JP2007335733A - ステージの平面度計測方法とそれを用いた部品装着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ステージの平面度を計測して無駄な待ち時間なく精度のよい部品の装着が行えるようにする。
【解決手段】ステージ１に支持した半導体ウエハなどの基板２に、部品３を移載ヘッド４により移載し所定の荷重値を荷重センサ５が検出するまで押圧して装着するのに、移載ヘッド４をステージ１上の平面度計測点に順次に当接させたときの当りを、前記荷重センサ５が検出する荷重値によって検出し、各平面度計測点での当りが検出されたときの移載ヘッド４の当り高さ位置のバラツキの分布からステージ１の平面度を計測することにより、上記の目的を達することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は部品のステージの平面度計測方法とそれを用いた部品装着装置に関し、例えば、ヒータで加熱するステージに支持した半導体ウエハを始めとする電気配線といった電気、電子構造を担持した各種基板に電子部品などを装着する場合の部品の装着方法と装着装置に関するものである。

従来、図４に示すようなヒータａで加熱されるステージｂの上に半導体ウエハｃを支持し、移載ヘッドｄにより部品ｆを保持して移載し装着するのに、移載ヘッドｄをサーボモータｇにて下降させて部品ｆを半導体ウエハｃに所定の荷重値となるまで押し付けて装着することが行なわれている。荷重値は例えば移載ヘッドｄのばねｈで連結したヘッド上部ｄ１とヘッド下部ｄ２との間に設けられた荷重センサｊによって検出され、この検出値を制御手段ｋが取り込み部品ｆを押圧する荷重を制御している。

このような部品装着装置でのステージｂは石材などからなるが、一般に、加熱初期ではヒータａからの熱の伝熱差が大きいために不均一に熱膨張することが影響して上面の平面度は低くなるのに、その上面に半導体ウエハｃが沿って形状を倣うために装着する部品ｆと片当りなどして接触不良、圧着不良となって装着精度が低下する。このため、部品ｆの装着はステージｂへの熱の飽和が進んで平面度が安定するのを待って開始することが行われている。

一方、ボンディング装置においてステージとツールとの平行度を確保するのに、ステージの傾き検出手段とステージの傾きを互いに直角なＸ方向とＹ方向との垂直面上で調整する手段とを設けたものが知られているし（例えば、特許文献１、２参照。）、ツールの側の傾きを検出する手段とツールの傾きを互いに直角なＸ方向とＹ方向との垂直面上で調整する手段とを設けたものも知られている（特許文献３参照。）。
特開平４−９４５５３号公報 特開平４−２２３３４９号公報 特開平３−３２０３９号公報

ところで、ステージｂ上の半導体ウエハｃに部品ｆを加熱と加圧を伴い装着するのに、従来、ステージｂの表面の形状や平面度を計測することなく、経験から安全な待ち時間を設定しており、凡そ３０分程度と長い時間が見込まれている。

近時では、特に、取り扱う半導体ウエハｃは厚さが０．３ｍｍ〜０．５ｍｍ程度と薄くなり、また、直径が４吋から６吋と大型化する中、ステージｂの上面の平面度が影響しやすくなっている上、半導体ウエハｃに装着する部品ｆは０．３ｍｍ角程度と微細化する一方、１〜２ｍｍ程度と大きなものもあり、本発明者の経験では小型化と大型化の双方が進み大型な部品ｆになる程、装着不良が発生しやすくなる。そこで、装着精度の確保のために大型な部品ｆに合わせた待ち時間を一律に設定するのでは、大半の部品ｆについては待ち時間に無駄が生じることになり、生産性に大きく影響する。逆に、小さい部品ｆに合わせた待ち時間の設定では大半の部品ｆについては待ち時間が不足することになる。

特許文献１〜３に記載の傾き検出技術は、いずれも、３点または４点のステージ表面の高さをツールによる押圧ないしは当接高さ、つまり当接高さ位置の違いから傾きを計測するもので、図４に示す部品装着装置に適用してもステージ表面の経時的な形状や平面度の変化は計測できないし、特許文献１〜３に記載のステージにおいてもヒータによる加熱方式を採用すれば同様の問題が生じ解消できない。

