JP2015113511A - 半導体製造装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】作業性と保守性に優れた半導体製造装置を提供する。【解決手段】半導体製造装置は、電磁波シールドを行うべき未シールドの半導体パッケージが搭載されたトレイを収納するトレイ収納供給部からトレイを取り出して搬送キャリア上に載置し、この搬送キャリアを、電磁波シールドのためのスパッタ材料の付着を行うスパッタ装置まで搬送する第１搬送部と、電磁波シールド済の半導体パッケージを搭載するトレイが載置された搬送キャリアをスパッタ装置から取り出して搬送し、電磁波シールド済の半導体パッケージを搭載するトレイを搬送キャリアから回収してトレイ収納供給部に収納する第２搬送部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、半導体パッケージに電磁波シールドを施す半導体製造装置に関する。
携帯電話やスマートフォン等の携帯通信機器に用いられる半導体装置は、通信特性に悪影響を与えないように、外部への不要な電磁波の漏洩をできるだけ抑える必要がある。このため、電磁波シールド機能を有する半導体パッケージが提案されている。
半導体パッケージの電磁波シールドは、例えば、パッケージの材料である樹脂の表面を電磁波シールド用の金属膜で覆い、この金属膜を半導体パッケージ内の半導体チップのグラウンド層と電気的に接触させることで行われる。
樹脂の表面を金属膜で覆う工程は、半導体プロセスの前工程で用いられるスパッタ装置を用いて行うことができる。スパッタ装置では、複数の半導体パッケージに対して同時に均一な金属膜を形成することができる。したがって、パッケージング処理まで終わった多数の半導体パッケージを搬送キャリア上に載置してスパッタ装置まで搬送し、搬送キャリアごとスパッタ真空チャンバに入れてスパッタ処理を行うことで、作業性を向上できる。
しかしながら、スパッタ装置内でスパッタされた金属は、半導体パッケージの上面および側面に付着するだけでなく、搬送キャリアの表面にも付着してしまう。よって、搬送キャリアの汚れがひどくなり、頻繁に搬送キャリアを清掃しなければならなくなることから、メンテナンスコストがかかってしまう。
特開２０１２−３９１０４号公報
本発明が解決しようとする課題は、作業性と保守性に優れた半導体製造装置を提供することである。
本実施形態によれば、電磁波シールドを行うべき未シールドの半導体パッケージが搭載されたトレイを搬送する搬送部と、
前記搬送部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、電磁波シールドを行うべき未シールドの半導体パッケージが搭載されたトレイを収納するトレイ収納供給部から前記トレイを取り出して搬送キャリア上に載置し、この搬送キャリアを、電磁波シールドのためのスパッタ材料の付着を行うスパッタ装置まで搬送すると共に、電磁波シールド済の半導体パッケージを搭載する前記トレイが載置された前記搬送キャリアを前記スパッタ装置から取り出して搬送し、前記電磁波シールド済の半導体パッケージを搭載する前記トレイを前記搬送キャリアから回収して前記トレイ収納供給部に収納するように制御する半導体製造装置が提供される。
本発明の第１の実施形態による半導体製造装置１の概略構成を示すブロック図。 図１の半導体製造装置１をより具体化した一例を示す装置概要図。 図２の半導体製造装置１の搬送動作を説明する図。 図３に対応する工程フロー図。 本発明の第２の実施形態による半導体製造装置１の概略構成を示すブロック図。 図５の半導体製造装置１をより具体的に示した装置概要図。 （ａ）はキャリア収納供給部２２の第１例を示す図、（ｂ）はキャリア収納供給部２２の第２例を示す図。
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。以下の実施形態における上下方向は、半導体チップが設けられる面を上とした場合の相対方向を示し、重力加速度に応じた上下方向とは異なる場合もありうる。
