JPH0766269A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置の最適動作条件の設定や維持がやり易
く、製品の歩留や装置稼働率が向上する半導体製造装置
を提供する。 【構成】 コレット２０によってウェハシート１５上か
ら半導体素子１４を取り上げる際に、ウェハシート１５
の裏面側から突き上げるニードル１７に加わる荷重が荷
重検知部１８に設けられたロードセル１９で検知され、
その検知信号に基づいて半導体素子１４の状態が判別部
２４で判別されるようになっている。このため半導体素
子１４の状態に応じた衝撃荷重が荷重検知部１８で検知
され、この検知信号とメモリ部２６に予め設定されてい
る判別基準波形との比較・判別が判別部２４で行われ、
半導体素子１４の状態が判別される。そして判別結果に
よって半導体素子１４の状態に応じた対応ができること
となって、装置の最適動作条件の設定や維持がやり易く
なり、製品の歩留や装置稼働率が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェハを切断分
離して得られた半導体素子をウェハシート上から取り上
げる半導体製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウェハはダイシング装置に
よって分割溝が削設され個々の半導体素子に分割された
後、粘着性を有するウェハシート表面から１個づつピッ
クアップコレットによって取り上げられ、所定の場所に
移送されて次工程に投入される。

【０００３】以下、従来例を図５を参照して説明する。
図５は要部の縦断面図であり、図において、１は図示し
ない装置基体に設けられた移動支持機構であり、２は移
動支持機構１に設けられたエジェクタ部である。移動支
持機構１は紙面に直交する水平面内でＸ軸−Ｙ軸方向に
移動し、設定された所定の位置にエジェクタ部２を停止
させるようになっている。

【０００４】また、３は装置基体に設けられた支持台
で、半導体素子４が表面に配列されたウェハシート５を
支持する。６はエジェクタ部２に設けられた筒状のホル
ダであり、その上端をウェハシート５の裏面に近接し図
示しない吸引源によって吸引して保持する。

【０００５】さらに、７はホルダ６内に配置され上下方
向に進退するようエジェクタ部２に取り付けられた突上
げ部材であるニードルで、これが進退することによりそ
の金属あるいはダイヤモンドの尖端部位で、ウェハシー
ト５を裏面側から突き上げたり突き上げを止めたりする
ように動作する。８は図示しない移送用アームの先端部
に設けられた半導体素子４の取上げ部材である金属製の
コレットで、その先端に半導体素子４を吸引する吸引口
９が開口している。

【０００６】このように構成されたものでは、先ず半導
体ウェハから切り分けられた複数の半導体素子４が表面
に貼付されているウェハシート５を、貼付面を上側とし
て支持台３に固定する。その後、移動支持機構１を動作
させてエジェクタ部２に設けられたニ−ドル７の先端を
所定の半導体素子４の直下に位置させる。

【０００７】そしてホルダ６の上端をウェハシート５の
裏面に近接し、吸引源を作動させて所定の半導体素子４
の周囲のウェハシート５を吸引し保持すると共に、ニ−
ドル７の先端を同じく所定の半導体素子４が貼付されて
いる部位のウェハシート５の裏面に当接する。また、移
送用アームを動作させてニ−ドル７の先端が直下に位置
している所定の半導体素子４の直上にコレット８が来る
ようにし、コレット８の先端を所定の半導体素子４の上
面に当接してから吸引口９での吸引を行う。

【０００８】このようにしてから、ニ−ドル７で所定の
半導体素子４をウェハシート５の裏面から突き上げるよ
うにエジェクタ部２を動作させる。同時に吸引口９での
吸引を継続しながらコレット８を上方に移動させること
によって所定の半導体素子４はウェハシート５の表面か
ら剥ぎ取られ、コレット８の先端に吸着した状態で取り
上げられる。

【０００９】さらに、移動支持機構１によってエジェク
タ部２の位置を移動させ、移送用アームによってコレッ
ト８の位置を変えて上述の一連の動作を繰り返すことに
よって半導体素子４のウェハシート５からの剥ぎ取り・
取上げが行われる。

【００１０】しかしながら上記の従来技術においては、
半導体素子４のニ−ドル７による突き上げの動作とコレ
ット８によるウェハシート５からの剥ぎ取り・取り上げ
の動作が同期した適正なものでないと、半導体素子４に
ひび割れや欠け、割れ等が発生し製品不良を生み出して
しまうことになる。すなわち、コレット８が半導体素子
４に接触する際の衝撃や振動等のコレット８の荷重、コ
レット８による半導体素子４の取り上げ速度及びタイミ
ングのずれなどに不良発生の頻度が大きく依存するもの
となっている。そして製品不良が発生した場合には、歩
留が低下すると共に不良となったものの剥ぎ取り・取り
上げを行ってしまい装置の稼働率が低下してしまうこと
になる。

