(57)【要約】【課題】  半導体チップとエキスパンド用シートを有するウェーハリングの品種切替時の作業ミス発生を防止した、設備投資的に有利なウェーハリング移送システム。【解決手段】  ウェーハリング１の品種切替時に、ウェーハリング１のシート２をエキスパンドする第１作業位置Ｐ１でエキスパンド用加圧リング３２に形成した品種表示部３２ｃを、ハンドリング用第２作業位置Ｐ２に設置したチップ認識カメラ５０で撮像して、コントローラ５１で適正な品種であるかどうかを判別するようにしたウェーハリング移送システム。【選択図】図１
2006156804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１作業位置と第２作業位置の間で水平移送される水平なテーブル上に上下に固定リングと加圧リングのそれぞれを品種交換可能に設置した移動ユニットと、前記第２作業位置の上方定位置に配置したチップ認識カメラと、このチップ認識カメラで撮像された画像データを演算処理して前記第２作業位置での作業内容を制御するコントローラを備え、
複数の半導体チップを保持するシートと一体のウェーハリングを第１作業位置にある前記移動ユニットの固定リングとその上方の加圧リングの間に挿入し、加圧リングを下降させてウェーハリングの前記シートをエキスパンドし、移動ユニットを第２作業位置に移送して前記チップ認識カメラでシート上の前記半導体チップを撮像するようにしたウェーハリング移送システムにおいて、
前記加圧リングの、移動ユニットが第１作業位置にあるときにチップ認識カメラで撮像できる部位に、当該加圧リングの品種毎に異なる形態の品種表示部を形成し、ウェーハリングの品種切替時に第１作業位置における加圧リングの前記品種表示部をチップ認識カメラで撮像して前記コントローラで加圧リングの品種判別を行うようにしたことを特徴とするウェーハリング移送システム。
【請求項２】
前記コントローラに、前記ウェーハリングの品種切替時にパラメータ入力される品種データと、前記コントローラで品種判別された加圧リングの品種データがマッチングしないときに作動する警報手段を付設したことを特徴とする請求項１に記載のウェーハリング移送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハから個々に分割された複数の半導体チップまたは半導体ウェーハの状態にある複数の半導体チップを保持するシート（ウェーハシート）を張設して保持するウェーハリングを、異なる作業位置間で移送するウェーハリング移送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
金属板のウェーハリングは、複数の半導体チップを中央部に有する伸縮性シートの周辺部を接着する。ウェーハリングで張設されたシートから半導体チップを個別に取り出してチップ整列トレーなどに移載するシステムに、シートを放射状にエキスパンドするエキスパンド作業位置と、エキスパンドされたシートから半導体チップを吸着ヘッドなどで取り出すハンドリング作業位置の間でウェーハリングを移動させる移送システムがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ウェーハリングは、半導体ウェーハ、半導体チップの種類に応じた複数品種があり、同一品種の複数のウェーハリングが１つのマガジンに上下多段に整列収納される。このマガジンがエキスパンド作業位置の手前の定位置に移送されて、マガジンからウェーハリングが１枚ずつエキスパンド作業位置に切り出される。エキスパンド作業位置とハンドリング作業位置の間を移動する水平なテーブル（ＸＹテーブル）があり、このテーブル上にウェーハリングのシートをエキスパンドしてそのまま保持する固定リングと押圧リングが設置される。テーブルがエキスパンド作業位置で待機した状態で、マガジンから１枚のウェーハリングがテーブル上の固定リングと加圧リングの間に切り出される。
【０００４】
