JP4354976B2 - ウェハーチップソーティング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェハーチップソーティング装置に係り、より詳しくは、シンギュレーションを行ったウェハーチップを、次の工程のためのトレーまたはキャリアに搬送できるウェハーチップソーティング装置に関するものである。

一般に、半導体チップの製造過程は、予め設計された回路をウェハー上に形成する回路形成段階と、回路が形成されたウェハーを個々の半導体チップに分離する切断段階とに大きく区分される。完成された半導体チップは、ウェハーから分離された後、リードフレームまたはＰＣＢなどに付着され、ワイヤボンディング、モールディングなどの工程を順次経て半導体パッケージとなる。

図１及び図２は、上述したように、ウェハーから半導体チップを分離する従来のウェハーチップソーティング装置を示した図である。
従来のウェハーチップソーティング装置は、本体１と、この本体１の一側に設置されたカセット昇降装置２と、カセットＣから搬送されたウェハーＷが載置される作業テーブル３と、この作業テーブル３上のウェハーＷから分離されたチップが収納されるトレー４と、から構成される。

作業テーブル３の上側には、ウェハーＷのチップを吸着してトレー４に搬送するためのピッカー５が設置される。また、本体１の一側には、カセットＣ内のウェハーＷを作業テーブル３上に搬送するためのウェハー搬送ユニット６が設置される。
作業テーブル３は、ＸＹ駆動装置（図示せず）によってＸ及びＹ方向に水平移動しながら、ウェハーＷの作業対象チップをピッカー５の下側に移動させる役割をする。作業テーブル３がＸ及びＹ方向に移動する最大領域を、移動領域Ａ´と定義する。この移動領域Ａ´は、図１に点線で示している。

また、カセット昇降装置２は、カセットＣが搭載される昇降板２ａと、モータ２ｃが固定される固定板２ｂと、この固定板２ｂに回動可能に設置され、動力伝達ベルト２ｆによってモータ２ｃに連結されて回動するナット部２ｄと、このナット部２ｄを貫通して設置され、その上端部が前記昇降板２ａに固定されるボールスクリュー２ｅと、から構成される。
したがって、モータ２ｃがナット部２ｄを回動させると、ボールスクリュー２ｅがナット部２ｄの回転によって上下に移動することにより、カセットＣが上下に移動する。

上記のように構成された従来のウェハーチップソーティング装置は、下記のように作動する。
まず、作業者が、ウェハーＷの収納されたカセットＣをカセット昇降装置２の昇降板２ａ上に搭載すると、ウェハー搬送ユニット６は、カセットＣからウェハーＷを取り出して作業テーブル３上に搭載する。次いで、ピッカー５は、作業テーブル３上のウェハーＷのチップを吸着してトレー４に搬送した後、元の位置に復帰する。このとき、作業テーブル３は、ＸＹ駆動装置（図示せず）の作動によって１ピッチだけ水平移動し、ウェハーＷの次のチップをピッカー５の直ぐ下側に整列させる。ピッカー５は、ウェハーＷの次のチップを吸着してトレー４に搬送する。

作業テーブル３及びピッカー５は、上述したような動作を繰り返しながら、ウェハーＷのチップをトレー４に搬送する。一つのウェハーＷの搬送作業が全て完了すると、カセット昇降装置２は、カセットＣを上側に１ピッチだけ移動し、次の作業対象ウェハーＷを、ウェハー搬送ユニット６によって搬送される位置に整列させる。
その後、ウェハー搬送ユニット６がカセットＣの次のウェハーＷを作業テーブル３に搬送し、上述した過程と同様にウェハーチップのソーティング作業が行われる。
特開平０７−１６９７９６号公報

しかしながら、従来のウェハーチップソーティング装置には、次のような問題があった。
従来のウェハーチップソーティング装置のカセット昇降装置においては、上下方向に長いボールスクリューが上下に移動することで、カセットが上下に移動する。したがって、カセットの高さ増加によって駆動距離を増加しようとする場合、それに比例してボールスクリューの長さを増加しなければならない。このようにボールスクリューの長さが増加すると、その分だけ、本体の下側にボールスクリューが移動可能な余裕空間を確保すべきであり、本体の高さが増加するという問題があった。すなわち、ウェハーチップソーティング装置の高さが増加するという問題があった。

