JP7222535B2 - ワーク搬送用ハンド及びボール搭載装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワーク搬送用ハンド及びボール搭載装置に関する。

半導体ウエハを搬送する装置として搬送用ロボットが使用されている。搬送用ロボットは、ワークである半導体ウエハをハンドリングするワーク搬送用ハンドを有している。ワーク搬送用ハンドには、半導体ウエハの外周を規制部材などで案内して把持する構造や真空吸着する構造などが採用されている。特許文献１には、Ｕ字形状に延在するフィンガー部と、このフィンガー部に設けられて半導体ウエハの外周を支持する規制部材と、半導体ウエハの載置側の面を支持する摩擦部材を有するワーク搬送用ハンドが開示されている。

また、特許文献２には、多孔質セラミックによって形成されたワーク搬送用ハンドが記載されている。このワーク搬送用ハンドは、Ｕ字形状に延在するフィンガー部を有し、フィンガー部の先端にワークである半導体ウエハを吸着保持する吸着部が設けられている。多孔質セラミックは通気性を有しているため、フィンガー部は非通気性の膜で被覆され、この膜の一部を剥離することによって吸着部が形成される。

特開２０１７－９８４０５号公報 特開２０００－１８３１３３号公報

特許文献１に記載のワーク搬送用ハンドにおいては、半導体ウエハは、外周方向が規制部材で案内され、半導体ウエハの載置側の面が摩擦部材で支持されてフィンガー部根元部に設けられた１か所の吸引孔で吸着保持される。このような構造では、半導体ウエハと規制部材との間に給材が可能になるレベルの隙間があること、吸引孔が半導体ウエハの偏った位置に１か所だけ設けられていることなどから、吸引孔から離れた位置では半導体ウエハが浮き上がってしまうことが考えられる。また、摩擦部材は絶縁体であるシリコーンゴムなどのゴム系樹脂で形成されており、半導体ウエハの搬送時に半導体ウエハと摩擦部材とが擦れることによって半導体ウエハが静電気を帯電する虞がある。半導体ウエハが帯電すると、半導体ウエハに埃が付着すること、或いは半導体ウエハに素子を実装する際に素子が静電気で移動してしまい所定位置に素子を給材することができないことなどの不具合が発生する。

特許文献２に記載のワーク搬送用ハンドにおいては、通気性を有する多孔質セラミックの表面をフッ素樹脂などの膜で被覆し吸着部のみを開口して半導体ウエハを吸着するものである。半導体ウエハはフィンガーの先端部２か所で吸着保持されることから半導体ウエハを吸着保持する際に半導体ウエハの外周縁が自重で撓んで姿勢が不安定になり、高速で搬送することが難しくなるという課題がある。また、半導体ウエハの搬送時において、半導体ウエハは絶縁性を有するフッ素樹脂で形成される膜と接触するため静電気を帯電する虞があり、半導体ウエハが帯電することによって上記特許文献１と同様な不具合が発生する。

そこで、本発明は、このような課題の少なくとも一つを解決するためになされたもので、ワークを平坦に吸着しつつ高速搬送が可能であり、ワークに帯電させないワーク搬送用ハンド及びこのワーク搬送用ハンドを有するボール搭載装置を提供しようとするものである。

［１］本発明のワーク搬送用ハンドは、ロボットハンドに固定する固定部と前記固定部からＵ字形状に延在するフィンガーとから構成されるハンド本体を有し、前記フィンガーは、少なくとも３か所に設けられて前記ワーク側が開口した凹部と、前記凹部内に配置されて前記ワークを吸着するための静電気除去効果及び弾性を備えた柱状の真空吸着用部材とを有し、前記真空吸着用部材には吸引孔が設けられており、前記吸引孔は前記フィンガーに形成されている真空吸引路に連通していることを特徴とする。

ここで、ワークとしては、例えば、大判の半導体ウエハや樹脂基板、或いは伸縮性を有するテープが貼着された搬送用リングの径方向内側に配置されてテープの貼着面側に半導体ウエハが貼着された半導体ウエハ搬送ユニットなどが適合可能である。本発明のワーク搬送用ハンドは、フィンガーに設けられた真空吸着用部材によってワークを吸着保持し搬送するものである。フィンガーは、ワークを吸着する際に真空吸着用部材によって３点支持しつつ吸着保持する。このことによってワークが傾くことなく安定した姿勢で搬送することが可能となる。また、真空吸着用部材は、静電気除去効果を有する材料（すなわち、体積固有抵抗が小さい材料）で形成されていることから、搬送時にワークが帯電することがなく、ワークが帯電することによって埃が付着することや、ワークに素子を実装する際に静電気によって所定位置に素子が移動して所定位置に給材することができないなどの不具合を排除することが可能となる。従って、このようなワーク搬送用ハンドによれば、ワークを平坦に吸着しつつ高速搬送が可能であり、ワークが帯電することを防ぐことが可能となる。

