JP2995435B2 - チップ自動選別搬送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、チップ自動選別搬送装
置に係り、特に半導体ウェーハ積載台上の搬送されるチ
ップの良否を光学的検出装置によって判別すると同時に
チップ整列装置にチップを整列させてプレスし、また半
導体ウェーハ積載台からチップをピックアップすると同
時にチップ整列装置に搬送されたチップの良否を光学的
検出装置によって再度確認するようにして極めて高速度
でチップを半導体ウェーハ積載台からチップ整列装置に
搬送することができる画期的な性能を有するチップ自動
選別搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウェーハ１は、図４及び図５を参
照して、薄い円板状の半導体の総称であり、通常円柱状
に精製された単体結晶母材から円板状に切り出され、そ
の一表面１ａは鏡面研摩され、種々の半導体素子がその
表面上にエッチング法などにより形成されるものであ
る。

【０００３】半導体ウェーハ１では、例えばその寸法
は、直径１０〜４００ｍｍφ、厚さ２００μｍ〜１０ｍ
ｍの薄い円板状のものであり、円周方向の方位を容易に
合わせ易くするため、外周部、即ち端面の一部を直線状
に研削していわゆるオリエンテーションフラット１ｂが
形成されている。

【０００４】半導体ウェーハ１上にエッチング法などに
より製作された多数の半導体素子は、一つずつ電気的特
性が検査され所定の特性が得られないものは不良素子と
してマーク１ｃが付けられる（プロービング工程）。

【０００５】不良素子にマーク１ｃが付された半導体ウ
ェーハ１は、テープ２に貼り付けられ、図示しない切断
装置により一辺が０．５ｍｍから２０ｍｍの大きさのチ
ップ（半導体素子）１ｄに切断されて分離される。

【０００６】そして、分離された多数のチップ１ｄから
マークが付されていない良品のチップ１ｄを選別してピ
ックアップしてトレーに分類し、又はボンディング工程
に搬送される。

【０００７】従来のチップ１ｄの搬送装置は、図６にお
いて、チップ１ｄを保持するコレット３が固定されたナ
ット４と螺合する雄ねじ５をパルスモータ又はサーボモ
ータ６によって矢印Ａ又はＢ方向に回転させてコレット
３を矢印Ｃ又はＤ方向に搬送するものが採用されてい
た。

【０００８】しかし該送りねじ方式の搬送装置は、振動
が少なく、また安定性に優れているものの高速で作動さ
せることが困難であり、例えば１枚の半導体ウェーハ１
に略８０００個ものチップ１ｄが形成された半導体ウェ
ーハ１の処理には時間がかかり過ぎて経済的でないとい
う欠点があった。

【０００９】また他の搬送装置としては、図７に示す如
く、一対のプーリ８にコレット９が固定されたワイヤ１
０を巻き掛け、プーリ８をモータ１１で矢印Ｅ又はＦ方
向に回転させてコレット９を矢印Ｇ又はＨ方向に搬送す
るものが知られている。

【００１０】該ワイヤ方式の搬送装置は、送りねじ方式
の搬送装置に比較すると高速性において大幅な改善がな
されているが、ワイヤ１０の弾力性に起因する停止時の
振動や経時的な伸び等の変化によって位置精度の確保が
難しいという欠点があった。

【００１１】また他の搬送装置としては、図８に示すよ
うにモータ１２の回転軸１３に２個のコレット１４を固
定して１８０°ごとにモータ１２を矢印Ｉ方向に間欠回
転させて回転軸１３の対称位置にチップ１ｄを搬送する
ようにしたものが採用されていた。

【００１２】該搬送装置は、高速性、位置安定性におい
て大幅な改善がなされているが、２個のコレット１４が
回転軸１３の対称位置に配設されているため、搬送する
チップ１ｄの真上に配設されている光学的検出装置によ
ってチップ１ｄに付されたマーク１ｃを検出して該チッ
プ１ｄの良否を判別している間、コレット１４は該良否
判別の障害とならないように回転の中間位置で待機する
必要があり、高速性において未だ改良の余地があった。

