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CN101295661B - 基板吸附装置和基板搬送装置 - Google Patents

基板吸附装置和基板搬送装置 Download PDF

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CN101295661B CN2008100805518A CN200810080551A CN101295661B CN 101295661 B CN101295661 B CN 101295661B CN 2008100805518 A CN2008100805518 A CN 2008100805518A CN 200810080551 A CN200810080551 A CN 200810080551A CN 101295661 B CN101295661 B CN 101295661B
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Abstract

本发明提供一种基板吸附装置和基板搬送装置，其能够根据导体晶片等基板的大的弯曲、翘曲情况选择基板的上面和下面的任一面作为吸附面从而可靠地吸附保持并搬送基板。本发明的晶片吸附装置的镊子(17)包括：根据伯努利原理从上面吸附保持半导体晶片(W)的第一吸附单元(171)，和利用外部空气的吸引从下面吸附保持半导体晶片(W)的第二吸附单元(172)。

Description

基板吸附装置和基板搬送装置
技术领域
本发明涉及基板吸附装置和基板搬送装置，更详细地说，涉及即使是存在弯曲、翘曲的半导体晶片等薄基板也能够可靠地吸附、保持的基板吸附装置和基板搬送装置。
背景技术
现有的这种基板搬送装置装配在半导体晶片等基板的处理装置上。因此，作为处理装置以半导体晶片的检查装置为例进行说明。这种检查装置具有进行半导体晶片的电气特性检查的探测针(probe)室，和与探测针室邻接的装载(loader)室。探测针室具备：载置半导体晶片的可移动的载置台；配置在载置台的上方的探测针卡；和对探测针卡的多个探测针和半导体晶片的多个电极垫进行对准的对准机构，在半导体晶片的对准后，使半导体晶片与探测针卡的探测针电连接从而进行规定的检查。装载室以如下方式构成，即，具有以盒单位收纳多个半导体晶片的收纳部，和具有在盒与探测针室之间搬送半导体晶片的镊子(tweezers)的基板搬送装置(以下称为“晶片搬送装置”)，利用镊子将盒内的半导体晶片一枚一枚地取出，进行对准后，向探测针室搬送，将检查完毕的半导体晶片从探测针室向盒内的原来的地方搬送。
镊子作为吸附保持半导体晶片的吸附体而构成。作为这种吸附体，例如已知有真空吸附半导体晶片的真空吸盘、在专利文献1中记载的利用伯努利(Bernoulli)原理吸附保持半导体晶片的伯努利吸盘。真空吸盘以从下面吸附半导体晶片的方式构成，伯努利吸盘以从上面吸附半导体晶片的方式构成。
但是，半导体晶片其倾向是变得越来越薄，容易发生弯曲、翘曲，所以如果例如图5所示那样将盒1内的多枚半导体晶片在上下方向以规定间隔收纳，则存在在半导体晶片的翘曲上下相反的状态下收纳的情况。在这种情况下，如果使用现有的镊子2，则由于在上下的半导体晶片之间没有缝隙而无法插入镊子2，所以无法取出上下的半导体中的任意一个。此外，虽然没有图示，在载置台上能够出没地设置有例如3根销，在多个销从载置面突出的状态下在载置台与镊子之间进行半导体晶片的交接，因此如果在利用镊子从载置台接收半导体晶片时半导体晶片向下方弯曲，则在镊子为真空吸盘的情况下存在不能将镊子插入半导体晶片与载置面之间的情况。在这种情况下，必须使销变长，确保将镊子插入半导体晶片与载置面之间的间隙。