［２］本発明のワーク搬送用ハンドにおいては、前記真空吸着用部材は、体積固有抵抗が１０^３Ω・ｃｍ～１０^５Ω・ｃｍであるゴム系材料の発泡体で形成されていることが好ましい。

真空吸着用部材の材質としては、例えば、体積固有抵抗が１０^３Ω・ｃｍ～１０^５Ω・ｃｍのクロロプレンゴムの発泡体が適している。このような真空吸着用部材によれば、ワークが真空吸着用部材に接触し擦れても半導体ウエハが静電気によって帯電することを防止できる。なお、絶縁性を有するテープが真空吸着用部材に接触し擦れてもワークが帯電することを防止できる。

［３］本発明のワーク搬送用ハンドにおいては、前記真空吸着用部材は、アスカーゴム硬度計Ｃ型による硬度が１０以上で２０以下であることが好ましい。

真空吸着用部材の硬度を１０以上で２０以下のものとすれば、ワークを真空吸着する際に吸引力で真空吸着用部材が容易に圧縮することで、ワークをワーク搬送用ハンドに密着させて搬送することが可能となる。なお、この硬度はアスカーゴム硬度計Ｃ型による測定値である。

［４］本発明のワーク搬送用ハンドにおいては、前記真空吸着用部材の上面は、吸着前の初期状態において前記フィンガーの前記ワークが載置される上面から突出しており、前記ワークを真空吸着した際には、前記ワークと前記フィンガーとが密着するように構成されていることが好ましい。

このようにすれば、ワーク搬送用ハンドがワークを真空吸着したときに、ワークをワーク搬送用ハンドの上面全体に密着させることが可能となり、ワークを傾きがない（水平）状態で搬送することが可能となる。なお、例えば、真空吸着用部材の上面の突出高さを０．３ｍｍ～１．０ｍｍの範囲とすれば、ワークをワーク搬送用ハンドの上面全体に密着させることが可能となる、さらに、真空吸着用部材がゴム系材料で形成されており摩擦係数が大きいことから、搬送時にワークが位置ずれしにくく高速搬送が可能となる。

［５］本発明のワーク搬送用ハンドにおいては、前記ハンド本体は、表面に導電性を有するセラミックで形成されていることが好ましい。

導電性を有するセラミックとしては、例えば、それ自体が導電性の炭化ケイ素（ＳｉＣ）などを使用し、或いは導電性を有しないアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）などにおいては凹部を含めて表面全体に導電性被膜が形成されたものなどがある。このようにすれば、ワーク搬送用ハンドは静電気によって帯電することがなく、ワークが帯電することによる不具合を排除することが可能となる。また、セラミックは軽量の割に剛性が高く、薄く軽量化が可能であることから高速搬送に適している。

［６］本発明のワーク搬送用ハンドにおいては、前記ワークは、伸縮性を有するテープが貼着された搬送用リングの径方向内側に配置されて前記テープの貼着面側に半導体ウエハが貼着された半導体ウエハ搬送ユニットであって、前記真空吸着用部材は、前記搬送用リング若しくは前記テープ又は「前記搬送用リング及び前記テープの両方」を吸着する位置に配置されていることが好ましい。

このような構成にすれば、ワークがユニット化された半導体ウエハ搬送ユニットにおいても、ワークを平坦に吸着しつつ高速搬送が可能であり、ワークが帯電することを防ぐことが可能となる。

［７］本発明のボール搭載装置は、半導体ウエハに導電性ボールを搭載するボール搭載装置であって、前述したワーク搬送用ハンドが装着された前記ロボットハンドを有する搬送用ロボットと、フラックス印刷用マスクを使用して前記半導体ウエハにフラックスを印刷するフラックス印刷装置と、前記フラックスが印刷された前記半導体ウエハに、ボール振込用マスクのボール振込用孔から前記導電性ボールを振り込むボール振込装置と、を有していることを特徴とする。

搬送用ロボットは、例えば給材ストッカからワークを次工程の装置に搬送し、半導体ウエハに導電性ボールが搭載されたワークを除材ストッカに搬送する。そこで、ロボットハンドに前述したワーク搬送用ハンドを装着することによって、半導体ウエハ搬送用ユニットを吸着保持することで高速搬送が可能となる。さらに、ワーク搬送用ハンドを使用することで半導体ウエハが静電気によって帯電することを防ぐことができる。半導体ウエハが帯電すると、埃が付着したり、ボール搭載時に導電性ボールが静電気で吸引されたり、飛ばされたりすることがあり、導電性ボールの過不足が発生する虞がある。しかし、半導体ウエハを帯電させない構成にすることによってこのような不具合の発生を防ぐことが可能となる。

