移動させるウエハチェンジャ54と、ウエハWの半導体チップ(以下、「チップ」と称する)CをリードフレームLFに実装する方向に合わせたアライメントを行うXYθテーブル56と、バーコードBCを読み取るバーコードリーダ58と、ウエハWのチップCをピックアップしてリードフレームLFに実装する実装ヘッド60が備えられている。実装ヘッド60は、移動機構61,62に取り付けられている。また、バーコードリーダ58はXYθテーブル56の上方に設けられ、位置は固定されている。XYθテーブル56には、図示略の移動機構及び回転機構が取り付けられている。
バーコードBC1がバーコードリーダ56に検知されると、ウエハW1のチップアドレスと各チップの検査結果が読み取られる。読み取られたウエハW1のデータは、実装ヘッド60に送信される。
したがって、ウエハW1がピックアップ位置P3に移動した後、必要に応じてXYθテーブル56を回転させて、ウエハW1の向きを補正する。
ダイボンダ50においては、上述のウエハW1の実装処理と同様に、ウエハW2〜WNの実装処理が行われる。
XYθテーブル56の稼動を高速にすれば、バーコードの貼付位置の検索時間やウエハWの向きの補正にかかる時間は短くなるが、XYθテーブル56はサイズも質量も大きく、高速回転等の動作をさせることは難しい。
例えば特許文献1には、現行処理装置の1つ前の稼動状態に関する情報を、検査装置に送信し、その検査装置における検査条件を最適化する技術が開示されている。この技術によれば、効率的なウエハの良否検査が実施できる。また特許文献2には、ウエハのアライメント補正手段において、検査部品の位置ずれ量を事前のレビュー情報、すなわちバーコードに記録された情報に基づいて検知する技術が開示されている。更に、特許文献3では、ウエハの交換動作に関係する機構及び動作タイミングについて記載され、ウエハの搬送を効率的に行うことができるコンパクトなポリッシング装置について開示されている。
しかしながら、特許文献1〜3には、半導体製造の後工程におけるウエハ交換時間の短縮や、半導体製造装置の改良及び稼動効率の改善については何ら示唆されていない。
すなわち、本発明の半導体製造装置は、複数のチップが備えられたウエハから、チップを被実装部材に実装する半導体製造装置において、半導体製造装置の装置本体に着脱自在なウエハカセットと、ウエハカセットに収納可能であって、ウエハが搭載され、かつチップの情報を保有するバーコードが貼り付けられたウエハキャリアと、ウエハキャリアを載置可能で回転可能なバッファテーブルとバーコードリーダとを備え、かつバーコードリーダにウエハキャリアのバーコードの読み取り動作を行わせた後に、ウエハキャリアの向きを被実装部材への実装動作のための向きに合わせるアライメント動作を行うバッファ装置と、バッファ装置とチップのピックアップ位置との間でウエハキャリアを搬送するXYθテーブルと、被実装部材に半導体チップを実装する実装機構が備えられていることを特徴とする。
本発明の半導体製造方法は、バッファ装置の入れ替え機構により、アライメント動作が終了したウエハを搭載するウエハキャリアと実装動作を終了したウエハを搭載するウエハキャリアとを入れ替えることが好ましい。
また、バッファ装置の入れ替え機構により、バッファ装置及びXYθテーブルの移動範囲を最小限に抑え、ウエハ交換の効率化を図ることができる。
図1に示すように、チップ実装機10(半導体製造装置)には、チップ実装機10に着脱自在なウエハカセット52と、ウエハカセット52に収納可能であって、ウエハWが搭載され、かつチップCの情報を保有するバーコードBCが貼り付けられたウエハキャリアWCと、ウエハキャリアWCを載置可能で回転可能なバッファテーブル21とバーコードリーダ58とを備え、かつバーコードリーダ58にウエハキャリアWCのバーコード読み取り動作を行わせた後に、ウエハキャリアWCの向きを、被実装部材であるリードフレームLFへの実装動作のための向きに合わせるアライメント動作を行うバッファ装置20と、バッファ装置20とチップCのピックアップ位置P3との間でウエハキャリアWCを搬送するXYθテーブル56と、リードフレームLFにチップCを実装する実装機構75と、ウエハキャリアWCを適宜ウエハカセット52、バッファ装置20、XYθテーブル56との間で移動させるウエハチェンジャ54が備えられている。
なお、本実施形態のチップ実装機10の被実装部材はリードフレームLFとして説明するが、リードフレームLFに限るものではなく、BGA(Ball Grid Array)やCSP(Chip Size Package)用の基板、またはその他PCB(Printed Circuit Board)基板等を用いることができる。
