JP2013026537A

JP2013026537A - チップピックアップ方法およびチップ実装方法ならびにチップ実装装置

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Publication number: JP2013026537A
Application number: JP2011161677A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Uchida; 守内田
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2013-02-04
Anticipated expiration: 2031-07-25
Also published as: JP5617787B2

Abstract

【課題】作業効率の向上を実現することができるチップピックアップ方法およびチップ実装方法ならびにチップ実装装置を提供することを目的とする。
【解決手段】一のチップを一のエリアからピックアップした後に、次にピックアップすべきチップを特性情報に基づいて決定するピックアップチップ決定工程において、次にピックアップされるチップとしての適格性を有する適格チップをマップデータを参照してサーチして、同一のエリア内に存在する適格チップを優先的に次にピックアップすべきチップとして決定し、当該エリア内に適格チップが存在しない場合には、当該エリアとの近接度合いが最も高いエリア内に存在する適格チップを、次にピックアップすべきチップとして決定することにより、ピックアップヘッドの相対移動によるピックアップ動作において、ウェハの端から端までの相対移動を反復実行する無駄な動作時間を削減して、作業効率を向上させることができる。
【選択図】図９

Description

本発明は、複数のチップが配列されたウェハからチップをピックアップするチップピックアップ方法およびピックアップされたチップを基板に実装するチップ実装方法ならびにチップ実装装置に関するものである。

半導体素子やＬＥＤ素子などのチップを基板に実装する部品実装過程においては、複数のチップが一括して作り込まれたウェハから個片のチップを取り出すピックアップ工程が実行される（例えば特許文献１参照）。この特許文献に示す先行技術においては、ウェハ上での一定の広さの領域内に存在する複数個のチップ（ペレット）が同一グループとして順次ピックアップされるように、ウェハの領域やピックアップ順序を設定する例が示されている。これにより、一連にピックアップされるチップの特性を極力同一特性とすることができるという効果を得る。

特開昭６１−２９２９３３号公報

ところで各種の照明装置の光源として用いられるＬＥＤ素子は、製造過程における種々の誤差要因、例えばウェハにおける膜形成時の組成の不均一などに起因して、ウェハ状態から個片に分割されたＬＥＤ素子には、発光特性にばらつきが生じることが避けられない。このため、従来よりウェハから同一特性のＬＥＤ素子をピックアップするために、複数のＬＥＤ素子の特性を予め測定して得られた特性情報とウェハにおける位置情報とを組み合わせたマップデータを予め準備しておき、ピックアップ過程においてマップデータを参照しながらピックアップ順序を決定する方法が用いられるようになっている。

しかしながら、ＬＥＤ素子の発光特性はウェハ上の領域によって偏向する傾向にあるため、単にマップデータを参照して所望の発光特性のＬＥＤ素子を所定のピックアップ順序にしたがってサーチする方法では、必ずしも高い作業効率でピックアップ作業を行うことができない。例えば、同一特性のＬＥＤ素子がウェハの外周部分に偏在しているような場合において、格子状に設定されたピックアップ順序でサーチすると、ピックアップヘッドをウェハに対して相対移動させるピックアップ動作において、ウェハの端から端までの相対移動を反復実行することとなり、無駄な動作時間が発生して作業効率を大幅に低下させる結果となる。このように、従来のチップピックアップにおいては、作業効率の向上が困難であるという課題があった。

そこで本発明は、作業効率の向上を実現することができるチップピックアップ方法およびチップ実装方法ならびにチップ実装装置を提供することを目的とする。

本発明のチップのピックアップ方法は、複数のチップが配列されたウェハからチップをピックアップするチップのピックアップ方法であって、前記ウェハを複数の領域に区分して設定されたエリア毎に当該エリアにおける前記チップの配列位置を示す位置情報と前記チップの特性を示す特性情報とを関連付けたマップデータを記憶させるマップデータ記憶工程と、一の前記チップを一の前記エリアからピックアップした後に、次にピックアップすべきチップを前記特性情報に基づいて決定するピックアップチップ決定工程と、前記ピックアップチップ決定工程において決定されたチップを前記位置情報に基づいてピックアップするピックアップ実行工程とを含み、前記ピックアップチップ決定工程において、次にピックアップされるチップとしての適格性を有する適格チップを前記マップデータを参照してサーチして、同一の前記エリア内に存在する前記適格チップを優先的に次にピックアップすべきチップとして決定し、当該エリア内に前記適格チップが存在しない場合には、当該エリアとの近接度合いが最も高いエリア内に存在する前記適格チップを、次にピックアップすべきチップとして決定する。

本発明のチップ実装方法は、複数のチップが配列されたウェハからチップをピックアップして基板に実装するチップ実装方法であって、前記ウェハを複数に区分して設定されたエリア毎に当該エリアにおける前記チップの配列位置を示す位置情報と前記チップの特性を示す特性情報とを関連付けたマップデータを記憶させるマップデータ記憶工程と、一の前記チップを一の前記エリアからピックアップした後に、次にピックアップすべきチップを前記特性情報に基づいて決定するピックアップチップ決定工程と、前記ピックアップチップ決定工程において決定されたチップを前記位置情報に基づいてピックアップするピックアップ実行工程と、ピックアップした前記チップを前記基板に実装するチップ実装工程とを含み、前記ピックアップチップ決定工程において、次にピックアップされるチップとしての適格性を有する適格チップを前記マップデータを参照してサーチして、同一の前記エリア内に存在する前記適格チップを優先的に次にピックアップすべきチップとして決定し、当該エリア内に前記適格チップが存在しない場合には、当該エリアとの近接度合いが最も高いエリア内に存在する前記適格チップを、次にピックアップすべきチップとして決定する。

