JP5429921B2

JP5429921B2 - 半導体素子製造装置

Info

Publication number: JP5429921B2
Application number: JP2008134782A
Authority: JP
Inventors: 健史長谷
Original assignee: Ueno Seiki Co Ltd
Current assignee: Ueno Seiki Co Ltd
Priority date: 2008-05-22
Filing date: 2008-05-22
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2028-05-22
Also published as: JP2009283723A

Description

本発明は、レーザによるマーキング処理時に発生するススを効率よく集塵可能な、清浄性能に優れた半導体素子製造装置を関するものである。

半導体素子は、前工程と呼ばれるプロセスで、Ｓｉウエハ上に多数作成された後、後工程と呼ばれるプロセスにて個片に分離され、電気特性検査、特性分類、マーキング、外観検査等の工程を経た後、テープ、コンテナチューブ等に梱包されて出荷される。このような半導体素子は、個片に分離された後の工程において、保持機構に保持された状態で搬送機構により搬送されながら、搬送経路に設けられた各工程処理部において、電気特性検査等の上記各処理が施される。

なお、搬送機構による搬送方法としては、直線搬送、ターンテーブル搬送等があるが、いずれの場合でも、保持機構を所定の工程順に従って進行させるステップと、各工程処理部において半導体素子の処理開始から終了まで保持機構を停止させるステップを繰り返す、いわゆる間欠搬送が用いられることが多い。

このような半導体素子製造装置の従来例としては、各工程処理部にて間欠的に停止しながら半導体素子を搬送する搬送機構を備えたものが提案されている。例えば、特許文献１記載の技術は、一回の停止箇所に複数の工程処理部を設けて、搬送機構の一回の停止あたりでの工程処理数を増やし、複数の工程を複合的に処理したものである。この従来技術によれば、搬送機構の停止回数が低減するので、作業効率及び生産性の向上に寄与することができる。

ところで、半導体素子製造装置における工程処理のうち、レーザによってマーキング処理を実施するレーザマーキング処理を行う場合、半導体素子の表面にススが出ることが知られている。そのため、半導体素子表面から周囲にススが飛散しないように、これを集塵する技術が不可欠となっている。特に、高い清浄環境であるクリーンルーム内で半導体素子を製造する場合には、ススの集塵技術は、極めて重要な技術となっている。

ここで、半導体素子製造装置において、レーザマーキング処理を行うマーキングユニットの概要について説明する。図７に示すように、マーキングユニットは、先端部にレーザ照射用のレンズ３１ａを有するマーキングユニット本体３１と、このマーキングユニット本体３１を固定するプレート３２と、支持台３３と、受台３４とから構成されている。なお、図７において、Ｓは半導体素子、符号３は半導体素子Ｓの搬送機構であるターンテーブル、１０は半導体素子Ｓが吸着保持されるテーブルである。

プレート３２は、支持台３３に対してピン３６が軸となって回動自在に連結されると共に、固定ネジ３７によってマーキングユニット本体３１が所定の照射角度で固定される。支持台３３は、プレート３２と連結し、レーザマーキング本体３１の傾き角度を変更可能に支持している。

また、受台３４は、マーキングユニット本体３１が傾いた際にプレート３２に接してマーキングユニット本体３１の傾きを維持している。さらに、受台３４がプレート３２と接する支持部位にはストッパ３５が設けられている。このストッパ３５は、マーキングユニット本体３１を下限位置まで下げたときに、プレート３２の下端が当たり、マーキングユニット本体３１を支持するものである。

このようなマーキングユニットには次のようなススの集塵装置が設置されている。すなわち、マーキングユニット本体３１の先端部分をすっぽり包み込むようにして、ボックス形状の防塵カバー３９が設けてられている。この防塵カバー３９からチューブ４０が引き出され、ススを吸いこむための集塵機４１が接続されている。

さらに、マーキングユニット本体３１のレーザ照射側の面には、前記の防塵カバー３９に加えて、防塵用フィルム３８が設けられている。防塵用フィルム３８は、レーザマーキング処理時に発生するススが、マーキングユニット本体３１のレンズ３１ａに付着することを防止するためのものであり、レンズ３１ａを覆うようにして、これに着脱可能に設けられている。
特開２００６−３０６６１７号公報