ウエハキャリアWCは、図2に示すように環状形状を有しており、ウエハWの方向性の基準として用いられる切欠nが設けられている。ウエハWとウエハキャリアWCは、粘着シートSに載せられている。粘着シートSの外径はウエハキャリアWCの外径より小さく、内径より大きい。ウエハWの外径は粘着シートSの外径より小さい。
次いで、ウエハWはダイシングソーにより、回路パターンに合わせて格子状にカットされる。ウエハWの粘着シートSが引き延ばされると、カットされたウエハWも引っ張られ、複数のチップCが個々に分離される。粘着テープSの裏面から紫外線が照射されると、粘着テープSは粘着力が低下し、チップCが粘着テープSから剥がれ易くなる。ウエハWが載せられた粘着シートSはウエハキャリアWCに載せられる。
チップCはそれぞれ、顕微鏡を用いたウエハ検査により欠陥等の有無について調べられ、良品か不良品かの判定がなされる。チップアドレスと良品/不良品の検査結果はバーコード化され、粘着シートSに貼付される。このバーコードBCの貼付位置は、規格等により定められているものではなく、前述のように製造業者や製造工場等により異なる。
XYθテーブル56には、画像処理等により、バッファ装置から移されたウエハキャリアWCの向きと、そのウエハキャリアWC上の良品チップCがリードフレームLFに実装される向きとのずれを高精度に検出する図示略の検出部が設けられている。
実装ヘッド60には、ウエハWの良品チップを傷付けずにピックアップするとともにリードフレームLFの上方まで搬送し、リードフレーム上に実装する図示略の真空吸着機構が備えられている。移動機構61,62の稼動範囲は、良品チップCの上方からリードフレームLFの上方までの実装ヘッド60の最大移動距離より大きい。
リードフレームLFはチップ実装機10外で製造される。搬送レール70は、半導体製造の後工程に関わる装置間を連通して設けられている。また、ダイボンダの場合、搬送レール70には、実装ヘッド60のピックアップ動作及び実装動作の速度に合わせてリードフレームLFを搬送する駆動機構が備えられている。チップマウンタの場合、被実装部材であるPCB基板は、入れ替え時のみ搬送され、チップ実装時は固定される。
実装処理が開始されると、ウエハカセット52の入れ替え機構により、最初に実装処理されるウエハW1を載せたウエハキャリアWCが、ウエハカセット52の搬送高さに移動する。また、バッファ装置20がウエハセット位置P1に移動する。ウエハチェンジャ54によって、ウエハW1を載せたウエハキャリアWCはウエハカセット52の搬送位置の収納スロットから引き出され、バッファ装置20のバッファテーブル21に装着される。また、ウエハカセット52の搬送位置には、次に実装処理されるウエハW2を載せたウエハキャリアWCが収められた収容テーブルが設置される。
このとき、ウエハチェンジャ54によって、ウエハW2を載せたウエハキャリアWCがウエハカセット52の収納スロットから引き出され、バッファテーブル21に装着される。
このとき、ウエハW2の後段に実装処理されるウエハW3を載せたウエハキャリアWCが収められた収納スロットがウエハカセット52の搬送高さに設置される。
このとき、既にウエハW2を載せたウエハキャリアWCはバーコードの読み取りが完了し、ウエハW2の姿勢が整えられている。このウエハキャリアWCは、ウエハチェンジャ54により、バッファテーブル21から取り外され、XYθテーブル56に装着される。
バッファテーブル21にあるウエハW2がウエハカセット52に収納され、ウエハW3を載せたウエハキャリアWCはウエハチェンジャ54により、ウエハカセット52から引き出され、バッファテーブル21に装着される。
このとき、ウエハW3の後段に実装処理されるウエハW4を載せたウエハキャリアWCが収められた収納スロットが、ウエハカセット52の搬送高さに設置される。
(1)ウエハカセット52の搬送高さに設置される、
(2)バーコードBCmの貼付位置検索が実行されて、バーコードリーダ58によりチップアドレスと各チップの検査結果が読み取られ、その情報が実装ヘッド60に送信された後、リードフレームへのチップの実装方向に合わせて姿勢が整えられる、
(3)実装ヘッド60により、良品チップのみがピックアップされ、リードフレームに実装される、
(4)不良品チップが残存した状態で、ウエハカセット52に収納される、
の手順で処理される。そして、ウエハW(m+1)は、Wmの実行されている上記(1)〜(4)のいずれかの手順の1つ手前の手順が行われる状態になる。
次に、本発明の第2の実施形態のチップ実装機11について説明する。
チップ実装機11は、図1のチップ実装機10の構成と同様の構成になっており、バッファ装置20にはアライメント動作が終了したウエハWを搭載するウエハキャリアWCと、実装動作を終了したウエハWを搭載するウエハキャリアWCとを入れ替える入れ替え機構25が設けられている。
