JP2013201214A - 半導体素子のソーティング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】工数削減による高速化を図ることができる半導体素子のソーティング装置を提供すること。
【解決手段】ＬＥＤ素子（半導体素子）３のソーティング装置は、半導体素子供給部と、半導体素子取出部と、複数のアーム１１を備えたインデックスユニット１０を備え、前記インデックスユニット１０は、水平回転可能に設けられ、軸中心回りに回転可能な複数のアーム１１を放射状に配列して成り、該インデックスユニット１０の前記アーム１１の端面には前記ＬＥＤ素子３を吸着する素子取付部が設けられ、前記インデックスユニット１０の異なるアーム１１の先端が位置する場所に前記半導体素子供給部と、位置検出部と、半導体素子の特性検査部と、前記半導体取出部が該インデックスユニット１０の回転方向に順に設けられ、前記インデックスユニット１０の移動及びＬＥＤ素子３の特性検査部を同期して制御する制御装置１８を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、ＬＥＤ素子等の半導体素子をその特性データに基づいて各ランク毎に整列させてシート上に貼付する半導体素子のソーティング装置に関するものである。

従来のＬＥＤ素子のソーティング工程を図６に基づいて説明すると、シリコン単結晶を成長させた円板状の半導体ウエハ２が網目状に小さく裁断されることによって複数のＬＥＤ素子３が得られるが、各ＬＥＤ素子３は、光度、発光波長、順電圧等の特性が検査される。

次に、各ＬＥＤ素子３をその特性データと位置データに基づいてシート９上に各ランク毎に整列させ、そのランクに合わせた蛍光体を加えて製品としてのＬＥＤ（発光ダイオード）５を製造するようにしている。この場合、同じランクに含まれるＬＥＤ素子３の光度、発光波長、順電圧等の特性のバラツキが大きく、製品であるＬＥＤ５は例えばＡ〜Ｅの５ランクにそれぞれ分かれる。

ところで、ＬＥＤ素子の整列（配列）に関して特許文献１には、各ＬＥＤ素子の光度、発光波長、順電圧等の特性を測定して記憶し、必要数のＬＥＤ素子が揃った時点で隣り合うＬＥＤ素子の特性値がほぼ同一となるようにＬＥＤ素子を配列し直す方法及び装置が提案されている。

又、特許文献２には、ＩＣチップの性能をＩＣウエハの段階で測定し、その測定データに基づいてＩＣウエハにおけるＩＣチップの位置と性能のランクとを対応づけた分類データを作成し、その分類データに基づいて、ＩＣウエハから分割されたＩＣチップを性能のランク毎に仕分けするＩＣチップの性能分類方法及び装置が提案されている。

更に、特許文献３には、半導体ペレットのマウントに関して、整列された半導体ペレットの各特性を測定して得た特性データと、半導体ペレットの一部を位置検出して得られた位置データに基づいて演算によって各々のペレットの位置データとを組み合わせてペレットファイルを作成し、そのペレットファイルから予め推定された特性をもつペレットを選択し、選択したペレットを位置データに基づいてマウントする方法が提案されている。

特開２００４−０４７６２０号公報 特開平１０−１４４７４１号公報 特開平８−２５５８２０号公報

しかしながら、従来のＬＥＤ素子のソーティングにおいては、検査工程と整列工程が分かれているために、工数が増えてリードタイムが長いという問題があった。又、各々独立した検査装置と整列装置が必要であるために、設備費が高く、大きな設置スペースが必要であるという問題もあった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、工数削減による高速化を図ることができる半導体素子のソーティング装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、半導体ウエハを裁断して得られる複数のＬＥＤ素子の特性をそれぞれ検査するとともに、各ＬＥＤ素子をその特性データに基づいて各ランク毎に整列させる半導体素子のソーティング装置であって、
半導体素子供給部と、半導体素子取出部と、複数のアームを備えたインデックスユニットを備え、
前記インデックスユニットは、水平回転可能に設けられ、軸中心回りに回転可能な複数のアームを放射状に配列して成り、該インデックスユニットの前記アームの端面には前記半導体素子を吸着する素子取付部が設けられ、
前記インデックスユニットの異なるアームの先端が位置する場所に前記半導体素子供給部と、位置検出部と、半導体素子の特性検査部と、前記半導体取出部が該インデックスユニットの回転方向に順に設けられ、
前記インデックスユニットの移動及び半導体素子の特性検査部を同期して制御する制御装置を備えることを特徴とする。

本発明によれば、インデックスユニットの各アームの端面に半導体素子を吸着したまま各アームを所定角度ずつ水平回転させることによって各半導体素子の特性検査を行うようにしたため、半導体素子の移し替え回数を最小限に抑えることができ、工数を削減して高速処理を実現することができる。

