JP5035843B2 - 半導体処理装置 - Google Patents

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本発明は、半導体装置又は電子部品等のデバイスをピックアップし、搬送し、テストハンドラやピッカーにおいて特性測定及び外観検査等の各種処理を行って、最終的に梱包する半導体処理装置に関する。
ダイシング、マウンティング、ボンディング、シーリングの各組立工程を経た半導体装置や電子部品等のデバイスは、テストハンドラと呼ばれる複合テスト装置に供給される。そして、テストハンドラに設けられた保持機構によって保持され、テストハンドラ内を搬送されながら、デバイスの電気特性測定、分類、マーキング、外観検査、梱包(テープ梱包)等の各工程処理が施される。
デバイスの組立工程からテストハンドラへの供給方法には、ウエハリング上の粘着シート(UVシートなど)に貼り付けられダイシングで個片化されたデバイスを供給する方法や、個片のデバイスをリードフレームに搭載しリードフレーム供給ユニットによって供給する方法又は振動式パーツフィーダによって一定の方向及び姿勢に整列して供給する方法等がある。このうち、特に、ベアチップやWLCSP(ウエハレベルチップスケールパッケージ)など小型、薄型のデバイスでは、ウエハリングからのダイシングによる供給が主となる。
従来より、このようなピックアップヘッドとテストハンドラとを用いて、リング上のウエハシートに粘着されたリードレス半導体デバイスを剥がし、これを直接テストハンドラに受け渡す、いわゆるダイレクトピックアップ機構を備えた半導体処理装置が知られていた。
例えば、図10に示すように、ウエハリングとテストハンドラのターンテーブルとを重なる位置に設け、ウエハリングをリング移動装置2によりX軸及びY軸方向に適宜移動させ、ウエハリングから半導体デバイスを個別にピックアップすることによって、ターンテーブルに設けた吸着保持手段に対して受け渡しを行う装置である。
また、特許文献1には、このような従来の半導体処理装置として、ピックアップした半導体デバイスが連続的に配置された複数のターンテーブル間をチャックにより受け取り受け渡しを行うことにより、順に移動させ、特性測定等の処理を行う装置が提案されている(特許文献1参照)。
特開2002−246448公報
ところで、上記従来の技術において、ウエハリングからターンテーブルにデバイスを直接受け渡すためには、ウエハリングが、ターンテーブル下部まで入り込まなければならないが、図10に示すように、ターンテーブル下部には支軸とモータが設けられているため、リングが入り込むスペースには限界があった。特に近年、切り出せるチップの数や生産コストの低減を図るため、ウエハシートが従来の8インチから12インチと大型化しており、ターンテーブルにおいて受け取るためのスペースの問題はより一層顕在化している。
これに対する解決策として、例えば特許文献1のように、必要な作業ユニットを配置するべく、複数のテーブルを配置する構成が考えられる。しかし、複数のテーブルを用いると装置全体の構成が複雑化し、テーブル間での製品の受け渡し回数も増えるから、その分、トラブルが発生する可能性も高く、また、コストも高くなっていた。また、テーブルが複数ある分、テーブルに装着される半導体デバイスを保持するための部品が多く、半導体デバイスの品種を切り替える際に、多数の部品の交換が必要になるという問題があった。
また、支軸及びモータ等に干渉せずにリングをターンテーブル側に入り込ませるため、図11(a)に示すように、リングをターンテーブル下部の駆動機構よりもさらに下に配置することで対応することも考えられるが、この態様では、装置の配置における省スペース化を図るのは難しい。反対に、図11(b)に示すように、モータ等の駆動機構をターンテーブルの上部に配置し、ターンテーブル下側に十分なスペースを確保する方策も考えられるが、このような構成ではターンテーブルの駆動機構の重量が大きいばかりでなく、ターンテーブル及びターンテーブルに設けられた半導体デバイスの保持手段等の搬送機構の重量をも上部より支える構成とする必要があるため、装置構成上の課題があった。
さらに、他の解決策としてリングを2分割して、半分をピックアップしたあとリングを180度回転させ、残りの半分の製品をピックアップする方法もある。この方法ではテーブル下にリングが入り込むスペースは半分になるので上記のような問題は半減されるが、リングに回転機構が必要となることに加え、ピックアップ後の製品方向が180度逆になるので、製品の方向をそろえる回転機構も必要になる。結果として複雑で高コストの装置構成になってしまっていた。またリングが回転する時間は処理が進まず、生産性の低下も課題となっていた。
また、通常、半導体デバイスは、ウエハシート上に電極面を上にして載置されるが、一方でテストハンドラのターンテーブルでは各種検査のため、電極面を下向きにピックアップする必要がある。すなわち、ウエハシート上とターンテーブルでのピックアップ時における電極面の上下が反対である。しかしながら、ダイレクトピックアップ機構ではピックアップ機構からターンテーブルへ受け渡す製品の向きを反転させることはできず、何らかの反転機構を設ける必要があった。
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、装置構成を簡潔にしつつ、省スペース化と制御機構の簡易化並びに装置処理の高速化を図ることのできる半導体処理装置を提供することにある。
