TWI832169B - 搬送裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種搬送裝置（1），可抑制由非接觸吸盤（2）漂浮的工件（W）的橫向滑動。搬送裝置（1）除了使工件（W）漂浮並以非接觸方式保持的非接觸吸盤（2）以外，還包括放射超音波的多個超音波振動器（3）。多個超音波振動器（3）構成為，放射超音波而產生將工件（W）拉近的駐波，從非接觸吸盤（2）與工件（W）相向的方向（Z）觀看，將工件（W）保持於向工件（W）的外側朝向多個方向（X、Y）拉近的力均衡的位置。

Description

搬送裝置
本發明是有關於一種搬送裝置，包括以非接觸方式使工件（workpiece）漂浮的非接觸吸盤。
在研磨半導體晶圓或貼裝（mounting）將半導體晶圓切片而成的半導體晶片的工序中，有時使用非接觸吸盤（例如參照專利文獻1）。非接觸吸盤可使工件漂浮並以非接觸方式保持，但保持工件的力弱，因而有可能工件在水平方向移動而從非接觸吸盤滑落，或非接觸吸盤與工件的相對位置偏移。 [現有技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本專利特開2014-3238號公報
[發明所欲解決之課題]
為了限制工件的水平移動，例如想到對搬送裝置附設抵接於工件端面的導件（guide）。為了使與工件的接觸為最小限度而維持清潔度，雖為導件但也優選不與工件接觸。因此，本發明的目的在於提供一種搬送裝置，可抑制使用非接觸吸盤漂浮的工件的橫向滑動。 [解決課題之手段]
本發明的一形態為一種搬送裝置，包括使工件漂浮並以非接觸方式保持的非接觸吸盤。搬送裝置還包括放射超音波的多個超音波振動器。多個超音波振動器構成為，放射超音波而產生將工件拉近的駐波，從非接觸吸盤與工件相向的方向觀看，將工件保持於向工件外側朝向多個方向拉近的力均衡的位置。
根據所述形態，可使用非接觸吸盤在垂直方向使工件漂浮，且使用多個超音波振動器來抑制水平方向的工件的移動。多個超音波振動器可使超音波干涉而在非接觸吸盤的規定位置產生駐波的區域。若產生駐波，則將工件向位能（potential energy）低的駐波的節的位置拉近。若從工件觀看在多個方向產生駐波的區域，則可在拉近的力均衡的位置捕捉工件而抑制橫向滑動。進而，透過使包含工件的駐波的區域一點一點挪動，從而可使追隨於駐波的區域的工件移動至所需位置。即便在使工件漂浮後，也可對非接觸吸盤與工件的相對位置進行微調整。
所述形態中，非接觸吸盤優選伯努利吸盤（Bernoulli chuck），包括噴射氣體的噴射孔、及形成於所述噴射孔的周圍的吸附面。多個超音波振動器設於吸附面。
若氣體的流速一定，則多個超音波振動器可在規定位置產生駐波的區域。從伯努利吸盤的噴射孔沿著吸附面放射狀地流出的氣流的流速大致一定，因而適於由多個超音波振動器產生駐波的區域。根據所述形態，可對超音波振動器組合相容性好的非接觸吸盤，穩定地抑制工件的橫向滑動。
所述形態中，優選多個超音波振動器包含至少三對產生駐波的一對超音波振動器，在從三方包圍工件的第一位置至第三位置分別配置有一對超音波振動器。
根據所述形態，可在第一位置至第三位置分別產生駐波的區域。若在二點相互拉動工件，則有可能工件在與通過二點的方向交叉的方向橫向滑動。若在三點以上相互拉動工件，則可穩定地抑制工件的橫向滑動。
所述形態中，多個超音波振動器也可排列成格子狀。
