(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレーの上面に設けた収容窪みに半導体装置を載置収容する手段と、前記半導体装置が収容されたトレーにおいて前記収容窪みから半導体装置が突出しているか否かを検出する収容良否判定機構と、前記半導体装置を収容したトレーの上面側に他のトレーを重ねる手段とを有する半導体製造装置であって、前記収容良否判定機構は前記トレーの少なくとも１列全ての収容窪みの内外に亘ってそれぞれ対面し、前記収容窪みに収容されている半導体装置の上面の高さが前記収容窪みの縁の高さとの間で設定以内であるか否かを判定できるセンサを有し、前記センサでトレー全ての収容窪みに収容されている半導体装置の収容状態の良否を判定する構成になっていることを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体製造装置に係わり、例えば、パッケージの周囲から外部電極端子であるリードを突出させた半導体装置の最終外観検査装置等において、検査後の良品半導体装置をトレーに損傷なく収容するアンローディング技術に適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置（半導体集積回路装置）の一つのパッケージ形態として、例えば、矩形体からなるパッケージの周面から複数のリードを所定間隔で突出させる構造が知られている。このような半導体装置において、パッケージの両側からリードを突出させる構造としてＳＯＰ（Small Outline Package ），ＳＯＪ（Small Outline J Leaded）と呼称されるものがあり、同様の構造でパッケージが薄く実装高さが低いものとしてＴＳＯＰ（Thin Small Outline Package），ＴＳＯＪと呼称されるものがある。また、パッケージの周面の４面からリードを突出させるものとしてはＴＱＦＰ（Thin Quad Flat Package）等がある。
【０００３】
これら半導体装置は、その製造の最終段階で、パッケージ表面の傷の有無、パッケージ面に印刷したマークの良否、リード曲がりの有無等の検査が行われ、良品のみがトレー等に収容されて出荷される。
【０００４】
このような外観検査装置（最終外観検査装置）については、例えば、工業調査会発行「電子材料」1994年５月号、Ｐ85〜Ｐ89（ＩＣリード外観検査装置）、同誌Ｐ91〜Ｐ94（ＩＣリード形状測定装置）に開示されている。また、市販の装置として、例えば、ＩＣ端子計測装置（IC LEAD INSPECTION SYSTEM ）等が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
半導体装置の外観検査装置においては、良品と判定された半導体装置を順次トレーに収容する。また、満杯となったトレー上は所定の場所に移動させられた後、このトレーの上または下に新たに満杯となったトレーを重ねる構造のアンローディング機構が設けられている。
【０００６】
このようなアンローディング機構において、トレーの収容窪みに半導体装置が適正に収容されず、トレーの表面（上面）から突出する状態、即ち、図１５に示すように、トレー１の収容窪み２を形成する収容窪み側壁の途中や上縁にＴＳＯＰ型の半導体装置３のパッケージ４から突出するリード５が引っ掛かるような状態では、その上にトレー１を重ねると、トレー面から突出する突出半導体装置６はその上方のトレー１に抑え付けられることになり、突出半導体装置６のリード５が折れまがり、不良品になってしまう。図１５では、トレー１を順次下から重ねる状態で示してある。
【０００７】
従来の外観検査装置では、突出半導体装置６の有無を検出するため、図１６に示すように、トレー１の上面に沿って平行に光ビーム７を投射し、この光ビーム７を受光素子８で検出し、受光素子で光ビームを受光した場合は突出半導体装置が存在せず適正に半導体装置３がトレー１の収容窪み２に収容されていると判定し、光ビーム７を受光素子８が受光しない場合は光ビーム７が突出半導体装置６に当たって遮られる結果であるから突出半導体装置が存在すると判定する収容良否判定機構が採用されている。即ち、この収容良否判定機構では、光ビーム７はトレー１の上面から一定の間隔ｈとなるように設定されている。