また、上記のようなカセット昇降装置の構造的な問題によって、カセット昇降装置を作業テーブルの移動領域Ａ´の下側に設置することができない。したがって、従来のウェハーチップソーティング装置は、作業テーブルとカセット昇降装置とが互いに干渉なしに作動するように、作業テーブルの移動領域Ａ´の外側にカセット昇降装置を配置している。しかしながら、このような配置構造により、ウェハーチップソーティング装置の全体面積が増加するという問題があった。

本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、ウェハーに所定の工程処理を行う装置の全体大きさ及び構造を縮小できるウェハーチップソーティング装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、ウェハーカセットを昇降させる速度をあげることで、生産性を一層向上できるウェハーチップソーティング装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明は、作業対象ウェハーが搭載される作業テーブルと、前記作業テーブルを任意の位置に水平移動させるＸＹ駆動装置と、前記作業テーブルの移動領域（Ａ）内に位置すると共に、前記作業テーブルより下側に位置されるように設置され、前記作業テーブルにウェハーを供給するようにウェハーが収納されたカセットを上下に移動させるカセット昇降装置と、前記カセットのウェハーを作業テーブルに搬送するウェハー搬送ユニットと、前記作業テーブルから搬送されたウェハーのチップが収納されるキャリアと、前記作業テーブル上のウェハーのチップを吸着して前記キャリアに搬送するピッカーと、を含んで構成されることを特徴とする。

本発明によると、ウェハーの処理作業が行われる作業テーブルをカセット昇降装置のカセット上側に移動させて処理作業が行えるので、ウェハーチップソーティング装置の大きさを縮小できるという効果がある。
また、本発明によると、カセット昇降装置の可動部の移動変位に比べてカセットの昇降変位が非常に大きいため、カセットを昇降させる速度を増大でき、生産性を一層向上できる効果がある。

以下、本発明に係るウェハーチップソーティング装置の好適な実施形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。

図３乃至図５に示すように、本発明のウェハーチップソーティング装置（ｗａｆｅｒ
ｃｈｉｐ Ｓｏｒｔｅｒ）は、本体１０と、この本体１０の一側に設置され、複数個のウェハーＷの収納されたカセットＣを昇降させるカセット昇降装置２０と、このカセット昇降装置２０のカセットＣから供給されるウェハーＷが搭載される作業テーブル３０と、カセットＣのウェハーＷを作業テーブル３０に搬送するウェハー搬送ユニット６０と、作業テーブル３０から搬送されたウェハーＷのチップが収納されるトレー４０と、作業テーブル３０上のウェハーＷのチップを吸着してトレー４０に搬送するピッカー５０と、から構成される。

作業テーブル３０は、Ｙ軸可動板３３上に設置される。このＹ軸可動板３３は、Ｘ軸可動板３１上でＹ軸方向に延長されたＹ軸ガイドレール３４上に設置され、このＹ軸ガイドレール３４に沿って移動する。また、Ｘ軸可動板３１は、本体１０上でＸ軸方向に延長されたＸ軸ガイドレール３２上に設置され、このＸ軸ガイドレール３２に沿って移動する。
図示してないが、Ｘ軸可動板３１及びＹ軸可動板３３は、モータ、プーリ及びベルトからなる線形運動装置や、リニアモータや、ボールスクリュー及びモータからなる線形運動装置などのように、公知された多様な線形運動装置を用いたＸＹ駆動装置によって所望の任意の距離だけ移動する。作業テーブル３がＸ及びＹ方向に移動する最大領域を、移動領域Ａと定義する。この移動領域Ａは、図４に点線で示している。

カセット昇降装置２０は、作業テーブルＣの移動領域Ａの下側で上下に昇降運動するように設置される。
また、作業テーブル３０は、カセット昇降装置２０がカセットＣを最下側位置に下降させたときは、カセットＣの上部の移動領域Ａ内でＸ―Ｙ方向に移動してソーティング作業を行い、カセット昇降装置２０がカセットＣを上昇させるときは、カセットの上昇を妨害しないカセットの外側位置に移動する。
ピッカー５０は、作業テーブル３０上の一地点及びトレー４０上の一地点に繰り返して往復移動しながらウェハーＷ上のチップを搬送する。