根據所述形態，可從排列成格子狀的多個超音波振動器中對照工件的外形選擇合適位置的超音波振動器進行驅動，因而可應對各種大小或形狀的工件。由於可將多數個超音波振動器同時驅動，因而可較一對超音波振動器更強力地產生駐波。在對非接觸吸盤與工件的相對位置進行微調整時，可使驅動的超音波振動器最優化而使工件精密地移動。 [發明的效果]
根據本發明，可提供一種搬送裝置，能夠抑制使用非接觸吸盤漂浮的工件的橫向滑動。
參照附圖對本發明的合適的實施方式進行說明。此外，各圖中標注相同參照符號的部分具有相同或同樣的結構。本發明的一實施方式的搬送裝置1的一個特徵在於，除了使工件W在垂直方向Z漂浮（參照圖1）的伯努利吸盤等非接觸吸盤2以外，還包括抑制工件W的水平方向（X、Y）的移動的、多個超音波振動器3。
多個超音波振動器3放射超音波，在較工件W更靠外側的區域200產生駐波的區域S（參照圖2）。若產生駐波，則將工件W向位能低的駐波的節的位置拉近。若從工件W觀看在多個方向（例如前後左右的四方位，優選360°全方位）產生駐波的區域S（參照圖3、圖5至圖7），則可在拉近的力均衡的位置捕捉工件W而抑制橫向滑動。若使包圍工件W的駐波的區域S一點一點挪動，則工件W追隨於駐波的區域S（參照圖4）。即便在使工件W漂浮後，也可對非接觸吸盤2的吸附面22與工件W的相對位置進行微調整，可將半導體晶片等工件W相對於基板等而精密地對位。以下，參照圖1至圖7對各結構進行詳細說明。
圖1為表示本發明的一實施方式的搬送裝置1的立體圖。如圖1所示，搬送裝置1包括：非接觸吸盤2，使工件W漂浮並以非接觸方式保持。搬送裝置1例如用於半導體製造工序的粘晶（die bond）裝置或拾取（pick up）裝置。圖示例中，搬送裝置1拾取作為工件W的一例的半導體晶片。
半導體晶片是透過切割（dicing）將半導體晶圓切片而成，經由後續工序的鍵合（bonding）工序而加工成大規模集成電路（Large-Scale Integration，LSI）封裝體等。相鄰的半導體晶片的間隔與切割刀（dicing cutter）的厚度為相同程度，例如為100 μm左右。搬送裝置1可適用於拾取半導體晶片並以有源面朝上而載置於基板等的引線鍵合（wire bonding）方式。也可適用於拾取半導體晶片並以有源面朝下而載置於基板等的晶片倒裝鍵合方式。
圖2為示意性地表示圖1所示的搬送裝置1的主要部分的截面圖。圖示例中，非接觸吸盤2為伯努利吸盤，包括噴射氣體的噴射孔21、及形成於噴射孔21的周圍的吸附面22。非接觸吸盤2不限定於伯努利吸盤，也可為其他種類的非接觸吸盤。例如，非接觸吸盤2也可為利用磁力將工件W拉近的電磁石、和利用與磁力均衡的力將工件拉遠的鼓風機（air blow）的組合。
伯努利吸盤中，若從噴射孔21噴射氣體，則可在工件W與吸附面22之間形成氣體的層，以非接觸方式保持工件W。氣體可為空氣，也可為其他種類的氣體。噴射氣體的噴射孔21例如形成為圓環狀。圍繞噴射孔21的吸附面22為沿著水平方向（X、Y）擴展的平面，可與平板狀的工件W相向地劃定均勻的流路。
如圖2所示，搬送裝置1除了包括非接觸吸盤2以外，還包括多個超音波振動器3、對超音波振動器3供給高頻電力的振盪器4、及控制振盪器4的控制部5。超音波振動器3為將從振盪器4供給的高頻電力轉換為超音波振動的電氣機械轉換器。
各超音波振動器3例如為超音波喇叭，由在金屬圓板的單面貼合有壓電陶瓷的壓電（unimorph）振子等所構成。超音波振動器3的結構並無特別限定，可適當選擇眾所周知的結構。各超音波振動器3埋設於吸附面22，向垂直方向Z的下方放射超音波（疏密波）。若從多個超音波振動器3放射的超音波相互干涉，則產生駐波，駐波的節與腹在垂直方向Z以1/2波長為單位出現。