上記の目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、半導体装置又は電子部品等のデバイスが粘着されたウエハシートを備えたリングを交換可能に支持し、前記リングを所定の方向に移動させるリング移動機構と、前記リング移動機構によって所定の取り上げ位置に移動されたウエハシートから個別にデバイスを分離する分離機構と、円周等配位置に保持機構を備えこの保持機構によりデバイスを保持したまま回転してデバイスに各種の工程処理を施す工程処理ユニットに対して順次搬送する回転処理機構と、前記リング移動機構と前記回転処理機構との間に設けられ前記分離機構により分離されたデバイスを受け取り前記回転処理機構の前記保持機構に受け渡すピックアップ機構と、を備えた半導体処理装置において、前記リング移動機構は、支持する前記リングの面と、前記保持機構のデバイスを保持する面とが、略垂直になるように配され、前記リングを保持するリングホルダと、前記リングホルダに保持されたリングのウエハシート上に粘着されたデバイスのθ方向の位置ずれを、前記リングホルダを回転させることにより、修正するガイドリングと、を備え、このガイドリングは、円盤状且つ側断面が台形状であり、その外周面を少なくとも3点以上支持する支持部材を備え、前記支持部材は、台座とこの台座に回転可能に設けられたベアリングとからなり、前記ベアリングの面が、前記ガイドリングの台形側部の辺に当接することで、前記ガイドリングを回動可能に支持し、前記ピックアップ機構は、前記分離されたデバイスを受け取り前記保持機構に受け渡すためにデバイスを保持する保持手段と、この保持手段を前記リングと前記回転処理機構との間で移動させる移動手段とを備え、前記移動手段は、前記保持手段を回転させて前記リングと前記保持機構との間を移動させるものであることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体処理装置。
ことを特徴とする。
以上の態様では、リング移動機構が、デバイスが粘着されたウエハシートを保持したリングを所定の方向に移動させる。分離機構はリング移動機構によって所定の取り上げ位置に移動されたウエハシートから個別にデバイスを分離する。ピックアップ機構が分離機構により分離されたデバイスを受け取り回転搬送し、回転処理機構の保持機構へピックアップ機構からデバイスを受け渡す。保持機構は、受け取ったデバイスを保持したまま回転してデバイスに対して各種の工程処理を施す。
これにより、リング移動機構からピックアップ機構を経て回転処理機構まで搬送され、特に、リング移動機構が回転処理機構に対して垂直方向に配置されているため、従来のようにリングが回転処理機構の下部に入り込む必要がない。したがって、従来のように回転処理機構を複数配設したり、ウエハリングを分割的に捉えて反転させながら分離するような必要がない。この結果として、回転時間が不要となり稼働率の向上を図ることができるとともに、回転処理機構のモータ径やテーブル径の設計の自由度が増す。
また、ピックアップ機構は、ウエハシート上に電極面を上にして載置されたデバイスをそのまま受け取り、回転させて、回転処理機構の保持機構に対し電極面を下にした状態で受け渡すことができるので、回転処理機構へ受け渡すデバイスの向きを反転させる必要がなく装置構成の簡略化を図ることができる。また、ガイドリングの外周に沿って、3つ以上の支持部材を配置し、この支持部材を、台座と台座に対して軸部分において回動可能に固定されたベアリングとにより構成し、この台座及びベアリングにより、ガイドリングを回動可能に支持することとしたことで、ガイドリングの外周に相当するサイズのベアリングを用いることなく、汎用品のベアリングを用いることができるので、コスト面や製造効率が高い。
リングホルダが回転処理機構下に入り込まないことは、一つの回転処理機構の周辺に複数の工程処理ユニットを設置することを可能としている。その結果、工程処理ユニットに対してデバイスを搬送するテーブルを1個で構成でき、製造装置全体としての小型化も可能となる。このことは、(1) 複数テーブル間の製品受け渡しに伴う搬送トラブルを防止することを可能とし、また、(2) シンプルな装置構成のため、部品点数が減り、装置自体のコストを抑えることを可能とする。さらに、(3) 装置を構成する部品が少ないため、デバイスの品種(大きさや厚さなど)が変わった場合に、交換が必要な部品も少なくすることができる。
また、リング移動機構が支持するリングの面と保持機構のデバイスを保持する面とが、略垂直に設けられることによって、リング移動機構がリングを縦横に移動させたとしても、回転処理機構とその移動範囲が重複することなく、装置スペースを最も有効に利用することができる。
請求項2の発明は、請求項1記載の発明において、前記移動手段は、前記保持手段を、前記分離されたデバイスを受け取った位置から、前記デバイスを前記回転処理機構に受け渡す位置まで、前記回転処理機構の回転面に垂直な面方向に、前記支持するリングの面と前記保持機構のデバイスを保持する面と成す角分回転させることを特徴とする。
以上のような態様では、移動手段が、前記保持手段を前記分離されたデバイスを受け取った位置から、前記デバイスを前記回転処理機構に受け渡す位置まで、回転処理機構の回転面に垂直な面方向に、支持するリングの面と前記保持機構のデバイスを保持する面と成す角分回転させる。これによれば、ウエハシート上に電極面を上にして載置されたデバイスをそのまま受け取り、回転処理機構の回転面に垂直な面方向に、所定角度回転させるという簡単な構成で、回転処理機構の保持機構に対し電極面を下にした状態で受け渡すことができる。
請求項3の発明は、請求項1又は2記載の発明において、前記ピックアップ機構は、前記リングの面と前記保持機構のデバイスを保持する面との成す角を二分する線上に回転軸を備え、前記移動手段は、この回転軸を中心として前記保持手段を回転させて前記リングと前記保持機構との間を移動させるものであることを特徴とする。
以上のような態様では、リングの面と保持機構のデバイスを保持する面との成す角を二分する線上にピックアップ機構の回転軸を設ける構成とすることにより、ピックアップ機構においてデバイスをウエハシートに対向させて受け取った場合、その受け取った面の角度を変えることなくそのまま回転させるだけで、その受け取った面が保持機構に対し対向した位置に移動する。これにより、特別な機構を設けることなく、デバイスのウエハシートからの受け取りと保持機構への受渡しが可能となる。
請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発明において、下端に切欠を備えたリングを用いる半導体処理装置であって、前記リングホルダに保持されたリングの切欠に位置決めピンを挿入して、リングホルダ内におけるリングの位置決めを行う位置決め部材を備えたことを特徴とする。
以上のような態様では、簡単な構成により、リングのリングホルダに対するX軸方向及びZ軸方向の位置決めが可能となる。
請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれか1項に記載の発明において、前記リングとウエハシートとの境界位置において、このウエハシートに対して垂直方向に、円環状に押圧することでウエハシートに張力を与えるエキスパンド機構を備え、前記エキスパンド機構は、シリンダ駆動により移動することを特徴とする。