本発明のチップ実装装置は、複数のチップが配列されたウェハからチップをピックアップして基板に実装するチップ実装装置であって、前記ウェハを水平姿勢で保持するウェハ保持部と、前記基板を位置決めして保持する基板保持部と、前記ウェハから前記チップをピックアップして前記基板保持部に保持された基板に移送搭載するチップ実装機構と、前記ウェハを複数に区分して設定されたエリア毎に当該エリアにおける前記チップの配列位置を示す位置情報と前記チップの特性を示す特性情報とを関連付けたマップデータを記憶するマップデータ記憶部と、一の前記チップを一の前記エリアからピックアップした後に、次にピックアップすべきチップを前記特性情報に基づいて決定するピックアップチップ決定処理部と、前記チップ実装機構を制御することにより、前記ピックアップチップ決定処理部により決定されたチップを前記位置情報に基づいてピックアップして前記基板に実装する実装制御部とを備え、前記ピックアップチップ決定処理部は、次にピックアップされるチップとしての適格性を有する適格チップを前記マップデータを参照してサーチして、同一の前記エリア内に存在する前記適格チップを優先的に次にピックアップすべきチップとして決定し、当該エリア内に前記適格チップが存在しない場合には、当該エリアとの近接度合いが最も高いエリア内に存在する前記適格チップを、次にピックアップすべきチップとして決定する。

本発明によれば、一のチップを一のエリアからピックアップした後に、次にピックアップすべきチップを特性情報に基づいて決定するピックアップチップ決定工程において、次にピックアップされるチップとしての適格性を有する適格チップをマップデータを参照してサーチして、同一のエリア内に存在する適格チップを優先的に次にピックアップすべきチップとして決定し、当該エリア内に適格チップが存在しない場合には、当該エリアとの近接度合いが最も高いエリア内に存在する適格チップを、次にピックアップすべきチップとして決定することにより、ピックアップヘッドをウェハに対して相対移動させるピックアップ動作において、ウェハの端から端までの相対移動を反復実行する無駄な動作時間を削減して、チップのピックアップの作業効率を向上させることができる。

本発明の一実施の形態のチップ実装装置の全体斜視図本発明の一実施の形態のチップ実装装置の部分斜視図本発明の一実施の形態のチップ実装装置の正面図本発明の一実施の形態のチップ実装装置の制御系の構成を示すブロック図本発明の一実施の形態のチップ実装装置によるチップの取り出し対象となるウェハの説明図本発明の一実施の形態のチップ実装方法におけるマップデータの説明図本発明の一実施の形態のチップ実装方法におけるチップ実装データの説明図本発明の一実施の形態のチップ実装方法におけるチップ実装パターンの説明図本発明の一実施の形態のチップ実装方法を示すフロー図

次に本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。まず図１を参照して、チップ実装装置１の全体構成を説明する。チップ実装装置１は複数のチップが配列されたウェハからチップをピックアップして基板に実装する機能を有するものであり、本実施の形態においては、チップとしてのＬＥＤ素子をＬＥＤウェハからピックアップして、それぞれが１つのＬＥＤユニットに対応する複数の単位実装区画７ａに区分された基板７（図２，図８参照）に実装する作業を行う。

図１において基台２上には、部品供給ステージ３、ユニット集合ステージ４および基板保持ステージ５がＹ方向に配列されている。部品供給ステージ３に備えられたウェハ保持テーブル３ａには、実装対象となる複数のＬＥＤ素子（以下、チップ６ａと略記する。）が作り込まれたウェハ状集合体であるＬＥＤウェハ（以下、ウェハ６と略記する。）が水平姿勢で保持されている。チップ６ａを保持した部品供給ステージ３は、ウェハ６を水平姿勢で保持するウェハ保持部となっている。ＬＥＤユニットを製造するためのチップ実装作業においては、このウェハ６によってチップ６ａが、以下に説明する構成のチップ実装機構に供給される。

ユニット集合ステージ４は、直動機構（図２，３に示すＸ軸移動機構４０参照）によってＸ方向に往復動する移動テーブル４ａに、後述するツールストッカ１５、部品回収部１６，較正基準マーク１７，中継ステージ１８、部品認識カメラ２３などの機能ユニットを集合的に配設した構成となっている。基板保持ステージ５は、チップ６ａが実装される基板７を保持する基板保持テーブル５ａをＸＹテーブル機構５３（図３参照）によって水平駆動する構成となっており、基板７を位置決めして保持する機能を有している。

部品供給ステージ３、ユニット集合ステージ４および基板保持ステージ５の上方には、基台２のＸ方向の端部に位置して、Ｙ軸フレーム８が支持ポスト８ａによって両端部を支持されてＹ方向に架設されている。Ｙ軸フレーム８の前面には、以下に説明する実装ヘッド１１をリニアモータ駆動によりＹ方向に案内して駆動する実装ヘッド移動機構９が組み込まれている。実装ヘッド１１にはチップ６ａを保持して基板７に搭載する機能を有する搭載ユニット１９が装着されている。部品供給ステージ３、基板保持ステージ５の上方には、位置認識のために第１カメラ２１、第２カメラ２２が配設されている。第１カメラ２１は部品供給ステージ３において取り出し対象のチップ６ａを撮像する。第２カメラ２２は、基板保持ステージ５に保持された基板７を撮像してチップ実装位置を認識する。またユニット集合ステージ４に配設された部品認識カメラ２３は、部品供給ステージ３から取り出されて実装ヘッド１１に保持されたチップ６ａを下方から撮像する。

次に、図２，図３を参照して各部の構造を説明する。部品供給ステージ３はＸＹテーブル機構３１を備えており、ＸＹテーブル機構３１の上面に装着された水平な移動プレート３２には、複数の支持部材３３が立設されている。支持部材３３は、上面にウェハ６が装着保持されるウェハ保持テーブル３ａを支持している。ウェハ６はウェハシート６ｂに複数のチップ６ａを所定配列で貼着した構成となっている。ウェハシート６ｂには、能動面を上向きにしたフェイスアップ姿勢で個片に分割された状態の複数のチップ６ａが貼着保持されている（図５も参照）。