【０００８】
図１７はトレー１の略中央部分に突出半導体装置６が存在する状態を示す模式図である。光ビーム７は突出半導体装置６のパッケージ４の側面に当たるため、光ビーム７は受光素子８に到達せず、突出半導体装置６が存在することを検出できる。
【０００９】
しかし、図１８に示すようにトレー１の中央側が低くなるように反っている場合は、突出半導体装置６が存在しても光ビーム７は突出半導体装置６の上方を透過し、受光素子８に到達するため、突出半導体装置６が存在しても突出半導体装置６が存在しないと判定される。従って、トレーを積み重ねた場合、突出半導体装置６と判定されなかった半導体装置３は、トレーの積み重ねによって押し下げられ、リード５に力が加わりリード曲がり等を起こして不良品となってしまうことが多く、歩留り低下を来す。
【００１０】
図１８（ａ）は図１７に対応し、トレー１の略中央部分に突出半導体装置６が存在する状態を示す模式図であり、図１８（ｂ）はトレー１の反りが大きい場合には両側を除く中央及び中央寄りの半導体装置３が突出半導体装置６であっても、突出半導体装置６として検出できない状態を示すものであり、極端な例である。
【００１１】
これは、光ビーム７の高さを低くしてトレー１の上面に近づけても、検出の信頼性を維持するためには、その高さ（間隔）は０．５ｍｍ程度にしか小さくできないことと、幅３００ｍｍのポリフェニレンエーテル樹脂製のトレー１の反りは１ｍｍ程度と大きいことによる。
【００１２】
本発明の目的は、アンローディング機構部分等において複数のトレーを順次積み重ねても収容されている半導体装置のリード曲がりが発生し難い半導体製造装置を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、半導体装置を収容したトレーを順次重ねる前に、トレーに収容された半導体装置の突出不良を検出する収容良否判定機構を有する半導体製造装置において、トレーの反りがあっても確実に突出半導体装置の有無を検出することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、歩留りの向上が図れる半導体製造装置を提供することにある。
【００１５】
本発明の前記ならびにそのほか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あきらかになるであろう。
【００１６】
【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、下記のとおりである。
【００１７】
（１）トレーの上面に設けた収容窪みに半導体装置を載置収容する手段と、前記半導体装置が収容されたトレーにおいて前記収容窪みから半導体装置が突出しているか否かを検出する収容良否判定機構と、前記半導体装置を収容したトレーの上面側に他のトレーを重ねる手段とを有する半導体製造装置であって、前記収容良否判定機構は前記トレーの少なくとも１列全ての収容窪みの内外に亘ってそれぞれ対面し、前記収容窪みに収容されている半導体装置の上面の高さが前記収容窪みの縁の高さとの間で設定以内であるか否かを判定できるセンサを有し、前記センサでトレー全ての収容窪みに収容されている半導体装置の収容状態の良否を判定する構成になっている。
【００１８】
前記（１）の手段によれば、（ａ）トレーの全ての収容窪みに収容されている半導体装置の上面の高さをセンサで測定して半導体装置の収容状態の良否を判定することができる。従って、半導体装置の収容状態が不良と判定した場合には、半導体製造装置の動作を停止させて半導体装置の収容状態を適正の状態に修正できるため、トレーを積み重ねても半導体装置は押し潰されることもなくリード曲がりが発生しなくなる。
【００１９】
（ｂ）この結果、歩留りの向上が達成できる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００２１】
（実施形態１）
図１乃至図１４は本発明の一実施形態（実施形態１）である半導体製造装置とその半導体製造装置に取り付けられるトレーおよびそのトレーに収容されるＴＳＯＰ型の半導体装置等に係わる図である。
【００２２】