そこで、本発明者は、ステージｂの上面の経時的な形状、平行度の変化に対処するのに、ステージｂの加熱による上面の形状、特に、平面度の経時的な変化を計測する技術を案出して、部品ｆの装着精度との関係を見出した。例えば、ステージｂを３００℃程度に昇温させて半導体ウエハｃを支持し部品ｆの装着に供するのに、熱膨張による中央部の盛り上がりが最大で１００μｍ程度にも達し、これが５〜１０μｍ程度以下に収まらないと０．３ｍｍ〜１ｍｍ、２ｍｍ程度のサイズの部品ｆの装着は精度よく行えない。また、０．３ｍｍ程度のサイズの部品ｆではステージｂの盛上がりが１０μｍでも精度よく装着できたが、２ｍｍ程度のサイズの部品ｆではステージｂの盛上がりが５μｍ以下でないと装着不良が生じる。これは、ステージｂの同じ盛り上がりに対する部品ｆの装着面の面積に対する半導体ウエハｃに対する接触面積の割合が大きなサイズの部品ｆであるほど低くなり、シェア強度の不足度が高まる結果であると考えられる。また、ステージｂの上面の経時的な形状や平面度の変化は、ステージｂへのヒータａの設け方や、ヒータａを設ける本数などによって異なり、場合によって単純な中央部の盛上がり形状でなく２つのピークや凹部と凸部とが併存する形状となることもある。また、停電や何らかの理由でヒータａの通電が中断したような場合の部品装着の停止条件や再立ち上げ時にどの程度の待ち時間を設定してよいのか検討がつきにくい。これらに対し、平面度の計測によって的確に対応できる。

本発明はそのような新たな知見に基づきなされたもので、その目的は、ステージの平面度を計測して無駄な待ち時間なく精度のよい部品の装着が行えるようにするステージの平面度計測方法とそれを用いた部品装着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、本発明のステージの平面度計測方法は、ステージに支持した半導体ウエハなどの基板に、部品を移載ヘッドにより移載し所定の荷重値を荷重センサが検出するまで押圧して装着する場合のステージの平面度計測方法であって移載ヘッドを装着用ステージ上の平面度計測点に順次に当接させたときの当りを、前記荷重センサが検出する荷重値によって検出し、各平面度計測点での当りが検出されたときの移載ヘッドの当り高さ位置のバラツキの分布からステージの平面度を計測することを特徴としている。

このような構成によれば、ステージの上面に設定する平面度計測点に対し、部品の装着を行う移載ヘッドを当接させてステージへの当りを荷重センサが示す荷重値から検出したときの、移載ヘッドの当り高さ位置が、ステージ上面の各平面度計測点の表面高さを示しているのを利用して、各平面度計測点での移載ヘッドのステージへの当り高さ位置のバラツキの分布からその時々のステージの上面の形状が反映した平面度を計測することができる。

各平面度計測点への移載ヘッドによる当り検出位置の移動は、ステージと移載ヘッドとの部品移載のための相対移動機能を利用して行う、さらなる構成によれば、
ステージと移載ヘッドとの部品装着のための相対移動機能により各平面度計測点への移載ヘッドによる当り検出位置を移動させるので、特別な移動機構が不要であるし、部品装着のための位置合わせ精度をそのまま反映した計測が行える。

相対移動方向は互いに直交するＸＹ２方向であり、平面度計測点はステージの有効支持域におけるＸ方向に設定する３本以上の列とＹ方向に設定する３本以上の行との交点とする、さらなる構成によれば、
相対移動方向が互いに直交するＸＹ２方向であることにより、平面度の計測が現状のままの実機のステージと移載ヘッドとの相対移動動作で実行することができ、平面度計測点がステージの有効支持域に及んでステージの平面度計測域が不足することはなく、平面度計測点がＸ方向に設定する３本以上の列とＹ方向に設定する３本以上の行との交点であることにより、平面度計測点が３本以上の列と３本以上の行とに３点以上が直線上に並ぶのに加え、ＸＹに対する斜めになる２つ以上の向きにも３点以上が直線上に並び、それらの多くの方向にてステージの上面が熱などにより変形する極く緩やかな立体形状を類推でき、平面度を精度よく計測することができる。