しかしながら、従来の半導体素子製造装置には、以下のような課題が指摘されていた。
すなわち、図７に示した集塵機４１は、集塵能力を高めるために高圧の集塵機でなくてはならないが、この場合、高圧であるゆえに集塵機４１に内蔵されたフィルタをススが突き抜けてしまい、半導体素子製造装置を配置した製造室内にススを撒き散らすおそれがあった。特に、製造室が清浄環境の高いクリーンルームである場合には深刻な問題となっていた。

また、製造室内にススが存在することで、防塵用フィルム３８に多量のススが付着することになる。そのため、レンズ３１ａに悪影響が及ばないように頻繁なメンテナンスが必要となっていた。さらに、集塵機４１の集塵力を真空ポンプにて確保しようとした場合、真空ポンプは、それ自体が高価であり、且つ大形のものが多いので、半導体素子製造装置のコスト高や大形化を招いていた。

本発明は、上記の課題を解決するために提案されたものであり、その目的は、簡単な構成によってレーザマーキング時に発生するススを確実に除去、回収することができ、室内にススを撒き散らすおそれがなく、メンテナンス作業の作業効率が高く、良好な経済性・スペース性を得ることができる半導体素子製造装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、レーザによるマーキング処理を施して半導体素子を製造する半導体素子製造装置において、半導体素子を回転搬送するターンテーブルと、前記ターンテーブルの周囲に配置された複数の工程処理ユニットと、前記ターンテーブルと、前記マーキング処理を施す工程処理ユニットとの間に設けられ、載置された半導体素子を回転搬送する衛星テーブルと、前記衛星テーブルの前記マーキング処理がなされる前記半導体素子に近接して配置され、上流側の外部から内部に圧縮エアを取り込んで、前記圧縮エアによって前記マーキング処理時に発生したススを吸い込み、その圧縮エアを内部から下流側の外部に配置されたススを捕らえる集塵部に向けて流すエジェクタと、前記半導体素子の表面を擦るブラシと、が設置され、前記ブラシの設置位置は、前記衛星テーブルの回転に伴って前記ブラシが前記半導体素子の表面を擦る位置であることを特徴としている。

以上のような構成を有する本発明では、エジェクタの負圧により、マーキング処理時に発生したススを吸い込むので、集塵能力の高い集塵機は不要であり、高圧であるが故に集塵機のフィルタをススが突き抜けて室内に飛散するといった弊害がない。エジェクタとは、高速で流す圧縮エアを利用して負圧を発生させる真空発生器であって、真空発生部に可動部はなく構造がシンプルであり、経済性・スペース性が向上する。しかも、ススを含んだ圧縮エアの排気はエジェクタから流れ出るので、エジェクタ自体がススを捕らえるわけではない。したがって、ススがエジェクタから飛散することを回避でき、半導体素子製造装置の周囲を高い清浄環境に維持することが可能である。

以上のような本発明によれば、エジェクタを利用してマーキング処理時に発生したススを集塵することにより良好な清浄環境を維持でき、しかもメンテナンス作業の作業効率が高いため、経済性・スペース性に優れた半導体素子製造装置を提供することができる。

（１）代表的な実施形態
［１］構成
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、本実施形態という）について、図１〜図６に従って具体的に説明する。なお、上記の図７に示した従来技術と同一の部材に関しては同一符号を付して説明は省略する。

［１−１］全体の構成
まず、本実施形態に係る半導体素子製造装置１の全体構成について、図４を用いて説明する。図４に示すように、半導体素子製造装置１には、半導体素子Ｓの搬送機構としてターンテーブル３が配設されている。

ターンテーブル３は、ダイレクトドライブモータ２により進行及び停止する間欠搬送サイクルを繰り返しながら回転するように構成されている。また、ターンテーブル３の周囲には、パーツフィーダ等の搬送手段から送られてくる半導体素子Ｓをターンテーブル３上に供給する供給機構４と、半導体素子Ｓに対し所定の工程処理を施す工程処理ユニット５ａ〜５ｋとが等間隔に配置されている。

また、工程処理ユニット５ａ〜５ｋのうち、５ｆはマーキングユニット、５ｉは外観検査ユニットであり、この２つの工程処理ユニット５ｆ、５ｉと、ターンテーブル３との間には、衛星テーブル１０ａ、１０ｂがそれぞれ設けられている。さらに、ターンテーブル３の円周等配位置には、ターンテーブル３と、供給機構４及び各工程処理ユニット５ａ〜５ｋとの間で、半導体素子Ｓの受渡し及び受取りを行う吸着保持ユニット６が設けられている。

