JP4091338B2

JP4091338B2 - 半導体チップの移送装置

Info

Publication number: JP4091338B2
Application number: JP2002142314A
Authority: JP
Inventors: 幸治志方; 均阪田
Original assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Instruments Co Ltd
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2008-05-28
Anticipated expiration: 2022-05-17
Also published as: JP2003332406A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウェーハから切り出されてなる半導体チップを搬送用のチップ収納トレイに移送する半導体チップの移送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体部品の製造工程は、ガリウムヒ素やシリコン等の円盤状のウェーハ上にＩＣ回路を形成する前工程と、そのウェーハをもとに所望する個々の半導体部品に仕上げる後工程とに大きく区分される。これらのうち後工程では、先ずウェーハは、金属製のリング（以下、「ウェーハリング」と記すことがある）の内側に張設された不織布（以下、「ウェーハシート」と記すことがある）の中央部の上面に接着剤で貼着されており、そのままダイシングソーによりスクラブラインに沿って切断されるというダイシング工程を経て、多数の半導体チップに分断される。そして、これらの半導体チップは、ウェーハシートから分離されてプラズマ洗浄工程を経た後（プラズマ洗浄後にウェーハシートから分離される場合もある）、他の部品との電気的な接続がなされるボンディング工程や、その接続個所を樹脂で封止する樹脂封止工程等を経て、半導体部品に仕上げられる。
【０００３】
その際、ウェーハシートから分離された半導体チップは、実際には、上面に多数の収納凹部が形成された専用のチップ収納トレイへ移送され、このチップ収納トレイごと、その後のプラズマ洗浄工程やボンディング工程へ一括して搬送されることになる。
【０００４】
ここで、半導体チップをチップ収納トレイに移送するための従来の移送装置について、図７〜１０に基づき説明する。図７は従来の移送装置の要部正面図、図８はその移送装置の平面図、図９は図８のＤ−Ｄ断面図、図１０は吸着ヘッドによる半導体チップのピックアップ動作を説明する要部断面図である。
【０００５】
これらの図面において、１は半導体チップ９を１つずつ吸着しウェーハシート８から剥離させてピックアップするノズル状の吸着ヘッドで、図示しない真空吸引装置に連通接続され、ヘッドホルダ２により垂直に支持されている。このヘッドホルダ２は、Ｘ軸方向（図７、８では左右方向）に移動するとともに、吸着ヘッド１をＺ軸方向（図７では上下方向、図８では紙面に直交する方向）に移動させることができるように構成されている。
【０００６】
３、４は、複数個のチップ収納トレイ５をＹ軸方向（図７では紙面に直交する方向、図８では上下方向）に整列した状態で支持して固定するトレイ支持テーブルで、互いに独立してＹ軸方向に移動するようになっている。そのチップ収納トレイ５の上面には、半導体チップ９を収納するための多数の収納凹部５ａが碁盤目状に形成されている。
【０００７】
６は、上面にウェーハリング７を支持して固定するリング支持テーブルで、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に移動するようになっている。そのウェーハリング７の内側にはウェーハシート８が張設され、このウェーハシート８の上面には接着剤でウェーハ９０が貼着されており、このウェーハ９０はダイシング工程で個々の半導体チップ９に分断されている。なおウェーハリング７は、リング支持テーブル６の上面に埋設した磁石（不図示）の磁力により固定される。
【０００８】
ここで、リング支持テーブル６には、ウェーハ９０よりも一回り大きい径でウェーハ９０と同心状の円形孔６ａが形成されており（図９参照）、この円形孔６ａには、リング支持テーブル６の下方に配設され、半導体チップ９をピックアップする際にウェーハシート８上の半導体チップ９を突き上げるための突き上げユニット１０３が挿脱されるようになっている（図１０参照）。この突き上げユニット１０３は、ウェーハシート８の下面において、突き上げ対象となる半導体チップ９近傍を吸着する吸着部１０３ａ、及びその半導体チップ９を突き上げる突き上げ針１０３ｂからなっている。
【０００９】