【００１１】このため、日々の製品品質のチェックや装
置の点検は不可欠のものであり、また不良の発生を低減
するようコレット８の半導体素子４への接触の際の衝撃
や振動を極力小さくしたり、コレット８の動作を決める
カム曲線やサーチスピード、取り上げの速度を最適な条
件に設定する必要があるが、この装置の最適動作条件の
設定と維持は困難なものとなっている。

【００１２】さらに、半導体素子４がＧａ系の化合物半
導体を用いて構成されているものでは破損し易いため、
品質のチェックや装置の点検、装置の最適動作条件の設
定・維持は非常に困難なものとなっている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来は半
導体素子の突上げ部材による突き上げの動作と、ウェハ
シートからの取上げ部材による剥ぎ取り・取り上げの動
作が同期した適正なもののとし適正に維持することが困
難で、取り上げる際の衝撃等によって半導体素子が破損
してしまい製品の歩留を低下させてしまったり、また不
良となった半導体素子の取り上げも行ってしまう等して
装置稼働率が低いものとなってしまう虞があった。この
ような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的
とするところは装置の最適動作条件の設定と維持がやり
易く、製品の歩留や装置稼働率が向上する半導体製造装
置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の半導体製造装置
は、複数の半導体素子が表面に配列されたウェハシート
を保持する保持部と、ウェハシートの裏面側から半導体
素子を突き上げる突上げ部材と、この突上げ部材で突き
上げられた半導体素子をウェハシートの表面から取り上
げる取上げ部材と、半導体素子の突き上げ時に突上げ部
材に加わる荷重を検知する荷重検知部と、この荷重検知
部の検知信号に基づき半導体素子の状態を判別する判別
部とを具備したことを特徴とするものであり、さらに、
判別部で、予め記憶された衝撃荷重波形と荷重検知部が
検知した衝撃荷重の波形とを比較して半導体素子の状態
を判別するようにしたことを特徴とするものであり、さ
らに、判別部で、予め設定された良否基準と荷重検知部
の検知信号とを比較して半導体素子の良否の判別を行
い、良と判定された前記半導体素子を取上げ部材で取り
上げるようにしたことを特徴とするものである。

【００１５】

【作用】上記のように構成された半導体製造装置は、半
導体素子をウェハシート上から取り上げる際にウェハシ
ートの裏面側から突き上げる突上げ部材に加わる荷重を
荷重検知部で検知し、検知信号に基づき半導体素子の状
態を判別するようにしている。それにより突上げ部材で
ウェハシートの裏面側を突き上げた時に得られるウェハ
シート上の半導体素子の状態に応じた衝撃荷重が荷重検
知部で検知され、この検知信号に基づき判別部で半導体
素子の状態が判別できる。このため、判別結果によって
半導体素子の状態に応じた対応ができることとなり、装
置の最適動作条件の設定や維持がやり易くなり、製品の
歩留や装置の稼働率が向上したものとなる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１乃至図４を参
照して説明する。図１は要部を縦断面図にして示す概略
の構成図であり、図２はコレット及びニードルの垂直方
向の動きを示すタイミング図であり、図３は半導体素子
の取り上げ過程でのコレットとニードルの動きを説明す
るための図であり、図４は荷重検知部の荷重検知信号の
波形図である。

【００１７】図１乃至図４において、１１は図示しない
装置基体に設けられた移動支持機構であり、１２は移動
支持機構１１に設けられたエジェクタ部である。移動支
持機構１１は紙面に直交する水平面内でＸ軸−Ｙ軸方向
に移動し、図示しないマーク検出部によって対象物の位
置決めマーク等を検出して所定の位置にエジェクタ部１
２を停止させるようになっている。

【００１８】また、１３は装置基体に設けられた支持台
で、この支持台１３は半導体素子１４が粘着性を有する
表面に配列・貼付されたウェハシート１５を、その周縁
部を固定することによって水平に支持するようになって
いる。１６はエジェクタ部１２に軸方向を垂直にして設
けられた径大部分と径小部分を有する円筒状のホルダで
あり、その径小部分の上端はウェハシート１５の裏面に
小間隙を設けて対向配置されている。

