JPH1167877A - ウエハアライメント方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体ウエハからの半導体チップのピックア
ップ操作を複数回に分けて行う場合にも、ウエハアライ
メントを自動的に行い得るようにする。 【解決手段】 複数のグレードを有する複数の半導体チ
ップが分割されて治具に保持された半導体ウエハについ
ての前記それぞれの半導体チップのマップデータを読み
出し、読み出したマップデータに基づいて特定のグレー
ドの半導体チップについての認識ポイントを光学系によ
り検知し、前記半導体ウエハを支持するウエハ支持台と
前記半導体チップをピックアップする搬送ヘッドとの相
対位置を認識ポイントの位置に基づいて補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はダイボンダやチップ
マウンタなどのように半導体チップをピックアップする
機能を有する半導体製造装置に適用して有用なウエハア
ライメント技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】ウエハ処理工程において表面に半導体集
積回路素子が形成された半導体ウエハは、検査工程にお
いて全ての回路素子が正常に作動するか否かが検査され
た後に、アセンブリ工程や後工程とも言われる組立工程
に搬送される。

【０００３】この組立工程としては、半導体ウエハを個
々のダイつまり半導体チップ毎に分割するために半導体
ウエハに格子状の切溝を形成するダイシング工程、分割
されてウエハ治具のウエハシート上に位置決めされた半
導体チップ、あるいはトレイに配置された半導体チップ
をリードフレームに搭載するダイボンディング工程、半
導体チップ上の接続電極と外部引き出し用端子との間を
ボンディングワイヤにより電気的に接続するワイヤボン
ディング工程、および半導体チップを樹脂などにより封
止する封止工程などがある。

【０００４】検査工程では、１つの半導体ウエハに形成
された回路素子の全てが正常に作動するか否かの検査に
加えて、各々の回路素子のグレード分けが行われてい
る。たとえば、半導体素子がメモリー素子である場合に
は、所定のメモリ容量を有しているか否かが検査され
て、メモリ容量に応じて複数にグレード分けを行う場合
があり、さらに、たとえば、所定のアクセス時間が得ら
れるか否かが検査されて、アクセス時間に応じて複数に
グレード分けを行う場合がある。また、この検査工程に
よって、１つの半導体ウエハに形成された多数の回路素
子のうち作動せずに製品化できないものについては不良
品であることが判別される。

【０００５】このように１つの半導体ウエハにおけるそ
れぞれの回路素子については、良品であるか不良品であ
るかに加えて、良品についてはそのグレードがどのよう
なものであるかを検査して、それぞれの分布位置のデー
タをマップデータとしてフロッピーディスクや他のメモ
リーに記憶するようにしている。このような良品分類と
ウエハマッピングについては、たとえば、日立東京エレ
クトロニクス株式会社、平成７年５月１日発行、「TECH
NICAL REPORT No.11」春季号 P30〜P34 に記載されてい
る。

【０００６】ダイシング工程においては、各々の半導体
チップ毎に分割されてウエハシートに位置決めされた状
態の半導体ウエハから、半導体チップをピックアップし
て直接リードフレームやパッケージに搭載したり、ある
いは良品の半導体チップをグレード毎に分けてピックア
ップしてトレーに配置した後、トレーからリードフレー
ムやパッケージに搭載することになる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】多数の半導体チップの
うち良品として、たとえば、グレード１つまりカテゴリ
ー１と、グレード２つまりカテゴリー２の２つにグレー
ド分けがなされている場合には、１つの半導体ウエハ分
の全ての半導体チップがウエハシートに位置決めされた
状態のもとで、ピックアップ装置によって、まず一方の
カテゴリーの良品が全て取り出され、次いで、他方のカ
テゴリーの良品が全て取り出されることになる。

【０００８】ピックアップ装置により半導体チップをピ
ックアップするには、ウエハシートに貼り付けられた状
態となった１枚の半導体ウエハにおける多数の半導体チ
ップの何れかの位置に認識ポイントが設定されており、
従来では、ウエハ治具テーブルつまりウエハ支持台の上
に載置された半導体ウエハを位置認識用の光学系によっ
て、固定の認識ポイントを観察し、ウエハの位置決めつ
まりウエハアライメントを行うようにしている。

【０００９】したがって、認識ポイントが一方のカテゴ
リーの良品に設定されている場合には、そのカテゴリー
の良品が全てピックアップされ、他方のカテゴリーの良
品を残した状態としてウエハ支持台から取り外した後
に、他のカテゴリーの良品をピックアップするためにそ
の半導体ウエハをウエハ支持台に位置決めしても、その
良品には認識ポイントが設定されていないので、ウエハ
アライメントを行うことができず、その良品のピックア
ップ動作を自動的に行うことができなくなる。