以上のような態様では、分離機構において、ウエハシートからデバイスがより剥がれやすくなり、ピックアップ機構におけるピックアップが容易に行えるようになる。特に、エキスパンド機構の駆動に、シリンダを用いることにより、例えば、モータ及びベルトを用いて駆動する場合に比べて、簡易な構成とすることが可能である。
請求項6の発明は、請求項1〜5のいずれか1項に記載の発明において、前記ピックアップ機構が前記分離されたデバイスを受け取る受取り位置において、前記分離されるデバイスを、画像認識によって角度を算出し、ウエハシート上の複数のデバイスのピッチを算出する画像認識手段を備え、前記ピックアップ機構は、前記保持手段を前記回転軸を中心として放射状に複数備え、前記ウエハシート上のデバイスを受け取る受取位置から延びる垂線と前記保持手段の周回面とが同一平面上に位置し、前記画像認識手段は、前記保持手段の周回面を含む平面から離れて設けられ、画像認識方向を前記ウエハシートの面と平行に向け、さらに、前記受取り位置から出発する光軸を前記画像認識方向の延長線上に折り返すプリズムが設けられたことを特徴とする。
以上のような態様では、ピックアップ時にデバイスの位置補正のために角度等を算出する画像認識手段を、リング移動機構と回転処理機構との間であって、リング移動機構と回転処理機構の配置に干渉しない位置に設け、さらに、プリズムによって、デバイスの受取り位置の直近に、画像認識手段の光軸を、前記ウエハシート上のデバイスに対向する方向に変更することで、リング移動機構を回転処理機機構に対し角度を以って又は垂直に配置した場合においても、省スペース化を妨げることなく、画像認識手段の配置が可能となる。
請求項7の発明は、請求項1〜6のいずれか1項に記載の発明において、前記保持手段は、前記移動手段の駆動により回転する回転テーブルの円周等配位置に複数設けられたことを特徴とする。
ピックアップ機構におけるデバイスの保持手段を、移動手段に対して複数設けることにより、移動手段が同時に複数のデバイスを保持し、順次回転処理機構に受け渡すことができるので、例えば、移動手段のモータの制御により、自在に回転処理機構の回転タイミングに合わせることが可能となる。
請求項8の発明は、請求項1〜7のいずれか1項に記載の発明において、前記保持手段は、デバイスを吸着保持するものであることを特徴とする。
以上のような態様では、ピックアップ機構の保持手段を吸着保持する構成とすることにより、例えば、メカチャックとする場合に比較して、装置構成を簡潔とすることができるとともに、ウエハリングからのダイシングによる供給が主となるベアチップやWLCSP(ウエハレベルチップスケールパッケージ)など小型、薄型のデバイスに対しても対応可能となる。
本発明によれば、装置構成を簡潔にしつつ、省スペース化と制御機構の簡易化並びに装置処理の高速化を図ることのできる半導体処理装置を提供することができる。
次に、本発明を実施するための最良の形態について、図1乃至図6を参照して説明する。
[1.第1の実施形態]
[1−1.全体構成]
本発明の第1の実施形態における半導体処理装置1は、図1に示すように、ダイシングされた複数のデバイスSが粘着されたウエハシートWを保持したウエハリングRを所定の方向に移動させるリング移動装置2と、このリング移動装置2によって所定の取り上げ位置に移動されたウエハシートWから個別にデバイスSを分離する分離機構3と、この分離機構3により分離されたデバイスSを受け取り、テストハンドラに受け渡すピックアップ機構4と、円周等配位置に備えた吸着ノズル52(保持機構)によりピックアップ機構4からデバイスSを受け取り保持したまま回転して、デバイスに対して各種の工程処理を施すテストハンドラ5(回転処理機構)とを備える。
[1−2.リング移動機構の構成]
リング移動装置2は、本実施形態においてはテストハンドラ5のターンテーブル51に対して垂直方向に配置されている点に特徴を有する。図2を用いて、リング移動装置2の装置構成について説明する。図2はリング移動装置2を図1におけるテストハンドラ5側から見た様子を示す概略正面図であり、リードレスのデバイスSを備えたウエハリングRを複数枚収納するマガジンMからリングRを1枚自動的に取り出し、これを装置内のリングホルダ21に搬送し、このリングホルダ21において位置決め保持するようになっている。また、リング移動装置2によって保持されたリングホルダ21を図中点線で示す位置までY軸及びZ軸方向に対してそれぞれ移動させるようになっている。
[1−2−1.リングホルダの構成]
リングホルダ21の詳細な構成を説明する。ここで、リングホルダ21においては、後述のピックアップ機構により、ウエハシートWから個片のデバイスSを分離して、ピックアップするため、このピックアップを正確に行うために、リングRのリングホルダ21におけるX軸(水平)方向、Z軸(垂直)方向並びにθ方向の正確な位置決めが必要となる。そこで、以下、リングRのリングホルダ21における正確な保持、位置決めのための構成について説明する。
(1)基本構成
ここで、ウエハリングRは、一般的に、ウエハシートの周囲を保持するため、中央に略円形の開口部を備えたドーナツ型の薄板であり、後述のリング挿入部の構成に対応して、リングの下方左右に、位置決め用の切欠部R1,R2を2つ有する(図3参照)。
リングホルダ21は、図4(a)に示すように、大別して、リング挿入部211と、リングホルダ21に保持されたウエハリングRにおけるウエハシートW上のデバイスのθ方向の位置決めを行うガイドリング212とを備える。リングホルダ21は、また、このリング挿入部211とガイドリング212との間に設けられ、ウエハリングRのウエハシートWとの境界位置にこのウエハシートWと同大の筒状体からなり、前記境界位置近傍においてウエハシートを円環状に押圧することでウエハシートに張力を与えるエキスパンド機構213を備える。
リング挿入部211、ガイドリング212及びエキスパンド機構213とは、それぞれ連結されており、リング挿入部211とエキスパンド機構213とは、ガイドリング212を介してリング移動装置2に固定されている。したがって、後述するようにガイドリング212は、ウエハシート上のデバイスのθ方向補正を行うものであるので、回転可能に構成されるものであるが、リング挿入部211とエキスパンド機構213とは、このガイドリング212の回転とともに回転するものである。