振盪器4可根據來自控制部5的指令使對各超音波振動器3供給的高頻電力的相位或頻率任意地不同。而且，振盪器4可根據來自控制部5的指令而任意切換供給高頻電力的超音波振動器3與不供給高頻電力的超音波振動器3。控制部5透過控制振盪器4對各超音波振動器3所供給的高頻電力，從而可變更多個超音波振動器3所產生的駐波的振幅的位置。
圖3為從非接觸吸盤2與工件W相向的垂直方向Z的下側觀看圖2所示的搬送裝置1的底面圖。如圖3所示，多個超音波振動器3設於非接觸吸盤2的吸附面22。圖示例中，多個超音波振動器3在前後左右排列成等間隔的格子狀。所述水平方向（X、Y）包含左右方向X及前後方向Y。
在從與工件W相向的垂直方向Z觀看非接觸吸盤2的吸附面22時，將與工件W重疊的區域設為工件W的內側的區域100，將不與工件W重疊的區域設為工件W的外側的區域200。本實施方式中，由控制部5及振盪器4驅動的多個超音波振動器3在非接觸吸盤2的吸附面22的表面附近的空間、且從所述吸附面22與工件W相向的垂直方向Z觀看而較工件W更靠外側的區域200，產生駐波的區域S。
此外，駐波的區域S的一部分也可與較工件W更靠內側的區域100重疊。駐波的區域S並不嚴格地限於在較工件W更靠外側的區域200產生的情況，也可為工件W的外周附近。若產生駐波，則將工件W向位能低的駐波的節的位置拉近。若從工件W觀看在多個方向產生駐波的區域S，則可在相互拉近的力均衡的位置捕捉工件W而抑制橫向滑動。
關於排列成格子狀的多個超音波振動器3，可同時驅動多數個超音波振動器3而產生駐波的區域S，也可限定地驅動位於工件W的內側的區域100與外側的區域200的邊界附近的超音波振動器3而產生駐波的區域S。由於可從多個超音波振動器3中對照工件W的外形選擇合適位置的超音波振動器3進行驅動，因而可應對各種大小或形狀的工件W。若驅動的超音波振動器3的個數增加，則即便各超音波振動器3為小型也可產生振幅大的駐波，因而捕獲工件W的力變強。
圖4為示意性地表示透過使包圍工件W的駐波的區域S一點一點挪動從而工件追隨於駐波的區域的操作的底面圖。本實施方式的搬送裝置1不僅可抑制工件W的橫向滑動，而且可對非接觸吸盤2與工件W的相對位置進行微調整。如圖4所示，若將多個超音波振動器3排列成格子狀，並一點一點切換驅動的超音波振動器3而使駐波的區域S緩緩移動，則工件W追隨於駐波的區域S的移動。
圖5為表示在從三方包圍工件W的第一位置至第三位置P1、P2、P3分別各設有一對超音波振動器3P、3D的第一變形例的底面圖。在對工件W進行三點限制的情況下，多個超音波振動器3只要包含至少三對相互干涉而產生駐波的區域S的一對超音波振動器3P、3D即可。
一對超音波振動器3P、3D分別包含距工件W的中心近的超音波振動器3P、及距工件W的中心遠的振子3D。圖示例中，在矩形的工件W中，第一位置P1位於任一邊（以下稱為第一邊）的中點的附近，第二位置P2位於與第一邊正交的邊（以下稱為第二邊）的中點的附近，第三位置P3位於下述頂點的附近，所述頂點位於第一邊及第二邊共有的頂點的對角。
圖6為表示在抑制左右方向X及前後方向Y的移動的第一位置至第四位置Q1、Q2、Q3、Q4分別各設有一對超音波振動器3P、3D的第二變形例的底面圖。在為了抑制左右方向X及前後方向Y的移動而進行四點限制的情況下，例如只要在矩形的工件W的各邊的中點的附近各配置至少一對超音波振動器3P、3D即可。
圖7為表示將多個超音波振動器3沿著工件W的外形排成兩列的第三變形例的底面圖。如圖7所示，距工件W的中心近的超音波振動器3P沿著工件W的外形排成一列。距工件W的中心遠的超音波振動器3D以包圍距工件W的中心近的超音波振動器3P的方式排成一列。即，多個超音波振動器3以雙層的框狀包圍工件W。