本発明に係るソーティング装置によるＬＥＤ素子のソーティング工程を説明する図である。 本発明に係るソーティング装置の基本構成を示す平面図である。 本発明に係るソーティング装置によるＬＥＤ素子の検査工程を示すブロック図である。 本発明に係るソーティング装置の検査設備の平面図である。 本発明に係るソーティング装置の検査設備の側面図である。 従来のＬＥＤ素子のソーティング工程を説明する図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係るソーティング装置によるＬＥＤ素子のソーティング工程を説明する図であり、本発明に係るソーティング装置１においても、薄い円板状の半導体ウエハ２上に裁断によって形成された複数のＬＥＤ素子３は、検査工程において光度、発光波長、順電圧等の特性が検査される。

次に、整列工程において、各ＬＥＤ素子３がその特性データと位置データに基づいて各ランク毎に整列されてシート４上に貼付され、シート４上に貼付されたＬＥＤ素子３にそのランクに合わせた蛍光体が加えられて単ランクの良品（製品）としてＬＥＤ（発光ダイオード）５が製造される。尚、従来の整列工程では、ＬＥＤ素子の整列を発光波長が２．数ｎｍの範囲で行っていたため、そのまま蛍光体を供給して生産すると製品の性能のバラツキが大きく、製品が複数のランクに分かれていた。これに対して、本実施の形態では、ＬＥＤ素子３の整列を発光波長をより細かな１ｎｍ≦の単位で測定して行い、それに応じて蛍光体の調整を細かく設定するようにしたため、バラツキの小さい単ランクの製品５を得ることができ、直行歩留まりを従来の７５％から９５％へと大幅に改善することができた。

而して、本発明に係るソーティング装置１は、検査工程と整列工程を１つの設備で行うようにしたことを特徴としており、以下、その概略構成を図２に基づいて説明する。

図２は本発明に係るソーティング装置１の基本構成を示す平面図であり、図示のソーティング装置１には、放射状に延びる複数（図示例では、８つ）のアーム１１を備えた水平回転可能なインデックスユニット１０と、複数（図示例では、５つ）の回転可能な円形のトレイ２１を備えた取出テーブル２０が設けられている。

トレイ２１を備えた取出テーブル２０と供給テーブル３０とが設けられている。供給テーブル３０から半導体ウエハ２を供給し、インデックスユニット１０を経て取出テーブル２０に半導体ウエハ２を移載することによってＬＥＤ素子３のソーティングが行われる。尚、供給テーブル３０及び取出テーブル２０は、それぞれ不図示のＸＹステージ上に設けられて移動可能とされている。

斯かるソーティング装置１に半導体ウエハ２が供給されると、インデックスユニット１０の各アーム１１が放射中心を中心として水平方向に所定角度（４５°）ずつ回転し、その端面にＬＥＤ素子３が吸着され、各アーム１１が図示矢印方向（反時計方向）に回転する間に各ＬＥＤ素子３に対する位置検出と特性検査、各ランク毎の整列及びシート４への貼付が順次連続的になされる。

アーム１１ノ端面へのＬＥＤ素子３の吸着は、半導体ウエハ２を搭載して供給テーブル３０から真空吸着ピンセット等で１つのＬＥＤ素子３を取り出し、それをアーム１１の円直面である端面(素子取付部)に設けた微細な吸着孔を通して真空引きすることによってなされる。

次に、本発明に係るソーティング装置１における検査設備の構成と検査工程を図３〜図５に基づいて以下に説明する。

図３は本発明に係るソーティング装置によるＬＥＤ素子の検査工程を示すブロック図、図４は同ソーティング装置の検査設備の平面図、図５は同検査設備の側面図であり、図４及び図５に示すように、前記インデックスユニット１０は、水平面（ＸＹ平面）内で移動可能なＸＹステージ１２上に設置されており、これに放射状に設けられた計８つの前記アーム１１は、その軸中心回りに回転可能に支持されている。

上記インデックスユニット１０は、その中心部の垂直軸を中心として回転可能であって、これに設けられた計８つの各アーム１１が図４の矢印方向（反時計方向）に４５°ずつ間欠的に回転することによって図示のａ〜ｇ位置へと順次移動する過程で、その端面に吸着された各ＬＥＤ素子３の位置が検出されるとともに、各ＬＥＤ素子３の特性が検査される。

ここで、図４に示すように、インデックスユニット１０の周囲のａ位置とｅ位置には、ＬＥＤ素子３を撮像するためのカメラ１３，１４がそれぞれ配置され、ｃ位置とｆ位置には、アーム１１をその軸中心周りに回転させるためのゴムローラ１５，１６がそれぞれ設けられている。尚、ゴムローラ１５，１６は駆動源である不図示のモータによって回転駆動され、これらのゴムローラ１５，１６がアーム１１の外周面に圧接されることによってアーム１１がその軸中心周りに回転する。又、アーム１１の外周には、該アーム１１の回転に制動を加える不図示のブレーキも選択的に圧接される。