リングホルダ21は、さらに、このガイドリング212を回動可能に支持する支持体214が設けられ、この支持体214がリング移動機構のレール上を移動するものである。
リング挿入部211は、図4(a)の側面図に示すように、このようなウエハリングRを同様にドーナツ型に中央に開口部を備えた2枚の板状体211aと211bとを、リングRを挿入するための幅を確保するためのスペーサ部材211cを間挿して重ね合わせて構成され、この2枚の板状体に挟まれた挿入内部の下端には、リングRの下端部に当接して保持する支持部211dが設けられている。
リングホルダ21は、このリング挿入部211と、ガイドリング212との2つにより、挿入されるウエハリングRのX軸方向、Z軸方向並びにθ方向の位置決めを行うものである。以下、各部の構成をより具体的に説明する。
(2)切欠部及び位置決めピンの構成
本実施形態のリング移動装置2は、上述のとおり、リングRの面を垂直方向にして配置するものであり、そのため、リングRは、リングホルダ21に挿入される場合にはリングホルダ挿入方向すなわち重力方向に自重が掛かった状態となる。そこで、本実施形態のリングホルダ21は、このリングRの下端部において、位置決めを行うことで、少なくともZ軸方向、加えてX軸方向の位置決めを行うことが可能となる。
具体的には、リングホルダ21は、ガイドリング212とリングR挟んで対向する位置であって、挿入されたリングRの下端位置に、リングRに設けられた2つの切欠部R1,R2に挿入される位置決めピンP1,P2が設けられている。この位置決めピンP1,P2は、リングホルダ21にリングRが挿入され、リングホルダ21の下端においてリングRの下端部が支持部211dに当接した後、リング側に向けてY軸移動することにより、リングRの切欠部R1,R2に挿入して位置決めするものである。
(3)エキスパンド機構の構成
上述の通り、リングホルダ21は、リング挿入部211とガイドリング212との間には、ウエハリングRのウエハシートWとの境界位置において、このウエハシートWを円環状に押圧することでウエハシートWに張力を与えるエキスパンド機構213を備える。
このエキスパンド機構213は、図5に示すように、ウエハシートWと略同一の円周を有する円筒状の引張部213aと、この引張部213aを、リング挿入部211とガイドリング212との間において、ウエハシートW側へシリンダ駆動により移動させるためのシリンダ駆動部213bとからなる。
すなわち、引張部213aは、ウエハリングRのウエハシートWとの境界位置にこのウエハシートWを円環状に押圧することでウエハシートWに張力を与えるものであり、たとえれば、和太鼓の胴材の円環端部によって皮面に張力を与える構造と同様であり、引張部213aがこの胴材に相当し、ウエハシートWが皮面に相当する。そして、このウエハシートWへの張力を、引張部213aの側部に数箇所設けられた押圧片にシリンダを連結させ、電気制御により引張部213aをウエハシートW側に所定量移動させるものである。
なお、このような引張部213aの移動機構に、シリンダを用いることにより、例えば、モータ及びベルトを用いて駆動する場合に比べて、簡易な構成とすることが可能である。
(4)ガイドリングの構成
ガイドリング212は、全体が円盤状であり、この円盤にリング挿入部211及びエキスパンド機構213とを連結させたものである。ガイドリング212は、また、上述のとおりリングホルダ21に保持されたウエハリングRにおけるウエハシートW上のデバイスのθ方向の位置決めを行うものであって、図示しないモータにより回転力を与えられるとともに、支持体214によって回転可能に支持される。
より具体的には、支持体214には、図4に示すように、円形のガイドリングの外周に沿って、6つの支持部212aが正六角形の頂点を形成するように設けられている。
この支持部212aとガイドリング212との関係について説明する。図4に示すように、ガイドリング212は、側断面が台形状で形成されており、その台形側部の辺に支持部212aが当接している。この支持部212aは、台座Dと台座Dに対して軸部分において回動可能に固定されたベアリングBとからなり、この台座D及びベアリングBにより、ガイドリング212を回動可能に支持するものである。
従来、リングホルダのθ方向補正を行うためのガイドリングの回動の支持部材としては、ガイドリングの直径に略相当する直径を備えたリング状のベアリングを、ガイドリングの外周に取り付けていた。しかしながら、ガイドリングの外周に相当するサイズのベアリングは、非常に高価であるとともに、汎用品ではなく、コスト面と製造効率面において課題があった。そこで、本実施形態では、汎用品の通常のベアリングを用いる構成とした。
なお、上記実施形態において、支持部212aの数を、ガイドリング212の外周に対して正六角形の頂点に相当する位置に6つ設けているが、これは本実施形態のガイドリング212の回転バランスやコスト面を考慮した最良の実施形態を示すものであり、本来的に支持部の数は、ガイドリングのサイズや、コスト等の考慮により適宜変更可能なものであり、例えば、支持部を3つや5つ又は8つにより構成することも可能である。
このようなガイドリングによっては、図示しないモータにより、θ方向に回転するものであり、その回転の支持を上記の支持部212aにより行うものである。
[1−2−2.ピックアップカメラの配置構成]
リングホルダ21は、ウエハリングRを位置決め固定した後、個片のデバイスSを、画像認識手段(ピックアップカメラ)による画像認識においてサーチし、角度を算出しリングホルダを回転させて角度補正を行うとともに、複数のデバイスSのピッチを算出するようになっている。
また、後述の分離機構3による分離時には、リング移動装置2は、分離機構3の動作に同期してデバイスSの位置を画像にて認識しながら、リングホルダ21が図に示すY軸方向及びZ軸方向に順次移動するとともに、リングホルダ21のガイドリング212がモータ駆動によりデバイスSのθ方向の位置ずれを補正するようになっている。なお、リングホルダ21に貼り付けられたデバイスSの配置は装置1に対して予め登録可能であり、これに基づき、リング移動装置2はどのようなレイアウトにも対応して移動させることが可能である。