（第１の実施形態）
図１は本発明の第１の実施形態による半導体製造装置１の概略構成を示すブロック図である。図１の半導体製造装置１は、第１搬送部２と、第２搬送部３と、搬送制御部４とを備えている。これら第１搬送部２と第２搬送部３が搬送部に対応する。
第１搬送部２は、電磁波シールドを行うべき未シールドのＩＣパッケージ（半導体パッケージ）が搭載されたトレイを収納しているトレイ収納供給部５からトレイを取り出して搬送キャリアに載置する。また、第１搬送部２はこの搬送キャリアを、電磁波シールドのためのスパッタ材料の付着を行うスパッタ装置６まで搬送する。
第２搬送部３は、電磁波シールド済のＩＣパッケージを搭載するトレイが載置された搬送キャリアを、スパッタ装置６から取り出す。また、第２搬送部３は、このトレイを搬送キャリアから回収してトレイ収納供給部５に収納する。
トレイ収納供給部５には、未シールドのＩＣパッケージを収納するトレイ（以下、未シールドのトレイと呼ぶ）と、シールド済のＩＣパッケージを収納するトレイ（以下、シールド済のトレイと呼ぶ）とが縦積みされて収納されている。第１搬送部２は、縦積みされた未シールドのトレイを一つずつ取り出して搬送キャリアに載置する。また、第２搬送部３は、搬送キャリア上のシールド済のトレイを、縦積みされたシールド済のトレイの上に収納する。図１では、トレイ収納供給部５が未シールドのトレイを縦積みしたトレイカセットと、シールド済のトレイを縦積みしたトレイカセットとを有する例を示している。なお、トレイカセットを用いずに、複数のトレイ１７を縦積みしてもよい。
各トレイは同じサイズであり、一つのトレイには、それぞれＩＣパッケージを収納するための複数の凹部が設けられている。隣接する２つの凹部の間には、ＩＣパッケージの高さに対して約半分の高さの壁部が設けられており、トレイごとスパッタ装置６に入れたときに、トレイ内のすべてのＩＣパッケージの上面および側面にスパッタ材料が付着するようにしている。
本実施形態では、スパッタ装置６のスパッタ材料が搬送キャリアにできるだけ付着しないようにするために、搬送キャリアの上面にできるだけ多くのトレイを載せて、搬送キャリアの上面が露出する面積をできるだけ削減する。したがって、搬送キャリアのサイズとトレイのサイズにもよるが、搬送キャリア上に複数のトレイを載置した状態で、第１搬送部２と第２搬送部３は搬送を行う。
搬送制御部４は、第１搬送部２と第２搬送部３の搬送を制御する。より具体的には、搬送制御部４は、搬送キャリアの現在位置、搬送キャリア上のトレイの数、スパッタ処理の進捗状況などを管理および制御する。
図２は図１の半導体製造装置１をより具体化した一例を示す装置概要図である。図２の半導体製造装置１は、第１ハンドラ１１と、第２ハンドラ１２と、制御部１４とを備えている。
第２ハンドラ１２は、トレイ収納供給部５からトレイ１７を取り出す。第１ハンドラ１１は、トレイ１７が搭載された搬送キャリア１５をスパッタ装置６に引き渡す。また、第１ハンドラ１１は、スパッタ装置６が搬出した搬送キャリア１５を、第２ハンドラ１２の第１搬送台１９に乗せる。
第２ハンドラ１２は、トレイ収納供給部５から未シールドのトレイ１７を取り出して搬送キャリア１５上に載せる。また、第２ハンドラ１２は、シールド済のトレイ１７を搬送キャリア１５から回収してトレイ収納供給部５に収納する。
制御部１４は、第１ハンドラ１１および第２ハンドラ１２を制御するものであり、図１の搬送制御部４に対応する。制御部１４は、例えばパーソナルコンピュータやワークステーションなどで実現可能である。
図１の第１搬送部２は、第２ハンドラ１２にて未シールドのトレイ１７を搬送キャリア１５に載せてから、その搬送キャリア１５をスパッタ装置６まで搬送する。第２搬送部３は、スパッタ装置６から第１ハンドラ１１にてシールド済のトレイ１７を載せた搬送キャリア１５を受け取って、第２ハンドラ１２にてシールド済のトレイ１７をトレイ収納供給部５に収納するまでの搬送を行う。