ウェハー搬送ユニット６０は、本体１０の前端部にＸ軸方向に水平に往復移動可能に設置され、カセットＣ内のウェハーＷを作業テーブル３０上に搬送する。図３において、図面符号６１は、モータを示し、６２は、モータ６１によって駆動される駆動プーリ６２を示し、６３は、ベルト６４によって前記駆動プーリ６２の動力を受ける従動プーリを示し、６５は、ウェハー搬送ユニット６０の移動を案内するガイドレールを示す。ウェハー搬送ユニット６０は、ベルト６４に連結され、モータ６１の作動によってガイドレール６５に沿って移動する。
カセット昇降装置２０は、複数個の折り畳み式リンク部材が上下に伸縮されながらカセットＣを昇降させる。

以下、カセット昇降装置２０の構成を、図６乃至図８に基づいて一層詳しく説明する。
カセット昇降装置２０は、本体１０（図３を参照）の下部面に固定されるベース２１と、このベース２１の両側に互いに対向して設置される２個のリンク部材２２と、から構成される。
ベース２１の一側端部には、固定ブラケット２４が設置され、その反対側には、可動ブロック２３１がガイドレール２３２に沿って水平移動可能に設置される。リンク部材２２は、複数個のリンクバー２２１が互いにジグザグ交差して連結されながら蛇腹状をなす。リンク部材２２の下端部の一側は、固定ブラケット２４に回動可能に連結され、リンク部材２２の下端部の他側は、可動ブロック２３１に回動可能に連結される。この実施形態における各リンク部材２２は、全て４個のリンクバー２２１からなる。

リンク部材２２の各上端部には、搭載ブロック２８１が固定される。この搭載ブロック２８１には、カセットＣを搭載するための搭載板２８２が設置される。カセットＣは、両側面が開放されたボックス状をなし、その内側壁面には、ウェハーＷを挿入・支持するための複数個のスロットＳが形成される。
リンク部材２２は、カセットＣの荷重を充分に耐えられるように、各リンク地点２２２を複数個の連結シャフト２５によって連結することが好ましい。

可動ブロック２３１は、ベース２１に設置される線形運動装置によってガイドレール２３２に沿って任意の距離だけ移動する。この実施形態における線形運動装置は、ベース２１にガイドレール２３２と並んで設置されるボールスクリュー２６２と、このボールスクリュー２６２の回転によってボールスクリュー２６２に沿って移動し、その上面が可動ブロック２３１に結合されるナット部２６３と、ボールスクリュー２６２を回動させるサーボモータ２６１と、から構成される。
もちろん、上記と異なって、可動ブロック２３１を移動させる線形運動装置として、リニアモータや、モータ、プーリ及びベルトからなる公知の線形運動装置を用いることもできる。

上記のように構成されたカセット昇降装置２０は、次のように作動する。
まず、外部からサーボモータ２６１にカセット上昇のための制御信号が印加されると、サーボモータ２６１の作動によってボールスクリュー２６２が一方向に回転する。次いで、ボールスクリュー２６２の回転によってナット部２６３がボールスクリュー２６２に沿って移動し、可動ブロック２３１がガイドレール２３２に沿って固定ブラケット２４側に移動する。
このように可動ブロック２３１が固定ブラケット２４側に移動すると、これに連結されたリンク部材２２のリンクバー２２１が互いに対して回転しながらリンク部材２２が上側に伸張され、これによってカセットＣが上昇する。

一方、外部の制御信号によってサーボモータ２６１が反対に作動すると、ボールスクリュー２６２が以前とは反対に回転する。したがって、ナット部２６３も以前とは反対に移動し、可動ブロック２３１が固定ブラケット２４から遠ざかる側に移動する。
その結果、各リンク部材２２が下側に収縮され、これによってカセットＣが下降する。