図4の(I)の手順では、バッファ装置20の入れ替え機構25により、バッファテーブル21aの高さが、ウエハカセット52の搬送位置の収納スロット、及びXYθテーブル56の高さに一致している。実装処理の前段(k番目:kは1〜Nの自然数とする)のウエハWkを載せたウエハキャリアWCが、ウエハカセット52の搬送位置の収納スロットからバッファテーブル21aに移動する。ウエハWkを載せたウエハキャリアWCは、バーコードBCkの貼付位置検索、読み取りがなされ、チップCのリードフレームLFへの実装方向に合わせてアライメントされる。このとき、実装処理の後段のウエハW(k+1)を載せたウエハキャリアWCは、XYθテーブル56に装着される。装着後、ウエハW(k+1)の良品チップCのピックアップ・実装動作が行われる。
すなわち、バッファ装置20は任意の段数のバッファテーブルを任意位置に移動させ得る機構を有していれば良い。
続いて、本発明の第4の実施形態の複合チップ実装機31について説明する。なお、図5に示す複合チップ実装機31の構成要素において、図1に示す構成要素と同一の構成要素には、図1と同一の符号を付してその説明を省略する。
複合チップ実装機31には、図5に示すように、2台の第1実施形態のチップ実装機10a,10bが対向かつ当接して設けられている。また、図5の前面のチップ実装機10aのウエハカセットは除去されている。その代わりに、複合チップ実装機31には、ウエハカセット52から引き出されたウエハカセットWCをバッファ装置20a,20bに交互に配するウエハキャリアWC搬送レール73が備えられている。
なお、チップ実装機31には、2台の第2実施形態のチップ実装機11a,11bが対向かつ当接して設けられていてもよい。
さらに、ウエハW3,W4にはウエハW1,W2の実行されている実装処理手順の1つ手前の手順が実行される。以後同様にして、N枚のウエハW1〜WNの実装処理が行われる。
また、図5に示すように、ウエハカセット52が1つだけ設けられている複合チップ実装機31は、ウエハカセット52から取り出されるウエハWの向きが同一である場合が多い。しかしながら、チップ実装機10a,10bは対向しているため、ウエハキャリアWCに載置されているウエハWのチップCのリードフレームLFへの実装方向は互いに反対向きになる。XYθテーブル56a,56bにそれぞれ装着される2枚のウエハWのうちのいずれか1枚のウエハWは、搬送レール73から搬送された後に回転させる必要がある。このような場合でも、チップ実装機31にバッファ20a,20bが備えられていることにより、XYθテーブル56a,56bのそれぞれにウエハキャリアWCが装着される前に、ウエハWを回転させ、姿勢を整えることができる。
Claims (4)
- 複数の半導体チップが備えられた半導体ウエハから、前記半導体チップを被実装部材に実装する半導体製造装置において、
前記半導体製造装置の装置本体に着脱自在なウエハカセットと、
前記ウエハカセットに収納可能であって、前記ウエハが搭載され、かつ前記半導体チップの情報を保有するバーコードが貼り付けられたウエハキャリアと、
前記ウエハキャリアを載置可能で回転可能なバッファテーブルとバーコードリーダとを備え、かつ前記バーコードリーダに前記ウエハキャリアのバーコードの読み取り動作を行わせた後に、前記ウエハキャリアの向きを前記被実装部材への実装動作のための向きに合わせるアライメント動作を行うバッファ装置と、
前記バッファ装置と半導体チップのピックアップ位置との間で前記ウエハキャリアを搬送するXYθテーブルと、
前記被実装部材に半導体チップを実装する実装機構とが備えられていることを特徴とする半導体製造装置。 - 前記バッファ装置には、前記アライメント動作が終了したウエハを搭載するウエハキャリアと、前記実装動作を終了したウエハを搭載するウエハキャリアとを入れ替える入れ替え機構が備えられていることを特徴とする請求項1に記載の半導体製造装置。
- 請求項1に記載の半導体製造装置において、前記半導体ウエハの前記半導体チップの実装動作が行われる前に、前記バッファ装置により、そのウエハを搭載している前記ウエハキャリアのバーコードの読み取り動作を行い、前記ウエハキャリアの向きを前記被実装部材への実装動作のための向きに合わせるアライメント動作を行うことを特徴とする半導体製造方法。
- 請求項2に記載の半導体製造装置において、前記バッファ装置の前記入れ替え機構により、前記アライメント動作が終了したウエハを搭載するウエハキャリアと前記実装動作を終了したウエハを搭載するウエハキャリアとを入れ替えることを特徴とする半導体製造方法。
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