半導体ウエハ搬送用ユニット２を示す図である。 ワーク搬送用ハンド１を示す斜視図である。 ハンド本体８を示す平面図である。 ワーク搬送用ハンド１が給材ストッカ２０から半導体ウエハ搬送用ユニット２を取り出す状態を模式的に示す図である。 ワーク搬送用ハンド１が給材ユニット２０において半導体搬送ユニット２を吸着保持する状態を示す斜視図である。 図５のＡ－Ａ切断線で切断した断面図である。 フィンガー７が半導体ウエハ搬送用ユニット２を吸着保持した状態を示す断面図である。 ボール搭載装置２５の概略構成を示す平面図である。 導電性ボールＢを半導体ウエハ５に振り込む動作を示す図である。

［ワーク搬送用ハンド１の構成］
ワークとしては、大判の半導体ウエハや樹脂基板、或いは伸縮性を有するテープが貼着された搬送用リングの径方向内側に配置されてテープの貼着面側に半導体ウエハが貼着された半導体ウエハ搬送ユニットなどが適合可能である。以下の説明においては、ワークの１例としての半導体ウエハ搬送ユニット２の構成について図１を参照して説明する。

図１は、ワークとしての半導体ウエハ搬送ユニット２を示す図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ－Ａ切断線で切断した断面図である。半導体ウエハ搬送ユニット２は、搬送時に撓まない程度の剛性を有する搬送用リング３と、搬送用リング３の下面３ａに貼着される弾性及び伸縮性を有するテープ４と、テープ４の貼着面４ａに仮貼着された半導体ウエハ５とから構成されている。仮貼着とは、半導体ウエハ５がテープ４に密接固定されてはいるが剥離することが可能な状態をいう。半導体ウエハ５を貼着する粘着剤としては、例えば、ＵＶ（紫外線）照射によって粘着力を高めることが可能な機能を有するものを使用する。なお、テープ４の厚みは粘着剤を含めて４０μｍ～２００μｍである。半導体ウエハ５は、図１に示すような半導体ウエハ搬送ユニット２の形態にすることによって、破損、変形或いは反ったりすることなく搬送することが可能となる。

搬送用リング３には、外周部が直線でカットされた４か所のノッチ部３ｂと、１か所の切り込みで形成されるノッチ部３ｃとを有している。これらノッチ部３ｂ，３ｃは、平面方向の位置決め部となる。図中仮想線で示す３か所の円は、ワーク搬送用ハンド１（図２及び図３参照）が半導体ウエハ搬送ユニット２を吸着する吸着領域Ｒを表している。吸着領域Ｒは、半導体ウエハ搬送ユニット２を吸着したときにバランスが良い３点支持となるように配置される。図１（ａ）において吸着領域Ｒは、テープ４の外周線にかかる位置にあるが、テープ４だけの範囲、或いは搬送リング３だけの範囲に配置することも可能である。

図１（ａ）に示す格子状の領域は電極形成領域であって、格子の一つひとつがダイシングされた後にＩＣチップとなる。ＩＣチップには複数の電極４８（図９参照）が形成されていて、この電極４８の一つひとつに導電性ボールＢ（図９参照）が搭載される。

図２は、ワーク搬送用ハンド１を示す斜視図、図３は、ハンド本体８を示す平面図である。図２に示すように、ワーク搬送用ハンド１は、固定部６と、固定部６からＵ字形状に延在するフィンガー７とから構成されるハンド本体８を有し、ハンド本体８はロボットハンド２９（図８参照）に固定される。フィンガー７には、先端部の２か所と根元部の１か所の３か所に真空吸着用部材９～１１が配置されている。真空吸着用部材９～１１は、フィンガー７に設けられた凹部７ａ内に配置されている。また、真空吸着用部材９～１１のそれぞれは、図１で示した吸着領域Ｒに配置される。固定部６には、ワーク搬送用ハンド１をロボットハンド２９に装着する際の補強板としての金属製の固定板１２が固定されている。固定板１２には、厚み方向に貫通する貫通孔１２ａ，１２ｂが設けられている。

