特許 7510701 半導体製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-26

(45)【発行日】2024-07-04

(54)【発明の名称】半導体製造装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/67 20060101AFI20240627BHJP

   H01L 21/52 20060101ALI20240627BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 E

H01L21/52 F

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022000656

(22)【出願日】2022-01-05

(65)【公開番号】P2023100167

(43)【公開日】2023-07-18

【審査請求日】2023-03-29

(73)【特許権者】

【識別番号】591009705

【氏名又は名称】株式会社 東京ウエルズ

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100127465

【弁理士】

【氏名又は名称】堀田 幸裕

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(72)【発明者】

【氏名】小島 智幸

(72)【発明者】

【氏名】小平 晃久

【審査官】宮久保 博幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－１９７６９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０７６０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０２９３５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－３１２２５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－３４５８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１３／０９４０７０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６７

Ｈ０１Ｌ ２１／５２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

半導体チップを搭載した透光性の材料からなるウエハシートを載置して前記半導体チップを撮像する半導体製造装置において、
前記ウエハシートの前記半導体チップと反対側の面を吸着するとともに、筒状の吸着ノズル本体と、前記吸着ノズル本体の前記ウエハシート側に設けられ、前記ウエハシートに当接するウエハシート当接面とを有する吸着ノズルと、
前記吸着ノズル本体内に設けられ、前記ウエハシート当接面に向けて光を照射する照明装置と、
前記ウエハシートの前記半導体チップ側に設けられた撮像装置と、を備え、
前記ウエハシート当接面に、前記照明装置からの光が通過する開口が形成され、
前記照明装置からの光を、前記ウエハシート当接面の前記開口を介して前記半導体チップに向けて照射しながら、前記半導体チップの画像を前記撮像装置により撮像し、
前記照明装置は、複数の光ファイバからなり、各光ファイバの先端から光を前記ウエハシート当接面の前記開口を介して前記半導体チップに向けて照射し、
前記ウエハシート当接面の前記開口は、円周方向に沿って区画された複数の円周方向領域を有し、各光ファイバの先端は、いずれかの円周方向領域に対応して設けられている、半導体製造装置。

【請求項2】

半導体チップを搭載した透光性の材料からなるウエハシートを載置して前記半導体チップを撮像する半導体製造装置において、
前記ウエハシートの前記半導体チップと反対側の面を吸着するとともに、筒状の吸着ノズル本体と、前記吸着ノズル本体の前記ウエハシート側に設けられ、前記ウエハシートに当接するウエハシート当接面とを有する吸着ノズルと、
前記吸着ノズル本体内に設けられ、前記ウエハシート当接面に向けて光を照射する照明装置と、
前記ウエハシートの前記半導体チップ側に設けられた撮像装置と、を備え、
前記ウエハシート当接面に、前記照明装置からの光が通過する開口が形成され、
前記照明装置からの光を、前記ウエハシート当接面の前記開口を介して前記半導体チップに向けて照射しながら、前記半導体チップの画像を前記撮像装置により撮像し、
前記照明装置は、前記吸着ノズル本体内に前記吸着ノズルの軸線に直交して配置された照明支持板と、前記照明支持板上に配置され光を前記ウエハシート当接面の前記開口を介して前記半導体チップに向けて照射する複数の発光体とを有し、
前記ウエハシート当接面の前記開口は、円周方向に沿って区画された複数の円周方向領域を有し、各発光体は、いずれかの円周方向領域に対応して設けられている、半導体製造装置。

【請求項3】

前記ウエハシート当接面は、非透光性の材料からなる、請求項１または２記載の半導体製造装置。

【請求項4】

前記ウエハシート当接面の各円周方向領域は、さらに半径方向内方の内側部と、半径方向外側の外側部とに区画され、
各円周方向領域に対して複数の光ファイバの先端が対応し、各円周方向領域に関し、ある光ファイバの先端が内側部に対応し、残りの光ファイバの先端が外側部に対応する、請求項１記載の半導体製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は半導体製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体チップを金属フレームに搭載するダイボンド工程において、半導体チップを透光性のウエハシート上に搭載し、ウェーハシートの裏側から半導体チップに対して光を照射しながら半導体チップをシルエットの状態で撮像し、半導体チップの位置と形状を認識する方法が提案されている（特許文献１参照）。