テーブル上に固定リングが固定され、その上方の定位置に加圧リングが設置される。固定リングと加圧リングは、ウェーハリングの品種に対応した複数品種が用意され、テーブル上に品種交換可能に設置される。エキスパンド作業位置のテーブルの固定リングと加圧リングの間に１枚のウェーハリングが挿入されると、固定リングに設けたセンサーがウェーハリングを検知して位置決めする。その後、加圧リングが下降してウェーハリングのシート周辺部を固定リングの外周に摺動させ、シートが放射状にエキスパンドされる。このエキスパンドでシート上の半導体チップ間隔が拡がる。シートをエキスパンドした状態で、ウェーハリングが固定リングと加圧リングで上下から挟持されて固定される。
【０００５】
エキスパンドが終了すると、テーブルがエキスパンド作業位置からハンドリング作業位置へと水平移動する。ハンドリング作業位置に移動したテーブルの上方定位置に下向きに設置されたチップ認識カメラが、テーブル上で固定リングと加圧リングで固定されたウェーハリングのシート上のハンドリングされる半導体チップを撮像する。チップ認識カメラの画像データをコンピュータＣＰＵであるコントローラで演算処理することで、ハンドリングする半導体チップの位置、形状、方向性などが検知される。この検知された半導体チップが吸着ヘッドで吸着されてシートから剥がされ、ハンドリング作業位置と隣接する別の作業位置のリードフレームなどにボンディングされる。ハンドリング作業位置でウェーハリングからの全てのチップ取り出し作業が終了すると、テーブルがエキスパンド作業位置に戻る。
【０００６】
エキスパンド作業位置にテーブルが戻ると、加圧リングが元の原点位置まで上昇して、半導体チップの無い空のウェーハリングがマガジンに戻される。マガジンから新たに１枚のウェーハリングが切り出されて、テーブル上の固定リングと加圧リングの間に挿入されると、加圧リングが下降してシートのエキスパンドが行われる。
【０００７】
以上のウェーハリング移送が継続して自動で行われる。ウェーハリングの品種切替えは、作業員が手作業でパラメータ変更することで開始される。ウェーハリングの品種に応じたパラメータが用意され、品種切替えの必要時に作業員が制御盤などにパラメータ入力をすると共に、テーブル上の固定リングと加圧リングの一対の品種切替も行う。テーブル上には固定リングと加圧リングがボルト止めやねじ止めされ、ウェーハリングの品種切替時にテーブルから固定リングと加圧リングを外し、別の新しい品種の固定リングと加圧リングをセッティングする。この後、新しい品種のウェーハリングを収納したマガジンがエキスパンド作業位置の手前に移送されて、上記ウェーハリングの移送が自動で行われる。
【特許文献１】特開２００１−１１８８６０号公報（図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のようにウェーハリングの品種切替時に、テーブル上の固定リングと加圧リングの部品も品種切替をしているが、固定リングと加圧リングの品種切替を忘れて新しい品種のウェーハリングを固定リングと加圧リングの間に挿入するといった作業ミスが生じることがある。また、ウェーハリングの品種切替時に、テーブル上の固定リングと加圧リングを品種を間違えてセッティングする作業ミスが生じることがある。
【０００９】
このような作業ミスが生じた場合、テーブル上の固定リングと加圧リングの間にマガジンからのウェーハリングを挿入して位置決め停止させると、固定リングと加圧リングの中心線からウェーハリングの中心がずれた状態になる。この状態で、加圧リングを下降させるとウェーハリングのシートを正常にエキスパンドすることができず、加圧リングがシート上の半導体チップに触れて損傷させたり、ウェーハリングの一部が加圧リングに当接して押し曲げられる不具合が生じることがある。また、上記作業ミスの発生がエキスパンド作業の途中で作業員に認知されて、作業員がエキスパンド作業を中断して部品の品種交換の修正作業をすることになるため、部品の損傷発生と共に、作業中断による作業遅れが生じる不具合がある。
【００１０】