ハンド本体８は、セラミック製であって、それ自体が導電性の炭化ケイ素（ＳｉＣ）などで形成される。或いは、導電性を有しないアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）などにおいては表面全体に導電性被膜（図示せず）が形成される。ハンド本体８の厚みは、本例では３ｍｍであり、半導体ウエハ搬送ユニット２を搬送する際に撓まない程度の剛性を有している。このハンド本体８の厚みは、後述する給材ストッカ２０（図４参照）及び除材ストッカ２６（図８参照）において多数のワーク２をストックした集合から取り出したり、入れたりするために薄い方がよい。このことから、ハンド本体８は、薄くても剛性が高いセラミック製とすることが好ましい。真空吸着用部材９～１１の材質としては、例えば、体積固有抵抗が１０^３Ω・ｃｍ～１０^５Ω・ｃｍで硬度が１０以上で２０以下のクロロプレンゴムの発泡体が適している。このような構成によれば、低抵抗の真空吸着用部材９，１０，１１、導電性のハンド本体８に金属製の固定板１２を固定し、さらにロボットハンド２９（図８参照）に接続（いわゆる接地）することによって、真空吸着用部材９，１０，１１及び導電性のハンド本体８が帯電することがなくなる。

図３に示すように、ハンド本体８には、固定部６に真空吸引路１４に連通し上面側が開口する吸引穴１３ａと、真空吸引路１５に連通し上面側に開口する吸引穴１３ｂとが設けられている。フィンガー７には、３か所に真空吸引孔７ｂ，７ｃ，７ｄが設けられている。吸引穴１３ａは固定板１２の貫通孔１２ａに連通し、吸引穴１３ｂは固定板１２の貫通孔１２ｂに連通する。真空吸引孔７ｂ、７ｃは真空吸引路１４を通り、吸引孔穴１３ａ及び固定板１２の貫通孔１２ａを通って図示しない真空吸引装置に連通する。真空吸引孔７ｄは真空吸引路１５を通り、吸引穴１３ｂ及び固定板１２の貫通孔１２ｂを通って図示しない真空吸引装置に連通する。真空吸引孔７ｂ，７ｃ，７ｄには各々真空吸着用部材９，１０，１１に設けられている吸引孔１６に連通される。従って、真空吸着用部材９～１１は、真空吸引によって半導体ウエハ搬送ユニット２を真空吸着することができる構成となっている。続いて、ワーク搬送用ハンド１が、半導体ウエハ搬送ユニット２を吸着する作用について図４～図７を参照して説明する。

図４は、ワーク搬送用ハンド１が給材ストッカ２０から半導体ウエハ搬送ユニット２を取り出す状態を模式的に示す図である。給材ストッカ２０には、内側に突設された段部２１に半導体ウエハ搬送ユニット２が載置されている。半導体ウエハ搬送ユニット２は、給材ストッカ２０に複数個が上下に隙間を有してストックされる。図４では、半導体ウエハ搬送ユニット２は３個であるが、実際には多数の半導体ウエハ搬送ユニット２がストックされる。ワーク搬送用ハンド１は、上段の半導体ウエハ搬送ユニット２の下方側に挿し込まれ、フィンガー７が半導体ウエハ搬送ユニット２を吸着することが可能な状態となる。このような給材ストッカ２０においては、できるだけ多数の半導体搬送ユニット２を積載できることが好ましく、必然的に半導体ウエハ搬送ユニット２の上下間の隙間が小さくなる。ワーク搬送ハンド１は、ハンド本体８をセラミック製としていることから薄くすることが可能となり、給材ストッカ２０の狭い隙間に挿入することが可能となる。言い換えれば、給材ストッカ２０により多くの半導体ウエハ搬送用ユニット２をストックすることが可能となる。

図５は、ワーク搬送用ハンド１が給材ユニット２０において半導体搬送ユニット２を吸着保持する状態を示す斜視図である。図６は、図５のＡ－Ａ切断線で切断した断面図である。フィンガー７及び真空吸着用部材９～１１の構成は同じであるから図６では真空吸着用部材９及びその周辺部を例示して説明する。図５及び図６を参照しながら説明する。真空吸着用部材９は、フィンガー７に設けられた凹部７ａ内に配置されて凹部７ａ内の底部に貼着されている。真空吸着用部材９には中央に吸引孔１６が設けられ、吸引孔１６は真空吸引孔７ｂを介して真空吸引路１４に連通している。真空吸着用部材９の上面９ａは、フィンガー７の上面７ｅから突出しており、その突出量Ｈは０．３ｍｍ～１．０ｍｍとすることが好ましい。この突出量Ｈは、吸着保持の際にテープ４の厚み２００μｍがつくる段差を吸収することが可能な寸法である。このことについては、図７を参照して説明する。図６に示す状態は、給材ユニット２０にワーク搬送用ハンド１を挿し込んで半導体搬送ユニット２を吸着する直前であるから、ワーク搬送用ハンド１は半導体搬送ユニット２から厚み方向に離れている。この状態からワーク搬送用ハンド１を上昇させて半導体ウエハ搬送ユニット２を吸着する。