【0003】

また半導体チップに対して光を照射する際、光を導光板を介して半導体チップに光を照射する方法も開発されている（特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平５－９５０３４号公報

【文献】特開２００７－３５９３７公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来より半導体チップに対して明確かつ鮮明な光を照射することができ、かつ全体としてコンパクトな構造をもつ半導体製造装置は開発されていない。

【0006】

本開示はこのような点を考慮してなされたものであり、半導体チップに対して明確かつ鮮明な光を照射することができ、かつ全体としてコンパクトな構造をもつ半導体製造装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示は、半導体チップを搭載した透光性の材料からなるウエハシートを載置して前記半導体チップを撮像する半導体製造装置において、前記ウエハシートの前記半導体チップと反対側の面を吸着するとともに、筒状の吸着ノズル本体と、前記吸着ノズル本体の前記ウエハシート側に設けられ、前記ウエハシートに当接するウエハシート当接面とを有する吸着ノズルと、前記吸着ノズル本体内に設けられ、前記ウエハシート当接面に向けて光を照射する照明装置と、前記ウエハシートの前記半導体チップ側に設けられた撮像装置と、を備え、前記ウエハシート当接面に、前記照明装置からの光が通過する開口が形成され、前記照明装置からの光を、前記ウエハシート当接面の前記開口を介して前記半導体チップに向けて照射しながら、前記半導体チップの画像を前記撮像装置により撮像する、半導体製造装置である。

【0008】

本開示は、前記ウエハシート当接面は、非透光性の材料からなる、半導体製造装置である。

【0009】

本開示は、前記照明装置は、複数の光ファイバからなり、各光ファイバの先端から光を前記ウエハシート当接面の前記開口を介して前記半導体チップに向けて照射する、半導体製造装置である。

【0010】

本開示は、前記照明装置は、前記吸着ノズル本体内に前記吸着ノズルの軸線に直交して配置された照明支持板と、前記照明支持板上に配置され光を前記ウエハシート当接面の前記開口を介して前記半導体チップに向けて照射する複数の発光体とを有する、半導体製造装置である。

【0011】

本開示は、前記ウエハシート当接面の前記開口は、円周方向に沿って区画された複数の円周方向領域を有し、各光ファイバの先端は、各円周方向領域に対応して設けられている、半導体製造装置である。

【0012】

本開示は、前記ウエハシート当接面の前記開口は、円周方向に沿って区画された複数の円周方向領域を有し、各発光体は、各円周方向領域に対応して設けられている、半導体製造装置である。

【0013】

本開示は、前記ウエハシート当接面の各円周方向領域は、さらに半径方向内方の内側部と、半径方向外側の外側部とに区画されている、半導体製造装置である。

【発明の効果】

【0014】

本開示によれば、照明装置からウエハシート当接面の開口を介して明確かつ鮮明な光を半導体チップに対して照射することができ、かつ半導体装置を全体としてコンパクトに構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は本開示の第１の実施の形態による半導体製造装置を示す概略図。

【図2】図２は第１の実施の形態による半導体製造装置の吸着ノズル部分を示す拡大図。

【図3】図３は第２の実施の形態による半導体製造装置の吸着ノズル部分を示す拡大図。

【図4】図４は撮像装置により得られる撮像画像を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0016】

＜第１の実施の形態＞
以下、図面を参照して本開示の第１の実施の形態について説明する。図１乃至図２は本開示の第１の実施の形態を示す図である。

【0017】

図１および図２に示すように本開示による半導体製造装置１０は、半導体チップ１を搭載した透光性の材料からなるウエハシート２を載置して半導体チップ１を撮像するものである。