部品供給ステージ３には、ウェハ６からチップ６ａをピックアップするためのピックアップ作業位置［Ｐ１］が設定されている。第１カメラ２１の位置はピックアップ作業位置［Ｐ１］に対応しており、第１カメラ２１によってＬＥＤウェハ６を撮像した撮像結果を認識処理することにより、ピックアップ対象のチップ６ａの位置が検出される。ウェハ保持テーブル３ａの内部においてピックアップ作業位置［Ｐ１］に対応する位置には、エジェクタ機構３４が配設されている。エジェクタ機構３４は、ウェハシート６ｂの下面側からチップ６ａをピンで突き上げることにより、チップ６ａのウェハシート６ｂからの剥離を促進する機能を有している。チップ６ａの取り出し時にエジェクタ機構３４を昇降させてウェハシート６ｂの下面に当接させることにより、後述するピックアップヘッド１４によるチップ６ａのウェハシート６ｂからの取り出しを容易に行うことができる。

部品取り出し動作においては、ＸＹテーブル機構３１を駆動してウェハシート６ｂをＸＹ方向に水平移動させる（矢印ａ）ことにより、ウェハシート６ｂに貼着された複数のチップ６ａのうち、取り出し対象となる所望のチップ６ａをピックアップ作業位置［Ｐ１］に位置させる。なおここでは、部品供給ステージ３として、ウェハシート６ｂに貼着されたウェハ状態の部品を供給する方式のウェハテーブルを用いる例を示したが、複数の部品を所定の平面配列で供給する部品トレイを、ウェハテーブルと交換自在に部品供給ステージ３に配置するようにしてもよい。

部品供給ステージ３の上方には、チップ６ａを吸着して保持するピックアップノズル１４ａを備えたピックアップヘッド１４が配設されている。ピックアップヘッド１４はピックアップアーム１３ａによって保持されており、ピックアップアーム１３ａは、Ｙ軸フレーム８の下面に縣吊して配置されたピックアップヘッド移動機構１３から、部品供給ステージ３の上方に延出して設けられている。ピックアップヘッド移動機構１３を駆動することにより、ピックアップアーム１３ａはＸＹＺ方向に移動する（矢印ｂ）とともに、Ｘ方向の軸廻りに回転する（矢印ｃ）。

これにより、ピックアップヘッド１４は部品供給ステージ３の上方とユニット集合ステージ４の上方との間でＹ方向に移動するとともに、Ｘ方向に進退する。この動作により、ピックアップヘッド１４は、部品供給ステージ３からチップ６ａをピックアップして、ユニット集合ステージ４に設けられた中継ステージ１８に移送する動作を行う。実装ヘッド１１の搭載ユニット１９へ受け渡す部品受渡し位置［Ｐ２］に移動する。このときピックアップアーム１３ａを回転させてピックアップヘッド１４を反転させることにより、ピックアップノズル１４ａに保持したチップ６ａの姿勢を表裏反転させることが可能となっている（図３参照）。

なお本実施の形態では、ＸＹテーブル機構３１を駆動してウェハシート６ｂをＸＹ方向に水平移動させることにより、ピックアップヘッド１４に対してウェハ６を相対移動させる例を示しているが、ピックアップヘッド移動機構１３を駆動してピックアップヘッド１４をＸＹ方向に水平移動させることにより、ピックアップヘッド１４に対してウェハ６を相対移動させるようにしてもよい。

図３に示すように、ユニット集合ステージ４および基板保持ステージ５は、ベースプレート５２の上面に設けられており、ベースプレート５２は基台２の上面に立設された複数の支持ポスト５１によって下方から支持されている。ここでユニット集合ステージ４の詳細構造について説明する。Ｘ軸移動機構４０は、移動テーブル４ａをＸ方向に移動させる機能を有しており、ベース部４１に以下に説明する機構要素を配設して構成されている。ベース部４１の上面にはＸ方向にガイドレール４２ａが配設されており、ガイドレール４２ａにスライド自在に嵌合したスライダ４２ｂは、移動テーブル４ａの下面に固着されている。

図２に示すように、ベース部４１の端部に立設されたブラケット４３には、モータ（図示省略）によって回転駆動される送りねじ４４が軸支されている。送りねじ４４は移動テーブル４ａの下面に結合されたナット部材（図示省略）に螺合しており、送りねじ４４が正逆方向に回転することにより、移動テーブル４ａはＸ方向に往復移動する（矢印ｇ）。これにより、移動テーブル４ａに配設された以下の機能ユニットを一体的にＸ方向に移動させることができ、これらの機能ユニットを実装ヘッド１１がアクセス可能な領域に位置させることが可能となっている。

移動テーブル４ａには、ツールストッカ１５、部品回収部１６、較正基準マーク１７、中継ステージ１８および部品認識カメラ２３が集合的に配設されている。ツールストッカ１５には、搭載ユニット１９に装着される部品保持ノズル１９ａなど、部品種に応じて交換されて使用される複数の作業ツールが各部品種毎に収納される。個々に収納される作業ツールには、ピックアップヘッド１４に装着されるピックアップノズル１４ａ、そしてツールストッカ１５を実装ヘッド１１、ピックアップヘッド１４がアクセス可能な領域に移動した状態において、実装ヘッド１１、ピックアップヘッド１４をユニット集合ステージ４に移動させることにより、搭載ユニット１９に装着される部品保持ノズル１９ａ、ピックアップヘッド１４に装着されるピックアップノズル１４ａを、対象とする部品種に応じたものに交換することができるようになっている。

部品回収部１６は、部品供給ステージ３から取り出された後に、不良部品や混入した異種部品など基板７への実装が不適と判断された部品を廃棄回収する機能を有している。較正基準マーク１７は、Ｘ軸移動機構４０を継続して駆動する際に熱伸縮によって生じる機構的な位置誤差を、上方に配設された第２カメラ２２によって撮像して較正するために設けられた基準マークである。中継ステージ１８には、部品供給ステージ３からピックアップヘッド１４によって取り出されたチップ６ａが必要に応じて載置される。部品認識カメラ２３は撮像面を中継ステージ１８に隣接させて配置されており、同様にＸ軸移動機構４０を駆動することにより、部品認識カメラ２３の撮像面を部品受渡し位置［Ｐ２］に位置させることができる。部品認識カメラ２３は、部品供給ステージ３からピックアップヘッド１４によってピックアップされ、実装ヘッド１１に受け渡されたチップ６ａを下方から認識する場合に用いられる。