【００１９】さらにホルダ１６は、その内部が図示しな
い吸引源によって減圧状態とすることが可能となるよう
になっていて、減圧状態ではウェハシート１５を吸引
し、ホルダ１６の上端をウェハシート１５の裏面に当接
して保持する。そして常圧状態に戻すことによって再び
ホルダ１６の上端とウェハシート１５の裏面との間に小
間隙が形成され、ホルダ１６によるウェハシート１５の
保持が解除されるようになっている。

【００２０】１７は突上げ部材であるニードルで、これ
はホルダ１６の径小部分内に互いの軸方向を一致させ、
金属あるいはダイヤモンド製の尖端部位を上側にして配
置されている。そしてニードル１７の下端部には、ホル
ダ１６の径大部分に円筒の軸方向に作用軸方向を一致さ
せるようにして収納された荷重検知部１８のロードセル
１９の片端部が接続されている。

【００２１】またロードセル１９の他端部は、ニードル
１７の尖端部位が上下方向に進退するようエジェクタ部
１２に取り付けられている。なお、ニードル１７の垂直
方向の動きのタイミングは図２に動作線Ｎの通りであ
り、ニードル１７は尖端部位が進退することによりウェ
ハシート１５を裏面側から突き上げたり、突き上げを止
めたりするように動作し、この動作に応じてニードル１
７に作用する軸方向の荷重の変化がロードセル１９から
荷重検知信号として出力される。

【００２２】さらに、２０は半導体素子１４の取上げ部
材である金属製のコレットで、これは装置基体に設けら
れた図示しない移送用アームの先端部に取り付けられて
いる。またコレット２０の先端には半導体素子１４を吸
着するための吸引口２１が開口しており、この吸引口２
１は図示しない吸引源に接続されていて、減圧状態にし
たり常圧状態にしたりすることによって、コレット２０
の先端に半導体素子１４を吸着させたり、吸着を解除し
たりすることが可能となっている。

【００２３】なお、半導体素子１４を吸着して取り上げ
る過程でのコレット２０の垂直方向の動きのタイミング
は、図２に示す動作線Ｍの通りのものとなっている。そ
して図３に示すようにニードル１７とコレット２０の共
同した一連の垂直方向の動きによってウェハシート１５
からのコレット２０による半導体素子１４の取り上げが
行われる。

【００２４】一方、２２はロードセル１９の荷重検知部
１８で出力された荷重検知信号の増幅等の前処理を行う
波形増幅器で、信号線２３を介して入力された信号を増
幅して次段の判別部２４に出力する。また判別部２４に
は、設定部２５及びメモリ部２６が接続された演算部２
７が接続されていると共に、判別部２４からの出力は装
置の制御部２８に入力されるようになっている。なお、
２９は制御部２８に接続され装置の動作状況や制御状
況、荷重検知部１８の出力等をモニタするモニタ部であ
り、判別部２４、設定部２５、メモリ部２６及び演算部
２７により波形診断計器が構成される。

【００２５】そしてメモリ部２６には設定部２５から予
め各種の半導体素子１４における種々の状態での衝撃荷
重波形が設定され記憶されている。この設定は、例えば
半導体素子１４が正常品である場合やひび割れや欠け、
割れ等により製品不良となっている場合、コレット２０
が半導体素子１４を吸着して取り上げることができた場
合や取り上げられなかった場合など各状態が検知できる
ように、装置の通常動作を行う前に先ず設定動作を行
う。

【００２６】それは設定動作を行うことで各状態でのニ
ードル１７から得られる衝撃荷重波形を判別部２４を介
して演算部２７に入力し、設定部２５によって判別基準
波形の加工を行う。加工は、図４に示すように正常半導
体素子１４を吸着して取り上げることができた場合の基
準波形Ｐを基にして上限波形Ｑ、下限波形Ｒを得るよう
に行うものであり、他の各状態での波形の特徴部分を一
般化する等して判別基準波形を得るために行う。この加
工により得られた判別基準波形はメモリ部２６に記憶さ
れて設定を終了する。

【００２７】そして判別基準波形が設定された後、装置
の通常動作を行わせる。この動作時にロードセル１９か
ら得られるニードル１７の衝撃荷重は、荷重検知部１８
からの荷重検知信号として判別部２４に入力され、ここ
で検知された衝撃荷重波形とメモリ部２６に記憶されて
いる判別基準波形との比較が行われ、半導体素子１４の
状態の判別が行われる。