【0018】

このような半導体製造装置１０は、ウエハシート２上の半導体チップ１と反対側の面を吸着するとともに、円筒状の吸着ノズル本体１２と、吸着ノズル本体１２のウエハシート２側に設けられたウエハシート当接面（ウエハシート当接部ともいう）１３とを有する吸着ノズル１１と、吸着ノズル本体１２内に設けられウエハシート当接面１３に向けて光を照射する複数の光ファイバ（照明装置）２５とを備えている。

【0019】

また吸着ノズル本体１２は、その下方位置において、支持体１５により支持されている（図１参照）。

【0020】

さらに吸着ノズル本体１２内には、ロッド保持体１７により昇降自在に保持された昇降ロッド１６が設けられている。

【0021】

また、ウエハシート２の吸着ノズル１１と反対側に撮像装置１８が設けられ、この撮像装置１８は、光ファイバ２５からの透過光を撮像する。また、撮像装置１８近傍に、ウエハシート２の半導体チップ１側を照射する追加照明装置１９が設けられている。また、本実施形態に係る半導体製造装置１０は、画像処理機能を有する制御装置２０を備え、この制御装置２０は、撮像装置１８から取りこんだ画像を認識し、半導体チップ１の外形形状および配置位置をもとめる。

【0022】

また吸着ノズル本体１２内には、上述のように昇降ロッド１６が昇降自在に設けられ、昇降ロッド１６の上端に突き上げ針１６ａが設けられている。また、ウエハシート当接面１３に突き上げ針１６ａが貫通する孔１３ａが形成され、昇降ロッド１６の昇降動作によって、突き上げ針１６ａがウエハシート当接面１３の孔１３ａ内を移動する。また、突き上げ針１６ａに突き上げられたウエハシート２上の半導体チップ１をピックアップして、半導体チップ１をウエハシート２から取り出すピックアップ装置（図示しない）が設けられている。このピックアップ装置は、取り出した半導体チップ１をリードフレームのボンディング作業位置へと搬送し、半導体チップ１を用いてリードフレームに対してボンディング処理を行う。

【0023】

次に図１および図２を用いて、半導体製造装置１０の吸着ノズル１１について更に述べる。図１および図２に示すように、吸着ノズル１１の吸着ノズル本体１２は全体として金属材料のような非透光性の材料からなり、図示しない減圧機構により内部が減圧される。そして吸着ノズル本体１２はウエハシート当接面１３に当接するウエハシート２を吸着するようになっている。またウエハシート当接面１３の中央に、突き上げ針１６ａが貫通する孔１３ａが形成されている。

【0024】

本実施の形態において、ウエハシート当接面１３には、突き上げ針１６ａが貫通する孔１３ａの外側に、光ファイバ２５の先端２５ａから照射される光が透過する開口１３Ａが形成されている。この開口１３Ａはウエハシート２を吸着する吸着ノズル１１の吸着口としても機能する。

【0025】

さらにウエハシート当接面１３の開口１３Ａは、半径方向に沿って延びる半径方向区画壁２１により円周方向に沿って８つに区画された円周方向領域２３を有する。

【0026】

また各円周方向領域２３は、さらに円周方向に沿って延びる円周方向区画壁２２により、半径方向内方の内側部２３ａと、半径方向外側の外側部２３ｂとして区画されている。

【0027】

また、吸着ノズル本体１２には、合計２４本の光ファイバ２５が設けられ、各光ファイバ２５はその先端２５ａからウエハシート当接面１３の開口１３Ａを介して、ウエハシート２に搭載された半導体チップ１に向けて光を照射する。本実施の形態において、１つの円周方向領域２３に対応して３本の光ファイバ２５が設けられ、１つの円周方向領域２３に対応する３本の光ファイバ２５のうち１本の光ファイバ２５は内側部２３ａを透過する光を照射し、２本の光ファイバ２５は外側部２３ｂを透過する光を照射する。