更に、リング支持テーブル６の上面には、ウェーハシート８におけるウェーハ９０の外側の下面、すなわち直上に半導体チップ９が存しないウェーハシート８の下面を押し上げて支持する環状突起部６ｂが、ウェーハ９０と同心状に一体形成されている（図９参照）。従って、リング支持テーブル６の上面に固定されたウェーハリング７のウェーハシート８は、環状突起部６ｂで押し上げられて引き延ばされ、これにより、ウェーハシート８上で分断されている半導体チップ９相互の間隔が広げられる。
【００１０】
このような半導体チップ９相互の間隔を広げる処理は、一般にエキスパンド処理と呼ばれ、半導体チップ９とウェーハシート８間の接着層にせん断力が付与されることにより相互間の接着力を弱めて半導体チップ９を剥離させ易くしたり、半導体チップ９をピックアップする際に吸着ヘッド１がピックアップ対象でない隣接の半導体チップ９と干渉するのを未然に防いだりするためのものである。
【００１１】
１０はカメラで、突き上げ針１０３ｂの鉛直上方に位置するようにハウジング１２上に固定され、ピックアップ対象の半導体チップ９を撮像する。なお、上記したエキスパンド処理は、カメラ１０で撮像された半導体チップ９の輪郭を高精度で認識するためにも有効である。
【００１２】
１１はコンピュータで、入力部１１ａから入力された指令に基づいて、吸着ヘッド１、ヘッドホルダ２、トレイ支持テーブル３、４、リング支持テーブル６、カメラ１０、突き上げユニット１０３等を制御する。
【００１３】
このような構成の移送装置における一連の移送動作を以下に説明しておく。先ず、ウェーハリング７をリング支持テーブル６に固定し、ウェーハシート８に対しエキスパンド処理がなされる。この状態で、リング支持テーブル６が移動し、ウェーハシート８上で分断されている多数の半導体チップ９のうちの１つが、突き上げユニット１０３の突き上げ針１０３ｂの鉛直上方、すなわち突き上げ位置に位置決めされる。
【００１４】
次いで、カメラ１０によりその半導体チップ９を撮像し、その輪郭情報に基づきコンピュータ１１が突き上げ位置に対する位置ずれ量を算出し、再度リング支持テーブル６が微動してその位置ずれ量を補正する。その後、突き上げユニット１０３が上昇して、吸着部１０３ａによりウェーハシート８が吸着固定され、これと同時に、吸着ヘッド１が突き上げ位置の鉛直上方に移動する（図１０（ａ）参照）。
【００１５】
次いで、突き上げ針が上昇して半導体チップ９を突き上げ、これに応動して吸着ヘッド１が下降し、半導体チップ９の上面に当接して吸着する（図１０（ｂ）参照）。その後、吸着ヘッド１が上昇して半導体チップ９をウェーハシート８から剥離させ、ピックアップがなされる（図１０（ｃ）参照）。
【００１６】
そして、吸着ヘッド１が１つのチップ収納トレイ５の上方に向けて移動するとともに、トレイ支持テーブル４が移動し、吸着ヘッド１に吸着された半導体チップ９が１つの収納凹部５ａの垂直上方に位置決めされる。その後、吸着ヘッド１が下降して半導体チップ９をその収納凹部５ａ内に収納し、吸着を解除して移送が完了する。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、ウェーハシート８としては、ダイシング工程の切断負荷で破損しない強度や、プラズマ洗浄工程で悪影響しない材質と厚さが特に要求されるため、ナイロンやポリエステルやポリ塩化ビニル等の伸縮性を有した材質で、厚さ１５０μｍ程度のフィルム状のものが適用され、ここ最近では、コストダウンの要請からより薄く（厚さ８０μｍ程度）なる傾向にある。従って、適用されるウェーハシート８は、材質もさることながら厚さに対してもバリエーションが豊富であり、それ故、弾性率も様々となる。
【００１８】
しかしそうすると、上記した従来の移送装置では、環状突起部６ｂがリング支持テーブル６に一体形成されているため、エキスパンド処理において以下のような問題が生じる。例えば弾性率の高い（軟らかい）ウェーハシート８を適用した場合は、引き延ばし力の伝達が鈍感になってウェーハシート８が不均一に引き延ばされるため、半導体チップ９相互の間隔が不規則に広げられ、所望の間隔が得られないおそれがある。他方弾性率の低い（硬い）ウェーハシート８を適用した場合は、引き延ばし力の伝達が敏感になってウェーハシート８が均一に引き延ばされようとする反面、無理な引き延ばし力が負荷されてウェーハシート８が裂けてしまうおそれがある。つまり、適用されるウェーハシート８によっては、十分にエキスパンド処理がなされない場合が起こり、ひいては円滑な移送動作が阻害される。
【００１９】
そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、ウェーハリングの内側にウェーハシートが張設され、このウェーハシートの上面に貼着されたウェーハが多数の半導体チップに切断されており、これら半導体チップを１つずつ不織布から剥離させ、チップ収納トレイの上面に多数形成された収納凹部へ移送するものであって、あらゆるウェーハシートに対応して十分なエキスパンド処理が行える半導体チップの移送装置を提供することを目的とするものである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明による半導体チップの移送装置は、ウェーハと同心状で不織布におけるウェーハの外側の下面を押し上げて支持する環状突起を有し、リングを固定するリング支持テーブルと、チップ収納トレイを固定するトレイ支持テーブルと、半導体チップを吸着しリング支持テーブル及びトレイ支持テーブルに対して相対的に移動する吸着ヘッドと、を備え、前記環状突起は前記リング支持テーブルに対して着脱が可能で、相互に前記リング支持テーブルの上面からの突出高さが異なる複数のうちから選択的に装着されるようになっている。これにより、不織布の材質や厚さに応じて、適正な押し上げ量が得られる環状突起を選定装着することで、十分なエキスパンド処理が行えることになる。
【００２１】
ここで、簡単な構成でリングをリング支持テーブルに固定できるようにする観点から、前記リングが金属製であって、前記リング支持テーブルの上面に埋設した磁石の磁力により固定されることが好ましい。
【００２２】
一方、安定してリングをリング支持テーブルに固定できるようにする観点からは、前記リング支持テーブルの上面に基軸を突設し、この基軸を中心に回動する断面Ｌ字の板状部材により前記リングの上面及び側面がクランプされて固定されることが好ましい。
【００２３】
更に、エキスパンド処理の際、不織布が滑らかに引き延ばされるように、前記環状突起の上面側の外周角部がＲ面取りされているとよい。
【００２４】
また、リング支持テーブルに対し、環状突起の着脱が簡単に行え、しかも装着した環状突起が安定し得るように、前記リング支持テーブルに前記ウェーハと同心状の円形孔を形成し、前記環状突起は円形孔と嵌合して装着されるとよい。
【００２５】
また、十分なエキスパンド処理がなされるには、特に不織布の弾性率が著しく関与するため、前記環状突起が不織布の弾性率に応じて選定され装着されることが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳述する。先ず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は第１実施形態の半導体チップの移送装置における要部平面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２の要部拡大図である。なお、図中で図７〜１０と同じ名称の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２７】
本実施形態の特徴は、従来の移送装置におけるリング支持テーブル６の環状突起部６ｂを排除し、その代替として、リング支持テーブル６に対して着脱が可能で、従来と同様にウェーハシート８に対しエキスパンド処理の作用を与える環状突起２０を備えた点にある。この環状突起２０は、相互の外周径が異なる上端部２０ａと下端部２０ｂからなり、この下端部２０ｂの外周はリング支持テーブル６の円形孔６ａと略同一の径に加工されていて、上端部２０ａの外周径よりも小さくなっている。
【００２８】
よって、環状突起２０をリング支持テーブル６に装着する際は、上方から下端部２０ｂを円形孔６ａに嵌入させ、上端部２０ａの下面とリング支持テーブル６の上面との当接でそれ以上の嵌入が規制される。一方、その環状突起２０の取り外しの際は、それとは逆に移動させることでなされる。
【００２９】
また、リング支持テーブル６に対して環状突起２０を装着しウェーハリング７を固定した状態では、従来の環状突起部６ｂと同様に、上端部２０ａの上面が、直上に半導体チップ９が存しないウェーハシート８の下面を押し上げて支持しするようになっている。つまりエキスパンド処理がなされることになる。また、上端部２０ａの上面側の外周角部にはＲ面取りが施されており、エキスパンド処理の際、ウェーハシート８がそのＲ面取りに沿って滑らかに引き延ばされ、引き延ばし力が均等に伝達する。
【００３０】
ここで、上端部２０ａの上面でウェーハシート８を押し上げて引き延ばすわけであるが、その押し上げ量は、リング支持テーブル６の上面から上端部２０ａの上面までの高さ、すなわち上端部２０ａの高さで定まることになる。そこで本実施形態では、相互に上端部２０ａの高さが異なる環状突起２０を複数作製しておき、それらの環状突起２０のうちから、ウェーハシート８の材質や厚さ、特にその弾性率に応じて、適正な押し上げ量が確保できるものを選定して装着するようにしている。