基板保持ステージ５は、ＸＹテーブル機構５３上に基板７を保持する基板保持テーブル５ａを設けた構成となっている。基板７は、それぞれが１つのＬＥＤユニットに対応した複数の単位実装区画７ａに区分されている。基板保持ステージ５には、チップ６ａを基板保持テーブル５ａに保持された基板７に実装するための実装作業位置［Ｐ３］が設定されており、第２カメラ２２は実装作業位置［Ｐ３］に対応して配置されている。第２カメラ２２によって基板７を撮像することにより、基板７の単位実装区画７ａに設定されたチップ実装位置が検出される。そしてＸＹテーブル機構５３を駆動することにより、基板保持テーブル５ａは基板７とともにＸＹ方向に水平移動し（矢印ｆ）、基板７に設定された任意のチップ実装位置を実装作業位置［Ｐ３］に位置させることができる。

次に、実装ヘッド１１について説明する。図２においてＹ軸フレーム８に設けられた実装ヘッド移動機構９の前面には、実装ヘッド１１およびをＹ方向にガイドするための２条のガイドレール９ａが設けられており、これらのガイドレール９ａの間には以下に説明する実装ヘッド１１およびをＹ方向に駆動するためのリニアモータを構成する固定子９ｂが配設されている。ガイドレール９ａには図示しないスライダがＹ方向にスライド自在に嵌合しており、このスライダは垂直な移動プレート１１ａの背面に固着されている。

移動プレート１１ａの背面には、固定子９ｂに対向してリニアモータを構成するする可動子（図示省略）が配設されている。これらのリニアモータを駆動することにより、実装ヘッド１１はガイドレール９ａによってガイドされてＹ方向に移動する（矢印ｄ）。移動プレート１１ａの前面には昇降機構１１ｂが配設されており、昇降機構１１ｂの前面には昇降プレート１１ｃが垂直方向にスライド自在に配設されている。昇降機構１１ｂを駆動することにより、昇降プレート１１ｃは昇降する（矢印ｅ）。昇降プレート１１ｃには下部に部品保持ノズル１９ａを備えた搭載ユニット１９が着脱自在に装着されている。

搭載ユニット１９は部品保持ノズル１９ａによって実装対象であるチップ６ａを保持する機能を有しており、実装ヘッド１１をＹ方向に水平移動させて昇降プレート１１ｃが昇降することにより、搭載ユニット１９は部品供給ステージ３から供給されたチップ６ａを、基板保持ステージ５に保持された基板７に搭載する。ここでは、搭載ユニット１９が装着された実装ヘッド１１による実装形態として、ピックアップヘッド１４によって部品供給ステージ３から取り出され中継ステージ１８上に載置されたチップ６ａを搭載ユニット１９によって保持して基板７に搭載するプリセンタ実装形態と、ピックアップヘッド１４によって部品供給ステージ３から取り出され表裏反転状態でピックアップヘッド１４に保持されたチップ６ａを、搭載ユニット１９によって保持して基板７に搭載するフェイスダウン実装形態とを選択的に実行できるようになっている。

本実施の形態においては、搭載ユニット１９が装着された実装ヘッド１１は、部品供給ステージ３から供給されピックアップヘッド１４によってピックアップされ上下反転された状態のチップ６ａを、部品受渡し位置［Ｐ２］にて受け取って基板保持ステージ５に保持された基板７に搭載する。上述構成において、実装ヘッド移動機構９、搭載ユニット１９を備えた実装ヘッド１１、ピックアップヘッド移動機構１３、ピックアップヘッド１４は、部品供給ステージ３からチップであるチップ６ａをピックアップして基板保持部である基板保持ステージ５に保持された基板７に移送搭載するチップ実装機構を構成する。

次に、図４を参照して制御系の構成を説明する。図４において、制御部６０は、制御処理機能としてチップ実装データ作成処理部６０ａ、ピックアップチップ決定処理部６０ｂおよび実装制御部６０ｃを備えており、記憶部６１はチップ実装動作に使用される各種の動作プログラムやデータのほか、マップデータ記憶部６１ａ，チップ実装データ記憶部６１ｂを備えている。制御部６０が記憶部６１に記憶された各種のプログラムやデータを参照しながら以下に説明する各部を制御することにより、部品供給ステージ３から取り出した複数のチップ６ａを基板７に実装して、ＬＥＤユニットを製造する作業が実行される。

まず、マップデータ記憶部６１ａに記憶されるマップデータ６６（図６参照）について説明する。マップデータ６６はウェハ６におけるチップ６ａの配列を示す位置情報と個別のチップ６ａの発光特性を示す特性情報とを対応させたデータである。本実施の形態においては、図５に示すように、ウェハ６は格子状の分割線によって複数のエリアＡ１〜Ａ１６に区分されている。なおこれらのエリアにおけるエリア番号の付与順は、上左側端を起点（エリアＡ１）として一方向（最初は右方向）に歩進し、端部に至ると下方に移行して反対方向に歩進することを繰り返すジグザグ形状のエリア番号付与方法を採用している。

そして各エリアＡ１〜Ａ１６について、当該エリアにおける座標原点を示すエリア別座標原点（Ｏ１〜Ｏ１６）が設定されており、最終エリアのエリアＡ１６の座標原点Ｏ１６が、ウェハ６全体の座標原点Ｏと一致する。なおここでは、円形のウェハ６を格子分割しているため、ウェハ６の内部においては正方格子の規則形状のエリアが形成されるものの、ウェハ６の外縁部においては、エリアの形状は不規則でエリア内におけるチップ６ａの配置も部分的に階段状の不規則配置となっている。