【００１０】このように、半導体ウエハに形成された半
導体チップをグレードつまりカテゴリー毎に複数に分け
るようにした場合には、従来のように、多数の半導体チ
ップのうちの特定の固定された位置に認識ポイントを設
定する位置認識方式では、半導体ウエハを複数回に分け
てウエハ支持台に載置して、カテゴリー毎にピックアッ
プすると、２回目以降のピックプップ操作時にウエハア
ライメントを行うことができなくなる。このため、従来
では、少なくとも２回目以降のピックアップ操作を自動
的に行うことができず、作業者が半導体ウエハを目視し
ながら手動操作によってピックアップ操作を行わなけれ
ばならず、半導体装置の組立作業性が悪いという問題点
があった。

【００１１】本発明の目的は、半導体ウエハからの半導
体チップのピックアップ操作を複数回に分けて行う場合
にも、ウエハアライメントを自動的に行い得るようにし
て、組立生産性を向上することにある。

【００１２】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００１４】すなわち、本発明のウエハアライメント方
法は、複数のグレードを有する複数の半導体チップが分
割されて治具に保持された半導体ウエハについての前記
それぞれの半導体チップのマップデータを読み出す工程
と、読み出した前記マップデータに基づいて特定のグレ
ードの半導体チップについての認識ポイントを光学系に
より検知する工程と、前記半導体ウエハを支持するウエ
ハ支持台と前記半導体チップをピックアップする搬送ヘ
ッドとの相対位置を、認識ポイントの位置に基づいて補
正する工程とを有している。

【００１５】本発明にあっては、複数のグレードの半導
体チップをそれぞれピックアップする際に、ウエハ支持
台の基準位置に対して半導体ウエハを自動的に位置補正
することができ、半導体ウエハからの半導体チップのピ
ックアップを効率良く行うことができる。

【００１６】さらに、本発明のウエハアライメント方法
は、複数のグレードを有する複数の半導体チップが分割
されて治具に保持され、かつ少なくとも１種類のグレー
ドの半導体チップが既にピックアップされた後の半導体
ウエハをウエハ支持台に装着する工程と、ピックアップ
されていない残りの半導体ウエハのマップデータを読み
出す工程と、読み出した前記マップデータに基づいて前
記残りの半導体チップについての認識ポイントを光学系
により検知する工程と、前記半導体チップをピックアッ
プする搬送ヘッドと前記ウエハ支持台との相対位置を、
前記認識ポイントの位置に基づいて補正する工程とを有
している。

【００１７】本発明にあっては、特定のグレードの半導
体チップがピックアップされた後の半導体ウエハが再度
支持台に装着された場合でも、その位置補正を自動的に
行うことができ、半導体チップのピックアップを効率良
く行うことができる。

【００１８】本発明のウエハアライメント技術により半
導体ウエハから直接リードフレームに半導体チップを搭
載するようにしても良く、一度トレイに半導体チップを
収納した後にリードフレームに搭載するようにしても良
い。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００２０】図１は本発明のウエハアライメント装置が
組み込まれたＬＯＣ(Lead On Chip)マウンタを示す平面
図であり、図２は図１の正面図であり、図３は図１およ
び２の要部を示す斜視図である。

【００２１】このマウンタ１１は、図３に示すように、
ダイシング工程が終了してチップ単位毎に分割されて粘
着性シートに保持された状態の半導体ウエハ（ウエハ）
Ｗから、１つずつ半導体チップ（チップ）Ｃを取り出し
てリードフレームＬに搭載するための装置であり、リー
ドフレームＬの下面には予め熱可塑性テープが貼り付け
られている。なお、チップＣが保持された粘着性シート
は、ウエハフレームに取り付けられており、ウエハ治具
としてのウエハフレームに粘着性シートを介して保持さ
れた状態のウエハが符号Ｗを付して示されている。

【００２２】図１に示すように、マウンタ１１はリード
フレームＬを搬送するためのフレームガイド１２を有
し、このフレームガイド１２に隣接してローダフレーム
ラック１３が配置され、この中に収容されたリードフレ
ームＬが順次フレームガイド１２に搬送されるようにな
っている。ローダフレームラック１３にはフレームロー
ダ１４からリードフレームＬが供給される。なお、重ね
られたリードフレームＬの相互間に設けられた層間紙を
排出するための層間紙排出部１５がローダフレームラッ
ク１３に隣接して配置されている。

