JP5926021B2

JP5926021B2 - 半導体素子搬送ヘッド

Info

Publication number: JP5926021B2
Application number: JP2011209156A
Authority: JP
Inventors: 肇江頭
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2011-09-26
Filing date: 2011-09-26
Publication date: 2016-05-25
Anticipated expiration: 2031-09-26
Also published as: JP2013066988A

Description

本発明は半導体素子搬送ヘッド、特に微小半導体素子を吸着搬送し、かつ所定の位置で離脱させるための搬送ヘッドに関する。

従来から、半導体製造装置では、搬送ヘッドの先端に半導体素子を吸着して次の工程等の所定位置まで搬送することが行われるが、目的の位置で半導体素子を搬送ヘッドから離す際には、その離脱を良好にするための工夫がなされている。例えば、搬送ヘッドでの吸着エアー（吸引）を切った後、圧縮エアーをエアー通路からヘッド先端へ送り込んだり、搬送の受取り側が半導体素子を吸着したり、或いは外部から衝撃を与えて振動で半導体素子を離脱させたりすることが行われる。

下記の特許文献１では、可動軸をエアシリンダで可動ノズルの先端まで駆動することで、この可動ノズルの先端に吸着した半導体素子を押すようにして離脱させたり、またウェイトをエアシリンダで上下に移動させる構成とし、このウェイトにより上記可動ノズルの後側の固定ノズル側にハンマリングによる衝撃を与えることで、半導体素子を離脱させることが行われる。

特開平０６−３４９８６８号公報

しかしながら、従来の搬送ヘッドの構成では、搬送される半導体素子が小さくなると、例えば圧縮エアーを送り込んで半導体素子を離す場合、圧縮エアーの流量制御が難しくなり、安定した姿勢で素子を離すことが困難になる。即ち、圧縮エアーの流量が少ないと、半導体素子の離れが悪くなり、離脱に時間もかかり、装置の能力が低下することになり、圧縮エアーの流量が多いと、半導体素子が吹き飛んでしまう等の不都合が生じる。

また、半導体製造装置の制約上又は配置スペースの関係上、受取り側で半導体素子を吸着する機構を設けることができない場合や、外部から衝撃を与える機構を設けることが困難な場合も多い。例えば、上記特許文献１の場合も、半導体素子を離脱させるための可動軸、衝撃を与えるためのウェイトやこれら可動軸、ウェイトを駆動するためのエアシリンダが設けられており、これら部材の配置スペースが必要であると共に、構造も複雑になる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮エアーを送り込むことなく、配置スペースが小さくかつ簡単な機構で半導体素子の離脱のための衝撃を発生させ、搬送を円滑にすることができる半導体素子搬送ヘッドを提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、流体通路を介して吸引し、ヘッド先端に半導体素子を吸着する半導体素子搬送ヘッドにおいて、上記流体通路内に上側係止部及び下側係止部を設けると共に、この上側係止部−下側係止部間を移動する移動体を配置し、吸引により上記上側係止部へ上昇させた上記移動体を、吸引の停止により上記下側係止部へ落下させることにより衝撃を発生させる衝撃発生機構と、上記上側係止部の流体通路の壁に形成された流通溝、上記移動体を球に近い多面体とする構成、又は上記移動体の表面に凹凸を形成する構成からなり、上記移動体が上記上側係止部に係止されるときに流体の流れが途切れないようにする上側係止部流通路と、上記ヘッド先端面に形成され、該先端面に半導体素子を吸着した状態で流体の流れを確保する先端面流通溝と、を設け、吸引時に、上記上側係止部流通路及び先端面流通溝を介して流体の流れを確保しながら、上記移動体を上記上側係止部に留まらせると共に、半導体素子を上記ヘッド先端面に吸着し、吸引停止時に、上記衝撃発生機構により上記移動体の落下の衝撃を上記ヘッド先端へ与えながら半導体素子を離脱させることを特徴とする。