［１−２］衛星テーブル
続いて、図５を用いて、衛星テーブル１０ａ，１０ｂ（以下、まとめて衛星テーブル１０という）の具体的な構成を説明する。図５に示すように、衛星テーブル１０は、中心軸Ｃをターンテーブル３の回転外側に傾け（ここでは、４５度）、９０度間隔で半導体素子Ｓを搭載する搭載面２１を４箇所備えている（図５にて衛星テーブル１０上の円にて図示）。

搭載面２１は、前記中心軸Ｃに対して４５度外側に向けて設けられると共に、半導体素子Ｓを吸着保持する吸着孔２２を備え、この吸着孔２２からバキューム装置へ連通することによって、半導体素子Ｓが吸着保持されるように構成されている。このバキューム装置にはエジェクタ８が組み込まれている。

なお、衛星テーブル１０には、図４及び図５に示すように、ターンテーブル３に設けられた吸着ノズル６ａの中心位置と上下同位置に半導体素子Ｓの受渡し位置Ｔと、そこから１８０度回転した位置にマーキング又は外観検査等を行う半導体素子Ｓの処理位置Ｄとが設けられている。

［１−３］吸着保持ユニット
次に図４及び図５に示した吸着保持ユニット６について、説明する。吸着保持ユニット６は半導体素子Ｓを吸着、保持するための吸着保持機構であり、ターンテーブル３に設けられ、駆動ユニット７により上下方向に移動自在に構成されている。また、図５に示すように、吸着保持ユニット６の下部には、工程処理ユニット５ａ、５ｇに対して半導体素子Ｓの受渡し及び受取りを行うための保持ノズル６ａが設置されている。

吸着ノズル６ａは、ターンテーブル３が進行及び停止するサイクルに合わせて間欠回転すると共に、駆動ユニット７の上下に伴って搬送位置と処理位置とを上下動するように構成されている。より詳しくは、保持ノズル６ａは、ターンテーブル３が停止すると下降を開始し、停止中は下降位置を保持し、さらにターンテーブル３が回転動作を再開する前に上昇して、回転時には上昇位置を保持するようになっている。

［１−４］マーキングユニットの集塵装置
本実施形態の構成上の特徴は、マーキングユニット５ｆの集塵装置にある。すなわち、図１、図２に示すように、マーキングユニット本体３１の防塵カバー３９にエジェクタ８が設置されている。また、図１及び図５に示すように、衛星テーブル１０の近傍には、半導体素子Ｓの表面を擦るためのブラシ２３が２箇所設置されている。

ここで、エジェクタ８について、図３の原理図を用いて詳しく説明する。エジェクタ８は、圧縮エアを流すことで負圧つまり真空を発生させる真空発生器であって、図３の原理図に示すように、エジェクタ８には、圧縮エアを拡散させる拡散室８ａが設けられている。

拡散室８ａには、正圧側開口部８ｂと、負圧側開口部８ｃが形成されており、正圧側開口部８ｂには内部ノズル８ｄが取り付けられている。また、内部ノズル８ｄと向かい合うようにして圧縮エアを排気するディフューザ部８ｅが設けられている。さらに、ディフューザ部８ｅには集塵部１１が接続されている。

なお、エジェクタ８は、吸着保持ユニット６の吸着保持力や、衛星テーブル１０におけるバキューム装置の吸引力を得るために利用することも可能であって、その場合には負圧側開口部８ｃに前記吸着保持ユニット６の保持ノズル６ａや、衛星テーブル１０の吸着孔２２が接続される。

［２］作用
［２−１］全体の作用
以上のような構成を有する本実施形態における全体の作用は、次の通りである。すなわち、前工程を終了すると、パーツフィーダ等の搬送手段を介して供給機構４はターンテーブル３へ半導体素子Ｓを供給する。

ターンテーブル３は、１サイクルで回転と停止を繰返す間欠回転を行う。このとき、吸着ノズル６ａは、ターンテーブル３が停止すると下降を開始し、停止中は下降位置を保持する。また、ターンテーブル３が再度回転動作を再開する前に上昇して、回転時には上昇位置を保持する。このようにして、保持ノズル６ａは、ターンテーブル３の回転が停止している間に、下降して供給機構４や工程処理ユニット５ａ〜５ｋに半導体素子Ｓを受渡し、また受け取る。各工程処理ユニット５ａ〜５ｋでは、所定の工程処理を半導体素子Ｓに施す。