专利文献1：日本特愿平8-203984
发明内容
本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于提供一种能够根据半导体晶片等基板的大的弯曲或翘曲的情况，选择基板的上面和下面中的任一面作为吸附面从而可靠地吸附保持并搬送基板的基板吸附装置和基板搬送装置。
本发明第一方面的基板吸附装置，具有在搬送基板时吸附保持上述基板的吸附体，其特征在于，上述吸附体包括：根据伯努利原理从上面吸附保持上述基板的第一吸附单元，和从下面真空吸附上述基板的第二吸附单元。
此外，本发明的第二方面的基板吸附装置，其特征在于，在第一方面的发明中，上述第一吸附单元具有：在上述吸附体的下面形成的多个凹陷部，和在这些凹陷部的内周面开口并且向上述凹陷部内喷出气体而在上述凹陷部内形成旋转气流的喷出孔。
此外，本发明的第三方面的基板吸附装置，其特征在于，在第二方面的发明中，在上述吸附体的下面具有与上述基板之间形成间隙的接触部件，在上述间隙中形成水平气流。
此外，本发明的第四方面的基板吸附装置，其特征在于，在第一～第三方面的任何一项的发明中，上述吸附体构成为能够根据基板的大小进行切换。
本发明的第五方面的基板搬送装置，其具备具有吸附保持基板的吸附体的基板吸附装置，使上述吸附体移动来搬送基板，其特征在于，上述吸附体包括：根据伯努利原理从上面吸附保持上述基板的第一吸附单元，和从下面真空吸附上述基板的第二吸附单元。
本发明的第六方面的基板搬送装置，其特征在于，包括：对保持在筐体内的多个基板以及各自的中央部的向上下方向的变位进行检测的检测装置；根据上述检测装置的检测结果对上述基板的变位的方向进行判别的判别单元；和具有吸附保持上述基板的吸附体的基板吸附装置，该基板搬送装置根据上述判别单元的判别结果使上述吸附体移动从而搬送上述筐体内的基板，其中，上述吸附体具有：根据伯努利原理从上面吸附保持上述基板的第一吸附单元，和从下面真空吸附上述基板的第二吸附单元，当利用上述吸附体搬送上述基板时，根据上述判别单元的判别结果自动选择上述第一吸附单元或者上述第二吸附单元。
此外，本发明的第七方面的基板吸附装置，其特征在于，在第五或第六方面的发明中，上述第一吸附单元具有：在上述吸附体的下面形成的多个凹陷部，和在这些凹陷部的内周面开口并且向上述凹陷部内喷出气体，在上述凹陷部内形成旋转气流的喷出孔。
此外，本发明的第八方面的基板吸附装置，其特征在于，在第七方面的发明中，在上述吸附体的下面具有与上述基板之间形成间隙的接触部件，在上述间隙中形成水平气流。
此外，本发明的第九方面的基板吸附装置，其特征在于，在第五～第八方面的任何一项的发明中，上述吸附体构成为能够根据基板的大小进行切换。
根据本发明，能够提供一种能够根据半导体晶片等基板的大的弯曲或翘曲的情况，选择基板的上面和下面中的任一面作为吸附面而可靠地吸附保持并搬送基板的基板吸附装置和基板搬送装置。
附图说明
图1(a)、(b)是分别表示适用本发明的基板搬送装置的一个实施方式的检查装置的图，(a)是其平面图，(b)是表示(a)所示的检查装置的基板搬送装置与盒的关系的结构图。
图2(a)、(b)是分别表示图1所示基板搬送装置的吸附体的图，(a)是表示其下面的平面图，(b)是将(a)所示主要部分沿水平方向切断后的截面图。
图3(a)～(c)是表示图2所示吸附体的图，(a)是其长边方向的截面图，(b)、(c)是分别扩大表示主要部分的截面图。
图4(a)、(b)是分别表示吸附体的其它实施方式的下面侧的平面图。
图5是部分地表示收纳在盒内的半导体晶片的正面图。
符号说明
10检查装置
10A控制装置
10B判别部
17镊子(吸附体、基板吸附装置)
17C测量(mapping)传感器(检测装置)
18晶片搬送装置(基板搬送装置)
171第一吸附单元