ここで、本実施形態のリング移動装置2は、上述の通り、垂直方向に配置されたことを特徴とするものであるが、従来技術の説明において示したようにリング移動機構を水平に配置した場合には、リング移動機構のウエハシートW面に対向する、リング移動機構の上方にはスペースがあるため、ピックアップカメラを前記対向する位置であるリング移動機構の上方に配置し、そこから画像認識を行うようにすることができる。一方で、本実施形態では、リング移動装置2のウエハシートW面の対向する位置には、ピックアップ機構4はもとより、テストハンドラ5のターンテーブル51ないしは吸着ノズル52が設けられているため、当該対向する位置にカメラを従来どおり配置することができない。
そこで本実施形態においては、図1(a)に示すように、リング移動装置2とピックアップ機構との間に、カメラCの画像認識方向を、ウエハシートWの面と平行のY軸方向に向け、さらに、ピックアップされる位置近傍に、プリズムPRを配置して、光軸を90度折り返すことにより、カメラCによるピックアップ位置の画像認識を可能としている。
[1−2−3.分離機構の構成]
分離機構3は、図1(a)及び図6にその拡大図を示すように、リングホルダ21によって保持されたウエハシートWの一方に突き上げピン31を備える。この突き上げピン31は、リングホルダ21の初期位置の中心部分であって、後述するピックアップ機構のピックアップ位置と対向する位置に設けられており、この位置は固定である。
また、突き上げピン31による分離時に、デバイスSが剥離して飛び散らないように、図に示すように、突き上げピン31側からバキューム機構を用いて真空引きするように構成することも可能である。また、分離時にイオナイザー等により、デバイスSの静電気除去を行い、デバイスの破壊や搬送トラブルを防止するように構成することも可能である。
なお、本実施形態の突き上げピン31の詳細な構成については、本実施形態のリング移動装置2を垂直配置としたのに合わせて、向きを変更したが、他の構成は従来どおりであるので、ここでは説明を省略する。
[1−2−4.ピックアップ機構の構成]
本実施形態におけるピックアップ機構4は、リング移動装置2及び分離機構3とテストハンドラ5との間に設けられ、分離機構3によってウエハシートWから分離された個片のデバイスSを受け取り、テストハンドラ5の吸着ノズル52に受け渡すものである。
図7に示すように、ピックアップ機構4は、デバイスSをウエハシートWから受取り、吸着ノズル52へ受け渡すピックアップ部41と、そのピックアップ部41が90°の角度で回動可能にする回動部42と、この回動部42を回動可能に支持する支持部43とからなる。支持部43には、回動部42を回転駆動するモータ42aが設けられている。
また、ピックアップ部41の先端中心位置には、デバイスSを吸着保持する吸着孔41aを備え、この吸着孔41aから図示しないバキューム装置へ連通することによって、ピックアップ部41にデバイスSが吸着保持されるようになっている。
このような構成により、ピックアップ部41の先端が、90°回転しながら、リング移動装置2からデバイスSを受け取る受取り位置Q2と、テストハンドラ5の吸着ノズル52へデバイスSを受け渡す受渡し位置Q3と往復動するものである。
ここで、ピックアップ機構4は、ウエハシートW上に電極面を上にして載置されたデバイスSをピックアップ部41にそのままの状態、すなわち電極面を吸着孔41a側に向けた状態で受け取り、これをモータ42aの駆動により90°回転させ、ターンテーブル51の吸着ノズル52に対し電極面を下にした状態で受け渡す。したがって、この受け取り受渡しの処理間において、従来のように、デバイスの向きを反転させる必要がない。
なお、本実施形態のピックアップ機構4は、上述の通りの構成としているが、設置スペース上の問題があるが、例えば、図7(b)に示すように、四方に吸着部45を備え、モータの駆動により90度で間欠回転しながら、順次吸着ノズル52に受け渡すターナー44によって構成することも可能である。
次に、リング移動装置2から、ピックアップ機構4のピックアップ部41へのデバイスSの受渡しの構成を図1(b)及び図4(b)を参照して説明する。リング移動装置2がリングホルダ21をY軸及びZ軸方向に移動させながら、突き上げピン31の直上にデバイスSを順次移動させる。このデバイスSを突き上げピン31が突き上げると、直上に位置したピックアップ部41においてこのデバイスSを吸引し、デバイスSをシートWからピックアップ部41へ受け渡すようになっている。
ここで、リング移動装置2、ピックアップ機構4及びテストハンドラ5とは、干渉しない位置関係にある。すなわち、ピックアップ機構4は、リング移動装置2とテストハンドラ5との間に設けられ、このリング移動装置2はリングホルダ21をテストハンドラ5のターンテーブル51に対して垂直な方向に保持するように設けられているため、リングホルダ21が、Y軸及びZ軸方向に最大限移動しても、リング移動装置2とテストハンドラ5とが互いに干渉せず、スペースが十分に確保されるように構成されている。
従来は、図10に示すように、ウエハリングRからターンテーブル51にデバイスを直接受け渡すためには、ウエハリングが、ターンテーブル下部まで入り込まなければならなず、また入り込んだとしても、リングホルダ21がXY方向に最大限移動した場合、リングホルダ21とテストハンドラ5とが重なりあい、相互に干渉することとなっていた。そのため、例えば、複数のテーブルを用いて作業ユニットを配置したり、リングを2分割して、半分ずつ処理するような手段を用いなければならなかったが、本実施形態ではそのような課題は解消されたものである。
なお、テストハンドラ5は、図1に示すように、回転しながらデバイスSに各種工程処理を施すターンテーブル51を備え、このターンテーブル51は円周等配位置にデバイスSを吸着保持する吸着ノズル52を備える。テストハンドラ5は、図1に示すように、ターンテーブル51の円周等配位置に、位置判定ユニット、テストコンタクトユニット、ビン仕分ユニット、方向回転ユニット、テーピングユニット、不良品排出ユニット等を備える。吸着ノズル52は、上記各工程処理のうち所定の処理において、チャック駆動機構53の駆動によりZ軸方向に下降し、デバイスSに所定の処理を施すようになっている。
[1−3.作用効果]
[1−3−1.全体の作用効果]