ここで、本発明が適用される外観検査装置の概略について図２の装置ユニット配置図を用いて説明する。外観検査装置は左から右に向かってトレーを供給する供給部１０，計測部１１，裏面計測部１２，良品と判定された製品（半導体装置）を収容したトレーを収容する収容部１３，良品と判定された製品を収容したマガジンを収容する収容部１４，不良製品を収容したトレーの第１収容部１５及び不良製品を収容したトレーの第２収容部１６と並んでいる。供給部１０と計測部１１に掛けてポイントツウポイント方式のローダ１７が配設され、供給部１０から計測部１１に半導体装置を１個づつ供給するようになっている。また、計測部１１と裏面計測部１２に掛けてポイントツウポイント方式のローダ１８が配設され、計測部１１から裏面計測部１２に半導体装置を１個づつ供給するようになっている。また、裏面計測部１２〜第２収容部１６に掛けてポイントツウポイント方式のローダ１９が配設されていて、各部間での半導体装置の搬送を行うようになっている。
【００２３】
前記計測部１１及び裏面計測部１２では各種の検査測定が可能であるが、計測（検査）例の一例を挙げるならば、図１４に示すような例がある。検査ポジションにはプリズムステージ２０が配置され、このプリズムステージ２０上には半導体装置３が載置される。この例では半導体装置３はＴＳＯＰ型半導体装置であり、図１３にも示すように矩形のパッケージ４の両側から平行に複数のリード５を突出させる外観形状になっている。リード５は表面実装が可能なガルウィング型になっている。プリズムステージ２０の下部側方にはそれぞれ発光体２１ａ，２１ｂが配置されている。これら発光体２１ａ，２１ｂからは光束２２ａ，２２ｂが出射され、半導体装置３の下部を照らすとともに、これら光束２２ａ，２２ｂはプリズム作用で屈折し半導体装置３の両側にそれぞれ屈折光２３ａ，２３ｂとして進む。この屈折光２３ａ，２３ｂの進行方向側にはそれぞれカメラ２４ａ，２４ｂが配設されていて、これらの屈折光２３ａ，２３ｂを受光するようになっている。前記カメラ２４ａ，２４ｂは、例えばＣＣＤ（charge coupled device）カメラであり、ＸＹステージ２５ａ，２５ｂに支持されている。また、前記発光体２１ａ，２１ｂは、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）である。
【００２４】
これによって、リード曲がり，パッケージの欠け等の検査が可能になる。例えば、リードに曲がりが有るか否かの判定，リードの浮き不良があるか否かの判定，リード間隔の良否判定，リード先端位置が揃っているか否かの判定等を行うことができるとともに、パッケージの欠けの有無の判定等を行うことができる。
【００２５】
良品と判定された半導体装置は収容部１３でトレーに収容され、不良品と判定された半導体装置は不良の形態によって第１収容部１５または第２収容部１６でそれぞれトレーに収容される。
【００２６】
収容部１３は、図２及び図３に示すように、トレー供給部３０とトレー収容部３１を有するとともに、トレー供給部３０とトレー収容部３１との間でローダ１９のピックアォプノズル３２で半導体装置３を保持してトレーに半導体装置３を収容する（図３参照）。図３に示すように、トレー供給部３０ではからのトレー１が積み重ねられ、最下段のトレー１から順次払い出しされてトレー収容部３１側に送られる。払い出されたトレー１には順次良品半導体装置３が収容される。満杯となってトレー収容部３１に至ったトレー１は、順次上方に押し上げられてトレー同士が積み重ねられる。
【００２７】
この際、前述のようにトレーの収容窪みからＴＳＯＰ型の半導体装置が食み出していると、トレーとトレーを重ね合わせた際、押し潰されてリード曲がり等が発生する。
【００２８】
そこで、本実施形態１では、図２及び図３に示すように、トレー供給部３０とトレー収容部３１との間に突出半導体装置の有無を検出する収容良否判定機構３４が配設されている。収容良否判定機構３４は、図４に示すように、トレーの移動方向に直交する方向に延在する支持フレーム３５が設けられている。この支持フレーム３５は、トレー供給部３０からトレー収容部３１に向かってトレー１を案内する一対のガイド３６の上方に位置している。
【００２９】