171A凹陷部
171B喷出孔
171D接触体(接触部件)
W半导体晶片(基板)
具体实施方式
以下，根据图1～图4所示的实施方式对本发明进行说明。其中，在各图中，图1的(a)、(b)是分别表示适用本发明的基板搬送装置的一个实施方式的检查装置的图，(a)是其平面图，(b)是表示(a)所示检查装置的基板搬送装置与盒的关系的结构图，图2的(a)、(b)是分别表示图1所示基板搬送装置的吸附体的图，(a)是表示其下面的平面图，(b)是将(a)所示主要部位沿水平方向切断后的截面图，图3的(a)～(c)是表示图2所示吸附体的图，(a)是其长边方向的截面图，(b)、(c)是分别扩大表示主要部位的截面图，图4的(a)、(b)是分别表示吸附体的其它实施方式的下面侧的平面图。
本实施方式的检查装置10，例如如图1的(a)所示，具备进行基板(例如，半导体晶片)W的电气特性检查的探测针室11，和与探测针室11邻接并搬送半导体晶片W的装载室12，以在控制装置10A的控制下对探测针室11和装载室12各自的各种机器进行控制的方式构成。
如图1的(a)、(b)所示，探测针室11具备：在X、Y和Z方向能够自由移动的载置半导体晶片W的主吸盘13；配置在该主吸盘13的上方的探测针卡14；和对该探测针卡14的多个探测针(未图示)与主吸盘13上的半导体晶片W进行对准的对准机构15，如上上述，以在控制装置10A的控制下进行半导体晶片W的检查的方式构成。对准机构15具有：对主吸盘13上的半导体晶片W进行摄影的照相机15A；安装有照相机15A的对准桥(alignment bridge)15B；和将对准桥15B在初期位置与探测针中心(探测针卡的中心的正下方)之间移动引导的一对导轨15C，该对准机构15与附设在主吸盘13上的照相机(未图示)协同动作，进行半导体晶片W和探测针的对准。
此外，如图1的(a)所示，装载室12具备：用来容纳收纳有多个半导体晶片的盒C的前后两个第一、第二装载舟16、16，和具有配置在第一、第二装载舟16、16之间的吸附体(镊子)17的基板搬送装置(以下，称为“晶片搬送装置”。)18，以在控制装置10A的控制下对晶片搬送装置18等各种机器进行驱动的方式构成。并且，第一、第二装载舟16、16具有同样的结构。
如图1的(a)、(b)所示，本实施方式的晶片搬送装置18具备：具有用于搬送半导体晶片W的镊子17的晶片吸附装置；使镊子17在基台18A上沿水平方向移动的同时使镊子17与基台18A一起沿上下方向移动的驱动机构18B；和对收纳在盒C内的多个半导体晶片W进行测量的同时，光学地检测半导体晶片W的翘曲、弯曲的测量传感器18C。镊子17能够处理大小不同的半导体晶片W，例如以能够搬送6英寸和8英寸的半导体晶片W的双方的方式构成。测量传感器18C例如设置在晶片搬送装置18的一部分上，例如同图的(b)所示那样设置在基台18A的前端部。此外，在基台18A上设置有子吸盘(sub-chuck)19，通过子吸盘19进行半导体晶片W的预对准。
此外，如图2的(a)、(b)和图3的(a)～(c)所示，本实施方式的晶片吸附装置的镊子17包括：形成在下侧的基板(以下，称为“第一基板”)上并根据伯努利原理从上面吸附保持半导体晶片W的第一吸附单元171，和形成在上侧的基板(以下，称为“第二基板”)上并利用外部空气的吸引从下面吸附保持上述基板的第二吸附单元172，其中，第一、第二基板形成为同一形状并相互接合，由此构成上述镊子17。第一吸附单元171主要在半导体晶片W向下方翘曲或者向下方弯曲，利用第二吸附单元172不能吸附保持半导体晶片W时使用。