平面度の計測結果は、装着する部品の種類との組み合わせによって装着を行なうか否かの判定に供する、さらなる構成によれば、
同じ平面度でも部品の種類、例えばサイズや面積の違いによって部品の装着精度に違いがあるのを、計測された平面度と装着する部品の種類とに応じて装着を行うか否か判定することで、過不足のない判定ができる。

本発明の部品装着装置は、半導体ウエハなどの基板を支持するステージと、このステージとの相対移動により部品を基板の上に移載し押圧して装着する移載ヘッドと、移載ヘッドにより部品を基板に装着するときの荷重値を検出して押圧の制御に供する荷重センサとを備えた部品装着装置であって、ステージと移載ヘッドとの相対移動を伴い移載ヘッドを装着用ステージ上に設定した平面度計測点に順次に当接させ、各平面度計測点に移載ヘッドが当接したときの当りを前記荷重センサの荷重値によって検出し、各平面度計測点の当り検出時の移載ヘッドの当り高さ位置のバラツキの分布からステージの平面度を演算により計測し、平面度が許容範囲を超えていると部品の装着を行なわない制御手段を備えたことを特徴としている。

このような構成では、ステージに支持した半導体ウエハなどの基板に部品移載ヘッドにより部品を移載し所定の荷重が荷重センサによって検出されるまで押しつけて装着するのに、ステージが加熱により膨張するなどして上面が経時的に変形して平面度が変化するのを、予め設定したタイミングや作業者の入力などに基づく制御手段の働きによって、ステージと移載ヘッドの相対移動を伴い、移載ヘッドをステージ上に設定している各平面度計測点に順次に移動させながら各平面度計測点に移載ヘッドを当接させたときの当りを荷重センサによって検出し、各検出時の移載ヘッドの当り高さ位置のバラツキの分布からステージの平面度を計測し、計測した平面度が許容範囲を超えていると部品の装着を行わない制御が自動的に行える。

平面度が許容範囲を超えていると、平面度の計測を繰り返しながら平面度が許容範囲内になると部品の装着を開始する、さらなる構成によれば、
許容範囲を超える平面度が計測されると部品の装着を行わず待機するのに、この待機中も平面度の計測を繰り返すことで、平面度が許容範囲内になると即時に部品の装着を開始できる。

平面度の計測は、当り高さ位置のバラツキの分布を３次曲面に近似演算して行う、さらなる構成によれば、
平面度の計測を当り高さ位置のバラツキの分布から近似演算した３次曲面データとすることで、少ないデータ数にて全体の形状を精度よく反映できる。特に、ステージの変形形状が緩やかな曲面であることに対応して、検出される当り高さ位置のバラツキの分布におけるイレギュラーな検出値を除外して実際の形状との相関性を高められる。

平面度の計測はある時間ごとに行い、先の計測結果と比較してその差が許容範囲を超えていると異常と判定する、さらなる構成によれば、
計測する平面度に許容範囲を超える所定の時間幅での急激な変化を異常と検出して、そのような変化をもたらす何らかの異常に対応できる。

異常の判定結果によって部品の装着を停止する、さらなる構成によれば、
ステージの平面度が異常に変化したままで部品の装着を継続するのを防止することができる。

移載ヘッドの当り高さ位置の計測は、移載ヘッドと昇降ガイド部との間に設けたリニアスケールによって行う、さらなる構成では、
リニアスケールの高精度なスケール読取によって、移載ヘッドの微細な当り高さ位置の違いが正確に反映した計測ができる。

本発明のステージの平面度計測方法によれば、ステージの上面に設定する平面度計測点での移載ヘッドを当接させたときの当り高さ位置のバラツキの分布からその時々のステージの上面の形状が反映した平面度を計測して、部品の装着が精度よく行えるか否かなどの判断に供することができる。