なお、ウェーハリングの品種と、ウェーハリングのシートをエキスパンドする固定リングと加圧リングの品種を自動で検知して、上記の作業ミスを未然に防止する品種監視装置を組み込むことが可能である。この品種監視装置は、各種のセンサ類、各種の部品の品種を判定するコンピュータＣＰＵ、品種を表示するモニタ類などで構成できるが、設備費が高く付く問題がある。また、エキスパンド作業位置やハンドリング作業位置は、多種多様な機器類が配置される位置で、これら作業位置に新しく品種監視装置を配備することはスペース的に難しい。
【００１１】
本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたもので、目的とするところは、ウェーハリングの品種切替時の作業ミスを設備投資的有利に防止するウェーハリング移送システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記目的を達成するため、異なる所定の第１作業位置と第２作業位置の間で水平移送される水平なテーブル上に上下二段に固定リングと加圧リングを品種交換可能に設置した移動ユニットと、第２作業位置の上方定位置に配置したチップ認識カメラと、このチップ認識カメラで撮像された画像データを演算処理して第２作業位置での作業内容を制御するコントローラを備え、複数の半導体チップを保持するシートと一体のウェーハリングが第１作業位置にある移動ユニットの固定リングとその上方の加圧リングの間に挿入されると、加圧リングを下降させてウェーハリングのシートをエキスパンドし、エキスパンドしたまま移動ユニットを第２作業位置に移送して、チップ認識カメラでエキスパンドされたシート上の半導体チップを撮像するようにしたウェーハリング移送システムにおいて、
【００１３】
加圧リングの、移動ユニットが第１作業位置にあるときにチップ認識カメラで撮像できる部位に、当該加圧リングの品種毎に異なる形態の品種表示部を形成して、ウェーハリングの品種切替時に第１作業位置における加圧リングの品種表示部をチップ認識カメラで撮像してチップ認識カメラのコントローラで加圧リングの品種判別を行う。
【００１４】
ここで、移動ユニットとチップ認識カメラ、コントローラは、既存のウェーハリング移送システムに使用されている設備が適用できる。ウェーハリングは、半導体チップや半導体ウェーハの品種に対応して複数品種があり、複数の同一品種のウェーハリングが共通のマガジンに収容されて、１枚ずつ第１作業位置に移動した移動ユニットに給送される。また、必要に応じて第１作業位置の移動ユニットからウェーハリングがマガジンに戻される。第１作業位置は、前述したエキスパンド作業位置である。第１作業位置で、ウェーハリングに張設されたシートが固定リングと加圧リングで放射状にエキスパンドされる。また、第１作業位置で、移動ユニットのテーブル上の固定リングと加圧リングの品種交換が行われる。第２作業位置は、前述したハンドリング作業位置である他に、チップ認識カメラを使用して半導体チップに対し別の作業をする位置であってもよい。
【００１５】
以上のような既存のチップ認識カメラで第１作業位置における移動ユニットの加圧リングを撮像すると共に、チップ認識カメラで撮像した画像データを演算処理するコントローラに加圧リングの品種を判別するソフト機能を加える。加圧リングの一部に設ける品種毎に形態の異なる品種表示部は、既存の加圧リングの一部に穿孔した小孔、点状や縞状のマーキング、小突起、リング周縁の切欠き、リング周縁形状が適用できる。複数品種の加圧リングは、ほぼ同様な外形の金属リングである。この加圧リングが第１作業位置にあるときに、第２作業位置の上方にあるチップ認識カメラのカメラ視野に入る加圧リングの周縁一部に品種表示部を形成する。ウェーハリングの品種切替時に、第１作業位置にある加圧リングの品種をコントローラが判別することで、ウェーハリングの品種切替に対応した品種の加圧リングであるか否かが自動で判定でき、異なる品種の加圧リングがセッティングされるといった作業ミスが回避できる。また、コントローラが第１作業位置にある加圧リングの品種を判別した信号で、切り替えるべきウェーハリングの品種を指定することができる。