この支持フレーム３５の一面には支持ピン３７が固定されているとともに、この支持ピン３７には支持体３８が取り付けられている。この取り付けは、支持体３８に設けた一対のアーム３９の底部分の穴に前記支持ピン３７を挿入した後、一方のアーム３９に設けた図示しない穴にボルト４０を挿入し、ボルト４０のネジ部分を他方のアーム３９に設けた図示しない雌ネジ部分に螺合することによって支持体３８を支持ピン３７に固定することによって行う。
【００３０】
支持体３８は図４に示すように逆Ｔ字形状となり、その下部のトレー１の面に沿って延在する支持片４１の両側面にはボルト４２及び座金４３を用いて支持板４４が固定されている（図４・５参照）。
【００３１】
前記支持板４４には、図１，図４及び図５に示すように、それぞれセンサ４５が固定されている。センサ４５に繋がるコード４６は図示しない検査本体に接続されている。前記各センサ４５は、トレー１の収容窪み２の対応する縁部分を検出できるように配置されている。収容窪み２のサイズは小さいため、同一の支持板４４にセンサ４５を並べた場合検出ができなくなる。従って、本実施形態１では支持板４４を２枚とし、図６に示すように、一方の支持板４４のセンサ４５で収容窪み２に収容された半導体装置３の右側部分の検出を行い、他方の支持板４４のセンサ４５で収容窪み２に収容された半導体装置３の左側部分の検出を行うようにしてある。従って、半導体装置３が大きい場合、またはセンサ４５をより小さくできる場合は１枚の支持板に全てのセンサを一列に並べて配置してもよい。なお、１枚の支持板にセンサを千鳥の足跡状に配置してもよいことは勿論である。本実施形態１ではセンサ４５の保守点検の容易性を考慮して支持板４４を離して２枚とした構造になっている。
【００３２】
ここで、ＴＳＯＰ型の半導体装置３を収容するトレー１について簡単に説明する。トレー１は、図１０に示すように、上面に縦横に半導体装置３を収容する収容窪み２を有する構造になっていて、側面は図１１に示すようになり、端面は図１２に示すようになっている。トレー１は、例えば長さ３１５．８ｍｍ，幅１３５．８ｍｍのポリフェニレンエーテル樹脂製となっている。
【００３３】
図６は良品と判定された半導体装置３を収容したトレー１と、収容良否判定機構３４のセンサ４５との位置関係を示す図である。これにより、収容窪み２に収容された半導体装置３のパッケージ４の一縁部分の上面と、近接する収容窪み２の縁の高さを検出することができる。センサ４５は、磁気センサからなり、検出できる高さ範囲は２ｍｍと大きく、所定の高さを基準にした場合には、その基準高さＡに対して±１ｍｍの転出が可能である。従って、基準高さＡをトレー１に反りがない図７の状態とした場合、トレー１の収容窪み２を形成する収容窪み側壁の途中や上縁にＴＳＯＰ型の半導体装置３のパッケージ４から突出するリード５が引っ掛かるような状態（突出半導体装置６）では、突出した半導体装置３の突出高さが検出高さ域にあるため、収容窪み２の縁の高さＬ及び突出半導体装置６のパッケージ４の突出上面高さＭを検出することができる。本実施形態１のセンサ４５は検出高さ範囲は２ｍｍと広いことから、トレー１が１ｍｍ程度反るようなことがあっても確実に突出半導体装置６を検出することができる。
【００３４】
図８はトレー１に反りがない状態であり、ａはセンサ検出範囲を示し、ｂはセンサ面よりセンサ面真下の半導体装置３のパッケージ４の最も近い部分までの距離を示す。この場合、ａ＞ｂなる関係にある。また、図９はトレー１に反りがある状態であり、ａはセンサ検出範囲を示し、ｃはトレー１反り量を示し、ｄはセンサ面よりセンサ面真下の半導体装置３のパッケージ４の最も近い部分までの距離を示す。この場合、ａ＞ｄなる関係にある。これらの図からも分かるように、本実施形態１によれば、トレー１の幅方向（センサ４５の並ぶ方向）の各収容窪み２に収容された半導体装置３は、トレー１の反りの有無に係わらず、その収容状態の良否を正確かつ確実に検出判定することができる。
【００３５】
本実施形態１の半導体製造装置（外観検査装置）によれば、トレー１の全ての収容窪み２に収容されている半導体装置３の上面の高さをセンサ４５で測定して半導体装置３の収容状態の良否を判定することができる。従って、半導体装置３の収容状態が不良と判定した場合には、外観検査装置の動作を停止させて突出半導体装置６の収容状態を適正の状態に修正できるため、その後トレー１を積み重ねても半導体装置３は押し潰されることもなくリード曲がりが発生しなくなる。この結果、歩留りの向上が達成できる。