【００１３】また上記したいずれの搬送装置においても
コレット４の上下方向移動は、該コレット４が係合する
円筒カムによって制御されているので、チップ１ｄのピ
ックアップ及びプレス時のコレット４の上下方向位置の
微調整が難しく、チップ１ｄの受渡しが確実に行えなか
ったり、又はチップ１ｄにコレット４を強く押圧して該
チップを損傷させてしまう等の欠点があった。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は，上記した従
来技術の欠点を除くためになされたものであって、その
目的とするところは、回転軸を中心とする同一円周上に
少なくとも１２０°間隔に３組のコレットを配設し、該
コレットを回転軸まわりに６０°ずつ間欠回転させてチ
ップを搬送することにより、搬送されるチップの良否を
光学的検出装置によって判別すると同時にチップ整列装
置にチップを整列させてプレスし、また半導体ウェーハ
積載台からチップをピックアップすると同時にチップ整
列装置に搬送されたチップの良否を光学的検出装置によ
って再度確認できるようにすることであり、またこれに
よってチップ自動選別搬送装置の休止期間をなくして可
動効率を向上させ、従来よりもはるかに高速でチップを
搬送できるようにすることである。

【００１５】また他の目的は、上記構成によりチップの
良否の判別を搬送の前及び後の２回行って不良素子の搬
送を確実に防止できるようにすることである。

【００１６】更に他の目的は、コレットの上下方向停止
位置を任意に設定することができるサーボモータを用い
て該コレットを上下方向に移動させることにより、１台
のサーボモータで高さの異なる半導体ウェーハ積載台か
らチップ整列装置にチップを搬送できるようにすること
であり、またコレット停止位置の調整を容易にして受渡
し時におけるチップとコレットとの間隔を最適間隔とし
てチップの受渡しを確実に行うことができるようにする
と共に、チップを傷付けることなく搬送できるようにす
ることである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】要するに本発明（請求項
１）は、複数個のチップにダイシングされた半導体ウェ
ーハを積載してＸ方向及び該Ｘ方向と直交するＹ方向に
移動する半導体ウェーハ積載台と、該半導体ウェーハ積
載台から搬送される良品のチップをＸ方向及びＹ方向に
移動しながら所定の位置に整列させるチップ整列装置
と、前記チップに付されたマークを検出して該チップの
良否を判別する少なくとも前記搬送されるチップの上方
に配設された光学的検出装置と、回転軸を中心とする同
一円周上に等間隔で配列され該回転軸まわりに回動自在
に構成されかつ駆動装置により前記回転軸の軸方向に移
動して前記半導体ウェーハ積載台から良品の前記チップ
を受け渡され前記チップ整列装置に該チップを搬送する
少なくとも３組みのコレットとを備えたことを特徴とす
るものである。

【００１８】また、本発明（請求項２）は、複数個のチ
ップにダイシングされた半導体ウェーハを積載してＸ方
向及び該Ｘ方向と直交するＹ方向に移動する半導体ウェ
ーハ積載台と、該半導体ウェーハ積載台から搬送される
良品のチップをＸ方向及びＹ方向に移動しながら所定の
位置に整列させるチップ整列装置と、前記チップに付さ
れたマークを検出して該チップの良否を判別し得るよう
に少なくとも前記搬送されるチップの上方に配設された
光学的検出装置と、回転軸を中心とする同一円周上に１
２０°間隔で配列され該回転軸まわりに６０°ずつ間欠
回転すると共に駆動装置により前記回転軸の軸方向に移
動して前記半導体ウェーハ積載台から良品の前記チップ
を受け渡され前記チップ整列装置に該チップを搬送する
３組のコレットとを備えたことを特徴とするものであ
る。

【００１９】

【実施例】以下本発明を図面に示す実施例に基いて説明
する。図１から図５を参照して、本発明に係るチップ自
動選別搬送装置２０は、半導体ウェーハ積載台２１と、
チップ整列装置２２と、光学的検出装置２３と、コレッ
ト２４とを備えている。

【００２０】半導体ウェーハ積載台２１は、図１を参照
して複数個のチップ１ｄにダイシングされた半導体ウェ
ーハ１を積載して矢印Ｊ又はＫ方向及び矢印Ｌ又はＭ方
向に移動し、次に搬送する予定のチップ１ｄをコレット
２４による所定のピックアップ位置に順次搬送するため
のものであって、公知のＸＹ移動装置である。