【００３１】
具体的には、押し上げ量が約１．５〜２．５ｍｍの範囲で３段階に調整できるように環状突起２０を３つ製作しておき、標準のウェーハシート８が適用されている場合は、中間の押し上げ量（２ｍｍ）が確保できる環状突起２０を装着し、弾性率の高い（軟らかい）ウェーハシート８の場合は、押し上げ量を増してウェーハシート８をより引き延ばせるように２．５ｍｍの押し上げ量の環状突起２０を装着し、また、弾性率の低い（硬い）ウェーハシート８の場合は、ウェーハシート８の負荷を軽減するように１．５ｍｍの押し上げ量の環状突起２０を装着する。
【００３２】
なお、押し上げ量の設定にあたっては、上記したウェーハシート８の特性以外にも、ウェーハ９０や半導体チップ９のサイズ、エキスパンド処理前の半導体チップ９相互の間隔、エキスパンド処理後に所望する半導体チップ９相互の間隔、ウェーハリング７の内径等も勿論影響するため、これらも踏まえて設定することが望ましい。
【００３３】
このように本実施形態の移送装置によれば、エキスパンド処理に特に関与するウェーハシート８の特性に応じて、十分なエキスパンド処理が行えるよう簡単に対処できる。
【００３４】
次に、リング支持テーブル６に対するウェーハリング７の固定手法について、以下に説明する。本実施形態では、簡単な構成で容易に固定できる手法を採用しており、図１に示すように、ウェーハリング７の外縁には相互に対向する一対の切欠７ａが形成されており、リング支持テーブル６の上面には、各切欠７ａと係合する軸部材２１が突設され、また磁石（不図示）が埋設されている。このような構成のもと、ウェーハリング７は、各切欠７ａと軸部材２１との係合によりリング支持テーブル６上でのスライドや回転移動が規制され、更に磁石の磁力によりリング支持テーブル６上に固定される。
【００３５】
次に、本発明の第２実施形態について図４〜６に基づき説明する。図４は第２実施形態の半導体チップの移送装置における要部平面図、図５は図４のＢ−Ｂ断面図、図６は図４のＣ矢視の拡大図である。なお、図中で図１〜３と同じ名称の部分には同一の符号を付し、第１実施形態と重複する説明は省略する。
【００３６】
本実施形態の特徴は、第１実施形態と比較して、リング支持テーブル６に対するウェーハリング７の固定手法を変形した点にあり、磁力による固定手法に代えて、機械的な拘束力を活用した固定手法を採用している。つまり、ウェーハリング７の外縁の対向する２個所それぞれで、各上面及び側面を挟持、すなわちクランプする断面Ｌ字に折曲した板状部材２２を設けている。
【００３７】
ここで各板状部材２２は、ウェーハリング７の上面をクランプする上片２２ａと、ウェーハリング７の側面をクランプする側片２２ｂとからなっており、リング支持テーブル６の上面にボルトを介して突設された基軸２３を中心に回動自在に支持されている。従って、各板状部材２２は、基軸２３を中心とした回動により、クランプ位置とクランプ解除位置（図４中、２点鎖線で図示）とを取り得るようになる。
【００３８】
このような板状部材２２によるクランプ機構は、ウェーハリング７を機械的な拘束力で固定できるため、磁力による固定よりも固定状態が安定する点で有利である。
【００３９】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。例えば、上記の実施形態では、吸着ヘッド１による半導体チップ９のピックアップの確実性を考慮して突き上げユニット１０３を配設しているが、そのピックアップの確実性が十分に許容できる限り、突き上げユニット１０３を特に設けなくても構わない。その場合には、リング支持テーブル６の円形孔６ａも不要となるが、環状突起２０の装着のために、リング支持テーブル６の上面に環状突起２０を受け入れる円形状の溝を形成すれば足りる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明した通り本発明によれば、リングの内側に不織布が張設され、この不織布の上面に貼着されたウェーハが多数の半導体チップに切断されており、これら半導体チップを１つずつ不織布から剥離させ、チップ収納トレイの上面に多数形成された収納凹部へ移送するものであって、前記ウェーハと同心状で前記不織布における前記ウェーハの外側の下面を押し上げて支持する環状突起を有し、前記リングを固定するリング支持テーブルと、前記チップ収納トレイを固定するトレイ支持テーブルと、前記半導体チップを吸着しリング支持テーブル及びトレイ支持テーブルに対して相対的に移動する吸着ヘッドと、を備えた半導体チップの移送装置において、前記環状突起は前記リング支持テーブルに対して着脱が可能で、相互に前記リング支持テーブルの上面からの突出高さが異なる複数のうちから選択的に装着されるようになっている。よって、どのような不織布を適用しても、その不織布の材質や厚さに応じて、適正な押し上げ量が得られる環状突起を選定装着することで、十分なエキスパンド処理が行えることになり、一連の半導体チップの移送動作も円滑に行える。