ウェハ６内の任意のチップ６ａを特定するためには、ウェハ６をチップ６ａ毎に格子状に区分するマトリクスにおけるＸ方向セル番号、Ｙ方向セル番号を組み合わせたマトリクス座標（Ｘ，Ｙ）が用いられる。ここでウェハ６全体の座標原点Ｏを基準とする全体のマトリクス座標を用いてもよく、また当該チップ６ａが属するエリア番号Ａｉをまず特定し、当該エリアＡｉの個別の座標原点Ｏｉを基準とするローカルのマトリクス座標を用いるようにしてもよい。本実施の形態においては、個別の座標原点Ｏｉを基準とするローカルのマトリクス座標を用いて個別のチップ６ａを特定する例を示している。

次に上述構成のウェハ６を対象として作成され、マップデータ記憶部６１ａに記憶されるマップデータ６６のデータ構成を，図６を参照して説明する。図６（ａ）は、マップデータ６６のうち、図５に示す各エリアのうち、図６（ｂ）に示すエリアＡ１，エリアＡ２について作成されたマップデータ６６の一部を例示している。図６（ａ）において、エリア６６ａはウェハ６を複数に区分した個別のエリア（エリアＡ１〜エリアＡ１６）を示しており、各エリアに属するチップ６ａには、当該エリア内におけるチップ６ａを特定するエリア内チップＮｏ．６６ｂが付与されている。位置情報６６ｃは、エリア内チップＮｏ．６６ｂによって特定されるチップ６ａの当該エリア内での位置を、当該エリアＡｉの座標原点Ｏｉを基準とするローカルのマトリックス座標を用いて表している。

例えば、エリアＡ１のチップＮｏ．（１）は、当該エリアＡ１においてＸ方向セル番号が５，Ｙ方向セル番号が３であることから、位置情報６６ｃとして（ｘ５、ｙ３）のマトリクス座標が付されている。同様に、エリアＡ２のチップＮｏ．（１）は、当該エリアＡ２においてＸ方向セル番号が５，Ｙ方向セル番号が６であることから、位置情報６６ｃとして（ｘ５、ｙ６）のマトリクス座標が付されている。

特性情報６６ｄは、エリア内チップＮｏ．６６ｂによって特定されるチップ６ａの特性情報、すなわち本実施の形態においてはＬＥＤ素子の発光特性ランクを示している。ここでは発光特性ランクは、実装対象となる複数のチップ６ａを対象として前工程装置によって実測により求められた発光特性（ここでは発光波長）の分布を複数に区分したランク分けにおいて、個々のチップ６ａがどのランクに属しているかを示すものである。本実施の形態に示す例では、発光波長の分布を高／低の２つにランク分けして、発光波長が高い方をランクＡ、低い方をランクＢとしている。

図６（ａ）に示す例では、エリアＡ１のチップＮｏ．（１）についてはランクＡ，エリアＡ２のチップＮｏ．（１）についてはランクＢに分類されている。なお、ここに示す例では区分例として２区分にランク分けする例を示したが、必要に応じてより多くの区分にランク分けするようにしてもよい。このマップデータ６６は、前工程装置においてウェハ６を対象として、予め発光特性を検査した検査結果に基づいて作成され、ＬＡＮ回線などの通信手段を介して、またはＣＤ−ＲＯＭなどの記憶媒体に記録された形でチップ実装装置１に提供され，マップデータ記憶部６１ａに書き込まれる。

すなわち記憶部６１は、ウェハ６を複数に区分して設定されたエリア毎に、当該該エリアにおけるチップ６ａの配列位置を示す位置情報とチップ６ａの特性を示す特性情報とを関連づけたマップデータ６６を記憶する。図６に示すように、マップデータ６６を参照することにより、ウェハ６の複数のチップ６ａのうちの個別のチップ６ａの特性情報を個別に判別することができる。本実施の形態においては、チップ６ａはＬＥＤ素子であり、特性情報はＬＥＤ素子の発光特性を個別にランク分けした発光特性情報である。ここでは、上述のように、ウェハ６はエリアに区分されていることから、個別のチップ６ａの特定を当該チップ６ａが属するエリアを介して行うことができるようになっている。

さらに本実施の形態に示すマップデータ６６は、一のエリアと他の複数のエリアとの近接度合いを示すエリア近接情報６６ｅを含むものとなっている。すなわち、図６（ａ）に示すように、各エリア６６ａには、当該エリアとの近接度合いを近接順位６６ｆと該当エリア６６ｇとの組み合わせによって示すエリア近接情報６６ｅが対応しており、１つのエリアが指定されると、当該エリアから位置的に近接する順にエリアを順位付けすることが可能となっている。

すなわち、エリアＡ１の例では、最も近接した近接順位１には上下に隣接したエリアＡ２，Ａ８がリストアップされ、次に近接した近接順位２には斜め下方に隣接したエリアＡ２７がリストアップされている。またエリアＡ２の例では、最も近接した近接順位１には左右および直下に隣接した位置関係にあるエリアＡ１，Ａ３、Ａ７がリストアップされ、次に近接した近接順位２には斜め下方に隣接したエリアＡ８，Ａ６がリストアップされている。なおここで示すエリア近接情報６６ｅの意義は、チップ６ａのピックアップ動作において、ピックアップヘッド１４のウェハ６に対する相対移動を極力効率化することにあることから、近接順位の定義は厳密に設定する必要はなく、大まかな括りで近接度合いを定義してもよい。

チップ実装データ記憶部６１ｂは、チップ実装データ６７（図７参照），すなわち基板７におけるチップ６ａの個別の実装位置を示す実装位置情報と各実装位置に実装されるべきチップ６ａの特性情報（発光特性ランク）とを関連づけたチップ実装データ６７を記憶する。図７，図８を参照してチップ実装データ６７の詳細構成について説明する。図７に示すチップ実装データ６７は生産対象となる基板７毎に準備される実装データであり、当該基板７を対象とするチップ実装作業に用いられるウェハ６のマップデータ６６を参照して、予めチップ実装データ作成処理部６０ａによって作成されて、チップ実装データ記憶部６１ｂに書き込まれる。