図７は、フィンガー７（ワーク搬送用ハンド１）が半導体ウエハ搬送ユニット２を吸着保持した状態を示す断面図である。真空吸着用部材９が半導体ウエハ搬送ユニット２を吸引すると、真空吸着用部材９は圧縮されてフィンガー７の上面７ｅに半導体ウエハ搬送ユニット２が密着する。この際、吸引孔１６がテープ４の外周線にかかる位置にあることから（図５参照）、外周線の外側となる真空吸着用部材９の上面９ａは搬送用リング３（下面３ａ）に当たり、外周線の内側となる真空吸着用部材９の上面９ａはテープ４（下面４ｂ）に当たる。真空吸着用部材９は、硬度が１０以上で２０以下の柔軟性と弾性を有する発泡体、いわゆる軟弾性体であり、フィンガー７の上面７ｅからの突出量Ｈを０．３ｍｍ～１．０ｍｍとしているので、テープ４の下面４ｂと搬送用リング３の下面３ａ両方において段になる部分も含めて十分な気密性を備え、半導体ウエハ搬送ユニット２を吸着保持する。半導体ウエハ５のサイズによっては、吸引孔１６がテープ４だけの範囲、または搬送用リング３だけの範囲に配置されていることがあるが、どちらも十分な吸着力を発生する。但し、真空吸着用部材９，１０，１１の配置位置は、搬送用リング３の幅の範囲内である。

以上説明したワーク搬送用ハンド１は、ロボットハンド２９に固定する固定部６と固定部６からＵ字形状に延在するフィンガー７とから構成されるハンド本体８を有している。フィンガー７は、少なくとも３か所に設けられた半導体ウエハ搬送ユニット２（ワークのこと）側が開口する凹部７ａと、凹部７ａ内に配置された半導体ウエハ搬送ユニット２を吸着するための静電気除去効果及び弾性を有する柱状の真空吸着用部材９，１０，１１とを有し、真空吸着用部材９，１０，１１には吸引孔１６が設けられている。真空吸着用部材９，１０に配置される真空吸引孔１６はフィンガー７に形成されている真空吸引路１４に連通され、真空吸着用部材１１に配置される真空吸引孔１６はフィンガー７に形成されている真空吸引路１５連通している。

ワーク搬送用ハンド１は、フィンガー７に設けられた真空吸着用部材９，１０，１１によって、半導体ウエハ５が貼着されたワークである半導体ウエハ搬送ユニット２を吸着保持して搬送するものである。フィンガー７は、半導体ウエハ搬送ユニット２を吸着する際に真空吸着用部材９，１０，１１によって３点支持しつつ吸着保持するので半導体ウエハ搬送ユニット２が傾くことなく安定した姿勢（水平姿勢）で搬送することが可能となる。また、真空吸着用部材９，１０，１１は、静電気除去効果を有する材料（すなわち、導電性を有する材料）で形成されていることから、搬送時に半導体ウエハ２が静電気によって帯電することがなく、半導体ウエハ５が帯電することによって埃が付着することや、後述する実装素子である導電性ボールＢを搭載する際に、静電気によって導電性ボールＢが偏ったり、飛び散ったりして所定位置に搭載することができないなどの不具合を排除することが可能となる。また、ワーク搬送用ハンド１自体も帯電しない。従って、以上説明したワーク搬送用ハンド１によれば、半導体ウエハ搬送ユニット２を平坦に吸着しつつ高速搬送が可能であり、半導体ウエハ５及び半導体ウエハ搬送ハンド１が帯電することによって不具合が生じることを防ぐことが可能となる。

また、真空吸着用部材９，１０，１１は、体積固有抵抗が１０^３Ω・ｃｍ～１０^５Ω・ｃｍであるクロロプレンゴムの発泡体などのゴム系材料で形成されている。このような真空吸着用部材９，１０，１１によれば、半導体ウエハ搬送ユニット２が真空吸着用部材９，１０，１１に接触し擦れても半導体ウエハ５が帯電することを防止できる。

また、真空吸着用部材９，１０，１１は、アスカーゴム硬度計Ｃ型による硬度を１０以上で２０以下にすることによって、半導体ウエハ搬送ユニット２を真空吸着する際に吸引力で真空吸着用部材９，１０，１１が容易に圧縮し、半導体ウエハ搬送ユニット２をワーク搬送用ハンド１に密着させて搬送することが可能となる。

真空吸着用部材９，１０，１１の上面は、吸着前の初期状態においてフィンガー７のワーク２が載置される上面７ｅから突出しており、半導体ウエハ搬送ユニット２を真空吸着する際には、真空吸着用部材９，１０，１１が圧縮されて半導体ウエハ搬送ユニット２の載置側の面（テープ４の下面４ｂ）とフィンガー７側の上面ｅとが密着し、半導体ウエハ搬送用ユニット２を傾きがない（水平）状態で搬送することが可能となる。なお、真空吸着用部材９，１０，１１をゴム系材料で形成すれば摩擦係数が大きいことから、搬送時に半導体ウエハ搬送ユニット２が位置ずれしにくく高速搬送が可能となる。