【００２３】マウンタ１１には移動ステージ１６が設け
られており、この移動ステージ１６はフレームガイド１
２の真下のマウント位置と、これから退避した位置と
に、矢印Ｘで示すように移動自在となっている。この移
動ステージ１６には、図３に示すように、ヒートブロッ
ク１７が設けられており、チップＣは回路形成面Ｃａを
上面としてヒートブロック１７の上に載置されて予熱さ
れることになる。移動ステージ１６は図３において矢印
で示すように、上下動自在となっている。

【００２４】リードフレームＬはフレームガイド１２に
よって搬送されながら、プリベーク部１８によって予熱
された後に、マウント位置にまで搬送される。このマウ
ント位置には上方からリードフレームＬを押し付けるた
めのマウントヘッド１９が図１に示すように設けられて
おり、このマウントヘッド１９とヒートブロック１７と
により、リードフレームＬの下面にチップＣの上面が接
触した状態でこれらが加圧され、熱可塑性テープを介し
て両者が接着される。なお、所定の数のチップＣが搭載
されたリードフレームＬはアンローダ部２０に供給され
るようになっている。

【００２５】ウエハＷはウエハ支持台２１に載置される
ようになっており、このウエハ支持台２１には、ウエハ
リフター部２２からウエハ搬送アーム２３によりウエハ
Ｗが供給される。ウエハ支持台２１の上のウエハＷから
退避位置となった移動ステージ１６にチップＣを供給す
るために、ピックアップ動作を行う搬送ヘッド２４が移
動自在に設けられている。このウエハ支持台２１は、図
３に矢印で示すように、Ｘ，Ｙの２軸方向に水平に調整
移動し得るとともに回転方向θにも調整移動し得るよう
になっている。

【００２６】ウエハ支持台２１の上に載置されたウエハ
ＷにおけるチップＣの位置を検出するために、図２に示
すように、光学系２５が設けられている。

【００２７】ウエハＷから１つずつ取り出してヒートブ
ロック１７を介してリードフレームＬに搭載されるチッ
プＣには、前述したように、特定のグレードないしカテ
ゴリーのものが選択される。カテゴリーを含めた１つの
ウエハＷについての各々のチップＣの良品と不良品の分
布位置のデータ、および良品についてはそれぞれのカテ
ゴリーのデータがフロッピーディスクに格納されてお
り、そのフロッピーは図２に示す入力装置２６に装填さ
れるようになっている。

【００２８】フロッピーに格納されたマップデータを読
み出して搬送ヘッド２４の作動を制御するために、制御
ボックス２７内には制御装置が組み込まれており、その
制御装置からの信号によって搬送ヘッド２４が特定のチ
ップＣをリードフレームＬに搭載すべく、移動ステージ
１６のヒートブロック１７にピックアップして搬送す
る。この制御装置によって、光学系２５の作動やウエハ
支持台２１の作動も制御される。

【００２９】図４（Ａ）はダイシング工程が終了してチ
ップ単位毎に分割されて、治具としての粘着シートに保
持された状態のウエハＷを示す平面図である。このよう
に、治具に保持された状態のウエハＷについては、それ
ぞれのチップＣが良品であるか不良品であるかが既に測
定されており、その位置についてのマップデータがフロ
ッピーディスクなどに格納されている。図示する場合に
は、チップＣは２つのグレードつまりカテゴリーに分類
されており、そのカテゴリーのデータもフロッピーディ
スクなどに格納されている。図４（Ａ）にあっては、説
明の便宜上、カテゴリー１のチップＣには符号１が付さ
れ、カテゴリー２のチップＣには符号２が付されてい
る。

【００３０】このウエハＷからチップＣをピックアップ
してリードフレームＬにマウントするには、図１に示す
ウエハ支持台２１にウエハＷが装着され、ウエハ支持台
２１と搬送ヘッド２４との相対位置が調整される。つま
りウエハアライメントが行われる。カテゴリー１のチッ
プＣのみをピックアップしてリードフレームＬに搭載し
た後には、ウエハＷは図４（Ｂ）のように、カテゴリー
２のチップＣが残った状態となり、ウエハ支持台２１か
ら取り外されてカテゴリー２のチップＣの搭載が行われ
るまで保管される。

【００３１】次いで、カテゴリー２のチップＣが残った
ウエハＷをウエハ支持台２１に装着して、そのチップＣ
をリードフレームＬに搭載する際には、再度、ウエハ支
持台２１と搬送ヘッド２４との相対位置が調整されて、
ウエハアライメントが行われる。