図２の例では、搬送キャリア１５の上面に４つのトレイ１７を載せている。トレイ１７の長手方向の長さは搬送キャリア１５の短手方向の長さにほぼ一致し、トレイ１７の短手方向の長さは搬送キャリア１５の長手方向の長さのほぼ１／４である。よって、搬送キャリア１５の長手方向に沿って、４つのトレイ１７を並べて配置することで、搬送キャリア１５の上面のほぼ全面にトレイ１７を配置することができ、搬送キャリア１５の上面がほとんど露出しなくなる。この状態で、第１ハンドラ１１にて搬送キャリア１５をスパッタ装置６に渡して、スパッタ装置６でスパッタ処理を行うと、搬送キャリア１５の上面にはほとんどスパッタ材料が付着しなくなる。よって、スパッタ処理による搬送キャリア１５の上面の汚れを抑制でき、搬送キャリア１５を清掃する時間間隔を長くすることができる。
また、スパッタ処理は、複数のトレイ１７を単位としてロット処理を行うことが考えられるが、トレイ１７の残り枚数によっては、搬送キャリア１５の上面の一部にしかトレイ１７を配置できないこともありうる。このままでは、搬送キャリア１５の汚れが増大してしまうため、トレイ１７と同じ形状およびサイズのダミートレイ１８を予め用意しておく。搬送キャリア１５の上面の一部にしか未シールドのトレイ１７を配置できない場合は、空き領域にダミートレイ１８を置くようにするのが望ましい。これにより、スパッタ処理すべきトレイ１７の枚数によらず、搬送キャリア１５の汚れ具合を均一化できる。
なお、トレイ１７の形状およびサイズは任意に設定して構わない。ただし、搬送キャリア１５の上面ができるだけ露出しないようにトレイ１７を配置するのが望ましいため、搬送キャリア１５の形状およびサイズに合わせて、トレイ１７の形状およびサイズを最適化するのが望ましい。したがって、搬送キャリア１５の上面に載せるトレイ１７の数も任意に設定可能である。搬送キャリア１５の形状およびサイズと、トレイ１７の形状およびサイズとに応じて、できるだけ搬送キャリア１５の上面が露出しないように、最適な数のトレイ１７を搬送キャリア１５上に載置するのが望ましい。
また、一つのトレイ１７に搭載可能なＩＣパッケージの数には特に制限はない。トレイ１７の形状およびサイズと、ＩＣパッケージの形状およびサイズとにより任意に設定すればよい。
図３は図２の半導体製造装置１の搬送動作を説明する図であり、図２を横から見た図である。また、図４は図３に対応する工程フロー図である。まず、第２ハンドラ１２は、トレイ収納供給部５から、未シールドのＩＣパッケージが搭載されたトレイ１７を取り出して、搬送キャリア１５に載せる（ステップＳ１）。第２ハンドラ１２は、不図示のトレイ移送アームにてトレイ１７の長手方向両端側を把持して、搬送キャリア１５上に載置する。上述したように、搬送キャリア１５には例えば４つのトレイ１７を載せることができるため、このステップＳ１の処理は４回連続して行われる。なお、ステップＳ１の処理を開始するにあたって、搬送キャリア１５は、予め第１搬送台１９の上に載せておく。
また、第２ハンドラ１２は、必要に応じて、ダミートレイ１８を搬送キャリア１５上に載置する。ダミートレイ１８がトレイ収納供給部５とは異なる場所に置かれている場合には、第２ハンドラ１２は、トレイ移送アームを二次元方向に動かして、所望のトレイ１７またはダミートレイ１８を搬送キャリア１５上に載置する。
次に、第２ハンドラ１２は、第１搬送台１９をトレイ収納供給部５の近傍からスパッタ装置６の方向に所定距離移動させる。これにより、未シールドのＩＣパッケージを搭載したトレイ１７が載った搬送キャリア１５も、第１搬送台１９とともに所定距離搬送されることになる。第２ハンドラ１２は、第１搬送台１９を例えばサーボモータの駆動力を利用して動かす。なお、第１搬送台１９と第２搬送台１６の駆動方法については特に問わない。