また、ワーク搬送用ハンド１においては、ハンド本体８を表面に導電性を有するセラミックで形成している。導電性を有するセラミックとしては、それ自体が導電性の炭化ケイ素（ＳｉＣ）などを使用し、或いは非導電性のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）などにおいては凹部を含めて表面全体に導電性被膜を形成して使用する。このようにすれば、ワーク搬送用ハンド１及び半導体ウエハ５が静電気によって帯電することによる不具合を排除することが可能となる。また、セラミックは軽量の割に剛性が高く軽量化が可能であり、高速搬送が可能となる。

また、前述したワークは、伸縮性を有するテープ４が貼着された搬送用リング３の径方向内側に配置されてテープ４の貼着面４ａ側に半導体ウエハ５が貼着された半導体ウエハ搬送ユニット２であって、真空吸着用部材９，１０，１１は、搬送用リング３若しくはテープ４又は搬送用リング３及びテープ４の両方を吸着する位置に配置されている。

このような構成にすれば、ユニット化されたワークである半導体ウエハ搬送ユニット２においても、導体ウエハ搬送ユニット２を平坦に吸着しつつ高速搬送が可能であり、半導体ウエハ５が帯電することを防ぐことが可能となる。次に、前述したワーク搬送用ハンド１を備えたボール搭載装置２５の構成について図８を参照して説明する。

［ボール搭載装置２５の構成］
図８は、ボール搭載装置２５の概略構成を示す平面図である。なお、図８において、図示左右方向をＸ軸、Ｘ軸に直交する方向をＹ軸、Ｘ－Ｙ平面に対して垂直方向をＺ軸又は上下方向として説明する。なお、ボール搭載装置２５の説明においては、導体ウエハ搬送ユニット２をワークの１例として説明する。ボール搭載装置２５は、ボール搭載装置２５２をストックする給材ストッカ２０及び除材ストッカ２６と、給材ストッカ２０からウエハ矯正装置２７に導体ウエハ搬送ユニット２を搬送する搬送用ロボット２８とを有している。搬送用ロボット２８はロボットハンド２９を有し、ロボットハンド２９の先端にはワーク搬送用ハンド１が装着されている。ワーク搬送用ハンド１は、図２で説明したように導体ウエハ搬送ユニット２を吸着保持するためのＵ字形状のフィンガー７を有している。

ボール搭載装置２５は、半導体ウエハ５にフラックスＦ（図９参照）を印刷するフラックス印刷装置３０と、フラックスＦが印刷された半導体ウエハ５に導電性ボールＢ（図９参照）を振り込むボール振込装置３１と、フラックス印刷用マスク３２に付着した余分なフラックスＦを除去するクリーニング装置３３とを有している。フラックスＦは、フラックス印刷用マスク３２を使用して半導体ウエハ５に印刷され、振り込まれた導電性ボールＢがリフロー炉などで固着されるまでの間に位置ずれや落下しない程度の粘性を有している。

搬送用ロボット２８は、ウエハ搬送用ユニット２を給材ストッカ２０からウエハ矯正装置２７に搬送し、導電性ボールＢが振り込まれた半導体ウエハ搬送用ユニット２をウエハ矯正装置２７に搬送し、さらに、ウエハ矯正装置２７から検査装置３４、検査装置３４から除材ストッカ２６に搬送する。搬送用ロボット２８は、除材ストッカ２６に導電性ボールＢが搭載された導体ウエハ搬送ユニット２を搬送した後に待機位置に戻る。除材ストッカ２６は、給材ストッカ２０と同じ構造のものを使用することが可能である。なお、搬送用ロボット２８は、半導体ウエハ搬送ユニット２の位置及び姿勢を高精度に管理しながら次工程の各装置に搬送することが可能な機能を有している。

フラックス印刷装置３０では、フラックス印刷用マスク３２及び印刷用スキージ３５を使用して半導体ウエハ５に所定のパターンでフラックスＦを印刷する。なお、ステージＹ軸アクチュエータ３６上には、ステージ上下駆動アクチュエータ（図示は省略）が配設されており、半導体ウエハ５を上下方向に昇降し、半導体ウエハ５とフラックス印刷用マスク３２との間を所定の隙間寸法に調整する。印刷用スキージ３５は、Ｙ軸駆動装置３７，３７によってＹ軸方向に移動しつつフラックスＦを半導体ウエハ５に所定のパターンで印刷する。フラックスＦが印刷された半導体ウエハ５は、ステージＸ軸アクチュエータ３８によってボール振込装置３１に搬送される。