此外，如图2的(a)和图3的(a)所示，镊子17由外径形成为比半导体晶片W小并且内径形成为比子吸盘19的外径大的环状部17A；在环状部17A的基部侧(右侧)连接设置的矩形的基部17B；和在环状部17A的前端侧(左侧)沿宽度方向隔着规定间隔连接设置的2个地方的突出部17C所构成，以在环状部17A能够吸附保持半导体晶片W的方式形成。在镊子的基部17B的下面安装有晶片传感器17D，利用该晶片传感器17D对通过第一吸附单元171吸附在镊子17的下面的半导体晶片W进行检测。该镊子17以能够根据半导体晶片W的大小，例如在6英寸与8英寸之间切换使用的方式构成。
如图2的(a)、(b)和图3的(a)、(b)所示，第一吸附单元171具有：在第一基板的环状部17A的下面沿周方向隔着相等间隔形成的多个(在本实施方式中为6个)凹陷部171A；在这些凹陷部171A的内周面在沿周方向隔着180°的2个地方开口并且向凹陷部171A内喷出气体(例如空气)从而在凹陷部171A内形成如图3的(a)、(b)所示那样的旋转气流的喷出孔171B；与这些喷出孔171B连通并且沿环状部17A形成的第一气体流路171C；和向第一气体流路171C供给高压空气的高压空气源(未图示)。
在环状部17A的下面的附近在4个地方设置有与半导体晶片W接触的接触体171D。2个接触体171D在基部17B的宽度方向隔着规定间隔安装。此外，剩余的接触体171D安装在突出部17C上。这些接触体171D均由橡胶等弹性部件形成，与半导体晶片W弹性接触，在与环状部17A的下面之间形成间隙。
如图2的(b)和图3的(a)、(b)所示，第一气体流路171C在第一基板的基部17B上面形成为槽状，该槽与包围凹陷部171A的深的环状槽相连而形成为一体，通过与第二基板接合将槽和环状槽密封而形成。凹陷部171A的各喷出孔171B分别如图2的(a)所示，以从环状槽在与凹陷部171A的内周面形成的圆环状的壁隔着180°的位置上相互平行的方式贯通，从各自的喷出孔171B向凹陷部171A的内周面喷射高压空气从而在凹陷部171A内形成旋转气流。
因此，在镊子17在下面隔着接触体171D与半导体晶片W接触的状态下，如果从高压空气源向第一气体流路171C供给高压空气，则空气就从6个地方的凹陷部171A的各喷出孔171B向凹陷部171A的内周面高速喷出，通过该内周面的作用，形成如图3的(a)、(b)中箭头A所示那样的旋转气流，同时从与半导体晶片W的间隙向外部喷出。此时，如图3的(a)、(b)所示，在凹陷部171A内根据伯努利原理在空气的旋转气流的内侧形成减压空间，同时在凹陷部171A的外侧通过从凹陷部171A向与半导体晶片W的间隙喷出的水平气流，使间隙比半导体晶片W的下面低压，所以能够在图3的(a)所示的镊子17的下面吸附保持半导体晶片W。
此外，如图3的(a)、(c)所示，第二吸附单元172具有：在第二基板的环状部17A的上面相互隔着180°的位置安装的2个吸附垫172A；以与这些吸附垫172A的孔连通的方式形成在第二基板内的第二气体流路172B；和连接在第二气体流路172B上的真空泵(未图示)，由此构成现在公知的抽真空的吸附部。2个吸附垫172具有以下位置关系，即连接它们的接线与通过镊子17的基部17B的宽度方向的中心的直线正交。
在图2和图3中，对镊子17是一个整体的情况进行了说明，但也可以如图4的(a)、(b)所示那样，构成为被分割成2部分的镊子17’。该镊子17’如该图的(a)、(b)所示，作为形成为左右对称的一对分割镊子17’A而形成，各分割镊子17’A，基端部通过棒状的引导部件17’B可伸缩地连接。并且，左右的分割镊子17’A按照引导部件17’B维持左右对称，同时以与半导体晶片W的尺寸一致能够伸缩的方式构成。当一对分割镊子17’A保持小直径的半导体晶片W1时，如该图(a)所示，左右的分割镊子17’A关闭，当一对分割镊子17’A保持大直径的半导体晶片W2时，如该图(b)所示，左右的分割镊子17’A打开。在关闭的一对分割镊子17’A晶片吸附部的中央形成有比子吸盘19大的直径的孔。通过该孔，在对半导体晶片W1、W2进行预对准时，镊子17’以子吸盘19的载置面为基准上下升降，在与子吸盘19之间能够进行半导体晶片W的交接。