また、ステージと移載ヘッドとの部品装着のための相対移動機能により、特別な移動機構なしに部品装着のための位置合わせ精度をそのまま反映した計測が行える。

また、相対移動方向が互いに直交するＸＹ２方向で現状の実機で実行でき、平面度計測点がステージの有効支持域に及んで不足なく、Ｘ方向の３本以上の列とＹ方向の３本以上の行との交点であって３点以上並ぶ多くの方向にてステージの上面が変形する極く緩やかな立体形状を類推でき、平面度を精度よく計測することができる。

また、同じ平面度でも部品の種類によって部品の装着精度に違いがあるのを、平面度と部品の種類とに応じて装着を行うか否かを過不足なく判定ができる。

本発明の部品装着装置によれば、ステージの上面が経時的に変形して平面度が変化するのを、予め設定したタイミングや作業者の入力などに基づく制御手段の働きによって、部品装着時の相対移動動作を利用した高い位置精度にて自動的に計測し、計測した平面度が許容範囲を超えていると部品の装着を行わなず、部品の装着が不良となるのを防止することができる。

また、部品の装着を行わない待機中も平面度の計測を繰り返すことで、平面度が許容範囲内となると即時に部品の装着を開始でき、時間ロスがなくなる。

また、平面度を当り高さ位置のバラツキの分布から近似演算した３次曲面データとして計測することにより、少ないデータ数にて全体の形状を精度よく反映でき、曲面上の急な高さ変化の判定に有効である。また、緩やかな曲面となる変形に対応して、イレギュラーな当り検出値を除外して実際の形状との相関性を高められる。

また、計測する平面度の許容範囲を超える所定時間幅での急激な変化を異常と判定して何らかの異常に対応できる。

また、ステージの平面度が所定の時間幅で異常に変化したままで部品の装着を継続するのを防止することができる。

また、リニアスケールによって移載ヘッドの微細な当り高さ位置を正確に検出して高精度な計測ができる。

以下、本実施の形態に係るステージの平面度計測方法とそれを用いた部品の装着装置について、図１〜図３を参照しながら説明し本発明の理解に供する。

本実施の形態のステージの平面度計測方法は、図１に示す部品装着装置１０を参照して、ステージ１に支持した半導体ウエハなどの基板２に、電子部品などの部品３を移載ヘッド４により移載し所定の荷重値を荷重センサ５によって検出するまで押圧し、例えば部品３のバンプ３ａを基板２上の電極に金属接合させるなどして装着するのに、ステージ１がヒータ６によって加熱されるのに熱膨張によって上面が膨らむといった変形が経時的に生じるときのステージ１の平面度の変化を計測し、部品３の装着ができるか否かといった判定をする場合の平面度計測方法の一例である。しかし、本発明はこれに限られることはなく上面が経時的に変形することが問題となる各種のステージ一般に適用して有効である。

本実施の形態では、移載ヘッド４をステージ１上の図２に示すような平面度計測点Ｐ１〜Ｐ９・・に順次に当接させたときの当りを、前記荷重センサ５が検出する荷重値によって検出し、各平面度計測点Ｐ１〜Ｐ９・・での当りが検出されたときの移載ヘッド４の当り高さ位置Ｚ１〜Ｚ９・・などのバラツキの分布からステージ１の平面度を計測することを基本的な特徴としている。このように、ステージ１の上面に設定する平面度計測点Ｐ１〜Ｐ９・・に対し、部品３の装着を行う移載ヘッド４を当接させてステージ１への当りを荷重センサ５が示す荷重値から検出したときの、移載ヘッド４の当り高さ位置Ｚ１〜Ｚ９・・が、ステージ１上面の各平面度計測点Ｐ１〜Ｐ９・・の表面高さを示してステージ１上面の形状を予測できる程度であるのを利用して、各平面度計測点での移載ヘッド４のステージ１への当り高さ位置Ｚ１〜Ｚ９・・のバラツキの分布からその時々のステージ１の上面の形状が反映した平面度を計測することができる。

この結果、ステージ１の上面に設定する平面度計測点Ｐ１〜Ｐ９・・での移載ヘッド４を当接させたときの当り高さ位置Ｚ１〜Ｚ９・・のバラツキの分布からその時々のステージ１の上面の形状が反映した平面度を計測して、部品３の装着が精度よく行えるか否かなどの判断に供することができる。