【００３２】次に、ウエハアライメントの手順につい
て、図６に示すフローチャートを参照して説明する。

【００３３】マウンタ１１の作動開始がステップＳ１で
指令されると、ステップＳ２でウエハＷが自動的にウエ
ハ支持台２１の上に供給される。供給されたウエハＷに
対応するマップデータが格納されたフロッピーディスク
は、図２に示す入力装置２６に組み込まれており、ステ
ップＳ３では、そのマップデータの読み出しが行われ
る。カテゴリー１のチップＣをリードフレームＬに搭載
することが入力されている場合には、カテゴリー１のグ
レードのチップＣの認識ポイントＰの位置まで光学系２
５がステップＳ４で移動し、そのチップＣについての認
識ポイントＰの位置をステップＳ５で認識する。検出す
る認識ポイントＰとしては、カテゴリー１のチップＣの
うち特徴的な部分が設定されており、少なくとも２個所
を検知することにより、Ｘ，Ｙの２軸方向の基準位置に
対するずれと、回転方向のずれとが検出される。

【００３４】ウエハＷの基準位置に対する２軸方向ずれ
と回転方向のずれとを調整するために、ウエハ支持台２
１はそれぞれの方向に駆動されて、ウエハアライメント
がステップＳ６により実行される。このようにして、ウ
エハ支持台２１と搬送ヘッド２４との相対位置が補正さ
れる。

【００３５】この状態のもとで、搬送ヘッド２４によっ
てウエハＷのチップＣのうちカテゴー１のものが順次ヒ
ートブロック１７の上に載置された後に、ヒートブロッ
ク１７がマウント位置まで移動してリードフレームＬに
搭載され、そのカテゴリーのチップＷがマップデータに
基づいて、ステップＳ７で示すように、ピックアップさ
れる。

【００３６】ウエハＷのうちカテゴリー１のチップＣが
全てピックアップされたことが、ステップＳ８で判断さ
れたならず、ピックアップ操作が終了し、カテゴリー２
などの他のカテゴリーのチップＣが残された状態のまま
でウエハＷはウエハ支持台２１から取り外される。

【００３７】図４（Ｂ）に示すように、カテゴリー２の
チップＣが残されたウエハＷをウエハ支持台２１に装着
して、カテゴリー２のチップＣをリードフレームＬに搭
載する場合には、再度、ウエハ支持台２１と搬送ヘッド
２４との相対位置を調整するために、前述と同様の手順
によりウエハアライメントを行うことになる。

【００３８】その際に、従来のように認識ポイントＰが
固定されていると、カテゴリー１のチップＣがピックア
ップされた後の同じウエハＷをウエハ支持台２１に装着
してそのウエハアライメントを行うときに、カテゴリー
１に固定的に設けられた認識ポイントが存在しないの
で、２回目のアライメントを自動的に行うことができな
い。しかしながら、本発明にあっては、カテゴリーに対
応させて認識ポイントＰを可変としているので、一度ウ
エハ支持台２１から取り外した後のウエハＷを再度装着
しても、自動的にアライメントを行うことができる。

【００３９】図５は本発明の他の実施の形態であるウエ
ハアライメント方法に使用するウエハＷを示す図であ
り、このウエハＷにはテストパターンＴが設けられてい
る。したがって、光学系２５によってこのテストパター
ンＴの部分を認識することにより、ウエハＷの基準位置
に対するずれ量を検知してウエハアライメントを行うこ
とができる。また、図５に示すように、ウエハＷに設け
られたオリエンテーションフラットＦの部分を認識する
ことにより、ウエハアライメントを行うようにしても良
い。

【００４０】この場合には、テストパターンＴあるいは
オリエンテーションフラットＦの位置に基づいて、搬送
ヘッド２４とウエハ支持台２１との相対位置を補正し、
特定のカテゴリーのチップＣをマップデータに基づい
て、リードフレームＬに対して順次ピックアップして搭
載する。

【００４１】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００４２】たとえば、図示する場合には、ＬＯＣタイ
プの半導体装置を製造するためのＬＯＣマウンタに本発
明を適用した場合を示すが、ＣＯＬタイプの半導体装置
を製造するためのダイボンダやマウンタに対しても本発
明を適用することが可能である。また、ウエハから搬送
ヘッドによりリードフレームにチップを直接搭載するこ
となく、ウエハからトレイに対して特定のグレードない
しカテゴリーのチップのみを搬送する場合にも、本発明
を適用することができる。その場合には、トレイからリ
ードフレームに対してチップの搭載が行われる。

【００４３】また、ウエハから最初にピックアップされ
るグレードのチップについては、認識ポイントを固定さ
せるようにし、２番目にピックアップされるチップにつ
いてのみ認識ポイントを可変させるようにしても良い。

【００４４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００４５】(1).認識ポイントを可変としたので、複数
のカテゴリーないしグレードのチップを有するウエハか
らのチップのピックアップを全てのカテゴリーについて
自動的に行うことができる。