此外，镊子17’与上述镊子17同样，在下侧具有第一吸附单元171’，在上侧具有第二吸附单元(未图示)。第一、第二吸附单元171’实质上均具有与上述镊子17同样的结构。
此外，子吸盘19与现有技术一样，构成为将半导体晶片W真空吸附在载置面的真空吸盘。该子吸盘19与上述镊子17同样，也能够采用利用伯努利原理吸附半导体晶片W的结构。
接着，对动作加以说明。首先，如图1的(a)、(b)所示，在晶片搬送装置18的镊子17通过驱动机构18B进行升降期间，通过测量传感器18C对盒C内的半导体晶片W进行测量，同时对各半导体W的翘曲、弯曲进行检测，并将检测结果存储在控制装置10A的存储部。在控制装置10A中，判别部10B根据测量传感器18C的检测结果对半导体晶片W的翘曲方向是向上还是向下进行判别。此外，根据该判别结果，利用镊子17的第一、第二吸附单元171、172中的任一个吸附半导体晶片W。
例如，当在盒C内半导体晶片W向下方弯曲，利用第二吸附单元172不能从下面真空吸附半导体晶片W时，或者下侧的半导体晶片W向上方翘曲而在其上侧的半导体晶片W弯曲从而导致没有插入镊子17的间隙时，根据测量传感器18C的检测结果在控制装置10A的判别部10B对其目的进行判别，将晶片搬送装置18的镊子17从作为目标的上侧的半导体晶片W的上方的间隙进入盒C内，利用第一吸附单元171吸附半导体晶片W。在这种情况下，镊子17在进入的间隙中下降并通过接触体171D与半导体晶片W的上面接触，同时从高压空气源供给高压空气。
高压空气经由第一空气流路171 C从各凹陷部171A的喷出孔171B向凹陷部171A的内周面喷射，在凹陷部171A内形成旋转气流，通过接触体171D经由与半导体晶片W间形成的间隙作为水平气流向外部喷出。此时，镊子17，根据伯努利原理在凹陷部171A内在旋转气流的内侧形成减压空间，此外，在凹陷部171A的外侧利用与半导体晶片W的间隙的水平气流使半导体晶片W的上面侧比下面侧气压低，从而从上面吸附保持半导体晶片W。如果利用镊子17吸附保持半导体晶片W，则晶片传感器17D就检测出该半导体晶片W，并且镊子17从盒C内取出半导体晶片W。接着，在晶片搬送装置18的基台18A上的子吸盘19上进行半导体晶片W的识别，同时进行半导体晶片W的预对准。
之后，镊子17在其前端朝向探测针室11后，到达探测针室11内的主吸盘13的正上方，在将半导体晶片W从镊子17载置在主吸盘13的载置面的同时，主吸盘13真空吸附半导体晶片W。之后，停止从高压空气源向镊子17的第一吸附单元171供给高压空气，从镊子17放开半导体晶片W之后，镊子17返回到装载室12内，在探测针室11内进行半导体晶片W的检查。
如果在探测针室11内完成对半导体晶片W的检查，则镊子17就从装载室12进入探测针室11内，对于半导体晶片W，从主吸盘13的载置面在原有的状态下利用第一吸附单元171从上面吸附保持半导体晶片W，将其送回到装载室12内的盒C内的原来的地方。对于弯曲或翘曲较大的半导体晶片W，在检查后从主吸盘13取出时即使利用3根销将半导体晶片W举起，也由于半导体晶片W向下方弯曲，从而导致镊子17不能从半导体晶片W的下侧进入。因此，不使用如上上述的销，利用镊子17的第一吸附单元171从主吸盘13的载置面直接吸附保持半导体晶片W，并送回到装载室12内的盒C内。
此外，当半导体晶片W的弯曲较小，能够利用第二吸附单元172从下面真空吸附半导体晶片W时，镊子17进入目标的半导体品片W的下侧的间隙，通过第二吸附单元172的吸附垫172A从下面吸附保持半导体晶片W并从盒C内取出，载置到探测针室11内的主吸盘13。在这种情况下，主吸盘13的3根销从载置面突出，通过3根销将半导体晶片W载置到载置面。当将检查后的半导体晶片W送回盒C内时也利用第二吸附单元172从下面吸附保持半导体品片W。