又、図４に示すｄ位置には、電気的特性及び光学的特性等を測定する各種センサ１７が配置されている。そして、前記カメラ１３，１４、前記ゴムローラ１５，１６を駆動する不図示のモータやブレーキ、センサ１７は、制御装置１８に電気的に接続されている。

而して、インデックスユニット１０の図４に示すａ位置にあるアーム１１には、図３に示すように、半導体ウエハ２からＬＥＤ素子３が抜き取られてインデックスユニット１０へと移載され、アーム１１の端面にＬＥＤ素子３が真空吸着される(ＬＥＤ素子供給工程)。このとき、半導体ウエハ２を搭載した供給テーブル３０は、ＸＹ方向に移動可能とされ、制御装置１８によってインデックスユニット１０の駆動と同期してＬＥＤ素子３を供給する。ここで、供給テーブル３０からアーム１１に端面の所定位置(本実施の形態では、アーム１１の端面中心)にＬＥＤ素子３をセットすることができるように供給テーブル３０の位置が制御される。

次に、図４のａ位置にあるアーム１１が矢印方向に４５°回転してｂ位置へと移動し、その端面に吸着されているＬＥＤ素子３がカメラ１３によって撮像され、その画像データが制御装置１８へと送信されて画像認識される（図３参照）。

その後、図４のｂ位置にあるアーム１１は、矢印方向に４５°回転してｃ位置へと移動し、ｂ位置での画像認識工程によって把握されたアーム１１ノ端面に対するＬＥＤ素子３の角度と水平方向との差から求めた傾きに基づいて、所定範囲の傾きを超えている場合、即ち、ＬＥＤ素子３の傾き角度θが予め定められた範囲を超えている場合には、制御装置１８によって画像認識されたＬＥＤ素子３の角度ズレを修正するθ補正がなされる。具体的には、制御装置１８によって不図示のモータが駆動され、ゴムローラ１５が回転することによってアーム１１がその中心軸回りに所定角度だけ回転し、該アーム１１の端面に吸着されているＬＥＤ素子３の角度ズレが補正される（θ補正工程）。

上述のように、図４のｃ位置にてＬＥＤ素子３か角度補正（θ補正）されると、アーム１１が矢印方向に４５°回転してｄ位置へと移動し、このｄ位置にて図２に示すＸＹステージ１２がＸＹ平面内で移動することによって、アーム１１の端面に吸着されているＬＥＤ素子３のＸＹ方向の位置が補正されるとともに（ＸＹ補正）、不図示のプローブによるＬＥＤ素子３への通電によって該ＬＥＤ素子３の順電圧や光度、発光波長等の特性がセンサ１７によって検出され、その特性データは制御装置１８へと送信して特性測定工程を実施する（図３参照）。このとき、ａ位置にてアーム１１の端面の中心にＬＥＤ素子３がセットされ、ｃ位置にてθ補正が行われているため、ＬＥＤ素子３は、常にアーム１１の端面の中心の所定位置に配置されている。従って、不図示のプローブをＬＥＤ素子３に設けられた電極に容易に接触させることができる。

尚、ＬＥＤ素子３がその一方の表面側にアノード電極及びカソード電極を設けたタイプのものである場合には、表面側電極に応じたアノード電極用プローブ針とカソード電極用プローブ針を接触させ、ＬＥＤ素子３が一方の表面に何れかの電極を備え、ＬＥＤ素子３の裏面側に他方の電極を有するタイプのものである場合には、アーム１１の端面にＬＥＤ素子３の裏面側電極と接触する電極を予め設けておき、そのアーム１１の端面の電極とＬＥＤ素子３の表面の電極に一対のプローブ針を接触させて発光させる。

上述のように、図４のｄ位置にてＬＥＤ素子３のＸＹ補正がなされるとともに、ＬＥＤ素子３の特性が検査されると、アーム１１が図４の矢印方向に４５°回転してｄ位置からｅ位置へと移動し、該アーム１１の端面に吸着されているＬＥＤ素子３がカメラ１４によって撮像され、その画像データが制御装置１８へと送信されて画像認識される（図３参照）。

次に、図４のｅ位置にあるアーム１１は、矢印方向に４５°回転してｆ位置へと移動し、制御装置１８によって画像認識されたＬＥＤ素子３の角度ズレを修正するθ補正がなされる(図３参照)。即ち、このθ補正は、ｄ位置でのＬＥＤ素子３の特性検査においてプローブが接触することによるＬＥＤ素子３の角度ズレを補正するためのものであって、前述と同様に制御装置１８によって不図示のモータが駆動され、ゴムローラ１６が回転することによってアーム１１がその中心軸回りに所定角度だけ回転し、該アーム１１の端面に吸着されているＬＥＤ素子３の角度ズレが補正される。