本発明の構成によれば、搬送ヘッドの流体通路内に、上下の係止部で挟まれた領域において移動体（例えばボール）が上下動するように配置された衝撃発生機構が設けられており、空気の吸引が行われると、搬送ヘッドの先端に半導体素子が吸着されると同時に、移動体が吸い上げられて上側係止部まで上昇する。その後、上記吸引が停止されると、半導体素子の吸着が解除されると共に、上側係止部に留まっていた移動体が落下し、この移動体が下側係止部に当たることで衝撃が発生する。このようして、衝撃（振動）がヘッド先端へ与えられ、半導体素子の離脱が安定して行われる。

また、流れ確保の上側係止部流通路として、例えば上側係止部に空気流通溝（孔）が設けられ、移動体が上側係止部に留まった状態で、上記空気流通溝により空気の流れが確保される。これにより、半導体素子の吸着を妨げることなく、移動体が上側係止部にスムーズに留まることになる。また、移動体として、球に近い多面体や球の表面に凹凸を形成したものを用いることで、上側係止部に係止した移動体側に空気流通路を設けることもできる。

本発明の半導体素子搬送ヘッドによれば、圧縮エアーを送り込む構成を用いる必要はなく、配置スペースが小さくかつ簡単な機構で、半導体素子の離脱のための衝撃を発生させることで、微小の半導体素子でも搬送を円滑にすることができるというが効果がある。また、搬送の受取り側で吸着する等の機構を設ける必要もなく、省スペース化、低コスト化に貢献することも可能となる。

また、本発明によれば、吸引停止によって自動的に衝撃が発生するので、衝撃を与えるための特別な制御を行う必要がないという利点もある。即ち、上記従来の特許文献１等においては、吸引停止の動作に連動してウェイトを下降させ、衝撃を与えるためのエアシリンダの制御が必要となるが、本発明では、このような制御が不要である。

更に、上側係止部流通路を設けることで、移動体の上側係止部への係止、停留、そして半導体素子の吸着が円滑に行われる。

本発明の第１実施例に係る半導体素子搬送ヘッドの構成を示し、図（Ａ）は断面図、図（Ｂ）は下面図、図（Ｃ）は上側係止部の図である。第１実施例の搬送ヘッドでの動作を示し、図（Ａ）は吸着時の図、図（Ｂ）は吸着解除時の図である。第２実施例の半導体素子搬送ヘッドの構成を示す断面図である。

図１及び図２には、本発明の第１実施例に係る半導体素子搬送ヘッドの構成が示されており、この実施例では、図１（Ａ）のように、先端側が細くなる円柱状のヘッド１０の内部中心に円形のエアー通路（流体通路）１２が設けられている。このヘッド１０の先端面１３に、半導体素子が吸着されるが、この先端面１３には、図１（Ｂ）のように、エアー通路１２から外周へ向けて空気流通溝１４が４箇所形成されており、この空気流通溝１４によって、吸着動作時に空気の所定量の流通を確保しながら（吸着時にも流通が途切れないようにして）半導体素子の吸着が安定して行われるようになっている。

そして、エアー通路１２の途中には、上側係止部１５と下側係止部１６とに挟まれた移動空間Ｈが形成され、この移動空間Ｈ内に移動体としてのボール１８が上下動可能に配置される。上記上側係止部１５は、図１（Ｃ）に示されるように、別体のリング部材からなり、ボール１８が当接したときにも、空気の流通を確保し、半導体素子吸着時にも空気の流れが途切れないようにする半円状の空気流通溝（孔等でもよい）１９ａが４箇所に形成された通路１９が形成されている。一方、下側係止部１６は、上記移動空間Ｈの径よりも小さくした径のエアー通路１２の段差部で構成される。