【００１６】
第１作業位置の移動ユニットのテーブル上に、同一品種の一対の固定リングと加圧リングがセッティングされ、一方の加圧リングのみをチップ認識カメラで認識する。この場合、チップ認識カメラで固定リングも認識することができるが、この認識は加圧リングが邪魔をして難しく、実際的ではない。また、固定リングと加圧リングは、同じ品種同士がペアを組んだ状態で保守管理され、ペアで品種交換されることから、加圧リングの品種のみを認識すれば固定リングの品種を認識せずとも、その品種が高い精度で類推でき、問題とならない。
【００１７】
また、本発明においては、チップ認識カメラからの画像データを演算処理するコントローラに、ウェーハリングの品種切替時に指令される品種データと、コントローラがチップ認識カメラからの画像データを演算処理して判別した加圧リングの品種データがマッチングしないときに作動する警報手段を付設することができる。
【００１８】
この警報手段は、警報ランプや警報表示ディスプレイ、警報音ブザーの駆動回路であればよい。ウェーハリングの品種切替時に第１作業位置にある加圧リングの品種が、作業員の手でパラメータ入力されたウェーハリングの新しい品種に対応していないときに、警報手段が作動して警報が発せられ、この警報を作業員が認知して、部品の品種切替作業ミスが発生したことを確認し、正常な部品の品種切替作業に移行する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のウェーハリング移送システムによれば、ウェーハリングの品種切替時に、第１作業位置における移動ユニットの加圧リングが適正な品種に切り替えられているか否かがコントローラで自動判別されるので、切替された新しい品種のウェーハリングが異なる品種の固定リングと加圧リングの間に挿入されるといった作業ミスを防止することができ、作業ミスに伴うウェーハリングや半導体チップの損傷が防止できて、ウェーハリング移送システムの信頼性向上を図ることができる。
【００２０】
また、第１作業位置での作業開始前に部品の品種切替作業ミスを検知することができるので、第１作業位置の作業中断が回避でき、作業性の改善が図れる。
【００２１】
さらに、既存のウェーハリング移送システムにおけるチップ認識カメラやカメラ付属のコントローラを適用することができるので、新たな設置スペースを確保するといった設計が不要であり、設備投資的に有利なウェーハリング移送システムが提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図７を参照して説明する。
【００２３】
図１〜図３に示す実施する形態のウェーハリング移送システムは、マガジン１０からウェーハリング１を第１作業位置Ｐ１に切り出し、第１作業位置Ｐ１と第２作業位置Ｐ２の間で往復移動させ、第１作業位置Ｐ１から作業済みのウェーハリング１をマガジン１０に戻す。ウェーハリング１は、例えば図５に示すような略円環状の金属板で、下面に伸縮性シート２の周辺部を貼着する。シート２の上面中央部に複数の半導体チップ３が格子状配列で接着される。ウェーハリング１の周縁部には、適宜に位置決め用切欠きなどが形成される。ウェーハリング１は、内径の異なる複数品種があり、同一品種の複数枚のウェーハリング１が１つのマガジン１０内に定ピッチで上下多段に整列される。マガジン１０は、所定の第１作業位置Ｐ１に隣接する昇降ベース１１に搬入され、昇降ベース１１で上下に定ピッチで間欠駆動される。
【００２４】
第１作業位置Ｐ１は、ウェーハリング１のシート２をエキスパンドし、ウェーハリング１の品種切替をする位置である。第２作業位置Ｐ２は、ウェーハリング１のシート２から半導体チップ３を取り出すハンドリング作業位置である。第２作業位置Ｐ２の上方定位置にチップ認識カメラ５０が設置される。チップ認識カメラ５０で撮像した画像データがコンピュータＣＰＵのコントローラ５１に入力される。コントローラ５１には、適宜に警報手段５２が連接される。
【００２５】