このような平面度計測点Ｐ１〜Ｐ９・・と当り高さ位置Ｚ１〜Ｚ９・・とは、移載ヘッド４をステージ１との間で相対位相させて部品３の装着を行うときの、図２に示すＸ、Ｙ、Ｚの座標上のＸ方向位置、Ｙ方向位置、Ｚ方向位置に対応させて取り扱うことで、計測のための演算が簡略化する。このとき、正常なステージ１の上面をＺ＝０とするのが好適である。これらに対応して、各平面度計測点Ｐ１〜Ｐ９・・への移載ヘッド４による当り検出位置の移動は、部品装着装置１０におけるステージ１と移載ヘッド４との部品移載のための相対移動機能を利用して行うのがよく、これにより、ステージ１と移載ヘッド４との部品装着のための相対移動機能により各平面度計測点Ｐ１〜Ｐ９・・への当り検出位置を移動させるので、特別な移動機構が不要であるし、部品装着のための位置合わせ精度をそのまま反映した計測が行える。図１に示す部品装着装置１０はステージ１を固定し、移載ヘッド４の側を互いに直交するＸＹ２方向に移動させてステージ１に対し相対移動させる。このために移載ヘッド４は図１に模式的に示すＸＹ移動テーブル２０に支持して、ＸＹ２方向の移動により供給される部品３を吸着ノズル７により吸着するなどして保持し、ステージ１上に支持された基板２の所定の位置に部品３を移載し押圧して装着する。この押圧のために移載ヘッド４はサーボモータ１１によってねじ軸１２を介し昇降されるようになっている。また、移載ヘッド４はばね１３により連結された上部ヘッド４ａと下部ヘッド４ｂとに分かれ、これら上下部ヘッド４ａ、４ｂ間に前記の荷重センサ５を設けて移載ヘッド４が部品３を基板２に押し付け加圧するときの荷重を検出するようになっている。しかし、荷重センサ５は移載ヘッド４により部品３に与える荷重を検出できればどのような位置にどのように設けられてもよい。場合によってステージ１の側に設けてもよいし、複数の位置に設けて互いの検出値によって検出値を調整したりすることもできる。

このように、ステージ１と移載ヘッド４との相対移動方向は互いに直交するＸＹ２方向であるとき、図２に示すように平面度計測点Ｐ１〜Ｐ９・・はステージ１の有効支持域におけるＸ方向に設定する３本以上の列Ｘ１−Ｘ1〜Ｘ３−Ｘ３・・と、Ｙ方向に設定する３本以上の行Ｙ１−Ｙ１〜Ｙ３−Ｙ３・・との交点とする。このように、相対移動方向が互いに直交するＸＹ２方向であることにより、計測を現状のままの実機のステージ１と移載ヘッド４との相対移動動作で実行することができる。また、平面度計測点Ｐ1〜Ｐ９・・がステージ１の有効支持域に及んでいることにより、ステージ１の平面度計測域が不足することはない。しかも、平面度計測点Ｐ１〜Ｐ９・・がＸ方向に設定する３本以上の列Ｘ１−Ｘ１〜Ｘ３−Ｘ３・・とＹ方向に設定する３本以上の行Ｙ１−Ｙ１〜Ｙ３−Ｙ３・・との交点であることにより、平面度計測点Ｐ１〜Ｐ９・・が３本以上の列Ｘ１−Ｘ１〜Ｘ３−Ｘ３・・と３本以上の行Ｙ１−Ｙ１〜Ｙ３−Ｙ３・・とに３点以上が直線に並ぶのに加え、ＸＹ方向に対する斜めになる２つ以上のＸ１Ｙ１−Ｙ３Ｘ３、Ｙ１Ｘ３−Ｘ１Ｙ３・・の向きにも３点以上が直線上に並び、それらの方向にてステージの上面が熱などにより変形する極く緩やかな立体形状を類推でき、平面度を精度よく計測することができる。