［２−２］マーキングユニットにおける衛星テーブルの動作タイミング
続いて、マーキングユニット５ｆにおける衛星テーブル１０とターンテーブル３及び保持ノズル６ａの動作タイミングについて、図６を用いて説明する。まず、保持ノズル６ａは、ターンテーブル３の回転によって電子部品Ｓ１を保持した状態で衛星テーブル１０上の保持ノズル６ａ上昇位置に移動する。このときターンテーブル３及び衛星テーブル１０は停止している（図６（ａ）参照）。

続いて、図６（ｂ）に示すように、保持ノズル６ａが下降動作を開始し下降位置に達すると、保持ノズル６ａから衛星テーブル１０の搭載面２１へ半導体素子Ｓ１が受け渡される。そして、衛星テーブル１０は４分の１回転し、すでにマーキングが済んだ半導体素子Ｓ４が保持ノズル６ａの位置まで来る。この時の状態が、図６（ｃ）の状態である。次に、保持ノズル６ａは停止している衛星テーブル１０から半導体素子Ｓ４を受け取り、図６の（ｄ）に示すように上昇動作を行う。

このように図６の（ａ）から（ｄ）の状態までは、ターンテーブル３は停止しており、衛星テーブル１０だけが１／４回転する。また、図６の（ｄ）から（ａ）に移る間は、ターンテーブル３は回転し、衛星テーブル１０は停止している。そしてこのとき、マーキングユニット５ｆのマーキング位置にある半導体素子Ｓ２がマーキングされる。

なお、本実施形態の特徴的な作用として、衛星テーブル１０の回転に伴って、ブラシ２３が半導体素子Ｓの表面を擦る点がある。このため、半導体素子Ｓからススを効率よく、除去することができる。

［２−３］エジェクタの作用
以上の構成を有する本実施形態では、マーキングユニット５ｆの集塵装置として、エジェクタ８を組み込んでおり、このエジェクタ８を用いて、ススを吸引している。すなわち、図３に示すように、エジェクタ８では、正圧側開口部８ｂから圧縮エアを取り込み、内部ノズル８ｄにてこれを絞って拡散室８ａに放出する。内部ノズル８ｄによって絞られた圧縮エアは、拡散室８ａに放出された時点で急速に膨張し、高速度でディフューザ部８ｅに流入する。

この高速流により拡散室８ａ内の圧力は低下し、負圧が生じることになる。これにより、負圧側開口部口８ｃから、つまり防塵カバー３９側から拡散室８ａに大気が流れ込む。拡散室８ａに流れ込んだ大気は、内部ノズル８ｄを通過した高速の圧縮エアと混合して、ディフューザ部８ｅを通って集塵部１１へと流れ込む。このようなエジェクタ８は、正圧側に圧縮エアを連続して供給することで、負圧の発生状態を維持することができ、この負圧を利用して、保持ノズル６ａにて半導体素子Ｓを保持することが可能である。

［３］効果
以上述べたように、本実施形態に係る半導体素子製造装置１では、ブラシ２３で半導体素子Ｓの表面を擦りつつ、ススを落とし、さらにはエジェクタ８にて発生する負圧を用いてマーキング処理時に発生したススを吸い込むので、ススを効率よく除去、回収することが可能である。

しかも、本実施形態では、ススを含む圧縮エアの排気は、エジェクタ８から流れ出るので、エジェクタ８自体がススを直接的に捕らえるのではなく、通過するだけであり、圧縮エアに含まれたススは集塵部１１が回収する。このとき、集塵部１１は、ススを吸い込むのではなく、ススを捕らえるだけなので、従来技術の集塵機１１のように高い集塵能力を持つ必要がない。したがって、集塵部１１からススが突き抜けて室内に飛び散るといった心配がなく、高い清浄環境を獲得することができる。このため、本実施形態はクリーンルームでの使用に好適である。

さらに、製造室内にススが飛散しないので、防塵用フィルム３８をはじめとして、各機器や構成部材にススが付着することがなく、メンテナンス作業の軽減化を進めることができる。また、エジェクタ８には、真空を発生させる部分に可動部がなく、構成がシンプルなので、動作信頼性が高い。さらには、集塵力を確保する上で真空ポンプは不要であり、良好な経済性・スペース性を得ることができる。