【0028】

また各光ファイバ２５はその先端２５ａが吸着ノズル本体１２内において、ウエハシート当接面１３の開口１３Ａに向くよう設置されている。そして、光ファイバ２５は吸着ノズル本体１２の壁面１２ａを貫通して外方へ延び、さらに吸着ノズル本体１２の壁面１２ａの外側に設けられたシール材１４を貫通して、吸着ノズル本体１２の壁面１２ａの外側に沿って支持体１５側へ延びている。

【0029】

なお、２４本の光ファイバ２５は、吸着ノズル本体１２内において、その先端２５ａが円周方向に沿って所定間隔をおいて配置されている。

【0030】

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

【0031】

まず半導体チップ１が搭載されたウエハシート２が、吸着ノズル１１のウエハシート当接面１３上に載置される。

【0032】

次に吸着ノズル１１の吸着ノズル本体１２に設けられた２４本の光ファイバ２５の先端２５ａからウエハシート２上の半導体チップ１に向けて光が照射される。このようにウエハシート２上の半導体チップ１に向けて光が照射されることにより、半導体チップ１が投影されて半導体チップ１の画像が撮像装置１８により撮像される。

【0033】

この間、２４本の光ファイバ２５の先端２５ａからの光がウエハシート当接面１３の開口１３Ａのうち対応する内側部２３ａまたは外側部２３ｂを通って、ウエハシート２上の半導体チップ１を照射する。

【0034】

本実施の形態によれば、吸着ノズル１１の吸着ノズル本体１２に設けられ、円周方向に所定間隔をおいて配置された２４本の光ファイバ２５の先端２５ａから、ウエハシート２上の半導体チップ１に向けて複数（２４本）の光線を照射することができる。このため、２４本の光線を用いて半導体チップ１を均一にかつ片寄りなく光を照射することができる。また、２４本の光線を用いて半導体チップ１に明確かつ鮮明な光を照射することができる。

【0035】

また、２４本の光ファイバ２５を吸着ノズル１１の吸着ノズル本体１２内に配置することができるため、吸着ノズル１１と光ファイバ２５の全体構造をコンパクトに構成することができる。

【0036】

次に半導体チップ１の画像を撮像装置１８により撮像した後、撮像装置１８の撮影画像は制御装置２０へ送られ、この制御装置２０により半導体チップ１の外形形状および配置位置が求められる。

【0037】

このような吸着ノズル１１において、光ファイバ２５によるいわゆるバックライト照明により、図４にそのイメージを示すように、ウエハシート２上に搭載された半導体チップ１の表面でなく、半導体チップ１同士の境界であるダイシングライン３が照らし出される。すなわち、ウエハシート２の底面側から光を照射した場合において、撮像装置１８により、ウエハシート２の上側から撮像することにより、ダイシングライン３は白く映り、半導体チップ１は黒く映るためコントラストがはっきりする。これにより、ウエハシート２上部から撮像して半導体チップ１の外形形状および配置位置を入手することができ、かつウエハシート２の位置決めをするに当たり、半導体チップ１境界が明確に認識できる。

【0038】

次に制御装置２０で求められた半導体チップ１の外形形状および配置位置の情報に基づいて、突き上げ針１６ａがウエハシート当接面１３の孔１３ａを通ってウエハシート２上に搭載された半導体チップ１を突き上げる。その後、ウエハシート２上の半導体チップ１は図示しないピックアップ装置によりリードフレームのボンディング作業位置へと搬送され、半導体チップ１を用いてリードフレームに対してボンディング処理が行われる。

【0039】

以上のように本実施の形態によれば、光ファイバ２５の先端２５ａからウエハシート２上の半導体チップ１に向けて均一かつ片寄りなく、かつ明確で鮮明な光を照射することができる。また光ファイバ２５を吸着ノズル１１内に配置することができるため、半導体製造装置１０全体をコンパクトに構成することができる。

【0040】

＜第２の実施の形態＞
次に、図３を参照して本開示の第２の実施の形態について説明する。図３に示す第２の実施の形態において、図１および図２に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して説明する。