上述したように、カセット昇降装置２０によると、可動ブロック２３１の移動によってリンク部材２２が上下に伸縮されながらカセットＣが昇降する。このとき、リンク部材２２によって昇降されるカセットＣの昇降距離は、可動ブロック２３１の移動距離より遥かに大きい。
これを、図７に基づいて一層具体的に説明する。リンク部材２２の下端部リンク地点から上端部リンク地点までの全体の垂直距離を‘Ｈ’とし、リンク部材２２の各リンク地点間の垂直距離を‘ｈ’とすると、全体の垂直距離Ｈは、Ｈ＝４ｈとなる。

そして、可動ブロック２３１の移動距離を△ｙとし、このときの各リンクバー２２１のリンク地点間の垂直距離ｈの変化量を△ｈとし、リンク部材２２の全体の垂直距離Ｈの変化量を△Ｈとする。
上記のように、可動ブロック２３１が△ｙだけ移動するとき、ｈは、△ｈだけ変化するが、全体の垂直距離Ｈの変化量△Ｈは、△Ｈ＝４×△ｈになる。
すなわち、可動ブロック２３１が△ｙだけ移動すると、カセットＣの昇降高さが４△ｈだけ変わることになる。
したがって、可動ブロック２３１の微細な移動によってもカセットＣの昇降高さが大きく変化するので、カセット昇降装置２０の全体大きさを小さくしながらもカセットＣの昇降高さの変化量を大きくすることができる。

以下、本発明のウェハーチップソーティング装置の全体作動について説明する。
まず、作業者が、ウェハーＷの収納されたカセットＣをカセット昇降装置２０の搭載板２８２に搭載し、ウェハーチップソーティング装置を稼動すると、カセット昇降装置２０のサーボモータ２６１に制御信号が印加される。サーボモータ２６１は、ボールスクリュー２６２を回転させて可動ブロック２３１を移動させ、よって、リンク部材２２が上側に伸張されることで、カセットＣが所定高さに上昇する。

その後、ウェハー搬送ユニット６０がガイドレール６５に沿って移動し、カセットＣ内で一つのウェハーＷを引き出して作業テーブル３０上に搬送する。
次いで、カセット昇降装置２０のサーボモータ２６１に制御信号が印加されると、可動ブロック２３１が以前とは反対方向に移動し、リンク部材２２が下側に収縮されることで、カセットＣが元の位置に下降する。
作業テーブル３０は、ＸＹ駆動装置（図示せず）の作動によって、Ｘ軸ガイドレール３２に沿って再びカセット昇降装置２０の上側に移動する。このとき、作業テーブル３０上のウェハーＷのうち最初に分離されるチップが、ピッカー５０の下側に位置する。

次いで、ピッカー５０は、下降して作業テーブル３０上のウェハーＷのチップを真空圧によって吸着した後、これをトレー４０に搬送して搭載した後、元の位置に復帰する。ピッカー５０がウェハーＷのチップを搬送する間、ＸＹ駆動装置（図示せず）は、Ｘ軸可動板３１及び／またはＹ軸可動板３３を所定量だけ移動させ、次に分離されるウェハーＷのチップをピッカー５０の直ぐ下側に移動させる。ピッカー５０は、再び下降してウェハーＷのチップを吸着した後、これをトレー４０に搬送する。ピッカー５０及び作業テーブル３０は、上記のような過程を繰り返しながらウェハーＷ上のチップをトレー４０に搬送する。

一つのウェハーＷのチップが全てトレー４０に搬送されると、作業テーブル３０は、ＸＹ駆動装置によって、Ｘ軸ガイドレール３２に沿ってカセットＣの昇降を妨害しない外側位置に移動する。
そして、カセット昇降装置２０のサーボモータ２６１に制御信号が印加されると、カセットＣが上昇する。ウェハー搬送ユニット６０は、カセットＣ側に移動してカセットＣ内の他のウェハーＷを引き出した後、作業テーブル３０に搬送する。

次いで、上述した過程と同様に、カセット昇降装置２０の作動によってカセットＣが元の位置に下降し、作業テーブル３０がカセット昇降装置２０の上側位置に移動した後、ピッカー５０が、作業テーブル３０上のウェハーＷをトレー４０に搬送する。
一方、上述した実施形態のウェハーチップソーティング装置は、カセット昇降装置２０の全体が作業テーブル３０の移動領域Ａ内に位置するが、これと異なって、カセット昇降装置２０の一部分のみが作業テーブル３０の移動領域Ａ内に位置するように構成することもできる。