【００４６】(2).特定のグレードのチップをピックアッ
プした後のウエハを、ウエハ支持台に再度装着させて
も、残ったチップの認識ポイントを使用してウエハアラ
イメントを行うようにしたので、そのチップをピックア
ップする際にも、自動的にウエハアライメントを行うこ
とができる。

【００４７】(3).チップをリードフレームに搭載する場
合には、搭載効率を向上させることができる。

【００４８】(4).半導体装置の組立能率を向上させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウエハアライメント装置が組み込まれ
たＬＯＣマウンタを示す平面図である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】図１および図２の要部を示す斜視図である。

【図４】（Ａ）はカテゴリー１とカテゴリー２のチップ
を有するウエハを示す平面図であり、（Ｂ）はカテゴリ
ー１のチップが既にピックアップされてカテゴリー２の
チップのみが残ったウエハを示す平面図である。

【図５】他のウエハアライメント方法に適用されるウエ
ハを示す平面図である。

【図６】本発明のウエハアライメント方法における処理
手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

Ｃ 半導体チップ（チップ） Ｌ リードフレーム Ｗ 半導体ウエハ（ウエハ） １１ マウンタ １２ フレームガイド １３ ローダフレームラック １４ フレームローダ １５ 層間紙排出部 １６ 移動ステージ １７ ヒートブロック １８ プリベーク部 １９ マウントヘッド ２０ アンローダ部 ２１ ウエハ支持台 ２２ ウエハリフター部 ２３ ウエハ搬送アーム ２４ 搬送ヘッド ２５ 光学系 ２６ 入力装置 ２７ 制御ボックス

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のグレードを有する複数の半導体チ
   ップが分割されて治具に保持された半導体ウエハについ
   ての前記それぞれの半導体チップのマップデータを読み
   出す工程と、 読み出した前記マップデータに基づいて特定のグレード
   の半導体チップについての認識ポイントを光学系により
   検知する工程と、 前記半導体ウエハを支持するウエハ支持台と前記半導体
   チップをピックアップする搬送ヘッドとの相対位置を、
   認識ポイントの位置に基づいて補正する工程とを有する
   ウエハアライメント方法。
2. 【請求項２】 複数のグレードを有する複数の半導体チ
   ップが分割されて治具に保持され、かつ少なくとも１種
   類のグレードの半導体チップが既にピックアップされた
   後の半導体ウエハをウエハ支持台に装着する工程と、 ピックアップされていない残りの半導体ウエハのマップ
   データを読み出す工程と、 読み出した前記マップデータに基づいて前記残りの半導
   体チップについての認識ポイントを光学系により検知す
   る工程と、 前記半導体チップをピックアップする搬送ヘッドと前記
   ウエハ支持台との相対位置を、前記認識ポイントの位置
   に基づいて補正する工程とを有するウエハアライメント
   方法。
3. 【請求項３】 複数の半導体チップが分割されて治具に
   保持された半導体ウエハをウエハ保持台に装着する工程
   と、 前記半導体ウエハに形成されたテストパターンあるいは
   オリエンテーションフラットを光学系により検知する工
   程と、 検知した前記テストパターンあるいはオリエンテーショ
   ンフラットの位置に基づいて、前記半導体チップをピッ
   クアップする搬送ヘッドと前記ウエハ支持台との相対位
   置を補正する工程と、 前記半導体ウエハに保持された半導体チップのマップデ
   ータに基づいて特定のグレードの半導体チップを前記搬
   送ヘッドにより順次ピックアップする工程とを有するこ
   とを特徴とするウエハアライメント方法。
4. 【請求項４】 複数の半導体チップが分割されて治具に
   保持された半導体ウエハを支持するウエハ保持台と、 前記半導体チップを前記ウエハ支持台の上からピックア
   ップする搬送ヘッドと、 前記ウエハ支持台と前記搬送ヘッドとの相対位置を変化
   させる移動手段と、 前記半導体ウエハの複数の半導体チップのグレードと位
   置についてのマップデータを記憶する記憶手段と、 前記半導体チップの認識ポイントを検知する光学系と、 前記マップデータに基づいて前記光学系を制御して特定
   のグレードの半導体チップの前記認識ポイントを検出
   し、前記移動手段に制御信号を送って前記ウエハ支持台
   と前記搬送ヘッドの相対位置を補正する制御手段を有す
   ることを特徴とするウエハアライメント装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載のウエハアライメント装置
   であって、前記半導体チップをリードフレームに搭載す
   るようにしたことを特徴とするウエハアライメント装
   置。