次に、第１ハンドラ１１は、搬送キャリア１５を持ち上げて、スパッタ装置６への収納が可能になるまで、所定のウェイティング場所２０で待機させる（ステップＳ２）。第１ハンドラ１１は、不図示のキャリア移送アームにて搬送キャリア１５の短手方向両端側を把持して、搬送キャリア１５をウェイティング場所２０まで持ち上げる。ウェイティング場所２０で搬送キャリア１５を待機させるのは、それ以前にスパッタ装置６に送り込まれた搬送キャリア１５のスパッタ処理が終わるまでスパッタ装置６内に搬送キャリア１５を入れられないためである。したがって、スパッタ装置６がスパッタ処理を行っていない場合は、上述したステップＳ３の処理は省略することができる。
スパッタ装置６からシールド済の搬送キャリア１５が搬出されて、スパッタ装置６への収納が可能になると、第１ハンドラ１１は、ウェイティング場所２０で待機中の搬送キャリア１５をスパッタ装置６用の第２搬送台１６まで搬送する（ステップＳ３）。この場合も、第１ハンドラ１１は、キャリア移送アームにて搬送キャリア１５の短手方向両端側を把持して、第２搬送台１６の上に置く。第２搬送台１６は、スパッタ装置６に付属のものであり、第２搬送台１６の上に載置された搬送キャリア１５は、スパッタ装置６のスパッタ真空チャンバに送り込まれる（ステップＳ４）。より詳細には、キャリア移送アームにて第２搬送台１６上に搬送キャリア１５を置くと、第１ハンドラ１１はスパッタ装置６に対して、搬送キャリア１５を第２搬送台１６に置いたことを報知する信号を送信する。この信号を受けたスパッタ装置６は、第２搬送台１６をスパッタ真空チャンバ内に引き込んでスパッタ処理を開始する。
スパッタ処理が完了すると、スパッタ真空チャンバから第２搬送台１６が搬出されるため（ステップＳ４）、第１ハンドラ１１は、第２搬送台１６からキャリア移送アームにて搬送キャリア１５を把持して、第１搬送台１９まで搬送する（ステップＳ５）。より詳細には、スパッタ装置６から第２搬送台１６が搬出されると、スパッタ装置６がそのことを報知する信号を送信するため、この信号を受信したときに、第１ハンドラ１１はキャリア移送アームにて搬送キャリア１５を把持して、第１搬送台１９まで搬送する。
なお、未シールドのトレイ１７を載せた搬送キャリア１５を第１搬送台１９から持ち上げてウェイティング場所２０を経て第２搬送台１６まで下ろすキャリア移送アームと、シールド済のトレイ１７を載せた搬送キャリア１５を第２搬送台１６から第１搬送台１９まで搬送するキャリア移送アームとは別個に設けられている。よって、ウェイティング場所２０で搬送キャリア１５を待機させている間に、シールド済のトレイ１７を載せた搬送キャリア１５を第２搬送台１６から第１搬送台１９まで搬送でき、作業効率を向上できる。
続いて、第２ハンドラ１２は、第１搬送台１９をトレイ収納供給部５の方向に所定距離だけ移動させる。これにより、電磁波シールド済のトレイ１７を収納する搬送キャリア１５も、第１搬送台１９とともに所定距離だけ移動することになる。
次に、第２ハンドラ１２は、第１搬送台１９に載った搬送キャリア１５上の各トレイ１７をトレイ移送アームにて順に持ち上げて、トレイ収納供給部５に収納する（ステップＳ６）。このステップＳ６の処理は、搬送キャリア１５上のすべてのトレイ１７をトレイ収納供給部５に収納し終わるまで、繰り返し行われる。
スループットを向上するためにスパッタ処理は連続して行われる。例えば、スパッタ装置６内には、例えば３つの搬送キャリア１５が収納され、スパッタ処理が終わった搬送キャリア１５を一つずつ取り出すとともに、新たな搬送キャリア１５を一つずつスパッタ装置６に収納するという作業を並行して行う。より詳細には、同時刻には、第１ハンドラ１１のウェイティング場所２０と第１搬送台１９とにそれぞれ別個の搬送キャリア１５が置かれる。これにより、流れ作業で連続的に搬送キャリア１５上のトレイ１７に搭載された各ＩＣパッケージの電磁波シールドを行うことができる。