図２に模式的に示しているステージ１の上面の全域に緩やかな変化で変形した凸曲面であれば、平面度は単純に当り高さ位置Ｚ１〜Ｚ９・・間の最大高低差として単純に判定することができる。しかし、複数のピーク、または凸部と凹部とを持ったうねり形状になるような場合、距離に対する急な高さ変化が生じやすく、同じ最大高低差でも部品３の装着時の片当り度が高くなり装着不良率が高くなる。したがって、このような急激な高さ変化を持つ形状かどうかを平面度の判定要素に加味する必要もある。これには、距離の変化と高さの変化との関係、例えば短いある単位距離に対する高さ変化比の最大値を平面度とすることがよい。

そこで、平面度の計測を当り高さ位置Ｚ１〜Ｚ９・・のバラツキの分布から３次曲面の近似演算にて行えば、少ない当り高さ検出データから計測した３次曲面データによって実測の当り高さ位置のデータがないか揃っていないところでの単位距離に対する高さ変化を判定することができ、判定した最大変化値を最終的な平面度の計測データとして、部品３を装着するかどうかの判定に供することができる。また、うねり形状となるような変形に対しては、例えば図２に示す各平面度計測点Ｐ１〜Ｐ９における中間位置に平面度計測点を増加すれば、複数のピークがあったり、凹部と凸部とが複合するような形状でも精度よく類推し、また３次曲面への近似が高精度に達成できる。また、ステージ１の変形形状が緩やかな曲面であることに対応して、検出される当り高さ位置Ｚ１〜Ｚ９・・のバラツキの分布におけるイレギュラーな検出値を除外して実際の形状との相関性を高められる。

また、計測結果が同じ平面度であっても、ステージ１の上面が湾曲していることに対する片当りによる接触率、接触面積率は、サイズや面積の小さな部品３よりもサイズや面積の大きな部品３の方が低く、その分だけ部品装着時のシェア力が小さくなって装着不良を生じやすい。このため、平面度の計測結果は、装着する部品３の種類との組み合わせによって装着を行なうか否かの判定に供するのが望ましい。これにより、同じ平面度でも部品３の種類、例えばサイズや面積の違いによって部品３の装着精度に違いがあるのを、計測された平面度と装着する部品３の種類とに応じて装着を行うか否か判定することで、過不足のない判定ができる。

このような平面度の計測や判定を行うのに図１に示す部品装着装置１０は、既述したように、半導体ウエハなどの基板２を支持するステージ１と、このステージ１との相対移動により部品３を基板２の上に移載し押圧して装着する移載ヘッド４と、移載ヘッド４により部品３を基板２に装着するときの荷重値を検出して押圧の制御に供する荷重センサ５とを備えているのに加え、ステージ１と移載ヘッド４との相対移動を伴い移載ヘッド４を装着用ステージ１上に設定した平面度計測点Ｐ１〜Ｐ９・・に順次に当接させ、各平面度計測点Ｐ１〜Ｐ９・・に移載ヘッド４が当接したときの当りを前記荷重センサ５の荷重値によって検出し、各平面度計測点Ｐ１〜Ｐ９・・の当り検出時の移載ヘッド４の当り高さ位置Ｚ１〜Ｚ９・・のバラツキの分布からステージ１の平面度を演算により計測し、平面度が許容範囲を超えていると部品３の装着を行なわない制御手段２１を備えたものとしている。ここで、制御手段２１は部品装着装置１０の部品装着動作を制御するものを共用しており、前記平面度計測とそれによる制御のために制御手段２１は前記当り検出を行う当り検出部２２と、当り検出部２２による当り検出結果から変面度を演算し計測する平面度演算部２３と、演算部２３による平面度の計測結果から平面度が図３に示すような許容範囲ＳＺを外れているかどうか判定し、外れていると部品３の装着を行わないように制御手段２１を働かせる部品の装着判定部２４とを内部機能として備えている。しかし、これに限られない。