【００２１】半導体ウェーハ積載台２１には、テープ２
に貼り付けられた半導体ウェーハ１がオリエンテーショ
ンフラット１ｂによって位置決めされて積載されてい
る。

【００２２】コレット２４による所定のピックアップ位
置の下方には、上方を向いて針が装着された図示しない
チップ剥離装置が配設されていて、コレット２４と連動
して該針を上方に突き上げてチップ１ｄをテープ２から
剥離させ、コレット２４に受け渡すようになっている。

【００２３】チップ整列装置２２は、コレット２４によ
って半導体ウェーハ積載台２１から搬送される良品のチ
ップ１ｄを整列させるためのものであって、公知のＸＹ
移動装置であり、テーブル２２ａ上にはチップ１ｄを収
納するためのトレー２５が積載されている。

【００２４】そしてチップ１ｄがコレット２４によって
搬送されるごとにトレー２５を矢印Ｎ又はＯ方向及び矢
印Ｐ又はＱ方向に移動させてチップ１ｄをトレー２５中
に整列させて収納（プレス）するようになっている。

【００２５】光学的検出装置２３は、チップ１ｄの良否
を判別するためのものであって、例えば顕微鏡装置、ま
たはＣＣＤカメラ等と連動した画像処理装置として構成
されており、次に搬送する予定のチップ１ｄにピントが
合わされて半導体ウェーハ積載台２１の所定のピックア
ップ位置の上方に配設されて、該チップ１ｄの形状及び
電気的検査工程で付された不良マーク１ｃを検出して該
チップ１ｄの良否を判別するようになっている。

【００２６】光学的検出装置２３は、またチップ整列装
置２２のプレス位置の上方にも配設されてトレー２５中
に整列して収納（プレス）されたチップ１ｄを再度チェ
ックして不良チップ１ｄが誤って搬送されるのを防止す
るようになっている。

【００２７】コレット２４は、チップ１ｄを半導体ウェ
ーハ積載台２１からチップ整列装置２２のトレー２５に
搬送するためのものであって、図２をも参照して基台２
６に固定された支持台２８に回転軸２９が回動自在に枢
着されている。

【００２８】また支持台２８の下部には円筒カム体３０
が配設されており、該円筒カム体３０に固定されたガイ
ドピン３１が支持台２８のガイドブロック２８ａに摺動
自在に嵌合して円筒カム体３０を矢印Ｒ又はＳ方向に上
下動自在に保持している。

【００２９】支持台２８には、駆動装置の一例たる任意
の位置で停止することができるＡＣサーボモータ３２が
固定され、該ＡＣサーボモータ３２の回転軸３３に固定
された雄ねじ３４に螺合する送りブロック３５は円筒カ
ム体３０に固定されており、ＡＣサーボモータ３２を回
転させることにより、円筒カム体３０を矢印Ｒ又はＳ方
向に移動させるように構成されている。

【００３０】ＡＣサーボモータ３２の回転による円筒カ
ム体３０の停止位置は、コレット２４が半導体ウェーハ
積載台２１に積載されたチップ１ｄに接触する接触位置
と、該チップ１ｄをテープ２から引き剥がしてピックア
ップする退避位置と、チップ整列装置２２に搬送したチ
ップ１ｄをチップ整列装置２２にプレスするプレス位置
の３つの位置に設定されており、それぞれの停止位置は
１０μｍ単位で調整できるようになっている。

【００３１】回転軸２９の上端にはＡＣサーボモータ又
はステップモータ等の任意の位置で停止することができ
る駆動装置３６の回転軸（図示せず）が連結され、コレ
ット２４が６０°ごとに停止して間欠回転するように設
定されている。また下端２９ａには３組のステー３８が
１２０°間隔で固定されている。

【００３２】ステー３８の外周部に形成されたガイド溝
３８ａには、コレット２４がねじ３９で固定された可動
ブロック４０が嵌合し、該可動ブロック４０を案内して
矢印Ｔ及びＵ方向に摺動自在に構成されている。

【００３３】可動ブロック４０の上端４０ａには円筒カ
ム体３０の外周に形成された上下方向のリフト量が略２
０ｍｍのカム溝３０ａに摺動自在に嵌合するガイドロー
ラ４１がねじ４２によって装着されている。