このように、第１の実施形態では、搬送キャリア１５の上面ができるだけ露出しないように、搬送キャリア１５の上面にできるだけ多くのトレイ１７を載置した状態で、ＩＣパッケージの電磁波シールドのためのスパッタ処理を行う。このため、スパッタ処理による搬送キャリア１５の汚れを抑制できる。よって、搬送キャリア１５を清掃する時間間隔を長くすることができ、搬送キャリア１５を連続的に使用できることから、作業性および保守性が向上する。
（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、第２搬送部３にてシールド済のトレイ１７を搬送キャリア１５から回収してトレイ収納供給部５に収納した後、同じ搬送キャリア１５を連続的に使用して別の未シールドのトレイ１７の搬送を行っていた。これに対して、以下に説明する第２の実施形態は、複数の搬送キャリア１５を順繰りに切り替えて使用するものである。
図５は本発明の第２の実施形態による半導体製造装置１の概略構成を示すブロック図である。図５の半導体製造装置１は、図１の構成に加えて、第３搬送部２１を備えている。
第２搬送部３にて搬送キャリア１５からトレイ１７を回収した後、第３搬送部２１は、この搬送キャリア１５をキャリア収納供給部２２まで搬送して、この搬送キャリア１５をキャリア収納供給部２２に収納する。また、第３搬送部２１は、キャリア収納供給部２２に収納した搬送キャリア１５とは別個の搬送キャリア１５をキャリア収納供給部２２から取り出して第１搬送部２まで搬送する。
第１の実施形態では、一つの搬送キャリア１５を繰り返し使用して、未シールドのトレイ１７に対して電磁波シールドのためのスパッタ処理を行ったが、第２の実施形態では、スパッタ処理を行った搬送キャリア１５はいったんキャリア収納供給部２２まで搬送して回収し、キャリア収納供給部２２から別の搬送キャリア１５を取り出してスパッタ処理を行うようにしている。これにより、一つの搬送キャリア１５の使用頻度を低減することができ、搬送キャリア１５の清掃間隔を第１の実施形態よりも長くすることができる。
図６は図５の半導体製造装置１をより具体的に示した装置概要図である。図６の半導体製造装置１は、図２の構成に加えて、キャリア収納供給部２２と第３ハンドラ２３とを備えている。
キャリア収納供給部２２は、複数の搬送キャリア１５を収納しており、そのうちの一つを順繰りに選択して、第３ハンドラ２３に供給する。第３ハンドラ２３は、第３搬送部２１に対応している。
第３ハンドラ２３は、第２ハンドラ１２にてシールド済のトレイ１７をトレイ収納供給部５に回収した後の搬送キャリア１５をキャリア収納供給部２２まで搬送してキャリア収納供給部２２に回収するとともに、キャリア収納供給部２２から取り出した別の搬送キャリア１５を第１搬送台１９まで搬送する制御を行う。
第３ハンドラ２３は、スライドイン／アウト方式で搬送キャリア１５を搬送してもよいし、あるいはキャリア移送アームを用いて搬送キャリア１５を搬送してもよい。
図７（ａ）はキャリア収納供給部２２の第１例を示す図、図７（ｂ）はキャリア収納供給部２２の第２例を示す図である。図７（ａ）のキャリア収納供給部２２は、カセット方式になっており、第３搬送部２１から搬送してきた搬送キャリア１５は例えば最上段のカセットに収納される。また、第３搬送部２１は、例えば最下段のカセットに収納されている搬送キャリア１５を取り出して搬送する。さらに、第３搬送部２１が搬送キャリア１５を取り出すと、各段に収納されている搬送キャリア１５は1段ずつ下に移動する。
図７（ｂ）のキャリア収納供給部２２は、第３搬送部２１から搬送されてきた搬送キャリア１５を順に重ね合わせて収納すなわちスタックする。また、第３搬送部２１は、キャリア収納供給部２２にスタックされた搬送キャリア１５を上から順に選択して搬送する。
キャリア収納供給部２２は、図７（ａ）または図７（ｂ）の構造のものを複数備えていてもよい。この場合、各キャリア収納供給部２２内のすべての搬送キャリア１５を一括で取り出せるようにするのが望ましい。これにより、一つのキャリア収納供給部２２内のすべての搬送キャリア１５を一括で取り出して清掃を行っている間に、他のキャリア収納供給部２２を用いて電磁波シールドのためのスパッタ処理を行うことができ、半導体製造装置１を停止させなくて済むことから、作業性が向上する。