これにより、ステージ１に支持した半導体ウエハなどの基板２に部品移載ヘッド４により部品３を移載し所定の荷重が荷重センサ５によって検出されるまで押しつけて装着するのに、ステージ１が加熱により膨張するなどして上面が経時的に変形して平面度が変化するのを、予め設定したタイミングや作業者による操作パネル２５などからの入力などに基づく制御手段２１の働きによって、ステージ１と移載ヘッド４の相対移動を伴い、移載ヘッド４をステージ１上に設定している各平面度計測点Ｐ１〜Ｐ９・・に順次に移動させながら各平面度計測点Ｐ１〜Ｐ９に移載ヘッド４を当接させたときの当りを荷重センサ５によって検出したときの移載ヘッド４の当り高さ位置Ｚ１〜Ｚ９・・のバラツキの分布からステージ１の平面度を計測し、計測した平面度が許容範囲ＳＺを超えていると部品３の装着を行わない制御が自動的に行える。

また、このような制御において、制御手段２１は、平面度が許容範囲を超えていると、平面度の計測を繰り返しながら平面度が許容範囲ＳＺ内となるまで部品３の装着を待機するようにすれば、許容範囲ＳＺを超える平面度が計測されると部品３の装着をせず待機し、部品の装着不良が生じないようにしながら、この待機中も、平面度の計測を繰り返すことで、平面度が許容範囲ＳＺ内になると即時に部品の装着を開始できる。

また、平面度の計測はある時間ごとに行い、異常判定部２６などにより直近または所定時間前となる先の計測結果と比較して変化量ΔＺが所定の時間幅でのある許容範囲ＳΔＺを超えていると異常と判定するようにすると、計測する平面度に許容範囲を超える急激な変化を異常と検出して、そのような変化をもたらす何らかの異常に対応できる。具体的には部品装着装置１０を停止してその旨警告をし、作業者に対応を要求することができる。このように、異常の判定結果によって部品の装着を停止すると、ステージ１の平面度が異常に変化したままで部品３の装着を継続し装着不良や故障の原因になるのを防止することができる。

なお、移載ヘッド４の当り高さ位置Ｚの計測は、移載ヘッド４とその昇降ガイド部３１との間に設けたリニアスケール３２によって行うようにしている。具体的には、昇降ガイド部３１に設けたリニアスケール体３２ａと移載ヘッド４側に設けた読み取りヘッド３２ｂとによって移載ヘッド４のＺ方向位置を磁気的、光学的に読み取るものとしている。これにより、サーボモータ１１に連結したエンコーダによる場合などに比しリニアスケール３２の高精度なスケール読取によって、移載ヘッド４の微細な当り高さ位置の違いが正確に反映した計測ができる。

図３に示す制御手段２１による装着制御の１つの具体例について説明すると、制御は電源オンにてスタートし、ステップＳ１にてステージ１の平面度の演算、計測を行い、許容範囲ＳＺ内でなければステップＳ１２に移行して部品の装着は行わず待機することを繰り返す。この繰り返し時間はタイマ設定によって所定時間間隔とすることができる。ステップＳ２にて許容範囲ＳＺ内になっていると、その時の計測値を記憶し、比較する先の記憶値があるかどうか判定し、なければステップＳ７に移行してタイマをスタートさせた後、ステップＳ８にて部品の装着を行う。ステップＳ４にて先の記憶値があると、ステップＳ５にて現記憶値の先の記憶値との差ΔＺを演算し、ステップＳ６にてこれが許容範囲ＳΔＺ内かどうか判定する。範囲ＳΔＺ内でなければステップＳ１０ａに移行してその旨告知した後、ステップＳ１２に移行して部品の装着を停止し、待機する。ステップＳ６で許容範囲ＳΔＺ内であるとステップＳ７にてタイマをスタートさせてステップＳ８にて部品の装着を続行する。ステップＳ８での部品の装着はタイマがアップするまで継続し、タイマがアップすると、ステップＳ９に移行して装着動作途中でのステージ１の平面度の演算、計測を行い、ステップＳ１０にて許容範囲ＳＺ内かどうか判定する。範囲ＳＺ内であればステップＳ１１にてタイマをリセットしてステップＳ３以下の制御を繰り返す。ステップＳ１０で範囲ＳＺ外であると部品装着途中のことであるので、ステップＳ１０ａにてその旨の告知をしてステップＳ１２での部品の装着停止、待機に移行し、リターンする。