【００４１】
ここで、前記リングが金属製であって、前記リング支持テーブルの上面に埋設した磁石の磁力により固定されるようになっていると、煩雑な作業をすることなく、簡単にリングをリング支持テーブルに固定できる。
【００４２】
一方、前記リング支持テーブルの上面に基軸を突設し、この基軸を中心に回動する断面Ｌ字の板状部材により前記リングの上面及び側面がクランプされて固定されるようになっていると、機械的な拘束力でリングをリング支持テーブルに固定できるため、その固定状態の安定性が増す。
【００４３】
更に、前記環状突起の上面側の外周角部がＲ面取りされていると、エキスパンド処理の際、環状突起の上面と当接した不織布が、そのＲ面取りに沿って滑らかに引き延ばされるため、引き延ばし力が均等に伝達し、十分なエキスパンド処理が確実に行える。
【００４４】
また、前記リング支持テーブルに前記ウェーハと同心状の円形孔を形成し、前記環状突起は円形孔と嵌合して装着されるようになっていると、リング支持テーブルに対し、環状突起の着脱が簡単に行えるとともに、装着した環状突起が安定する。
【００４５】
また、前記環状突起が不織布の弾性率に応じて選定され装着されるようになっていると、より十分なエキスパンド処理がなされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の半導体チップの移送装置における要部平面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】図２の要部拡大図。
【図４】第２実施形態の半導体チップの移送装置における要部平面図。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図。
【図６】図４のＣ矢視の拡大図。
【図７】従来の移送装置の要部正面図。
【図８】従来の移送装置の平面図。
【図９】図８のＤ−Ｄ断面図
【図１０】半導体チップのピックアップ動作を説明する要部断面図。
【符号の説明】
１吸着ヘッド
２ヘッドホルダ
３、４トレイ支持テーブル
５チップ収納トレイ
５ａ収納凹部
６リング支持テーブル
６ａ円形孔
６ｂ環状突起部
７ウェーハリング（リング）
７ａ切欠
８ウェーハシート（不織布）
９半導体チップ
１０カメラ
１１コンピュータ
２０環状突起
２０ａ上端部
２０ｂ下端部
２１軸部材
２２板状部材
２３基軸
９０ウェーハ
１０３突き上げユニット

Claims

リングの内側に不織布が張設され、この不織布の上面に貼着されたウェーハが多数の半導体チップに切断されており、これら半導体チップを１つずつ不織布から剥離させ、チップ収納トレイの上面に多数形成された収納凹部へ移送するものであって、
前記ウェーハと同心状で前記不織布における前記ウェーハの外側の下面を押し上げて支持する環状突起を有し、前記リングを固定するリング支持テーブルと、前記チップ収納トレイを固定するトレイ支持テーブルと、前記半導体チップを吸着しリング支持テーブル及びトレイ支持テーブルに対して相対的に移動する吸着ヘッドと、を備えた半導体チップの移送装置において、
前記環状突起は前記リング支持テーブルに対して着脱が可能で、相互に前記リング支持テーブルの上面からの突出高さが異なる複数のうちから選択的に装着されることを特徴とする半導体チップの移送装置。
前記リングが金属製であって、前記リング支持テーブルの上面に埋設した磁石の磁力により固定されることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップの移送装置。
前記リング支持テーブルの上面に基軸を突設し、この基軸を中心に回動する断面Ｌ字の板状部材により前記リングの上面及び側面がクランプされて固定されることを特徴とする請求項１に記載の半導体チップの移送装置。
前記環状突起の上面側の外周角部がＲ面取りされていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の半導体チップの移送装置。
前記リング支持テーブルに前記ウェーハと同心状の円形孔を形成し、前記環状突起は円形孔と嵌合して装着されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の半導体チップの移送装置。
前記環状突起が不織布の弾性率に応じて選定され装着されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の半導体チップの移送装置。