ボール振込装置３１は、Ｘ軸駆動装置３９、Ｙ軸駆動装置４０，４０及びＺ軸駆動装置４１を有しており、ボール振込部４２，４２をＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動させる。ステージ上下駆動アクチュエータ（図示は省略）は、半導体ウエハ５をＺ軸方向に昇降させ、半導体ウエハ５とボール振込用マスク４３との高さ位置を調整する。ボール振込装置３１は、ボール振込用マスク４３とボール振込部４２，４２の下方側に取付けられているブラシスキージ４６（図９参照）を有する。ボール振込装置３１は、Ｘ軸駆動装置３９及びＹ軸駆動装置４０，４０によって、ボール振込部４２，４２をＸ軸方向及びＹ軸方向に移動しつつ、ブラシスキージ４６を回転させてボール振込用孔４７（図９参照）から導電性ボールＢを半導体ウエハ５に振り込む。

ボール振込装置３１は、３台の位置検出カメラ４４，４４，４５を有している。位置検
出カメラ４４，４４は、搬送されてきた半導体ウエハ５のアライメントマーク（図示は省略）を画像認識して半導体ウエハ５の平面位置とＸ軸及びＹ軸に対する角度を検出する。位置検出カメラ４５は、ボール振込用マスク４３のボール振込用孔４７と電極４８（図９参照）との位置ずれやボール振込用マスク４３のアライメントマーク（図示は省略）を検出する。この検出結果に基づきステージＹ軸アクチュエータ３６及びステージＸ軸アクチュエータ３８によってボール振込用孔４７と半導体ウエハ５の電極４８との位置合わせを行う。

なお、図８に示すボール振込部４２，４２は、Ｘ軸方向に２個配置した例を記載しているが、ボール振込部４２，４２をＹ軸方向に配置、或いは、２個に限らず３個以上配置してもよく、大型化して１個配置するようにしてもよい。ボール振込部４２，４２には、ボール供給装置（図示は省略）から導電性ボールＢが所定量（所定数）供給される。

なお、検査装置３４は、半導体ウエハ５に導電性ボールＢが規格内に搭載されているか否かを検査する装置であって、導電性ボールＢが不足又は過剰であった場合には、そのことをマーキングする。搬送用ロボット２８は、良判定のだけ半導体ウエハ搬送用ユニット２（半導体ウエハ５）を除材ストッカ２６に搬送し、不良判定の半導体ウエハ搬送用ユニット２（半導体ウエハ５）は他の専用の除材ユニットに搬送するようにしてもよい。不良判定のワーク２を装置外のリペア装置に搬送して修正するようにすることも可能である。また、検査装置３４は、不良判定された半導体ウエハ５にマーキングする他に、半導体ウエハ搬送用ユニット２（半導体ウエハ５）ごとに不良個所を記憶しておき、その記憶データに基づきリペア装置で修正を行うようにしてもよい。次にボール振込動作について図９を参照して説明する。

図９は、導電性ボールＢを半導体ウエハ５に振り込む動作を示す図である。ボール振込は、ボール振込用マスク４３及びブラシスキージ４６を使用して行う。ブラシスキージ４６は、結束線状部材で構成されている。ボール振込用マスク４３は、半導体ウエハ５に密接される。ブラシスキージ４６は、回転しつつＸ軸方向及びＹ軸方向に移動し、ブラシスキージ４６の回転軌跡内に供給される導電性ボールＢをボール振込用マスク４３のボール振込用孔４７に振り込む。

ボール振込用マスク４３上に供給された導電性ボールＢは、ブラシスキージ４６によってボール振込用孔４７に１個ずつ振り込まれる。半導体ウエハ５に形成された電極４８上にはフラックスＦが塗布（印刷）されている。導電性ボールＢは、ブラシスキージ４６によってフラックスＦに軽く押しつけられることによって、フラックスＦの粘着性によって仮固定される。導電性ボールＢは、その後の搬送において仮固定された状態が維持される。

以上説明したボール搭載装置２５は、半導体ウエハに導電性ボールＢを搭載する装置である。ボール搭載装置２５は、ワーク搬送用ハンド１が装着されたロボットハンド２９を有する搬送用ロボット２８と、フラックス印刷用マスク３２を使用して半導体ウエハ５にフラックスＦを印刷するフラックス印刷装置３０と、フラックスＦが印刷された半導体ウエハ５に、ボール振込用マスク４３のボール振込用孔４７から導電性ボールＢを振り込むボール振込装置２５と、を有している。