上述のように、図４のｆ位置でのＬＥＤ素子３に対するθ補正がなされると、アーム１１が図４の矢印方向に４５°回転してｇ位置へと移動し、このアーム１１の端面に吸着されているＬＥＤ素子３に対するＸＹ補正がなされた後、ＬＥＤ素子３がアーム１１の端面から取り外されて図２に示す取出テーブル２０へと移載される。この移載工程において、取出テーブル２０には複数のランク別に異なるトレイ２１が設けられており、位置ｄにおいて測定した特性測定結果に応じたトレイ２１が回転してアーム１１の端面近傍の所定位置に移動する。そして、そのトレイ２１に設けられたシート４上に整列して各ランクの製品５を得る。尚、異なるランクと判別されたＬＥＤ素子３は、異なるトレイ２１上の異なるシート４に整列して移載検査される。このようにして、ａ〜ｇ位置における全ての工程を制御装置１８によって同期して実施することによって一連のソーティング作業が終了する。

而して、本発明に係るソーティング装置１によれば、インデックスユニット１０の各アーム１１の端面にＬＥＤ素子３を吸着したまま各アーム１１を所定角度(４５°)ずつ水平回転させることによって各ＬＥＤ素子３の位置検出と特性の検査を行うようにしたため、ＬＥＤ素子３の移し替え回数を最小限(本実施の形態では、２回)に抑えることができ、工数を削減して高速処理を実現することができる。

更に、各アーム１１は、それぞれの位置において前記工程をそれぞれ実施する。このとき、ａ位置において実施するＬＥＤ素子供給工程と、ｂ位置において実施する画像認識工程と、ｃ位置において実施する特性測定工程前のθ補正と、ｄ位置において実施する特性測定工程と、ｅ位置において実施するＬＥＤ素子取出工程前の画像認識工程と、ｆ位置において実施するＬＥＤ素子取出工程前のθ補正と、ｇ位置において実施するＬＥＤ素子取出工程とを、インデックスユニット１０の移動と同期して、アーム１１ノ先端の円周軌道上のそれぞれの位置で同時に行う。この場合、各アーム１１は放射中心を中心として等間隔に配置されているため、所定の角度の回転で次工程に移動することができる。又、同時に各工程を実施することができる。これにより、各工程間のＬＥＤ素子３の移し替えを行うことなく、各アーム１１がＬＥＤ素子３を吸着保持した状態のまま次工程に移動して複数工程を同時に実施することができ、高効率処理を実現することができる。

又、本発明に係るソーティング装置１によれば、検査工程と整列工程を１台の設備で行うことができ、工数の削減と設備費のコストダウン及び設置スペースの縮小を図ることができるという効果も得られる。

又、本実施の形態においては、インデックスユニット１０のアーム１１を８本とし、ａ〜ｇ位置の７箇所においてそれぞれの工程を実施するものとしたが、例えば、ｄ位置にて行う特性検査工程をｄ位置とｅ位置の２箇所において実施するものとしてｇ位置の次の位置で最後のＬＥＤ素子取出工程を行ったり、工程数に応じてアーム１１の数を増加させても良い。

１ ソーティング装置
２ 半導体ウエハ
３ ＬＥＤ素子(半導体素子)
４ シート
５ ＬＥＤ（発光ダイオード）
１０ インデックスユニット
１１ インデックスユニットのアーム
１２ ＸＹステージ
１３，１４ カメラ
１５，１６ ゴムローラ
１７ センサ
１８ 制御装置
２０ 取出テーブル
２１ 取出テーブルのトレイ

Claims (1)

1. 半導体ウエハを裁断して得られる複数のＬＥＤ素子の特性をそれぞれ検査するとともに、各ＬＥＤ素子をその特性データに基づいて各ランク毎に整列させる半導体素子のソーティング装置であって、
   半導体素子供給部と、半導体素子取出部と、複数のアームを備えたインデックスユニットを備え、
   前記インデックスユニットは、水平回転可能に設けられ、軸中心回りに回転可能な複数のアームを放射状に配列して成り、該インデックスユニットの前記アームの端面には前記半導体素子を吸着する素子取付部が設けられ、
   前記インデックスユニットの異なるアームの先端が位置する場所に前記半導体素子供給部と、位置検出部と、半導体素子の特性検査部と、前記半導体取出部が該インデックスユニットの回転方向に順に設けられ、
   前記インデックスユニットの移動及び半導体素子の特性検査部を同期して制御する制御装置を備えることを特徴とする半導体素子のソーティング装置。
   

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