在距工件W的中心近的超音波振動器3P的列（以下稱為第一列）、與距工件W的中心遠的超音波振動器3D的列（以下稱為第二列）之間，產生包圍工件W的、框狀的駐波的區域S。若利用排成兩列的超音波振動器3P、3D以框狀來包圍工件W，則可不受工件W的外形影響而穩定地抑制工件W的橫向滑動。距工件W的中心近的超音波振動器3P彼此的間隔也可不為等間隔，距工件W的中心遠的超音波振動器3D彼此的間隔也可不為等間隔。例如，也可僅在矩形的工件W的四角以圍成L字形的方式排列超音波振動器3P、3D。
若使用伯努利吸盤等非接觸吸盤使工件W漂浮，則工件W容易橫向滑動。根據本實施方式的搬送裝置1，設於吸附面22的多個超音波振動器3產生將工件W拉近的駐波，將工件保持於向工件W的外側200朝向多個方向拉近的力均衡的位置，因而可抑制工件W的橫向滑動。特別適於必須將半導體晶片相對於基板精密地對位的、半導體的製造工序。
以上所說明的實施方式是為了使本發明的理解容易，並非用於限定解釋本發明。實施方式所包括的各元件及其配置、材料、條件、形狀及尺寸等不限定於例示，可適當變更。而且，可將不同實施方式所示的結構彼此局部地替換或組合。例如，在利用伯努利吸盤使半導體晶圓等大型的工件W漂浮的情況下，也可在排列有超音波振動器3的吸附面22設置多個噴射孔21。
1:搬送裝置 2:非接觸吸盤 3:超音波振動器 3D、3P:一對超音波振動器 4:振盪器 5:控制部 21:噴射孔 22:吸附面 100:工件的內側的區域 200:工件的外側的區域 P1、P2、P3:第一位置至第三位置 Q1、Q2、Q3、Q4:第一位置至第四位置 S:駐波的區域 W:工件 X:左右方向 Y:前後方向 Z:垂直方向
圖1為表示本發明的一實施方式的搬送裝置的立體圖。 圖2為示意性地表示圖1所示的搬送裝置的主要部分的截面圖。 圖3為從非接觸吸盤與工件相向的垂直方向下側觀看圖2所示的搬送裝置的底面圖。 圖4為示意性地表示透過使包圍工件的駐波的區域一點一點挪動從而工件追隨駐波的區域的操作的底面圖。 圖5為表示在從三方包圍工件的第一位置至第三位置分別各設有一對超音波振動器的、第一變形例的底面圖。 圖6為表示在抑制左右方向及前後方向的移動的第一位置至第四位置分別各設有一對超音波振動器的、第二變形例的底面圖。 圖7為表示將多個超音波振動器沿著工件的外形排成兩列的、第三變形例的底面圖。
1:搬送裝置
2:非接觸吸盤
3:超音波振動器
4:振盪器
5:控制部
21:噴射孔
22:吸附面
100:工件的內側的區域
200:工件的外側的區域
S:駐波的區域
W:工件
X:左右方向
Z:垂直方向

Claims (3)

  1. 一種搬送裝置，包括：非接觸吸盤，使工件漂浮並以非接觸方式保持，且還包括：多個超音波振動器，放射超音波，所述多個超音波振動器構成為，放射超音波而產生將工件拉近的駐波，從所述非接觸吸盤與工件相向的方向觀看，將工件保持於向工件的外側朝向多個方向拉近的力均衡的位置，其中所述非接觸吸盤為伯努利吸盤，包括噴射氣體的噴射孔、及形成於所述噴射孔的周圍的吸附面，所述多個超音波振動器設於所述吸附面，且所述噴射孔位於所述多個超音波振動器之間。
  2. 如請求項1所述的搬送裝置，其中，所述多個超音波振動器包含至少三對產生駐波的一對超音波振動器，在從三方包圍工件的第一位置至第三位置分別配置有所述一對超音波振動器。
  3. 如請求項1所述的搬送裝置，其中所述多個超音波振動器排列成格子狀。
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