２つの作業位置Ｐ１、Ｐ２の間を、１台のテーブル２０が往復移動する。テーブル２０は、水平な直交二方向であるＸＹ方向に移動する水平なＸＹテーブルで、例えばＹ方向に平行なＹレール２１にＹ方向に往復移動可能に支持されたＹテーブル２２と、Ｙテーブル２２上に設置されたＸ方向に平行なＸレール２３にＸ方向に往復移動可能に支持されたＸテーブル２４を備える。Ｘテーブル２４上に固定リング３１と加圧リング３２を備えたエキスパンド機構３０が設置される。テーブル２０とエキスパンド機構３０で、第１作業位置Ｐ１と第２作業位置Ｐ２の間を往復移動する移動ユニット４０を構成する。
【００２６】
エキスパンド機構３０の固定リング３１と加圧リング３２は、特定の品種のウェーハリング１に対応した品種で、ウェーハリング１の品種切替に伴って固定リング３１と加圧リング３２が品種交換される。固定リング３１は、Ｘテーブル２４上に下部支持体３３を介して品種交換可能に固定される。加圧リング３２は、Ｘテーブル２４上に上部支持体３４を介して品種交換可能に設置される。図３に示すように、下部支持体３３に対して上部支持体３４が上下にシリンダ駆動するように嵌挿され、下部支持体３３に対して上部支持体３４を定ストロークで上下動させて、加圧リング３２を上限位置と下限位置の間で上下動させる。上限位置の加圧リング３２は、固定リング３１の上方にあって固定リング３１との間に所定の間隔を形成する。この間隔は、１枚のウェーハリング１が出し入れできる大きさである。下限位置の加圧リング３２は、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、ウェーハリング１のシート２を固定リング３１に押圧してシート２をエキスパンドした状態で保持する。
【００２７】
なお、図６（Ａ）は、エキスパンド前で固定リング３１上にウェーハリング１が位置決めされ、その上方に加圧リング３２が位置する。この状態から加圧リング３２を下降させてウェーハリング１の上面に当接させ、そのまま固定リング３１に向けて押し下げると、図６（Ｂ）に示すようにシート２が固定リング３１の上面から外周面を摺動して放射状にエキスパンドされる。このエキスパンドで半導体チップ３の間隔が拡がり、後でハンドリングがし易くなる。
【００２８】
また、加圧リング３２は、図２に示すような略矩形の金属板で、中央部に円形の作業穴３２ａを有する。加圧リング３２の周縁部が止めねじ３２ｂで上部支持体３４に交換可能に取り付けられる。加圧リング３２は、複数品種のウェーハリング１に対応した複数品種のものがあり、複数品種の加圧リング３２は、その作業穴３２ａの直径が相違して、外形は似た形状、サイズである。この加圧リング３２の周辺一部に、品種毎に形態が相違する品種表示部３２ｃを形成する。図２において、加圧リング３２が第１作業位置Ｐ１にあるとき、チップ認識カメラ５０の真下に位置する加圧リング３２の周辺一部に品種表示部３２ｃを形成する。
【００２９】
図４（Ａ）〜（Ｄ）に品種表示部３２ｃの具体例を示す。図４（Ａ）は、加圧リング３２の周辺一部を突出させた突片３２ｄに３個の小孔３２ｅを穿孔している。図４（Ｂ）は、同じ突片３２ｄに２個の小孔３２ｅを穿孔している。図４（Ｃ）は、同じ突片３２ｄに１個の小孔３２ｅを穿孔し、図４（Ｄ）は小孔のない突片３２ｄである。この図４（Ａ）〜（Ｄ）で、計４品種が表示されることになり、この４種類の品種表示部３２ｃをチップ認識カメラ５０が撮像し、撮像した画像データを演算処理するコントローラ５１が加圧リング３２の品種を認識する。
【００３０】
次に、上記ウェーハリング移送システムの品種切替時における動作順序を、図７のフローチャートを参照して説明する。
【００３１】