【００３６】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施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、たとえば、センサとしては磁気センサや容量センサ等他のものでもよい。
【００３７】
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明をその背景となった利用分野である外観検査技術に適用した場合について説明したが、それに限定されるものではなく、他の半導体製造装置にも同様に適用でき、同様の効果を得ることができる。
【００３８】
【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、下記のとおりである。
【００３９】
（１）半導体製造装置（外観検査装置）において、ＴＳＯＰ型の半導体装置を収容したトレーを重ねる前に、トレーに収容された半導体装置の突出不良を、トレーの反りがあっても収容良否判定機構で確実に検出することができることから、突出半導体装置を適正な収容状態に修正でき、トレーの重ね合わせによって半導体装置が押し潰されるようなこともなくリード曲がりが発生しなくなる。この結果、歩留りの高い外観検査装置になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態（実施形態１）である半導体製造装置（外観検査装置）のアンローディング機構における収容良否判定機構を示す模式的断面図である。
【図２】本実施形態１の外観検査装置の装置ユニット配置図を示す平面図である。
【図３】本実施形態１のアンローディング機構を示す模式図である。
【図４】本実施形態１の外観検査装置における収容良否判定機構を示す模式的断面図である。
【図５】前記収容良否判定機構におけるセンサ配列状態を示す模式図である。
【図６】トレーに対する前記センサの配列状態を示す模式図平面図である。
【図７】トレーの収容窪みに収容された半導体装置とセンサとの位置関係を示す拡大断面図である。
【図８】本実施形態１の外観検査装置においてトレーに反りが無い状態での突出半導体装置の検出状態を示す模式図である。
【図９】本実施形態１の外観検査装置においてトレーに反りがある状態での突出半導体装置の検出状態を示す模式図である。
【図１０】本実施形態１の外観検査装置において使用するトレーの平面図である。
【図１１】前記トレーの側面図である。
【図１２】前記トレーの端面図である。
【図１３】本実施形態１の外観検査装置で検査するＴＳＯＰ型半導体装置の斜視図である。
【図１４】本実施形態１の外観検査装置においてＴＳＯＰ型半導体装置のリード曲がり等を検査する検査機構を示す模式図である。
【図１５】トレーを積み重ねた際発生するリード曲がり現象を示す模式的断面図である。
【図１６】従来の外観検査装置における突出半導体装置の有無を検出する収容良否判定機構の一部を示す模式図である。
【図１７】従来の外観検査装置において突出半導体装置を検出した状態を示す模式図である。
【図１８】従来の外観検査装置においてトレーが沿っている状態では突出半導体装置が検出されない状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１…トレー、２…収容窪み、３…半導体装置、４…パッケージ、５…リード、６…突出半導体装置、７…光ビーム、８…受光素子、１０…供給部、１１…計測部、１２…裏面計測部、１３，１４…収容部，１５…第１収容部、１６…第２収容部、１７，１８，１９…ローダ、２０…プリズムステージ、２１ａ，２１ｂ…発光体、２２ａ，２２ｂ…光束、２３ａ，２３ｂ…屈折光、２４ａ，２４ｂ…カメラ、２５ａ，２５ｂ…ＸＹステージ、３０…トレー供給部、３１…トレー収容部、３２…ピックアォプノズル、３４…収容良否判定機構、３５…支持フレーム、３６…ガイド、３７…支持ピン、３８…支持体、３９…アーム、４１…支持片、４４…支持板、４５…センサ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
0004411565.tif 000017
【図１７】
0004411565.tif 000018
【図１８】
0004411565.tif 000019