以上のような構成からなる本実施形態の半導体処理装置1によれば、リング移動装置2が、デバイスSが粘着されたウエハシートWを保持したリングRを所定の方向に移動させる。分離機構3はリング移動装置2によって所定の取り上げ位置に移動されたウエハシートWから個別にデバイスSを分離する。ピックアップ機構4のピックアップ部41が、分離機構3により分離されたデバイスSを受け取り、90°回転して、テストハンドラ5の吸着ノズル52へピックアップ部41からデバイスSを受け渡す。吸着ノズル52は、受け取ったデバイスSを保持したまま回転してデバイスSに対して各種の工程処理を施す。
これにより、リング移動装置2からピックアップ機構4を経てテストハンドラ5まで搬送され、特に、リング移動装置2がテストハンドラ5のターンテーブル51に対して垂直方向に配置されているため、リングホルダ21がターンテーブル51の下部に入り込む必要がない。したがって、従来のようにターンテーブルを複数配設したり、ウエハリングを分割的に捉えて反転させながら分離するような必要がない。この結果として、回転時間が不要となり稼働率の向上を図ることができるとともに、ターンテーブル51のモータ径やテーブル径の設計の自由度が増す。
ピックアップ機構4は、ウエハシートW上に電極面を上にして載置されたデバイスSをそのまま受け取り、回転させて、ターンテーブル51の吸着ノズル52に対し電極面を下にした状態で受け渡すことができるので、ターンテーブル51へ受け渡すデバイスの向きを反転させる必要がなく装置構成の簡略化を図ることができる。
また、リングホルダ21がターンテーブル51下に入り込まないことは、一つのターンテーブル51の周辺に複数の工程処理ユニットを設置することを可能としている。その結果、工程処理ユニットに対してデバイスを搬送するテーブルを1個で構成でき、製造装置全体としての小型化も可能となる。
このことは、(1) 複数テーブル間の製品受け渡しに伴う搬送トラブルを防止することを可能とし、また、(2) シンプルな装置構成のため、部品点数が減り、装置自体のコストを抑えることを可能とする。さらに、(3) 装置を構成する部品が少ないため、デバイスの品種(大きさや厚さなど)が変わった場合に、交換が必要な部品も少なくすることが可能となる。
また、リング移動装置2が垂直方向に配され、支持するリングホルダ21の面と吸着ノズル52のデバイスSを保持する面とが略垂直に設けられることによって、リング移動装置2がリングホルダ21を縦横に移動させたとしても、水平に回転するターンテーブル51とその移動範囲が重複することなく、装置スペースを最も有効に利用することができる。
[1−3−2.リングホルダにおける作用効果]
本実施形態では、リングRの下端位置に、リングRに設けられた2つの切欠部R1,R2を設け、ガイドリング212とリングRを挟んで対向する位置に、挿入されたリングRの下端位置に、リングRに設けられた2つの切欠部R1,R2に挿入される位置決めピンP1,P2が設けられた。そして、この位置決めピンP1,P2は、リングホルダ21にリングRが挿入され、リングホルダ21の下端においてリングRの下端部が支持部211dに当接した後、リング側に向けてY軸方向に移動することにより、リングRの切欠部R1,R2に挿入する。これにより、リングRのリングホルダ21に対するX軸方向及びZ軸方向の位置決めが可能となるものである。
また、リングホルダ21は、リング挿入部211とガイドリング212との間には、ウエハリングRのウエハシートWとの境界位置において、このウエハシートWを円環状に押圧することでウエハシートWに張力を与えるエキスパンド機構213を備える。そして、このエキスパンド機構213の引張部213aにより、ウエハシートWへの張力を与えることにより、ウエハシートWの弛みがなくなる。これにより、分離機構3における突き上げピン31の押圧により、シートからデバイスSがより剥がれやすくなり、ピックアップ機構4のピックアップ部41におけるピックアップが容易に行えるようになる。特に、引張部213aの移動機構に、シリンダを用いることにより、例えば、モータ及びベルトを用いて駆動する場合に比べて、簡易な構成とすることが可能である。
ガイドリング212を、回動可能に支持する支持体214に対して、ガイドリングの外周に沿って、6つの支持部212aが正六角形の頂点を形成するように設け、この支持部212aを、台座Dと台座に対して軸部分において回動可能に固定されたベアリングBとにより構成し、この台座D及びベアリングBにより、ガイドリング212を回動可能に支持することとしたことで、ガイドリングの外周に相当するサイズのベアリングを用いることなく、汎用品のベアリングを用いることができるので、コスト面や製造効率が高い。
また、ピックアップカメラCを、リング移動装置2とピックアップ機構との間に設け、特に、カメラCの画像認識方向を、ウエハシートWの面と平行のY軸方向に向け、さらに、ピックアップされる位置近傍に、プリズムPRを配置して、光軸を90度折り返すことにより、カメラCによるピックアップ位置の画像認識を可能とした。これにより、リング移動装置2を垂直配置した本実施形態においても、省スペース化を妨げることなく、カメラの配置が可能となる。
[2.第2の実施形態]
[2−1.構成]
第2の実施形態における半導体処理装置10は、第1の実施形態形態におけるピックアップ機構4の他の構成を示すものである。なお、その他の構成は、第1の実施形態と同様であるので、以下では、ピックアップ機構の構成について、説明する。
本実施形態におけるピックアップ機構6は、第1の実施形態同様、リング移動装置2及び分離機構3とテストハンドラ5との間に設けられている。ピックアップ機構6は、分離機構3によってウエハシートWから分離された個片のデバイスSを受け取り、モータ63(移動手段)の駆動により回転させながら、テストハンドラ5に受け渡すものである。すなわち、このピックアップ機構6は、図8に示すように、ターンテーブル51に設けられた吸着ノズル52の中心位置から下の位置にデバイスSの受渡し位置Q4と、そこから180度回転した位置にリング移動装置2からデバイスSを受け取る受け取り位置Q1とを備える。
図8を用いて、ピックアップ機構6の具体的な構成を説明する。同図に示すように、ピックアップ機構6は、中心軸をターンテーブル51の回転外側に傾け(ここでは、45度)、図8(b)に示すように、90度間隔でデバイスSを搭載する搭載面61(保持手段)を4箇所備える。また、搭載面61は、さらに中心軸に対して45度外側に向けて設けられている。すなわち、搭載面61は、受け取り位置Q4と受渡し位置Q1とにおいて、ウエハシートWの面及び吸着ノズル52のデバイス保持面とそれぞれ平行となるように構成されている。また、搭載面61の中心位置には、デバイスSを吸着保持する吸着孔62を備え、この吸着孔62から図示しないバキューム装置へ連通することによって、搭載面61上においてデバイスSが吸着保持されるようになっている。