【００３４】３組のコレット２４は、可動ブロック４０
に固定され、回転軸２９の軸芯を中心として同一円周上
に１２０°間隔で配列されている。

【００３５】駆動装置３６により回転軸２９を駆動する
と、３組のステー３８も回転し、ガイド溝３８ａに嵌合
する可動ブロック４０は、円筒カム体３０のまわりを回
転すると共に、カム溝３０ａに案内されて矢印Ｔ及びＵ
方向に上下運動を行うようになっている。

【００３６】即ち、半導体ウェーハ積載台２１上に位置
していたコレット２４は、チップ整列装置２２方向へ向
かって回転（矢印Ｖ方向）するにつれてカム溝３０ａに
案内されてそのリフト量（２０ｍｍ）だけ次第にに上昇
（矢印Ｔ方向）するようになっており、カム溝３０ａの
リフト量は、導体ウェーハ積載台２１とチップ整列装置
２２との高さの差と略同じとなるように設定されてい
る。

【００３７】コレット２４は、チューブ４３によって図
示しない真空装置に接続されており、該真空装置を制御
してコレット２４によってチップ１ｄを吸着して半導体
ウェーハ積載台２１からピックアップし、またチップ整
列装置２２にプレスするようになっている。

【００３８】本発明は、上記のように構成されており、
以下その作用について説明する。図３も参照して、半導
体ウェーハ積載台２１を矢印Ｊ又はＫ方向及び矢印Ｌ又
はＭ方向に移動させて次に搬送すべきチップ１ｄを光学
的検出装置２３の下方に位置させる。

【００３９】次いで光学的検出装置２３により次に搬送
すべきチップ１ｄの形状が正常な形状であるか、また不
良のマーク１ｃが付されているか否かがチエックされ、
該チップ１ｄが良品であることを確認する。

【００４０】このとき３組のコレット２４の位置関係
は、図３に示す位置になっているので、駆動装置３６に
より回転軸２９を介して３組のコレット２４を６０°矢
印Ｖ方向に回転させ、コレット２４の１つをカム溝３０
ａに沿って下降させながら良品であることがチエックさ
れた次に搬送すべきチップ１ｄのわずか上方に位置させ
る。

【００４１】ＡＣサーボモータ３２により雄ねじ３４を
回転駆動してこれに螺合する送りブロック３５と共に円
筒カム体３０を次に搬送すべきチップ１ｄのわずか上方
に位置したコレット２４の先端がチップ１ｄに接触する
位置まで矢印Ｕ方向に降下させ、図示しない真空装置に
よりチップ１ｄをコレット２４に吸着する。

【００４２】再びＡＣサーボモータ３２を上記と逆方向
に回転させてコレット２４を矢印Ｔ方向に上昇させると
共に、これと連動させて図示しないチップ剥離装置の針
をテープ２を貫通して突き上げ、チップ１ｄをテープ２
から引き剥がしてコレット２４に受け渡す。

【００４３】該ピックアップ工程において、コレット２
４とチップ剥離装置の針との上昇運動は、従来のカムに
よる制御と異なり、電子制御によって完全に同期させて
制御されているので、チップ１ｄにコレット２４が強く
押圧されて該チップ１ｄを傷付けることはない。

【００４４】該半導体ウェーハ積載台２１からチップ１
ｄをピックアップしている間は、チップ整列装置２２の
プレス位置上方には、３組のコレット２４のいずれのコ
レット２４も位置せず、既に搬送されトレー２５に整列
されたチップ１ｄが良品であるか否かが光学的検出装置
２３により再度チエックされる。

【００４５】再び駆動装置３６を駆動して３組のコレッ
ト２４を矢印Ｖ方向に更に６０°回転させると、コレッ
ト２４は、カム溝３０ａにより案内されて約２０ｍｍ上
昇（矢印Ｔ方向）して図３に示す位置関係となる。即
ち、半導体ウェーハ積載台２１の光学的検出装置２３の
下方にコレット２４は位置せず、チップ整列装置２２の
プレス位置にコレット２４が位置することになる。