【0041】

図３に示すように本開示による半導体製造装置１０は、半導体チップ１を搭載した透光性の材料からなるウエハシート２を載置して半導体チップ１を撮像するものである（図１参照）。

【0042】

このような半導体製造装置１０は、ウエハシート２の半導体チップ１と反対側の面を吸着するとともに、円筒状の吸着ノズル本体１２と、吸着ノズル本体１２のウエハシート２側に設けられたウエハシート当接面（ウエハシート当接部ともいう）１３とを有する吸着ノズル１１と、吸着ノズル本体１２内に設けられウエハシート当接面１３に向けて光を照射する照明装置２８Ａとを備えている。

【0043】

また吸着ノズル本体１２は、その下方位置において、支持体１５により支持されている（図１参照）。

【0044】

さらに吸着ノズル本体１２内には、ロッド保持体１７により昇降自在に保持された昇降ロッド１６が設けられている。

【0045】

また、ウエハシート２の吸着ノズル１１と反対側に撮像装置１８が設けられ、この撮像装置１８は、照明装置２８Ａからの透過光を撮像する。また撮像装置１８近傍に、ウエハシート２の半導体チップ１側を照射する追加照明装置１９が設けられている。また、本実施形態に係る半導体製造装置１０は、画像処理機能を有する制御装置２０を備え、この制御装置２０は、撮像装置１８から取りこんだ画像を認識し、半導体チップ１の外形形状を計測する。

【0046】

また吸着ノズル本体１２内には、上述のように昇降ロッド１６が昇降自在に設けられ、昇降ロッド１６の上端に突き上げ針１６ａが設けられている。また、ウエハシート当接面１３に突き上げ針１６ａが貫通する孔１３ａが形成され、昇降ロッド１６の昇降動作によって、突き上げ針１６ａがウエハシート当接面１３の孔１３ａ内を移動する。また、突き上げ針１６ａに突き上げられたウエハシート２上の半導体チップ１をピックアップして、半導体チップ１をウエハシート２から取り出すピックアップ装置（図示しない）が設けられている。このピックアップ装置は、取り出した半導体チップ１をリードフレームのボンディング作業位置へと搬送し、半導体チップ１を用いてリードフレームに対してボンディング処理を行う。

【0047】

次に図３を用いて、半導体製造装置１０の吸着ノズル１１について更に述べる。図３に示すように、吸着ノズル１１の吸着ノズル本体１２は全体として金属材料のような非透光性の材料からなり、図示しない減圧機構により内部が減圧される。そして吸着ノズル本体１２はウエハシート当接面１３に当接するウエハシート２を吸着するようになっている。またウエハシート当接面１３の中央に、突き上げ針１６ａが貫通する孔１３ａが形成されている。

【0048】

本実施の形態において、ウエハシート当接面１３には、突き上げ針１６ａが貫通する孔１３ａの外側に、照明装置２８Ａの後述する発光体２８から照射される光が透過する開口１３Ａが形成されている。この開口１３Ａはウエハシート２を吸着する吸着ノズル１１の吸着口としても機能する。

【0049】

さらにウエハシート当接面１３の開口１３Ａは、半径方向に延びる半径方向区画壁２１により円周方向に沿って８つに区画された円周方向領域２３を有する。

【0050】

また各円周方向領域２３は、さらに円周方向に延びる円周方向区画壁２２により、半径方向内方の内側部２３ａと、半径方向外側の外側部２３ｂとして区画されている。

【0051】

また、吸着ノズル本体１２の壁面１２ａ内には、段部１２ｂが形成され、吸着ノズル本体１２内部に、段部１２ｂにより保持された照明支持板２７が取り付けられている。この照明支持板２７は、円筒状の吸着ノズル本体１２の軸線に対して直交して設けられている。そして照明支持板２７上に複数、例えば８個のＬＥＤからなる発光体２８が設けられ、各発光体２８からウエハシート当接面１３の開口１３Ａを介して、ウエハシート２に搭載された半導体チップ１に向けて光を照射する。本実施の形態において、照明支持板２７上の８個の発光体２８は円周方向に沿って所定間隔を置いて配置され、１つの円周方向領域２３に対応して１つの発光体２８が設けられ、各発光体２８から対応する円周方向領域２３を透過する光を照射する。