（２）他の実施形態
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、例えば、エジェクタ８のディフューザ部８ｅを、集塵部１１ではなく、工場の集中真空配管に接続してもよい。このような実施形態では、既存設備を有効に利用可能であり、しかも、半導体素子製造装置ごとにエジェクタ８を設置しているので、半導体素子製造装置の台数が増えても、真空圧の低下や不安定さを招くおそれがなく、優れた信頼性を維持することができる。また、ブラシ２３をはじめとして、各構成部材の配置箇所や配置数等は適宜選択自由である。例えば、ブラシ２３を回転自在に設置すれば、ススの除去効率をより高めることが可能である。

また、衛星テーブルは円形のターンテーブル状で構成したが、この構成に限られることなく、受け取り位置及び受渡し位置を共通にして、ターンテーブルの停止中に保持機構から半導体素子を受け取るとともに工程処理済みの半導体素子を受け渡すことのできる構成であれば、三角形で構成してもよい。さらに、前述したように、エジェクタ８の真空発生力は半導体素子Ｓの保持力に利用可能なので、吸着保持ユニット６や衛星テーブル１０のバキューム装置に組み込むことで、更なるコストダウン及び省スペースを進めることができる。

なお、上記の実施形態では、衛星テーブルの中心軸を傾け、より省スペース化を狙ったが、中心軸を垂直に設けても本発明の作用効果を奏することができることは言うまでもない。さらに、上記実施形態では、衛星テーブルを介在させて設ける工程処理ユニットとしてマーキングユニットと外観検査ユニットを例に挙げたが、衛星テーブルを用いる工程処理を何にするかは、装置の目的等に応じて適宜変更可能である。

また、上記実施形態において、吸着保持ユニットは半導体素子を保持した状態で、移動機構によって、上下動するように構成したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、吸着保持ユニットを工程処理ユニットの配置に応じていかなる方向へも移動可能とすることもできる。

具体的には、本発明の工程処理ユニット群における各工程処理ユニットを搬送機構の中心から外側に向かって並列させ、吸着保持ユニットを直径方向に移動させるように構成することも可能である。また、吸着保持ユニットの駆動源についても、適宜選択可能であり、リニアモータ、回転モータ、ソレノイドコイル、シリンダ等既知のいかなる駆動手段で駆動して良い。さらに、ギア、レバー、カム、ベルト、ボールネジ等いかなる既知の駆動力伝達機構を組み合わせも良い。

本発明の代表的な実施形態における主要部の構成図。本実施形態の主要部の拡大構成図。本実施形態の主要部の原理図。本実施形態の全体構成を示す平面図。本実施形態の一部拡大断面図。本実施形態の衛星テーブルの動作タイミングを説明するための正面図。従来の半導体素子製造装置の一部構成図。

符号の説明

１…半導体素子製造装置
２…ダイレクトドライブモータ
３…ターンテーブル
４…供給機構
５，５ａ〜５ｋ…工程処理ユニット
５ｆ…マーキングユニット
５ｉ…外観検査ユニット
６…吸着保持ユニット
６ａ…保持ノズル
７…駆動ユニット
８…エジェクタ
８ａ…拡散室
８ｂ…正圧側開口部
８ｃ…負圧側開口部
８ｄ…内部ノズル
８ｅ…ディフューザ部
９…電磁弁
１０，１０ａ，１０ｂ…衛星テーブル
１１…集塵部
２１…搭載面
２２…吸着孔
２３…ブラシ
４１…集塵部
Ｄ…半導体素子の処理位置
Ｓ…半導体素子
Ｔ…半導体素子の受渡し位置

Claims

レーザによるマーキング処理を施して半導体素子を製造する半導体素子製造装置において、
半導体素子を回転搬送するターンテーブルと、
前記ターンテーブルの周囲に配置された複数の工程処理ユニットと、
前記ターンテーブルと、前記マーキング処理を施す工程処理ユニットとの間に設けられ、載置された半導体素子を回転搬送する衛星テーブルと、
前記衛星テーブルの前記マーキング処理がなされる前記半導体素子に近接して配置され、上流側の外部から内部に圧縮エアを取り込んで、前記圧縮エアによって前記マーキング処理時に発生したススを吸い込み、その圧縮エアを内部から下流側の外部に配置されたススを捕らえる集塵部に向けて流すエジェクタと、
前記半導体素子の表面を擦るブラシと、が設置され、
前記ブラシの設置位置は、前記衛星テーブルの回転に伴って前記ブラシが前記半導体素子の表面を擦る位置であることを特徴とする半導体素子製造装置。
前記エジェクタには圧縮エア排気用のディフューザ部が設けられ、
前記ディフューザ部は集塵部に接続されたことを特徴とする請求項１記載の半導体素子製造装置。