本発明は部品をステージ上の基板に装着するのに、ステージの上面が変形することに対応して部品の装着、装着停止が的確に行える。

本発明の実施の形態に係る部品装着装置の概略構成図である。 図１の装置におけるステージの変形状態とその平面度の計測状態とを模式的に示す斜視図である。 図１の装置による部品装着制御の１つの例を示すフローチャートである。 従来の部品装着装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１ ステージ
２ 基板
３ 部品
４ 移載ヘッド
４ａ 上部ヘッド
４ｂ 下部ヘッド
５ 荷重センサ
６ ヒータ
７ 吸着ノズル
８ 制御装置
１０ 部品装着装置
１１ サーボモータ
１２ ねじ軸
１３ ばね
２０ ＸＹ移動テーブル
２１ 制御手段
２２ 当り検出部
２３ 演算部
２４ 装着判定部
２５ 操作パネル
２６ 異常判定部
３１ 昇降ガイド部
３２ リニアスケール

Claims (12)

1. ステージに支持した半導体ウエハなどの基板に、部品を移載ヘッドにより移載し所定の荷重値を荷重センサが検出するまで押圧して装着する場合のステージの平面度計測方法であって、
   移載ヘッドを装着用ステージ上の平面度計測点に順次に当接させたときの当りを、前記荷重センサが検出する荷重値によって検出し、各平面度計測点での当りが検出されたときの移載ヘッドの当り高さ位置のバラツキの分布からステージの平面度を計測することを特徴とするステージの平面度計測方法。
2. 各平面度計測点への移載ヘッドによる当り検出位置の移動は、ステージと移載ヘッドとの部品移載のための相対移動機能を利用して行う請求項１に記載のステージの平面度計測方法。
3. 相対移動方向は互いに直交するＸＹ２方向であり、平面度計測点はステージの有効支持域におけるＸ方向に設定する３本以上の列とＹ方向に設定する３本以上の行との交点とする請求項２に記載のステージの平面度計測方法。
4. 平面度の計測結果は、装着する部品の種類との組み合わせによって装着を行なうか否かの判定に供する請求項１〜３のいずれか１項に記載のステージの平面度計測方法。
5. 半導体ウエハなどの基板を支持するステージと、このステージとの相対移動により部品を基板の上に移載し押圧して装着する移載ヘッドと、移載ヘッドにより部品を基板に装着するときの荷重値を検出して押圧の制御に供する荷重センサとを備えた部品装着装置であって、
   ステージと移載ヘッドとの相対移動を伴い移載ヘッドを装着用ステージ上に設定した平面度計測点に順次に当接させ、各平面度計測点に移載ヘッドが当接したときの当りを前記荷重センサの荷重値によって検出し、各平面度計測点の当り検出時の移載ヘッドの当り高さ位置のバラツキの分布からステージの平面度を演算により計測し、平面度が許容範囲を超えていると部品の装着を行なわない制御手段を備えたことを特徴とする部品装着装置。
6. 平面度が許容範囲を超えていると、平面度の計測を繰り返しながら平面度が許容範囲内になると部品の装着を開始する請求項５に記載の部品装着装置。
7. 許容範囲は、部品の種類の違いに応じて設定する請求項５に記載の部品装着装置。
8. 部品の種類は、サイズあるいは面積である請求項７に記載の部品装着装置。
9. 平面度の計測は、当り高さ位置のバラツキの分布を３次曲面に近似演算して行う請求項５〜８のいずれか１項に記載の部品装着装置。
10. 平面度の計測はある時間ごとに行い、先の計測結果と比較してその差が許容範囲を超えていると異常と判定する請求項５〜９のいずれか１項に記載の部品装着装置。
11. 異常の判定結果によって部品の装着を停止する請求項１０に記載の部品装着装置。
12. 移載ヘッドの当り高さ位置の計測は、移載ヘッドとその昇降ガイド部との間に設けたリニアスケールによって行う請求項５〜１１のいずれか１項に記載の部品装着装置。

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