如上上述，镊子17根据测量传感器18C的检测结果，在控制装置10A的判别部10B对半导体晶片W的翘曲或弯曲的方向自动地进行判别，根据该判别结果自动切换第一吸附单元171和第二吸附单元172，从上面吸附或从下面吸附半导体晶片W，能够不损坏盒C内的半导体晶片W就可靠地进行检查。
根据如上所述的本实施方式，因为晶片搬送装置18包括具有镊子17的晶片吸附装置，镊子17具有根据伯努利原理从上面吸附保持半导体晶片W的第一吸附单元171，和从下面真空吸附半导体晶片W的第二吸附单元172，所以能够根据盒C内的半导体晶片W的翘曲、弯曲的情况自动选择第一、第二吸附单元171、172中的合适的一方，从而能够将半导体晶片W可靠地吸附保持并搬送。
此外，根据本实施方式，晶片搬送装置18进一步具有：对收纳在盒C内的多个半导体晶片W以及各自的中央部的向上下方向的变位(翘曲以及/或者弯曲)进行检测的测量传感器18C；和根据测量传感器18C的检测结果对半导体晶片W的翘曲或者弯曲的方向进行判别的判别部10B，在利用镊子17搬送半导体晶片W时，能够根据判别部10B的判别结果，自动选择第一吸附单元171或者第二吸附单元172，从而可靠地搬送半导体晶片W。
此外，根据本实施方式，因为第一吸附单元171具有在镊子17的下面形成的6个凹陷部171A，和在这些凹陷部171A的内周面开口并且向凹陷部171A内喷出空气而在凹陷部171A内形成旋转气流的喷出孔171B，所以能够在凹陷部171A内可靠地形成减压空间。此外，在镊子17的下面具有与半导体晶片W之间形成间隙的接触体171D，因为在该间隙中形成水平气流，所以能够使半导体晶片W的上面侧比下面侧低压，从而能够将半导体晶片W从上面可靠地吸附保持并搬送。
此外，本发明不受上述实施方式的任何限制，根据需要能够适当地变更各构成要素。虽然在上述实施方式中作为基板以半导体晶片W为例进行了说明，但是本发明也能够适用于吸附保持半导体晶片W以外的薄基板的情况。
产业上的利用可能性
本发明能够适当地利用于搬送半导体晶片等基板的基板搬送装置中。

Claims (4)

1.一种基板搬送装置，其特征在于，包括：
对保持在筐体内的多个基板以及各自的中央部的向上下方向的变位进行检测的检测装置；
根据所述检测装置的检测结果对所述基板的变位的方向进行判别的判别单元；和
具有吸附保持所述基板的吸附体的基板吸附装置，
该基板搬送装置根据所述判别单元的判别结果使所述吸附体移动来搬送所述筐体内的基板，其中
所述吸附体具有根据伯努利原理从上面吸附保持所述基板的第一吸附单元，和从下面真空吸附所述基板的第二吸附单元，
当利用所述吸附体搬送所述基板时，按照下述方式自动选择所述第一吸附单元或者所述第二吸附单元：在利用所述检测装置检测出所述基板向下方翘曲或者向下方弯曲的检测结果，并在所述判别单元对该检测结果进行判别，不能利用所述第二吸附单元从下面真空吸附所述基板时，选择所述第一吸附单元。
2.如权利要求1所述的基板搬送装置，其特征在于：
所述第一吸附单元具备：在所述吸附体的下面形成的多个凹陷部；和在这些凹陷部的内周面开口并且向所述凹陷部内喷出气体而在所述凹陷部内形成旋转气流的喷出孔。
3.如权利要求2所述的基板搬送装置，其特征在于：
在所述吸附体的下面具有与所述基板之间形成间隙的接触部件，在所述间隙中形成水平气流。
4.如权利要求1～3的任何一项所述的基板搬送装置，其特征在于：
所述吸附体构成为能够根据基板的大小进行切换。
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