このように、第２の実施形態では、複数の搬送キャリア１５を収納するキャリア収納供給部２２を備えており、電磁波シールド済のトレイ１７を回収した後に、搬送キャリア１５をいったんキャリア収納供給部２２に収納し、別の搬送キャリア１５をキャリア収納供給部２２から選択して、新たなスパッタ処理を行う。これにより、個々の搬送キャリア１５の使用頻度を低減でき、搬送キャリア１５の清掃間隔を長くすることができることから、作業性を向上できる。
また、複数のキャリア収納供給部２２を設けるとともに、各キャリア収納供給部２２内のすべての搬送キャリア１５を一括で取り出せるようにすれば、一括で取り出した搬送キャリア１５をまとめて清掃できることから、清掃時間を短縮できるとともに、一つのキャリア収納供給部２２を清掃中に他のキャリア収納供給部２２でスパッタ処理を継続でき、半導体製造装置１の連続運用が可能となることから、さらに作業性を向上できる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１ 半導体製造装置、２ 第１搬送部、３ 第２搬送部、４ 搬送制御部、５ トレイ収納供給部、１１ 第１ハンドラ、１２ 第２ハンドラ、１４ 制御部、１５ 搬送キャリア、１６ 第２搬送台、１７ トレイ、１８ ダミートレイ、１９ 第１搬送台、２０ ウェイティング場所

Claims (7)

  1. 電磁波シールドを行うべき未シールドの半導体パッケージが搭載されたトレイを搬送する搬送部と、
    前記搬送部を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、電磁波シールドを行うべき未シールドの半導体パッケージが搭載されたトレイを収納するトレイ収納供給部から前記トレイを取り出して搬送キャリア上に載置し、この搬送キャリアを、電磁波シールドのためのスパッタ材料の付着を行うスパッタ装置まで搬送すると共に、電磁波シールド済の半導体パッケージを搭載する前記トレイが載置された前記搬送キャリアを前記スパッタ装置から取り出して搬送し、前記電磁波シールド済の半導体パッケージを搭載する前記トレイを前記搬送キャリアから回収して前記トレイ収納供給部に収納するように制御する半導体製造装置。
  2. 前記搬送部は、同じ前記搬送キャリアを繰り返し連続して使用する請求項１に記載の半導体製造装置。
  3. 前記搬送部は、前記搬送キャリアから前記トレイを回収した後、当該搬送キャリアをキャリア収納供給部まで搬送して、当該搬送キャリアを前記キャリア収納供給部に収納するとともに、前記キャリア収納供給部に収納した前記搬送キャリアとは別個の搬送キャリアを前記キャリア収納供給部から取り出す請求項１に記載の半導体製造装置。
  4. 前記キャリア収納供給部は、複数の前記搬送キャリアを収納可能であり、
    前記搬送部は、前記キャリア収納供給部に収納された前記複数の搬送キャリアを順繰りに取り出す請求項３に記載の半導体製造装置。
  5. 前記キャリア収納供給部から前記複数の搬送キャリアを一括で取り出す機構を備える請求項３または４に記載の半導体製造装置。
  6. 前記キャリア収納供給部は少なくとも２つ設けられ、
    一つの前記キャリア収納供給部に収納されている前記複数の搬送キャリアを順繰りに取り出して前記搬送部による搬送制御を行っている間に、他の一つの前記キャリア収納供給部から前記複数の搬送キャリアを一括で取り出し可能な請求項５に記載の半導体製造装置。
  7. 前記搬送キャリア上に、複数個の前記トレイが載置される請求項１乃至６のいずれかに記載の半導体製造装置。
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