第１実施例は以上の構成からなり、図２（Ａ）に示されるように、搬送開始時に、エアー通路１２から吸引をしたとき、半導体素子２０がヘッド１０の先端面１３に吸着され、同時に、ボール１８は上昇して上側係止部１５で係止され、この位置に留まることになる。このとき、上側係止部１５には、空気流通溝１９ａが設けられているから、空気の流れが遮断されず、ボール１８は急激な上昇・係止動作をすることなく、スムーズに上昇して上昇位置で留まることになり、安定した動作が行われる。なお、先端面１３でも、空気流通溝１４が設けられており、これによって、半導体素子２０を吸着する際においても同様に安定した動作が確保される。

そして、図２（Ｂ）に示されるように、所定の搬送位置でエアー通路１２からの吸引を停止すると、ボール１８は自重により下側係止部１６まで落下し、このボール１８が下側係止部１６に当たるときの衝撃が先端面１３に伝達される。これにより、半導体素子２０は先端面１３からスムーズに安定した姿勢で離れることになる。

図３には、第２実施例の構成が示されており、この第２実施例は、吸着時の空気の流れを確保する流路を移動空間Ｈの外に配置したものである。図３に示されるように、第１実施例のリング状の上側係止部１５を配置せず、ヘッド（本体）２１のボール１８の移動空間Ｈの径よりも小さくした径のエアー通路１２の上側の段差部を、上側係止部２２として形成する。そして、上記移動空間Ｈの外側を経由するように、小さい径の第２エアー通路２３を設けている。

このような第２実施例によっても、吸引によって半導体素子２０がヘッド１０の先端面１３に吸着されるとき、同時にボール１８は上昇して上側係止部２２で係止され、この位置に留まることになるが、このとき、第２エアー通路２３によって空気の流れが確保されるので、安定した上昇動作が行われる。そして、吸引を停止した際には、ボール１８が下側係止部１６まで落下したときの衝撃が先端面１３に伝達される。

上記実施例では、移動空間Ｈをエアー通路１２の径よりも大きな径としたが、移動空間Ｈをエアー通路１２の径と同一にし、上側係止部１５,２２と下側係止部１６をエアー通路から内側へ突出させる形で設けるようにしてもよい。

また、実施例では、吸着時の空気の流れを確保するための流通路をエアー通路１２側へ配置したが、移動体側へ設けてもよい。例えば、ボール１８を球に近い多面体としたり、球表面に凹凸を形成したボールとしたりすることで、上側係止部への係止時に空気流通の流路が形成されるようにしてもよい。

１０，２１…搬送ヘッド、１２…エアー通路、
１３…先端面、１４，１９ａ…空気流通溝、
１５，２２…上側係止部、１６…下側係止部、
１８…ボール、２０…半導体素子、
２３…第２エアー通路、Ｈ…移動空間。

Claims

流体通路を介して吸引し、ヘッド先端に半導体素子を吸着する半導体素子搬送ヘッドにおいて、
上記流体通路内に上側係止部及び下側係止部を設けると共に、この上側係止部−下側係止部間を移動する移動体を配置し、吸引により上記上側係止部へ上昇させた上記移動体を、吸引の停止により上記下側係止部へ落下させることにより衝撃を発生させる衝撃発生機構と、
上記上側係止部の流体通路の壁に形成された流通溝、上記移動体を球に近い多面体とする構成、又は上記移動体の表面に凹凸を形成する構成からなり、上記移動体が上記上側係止部に係止されるときに流体の流れが途切れないようにする上側係止部流通路と、
上記ヘッド先端面に形成され、該先端面に半導体素子を吸着した状態で流体の流れを確保する先端面流通溝と、を設け、
吸引時に、上記上側係止部流通路及び先端面流通溝を介して流体の流れを確保しながら、上記移動体を上記上側係止部に留まらせると共に、半導体素子を上記ヘッド先端面に吸着し、
吸引停止時に、上記衝撃発生機構により上記移動体の落下の衝撃を上記ヘッド先端へ与えながら半導体素子を離脱させることを特徴とする半導体素子搬送ヘッド。