【００２８】判別結果は制御部２８に入力され、例えば
欠けが生じ製品不良の状態にあると判別されるとその半
導体素子１４を吸着しないようにコレット２０の吸引口
２１による吸引を停止するように制御する。この後、次
の半導体素子１４の吸着を行うべく移動支持機構１１や
エジェクタ部１２、さらにコレット２０を先端部に有す
る移送用アームなどの動作を制御する。なおこの一連の
制御状況や動作状況、さらには個々の半導体素子１４の
衝撃荷重波形についてはモニタ２９によって常時モニタ
される。

【００２９】このように構成されているものでは、ウェ
ハシート１５からのコレット２０による半導体素子１４
の取り上げは以下のように行われる。先ず、支持台１３
に半導体ウェハから切り分けられた複数の半導体素子１
４が表面に貼付されているウェハシート１５を支持させ
る。次いで、図３のタイミングＡのように移動支持機構
１１によってニードル１７が所定の半導体素子１４が貼
付されている部位のウェハシート１５の裏面に位置する
ようにし、同時に移送用アームによってコレット２０の
吸引口２１が同じ半導体素子１４の直上に位置するよう
にする。

【００３０】続いて図３のタイミングＢのように、吸引
源を動作させてホルダ１６内を減圧し上端にウェハシー
ト１５の裏面を吸引させて保持させる。またコレット２
０の先端を半導体素子１４の上面に近接させる。

【００３１】次に図３のタイミングＣの時点で、ニ−ド
ル１７の尖端で所定の半導体素子４をウェハシート１５
の裏面から突き上げるようにエジェクタ部１２を動作さ
せる。同時にコレット２０の吸引口２１での吸引を吸引
源を動作させて開始し、吸引を継続させるようにしなが
ら移送用アームを動作させてコレット２０の上方への移
動をニ−ドル１７の突き上げ動作に同期させて開始させ
る。

【００３２】さらにコレット２０とニ−ドル１７を同速
度で上方に移動させ、タイミングＣの時点から２０ｍｓ
ｅｃ〜３０ｍｓｅｃ経過後の図３のタイミングＤの時点
で、コレット２０の上方への移動のストロークがニ−ド
ル１７の突き上げのストロークを越える。そして、これ
から図３のタイミングＥの時点までの間は、コレット２
０は上方への移動を継続しているもののニ−ドル１７は
位置が変わらないため両者の間隔は大きくなり、半導体
素子１４はコレット２０の先端に吸着された状態でウェ
ハシート１５の表面からの剥ぎ取られ、取り上げられ
る。

【００３３】このような過程を経て半導体素子１４のウ
ェハシート１５からの取り上げが行われ、この際にニ−
ドル１７が受ける荷重変化は、主にタイミングＣからタ
イミングＤにかけての衝撃荷重であって、ロードセル１
９から荷重検知部１８の荷重検知信号として判別部２４
に入力される。この信号がメモリ部２６に記憶されてい
る図４に示す上限波形Ｑと下限波形Ｒの間の値を取る衝
撃荷重波形であれば、判別部２４で比較・判別が行われ
てひび割れや欠け、割れ等もなく、また発生させること
なくウェハシート１５からの剥ぎ取りが行われ、正常な
取り上げが実施されたことが判別部２４で判別される。

【００３４】そして所定の場所に取り上げた半導体素子
１４の移送を行い、この移送が済むとニ−ドル１７やコ
レット２０の場所を変えて所定の半導体素子１４の取り
上げの過程が再び開始され、ウェハシート１５上に配列
された半導体素子１４の取り上げが終了するまでの一連
の動作が繰り返し行われる。さらにニ−ドル１７による
突き上げ動作とコレット２０での取上げ動作のタイミン
グに少しのずれが生じ、検知された衝撃荷重波形が基準
波形Ｐと若干異なってきた場合には、衝撃荷重波形が基
準波形Ｐに近いものとなるよう制御部２８でのタイミン
グのずれの修正がなされる。

【００３５】また、例えば図４のＳ点での最初の衝撃荷
重が上限波形Ｑでの対応値を越えるものであった場合に
は、タイミングＣでニ−ドル１７の最初の突き上げ力が
大きく作用して半導体素子１４を破損させた可能性があ
ると判別され、この判別内容が判別部２４から制御部２
８に出力されて直ちにコレット２０での取り上げ動作が
中断される。そして次の半導体素子１４の取り上げの動
作を始める。