【0052】

本実施の形態において、上述した照明支持板２７と発光体２８とにより照明装置２８Ａが構成される。また照明支持板２７上の各発光体２８は配線２９に接続されている。

【0053】

この配線２９は吸着ノズル本体１２の壁面１２ａを貫通して外方へ延び、さらに吸着ノズル本体１２の壁面１２ａの外側に設けられたシール材１４を通り、吸着ノズル本体１２の壁面１２ａの外側に沿って支持体１５側へ延びている。

【0054】

次にこのような構成からなる本実施の形態の作用について説明する。

【0055】

まず半導体チップ１が搭載されたウエハシート２が、吸着ノズル１１のウエハシート当接面１３上に載置される。

【0056】

次に吸着ノズル１１の吸着ノズル本体１２の照明支持板２７上に設けられた８個の発光体２８からウエハシート２上の半導体チップ１に向けて光が照射される。このようにウエハシート２上の半導体チップ１に向けて光が照射されることにより、半導体チップ１が投影されて半導体チップ１の画像が撮像装置１８により撮像される。

【0057】

この間、８個の発光体２８からの光がウエハシート当接面１３の開口１３Ａのうち対応する円周方向領域２３を通って、ウエハシート２上の半導体チップ１を照射する。

【0058】

本実施の形態によれば、吸着ノズル１１の吸着ノズル本体１２に設けられた、円周方向に所定間隔をおいて配置された８個の発光体２８から、ウエハシート２上の半導体チップ１に向けて複数（８本）の光線を照射することができるため、８本の光線を用いて半導体チップ１を均一にかつ片寄りなく光を照射することができる。また、８本の光線を用いて、半導体チップ１に明確かつ鮮明な光を照射することができる。

【0059】

また、照明支持板２７と８個の発光体２８を吸着ノズル１１の吸着ノズル本体１２内に配置することができるため、吸着ノズル１１と、照明支持板２７と発光体２８とからなる照明装置２８全体をコンパクトに構成することができる。

【0060】

次に半導体チップ１の画像を撮像装置１８により撮像した後、撮像装置１８の撮影画像は制御装置２０へ送られ、この制御装置２０により半導体チップ１の外形形状および配置位置が求められる。

【0061】

次に制御装置２０で求められた半導体チップ１の外形形状および配置位置の情報に基づいて、突き上げ針１６ａがウエハシート当接面１３の孔１３ａを通ってウエハシート２上に搭載された半導体チップ１を突き上げる。その後、ウエハシート２上の半導体チップ１は図示しないピックアップ装置によりリードフレームのボンディング作業位置へと搬送され、半導体チップ１を用いてリードフレームに対してボンディング処理が行われる。

【0062】

以上のように本実施の形態によれば、照明支持板２７上に設けられた発光体２８からウエハシート２上の半導体チップ１に向けて均一かつ片寄りなく、かつ明確で鮮明な光を照射することができる。また照明支持板２７と発光体２８を吸着ノズル１１内に配置することができるため、半導体製造装置１０全体をコンパクトに構成することができる。

【符号の説明】

【0063】

１ 半導体チップ
２ ウエハシート
１０ 半導体製造装置
１１ 吸着ノズル
１２ 吸着ノズル本体
１３ ウエハシート当接面
１３Ａ 開口
１３ａ 孔
１６ 昇降ロッド
１６ａ 突き上げ針
１８ 撮像装置
１９ 追加照明装置
２０ 制御装置
２１ 半径方向区画壁
２２ 円周方向区画壁
２３ 円周方向領域
２５ 光ファイバ
２５ａ 先端
２７ 照明支持板
２８ 発光体
２８Ａ 照明装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】