【００４６】ここでＡＣサーボモータ３２を回転させて
コレット２４を矢印Ｕ方向に下降させ、プレス位置にあ
るコレット２４の真空装置の作用を停止させてチップ１
ｄをコレット２４から離脱させ、空のトレー２５中に整
列させて収納（プレス）する。

【００４７】またこれと同時に、半導体ウェーハ積載台
２１を矢印Ｊ又はＫ方向及び矢印Ｌ又はＭ方向に移動さ
せて次に搬送すべきチップ１ｄを光学的検出装置２３の
下方に位置させ、光学的検出装置２３により次に搬送す
べきチップ１ｄが良品であるか否かをチエックする。も
し該チップ１ｄの形状が所定の形状をしていなかった
り、不良のマーク１ｃが付されていた場合には、再び半
導体ウェーハ積載台２１を矢印Ｊ又はＫ方向及び矢印Ｌ
又はＭ方向に移動させて良品のチップ１ｄが検出される
まで同様の作用を繰り返し行い、良品のチップ１ｄをピ
ックアップ位置に位置させる。

【００４８】チップ１ｄをトレー２５中に収納（プレ
ス）した後、再びＡＣサーボモータ３２を回転させてコ
レット２４を上昇させ、チップ整列装置２２を矢印Ｎ又
はＯ方向及び矢印Ｐ又はＱ方向に移動させて空のトレー
２５をプレス位置の下方に位置させてチップ１ｄの次の
搬送に備える。

【００４９】コレット２４を６０°ごとに間欠回転させ
る上記した作用を繰り返し行い、チップ１ｄを１個ずつ
半導体ウェーハ積載台２１からチップ整列装置２２のト
レー２５に矢印Ｗ方向に高速で搬送して収納する。

【００５０】次に、コレット２４の数とチップ１ｄの搬
送に要する時間との関係を表１を参照して説明する。

【００５１】

【表１】

【００５２】表１において、光学的検出装置２３による
チップ１ｄの良否判定に要する画像処理時間は０．２
秒、半導体ウェーハ積載台２１からチップ１ｄのピック
アップに要するピックアップ時間は０．３秒、チップ整
列装置２２への収納に要するプレス時間は０．２秒とコ
レット２４の数にかかわらず一定である。

【００５３】コレット２４が１個であり１個のチップ１
ｄの搬送に１８０°の回転を要する従来方法の例１の場
合には、コレット２４を９０°ずつ間欠回転させること
により、コレット２４が９０°回転した中間位置にある
ときにチップ１ｄの良否を判定するので、特に独立した
画像処理時間を必要としない。従って１個のチップ１ｄ
の搬送に要する時間は、コレット２４を１８０°回転さ
せる回転所要時間０．９秒が上記した各時間に加算さ
れ、合計時間が１．４秒となる。

【００５４】またコレット２４が２個であり１個のチッ
プ１ｄの搬送に９０°の回転を要する従来方法の例２の
場合には、同様にしてコレット２４を９０°回転させる
回転所要時間０．４５秒が上記した各時間に加算され、
合計時間が０．９５秒となる。

【００５５】コレット２４が３個である例３の本発明の
実施例においては、コレット２４を６０°回転させる回
転所要時間０．３秒が加算され、合計時間は０．８秒と
なる。

【００５６】更にコレット２４が４個及び５個備えられ
た例４及び例５の場合には、夫々回転角度は４５°及び
３６°であり、合計時間は０．７２５秒及び０．６８秒
となる。

【００５７】表１に示す如く、コレット２４の数が多く
なるほどチップ１個当たりの搬送時間は短かくなるが、
コレット２４の数が多くなれば多くなるほど機構が複雑
となるので、コレット２４の数は３個程度が総合的に見
て最も効率的な構成例となる。

【００５８】なお、上記実施例においては、チップ整列
装置はトレーにチップを収納するものとして説明した
が、チップ整列装置はトレーにチップを収納するものに
限定されるものではなく、例えばチップのポンディング
装置等の次工程のどのような装置であってもよい。