図８（ａ）（ｂ）に示すように、基板７は１つのＬＥＤユニットに対応する複数の単位実装区画７ａに区分されており、各単位実装区画７ａに複数（ここでは４個）のチップ６ａを実装することにより、各単位実装区画７ａ毎に１つのＬＥＤユニット７０が形成される。そして実装作業終了後に基板７を各単位実装区画７ａ毎に分割することにより、製品としての個片のＬＥＤユニット７０となる。

図７（ａ）（ｂ）に示すように、基板７における単位実装区画７ａの配列にしたがって、各ＬＥＤユニット７０にはユニット番号６７ｂ（（１）（２）（３）（４）・・・）が付されており、このユニット番号６７ｂが特定されることにより、基板７の単位実装区画７ａに実装される４個のチップ６ａの組み合わせが特定される。そしてこれらのチップ６ａには、ユニット番号６７ｂの順番にしたがって一連の実装番号６７ａが対応して付されており、チップ実装のための素子実装作業においては、実装番号６７ａにしたがって順に素子実装を行うことにより、図８に示すＬＥＤユニット７０（１）（２）（３）（４）・・・が、基板７の各単位実装区画７ａに順次形成される。

なお、図７，図８においては、１つのＬＥＤユニット７０を構成するチップ６ａにおける発光特性ランクの組み合わせの形態に応じて、２つのパターンのチップ実装データ６７の例を示している。すなわち図７（ａ）に示すパターン１のチップ実装データ６７においては、発光特性が同一ランク（ここではランクＡ）のチップ６ａのみを組み合わせて，１つのＬＥＤユニット７０を完成させる例を示している。このような形態のチップ実装データ６７を適用することにより、図８（ａ）に示すように、各単位実装区画７ａには、全て同一の発光ランクＡのチップ６ａが実装される。

これに対し、図７（ｂ）に示すパターン２のチップ実装データ６７においては、発光特性が異なる２つのランク，すなわち、ランクＡのチップ６ａとランクＢのチップ６ａとを同一個数だけ組み合わせて，１つのＬＥＤユニット７０を完成させる例を示している。このような形態のチップ実装データ６７を適用することにより、図８（ｂ）に示すように、各単位実装区画７ａには、発光ランクＡのチップ６ａ、発光ランクＢのチップ６ａがそれぞれ２個づつ実装される。

すなわち、チップ実装データ作成処理部６０ａは、基板７におけるチップ６ａの個別の実装位置を示す実装位置情報と各実装位置に実装されるべきチップ６ａの特性情報とを関連づけたチップ実装データ６７を作成する処理を行う。そして実装制御部６０ｃは、上述のマップデータ６６およびチップ実装データ６７に基づいて前述構成のチップ実装機構を制御することにより、部品供給ステージ３から取り出した複数のチップ６ａを基板７に実装するチップ実装動作を実行する。

そしてこのチップ実装動作において、ピックアップヘッド１４が部品供給ステージ３に保持されたウェハ６からチップ６ａを取り出すピックアップ動作を実行する度に、次にピックアップされるチップ６ａを特定する処理がピックアップチップ決定処理部６０ｂによって実行される。前述のように、ウェハ６におけるチップ６ａの特性の分布はばらついており、また基板７の各単位実装区画７ａに実装されるチップ６ａについては予めその特性が指定されている。このためチップピックアップ動作においては、次にピックアップすべきチップ６ａはチップ実装データ６７によって規定される特性を有するチップ６ａ、換言すれば当該ピックアップ動作においてピックアップされるべき適格性を有する適格チップであるか否かを判定しながら、チップ実装作業を反復実行する必要がある。

このため本実施の形態においては、ピックアップチップ決定処理部６０ｂの機能によって、ピックアップ動作毎に、次にピックアップされるべき適格チップをマップデータ６６の特性情報６６ｄに基づいて決定し、その位置を位置情報６６ｃによって特定するようにしている。ここでは、チップ実装データ６７によって規定される特性を備え、且つピックアップヘッド１４によるピックアップ動作の動作効率の改善が実現されるようなピックアップ順序を想定しつつ、ピックアップチップの決定を行う。

すなわちピックアップチップ決定処理部６０ｂは、まず直前に実行された動作においてチップ６ａのピックアップの対象となった同一のエリア内に、次にピックアップすべき適格チップが存在するか否かをマップデータ６６をサーチすることにより判定する。そして同一のエリア内に適格チップが存在するならば、当該適格チップを優先的に次にピックアップすべきチップ６ａとして決定する。そして当該エリア内に適格チップが存在しない場合には、当該エリアとの近接度合いが最も高いエリア内に存在する適格チップを、次にピックアップすべきチップ６ａとして決定する。このとき、当該エリアとの近接度合いを判定するために、マップデータ６６に含まれているエリア近接情報６６ｅが参照される。そしてこのようにして次にピックアップすべきとして決定されたチップ６ａは、部品供給ステージ３からピックアップヘッド１４によってピックアップされ、搭載ユニット１９に受け渡された後、実装位置情報６７ｃによって示される基板７の実装位置に実装される。

機構駆動部６２は、制御部６０によって制御されて、部品供給ステージ３、ユニット集合ステージ４、基板保持ステージ５、実装ヘッド移動機構９、実装ヘッド１１、ピックアップヘッド移動機構１３、ピックアップヘッド１４の各部を駆動する。認識処理部６３は、第１カメラ２１、第２カメラ２２、部品認識カメラ２３による撮像結果を認識処理する。これにより、部品供給ステージ３においてピックアップヘッド１４によってチップ６ａを取り出す際のチップ位置認識、基板保持ステージ５に保持された基板７にチップ６ａを実装する際の基板位置認識、実装ヘッド１１によって保持された状態におけるチップ６ａの位置認識が行われる。操作・入力部６４はタッチパネルやキーボードなどの入力装置であり、チップ実装装置１を稼働させるための操作コマンドや各種データの入力を行う。表示部６５は液晶パネルなどの表示装置であり、操作・入力部６４による入力操作時の案内画面や各種の報知画面の表示を行う。