【００３６】また、例えば図４のＴ点での衝撃荷重が上
限波形Ｑと下限波形Ｒの間に入らなかった場合には、タ
イミングＤでコレット２０が半導体素子１４を吸引力が
弱い等のために取り上げることができなかったとか、ウ
ェハシート１５の接着力が強く半導体素子１４が剥がれ
ず取り上げることができなかったとかなどの事態の発生
が、その衝撃荷重波形によって判別される。

【００３７】以上のように構成されているため、半導体
素子１４のニ−ドル１７による突き上げとコレット２０
での取り上げの一連の動作が、荷重検知部１８の検知す
る荷重検知信号と予め設定された判別基準波形とを比較
し、その様子が監視されると共に比較結果に基づいて所
定の許容範囲内の波形となるように制御される。そのた
め一連の動作が同期した適正なものとなり、半導体素子
１４でのひび割れや欠け、割れ等の発生が抑制されて製
品不良は少なくなり、歩留が向上する。

【００３８】また、コレット２０での取り上げの動作も
荷重検知信号と判別基準波形との比較によって行われ正
常なもの以外の取り上げが行われないため、不良となっ
たものの剥ぎ取り・取り上げが行われず、装置の稼働率
は向上する。

【００３９】さらに、タイミングのずれの修正がなされ
ながら動作するために製品品質のチェックや装置の点検
等を日々行わなくてもよくなり、装置の最適動作条件の
設定や維持もやり易いものとなる。

【００４０】尚、上記の実施例においては、判別部２４
で予め設定した判別基準波形と荷重検知部１８で検知し
た荷重検知信号に基づく衝撃荷重波形との比較を行い、
比較結果により半導体素子１４の状態の判別を行ってい
るが、予め所定の複数の時点での基準値の範囲を設定し
ておき、これらの範囲と荷重検知信号の値とを比較して
半導体素子１４の状態の判別を行い、判別した結果によ
って制御部で装置の制御を行うようにしてもよい。さら
に予め良否を判別する判別基準値を所定の時点、例えば
タイミングＣに設定しておき、判別部で良否の判別基準
値と荷重検知信号とを比較し、判別基準値を越えないも
のを良品として判断するようにすると共に、この結果に
基づき制御部で良品のみをコレット２０によって取り上
げるように制御を行ってもよい。

【００４１】また、荷重検知部１８をロードセル１９を
用いて構成しているがこれに限定されるものではなく、
要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して本発明は実施し
得るものである。

【００４２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明
は、半導体素子をウェハシート上から取り上げる際にウ
ェハシートの裏面側から突き上げる突上げ部材に加わる
荷重を荷重検知部で検知し、検知信号に基づき半導体素
子の状態を判別する構成としたことにより、装置の最適
動作条件の設定や維持がやり易くなり、製品の歩留や装
置の稼働率が向上する等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を要部を縦断面図にして示す
概略の構成図である。

【図２】本発明の一実施例におけるコレット及びニード
ルの垂直方向の動きを示すタイミング図である。

【図３】本発明の一実施例における半導体素子の取り上
げ過程でのコレットとニードルの動きを説明するための
図である。

【図４】本発明の一実施例における荷重検知部の荷重検
知信号の一例を示す波形図である。

【図５】従来例の要部を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１４…半導体素子 １５…ウェハシート １６…ホルダ １７…ニードル １８…荷重検知部 １９…ロードセル ２０…コレット ２２…波形増幅器 ２４…判別部 ２６…メモリ部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の半導体素子が表面に配列されたウ
   ェハシートを保持する保持部と、前記ウェハシートの裏
   面側から前記半導体素子を突き上げる突上げ部材と、こ
   の突上げ部材で突き上げられた前記半導体素子を前記ウ
   ェハシートの表面から取り上げる取上げ部材と、前記半
   導体素子の突き上げ時に前記突上げ部材に加わる荷重を
   検知する荷重検知部と、この荷重検知部の検知信号に基
   づき前記半導体素子の状態を判別する判別部とを具備し
   たことを特徴とする半導体製造装置。
2. 【請求項２】 判別部で、予め記憶された衝撃荷重波形
   と荷重検知部が検知した衝撃荷重の波形とを比較して半
   導体素子の状態を判別するようにしたことを特徴とする
   請求項１記載の半導体製造装置。
3. 【請求項３】 判別部で、予め設定された良否基準と荷
   重検知部の検知信号とを比較して半導体素子の良否の判
   別を行い、良と判定された前記半導体素子を取上げ部材
   で取り上げるようにしたことを特徴とする請求項１記載
   の半導体製造装置。