搬送用ロボット２８は、給材ストッカ２０から半導体ウエハ搬送用ユニット２を次工程のウエハ矯正装置２７に給材し、半導体ウエハ５に導電性ボールＢが搭載された半導体ウエハ搬送用ユニット２を除材ストッカ２６に搬送する機能を有している。ロボットハンド２９に前述したワーク搬送用ハンド１を装着することによって、半導体ウエハ５を平坦に吸着保持することで高速搬送が可能となる。さらに、ワーク搬送用ハンド１を使用することで半導体ウエハ５が静電気によって帯電することを防ぐことができる。半導体ウエハ５が帯電すると、埃が付着したり、ボール搭載時に導電性ボールＢが静電気で吸引されたり、飛ばされたりすることがあり、導電性ボールＢの過不足が発生する虞がある。しかし、半導体ウエハ５を帯電させないことによってこのような不具合の発生を防ぐことが可能となる。

なお、以上説明したワーク搬送用ハンド１は、搬送用リング３に半導体ウエハ５が貼着された半導体ウエハ搬送用ユニット２を搬送するものとして説明したが、搬送リングを使用しない、大径（例えば、直径が４５０ｍｍ）の半導体ウエハ、樹脂基板の搬送にも適合可能である。また、半導体ウエハ、樹脂基板又は半導体ウエハ搬送用ユニット２に回路素子などが実装されている場合にも適合させることが可能である。

１…ワーク搬送用ハンド、２…半導体ウエハ搬送ユニット（ワーク）、３…搬送用リング、４…テープ、４ａ…貼着面、５…半導体ウエハ、６…固定部、７…フィンガー、７ａ…凹部、７ｅ…上面、８…ハンド本体、９，１０，１１…真空吸着用部材、９ａ…上面、１４、１５…真空吸引路、１６…吸引孔、２０…給材ストッカ、２５…ボール搭載装置、２６…除材ストッカ、２７…ウエハ矯正装置、２８…搬送用ロボット、２９…ロボットハンド、３０…フラックス印刷装置、３１…ボール振込装置、３２…フラックス印刷用マスク、３３…クリーニング装置、３４…検査装置、４３…ボール振込用マスク、４７…ボール振込用孔、Ｂ…導電性ボール、Ｆ…フラックス

Claims (6)

1. ロボットハンドに固定する固定部と前記固定部からＵ字形状に延在するフィンガーとから構成されるハンド本体を有し、
   前記フィンガーは、少なくとも３か所に設けられてワーク側が開口した凹部と、前記凹部内に配置されて前記ワークを吸着するための静電気除去効果及び弾性を有する柱状の真空吸着用部材と、を有し、
   前記真空吸着用部材には吸引孔が設けられており、前記吸引孔は前記フィンガーに形成されている真空吸引路に連通し、
   前記真空吸着用部材の上面は、吸着前の初期状態において前記フィンガーの前記ワークが載置される上面から突出しており、
   前記ワークを真空吸着した際には、前記ワークと前記フィンガーとが密着するように構成されている、
   ことを特徴とするワーク搬送用ハンド。
2. 請求項１に記載のワーク搬送用ハンドにおいて、
   前記真空吸着用部材は、体積固有抵抗が１０^３Ω・ｃｍ～１０^５Ω・ｃｍであるゴム系材料の発泡体で形成されている、
   ことを特徴とするワーク搬送用ハンド。
3. 請求項１又は請求項２に記載のワーク搬送用ハンドにおいて、
   前記真空吸着用部材は、アスカーゴム硬度計Ｃ型による硬度が１０以上で２０以下である、
   ことを特徴とするワーク搬送用ハンド。
4. 請求項１に記載のワーク搬送用ハンドにおいて、
   前記ハンド本体は、表面に導電性を有するセラミックで形成されている、
   ことを特徴とするワーク搬送用ハンド。
5. 請求項１に記載のワーク搬送用ハンドにおいて、
   前記ワークは、伸縮性を有するテープが貼着された搬送用リングの径方向内側に配置されて前記テープの貼着面側に半導体ウエハが貼着された半導体ウエハ搬送ユニットであって、
   前記真空吸着用部材は、前記搬送用リング若しくは前記テープ又は「前記搬送用リング及び前記テープの両方」を吸着する位置に配置されている、
   ことを特徴とするワーク搬送用ハンド。
6. 半導体ウエハに導電性ボールを搭載するボール搭載装置であって、
   請求項１から請求項５のいずれか1項に記載のワーク搬送用ハンドが装着された前記ロボットハンドを有する搬送用ロボットと、
   フラックス印刷用マスクを使用して前記半導体ウエハにフラックスを印刷するフラックス印刷装置と、
   前記フラックスが印刷された前記半導体ウエハに、ボール振込用マスクのボール振込用孔から前記導電性ボールを振り込むボール振込装置と、
   を有している、
   ことを特徴とするボール搭載装置。

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