このチップ実装装置１は上記のように構成されており、以下チップ実装装置１によるチップ実装方法，すなわち複数のチップ６ａが配列されたウェハ６からチップ６ａをピックアップして取り出し、基板７の単位実装区画７ａに実装するチップ実装方法について、図９のフローに則して説明する。ここでは部品供給ステージ３に保持されたウェハ６は、複数のチップ６ａとしてのＬＥＤ素子を一括して作り込んだ状態のＬＥＤウェハであり、このＬＥＤウェハにおけるＬＥＤ素子の配列順序には何ら並び替え操作が行われていない。したがって、ウェハ６におけるチップ６ａの特性はウェハ６の領域によって分布が不規則に偏った状態にある場合が多い。

まずウェハ６は、チップ実装装置１に搬入される前に特性検査の対象となり、図６に示すマップデータ６６、すなわちウェハ６を複数の領域に区分して設定されたエリアＡ１〜Ａ１６毎に当該エリアにおけるチップ６ａの配列位置を示す位置情報６６ｃとチップ６ａの特性を示す特性情報６６ｄとを関連付けたマップデータ６６が予め作成される。そして作成されたマップデータ６６を、記憶部６１のマップデータ記憶部６１ａに記憶させる（ＳＴ１）（マップデータ記憶工程）。これにより、部品供給ステージ３に保持されたウェハ６からチップ６ａをピックアップして基板７に実装するチップピックアップ動作が実行可能となり、ピックアップされたチップ６ａを順次基板７の単位実装区画７ａに実装するチップ実装動作が実行される。

このチップ実行動作を反復実行する過程においては、ピックアップすべきチップ６ａを決定する処理がピックアップチップ決定処理部６０ｂによって実行される。すなわち、１つのチップピックアップ動作において一のチップ６ａを一のエリアからピックアップした後に、次にピックアップすべきチップ６ａをマップデータ６６に規定された特性情報６６ｄに基づいて決定する（ＳＴ２）（ピックアップチップ決定工程）。本実施の形態においては、チップ６ａはＬＥＤ素子であり、ピックアップチップ決定工程において、特性情報６６ｄに示される発光特性のランク分けに基づいて特定されるＬＥＤ素子を適格チップとして決定するようにしている。

ピックアップチップ決定工程では、次にピックアップされるチップ６ａとしての適格性を有する適格チップ、すなわちチップ実装データ６７の特性情報６７ｄにて規定される特性（発光特性ランク）に該当するチップ６ａをマップデータ６６を参照してサーチする。このとき、ピックアップヘッド１４をウェハ６に対して相対移動させるピックアップ動作の作業効率を極力向上させるため、ウェハ６の端から端までの相対移動を反復実行する無駄な動作時間を削減することを目的として、以下のような方法で次にピックアップされるチップ６ａを決定する。

まず同一のエリア内に適格チップが存在するか否かを判断する（ＳＴ３）。ここで、ＹＥＳならば、すなわち同一のエリア内に適格チップが存在するならば、当該適格チップを次にピックアップすべきチップ６ａとして決定する（ＳＴ４）。またＮＯならば、すなわち同一のエリア内に適格チップが存在しないならば、当該エリアとの近接度合いが最も高いエリア内に存在する適格チップを、次にピックアップすべきチップ６ａとして決定する（ＳＴ５）。ここで、近接度合いの判断は、マップデータ６６に含まれるエリア近接情報６６ｅに基づいて行われる。すなわちエリア近接情報６６ｅを参照して、近接順位６６ｆが高い順にエリア内のチップ６ａをサーチし、これらの中から当該エリアとの近接度合いが最も高いエリア内に存在する適格チップを見出す。

次いで上述のピックアップチップ決定工程において決定された適格チップを、位置情報６６ｃに基づいてピックアップする（ＳＴ６）（ピックアップ実行工程）。すなわち、部品供給ステージ３に保持されたウェハ６から、ピックアップヘッド１４によってチップ６ａをピックアップし、ピックアップヘッド１４を上下反転させながら部品受渡し位置［Ｐ２］に移動させ、ここで保持したチップ６ａを実装ヘッド１１の搭載ユニット１９に受け渡す。

そしてピックアップしたチップ６ａを基板７に実装する（ＳＴ７）。すなわち、実装ヘッド１１を実装作業位置［Ｐ３］に移動させ、搭載ユニット１９を下降させることにより、保持したチップ６ａを基板７においてチップ実装データ６７に示すユニット番号６７ｂにて特定される単位実装区画７ａのチップ実装位置に実装する。そしてこのチップ実装動作を基板７における全ての単位実装区画７ａについて反復実行することにより、１つの基板７を対象としたチップ実装作業を完了する。

上記説明したように、本実施の形態に示すチップ実装におけるチップピックアップ作業においては、まず、部品供給ステージ３に保持されたウェハ６を複数に区分して設定されたエリア毎に当該エリアにおけるチップ６ａの配列位置を示す位置情報とチップ６ａの特性を示す特性情報６６ｄとを関連付けたマップデータ６６を記憶させておくようにしている。

そしてチップピックアップ動作の実行過程では、一のチップ６ａを一のエリアからピックアップした後に、次にピックアップすべきチップ６ａを特性情報６６ｄに基づいて決定するピックアップチップ決定工程において、次にピックアップされるチップ６ａとしての適格性を有する適格チップをマップデータ６６を参照してサーチして、同一のエリア内に存在する適格チップを優先的に次にピックアップすべきチップとして決定し、当該エリア内に適格チップが存在しない場合には、当該エリアとの近接度合いが最も高いエリア内に存在する適格チップを、次にピックアップすべきチップとして決定するようにしている。