ステップＳ１は、第２作業位置Ｐ２でウェーハリング１のシート２から全ての半導体チップ３のハンドリングが終了したステップである。この後、ステップＳ２で移動ユニット４０を第１作業位置Ｐ１に移動させ、加圧リング３２を上限位置に上昇させて、作業済みの空のウェーハリング１を解放する。ステップＳ３で空のウェーハリング１をマガジン１０に戻す。図１の鎖線で示すようにＸテーブル２４をマガジン側に移動させて、ウェーハリング１の戻し動作を行う。このステップＳ３が終了して、ステップＳ４のウェーハリング品種切替作業に移行する。作業員が制御盤（図示せず）に品種パラメータの入力操作をし、第１作業位置Ｐ１にあるテーブル２０上の固定リング３１と加圧リング３２を取り外して、変更された品種の固定リング３１と加圧リング３２と交換する。
【００３２】
ステップＳ４が終了して、ステップＳ５に移行する。ステップＳ５では、図６（Ａ）に示すように第１作業位置Ｐ１の品種交換された加圧リング３２の品種表示部３２ｃをチップ認識カメラ５０で撮像する。撮像した画像データをコントローラ５１で演算処理して、第１作業位置Ｐ１の加圧リング３２の品種を検知する。コントローラ５１で検知された品種データと、ウェーハリング１の品種切替時にパラメータ入力された品種データがマッチングしている「ＯＫ」なら、ステップＳ６に移行する。２つの品種データがマッチングしていない「ＮＧ」なら、警報手段５２が作動して警報が発せられ、ステップＳ４に戻って、固定リング３１と加圧リング３２の品種の間違いを確認して、再度の品種交換が行われる。
【００３３】
ステップＳ６で第１作業位置Ｐ１の手前に、品種切替された新しいウェーハリング１を収納したマガジン１０が搬入されて、マガジン１０から新しいウェーハリング１が１枚ずつ第１作業位置Ｐ１の移動ユニット４０に切り出される。移動ユニット４０は、テーブル２０上で品種交換された固定リング３１と加圧リング３２が所定の間隔で開いた状態にあり、この両リングの間にマガジン１０から切り出された１枚のウェーハリング１が挿入されて、固定リング３１上で位置決めされる。次に、ステップＳ７で加圧リング３２が下降してシート２のエキスパンドが行われる。エキスパンド終了するとステップＳ８に移行して、移動ユニット４０が第２作業位置Ｐ２に移動する。第２作業位置Ｐ２でシート上からの半導体チップ３の１個ずつのハンドリングが行わる。図６（Ｂ）に示すように、チップ認識カメラ５０がハンドリングする半導体チップ３を撮像して、半導体チップ３を吸着ヘッド６０で取り出す。全ての半導体チップ３のハンドリングが終了すると、ステップＳ１に戻る。
【００３４】
なお、本発明のウェーハリング移送システムは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態を示すウェーハリング搬送システムにおける第１作業位置での部分断面を含む側面図である。
【図２】図１システムにおける平面図である。
【図３】図１システムにおける部分断面を含む正面図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）はウェーハリングに形成した品種表示部の各種形態を説明するための部分平面図である。
【図５】ウェーハリングの平面図である。
【図６】（Ａ）、（Ｂ）はチップ認識カメラの認識動作を説明するための部分拡大断面図である。
【図７】本発明システムの動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
１    ウェーハリング
２    シート
３    半導体チップ
１０    マガジン
２０    テーブル
３０    エキスパンド機構
３１    固定リング
３２    加圧リング
３２ｃ    品種表示部
３２ｅ    小孔
３２ｄ    突片
４０    移動ユニット
５０    チップ認識カメラ
５１    コントローラ
５２    警報手段
Ｐ１    第１作業位置
Ｐ２    第２作業位置
【図１】
2006156804.tif 000003
【図２】
2006156804.tif 000004
【図３】
2006156804.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006156804.tif 000007
【図６】
2006156804.tif 000008
【図７】
2006156804.tif 000009