【００５９】

【発明の効果】本発明は、上記のように回転軸を中心と
する同一円周上に少なくとも１２０°間隔に３組のコレ
ットを配設し、該コレットを回転軸まわりに６０°ずつ
間欠回転させてチップを搬送するようにしたので、搬送
されるチップの良否を光学的検出装置によって判別する
と同時にチップ整列装置にチップを整列させてプレス
し、また半導体ウェーハ積載台からチップをピックアッ
プすると同時にチップ整列装置に搬送されたチップの良
否を光学的検出装置によって再度確認できる効果があ
り、またこの結果チップ自動選別搬送装置の休止期間を
なくして可動効率を向上させ、従来よりもはるかに高速
でチップを搬送できる効果が得られる。

【００６０】また上記構成によりチップの良否の判別を
搬送の前及び後の２回行って不良素子の搬送を確実に防
止できる効果がある。

【００６１】更には、コレットの上下方向停止位置を任
意に設定することができるサーボモータを用いて該コレ
ットを上下方向に移動させるようにしたので、１台のサ
ーボモータで高さの異なる半導体ウェーハ積載台からチ
ップ整列装置にチップを搬送できる効果があり、またこ
の結果コレット停止位置の調整を容易にして受渡し時に
おけるチップとコレットとの間隔を最適間隔としてチッ
プの受渡しを確実に行うことができると共に、チップを
傷付けることなく搬送できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１から図５は本発明の実施例に係り、図１は
チップ自動選別搬送装置の全体斜視図である。

【図２】チップ自動選別搬送装置の要部正面図である。

【図３】コレットによるチップ搬送状態を示す平面図で
ある。

【図４】ダイシングされた半導体ウェーハを示す正面図
である。

【図５】不良素子のマークが付された半導体ウェーハの
平面図である。

【図６】図６から図８は従来例に係り、図６は送りねじ
方式の搬送装置の正面図である。

【図７】ワイヤ方式の搬送装置の正面図である。

【図８】２個のコレットを持つ回転式搬送装置の正面図
である。

【符号の説明】

１ 半導体ウェーハ １ｃ マーク １ｄ チップ ２０ チップ自動選別搬送装置 ２１ 半導体ウェーハ積載台 ２２ チップ整列装置 ２３ 光学的検出装置 ２４ コレット ２９ 回転軸 ３６ 駆動装置の一例たるサーボモータ

【表１】

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個のチップにダイシングされた半導
   体ウェーハを積載してＸ方向及び該Ｘ方向と直交するＹ
   方向に移動する半導体ウェーハ積載台と、該半導体ウェ
   ーハ積載台から搬送される良品のチップをＸ方向及びＹ
   方向に移動しながら所定の位置に整列させるチップ整列
   装置と、前記チップに付されたマークを検出して該チッ
   プの良否を判別する少なくとも前記搬送されるチップの
   上方に配設された光学的検出装置と、回転軸を中心とす
   る同一円周上に等間隔で配列され該回転軸まわりに回動
   自在に構成されかつ駆動装置により前記回転軸の軸方向
   に移動して前記半導体ウェーハ積載台から良品の前記チ
   ップを受け渡され前記チップ整列装置に該チップを搬送
   する少なくとも３組みのコレットとを備えたことを特徴
   とするチップ自動選別搬送装置。
2. 【請求項２】 複数個のチップにダイシングされた半導
   体ウェーハを積載してＸ方向及び該Ｘ方向と直交するＹ
   方向に移動する半導体ウェーハ積載台と、該半導体ウェ
   ーハ積載台から搬送される良品のチップをＸ方向及びＹ
   方向に移動しながら所定の位置に整列させるチップ整列
   装置と、前記チップに付されたマークを検出して該チッ
   プの良否を判別し得るように少なくとも前記搬送される
   チップの上方に配設された光学的検出装置と、回転軸を
   中心とする同一円周上に１２０°間隔で配列され該回転
   軸まわりに６０°ずつ間欠回転すると共に駆動装置によ
   り前記回転軸の軸方向に移動して前記半導体ウェーハ積
   載台から良品の前記チップを受け渡され前記チップ整列
   装置に該チップを搬送する３組のコレットとを備えたこ
   とを特徴とするチップ自動選別搬送装置。
3. 【請求項３】 前記駆動装置は、停止位置を任意の位置
   に設定できるサーボモータであることを特徴とする請求
   項１又は２に記載のチップ自動選別搬送装置。