ここで、ピックアップ機構6は、ウエハシートW上に電極面を上にして載置されたデバイスSを搭載面61にそのままの体制、すなわち電極面を吸着孔62側に向けた状態で受け取り、モータ63の駆動により間欠回転させ、ターンテーブル51の吸着ノズル52に対し電極面を下にした状態で受け渡す。したがって、この受け取り受渡しの処理間において、従来のように、デバイスの向きを反転させる必要がない。
なお、ピックアップ機構6の搭載面61の数は、本実施形態では、等間隔に4箇所備えた構成を示しているが、この数は単数であっても複数であっても構わず、デバイスSのリング移動装置2からの受け取り位置において、搭載面61が保持されるウエハリングRの面と対向して平行になり、テストハンドラ5への受渡し位置において搭載面61が吸着ノズル52の保持面と対向し平行になるように構成すればよい。また、その形状も上記のようなターンテーブル状のものに限られず、搭載面を円周状に回転させる回転体であればよい。
例えば、図9(a)に示すように、ピックアップ機構6を軸Oにより回転する棒状物とし、この棒状物の一方に搭載面61を一つ設ける構成や、同図(b)に示すように、軸を棒状物の中心位置に設けその両端に搭載面61を設ける構成、(c)に示すように、(b)に示した棒状物を十字状に構成し4方に搭載面61を設ける構成も可能である。
次に、リング移動装置2から、ピックアップ機構6の搭載面61へのデバイスSの受渡しの構成を図8(a)〜(c)を参照して説明する。移動装置2がリングホルダ21をY軸及びZ軸方向に移動させながら、突き上げピン31の直上にデバイスSを順次移動させる。このデバイスSを突き上げピン31が突き上げると、直上に位置した搭載面61においてこのデバイスSを吸引し、デバイスSをシートWから搭載面61へ受け渡すようになっている。
ここで、リング移動装置2、ピックアップ機構6及びテストハンドラ5とが干渉しない位置関係にあるのは、上記第1の実施形態と同様である。
テストハンドラ5は、図1に示すように、回転しながらデバイスSに各種工程処理を施すターンテーブル51を備え、このターンテーブル51は円周等配位置にデバイスSを吸着保持する吸着ノズル52を備える。テストハンドラ5は、図に示すように、ターンテーブル51の円周等配位置に、位置判定ユニット、テストコンタクトユニット、ビン仕分ユニット、方向回転ユニット、テーピングユニット、不良品排出ユニット等を備える。吸着ノズル52は、上記各工程処理のうち所定の処理において、チャック駆動機構53の駆動によりZ軸方向に下降し、デバイスSに所定の処理を施すようになっている。
[2−2.作用効果]
以上のような構成からなる本実施形態のピックアップ機構6は、ウエハシートW上に電極面を上にして載置されたデバイスSをそのまま受け取り、回転させて、ターンテーブル51の吸着ノズル52に対し電極面を下にした状態で受け渡すことができるので、ターンテーブル51へ受け渡すデバイスの向きを反転させる必要がなく装置構成の簡略化を図ることができる。
ピックアップ機構6は、ターンテーブル51の水平面に対して、その外側に45°程度外側に傾けて設けている。このことは言い換えれば、リングホルダ21の面と吸着ノズル52のデバイスSを保持する面との成す角を二分する線上にピックアップ機構6の回転軸を設ける構成としたものである。これにより、ピックアップ機構6においてデバイスSをウエハシートWに対向させて受け取った場合、その受け取った搭載面61の角度を変えることなくそのまま回転させるだけで、その受け取った搭載面61が吸着ノズル52に対し対向した位置に移動する。これにより、特別な機構を設けることなく、半導体デバイスのウエハシートからの受け取りと保持機構への受渡しが可能となる。
また、ピックアップ機構6におけるデバイスSの保持手段を、ピックアップ機構に対して複数設けることにより、ピックアップ機構6上に同時に複数のデバイスSを保持し、順次ターンテーブル51に受け渡すことができるので、例えば、ピックアップ機構6のモータの制御により、自在にターンテーブル51の回転タイミングに同期させることが可能となる。
[3.他の実施形態]
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、次のような他の実施の形態も包含するものである。例えば、ピックアップ機構4は、三角形で構成する等、その形状あるいは搭載箇所の数は適宜変更可能である。
また、本実施形態のピックアップ機構4は、ターンテーブル51の水平面に対して、その外側に45°程度外側に傾けて設けている。すなわち、リング移動装置2に支持されるウエハシートWの面と、ターンテーブル51における吸着ノズル52のデバイス保持面とが、略垂直に配置される構成であり、これは本発明の装置スペース確保という課題を解決するための最良の形態を示すものである。しかしながら、本発明では、このような態様に限られず、リング移動装置2に支持されるウエハシートWの面と、ターンテーブル51における吸着ノズル52のデバイス保持面とが、平行でない所定の角度をもって設けられており、少なくとも従来の構成に比較して装置スペースが確保されるような構成はその発明の技術思想に包含される。
なお、リング移動装置2に支持されるウエハシートWの面と、ターンテーブル51における吸着ノズル52のデバイス保持面との角度を任意に設定した場合、上記実施形態のように受け取り位置Q4と受渡し位置Q1とにおいて、搭載面61がウエハシートWの面及び吸着ノズル52のデバイス保持面とそれぞれ平行となるためには、リングの面と吸着ノズル52のデバイスを保持する面との成す角を二分する線上にピックアップ機構4の回転軸を設けるように構成すればよい。