これにより、従来技術において予め定められたサーチ経路にしたがってサーチを実行する場合に生じていた無駄な時間、すなわちピックアップヘッド１４をウェハ６に対して相対移動させるピックアップ動作において、ウェハ６の端から端までの相対移動を反復実行する無駄な動作時間を削減して、チップ６ａのピックアップ動作の作業効率を向上させることができる。一般に、ウェハ６において同一特性のチップ６ａは近接した特定領域に偏在する傾向があることから、特に図７（ａ）に示すチップ実装データ６７のパターン１のように、同一特性のチップ６ａを連続してピックアップする場合において、この作業効率の改善効果は顕著である。

なお上述の実施の形態では、チップ６ａがＬＥＤ素子であって特性情報がＬＥＤ素子の発光特性ランクである例を示したが、本発明はこのような例には限定されず、複数のチップ６ａが規則配列で作り込まれたウェハ６から、チップ６ａを特性情報に基づいて順次ピックアップする形態であれば、本発明を適用することができる。例えば、複数の半導体素子が作り込まれた半導体ウェハから、特性情報としての半導体素子の良否判定情報に基づいて半導体素子を順次ピックアップする場合も本発明の適用対象となる。

本発明のチップピックアップ方法およびチップ実装方法ならびにチップ実装装置は、作業効率の向上を実現することができるという効果を有し、ＬＥＤ素子などのチップをウェハから取り出して基板に実装する分野に利用可能である。

１チップ実装装置
３部品供給ステージ
４ユニット集合ステージ
５基板保持ステージ
６ウェハ
６ａチップ
７基板
７ａ単位実装区画
９実装ヘッド移動機構
１１実装ヘッド
１３ピックアップヘッド移動機構
１４ピックアップヘッド
［Ｐ１］ピックアップ作業位置
［Ｐ２］部品受渡し位置
［Ｐ３］実装作業位置

Claims

複数のチップが配列されたウェハからチップをピックアップするチップのピックアップ方法であって、
前記ウェハを複数の領域に区分して設定されたエリア毎に当該エリアにおける前記チップの配列位置を示す位置情報と前記チップの特性を示す特性情報とを関連付けたマップデータを記憶させるマップデータ記憶工程と、
一の前記チップを一の前記エリアからピックアップした後に、次にピックアップすべきチップを前記特性情報に基づいて決定するピックアップチップ決定工程と、
前記ピックアップチップ決定工程において決定されたチップを前記位置情報に基づいてピックアップするピックアップ実行工程とを含み、
前記ピックアップチップ決定工程において、次にピックアップされるチップとしての適格性を有する適格チップを前記マップデータを参照してサーチして、
同一の前記エリア内に存在する前記適格チップを優先的に次にピックアップすべきチップとして決定し、
当該エリア内に前記適格チップが存在しない場合には、当該エリアとの近接度合いが最も高いエリア内に存在する前記適格チップを、次にピックアップすべきチップとして決定することを特徴とするチップピックアップ方法。
前記マップデータは、一のエリアと他の複数のエリアとの近接度合いを示すエリア近接情報を含み、
前記ピックアップチップ決定工程において、前記エリア近接情報に基づいて当該エリアとの近接度合いを判断することを特徴とする請求項１記載のチップピックアップ方法。
前記チップはＬＥＤ素子であって、前記特性情報は前記ＬＥＤ素子の発光特性を個別にランク分けした発光特性情報であり、
前記ピックアップチップ決定工程において、前記ランク分けに基づいて特定されるＬＥＤ素子を前記適格チップとして決定することを特徴とする請求項１または２記載のチップピックアップ方法。
複数のチップが配列されたウェハからチップをピックアップして基板に実装するチップ実装方法であって、
前記ウェハを複数に区分して設定されたエリア毎に当該エリアにおける前記チップの配列位置を示す位置情報と前記チップの特性を示す特性情報とを関連付けたマップデータを記憶させるマップデータ記憶工程と、
一の前記チップを一の前記エリアからピックアップした後に、次にピックアップすべきチップを前記特性情報に基づいて決定するピックアップチップ決定工程と、
前記ピックアップチップ決定工程において決定されたチップを前記位置情報に基づいてピックアップするピックアップ実行工程と、
ピックアップした前記チップを前記基板に実装するチップ実装工程とを含み、
前記ピックアップチップ決定工程において、次にピックアップされるチップとしての適格性を有する適格チップを前記マップデータを参照してサーチして、
同一の前記エリア内に存在する前記適格チップを優先的に次にピックアップすべきチップとして決定し、
当該エリア内に前記適格チップが存在しない場合には、当該エリアとの近接度合いが最も高いエリア内に存在する前記適格チップを、次にピックアップすべきチップとして決定することを特徴とするチップ実装方法。
複数のチップが配列されたウェハからチップをピックアップして基板に実装するチップ実装装置であって、
前記ウェハを水平姿勢で保持するウェハ保持部と、
前記基板を位置決めして保持する基板保持部と、
前記ウェハから前記チップをピックアップして前記基板保持部に保持された基板に移送搭載するチップ実装機構と、
前記ウェハを複数に区分して設定されたエリア毎に当該エリアにおける前記チップの配列位置を示す位置情報と前記チップの特性を示す特性情報とを関連付けたマップデータを記憶するマップデータ記憶部と、
一の前記チップを一の前記エリアからピックアップした後に、次にピックアップすべきチップを前記特性情報に基づいて決定するピックアップチップ決定処理部と、
前記チップ実装機構を制御することにより、前記ピックアップチップ決定処理部により決定されたチップを前記位置情報に基づいてピックアップして前記基板に実装する実装制御部とを備え、
前記ピックアップチップ決定処理部は、次にピックアップされるチップとしての適格性を有する適格チップを前記マップデータを参照してサーチして、
同一の前記エリア内に存在する前記適格チップを優先的に次にピックアップすべきチップとして決定し、
当該エリア内に前記適格チップが存在しない場合には、当該エリアとの近接度合いが最も高いエリア内に存在する前記適格チップを、次にピックアップすべきチップとして決定することを特徴とするチップ実装装置。