以上説明したように、本発明のカセット昇降装置２０は、ウェハーチップソーティング装置に適用されて著しい効果を発揮する。さらに、本発明のカセット昇降装置は、カセットからウェハーを引き出して所定の作業を行う全てのウェハーチップソーティング装置に適用されうる。

従来のウェハーチップソーティング装置の構成を示した概略平面図である。 図１のウェハーチップソーティング装置の正面図である。 本発明に係るウェハーチップソーティング装置の構成の一実施形態を示した斜視図である。 図３のウェハーチップソーティング装置の概略平面図である。 図３のウェハーチップソーティング装置の概略正面図である。 図３のウェハーチップソーティング装置に適用されたカセット昇降装置の一実施形態の構成を示した斜視図である。 図６のカセット昇降装置の正面図である。 図６のカセット昇降装置におけるカセットの除去状態を示した平面図である。

符号の説明

２０ カセット昇降装置
２１ ベース
２２ リンク部材
２４ 固定ブラケット
２５ 連結シャフト
２２１ リンクバー
２２２ リンク地点
２３１ 可動ブロック
２３２ ガイドレール
２６１ サーボモータ
２８１ 搭載板
２８２ 搭載ブロック
Ａ 移動領域
Ａ´ 移動領域
Ｃ カセット
Ｓ スロット

Claims (7)

1. 作業対象ウェハーが搭載される作業テーブルと、
   前記作業テーブルを任意の位置に水平移動させるＸＹ駆動装置と、
   前記作業テーブルの移動領域（Ａ）内に位置すると共に、前記作業テーブルより下側に位置されるように設置され、前記作業テーブルにウェハーを供給するようにウェハーが収納されたカセットを上下に移動させるカセット昇降装置と、
   前記カセットのウェハーを作業テーブルに搬送するウェハー搬送ユニットと、
   前記作業テーブルから搬送されたウェハーのチップが収納されるキャリアと、
   前記作業テーブル上のウェハーのチップを吸着して前記キャリアに搬送するピッカーと、
   を含んで構成されるウェハーチップソーティング装置。
2. 前記カセット昇降装置は、全体、又はその一部が前記作業テーブルの移動領域（Ａ）内に位置することを特徴とする請求項１に記載のウェハーチップソーティング装置。
3. 前記カセット昇降装置は、
   ベースと、
   前記ベースに水平移動可能に設置された可動部と、
   複数個のリンクバーが互いにジグザグ交差して連結されながら蛇腹状をなし、その下端部の一片が前記ベースに回動可能に連結され、下端部の他片が前記可動部に回動可能に連結され、前記可動部の移動によって上下に伸縮される少なくとも１個のリンク部材と、
   前記リンク部材の上端部に形成され、その上部にカセットが搭載される搭載部と、
   前記可動部を所望の長さだけ水平移動させる駆動部とを含むことを特徴とする請求項１に記載のウェハーチップソーティング装置。
4. 前記リンク部材は、前記ベース上に互いに対向して設置される第１及び第２リンク部材からなることを特徴とする請求項３に記載のウェハーチップソーティング装置。
5. 前記第１リンク部材の各リンクバーのリンク地点と、前記第２リンク部材の各リンクバーのリンク地点とを互いに並んで連結する複数個の連結シャフトをさらに含んで構成されることを特徴とする請求項４に記載のウェハーチップソーティング装置。
6. 前記可動部は、前記ベースにリンク部材の長さ方向に設置されたガイドレールと、前記ガイドレールに沿って移動する可動ブロックと、からなることを特徴とする請求項３に記載のウェハーチップソーティング装置。
7. 前記駆動部は、前記ベース上で前記可動部の移動方向に延長されたボールスクリューと、前記ボールスクリューの回転によってボールスクリューに沿って移動し、その一側が前記可動部に連結されたナット部と、前記ボールスクリューを回動させるモータと、から構成されることを特徴とする請求項３に記載のウェハーチップソーティング装置。
   

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