本発明の第1の実施形態における半導体処理装置の全体構成を示す平面図(a)及び側面図(b)。 本発明の第1の実施形態における半導体処理装置におけるリング移動機構の構成を示す平面図。 本発明の第1の実施形態における半導体処理装置におけるリングの構成を示す平面図。 本発明の第1の実施形態における半導体処理装置におけるリングフォルダの構成を示す側面図(a)、斜視図(b)。 本発明の第1の実施形態における半導体処理装置におけるリングフォルダの部分構成を示す斜視図(b)。 本発明の第1の実施形態における半導体処理装置における分離機構の構成を示す側面模式図。 本発明の第1の実施形態における半導体処理装置におけるピックアップ機構の構成を示す側面模式図(a)及び(b)。 本発明の第2の実施形態における半導体処理装置におけるピックアップ機構の構成を示す模式図。 本発明の第2の実施形態における半導体処理装置におけるピックアップ機構の他の構成を示す模式図。 従来の半導体処理装置の構成を示す模式図。 従来の半導体処理装置の構成を示す模式図。
符号の説明
1…半導体処理装置
2…リング移動装置
3…分離機構
4…ピックアップ機構
5…テストハンドラ
6…ピックアップ機構
10…半導体処理装置
21…リングホルダ
31…ピン
41…ピックアップ部
41a…吸着孔
42…回動部
42a…モータ
43…支持部
44…ターナー
45…吸着部
51…ターンテーブル
51…順次ターンテーブル
52…吸着ノズル
53…チャック駆動機構
61…搭載面
62…吸着孔
63…モータ
211…リング挿入部
211a,211b…板状体
211c…スペーサ部材
211d…支持部
212…ガイドリング
212a…支持部
213…エキスパンド機構
213a…引張部
213b…シリンダ駆動部
214…支持体
B…ベアリング
C…カメラ
D…台座
M…マガジン
O…軸
PR…プリズム
P1,P2…位置決めピン
Q1,Q2,Q3,Q4…位置
R…ウエハリング
R1,R2…切欠部
S…デバイス
W…ウエハシート

Claims (8)

  1. 半導体装置又は電子部品等のデバイスが粘着されたウエハシートを備えたリングを交換可能に支持し、前記リングを所定の方向に移動させるリング移動機構と、前記リング移動機構によって所定の取り上げ位置に移動されたウエハシートから個別にデバイスを分離する分離機構と、円周等配位置に保持機構を備えこの保持機構によりデバイスを保持したまま回転してデバイスに各種の工程処理を施す工程処理ユニットに対して順次搬送する回転処理機構と、前記リング移動機構と前記回転処理機構との間に設けられ前記分離機構により分離されたデバイスを受け取り前記回転処理機構の前記保持機構に受け渡すピックアップ機構と、を備えた半導体処理装置において、
    前記リング移動機構は、
    支持する前記リングの面と、前記保持機構のデバイスを保持する面とが、略垂直になるように配され、
    前記リングを保持するリングホルダと、
    前記リングホルダに保持されたリングのウエハシート上に粘着されたデバイスのθ方向の位置ずれを、前記リングホルダを回転させることにより、修正するガイドリングと、
    を備え、
    このガイドリングは、円盤状且つ側断面が台形状であり、その外周面を少なくとも3点以上支持する支持部材を備え、
    前記支持部材は、台座とこの台座に回転可能に設けられたベアリングとからなり、
    前記ベアリングの面が、前記ガイドリングの台形側部の辺に当接することで、前記ガイドリングを回動可能に支持し、
    前記ピックアップ機構は、
    前記分離されたデバイスを受け取り前記保持機構に受け渡すためにデバイスを保持する保持手段と、この保持手段を前記リングと前記回転処理機構との間で移動させる移動手段とを備え、
    前記移動手段は、前記保持手段を回転させて前記リングと前記保持機構との間を移動させるものであることを特徴とする半導体処理装置。
  2. 前記移動手段は、前記保持手段を、前記分離されたデバイスを受け取った位置から、前記デバイスを前記回転処理機構に受け渡す位置まで、前記回転処理機構の回転面に垂直な面方向に、前記支持するリングの面と前記保持機構のデバイスを保持する面と成す角分回転させることを特徴とする請求項1記載の半導体処理装置。
  3. 前記ピックアップ機構は、前記リングの面と前記保持機構のデバイスを保持する面との成す角を二分する線上に回転軸を備え、
    前記移動手段は、この回転軸を中心として前記保持手段を回転させて前記リングと前記保持機構との間を移動させるものであることを特徴とする請求項1記載の半導体処理装置。
  4. 下端に切欠を備えたリングを用いる半導体処理装置であって、
    前記リングホルダに保持されたリングの切欠に位置決めピンを挿入して、リングホルダ内におけるリングの位置決めを行う位置決め部材を備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の半導体処理装置。
  5. 前記リングとウエハシートとの境界位置において、このウエハシートに対して垂直方向に、円環状に押圧することでウエハシートに張力を与えるエキスパンド機構を備え、
    前記エキスパンド機構は、シリンダ駆動により移動することを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の半導体処理装置。
  6. 前記ピックアップ機構が前記分離されたデバイスを受け取る受取り位置において、前記分離されるデバイスを、画像認識によって角度を算出し、ウエハシート上の複数のデバイスのピッチを算出する画像認識手段を備え、
    前記ピックアップ機構は、前記保持手段を前記回転軸を中心として放射状に複数備え、前記ウエハシート上のデバイスを受け取る受取位置から延びる垂線と前記保持手段の周回面とが同一平面上に位置し、
    前記画像認識手段は、前記保持手段の周回面を含む平面から離れて設けられ、画像認識方向を前記ウエハシートの面と平行に向け、
    さらに、前記受取り位置から出発する光軸を前記画像認識方向の延長線上に折り返すプリズムが設けられたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の半導体処理装置。
  7. 前記保持手段は、前記移動手段の駆動により回転する回転テーブルの円周等配位置に複数設けられたことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の半導体処理装置。
  8. 前記保持手段は、デバイスを吸着保持するものであることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の半導体処理装置。
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